JPS58501829A - 過負荷弁を備えた蒸気タ−ビンの運動方法および装置 - 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】 過負９５升を備えた蒸気タービンの運転方法発明の背景 本発明は瑠入口た負荷で運転するためのタービンの予備能力を使って蒸気タービ ンを運転する力Ｊに関するものである。

発電事業で使用される大形蒸気タービンは、公称定格容量、すなわち「保証点」 と一般に呼ばれろ運転点を超えて、ある程度の付加的な負荷能力を与えるように 随時設計されている。　公称定格容量はパワー出力で表わされ、この状態は通常 光全開放になっていない制御弁で得られる。　したがって、制御弁を完全に開放 することによって付加的な能力が得られる。　もし蒸気進入弁を完全開放した状 態で公称定格容量が得られるようにタービンが設計されている場合には、エネル ギー使用率または熱消費率で表わされるその点でのタービン効率は著しく改善さ れろ。　しかし制御弁を完全に開放している場合には、蒸気タービンの予備容量 を達成し得ろ手段は限られたものＫなる。

制御弁を完全開放にした状態で公称定格容量が得られろ場合にタービンの余分な 容量を得ろ公知の方法の７つは、バイパス弁な設けて、この弁により余分な蒸気 を制御弁を迂回してタービンの後段の低圧段に送るものである。　（従来使用さ れている）この方法には３つθ・欠点がある。　第１にバイパス斤乞タービン制 御システムに組み入れて、実際上バイパス弁を付加的な制御弁として用いて進入 制御弁と調和して制御されるよう（て絞らなければならないと考えられろ。　こ れにより匍ｊ御システムが著しく複雑（（なる。　側スに、軟り型バイパス７１ ′−を用いて産業上必要とされる増分的万調歪条件を何足するために、甑鍔弁と バイパス弁を多少オーバーラツプしなければならなかった。　云い換えると、制 御弁を全開にする前にバイパス弁を開き始めることが必要になる。　こうすると 、タービンの公称定格容量での効率が低下する。　第３に、このようなバイパス 弁の容量は小さいため、タービンをそれに接続された電力システムの周波数制御 に関与させろために弁の往復運動がかなり必要になる。　この大きい運動によっ てひどく摩耗し、弁が早く故障してしまうことがある。

したがって１本発明の７つの目的は、タービン制御システムを実質的に変更する こと外しにタービンの予備容量を実現し、かつ絞り型バイパス弁を使う必要のな い、バイパス過負荷弁を用いた蒸気タービンの運転方法な提１共することてある 。

更に本発明の７つの目的は、バイパス過負荷弁を使用することにより公称定格点 での蒸気タービンの効率を最大にするとともに、制御弁とバイパス過負荷弁との 間の動作のオーバラップを必要としないようにすることである。

発明の概要 本発明による蒸気タービンの好ましい運転方法においては、制御弁と並列（（バ イパス過負荷弁を設けて。

蒸気をタービンのより低圧の段に送るように接続する。

タービンか全負荷より低い負荷て動作している間、バイパス過負荷弁は閉成位置 に保持され、　？ｌＩｌ制御弁は予め選択されたパワー負荷を維続するように位 置きめされろ。　タービンに対する負荷需要が増すにつれて、制御弁は負荷に応 じて開度が大きくなり、逐にすべての制御弁は公称定格容量に対応する最大動作 位置（弁が広く開く）に達する。　このとき、操作者の選択でバイパス過負荷弁 が完全に開放され、はぼ同時に制御弁の７つ（またはそれより多く）が再び絞ら れて、予め選択されたタービン負荷を維続するのに必要な量を超えろ分だけ、バ イパス過負荷弁を通過する蒸気を相殺する。　このようにして予備容量の絞りが 制御弁により設定され、ついで制御弁は付加的なパワー出力容量を得ろため、全 開位置の方へ向けて開くことができろ。

バイパス過負荷弁は単に開閉式で動作し、絞り制御は常に主制御弁によって行な われろ。　バイパス過負Ｆｉ弁は全蒸気流のｊ係の範囲内の蒸気流を通すことが できるのが好−ましい。

図面の簡単な説明 本明卸］書末尾の拍Ｘ範囲（・こ発明を構成すると考えられろ要ｆ１を具体的ｊ て明確ｊてご１シ載しているが、添イ・］の図面を参照した以下の説明ｊでより 発明をより良く理解−１−ζ）ことができよう。

