JP2633720B2 - 蒸気タービンのプレウォーミング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンのプレウォーミング装置に係
り、特に高圧タービン等を補助蒸気によりプレウォーミ
ングするようにした蒸気タービンのプレウォーミング方
法に関する。

（従来の技術） 一般に、蒸気タービンを起動する場合、タービンに供
給される駆動蒸気の温度とタービンのケーシング、ロー
タ等の金属部の温度とに温度差があるためこれらの金属
部に熱応力が生じる。この熱応力は、蒸気タービンを長
時間停止し再起動するときは特に大きいし、この熱応力
が存在する状態で蒸気タービンを起動すると、ケーシン
グ、ロータ等の寿命を短くする。

そこで、蒸気タービン等にはあらかじめ補助蒸気を供
給し駆動蒸気の温度とケーシング等の金属部の温度との
温度差を少なくするプレウォーミングが行われ、起動時
の熱応力が生じないようにされる。

第３図は従来のプレウォーミングは、方法を説明する
ブロック図である。蒸気タービンプラントは、ボイラ1
0、高圧タービン11およびこれに連結された中圧／低圧
タービン12等が備えられている。このボイラ10により発
生した高温蒸気は、主蒸気管13、加減弁14を介して高圧
タービン11に供給され、ロータ15の高速回転に使用され
る。ロータ15で仕事をした蒸気は、低圧、低温となり低
温再熱管16を介して再熱器17に送られ再熱される。この
再熱蒸気は、さらに高温再熱管18、インタセプト弁19を
介して中圧／低圧タービン12等に供給され、この中圧／
低圧タービン12で仕事をした後、図示しない復水器にお
いて復水される。

高圧タービン11の排気口に近接する低温再熱管16には
補助蒸気供給管20を介してプレウォーミング用の補助蒸
気発生装置21が連結されている。補助蒸気供給管20には
補助蒸気の供給を遮断する止め弁22と補助蒸気の供給圧
力を制御する調整弁23とが別々に取付けられている。

また、補助蒸気供給管20には高圧タービン11に近接す
る補助蒸気圧を検出する圧力検出器24が取付けられる。
この圧力検出器24の圧力検出信号は圧力制御装置25に送
られ、この検出圧力信号が例えば７ゲージ圧力（以下
「ゲージ圧力をATG」と言う）より高いと調整弁23が絞
り制御され、検出圧力信号が7ATGより低いと調整弁23が
開き制御され、高圧タービン11に供給される補助蒸気圧
力が所定圧力の7ATGになるように制御される。さらにま
た、高圧タービン11のロータ15にはその温度を検出する
温度検出器26が取付けられる。この温度検出器26の温度
検出信号は温度制御装置27に送られ、この検出温度信号
が150℃以下なら止め弁22が開操作され、高圧タービン1
1に補助蒸気が供給され、検出温度信号が150℃以上とな
って例えば１時間が経過すると、止め弁22が閉操作さ
れ、高圧タービン11に供給される補助蒸気が遮断され
る。

なお、高圧タービン11に設けられたドレン弁28は、プ
レウォーミング中は、微開状態にありドレン水と補助蒸
気の一部を排出するものである。

この蒸気タービンのプレウォーミングについて説明す
る。このプレウォーミングは、一般に高圧蒸気に耐える
ために構造材が肉厚であり、従って最も熱応力が大きい
部分、すなわち、高圧タービン11において行われる。

このプレウォーミングを行う場合には、まず、加減弁
14とインタセプト弁19とが閉られ、ボイラ10から高圧タ
ービン11に供給される主蒸気が止められる。

次に、圧力制御装置25、温度制御装置27が操作され
る。まず、温度検出器26によりロータ15の温度が検出さ
れ、その検出温度信号が温度制御装置27に送られる。こ
の検出温度信号は起動時の低温度であるから150℃以下
であり、温度制御装置27により止め弁22に開操作信号が
送られ、この止め弁22が開操作される。

一方、圧力検出器24により高圧タービン11に供給され
る補助蒸気圧力が検出され、その検出圧力信号が圧力制
御装置25に送られる。この検出圧力信号は、補助蒸気が
高圧タービン11に供給されていない状態であるので7ATG
より低いので、圧力制御装置25から調整弁23に開操作信
号が送られ、この調整弁23の開制御が行われる。

