JPH06341301A - 蒸気タービンの熱応力制御方法 - Google Patents
蒸気タービンの熱応力制御方法Info
- Publication number
- JPH06341301A JPH06341301A JP5152898A JP15289893A JPH06341301A JP H06341301 A JPH06341301 A JP H06341301A JP 5152898 A JP5152898 A JP 5152898A JP 15289893 A JP15289893 A JP 15289893A JP H06341301 A JPH06341301 A JP H06341301A
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- JP
- Japan
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- steam
- thermal stress
- temperature
- turbine
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 蒸気タービンの高温部品に発生する熱応力を
予測し、この予測値に応じた蒸気温度制御を行って熱応
力を抑制する。 【構成】 蒸気温度計９ａで検知した主蒸気の温度及び
メタル温度計１０ａで検知した高圧タービン１のロータ
メタル温度を主蒸気ＣＰＵ２へ入力する。該ＣＰＵ２で
は入力データに基づいて熱応力演算を実施し、発生熱応
力を予測する。この予測値と所定の設定値とを比較した
結果をボイラ１４の制御系へフィードバックし、主蒸気
温度を先行補正する。また、再熱蒸気用ＣＰＵ４におい
ても同様の制御をして、再熱蒸気温度を先行補正する。
予測し、この予測値に応じた蒸気温度制御を行って熱応
力を抑制する。 【構成】 蒸気温度計９ａで検知した主蒸気の温度及び
メタル温度計１０ａで検知した高圧タービン１のロータ
メタル温度を主蒸気ＣＰＵ２へ入力する。該ＣＰＵ２で
は入力データに基づいて熱応力演算を実施し、発生熱応
力を予測する。この予測値と所定の設定値とを比較した
結果をボイラ１４の制御系へフィードバックし、主蒸気
温度を先行補正する。また、再熱蒸気用ＣＰＵ４におい
ても同様の制御をして、再熱蒸気温度を先行補正する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの高温部
品に発生する熱応力を予測し、この予測値に応じた蒸気
温度制御をすることによって熱応力の抑制をする、蒸気
タービンの熱応力制御方法に関する。
品に発生する熱応力を予測し、この予測値に応じた蒸気
温度制御をすることによって熱応力の抑制をする、蒸気
タービンの熱応力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービンの起動時や負荷変動時には
ロータ及びケーシングの高温部に熱応力が発生する。こ
の熱応力は部材に低サイクル熱疲労現象をもたらしてそ
の寿命を短縮し、特に熱応力が材料の降伏応力を超える
とき、材料は容易に損傷を受けて比較的すみやかに破壊
する。
ロータ及びケーシングの高温部に熱応力が発生する。こ
の熱応力は部材に低サイクル熱疲労現象をもたらしてそ
の寿命を短縮し、特に熱応力が材料の降伏応力を超える
とき、材料は容易に損傷を受けて比較的すみやかに破壊
する。
【０００３】このため起動時には定められたタービンの
暖気運転を行い、また負荷を変更する場合にはその速度
を所定値内に収めて、過大な熱応力の発生を防止してい
る。
暖気運転を行い、また負荷を変更する場合にはその速度
を所定値内に収めて、過大な熱応力の発生を防止してい
る。
【０００４】この熱応力はタービン高温部のメタル温度
と蒸気温度によって決定される。すなわち高圧タービン
では高圧タービンメタル温度と主蒸気温度により、中圧
タービンでは中圧タービンメタル温度と再熱蒸気温度に
よってそれぞれ決まる。なお、低圧タービンでは温度が
低くまた薄肉構造であるため、問題となる熱応力は発生
しない。これは蒸気温度が変わり、メタル温度とその分
布が変化して、過渡的に拘束状態での部材の熱膨張又は
熱収縮が発生するためによるものである。
と蒸気温度によって決定される。すなわち高圧タービン
では高圧タービンメタル温度と主蒸気温度により、中圧
タービンでは中圧タービンメタル温度と再熱蒸気温度に
よってそれぞれ決まる。なお、低圧タービンでは温度が
低くまた薄肉構造であるため、問題となる熱応力は発生
しない。これは蒸気温度が変わり、メタル温度とその分
布が変化して、過渡的に拘束状態での部材の熱膨張又は
熱収縮が発生するためによるものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】さて、上述した従来技