第１　Ｌｚｉ　＋−ｉターヒン発？Ｌ磯発電所の概略図であって、タービン１− （ま本発明ＩＣ従ってバイパス過負荷弁が使用六・れてい乙１、 ｉ、ｚ＋べｌ　＋、ｊ、＋発明にｆメＬつて運転されろ蒸気タービンについて０ ）熱消費率とパワー出力との関係を示し、更にバイパス過負荷弁を用いない従来 の方法により運転されろ蒸気タービンに対する同様の関係を示す図である。

発明の詳細な説明 第１図の発電所において５ホイラー１０は高圧蒸気源として作用し、原動流体な 供給して再熱蒸気タービン１２を駆動する。　この再熱蒸気タービン１２には高 圧（Ｉ−［Ｐ）部１４、中間圧力（ＩＰ）部１６．ならびに低圧（ＬＪ−’　） 部１８が含寸れている。　図ではタービンの各部１４．１６および１８が相互に 縦続結合され、更にシャフト２２により発電機２０に結合されているか。

他の結合構成な使用することもでさる。

ホイラー　１０からの蒸気流路は蒸気導管２４を通り、そこから進入制御弁２５ 乃至２８を通ってＩＩＰタービン１４１Ｃ入る。　制＠１弁２５乃至２８の各々 は部分」イ（人構成ては円周方向に配列されたノスル円弧室オたは単−Ｊ１（− 人偽成では初段ノスルの前にあろ竿−空間４：ｊ［ｌ′１つて１１１）部１４に 蒸気を送入才ろよう１・Ｃ辺ＩＦＩＴｈされている。　これらの構成のいずれも 従来良く知られているものてある。、　更に部分進入構成のタービンの制Ｘｊ７ ｆは、掌円弧モードて（・寸１同時（て、もしく（・」部分円弧モードで逐次動 作させろことかでき乙３．　全円５）バモードの場合１ｃＩけ、蒸気１寸基本的 （・τ−作な円周パターンななすようにＩ−Ｉ　Ｐ部１４　に送入され、このた めタービンは単一進入構成のタービンと同様に動作刊−る−　部分円弧モードの 場合には、蒸気ぽ１ず１つまたはそれより多くのノスル円弧室に送入され、つい でタービンの負荷が増大するにつれて逐次他のノスル円弧室に送入される。

１（Ｐ部分１４　から排出された蒸気は再熱器に送られ、再熱器により蒸気の温 度が高められろ。　次に、再熱器からの蒸気は１．Ｐ部１６に送られ、続いて連 絡導管３２を通ってＬＰ部１８に入る。　ＬＰ部１８から排出された蒸気は復水 器３４に、流入し、ここから復水がホイラー１０１・こ戻されて再循環する。

蒸気タービンの制御は非常（Ｃ複雑でこみいつだ処理であるが、タービンが実質 的に定常状態で動作している場合の主要な考慮点は、タービンの速ｔＷと負荷を 維持することである。　第１図において、これらの変数は帰還制何１システム３ ８によって制御される。　帰還制御システム３８は１１ゴ１１釘ｊＰ２５乃至２ ８のｆヶ１１′１“５めを行ない（すなわち、弁Ｊ）開度をきめ）、タービン１ ２への進入：Ｘ−気へ：：ｎ減する６、　このような１ｌｉｌｌ両システムｉｔ 周知−こ、ｆ’）　’ｌ　、たとえばｆｌｉ’＋　ｊ１３Ｇシステム３日とじて ｃ１米ｔ”ｌ　−１１ｒ　ａ′Ｆ　３０９７Ｉ’ｌｃｆ；’ｌ’υｃｆｆｌｉ示 さｉニーＣイる形式ノ４　ノｆ　使７４−１する（二と力・できろ１、　この米 国特許３０９７りよとの開示内容を粒間、１′（＋］−４で引用才ろ。

タービンの負荷需要が大きくなるにつれて、制御システム３８は制御弁２５乃全 ２８の７つ以上の位置きめを行なって、より多くの蒸気をタービンに進入させろ ことにより、発電機２０から供給されろ電力を増大させる。　負荷が増大し続け ろと、最終的に制御弁２５乃至２８はすべて全開され、タービン１２ばその公称 定格容量に達する。　絞り損失を最小にする観点で最も効率の良いタービンの運 転点（すなわち最低の熱消費率）も制御弁を広く開放することにより達成されろ ことがわかる。

