JP2018523048A - 蒸気タービンを冷却するための方法 - Google Patents

蒸気タービンを冷却するための方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018523048A
JP2018523048A JP2017566722A JP2017566722A JP2018523048A JP 2018523048 A JP2018523048 A JP 2018523048A JP 2017566722 A JP2017566722 A JP 2017566722A JP 2017566722 A JP2017566722 A JP 2017566722A JP 2018523048 A JP2018523048 A JP 2018523048A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam
steam turbine
cooling rate
equation
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017566722A
Other languages
English (en)
Inventor
ヤン・グライス
オリヴァー・シュタワルスキー
Original Assignee
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーメンス アクティエンゲゼルシャフト, シーメンス アクティエンゲゼルシャフト filed Critical シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
Publication of JP2018523048A publication Critical patent/JP2018523048A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/12—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
    • F01D25/12—Cooling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/003—Arrangements for measuring or testing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

本発明は、蒸気タービン(2)の理論的最大冷却速度を決定し、蒸気の熱エネルギーが所定の冷却速度を超えずまたは下回りもしないような方法で蒸気発生器(6)を運転する自動化システムに関する。

Description

本発明は、蒸気タービンを冷却するための方法であって、蒸気タービンは、蒸気発生器からの蒸気を充填され、蒸気タービンの所定の冷却速度［数１］が決定され、実際の冷却速度［数２］が決定されて、所定の冷却速度［式１］と比較される、蒸気タービンを冷却するための方法に関する。
Figure 2018523048
Figure 2018523048
蒸気タービンは、エネルギーを生成するためのパワープラントにおいて使用される。いったん作動されると、蒸気タービンは、多かれ少なかれ絶えず運転される。しかしながら、時々はオーバーホールを実行することが必要である。これは、蒸気タービンがオフラインにされ、冷却されることを必要とする。冷却するためには、いわゆる「強制冷却」を使用して蒸気タービンを冷却することが、通常の業務である。本質的には、「強制冷却」は、3つのフェーズを備え、第1のフェーズでは、蒸気温度は、出力運転中およびスイッチオフ後に低減され、次いで自然冷却および最終的に周囲空気を用いた「低温引き出し」があり、空気は、排気装置を用いて蒸気タービンを通って引き出される。それ故に、蒸気タービンは、出力運転中の蒸気温度の低減によって予備的冷却を受ける。蒸気温度のこの低減は、ボイラーの吹き消しによってかつ/または燃焼もしくはガスタービン(複合サイクルプラントの場合)のパワーを低減することによってもたらされることもある。しかしながら、蒸気温度の低減が、蒸気タービンの設計限界を超えないように行われることに注意することが必要である。そのために、蒸気温度は、固定勾配で低減されることもある。しかしながら、これは、どんな自由も、十分に使い尽くされないという欠点を有する。次に、これは、時間の損失に繋がり、その場合貴重な燃料が、浪費されることもあり得る。
