JPH0645601Y2 - 蒸気タ−ビン制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［考案の目的］ （産業上の利用分野） 本考案は蒸気タービンにおけるタービン蒸気圧を制御す
る蒸気タービン制御装置に関する。

（従来の技術） 複数のタービンセクションを有する蒸気タービンにおい
て、ロータのケーシング壁貫通部は蒸気の大気への漏洩
を防止するためシールされている。また、対向流型のケ
ーシングの場合のように同一のケーシング内に、隣接す
るタービンセクションがある場合には、その一方から他
方へ漏洩する蒸気に対してもシールされている。

これらのシールは通常ラビリンス型式のパッキングによ
って行なわれる。このラビリンスパッキングは高圧部分
から低圧部部分へ、回転するロータに沿って流れる蒸気
に断続的に絞り作用を与えることにより、漏洩量を減少
させるものである。

ところで、全負荷時において正圧となる部分のシールは
圧力パッキングと呼ばれるが、タービン全体が負圧にな
るような低負荷時には圧力パッキングにおいても、ター
ビン内部への空気の流入を防止しなければならない。

圧力パッキングのシール部はこのために設けられている
ものであり、圧力を0.21〜0.28kgf/cm²ｇに自動調整さ
れているスチームシールヘッダと連絡されている。低負
荷時においては、このスチームシールヘッダよりタービ
ン側へ蒸気が供給され、また負荷が高くなってタービン
段落圧力が上昇すると、蒸気はタービン側からこのスチ
ームシールヘッダへ逃がされる。

通常、圧力パッキングのシール部とタービン内部との間
には１個またはそれ以上の漏洩蒸気抽出口が設けられて
おり、適当な高圧抽気ラインに連絡されている。また、
シール部の外側にはベント部が設けられており、グラン
ド蒸気エキゾスタによって水柱で‐80〜‐130mm程度の
弱真空に保持されている。これによって、シール部から
の漏洩蒸気と共に大気側からも空気を引き込むことにな
る。

スチームシールヘッダは油圧作動のグランド蒸気調整器
により所定の圧力（前述の0.21〜0.28kgf/cm²ｇ）に自
動的に保持されている。軽負荷時にはこのスチームシー
ルヘッダに主蒸気ラインまたは補助蒸気ラインから蒸気
が供給され、また高負荷時には、通常、真空パッキング
で必要とされる蒸気量より圧力パッキングからの漏洩蒸
気の方が多くなるので、余剰の蒸気はそれより低圧側の
抽気点に放出される。

また、蒸気弁においては、弁を駆動する弁棒と、これを
ガイドするスリーブの間隙からも外部へ蒸気が漏洩する
が、大気側への漏洩を出来るだけ少なくし、また熱回収
を有効にするため、２段もしくはそれ以上の段数のリー
クオフ構造がとられている。例えば、第１番目のリーク
オフは比較的圧力の高いタービン抽気段へ接続され、そ
の後のリークオフによってスチームシールヘッダへ接続
されている。大気側へはこのスチームシールヘッダの圧
力と大気圧との差圧により、蒸気が漏洩することにな
る。

上記において、スチームシールヘッダの圧力は次のよう
にして常時に一定になるように制御されている。

（１）タービンの起動時あるいは低負荷時 高圧段のタービンにおいても器内圧は低く、シール部は
大気より空気を吸い込み、復水器あるいはグランド蒸気
復水器またはエキゾスタの能力を越えてしまう。このた
め、グンド蒸気調整器は補助蒸気を外部より流入させ、
一定圧になるように調整する。

（２）タービン高圧負荷時 高圧タービンのシール部からの漏洩蒸気が増え、低圧タ
ービンのシール部に供給される。余剰の蒸気はスチーム
シールヘッダの圧力上昇を引き起こすが、グランド蒸気
調整器の作用により逃し弁が開いて一定圧になるように
制御される。

ここで、スチームシールヘッダの圧力は通常の定格負荷
運転中の高圧、低圧各タービンセクションの漏洩蒸気流
量のバランスと、シール部〜スチームシールヘッダ間の
圧力損失等を考慮して、一般に0.21〜0.28fkg/cm²ｇ程
度の圧力とされている。

（考案が解決しようとする問題点） 上述のように従来の蒸気タービンにおいて、スチームシ
ールヘッダの圧力は定格負荷時の状態を考慮して一定値
に設定されているため、タービン起動時にもその圧力に
調整され、補助蒸気等の外部蒸気が供給されている。

