JP2990985B2 - 蒸気タービンの翼温度上昇防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再熱蒸気タービンや異
なる圧力の２系統以上の蒸気が流入して仕事をする混圧
蒸気タービンの無負荷運転時や小負荷運転時にタービン
翼のかき回し損失による温度上昇を防止する蒸気タービ
ンの翼温度上昇防止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】高圧タービンからの排気蒸気を再熱器で
再熱し、この再熱蒸気を低圧タービンに供給して仕事を
させて発電する再熱蒸気発電タービンとして図３に示す
ものが知られている。図３において再熱蒸気発電タービ
ン１はボイラ２から供給される主蒸気により仕事をする
高圧タービン３と、高圧タービン３から排出される低圧
の蒸気を再熱する再熱器４と、再熱器４により再熱した
再熱蒸気が流入して仕事をする低圧タービン５と、低圧
タービン５からの排気蒸気を大気圧以下の圧力にする復
水器６と、主蒸気と再熱蒸気とによる仕事を電力に変換
する発電機７とから構成されている。

【０００３】ここで、高圧タービン３はロータ１０と、
ロータ１０と内部ケーシング１１との間に設けられる高
圧翼段落１２と、ロータ１０が貫通し、かつ内部ケーシ
ング１１を囲む外部ケーシング１３とを備えている。な
お、内部ケーシング１１と外部ケーシング１３とに接続
して仕切板１４が設けられ、蒸気入口車室１５と蒸気出
口車室１６とが形成されている。

【０００４】また蒸気入口車室１５の外部ケーシング１
３には蒸気入口１７，ドレン口１８が、また蒸気出口車
室１６の外部ケーシング１３には蒸気出口１９が設けら
れている。主蒸気供給系２１はボイラ２と蒸気入口１７
とに接続して主蒸気加減弁２２を備えて設けられ、また
ドレン排出系２３はドレン口１８と復水器６とに接続し
て電動式のドレン弁２４を備えて設けられている。

【０００５】低圧タービン５は高圧タービン３のロータ
１０と結合するロータ２５と、ロータ２５と内部ケーシ
ング２６との間に設けられる低圧翼段落２７と、ロータ
２５が貫通し、かつ内部ケーシング２６を囲む外部ケー
シング２８とを備えている。なお、内部ケーシング２６
と外部ケーシング２８とに接続して仕切板２９が設けら
れ、蒸気入口車室３０と蒸気出口車室３１とが形成され
ている。なお、蒸気入口，出口車室３０，３１の外部ケ
ーシング２８にはそれぞれ再熱蒸気入口３２と排気口３
３とが設けられている。

【０００６】再熱蒸気系３５は高圧タービン３の蒸気出
口１９と低圧タービン５の再熱蒸気入口３２とに接続し
て再熱器４と再熱蒸気加減弁３６とを備えて設けられて
いる。排気系３７は低圧タービン５の排気口３３と復水
器６の図示しない蒸気入口とに接続して設けられてい
る。

【０００７】なお、発電機７は低圧タービン５のロータ
２５に発電機の回転子を介して結合されている。このよ
うな構成により、ボイラ２からの主蒸気は主蒸気供給系
２１を経て主蒸気加減弁２２により流量制御されて高圧
タービン３に流入し、高圧翼段落１２にて仕事をして低
圧，低温となって高圧翼段落１２から排出される。そし
て排出された蒸気は再熱蒸気系３５を経て再熱器４にて
再熱されて再熱蒸気加減弁３６を経て低圧タービン５に
流入する。低圧タービン５に流入した再熱蒸気は低圧翼
段落２７にて仕事をし、その排気蒸気は復水器６に導か
れて冷却，凝縮して復水となり、排気蒸気の圧力は大気
圧以下の圧力に保持される。

【０００８】このような蒸気の高圧，低圧翼段落１２，
２７での仕事は発電機７により電力に変換され、外部負
荷に供給される。ここで、ドレン弁２４はタービンの起
動，停止時に蒸気が凝縮してなるドレンをドレン排出系
２３を経て復水器６に排出するために使用される他、下
記の場合にも使用される。

【０００９】タービンの負荷運転時、負荷が低下して無
負荷になったとき、発電機７の出力検出器３８による無
負荷信号によりスイッチを閉にして電動式のドレン弁２
４を開にする。なお、このときガバナーの作用により主
蒸気加減弁２２は閉、再熱蒸気加減弁３６は開になって
いるので、再熱器４からの再熱蒸気は再熱蒸気加減弁３
６を経て低圧タービン５に流入してタービンを無負荷運
転させる一方、再熱器４から蒸気が再熱蒸気系３５を逆
流して高圧タービン３に流入し、高圧翼段落１２を逆流
してドレン口１８から開状態のドレン弁２４を通ってド
レン排出系２３を経て復水器６に排出される。

