JP5818482B2

JP5818482B2 - 低圧蒸気タービンの入口構造

Info

Publication number: JP5818482B2
Application number: JP2011076690A
Authority: JP
Inventors: 丸山　隆; 隆丸山
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP2012211525A

Description

本発明は、湿分分離加熱器で加熱された蒸気を低圧蒸気タービン内部に供給する低圧蒸気タービンの蒸気入口構造に関し、特に原子力発電プラントで使用される低圧蒸気タービンに適用して好適な低圧蒸気タービンの蒸気入口構造に関するものである。

原子力発電プラントにおいては、原子炉で発生した熱エネルギーを蒸気として取り出すための蒸気発生器で発生した蒸気は高圧タービンに送られる。そして、高圧タービンで仕事をした蒸気は、湿分分離加熱器で再び加熱され、クロスオーバー管を通って低圧タービンに送られる。

図４は、原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービン近傍の斜視図である。
原子力発電プラントにおいては、湿分分離加熱器６０は２つ設けられ、２つの湿分分離加熱器６０が低圧蒸気タービン５８を挟むようにして低圧蒸気タービン５８の横に配置されている。そして、それぞれの湿分分離加熱器６０で加熱された蒸気が流通するクロスオーバー管６２が設けられる。クロスオーバー管６２は、低圧蒸気タービン５８内部に連通しており、クロスオーバー管６２を流通する前記蒸気は低圧蒸気タービン５８に供給されるようになっている。つまり、低圧蒸気タービン５８には、２つのクロスオーバー管６２から蒸気が導入されることとなる。

原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービン５８については、２つのクロスオーバー管６２を合流させ、低圧蒸気タービン５８への蒸気の供給部を１箇所とすることが一般的である。

図５は、従来の原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。
原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービン５８の蒸気入口構造６１は、低圧蒸気タービン５８上部に、２つのクロスオーバー管６２が合流する合流部６３ｂと該合流部６３ｂと低圧蒸気タービン５８内部を連通する合流管６３ａとから形成されるＴ字管６３が配されている。これにより、２つのクロスオーバー管６２それぞれを流れる湿分分離加熱器６０からの蒸気は、合流部６３ｂで合流して合流管６３ａを通って低圧蒸気タービン５８に供給される。

また、クロスオーバー管６２には、加減弁８０と止め弁８２が設けられている。
加減弁８０は、クロスオーバー管６２内を流れる蒸気量を調整するためのものであり、止め弁８２はクロスオーバー管６２を遮断するためのものである。

ここで、低圧蒸気タービン５８を急停止する際に、早急に低圧蒸気タービン５８への蒸気供給を停止しなければオーバースピードにより低圧蒸気タービン５８が過速してしまう可能性がある。オーバースピードを防止するためには、加減弁８０及び止め弁８２を低圧蒸気タービン５８の近くに配置して、低圧蒸気タービン５８内への過速蒸気の流入量を低減する必要がある。そのため、従来は加減弁８０及び止め弁８２をバタフライ弁として、出来る限り低圧蒸気タービン５８に近いクロスオーバー管６２内に設置している。

また、その他の低圧蒸気タービン入口部に関する技術として、特許文献１には２つの蒸気導入管（クロスオーバー管）からそれぞれ別個に低圧蒸気タービンに蒸気を供給する技術が開示されている。

特開２０１０−４８２１６号公報

ところで近年、原子力発電プラントの大型化に伴い、低圧蒸気タービン５８の大型化が進んでいる。低圧蒸気タービン５８が大型化すると、低圧蒸気タービン５８に蒸気を供給するためのクロスオーバー管６２も大型化が必要となる。そして、クロスオーバー管６２が大型化すると、クロスオーバー管６２内に設けた加減弁８０及び止め弁８２も大型化する必要がある。加減弁８０及び止め弁８２は、前述の通り低圧蒸気タービン５８に近い位置に設けるためにバタフライ弁としてクロスオーバー管６２内に設けているので、弁が大型化するとそれだけ動作時間が長くかかることとなり、オーバースピードが生じる可能性がある。また、加減弁８０及び止め弁８２が大型化すると、各弁の位置が低圧蒸気タービン５８から遠くなり、オーバースピードが生じる可能性が生じる。

