JPS59224405A - タ−ビングランドシ−ル蒸気系統 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タービンに係り・特に・熱効率の向上を図
り、弁のエロージョンの問題を解決し、機器の大幅な減
少によるメインテナンスの向上、ひいては・制御性の向
上を図るタービングランドシール蒸気系統に関する。

〔発明の背景〕

蒸気タービンのグランドシール蒸気系統は５周知の通り
・グランドシール蒸気により・タービン内部と外部をし
ゃ断し、タービン内蒸気の外部漏洩または、外気空気の
タービンへの流入を防止するために設置されている。タ
ービンのグランドシール蒸気は、高中圧タービンでは、
通常、起動時および低負荷時にはグランドパツキン部に
供給され、高負荷時には、余剰蒸気とグランドシール排
出系統に排出されて仕事をする。低圧タービンでは、常
時、供給される。また、中間負荷帯に於いて・高中圧タ
ービンの余剰シール蒸気はほとんど低圧タービンに供給
される。

従って、起動時、低負荷時および中間負荷まではグラン
ドシール蒸気が不足する。この不足シール蒸気の供給蒸
気源は主蒸気系統からであシ、この蒸気を調整器で適切
な圧力に減圧して不足シール蒸気をまかなう必要がある
。このように、高負荷時には、高中圧タービンの余剰排
出シールのみで低圧タービンの不足シール蒸気をまかな
うことができ、主蒸気を供給する必要はない。従来、蒸
気タービンの運転は高負荷一定運転が主であったが、最
近経済情勢の変化に伴う省エネ化、高効率化の観点から
・昼間は高負荷、夜間は最低負荷運転、いわゆる、中間
負荷運転、さらには、毎日起動停止プラントに移行する
傾向にある。

次に、従来のタービングランドシール蒸気系統について
説明する。第１図は従来の再熱タービングランドシール
蒸気系統の１例を示す。タービンの蒸気の流れはボイラ
からの主蒸気は、主蒸気止め弁１．蒸気加減弁２を通り
、高圧タービン３に入り、高圧タービン３で仕事をした
後、低温再熱管４を通り、再熱器で再熱された、高温再
熱蒸気は組合せ再熱弁５を経由して・中圧タービン６・
さらには、配管７を通り、低圧タービン８で仕事をし、
復水器１０で復水される。また、高、中低圧タービンの
段落途中からは一部の蒸気が抽出される。タービングラ
ンドパツキン部のシール蒸気は次のようになる。タービ
ン起動時、および・低負荷時、前述のように、グランド
シール蒸気は不足し、不足シール蒸気として、高温高圧
の主蒸気が用いられる。主蒸気は配管１２を通シ、圧力
調整器１１で・最適なグランドシール蒸気圧力に減圧さ
れ、配管１３を通り・各パツキン部へ導かれる。高負荷
時は、前述のように、高圧タービンパツキン部１５ａ１
および、中圧タービンパツキン部１５ｂから配管１３ａ
、１３ｂを通り、余剰シール蒸気が排出される。この余
剰シール蒸気の一部は低圧タービンパツキン部１５Ｃ，
１５ｄへ配管１３Ｃ，１３ｄを経由して供給される。他
の一部は配管１３を通り、圧力調整器１１を介して配管
１４へ導かれ、熱回収される。また、高中圧タービンパ
ツキン部１５ａ、１５ｂからの余剰シール蒸気量と低圧
タービンパツキン部の必要シール蒸気量が等しくなるタ
ービン負荷は一般的に定格負荷の５０〜７５チとなって
いる。

従って、起動時から５０〜７５チ負荷までは、低圧ター
ビンの必要シール蒸気量は高中圧タービンパツキン部か
らの余剰シール蒸気量では不足し、その不足分は高温高
圧の主蒸気が供給されることになる。第３図および第４
図にその１例を示す。

第３図は高中圧タービンパツキン部のリーク量で、プラ
ス側は排出、マイナス側は供給を示す。また。

第４図は、高圧タービンパツキン部１５ａの余剰シール
蒸気量２０、中圧タービンパツキン部ｉ　ｓ　ｂの余剰
シール蒸気量２１、主蒸気の供給シール蒸気量２２、低
圧タービンパツキン部ｉｓｃ、１５ｄの必要シール蒸気
量２３とタービン負荷との関連を示す。次に、中間負荷
運転時のタービングランドシール蒸気系統について説明
する。