【００１０】この再熱器４からの蒸気が高圧翼段落１２
を逆流することにより、タービンの無負荷運転時、高圧
タービン３の高圧翼段落１２の翼のかき回し損失により
発生する熱を冷却して高圧翼段落１２の翼の温度上昇を
防止している。また、２系統以上の異なる圧力の蒸気が
流入する混圧蒸気タービンとして図４に示す２系統の異
なる圧力の蒸気が流入して仕事をして発電する混圧蒸気
発電タービンが知られている。

【００１１】図４において、混圧蒸気発電タービン４０
はロータ４１と、ロータ４１と内部ケーシング４２との
間に設けられる高圧翼段落４３と、主蒸気及び混圧蒸気
が混合して流れるロータ４１と内部ケーシング４５との
間に設けられる低圧翼段落４６と、ロータ４１が貫通
し、かつ高圧，低圧翼段落４３，４６を囲む外部ケーシ
ング４７と、低圧翼段落４６からの排気蒸気を大気圧以
下の圧力にする復水器４８と、主蒸気，混圧蒸気による
仕事を電力に変換する発電機４９とから構成される。な
お、外部ケーシング４７と内部ケーシング４２とに接続
して主蒸気車室５０と混圧蒸気車室５１とを画する仕切
板５２と、外部ケーシング４７と内部ケーシング４５と
に接続して混圧蒸気車室５１と蒸気出口車室５３とを画
する仕切板５４とが設けられている。

【００１２】なお、主蒸気車室５０の外部ケーシング４
７には主蒸気入口５５とドレン口５６、混圧蒸気車室５
１の外部ケーシング４７には混圧蒸気入口５７、蒸気出
口車室５３の外部ケーシング４７には排気口５８が設け
られている。主蒸気供給系５９は主蒸気加減弁６０を備
えて主蒸気入口５５に、また混圧蒸気供給系６１は混圧
蒸気加減弁６２を備えて混圧蒸気入口５７に接続して設
けられている。

【００１３】排気系６３は排気口５８と復水器４８の図
示しない蒸気入口とに接続して設けられている。ドレン
排出系６４はドレン口５６と復水器４８とに接続して電
動式のドレン弁６５を備えて設けられている。発電機４
９は混圧タービンのロータ４１に発電機４９の回転子を
介して結合されている。

【００１４】このような構成により、主蒸気供給系５９
を経る主蒸気は主蒸気加減弁６０により流量制御されて
主蒸気車室５０に流入する。そして流入した主蒸気は高
圧翼段落４３を流れて仕事をし、高圧翼段落４３から排
出される。一方混圧蒸気供給系６１を経る混圧蒸気は混
圧蒸気加減弁６２により流量制御されて混圧蒸気車室５
１に流入する。この流入した混圧蒸気は高圧翼段落４３
から排出される蒸気とともに低圧翼段落４６を流れて仕
事をし、低圧翼段落４６から排出される。この排出され
た排気蒸気は排気系６３を経て復水器４８に導かれて復
水となり、排気蒸気の圧力を大気圧以下の圧力にする。

【００１５】このような主蒸気と混圧蒸気との高圧，低
圧翼段落４３，４６での仕事は発電機４９により電力に
変換されて外部負荷に供給される。こごでドレン弁６５
は混圧蒸気タービンの起動，停止時の蒸気の凝縮による
ドレンをドレン排出系６４を経て復水器４８に排出する
ために使用される他、下記の場合にも使用される。

【００１６】混圧蒸気タービンの負荷運転時負荷が低下
して無負荷運転、並びに小負荷運転時にはガバナーの作
用により主蒸気加減弁６０は閉、混圧蒸気加減弁６２は
制御されるとともに発電機４９の出力検出器６６による
無負荷信号又は小負荷信号によりスイッチを閉にして電
動式のドレン弁６５を開にする。そして混圧蒸気は混圧
蒸気加減弁６２を経て低圧翼段落４６を流れて無負荷又
は小負荷運転を行なうとともに高圧翼段落４３を逆流し
てドレン口５６から開状態のドレン弁６５を通ってドレ
ン排出系６４を経て復水器４８に排出される。

