JPH04237806A - 中圧タービンバイパス装置 - 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］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気ボイラ，蒸気タービ
ン，復水器を有する汽力発電プラントにおける中圧ター
ビンバイパス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の汽力発電プラントの蒸気系統の一
構成例を図５を参照して説明する。

【０００３】図５に示す従来の汽力発電プラントの蒸気
系統おいて、蒸気ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気管２
を通り、主蒸気止め弁３，蒸気加減弁４を経て高圧ター
ビン５に入る。高圧タービン５にて仕事をした蒸気は低
温再熱蒸気管６を通り蒸気ボイラ１の再熱器７へ入る。 再熱器７にて再熱された蒸気は高温再熱蒸気管８を通り
、再熱蒸気止め弁９，中間阻止弁１０を介して中圧ター
ビン１１に入る。中圧タービン１１にて仕事をした蒸気
は連絡管を通って低圧タービン１２に入る。低圧タービ
ン１２で仕事をした蒸気は復水器１３にて凝縮，復水と
なる。１４は発電機である。

【０００４】ところで、上記の蒸気系統において、プラ
ント起動時は蒸気タービンが必要とする蒸気量は少なく
、蒸気ボイラ１の再熱器７を冷却するのに十分な量では
ないので、蒸気ボイラ１の燃料投入量を押えて起動して
いる。そのため発生する蒸気量が押えられ、蒸気温度上
昇も押えられる。

【０００５】そこで、これを早くするために上記蒸気系
統にさらに高圧タービンバイパス，低圧タービンバイパ
スを設けた蒸気系統を設ける例がある。このような例と
して図６に示すような蒸気系統がある。

【０００６】図６に示す従来の汽力発電プラントの蒸気
系統において、蒸気ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気管
２より高圧タービンバイパス管１５を通り、高圧タービ
ンバイパス弁１６，高圧タービンバイパス減温器１７を
経て低温再熱蒸気管６に入り、さらに高圧タービンバイ
パス減温器１７にて減温され、再熱器７に入る。すなわ
ち高圧タービン５に流入して仕事をすることなく再熱器
７の冷却蒸気として使用される。従って蒸気ボイラ１は
再熱器７の冷却蒸気が確保されることにより燃料投入量
を増やすことが可能となり、蒸気ボイラ１の発生蒸気量
が増大し、蒸気温度上昇も速くなる。言い換えると、蒸
気タービン通気に必要な蒸気条件に早く到達することが
できる。尚、再熱器７をでた蒸気は高温再熱蒸気管８を
通り、低圧バイパス管１８を介し低圧バイパス弁１９，
低圧バイパス減温器２０を経て復水器１３に入る。この
ように高圧バイパス，低圧バイパスを行うことにより蒸
気タービンに蒸気を通すことなく蒸気ボイラ１の立上げ
を速くすることができる。

【０００７】なお、発電機負荷が低いときは起動時と全
く同じように高圧バイパス，低圧バイパスを使用するこ
とにより必要最小燃料投入量に見合う再熱器７の冷却蒸
気を確保することにより、通常取り得る負荷より低い負
荷まで取ることが可能である。この方法は夜間など電力
の必要ないときにプラントを停止することなく発電機負
荷を低負荷に保持し、次の立上げに備えることにより電
力系統運用に寄与することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記したような蒸気系
統においては、蒸気ボイラ１の再熱器７の過熱を保護し
最低発電機負荷の引下げが可能であるが、一方、蒸気タ
ービンは下流段落（低圧側）に行くにしたがって羽根の
長さが長くなり、一番長くなる最終段羽根は流量が少な
くなり過ぎると蒸気流れの乱れなどにより、羽根の振動
が増大する恐れがある。従ってタービン最終段羽根の制
約より可能最低負荷が押えられてくる。

【０００９】本発明は上記のような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的はタービン最終段羽根を通過する蒸
気量を羽根の振動に影響ない程度確保しつつ発電機負荷
を下げられるような中圧タービンバイパス装置を提供す
ることにある。 ［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の中圧タービンバイパス装置は、少なくとも
高圧部，中圧部，低圧部に分割された蒸気タービンと、
この蒸気タービン高圧部の排気を再熱する再熱器を有す
る蒸気タービン駆動用蒸気を発生する蒸気ボイラと、前
記蒸気タービン高圧部に流入する蒸気を遮断する主蒸気
止め弁と、この流入する蒸気量を制御する蒸気加減弁と
、前記中圧部に流入する蒸気を遮断する再熱蒸気止め弁
と、この流入する蒸気量を制御する中間阻止弁と、前記
蒸気タービンより排出される蒸気を凝縮して復水とする
復水器と、これら機器を結ぶ配管とを備えた汽力発電所
において、前記蒸気ボイラ再熱器から前記再熱蒸気止め
弁へ至る配管より分岐して前記蒸気タービン低圧部に入
る蒸気管を結ぶ配管と、この配管を流れる蒸気量を加減
する低圧蒸気加減弁を有することを特徴とする。