この調整弁23の開制御と止め弁22の開操作により、補
助蒸気発生装置21から高圧タービン11に補助蒸気が供給
される。この供給補助蒸気は、最初、高圧タービン11の
ケーシング、ロータ15等の低温部により冷却されるた
め、ドレン水となりドレン弁28から排出される。ドレン
弁28は全開していると、ドレン水と共に補助蒸気も逃げ
てしまうため、微開状態とし蒸気が多量に逃げない様に
して、圧力が保ち易い様にされている。そして、ある時
間経過すると、高圧タービン11のロータ15やケーシング
等の温度が上昇し、補助蒸気のドレン化も少なくなり、
補助蒸気圧も7ATG近くまで昇圧される。圧力が7ATG以上
となると、圧力制御装置25は調節弁23を閉して7ATGを維
持する様に制御を行う。この状態をしばらく続けると、
ロータ15の温度が約150℃になる。150℃以上になった後
は余裕をみて例えば１時間程度この状態を保ちウォーミ
ングを継続する。尚この状態が継続しても蒸気圧力が7A
TGに維持されるため、7ATGの飽和蒸気温度以上に極端に
温度が上昇することはなく、熱量は主としてロータ内部
を均一にウォーミングすることに使用される。さてこの
様にして１時間が経過すると温度制御装置27により止め
弁22が閉じられ、高圧タービン11に供給される補助蒸気
が遮断され、高圧タービン11のプレウォーミングが終了
する。以上の挙動は第４図にチャートとして記載されて
いる。

プレウォーミングが終了したら、加減弁14とインタセ
プト弁19とが開かれ、ボイラ10から高圧タービン11に主
蒸気が供給され、高圧タービン11等の運転が開始され
る。

（発明が解決しようとする課題） ところが、蒸気タービンの起動時間短縮のためには、
このプレウォーミングを効果的に行い極力早くプレウォ
ーミングを完了させることが必要である。蒸気タービン
や再熱器等の大きな構造材を150℃まで昇温するに必要
な時間は数時間を要するものであり、蒸気タービンの運
用に大きな支障となるものである。この様なウォーミン
グ時間短縮という見地からは、従来のものでは下記の２
点につき、問題がある。

（１）ウォーミング補助蒸気は高圧タービン11のみなら
ず、再熱器17や高温再熱管18等にも流入して、これらの
機器で熱量を奪われるため、補助蒸気の使用が効果的で
はない。またウォーミングの必要がないこれらの機器も
一緒にウォーミングするため、補助蒸気量が無駄に消費
され、経済性の面からも得策とは言えない。

（２）ドレン弁28はウォーミング初期の昇圧を早めるた
め、微開状態である。ウォーミング期間中にこの状態を
常に継続すると、ドレン弁28を通じて排出される補助蒸
気は少量であり、従って流入する補助蒸気も少量でウォ
ーミング効果が小さい。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、低温再熱管の途中に止め弁を設け、プレウ
ォーミング開始時にこれを閉め、補助蒸気圧力が7ATGに
昇圧したことを検出して、微開状態のドレン弁を全開す
るようにしたものである。

（作用） 低温再熱管の途中に止め弁を設け、プレウォミング開
始時にはこれを閉めることで、補助蒸気は再熱器や高温
再熱管に流入せず、従って高圧タービンのみに補助蒸気
が供給され、高温タービンのウォーミングが著しく促進
される。ウォーミングがある程度進んで、ドレン化が少
なくなり補助蒸気圧力が7.0ATGとなったことを判断して
ドレン弁を全開することで、ドレン弁を通じて多量の補
助蒸気が逃げてゆき、7ATGの圧力を維持するために調節
弁は開度が増加して多量の補助蒸気が高圧タービン内に
流入する。この様に多量の蒸気でウォーミングを行うこ
とで、ウォーミング効果が高められる。

（実施例） 以下、本発明の蒸気タービンのプレウォーミング方法
の実施例を第１図に基づいて説明する。なお、第１図に
おいて、第３図と同一部分は同一符号を付してその詳細
な説明を省略する。