【００１７】このように混圧蒸気が高圧翼段落４３を逆
流することにより、無負荷，小負荷運転時、高圧翼段落
４３の翼のかき回し損失により発生する熱を冷却して温
度上昇を防止している。なお、３からｎ系統の圧力の異
なる蒸気が流入する混圧蒸気タービンでは第ｎ番目の系
統の蒸気が流入する翼段落で仕事をして無負荷や小負荷
運転を行ない、一方この蒸気は第１から第（ｎ−１）番
目の翼段落に逆流して第１番目の翼段落に蒸気が流入す
る蒸気入口車室に設けられたドレン弁から復水器に排出
されることにより、第１から第（ｎ−１）番目までの翼
段落の翼のかき回し損失による温度上昇を防止する。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上記の再熱蒸気タービ
ンや混圧蒸気タービンの翼段落に流れる蒸気が少ない
と、翼のかき回し損失により熱が発生して翼の温度が上
昇するので、再熱蒸気発電タービンや混圧蒸気発電ター
ビンでは発電機の出力検出器による無負荷信号や小負荷
信号によりドレン弁を開にして再熱器からの蒸気や混圧
蒸気を翼段落に逆流させ、翼のかき回し損失による発生
熱を冷却して翼の温度上昇を防止するのは、出力検出器
の誤差やドレン弁を開く時期の遅れ等により、翼の温度
が異常に上昇するという危険があった。

【００１９】本発明の目的は、翼段落の翼のかき回し損
失による温度上昇を防ぐために蒸気を翼段落に逆流させ
るために行なうドレン弁の開をタイミングよく行なうこ
とのできる蒸気タービンの翼温度上昇防止装置を提供す
ることである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば主蒸気が流れて仕事をする高圧翼段
落を有する高圧タービンと、このタービンからの排気蒸
気を再熱する再熱器と、この再熱器からの再熱蒸気が流
れて仕事をする低圧翼段落を有する低圧タービンとを備
える再熱蒸気タービンの前記高圧翼段落の翼のかき回し
損失による温度上昇を防止する蒸気タービンの翼温度上
昇防止装置において、高圧タービンの高圧翼段落の入口
と出口との蒸気圧力の差圧を検出する差圧検出器と、高
圧翼段落に蒸気を流入させる蒸気入口車室に設けられた
ドレン弁と、差圧検出器で検出した高圧翼段落を流れて
仕事をする流れ方向の蒸気圧力の差圧が所定値以下のと
きドレン弁を開にする開閉手段とを備えるものとする。

【００２１】また、異なる圧力の２以上ｎ系統の蒸気を
ｎ箇の翼段落のそれぞれの入口に流入させて仕事をする
混圧蒸気タービンの第１から第（ｎ−１）番目までの翼
段落の翼のかき回し損失による温度上昇を防止する蒸気
タービンの翼温度上昇防止装置おいて、第１から第（ｎ
−１）番目までの翼段落の入口と出口との蒸気圧力の差
圧を検出する差圧検出器と、第１番目の翼段落に蒸気を
流入させる蒸気入口車室に設けられたドレン弁と、差圧
検出器で検出した翼段落を流れて仕事をする流れ方向の
蒸気圧力の差圧が所定値以下のとき、ドレン弁を開にす
る開閉手段とを備えるものとする。

【００２２】

【作用】高圧タービンからの排気蒸気を再熱器で再熱
し、この再熱蒸気を低圧タービンに供給する再熱蒸気タ
ービンにおいて、高圧タービンの高圧翼段落を流れて仕
事をする蒸気の入口側と出口側の蒸気圧力の差圧を差圧
検出器で検出する。この際、差圧が小さければ高圧翼段
落を流れる蒸気量は少ないことを示し、高圧翼段落の翼
のかき回し損失により熱が発生し、このため翼が温度上
昇して損傷する危険がある。したがって開閉手段によ
り、蒸気が翼段落にて仕事をする方向の差圧が所定値以
下になれば高圧翼段落に蒸気を流入させる蒸気入口車室
に設けられたドレン弁を開にすることにより、再熱器の
余剰蒸気が高圧翼段落を逆流してドレン弁から外部に排
出されるので、高圧翼段落の翼のかき回し損失により発
生する熱を冷却して温度上昇を防ぐことができる。な
お、低圧タービンの低圧翼段落には再熱器から蒸気が流
れて仕事をしてタービンの運転が行なわれる。

