JP2707751B2 - 抽気タービンの抽気管系統 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】

本発明は、蒸気タービンの途中段から蒸気が抽気され
る抽気タービンの抽気管系統に配設され抽気の逆流を防
止する抽気逆止弁が抽気流量の少ない弁体微開時に発生
する衝撃音を伴って繰返し弁体が弁座に当たるチャタリ
ングの発生を防止する機能を備えた抽気タービンの抽気
管系統の運転方法に関する。

【従来の技術】

この種の抽気タービンは工場の自家発電用などに使用
され動力および作業用蒸気を必要とするが、抽気量が動
力に比較して少ない場合などに使用される。この抽気タ
ービンにおいては、入口主蒸気の一部は作業用としてタ
ービンの途中段から抽気管系統の抽気逆止弁（以下単に
逆止弁とも記する）を介して種々の生産工程のエネルギ
として利用される。抽気管系統には抽気の逆流防止用に
逆止弁が配設されている。

【発明が解決しようとする課題】

近年、生産工程側の要求が多用化し、生産工程におい
て蒸気量を有効に利用する要求が高い。すなわち、抽気
流量で見た時、小流量から大流量まで広範囲に利用され
る。この場合、この抽気タービンの抽気管系統に設けら
れた逆止弁には、小流量においてはチャタリングが発生
する可能性が有り、従来の構造の逆止弁と抽気管の系統
構成では、このチャタリングを防止することができず、
抽気流量の範囲が拡げられず、生産工程の要求に対処で
きないという問題があった。 本発明は、前記従来技術の問題を解決し、一つの抽気
管系統を変更して、二つの系統を並列に配置し、抽気の
大流量時には大口径の逆止弁を設置した第１の系統によ
り抽気し、抽気の小流量時には小口径の逆止弁を設置し
た第２の系統により抽気して、各々の逆止弁のチャタリ
ング領域を外して運用し、抽気流量を大流量から小流量
までチャタリングの発生なしに広範囲に変えられる抽気
タービンの抽気管系統の運転方法を提供することを課題
とする。

【課題を解決するための手段】

前記の課題を解決するために、本発明によれば、蒸気
タービンの途中段から蒸気が抽気されこの抽気が負荷に
供給される抽気タービンの抽気管系統において、大口径
の弁機器が配設された第１の系統と、この第１の系統に
バイパスされて小口径の弁機器が配設された第２の系統
とを備え、抽気流量を増すときは第２の系統から抽気
し、第１の系統の弁機器のチャタリング域を越えた定め
られた流量で前記第２の系統を閉じるとともに、前記第
１の系統を開いて抽気流量を増やし、抽気流量を減らす
ときは第１の系統から供給している抽気流量を減らし、
第１の系統の弁機器のチャタリング域直前の定められた
流量で前記第１の系統を閉じるとともに、前記第２の系
統を開いて抽気しながら流量を減らすようにしたので、
第１の系統と第２の系統の出口からの配管を合わせて負
荷に接続し、抽気が大流量時には第１の系統により、抽
気が小流量時には第２の系統により抽気するため、抽気
が大流量から小流量まで逆止弁のチャタリングが防止で
き、抽気流量を広範囲に変えることができる。

