JPH0678724B2 - 1軸コンバインドプラントにおける蒸気タービンのクーリング方法及びクーリング装置 - Google Patents

1軸コンバインドプラントにおける蒸気タービンのクーリング方法及びクーリング装置

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JPH0678724B2
JPH0678724B2 JP61094846A JP9484686A JPH0678724B2 JP H0678724 B2 JPH0678724 B2 JP H0678724B2 JP 61094846 A JP61094846 A JP 61094846A JP 9484686 A JP9484686 A JP 9484686A JP H0678724 B2 JPH0678724 B2 JP H0678724B2
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    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
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    • F01K13/02Controlling, e.g. stopping or starting
    • F01K13/025Cooling the interior by injection during idling or stand-by

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービンの排熱を熱源として発生させた
蒸気によつて駆動される蒸気タービンと、前記のガスタ
ービンとを1軸に結合した1軸コンバインドプラントを
起動する際に、前記の蒸気タービンの過熱を防止するた
めのクーリング方法、及び同クーリング装置に関するも
のである。
〔従来の技術〕
この種の1軸コンバインドプラントは蒸気タービンとガ
スタービンが同時に起動昇速できるために、多軸形コン
バインドプラント、すなわち蒸気タービンとガスタービ
ンが別軸のプラントに比較して、蒸気タービンとガスタ
ービンとが同時に昇速出来る分だけ、起動時間を短縮出
来るという長所がある。
しかしその反面、蒸気タービンの通気にあたつては、ガ
スタービンを先ず昇速してガスタービン排ガスを発生さ
せ、その排ガスを熱源として排熱回収ボイラへ導き蒸気
を発生させるまでは蒸気タービンに通気出来ない。その
結果、蒸気タービンに通気されるまでの間、風損(蒸気
タービン内部の気体の撹拌による動力の損失)によつて
過熱する虞れが有る。この為、蒸気タービン内は復水器
真空に保たれるようになつている。しかし、復水器真空
を保つために供給される約300℃前後の高温のシール蒸
気がシヤフトパツキン部から蒸気タービン内へ流入する
ことになるので、特に低圧最終付近が著しく過熱され
る。低圧最終段およびその付近の段落は、タービン翼長
が大きいため、その翼付根の遠心応力が大きい。このた
め、加熱によつて温度が著しく上昇することは材料強度
の低下を招き好ましくない。
これに対する対策としては、例えば特開昭58−117306に
示されるように、クーリング用の補助蒸気源を確保し、
これより低圧タービンへクーリング蒸気を導入して加熱
を防止する方法が公知である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術の方法は、補助蒸気系統の追設によるプラ
ント建設費の増加を招くという問題がある。その上、コ
ンバインドされた当該1軸とは別の系からの補助蒸気が
必要であることから、1軸だけのブラツクスタートが出
来なうという問題があつた。
本発明の目的は、1軸コンバインドプラントにおいて、
1軸以外の系統から補助蒸気を導入することなく、かつ
起動時の無負荷運転時にタービン内の風損による加熱を
防止することを可能にするクーリング方法、及び、蒸気
の方法を実施するに好適なクーリング装置を提供するに
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、コンバインドされた1軸の回転数が上昇し
て低圧最終段付近の風損が大きくなつた段階で、従来は
