JPH03290001A - 蒸気タービンの暖機装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービン特に高中圧対向流形再熱式蒸気タ
ービンの暖機装置に関する。

（従来の技術） 一般に蒸気タービンの高圧部は高温、高圧に耐え、且つ
大きな動力を発生、伝達するため頑丈な構造になってい
なければならない。即ち静止部は肉厚に回転部は大口径
にと大型化せざるを得ない。この傾向はより高温、高圧
の蒸気条件採用による高効率化、大容量化の要求に従い
ますます著しくなってきている。この様な質量の大きい
剛鉄橋造物に高圧、高温の蒸気を挿入して動力を発生さ
せ発電機を駆動して発電するのが蒸気タービンであるか
らまず問題となるのが冷機起動時の蒸気タービンそのも
のの温度（金属構造物の温度だから以下メタル温度と記
す）と挿入する蒸気の温度との差により発生する熱応力
である。即ち冷機起動時メタル温度は大気温度であり、
蒸気にさらされるとメタル表面温度は蒸気温度に追従し
ようとするが、メタル内面は熱容量が大きいためなかな
か温度が上昇しないためメタル内外面に温度差が発生し
熱応力が生じることになる。熱応力が材料の降伏応力を
越えるといわゆる金属疲労が発生しこれが繰り返される
と最後には疲労破壊に散る。

特に回転部では遠心力による応力が作用しているためそ
れと熱応力との合成力で評価しなければならず、静止部
に比べ許容される熱応力が厳しく制限されることになる
。

このため従来より冷機起動時には、蒸気挿入前にターニ
ング運転しながら蒸気タービン各部メタル温度を暖機装
置によって成る程度上昇させておき、蒸気温度との差を
小さくしてから蒸気タービンに蒸気を挿入する方法がと
られている。第３図はその例である。第３図において、
ボイラより送られてきた蒸気は、主蒸気止め弁１．加減
弁２を介して高圧タービン３に入り、仕事をした後、高
圧排気管４より排出されボイラ再熱器へ戻る。ボイラ再
熱器で再熱された蒸気は、再熱弁５を介して中圧タービ
ン６へ戻り仕事をした後中圧排気管７より図示せぬ低圧
タービンへ流入する。蒸気のエネルギーは高圧タービン
３．中圧タービン６の略中心に設けられた高中圧ロータ
８に伝えられ回転トルクに変換される。高中圧ロータ８
が高圧タービン３及び中圧タービン６を貫通する部分は
それぞれ高圧グランド９．中圧グランド１０で外部とシ
ールされている。又、高圧タービン３と中圧タービン６
の中間部分には、中間グランド１１が設けられ高圧側と
中圧側をシールしている。この様に構成された高中圧タ
ービンにおいて高圧タービン３内部を暖機するため暖機
蒸気供給管１２．同供給弁１３が高圧排気管４出口側へ
接続されている。暖機蒸気供給弁１３はその下流側圧力
を検出し、設定圧になる様ｍ１節する圧力調整弁であり
、この弁を介して補助蒸気ラインより蒸気を高圧タービ
ン内に逆流させ設定圧まで加圧暖機する。暖機蒸気が中
間グランド１１を通じて中圧タービン６及び図示せぬ低
圧タービンへ流れ込むと、中・低圧タービンで仕事をし
タービンを昇速させてしまうため、中間グランド１１の
途中から逃がし弁】４を介して復水器へ蒸気を逃がすラ
イン４０が設けられており、タービン昇速を防止してい
る。

（発明が解決しようとする課題） この様に構成された暖機装置にて高圧タービン３内部を
暖機する場合、暖機圧力の飽和温度までは比較的容易に
メタル温度も上昇するがそれ以上に加熱するのは、非常
に長い時間を要し、冷却起動時間を長くする要因となっ
ている。暖機圧を高めれば、その飽和温度も上昇し加熱
も容易になるが、この場合、高圧タービン内部のグラン
ド部。

ホイール部の段差により生じるスラスト力が過大になり
、スラスト軸受の許容面圧を上廻ることが有るため暖機
圧は成る値以下に制限されねばならない。なお暖機時に
はターニング回転数でロータは回転しているためスラス
ト軸受の油膜は境界潤滑状態で通常運転時に比べその面
圧制限値も非常に低い。

本発明の目的は１以上説明した、従来の暖機装置の持つ
欠点を無くし、高い暖機圧力で効率良く。

且つ迅速に暖機出来る様な暖機装置を提供することに有
る。

〔発明の構成〕

（１１１題を解決するための手段） 本発明は、高中圧対向流型再熱式蒸気タービンの高圧排
気管に接続され補助蒸気源からの蒸気を供給する暖機蒸
気供給管と、この暖機蒸気供給管の途中に配設された暖
機蒸気供給弁と、暖機蒸気供給管の暖機蒸気供給弁上流
側から分岐され蒸気タービンのスラスト力を平衡させる
人き位置に補助蒸気源からの蒸気を供給する平衡用蒸気
供給管と、この平衡用蒸気供給管の途中に配設された平
衡用蒸気供給弁と、を具備する蒸気タービンの暖機装置
である。

（作用） 暖機蒸気の圧力を上げてもスラスト面圧が一定に保たれ
る。

（実施例） 次に本発明の要点を第１図により説明する。

本発明の特徴は、第３図で説明した従来の暖機装置に対
しスラスト平衡用蒸気供給弁２０．軸位置針２１、演算
装置２２より成るスラスト平衡装置を追加したことに有
る。

軸位置計２１により検出された位置信号（電気信号）は
、演算装置２２によってスラスト平衡用蒸気供給弁２０
の開閉信号に変換され、向弁２０の開閉により、高圧グ
ランド部９にスラスト平衡用の蒸気を送入することにな
る。

