JP4982507B2 - タービングランドシール蒸気減温制御装置および蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービンのグランドシール部に供給されるグランドシール蒸気の温度を調整するためのタービングランドシール蒸気減温制御装置、および、それを用いた蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法に関し、特に、プラント停止の際、グランドシール蒸気減温器の残熱により復水系統においてウォータハンマ事象が発生することを防止する技術に関する。

蒸気タービン発電設備は、一般にボイラで発生させた蒸気を蒸気タービンへ導入し、その導入された蒸気のエネルギが蒸気タービンを通過する間に回転エネルギに変換され、発電機を駆動して発電する。蒸気タービンで仕事を終えた蒸気は復水器で水に戻され、その後、復水ポンプによりシェル＆チューブ型のグランドシール蒸気復水器（以下、「グランド蒸気復水器」と称する）のチューブ側を経由してボイラに圧送される。

ここで、ボイラで発生された蒸気の一部は、グランドシール蒸気供給弁（本発明の「蒸気供給弁」に対応し、以下、「グランド蒸気供給弁」と称する）を有するグランドシール蒸気ラインを経由し、グランドシール蒸気減温器（本発明の「減温器」に対応し、以下、「グランド蒸気減温器」と称する）に導かれ、グランド蒸気減温器において、復水ポンプ下流側（吐出側）から分岐した冷却水ラインにより一部抽出された復水を冷却水として用いて、所定の温度の蒸気に減温されて、蒸気タービンのグランドシール部にグランドシール蒸気（以下、「シール蒸気」と称する）として供給され、蒸気タービン内部への空気の流入を防止している。

グランドシール部からの戻りシール蒸気は、グランドシール蒸気復水器（以下、「グランド蒸気復水器」と称する）のシェル側に導入され凝縮され、ドレンとして復水器に戻る。このとき、グランド蒸気復水器のシェル側の気相には、空気などの非凝縮性ガスが混じっているので、グランドシール蒸気エキゾスタ、例えば、ブロワで排気される。

グランド蒸気減温器は、一般にシェル＆チューブ型の間接冷却方式の熱交換器を採用しており、チューブ内をシール蒸気が流れ、シェル側に冷却水が導入される構造となっている。この冷却水は、復水ポンプの吐出側から冷却水ラインで抽出され、シール蒸気の温度がグランド蒸気減温器の出口部で、所定の温度、例えば、１３０℃程度の一定温度になるように、冷却水ラインのグランド蒸気減温器の出口側に設けられた冷却水流量調節弁で冷却水流量が制御される。グランド蒸気減温器の出口側に排出された冷却水は、復水器に戻る。
特許文献１には、蒸気タービンのシール蒸気の温度制御に関する技術が開示され、負荷変化や起動・停止時の蒸気流量の変化に対し、シール蒸気の温度の追従性を向上させる技術が記載されている。

特開昭６１−１８７５０３号公報

ところで、プラント停止時に復水器の真空を破る運用を適用している蒸気タービン発電設備における一般的なグランド蒸気減温器周りの機器、弁類の操作は、（１）真空破壊弁開、（２）グランド蒸気供給弁閉、（３）グランド蒸気復水器停止、（４）復水ポンプ停止、という手順の工程であり、誤操作などの人的ミス防止と省力化の観点から自動制御が採用されている。

図４、図５を参照しながら、従来のタービングランドシール蒸気減温制御装置によるプラント停止操作時の復水系の復水器真空度、復水流量、グランド蒸気復水器出口復水圧力、グランド蒸気復水器出口復水温度、グランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器上下流での蒸気温度、冷却水流量調節弁開度の挙動について説明する。
図４は、コンバインドサイクル発電設備におけるプラント停止操作時にグランド蒸気減温器に係るウォータハンマが発生したときの、復水系の復水器真空度、復水流量、グランド蒸気ヘッダ温度、グランド蒸気復水器出口復水圧力、グランド蒸気復水器出口復水温度、グランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器上下流での蒸気温度、冷却水流量調節弁開度の挙動の過去の実績説明図である。
図５は、コンバインドサイクル発電設備におけるプラント停止操作時にグランド蒸気減温器に係るウォータハンマが発生しなかったときの、復水系の復水器真空度、復水流量、グランド蒸気ヘッダ温度、グランド蒸気復水器出口復水圧力、グランド蒸気復水器出口復水温度、グランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器上下流での蒸気温度、冷却水流量調節弁開度の挙動の過去の実績説明図である。

