JPS5813724B2 - ２軸蒸気タ−ビン発電設備の同期系統 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、２軸蒸気タービン発電設備の同期系統に係り
、さらに詳しくは第１の軸に高圧、中圧タービンと発電
機を設け、第２の軸に低圧タービンと発電機を設けた蒸
気タービン発電設備における第１、第２の軸を同期回転
させるための同期系統に関する。

第１図、第２図に基づき、従来技術を説明する。

従来の２軸蒸気タービン発電設備は、第１図に示される
ように、各別に設置された第１、第２の軸３５，３６の
、前記第１の軸３５には高圧タービン７と中圧タービン
１１と発電機１３が設けられ、第２の軸３６には２個の
低圧タービン１２と発電機１４とが設けられている。

そして、前記機器の通常負荷運転中は、蒸気発生器１で
生成された蒸気は１次過熱器２、止弁３を経て２次過熱
器４に入り、これら１次、２次過熱器２，３で過熱蒸気
とされ、主蒸気管３２を通り、止弁５、制御弁６を介し
て高圧タービン７に送入され、高圧タービン７が駆動さ
れる。

前記高圧タービン７で仕事をした後の出口蒸気は、再熱
器８で再加熱され、止弁９、制御弁１０を介して中圧タ
ービン１１に送られ、中圧タービン１１が駆動される。

前記高圧、中圧タービン７，１１が駆動されることによ
って、第１の軸３５およびこれに設けられた発電機１３
が回転される。

前記中圧タービン１１で仕事をした後の出口蒸気は、蒸
気管４２を通って低圧タービン１２，１２に送入され、
これら低圧タービン１２．１２がそれぞれ駆動され、第
２の軸３６およびこれに設けられた発電機１４が回転さ
れる。

前記低圧タービン１２で仕事をした蒸気は、復水器１５
で凝縮水とされ、ついで復水ポンプ１６により加圧され
、低圧給水加熱機１７で加熱され、脱気器１８に。

Ｌり脱気され、給水ポンブ１９で再加川され、高王給水
加熱器２０で加熱された後、蒸気介士器１に戻される。

前記低ＬＴ箭ａ水加熱器１７、脱気器１８および高田給
水加熱器２０の加熱蒸気源には、高圧、中川、低圧クー
ビリ−７．１１，１２の抽気が市弁２８，２９，３０を
介して供給され、これらの機器で凝縮したドレンは脱気
器１８あるいは復水器１５に回収される。

前記蒸気穿，士器１の出口側には、蒸気タービンの起動
前および停止時に使用するフラッシュタンク２１が設け
られている。

該フラッシュタンク２１は、バイパス弁２２を介して１
次過熱器２と市弁３間に接続され、他のバイパス弁２３
を介して前記止弁３と２次過熱器４間に接続され、さら
に止弁２４と制御弁２５．２６．２７とを介して脱気器
１８、高圧給水加熱器２０、復水器１５とにそれぞれ接
続されている。

前記主蒸気管３２には、止弁３１を有しかつ主蒸気管暖
機蒸気を復水器１５に流す暖機系統が設けられている。

そして、蒸気タービンを起動するに当って適切な温度蒸
気が発生されるまでは、１次、２次過熱器２，４間の正
弁３が全閉され、蒸気発生器１て発生した蒸気は１次過
熱器２を通り、バイパス弁２２を通じて前記フ→ツシュ
クンク２１に流れ、該フラッシュタンク２１内の蒸気の
一部はバイパス弁２３を通り、２次過熱器４を通って主
蒸気管３２に流入し、主蒸気管３２を暖機する。

主蒸気管３２を暖機した後の蒸気は、止弁３１を有する
暖機系統を通じて復水器１５に排出される。

また、フラッシュタンク２１に流入した蒸気の他の一部
は制御弁２５．２６を経てそれぞれ脱気器１８および高
圧給水加熱器２０に流れ、これらの機器を暖機する。

さらに、残余の蒸気は制御弁２７を通って復水器１５に
排出される。

前記蒸気タービンの起動に際して適切な温度蒸気が発生
されるまでの間、高圧タービン７の入口側の止弁５、中
圧タービン１１の入口側の止弁９、高圧タービン７の出
口側と高圧給水加熱機２０間に設けられた止弁２８、中
圧タービン１１の出口側と脱気器１８間に設けられた止
弁２９、低圧タービン１２の出口側と低圧給水加熱器１
７間に設けられた止弁３０はそれぞれ閉じられる。

而して、２次過熱器４の出し」蒸気温度が適切な温度に
なった時点て、高圧、中圧クービン７，１１の人口鮭の
止弁５，９が全開され、止弁５，９に連設された制御井
６６１０が適正に開度調整され、高圧、中圧タービン７
，１１に送入される蒸気量が調整される。

