JPH04103807A - 蒸気タービンシステム - 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） 本発明は軸封用グランド蒸気の流路構成を改良した蒸気
タービンシステムに係り、特にコンノくインドサイクル
用として好適な蒸気タービンシステムに関する。

（従来の技術） 一般に蒸気タービンにおいては、蒸気が充満する車室の
内圧を大気圧より高い圧力に保持し、しかも蒸気の流出
あるいは空気の流入を防ぐため、ロータの車室貫通部分
にグランド蒸気を流通させる軸封装置が設けられる。

第３図はこのような軸封装置を有する蒸気タービンシス
テムの基本的なグランド蒸気系統を示する。すなわち、
図示しないボイラ等の蒸気発生器で発生した蒸気は、主
蒸気供給管１を経てタービン２に供給され、そこで仕事
を行うようになっている。タービン２で仕事を行った蒸
気は、復水器３で復水せしめられ、その復水はグランド
蒸気コンデンサ４、給水ポンプ５および図示しな０給水
加熱器等を経て再びボイラ等の蒸気発生器へ環流される
。

タービン２の高圧側には高圧グランド部６か設けられる
。この高圧グランド部６には、タービン運転時にタービ
ン内部から主蒸気の一部が漏洩してタービン２のシール
に供される。このシールに供された蒸気は余剰蒸気とな
って、導管７を介して蒸気圧力調整器８に送られ、そこ
で圧力調整された後、導管９を介して低圧グランドシー
ル蒸気として低圧グランド部１０に供給される。

また、蒸気圧力調整器８には、主蒸気供給管１から分岐
された導管１１が接続されており、高圧グランド部６よ
り導出される低圧グランドシール蒸気の不足を補うため
、主蒸気の一部が補給蒸気として蒸気圧力調整器８を経
由して低圧グランド部１０に導入される。この際、余剰
蒸気は蒸気圧力調整器８から配管１２により復水器３へ
排出される。

さらに高圧グランド部６と低圧グランド部１０内の余剰
グランド蒸気は、それぞれ排気管６ａ。

１０ａを経由してグランド蒸気コンデンサ４に至り、さ
らにグランド蒸気コンデンサ４内の余剰蒸気は導管４ａ
を介して復水器３に送られる。

第４図は、高圧グランド部６の概略構成を示する。すな
わち、タービン２のロータ１３がケーシング１４ａを貫
通する部分に、軸封装置１５が設けられる。この軸封装
置１５は、ロータ１３の外周部にロータ１３を囲繞する
ように設けたパツキンケーシング１６と、このパツキン
ケーシング１６の内周部にロータ１３の外周面に対向し
て装着した複数個、例えば４個のリング状のパツキン１
７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄとを有する。各パツキン
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄは、ロータ１３の軸線
方向に互いに離間して装着され、パツキンケーシング１
６内には互いに隣接するパツキン１７ａ、１７ｂ、１７
ｃ、１７ｄによって区割された環状のグランド蒸気室１
８ａ、１８ｂ。

１８ｃが形成される。

車室側に最も近い第１のグランド蒸気室１８ａは、図示
しない導管を介して抽気管あるいは低圧主蒸気管に接続
され、漏洩蒸気の熱回収を行う。

そして、３つのグランド蒸気室のうち中間に位置する第
２のグランド蒸気室１８ｂが、第３図に示すように、導
管７を介して蒸気圧力調整器８に接続される。また、最
も外側の第３のグランド蒸気室１８ｃは、導管６ａを介
してグランド蒸気コンデンサ４に接続される。

この高圧グランド部６においては、タービン２の内部か
らパツキン１７ａを通り、第１のグランド蒸気室１８ａ
に漏洩したリーク蒸気２０のうち、先に説明した抽気管
あるいは低圧主蒸気管に流出しきれない余剰蒸気として
のリーク蒸気２１は、パッキン１７ｂ部を通り、第２の
グランド蒸気室１８ｂに流入する。ここでリーク蒸気２
１の一部は導管７を経て蒸気圧力調整器８に流出する。

蒸気圧力調整器８へ導かれなかった残りのリーク蒸気２
２は、パッキン１７ｃ部を経て第３のグランド蒸気室１
８ｃに流入し、タービンの外側から流入した空気２３と
ともに、導管６ａを通ってグランド蒸気コンデンサ４に
導出される。したがってこの高圧グランド部６のおかげ
で、タービン２内部の蒸気の大気中への漏洩が防止され
るとともに、逆に大気がタービン２内部へ流入すること
も阻止される。