縦軸は任意％表示であり、横軸は時刻を示す。曲線ａは復水器真空度を、曲線ｂは冷却水流量調節弁の開度（図４、図５では、「冷却水流量調節弁開度」と表示）を、曲線ｃは復水流量を、曲線ｄはグランド蒸気供給弁のすぐ下流側部位のグランドシール蒸気ラインの蒸気温度（図４、図５では、「グランド蒸気ヘッダ温度」と表示）を、曲線ｅはグランド蒸気復水器の出口における復水温度（図４、図５では、「グランド蒸気復水器出口温度」と表示）を、曲線ｆはグランド蒸気復水器の出口における復水圧力（図４、図５では、「グランド蒸気復水器出口圧力」と表示）を、曲線ｇはグランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器出口蒸気温度を示している。

図４、図５に示す例とも、復水器の真空破壊弁の開操作（この操作を「真空破壊」と称する）後、シーケンス制御で所定の時間経過後にグランド蒸気供給弁が全閉され、さらに、シーケンス制御で所定の時間経過後に復水ポンプが停止されている。そして、冷却水流量調節弁の開度は、グランド蒸気減温器出口蒸気温度（曲線ｇ参照）にもとづいて自動開度調整をされている。ここで、冷却水流量調節弁の開度は、図４と図５とを比較して分かるように、プラントの運転状態によってグランド蒸気供給弁全閉後の冷却水流量調節弁の開度推移が異なることが分かる。
図４の場合では、冷却水流量調節弁の開度が、２２:３４頃に開度０％、つまり、全閉（曲線ｂ参照）してから、グランド蒸気供給弁全閉後において、全閉のままで推移している。復水ポンプを停止してしばらく後（約５分経過後）に、Ｂ部で示すように復水流量に大きな変動が発生しており（曲線ｃ参照）、復水系においてウォータハンマ事象が発生していることが分かる。これを間接的に示すように図４の曲線ｅのグランド蒸気復水器出口温度が復水ポンプの停止後、約５経過後から温度上昇を始めている。

これに対し、図５の場合では、グランド蒸気供給弁全閉前から冷却水流量調節弁が約１５％開度程度に開かれ（曲線ｂ参照）、グランド蒸気供給弁全閉後も５分以上の期間、約１５％開度で推移している。そして、２２：４５頃に復水ポンプを停止してしばらく後（約５分経過後）に、冷却水流量調節弁が自動制御で閉じている。このとき、復水ポンプの停止後も図４のＢ部に示すような復水流量（曲線ｃ参照）の変動は発生していない。これを間接的に示すように図５の曲線ｅのグランド蒸気復水器出口温度が復水ポンプの停止後、穏やかに下降しており、図４に示すような上昇は見られない。

この図４、図５の過去のプラント停止操作時のデータより、グランド蒸気減温器においてグランド蒸気供給弁が閉じられた後に、冷却水流量調節弁を強制的に所定の開度で所定の期間維持し、グランド蒸気減温器の熱容量に応じた残熱を積極的に除去しないと、グランド蒸気減温器のシェル側の冷却水（復水）が加熱されて蒸気となり、冷却水流量調節弁が全閉されているので復水器に蒸気が排出されないで、グランド蒸気復水器の下流側の分岐点（図１のＡ部参照）側へ逆流し、液相の復水と接触し、周期的な凝縮を繰り返すことにより図４のＢ部に示すような復水系配管に流量変動が生じ、つまり、ウォータハンマ事象が生じる場合があると言える。
このウォータハンマ事象は、復水系の配管、弁、計器など蒸気タービン発電設備を構成する機器類を破損させるおそれがあることから、避けることが望ましい。

しかしながら、前記した従来技術の特許文献１には、プラント停止時の前記したようなウォータハンマ事象を防止させる技術は開示されていない。
そこで、本発明の目的は、プラント停止時のグランド蒸気減温器内の残熱による復水系統におけるウォータハンマ事象が発生することを防止するタービングランドシール蒸気減温制御装置および蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法を提供することである。