前述の運転を行なえば、昼間は高負荷で運転されるため
、主蒸気の供給シール蒸気は不要であるが、夜間は最低
負荷（定格の１５〜２０チ負荷）となり、シール蒸気が
不足する。その不足分は高温、高圧の主蒸気でまかなう
ことになる。この主蒸気は一度も仕事をしていない蒸気
であり、プラント効率が低下する。また、毎日起動、停
止を行なうプラントでも上記と同様、熱効率低下の要因
となり、省エネ化、高効率化（寄与出来ないことになる
。これらの問題点を解決する根本的な改善策が必要であ
る。また、第５図は従来の調整器の一例である。構成は
高温高圧の主蒸気を最適なシール蒸気圧に減圧する空気
式圧力調整弁１１ａ、余剰シール蒸気を排出し、シール
蒸気圧力を規定の圧力に制御する空気式圧力調整弁１１
ｂ％シール蒸気圧力を検出する検出配管１１ｅ、ｌｌｆ
・設定値と実測値との偏差を検出し、その信号を圧力調
整弁１１ａ、ｌｌｂに伝達する空気式調節器１１Ｃ，１
１（Ｌ調節器１１Ｃ，ｌｉｄへ規定の空気を供給する配
管ｉｘｇ、ｉｘｉおよび調節器１１Ｃ，１１ｄ（Ｄ出力
信号を調整弁１１　ａ、１１ｂに導入する空気配管１１
ｈ、　　１ｉｊから成る。

調節弁１１ａは入力信号が高の時、弁閉方向に。

低い場合は弁開方向に動作する。調整弁１１ｂは□入力
信号が高い時には弁開方向・低い場合は弁閉方向にｊ作
動する。圧力調整計ｉｉｃは設定圧力をシール蒸気圧力
（一般的に０．２８ａｔｇ）とし・配管１３のシール蒸
気圧力が設定値より高い場合は・調整弁１１ａを閉方向
になる出力信号を与え、供給シール蒸気を減少させる。

また、低い場合は調整弁１１ａを開き、供給シール蒸気
量を増加させる。また、調節器ｌｉｄの圧力設定値は調
節器１１Ｃの設定値より若干高めに設定、シール蒸気圧
力が設定圧よシ高い場合は、調整弁１１ｂを開方向に動
作させ、配管１３のシール蒸気を調整弁１１ｂを介して
、配管１４に排出させる。また、低い場合は前述と逆で
ある。

タービン起動時は、シール蒸気が不足し、シール蒸気圧
は調節器１１Ｃ，ｌｉｄの設定圧よシ低いため調整弁ｉ
ｉａを開き、主蒸気を供給する。

一方、調整弁１１ｂは全閉状態を保持する。負荷が上昇
するにつれ、高中圧タービンパツキン部１５ａ、１５ｂ
の余剰シール蒸気量が増え、低圧タービンパツキン部１
５ｅ、１５ｄ必要シール蒸気量と等しくなると、調整弁
１１ａは全閉、となり、調整弁１１ｂも全開状態を保持
する。

さらに負荷が上昇し高負荷になると、高中圧タービンパ
ツキン部１５ａ、１５ｂら排出される余剰シール蒸気量
が、低圧タービンパツキン部必要シール蒸気量より犬と
なり、その結果、配管１３のシール蒸気圧力が調節器ｌ
ｉｄの設定圧より高くなシ、調整弁１１ｂは開き、前述
の差分の余剰シール蒸気を排出させる。高負荷から低負
荷、低負荷から高負荷運転を行なえば、調整弁１１ａ。

