JP2015094305A - Steam turbine system - Google Patents

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将也 平野
Masaya Hirano
将也 平野
直寛 秦
Naohiro Hata
直寛 秦
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve conventional problems that it is necessary to exert a flow control over cooling steam depending on a load so as to prevent a sharp temperature change of a rotor that occurs when the cooling steam flows in an intermediate turbine in a case of supplying extracted steam from a high pressure turbine to the intermediate pressure turbine as the cooling steam while an opening is kept constant after rated load operation, which results in flow of the cooling steam equal to or larger than a necessary flow for the rated load and in the waste of steam that is originally to be used for the high pressure turbine.SOLUTION: A steam turbine system including: a high pressure turbine 1; an intermediate pressure turbine 2 separate from the high pressure turbine 1; and a system 3 transforming extracted steam from the high pressure turbine 1 to cooling steam for the intermediate pressure turbine 2, comprises: a control valve 4 provided in the cooling steam system for flow controlling over the cooling steam; and a controller 30 consecutively reducing an opening of the control valve 4 depending on an increase in turbine load.

Description

本発明は、蒸気タービン設備に係り、特にそのロータクーリング装置に関する。   The present invention relates to steam turbine equipment, and more particularly to a rotor cooling device for the steam turbine equipment.

蒸気タービン設備には、高圧タービンから排出され加熱された高温蒸気(再熱蒸気)に加えて、当該高圧タービンから抽気した低温蒸気(クーリング蒸気)を中圧タービンに混入することでタービンロータを冷却するロータクーリング装置を備えるものがある。ロータクーリング装置によって再熱蒸気とクーリング蒸気を中圧タービンに導入する目的は、高温度の再熱蒸気のみが中圧タービンに導入されると、タービンロータの当該導入部分(例えば、タービンロータの中央部)における材料の延び率がタービンロータの他の部分(例えば、タービンロータの両端に位置する軸受部分)よりも大きくなってタービンロータにたわみが生じ、運転時に振動が発生してプラント運転に支障が生じるので、これを防ぐためである。   Steam turbine equipment cools the turbine rotor by mixing low-temperature steam (cooling steam) extracted from the high-pressure turbine and medium-pressure turbine in addition to high-temperature steam (reheated steam) discharged from the high-pressure turbine and heated. Some have a rotor cooling device. The purpose of introducing the reheat steam and the cooling steam into the intermediate pressure turbine by the rotor cooling device is that when only the high temperature reheat steam is introduced into the intermediate pressure turbine, the introduction portion of the turbine rotor (for example, the center of the turbine rotor) The elongation ratio of the material in the part of the turbine rotor is larger than other parts of the turbine rotor (for example, bearing parts located at both ends of the turbine rotor), causing the turbine rotor to bend, generating vibration during operation and hindering plant operation. This is to prevent this.

本技術分野の背景技術として、特開昭55−29004号公報(特許文献1)がある。この公報には、「タービンの起動停止時にタービン各部の材料に無理な熱応力が加わらないような、従ってタービンの寿命を短くすることのないようにした蒸気タービンのロータクーリング装置」に関する技術が開示されており、当該蒸気タービンのロータクーリング装置において、「タービンの負荷に応じてクーリング蒸気供給弁の開度を連続的に制御するとともに、再熱蒸気温度およびクーリング蒸気圧力を検出することによってタービン材料の温度特性に応じてクーリング蒸気供給弁開度を制御するようにしたこと」が記載されている。   As background art of this technical field, there is JP-A-55-29004 (Patent Document 1). This publication discloses a technique relating to “a rotor cooling device for a steam turbine that prevents excessive thermal stress from being applied to the material of each part of the turbine when the turbine is started and stopped, and therefore does not shorten the life of the turbine”. In the rotor cooling device of the steam turbine, “the turbine material is obtained by continuously controlling the opening degree of the cooling steam supply valve according to the load of the turbine and detecting the reheat steam temperature and the cooling steam pressure. The cooling steam supply valve opening degree is controlled in accordance with the temperature characteristic of “

