JPS5896102A - 蒸気タ−ビンロ−タの暖機方法及びその装置 - Google Patents

蒸気タ−ビンロ−タの暖機方法及びその装置

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JPS5896102A
JPS5896102A JP19286281A JP19286281A JPS5896102A JP S5896102 A JPS5896102 A JP S5896102A JP 19286281 A JP19286281 A JP 19286281A JP 19286281 A JP19286281 A JP 19286281A JP S5896102 A JPS5896102 A JP S5896102A
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turbine rotor
rotor
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warm
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Hitoshi Isa
伊佐 均
Katsukuni Kuno
久野 勝邦
Katsuto Kashiwara
柏原 克人
Kazuo Ikeuchi
和雄 池内
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Hitachi Ltd
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    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

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】 本発明は、蒸気タービンロータの暖機方法及び装置に係
り、特にガスタービンと蒸気タービンとのコンバインド
プラントにおける蒸気タービンロータを暖機する暖気方
法及び装置に関するものである。
従来、蒸気り□−ビンロータを暖機する方式は、蒸気タ
ービン車室内を暖機蒸気により加熱した上で数時間のタ
ーニング運転を行う方式か或は蒸気タービンロータを8
00〜1200RPM  の低速回転で数十分から数時
間保持して行う方式が採用されていた。しかしながらど
ちらの方式もロータの外表面からのみのロータ暖機であ
るため、ロータ中心孔表面温度が上昇するのに時間を要
し、そのため長時間暖機が必要であった。近年1発電プ
ラントの起動停止回数の増加に伴って短時間の起動停止
が要求される事となり、・この為に長時間を要するロー
タ暖機技術の改善及び起動時の蒸気ターピンロー・夕熱
応力の緩和技術が問題となってきた。
このような問題に対し、蒸気タービンロータの中心孔内
面側から、外表面と同時に加熱暖機する方法が考えられ
ており、特開昭51−104102号公報では、ロータ
中心孔へ加熱又は冷却用流体を流入させ、中心孔表面温
度を上昇または、降下させロータ熱応力を制御する装置
が提案されている。また、特公昭55−20052号公
報では、ロータ本体に内蔵した電気ヒータによるロータ
内表面及び外表面暖機装置等が提案されている。
しかしながら、加熱又は冷却用流体を流入させるために
は、流体加熱装置、流体押込み装置が必要であり、もし
流体に空気を用いる場合は、そのタービンロー夛に対す
る加熱冷却効果を向上させるために更に加圧装置が必要
となる。またタービンロータに電気ヒータを内蔵させる
考えも、ロータ構造が複雑となることから、ロータ製作
上の難しさ、製作後ロータの振動に対する信頼性の低下
、電気ヒータ゛近接部と他の部分の熱的アンバランス等
の問題がある。
本発明の目的は、ガスタービンと蒸気タービンのコンバ
インド発電プラントにおいて、暖機の為の加熱装置及び
押込み装置を新たに設けること無く蒸気タービンロータ
の暖機を可能にした暖機方法並びに装置を提供する事に
ある。
本発明の特徴とするところは、ガスタービンと蒸気ター
ビンとのコンバインドプラントにおいて、前記ガスター
ビンから圧縮された加熱空気を抽気し、この加熱空気を
必要温度とした後に蒸気タービンロータの中心孔に導く
ことにより蒸気タービンロータの暖機を行う方法並びに
装置である。
次に1本発明の一実施例である蒸気タービンとガスター
ビンとのコンバインドプラントの蒸気タービンロータの
暖気方法及び装置につい−で第1図を用いて説明する。
図において、ガスタービン圧縮機1で圧縮加熱された空
気は、燃焼器2での燃焼を促進するために用いられる。
燃焼ガスはガスタービン3内で仕事をし、ガスタービン
発電機4を回転させる事で発電する。一方ガスタ、−ビ
ン3内で仕事をした後の排ガスは、排ガスライン5を通
