JPH03100303A - 蒸気タービン制御方法及び装置 - 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、蒸気タービンの蒸気通路部での乾湿の繰り返
しによる腐食の防止をはかるタービン制御方法及び装置
に関する。

［従来の技術］ 蒸気タービンにおける蒸気条件の湿り域近傍でのタービ
ン動翼の損傷事例については「コロジオン・ファティグ
・オブ・スチーム・タービンーブレーデング・アロイズ
・イン・オペレーシヨナル・エンバイロンメンツＪ　　
（Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｆａｔｉｇｕｅ　ｏｆＳ　ｔｅ
ａｍ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　−Ｂ　ｌａｄｊｎｇ　Ａ１１ａ
ｙｓ　ｉｎ　０ｐｅｒａｔ−ｉｏｎａｌ　　Ｅ　ｎｖｉ
ｒｏｎｍｅｎｔｓ）　　（１９８４年、９月、ＥＰＲＩ
ＣＳ　−２９３２）に報告がある。この報告では、蒸気
条件の乾き状態、湿り状態の繰り返しの受けやすい部位
に対し多くの損傷事例があることの報告がある。

この他に、湿り運転を回避するために強制的に高温蒸気
を湿り部位に流入させた従来例には、特開昭６１−２２
６５０５号、特開昭６４−１５４０７号がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ＥＰＲＩ論文では、蒸気条件の乾き、湿り状態の繰
り返しが腐食の原因となり、タービン動翼の損傷の原因
となっていることが報告されている。しかし、この蒸気
条件は、タービンを実際に運転した場合には当然に起り
得、問題はその対策をどうするかであった。しかし、上
記論文ではその対策の記載はない。

特開昭６１−２２６５０５号、特開昭６４−１５４０７
号は、湿り運転を回避するものであるが、湿り、乾き状
態の繰り返しによる腐食対策の記載はない。

本発明の目的は、タービンの同一段落での乾き。

湿り状態の繰り返しの発生を防止して腐食防止をはかる
タービンの制御方法及び装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、タービン段落の乾き又は湿り状態を監視し、
乾き状態の段落を乾き状態に維持し、湿り状態の段落を
湿り状態に維持せしめるようにする。

［作用コ 本発明によれば、タービン段落の乾き又は湿り状態を監
視し、乾き状態の段落を乾き状態に維持し、湿り状態の
段落を湿り状態に維持せしめる。

［実施例コ 第５図は本発明の対象とする蒸気システムを示す。この
蒸気システムは、ボイラ１、高圧タービン２、中圧ター
ビン３、低圧タービン４、復水器５、給水加熱器６より
成る。ボイラ１で発生した高温、高圧蒸気は、高圧ター
ビン２に流入し、仕事をして再度ボイラ１で加熱され、
中圧タービン３へ流入し、最後に低圧タービン４から復
水器５に回収され、給水加熱器６である程度温度が上げ
られ、ボイラ１に供給される。

タービンの蒸気通路部の蒸気条件は、タービン膨張線と
して蒸気線上に示すことができる。この膨張線の例を、
中圧タービン３、低圧タービン４について第６図に示す
。

第６図で横軸は、エントロピーＳ（状態量）、縦軸はエ
ンタルピ（熱量Ｈ）を示す。図で、特性Ｑ□がタービン
膨張線、特性Ｑ、が飽和線である。

タービン膨張線Ｑ８とは、中圧タービン３の入口から低
圧タービン４の出口に向っての状態変化線図である。特
性Ｑ３は中圧タービン入口圧を示す線図、特性Ｑ、は低
圧タービン出口圧を示す線図である。飽和線Ｑ、の内側
が湿り域、外側が乾き域を示す。

第６図で、中圧タービン人口Ｐ１から低圧タービンＰ、
に至る過程にあっては、飽和線を横切るために、乾き域
から湿り域へ蒸気条件が変化する。

ここで、中圧タービン入口温度がＴ□からＴ、に変化し
たとすると、タービン膨張線Ｑ１は点線で示す膨張線Ｑ
、へ変化する。この変化によって、特性Ｑ□上では乾き
状態にあった部位が特性Ｑ５上では湿り状態になるとの
蒸気条件の変化が生ずる。

例えば、８１点はａ！へ変化する。

こうした蒸気条件の変化は、先の論文にあるように腐食
原因となる。尚、温度変化の他に、タービン流量変化な
ど他の要因によっても蒸気条件は変化する故、同様に取
扱いうる。

第７図はタービンロータの構造を示す。動Ｘ９とロータ
軸１０は、それぞれに削成された溝を合せた接合部１１
にて連続されている。この接合部１１には、わずかな隙
間があるが、接合部１１における蒸気条件が乾きと湿り
状態変化が繰り返し作用すると、蒸気流中の不純物が接
合部１１に濃縮され腐食環境を生成し、動翼損傷を引き
起すことになる。

従来のタービン運用法からすると、乾き、湿りの繰り返
しは、低圧タービンの最終段落前の２〜３段落で発生す
る。第８図は先のＥＰＲＩ論文中の記載図である。横軸
には、腐食部位の名称を示し、縦軸には、損傷部位及び
損傷の事例数を示す。

