JPH02196114A - トータルフロータービンの回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱水により駆動され、特に発電機と直結され
るトータルフロータ−ビンの回転数制御装置に関する。

〔従来の技術〕

トータルフロータ−ビンは熱水により駆動されるもので
あり、その構造、作動について以下に説明する。第２図
はトータルフロータ−ビンの駆動部の部分断面である０
図において１はタービン車軸であり、動翼２が翼列なし
て取付けられている。

３はノズル室４を備え、タービン車軸１を囲むケーシン
グであり、ノズル室４には熱水が通るノズル５が設けら
れている。７は動翼２の翼端に近接して翼端とケーシン
グ−との隙間からの洩れ蒸気をシールするラビリンスで
ある。８はケーシング〕 ２を貫通してノズル室４に連通する熱水通路、９はケー
シングを貫通してノズル５と動翼２との間の空間に連通
ずる蒸気通路である。　１０は制御弁１１を備え、熱水
通路８に接続され、熱水をノズル室４に供給する熱水供
給管路であり、１２は蒸気弁１３を備えて蒸気通路９に
接続され、蒸気をノズル５と動翼２との間に供給する蒸
気供給管路である。

このような構造により熱水は熱水供給管路１０を経てノ
ズル室４に流入し、ノズル５を通り、動翼２に流入する
。動翼２に流入した熱水は動翼２内でフラッシュして加
速され、その反動力でタービン車軸１を回転し、タービ
ン車軸１に回転力を与える。なおこの際、タービンの負
荷に応じて熱水供給管路１０を流れる熱水量は制御弁１
１により制御される。

一方、蒸気は蒸気弁１３を開にした蒸気供給管路１２を
通ってケーシング３内に流入し、一部はラビリンス７を
通ってシール蒸気としての働きをし、残りはノズル５と
動翼２との間の空間１５の圧力Ｐ８、すなわち動翼２の
入口圧力（ノズル５の出口圧力）を制御する役目を果す
。

つぎに、このようなタービンの起動方法について説明す
る。まず蒸気弁１３を開にしてノズル５と動翼２との間
の空間１５の圧力Ｐｔを供給される熱水の圧力ｐｅ　　
（制御弁１１の入口圧力）と動翼２の出口室１６の圧力
Ｐｓとの中間の圧力に保持するようにする。つぎに熱水
供給管路１０の制御弁１１を手動で徐々に開にして熱水
をノズル室４に供給すれば、熱水はノズル５を通って動
翼２に流入してタービン車軸１を回転する。そしてさら
に制御弁１１を開にすることにより熱水の制御弁１１の
出口圧力Ｐ、および空間１５の圧力Ｐ、は徐々に増加し
、タービン車軸は定格回転数に達する。

ここでタービンに誘導発電機を直結して発電する場合、
定格回転数に達したならば、系統に併入することにより
タービンの回転数は系統の周波数になるので安定した回
転数が得られ、制御弁１１の開度調整により熱水流量を
制御して必要な電力を取出すことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

タービンを起動する時制御弁１１の開度を調節して熱水
供給管路１０を流れる熱水の量をｔｏ節してタービンの
回転数を上昇して定格回転数にするが、この際熱水の相
流に変化が生じる。すなわち回転上昇の初期ではタービ
ンに流入する熱水は制御弁１１に絞られて二相流となり
、回転をさらに上昇するため制御弁１１をさらに開にす
ることにより、熱水は単相流の熱水になるので、タービ
ンの回転数が急上昇する。この現象について第３図の制
御弁の開度と熱水の圧力および流量との関係を示すグラ
フに基づいて説明する。第３図において、制御弁１１の
入口の熱水の圧力Ｐａ、温度をｔｏ（図では２０）とす
ると、圧力Ｐ、は通常、温度ｔ０の飽和圧力Ｐｓａｔ　
（図では２１）より若干高く、すなわち適冷状態になっ
ている。制御弁１１を閉から徐々に開にすると制御弁１
１の出口圧力ｐｔ（ノズル出口圧力Ｐ、にほぼ等しい）
は２２のよに徐々に増加する。

なお２３は動翼２の出口室１６の圧力Ｐ３であり、−定
値を保持している。そして制御弁１１をさらに開けると
出口圧力Ｐ　＋　（２Ｐ　ｔ）が温度ｔ０の飽和圧力Ｐ
ｓａｔに達する（図ではＡ点）、ここまでは圧力Ｐ。

の熱水は飽和圧力Ｐｓａｔより低いため二相流となって
いる。そしてＡ点を越えると二相流の蒸気は凝縮して単
相流の熱水となってノズル５を這って動翼２に流入して
タービンを回転する。この際、二相流から単相流の熱水
となるため比重が増加し、２４で示されるようにｌ量流
量Ｇが急激に増加するため回転数が急激に上昇する。し
たがって圧力Ｐ１が飽和圧力Ｐｓｅ　ｔに等しくなる前
後で回転数が急激に増大するという欠点がある。

本発明の目的は、タービンの起動待回転数を上昇する際
急激な回転数上昇を起こさないように回転数を制御する
ことのできるトータルフロータ−ビンの回転数制御装置
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によれば熱水により
駆動されるトータルフロータ−ビンに供給される熱水流
量を制御してその回転数を制御するトータルフロータ−
ビンの回転数制御装置において、タービン車軸に接続す
る吸収動力量を変化できる可変動力吸収装置と、この吸
収動力量を調節する調節手段と、タービンの回転数を検
出する回転数検出器と、この検出器に検出された回転数
から回転速度変化率を演算する演算器と、回転速度変化
率を設定する設定器と、この設定器からの設定値と前記
演算器からの回転速度変化率とを比較し、速度変化率が
設定値を超えた時設定値になるように前記調節手段を制
御する調節器とから構成するものとする。

