JP2016528437A - ２つの蒸気供給ラインを有する蒸気タービンを運転する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、蒸気タービン装置および蒸気タービン（２）を運転する方法に関し、蒸気タービンには第１蒸気供給ライン（５）の第１バルブ（３）を介して、および第２蒸気供給ライン（６）の第２バルブ（４）を介して蒸気が供給され、所望の全質量流を保証するために加速度センサによって望ましくない振動が測定された場合に、一方のバルブを閉じ、他方のバルブを開くように、バルブが非対称に制御される。

Description

本発明は、蒸気タービンに接続された第１蒸気供給ライン、および第２蒸気供給ライン、およびまた第１蒸気供給ラインに配置された第１バルブおよび第２蒸気供給ラインに配置された第２バルブを備える蒸気タービンを運転する方法に関する。
蒸気発電所において、蒸気は、蒸気発生器によって生成され、蒸気は、供給ラインを通り蒸気タービンに移送される。供給ラインは、蒸気供給ラインに流れる。流れる蒸気を調整するバルブが蒸気供給ラインに取り付けられている。したがって、蒸気タービン電力を調整するために１または複数のバルブが蒸気タービンの上流に取り付けられている。蒸気タービンの様々な動作モードが考えられる。例えば、蒸気タービンを全負荷で運転することが可能である。さらに蒸気タービンを部分負荷で運転することが可能である。これは、蒸気発生器で発生した全質量流がバルブを通り蒸気タービンに流れるわけではないことを意味する。
前記部分負荷運転の間、最大可能全質量流の一部のみが蒸気タービンへ流れることができるように、バルブは、わずかに閉方向に調整される。しかし、このような部分負荷運転中、バルブは振動する傾向にある。これは、部分負荷において絞ることにより、バルブ内の流れの状態が変化する場合があり、場合によってはバルブおよびラインで形成された全体構造の振動を導く。これは、一時的な変化、および場合によっては周期的な反復荷重により、構成要素が強烈な負荷にさらされ、場合によっては、回避しなければならない構成要素のひび割れにつながるため、危険であるとみなされるべきである。
さらに、場合によっては、許容できない大きな一時的な力がバルブディスクに生じることがあり、バルブ全体の損傷を招く。
部分負荷運転中に振動するバルブの傾向についての課題は、前記タイプのバルブを再開発するか、または異なるバルブを導入することによって対処することができるが、中断時間、および材料費用が必要となる。
本発明の目的は、この振動を回避することができる方法を提供することである。
さらに、本発明の目的は、バルブが振動をもたらさない蒸気タービン装置を特定することである。
前記目的は、蒸気タービンに接続された第１蒸気供給ラインおよび第２蒸気供給ライン、およびまた第１蒸気供給ラインに配置された第１バルブ、および第２蒸気供給ラインに配置された第２バルブを備える蒸気タービンを運転する方法であって、第１バルブおよび／または第２バルブが振動する場合に、第１バルブが閉方向に調整されるとともに、第２バルブが開方向に調整される方法によって達成される。
したがって、本発明によれば、２つ以上のバルブを有する蒸気発電所の場合、バルブは、許容できないバルブ振動が発生する場合に非対称に作動するように操作されることが提案される。これらは、機械的な振動を意味していることを理解すべきである。このような機械的な振動は、バルブおよびラインからなる構造に影響を及ぼす。本発明によれば、これは、個々のバルブの臨界動作状態を特定することによって行われる。蒸気タービンへの質量流を均一にするために、臨界動作状態ではない第２バルブが第１バルブの臨界動作状態に適合される。これは、バルブ開操作が互いに反対に構成されるということを意味する。例えば、蒸気タービンに流れる全質量流が変化しないように、臨界動作状態にある第１バルブは、閉方向に調整され、臨界動作状態にない第２バルブは、開方向に調整される。
第１バルブおよび第２バルブを通る質量流は、バルブ開操作によって調整される。閉方向におけるバルブの調整は、質量流が減少し、かつバルブ開口部の大きさが減少することを意味している。開方向におけるバルブの調整は、質量流が増大し、かつバルブ開口部の大きさが増大することを意味している。