止め弁29は、低温再熱管16上に設置し、温度制御装置
27によりプレウォーミング開始時にこれを閉して、ウォ
ーミング終了時にこれを開する。

また、圧力制御装置25により、圧力検出器26の信号が
7ATGになったことを判断してドレン弁28を全開する。

第２図に本発明によるプレウォーミング方法のタイム
チャートを示す。

止め弁29をプレウォーミング開始時に閉することで、
補助蒸気は高圧タービン11のみに流入する。従って再熱
器17や高温再熱管18に流入した補助蒸気が冷却され、ド
レン化して、蒸気圧力を低下させ、高圧タービンのウォ
ーミングを阻外することがない。すなわち、補助蒸気の
もっている熱量はほとんど全て高圧タービン11のウォー
ミング用として利用出来る。よって7ATGに昇圧するまで
の時間（T₁）は従来例における時間（T₂）に比較して短
縮されており、またロータ温度の上昇も従来例に比較し
て早くなる。更に補助蒸気の利用面からみても、再熱器
17や高温再熱管18に無駄な蒸気が流入しない為、経済的
である。補助蒸気圧力が7ATGに昇圧した時点では、調節
弁開度は減少していくが、本発明のように7ATG到達し
て、例えば３分後にドレン弁を全開させれば、その直後
補助蒸気が多量に逃げて圧力は低下するが、圧力制御装
置25はこの圧力低下をとらえて直ぐに調節弁23の開度を
増加させる。この調節弁開度ａ％は従来例の調節弁ｂ％
に比較して大きく、従ってより多量の補助蒸気が流入す
る。これはウォーミングに使用されて冷却された蒸気を
多量に逃がし、熱量の大きな新しい蒸気が多量に入るこ
とを意味し、ウォーミング効果が高まる。

この多量の蒸気が流入することで、7ATG到達時から15
0℃昇温するまでの時間（T₃）は従来例（T₄）に比較し
て短縮できる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明のプレウォーミング方法に
於ては、補助蒸気供給設備から発生する補助蒸気を高圧
タービンに供給する場合、再熱器や高温再熱管等に補助
蒸気が流入しない様に、低温再熱管に止め弁を設置し、
高圧タービン部のみに補助蒸気を供給する様にしたの
で、ウォーミングが効果的に行なわれ、ウォーミング時
間が短縮できる。

またこの様にすることで、補助蒸気が高圧タービン以
外で無駄に消費されることがなくなり、経済的なウォー
ミング方法も提供される。また補助蒸気圧力が所定の7A
TGに到達した時点で、ドレン弁を全開させる様にしたこ
とで、より多量の補助蒸気がウォーミングに使用されウ
ォーミング時間が短縮できる。以上により蒸気タービン
の起動時間は著しく短縮されることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
本発明の動作を示すタイムチャート、第３図は従来例を
示すブロック図、第４図は従来例の動作を示すタイムチ
ャートである。 10……ボイラ、11……高圧タービン 12……中圧／低圧タービン 13……主蒸気管、14……加減弁 15……ロータ、16……低温再熱管 17……再熱器、18……高温再熱管 19……インタセプト弁、20……補助蒸気供給管 21……補助蒸気発生装置、22……止め弁 23……調節弁、24……圧力検出器 25……圧力制御装置、26……温度検出器 27……温度制御装置、28……ドレン弁 29……止め弁

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧タービンの排気部が低温再熱管を通じ
   てボイラ内部の再熱器に接続され、再熱された蒸気が高
   温再熱管を通じて中圧低圧タービンを駆動するように配
   置された蒸気タービンの前記高圧タービン排気部に調節
   弁を介して補助蒸気供給設備を接続し、前記高圧タービ
   ン内部に前記補助蒸気供給設備から蒸気を供給しドレン
   弁より冷却されてドレン化した蒸気を排出するようにし
   た蒸気タービンのプレウォーミング方法において、前記
   低温再熱管に止め弁を設け、プレウォーミング開始時に
   前記止め弁および前記ドレン弁を閉め、この状態で前記
   調節弁を開いて高圧タービンに蒸気を供給し、前記高圧
   タービンの排気部が所定の圧力に達したとき前記ドレン
   弁を開し、前記高圧タービンの排気部の蒸気圧力を所定
   の値に維持するように前記調節弁を制御するようにした
   ことを特徴とする蒸気タービンのプレウォーミング方
   法。