また、図５に示した蒸気入口構造６１においては、大型のバタフライ弁が４つ必要であって部品点数が多い。さらに、止め弁８２は、加減弁８０が大型化するとそれだけ低圧蒸気タービン５８からの距離が遠くなり、その位置が低圧蒸気タービン５８の上方にない場所に位置することとなる。この場合、加減弁８０及び止め弁８２の点検用の足場８４を蒸気タービン５８とは別個に設けねばならず、プラント全体に係る費用が大きくなる。

また、図５に示した蒸気入口構造６１においては、クロスオーバー管６２を介して低圧蒸気タービン５８に供給される蒸気は、止め弁８２及び加減弁８０での圧損に加えて、Ｔ字管６３での圧損を受ける。そのため、前記蒸気は、低圧蒸気タービン５８に供給されるまでに大きな圧損を受け、該圧損が低圧蒸気タービン５８の性能向上の妨げになっている。

従って、本発明は係る従来技術の問題点に鑑み、低圧蒸気タービンに供給される蒸気の圧損を低減するとともに、オーバースピードを防止することができる低圧蒸気タービンの蒸気入口構造を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、蒸気を低圧蒸気タービン内部に供給する低圧蒸気タービンの蒸気入口構造であって、蒸気が流通する２つのクロスオーバー管と、２つのクロスオーバー管が合流する合流部と、該合流部と低圧蒸気タービン内部を連通する合流管とから構成されるＴ字管と、前記合流管に設けられる加減弁と、を備え前記Ｔ字管は低圧蒸気タービンの上方に設けられ、前記加減弁はプラグ弁であることを特徴とする。
また、本発明の第２の態様においては、湿分分離加熱器で加熱された蒸気を低圧蒸気タービン内部に供給する低圧蒸気タービンの蒸気入口構造であって、前記湿分分離加熱器からの蒸気が流通する２つのクロスオーバー管と、２つのクロスオーバー管が合流する合流部と、該合流部と低圧蒸気タービン内部を連通する合流管とから構成されるＴ字管と、前記合流管に設けられる加減弁と、を備え前記Ｔ字管は低圧蒸気タービンの上方に設けられ、前記加減弁はプラグ弁であることを特徴とする。

Ｔ字管を構成する合流管に加減弁を設けることによって、加減弁の位置をより低圧蒸気タービンに近い位置とすることができる。これにより、オーバースピードの防止を図ることができる。さらに、加減弁を、クロスオーバー管中ではなくＴ字管に設けることで、動作速度の遅いバタフライ弁ではなく動作速度の速いプラグ弁とすることができる。これにより、さらに確実にオーバースピードを防止することができる。

また、加減弁の位置を低圧蒸気タービンに近い位置にすることができるので、加減弁の点検用足場を低圧蒸気タービン外周に設けた簡易な足場とすることができる。従って、加減弁の点検用足場に係る費用を小さく抑えることができ、プラント全体に係る費用を小さく抑えることができる。

さらに、加減弁をプラグ弁としてＴ字管に設け、加減弁を全開にすると、Ｔ字管で低圧蒸気タービンに供給される蒸気が受ける圧損は従来のＴ字管で受ける圧損と略同等となる。従って、低圧蒸気タービンに供給される蒸気の圧損を、従来の加減弁（バタフライ弁）で受けていた圧損に相当する分だけ低減することができる。

また、前記Ｔ字管の合流部よりも前記蒸気流れ上流側のクロスオーバー管内に、止め弁を設けるとよい。
これにより、低圧蒸気タービン停止時のクロスオーバー管の遮断をより確実に行うことができる。

また、前記止め弁は、前記低圧蒸気タービンの上方に位置するとよい。
これにより、止め弁の点検用足場を低圧蒸気タービン外周に設けた簡易な足場とすることができる。従って、止め弁の点検用足場に係る費用を小さく抑えることができ、止め弁を設けることによって係る費用を小さく抑えることができる。

低圧蒸気タービンに供給される蒸気の圧損を低減するとともに、オーバースピードを防止することができる低圧蒸気タービンの蒸気入口構造を提供することができる。

実施例の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造が適用される原子力発電プラントの概略図である。実施例に係る原子力発電プラントにおける加減弁全開時の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。実施例に係る原子力発電プラントにおける加減弁全閉時の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービン近傍の斜視図である。従来の原子力プラントにおける低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