横軸の腐食部位には、ガバナ側のみ（１）、発電機側の
み（■）、及びガバナ側と発電機側との両者の事例（ａ
ｔ）を示しである。また、Ｌ−０，Ｌ−１゜Ｌ−２，Ｌ
−３は各段落を示し、特に、Ｌ−０は最終段落、その前
段の段落はＬ−１、前々段の段落はＬ−２、前４４段の
段落はＬ−３で示した。

第１図は、本発明の蒸気システムの実施例図である。低
圧タービン４は、低圧タービン入口蒸気管１１を介して
、前記中圧タービン３から排出された蒸気を取込む。低
圧タービン４内での蒸気条件の変化による乾きと湿りと
の交互繰り返しを行う部位に、検出器１２ａｌ、　１２
ｂｌ、　１２ａ２．１２ｂ２を設置する。検出器１２ａ
ｌ、　１２ｂｌと検出器１２ａ２．１２ｂ２とがそれぞ
れ１組を形成しである。検出器１２ａｌ、　１２ａ２は
、設置条件では乾き（Ｄ）とみられ、運用では湿りの状
態が発生すると思われる部位に設置した検出器、検出器
１２ｂｌ、　１２ｂ２は設置条件では湿り（Ｗ）とみら
れ、運用では乾きの状態が発生すると思われる部位に設
置した検出器である。

各検出器１２ａｌ、　１２ａ２．１２ｂｌ、　＋２ｂ２
は例えば温度検出器である。前述の如き流量検出器であ
ってもよい。

低圧タービン４には、混合蒸気配管１９Ａ、　１９Ｂを
設けておく。混合蒸気配管１９Ａには、低温蒸気配管１
３Ａ、高温蒸気配管１４Ａが流量調整弁１５Ａ。

１６Ａを介して接続しである。同様に混合蒸気配管１９
Ｂにも、低温蒸気配管１３Ｂ、高温蒸気配管１４Ｂが流
量調整弁１５Ｂ、１６Ｂを介して接続しである。

制御系として、蒸気条件判定装置１７、制御装置１８を
設ける。蒸気条件判定装置１７は、検出器１２ａｌ。

１２ａ２．１２ｂｌ、　１２ｂ２の検出信号を入力し、
各検出部位での蒸気条件を判定する。蒸気条件が変化す
れば、そのことを制御装置１８に伝える。制御装置１８
は、判定装置１７の判定結果を受けて、監視部位が湿か
ら乾へ、又は乾から湿へと変化する現象が判断されると
、湿又は乾に戻すべく弁Ｌ５Ａ、　１５Ｂ。

１６Ａ、１６Ｂを制御する。

弁１５Ａ、　１５Ｂ、　１６Ａ、　１６Ｂの制御法は以
下となる。継続的に乾にしたい部位に対しては、蒸気条
件として第６図でＴ工〉Ｔ２とした場合には、弁１４Ａ
又は１４Ｂを開とし、継続的に湿にしたい部位に対して
は弁１３Ａ、　１３Ｂを閉とする制御をすればよい。

本実施例によれば、乾き、湿り状態を同一段落で繰り返
すことになり、腐食環境を生成させない事となり、低圧
タービン４の最終段付近の動翼９の腐食による損傷を防
止することができる。

尚、低温蒸気系統１３Ａ、　１３Ｂ、高温蒸気系統１４
Ａ、１４Ｂは、タービン油気、ボイラ補助蒸気、水、別
置の蒸気発生器のどの蒸気源においても、要求される蒸
気条件を作ることのできる組合せで使用できる。

また、検出器１２ａｌ、　１２ｂｌはいずれか一方のみ
でも制御は可能である。即ち、設定した蒸気条件との比
較を蒸気条件判定装置１７で実施し、目的とする条件達
成への制御量を制御装置１８へ伝送させればよい。また
、検出器１２ａｌ、　１２ｂｌはタービン４から給水加
熱器６への油気管に設置することも可能である。更に、
混合蒸気配管１９は湿り段落よりＬ流であればよく、例
えば中圧タービン入口蒸気管でもよい。

第２図は本発明の他の実施例図である。蒸気条件判定装
置１７への入力信号として、低圧タービン４の入口蒸気
条件である低圧タービン入口蒸気管１１に設置した検出
器１２ｃ、　１２ｄと負荷信号２０とを用いた。タービ
ン段落の蒸気条件は、直接検出器を用いて測定しなくて
も上流の蒸気条件を知ることによりある程度知ることが
できる。従って、検出器１２ｃ、　１２ｄと負荷信号２
０の入力信号により、蒸気条件判定装置１７により運転
中の蒸気条件を判定し、制御装置１８にて、乾き域の段
落を乾き域に、湿り域の段落を湿り域に維持する制御を
実施する。制御装置１８の制御対象は第１図を利用する
。

