JPH0577501U - 蒸気タービンプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸気タービン運転中、高圧バイパス路が使用
されているとき、蒸気発生器からタービン高圧部に流れ
る蒸気の圧力が低下し、再熱部からタービン中圧部に流
れる再熱蒸気の圧力が高くなったとき、タービン中圧部
に流れる再熱蒸気を調整すること。 【構成】 タービン高圧部の初段落通過蒸気を検出し、
この蒸気圧からタービン中圧部の初段落通過蒸気圧力を
予測し、この予測値とタービン中圧部の初段落入口実再
熱蒸気圧力と突合わせ、その実再熱蒸気圧力が高いとき
インターセプト弁の開度を絞る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、蒸気タービンプラント、とりわけ蒸気発生器の再熱部からタービ ン中圧部に流れる再熱蒸気を好ましく調整する蒸気タービンプラントの改良に関 する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、発電用の蒸気タービンプラントは、高出力を求めている関係上、再熱サ イクルを採用することが多く、その代表的な実施例は図２に示すものがある。

【０００３】 符号１は、ボイラ等蒸気発生器を示し、蒸気発生器１からの蒸気は、主蒸気管 ２に介装する主蒸気止め弁３、蒸気加減弁４を経てタービン高圧部５に入り、こ こで仕事をした後、低温再熱管７に介装する逆止め弁６を経て再熱部１ａに至る 。また、蒸気発生器１からの蒸気は、他方において主蒸気管２から分岐した高圧 バイパス路２ａの高圧バイパス弁15ａを通り、ここで高圧減温部15で温度調整さ れ、上記低温再熱管７の蒸気と合流し、再熱部１ａに送り出されている。

【０００４】 再熱部１ａは、戻された合流蒸気を再び過熱蒸気にして高温再熱管８から再熱 止め弁９、インターセプト弁10を経てタービン中圧部11に送り出している。ター ビン中圧部11は、再熱蒸気エネルギを回転トルクに換える仕事し、仕事後の蒸気 をクロスオーバ管12を経てタービン低圧部13に送り、ここでもそのエネルギを回 転トルクに換える仕事をしている。そして、タービン低圧部13を出た蒸気は、復 水器14に送られ、凝縮して上述蒸気発主器１に戻している。 再熱部１ａとタービン中圧部11とを結ぶ高温再熱管８は、経路途中で分岐延長 されて低圧バイパス路16、低圧減温部19を経て復水器14に結ばれている。

【０００５】 このような構成において、通常運転中、蒸気発生器１からの蒸気は、タービン 高圧部５を経て再熱部１ａに戻され、ここで再熱蒸気としてタービン中圧部11、 タービン低圧部13を経て復水器14に流れるようにしており、これによって再熱サ イクルが形成されている。 ところで、上述再熱サイクルのうち、高圧バイパス路２ａ、低圧バイパス路16 を設けるのは以下の理由に由来する。

【０００６】 例えば、起動運転中あるいは定格運転中、電力系統しゃ断、極低負荷などの指 令があった場合、蒸気発生器１をただちに停止させると、指令解除後、蒸気ター ビンを定格運転に再び戻すには48時間以上を要し、逼迫した要求消費電力に対拠 することができないからである。また、このような場合、蒸気発生器１からの蒸 気を系統外に逃すことも考えられるけれども、経済的損失を伴うばかりか、再熱 部が過加熱に落ち入り、危険状態にもなる。

【０００７】 このような理由から、上述指令が入っても、蒸気発生器１はほぼ定格運転状態 を維持しておき、その余剰蒸気を高圧バイパス路２ａ、低圧バイパス路16に逃す ことによって緊急対策に拠している。

【０００８】 ところが、上述指令があった場合、蒸気発生器１からの蒸気をコントロールし ないまま高圧バイパス路２ａ、低圧バイパス路16に流すと、その圧力・温度が極 めて高いゆえに、機器損傷を招来し、危険状態に入ることから、高圧バイパス路 ２ａには高圧減温部15のほかに高圧バイパス弁15ａを、また低圧バイパス路16に は低圧減温部19のほかに低圧バイパス弁19ａをそれぞれ設けて蒸気の圧力・温度 を適正値にコントロールしている。