１１ｂは相互に開閉を繰り返す。調整弁１１ａは高温高
圧の蒸気を減圧し、かつ、蒸気量を調整するため、弁の
エロージョンが問題となる。また。

調節器１１Ｃ，ｌｉｄの設定圧力は、はぼ同じ位いであ
り、かつ、設定値が非常に低いため、調整弁切換え時、
調整弁が干渉し、制御が不安定となる問題がある・ 〔発明の目的〕 本発明の目的は４．起動、停止および出力変化時に於け
る、不足シール蒸気にタービン内で仕事をした後の蒸気
を用いることにより、熱効率を向上させる弁のエロージ
ョンを解決し・制御性の改善を図るタービングランドシ
ール蒸気系統を提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明の要点は、タービンの起動、停止および出力変化
時における、不足シール蒸気にタービンで仕事をした、
熱容量の少ない蒸気を使用するにある。

タービングランドパツキン部のシール蒸気は、起動時か
ら中間負荷まではシール蒸気ば不足する。

この不足シール蒸気として、最低負荷から中間負荷寸で
を主蒸気等の高温高圧で高エネルギの蒸気では、熱効率
が悪い。熱効率向上を図る手段として・主蒸気等の高温
高圧の蒸気ではなく、他の熱源の低い蒸気源から供給す
る。この供給蒸気源として・タービン段落途中で・かつ
・グランドシール蒸気圧力より高い蒸気を用い、低圧タ
ービングランドパツキン部上流で、かつ、中圧タービン
パツキン部下流の間に接続する。しかし、この系統はタ
ービン起動時および最低負荷時までは、グランドシール
蒸気圧力より低いため常時使用できガい。そこで・この
供給蒸気系統の途中に切換装置を設ける必要がある。切
換装置の切換は、タービン負荷あるいは、系統の圧力は
、あらかじめ設定できるので、負荷、または、圧力検出
装置を設け、これを介して切換える。また、これと同時
に主蒸気の高温高圧の供給シール蒸気も、切換装置の信
号等にょシ、切換える必要がある・ 〔発明の実施例〕 第２図は本発明の一実施例のタービングランドシール蒸
気系統の概略を示す。本系統は一例として、低圧タービ
ンの任意の段落途中の抽出蒸気を使用する。切換装置１
６の一例を第６図に示す。

その構成は・抽気蒸気をグランドシール系統に供給する
弁１６　ａ　ｓ配管１７．１８．弁１６ａを開閉させる
装置としての抽出蒸気圧力を検出する圧力検出装置１６
ｂ、その検出配管１６ｄ、検出装置１６ｂからの信号で
弁１６ａを駆動する流体（ここでは圧縮空気とする）を
供給、排出させる、切換弁１６ｃ１および、配管１６ｆ
、１６ｇ。

１６ｈから成る。弁１６ａは空気作動のＯＮ′。

ＯＦＦ弁で・空気が供給されて閉じ、排出で開く。

圧力検出装置として圧力スイッチ１６ｂ・弁１６ａを駆
動する空気を供給、排出するための電磁切換弁１６Ｃと
空気を供給、排出する配管１６ｆ。

１６ｇ、１６１１および圧力スイッチ１６ｂの動作信号
を電磁切換弁１６Ｃに伝達する配線から成る。

圧力スイッチ１５ｂの圧力設定値は、タービングランド
シール蒸気圧力より高い値に設定する。この値は、少な
くとも、最低負荷（１５〜２０％負荷）以上となってい
る。そして、圧力スイッチ１６ｂが、ＯＮ、ＯＦＦ’す
ることにより、その信号は配線１６ｅを介して・電磁切
換弁１６ｃを切換、空気を弁１６ａに供給、あるいは、
排出させ。

弁１６Ｃを開閉させる。圧力スイッチ１６ｂは圧力上昇
でＯＮ、下降でＯＦＦとなる。電磁切換弁１６Ｃは圧力
スイッチ１６ｂの接点がＯＮすると。

配管１６ｆから供給される流体を断ち、弁１６ａに配管
１６ｇを通して供給している流体を配管１６ｈを通して
排出させ、圧力スイッチ１６ｂの接点がＯＦＦになると
・排出配管１６ｈをブロックし・配管１６ｆから供給さ
れる空気を配管１６ｇに導き、弁１６ａへ供給する。す
なわち、配管１７の圧力が、上昇し圧力スイッチ１６ｂ
の設定値以上になると、その圧力を検出配管１６ｄを介
し、圧力スイッチ１２ｂの接点がＯＮｔ、、電磁切換弁
１６Ｃを切換・弁１６ａを開く、また、逆に、圧力が低
下すると、弁１６ａは閉じる。弁１６ａが開いたことを
検出する開度検出器１６ｉを設けて信号を出すようにし
ている。