〔作用〕

制御弁により熱水を流量制御してトータルフロータ−ビ
ンの回転数を上昇する際、前述のようにタービンに流入
する熱水が単相流になる前後から回転数が急上昇する。

この際、タービン車軸の回転数を検出してこの検出回転
数を演算器に入力して回転速度変化率を演算し、この回
転速度変化率を調節器に入力し、回転速度変化率が設定
値を超えた時、ｔ１１節器により設定値になるように可
変動力吸収装置の調節手段を制御して、余分の動力を可
変動力吸収装置に吸収させることにより、タービンの回
転数を急上昇させることなく所定の定格回転数にするこ
とができる。

（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。

第１図は本発明の実施例によるトータルフロータ−ビン
の回転数制御装置の制御系統図である。なお、第１図に
おいて第２図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。

第１図において従来例と異なるのは次の通りである。可
変動力吸収装置としての水動力計２６は電磁クラッチ２
７を介してトータルフロータ−ビン１８のタービン車軸
１に直結され、水動力計２７には動力を吸収する水を供
給する水流量制御弁２８を備えた水供給系２９が接続さ
れている。タービン車軸１に近接して回転計ピックアッ
プを備える回転数検出器３０が設けられ、この検出器か
らの出力信号が入力され回転速度変化率を演算する演算
器３１と、回転速度変化率を設定する設定器３２とが設
けられている。そして演算器３１からの演算結果と設定
器からの設定値との出力信号が入力され、演算した回転
速度変化率が設定値を越えたとき設定値になるよう水流
量制御弁２８を制御する演算器３３が設けられている。

なお３４はタービン車軸１に直結される誘導発電機であ
る。

このような構成により熱水供給管路１０の制御弁１１を
手動調節して熱水をトータルフロータ−ビンに送入し回
転数を上昇する場合、回転数検出器３゜により回転数を
検出し、演算器３１で回転速度変化化率を演算し、この
回転数速度変化率を設定器３２であらかじめ定められた
回転速度変化率の設定値と比較し、演算した回転速度変
化率が設定値を趙えた時のみ設定値になるように水供給
管路２９の水流量制御弁２８を調節器３３により水動力
計２６に供給する水量を制御する。

水動力計２６はタービンが発生する動力を吸収するもの
であり、タービン車軸の回転上昇に伴って吸収動力が増
加し、また供給する水量を増加させることによっても吸
収動力が増加するので、上記のように水動力計２６に供
給する水量を制御することにより、吸収動力量を制御し
て回転速度変化率を設定値に制御する。

したがって熱水供給管路１０の制御弁１１を手動調節し
て熱水をタービンに送入して回転数を上昇する際、前述
のように送入される熱水が二相流から単相流の熱水にな
って急激に回転数が上昇しても回転速度変化率は設定値
以下に制御されるので、タービンの回転数は急上昇する
ことなく円滑に定格回転数に到達させることができる。

なお定格回転数になれば誘導発電機を系統に併入するこ
とによりタービンの回転数は系統の周波数になるので、
水動力計２６の吸収動力を最小にした上で電磁クラッチ
２７により水動力計２６をタービン車軸ｌから切離し、
負荷運転を行なう。

なお、負荷運転時における負荷調整は熱水供給管路１０
の制御弁１１の制御により熱水流量を制御して行なわれ
る。

〔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、ター
ビン車軸に可変動力吸収装置を直結し、回転数検出器で
検出した回転数から演算器により回転速度変化率を演算
し、この演算した回転速度変化率が設定値を趙えた時に
設定値になるように調節器により可変動力吸収装置の調
節手段を制御して吸収動力量を制御するようにしたこと
により、トータルフロータ−ビンの起動時タービンに熱
水を供給して回転数を上昇する際、供給された熱水が二
相流から単相流の熱水となって回転数が急上昇する時、
回転速度変化率が設定値以下に制御されるので、回転数
は急上昇することなく定格回転数まで円滑に到達するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によるトータルフロータ−ビン
の回転数制御装置の制御系統図、第２図はトータルフロ
ータビンの駆動部の部分断面図、第３図はトータルフロ
ータ−ビンの熱水による駆動時熱水の圧力、流量と制御
弁の開度との関係を示す図である。 １：タービン車軸、１８ニド−タルフロータ−ビン、２
６：水動力計、２８：水流量制御弁、３０：回転数検出
器、３１；演算器、３２：設定器、３３：１１１節器。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）熱水により駆動されるトータルフロータービンに供
   給される熱水流量を制御してその回転数を制御するトー
   タルフロータービンの回転数制御装置において、タービ
   ン車軸に接続する吸収動力量を変化できる可変動力吸収
   装置と、この吸収動力量を調節する調節手段と、タービ
   ン車軸の回転数を検出する回転数検出器と、この検出器
   で検出された回転数から回転速度変化率を演算する演算
   器と、回転速度変化率を設定をする設定器と、この設定
   器からの設定値と演算器からの回転速度変化率が比較さ
   れ、回転速度変化率が設定値を超えた時設定値になるよ
   うに前記調節手段を制御する調節器とからなることを特
   徴とするトータルフロータービンの回転数制御装置。