術によれば、蒸気温度の制御は専らボイラ側の制御に依
存している。すなわち主蒸気の温度制御は水燃比制御と
二次過熱器スプレ制御により、再熱蒸気の温度制御は再
熱器流入熱ガスのダンパ制御によってそれぞれ行われ
る。
術によれば、蒸気温度の制御は専らボイラ側の制御に依
存している。すなわち主蒸気の温度制御は水燃比制御と
二次過熱器スプレ制御により、再熱蒸気の温度制御は再
熱器流入熱ガスのダンパ制御によってそれぞれ行われ
る。
【０００６】このため応答の遅れから蒸気温度とタービ
ンメタル温度差が大きくなり、過大な熱応力が発生し
て、タービン側高温部材の寿命を低下させる場合があっ
た。
ンメタル温度差が大きくなり、過大な熱応力が発生し
て、タービン側高温部材の寿命を低下させる場合があっ
た。
【０００７】そこで、本発明は、蒸気タービンの高温部
品に発生する熱応力を予測し、この予測値に応じた蒸気
温度制御をすることによって熱応力の抑制をする、蒸気
タービンの熱応力制御方法の提供を目的とする。
品に発生する熱応力を予測し、この予測値に応じた蒸気
温度制御をすることによって熱応力の抑制をする、蒸気
タービンの熱応力制御方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するもので、ロータメタル温度とタービンへ流入す
る蒸気の温度とを検出してタービン高温部の発生熱応力
を演算予測し、該演算値が設定値に達したとき、主蒸気
又は再熱蒸気の温度を先行補正することを特徴とする蒸
気タービンの熱応力制御方法である。
解決するもので、ロータメタル温度とタービンへ流入す
る蒸気の温度とを検出してタービン高温部の発生熱応力
を演算予測し、該演算値が設定値に達したとき、主蒸気
又は再熱蒸気の温度を先行補正することを特徴とする蒸
気タービンの熱応力制御方法である。
【０００９】上述した蒸気温度の先行補正は、主蒸気に
あっては給水と燃料比又は二次過熱器へのスプレ水制御
により、再熱蒸気にあっては再熱器流入熱ガスのダンパ
制御によりそれぞれ行うとよい。
あっては給水と燃料比又は二次過熱器へのスプレ水制御
により、再熱蒸気にあっては再熱器流入熱ガスのダンパ
制御によりそれぞれ行うとよい。
【００１０】
【作用】前述した手段によれば、高圧タービンは主蒸気
の温度制御、中圧タービンは再熱蒸気の温度制御によ
り、それぞれの高温部熱応力が問題となる熱疲労を発生
しない範囲で温度変化率が抑制される。
の温度制御、中圧タービンは再熱蒸気の温度制御によ
り、それぞれの高温部熱応力が問題となる熱疲労を発生
しない範囲で温度変化率が抑制される。
【００１１】
【実施例】本発明による蒸気タービンの熱応力制御方法
の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。なお、
図１は熱応力制御方法を示す系統図、図２はそのフロー
チャートである。
の一実施例を図１及び図２に基づいて説明する。なお、
図１は熱応力制御方法を示す系統図、図２はそのフロー
チャートである。
【００１２】図１において、高圧タービン１のロータメ
タル温度とボイラ出口での主蒸気温度は、１チップで構
成されるマイクロコンピュータの主蒸気用ＣＰＵ（Ｃｅ
ｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２へ入
力され、熱応力が予測演算される。この演算値が予め入
力された熱応力制限値としての設定値に達したとき、主
蒸気の温度制御指令がボイラ側へ発信される。同じよう
に中圧タービン３のロータメタル温度とボイラ出口での
再熱蒸気温度も再熱蒸気用ＣＰＵ４へ入力され、熱応力
の予測演算及び再熱蒸気温度の制御指令が発信される。
タル温度とボイラ出口での主蒸気温度は、１チップで構
成されるマイクロコンピュータの主蒸気用ＣＰＵ（Ｃｅ
ｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２へ入
力され、熱応力が予測演算される。この演算値が予め入
力された熱応力制限値としての設定値に達したとき、主
蒸気の温度制御指令がボイラ側へ発信される。同じよう
に中圧タービン３のロータメタル温度とボイラ出口での
再熱蒸気温度も再熱蒸気用ＣＰＵ４へ入力され、熱応力
の予測演算及び再熱蒸気温度の制御指令が発信される。
【００１３】なお、符号５は主蒸気止め弁、符号６は蒸
気加減弁、符号７は再熱蒸気止め弁、符号８はインター
セプト弁、符号９ａ，９ｂは蒸気温度計、符号１０ａ，
１０ｂはメタル温度計、符号１１は低圧タービン、符号
１２は発電機、符号１３は復水器、符号４はボイラであ
る。
気加減弁、符号７は再熱蒸気止め弁、符号８はインター
セプト弁、符号９ａ，９ｂは蒸気温度計、符号１０ａ，
１０ｂはメタル温度計、符号１１は低圧タービン、符号
１２は発電機、符号１３は復水器、符号４はボイラであ