【発明の実施の形態】

本発明の抽気タービンの抽気管系統の運転方法におけ
る第１の実施例を第１図および第２図に基づいて説明す
る。 第１図は第１の実施例に用いる抽気のタービンの抽気
管系統を組込んだ抽気タービンの構成図、第２図は横軸
に抽気流量，縦軸に逆止弁開度をとって、第１図に示す
抽気タービンの抽気管系統の運転方法を示した工程説明
図である。 第１図において、ボイラ１から主蒸気止め弁２、蒸気
加減弁３を経て、抽気タービン４に主蒸気が送られ、抽
気タービン４に連結された発電機５が駆動されている。
抽気タービン４の途中段から抽気管６を経て、工場の種
々の生産工程のエネルギとして負荷７にこの抽気された
蒸気が供給される。この抽気管６の系統は、大口径の逆
止弁８と、この逆止弁８の後流に手動式ないし電動式の
大口径の仕切弁９とを直列に配設した第１の系統10と、
この第１の系統10にバイパスされて、例えば空気シリン
ダなどのアクチュエータにより駆動される強制閉鎖機構
付の小口径の逆止弁11と、この逆止弁11の後流に手動式
ないし電動式の小口径の仕切弁12とを直列に配設した第
２の系統13との二つの系統10,13を並列に設置し、各々
の系統10,13の出口からの配管を合流して負荷７に接続
して、本発明の運転方法に用いる抽気タービンの抽気管
系統の第１の実施例が構成されている。強制閉鎖機構付
の逆止弁は、抽気が流れるときは弁体は自在に移動し
て、逆止弁開度が全閉と全開との間、抽気流量に対応し
て開閉し、抽気流量がゼロとなったときは、弁体は自重
によって移動して全閉するが、錆付きその他の原因で弁
体の自重によって全閉しないで、途中開度になっている
と逆止弁として働かないため、逆止弁全閉時には強制閉
鎖用アクチュエータにより、強制的に迅速に全閉する逆
止弁である。ただし、抽気タービンによっては、強制閉
鎖機構なしの小口径の逆止弁を使用する場合もある。 第２図においては、各抽気流量に対応する大口径の逆
止弁8,大口径の仕切弁9,小口径の逆止弁11および小口径
の仕切弁12の運転範囲を寸法線で示している。すなわ
ち、14は大口径の仕切弁９開の区間ABを示し、この区間
ABで第１の系統10を経て負荷７へ抽気される。15は大口
径の逆止弁８運転の区間ABを、16は大口径の逆止弁８チ
ャタリング域を、17は大口径の仕切弁９閉の区間BEをそ
れぞれ示している。17の区間BEでは、第１の系統10が閉
じられている。18は小口径の仕切弁12閉の区間ACを示
し、この区間ACでは第２の系統13が閉じられている。19
は小口径の仕切弁12開の区間CEを示し、この区間CEで第
２の系統13を経て負荷７へ抽気される。20は小口径の逆
止弁11運転範囲の区間CFを、区間EFの21は小口径の逆止
弁11チャタリング域をそれぞれ示している。 抽気流量ゼロのＥから最大のＡまで変化するときの運
転工程について次に説明する。負荷７からの要求抽気流
量に対応して、小口径の仕切弁12が開かれる。抽気流量
は、ゼロのＥから増大してＦを通過し、小口径の逆止弁
11は、本発明と関係のないインタロック時にも使用され
る強制閉が、区間AEの22の全区間解除されていて、逆止
弁開度全閉から逐次開度を増大して全開になり抽気流量
Ｃまでの区間、第２の系統13を経て負荷７へ抽気され
る。この間21の小口径の逆止弁11チャタリング域の区間
EFを通過するが、抽気流量はこの区間EFの範囲で使用し
ないので、小口径の逆止弁11のチャタリング発生の問題
はない。 抽気流量がＣに達する若干少量のＢにおいて、今迄17
の区間BEでは閉じられていた、大口径の仕切弁９が閉か
ら開となり、Ｃを経て最大のＡまでの区間ABで、第１の
系統10を経て負荷７へ抽気される。大口径の逆止弁８は
Ｂにおいて、チャタリング域の上限の逆止弁開度から、
逐次開度を増大して全開になる。区間BDの大口径の逆止
弁８のチャタリング域16では、第１の系統10は閉じられ
ているので、大口径の逆止弁８のチャタリング発生の問
題はない。 以上前記説明を整理して示すと、抽気流量はＥからで
なくＦから使用され、Ｃまで第２の系統13を経て負荷７
へ抽気され、ＢからＡまでは第１の系統10を経て負荷７
へ抽気されて、これらを合わせて区間AFの抽気流量の広
い範囲で、小口径の逆止弁10チャタリング域21、大口径
の逆止弁８チャタリング域16を避けて抽気されるため、
各逆止弁8,11のチャタリング発生の問題がなく、負荷７
へ抽気される。なおこの間区間BCで、第１の系統10と第