高圧加減弁を開けた後に開いていた低圧加減弁を先行的
に開けることによりクーリング蒸気を導入することで達
成される。すなわちこの低圧加減弁を開ける条件として
は、風損の指標である回転数が規定値に達したこと、及
び低圧蒸気圧力がある規定の値まで達していることが必
要である。これらの条件を満たしたことを条件として低
圧加減弁に開信号を与える制御装置を設置することにな
る。
一般にタービン内で発生する風損は、回転数の約3乗に
比例するので、回転数が上昇するに伴つて発生する風損
は加速度的に増大する。従つて回転数を条件とすること
により、クーリングが必要なタイミングを感知すること
ができる。
起動のパターンとしては、タービン解列から再起動まで
の休止期間が短いホツトスタートと、休止期間が長くて
タービンメタル温度が低くなつた場合のコールドスター
トとがある。無負荷運転時の加熱が問題となるのは、メ
タル温度が高くタービン内に流入したシール蒸気が加熱
されやすいホツトスタートの場合である。ホツトスター
トの場合は排熱回収ボイラの残留熱量が大きいため、ガ
スタービン起動とももに低温の低圧蒸気はガスタービン
による昇速の段階で発生する特徴がある。そこで従来、
高圧加減弁を開した後、低圧加減弁を開けていたのに対
して、低圧蒸気がある程度発生してあらかじめ設定され
た蒸気圧力まで上昇した段階で、高圧蒸気条件が整う前
に低圧加減弁を開けることができる。
そこで本発明の方法は、起動操作に際して、 a)前記1軸の回転数が予め定められた値に達したこ
と、及び、 b)前記の蒸気タービンを駆動する低圧蒸気の圧力が予
め定められた値に達していることを条件として、高圧蒸
気加減弁の開弁に先行させて低圧蒸気加減弁を開弁し
て、低圧蒸気タービンに導入する。
また、上記の方法を容易に実施してその効果を充分に発
揮せしめる為に創作した本発明の装置は、 a)前記1軸の回転数が予め定められた値に達したこと
を検出するセンサ、及び b)前記の蒸気タービンを駆動する低圧蒸気の圧が予め
定められた値に達していることを検出するセンサ、並び
に、 c)上記a),b),のセンサからの出力信号および、高
圧蒸気加減弁の開閉状態を表わす信号をを入力させて、
低圧蒸気加減弁の開閉信号を発信する制御装置を設け
る。
〔作用〕
前記のクーリング方法によれば、他の悪影響を及ぼす虞
れなく、蒸気タービンに対して低圧低温の蒸気を導入
し、風損の発生、並びに風損による過熱を防止すること
が出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明方法実施する為に構成したクーリング装
置を備えたコンバインドプラントの一例を示す。このコ
ンバインドプラントは、圧縮機3,ガスタービン5,発電機
6により構成されるガスタービン装置が、カツプリング
7により蒸気タービン8と1軸に結合されている。そし
て空気取入口1から流入した空気はサイレンサ2を通
り、圧縮機3で圧縮され、燃焼器4で燃料ガスと混合
し、燃焼して高温高圧ガスとなり、ガスタービン5で仕
事をした排ガスは蒸気発生器13に加熱流体として流入す
る。蒸気発生器13は、高圧蒸気発生器14と低圧蒸気発生
器15とから構成されており、高圧蒸気発生器14で発生し
た蒸気は、高圧蒸気配管18を通じて高圧蒸気止め弁19,
高圧蒸気加減弁20を通り、高圧タービン9に流入する。
起動時に高圧蒸気条件が確立しない場合は、高圧バイパ
ス管21,高圧バイパス弁22を通して復水器11へ蒸気を流
すようになつている。低圧蒸気発生器15で発生した低圧
蒸気は低圧蒸気配管23を通じて低圧止め弁24を通り、低
圧タービン10へ流入する。蒸気タービン8を出た蒸気は
復水器11で復水となり復水ポンプ16,グランドコンデン
サー17を介し、給水配管27を経て蒸気発生器13へ戻るよ
うになつている。そして低圧蒸気配管23から分岐した低
圧バイパス管25および該バイパス管25に設置された低圧
バイパス弁26を通じて起動時の蒸気を復水器11へバイパ
スさせるのは高圧バイパス弁と同じである。
コンバインドされた1軸の回転数はピツクアツプ30で検
出し、回転数信号31を発生する。低圧蒸気の圧力はサー
モカツプル32によつて検出され信号33を発生する。高圧
蒸気加減弁20の開閉状態は開度計34によつて検出され、
開度信号35に変換される。回転数信号31,低圧蒸気圧力