まず、図１に基づいて本発明の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造が適用される原子力発電プラントの概略について説明する。
図１は実施例の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造が適用される原子力発電プラントの概略図である。図１に示した原子力発電プラントは、原子炉で発生した熱エネルギーを蒸気として取り出すための蒸気発生器５２を備えている。蒸気発生器５２で発生した蒸気は主蒸気管５４を経て高圧蒸気タービン５６に送られる。高圧蒸気タービン５６に送られた蒸気は高圧蒸気タービン５６を駆動した後、湿分分離加熱器６０で加熱され、クロスオーバー管６２を通って低圧蒸気タービン５８に送られる。

低圧蒸気タービン５８のタービンシャフトには発電機６４の回転軸が連結されており、低圧蒸気タービン５８に送られた蒸気は低圧蒸気タービン５８を駆動した後、復水器６６で蒸気から水（以下、復水と称する）に戻される。復水器６６には復水ポンプ６８の吸込み口が復水ポンプ入口管７０を介して接続されており、復水は復水ポンプ６８で昇圧された後、低圧給水加熱器７２に供給される。

低圧給水加熱器７２に供給された復水は、低圧給水加熱器７２で加熱された後、給水ポンプ７４にて高圧給水加熱器７６に送られる。高圧給水加熱器７６で加熱された復水は、蒸気発生器５２に供給される。

次に、図２、図３に基づいて、実施例における低圧蒸気タービンの蒸気入口構造について説明する。
ここで、実施例における原子力発電プラントにおいては、図４に示した従来の原子力発電プラントと同様に湿分分離加熱器６０は２つ設けられ、２つの湿分分離加熱器６０が低圧蒸気タービン５８を挟むようにして低圧蒸気タービン５８の横に配置されている。

図２は、実施例に係る原子力発電プラントにおける加減弁全開時の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。また、図３は実施例に係る原子力発電プラントにおける加減弁全閉時の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造の概略構成図である。
原子力発電プラントにおける低圧蒸気タービン５８の蒸気入口構造１１は、低圧蒸気タービン５８上部に、２つのクロスオーバー管６２が合流する合流部１３ｂと該合流部１３ｂと低圧蒸気タービン５８内部を連通する合流管１３ａとから形成されるＴ字管１３が配されている。これにより、２つのクロスオーバー管６２それぞれを流れる湿分分離加熱器６０からの蒸気は、合流部１３ｂで合流して合流管１３ａを通って低圧蒸気タービン５８に供給される。

また、Ｔ字管１３には、加減弁３０が設けられている。加減弁３０はプラグ弁であって、プラグ３０ａと支軸３０ｂとから構成されている。加減弁３０は、支軸３０ｂを上下方向に移動させることによって、プラグ３０ａと合流管１３ａを形成する壁面の一部である弁座１３ｃとの間隔を調整することにより、Ｔ字管１３を通って低圧蒸気タービン５８に供給される蒸気量を調整することができるものである。

また、２つのクロスオーバー管６２には、それぞれ止め弁３２が設けられている。止め弁３０はバタフライ弁である。止め弁３０は、可能な限りＴ字管１３に近い位置であって低圧蒸気タービン５８の上方に設けられる。

以上の構成において、図１に示した原子力発電プラントを稼動する際には、加減弁３０及び止め弁３２を開けておく。そして原子力発電プラントが稼動すると、湿分分離加熱器６０で加熱された蒸気がクロスオーバー管６２を介してＴ字管１３方向へ流れ込む。Ｔ字管１３方向へ流れ込んだ前記蒸気は、加減弁３０の全開時には図２にａで示すようにＴ字管１３を介して低圧蒸気タービン５８に供給される。

また、低圧蒸気タービン５８を停止する場合には、まず低圧蒸気タービン５８を発電機６４と切り離し、加減弁３０を全閉にするとともに止め弁３２を閉じる。これにより、図３に示したような加減弁３０の全閉時には、クロスオーバー管６２内の蒸気は低圧蒸気タービン５８には供給されなくなる。また、加減弁３０はプラグ弁であるので動作時間が早くオーバースピードも生じない。さらに、止め弁３２を閉じることでクロスオーバー管の遮断をより確実に行うことができる。

