JPS58217705A - 蒸気タ−ビンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は蒸気タービンの制御装置に係り、特に２段フラ
ッシュ蒸気を利用する地熱発電プラントにおける蒸気タ
ービンの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

地熱発電プラントにおいては、地中からの噴出蒸気はド
レンセパレータ等によって蒸気と熱水とに分離され、蒸
気のみを蒸気タービンへ導入してこれを駆動することに
なるが、この場合、分離された熱水を、そのまま地中へ
戻すことは発電プラントとしての効率を低下させること
になるので、最近の地熱発電プラントでは、熱水の圧力
が比較的高い場合、フラッシュタンクを設けて熱水を７
ラノシーさせ、得られた蒸気をタービンの途中段に挿入
させて、発電プラントの効率向上を計るようにしている
。

第１図は上記した２段フラッシングタービンにおける蒸
気タービンの制御装置を示している。

同図において、井戸光１かも噴出した蒸気はドレンセパ
レータ２によって高圧蒸気と熱水に分離される。

高圧蒸気はドレンセパレータ元弁３、オン−オフ動作に
よって緊急時に蒸気通路を遮断する高圧緊急蒸気止め弁
４および流過蒸気量を調整してタービンの回転数を制御
する高圧蒸気加減弁５を順次流過して蒸気タービン６に
流入する。

一方、ドレンセパレータ２によって分離された熱水はフ
ラッシュタンク７に導入されるとその一部はフラッシュ
して低圧蒸気となる。

この低圧蒸気はフラッシュタンク元弁８、低圧緊急蒸気
止め弁９および低圧蒸気加減弁１０を順次流過した後、
蒸気タービン６の中間段落に流入する。

蒸気タービン６に流入した低圧蒸気および高圧蒸気は、
蒸気タービン６とそれに直結した発電機１１を回転駆動
した後、復水器１２へ導入される。

上述のように構成した２段７ラツシングタービンにおい
ては、通常、ドレンセパレータ２からの高圧蒸気のみで
蒸気タービン６を起動させ、タービン発電機１１を電力
系統へ併入させた後、フラッシュタンク７からの低圧蒸
気を蒸気タービンへ導入するようにしている。

第２図は従来の２段フラッシングタービンにおける各弁
の動きとタービンの回転数および負荷の関係を例示する
もので、時間ｔ１　において、蒸気タービン非常装置（
図示せず）がリセットされると、高圧緊急蒸気止め弁４
と低圧緊急蒸気止め弁９は曲線ａ、ａに示すように直ち
に全開する。

時間ｔ２以降、高圧蒸気加減弁５が曲線ｄに示すように
次第に開き始めると蒸気タービン６の回転数は曲線ａの
ように次第に増加して行く。

時間ｔ３で蒸気タービンが定格回転数に到達すると、発
電機１１の電力系統への併入が行なわれタービン負荷は
曲線すのように次第に増加する。

時間ｔ４で低圧蒸気加減弁１０が曲線ｆに示すように開
き始め、以後、高圧蒸気加減弁５および低圧蒸気加減弁
１０の開度増加に伴い、タービン負荷も増加し、時間ｔ
５で定格運転状態に到達する。

上記した従来の蒸気タービンの制御装置では２段目のフ
ラッジ−蒸気を生かす場合は、その都度、タービン発電
機の負荷を下げて、低圧蒸気加減弁を全閉状態まで戻し
、その後でフラッシュタンク元弁８を開く必要があり、
その場合、低圧蒸気加減弁１０前の低圧緊急蒸気止め弁
９も開けた状態で運転されているため、フラッシュタン
ク元弁８を開けると２段フラッシュ蒸気は低圧蒸気加減
弁まで一気に流れ込むことになる。

地熱タービンにおける蒸気加減弁は火力発電プラントに
おけると同様、蒸気タービンの回転数および出力を制御
する機能を有するものであるが、多量の蒸気流量を制御
するため一火力発電プラントのような球形状の弁を用い
ることは、弁口径が非常に太きくなるという技術上およ
びコスト上の理由から不可能である。

まだ、一般市場にある大口径弁は連応性等に問題がある
。

そこで、地熱タービンにおいては蒸気加減弁としてバタ
フライ弁が多く用いられている。

このバタフライ弁には種々の形式のものがあるが、地熱
タービンの場合、蒸気温度が１７０〜１９０°Ｃぐらい
あるので、温度による伸び等を考慮したものが用いられ
ている。