また、特開平1−190903号公報(特許文献2)がある。この公報には、「起動時にクーリング蒸気が中圧タービンに流入する時のクーリング蒸気温度を制御することが可能となり、クーリング蒸気流入時に起こるロータの急激な温度変化を防止することができる蒸気タービンのクーリング蒸気温度制御装置」に関する技術が開示されており、当該蒸気タービンのクーリング蒸気温度制御装置は、「クーリング蒸気系統の内、再熱蒸気を導入するラインに設けられた制御弁は、中圧起動の際に、当該蒸気タービンによって駆動される発電機の負荷に応じてクーリング蒸気の温度を制御するように、その開度を調節制御する手段を備えること」が記載されている。   There is also JP-A-1-190903 (Patent Document 2). This publication states that “a steam turbine temperature that can control the cooling steam temperature when the cooling steam flows into the intermediate-pressure turbine at the time of start-up, and that can prevent a rapid temperature change of the rotor that occurs when the cooling steam flows in. The technology related to the “cooling steam temperature control device” is disclosed, and the cooling steam temperature control device for the steam turbine is “a control valve provided in a line for introducing reheated steam in the cooling steam system is activated at an intermediate pressure. In this case, it is described that a means for adjusting and controlling the opening degree is provided so as to control the temperature of the cooling steam in accordance with the load of the generator driven by the steam turbine.

特開昭55−29004号公報Japanese Patent Laid-Open No. 55-29004 特開平1−190903号公報JP-A-1-190903

上記2つの文献に係る技術では、蒸気タービンの“起動時および停止時”に高圧タービンからの抽気蒸気をクーリング蒸気として中圧タービンへ供給する場合、クーリング蒸気系統に設けられたクーリング蒸気流量を制御するための制御弁(クーリング蒸気供給弁)の開度をタービン負荷の上昇に応じて増加することで、クーリング蒸気流入時に起こるロータの急激な温度変化の防止を図っている。しかし、蒸気タービンの“定格負荷運転への移行完了時から停止動作の開始前”の間については、上記の制御弁の開度は一定(最大)のまま保持されている。そのため、定格負荷に達した以後は必要流量以上のクーリング蒸気が高圧タービンから抽気され、本来は高圧タービンで仕事をすべき蒸気が無駄になっており、エネルギー効率の改善が求められている。   In the technologies according to the above two documents, when the steam extracted from the high-pressure turbine is supplied as cooling steam to the intermediate pressure turbine at the “starting and stopping” time of the steam turbine, the cooling steam flow rate provided in the cooling steam system is controlled. By increasing the opening of the control valve (cooling steam supply valve) according to the increase in the turbine load, the rapid temperature change of the rotor that occurs when cooling steam flows in is prevented. However, the opening degree of the control valve is kept constant (maximum) between “from the time when the transition to the rated load operation is completed and before the stop operation is started” of the steam turbine. Therefore, after reaching the rated load, the cooling steam exceeding the required flow rate is extracted from the high-pressure turbine, and the steam that should originally work in the high-pressure turbine is wasted, and improvement in energy efficiency is required.

本発明の目的は、蒸気タービンの定格負荷運転移行後から停止動作の開始前の間におけるエネルギー効率を向上できる蒸気タービン設備を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a steam turbine facility that can improve the energy efficiency after the transition to the rated load operation of the steam turbine and before the start of the stop operation.

上記目的を達成するため、本発明は、第1タービンと、当該第1タービンと別体のタービンであって、当該第1タービンから排出され加熱された蒸気によって駆動される第2タービンと、前記第1タービンからの抽気蒸気を前記第2タービンのクーリング蒸気として供給するクーリング蒸気系統と、前記クーリング蒸気系統に設けられ、前記クーリング蒸気の流量制御を行う制御弁と、タービン負荷が定格負荷に到達後、当該タービン負荷が大きいほど前記制御弁の開度を小さく制御する制御装置とを備えるものとする。   To achieve the above object, the present invention provides a first turbine, a second turbine separated from the first turbine, driven by steam heated from the first turbine, A cooling steam system that supplies the extracted steam from the first turbine as cooling steam for the second turbine, a control valve that is provided in the cooling steam system and controls the flow rate of the cooling steam, and the turbine load reaches a rated load And a control device for controlling the opening of the control valve to be smaller as the turbine load is larger.

本発明によれば、蒸気タービンの定格負荷運転移行後から停止動作の開始前の間におけるエネルギー効率を向上できる。   According to the present invention, it is possible to improve the energy efficiency between the transition from the rated load operation of the steam turbine to the start of the stop operation.

