JPH04153501A - タービンバイパスの蒸気圧力制御装置 - 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］ 本発明は背圧蒸気タービンのタービンバイパス系統にお
ける蒸気圧力制御装置に係り、特にタービンバイパス蒸
気系統の低流量域での運用を回避するのに好適なタービ
ンバイパスの蒸気圧力制御装置に関する。

［従来の技術］ 例えば化学工場などで動力用の高圧蒸気とともに作業用
の低圧蒸気を必要とする場合、ボイラで高圧蒸気を発生
させてタービンで所要の蒸気圧まで膨張させて動力を得
たのち、その排気を作業用に用いるために背圧蒸気ター
ビンが用いられている。

それは、この背圧蒸気タービンにおいては、低圧蒸気の
みを発生するものと比較して燃料の増加量が比較的少な
く、動力も得られ、しかもタービン排気の蒸発潜熱が有
効に活用できる特徴をもっているからである。

ところが、発電々刃用の高圧蒸気量に対する作業用の低
圧蒸気量の不足分を補うため、又タービン停止時におい
ては、低圧蒸気の必要量を確保するために、低圧蒸気全
容量分の蒸気量をタービンをバイパスさせるので、ター
ビンバイパス蒸気系統を設置する必要がある。

第３図は従来のタービンバイパスの蒸気圧力制御装置を
示す概略構成図である。

第３図において、１はボイラ出口蒸気管、２は背圧蒸気
タービン、３は発電機、４は蒸気供給系統、５はタービ
ン蒸気加減弁、６はタービン背圧調整器で、ボイラ出口
蒸気管１からの高圧蒸気は蒸気供給系統４の背圧蒸気タ
ービン２へ供給されて発電機３による発電用電力を発生
し、タービン排気蒸気として系統外へ排出される。

７はタービンバイパス蒸気系統で、このタービンバイパ
ス蒸気系統７にはバイパス蒸気遮断弁８゜バイパス蒸気
減圧弁９、減温器１０が配置され、蒸気供給系統４の余
剰の高圧蒸気をこのタービンバイパス蒸気系［７へ供給
して低圧蒸気にする。

１１．１２はバイパス蒸気遮断弁８、バイパス蒸気減圧
弁９を制御するバイパス圧力調整器及びバイパス圧力ス
イッチ、１３は加熱蒸気系統で、この加熱蒸気系統１３
には脱気器圧力調節弁１４、脱気器１５が配置されてい
る。

１６は脱気器入口給水管、１７は脱気器出口給水管、１
８は脱気器圧力ｔＡｌｌ器で、この脱気器圧力調整器１
８は脱気器圧力調節弁１４によって脱気器１５の圧力を
制御する。

１９は排気系統で、排気系統１９には減温器２０が配置
され、蒸気供給系統４のタービン排気蒸気、タービンバ
イパス蒸気系統７の蒸気を排気系統１９から図示してい
ない工場等へ低圧蒸気として排気される。

この様な構造において、タービンバイパス蒸気供給系統
７におけるタービン入口蒸気条件から、より低圧、低温
の蒸気条件に合せるためにバイパス蒸気減圧弁９及び減
温器１０、または両機能を１つにもった図示していない
減圧減温調整弁を設置することが必要になる。

このバイパス蒸気減圧弁９及び減温器１０は、タービン
運用時のバイパス蒸気供給系統７への蒸気量零又は微少
流量から、バイパス蒸気供給系統７へのプロセス蒸気量
全量に至る広い範囲の蒸気量を調整する必要がある９特
にタービン運用時においては、蒸気供給系統４への蒸気
量が多くバイパス蒸気供給系統７への蒸気量が少なくな
る時はこのバイパス蒸気供給系＃！７で微少量のバイパ
ス蒸気量を減圧、減温するためにその容量の１７２０〜
１７３０以下の流量となる。このようにバイパス蒸気供
給系統７での低流量域まで良好な減温注水の噴霧を得る
ことは不可能なため、従来は注入ノズルを大小２つをも
つ親子方式等を採用しているが、これらの方式でも結局
は微少流量域は避けられないため、この微少流量域での
注水霧化不良により、減温器１０の下流側の配管で蒸発
しきれない注水のドレンが多量に発生し、配管の熱衝撃
や無駄なドレン排水の発生など好ましくない。