本実施例によれば、Ｔ字管１３に加減弁３０を設けることによって、加減弁３０及び止め弁３２の位置をより低圧蒸気タービン５８に近い位置とすることができる。これにより、オーバースピードの防止を図ることができる。さらに、加減弁３０を、クロスオーバー管６２中ではなくＴ字管１３に設けることで、動作速度の遅いバタフライ弁ではなく動作速度の速いプラグ弁とすることができる。これにより、さらに確実にオーバースピードを防止することができる。

また、加減弁３０及び止め弁３２の位置を従来よりもさらに低圧蒸気タービン５８に近い位置とすることができるので、加減弁３０及び止め弁３２の点検用足場を図２及び図３に示すような低圧蒸気タービン５８外周に設けた簡易な足場３４とすることができる。従って、加減弁３０及び止め弁３２の点検用足場に係る費用を小さく抑えることができ、プラント全体に係る費用を小さく抑えることができる。

さらに、加減弁３０をプラグ弁としてＴ字管１３に設け、加減弁３０を全開にするとＴ字管１３で低圧蒸気タービンに供給される蒸気が受ける圧損は従来のＴ字管６３で受ける圧損と略同等となる。従来は、低圧蒸気タービン３０に供給される蒸気は、止め弁８２、加減弁８０及びＴ字管６３で圧損を受けていた。本実施例においては、低圧蒸気タービン３０に供給される蒸気は、止め弁３２及びＴ字管１３で圧損を受けるのみであり、従来加減弁８０で受けていた圧損に相当する分の圧損を低減することができる。即ち、クロスオーバー管６２を介して低圧蒸気タービンに供給される蒸気の圧損を低減することができる。

低圧蒸気タービンに供給される蒸気の圧損を低減するとともに、オーバースピードを防止することができる低圧蒸気タービンの蒸気入口構造として利用することができる。

１１蒸気入口構造
１３Ｔ字管
１３ａ合流管
１３ｂ合流部
３０加減弁
３２止め弁
５８低圧蒸気タービン
６０湿分分離加熱器
６２クロスオーバー管

Claims

蒸気を低圧蒸気タービン内部に供給する低圧蒸気タービンの蒸気入口構造であって、
蒸気が流通する２つのクロスオーバー管と、
２つのクロスオーバー管が合流する合流部と、該合流部と低圧蒸気タービン内部を連通する合流管とから構成されるＴ字管と、
前記合流管に設けられる加減弁と、を備え
前記Ｔ字管は低圧蒸気タービンの上方に設けられ、
前記加減弁は、弁体と、該弁体に接続された支軸と、を含み、前記支軸を上下方向に移動させることによって前記弁体と弁座との間隔を調整するように構成された弁構造を有する弁であることを特徴とする低圧蒸気タービンの蒸気入口構造。
湿分分離加熱器で加熱された蒸気を低圧蒸気タービン内部に供給する低圧蒸気タービンの蒸気入口構造であって、
前記湿分分離加熱器からの蒸気が流通する２つのクロスオーバー管と、
２つのクロスオーバー管が合流する合流部と、該合流部と低圧蒸気タービン内部を連通する合流管とから構成されるＴ字管と、
前記合流管に設けられる加減弁と、を備え
前記Ｔ字管は低圧蒸気タービンの上方に設けられ、
前記加減弁は、弁体と、該弁体に接続された支軸と、を含み、前記支軸を上下方向に移動させることによって前記弁体と弁座との間隔を調整するように構成された弁構造を有する弁であることを特徴とする低圧蒸気タービンの蒸気入口構造。
前記Ｔ字管の合流部よりも前記蒸気流れ上流側のクロスオーバー管内に、止め弁を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造。
前記止め弁は、前記低圧蒸気タービンの上方に位置することを特徴とする請求項３記載の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造。
前記加減弁は、前記クロスオーバー管の前記合流部に設けられ、前記２つのクロスオーバー管内を流通する前記蒸気量を調整する１つの前記弁構造の弁であり、
前記止め弁は、前記加減弁の両側の前記クロスオーバー管のそれぞれに設けられたバタフライ弁であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の低圧蒸気タービンの蒸気入口構造。