本発明の第1の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of a steam turbine facility according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態の設定器で設定されているタービン負荷と目標開度の関係図。The relationship figure of the turbine load and target opening which are set with the setting device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図。The schematic block diagram of the steam turbine equipment which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本稿における「タービン負荷」とは、或る発電機を駆動する際に当該発電機に機械的に連結された全てのタービンに作用する負荷のことを示し、後述する図1,2の例では発電機7と機械的に連結された3つのタービン(高圧タービン1、中圧タービン2および低圧タービン21)に作用する負荷のことを示す。また、各図において、同じ部分には同じ符号を付して説明を省略することがある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The “turbine load” in this paper refers to a load that acts on all turbines mechanically connected to the generator when a certain generator is driven. FIG. 4 shows loads acting on three turbines (high-pressure turbine 1, intermediate-pressure turbine 2, and low-pressure turbine 21) mechanically connected to the generator 7. Moreover, in each figure, the same code | symbol may be attached | subjected to the same part and description may be abbreviate | omitted.

<第1の実施の形態>
本実施の形態では、定格負荷到達後のタービン負荷に応じてクーリング蒸気の流量調整を連続的に行うロータクーリング装置100について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。
<First Embodiment>
In the present embodiment, a rotor cooling device 100 that continuously adjusts the flow rate of cooling steam according to the turbine load after reaching the rated load will be described. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a steam turbine facility according to a first embodiment of the present invention.

この図に示す蒸気タービン設備(蒸気タービン発電プラント)は、蒸気を発生させるボイラ(図示せず)と、当該ボイラで発生した蒸気により駆動される高圧タービン1(第1タービン)と、高圧タービン1と別体のタービンであり、高圧タービン1から排出された蒸気により駆動される中圧タービン2(第2タービン)と、中圧タービン2から排出された蒸気により駆動される低圧タービン21と、低圧タービン21から排出された蒸気の圧力を低下させ凝縮させる復水器(図示せず)と、当該復水器で凝縮された復水を前記ボイラに移送するための給水ポンプを含む給水システム(図示せず)と、高圧タービン1、中圧タービン2および低圧タービン21のタービン軸に機械的に連結された発電機7と、高圧タービン1からの抽気蒸気(クーリング蒸気)を中圧タービン2に導入してロータを冷却するためのロータクーリング装置100を備えている。   The steam turbine equipment (steam turbine power plant) shown in this figure includes a boiler (not shown) that generates steam, a high-pressure turbine 1 (first turbine) that is driven by the steam generated in the boiler, and a high-pressure turbine 1. An intermediate pressure turbine 2 (second turbine) driven by steam discharged from the high pressure turbine 1, a low pressure turbine 21 driven by steam discharged from the intermediate pressure turbine 2, and a low pressure A water supply system (not shown) including a condenser (not shown) for reducing and condensing the pressure of steam discharged from the turbine 21 and a feed water pump for transferring the condensed water condensed in the condenser to the boiler. A generator 7 mechanically connected to the turbine shafts of the high-pressure turbine 1, the intermediate-pressure turbine 2, and the low-pressure turbine 21, and extracted steam ( And a rotor cooling device 100 for cooling the rotor is introduced into the intermediate pressure turbine 2-ring steam).

本実施の形態では、高圧タービン1から排出される蒸気を中圧タービン2に供給する経路の途中に1又は複数の再熱器(図示せず)が設置されており、高圧タービン1から排出された蒸気は当該再熱器によって加熱された後に中圧タービン2に導かれ、中圧タービン2を回転駆動する。なお、中圧タービン2から排出される蒸気を低圧タービン21に導く経路の途中にも再熱器を設置し、当該再熱器で加熱した蒸気を低圧タービン21に導入する構成を採用しても良い。   In the present embodiment, one or a plurality of reheaters (not shown) are installed in the middle of a path for supplying steam discharged from the high pressure turbine 1 to the intermediate pressure turbine 2, and are discharged from the high pressure turbine 1. After being heated by the reheater, the steam is guided to the intermediate pressure turbine 2 to drive the intermediate pressure turbine 2 to rotate. In addition, a configuration in which a reheater is installed in the middle of a path for guiding the steam discharged from the intermediate pressure turbine 2 to the low pressure turbine 21 and the steam heated by the reheater is introduced into the low pressure turbine 21 may be adopted. good.