次に本発明の具体的実施例を第工図を用いて具体的に説
明する。

第１図において符号ｌ〜１４は前述の従来技術の説明に
おける同符号とそれぞれ一致しており機能。

構造も全く同一のものである。本発明ではこの従来技術
による暖機装置に高圧グランド８の途中に蒸気を送入す
るための蒸気供給弁２０と向弁を開閉する信号の発生源
である軸位置計２１と同軸位置計２１の信号を供給弁２
０への開閉信号に変換する比較演算装置２２よりなるス
ラスト平衡装置を追加したものである。

第２図は高圧グランドの構造の詳細を示している。第２
図は高圧タービンの高圧グランド部の実際の構造を横断
面で示したもので、高圧ケーシング２３にかん合したパ
ツキンヘッド２９ａとパツキンケーシング２９ｂとによ
り構成された軸シール構造により高圧ロータ２８がター
ビン内部と大気間をシールされている。パツキンヘッド
２９ａ、パツキンケーシング２９ｂの内径側に挿入され
たバッキング群２９ｃと高圧ロータ２８の間はラビリン
ス構造を成しその間隙を通過する漏洩蒸気を最小にして
いる。

この様に構成された高圧グランド部においてグランドシ
ール蒸気は蒸気送入孔２５を通って一部はパツキンヘッ
ド側２９ａ、残りはパツキンケーシング２９ｂ側へ流れ
る。パツキンケーシング側へ流れたシール蒸気は、図示
せぬグランド排風装置で負圧に引かれているパツキンケ
ーシング内側２７へ大気中の空気と共に吸引されること
により軸シール作用をしている。

本発明ではこのグランドシール部より内側（高圧タービ
ン内部側）にもう１つ蒸気送入口２４．２６より成る蒸
気送入部を設は当部における高圧ロータ２８の段差部に
生じる送入蒸気圧に比例して発生するスラスト力を利用
して暖機運転時のスラスト力を平衡させようとするもの
である。

この様に構成された暖機装置の作用を具体的に説明する
と次の様になる。

第１図において暖機蒸気供給弁１３を開いていくと暖機
圧が上昇し高中圧ロータ８の各部の段差によるスラスト
力が増大し軸位置が移動する。移動方向は負荷運転時の
スラスト力を考慮して各部段差を決定するため各タービ
ンごとに異なるが、仮に暖機時は反スラスト側すなわち
タービン前側へスラスト力が働いているとすると、この
場合さらにタービン前側ヘロータが移動しようとし、反
スラスト側面圧が増大する。そこでこの軸位置の移動を
軸位置計２１にて感知し、蒸気供給弁２０を開いて第２
図で説明した蒸気送入口２４．２６を通して高圧ロータ
段差への蒸気圧を増加し正スラスト側（タービン後側）
へのスラスト力を増加させ、スラスト面圧の増加を打ち
消し軸位置を元に戻す。

比較演算器２２では暖機時の正常軸位置の信号が比較の
基準として与えられていて、実際の軸位置との偏差信号
により供給弁２０の開閉信号を発生し偏差をＯにする様
に作用する。

以上説明した本発明の暖機装置では、いかなる暖機圧に
おいても即ち暖機効果をあげるためどんなに暖機圧を上
げても、スラスト面圧が一定に保たれることになる。

〔発明の効果〕

以上、説明した様に本発明によれば暖機圧のスラスト軸
受の許容面圧による制限が無くなるため従来より高い暖
機圧を設定出来冷機起動時の暖機を効率良く、短時間で
行なえる様になる。

【図面の簡単な説明】

第↓図は本発明の全体系統図、第２図は本発明による暖
機装置を用いた時の高圧グランド部構造図、第３図は従
来の例である。 １　主蒸気止め弁　　２−・加減弁 ３　高圧タービン　　４・・高圧排気管５・再熱弁　　
　　　６・・中圧タービン７・中圧排気管　　　８・・
高中圧ロータ９　・高圧グランド　　１０−・中圧グラ
ンド］１・中間グランド　　１２　　暖機蒸気供給管１
３・・・暖機蒸気供給弁　１４・・・逃がし弁２０・・
・スラスト平衡用蒸気供給弁 ２１・・・軸位置針　　　　２２・・・比較演算器２３
・・・高圧ケーシング ２４・・・スラスト平衡用蒸気送入孔 ２５・・・シール蒸気送入孔 ２６・・・スラスト平衡用蒸気送入孔 ２７・・・パツキンケーシング内側 ２８・・・高圧ロータ ２９ａ、　２９ｂ、　２９ｃｍパツキンヘッド４１・・
・高圧排気管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高中圧対向流型再熱式蒸気タービンの高圧排気管
   に接続され補助蒸気源からの蒸気を供給する暖機蒸気供
   給管と、この暖機蒸気供給管の途中に配設された暖機蒸
   気供給弁と、暖機蒸気供給管の暖機蒸気供給弁上流側か
   ら分岐され蒸気タービンのスラスト力を平衡させるべき
   位置に補助蒸気源からの蒸気を供給する平衡用蒸気供給
   管と、この平衡用蒸気供給管の途中に配設された平衡用
   蒸気供給弁と、を具備する蒸気タービンの暖機装置。
2. （２）上記平衡用蒸気供給弁は蒸気タービンの回転軸の
   軸方向移動量に応じて制御されることを特徴とする請求
   項１記載の蒸気タービンの暖機装置。