ところが、定洛回転数まて上昇さぜるために蒸気タービ
ンに供給される蒸気量は、定格電気出力時の蒸気量に対
して２〜５％程度であり、蒸気のもつ丁ネルギーの大半
は高川タービン７で消費され、この第１図に示される２
軸蒸気タービンでは第１の軸３５の回転数上昇に対して
第２の軸３６の回転数が追従して上昇しないため、第２
の軸３６に設けられている低圧タービン１２に蒸気を補
給する必要がある。

そして、発電機１３．１４は三相となっているので、前
記発電機１３．１４が設けられている第１、第２の軸３
５，３６を同期回転させる必要がある。

前記低圧タービン１２に蒸気を補給し、第１、第２の軸
３５．３６を同期回転させる従来の同期系統は、低圧タ
ービン１２への蒸気補給人口である中圧タービン１１の
出口と主蒸気管３１とを結ぶ配管３７、該配管３７に設
けられた竜急用の止弁３３および蒸気流量の制御弁３４
とを備えており、第１、第２の軸３５．３６を同期回転
させるとき、主蒸気管３２から低圧タービン１２へ蒸気
を補給するようになっている。

ところで、通常、第１、第２の軸３５．３６の同期回転
数は、第２図に示されるように、定格回転数の１／２回
転数で行われ、第１、第２の軸３５．３６は第２図の八
点で電気的に結合される。

そして、第１、第２の軸３５，３６の回転後は、同期系
統３７の制御弁３４が閉じられ、第２の軸３６は第１の
軸３５の電気的エネルギーにより第１の軸３５の回転数
に保持される。

しかし、従来の同期系統によれは、第２図に示される蒸
気温度特性から明らかなごとく、制御弁３４の開時間（
Ｂ−Ｃ）に主蒸気管３２から配管３７を通じて中圧ター
ビン１１の出口近傍に蒸気が補給されると、制御弁３４
の下流側の蒸気温度が突変的に上昇し、制御弁３４が閉
じられると、該制御弁３４の下流側の蒸気温度が急降下
する特性があり、この温度変化駄ΔＴは２５０〜３００
℃にも達する。

その結果、中圧タービン１１の出１」部に熱応力の発生
、熱変形等が生じ、蒸気シール部等の摺損により効率低
下を招く欠点があった。

また、蒸気タービンの停止後、１〜８時間後に起動した
ときは、制御弁６，３４の入口蒸気温度が定格値に近い
ため、低圧タービン１２の出力配分によっては、通常負
荷運転中の低圧タービン１２の人口蒸気温度よりも高く
なる場合があり、同期系統の制御弁３４の開時間（Ｂ−
Ｃ）、すなわちわずか２０〜３０分間のために、機器を
高度な耐熱材料で形成しなければならず、コストアップ
になる欠点がある。

本発明の目的は、高圧、中圧タービンと発電機とを設け
た第１の軸と、低圧タービンと他の発電機とを設けた第
２の軸とを同期回転させるときに補給する蒸気の温度を
適正化しうる２軸蒸気タービン発電設備の同期系統を提
供することにある。

本発明の特徴は、低圧タービンへの蒸気補給入口と、主
蒸気よりも低い温度の蒸気を供給しうる蒸気源とを配管
で接続し、該配管に前記第１、第２の軸を同期回転させ
るときに開ける制御弁を設けたところにあり、この構成
により前記目的を確実に達成できたものである。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第３図は、本発明の一実施例を示す。

この実施例において、第１、第２の軸３５．３６を同期
回転させるための同期系統は、フラッシュタンク２１と
中庄タービン１１の出口近傍１３６とを結ぶ配管、該配
管に設けられた止弁１３３および制御弁１３４とを備え
ている。

前記フラッシュタンク２１には、１次過熱器２の出口側
から蒸気タービンの起動前の低温蒸気を送入するように
なっており、このフラッシュタンク２１は主蒸気よりも
低い温度の蒸気を供給しうる蒸気源である。

前記配管は、止弁２４と制御弁２７とを有しかつフラッ
シュタンク２１に送入された蒸気を復水器１５に流す配
管１３５、該配管１３５の前記制御弁２７の上流側と中
圧タービン１１の出口近傍１３６間を連結する配管１３
７とで構成されている。

前記中圧タービン１１の出口近傍１３６は、第１、第２
の軸３５．３６を同期回転させるときの、低圧タービン
１２への蒸気補給人口である。

前記止弁１３３は危急用に設けられ、前記制御弁１３４
は第１、第２の軸３５，３６４同朋回転させるときに開
かれるよ６になっている。

前述構成の同期系統では、蒸気タービンの起動後、制御
弁１３４が開かれかつ開度調整される。

前記制御弁１３４が開かれると、フラッシュタンク２１
内の蒸気中、止弁２４、配管１３５、制御弁２７を通じ
て復水器１５に流れる余剰蒸気の一部が配管１３７、止
弁１３３を通り、制御弁１３４で流量調整され、中圧タ
ービン１１の出口近傍１３６に送入され、ついで中圧タ
ービン１１から低圧タービン１２に向う蒸気管４２にお
いて、高圧、中圧タービン７，１１を通過してきた蒸気
と混合され、低圧タービン１２に送入される。