このように、第１バルブの臨界動作状態を迅速に回避することができるにもかかわらず、質量流の一様な変化が提供される。
好都合な改良点は、従属請求項に規定される。
したがって、第１の好都合な改良点において、許容できないバルブ振動を検出するために、第１加速度センサが第１バルブに配置され、かつ第２加速度センサが第２バルブに配置される。
したがって臨界動作状態の検出のために、物理的な値が測定され、これは加速度センサによって行われる。これは、バルブ本体の位置を測定することができるということ、場合によってはデータから臨界動作状態を診断することができるということを意味する。このような臨界動作状態が存在する場合、第２バルブの動作状態は、第２バルブに位置する加速度センサによってチェックされ、本発明による対抗策が実行される。これは、バルブ本体が互いに非対称に操作されるということである。言い換えれば、所望の全質量流が得られ、同時に、個々のバルブの危険な動作範囲にあるのが可能な限り最短の時間となることを目的として、振動が生じる場合に、一方のバルブは、閉方向に調整され、他方のバルブは、開方向に調整されるように２つのバルブは、非対称に調整される。
本発明によるこのような方法は、既存の蒸気発電所においても事後に好都合に実行することができる。バルブコントローラのプログラミングが考えられ、これは、低コストにつながる。好都合に、それにより中断時間は実質的に回避される。
本発明は、さらに好都合に蒸気発電所の蒸気タービンの改修後、または蒸気発電所のアップグレード時に実行することができる。これは、バルブ振動の能動的な監視および適応性のある回避戦略により、バルブの損傷を実質的に防ぐことができる。
好都合な改良点において、蒸気タービンへの所定の全蒸気質量流が実現するように、第１バルブおよび第２バルブは、閉方向および開方向に調整される。
したがって望ましくないバルブ振動にもかかわらず所望の電力範囲内で蒸気タービンを運転することが可能である。
好都合な改良点において、本発明は、２つ以上のバルブを有する蒸気発電所で使用することができる。したがって、本発明は、例えば３、４、またはそれ以上のバルブを有する蒸気発電所で使用することができる。本発明によれば、バルブは、互いに関して非対称に操作される。
さらに、目的は、蒸気タービンを有し、かつ第１蒸気供給ラインおよび第２蒸気供給ラインを有する蒸気タービン装置であって、第１バルブは、第１蒸気供給ラインに配置され、および第２バルブは、第２蒸気供給ラインに配置され、第１加速度センサが第１バルブに配置され、および第２加速度センサが第２バルブに配置された蒸気タービン装置によって達成される。バルブへの力は、加速度センサによって測定される。このように振動を検出することができる。
本発明は、例示的な実施形態に基づきより詳細に説明される。
図に示される例示的な実施形態は、概略の形の本発明を示している。
本発明による蒸気発電所の概観図を示す。 質量流の図である。
図１は、蒸気タービン２および第１バルブ３および第２バルブ４を備える蒸気発電所１の一部を示す。蒸気タービン２には、ガイドブレードおよびローターブレード（詳細には示していない）が形成され、かつ蒸気発生器（詳細には示していない）からの蒸気が第１蒸気供給ライン５および第２蒸気供給ライン６を介して供給される。
第１バルブ３は、第１蒸気供給ライン５に配置される。第２バルブ４は、第２蒸気供給ライン６に配置される。第１バルブ３および第２バルブ４の両方は、バルブディスクに対して移動可能に設計されるバルブ本体（より詳細には示していない）を備える。バルブディスクに向かうバルブ本体の動きは、バルブの閉方向の調整につながる。バルブディスクから離れるバルブ本体の動きは、バルブの開方向の調整につながる。開方向のバルブ調整は、バルブを通る蒸気質量流の増加につながる。バルブディスクに向かうバルブ本体の動きは、蒸気質量流の減少につながる。
第１バルブ３および第２バルブ４は、構造的に同一の設計とすることができる。代替実施形態においては、第１バルブ３および第２バルブ４を互いに異なるように設計することができる。蒸気タービン２は、図１に示す実施形態において２チャネル設計である。代替実施形態においは、蒸気タービン２は、単一チャネル設計とすることができる。
蒸気タービン２は、以下のように運転される。
