JPH05231103A - 復水タービンの軸封圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】復水タービンのロータの軸端がケーシングを貫
通する貫通部に設けられる軸封室の軸封圧力を負荷の上
昇, 下降時において圧力変動なく圧力制御できる復水タ
ービンの軸封圧力制御装置を提供する。 【構成】高圧グランド室１５を大気圧付近より低い蒸気
圧力の翼列３と４の間にバランス管４５により連通して
蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気量をタービンの全負荷
にわたって蒸気出口側軸封室１８に供給する蒸気量より
上回らないようにすることにより、外部からの蒸気を給
気弁２１のみの制御により軸封管２０に供給し、連通す
る蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １８の蒸気圧力、す
なわち軸封圧力を所定圧力に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、復水タービンのロータ
の両軸端がケーシングを貫通する貫通部に設けられ、外
部から空気がタービン内に洩れ込んだり、タービン外に
蒸気が漏出するのを防ぐ軸封室の蒸気圧力を制御する復
水タービンの軸封圧力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】復水器を備え、タービンの翼段落列の最
終段から排出される排気を復水器に導いて冷却凝縮して
高真空に保持する復水タービンにおいては、起動, 運転
時ケーシング端部が大気圧以下の場合、外部から空気が
タービン内に洩れ込むのを防ぎ、一方ケーシング端部が
大気圧以上の場合、タービン外に蒸気が漏出するのを防
ぐため、ロータの両軸端がケーシングを貫通する貫通部
に軸封室を設け、軸封室の蒸気圧力を大気圧より若干高
い圧力に制御して軸封を行っている。この種の軸封圧力
制御装置として図３に示す系統のものが知られている。

【０００３】図３において、ロータ１は図示しない静翼
と翼段落を形成する動翼の翼列２,３, ４と翼列２に並
ぶバランスピストン５とを備えている。そしてロータ１
の両軸端がケーシングを貫通する貫通部の蒸気入口側に
はピストンリング５に並んでラビリンスからなる第１パ
ッキングランド７, 第２パッキングランド８, パッキン
グランド９, 一方蒸気排気側にはラビリンスからなる第
３パッキングランド１０, 第４パッキングランド１１,
パッキングランド１２が設けられている。なお１３はバ
ランスピストン５がケーシングを貫通する貫通部に設け
られるラビリンスパッキンである。

【０００４】ロータ１のバランスピストン５と第１パッ
キングランド７との間は高圧グランド室１５を形成し、
高圧グランド室１５は翼列２と３との間の大気圧より高
い蒸気室にバランス管１６により接続されて連通してい
る。第１パッキングランド７と第２パッキングランド８
との間は蒸気入口側軸封室１７を、また第３パッキング
ランド１０と第４パッキングランド１１との間は蒸気出
口側軸封室１８を形成している。そして蒸気入口側, 出
口側軸封室１７と１８は軸封管２０により接続されて連
通し、軸封管２０には軸封管２０に外部から供給する蒸
気量を制御する給気弁２１を備えた給気管２２が、また
軸封管２０から外部に排出する蒸気量を制御する排気弁
２３を備えた排気管２４が接続されている。

【０００５】圧力検出器２５は軸封管２０に設けられ、
蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １８の蒸気圧力を検出
する。圧力調節器２６は圧力検出器２５で検出した蒸気
圧力と蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １８の蒸気圧力
の所定圧力の目標値との偏差から給気弁２１及び排気弁
２３を制御する。

【０００６】ここで蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １
８の所定圧力は大気圧より若干高い圧力としている。第
２パッキングランド８とパッキングランド９との間は蒸
気入口側衞帯蒸気室２８を、一方、第４パッキングラン
ド１１とパッキングランド１２との間は蒸気出口側衞帯
蒸気室２９を形成している。そして蒸気入口側, 出口側
衞帯蒸気室２８と２９はグランド蒸気復水器３０にグラ
ンド管３１により接続されている。蒸気入口側, 出口側
衞帯蒸気室２８, ２９の蒸気はグランド管３１を経てグ
ランド蒸気復水器３０に導かれて冷却凝縮され、蒸気入
口側, 出口側衞帯蒸気室２８,２９は大気圧より若干低
い圧力に保持され、タービン内の蒸気がロータの軸端の
貫通部から外部に排出しないようにしている。

【０００７】このような構成により、復水タービンに供
給された蒸気はバランスピストン５と翼列２との間に流
入し、翼列２, ３, ４で形成される翼段落列を流れて膨
脹仕事をし、ロータ１を回転させて動力を発生する。こ
の際翼列４の最終翼段落から排出された排気は図示しな
い復水器に導かれて冷却凝縮して復水になり、高真空に
保持される。

