JPH03134203A - 再熱式抽気タービン - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は火力発電プラントに使用される再熱器の蒸気タ
ービン装置、特に発電と共に造水装置等にプロセス蒸気
を送気する油気タービンに関する。

（従来の技術） 従来の再熱器抽気タービンの構成例を第３図により説明
する。

ボイラ１を出た主蒸気は主蒸気管２を経て高圧タービン
３に入って仕事をした後、低温再熱蒸気管４を経て再熱
器５にて再熱された後、高温再熱蒸気管６．中圧タービ
ン７、クロスオーバ管８゜低圧タービン９を経て復水器
１０に排気される。各高圧、中圧及び低圧タービン３，
７．９の仕事は発電機１１により電気出力として取出さ
れる。

プラント起動時や電力系統しゃ断時など、タービン負荷
が極低負荷の時にはボイラ運転を安定ならしめるために
タービンバイパス弁を使用する。

即ち、ボイラからの蒸気を主蒸気管２．高圧タービンバ
イパス弁１２．低温再熱蒸気管４．ボイラ１゜高温再熱
蒸気管６．低圧タービンバイパス弁１３を経て復水器１
０へも流すことによりボイラ運転を安定させる。

造水装置等で使用されるプロセス蒸気は、例えば低温再
熱蒸気管４より抽気され、プロ゛セス蒸気調整弁１４を
経て造水装置等に送られる。

（発明が解決しようとする課題） このような再熱式油気タービンにおいては従来以下のよ
うな問題点があった。

プロセス蒸気量は造水装置等プロセス側の要求により定
格蒸気量を超えて供給することがある。

この際、従来はタービン高負荷時に以下のような問題が
ある。

タービン高負荷時にプロセス蒸気を定格量を超えて供給
すると、その増加分だけ中圧タービン７゜低圧タービン
９への流量が減少する。中圧及び低圧タービン７．９へ
の流量が減少すると、中圧タービン入口、即ち再熱蒸気
圧力が低下する。この理由は以下の通りである。即ち、
タービン翼群の蒸気量と圧力の関係は次の式（ストドラ
の式）で表わすことができる。

ただし　Ｇ′二二面画点蒸気流量 Ｇ：流量が減少した後の中圧及び低圧 タービン蒸気流量 Ｐ工′、Ｐ□：流量Ｇ’、Ｇ時の中圧及び低圧タービン
入口圧力 Ｐ２’　ｇ　Ｐｇ　：同上時の中圧及び低圧タービン出
口圧力（復水器内圧力なのでほぼ 一定） Ｖ工’、？ｉ：同上時の中圧及び低圧タービン入口比容
積 Ｐ、ｙ□（または蒸気温度）が負荷によってあまり変ら
ず、Ｐ、／ｐｔの比が復水タービンのように小さい場合
、流量と中圧及び低圧タービン入口圧力はほぼ比例し、 Ｇ　　、　　Ｐ。

６１．１４．　　　・・・・・・・・・・・・　■で表
わされる。

従って中圧及び低圧タービン７．９への蒸気量が減少す
ると、中圧及び低圧タービン入口圧力はほぼ比例して減
少する。中圧及び低圧タービン入口圧力が低下すると、
高圧タービン出口圧力も低下するが、この圧力低下は以
下のように高圧タービン３の各段落の過負荷をもたらし
、各羽根の設計強度を超える力がかかる危険性がある。

即ち第４図において、タービンの膨張線図を用いて説明
する。膨張線図は横軸にエントロピＳ　（Ｋｃａ（１／
ｋｇ’Ｋ）、縦軸にエンタルピｈ　（ＫｃａＱ／ｋｇ）
をとってタービン内の蒸気の膨張状態を表わすが、通常
はタービン入口圧力をＰＬとすると、状態のから出口の
状態■に膨張する。タービン内部に損失がなければエン
トロピの増加がなく単位蒸気量当りのタービン出力はＡ
Ｈ１即ち断熱熱落差分となるが、実際には損失があるの
で、エントロピが増加し、出口の状態は■となり、単位
流量当りの出力はＵＥ、即ち有効熱落差分となる。ここ
で、タービン出口圧力がＰ２からＰ２′に低下すると、
出口の状態は■′となり、単位流量当りの出力はＵＥ’
　　となり、タービン内の各羽根の出力が増加し、過負
荷となって羽根の設計強度を超える虞れがある。

本発明はこのようなタービン羽根が過負荷を負う危険性
をなくし、プロセス蒸気の供給を果たすことのできる再
熱式抽気タービンを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために主蒸気管と低温再熱
蒸気管とを連絡する高圧タービンバイパス弁を有し、再
熱蒸気管又はその下流側のタービン段落からプロセス蒸
気を油気する再熱式油気タービンにおいて、タービン負
荷を検出してそのタービン負荷における再熱蒸気圧力の
下限設定値を定め、再熱蒸気圧力が下限設定値を下まわ
った時、上記高圧タービンバイパス弁を開くことを特徴
とするものである。