本実施例によれば、段落内の蒸気条件を直接測定しない
で、乾き域の段落を乾き域に、湿り域の段落を湿り域に
維持でき、腐食による動翼損傷を防止できる。

第３図は本発明の別の実施例である。第１図の制御系統
とは独立あるいは並用して、低圧タービン入口蒸気管１
１から低圧タービン４をバイパスして蒸気を流出させる
バイパス系統２１と流量制御用のバイパス弁２２を用い
る。バイパス弁２２は、段落の蒸気条件を乾き側へ移行
する際に開く。温度が同一・の場合、圧力の低下に従っ
てエントロピ（第６図を参照）が増大する性質を利用し
たものである０本実施例によれば、外部蒸気の導入なし
に、乾き域側への制御が可能となる。

第４図は本発明の別の実施例であり、ボイラ給水ポンプ
駆動用蒸気タービン（ＲＦＰタービン）での実施例であ
る。ＢＦＰタービン２３は駆動用蒸気源として、高圧蒸
気系統２４と低圧蒸気系統２５を持ち、それぞれに高圧
蒸気流量調整弁２６、低圧蒸気流量調整弁２７を有する
。タービン内の蒸気状態を検出する検出器１２ｅからの
信号によって蒸気条件判定装置１７にて蒸気条件を判定
し、制御装置１８によって前記の高圧蒸気流量調整弁２
６と低圧蒸気流量調整弁２７の開度を設定し、乾き域の
段落を乾き域に、湿り域の段落を湿り域に維持すること
ができる。尚、検出器１２ｅを使用しないで、第２図の
実施例の如く、高圧蒸気系統２４および低圧蒸気系統２
５の蒸気条件を用いて、前記調整弁２６．２７を制御す
る方法を用いてもよい。

第９図は第１図に示す混合蒸気配管１９のタービン内へ
の導入方法の１例を示したものである。

タービン全体を覆う外部ケーシング２８の中に、ダイア
フラム３０を強固に支持する内部ケーシング２９及び回
転子３１を有している。前記ダイアフラム３０は、内部
ケーシング２９に支持される外輪３０ａ。

蒸気通路であり、蒸気流速を増加させる複数のノズル３
０ｂ　、ノズル３０ｂと回転子３１の中間に位置し、回
転子との間隙部からの蒸気漏洩を防止するラビリンスパ
ツキン３２を有する内輪３１ｃより成り、前記回転子３
１は、回転子羽根車３１ａの上に、ノズル３０ａからの
蒸気を受は回転力を生じるパケット３１ｂを持つ。

混合蒸気配管１９は、前述の構成からなるノズル３０ａ
、パケット３１ｂの蒸気通路部に外部蒸気を供給するた
め、外部ケーシング２８、内部ケーシング２９、ダイア
フラム外輪３０ａ、ノズル３０ｂを通り、ダイアフラム
内輪３０ｃに達する。ここから混合蒸気配管、を通った
蒸気は、蒸気通路部へ噴出される。

［発明の効果コ 本発明によれば、タービンの各々の段落において、乾き
蒸気での使用段落は乾き域を常に維持でき、湿り蒸気で
の使用段落は湿り域を常に維持できることから、乾き、
湿りの繰り返しによる腐食環境の生成を防止できること
となるため、タービン動翼の乾き、湿りの繰り返し条件
下での腐食を原因とする損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の低圧タービンの実施例図、第２図、第
３図、第４図は本発明の他の実施例図。 第５図は本発明の適用対象たる蒸気タービンシステム例
図、第６図は膨張線図を示す図、第７図はタービン動翼
の構成図、第８図は乾又は湿の継続条件下での損傷数値
例図、第９図は本発明の混合蒸気配管の導入実施例図で
ある。 １・・・ボイラ、２・・・高圧タービン、３・・・中圧
タービン、４・・・低圧タービン、１２ａｌ、１２ａ２
．＋２ｂｌ、１２ｂ２・・・検出器、１６Ａ、　１６Ｂ
・・・高温蒸気系統流量調整弁。 １５Ａ、　１５Ｂ・・・低温蒸気系統流量調整弁、１７
・・・蒸気条件判定装置、１８・・・制御装置、　１９
Ａ、　１９Ｂ・・・混合蒸気配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービン段落の乾き又は湿り状態を監視し、乾き状
   態が湿り状態になった時には乾き状態に維持せしめ、湿
   り状態が乾き状態になった時には湿り状態に維持せしめ
   てなるタービン制御方法。 ２、複数の蒸気膨張段落を有する蒸気タービンにおいて
   、蒸気の膨張過程の進行により乾き状態から湿り状態に
   交互に状態変化する段落が、湿り状態又は乾き状態を維
   持しているか否かを監視する手段と、該監視結果、状態
   維持できなくなった時に該段落に状態維持すべく蒸気を
   流入する手段と、より成るタービン制御装置。 ３、上記監視手段は、該段落の温度を監視することとす
   る請求項２のタービン制御装置。 ４、上記監視手段は、タービン入力蒸気の温度と負荷信
   号とを監視することとした請求項２のタービン制御装置
   。 ５、上記監視手段は、該段落の蒸気流量を監視すること
   とする請求項２のタービン制御装置。