ロータクーリング装置100は、発電機7の出力に基づいてタービン負荷を検出する負荷検知器8と、高圧タービン1からの抽気蒸気を中圧タービン2のクーリング蒸気として供給するための蒸気供給管(クーリング蒸気系統)3と、蒸気供給管3上に設けられたクーリング蒸気流量制御弁(流量調整弁)4、オリフィス5およびクーリング蒸気入口弁6と、流量制御弁4の開度を制御するための制御装置30(演算器9、設定器10および発振器11)を備えている。   The rotor cooling device 100 includes a load detector 8 that detects a turbine load based on the output of the generator 7, and a steam supply pipe (cooling) for supplying extracted steam from the high-pressure turbine 1 as cooling steam of the intermediate-pressure turbine 2. Steam system) 3, cooling steam flow control valve (flow control valve) 4 provided on the steam supply pipe 3, orifice 5, cooling steam inlet valve 6, and control for controlling the opening degree of the flow control valve 4. The apparatus 30 (the arithmetic unit 9, the setting device 10, and the oscillator 11) is provided.

流量制御弁4、オリフィス5および入口弁6は、この順番でもって、蒸気流通方向の上流から下流に向かって導入管3に配置されている。入口弁6は、開閉弁であり、クーリング蒸気を中圧タービン2に導入するか否かに基づいて開閉される。流量制御弁4は、電動弁であり、制御装置30から発振される制御信号に基づいて開度が調整され、クーリング蒸気の流量制御が行われる。   The flow rate control valve 4, the orifice 5 and the inlet valve 6 are arranged in the introduction pipe 3 in this order from upstream to downstream in the steam flow direction. The inlet valve 6 is an open / close valve, and is opened / closed based on whether cooling steam is introduced into the intermediate pressure turbine 2. The flow rate control valve 4 is an electric valve, and the opening degree is adjusted based on a control signal oscillated from the control device 30, and the flow rate control of the cooling steam is performed.

制御装置30は、蒸気タービン1,2,21が定格負荷運転への移行を完了した時点から停止動作を開始する前の間において、タービン負荷の大きさに基づいて流量制御弁4の開度を制御する処理を実行する装置である。   The control device 30 sets the opening degree of the flow control valve 4 based on the magnitude of the turbine load before the steam turbine 1, 2, 21 completes the transition to the rated load operation and before starting the stop operation. It is an apparatus that executes a process to be controlled.

制御装置30には負荷検出器8からタービン負荷を示す出力が入力されており、制御装置30は、当該出力に基づいて、蒸気タービン1,2,21が定格負荷運転への移行を完了したか否かを判定している。当該出力によりタービン負荷が100%負荷に達したことが確認され、定格負荷運転への移行が完了した旨の判定がされると、制御装置30は、定格負荷に達したと判定した時刻から流量制御弁4の開度制御処理の実行を開始する。なお、タービン起動後にタービン負荷が定格負荷に達したら、その後にタービン負荷が低下しても制御装置30は流量制御弁4の開度制御処理を継続するように構成されている。   An output indicating the turbine load is input from the load detector 8 to the control device 30. Based on the output, the control device 30 determines whether the steam turbines 1, 2, and 21 have completed the transition to the rated load operation. It is determined whether or not. When the output confirms that the turbine load has reached 100% load and determines that the transition to the rated load operation has been completed, the control device 30 determines the flow rate from the time when it is determined that the rated load has been reached. Execution of the opening degree control process of the control valve 4 is started. If the turbine load reaches the rated load after the turbine is started, the control device 30 is configured to continue the opening degree control process of the flow control valve 4 even if the turbine load subsequently decreases.

また、制御装置30には、オペレータが蒸気タービンの起動・停止を指示するための入力装置(図示せず)からの出力(起動指令および停止指令)が入力されるように構成されている。制御装置30は、オペレータの停止指示により当該入力装置から出力される停止指令に基づいて、蒸気タービンの停止動作が開始されたか否かを判定している。当該停止指令の入力が確認され、蒸気タービンの停止動作が開始された旨の判定がされると、制御装置30は定格負荷到達時に開始した上記の開度制御処理の実行を停止する。   Further, the control device 30 is configured to receive an output (start command and stop command) from an input device (not shown) for an operator to instruct start / stop of the steam turbine. The control device 30 determines whether or not a stop operation of the steam turbine has been started based on a stop command output from the input device in response to an operator stop instruction. When the input of the stop command is confirmed and it is determined that the stop operation of the steam turbine has been started, the control device 30 stops executing the opening degree control process started when the rated load is reached.