【０００９】 すなわち、高圧バイパス弁15ａ、低圧バイパス弁19ａに電力系統しゃ断等の指 令があると、これら弁15ａ，19ａは弁駆動用圧油力を利用して急速開口する一方 、高圧減温部15、低圧減温部19に冷却水が供され、その蒸気の圧力・温度を適正 値にして再熱部１ａや復水器14に送っている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】 ところで、上記高圧バイパス弁15ａは、弁駆動用圧油あるいは制御用電源など に何らかの異常事象が発生したときでも、常に開口するいわゆるフェイルオープ ンの制御回路が組み込まれている。他方、低圧バイパス弁19ａは、再熱蒸気を直 接復水器14に流すと、その伝熱管の損壊につながるゆえ、弁駆動用圧油あるいは 制御用電源などに何らかの異常事象が発生したとき、常に閉口するいわゆるフェ イルクローズの制御回路が組み込まれている。 ところが、高圧バイパス弁15ａにフェイルオープン制御方式を採っていると、 時として不具合、不都合がある。

【００１１】 例えば、蒸気タービンの定格運転中、高圧バイパス弁15ａの弁駆動用圧油ある いは制御用電源などに異常があった場合、弁開口状態になっていると、蒸気発生 器１からの蒸気が主蒸気管２を経て高圧バイパス路２ａを通過する間にその蒸気 圧力が低下するものの、再熱部１ａを出るときには異常に圧力が上昇するという 特異事象があらわれ、その結果、タービン高圧部５に流れる蒸気量が激減するの に、タービン中圧部11、タービン低圧部13に流れる再熱蒸気は激増するというこ とを知見した。

【００１２】 このため、蒸気タービン全体のヒートバランス上、次の問題を呈することがあ った。すなわち、タービン高圧部５に流れる蒸気量と、タービン中圧部11および タービン低圧部13に流れる蒸気量とは量的バランスが不平衡のためにタービン中 圧部11とタービン低圧部13とを結ぶ軸のスラストが過多になり、損耗または損壊 の心配がある。また、タービン高圧部５に流れる蒸気の過少は、長時間の運転に よって風損（いわゆるタービン最終段落羽根の空回り運転）が顕著にあらわれ、 タービン内部機械効率の低下はもとより、タービン排気室は異常高温状態に落ち 入り、タービン高圧部の排気室は熱変形を受け、継続運転に支障を生じる。

【００１３】 この考案は、上記事情に鑑み、蒸気タービンの定格運転中、高圧バイパス弁を 使用する場合、タービン高圧部に流れる蒸気が激減しないよう巧み調整し、支障 のない安全運転ができるようにする蒸気タービンプラントを公表することを目的 とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】

この考案は、タービン高圧部、タービン中圧部、タービン低圧部を互に軸結合 させ、蒸気発生器とタービン高圧部とを結ぶ主蒸気管路から分岐して再熱部に結 ぶ高圧バイパス路と、再熱部とタービン中圧部とを結ぶ再熱蒸気管路を延長して 復水器に結ぶ低圧バイパス路とを有する蒸気タービンプラントにおいて、再熱蒸 気管路に設けたインターセプト弁は、タービン高圧部の初段落通過蒸気圧力を検 出し、この蒸気圧力からタービン中圧部の初段落通過蒸気圧力を予測し、この予 測値とタービン中圧部の初段落入口実再熱蒸気圧力と突合わせ、その実再熱蒸気 圧力が高いとき閉口させるものである。

【００１５】

【作用】

タービン高圧部の初段落通過蒸気の圧力は、タービン中圧部の初段落再熱蒸気 の圧力に比例することが知られている。

【００１６】 このため、この考案にかかる蒸気タービンプラントでは、タービン高圧部の初 段落通過蒸気の圧力を検出し、この検出信号を基に予測演算部でタービン中圧部 の初段落通過再熱蒸気の圧力を予測する。

【００１７】 予測演算部で予測後のタービン中圧部の初段落再熱蒸気の圧力と、タービン中 圧部の入口実再熱蒸気の圧力と突合わせ、その入口実再熱蒸気の圧力値の方が高 いとき、タービン中圧部の入口に設けたインターセプト弁の開度を絞るようにす る。

【００１８】 したがって、この考案によれば、蒸気タービン運転中、高圧バイパス路の高圧 バイパス弁がフェイルオープンによって開口し、主蒸気圧力が低下し、再熱蒸気 圧力が高くなったときでも、インターセプト弁は絞り作用が働くので、タービン 高圧部に流れる蒸気圧と、タービン中圧部に流れる再熱蒸気圧とはほぼ等しくな り、安全な運転が続行できる。