本発明は従って、蒸気タービンを冷却するための方法を加速する目的を有する。
この目的は、独立請求項1によって達成される。
それに応じて、本発明は、蒸気タービンを冷却するための方法であって、蒸気タービンは、蒸気発生器からの蒸気を充填され、蒸気タービンの所定の冷却速度が決定され、実際の冷却速度が決定されて、所定の冷却速度と比較され、蒸気発生器は、実際の冷却速度が本質的に所定の冷却速度に対応するように運転される、蒸気タービンを冷却するための方法を使用する。
それ故に、本発明の本質的特徴は、調節を考慮することであり、この調節は、蒸気タービンの冷却が所定の限界内で行われるように、蒸気温度を直ちに調節するものである。
有利な展開は、従属請求項に明記される。
それ故に、第1の有利な展開では、所定の冷却速度は、有限要素法を使用して決定され、測定結果によって決定され、または試験によって決定される。
別の有利な展開では、冷却速度は、蒸気タービンのケーシングおよびロータなどの、コンポーネントの温度を考慮に入れる。
本目的はまた、本発明による方法を実行するために設計される自動化システムを用いても達成される。
この発明の上述の特性、特徴および利点ならびにそれらが達成される方式は、図面に関連してより詳細に説明される、例となる実施形態の以下の記述と併せて、より明らかにかつはっきりと分かりやすくなる。
本発明の例となる実施形態は、図面を参照して以下に述べられることになる。これは、例となる実施形態の決定的な説明図として意図されず、むしろ図面は、明確化に繋がる場合には、図式化されかつ/または少し歪んだ形に構成される。図面において直接明らかである技法への追加に関しては、関連する従来技術への言及がなされる。
本発明によるパワープラント設備の概略説明図である。
パワープラント設備1は、高圧タービンセクション3、中圧タービンセクション4および低圧タービンセクション5に分けられる蒸気タービン2を備える。パワープラント設備1はまた、蒸気発生器6および低圧タービンセクション5に流体的に接続される凝縮器7も備える。生蒸気は、蒸気発生器6において生成され、生蒸気ライン8を介して高圧タービンセクション3に流れ込み、そこから出口9を介して再加熱器10へ流れる。再加熱器10では、蒸気は、より高い温度に再加熱され、次いで中圧タービンセクション4に流れ込む。そこから、蒸気は、クロスオーバーパイプ11を介して低圧タービンセクション5へ流れ、最終的に廃棄蒸気ライン12を介して凝縮器7に流れ込む。凝縮器7では、蒸気は、水に凝縮し、ポンプ13を用いて蒸気発生器6に戻される。
蒸気タービン2は、蒸気発生器6からの蒸気を充填され、その文脈において蒸気タービン2の所定の冷却速度［数１］が決定される。また、実際の冷却速度［数２］が決定されて、所定の冷却速度［数１］と比較される。これは、自動化システム(図示略)において行われる。自動化システムは、出力信号を蒸気発生器6に送り、その結果として蒸気発生器6は、実際の冷却速度［数２］が、本質的に所定の冷却速度［数１］に対応するように運転される。それに応じて、蒸気タービンは、設計限界を反映する方式で制御され、冷却のためのパラメータが計算され、信号として蒸気発生器6に利用可能となる。この最適蒸気温度は、冷却中に蒸気タービン2の設計限界を最適使用する。それは、絶えず実際の状態を監視し、これらを許容限界と比較する。言い換えれば、自動化システムを用いると、最適蒸気温度は、大きいマージンがなお存在するときは急速に、小さいマージンだけが存在するときはより遅く、温度を例えば設計限界近くに下げるということになる。この文脈において、蒸気タービンの温度、それ故に壁温度限界が、考慮に入れられる。
所定の冷却速度は、有限要素法を使用して、または測定結果もしくは試験によって決定されてもよい。
本発明は、好ましい例となる実施形態を通じて詳細に述べられ、例示されたが、本発明は、開示される例によって制限されず、他の変形が、本発明の保護範囲から逸脱することなく当業者によってここから導き出されてもよい。
1 パワープラント設備
2 蒸気タービン
3 高圧タービンセクション
4 中圧タービンセクション
5 低圧タービンセクション
6 蒸気発生器
7 凝縮器
8 生蒸気ライン
9 出口
10 再加熱器
11 クロスオーバーパイプ
12 廃棄蒸気ライン
13 ポンプ

Claims (6)