る。
【００１４】次に図２のフローチャートを簡単に説明す
る。主蒸気用ＣＰＵ２には、蒸気温度計９ａから主蒸気
の蒸気温度が、メタル温度計１０ａから高圧タービン１
のロータメタル温度が、各々入力される。主蒸気用ＣＰ
Ｕ２では、これらの入力データに基づいて負荷変更時の
熱応力を演算により予測する。すなわち、高圧タービン
１へ流入する主蒸気の蒸気温度と、高圧タービン１のロ
ータメタル温度とから、タービン高温部の発生熱応力を
演算予測するのである。そして、入力データである蒸気
温度及びロータメタル温度の変化率から熱応力の変化率
を予測し、この予測値（演算値）を所定の熱応力制限値
と比較する。この熱応力制限値は起動時と各負荷によっ
て一般に異なった設定値が使われ、高負荷になる程その
値は小さく、またタービンの仕様によっても異なる。
る。主蒸気用ＣＰＵ２には、蒸気温度計９ａから主蒸気
の蒸気温度が、メタル温度計１０ａから高圧タービン１
のロータメタル温度が、各々入力される。主蒸気用ＣＰ
Ｕ２では、これらの入力データに基づいて負荷変更時の
熱応力を演算により予測する。すなわち、高圧タービン
１へ流入する主蒸気の蒸気温度と、高圧タービン１のロ
ータメタル温度とから、タービン高温部の発生熱応力を
演算予測するのである。そして、入力データである蒸気
温度及びロータメタル温度の変化率から熱応力の変化率
を予測し、この予測値（演算値）を所定の熱応力制限値
と比較する。この熱応力制限値は起動時と各負荷によっ
て一般に異なった設定値が使われ、高負荷になる程その
値は小さく、またタービンの仕様によっても異なる。
【００１５】予測値と熱応力制限値との比較の結果、予
測値が熱応力制限値を超えない場合はそのまま通常運転
を継続する。しかし、予測値が熱応力制限値を超えた場
合は、この結果をボイラ１４の制御系へフィードバック
し、主蒸気の温度を先行補正する。主蒸気の温度を先行
補正する方法としては、給水と燃料比又は二次過熱器へ
のスプレ水の制御が有効であり、時定数が極めて大きく
時間遅れが問題となるときには両者を併用すればよい。
これにより、主蒸気の蒸気温度は抑制制御され、高温部
熱応力が問題となる熱疲労を発生しない範囲の温度変化
率に保つことができる。
測値が熱応力制限値を超えない場合はそのまま通常運転
を継続する。しかし、予測値が熱応力制限値を超えた場
合は、この結果をボイラ１４の制御系へフィードバック
し、主蒸気の温度を先行補正する。主蒸気の温度を先行
補正する方法としては、給水と燃料比又は二次過熱器へ
のスプレ水の制御が有効であり、時定数が極めて大きく
時間遅れが問題となるときには両者を併用すればよい。
これにより、主蒸気の蒸気温度は抑制制御され、高温部
熱応力が問題となる熱疲労を発生しない範囲の温度変化
率に保つことができる。
【００１６】また、再熱蒸気用ＣＰＵ４においても、蒸
気温度計９ｂ及びメタル温度計１０ａからの入力データ
に基づいて同様の制御がなされ、再熱蒸気の温度を先行
補正する。この場合、再熱蒸気の温度補正方法として
は、再熱器流入熱ガスのダンパ制御が有効である。これ
により、再熱蒸気の蒸気温度は抑制制御され、温度変化
率を所定の範囲内に保つことができる。
気温度計９ｂ及びメタル温度計１０ａからの入力データ
に基づいて同様の制御がなされ、再熱蒸気の温度を先行
補正する。この場合、再熱蒸気の温度補正方法として
は、再熱器流入熱ガスのダンパ制御が有効である。これ
により、再熱蒸気の蒸気温度は抑制制御され、温度変化
率を所定の範囲内に保つことができる。
【００１７】なお、蒸気温度を検出する蒸気温度計９
ａ，９ｂには通常熱電対や抵抗温度計が使われるが、保
護管による検出の遅れを減らすため、半導体を素子とす
るサーミスタ抵抗温度計がしばしば適用される。
ａ，９ｂには通常熱電対や抵抗温度計が使われるが、保
護管による検出の遅れを減らすため、半導体を素子とす
るサーミスタ抵抗温度計がしばしば適用される。
【００１８】
【発明の効果】前述した本発明によれば、従来のボイラ
蒸気温度制御にタービンの熱応力予測制御が併用して行
われ、高・中圧タービン高温部の過大な熱応力が抑制さ
れて高温部の寿命が延び、蒸気タービンの信頼性が向上
する。
蒸気温度制御にタービンの熱応力予測制御が併用して行
われ、高・中圧タービン高温部の過大な熱応力が抑制さ
れて高温部の寿命が延び、蒸気タービンの信頼性が向上
する。
【図１】本発明の一実施例に係る蒸気タービンの熱応力
制御方法を示す系統図である。
制御方法を示す系統図である。
【図２】図１の熱応力制御方法を示すフローチャートで
ある。
ある。
１ 高圧タービン ２ 主蒸気用ＣＰＵ ３ 中圧タービン ４ 再熱蒸気用ＣＰＵ ９ａ，９ｂ 蒸気温度計 １０ａ，１０ｂ メタル温度計
Claims (2)
- 【請求項１】ロータメタル温度とタービンへ流入する蒸
気の温度とを検出してタービン高温部の発生熱応力を演