しかしながら、タービン起動時におけるシール圧は大気
からの空気流入を防止するのが目的であり、シール部の
圧力損失を考慮した大気圧より僅かに高い圧力の設定で
よい。

これまでの運転実態を見ると、タービン起動時にはター
ビングランド部あるいは蒸気弁グランド部からの漏洩蒸
気が多いにもかかわらず、頻度が少ないということか
ら、そのまま放置されていたが、近年は、火力運用モー
ドが従来のベースロード運用から負荷調整運用に変って
きており、特に予備機としてのターニング運転、DSS機
として夜間のターニング運転あるいは夜間の極低負荷運
転等の増加により上記の現象が無視できない状況になっ
てきており、補助蒸気流量も必要以上に供給しないとい
う省エネルギーの観点から、タービン起動時のスチーム
シール圧力について改善が要望されていた。

また、タービン起動時のスチームシール圧力が必要以上
に高いと、蒸気弁等に不都合を生じることがある。すな
わち、タービン起動時には蒸気弁のケーシングは低温状
態にあり、そこへ高温、高エンタルピの補助蒸気がスチ
ームシールヘッダよりリークオフを介して流入すると、
その一部は低温の弁ケーシングに接触してドレン化す
る。このドレンは弁棒に付着し、弁棒の腐蝕や浸食を惹
起し、ひいては弁棒の強度を低下させてしまうことがあ
る。

従って、蒸気タービンのターニングあるいは低負荷時に
はシール蒸気量はできるだけ低く抑えることが望ましい
が、従来はスチームシールヘッダは常に蒸気圧一定で制
御されているため、上述の如き欠点を防ぐことができな
かった。

［考案の構成］ （問題点を解決するための手段） 本考案の蒸気タービン制御装置は蒸気タービンにおける
グランド蒸気圧を制御する蒸気タービン制御装置におい
て、タービン負荷が所定値以下であることを出力検出器
によって検出し、この出力検出器からの検出信号によっ
てスチームシールヘッダの設定圧力を調整するよう構成
したことを特徴とするものである。

（作用） 上述のように構成した本考案装置おいては、蒸気タービ
ンの起動時あるいは低負荷時におけるスチームシールヘ
ッダ圧力は定格時よりも低い値に設定されるので、外部
からの補助蒸気を必要以上に使用することを回避でき、
エネルギーの節減に寄与できる上、蒸気のドレン化によ
る不具合を低減することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本考案の実施例を説明する。

第１図において、出力検出器１によって検出されたター
ビン出力、すなわち、負荷Ｌを示す信号は設定演算器２
に入力され、所定の設定値Ｐを調整装置３に向けて出力
する。調整装置３は加減器４と比例演算器５からなり、
前記設定演算器２からの信号Ｐと、圧力検出器６によっ
て検出されたスチームシールヘッダ圧力P_SSHは加減器４
に入力されて比較演算され、得られた偏差信号ΔＰは比
例演算器５に導かれる。

スチームシールヘッダ７に補助蒸気を供給する配管８の
途中には給弁９が介挿されており、またスチームシール
ヘッダ７内の過剰蒸気を復水器またはLPヒータに導く配
管10の途中には逃し弁１が介挿されている。

これらの供給弁９や逃し弁11を開閉するアクチュエータ
12、13は前述の比例演算器５の出力によって制御され
る。

上記において、出力検出器１にて検出された負荷Ｌが所
定の負荷L₀より低い時は設定演算器２から圧力設定値Ｐ
としてP_aが出力され、また、L₀より高い負荷の場合はP_b
の圧力設定値が出力される。

このようにして負荷に応じて選別された圧力設定値P_a、P
_bに対し、圧力検出器６により検出されたスチームシー
ルヘッダ７の圧力値P_SSHは調整装置３の加減器４におい
て偏差量が算出され、この偏差信号ΔＰに対して比例演
算器５で供給弁９および逃し弁11の開度設定信号が作り
出される。

比例演算器５は偏差量が負の時、すなわち圧力設定値に
対して実際の圧力が大きい時は逃し弁11を所定のゲイン
で開け、また偏差量が正の時、すなわち圧力設定値に対
して実際の圧力が低い時は供給弁９が所定のゲインで開
くような信号を作り出す機能を有しており、このように
して作られた設定信号によってアクチュエータ12、13を
駆動する。

上述のように構成した本考案装置おいて、スチームシー
ルヘッダ７は所定の負荷以下ではP_aの圧力に制御され、
それ以上の負荷ではP_aよりも高いP_bの圧力に制御される
ことになる。