【００１１】また、発電機負荷に対し規定負荷以下にな
ると低圧蒸気加減弁と中間阻止弁の開度を規定開度に設
定し、規定負荷以上では低圧蒸気加減弁を閉操作，中間
阻止弁を開操作するものである。

【００１２】

【作用】本発明によれば、規定負荷以下では高温再熱管
より中圧部をバイパスして低圧部に導き低圧部に流れる
蒸気流量を増し、低負荷時のタービン羽根励振応力を低
減し、最低負荷を下げることができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。 なお、以下の説明においては既に説明した図５で用いた
のと同一部分を示す場合には同一の符号を付して説明す
る。

【００１４】図１は本発明の一実施例の発電プラントの
蒸気系統を示す系統図である。図１において、通常は蒸
気ボイラ１にて発生した蒸気は主蒸気管２，主蒸気止め
弁３、蒸気加減弁４を経て高圧タービン５へ流入し、高
圧タービン５にて仕事をした後低温再熱蒸気管６を通り
再熱器７へ入る。再熱器７にて再熱された蒸気は高温再
熱蒸気管８，再熱蒸気止め弁９，中間阻止弁１０を経て
中圧タービン１１に入る。中圧タービン１１にて仕事を
した蒸気は低圧タービン１２へ入り仕事をし，復水器１
３へ排出される。この蒸気の流れにより運用され、発電
機１４の負荷が下がってくると蒸気はその負荷に見合う
だけ蒸気加減弁４にて絞られ流量が減少してくる。

【００１５】そこで、規定された負荷以下になった場合
は低圧蒸気加減弁２２を開き、中間阻止弁１０を閉じ中
圧タービン１１をバイパスして蒸気を低圧タービン１２
に導く。 そうすることにより中圧タービン１１で行っていた仕事
がなくなるので発電機１４の出力を同じとすると高圧タ
ービン５，低圧タービン１２の仕事の分担が増し、その
分蒸気量が必要になってくる。しかし、中圧タービン１
１は蒸気流を完全に無くすると自らの回転により加熱さ
れるので、加熱防止のため中間阻止弁１０は全閉せず加
熱されない程度の蒸気を流すよう必要開度開いた運転と
する。図２は本発明の他の実施例の発電プラントの蒸気
系統を示す系統図である。なお、上記実施例と同一部分
には同一の符号を付して説明する。

【００１６】本実施例は上記実施例に対して高圧タービ
ンバイパス及び低圧バイパス装置が追加されたものであ
る。すなわち、図２に示すように、蒸気ボイラ１にて発
生した蒸気は蒸気タービンを通さず高圧タービン５をバ
イパスして（主蒸気管２，高圧タービンバイパス管１５
，高圧タービンバイパス弁１６，高圧タービンバイパス
減温器１７，低温再熱蒸気管６に流れる系統にて蒸気を
流す）再熱器７へ入り、再熱器７を冷却（蒸気は再熱さ
れる）してでた蒸気は低圧バイパス（高温再熱蒸気管８
，低圧バイパス管１８，低圧バイパス弁１９，低圧バイ
パス減温器２０と蒸気を流す）を経て復水器１３へ排出
される。従って、蒸気タービンに蒸気を通す前から上記
バイパス系統を構成することにより蒸気ボイラ１を運転
し発生蒸気の圧力・温度を高めることができる。

【００１７】この状態から低圧蒸気加減弁２２を開き蒸
気を低圧タービン１２へ導き蒸気タービンを起動するこ
とが可能となる。また、低負荷運転時にも同様に高圧タ
ービン５をバイパスし、更に低圧蒸気加減弁２２を開き
中間阻止弁１０を閉じることにより中圧タービン１１を
バイパスし低圧タービン１２のみで仕事をすることがで
きる。