２の系統13とが共に開となりラップされているが、この
理由については後記する。 次に抽気流量が最大Ａから減少していく運動工程につ
いて説明する。抽気流量がＡからＣへと減少する過程
で、大口径の逆止弁８の逆止弁開度は、全開から逐次減
少して、Ｃにおける開度となる。Ｃにおいて、大口径の
仕切弁９が閉動作を始め、小口径の仕切弁12が開動作を
始めるが、これら仕切弁9,12は手動ないし電動機駆動の
ため、動作完了までに若干の時間を要する。従って区間
BCにおいて、第１の系統19と第２の系統13とが共に開い
たラップ状態になっている。また区間BCを通過中に、主
蒸気止め弁２を閉じて、抽気タービン４の運転を停止し
ようとするとき、発電機５の電気系統は遮断されて、抽
気タービン４は軽負荷状態で、特に大口径の仕切弁９が
閉動作完了せず、第１の系統10,抽気管６を経て、抽気
が抽気タービン４に逆流し、これにより抽気タービン４
が駆動されて、主蒸気止め弁２を閉じても軽負荷の抽気
タービン４は停止せず、かえって抽気により加速される
可能性がある。 本発明の第１の実施例においては、負荷７への抽気流
量が減少して行くときに、大口径の逆止弁８の所定の開
度のとき開閉されるリミットスイッチを設け、これによ
って大口径の仕切弁９を自動的に閉鎖するようにしてい
るため、前記抽気タービン４を停止する際の問題が解決
されている。さらに、第１の系統10と第２の系統13との
切替えが、区間BCでラップするようにして、抽気流量の
瞬断や衝撃的な流量変化を防止し、各逆止弁8,11のチャ
タリング域16,21を外して、各仕切弁9,12の開閉を、抽
気タービン４の入口の主蒸気流量や生産工程の負荷７の
抽気流量に応じて切替えるので、区間AFの広い範囲で、
逆止弁のチャタリングおよび衝撃的な流量変化や瞬断が
なく、円滑に抽気することができる。 抽気流量がＣからＥへと減少して行くと、Ｂにおいて
大口径の仕切弁９は開から閉となり、大口径の逆止弁８
は運転範囲15の下限値となり、第１の系統10が閉じら
れ、小口径の仕切弁12はＣからＢへの範囲で開となって
いるため、小口径の逆止弁11が開かれ、第２の系統13を
経て負荷７へ抽気される。 本発明の抽気タービンの抽気管系統の運転方法におけ
る第２の実施例を第３図および第４図に基づいて説明す
る。 第３図は第２の実施例に用いる抽気タービンの抽気管
系統に組込んだ抽気タービンの構成図で、前記第１図に
相当する構成図、第４図は横軸に抽気流量，縦軸に逆止
弁開度をとって、第３図に示す抽気タービンの抽気管系
統の運転方法を示した工程説明図で、前記第２図に相当
する工程説明図である。 前記第１の実施例と第２の実施例との相違点は、強制
閉鎖機構付の大口径の逆止弁23のみで、大口径の仕切弁
を設けずに第１の系統24を構成した点と、強制閉鎖機構
付の小口径の逆止弁11と小口径の仕切弁12とにより第２
の系統13を構成した点である。従ってこれらの相違点を
重点的に説明し、第１の実施例と同じ要素には、同じ符
号を付して重複説明を省略する。 第４図においては、各抽気流量に対応する大口径の逆
止弁23,小口径の逆止弁11および小口径の仕切弁12の運
転範囲を寸法線で示している。すなわち、25は大口径の
逆止弁23の運転範囲の区間ACを示し、この区間ACにおい
て大口径の逆止弁23強制解除26とされ、第１の系統24を
経て負荷７へ抽気される。前記第２図におけるB,Cは、
第４図においてはB,が合致してＣとなっている。区間CD
の27は、大口径の逆止弁23のチャタリング域を示してい
る。区間CEの28は、大口径の逆止弁23強制閉で、第１の
系統24が閉じられている。区間ACの18は、小口径の仕切
弁12閉を示し、この区間ACの18では、第２の系統13が閉
じられている。区間CEの19は、小口径の仕切弁12開を示
し、この区間CEの19は、小口径の仕切弁12開を示し、こ
の区間CEの19では第２の系統13が開かれて、第２の系統
13を経て負荷７へ抽気される。Ｅにおいて小口径の逆止
弁11が強制閉鎖され、小口径の仕切弁12閉となり、第２
の系統13が閉じられる。区間AEの22は、小口径の逆止弁
11の強制解除を示し、小口径の逆止弁11は、AEの全区間
でこの強制閉解除になっているが、Ｅにおいて強制閉と
される。この強制閉は本発明と関係のないインタロック
時にも使用される。小口径の仕切弁12開の区間CEの19で
は、小口径の逆止弁11開となるが、この区間CFは区間CF
の20が小口径の逆止弁11運転範囲で、区間EFの21が小口
