JPH06101418A - 蒸気タ−ビンのケ−シング温度調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、蒸気タービンの運用形態に
かかわらず適切なクーリング蒸気やウォーミング蒸気を
供給することのできる蒸気タービンのケーシング温度調
整装置を得ることである。 【構成】 本発明は、蒸気タービンのケーシングフラン
ジの内外面温度とケーシングフランジの取付ボルトの周
面温度とを検出する温度監視装置と、ケーシングフラン
ジの取付ボルトにクーリング蒸気やウォーミング蒸気を
供給するための蒸気通路孔と、蒸気通路孔にウォーミン
グ蒸気やクーリング蒸気を調節弁を介して供給するため
の蒸気源と、温度監視装置で検出されたケーシングフラ
ンジの内外面温度および取付ボルトの周面温度に基づい
てウォーミング蒸気調節弁およびクーリング蒸気調節弁
を制御する演算制御装置とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンケーシン
グの熱応力を緩和するための蒸気タービンのケーシング
温度調整装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、蒸気タービンケーシングにおい
ては、上半および下半ケーシングとの各フランジは、ケ
ーシング内部の高温高圧の蒸気を継手面からケーシング
外部へ漏洩させぬだけの強度が必要なため、充分な肉厚
と面積を有し、ボルトにて両フランジを締付けする構造
になっている。

【０００３】このように、フランジの強度が充分に得ら
れるように肉厚と面積を大きくとる構造にすると、フラ
ンジの熱容量が大きくなり、またフランジ部の熱伝導が
小さくなるので、各フランジはケーシング内外の蒸気温
度差あるいは蒸気と大気との温度差により生ずる熱応力
によって変形が発生する。この変形に対抗し得るに充分
なる強度をケーシングと締付けボルトに持たせるよう
に，フランジの締付けボルト孔に蒸気を流通させて、熱
変形と締付けボルトの強度向上を計っている。この際
に、比較的低温の蒸気を流通させて該当部分を冷却する
ことをクーリングと称し、一方、高温の蒸気を通して加
熱することをウォーミングと称する。機器の特性によっ
ていずれかを選択して採用している。

【０００４】図３は従来の蒸気タービンケーシングのフ
ランジ部の構造を示しており、上半ケーシングフランジ
１ａ、下半フランジ１ｂ、両フランジを一体に締付ける
ボルト２およびナット３、締付けボルト用孔４、並びに
ボルト用孔４を連絡する蒸気通路孔５を示す。

【０００５】蒸気通路孔５は、クーリング蒸気またはウ
ォーミング蒸気（以下蒸気流という）６がボルト用孔４
より満遍なく通過しながら、フランジ１ａ，１ｂおよび
ボルト２を充分にクーリングするのに足りる蒸気を流通
させる断面積を有している。蒸気通路孔５はボルト用孔
４の途中同士を連絡するようにフランジ１ａ，１ｂ内に
交互に加工されている。

【０００６】ここで、蒸気流６は途中のタービン段落あ
るいはタービン外部から流入される。タービンケーシン
グにおける高温部ボルトの蒸気流によるクーリング又は
ウォーミングする方法のうち、途中のタービン段落より
一部蒸気を使用してクーリングさせる一例を図４に示
し、また外部より蒸気を流入させてウォーミングさせる
一例を図５に示す。

【０００７】図４、図５に示すいずれの例も高温部のボ
ルト２が蒸気流６によりクーリング又はウォーミングさ
れるので、通常負荷運転中におけるボルト２の材力を低
下させずに使用出来るようになっている。

【０００８】蒸気タービンの起動時においては、蒸気に
さらされるケーシングの内部表面と大気にさらされるケ
ーシングの外部表面との間には、温度勾配が生じ、さら
にフランジ部は大なる質量があるので、大きな温度勾配
が生じる。これを利用してフランジウォーミングを行っ
ている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年の火力
蒸気タービンは、原子力発電設備の増強並びに需要の季
節間、昼夜間格差の増大に伴ない、電力負荷調整運用が
必要とされ、中間負荷における運用が多くなってきてい
る。蒸気タービンが中間負荷にて運用されるとなると、
ケーシング内部の圧力が全負荷時よりも低くなるので、
ボルトに作用する応力は小さくなり、ボルトケーシング
を実施しなくても、ボルトの材力を低下させないで使用
出来る場合が生じる。