【０００８】ここで、高圧グランド室１５の蒸気圧力
は、バランス管１６により翼列２と３の間の蒸気室の大
気圧より高い蒸気圧力とバランスしている。蒸気入口
側, 出口側軸封室１７, １８は後述する給気弁２１, 排
気弁２３による軸封管２０内の蒸気の圧力制御により大
気圧より若干高い所定圧力に制御されている。ここで、
タービンの高負荷時には高圧グランド室１３内の蒸気が
実線の矢印の方向に第１パッキングランド７を経て蒸気
入口側軸封室１７に流入し、ここからさらに軸封管２０
及び第２パッキングランド８を経て蒸気入口側衞帯蒸気
室２８に流入する。一方、タービンの起動や低負荷時に
は高圧グランド室１５が軸封管２０の蒸気圧力より小さ
くなるので、軸封管２０内の蒸気が破線の矢印の方向に
蒸気入口側軸付室１７に流入し、ここからさらに第１パ
ッキングランド７を経て高圧グランド室１５及び第２パ
ッキングランド８を経て蒸気入口側衞帯蒸気室２８に流
入する。

【０００９】また蒸気出口側軸封室にはタービンの起動
から全負荷にわたって軸封管２０の蒸気が実線の矢印の
方向に蒸気出口側軸封室１８に流入し、さらに第３パッ
キングランド１０を経て高真空のケーシング排気及び第
４パッキングランド１１を経て蒸気出口側衞帯蒸気室２
９に流入する。蒸気入口側, 出口側衞帯蒸気室２８, ２
９に流入した蒸気はグランド管３１を経てグランド蒸気
復水器３０に導かれ、蒸気入口側, 出口側衞帯蒸気室２
８, ２９の蒸気圧力は大気圧より若干低い圧力に保持さ
れる。

【００１０】次に、蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １
８の蒸気圧力の圧力制御について説明する。タービンの
負荷が高負荷のときは蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気
量は多いので、この蒸気を蒸気出口側軸封室１８に導く
とともに余剰の蒸気は排気弁２３を介して排気管２４を
経て外部に排出する。この際、蒸気入口側, 出口側軸封
室１７, １８の蒸気圧力は、圧力検出器２５により検出
した圧力と軸封室の蒸気圧力の所定圧力の目標値との偏
差から圧力調節器２６により排気弁２３を制御して外部
への排出蒸気量を制御することにより、所定圧力になる
ようにしている。

【００１１】一方タービンの起動及び低負荷の場合には
蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気量は少ないので、外部
から蒸気を給気弁２１を介して入口管２２を経て軸封管
２０に供給する。この際蒸気入口側, 出口側軸封室１
７, １８の蒸気圧力は、圧力検出器２５により検出した
蒸気圧力と軸封室の蒸気圧力の所定圧力との偏差から圧
力調節器２６により給気弁２１を制御して軸封管２０へ
の供給蒸気量を制御することにより、所定圧力になるよ
うにしている。

【００１２】図４は上記の軸封室の蒸気圧力を圧力制御
したときのタービン負荷と軸封室の洩れ蒸気量及び給排
する蒸気量との関係を示す図である。図４において４０
は蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気量を示し、タービン
負荷が負荷Ａより大きい負荷では軸封室からの＋で示す
流出する洩れ蒸気量であり、負荷Ａより小さい負荷では
軸封管２０の蒸気が−で示す流入する洩れ蒸気量であ
る。

【００１３】一方、４１は蒸気出口側軸封室１８に供給
する洩れ蒸気量を示し、軸封管２０から蒸気が一定蒸気
量Ｇで供給される。ここで、タービン負荷が負荷Ｂより
大きい高負荷時には軸封管２０を経て蒸気入口側軸封室
１７から流出する洩れ蒸気量が蒸気出口側軸封室１８に
供給する蒸気量より多いので、排気弁２３を制御して洩
れ蒸気量４０より一定蒸気量Ｇだけ少ない蒸気量４２を
排気弁２３から排気して蒸気出口側軸封室１８に一定蒸
気量Ｇが流入するようにする。

【００１４】また、タービン負荷が負荷Ｂより小さい低
負荷時には蒸気入口側軸封室１７に蒸気が流入し、ある
いは流出する蒸気量が少ないので、給気弁２１を制御し
て蒸気量４３を軸封管２０に供給することにより、蒸気
入口側軸封室１７に負荷に対応する洩れ蒸気量４０が流
入 (負荷０からＡまで）又は流出 (負荷ＡからＢまで)
するとともに蒸気出口側軸封室１８に一定蒸気量Ｇが供
給されるようにする。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】蒸気入口側, 出口側軸
封室の蒸気圧力を制御する際、起動及び低負荷時には蒸
気入口側軸封室の洩れ蒸気量が少ないので、給気弁を制
御して蒸気を供給し、一方、高負荷時には蒸気入口側軸
封室の洩れ蒸気量が多いので、余剰の蒸気を排気弁を制
御して外部に排出して蒸気入口側, 出口側軸封室の蒸気
圧力が所定圧力になるように制御しているが、負荷上
昇, 下降時において給気弁, 排気弁の切替えがあるの
で、軸封圧力の圧力制御がうまくいかず、切替え点で圧
力変動が生じやすいという欠点がある。