第１バルブ３に配置された第１加速度センサ（不図示）がバルブ本体の動きを検出する。同様に、第２加速度センサ（不図示）が第２バルブ４に配置され、バルブ本体の動きを検出するように設計される。第１加速度センサまたは第２加速度センサが許容できないバルブ振動を検出した場合、第１バルブ３および第２バルブ４は、互いに対して非対称に操作される。これは、この場合第１バルブ３が閉方向に調整されるとともに、第２バルブ４が開方向に調整されるように調整が行われることを意味する。ここで、第１バルブ３および第２バルブ４が互いに逆の動きによって質量流を調整するように、調整が構成されている。これは、一方のバルブ、例えば第１バルブ３の閉方向における調整が第２バルブ４の開方向における調整つながること、またはその逆であることを意味する。
バルブ開操作のこの非対称の調整は、振動が生じた場合に、第１バルブ３を通る質量流および第２バルブ４を通る質量流で構成されている所望の全質量流が可能な限り変化しないように行われる。
図２は、Ｙ軸に質量流を、Ｘ軸に時間を示している。時間t0において、破線で示される第２バルブ４のバルブ振動が検出される。中間ライン９は、第２バルブ４を通る質量流を示す。時間t0になるまで、第２バルブ４を通る蒸気質量流のプロファイルは、均一である。時間t0において、バルブ振動が検出され、これは、第２バルブ４の閉方向における調整につながる。本発明によれば、この場合、下のライン１０によって示されるように、蒸気質量流は、第１バルブ３によって調整される。これは、時間t0において、蒸気質量流が増加するように第１バルブ３が開方向に調整されることを意味する。これは、時間t1まで行われ、状態が時間t2までに回復する。つまり、下のライン１０によって示される蒸気質量流が減少するように、第１バルブ３が閉方向に調整され、中間ライン９によって示される蒸気質量流が増加するように、第２バルブ４が開方向に調整される。時間t2において、バルブ振動は除去され、時間t2より先では中間ライン９および下のライン１０によって示される蒸気質量流のプロファイルは、再度均一になっている。
上のライン１１は、第１バルブ３および第２バルブ４を通り流れる全蒸気質量流を示す。上のライン１１によって示される蒸気質量流は、時間t0または時間t1またはt2のいずれにおいても曲がっていないことがわかる。したがって、全質量流は、蒸気タービン２へ一様に流れていることができる。
１ 蒸気発電所
２ 蒸気タービン
３ 第１バルブ
４ 第２バルブ
５ 第１蒸気供給ライン
６ 第２蒸気供給ライン

Claims (5)

  1. 蒸気タービン（２）を運転する方法であって、該蒸気タービンは、前記蒸気タービン（２）に接続された第１蒸気供給ライン（５）、および第２蒸気供給ライン（６）、ならびにまた前記第１蒸気供給ライン（５）に配置された第１バルブ（３）、および前記第２蒸気供給ライン（６）に配置された第２バルブ（４）を備え、
    前記第１バルブ（３）および／または前記第２バルブ（４）が振動する場合に、前記第１バルブ（３）を閉方向に調整するとともに、前記第２バルブ（４）を開方向に調整することを特徴とする、方法。
  2. 許容できないバルブ振動を検出するために、第１加速度センサが前記第１バルブ（３）に配置され、かつ第２加速度センサが前記第２バルブ（４）に配置されている、請求項１に記載の方法。
  3. 前記蒸気タービン（２）への所定の全蒸気質量流が実現されるように、前記第１バルブ（３）および前記第２バルブ（４）が閉方向および開方向に調整される、請求項１または２に記載の方法。
  4. 第３、第４、およびさらなるバルブを有し、それらが非対称に操作される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
  5. 蒸気タービン（２）を有し、かつ第１蒸気供給ライン（５）および第２蒸気供給ライン（６）を有する蒸気タービン装置であって、
    第１バルブ（３）が前記第１蒸気供給ライン（５）に配置され、かつ第２バルブ（４）が前記第２蒸気供給ライン（６）に配置され、
    第１加速度センサが前記第１バルブ（３）に配置され、かつ第２加速度センサが前記第２バルブ（４）に配置されていることを特徴とする、蒸気タービン装置。
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