【００１０】つまり、蒸気タービンが中間負荷運用に供
せられるとなると、ボルトクーリングは必ずしも必要で
は無くなってくる場合が生じる。

【００１１】また、ウォーミングについても近年の火力
蒸気タービンが中間負荷にての運用が多くなると、起動
時間の短縮が要求されるようになり、必要に応じてウォ
ーミング蒸気量を多くして適正にウォーミングさせるこ
とが必要となってくる場合も生じる。

【００１２】以上のように、従来技術によるクーリング
あるいはウォーミング方法では近年の蒸気タービンの運
用形態の変化に適切に対応出来るものではなかった。

【００１３】そこで、本発明の目的は蒸気タービンの運
用形態の如何にかかわらずにタービンケーシングのフラ
ンジ並びにボルトに適切なクーリングまたはウォーミン
グを行うことのできる蒸気タービンのケーシング温度調
整装置を得ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の蒸気タービンの
ケーシング温度調整装置は、蒸気タービンのケーシング
フランジの内外面温度とケーシングフランジの取付ボル
トの周面温度とを検出する温度監視装置と、ケーシング
フランジの取付ボルトにクーリング蒸気やウォーミング
蒸気を供給するための蒸気通路孔と、蒸気通路孔にウォ
ーミング蒸気をウォーミング蒸気調節弁を介して供給す
るための外部蒸気源と、蒸気通路孔にクーリング蒸気を
クーリング蒸気調節弁を介して供給するための内部蒸気
源と、温度監視装置で検出されたケーシングフランジの
内外面温度および取付ボルトの周面温度に基づいてウォ
ーミング蒸気調節弁およびクーリング蒸気調節弁を制御
する演算制御装置とを備えたことを特徴とする。

【００１５】また、演算制御装置は、ケーシングフラン
ジの内外面温度差が所定の温度差以上のときは蒸気通路
孔にウォーミング蒸気を供給するための制御指令をウォ
ーミング蒸気調節弁に出力し、ケーシングフランジの内
外面温度差が所定の温度差未満のときは蒸気通路孔にク
ーリング蒸気を供給するための制御指令をクーリング蒸
気調節弁に出力する。

【００１６】

【作用】蒸気タービンのケーシングのフランジ並びにボ
ルトの温度は温度監視装置により検知され、さらにこの
温度に応じたクーリング蒸気またはウォーミング蒸気
が、ケーシングフランジ並びにボルトに供給されるよう
に演算制御装置により流量調整弁の開度が制御される。

【００１７】従って、ケーシングフランジ並びにボルト
はその温度に応じた適量な蒸気が供給されるので、蒸気
タービンの運転負荷の如何に拘わらずにケーシングフラ
ンジ並びにボルトをクーリングまたはウォーミングし、
機器の依頼性を維持することが出来る。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１および図２に基
づいて説明する。図１は本発明の一実施例の全体構成を
示すタービンケーシング断面図であり、図１におけるケ
ーシングフランジ並びにボルトの構造は図３のものと同
一である。

【００１９】タービンケーシング７はフランジ１ａ，１
ｂの複数のボルト孔４を連結して蒸気通路孔５が設けら
れている。この蒸気通路孔５はタービンケーシング７の
内部とを結ぶ蒸気流入孔８及び蒸気流出孔９とタービン
ケーシング７の外部から配管１０ａ，１０ｂとから構成
され、配管１０ａ，１０ｂには流量調整弁１１及び１２
が設けられ、流量調整弁１２のの上流側は蒸気タービン
プラントの蒸気ヘッダーより接続している。

【００２０】ここで、フランジ１ａ，１ｂ及びボルト２
には熱電対等の温度センサ１３が装着されており、温度
監視装置１４に接続されている。この温度監視装置１４
より図１中の破線で示す信号線が、演算制御装置１５の
入力側に接続されている。