従って、タービン起動時および低負荷時には定格負荷時
のスチームシールヘッダ圧力P_bより低い圧力に自動的に
設定することができ、その結果、必要量以上の補助蒸気
を外部より供給することなく、またシール部から外部へ
の漏洩蒸気量も最小限に抑えることができる。

これによってタービンのターニング時、起動時、および
低負荷時のプラント全体の熱効率を上げることができ、
また外部への漏洩蒸気の低減でドレン化を低く抑えて、
蒸気弁の腐蝕発生を防ぐことができる。

なお、既設の蒸気タービン制御装置に本考案を適用する
場合のように、従来のグランド蒸気調整器をそのまま使
用する場合には、第２図に示すようにすればよい。

すなわち、配管８に介挿した供給弁９と、配管10に介挿
した逃がし弁11を開閉制御するグランド蒸気調整器20に
加えて、配管８に供給元弁21を介挿し、また、この供給
元弁と供給弁９をバイパスしてバイパス配管22を設け、
このバイパス配管に供給バイパス弁23を介挿する。

供給元弁21を駆動する電動駆動部24を圧力調整切替装置
25によって制御する。また圧力調整装置26は圧力検出ラ
イン27からの圧力信号と、圧力信号切替装置25からの信
号を受け、供給バイパス弁23を制御する。

上記において、出力検出器１によって検出されたタービ
ン出力Ｌは圧力調整切替装置25に入力され、出力Ｌが所
定負荷L₀より大きい時には供給元弁21を全閉させるべく
電動駆動部24を信号を出力すると共に、圧力調整装置26
には供給バイパス弁23を全閉させる信号が圧力調整切替
装置25から出力される。

一方、検出出力Ｌが所定負荷L₀より小さいときは供給元
弁21は全閉され、供給バイパス弁23の圧力調整装置26に
はスチームシールヘッダ７の検出圧力を導いて、所定負
荷以下時の圧力に制御すべく供給バイパス弁23の開度制
御を行って補助蒸気の流入量を加減させる。

このような構成の蒸気タービン制御装置によっても第１
図の場合と同様の効果を上げることができる。

なお、上記各実施例においてスチームシールヘッダの設
定圧力はタービン出力値に比例させた連続量であればよ
り効果が上げられる。また、第２図において供給元弁23
は空気調節弁あるいは電動調節弁等、何れの駆動方式の
弁であってもよい。

［考案の効果］ 上述のように、本考案の蒸気タービン制御装置ではター
ピ出力が少ないターニングや起動時にスチームシールヘ
ッダ圧力を定格負荷時よりも低く設定するようにしたの
で、上記定格負荷以下での補助蒸気流量を従来よりも低
く押えることができ、省エネルギーの面で十分な効果が
得られる。また、グランド部（例えば、弁棒〜ブッシュ
部）より外部へシール蒸気を必要以上に漏洩させること
がなく、不要なドレンの発生を防ぐことにより機器の腐
蝕等を避けることができ、制御システム全体の信頼性の
向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本考案の蒸気タービン制
御装置の実施例を示す系統図である。 １……出力検出器 ２……設定演算器 ３……調整装置 ４……加減器 ５……比例演算器 ６……圧力検出器 ７……スチームシールヘッダ ９……供給弁 11……逃し弁 20……グランド蒸気調整器 21……供給元弁 23……供給バイパス弁 24……電動駆動部 25……圧力調整切替装置 26……圧力調整装置

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンにおけるグランド蒸気圧を制
   御する蒸気タービン制御装置において、タービン負荷が
   所定値以下であることを出力検出器によって検出し、こ
   の出力検出器からの検出信号によってスチームシールヘ
   ッダの設定圧力を起動時には定格出力運転時の圧力より
   も低く調整するよう構成したことを特徴とする蒸気ター
   ビン制御装置。
2. 【請求項２】スチームシールヘッダへの補助蒸気供給量
   を制御する供給弁と、前記スチームシールヘッダからの
   蒸気逃し量を制御する逃し弁とを駆動する調整装置が加
   減器および比例演算器から構成されており、この加減器
   には、スチームシールヘッダ内の圧力を検出する圧力検
   出器からの信号P_SSHと、蒸気タービンの出力を検出する
   出力検出器からの信号Ｌに応じて設定値を変化させる設
   定演算器からの信号Ｐが入力されるよう構成されている
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の蒸気タービン制御
   装置。