実質的にあらゆるタービンは、公称定格容量を超えろパワーを発生するだめの予 備容量を持つように設計されている８　制御弁がそれらの限界に達した後でター ビンから付加的なパワーを得ろために、第１図に示した本発明の好ましい実施例 に従ってバイパス過負何升４０力・１ｊけられている。う　このバイパス過負荷 弁４０は蒸気供給導管２４と再熱器３０の前の再熱点との間（、ζ桜仇されてい る。　このバイパス過負萌斤４０ｇ）制釧のため［二、単純な開閉式（手切〕斗 たは自動の）制御器４２か設けられている。　負荷需要か公称定格容量より大き いときは常に、制御器４２が弁４０を作動して開、”ｊ’ｌさせろ。　過負荷弁 ４０の手動動作の場合ｔ・＝　！−ｉ、単科なスイッチング装置を１丈用するこ とができ。

そして１ｌｉｌｌ　ｌ抑７Ｆ２５乃至２８か児全（・て開放されているときは當 １・し、操作員の裁量で弁４０か開放される。　自動動作の」２２合１Ｃは、（ たとえは１ｎｌｌ伍システム３８から得られる）真向表示信号を１丈って適昌な 点て過負４ｆ弁４０　をトリカーして開放させることかできる。　いずれの場合 も、タービン負荷への影響かあるため、過負荷弁の作動により制御システム３８ を介して制御弁２５乃至２８が応動する。

たとえば制御弁２５乃至２８を全開にしてタービン１２がその公称定格容量で動 作している状態で、バイパス過負荷弁４０を全開ずろことにより付加的なパワー が得られる。　これにより蒸気がタービンの高圧部をバイパスして再熱器３０の 低温側に入ることができろ。　しかし、そのかわりに、過負荷弁４０を通ってバ イパスされた蒸気を点線４４で示したように高圧部１４のより低圧の段に送入し ても」：い。　いずれの場合にも、タービンへの全蒸気流が増大する。　これが 維持されれ虻５タービン１２１−１：より大きな出力を発生することができる。

　動作中、制御システム３８１−１夕−ヒンの速度才たは負荷の変化に応答し、 このため一定負荷の場合には、制御システム３８６」バイパスＪ過負荷７ｆ４０ の開放とほぼ同時ＩＣｉｌｉ制御弁２５乃至２８のうち１つ以上をもつと閉じた 位１〆１冒て付］ｔ１′きめし１ｔ１シて。

＃　４０を通ｊ７．）余分な蒸気を補償させろ。　このようにして−１１バイパ ス過負荷弁４０が開放されれば、制御弁は呵ひ鞭り）（］す御され、タービンの パワー出力を増大−１７）だめの余裕が得られる。

制御弁２５乃至２８は大部分の蒸気流を通すので、その寸法は過負荷弁４０１・ て比べて大きし・っ　このようにして過負荷弁４０の連？ｒｆｃ１」ツな級り動 作を避け、弁４０を単に完全開放捷た＆″ｉ児全閉成にすることによって。

所与の蒸気流量の変更のための弁棒の運動が少なくなり、弁全体の摩耗が減る。

次に第一図を参照すると、曲線５０は本発明によるタービン運転の場合のタービ ン負荷と熱消費率との間の近似的力関係を示したものである。　曲線５０はバイ パス過負荷弁をそなえだタービンについて所与の負荷に於ける熱消費率で効率を 定義している。　バイパス過負荷弁は、すべての制御弁を完全に開放した状態で 発生されるパワー出力よりも大きなパワー出力が要求されろとき、前述のように 作動されろ。　第２図ではわかりやすいように単一進入構成のものについての関 係を示しているが、この原理は部分円弧進入構成のものにも同様１（よくあては まる。　周知の如く、熱消費率は初め比較的高く、タービン出力が増大するにつ れかなり改善されろ。　最終的にすべての制御弁を広く開放した状態では、ター ビンはその最も効率の良い当、で最Ｊ−転されろ、−、シかし、この点でバイパ ス過負荷弁を開放することにより電力出力を増大することができ（ｔＩＩｌ紛５ ０か右側のセグメント５２寸で伸び７＋）、しかも熱ン自費率の上昇で示したよ うに効率を僅か１・で犠牲にするたけて所む。　物理前（二言つと、このシさ消 費工のπｔ１Ｌの原因は、ボイラーか・ｌ）活圧謔気を取り込み。

これをタービン・サイクルのかなり低Ｈ−の点に入れろために必要な蒸気圧の大 幅な低下１でよる。

比較のためと発明の利点な充分に示す目的で９曲線５４は従来のタービン弁構成 の場合についての熱消費率の関係を示している。　この場合、公称定格容量は制 御弁な完全開放する点より低い点で生じろ。