これにより、低圧タービン１２の回転１駆動を介して第
１の軸３５の回転数に第２の軸３６の回転数が追従せし
められかつ同期回転され、第１、第２の軸３５．３６に
設けられた各発電機１３，１４が電気的に同期駆動され
る。

前記第１、第２の軸３５．３６の同期回転させるときに
、フラッシュタンク２１から配管１３５，１３７、止弁
１３３、制御弁１３４を経て中圧タービン１１の出口近
傍１３６に補給される蒸気は、高圧、中圧タービン７，
１１を通過して低圧タービン１２に流れる主蒸気よりも
確実に蒸気温度が低い。

したがって、第２図に仮想線で示されるように、低圧タ
ービン１２の入口温度を常用値よりも下げることができ
、また制御弁１３４を開くことによって変化する低圧タ
ービン１２の入口の温度変化量ΔＴ′を１００〜１５０
℃に抑制でき、従来の同期系統に比べ１／２程度となる
。

その結果、低圧タービン１２への蒸気補給入口である中
圧タービン１１の出口近傍１３６の熱応力の発生、熱変
形等の不都合を防市できる。

前記第１、第２の軸３５，３６の同閘回転後は、同期系
統の制御弁１３４が閉じられ、第２の軸３６の回転数は
電気的エネルギーにより第１の軸３５の回転数に維持さ
れる。

また、第３図に示される実施例の他の構成、作用は、前
述の第１図に示される従来のものと同様となるため、説
明を省略する。

なお、低圧タービン１２への蒸気補給入口に補給する蒸
気は、図示のフラッシュクンク２１に限らず、例えはド
ラムを有する設備では１次過熱器の出口と２次過熱器の
入口間から取り出してもよく、あるいは他の発電プラン
トとの共有設備である補助蒸気系統から取り出してもよ
く、要するに主蒸気よりも低温の蒸気を取り出し、補給
しうるものであればよい。

つぎに、第４図は本発明の他の実施例を示す。

この実施例では、同期系統の配管１３７における１１弁
１３３の七流側に、ドレンセパレーク１３８が設置され
、該ドレンセパレータ１３８と復水器１５間にドレン弁
１３９が設けられている。

そして、ドレンセパレータ１３８によりフラッシュタン
ク２１から取り出される蒸気中に含まれている湿分を積
極的に除去し、そのドレンをドレン弁１３９を通じて復
水器１５に排出しうるようになっている。

さらに、この第４図に示される実施例では、前記ドレン
セバレーク１３８の底部にレベルスイッチ１４０が設け
られ、該レベルスイッチ１４０と市弁１３３とが回路１
４１で接続されている。

而して、同期系統に多量の水分が含まれた蒸気が送気さ
れたときに、レベルスイッチ１４０によりドレンセバレ
ーク１３８の水位を計測することによって蒸気中に含ま
れている水分の量を検出し、回路１４１を通じて市弁１
３３を閉じるようになっている。

したがって、蒸気発生設備側の異常発生時に、蒸気ター
ビンを保護することができる。

なお、この第４図に示される実施例の他の構成、作用は
第３図に示されるものと同様である。

本発明は、以上詳述した構成、作用のもので、本発明に
よれば第１、第２の軸を同期回転させるときに、低圧タ
ービンの入口温度を従来のものに比較して低下でき、か
つ同期系統の制御弁を開いたときの低圧タービンの入口
の温度変化量を小さく抑えることができるので、低圧タ
ービンへの蒸気補給入口部分の熱応力および熱変形等を
防止できる効果があり、また機器を高度な耐熱材料で形
成する必要がなくなるので、コストダウンを図りうる効
果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図は２軸蒸気タービン発電設備と従来の同期系統を
示す図、第２図は同期系統の蒸気温度特性を示す図、第
３図は２軸蒸気タービン発電設備と本発明同期系統の一
例を示す図、第４図は他の実施例を示す図である。 ７……高圧タービン、１１……中圧タービン、１２……
低圧タービン、１３．１４……発電機、１５……復水器
、２１……主蒸気よりも低温の蒸気源であるフラッシュ
タンク、３５……第１の軸、３６……第２の軸、１３３
……同期系統の止弁、１３４……同制御弁、１３５，１
３７……同配管、１３６……低圧タービンへの蒸気補給
入口である中圧タービンの出口近傍。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１の軸には高圧、中圧タービンと発電機を設け、
   第２の軸には低圧タービンと他の発電機を設けた２軸蒸
   気タービン発電設備において、低圧タービンへの蒸気補
   給人口と、主蒸気よりも低い温度の蒸気を供給しろる蒸
   気源とを配管で接続し、該配管に前記第１、第２の軸を
   同期回転させるときに開ける制御弁を設けたことを特徴
   とする２軸蒸気タービン発電設備の同期系統。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、前記配
   管は前記中圧タービンの排気側を介するものであること
   を特徴とする２軸蒸気タービン発電設備の同期系統。