制御装置30は、流量制御弁4の開度制御を実現するための回路として、演算器9、設定器10および発振器11を備えている。演算器9は、負荷検知器8の出力に基づいて、その時刻のタービン負荷を算出する。設定器10は、演算器9で算出されたタービン負荷に基づいて、目標とすべき流量制御弁4の開度(目標開度)を算出する。発振器11は、設定器10で算出された目標開度に流量制御弁4の開度を制御するための制御信号を流量制御弁4に対して発振する。   The control device 30 includes a calculator 9, a setter 10 and an oscillator 11 as a circuit for realizing the opening degree control of the flow control valve 4. The computing unit 9 calculates the turbine load at that time based on the output of the load detector 8. The setter 10 calculates the opening degree (target opening degree) of the flow rate control valve 4 to be targeted based on the turbine load calculated by the calculator 9. The oscillator 11 oscillates with respect to the flow control valve 4 a control signal for controlling the opening of the flow control valve 4 to the target opening calculated by the setting device 10.

図2は本実施の形態の設定器10で設定されているタービン負荷と目標開度の関係を示すグラフである。この図に示ように、流量制御弁4の目標開度は、タービンの負荷上昇に応じて連続的に小さくなるように設定されており、図2中のグラフは右下がりの直線となっている。   FIG. 2 is a graph showing the relationship between the turbine load and the target opening set by the setting device 10 of the present embodiment. As shown in this figure, the target opening degree of the flow control valve 4 is set so as to continuously decrease as the load on the turbine increases, and the graph in FIG. .

なお、図2に示した直線状のタービン負荷と目標開度の関係は一例に過ぎず、タービン負荷の増加に伴って弁開度が単調減少するように設定されているものであれば、曲線などの他のグラフを利用してもよい。また、ここにおける「単調減少」には、(1)タービン負荷の増加とともに目標開度が常に減少していく「狭義の単調減少」だけでなく、(2)タービン負荷が増加しても目標開度が一定に保持される場合も単調減少とみなす「広義の単調減少」も含まれるものとする。後者には、タービン負荷の増加とともに目標開度が階段状(離散的)に増加していく場合も含まれる。(なお、「広義の単調減少」は、ガスタービン負荷の増加とともに、目標開度が増加することなく減少することから「単調非増加」と呼ばれることもある。)。   The relationship between the linear turbine load and the target opening shown in FIG. 2 is merely an example, and if the valve opening is set so as to monotonously decrease as the turbine load increases, the curve Other graphs may be used. The “monotonic decrease” here includes not only (1) “monotonic decrease in a narrow sense” in which the target opening always decreases as the turbine load increases, but also (2) target opening even when the turbine load increases. Even when the degree is held constant, “broad monotonic decrease” which is regarded as a monotonic decrease is also included. The latter includes a case where the target opening increases stepwise (discretely) as the turbine load increases. (Note that “monotonic decrease in a broad sense” is sometimes referred to as “monotonic non-increase” because the target opening degree decreases without increasing as the gas turbine load increases.)

なお、上記の3つの回路(演算器9、設定器10および発振器11)に代えて、制御装置30をコンピュータで構成し、当該コンピュータで負荷検知器8の出力に基づいて所定のプログラムにより制御信号を生成し、当該制御信号を流量制御弁4に出力して開度制御を行っても良い。また、当該開度制御を行うことができればオペレータによる手動操作により開度制御をしても良い。   Note that, instead of the above three circuits (the arithmetic unit 9, the setting unit 10, and the oscillator 11), the control device 30 is configured by a computer, and a control signal is generated by a predetermined program based on the output of the load detector 8 in the computer. And the opening degree control may be performed by outputting the control signal to the flow control valve 4. Further, if the opening degree can be controlled, the opening degree may be controlled manually by an operator.