第３図はバタフライ弁が正面図を、第４図はその縦断面
図を示す。

これらの図からも明らかなように、バタフライ弁では弁
体２０と弁座２１間に、ある程度の間隙を設けないと、
全閉状態で弁体２０が温度によって膨張した場合、その
周面が弁座２１　に当って動作不能となるので、弁体２
０と弁座２１　の間には間隙２２が設けられている。

この間隙２２は通常肌５〜１．５ｍｍ　程度であるが、
環状面積でみると、非常に大きな面積となり、バタフラ
イ弁の一次側に蒸気圧力がかかった場合、この間隙から
の漏洩蒸気量は非常に多くなる。

地熱発電プラントでは、多量の蒸気を制御する必要から
、一般的には、バタフライ弁を発電プラント１基当り２
〜８弁を用いることになる。

従って、バタフライ弁が全閉している状態でも一バタフ
ライ弁からの漏洩蒸気量は蒸気タービンへの全流入蒸気
量の２〜５％にも達する。

このため−多量の漏洩蒸気によって発電機の出力が急変
することになり、好ましくない状態となる。

まだ、負荷しゃ断時には、バタフライ弁は全閉（主蒸気
止め弁は全開のまま）して、タービンへの流入蒸気を断
ち、タービンの昇速を抑えるにもかかわらず、上述の漏
洩蒸気によってタービンを急速させてしまうという欠点
があった。

〔発明の目的〕

本発明は背景技術における上述の如き欠点を除去シ、バ
タフライ弁からの漏洩蒸気によるタービンの出力変動を
防止した蒸気タービンの制御装置を提供することを目的
とするものである。

〔発明の概要〕

本発明の蒸気タービンの制御装置は上述の目的を達成す
るため、井戸元から導入される蒸気をドレンセパレータ
によって高圧蒸気と熱水に分離し、高圧蒸気をドレンセ
パレータ元弁、高圧緊急蒸気止め弁および高圧蒸気加減
弁を通して蒸気タービンに導入すると共に、前記ドレン
セパレータによって分離された熱水をフラッシュタンク
に導入し、発生した低圧蒸気を７ラツシユ゛タンク元弁
、低圧緊急蒸気止め弁、およびバタフライ弁から成る低
圧蒸気止め弁を通して前記蒸気タービンの中間段落に導
入するようにした蒸気タービンの制御装置において、前
記低圧蒸気加減弁と蒸気タービンを結ぶ配管の途中から
バイパスラインを分岐させ、このバイパスラインには調
整弁を介挿すると共に、　　゛前記バイパスラインの他
端側な復水器に連結して構成されている。

〔発明の実施例〕

以下、第５図および第６図を参照して、本発明の実施例
とその作動を説明する。

なお、これらの図において、第１図および第２図におけ
ると同じ構成要素および作動曲線には同一の符号を付し
である。

第５図において、井戸元１から導入された蒸気をドレン
セパレータ２によって高圧蒸気と熱水に分離し、高圧蒸
気をドレンセパレータ元弁３、高圧緊急蒸気止め弁４お
よび高圧蒸気加減弁５を通して蒸気タービン６の高圧段
落に導入するようにした点は第１図の場合と同様である
。

マタ、ドレンセパレータ２によって分離された熱水をフ
ラッジ−タンク７に導入して低圧蒸気を発生させ、この
低圧蒸気をフラッシュタンク元弁８、低圧緊急蒸気止め
弁９、およびバタフライ弁から成る低圧蒸気加減弁１０
を通して蒸気タービン６の中間段落に導入するようにし
た点も従来例と同様であるが、本発明においては低圧蒸
気加減弁１０と蒸気タービン６の間に逆止弁１３が設置
９− されており、まだ、この逆止弁の上流側と復水器１２の
間には、調整弁１４を備えたバイパスライン１５が設け
られている。

コノバイパスラインの配管口径と調整弁１４は低圧蒸気
加減弁１０からの全漏洩蒸気量を流し得る容量のものが
使用されている。

上述のように構成した本発明の蒸気タービンの制御装置
において、低圧蒸気挿入時（この時は低圧緊急蒸気止め
弁は全開している）に、７ラノシ一タンク元弁８が開弁
すると蒸気は全閉中の低圧蒸気加減弁１０の一次側迄到
達する。

フラッシュタンク元弁８の開度が増加するにつれ、低圧
蒸気加減弁１０の一次側圧力が上昇し低圧蒸気加減弁１
０からの漏洩蒸気が多くなるが、バイパスラインの配管
口径は低圧蒸気加減弁の全漏洩蒸気量を考慮した大きさ
にされており、また調整弁１４は全開されているので、
低圧蒸気加減弁１０からの漏洩蒸気は全てバイパスライ
ン１５を通って復水器１２へ導かれる。