前記した目的を達成するため、本発明のグランドシール蒸気減温制御装置は、蒸気タービンの停止の際、蒸気供給弁の閉止後に、復水ポンプ吐出側の復水を減温器へ所定時間通水するように、冷却水流量調節弁を開制御し、減温器の残熱を除去することを特徴とする。

本発明によれば、蒸気タービンの停止の際、蒸気供給弁の閉止後に、復水ポンプ吐出側の復水を減温器へ所定時間通水するように冷却水流量調節弁を開制御して、減温器の残熱を除去するので、減温器の冷却水ライン内の復水が蒸気となることがなく、復水系統においてウォータハンマ事象を生じることが防止される。
なお、本発明は、蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法を含む。

本発明によれば、プラント停止時の減温器内の残熱による復水系統におけるウォータハンマ事象が発生することを防止するタービングランドシール蒸気減温制御装置および蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法を提供することができる。

蒸気タービン発電設備のタービングランドシール蒸気減温制御装置の概略系統図である。 蒸気タービン系制御装置の機能構成ブロック図である。 プラント停止操作時グランド蒸気減温制御のタイムチャートである。 コンバインドサイクル発電設備におけるプラント停止操作時の復水系の復水器真空度、復水流量、グランド蒸気ヘッダ温度、グランド蒸気復水器出口復水圧力、グランド蒸気復水器出口復水温度、グランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器上下流での蒸気温度、冷却水流量調節弁開度の挙動の過去の実績説明図である。 コンバインドサイクル発電設備におけるプラント停止操作時の復水系の復水器真空度、復水流量、グランド蒸気ヘッダ温度、グランド蒸気復水器出口復水圧力、グランド蒸気復水器出口復水温度、グランドシール蒸気ラインのグランド蒸気減温器上下流での蒸気温度、冷却水流量調節弁開度の挙動の過去の実績説明図である。

次に、本発明の好適な実施形態であるタービングランドシール蒸気減温制御装置を適用した蒸気タービン発電設備を例に、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ここで例示する蒸気タービン発電設備は、ガスタービンと組み合わされたコンバインドサイクル発電設備における蒸気タービン設備である。

《蒸気タービン発電設備》
図１は、蒸気タービンのタービングランドシール蒸気減温制御装置の概略系統図である。
図１に例示する蒸気タービン１は、ガスタービン、排熱回収ボイラと組み合わされるコンバインドサイクル発電設備の一部としてのものである。図１では、蒸気タービン１の回転軸に連結される発電機を図示省略してある。
図示しない排熱回収ボイラから供給される蒸気は主蒸気ライン４を経由して、軸流排気式の蒸気タービン１に導かれ、蒸気タービン１で仕事を終えた蒸気は、復水器２に導かれる。蒸気タービン１から排気された蒸気は、復水器２内で、例えば、海水系統３の循環水ポンプ３ａにより取り込まれた海水が通過する復水器２内の図示省略の多数の冷却管により冷却されて水に戻る。復水器２の下部には復水が溜まるホットウェル２ａが設けられており、このホットウェル２ａには図示しない水位検出器が設けられ、蒸気タービン系制御装置７による復水器水位の制御に用いられている。また、復水器２の上部の気相室には、蒸気タービン運転中は常時閉の遠隔操作式の復水器真空破壊弁２ｂが設けられている。

ホットウェル２ａから復水系配管６が延び、復水が復水ポンプ５により昇圧されてシェル＆チューブ型のグランド蒸気復水器１３のチューブ側を経由して排熱回収ボイラへ戻る。
ちなみに、グランド蒸気復水器１３の下流側の復水系配管６には、流量計８が配置され、その信号は信号線（図示せず）により蒸気タービン系制御装置７に入力されている。