算予測し、該演算値が設定値に達したとき、主蒸気又は
再熱蒸気の温度を先行補正することを特徴とする蒸気タ
ービンの熱応力制御方法。 - 【請求項２】請求項１記載の熱応力制御方法において、
タービン熱応力抑制のための蒸気温度を、主蒸気にあっ
ては給水と燃料比又は二次過熱器へのスプレ水制御によ
り、再熱蒸気にあっては再熱器流入熱ガスのダンパ制御
により、それぞれ先行補正することを特徴とする蒸気タ
ービンの熱応力制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5152898A JPH06341301A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 蒸気タービンの熱応力制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5152898A JPH06341301A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 蒸気タービンの熱応力制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341301A true JPH06341301A (ja) | 1994-12-13 |
Family
ID=15550549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5152898A Withdrawn JPH06341301A (ja) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | 蒸気タービンの熱応力制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06341301A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009501292A (ja) * | 2005-07-14 | 2009-01-15 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービン設備の始動方法 |
| US20140260254A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Hitachi, Ltd. | Steam Turbine Power Plant |
| JP2015007380A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンプラントの起動制御装置 |
| JP2017072125A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-04-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 蒸気タービンロータ応力を管理するための制御システム及び使用方法 |
-
1993
- 1993-05-31 JP JP5152898A patent/JPH06341301A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009501292A (ja) * | 2005-07-14 | 2009-01-15 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービン設備の始動方法 |
| JP4762310B2 (ja) * | 2005-07-14 | 2011-08-31 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 蒸気タービン設備の始動方法 |
| US20140260254A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Hitachi, Ltd. | Steam Turbine Power Plant |
| JP2015007380A (ja) * | 2013-06-25 | 2015-01-15 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービンプラントの起動制御装置 |
| JP2017072125A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-04-13 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 蒸気タービンロータ応力を管理するための制御システム及び使用方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000801 |