第２図は、第３図に示す背圧蒸気タービンシステムにお
ける物質収支図の一例を示す。今、第２図のイ欄に示す
状態で運用していると仮定すると、発電機３の出力は４
５００ｋＷ、排気系統１９への送気量は５０ｔ／ｈ、脱
気器１５の圧力は１０ｋｇ／ｃｍ”ａである。この状態
から排気系統９への送気量は５０ｔ／ｈのままで、電力
量が減少すると背圧蒸気タービン２の入口蒸気量が絞ら
れ、蒸気供給系＃！４における余剰の蒸気量不足の送気
量を補なうためタービンバイパス蒸気系統７へも蒸気が
通される。第２図の０欄に示す数値は発電機３の出力を
３８００ｋＷまで落とした時、タービンバイパス蒸気系
統７へ蒸気をバイパスして排気系統９の蒸気量を５０　
ｔ　／　ｈに維持した状態を示す。この時タービンバイ
パス蒸気系統７へのバイパス量は６．６ｔ／ｈで排気系
統９への蒸気量の１０％以上あり問題ないが、発電機３
の出力が４５００ｋＷをわずかに下回った状態ではター
ビンバイパス蒸気系［７へのバイパス蒸気量は５％以下
となり、タービンバイパス蒸気系統７の減温器１０での
注水霧化にとって問題となる。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のタービンバイパスの蒸気圧力制御装置においては
、タービンバイパス蒸気系統への蒸気流量が微少流域に
なり、このために減温器での注水、減温水の霧化不良に
よるドレンの発生、ドレンの発生による熱衝撃によって
下流側配管の損傷等の欠点があった。

本発明はかかる従来の欠点を解消しようとするもので、
その目的とするところは、タービンバイパス蒸気系統へ
の蒸気流量が微少流域になることを防止するものである
。

［課題を解決するための手段］ 本発明は前述の目的を達成するために、タービンバイパ
ス蒸気系統にバイパス蒸気量を遮断するフローノズルと
、 バイパス蒸気減圧弁と脱気器圧力調節弁へ操作信号を与
えるバイパス蒸気圧力制御器と、脱気器の最大運転圧力
を選択する高位信号選択器と脱気器高位圧力調整器及び
最少運転圧力を選択する低位信号選択器と脱気低位圧力
調整器と、バイパス蒸気圧力制御器と脱気器圧力調節弁
の間の制御ラインに外部条件信号により切換える入−切
スイッチを備えたものである。

［作用コ 脱気器の運用圧力を可変にし、タービンバイパス蒸気系
統の蒸気圧力の制御を脱気器圧力調節弁で行い、排気系
統への送気量を一定に保ちながら、タービン出力変化に
対応したタービン排気量の変化を脱気器加熱蒸気系統の
蒸気量で吸収することによって達成される。また規定の
最低流量以下となった時にタービンバイパス蒸気系統の
蒸気量を遮断するためのフローノズルと脱気器の最大、
最小運用圧力を維持するための２個の脱気器圧力制御器
を設置する事により、系全体の制御が達成される。

口実施例コ 以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係るタービンバイパスの蒸気
圧力制御装置を示す概略構成図である。

第１図において、符号１から符号２０までは第３図のも
のと同一のものを示す。

２１はフローノズル、２２はバイパス蒸気圧力制御器、
２３は高位信号選択器、２４は脱気器高位圧力調整器、
２５は低位信号選択器、２６は脱気器低位圧力調整器、
２７は入−切スイッチである。