り、排ガスボイラー6に導かれる。排ガスボイラー6で
は、高温排ガスと給水の熱交換が行なわれ、蒸気が発生
し、その蒸気は、主蒸気ライン7を通り蒸気タービン8
、に導かれる。蒸気は蒸気タービン8内を流れ、蒸気タ
ービン発電機9で発電させた後、復水器10に回収冷却
され、水に戻る。この水は、復水ライン11を通り、加
熱器12で蒸気タービンより抽気ライン14を通して流
入する抽気蒸気で加熱され脱気器13を経て、排ガスボ
イラー6に戻る。以上のような蒸気ター゛ピンとガスタ
ービンのコンノ(インドプラントにおける本発明の一実
施例の詳細を第2図に示す。
第2図において、ガスタービンロータ15Bにカップリ
ング部16で接続された圧縮機ロータ15Aは、動翼1
7の植った何枚かのディスク18をスタッキングボルド
19で結合した構造となっている。空気は、翼長の大き
い方から小さい方へ、圧縮機車室20に植えられた静翼
21と動翼17間を流れ圧縮されるとともに加熱される
この圧縮加熱空気を、いくつかの抽気室22より抽気し
、暖機空気抽気ライン23A、23Bに導く。この暖機
空気抽気ライン23A、23Bには、各々、各1個の流
量制御弁24A、24Bが設けられており、その流量制
御弁24A、24Bを通過して各々流量制御された暖機
空気は合流した後に蒸気タービン導入ライン25を流れ
、蒸気タービンロータ26の中心孔26Aに導かれる。
蒸気タービン導入ライン25には異物分i装置38、例
えば遠心式分離器等を設置し、フィルターを併設するこ
とで蒸気タービン中心孔26、に異物が混入することを
防止している。蒸気タービンロータ26は動翼27を有
する何枚かのディスク28より成り立ち、各ディスク2
8間には静翼29を有するダイヤプラム30が備えられ
ている。そして蒸気タービンロータ中心孔26Aに備え
られたメタル温度測定用サーモカップル31、又は車室
32に設けられた車室内壁メタル温度測定用サーモカッ
プル33A、33Bにより測定された温度は、ライン3
3Cを通じて暖機空気制御器34へ入力される。暖機空
気制御器34では、暖機空気必要温度を演算決定するが
、これには暖気空気抽気ライン23A、23Bに設けた
温度検出器42A。
42B並びに蒸気タービン導入ライ/25に設けた温度
検出器41にて検出され、抽気温度指示ライン36A、
36B並びに混合暖機空気温度指示ライン37を通じて
入力される各温度に基づいて決定され、この決定に基づ
く操作信号が流量制御ライン35A、35Bを通じて流
量制御弁24A。
24Bの開度を制御するようになっている。
第3図に、上記暖機空気制御器34における演算制御法
を示す。暖機空気制御器では、まず過程101にて蒸気
タービン回転数R1及び負荷Li+ガスタービン回転数
R2及び負荷L2車室内壁メタル温度又は、ロータ中心
孔内壁メタル温度T1、抽気空気温度T s g T 
b %混合暖機空気温度T1が入力され、ロータ熱応力
及び3〜6分後の予測ロータ熱応力計算が30秒または
1分間隔で行なわれる。そして次の過程102にてこの
予測ロータ熱応力が、制限熱応力以下となるよう3〜6
分後の必要ロータ暖機温度(’ro  )が決定される
の差Tを考える。「流量制御弁24Aを流れる抽気温度
T、J<r流量制御弁24Bを流れる抽気温度TbJを
考慮して、T〉0の時は過程104の如く流量制御弁2
4A弁を若干量とし、流量制御弁24B弁を若干量に、
又、T〈0の時は過程105の如く流量制御弁24A弁
を若干量とし、流量制御弁24B弁を若干量とし、次に
過程106にあるように混合暖機温度TIを測定し、再
び過程103に戻ってT (=To−T、)の判定を行
い、流量制御を繰り返すようになっている。
第4図及び第5図には、蒸気タービンロータ中心孔26
Aに混合暖機空気を導入させる部分の構造を示す。
第4図において蒸気タービンロータ26のカップリング
部39、又は、蒸気タービンロータ26に結合されるロ
ータ26B又はロータ26Bのカップリング部端39B
に、カップリングボルト穴40間をロータの外表面より
中心孔に貫通した。
複数個の中心孔導入溝41を設け、この溝41よりロー
タ中心孔へ暖機空気を流入させる。中心孔導入溝は41
、カップリング外表面より中心孔に貫通した複数個の穴
でもよい。一方、カップリング部39の外表面には、軸
表面に沿った空気の漏洩を防止するラビリンスパツキン
42を有する、カップリングカバー43が設置され、こ
のカバー43により暖機用空気室44が構成される。混
合暖機空気45はカップリングカバー43の外部より導
入パイプ46を通りこの暖機用空気室44に流入した後
、ロータ中心孔26Aに導かれるようになっている。
次に本発明の応用例を第6図に示す。
第6図は、ガスタービンロータ52と蒸気ターピンロー
タが一軸に連結されている構造を示したものである。
ガスタービン圧縮機の吐出空気の一部は、通常動翼47