【００１８】さらに、中間阻止弁１０は中圧タービンが
加熱されない程度の蒸気を流すため必要開度で運転する
。 また、蒸気加減弁を高圧タービン加熱防止のため必要開
度で運転する。

【００１９】これにより従来の高圧タービン５，中圧タ
ービン１１，低圧タービン１２で分担していた仕事をほ
とんど低圧タービン１２のみで行うことにより低圧ター
ビン１２に流入する蒸気量を増加させることができる。 図３は本発明にかかる低圧蒸気加減弁と中間阻止弁の切
換えを示す図で、同図（Ａ）はそのブロック図、同図（
Ｂ）は論理回路図である。

【００２０】図３（Ｂ）の論理開路に示すように、通常
発電機負荷が規定値以上のときは中間阻止弁は全開状態
に、低圧加減弁は全閉状態になっている。この状態から
発電機負荷が規定値以下に下がると中圧タービンバイパ
ス許可条件（条件は任意に決めてよい）が成立していれ
ば低圧加減弁，中間阻止弁とも自動条件ａ，ｄが成立す
る。このとき、低圧加減弁側は切換器３５を制御器３３
側へ切換え、中間阻止弁は切換器４４を制御器４２側へ
切換える（図３（Ａ）を参照）。

【００２１】次に、低圧蒸気加減弁側の動きを図３（Ａ
）のブロック図について説明すると、高温再熱蒸気圧力
設定器３１の圧力と高温再熱蒸気圧力検出器３０にて検
出した圧力を減算器３２で減算し、この偏差信号を制御
器３３にて制御信号に変える。この制御器３３はプラス
の偏差すなわち設定圧力が高い場合は低圧蒸気加減弁を
開く方向の制御信号を出し、偏差０でこの位置を保持す
る。切換器３７はａあるいはｂの条件が成立していれば
切換器３５側へ切換えられており、制御器３３の信号あ
るいはレートリミッタ３４の信号を伝える。ａ条件は中
圧バイパス制御中を表し、ｂ条件は中圧バイパスの切換
中を表している。なお、回転数が規定値以上のときは「
回転数規定値以下」の条件がなくなるので低圧蒸気加減
弁閉指令が成立せずｂ条件が成立しない。ａ条件も同様
に規定回転数以上のときは不成立となる。このように通
常時規定負荷以上のとき及び回転数が規定値以上のとき
（ａ，ｂ条件不成立）は制御器３６による通常のガバニ
ング制御が行われている。レートリミッタ３４はｂの閉
指令信号を受け発電所の変動を押えるために変化スピー
ドに制限を与えるものである。

【００２２】中間阻止弁側の動きも低圧加減弁と同様で
ある。すなわち、図３（Ａ）に示すように、減算器３９
は高温再熱蒸気圧力検出器３０で検出した圧力から低圧
タービン入口蒸気圧力検出器３８で検出した圧力を減算
し、低圧加減弁の差圧を求めている。この差圧を中圧タ
ービンを冷却するに足りる通過蒸気量を確保するための
差圧（差圧設定器４０にて設定された差圧）から減算し
、その偏差信号を制御器４２にて制御信号に置き換える
。この制御器４２はプラスの偏差すなわち設定差圧の方
が高い場合は中間阻止弁を閉じる方向の制御信号を出し
、偏差０でこの位置を保持する。切換器４６はｃあるい
はｄの条件が成立していれば切換器４４側へ切り換えら
れており、制御器４２の信号あるいはレートリミッタ４
３の信号を伝える。 ｄ条件は中圧バイパス制御中を表し、ｃ条件は中圧バイ
パスの切換中を表している。なお、回転数が規定値以上
のときは「回転数規定値以下」の条件がなくなるので、
中間阻止弁開指令が成立せずｃ条件が成立しない。ｄ条
件も同様に規定回転数以上のときは不成立となる。この
ように通常時規定負荷以上のとき及び回転数が規定値以
上のとき（ｃ，ｄ条件不成立）は制御器４５による通常
のガバニング制御が行われている。図４は本発明に係る
高圧タービンバイパス時の差圧制御への切換えを示した
図で、同図（Ａ）はそのブロック図、同図（Ｂ）は論理
回路図である。