第５図は低圧グランド部１０の構成を示す。この低圧グ
ランド部１０も高圧グランド部６とほぼ同様に構成され
る。すなわち、ケーシング１４ｂに納められるパツキン
ケーシング２４のロータ１３と対向する内周面に３個の
パツキン２５ａ、２５ｂ、２５ｃがロータ１３の軸線方
向に互いに離間して装着される。そしてこれらのパツキ
ンケーシング２４内には、互いに隣接するパツキン２５
ａ、２５ｂ、２５ｃによって区割された環状のグランド
蒸気室２６ａ、２６ｂが形成される。

そして、車室側に位置する内側グランド蒸気室２６ａは
、導管９を介して第３図に示す蒸気圧力調整器８に接続
される。また、外側のグランド蒸気室２６ｂは、導管２
７を介してグランド蒸気コンデンサ４に接続される。

この低圧グランド部１０においては、グランド蒸気室２
６ａには蒸気圧力調整器８によって圧力調整されたシー
ル蒸気が導入され、そのシール蒸気の一部はパッキン２
５ａ部を経て復水器へ導かれる。一方残りのシール蒸気
はパッキン２５ｂ部を経てグランド蒸気室２６ｂに流入
し、パッキン２５ｃ部を通ってグランド蒸気室２６ｂに
流入した空気とともにグランド蒸気コンデンサ４へ導出
される。このようにして低圧グランド部１０においても
、大気がロータ１３に沿ってタービン２内部に流入する
のが防止される。

なお、タービン２の起動過程、停止過程ならびに低負荷
域運転時においては、蒸気がタービン２から各グランド
部６．１０に漏洩することはない。

このときは第３図に示すように、主蒸気の一部を導管１
１によって導き、蒸気圧力調整器８を経由して、それぞ
れ導管７，９から高圧グランド部６および低圧グランド
部１０に流入させる。このような導入蒸気の制御は、蒸
気圧力調整器８によって自動的に行われる。

なお、第５図に示した低圧グランド部１０については、
起動過程、停止過程、低負荷運転時および高負荷通常運
転時のいずれにおいても、シール蒸気の流れならびに流
入空気の流れは前記のごとく常に一様である。

これに対し、第４図に示した高圧グランド部６について
は、起動過程、停止過程および低負荷運転時におけるシ
ール蒸気の流れが、高負荷運転時の流れと若干具なる。

すなわち、起動過程、停止過程および低負荷運転時にお
いては、蒸気はタービン２の内部から漏洩しないためグ
ランド蒸気室１８ｂの圧力は低く、シール蒸気が導管７
よりグランド蒸気室１８ｂへ流入する。そしてこのシー
ル蒸気の一部はパツキン１７ｃを通り、グランド蒸気室
１８ｃへ流入し、タービン２の外側からパツキン１７ｄ
を通って流入した空気２３とともに、導管６ａを介して
グランドコンデンサ４に導出される。グランド蒸気室１
８ｂへ流入したシール蒸気の残りは、パツキン１７ｂを
通ってグランド蒸気室１８ａに入り、さらに一部はパツ
キン１７ａとロータ１３の間を通ってタービン２内部へ
流入する。またグランド蒸気室１８ａに導入されたシー
ル蒸気の他の一部は導管を介して抽気管あるいは低圧主
蒸気管へ導出される。

以上のようにして、蒸気タービンでは起動過程、停止過
程、低負荷運転時および高負荷通常運転時において、タ
ービン２内部の蒸気の大気中への漏洩および大気のター
ビン内部への流入が防止される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、コンバインドサイクル等で用いられる蒸気タ
ービンについては、例えば第６図に示すように、蒸気条
件の特性によって前記の一般的な蒸気タービンとは若干
具なる系統構成が採用される。すなわち、コンバインド
サイクル等においては、タービン２に供給される主蒸気
としては、圧力１１００ａｔ程度の高圧主蒸気と、圧力
１０ａｔｇ程度の低圧主蒸気の２種類の蒸気がある。