【００１６】本発明の目的は、負荷上昇, 下降時におい
て給気弁, 排気弁の切替えをなくして軸封室の圧力制御
が円滑に行うことのできる復水タービンの軸封圧力制御
装置を提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば、復水タービンのロータの両軸端が
ケーシングを貫通する貫通部の蒸気入口側に並んで設け
られた第１のパッキングランドと第２のパッキングラン
ドとの間に形成される入口側軸封室と、蒸気排気側に並
んで設けられた第３のパッキングランドと第４のパッキ
ングランドとの間に形成される出口側軸封室とを軸封管
で連通させ、これらの軸封室の蒸気圧力を制御する復水
タービンの軸封圧力制御装置において、第１のパッキン
グランドの反入口側軸封室側に位置する高圧グランド室
と入口側軸封室の洩れ蒸気量が出口側軸封室に供給する
蒸気量より少なくなる大気圧付近以下の圧力の翼段落部
とを接続するバランス管と、前記軸封管に外部から蒸気
を供給して入口側, 出口側軸封室の蒸気圧力を所定圧力
に制御する圧力制御手段とを備えるものとする。

【００１８】なお、前記圧力制御手段は、連通する入口
側, 出口側軸封室の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、
入口側, 出口側軸封室を連通する軸封管に外部から供給
する蒸気量を制御する給気弁と、圧力検出器で検出した
蒸気圧力と入口側, 出口側軸封室の蒸気圧力の所定圧力
の目標値との偏差から給気弁を制御する制御手段とを備
えるものとする。

【００１９】

【作用】復水タービンのロータの両軸端がケーシングを
貫通する貫通部の蒸気入口側に並んで設けられる第１の
パッキングランドと第２のパッキングランドとの間に入
口側軸封室が、また、蒸気出口側に並んで設けられる第
３のパッキングラントと第４のパッキングランドとの間
に前記入口側軸封室と軸封管で連通する出口側軸封室が
形成されるが、第１のパッキングランドの反入口側軸封
室側に位置する高圧グランド室をバランス管により、入
口側軸封室の洩れ蒸気量がタービンの全負荷にわたって
出口側軸封室に供給する蒸気量を上回るようにさせない
大気圧付近より低い圧力の翼段落部に連通させる。この
場合、出口側軸封室に供給する入口側軸封室からの洩れ
蒸気量は不足するので、外部から蒸気を軸封管にタービ
ンの全負荷にわたって供給することにより、連通する入
口側, 出口側軸封室の蒸気圧力, すなわち軸封圧力を圧
力制御手段により制御することができる。

【００２０】なお、前記圧力制御手段による連通する入
口側, 出口側軸封室の蒸気圧力制御は、圧力検出器で検
出した軸封室の蒸気圧力と軸封室の蒸気圧力の所定圧力
の目標値との偏差から制御手段により給気弁を制御して
外部から入口側, 出口側軸封室を連通する軸封管に供給
する蒸気量を制御することにより行われる。

【００２１】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による軸封圧力制御装
置を備えた復水タービンの系統図である。なお、図１に
おいて図３の従来例と同一部品には同じ符号を付し、そ
の説明を省略する。図１において従来例と異なるのは高
圧グランド室１５を大気圧付近より低い蒸気圧力の翼列
３と４との間の蒸気室に連通させるバランス管４５を設
け、軸封管２０には給気弁２１を備えた入口管２２のみ
を接続し、圧力検出器２５で検出した蒸気圧力と連通す
る蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １８の蒸気圧力の所
定圧力の目標値との偏差から給気弁２１を制御する圧力
調節器４６を設けたことである。なお、翼列３と４の間
の蒸気室の蒸気圧力は蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気
量が蒸気出口側軸封室１８に供給する蒸気量より少なく
なる圧力である。

【００２２】このような構成により高圧グランド室１５
は大気圧付近より低い圧力の翼列３と４との間の蒸気室
に連通しているので、高圧グランド室１５の蒸気圧力も
前述の蒸気室の大気圧付近より低い圧力になり、このた
め蒸気入口側軸封室１７の洩れ蒸気量はタービンの全負
荷にわたって蒸気出口側軸封室１８に供給する蒸気量を
上回ることがない。