を有するホイール48とスペーサー49を何本かのスタ
ッキングポルト50で連結したガスタービンロータ52
の中心孔51へ直接流入し、ホイール48と動翼47の
冷却に使用される。そこでこの冷却空気の一部をヌタツ
ブシャフト52にあけた中心孔52Aを通して、カップ
リングシャフト53.ダイヤフラムカップリング54の
中心孔を経て、蒸気タービンロータ26の中心孔26A
に暖機空気として流入させる方法である。
この方法は、外部から蒸気タービンロータ中心孔26A
へ加熱空気を導く導入構造が不要となり。
更にガスタービンロータ中心孔52Aへの冷却空気は、
圧縮機ロータの中心孔より吐出させるもので、その遠心
効果により異物のない清浄な空気となっているため、異
物分離装置も不要となるものである。一方、その暖機空
気の温度制御は、圧縮機・回転数と圧縮機吐出空気温度
とが、比例的な関係があることを考慮し、圧縮機の回転
数を制御して必要暖機空気温度を得る事となる。この際
の必要暖機温度は、第3図の過程101に示すように、
熱応力計算制限より決定されるものである。
以上説明したように1本発明によれば、ガスタービンと
蒸気タービンとのコンバインドプラントにおいて、加熱
装置を新たに設けることなく蒸気タービンロータの暖機
が容易にできるという効果を奏する。また、起動、停止
時間の短縮、起動停止、負荷変化時にタービンロータに
作用する熱応力の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の対象となる蒸気タービンとガスター
ビンのコンバインドプラント系統図、第2図は本発明の
一実施例であるコンバインドプラントにおける蒸気ター
ビンロータの暖機装置を示す系統図、第3図は第2図に
おける暖機空気制御器の機能を示すフローチャート、第
4図は、暖機空気の蒸気タービンロータ中心孔への導入
構造を示す構造図、第5図は第4図のV−■方向矢視図
、第5図は本発明の他の実施例を示す蒸気タービンロー
タと、ガスタービンロータが一軸で結合されている場合
の蒸気タービンロータ暖機構造図である。 l・・・ガスタービン圧縮機、3・・・ガスタービン、
8・・・蒸気タービン、15A・・・圧縮機ロータ、1
5B・・・ガスタービンロータ、16・・・カップリン
グ部、23A・・・暖機空気抽気ライン、23B・・・
暖機空気抽気ライン、24A・・・流量制御弁、24B
・・・流量制御弁、25・・・蒸気タービン中心孔導入
ライン。 26・・・蒸気タービンロータ、26A・・・蒸気ター
ビン中心孔、31・・・サーモカップル、33A・・・
サーモカップル、33B・・・サーモカップル、34・
・・暖機空気制御器、35A・・・流量制御ライン、3
5B・・・流量制御ライン、36A・・・抽気温度指示
ライン、36B・・・抽気温度指示ライン、37・・・
混合暖機空気温度指示ライン、38・・・異物分離装置
、39・・・ロータカップリング部、40・・・カップ
リングボルト穴、41・・・中心孔導入溝、42・・・
ラビリンスパツキン、43・・・カップリングカバー、
44・・・暖機用空気室、4′5・・・混合暖機空気、
46・・・導入パイプ、51・・・ガスタービンロータ
中心孔、52・・・スタッブシャフト、53・・・カッ
プリングシャフト、7 tln ′82 劇 f)3  凶 メ 、2 詔 粘 5 l

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ガスタービンと蒸気タービンとを備えたフンバイ
    ンドプラントの蒸気タービンロータの暖機方法において
    、ガスタービンの圧縮機から加熱空気を抽気し、この加
    熱空気を蒸気タービンロータの中心孔に導入することに
    よ抄該蒸気タービンロータの暖気を行うことを特徴とす
    る蒸気タービンロータの暖機方法。 2、前記圧縮機の複数個所より温度の相違する加熱空気
    をそれぞれ抽気し、これら加熱空気を相互して適切な温
    度とした後に前記蒸気タービンロータの中心孔に導入す
    るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の蒸気タービンロータの暖機方法。 3、圧縮機から抽気される加熱空気の流量を制御して適
    切な温度となるように調節することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項又は第2項記載の蒸気タービンロータの
    暖機方法。 4、前記加熱空気は異物分離装置を介した後に蒸気ター
    ビンロータの中心孔に導入するようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第1項又は第2項又は第3項記載の
    蒸気タービンロータの暖機方法。 5、前記加熱空気を蒸気タービンロータのカップリング