ここで、排熱回収ボイラで発生された蒸気の一部が、グランド蒸気供給弁（蒸気供給弁）１５を有するグランドシール蒸気ライン１０を経由し、シェル＆チューブ型のグランド蒸気減温器（減温器）１１に導かれる。そして、グランド蒸気減温器１１において、復水ポンプ５下流側（吐出側）から分岐した冷却水ライン１２により一部抽出された復水を冷却水として用いて、所定の温度の蒸気に減温されて、さらに、湿分を分離するセパレータ１４を経由して、蒸気タービン１のグランドシール部１ａ，１ａにシール蒸気（グランドシール蒸気）として供給され、蒸気タービン１内部への空気の流入を防止している。
ちなみに、セパレータ１４からのドレンはドレン配管により復水器２に戻される。
なお、プラント起動時には、排熱回収ボイラの代わりに補助蒸気系統からグランドシール蒸気ライン１０に蒸気が導かれる。

ここでは、蒸気タービン１は、蒸気入口側および蒸気排気側の両方のグランドシール部１ａ，１ａにグランド蒸気減温器１１で所定の温度に減温されたシール蒸気を供給している。

グランドシール部１ａ，１ａからの戻りシール蒸気は、戻り配管１６によりグランド蒸気復水器１３のシェル側に導入され凝縮され、ドレンとして戻り配管１６を経由して復水器２に戻る。このとき、グランド蒸気復水器１３のシェル側の気相には、空気などの非凝縮性ガスが混じっているので、図示省略のグランドシール蒸気エキゾスタ、つまり、ブロワで排気される。

グランド蒸気減温器１１は、前記したようにシェル＆チューブ型の間接冷却方式の熱交換器を採用しており、チューブ内をグランドシール蒸気ライン１０で導かれたシール蒸気が流れ、シェル側に冷却水が導入される構造となっている。この冷却水は、復水ポンプ５の吐出側の、例えば、グランド蒸気復水器１３の下流側の流量計８のさらに下流側で復水系配管６から分岐した冷却水ライン１２で抽出され、グランド蒸気減温器１１のシェル側を通過し、冷却水流量調節弁１７を経由して、復水器２へ戻る。
グランドシール蒸気ライン１０のセパレータ１４の下流側には、出口蒸気温度検出器Ｓ_Tと出口蒸気圧力検出器Ｓ_Pが配置され、検出したシール蒸気温度（以下、グランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexと称する）、シール蒸気圧（以下、グランド蒸気減温器出口蒸気圧力Ｐ_GNDexと称する）が、蒸気タービン系制御装置７のグランド蒸気減温制御部（タービングランドシール蒸気減温制御装置）７ｂに入力される。

ちなみに、復水器真空破壊弁２ｂ、復水ポンプ５、グランド蒸気供給弁１５、冷却水流量調節弁１７は、蒸気タービン系制御装置７により制御される。
蒸気タービン系には、前記した他に、主蒸気ライン４に設けられた図示省略の蒸気タービン１へ供給される主蒸気量を検出する主蒸気流量検出器や、主蒸気ライン４に設けられた主蒸気止弁や、以下の復水系の補機類や設備が設けられている。

例えば、復水を貯留する復水タンクや、復水タンクと復水器２との間を結ぶ復水補給ラインや、復水補給ラインに設けられた復水を復水器側へ補給する補給水ポンプや、復水補給ラインに配設されたオン・オフ制御弁や、復水器２の水位が高いときに前記復水タンクに復水を戻す復水スピルオーバラインや、復水スピルオーバラインに配設されオン・オフ制御弁などである。
それらが蒸気タービン系制御装置７の復水系制御部７ａに含まれる復水器水位制御部４３（図２参照）により制御されて、蒸気タービン１の運転中およびプラント停止時の復水器水位が制御されている。
ちなみに、復水系の中には、復水器２、循環水ポンプ３ａを含む海水系統３、復水系配管６、グランド蒸気復水器１３、流量計８や、前記した復水タンク、復水補給ライン、補給水ポンプ、復水スピルオーバライン、復水補給ラインや復水スピルオーバラインに設けられた弁などが含まれる。

蒸気タービン系制御装置７は、図示しないガスタービンを制御するガスタービン系制御装置９と通信回線で接続され、互いに協調してコンバインドサイクル発電設備全体を、分散処理技術を用いて制御する。