径の逆止弁11チャタリング域となっている。 抽気流量がゼロのＥから最大のＡまで変化するときの
運転工程について次に説明する。負荷７からの要求抽気
流量に対応して、小口径の仕切弁12が19の区間CEの間開
かれると共に、22の区間AEの間、小口径の逆止弁11は強
制閉解除されているので、自在に開閉される。抽気流量
は、ゼロのＥから増大してＦを通過し、小口径の逆止弁
11は逆止弁開度全閉から逐次開度を増大して全開にな
り、抽気流量Ｃまでの区間、第２の系統13を経て負荷７
へ抽気される。この間21の小口径の逆止弁11チャタリン
グ域の区間EFを通過するが、抽気流量はこの区間EFの範
囲で使用しないので、小口径の逆止弁11のチャタリング
発生の問題はない。抽気流量がＣ以上になると、小口径
の仕切弁12は、開19から閉18とされ、第２の系統13が閉
じられると共に、大口径の逆止弁23は、強制閉28から強
制閉解除26とされ、区間ACの間自在に開閉されて、大口
径の逆止弁23の運転範囲25となり、第１の系統24を経て
負荷７へ抽気される。大口径の逆止弁23はＣにおいて、
チャタリング域27の上限の逆止弁開度から、逐次開度を
増大して全開となる。大口径の逆止弁23のチャタリング
域27では、大口径の逆止弁23が区間CE28で強制閉され
て、第１の系統24は閉じられているので、大口径の逆止
弁23のチャタリング発生の問題はない。 以上、前記説明を整理して示すと、抽気流量はＥから
でなくＦから使用され、Ｃまで第２の系統13を経て負荷
７へ抽気され、Ｃにおいて第２の系統13が閉となり、第
１の系統24が開となって、ＣからＡまで第１の系統24を
経て負荷７へ抽気されて、これらを合わせて区間AFの抽
気流量の広い範囲で、小口径の逆止弁11チャタリング域
21,大口径の逆止弁11チャタリング域21大口径の逆止弁2
3チャタリング域27をさけて抽気されるため、各逆止弁1
1,23のチャタリング発生の問題がない。 次に、抽気流量が最大Ａから減少していく運転工程に
ついて説明する。抽気流量がＡからＣへと減少する過程
で、大口径の逆止弁23の逆止弁開度は、全開から逐次減
少して、Ｃにおける開度となる。区間CEの28では大口径
の逆止弁23が強制閉されて第１の系統24が閉じられ、同
じ区間CEの19では小口径の仕切弁12が抽気の中断が生じ
ないタイミングで開かれ、小口径の逆止弁11は区間AEの
22で強制閉解除となっているため、第１の系統24が閉じ
られると、小口径の逆止弁11が全開となり、第２の系統
13を経て負荷７へ抽気される。抽気流量がＣからD,Dか
らＦへと減少して行くと、これに伴って第２の逆止弁11
の逆止弁開度が減少し、Ｆに至って抽気流量ゼロとな
り、小口径の逆止弁11がＥにおいて強制閉とされて全
閉、小口径の仕切弁12が閉となり、第２の系統13が閉じ
られ、抽気流量はゼロとなる。 第２の実施例においては、第１の実施例における第１
の系統10の大口径の仕切弁９の設置を省略しているた
め、前記第２図の区間BCにおける第１の系統10と第２の
系統13とのラップがない。これは第２の実施例におい
て、大口径の逆止弁23と小口径の逆止弁11とを、強制閉
鎖機構付の逆止弁としたため、第４図のＣにおいて第１
の系統24と第２の系統13との切替えが瞬断なく迅速円滑
に行われ、第１の実施例と同じく区間AFの広い範囲で、
逆止弁のチャタリングおよび衝撃的な流量変化や瞬断が
なく、円滑に抽気することができる。 第１の実施例に比べて、第２の実施例では、大口径の
逆止弁23を強制閉鎖機構付の逆止弁としたため、価格が
若干上回るが、それを上回る高価な大口径の仕切弁９の
設置が省略できる。 前記第１および第２の実施例に示した大口径の第１の
系統10,24とのいずれかと、小口径の第２の系統13との
２系統を設ける他に、原理的には更に微小口径の第３の
系統を設けて３系統とし、第２図および第４図における
区間EFをカバーして、より抽気の低流量域までチャタリ
ングなしに抽気流量範囲を拡げることができる。しか
し、微小口径の第３系統を設ければコスト高となると共
に、運転操作が複雑となり実用的ではなくなる。従っ
て、前記第１の系統10,2のいずれかと、第２の系統13を
設けるのが、価格的にも実用的にも的している。従っ
て、本発明の第1,第２の実施例の大口径，小口径の２系
統とした時で考えると、抽気流量は体積流量比で、Ｆに
おける最小抽気流量からこの30ないし40倍のＡの最大抽
気流量までの広い抽気流量範囲で運転可能となる。