    に形成した流路を通じて該タービンロータの中心孔内に
    導入するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項又は第2項又は第3項又は第4項記載の蒸気タービ
    ンロータの暖機方法。 6、 ガスタービンと蒸気タービンとを備えたコンバイ
    ンドプラントの蒸気タービンロータの暖気方法において
    、ガスタービ/の圧縮機から抽気空気をガスタービンの
    冷却空気として流下させ、このガスタービンを流下して
    昇温した冷却空気を蒸気タービンロータの中心孔に導入
    することにより該蒸気タービンロータの暖機を行うこと
    を特徴とする蒸気タービンロータの暖機方法。 7、 ガスタービンのロータ中心孔を流下する前記冷却
    空気を、該ガスタービンのロータと一軸に連結された蒸
    気タービンのロータ中心孔内に導入するようにしたこと
    を特徴とする特許請求の範囲第6項記載の蒸気タービン
    ロータの暖機方法。 8、 ガスタービンと蒸気タービンとを備えたコンバイ
    ンドプラントの蒸気タービンロータの暖機装置において
    、前記ガスタービンの圧縮機から加熱空気を抽気する抽
    気配管を配設し、該抽気配管を通じて該加熱空気を蒸気
    タービンロータの中心孔内に導入するようにしたことを
    特徴とする蒸気タービンロータの暖機装置。 9、 前記抽気配管を複数個配設し、これら各抽気配管
    をその下流側で相互に連通させて抽気された温度の相違
    する加熱空気を合流して適温化し、この合流された加熱
    空気が蒸気タービンロータ内に導入されるようにしたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第8項記載の蒸気タービ
    ンロータの暖機装置。 10、前記複数個の抽気配管に流量調整弁を設置したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の蒸気タービ
    ンロータの暖機装置。 11、前記蒸気タービンロータの中心孔或は前記抽気配
    管の合流点より下流側に温度検出器を設置し。 この温度検出器の温度信号に基づいて前記流量調節弁の
    開度を制御する制御装置を設置したことを特徴とする特
    許請求の範囲第10項記載の蒸気タービンロータの暖機
    装置。 12、前記抽気配管に異物除去装置を配設したことを特
    徴とする特許請求の範囲第8項又は第12項記載の蒸気
    タービンロータの暖機装置。 13、蒸気タービンロータのカップリングに該ロータ中
    心孔と連通ずる流路を形成し、前記抽気配管から導かれ
    る加熱空気が該カップリングの流路を介して蒸気タービ
    ンのロータ中心孔内に流入するようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第8項又は第9項又は第10項又は
    第11項又は第12項記載の蒸気タービンロータの暖機
    装置。 14、前記カッブリジグの流路はカップリングの端面に
    形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第13
    項記載の蒸気タービンロータの暖機装置。 15、前記カップリングの外周を覆うカップリングカバ
    ーを設置し、タービンロータに面した該カバ一部分には
    シール装置を設けると共に、該カバーに前記抽気配管の
    端部を連通させたことを特徴とする特許請求の範囲第1
    3項又は第14項記載の蒸気タービンロータの暖機装置
    。 16、ガスタービンと蒸気タービンとを備えだコンバイ
    ンドプラントの蒸気タービンロータの暖機装置において
    、ガスタービンの圧縮機から抽気空気をガスタービンの
    冷却空気として導く冷却流路をμスタービンロータ内に
    設け、このガスタービンロータの冷却流路を流・下して
    昇温した冷却空気を蒸気タービンロータの中心孔に導入
    するようにしたことを特徴とする蒸気タービンロータの
    暖機装置。 17、前記冷却流路が形成されたガスタービンロータと
    蒸気タービンロータとを相互に連結し、ガスタービンロ
    ータの冷却流路を流下した冷却空気が直接蒸気タービン
    ロータ中心孔内に導入゛されるようにしたことを特徴と
    する特許請求の範囲第16項記載ノ蒸気タービンロータ
    の暖機装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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