《蒸気タービン系制御装置》
次に、図２を参照しながら適宜図１を参照して蒸気タービン系制御装置７について説明する。蒸気タービン系制御装置７は、例えば、プロセスコンピュータ、入出力インタフェース回路、表示装置や操作スイッチ類などの入出力手段、循環水ポンプ３ａ用や復水ポンプ５用のモータコントローラや、モータ駆動弁用のモータコントローラやスイッチ盤などから構成されている。

図２は、蒸気タービン系制御装置の機能構成ブロック図である。この機能ブロック図の各機能は、プロセスコンピュータにおいて実現される。
蒸気タービン系制御装置７は、図２に示すように主に復水系制御部７ａとグランド蒸気減温制御部７ｂから構成される。そして、復水系制御部７ａは、復水ポンプ５の起動停止をする復水ポンプ制御部４１、前記した復水器水位を制御するための補機を動作制御する復水器水位制御部４３、前記した循環水ポンプ３ａの起動停止をする循環水ポンプ制御部４５を含んでいる。
グランド蒸気減温制御部７ｂは、グランドシール部１ａ，１ａへ供給するシール蒸気圧およびシール蒸気温度を制御する。

（グランド蒸気減温制御部）
次に、本発明の特徴であるグランド蒸気減温制御部７ｂにおける制御について詳細に説明する。
グランド蒸気減温制御部７ｂは、機能構成部として、アンド論理部２１、タイマ２２、ホールドスイッチ部２３、開度切替部２４、レートリミッタ２５、メモリ部２６、グランド蒸気減温器出口蒸気温度設定部２７、減算部２８、ＰＩＤ制御部２９、Ｈｉセレクタ３０、メモリ部３１、グランド蒸気減温器出口蒸気圧力設定部３２、減算部３３、ＰＩＤ制御部３４、開度調節部３５を含んでいる。

蒸気タービン系制御装置７は、ガスタービン系制御装置９と通信して、ガスタービン系制御装置９から受信したプラント停止信号をグランド蒸気減温制御部７ｂに伝え、アンド論理部２１に入力される。また、蒸気タービン系制御装置７は、入力されたプラント停止信号に応じて、シーケンス制御によって、復水器真空破壊後にグランド蒸気供給弁全閉信号を発生させ、グランド蒸気減温制御部７ｂのアンド論理部２１と開度調節部３５に入力する。

アンド論理部２１は、プラント停止信号とグランド蒸気供給弁全閉信号を受信したとき、アンド論理に従ってオン信号をタイマ２２とホールドスイッチ部２３に入力する。
また、アンド論理部２１からオン信号がタイマ２２に入力されると、タイマ２２は計時を開始し、計時信号をホールドスイッチ部２３に入力する。

ホールドスイッチ部２３は、アンド論理部２１からのオン信号を受信後、タイマ２２からの計時信号が所定の時間、例えば、３００秒を計時するまで、オン信号を開度切替部２４に入力し、タイマ２２からの計時信号が前記所定時間を超えたとき、オフ信号を開度切替部２４に入力する。

開度切替部２４は、ホールドスイッチ部２３からオン信号を受信した場合は、予め設定された開度、例えば、１５％開度に冷却水流量調節弁１７を設定する信号をレートリミッタ２５に出力し、ホールドスイッチ部２３からオフ信号を受信した場合は、０％開度、つまり、全閉に冷却水流量調節弁１７を設定する信号をレートリミッタ２５に出力する。

レートリミッタ２５は、開度切替部２４からの弁開度指示信号を受信して、予め設定された弁開度変化速度、例えば、毎秒１％の弁動作レートになるように制限して、弁開度指示信号をＨｉセレクタ３０に入力する。

メモリ部２６は、予め設定された目標シール蒸気温度、例えば、１３０℃を記憶しており、グランド蒸気減温器出口蒸気温度設定部２７は、メモリ部２６に記憶された目標シール蒸気温度を読み出し、減算部２８に入力する。減算部２８には、出口蒸気温度検出器Ｓ_Tが検出したグランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexが入力され、前記目標シール蒸気温度から減算され、偏差ΔＴ_GNDexがＰＩＤ制御部２９に入力される。