  1. 蒸気タービン(2)を冷却するための方法であって、
    前記蒸気タービン(2)は、蒸気発生器(6)からの蒸気を充填され、
    前記蒸気タービン(2)の温度変化が行われ、前記蒸気タービン(2)の所定の冷却速度［数１］が決定され、
    実際の冷却速度［数２］が決定されて、
    前記所定の冷却速度［数１］と比較され、前記蒸気発生器(6)は、前記実際の冷却速度［数２］が、本質的に前記所定の冷却速度［数１］に対応するように、前記蒸気タービン(2)の前記温度変化に応じて運転される、蒸気タービン(2)を冷却するための方法。
  2. 前記所定の冷却速度［数１］は、有限要素法を使用して決定され、測定結果によって決定され、または試験によって決定される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記冷却速度は、前記蒸気タービン(2)のコンポーネントの温度を考慮に入れる、請求項1または2に記載の方法。
  4. 内壁の温度TIおよび外壁の温度TAを決定するステップを含み、温度の差TA-TIは、所定の限界値ΔTAIを超えもせず下回りもしない、請求項3に記載の方法。
  5. 前記蒸気発生器(6)は、前記蒸気発生器(6)のパワーを低減するために、ボイラーの吹き消しが行われ、かつ/または燃焼が変えられるように運転される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 請求項1から5に記載の方法を実行するために設計される自動化システム。
JP2017566722A 2015-06-24 2016-06-08 蒸気タービンを冷却するための方法 Pending JP2018523048A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15173619.6A EP3109418A1 (de) 2015-06-24 2015-06-24 Verfahren zum abkühlen einer dampfturbine
EP15173619.6 2015-06-24
PCT/EP2016/062963 WO2016206972A1 (de) 2015-06-24 2016-06-08 Verfahren zum abkühlen einer dampfturbine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018523048A true JP2018523048A (ja) 2018-08-16

Family

ID=53491304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017566722A Pending JP2018523048A (ja) 2015-06-24 2016-06-08 蒸気タービンを冷却するための方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10422251B2 (ja)
EP (2) EP3109418A1 (ja)
JP (1) JP2018523048A (ja)
KR (1) KR102055378B1 (ja)
CN (1) CN107889514B (ja)
WO (1) WO2016206972A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111852592B (zh) * 2020-06-22 2021-11-19 西安交通大学 基于火电中间再热式凝汽机组的无蒸汽运行系统及方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588265A (en) * 1968-04-19 1971-06-28 Westinghouse Electric Corp System and method for providing steam turbine operation with improved dynamics
JPS5022189A (ja) * 1973-06-29 1975-03-10
WO2002103177A1 (fr) * 2001-06-18 2002-12-27 Hitachi, Ltd. Procede et systeme permettant de diagnostiquer un etat de turbine a gaz
JP2007138856A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Chugoku Electric Power Co Inc:The 蒸気タービンプラントの起動スケジュール予測システムおよび予測方法、ならびに予測用プログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体
JP2008039649A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 応力緩和を考慮した逆解析による高温部材のクリープ余寿命の評価方法
AU2008202733A1 (en) * 2007-06-20 2009-01-22 Stanwell Corporation Limited Method and apparatus for cooling a steam turbine
JP2009243364A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The 発電プラントの運転停止システム
JP2014084847A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンバインドサイクルプラント、及びその停止方法、及びその制御装置
JP2015508472A (ja) * 2012-01-25 2015-03-19 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト タービンコンポーネントの冷却プロセスの制御方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4227093A (en) * 1973-08-24 1980-10-07 Westinghouse Electric Corp. Systems and method for organizing computer programs for operating a steam turbine with digital computer control
US4179742A (en) * 1978-04-06 1979-12-18 Westinghouse Electric Corp. System for intelligently selecting the mode of control of a power plant
US4213935A (en) * 1978-06-19 1980-07-22 John Zink Company Apparatus for use in conjunction with boiler flue gases for generating inert blanketing gases
US5433079A (en) * 1994-03-08 1995-07-18 General Electric Company Automated steam turbine startup method and apparatus therefor
US7699907B2 (en) * 2005-08-17 2010-04-20 Air Liquide Process & Construction, Inc. Apparatus and methods for gas separation
RU2563447C2 (ru) * 2010-10-19 2015-09-20 Альстом Текнолоджи Лтд Способ работы электростанции комбинированного цикла с когенерацией и электростанция комбинированного цикла для реализации этого способа
US9200799B2 (en) * 2013-01-07 2015-12-01 Glasspoint Solar, Inc. Systems and methods for selectively producing steam from solar collectors and heaters for processes including enhanced oil recovery