この様な構造において、第１図に示すようにタービンバ
イパス蒸気系統７にはバイパス蒸気減圧弁９を制御する
ためのバイパス圧力調整器１１の他に、脱気器圧力調節
弁１４を制御するためのバイパス蒸気圧力調整器２２を
設置する。さらに、バイパス蒸気遮断弁８と、その遮断
弁８へ開信号を出すためのバイパス圧力スイッチ１２．
及び遮断弁８へ閉信号を出すためのフローノズル２１を
設置する。一方、脱気器１５には独立した２つの脱気器
高位圧力調整器２４、脱気器低位圧力調整器２６を設置
し、脱気器圧力制御信号系統にそれぞれ、高位信号選択
器２３、低位信号選択器２５を）、シて制御信号が入力
される。又、バイパス圧力スイッチ１２から出される信
号系統は、バイパス蒸気遮断弁８の開閉と同時に開閉さ
れるように入−切スイッチ２７が挿入されている。

以下、第２図を用いてタービンバイパスの蒸気圧力制御
装置の具体例について説明する。今、それぞれの圧力制
御器の設定圧力を、タービン背圧調整器６は１５ｋｇ／
ｃｍ”ａ、バイパス圧力調整器１１は１３ｋｇ／ｃｍａ
、バイパス蒸気圧力制御器２２は１４ｋｇ／ｃｍ”ａ、
脱気器高位圧力調整器２４は１０ｋｇ／ｃｍａ、脱気器
低位圧力調整器２６は１．５ｋｇ／ｃｍ”ａとする。

またバイパス圧力スイッチ１２は１３ｋｇ／ｃｍ”ａ、
バイパス圧力スイッチ１２は５．Ｏｔ／ｈに設定したと
仮定する。まず第２図のイ欄の状態では。

タービンバイパス蒸気系統７及び排気系統１９の圧力は
タービン背圧調整器６により１５ｋ　ｇ／ｃ　ｍ”　ａ
に調節されている。この時脱気器圧力調節弁１４への制
御信号は、バイパス蒸気圧力制御器２２の設定信号（１
４ｋ　ｇ／ｃｍ”ａ）よりも脱気器高位圧力調整器２４
の設定信号（１０ｋｇ／ｃｍ”ａ）の方が低位にあり、
脱気器低位圧力調整器２６の設定信号（１，５ｋｇ／ｃ
ｍ２ａ）よりも脱気器１位圧力調整器２４の設定信号（
１０ｋｇ／ｃｍ２ａの方が高位にあるため、脱気器高位
圧力調整器２の設定信号が選択され、脱気器１５は脱気
器圧プ調整弁１４により１０ｋｇ／ｃｍ”ａに調節され
る１次に背圧蒸気タービン２の出力が制限され、タービ
ン背圧調整器６からの制御が解除され、１圧蒸気タービ
ン２への通気量が減少すると、排り系統１９への送気要
求量が変らないためタービ〉バイパス蒸気系統７の圧力
は低下する。バイパス蒸気圧力制御器２２の設定圧力（
１４ｋ　ｇ／　ｃ　ｍ”　ａ　”。

以下になるとこの蒸気圧力制御器２５からの制與信号レ
ベルは下がり、低位信号選択器２３によりこの信号が選
ばれタービンバイパス蒸気系統７の圧力が１４ｋｇ／ｃ
ｍ”ａになるように制御され脱気器１５の圧力は成り行
きで１０ｋｇ／ｃｍ”ａ以下、１．５ｋｇ／ｅｍ”ａ以
下の範囲に落ち看くことになる。さらに背圧蒸気タービ
ン２への通気が減少し、脱気器１５の圧力が脱気器圧力
調節弁１４によって１．５ｋｇ／ｃｍ２ａまで絞られる
と、脱気器低位圧力調整器２６から高位の制御信号が出
され、高位信号選択器２３によりこの信号が選ばれ、脱
気器１５は１．５ｋｇ／ｃｍ”ａで調節される。第２図
のハ欄がこの状態を示す。この時タービンバイパス蒸気
系統７の圧力は低下しはじめ、１３ｋｇ／ｃｍ２ａにな
った時点で、バイパス圧力スイッチ１２からの指令でバ
イパス蒸気遮断弁８が開となり、タービンバイパス蒸気
系統７の圧力はバイパス圧力調整器１１により制御され
１３ｋｇ／ｃｍ”ａとなる。又バイパス蒸気遮断弁８の
開と同時にバイパス蒸気圧力制御器２２の信号も遮断さ
れるため、脱気器１５は脱気器高位圧力調整器２４と脱
気器低位圧力調整器２６の高位信号で制御されるため、
脱気器高位圧力調整器２４からの高位信号が選択され脱
気器１５は１０ｋｇ／ｃｍ”ａで制御される。この結果
、タービンバイパス蒸気系統７には、第２図の０欄の状
態となり、バイパス蒸気量は遮断時の零から一気に６．
６ｔ／ｈが流れることになる。