【００２３】このような運転は再熱蒸気タービンの負荷
運転から負荷が低下して無負荷運転になるときに行なわ
れる。また、異なる圧力の２以上ｎ系統の蒸気が第１か
ら第ｎ番目の翼段落にそれぞれ流入して仕事をする混圧
蒸気タービンにおいて、蒸気が流れる第１番目の翼段落
の蒸気入口から第（ｎ−１）番目の翼段落の蒸気出口ま
での蒸気の差圧を差圧検出器で検出する。この差圧が小
さければ前述のように翼の温度上昇が生じるので、開閉
手段により、翼段落にて蒸気が仕事をする流れ方向の差
圧が所定値以下になれば、第１番目の翼段落に蒸気が流
入する蒸気入口車室のドレン弁を開にすることにより、
第ｎ番目の翼段落に流入する蒸気が第１から第（ｎ−
１）番目の翼段落に逆流してドレン弁から外部に排出さ
れるので、前記翼段落の翼の温度上昇を防ぐことができ
る。なお、第ｎ番目の翼段落にはｎ系統の蒸気が流れて
仕事をし、混圧蒸気タービンの運転を行なう。

【００２４】なお、このような運転は負荷運転から負荷
が低下して無負荷運転や小負荷運転になるときに行なわ
れる。

【００２５】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による翼温度上昇防止
装置を備えた再熱蒸気発電タービンの系統図である。な
お図１において図３の従来例と同一部品には同じ符号を
付し、その説明を省略する。図１において従来例と異な
るのは、高圧タービン３の高圧翼段落１２の蒸気入口車
室１５の蒸気圧力と蒸気出口車室１６との蒸気圧力の差
圧を検出する差圧検出器７０と、この差圧検出器７０で
蒸気が高圧翼段落１２を仕事をする方向に流れる検出差
圧が所定値以下になったとき、スイッチを閉にして電動
式のドレン弁２４を開にする弁開閉器７１とを設けたこ
とである。ここで、前記所定値の差圧は高圧翼段落１２
を流れる蒸気量が減少して翼のかき回し損失による翼の
温度上昇を来すときの圧力とする。

【００２６】このような構成により、再熱蒸気発電ター
ビンの負荷運転から負荷が低下して無負荷運転になった
とき、主蒸気加減弁２２は閉になり、高圧翼段落１２を
流れる蒸気量は減少して零になるが、差圧検出器７０に
より高圧翼段落１２を流れる蒸気の高圧翼段落１２の入
口側と出口側との差圧が検出され、この差圧が所定値以
下になれば弁開閉器７１からの信号によりスイッチを閉
にして電動式のドレン弁２４を開にする。このドレン弁
２４の開により再熱器４の余剰の蒸気が蒸気出口１９か
ら流入して高圧翼段落１２を逆流してドレン口１８から
復水器６に排出されるので、高圧翼段落１２の翼のかき
回し損失による発生熱を冷却して翼の温度上昇を防ぐこ
とができる。

【００２７】なお、弁開閉器７１は高圧翼段落１２を蒸
気が逆流するときの差圧ではドレン弁２４を開にする信
号は出力しない。図２は本発明の実施例による翼の温度
上昇防止装置を備えた混圧蒸気発電タービンの系統図で
ある。なお、図２において図４の従来例と同一部品には
同じ符号を付し、その説明を省略する。図２において従
来例と異なるのは主蒸気車室５０の蒸気圧力と、混圧蒸
気車室５１との蒸気圧力との差圧を検出する差圧検出器
７３と、差圧検出器７３での検出差圧が所定値以下にな
ればドレン弁６５を開にする弁開閉器７４を設けたこと
である。なお、所定値と弁開閉器７４の機能とは前述の
所定値と弁開閉器７１と同じである。

【００２８】このような構成により負荷運転から負荷が
低下して無負荷運転や小負荷運転になった時、ガバナー
の作用により主蒸気加減弁６０は閉になり、高圧翼段落
４３を流れる蒸気量は減少して零になるが、差圧検出器
７３の検出差圧が所定値以下になれば弁開閉器７４から
の信号によりスイッチを閉にして電動式のドレン弁６５
を開にする。

【００２９】したがってドレン弁６５の開により、混圧
蒸気加減弁６２を経て混圧蒸気車室５１に流入した混圧
蒸気は、この車室から高圧翼段落４３を逆流してドレン
口５６から復水器４８に排出されるので、高圧翼段落４
３の翼のかき回し損失による発生熱を冷却して翼の温度
上昇を防ぐことができる。なお、低圧翼段落４６には混
圧蒸気が流れて仕事をし、無負荷運転や小負荷運転する
ことができる。