高圧主蒸気は高圧主蒸気供給管１ａを介して、また低圧
主蒸気は低圧主蒸気供給管２８を介してそれぞれタービ
ン２に供給される。

高圧主蒸気供給管１ａから導入される主蒸気については
、高圧であることから、高圧グランド部６には新たな導
管２９が設けられ、この導管２９が低圧主蒸気供給管２
８に接続されて蒸気移行が行われ、運転時の動作効率が
高められる。なお、他の系統は第３図に示すものとほぼ
同様で、例えば高圧グランド部６に接続された導管７，
１９は、それぞれ蒸気圧力調整器８およびグランド蒸気
コンデンサ４に接続される。そして、前記同様に、ター
ビン２内部の蒸気の大気への漏洩が防止されるとともに
、グランドリーク蒸気が熱回収され、さらに大気のター
ビン２内部への流入も防止される。

ところで１、蒸気タービンでは、起動の前段階において
ターニング運転が行われる。このターニング運転とは、
ロータ１３をモータ等の駆動装置により２〜５ｒｐｍで
回転させる運転のことであり、このような低速回転によ
ってロータ１３の偏心量を除去し、その後の段階のロー
タ昇速過程ならびに定格運転時において、ロータ１３に
曲りが発生しない状態で運用できるようにすることを目
的とする。そして、ターニング運転を維持しながら、蒸
気タービンの回転上昇前において仕事をした蒸気が流れ
込む復水器３の真空上昇を行う。この時、高圧グランド
部６または低圧グランド部１０を介して大気中の空気が
タービン内部へ流入するのを防止し、復水器３の真空上
昇を妨げないようにするため、タービングランド蒸気シ
ステムとしては、主蒸気管１ａから導管１１を介して蒸
気圧力調整器８に蒸気供給を行い、シール機能を付与す
る。

ところが、このコンバインドサイクル用の蒸気タービン
では、高圧主蒸気供給管１ａと低圧主蒸気管２８とを有
し、かつ高圧グランド部６から低圧主蒸気供給管２８へ
接続する導管２９を有するため、ターニング運転中にグ
ランド蒸気システムを運用すると、導管１１を経て導管
７より高圧グランド部６に供給されたシール蒸気の一部
が、導管２９を経由してタービン２の内部に流入し、タ
ーニング運転中のロータの回転数を加速させてしまうと
いう不具合か発生する。

導管２９を通過するリーク蒸気の圧力、温度ならびにロ
ータ１３の慣性力の大きさにもよるが、ターニング回転
数が３ｒｐｍであったものか、４００ｒｐｍ程度まで加
速される事態も経験的に認められている。特に最近のプ
ラントは、ターニング運転→真空上昇→タービンロータ
昇速−タービン運用と自動化されていく傾向にあり、ロ
ータ昇速以前に前記のような事態が発生するとプラント
運転上、大きな支障となる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、特に
コンバインドサイクル用蒸気タービンについて、ターニ
ング運転を効果的に行うことがでキル蒸気ターニング回
転数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） 本発明は上記課題を解決するために、蒸気タービンと、
この蒸気タービンに接続する高圧主蒸気供給管および低
圧主蒸気供給管と、蒸気タービン車室内で回転するロー
タの高圧側と低圧側の両車室貫通部分をグランド蒸気に
よりそれぞれ軸封する高圧グランド部および低圧グラン
ド部と、蒸気タービンで仕事をした蒸気を復水させる復
水器と、高圧グランド部から低圧主蒸気供給管に高圧の
蒸気を移送する導管とを備えた蒸気タービンシステムに
おいて、前記導管に復水器に接続する分岐管を連設し、
この導管の分岐管連接箇所またはその下流側に蒸気の流
路切換用のバルブを設けたことを特徴とする蒸気タービ
ンシステムを提供する。

（作用） 本発明の蒸気タービンシステムにおいては、ターニング
運転中は、復水器に接続される導管端部を開、熱回収系
統に接続される導分岐管端部を閉とする。一方、通常の
タービン運転中は、復水器に接続される導管端部を閉、
熱回収系統に接続される分岐管端部を開とする。

すなわち、本発明はタービングランド部より流出したリ
ーク蒸気をバルブにより、ターニング運転中は復水器へ
、またタービン通常運転中は熱回収系統へ導く。よって
ターニング運転中にロータ回転数が加速されるのが防止
され、ターニング運転と漏洩蒸気の熱回収を支障なく行
なうことができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図と第２図を参照して説明
する。