上記のように構成される蒸気タービン設備において、オペレータにより蒸気タービンの起動指示がされ、タービン負荷が上昇し定格負荷に達すると、制御装置30は流量制御弁4の開度制御処理を開始する。具体的には、制御装置30は、負荷検出器8からの出力に基づいてタービン負荷を算出し、当該タービン負荷と図2に示したテーブルに基づいて制御弁4の目標開度を設定し、当該目標開度に基づいた制御信号を制御弁4に発振する一連の処理を開始する。この処理により制御弁4の開度はタービン負荷が大きいほど小さくなるように制御される。   In the steam turbine equipment configured as described above, when the operator gives an instruction to start the steam turbine and the turbine load increases and reaches the rated load, the control device 30 starts the opening degree control process of the flow control valve 4. Specifically, the control device 30 calculates the turbine load based on the output from the load detector 8, sets the target opening of the control valve 4 based on the turbine load and the table shown in FIG. A series of processes for oscillating a control signal based on the target opening to the control valve 4 is started. By this process, the opening degree of the control valve 4 is controlled so as to decrease as the turbine load increases.

ところで、蒸気供給管3を介して中圧タービン2に供給されるクーリング蒸気の流量は、オリフィス5および入口弁6の開度が一定であれば、制御弁4の開口面積(開度)とその前後差圧に比例する。例えば、タービン負荷が定格負荷から定格負荷未満の低負荷に変化した場合には、主蒸気の圧力も定格負荷時より低くなり、制御弁4の前後差圧も低くなる。この状況でタービン負荷の変化の前後で同じ流量のクーリング蒸気を中圧タービン2に供給する場合には、タービン負荷の低下後は制御弁4の開度を負荷低下前(定格負荷時)よりも大きくすれば良い。そこで、本実施の形態では、タービンの負荷上昇に伴ってクーリング蒸気流量制御弁4の開度が連続的に小さくなるように制御している。   By the way, the flow rate of the cooling steam supplied to the intermediate pressure turbine 2 via the steam supply pipe 3 is determined so that the opening area (opening) of the control valve 4 and the opening thereof are fixed if the opening of the orifice 5 and the inlet valve 6 is constant. Proportional to differential pressure before and after. For example, when the turbine load changes from the rated load to a low load less than the rated load, the main steam pressure is also lower than that at the rated load, and the differential pressure across the control valve 4 is also reduced. In this situation, when cooling steam having the same flow rate is supplied to the intermediate pressure turbine 2 before and after the change of the turbine load, the opening degree of the control valve 4 is set to be lower than that before the load reduction (at the rated load) after the turbine load is reduced. Just make it bigger. Therefore, in the present embodiment, the opening degree of the cooling steam flow rate control valve 4 is controlled to be continuously reduced as the turbine load increases.

このように構成した本実施の形態によれば、ロータクーリング装置100によるタービン負荷に基づいた流量制御弁4の開度制御により、その都度のタービン負荷に適した流量のクーリング蒸気(抽気蒸気)だけを高圧タービン1から取り出すことができるため、従来の開度一定制御のようにクーリング蒸気の余剰が発生することを防止できる。したがって、本実施の形態によれば、蒸気タービンの定格負荷運転移行後から停止動作の開始前の間におけるエネルギー効率を向上できる。   According to the present embodiment configured as described above, only the cooling steam (extracted steam) having a flow rate suitable for the turbine load in each case is obtained by the opening degree control of the flow rate control valve 4 based on the turbine load by the rotor cooling device 100. Can be taken out from the high-pressure turbine 1, so that it is possible to prevent excessive cooling steam from occurring as in the conventional constant opening degree control. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the energy efficiency between the transition from the rated load operation of the steam turbine to the start of the stop operation.

なお、上記では説明を簡単にするためにタービン負荷の変化の前後でクーリング蒸気流量を一定に制御する場合について説明したが、タービン負荷が大きいほどクーリング蒸気流量が多くなるように流量制御弁4の開度を制御しても良い。この場合には更にタービン負荷に適した蒸気流量を選択できるので、エネルギー効率をさらに向上することができる。   In the above description, the case where the cooling steam flow rate is controlled to be constant before and after the change of the turbine load has been described for the sake of simplicity. However, the flow rate control valve 4 is configured so that the cooling steam flow rate increases as the turbine load increases. The opening degree may be controlled. In this case, since the steam flow rate suitable for the turbine load can be selected, the energy efficiency can be further improved.

<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態では、クーリング蒸気の流量をタービン負荷に応じて連続的に調整するだけでなく、タービンの経年利用によりクーリング蒸気の必要流量がタービン利用開始時から変化した場合にも、当該変化に容易に追従できるロータクーリング装置200の例について説明する。
<Second Embodiment>
In the second embodiment of the present invention, not only continuously adjusting the flow rate of the cooling steam according to the turbine load, but also when the required flow rate of the cooling steam changes from the start of turbine use due to the aging of the turbine. Also, an example of the rotor cooling device 200 that can easily follow the change will be described.