ＰＩＤ制御部２９は、偏差ΔＴ_GNDexに応じて冷却水流量調節弁１７の弁開度指示信号を演算して、Ｈｉセレクタ３０に出力する。
Ｈｉセレクタ３０は、レートリミッタ２５からの弁開度指示信号とＰＩＤ制御部２９からの弁開度指示信号のうちの高値を選択して、冷却水流量調節弁１７の開度を調整する作動手段、例えば、図示しない空気圧調整ソレノイドに出力する。

その結果、プラントの出力運転中は、主蒸気流量や主蒸気の温度変化に対して、グランド蒸気減温器１１出口を出るシール蒸気の温度が、所定の目標シール蒸気温度に調整されるように、ＰＩＤ制御部２９が弁開度指示信号をＨｉセレクタ３０に入力する。プラントの出力運転中は、レートリミッタ２５からＨｉセレクタ３０には、弁開度信号が入力されず（弁開度０％信号と同じ）、Ｈｉセレクタ３０は、ＰＩＤ制御部２９からの弁開度指示信号を出力し、冷却水流量調節弁１７の開度が調整され、冷却水ライン１２を流れる冷却水流量が変化する。

プラント停止操作時には、グランド蒸気供給弁１５が全閉になってからも所定時間、例えば、３００秒間、１５％開度の弁開度指示信号が開度切替部２４からレートリミッタ２５を介してＨｉセレクタ３０に出力され、Ｈｉセレクタ３０においてＰＩＤ制御部２９、または、レートリミッタ２５からのいずれか一方の高値の弁開度指示信号が、冷却水流量調節弁１７の前記した作動手段に出力される。

メモリ部３１は、予め設定された目標シール蒸気圧力を記憶しており、グランド蒸気減温器出口蒸気圧力設定部３２は、メモリ部３１に記憶された目標シール蒸気圧力を読み出し、減算部３３に入力する。減算部３３には、出口蒸気圧力検出器Ｓ_Pが検出したグランド蒸気減温器出口蒸気圧力Ｐ_GNDexが入力され、前記目標シール蒸気圧力から減算され、偏差ΔＰ_GNDexがＰＩＤ制御部３４に入力される。

ＰＩＤ制御部３４は、偏差ΔＰ_GNDexに応じてグランド蒸気供給弁１５の弁開度指示信号を演算して、開度調節部３５に出力する。開度調節部３５には、蒸気タービン系制御装置７において、ガスタービン系制御装置９からのプラント停止信号の受信に応じてシーケンス制御で発生されるグランド蒸気供給弁全閉信号も入力される。

開度調節部３５は、ＰＩＤ制御部３４からの弁開度指示信号をグランド蒸気供給弁１５の開度を調整する作動手段、例えば、図示しない空気圧調整ソレノイドに出力する。この結果、プラント運転中の蒸気タービン１のグランドシール部１ａ，１ａに必要なシール蒸気の圧力が維持できる。
そして、前記したグランド蒸気供給弁全閉信号を受信したとき、それを優先して前記したグランド蒸気供給弁１５の開度を調整する作動手段に０％開度の弁開度指示信号を出力する。

（プラント停止操作時のグランド蒸気減温器制御）
図３は、プラント停止操作時グランド蒸気減温制御のタイムチャートである。プラント停止操作は、プラント停止信号がガスタービン系制御装置９から蒸気タービン系制御装置７に入力される。すると、蒸気タービン１への蒸気供給を遮断し、復水器真空破壊弁２ｂが開とされる。

次いで、所定の時間遅れでグランド蒸気供給弁全閉信号がグランド蒸気減温制御部７ｂに入力され、グランド蒸気供給弁１５が全閉される。
このグランド蒸気供給弁全閉信号を受けて、アンド論理部２１、タイマ２２の動作により、前記した冷却水流量調節弁１７を１５％開度に制御している３００秒間は復水ポンプ５を所定回転速度に維持し、その後、適切な時間遅れで停止させる。
復水器真空破壊弁２ｂが開とされ、復水器真空破壊後に、規定時間経過した後グランド蒸気復水器１３のブロワを停止させる。その結果、グランド蒸気減温器１１のチューブ側の蒸気がグランド蒸気減温器１１の残熱で加熱されて戻り配管１６側に押し出されても、グランド蒸気復水器１３が機能しているので、凝縮される。