【発明の効果】

本発明は、抽気タービンの抽気管系統を、大口径の第
１の系統と、この第１の系統にバイパスさせて配設され
た小口径の第２の系統との２系統を並列に設置し、各々
の系統の出口から配管を合流して負荷に接続し、第１の
系統は大口径の逆止弁とこの後流に大口径の仕切弁を配
設し、第２の系統は強制閉鎖機構付の小口径の逆止弁と
この後流に小口径の仕切弁を配設した第１の実施例に用
いる装置と、第１の系統は強制閉鎖機構付の大口径の逆
止弁を、第１の系統は強制閉鎖機構付の大口径の逆止弁
を、第２の系統は強制閉鎖機構付の小口径の逆止弁とこ
の後流に小口径の仕切弁を配設した第２の実施例に用い
る装置のいずれかにより、第１の系統の弁機器のチャタ
リング域を避けて、第１の系統と第２の系統とを適切な
タイミングで切替えて負荷に抽気するようにした。これ
により抽気流量を最小流量から、この30ないし40倍の最
大抽気流量までの広い抽気流量範囲で、逆止弁のチャタ
リングおよび系統切替時の衝撃的な流量変化や瞬断がな
く、円滑に抽気できる抽気管系統の運転方法を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に用いる抽気タービンの
抽気管系統を組込んだ抽気タービンの構成図、第２図は
横軸に抽気流量，縦軸に逆止弁開度をとって第１図の系
統の運転方法を示した工程説明図、第３図は本発明の第
２の実施例に用いる抽気タービンの抽気管系統を組込ん
だ抽気タービンの構成図、第４図は横軸に抽気流量，縦
軸に逆止弁開度をとって第３図の系統の運転方法を示し
た工程説明図である。 1:ボイラ、4:抽気タービン、6:抽気管、7:負荷、8,23:
大口径の逆止弁、9:大口径の仕切弁、10,24:第１の系
統、11:小口径の逆止弁、12:小口径の仕切弁、13:第２
の系統、14:大口径の仕切弁９開、15:大口径の逆止弁８
運転範囲、16,27:大口径の逆止弁８運転範囲、16,27:大
口径の逆止弁チャタリング域、17:大口径の仕切弁９
閉、18:小口径の仕切弁12閉、19:小口径の仕切弁12開、
20:小口径の逆止弁11運転範囲、21:小口径の逆止弁11の
チャタリング域、22:小口径の逆止弁11強制閉解除、25:
大口径の逆止弁23の運転範囲、26:大口径の逆止弁23の
強制閉解除、28:大口径の逆止弁23の強制閉。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンの途中段から蒸気が抽気され
   この抽気が負荷に供給される抽気タービンの抽気管系統
   において、大口径の弁機器が配設された第１の系統と、
   この第１の系統にバイパスされて小口径の弁機器が配設
   された第２の系統とを備え、抽気流量を増やすときは第
   ２の系統から抽気し、第１の系統の弁機器のチャタリン
   グ域を越えた定められた流量で前記第２の系統を閉じる
   とともに、前記第１の系統を開いて抽気流量を増やし、
   抽気流量を減らすときは第１の系統から供給している抽
   気流量を減らし、第１の系統の弁機器のチャタリング域
   直前の定められた流量で前記第１の系統を閉じるととも
   に、前記第２の系統を開いて抽気しながら流量を減らす
   ことを特徴とする抽気タービンの抽気管系統の運転方
   法。