図3は本発明の第2の実施の形態に係る蒸気タービン設備の概略構成図である。この図に示す蒸気タービン設備は、第1の実施の形態におけるオリフィス5に代え、手動流量調整弁15を備えている。   FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a steam turbine facility according to the second embodiment of the present invention. The steam turbine equipment shown in this figure includes a manual flow rate adjusting valve 15 instead of the orifice 5 in the first embodiment.

このように構成した蒸気タービン設備において、タービンの経年利用によりクーリング蒸気の必要蒸気流量が利用開始時から変化した場合には、手動流量調整弁15の開度を変化させることで、制御装置30におけるクーリング蒸気流量制御弁4の開度制御の設定(すなわち、図2に示したタービン負荷と目標開度の関係)を第1の実施の形態から変化させることなく、クーリング蒸気の必要量の経年変化に即した流量制御ができる。例えば、タービンの経年劣化でクーリング蒸気の必要流量が増加した場合には、設定器10における設定を保持した状態で当該増加分を吸収できるまで手動流量調整弁15の開度を増加するだけで、タービンの経年利用による必要蒸気量変化に対応することができる。なお、言うまでもないが、必要流量が減少した場合には逆の操作を行えば良い。   In the steam turbine equipment configured as described above, when the required steam flow rate of the cooling steam is changed from the start of use due to the aging of the turbine, the opening of the manual flow rate adjustment valve 15 is changed, whereby the control device 30 Secular change of the required amount of cooling steam without changing the setting of the opening degree control of the cooling steam flow control valve 4 (that is, the relationship between the turbine load and the target opening degree shown in FIG. 2) from the first embodiment. The flow rate can be controlled according to the For example, when the required flow rate of the cooling steam increases due to aging of the turbine, the opening amount of the manual flow rate adjustment valve 15 is increased until the increased amount can be absorbed while the setting in the setting device 10 is maintained. It is possible to cope with the required steam volume change due to the aging of the turbine. Needless to say, the reverse operation may be performed when the required flow rate decreases.

ところで、上記の各実施の形態では、タービンが3つの場合について説明したが、上記で説明した高圧タービン1および中圧タービン2のように、一のタービンの再熱蒸気で駆動される他のタービンを備える蒸気タービン設備であって、当該一のタービンの抽気蒸気を当該他のタービンのクーリング蒸気として利用しているものであれば、本発明は適用可能であり、蒸気タービン設備に含まれるタービンの数は3に限定されない。   By the way, in each said embodiment, although the case where there were three turbines was demonstrated, other turbines driven with the reheat steam of one turbine like the high pressure turbine 1 and the intermediate pressure turbine 2 which were demonstrated above. The present invention can be applied to the turbine included in the steam turbine equipment, as long as the steam extracted from the one turbine is used as cooling steam for the other turbine. The number is not limited to three.

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。   In addition, this invention is not limited to said embodiment, The various modifications within the range which does not deviate from the summary are included. For example, the present invention is not limited to the one having all the configurations described in the above embodiment, and includes a configuration in which a part of the configuration is deleted. In addition, part of the configuration according to one embodiment can be added to or replaced with the configuration according to another embodiment.

また、上記の制御装置30に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア(例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等)で実現しても良い。また、上記の制御装置30に係る構成は、演算処理装置(例えばCPU)によって読み出し・実行されることで当該制御装置の構成に係る各機能が実現されるプログラム(ソフトウェア)としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ(フラッシュメモリ、SSD等)、磁気記憶装置(ハードディスクドライブ等)及び記録媒体(磁気ディスク、光ディスク等)等に記憶することができる。   In addition, each configuration related to the control device 30 and functions and execution processing of each configuration are realized by hardware (for example, logic for executing each function is designed by an integrated circuit). You may do it. Further, the configuration related to the control device 30 may be a program (software) that realizes each function related to the configuration of the control device by being read and executed by an arithmetic processing device (for example, a CPU). Information related to the program can be stored in, for example, a semiconductor memory (flash memory, SSD, etc.), a magnetic storage device (hard disk drive, etc.), a recording medium (magnetic disk, optical disc, etc.), and the like.

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。   In the above description of each embodiment, the control line and the information line are shown to be understood as necessary for the description of the embodiment, but all the control lines and information lines related to the product are not necessarily included. It does not always indicate. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.