注目すべきことは、公称定格容量以下で運転される時２曲線５０のタービンは熱 消費率の点で著しく性能が向上するとともに、制御弁を広く開放した状態での曲 線５４のタービンと同一のパワー出力を得ることもできろということである。

以上発明の好捷しい一形式と考えられろものについて図示し説明してきたが、他 の種々の変形を行ない得ろことは明らかであろう。　本発明の真の精神と範囲内 にあるこのような変形のすべては請求の範囲内にあるものと思われろ。

Ｆ万晃４ 国際調査報告 第１頁の続き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．接玩された負荷にパワーを供給し、蒸気発生源からの蒸気を受しするように された蒸気タービンてあって、タービンの高圧段への蒸気の進入を制＃１ろ複数 の制御弁なそなえろと共に、蒸気源からの蒸気を受けてこの蒸気をタービンのよ り低圧の段へ送出するように接５テされたバイパス過負荷弁をそなえた蒸気ター ビ：ノを運転する方法において。 （ａｌ　上記バイパス過負荷弁を閉成状態に保ちながら、上記制御弁を制御して 位置ぎめしてタービンへ蒸気を進入させろことにより、予め選択されたパワー負 荷を維続する段階と、 （１））タービンの負荷需要が増大するにつれて、上記複数の制御弁のすべての 弁が完全開放位置１Ｃ達するまで、上記制御弁をより大きく開く段階と、 （Ｃ１上記バイパス過負荷弁を完全に開放し、はぼ１同時；で」二記制倒弁の少 なくとも／っを開成位置ｊ・Ｃ向って制御して位置き゛め才ることにより、ター ビン負荷を鉗沈するの、こ必妥ｌ蚕？超えて上ａじバイパス過負荷弁を通って流 れろ基気流童を相段する設置騎と、 （（１）　上記ｔすｉ々σ）　Ｈ＋ゴ（Ｉｌｆｆ１１升を上６１完全開放立直ｊ こ向ってｌｉｉ’ｊ画してｆ直ｄきめ］−ることにより、タービンσ）パワー出 力を更に増大する段階と。 を含むことを特徴とする蒸気タービンの運転方法。 ２、請求の範囲第１項記載の方法において、上記バイパス過負荷弁が操作者の裁 量で手動により開閉され。 上記制御弁が常に自動動画システムにより自動的に位置きめされろ方法。 ３、請求の範囲第２項記載の方法において、上記破数の制御弁がほぼ同時に位置 さめされる方法。 ４、請求の範囲第２項記載の方法において、上記複数の制御弁がほぼ逐次的に位 置ぎめされる方法。 ５、請求の範囲第１項記載の方法において、上記バイパス過負荷弁がタービン負 荷を表示する信号に応答して自動的に開閉され、上記制御弁が常に自動制御シス テムによって自動的に位置ぎめされる方法。 ６、請求の範囲第５項記載の方法において、上記複数の制御弁がほぼ同時に位置 ぎめされる方法。 ７、請求の範囲第５項記載の方法において、上記複数の制御弁がほぼ逐次的に位 置ぎめされる方法。 ８、接続された負荷に電力を供給し、蒸気発生源から蒸気な受けろようにされた 蒸気タービンであって５タービンの高圧段への蒸気の進入を制御ずろための複数 の制御弁をそなえた蒸気タービンと組み合わされて、増大したパワー負荷でター ビンを運転する装置において、（２）蒸気源かり蒸気を受けてこの蒸気をタービ ンのより低圧の段に送出す乙よう（Ｃ接続されていて、完鳴゛υｉ１’）ｊ’１ 位１６および完全１７１成位ｂ１ｊνこのみ作動されるバイパス過負荷弁、なら びに（ｂ）上記バイパス過負荷弁を」二記開放位１ｉｊｊおよび上記閉成位置に 作動する手段、を含むことを特徴とする装置。 ９、請求の範囲第８項記載の装置において、上記バイパス過負荷弁な作動する上 記手段が、操作員の裁量で作動し得る手動手段である装置。 １０、、請求の範囲第８項記載の装置において、上記バイパス過負荷弁がタービ ン負荷を表示する信号に応答して動作する自動的な手段である装置。 】１．請求の範囲第８項記載の装置において、上記バイパス過負荷弁の蒸気流容 量が上記複数の制御弁の流れ容量の！チ未満である装置。 特表昭５８−５０１ｆ’１２９（２）