【００２１】演算制御装置１５はフランジ１ａ，１ｂ及
びボルト２の温度に応じたクーリング蒸気流量或いはウ
ォーミング蒸気流量を演算し、流量に応じた開度信号を
流量調整弁１１及び１２に与え、その開度を制御するよ
うに構成されている。つまりタービン起動過程のように
フランジ１ａ，１ｂ及びボルト２の温度がウォーミング
蒸気６ｂを要求するような冷温状況にある場合は、演算
制御装置１５は流量調整弁１１を閉とする信号を与え、
かつ流量調整弁１２にウォーミング蒸気６ｂが適量流れ
るよう開度信号を与えるようになっている。また、ター
ビン全負荷時のようにフランジ１ａ，１ｂ及びボルト２
の温度がクーリング蒸気６ａを要求するような高温状況
となった場合は、演算制御装置１５は、流量調整弁１２
を閉とする信号を与え、かつ流量調整弁１１にクーリン
グ蒸気６ａが適量流れるよう開度信号を与えるようにな
っている。

【００２２】図２は、蒸気タービンの起動過程から全負
荷到達、そして停止過程において流量調整弁１１，１２
の開度により有効にケーシングフランジ及びボルトのク
ーリング或いはウォーミングを行なっていることを示し
ている。

【００２３】すなわち、起動過程はケーシングフランジ
の内面温度と外面温度の温度差が大きい状況では、流量
調整弁１１は全閉であり、流量調整弁１２は開となって
ウォーミングを行なっている。そして全負荷到達時はケ
ーシング内面温度及び外面温度とも高温となり、かつケ
ーシング内圧力が高くなっている。この状況では流量調
整弁１２が全閉、流量調整弁１１が開となってケーシン
グを行なっている。

【００２４】その結果、蒸気タービンのケーシングフラ
ンジ及びボルトは、タービンの運用形態の如何にかかわ
らずに適切なクーリングまたウォーミングを行うことが
できる。これにより、蒸気タービンの依頼性を維持させ
ることが出来る。

【００２５】また図示はしないが、本発明に係わる別の
実施例として図１において熱電対等の温度センサ１３及
び温度監視装置１４を用いず、蒸気タービン出力を検出
して信号にて演算制御装置１５に入力させてもよい。す
なわち、蒸気タービン出力により流量調整弁１１，１２
の開度が制御され、結局、適切にケーシングフランジ１
ａ，１ｂ及びボルト２のクーリングまたはウォーミング
が実現出来る。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、蒸
気タービンのケーシングフランジ及びボルトにおいてタ
ービンの負荷の如何にかかわらず、適切なるクーリング
またはウォーミングを行うことが出来るので、蒸気ター
ビンの信頼性を維持するこが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す構成図

【図２】本発明の実施例の動作を示す特性図

【図３】従来におけるケーシングフランジ部の断面図

【図４】内部蒸気源である従来例を示す構成図

【図５】外部蒸気源である従来例を示す構成図

【符号の説明】

１ フランジ ２ ボルト ３ ナット ４ ボルト孔 ５ 蒸気通路孔 ６ 蒸気流 ７ ケーシング ８ 蒸気流入孔 ９ 蒸気流出孔 １０ 配管 １１ 流量調整弁 １２ 流量調整弁 １３ 温度センサ １４ 温度監視装置 １５ 演算制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンのケーシングフランジの内
   外面温度と前記ケーシングフランジの取付ボルトの周面
   温度とを検出する温度監視装置と、前記ケーシングフラ
   ンジの取付ボルトにクーリング蒸気やウォーミング蒸気
   を供給するための蒸気通路孔と、前記蒸気通路孔にウォ
   ーミング蒸気をウォーミング蒸気調節弁を介して供給す
   るための外部蒸気源と、前記蒸気通路孔にクーリング蒸
   気をクーリング蒸気調節弁を介して供給するための内部
   蒸気源と、前記温度監視装置で検出された前記ケーシン
   グフランジの内外面温度および前記取付ボルトの周面温
   度に基づいて前記ウォーミング蒸気調節弁および前記ク
   ーリング蒸気調節弁を制御する演算制御装置とを備えた
   ことを特徴とする蒸気タービンのケーシング温度調整装
   置。
2. 【請求項２】 前記演算制御装置は、前記ケーシングフ
   ランジの内外面温度差が所定の温度差以上のときは前記
   蒸気通路孔にウォーミング蒸気を供給するための制御指
   令をウォーミング蒸気調節弁に出力し、前記ケーシング
   フランジの内外面温度差が所定の温度差未満のときは前
   記蒸気通路孔にクーリング蒸気を供給するための制御指
   令をクーリング蒸気調節弁に出力する請求項１記載の蒸
   気タービンのケーシング温度調整装置。