1…高圧タービン(第1タービン)、2…中圧タービン(第2タービン)、3…蒸気供給管(蒸気供給系統)、4…クーリング蒸気流量制御弁(制御弁)、5…オリフィス、6…クーリング蒸気入口弁、7…発電機、8…負荷検知器、9…演算器、10…設定器、11…発振器、15…手動流量調整弁、21…低圧タービン、30…制御装置、100,200…ロータクーリング装置     DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... High pressure turbine (1st turbine), 2 ... Medium pressure turbine (2nd turbine), 3 ... Steam supply pipe (steam supply system), 4 ... Cooling steam flow control valve (control valve), 5 ... Orifice, 6 ... Cooling steam inlet valve, 7 ... generator, 8 ... load detector, 9 ... calculator, 10 ... setting device, 11 ... oscillator, 15 ... manual flow control valve, 21 ... low pressure turbine, 30 ... control device, 100,200 ... Rotor cooling device

Claims (4)

第1タービンと、
当該第1タービンと別体のタービンであって、当該第1タービンから排出され加熱された蒸気によって駆動される第2タービンと、
前記第1タービンからの抽気蒸気を前記第2タービンのクーリング蒸気として供給するクーリング蒸気系統と、
前記クーリング蒸気系統に設けられ、前記クーリング蒸気の流量制御を行う制御弁と、
タービン負荷が定格負荷に到達後、当該タービン負荷が大きいほど前記制御弁の開度を小さく制御する制御装置とを備えることを特徴とする蒸気タービン設備。
A first turbine;
A second turbine that is separate from the first turbine and is driven by steam that is discharged from the first turbine and heated;
A cooling steam system for supplying extracted steam from the first turbine as cooling steam for the second turbine;
A control valve provided in the cooling steam system for controlling a flow rate of the cooling steam;
A steam turbine equipment comprising: a control device that controls the opening degree of the control valve to be smaller as the turbine load increases after the turbine load reaches the rated load.
請求項1に記載の蒸気タービン設備において、
前記クーリング蒸気系統に設けられ、クーリング蒸気の流量制御を行うための手動調整弁をさらに備え、
前記手動調整弁の開度は、前記第1タービン及び前記第2タービンの少なくとも1つについての経年利用に起因する前記クーリング蒸気の必要量の変化に応じて調整されることを特徴とする蒸気タービン設備。
The steam turbine equipment according to claim 1,
The cooling steam system is further provided with a manual adjustment valve for controlling the flow rate of the cooling steam,
The opening degree of the manual adjustment valve is adjusted according to a change in the required amount of the cooling steam resulting from the aging of at least one of the first turbine and the second turbine. Facility.
請求項1に記載の蒸気タービン設備において、
前記制御装置は、タービン負荷が定格負荷に到達後、当該タービン負荷の増加に伴って前記制御弁の前後差圧が大きくなるほど前記制御弁の開度を小さく制御し、
これにより前記クーリング蒸気の流量はタービン負荷が大きいほど多くなるように制御されることを特徴とする
The steam turbine equipment according to claim 1,
The control device controls the opening degree of the control valve to be smaller as the differential pressure across the control valve increases as the turbine load increases after the turbine load reaches the rated load,
Accordingly, the flow rate of the cooling steam is controlled to increase as the turbine load increases.
第1タービンと、当該第1タービンから排出され加熱された蒸気によって駆動される第2タービンと、前記第1タービンからの抽気蒸気を前記第2タービンのクーリング蒸気として供給するクーリング蒸気系統と、前記クーリング蒸気系統に設けられ、前記クーリング蒸気の流量制御を行う制御弁とを備える蒸気タービン設備の制御方法において、
タービン負荷が定格負荷に到達した後に、タービン負荷の上昇に応じて前記制御弁の開度を連続的に小さくする手順を備えることを特徴とする蒸気タービン設備の制御方法。
A first turbine, a second turbine driven by steam discharged from the first turbine and heated, a cooling steam system for supplying extracted steam from the first turbine as cooling steam for the second turbine, In a control method for steam turbine equipment, provided in a cooling steam system, comprising a control valve for controlling the flow rate of the cooling steam,
A method for controlling steam turbine equipment, comprising: a step of continuously reducing the opening of the control valve in accordance with an increase in turbine load after the turbine load reaches a rated load.
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