【００２３】図４（Ｂ）の論理回路図において、通常発
電機負荷が規定値以上のときは蒸気加減弁はプラント負
荷の制御状態にある。この状態から発電機負荷が規定値
以下に下がると高圧タービンバイパス許可条件（条件は
任意に決めてよい）が成立していれば蒸気加減弁は自動
条件ｅが成立する。切換器５４を制御器５２側へ切り換
える。制御器５２は主蒸気圧力検出器４７にて検出した
圧力から低温再熱蒸気圧力検出器４８にて検出した圧力
を減算器４９で減算し、その値（差圧）を蒸気加減弁差
圧設定器５０にて規定された差圧と、減算器５１にて突
き合わせる。このときの信号（偏差信号）を制御器５２
にて制御信号に変える。この制御器５２はプラスの偏差
すなわち設定圧力が高い場合は蒸気加減弁を閉じる方向
の制御信号を出し、偏差０でこの位置を保持する。切換
器５６は後記するｅあるいはｆ条件が成立していれば切
換器５４側へ切り換えられており、制御器５２の信号あ
るいはレートリミッタ５３の信号を伝える。ｅ条件は高
圧タービンバイパス制御中の蒸気加減弁差圧制御中を表
し、ｆ条件はこの差圧制御の切換中を表している。

【００２４】なお、蒸気加減弁の制御位置ＮＯＴ条件は
蒸気加減弁の通常制御信号との偏差が規定値以上あると
いうことを示している。また、回転数が規定値以上のと
きと、規定負荷以上のときはｅ，ｆ条件が成立しないの
で切換器５６により通常の制御・操作回路側になってい
る。レートリミッタ５３はｆの閉指令信号を受け負荷変
動などを押えるために変化スピードに制限を与えたもの
である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば低
負荷時中圧タービン又は高圧タービンに流れる蒸気量は
冷却に必要な流量のみとし、発電機負荷のほとんどを低
圧タービンによってまかなうことにより、低圧タービン
を流れる蒸気流量を増やすことを可能とし、その結果さ
らに負荷を下げることができる。また、高圧タービンバ
イパスと低圧バイパスとを組合わせることにより、低圧
タービンによるタービン起動が可能となるという従来の
ものには見られない効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の発電プラントの蒸気系統を
示す系統図。

【図２】本発明の他の実施例の発電プラントの蒸気系統
を示す系統図。

【図３】本発明に係る低圧蒸気加減弁と中間阻止弁の切
換えを示す図で、同図（Ａ）はそのブロック図、同図（
Ｂ）は論理回路図。

【図４】本発明に係る高圧タービンバイパス時の差圧制
御への切換えを示した図で、同図（Ａ）はそのブロック
図、同図（Ｂ）は論理回路図。

【図５】従来の発電プラントの蒸気系統を示す系統図。

【図６】高圧タービンバイパス，低圧バイパスを有する
従来の発電プラントの蒸気系統を示す系統図。

【符号の説明】

１…蒸気ボイラ、２…主蒸気管、３…主蒸気止め弁、４
…蒸気加減弁、５…高圧タービン、６…低圧再熱蒸気管
、７…再熱器、８…高温再熱蒸気管、９…再熱蒸気止め
弁、１０…中間阻止弁、１１…中圧タービン、１２…低
圧タービン、１３…復水器、１４…発電機、１５…高圧
タービンバイパス管、１６…高圧タービンバイパス弁、
１７…高圧タービンバイパス減温器、１８…低圧バイパ
ス管、１９…低圧バイパス弁、２０…低圧バイパス減温
器、２１…中圧バイパス管、２２…低圧蒸気加減弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも高圧部，中圧部，低圧部に
   分割された蒸気タービンと、この蒸気タービン高圧部の
   排気を再熱する再熱器を有する蒸気タービン駆動用蒸気
   を発生する蒸気ボイラと、前記蒸気タービン高圧部に流
   入する蒸気を遮断する主蒸気止め弁と、この流入する蒸
   気量を制御する蒸気加減弁と、前記中圧部に流入する蒸
   気を遮断する再熱蒸気止め弁と、この流入する蒸気量を
   制御する中間阻止弁と、前記蒸気タービンより排出され
   る蒸気を凝縮して復水とする復水器と、これら機器を結
   ぶ配管とを備えた汽力発電所において、前記蒸気ボイラ
   再熱器から前記再熱蒸気止め弁へ至る配管より分岐して
   前記蒸気タービン低圧部に入る蒸気管を結ぶ配管と、こ
   の配管を流れる蒸気量を加減する低圧蒸気加減弁を有す
   ることを特徴とする中圧タービンバイパス装置。