【００１９】

【実施例】

以下、この考案にかかる蒸気タービンプラントの一例を図面を参照して説明す る。

【００２０】 図１において、符号100 は、タービン中圧部の入口実再熱蒸気の圧力を検出す る再熱蒸気トランスミッタ100 を示し、この再熱蒸気トランスミッタ100 で検出 した再熱蒸気圧力信号は加減算部100aに送られる。これに対し、符号200 は、タ ービン高圧部の初段落通過後の蒸気圧力を検出する蒸気圧力トランスミッタを示 し、この蒸気圧力トランスミック200 で検出した蒸気圧力信号は、予測演算部30 0 に送られ、ここでタービン中圧部の初段落通過後の再熱蒸気圧力が予測される 。この予測演算部300 は、主蒸気圧力と再熱蒸気圧力とは比例関係があり、この 比例関係に基づいて演算回路が組み込れている。

【００２１】 予測後、予測演算部300 の出力信号は、加減算部100aで上記再熱蒸気圧力信号 と突合わされ、偏差が出ると、その出力信号は第１ローバリューゲート400 で予 じめ定めた設定部400 からの信号と比較され、いずれか低い信号が選択されるよ うになっている。

【００２２】 第１ローバリューゲート400 から出力された選択信号は、加減算部600aでイン ターセプト弁10の開度を検出し、その検出信号を関数化している関数発生部600 からの出力信号と突合わされ、ここで差分が出ると、その差分は第２ローバリュ ーゲート700 に出力されている。

【００２３】 第２ローバリューゲート700 は、蒸気タービンの運転中、インターセプト弁10 の開閉テストを兼ねることができる演算部になっており（インターセプト弁10の 開閉テストが行なわれていないときはそのテスト信号は入力されない) 、ここを 出た出力信号はポジショナー800 、電油変換器900 を経てインターセプト弁10に 与えられている。

【００２４】 したがって、上記各トランスミッタ100 ，200 で検出した各蒸気圧力信号のう ち、再熱蒸気トランスミッタ100 の出力信号の方が、予測演算部300 からの出力 信号よりも高いと、第１ローバリューゲート400 では予測演算部300 からの出力 信号が選択され、この選択された信号によってインターセプト弁10はその開度が 絞られる。

【００２５】 こうしてインターセプト弁10の開度が絞られると、タービン高圧部に流れる蒸 気とタービン中圧部に流れる再熱蒸気とはほぼ等しくなり、これによって蒸気タ ービンは安全な運転が続行することができる。

【００２６】

【考案の効果】

以上説明したように、この考案にかかる蒸気タービンプラントによれば、蒸気 タービン運転中、高圧バイパス路が使用されているときに、高圧バイパス弁に不 測の事故が発生し、フェイルオープンであって再熱部からの再熱蒸気圧力高に対 しても、支障なく運転に対拠することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案にかかる蒸気タービンプラントの一例
を示す概略制御ブロック図。

【図２】再熱サイクルを採用する代表的な蒸気タービン
の概略図。

【符号の説明】

１…蒸気発生器 １ａ…再熱部 ２…主蒸気管 ２ａ…高圧バイパス路 ５…タービン高圧部 10…インターセプト弁 11…タービン中圧部 12…タービン低圧部 15ａ…高圧減温部 15…高圧バイパス弁 16…低圧バイパス路 19…低圧減温部 19ａ…低圧バイパス弁 100 …再熱蒸気トランスミッタ 200 …蒸気圧力トランスミッタ 300 …予測上演算部 400 …第１ローバリューゲート

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービン高圧部、タービン中圧部、ター
   ビン低圧部を互に軸結合させ、蒸気発生器とタービン高
   圧部とを結ぶ主蒸気管路から分岐して再熱部に結ぶ高圧
   バイパス路と、再熱部とタービン中圧部とを結ぶ再熱蒸
   気管路を延長して復水器に結ぶ低圧バイパス路とを有す
   る蒸気タービンプラントにおいて、再熱蒸気管路に設け
   たインターセプト弁は、タービン高圧部の初段落通過蒸
   気圧力を検出し、この蒸気圧力からタービン中圧部の初
   段落通過蒸気圧力を予測し、この予測値とタービン中圧
   部の初段落入口実再熱蒸気圧力と突合わせ、その実再熱
   蒸気圧力が高いとき閉口することを特徴とする蒸気ター
   ビンプラント。