信号33,および高圧加減弁開度信号35は、制御装置36に
入力される。制御装置36から出た低圧蒸気加減弁開閉信
号37は低圧蒸気弁開閉用アクチエータ38に入力される。
第2図は、第1図に示した低圧蒸気加減弁開閉用の制御
装置36の構成を示したブロツク図である。回転数の条件
は蒸気タービン内の風損が大きくなる60%以上回転数と
している。低圧蒸気圧力の条件は排熱回収ボイラの低圧
蒸気発生器15から発生する蒸気量を確保するために設け
たもので、低圧蒸気圧力が低い状態で蒸気タービンの低
圧加減弁24が開かないようにしている。その理由は、低
圧蒸気圧力不足の状態で低圧加減弁24が開くと低圧蒸気
発生器15がトリツプするので、これを防止しているもの
である。また高圧加減弁の条件は、高圧蒸気が発生しな
い状態においても低圧蒸気を確保することを目的として
定めている。従来は高圧加減弁開の条件のみで低圧蒸気
加減弁を開けていたものを改良して、本実施例において
は、回転数を低圧蒸気圧力との条件が満たされれば先行
的に低圧蒸気加減弁を開けることを可能にしてある。当
然のことながら、回転数があらかじめ決められた回転数
にまで昇速する時間、および低圧蒸気圧力が一定の圧力
まで上昇する時間が起動前の段階で予測可能であれば、
起動からある一定時間後に低圧加減弁を開けるように作
動する制御装置を構成することも可能である。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明のクーリング方法を適用す
ると、1軸コンバインドプラントの起動時において、低
圧加減弁をクーリング蒸気確保用として開けることがで
きるので、風損による蒸気タービンの加熱を防止し得る
という優れた実用的効果がある。
また、本発明のクーリング装置によれば、前記のクーリ
ング方法を容易に実施してその効果を充分に発揮せしめ
ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るクーリング装置の一実施例を備え
たコンバインドプラントの系統を示す系統図である。 第2図は上記実施例の装置における低圧加減弁制御装置
の構成を示すブロツク図である。 5……ガスタービン、8……蒸気タービン、13……排熱
回収ボイラ、24……低圧蒸気加減弁、31……回転数信
号、33……低圧蒸気圧力信号、36……低圧加減弁開閉制
御装置、37……開閉信号。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンの排熱を熱源として発生させ
    た蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記のガス
    タービンとを1軸に結合した1軸コンバインドプラント
    を起動する際、 a)前記1軸の回転数が風損の指標として予め定められ
    た値に達したこと、及び、 b)前記ガスタービンの起動で発生する低温状態の低圧
    蒸気の圧力が予め定められた値に達したこと を条件として、高圧蒸気加減弁の開弁に先行させて低圧
    蒸気加減弁を開弁し、前記低圧蒸気をクーリング用蒸気
    として蒸気タービンに導入することを特徴とする1軸コ
    ンバインドプラントにおける蒸気タービンのクーリング
    方法。
  2. 【請求項2】ガスタービンの排熱を熱源として発生させ
    た蒸気によって駆動される蒸気タービンと、前記のガス
    タービンとを1軸に結合した1軸コンバインドプラント
    において、 a)前記1軸の回転数が風損の指標として予め定められ
    た値に達したときに検出信号を出力するセンサ、及び b)前記ガスタービンの起動で発生する低温状態の低圧
    蒸気の圧力が予め定められた値に達したとき検出信号を
    出力するセンサ、 並びに、 c)上記a),b)の各センサからの出力信号が入力され
    たとき、高圧蒸気加減弁の開弁に先行させて低圧蒸気加
    減弁を開弁させ、低圧蒸気をクーリング用蒸気として蒸
    気タービンに導入させる制御装置 を設けたことを特徴とする1軸コンバインドプラントに
    おける蒸気タービンのクーリング装置。
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