さらに、グランド蒸気供給弁全閉信号を受けて、アンド論理部２１、タイマ２２、ホールドスイッチ部２３、開度切替部２４の動作により、グランド蒸気供給弁１５が全閉後も図３に示すように冷却水流量調節弁１７が、所定時間、例えば、３００秒間、少なくとも１５％開度の状態で維持され、その後、出口蒸気温度検出器Ｓ_Tからの信号によるグランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexにもとづいて、グランド蒸気減温制御部７ｂによって自動制御される。

本実施形態によれば、グランド蒸気供給弁１５全閉後、所定時間、例えば、３００秒間、冷却水流量調節弁１７の開度をグランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexにもとづくＰＩＤ制御による自動の開度と、所定値１５％開度の大きいほうの開度をＨｉセレクタ３０において選択して出力するので、グランド蒸気減温器１１の冷却水が確保される。また、その冷却水を確保するために、復水ポンプ５のシーケンス制御による自動停止も、冷却水流量調節弁１７の前記所定時間、つまり、３００秒を経過した後に停止させる制御とし、また、グランド蒸気復水器１３のブロワ停止も同様としている。

その結果、グランド蒸気減温器１１の残熱が十分除去され、図５に見られるように、復水ポンプ５停止後にグランド蒸気減温器１１のシェル側の冷却水が蒸気となってグランド蒸気復水器１３の下流側の分岐点（図１のＡ部参照）側へ逆流し、ウォータハンマ事象を発生させることを防止できる。
グランド蒸気復水器１３もグランド蒸気減温器１１の残熱が十分除去されるまで運転しているので、グランド蒸気減温器１１のチューブ側の蒸気相においてもウォータハンマ事象を発生させることを防止できる。

特に、コンバインドサイクル発電設備はＤＳＳ（Daily Start and Stop）運転やＷＳＳ（Weekly Start and Stop）運転を行うので、プラント停止操作時にそのときの運転状態によって復水系配管６にウォータハンマ事象が生じたりすることは、プラント寿命中に高頻度でウォータハンマ事象が生じることを意味し、系統機器の疲労損傷などにつながる。本実施形態によればそのようなウォータハンマ事象の繰り返しによる損傷を防止できる。

なお、冷却水流量調節弁１７の前記した所定値１５％開度や、その所定値の開度を維持する所定時間３００秒は、本発明を適用する蒸気タービンの最大定格蒸気流量や運用方法に応じて適宜設定すべきものである。

また、本実施形態では、グランド蒸気供給弁１５を流量調節機能と止弁の機能の両方を併せ持つ構成としたがそれに限定されるものではない。グランド蒸気供給弁１５は、グランド蒸気減温制御部７ｂによって制御されるオン・オフ弁の機能のみとし、グランド蒸気供給弁１５の下流側に蒸気流量調節弁を設け、蒸気流量調節弁が出口蒸気圧力検出器Ｓ_Pからのグランド蒸気減温器出口蒸気圧力Ｐ_GNDexにもとづく前記図２における開度調節部３５による開度調節をうける構成としても良い。
さらに、本実施形態では、コンバインドサイクル発電設備に組み込まれる蒸気タービンを例に説明したが、そのような蒸気タービンに限定されるものではなく、復水器２が軸流排気式タービンと組み合わせられる形式の蒸気タービン全てに本発明は適用可能である。

《変形例》
本実施形態では、プラント停止操作時のグランド蒸気供給弁１５の全閉後の冷却水ライン１２の冷却水流量の調節を冷却水流量調節弁１７の開度調整で行うこととしたが、それに限定されるものではない。
図１において、冷却水流量調節弁１７と並行してグランド蒸気減温制御部７ｂに開度制御されるバイパス弁を冷却水ライン１２に設ける。そして、図２に示したグランド蒸気減温制御部７ｂにおいて、Ｈｉセレクタ３０を削除し、冷却水流量調節弁１７は、出口蒸気温度検出器Ｓ_Tで検出されたグランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexにもとづくＰＩＤ制御部２９からの信号による制御のみを受ける構成とする。その結果、ランド蒸気供給弁１５の全閉後も冷却水流量調節弁１７は、グランド蒸気減温器出口蒸気温度Ｔ_GNDexにもとづく自動制御を受ける。