【００３０】上記実施例では異なる圧力の２系統の蒸気
が流入する混圧蒸気タービンについて説明したが、３以
上ｎ系統の蒸気が流入する場合、第ｎ番目の翼段落に蒸
気を流して仕事させ、かつ第１から第（ｎ−１）番目の
翼段落には蒸気を前述のように逆流させることにより同
じ効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により再熱蒸気タービンにおいて、
負荷運転から負荷が低下してなる無負荷運転時、高圧翼
段落の翼のかき回し損失による温度上昇を起こす蒸気量
を、高圧翼段落の入口と出口との蒸気圧力の差圧により
直接検出し、この検出信号によりドレン弁を開にして再
熱器の蒸気を逆流させるので、タイミングよく蒸気の逆
流が行なわれ、確実に翼の温度上昇を防止し、翼の損傷
を防ぐことができる。

【００３２】また異なる圧力の２以上ｎ系統の蒸気が流
入する混圧蒸気タービンにおいて、負荷運転から負荷が
低下してなる無負荷運転や小負荷運転時、第１から第
（ｎ−１）番目の翼段落の翼のかき回し損失による温度
上昇を起こす蒸気量を、第１から第（ｎ−１）番目まで
の翼段落の入口と出口との蒸気圧力の差圧により直接検
出し、この検出信号によりドレン弁を開にして第ｎ系統
の混圧蒸気を逆流させるので、タイミングよく蒸気の逆
流が行なわれ、翼の温度上昇を確実に防止し、翼の損傷
を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による翼の温度上昇防止装置を
備えた再熱蒸気発電タービンの系統図

【図２】本発明の異なる実施例による翼の温度上昇防止
装置を備えた混圧蒸気発電タービンの系統図

【図３】従来の翼の温度上昇防止装置を備えた再熱蒸気
発電タービンの系統図

【図４】従来の翼の温度上昇防止装置を備えた混圧蒸気
発電タービンの系統図

【符号の説明】

１ 再熱蒸気発電タービン ３ 高圧タービン ４ 再熱器 ５ 低圧タービン １２ 高圧翼段落 １５ 蒸気入口車室 ２４ ドレン弁 ２７ 低圧翼段落 ４０ 混圧蒸気発電タービン ４３ 高圧翼段落 ４６ 低圧翼段落 ５０ 主蒸気車室 ５１ 混圧蒸気車室 ６５ ドレン弁 ７０ 差圧検出器 ７１ 弁開閉器 ７３ 差圧検出器 ７４ 弁開閉器

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主蒸気が流れて仕事をする高圧翼段落を有
   する高圧タービンと、このタービンからの排気蒸気を再
   熱する再熱器と、この再熱器からの再熱蒸気が流れて仕
   事をする低圧翼段落を有する低圧タービンとを備える再
   熱蒸気タービンの前記高圧翼段落の翼のかき回し損失に
   よる温度上昇を防ぐ蒸気タービンの翼温度上昇防止装置
   において、高圧タービンの高圧翼段落の入口と出口との
   蒸気圧力の差圧を検出する差圧検出器と、高圧翼段落に
   蒸気を流入させる蒸気入口車室に設けられたドレン弁
   と、差圧検出器で検出した高圧翼段落を流れて仕事をす
   る流れ方向の蒸気圧力の差圧が所定値以下のときドレン
   弁を開にする開閉手段とを備えたことを特徴とする蒸気
   タービンの翼温度上昇防止装置。
2. 【請求項２】異なる圧力の２以上ｎ系統の蒸気をｎ箇の
   翼段落のそれぞれの入口に流入させて仕事をする混圧蒸
   気タービンの第１から第（ｎ−１）番目の翼段落の翼の
   かき回し損失による温度上昇を防止する蒸気タービンの
   翼温度上昇防止装置において、第１から第（ｎ−１）番
   目までの翼段落の入口と出口との蒸気圧力の差圧を検出
   する差圧検出器と、第１番目の翼段落に蒸気を流入させ
   る蒸気入口車室に設けられたドレン弁と、差圧検出器で
   検出した翼段落を流れて仕事をする流れ方向の蒸気圧力
   の差圧が所定値以下のとき、ドレン弁を開にする開閉手
   段とを備えたことを特徴とする蒸気タービンの翼温度上
   昇防止装置。