（作用） タービン負荷は１例えばタービン第１段羽検出口圧力が
検出され、再熱蒸気圧力の下限設定値が求められる。こ
のとき、タービン羽根の負荷は定格出力時の負荷を基準
としてそれを超えることがないようにする。第２図は羽
根の負荷が定格出力時の負荷となるようにするための再
熱蒸気圧力の制限値を示している。実測された再熱蒸気
圧力がこの制限値に基づく設定値と比較され、実測値が
この設定値よりも低くなると、高圧タービンバイパス弁
が開き、蒸気が低温再熱蒸気管を通って中圧及び低圧タ
ービンに流れ、双方のタービン入口圧力の上昇と共に、
高圧タービン出口圧力が上昇する。この圧力の上昇によ
り高圧タービンの羽根は過負荷を負うことなく、安全に
運転される。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

主蒸気圧力が圧カドランスミッタ２１により検出され、
変換器２２を介して演算器２３に入力される。

タービン第１段山口圧力は圧カドランスミッタ２４によ
り検出され、変換器２５で電圧信号に変換される。この
信号は関数発生＠２６．２７の入力端に与えられ、それ
ぞれ入力信号に基づき演算が実行される。関数発生器２
７では再熱蒸気圧力の下限制限値が演算され、出力は演
算器２８に入力される。演算器２８には再熱蒸気圧力を
検出している圧カドランスミッタ２９からの出力が変換
器３０を介して入力されており、双方の入力信号の間で
偏差が求められ、これと別に演算器２３で求められたタ
ービン部分負荷時に主蒸気圧力を上限値以下にする偏差
信号と共に高値優先回路３１の入力端にそれぞれ加えら
れる。高値優先回路３１では双方の偏差信号のうち、高
い値の信号が選択され、その出力が比例積分器３２、手
動自動選択回路３３およびポジショナ３４を介して電油
変換器３５に入力される。電油変換器３５では電圧信号
が油圧信号に変換されて高圧タービンバイパス弁１２に
対する動作信号がつくられる。なお、符号３６は手動操
作ボタンを示す。

次に、上記構成によるところの作用を説明する。

前述の高圧タービン３の羽根の過負荷を防止するために
第２図のような制限値が設定される。タービン負荷とし
て本実施例ではタービン第１段山口圧力により代表して
いる。圧カドランスミッタ２４によりこのタービン第１
段山口圧力が検出され、関数発生器２７にて第２図の再
熱圧力の下限制限値が演算される。この下限制限値に基
づく設定値と、圧カドランスミッタ２９による実測の再
熱蒸気圧力とが減算され、実測値の方が低くなれば、演
算器２８の出力として正の偏差信号が出され、この信号
を受ける電油変換器３５から高圧タービンバイパス弁１
２を開方向に動作させる信号が出力される。これにより
主蒸気管２より高圧タービンバイパス弁１２を経て蒸気
が低温再熱蒸気管５に流入して中圧及び低圧タービン７
．９に流れ、中圧及び低圧タービン入口圧力、高圧ター
ビン出口圧力が上昇し、下限制限値以上の圧力となる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明はタービン負荷を検出してそ
のタービン負荷における再熱蒸気圧力の下限設定値を定
め、再熱蒸気圧力が下限設定値を下まわった時、高圧タ
ービンバイパス弁を開くようにしているので、タービン
羽根が過負荷を負わずに、プロセス蒸気の供給を果たす
ことができ、再熱式抽気タービンの安全性が向上すると
いう優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による再熱式油気タービンの再熱蒸気圧
力を制御する回路を示す機能ブロック図、第２図は再熱
蒸気圧力の下限設定値の一例を示す線図、第３図は従来
の再熱式抽気タービンを示す系統図、第４図は典型的な
タービンの膨張線図である。 ３・・・高圧タービン　　　　４・・・低温再熱蒸気管
７・・・中圧タービン　　　　９・・・低圧タービン１
２・・・高圧タービンバイパス弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 主蒸気管と低温再熱蒸気管とを連絡する高圧タービンバ
   イパス弁を有し、再熱蒸気管又はその下流側のタービン
   段落からプロセス蒸気を抽気する再熱式抽気タービンに
   おいて、タービン負荷を検出してそのタービン負荷にお
   ける再熱蒸気圧力の下限設定値を定め、再熱蒸気圧力が
   下限設定値を下まわった時、上記高圧タービンバイパス
   弁を開くことを特徴とする再熱式抽気タービン。