次に、逆の工程のケースを説明する。第２図の０欄の状
態から、背圧蒸気タービン２の出力が増加しイ欄の状態
へと移行する場合、タービンバイパス蒸気系統７の蒸気
流量は絞られ、徐々に零に近すいてくるが、脱気器１５
は脱気器高位圧力調整器２４により１０ｋｇ／ｃｍ”ａ
に調節されている。ここでタービンバイパス蒸気系統７
のバイパス流量が５．Ｏｔ／ｈまで低下した時、バイパ
ス圧力スイッチ１２の指令により、バイパス蒸気遮断弁
８は閉となり、同時に制御信号の入−切スイッチ２７も
閉となり、バイパス蒸気圧力制御器２２の制御信号が生
かされる。この結果、信号選択器により、この信号が選
択され、脱気器１５はバイパス圧力が１４ｋｇ／ｃｍ２
ａになるように制御され、脱気器１５の圧力は１ｏがら
１．５ｋｇ／ｃｍ”ａの範囲の成り行きとなり、バイパ
ス流量は５．Ｏｔ／ｈから一気に零に遮断される。

この様にタービンバイパス蒸気系統７の運用は零から５
．Ｏｔ／ｈの範囲での運用はなくなり、１０％以上の蒸
気流量が確保できるので、減温器１０での注水不能、ド
レンの発生もなくなり、後流側配管の損傷も少なくなる
。

［発明の効果コ 本発明によれば、タービンバイパス蒸気系統での蒸気量
が微少流域（５％以下）になることが防止でき、しかも
減温水の霧化不良によるドレンの発生もなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るタービンバイパスの蒸気
圧力制御装置を示す概略構成図、第２図は背圧蒸気ター
ビン回りの物質収支図、第３図は従来のタービンバイパ
スの蒸気圧力制御装置を示す概略構成図である。 ２・・・・背圧蒸気タービン、４・・・・・蒸気供給系
統。 ７・・・・・・タービンバイパス蒸気系統、８・・・・
バイパス蒸気遮断弁、９・・・・・バイパス蒸気減圧弁
、１０・・・・・・減温器、１３・・・・加熱蒸気系統
、１４・・・・・脱気器圧力調節弁、］５・・・・・・
脱気器、１９・・・・・排気系統、２１・・・・・フロ
ーノズル、２２・・・・・・バイパス蒸気圧力制御器、
２３・・・・・高位信号選択器、２４・・・・・脱気器
高位圧力調整器、２５・・・・・・低位信号選択器、 ２６・・・・・・脱気器低位圧力調整器、２７・・・・
・・ 入−切スイッチ。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 背圧蒸気タービンへ蒸気を供給する蒸気供給系統と、蒸
   気供給系統の蒸気をバイパス蒸気遮断弁、バイパス蒸気
   減圧弁を経て減温器へ供給するタービンバイパス蒸気系
   統と、脱気器への加熱蒸気を脱気器圧力調節弁を経て供
   給する加熱蒸気系統と、排気を工場へ送気する排気系統
   とからなる背圧蒸気タービンプラントにおいて、 前記タービンバイパス蒸気系統にバイパス蒸気量を遮断
   するフローノズルと、 バイパス蒸気減圧弁と脱気器圧力調節弁へ操作信号を与
   えるバイパス蒸気圧力制御器と、 脱気器の最大運転圧力を選択する高位信号選択器と脱気
   器高位圧力調整器及び最少運転圧力を選択する低位信号
   選択器と脱気器低位圧力調整器と、バイパス蒸気圧力制
   御器と脱気器圧力調節弁の間の制御ラインに外部条件信
   号により切換える入−切スイッチとを備えたことを特徴
   とするタービンバイパスの蒸気圧力制御装置。