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3588265A (en) * 1968-04-19 1971-06-28 Westinghouse Electric Corp System and method for providing steam turbine operation with improved dynamics
JPS5022189A (ja) * 1973-06-29 1975-03-10
WO2002103177A1 (fr) * 2001-06-18 2002-12-27 Hitachi, Ltd. Procede et systeme permettant de diagnostiquer un etat de turbine a gaz
JP2007138856A (ja) * 2005-11-21 2007-06-07 Chugoku Electric Power Co Inc:The 蒸気タービンプラントの起動スケジュール予測システムおよび予測方法、ならびに予測用プログラムおよび該プログラムを格納した記録媒体
JP2008039649A (ja) * 2006-08-08 2008-02-21 Chugoku Electric Power Co Inc:The 応力緩和を考慮した逆解析による高温部材のクリープ余寿命の評価方法
AU2008202733A1 (en) * 2007-06-20 2009-01-22 Stanwell Corporation Limited Method and apparatus for cooling a steam turbine
JP2009243364A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Chugoku Electric Power Co Inc:The 発電プラントの運転停止システム
JP2015508472A (ja) * 2012-01-25 2015-03-19 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト タービンコンポーネントの冷却プロセスの制御方法
JP2014084847A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd コンバインドサイクルプラント、及びその停止方法、及びその制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016206972A1 (de) 2016-12-29
KR20180019210A (ko) 2018-02-23
CN107889514B (zh) 2020-02-21
US10422251B2 (en) 2019-09-24
EP3280884A1 (de) 2018-02-14
KR102055378B1 (ko) 2019-12-12
CN107889514A (zh) 2018-04-06
EP3109418A1 (de) 2016-12-28
EP3280884B1 (de) 2021-07-28
US20180163572A1 (en) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7765807B2 (en) Method for warming-up a steam turbine
JP2010514985A (ja) タービン翼
CN104200121A (zh) 基于机组运行数据的阀门流量函数优化方法
JP2017014983A (ja) 起動制御装置
EP2770172B1 (en) Method for providing a frequency response for a combined cycle power plant
CN104612763A (zh) 一种单元制机组利用邻汽启动中压缸装置及其启动方法
JP2007085294A (ja) 蒸気タービンプラントおよびその運転方法
JP2018523048A (ja) 蒸気タービンを冷却するための方法
JP2010249056A (ja) 蒸気タービンプラント及びその運転方法
CN107084011B (zh) 一种核电汽轮机快速冷却方法
SA517390600B1 (ar) طريقة لتبريد ماكينة تربينية
JP6193486B2 (ja) ガス・蒸気タービン設備の煙道ガス路の内部への水の噴入を制御するための方法及び装置
EP2752566B1 (en) Gas turbine cooling system, and gas turbine cooling method
KR101631417B1 (ko) 발전소 터빈의 종합 감시를 위한 화면 표시 방법
KR20170076565A (ko) 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트
EP3258074A1 (en) Steam power plant for generating electrical energy
JP5985737B2 (ja) 発電所および発電所設備を運転するための方法
US9574461B2 (en) Method for controlling a thermal power plant using regulated valves
JPH10131716A (ja) ガスタービン蒸気冷却系統の制御方法及び装置
JP2013015043A (ja) コンバインドサイクル発電プラント及びその運転方法
JP4974944B2 (ja) 発電プラントの運転停止システム
CN109312634B (zh) 涡轮控制阀动态相互作用
US20140000277A1 (en) Method to start up and manage a combined cycle thermal plant for energy production and relative plant
EP3262286B1 (en) Methods for operating a combined cycle power plant and improving part load efficiency
JP6317652B2 (ja) プラント制御装置及びコンバインドサイクル発電プラント

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180323

A529 Written submission of copy of amendment under article 34 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529

Effective date: 20180216

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180323

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190401

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20191028