次に、フラッシュタンク元弁８の全開後、第６１０− 図の時間ｔ３′において、曲線ｇに示すように調整弁１
４が閉じ始める。

調整弁が閉じ始めると、逆止弁１３上流側の蒸気は圧力
が上昇し逆止弁１３を押し開いてタービン６側へ流入し
、タービン負荷を徐々に上昇させる。

そして調整弁が全開した時点（第６図の時間ｔ４）から
低圧蒸気加減弁１０が開き始め、タービン負荷の上昇を
低圧蒸気加減弁に切り換える。

調整弁１４の全閉後は、従来と同様に、低圧蒸気加減弁
１０の開度な増すことにより、タービン６への流入蒸気
量を増加させ、負荷上昇を行なう。

負荷遮断時には、発電機遮断器開にて低圧蒸気加減弁１
０に急閉信号が入るが、それと同時に調整弁１４に急開
信号を入れることにより、低圧蒸気加減弁１０からの漏
洩蒸気は低圧蒸気挿入時と同様に復水器へ流れるためタ
ービン６の過速は防止される。

また、蒸気が地中からの蒸気であるので、通常の火力プ
ラントに比べてその圧力、温度は非常に低く、比容量が
大きいため、低圧蒸気加減弁１゜からタービン入口まで
の配管口径が大きくなり、負荷遮断時の配管内の残留蒸
気（残留エネルギー）が多くなるが、本発明においては
上述の様に、低圧蒸気加減弁１０が急閉すると同時に調
整弁１４が急開するようにしであるので、残留蒸気もバ
イパスラインを通って復水器１２へ流れ、負荷遮断時の
オーバースピードの防止にも役立つことになにおいては
、低圧蒸気加減弁の二次側に復水器へのバイパスライン
と調整弁を設置するととにより２段フラッシュ地熱ター
ビンの低圧蒸気加減弁の特徴である低圧蒸気加減弁から
の漏洩蒸気による低圧蒸気挿入時の負荷変動および負荷
遮断時のタービンの異常過速を抑えることができまた、
負荷遮断時のオーバースピードを防止することができる
ので、プラントの信頼性および安全性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の２段フラッジ−蒸気を用いた地熱発電１
プラントの概略系統図、第２図はその作動説明、第３図
はバタフライ弁の正面図、第４図はその縦断面図、第５
図は本発明の蒸気タービンの制御装置の実施例を示す概
略系統図、第６図はその作動説明図である。 １・・・・・・井戸元 ２・・−・・　ドレンセパレータ ３・・・・・・　ドレンセパレータ元弁４・・・・・・
　高圧緊急蒸気止め弁 ５・・・・・　高圧蒸気加減弁 ６・・・　蒸気タービン ７・・・・・−フラッシュタンク ８・・・・・　フラッシュタンク元弁 ９・・・・・・低圧緊急蒸気止め弁 】０・・・・・・低圧蒸気加減弁 １１・・・・・・発電機 】２・・・・・・復水器 １３・・・・・・逆止弁 １３− １４・−・・・・調整弁 １５・・・・・・　バイパスライン ２０・・・・・・弁　体 ２１・・・・・・弁　座 ２２・・・・・・間　隙 （７３１７）代理人弁理士　側近　憲佑（ほか１名） １４− 第１図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、井戸元から導入される蒸気をドレンセパレータによ
   って高圧蒸気と熱水に分離し、高圧蒸気をドレンセパレ
   ータ元弁、高圧緊急蒸気止め弁および高圧蒸気加減弁を
   通して蒸気タービンに導入すると共に、前記ドレンセパ
   レータによって分離された熱水をフラッシュタンクに導
   入し、発生した低圧蒸気をフラッシュタンク元弁、低圧
   緊急蒸気止め弁、およびバタフライ弁から成る低圧蒸気
   止め弁を通して前記蒸気タービンの中間段落に導入する
   ようにした蒸気タービンの制御装置において、前記低圧
   蒸気加減弁と蒸気タービンを結ぶ配管の途中からバイパ
   スラインを分岐させ、このバイパスラインには調整弁を
   介挿すると共に、前記バイパスラインの他端側を復水器
   に連結したことを特徴とする蒸気タービンの制御装置。 ２、バイパスラインの分岐点と蒸気タービンを結ぶ配管
   の途中に逆止弁を設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の蒸気タービンの制御装置。 ３、負荷遮断時に、蒸気加減弁に急閉信号をインプット
   すると同時に調整弁に急開信号をインプットするよう構
   成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載の蒸気タービンの制御装置。