これに対し、前記したバイパス弁は、図２に示したホールドスイッチ部２３からの信号がオン信号の間、開度切替部２４で設定された前記１５％開度に設定され、ホールドスイッチ部２３からの信号がオフ信号のとき開度切替部２４で設定された前記０％開度に、レートリミッタ２５を通した開度変化率制限を受けて設定される構成とする。
このような構成としても実施形態と同様に、グランド蒸気供給弁１５の全閉後にグランド蒸気減温器１１のシェル側の冷却水（復水）が残熱で加熱され蒸気となった後、復水系配管６の復水と接触してウォータハンマ事象を発生することを防止できる。

１ 蒸気タービン
１ａ グランドシール部
２ 復水器
２ａ ホットウェル
２ｂ 復水器真空破壊弁
３ 海水系統
３ａ 循環水ポンプ
４ 主蒸気ライン
５ 復水ポンプ
６ 復水系配管
８ 流量計
７ 蒸気タービン系制御装置
７ａ 復水系制御部
７ｂ グランド蒸気減温制御部（タービングランドシール蒸気減温制御装置）
９ ガスタービン系制御装置
１０ グランドシール蒸気ライン
１１ グランド蒸気減温器（減温器）
１２ 冷却水ライン
１３ グランド蒸気復水器
１４ セパレータ
１５ グランド蒸気供給弁（蒸気供給弁）
１６ 戻り配管
１７ 冷却水流量調節弁
２１ アンド論理部
２２ タイマ
２３ ホールドスイッチ部
２４ 開度切替部
２５ レートリミッタ
２６，３１ メモリ部
２７ グランド蒸気減温器出口蒸気温度設定部
２８，３３ 減算部
２９，３４ ＰＩＤ制御部
３０ Ｈｉセレクタ
３２ グランド蒸気減温器出口蒸気圧力設定部
３５ 開度調節部
４１ 復水ポンプ制御部
４３ 復水器水位制御部
４５ 循環水ポンプ制御部
Ｓ_T 出口蒸気温度検出器
Ｓ_P 出口蒸気圧力検出器
Ｐ_GNDex グランド蒸気減温器出口蒸気圧力
Ｔ_GNDex グランド蒸気減温器出口蒸気温度

Claims (2)

1. ボイラまたは補助蒸気系統からの蒸気を、蒸気タービンのグランドシール部へ導くグランドシール蒸気ラインにグランドシール蒸気を供給する蒸気供給弁と、前記グランドシール蒸気の温度を減温する減温器とを直列に配置し、前記減温器へ復水ポンプ吐出側の復水の一部を冷却水として供給する冷却水ラインを設け、冷却水流量調節弁により前記冷却水の流量制御を行い、前記グランドシール蒸気の温度制御を行うタービングランドシール蒸気減温制御装置において、
   前記蒸気タービンの停止の際、前記蒸気供給弁の閉止後に、前記復水ポンプ吐出側の復水を前記減温器へ所定時間通水するように、前記冷却水流量調節弁を開制御し、前記減温器の残熱を除去することを特徴とするタービングランドシール蒸気減温制御装置。
2. ボイラまたは補助蒸気系統からの蒸気を、蒸気タービンのグランドシール部へ導くグランドシール蒸気ラインにグランドシール蒸気を供給する蒸気供給弁と、前記グランドシール蒸気の温度を減温する減温器とを直列に配置し、前記減温器へ復水ポンプ吐出側の復水の一部を冷却水として供給する冷却水ラインを設け、冷却水流量調節弁により前記冷却水の流量制御を行い、前記グランドシール蒸気の温度制御を行う蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法であって、
   前記蒸気タービンの停止の際、前記蒸気供給弁の閉止後に、前記復水ポンプ吐出側の復水を前記減温器へ所定時間通水するように、前記冷却水流量調節弁を開制御し、前記減温器の残熱を除去し、復水系統でのウォータハンマの発生を防止することを特徴とする蒸気タービン発電設備におけるプラント制御方法。

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