【００２３】したがって外部から蒸気を入口管２２を経
てその蒸気量を給気弁２１により制御して軸封管２０に
供給することにより、連通する蒸気入口側, 出口側軸封
室１７, １８の蒸気圧力をタービンの全負荷にわたって
所定圧力に制御する。ここで軸封室の蒸気圧力制御は次
記のようにして行われる。圧力検出器２５で検出した蒸
気圧力と連通する蒸気入口側, 出口側軸封室１７, １８
の蒸気圧力の大気圧より若干高い所定圧力の目標値との
偏差から圧力調節器４６により給気弁２１を制御して外
部から供給する蒸気量を制御して連通する蒸気入口側,
出口側軸封室１７, １８の蒸気圧力、すなわち軸封圧力
を所定圧力に制御する。

【００２４】図２は上記による軸封室の蒸気圧力を制御
したときのタービン負荷と洩れ蒸気量及び供給蒸気量と
の関係を示す。図２において、４７は蒸気入口側軸封室
１７の洩れ蒸気量を示し、タービン負荷が負荷Ｃより小
さい負荷では軸封管２０の蒸気が−で示す軸封室に流入
する洩れ蒸気量であり、負荷Ｃより大きい負荷では＋で
示す軸封室から流出する洩れ蒸気量である。

【００２５】一方、４１は蒸気出口側軸封室１８に供給
する洩れ蒸気量を示し、前述と同様に一定蒸気量Ｇであ
る。ここで、蒸気入口側軸封室１７には洩れ蒸気量４７
で示すように軸封管２０から蒸気ガ流入し、あるいは蒸
気入口側軸封室１７から流出する洩れ蒸気量が少ないの
で、蒸気出口側軸封室１８に一定蒸気量Ｇの蒸気量４１
を蒸気入口側軸封室１７から供給することができない。

【００２６】このため、給気弁２１を制御して蒸気量４
８を軸封管２０に供給することにより、蒸気入口側軸封
室１７に負荷に対応する洩れ蒸気量４７が流入 (負荷０
からＣまで）、流出 (負荷Ｃから全負荷まで) するとと
もに蒸気出口側軸封室１８に一定蒸気量Ｇの蒸気が流入
する。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以上述べた構成により、給気弁のみの制御によ
り軸封管に供給する蒸気量を制御して連通する蒸気入口
側, 出口側軸封室の蒸気圧力、すなわち軸封圧力を制御
できるので、負荷の上昇, 下降時の圧力制御において圧
力変動がなく良好な圧力制御が得られる。また、排気弁
が不要となるので、設備費を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による軸封圧力制御装置を備え
た復水タービンの系統図

【図２】図１の復水タービンの軸封圧力制御装置におい
て、負荷と軸封室の洩れ蒸気量及び軸封管に供給する蒸
気量との関係を示す図

【図３】従来の軸封圧力制御装置を備えた復水タービン
の系統図

【図４】図３の復水タービンの軸封圧力制御装置におい
て、負荷と軸封室の洩れ蒸気量及び軸封管に給排する蒸
気量との関係を示す図

【符号の説明】 １ ロータ ２ 翼列 ３ 翼列 ４ 翼列 ７ 第１パッキングランド ８ 第２パッキングランド １０ 第３パッキングランド １１ 第４パッキングランド １５ 高圧グランド室 １７ 蒸気入口側軸封室 １８ 蒸気出口側軸封室 ２０ 軸封管 ２１ 給気弁 ２５ 圧力検出器 ４５ バランス管 ４６ 圧力調節器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】復水タービンのロータの両軸端がケーシン
   グを貫通する貫通部の蒸気入口側に並んで設けられた第
   １のパッキングランドと第２のパッキングランドとの間
   に形成される入口側軸封室と、蒸気排気側に並んで設け
   られた第３のパッキングランドと第４のパッキングラン
   ドとの間に形成される出口側軸封室とを軸封管で連通さ
   せ、これらの軸封室の蒸気圧力を制御する復水タービン
   の軸封圧力制御装置において、第１のパッキングランド
   の反入口側軸封室側に位置する高圧グランド室と入口側
   軸封室の洩れ蒸気量が出口側軸封室に供給する蒸気量よ
   り少なくなる大気圧付近以下の圧力の翼段落部とを接続
   するバランス管と、前記軸封管に外部から蒸気を供給し
   て入口側, 出口側軸封室の蒸気圧力を所定圧力に制御す
   る圧力制御手段とを備えたことを特徴とする復水タービ
   ンの軸封圧力制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の復水タービンの軸封圧力制
   御装置において、圧力制御手段は、連通する入口側, 出
   口側軸封室の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、入口
   側, 出口側軸封室を連通する軸封管に外部から供給する
   蒸気量を制御する給気弁と、圧力検出器で検出した蒸気
   圧力と入口側, 出口側軸封室の蒸気圧力の所定圧力の目
   標値との偏差から給気弁を制御する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする復水タービンの軸封圧力制御装置。