第１図は本発明の第１実施例に係る蒸気タービンシステ
ム４０の構成図である。本実施例の蒸気タービンシステ
ム４０の基本的構成は第６図に示したものと大きな相違
はなく、対応する箇所には同一の符号を付して説明を省
略する。本実施例においても、ロータ１３の車室貫通部
分をグランド蒸気により軸封する高圧グランド部６およ
び低圧グランド部１０が設けられ、両グランド部６，１
０には、主蒸気ラインから導管１１と蒸気圧力調整器８
を介して主蒸気が導入可能とされる。

ところが本実施例においては、高圧グランド部６から余
剰グランド蒸気を排８するグランド蒸気排出用の導管２
９に途中で分岐管２９ａを連設する。また本実施例にお
いては、導管２９の分岐管２９ａの連接箇所より下流側
を分岐管２９ｂと呼ぶ。分岐管２９ａの端部は復水器３
に接続され、分岐管２９ｂの端部は熱回収系統である低
圧主蒸気供給管２８に接続される。

そして、これら分岐管２９ａ、２９ｂには、導管２９を
流通してくる余剰グランド蒸気を復水器３または低圧主
蒸気供給管２８に選択的に連通させる流路切換用のバル
ブ３０ａ、３０ｂがそれぞれ設けられている。各バルブ
３０ａ、３０ｂは電動弁とする。

本実施例の蒸気発生器４０においては、ターニング運転
中にはバルブ３０ａを開、バルブ３０ｂを閉として、導
管２９を通ってリークする余剰蒸気は復水器３へ流出さ
せ、低圧主蒸気供給管２８にはリーク蒸気を流入させな
いようにする。このバルブ操作によって高圧の余剰蒸気
が低圧主蒸気供給管２８からタービン２に到達し、ター
ビン２のターニング回転が加速されることはない。

一方、タービン通常運転中は、バルブ３０ａを閉、バル
ブ３０ｂを開とすれば、導管２９を通ってリークする蒸
気は専ら低圧主蒸気供給管２８へ流入させ、リーク蒸気
の有効な熱回収を行うことができる。

なお、バルブ３０ａ、３０ｂの開閉切換えについては、
例えばロータ１３の定格運転回転数達成時点で切換える
ことが望ましい。このようにすれば、ターニング中はロ
ータ加速の防止、通常運転中はリーク蒸気の有効熱利用
が最適に実現できる。

また本実施例においては、バルブ３０ａ、３０ｂが電動
弁で自動的に開閉切換えが可能なため、省力化の利点が
得られる。

第２図は本発明の第２実施例に係る蒸気タービンシステ
ム４５の構成図である。この蒸気タービンシステム４５
の構成は第１図に示したものと実質的に異ならないため
、対応する箇所には同一の符号を付して説明を省略する
。

本実施例においては、導管２９の分岐部に三方切換弁３
１を設置し、この三方切換弁３１により分岐管２９ａま
たは２９ｂへの流路切換えを行う。

本実施例によれば、前記実施例と同様の効果が得られる
上、さらに三方切換弁３１によってリーク蒸気の流れ方
向がより確実に切換られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ターニング運転
中は低速回転のターニングを確実に行なうことができ、
かつタービンの通常運転中は熱エネルギーの高いリーク
蒸気から熱回収を達成することができる。

１ａ・・・高圧主蒸気供給管、３・・・復水器、１３・
・・ロータ、６．１６・・・グランド部、１１・・・導
管、２８・・・低圧主蒸気供給管、２９・・・導管、２
９ａ。

２９　ｂ−’ｙ’ｒ岐管、３０ａ、３０ｂ、３１−バル
ブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　蒸気タービンと、この蒸気タービンに接続する高圧主
   蒸気供給管および低圧主蒸気供給管と、蒸気タービン車
   室内で回転するロータの高圧側と低圧側の両車室貫通部
   分をグランド蒸気によりそれぞれ軸封する高圧グランド
   部および低圧グランド部と、蒸気タービンで仕事をした
   蒸気を復水させる復水器と、高圧グランド部から低圧主
   蒸気供給管に高圧の蒸気を移送する導管とを備えた蒸気
   タービンシステムにおいて、前記導管に復水器に接続す
   る分岐管を連設し、この導管の分岐管連接箇所またはそ
   の下流側に蒸気の流路切換用のバルブを設けたことを特
   徴とする蒸気タービンシステム。