次に、グランドシール蒸気の圧力調整器１１について説
明する。その具体的な一実施例を第７図に示す。圧力調
整器１１は、蒸気量を制限するオリフィスｌｌｋ・圧力
調整弁１１ｂ、調節器１１ｄ・検出配管１１ｆ・配管１
１ｉ、ｉｌｊにより構成される。

調節器ｌｉｄは配管１１ｉから供給される一定の空気圧
を入力とし出力として、設定値と実測値の偏差に応じて
出力信号を出す。すガわち、検出配管１１ｆにより検出
するシール蒸気圧が上昇すると、−い空気信号を出力し
、シール蒸気圧が低下すると、低い空気信号を出力する
。調整弁１１ｂは調節器ｌｉｄからの出力信号により開
閉し、調節器ｌｉｄから高い信号が入力されると開方向
に作動し、低い入力信号の場合は、弁閉方向に作動し、
排出蒸気量を制御することによシ、シール蒸気圧を常に
規定の圧力に制御する。弁１２は主蒸気系統からのグラ
ンドシール供給蒸気の止め弁であり、不足シール蒸気の
供給、断に使用し弁１２は電動弁としており、負荷しゃ
断又はトリップで開、弁１６ａが開くと閉じるよう電気
信号で開閉するようにしている。

次に、起動時、低負荷時、高負荷時及び負荷変化時のグ
ランドシール系統の運用について説明する。起動時には
シール蒸気が不足するため、主蒸気は配管１２を通シ、
弁１２、配管１２ｂ・さらには、オリフィスｌｌｋより
、配管１３に供給され、さらに、配管１３２〜１３ｄを
経由し、各グランドパツキン部１５８〜１５ｄに供給さ
れる。

この時の供給蒸気量は、規定のグランドシール蒸気圧力
（通常０．２１〜０．２８ｋｇ１０ｎ２ｇ）を確保でき
る量とし、その流量制限をオリフィスｌｌｋで行なって
いる。従って、シール蒸気圧力は規定圧力であるため、
調整弁１１ｂは全閉となシ・シール蒸気は配管１４へは
排出されない。一方、低圧タービン８からの抽出蒸気は
第８図のように、抽出蒸気圧力はグランドシール蒸気圧
力より低いため・第５図の弁１６ａは全閉のままである
。起動から低負荷帯の最低運用負荷（定格負荷の１５〜
２０チ）では、負荷上昇とともに、高中圧タービンのパ
ツキン部１５ａ、１５ｂから余剰蒸気が配管１３ａ、１
３ｂを通って排出される。この排出蒸気は低圧タービン
のグランドパツキン部１５Ｃ１１５ｄへ配管１３ｃ、１
３．ｄを通して供給される。

一方、主蒸気は、負荷変化に関係なく・一定蒸気量が供
給される。従って、グランドシール蒸気圧力が規定値以
上に上昇するため、調節器ｌｉｄは調整弁１１ｂを開く
方向に出力信号を出し、シール蒸気圧力と設定値との偏
差が０になるように調整弁１１ｂを開く。調整弁１１ｂ
から配管１４へ排出される蒸気量は、高、中圧タービン
パッキン部１５ａ、１５ｂから排出される余剰シール蒸
気量と同じに々る。また、低圧タービン８からの抽出蒸
気圧力はグランドシール蒸気圧力以下のため、弁１６ａ
は起動時と同様全閉の！、マである。さらに、負荷が上
昇し・最低負荷（１０〜１５％）以上になると、低圧タ
ービン８がらの抽出蒸気圧力は第８図のように、グラン
ドシール蒸気圧力より高くなり、シール蒸気として供給
可能となる。そこで、あらかじめ、最適な値に設定され
圧力スイッチ１６ｂの接点がＯＮし、その信号は配線１
６ｅを介して、電磁切換弁１６ｃを動作させ、弁１６ａ
を開き、抽出蒸気を配管９の途中から分岐した配管１７
を通して、シール蒸気系統の配管１３へ供給する。弁１
６ａが開くと同時に、弁開信号は開度検出器１６ｉで検
出され、その信号は弁１２を全閉させ、供給蒸気を断つ
。これにょシ・不足シール蒸気は抽出蒸気のみで供給さ
れる。さらに負荷が上昇すると、各部の蒸気量は第９図
のようになる。そして、低圧パツキン部１５Ｃ，１５ｃ
ｌの必要シール蒸気量２３より、高中圧タービンパツキ
ン部１５ａ、１５ｂがらの余剰排出蒸気量２１゜２２と
抽出蒸気量２４の和が大となり、その差分が・調整弁１
１ｂよシ・配管１４を通シ・熱回収される。タービンが
トリップすると、高中圧タービンパツキン部１５ａ、１
５ｂのシール蒸気が不足し・抽出蒸気もなくなるため、
全体のシール蒸気が不足する。その時には、弁１２が開
き、不足するシール蒸気を供給する。昼間は高負荷・夜
間は低負荷運転を行なう中間負荷運用時にも・不足シー
ル蒸気は全て低圧タービン８からの抽出蒸気でまかない
、主蒸気は使用しない。

切換装置１６の一実施例を第１０図に示す。弁１６ｊは
電動弁であシ、弁の開閉の信号を出す検出装置を備えて
いる。そして、弁１６ｊの開閉信号は圧力検出装置１６
ｂがらの信号により５Ｍ５図と同様な動作をさせること
ができる。さらに、弁１６Ｊを開閉させる信号として、
圧力検出装置を用いているが、抽出蒸気の圧力はタービ
ン負荷にほぼ比例するので、負荷検出装置によることも
できる。また・切換装置１６の弁１６ａは空気作動式の
ＯＮ、ＯＦＦではなく、流量調整できる弁でもよい。

圧力調整器を空気作動式で説明したが油圧作動方式、あ
るいは、それと同等の方式にすることができるのは言う
までもない。１６には配線である。

さらに・本発明では抽出蒸気は一点であるが、二点以上
にして、前記同様な方式で行なうことができる。なお、
図中９は抽気管、１２ａ、１２Ｃは配管である。

〔発明の効果〕

本発明によれば大幅な熱効率の向上を図ることができる
。

ｌｃ・−ｊＰ：ｒ−ｏ−ジョンの問題を皆無にし、［メ
ンテナンス性の向上、ひいては、制御性の改善を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のターピング２ンドシール蒸気系統図、第
２図は本発明の一実施例のタービングランドシール蒸気
系統図、第３図は高中圧タービンパツキン部のタービン
負荷とシール蒸気の供給、排出の関係を示す図、第４図
は従来の各パツキン部のシール蒸気量および供給シール
蒸気量とタービン負荷との関係を示す図、第５図は従来
の調整器の系統図、第６図は本発明の切換装置の一実施
例の系統図・第７図は本発明の調整器の一実施例の系統
図、第８図はタービン段落途中から抽出する抽出蒸気圧
力とタービン負荷との関係を示す図・第９図は本発明の
各パツキン部のシール蒸気量および供給シール蒸気量と
タービン負荷との関係を示す図、第１０図は本発明の切
換装置の他の実施例の系統図である。 ８・・・低圧タービン、９・・・抽気管、１３ａ〜１３
ｄ・・・配管、１５ａ−１５（１・・・パツキン部、１
６・・・切第３０　　　　　　　　′＄７１−図 たピッー荷　　　　　　　　　　　タービンＯ苛第５　
口 第６、口 ／’１ 第７閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気タービンのグランドシール蒸気系統に於いて、 前記蒸気タービンの起動、停止および出力変化時のグラ
   ンドシール蒸気量のバランスを調節する手段として、規
   定のグランドシール蒸気圧力以上で・かつ・前記蒸気タ
   ービンで極力仕事をした蒸気を前記蒸気タービンの段落
   途中より抽出させる装置と、この抽出した蒸気を前記グ
   ランドシール蒸気系統に導く手段とからなることを特徴
   とするタービングランドシール蒸気系統・ ２、特許請求の範囲第１項の系統に於いて、前記グラン
   ドシール蒸気の圧力を調整するために流量制限装置を設
   けたことを特徴とするタービングランドシール蒸気系統
   。