JPS5954707A - タ−ビンバイパス系統付蒸気タ−ビンの制御方法及び制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、タービンバイパス系統付蒸気ター　ビンの制
御方法及び制御装置に関する。特に、該蒸気タービンに
おいてその高圧タービン１−ｊｌｉｌ温気の良好な制（
財）が行なえＺ）制＠引力法及び制肖）装置に関するも
のである。

〔従来技術〕

従来のこの種の技術にあっては、７（ｋ気タービンのコ
ンデンサーダンプ弁が０Ｎ−ＯＦＦ制住１であるため、
高圧タービン内の圧力変１す１が犬となり、その排気温
度がト昇して、熱応力が大きくなるという問題がある。

このためコンデンサーダンプ弁の制御の際には、その開
閉タイミングや蒸気加減弁、インターセプト弁等との関
連の検１１・ｔ　金−ｔ−分に行なってそれを決定する
必要がりす、タービンを一実際に運転するまで最終決定
ができないものである。このような事情から、容易な制
御によって高圧タービン内圧力変動に伴う熱応力を低く
抑え得る構成が望まれている。

この従来例の問題点について、第１図（ａ）及び同（ｂ
）　ｅ参照して一層詳しく説明する。第１図（ａ）は従
来より一般に用いられている技術全量し、同（ｂ）はそ
れを改良した従来技術を示している。

まず第１図（ａ）を参照して、従来一般に使用されるタ
ービンバイパス系紐付の蒸気タービンの系統につき説明
する。この系統においては、ボイラ１にて発生した蒸気
は分岐されてその一つけ高圧バイパス弁２を通り再熱器
３及び低圧バイパス弁４を経て待水器５に送られる。ま
た他の一つは、主蒸気止め弁６．蒸気加減弁７．高圧タ
ービン８及びチェック弁９を経て再熱器３に流入し復水
器５に送られる。再熱器３から出た蒸気は分岐され再熱
蒸気止め弁１０及びインターセプト弁１１を経由して中
圧タービン１２に送られる。中圧タービン１２の蒸気は
低圧タービン１３に送られ、仕事をしたのち復水器５で
律水される。発電機１４は高圧、中圧および低圧タービ
ン８，１２．１３と連結されている。

この第１図（ａ）の従来技術においては、蒸気加減弁７
を開けた時、高圧タービン８の圧力が再熱に）３の圧力
まで上昇して該高圧タービン８のロータが回転する時、
これに伴って風損により高温になり、高圧排気温度が命
激に上列して熱応力も過大になるという、弁７の微開時
における問題が発生する。

即ち、第１図の蒸気タービン系統における各弁の作用は
、次のようになっている。まず蒸気タービンの運転開始
前に高温蒸気によりボイラー１及び再熱器３が加熱され
て高温となることケ防止するため、バイパス弁２及び低
圧バイパス弁４が開放される。従ってボイラー１の蒸気
はイリ水器５に流れ往水される。次に主蒸気止め弁６．
再熱蒸気止め弁１０を開放し蒸気タービンの側倒機構を
トリップ状態から正常状態にリセットする。こｉｌらの
６弁６．１０はタービン異常時のみ魚、閉され、蒸気タ
ービンへの蒸気流入を遮断するため設置ｆｆされている
ものである。

一方再熱器３には前述のごとく蒸気が送られているため
その蒸気圧カシ１，４〜ｌ　Ｑ　ａｉａ　という高圧に
設定されることになる。゛また蒸気タービン起動時には
中圧タービン１２への蒸気量を制菌する必要があり、そ
のためインターセプト弁１１が備えられている。逆止弁
９は再熱器３から高圧タービン８への逆流を防止してい
る。

次に蒸気タービン負荷に応じてインターセプト弁１１を
開放し、更に蒸気加減弁７を適宜開放して高圧タービン
８にｉ、（気を送る。１０〜１５％負荷以上の運転時に
は高圧バイパス弁２および低圧バイパス弁４を閉止し他
の６弁によって制菌運転をする。

この蒸気加減弁７の開放により高圧タービン８に蒸気を
送る段階において、最功述べた如き問題が生じる。つま
り蒸気加減弁７倣開時、高圧タービン８の排気圧力は再
熱器３の圧力まで上昇し、この状態で高圧タービン８の
ロータは回転して、タービン回転体の翼の風損により温
度が上昇する。

このため高圧タービン排気温度も上昇し、また過大な熱
応力のかかる虞も出て来るものである。

再熱器３の圧力が低い場合は、風損による温度上昇は無
視出来る。風損は一般に、下Ｍ＋１（１）式でぺされる
。即ち、 風損　　　：Ｘ（ｋＷ） 蒸気比重用：ｒ 係数　　　？Ｋ　　とすると、 Ｘ＝Ｊ（ｒ　　　　　　　　　　　・川・・・・・（【
）、］；紀（１）式中、淋゛気の比重１，１γしｊ圧力
により大幅に変化する。ところで通常のタービンにおい
で起Ｍ１時高ＦＦ、１４１気圧力は約０．０５　ａｔａ
程度であるのに対し、タービンバイパス系紐付タービン
に１６・いては５〜ｉ　ｏ　ａｔａであるので、各圧力
における該１１゜型針ｒの値を比較すると、 １０　ａｔａ時（ｉｏｏ′Ｃ）にｉ、ｊ：　：　γ＝　
１０００ｏ、ｏ５ａｔ８時（１００ｃ）にけ：ｒ＝０．
０３このことから、バイパス系統（＝Ｊメタ−ンにおい
ての赴）動時圧カが１Ｑａｔａの時の風損（１、通常の
ガスタービンの０．０５ａｔａの時の約３００００培に
も及ぶことがわかる。

とのような風損の問題を角Ｔ醇Ｊ６−、＞：んと（−２
°（ＪＩｌＬ′ｊでされたのが第１図（ｂ）の従来枝ｆ
ｌ：ｉである。どのｖ＋ｚ　■＋・：ｉ（１））の［り
１１け、風損金時ぐべく高圧排気より復水器５へ直接蒸
気を流す系統Ｉを設け、この系統■にコンデンサーダン
プ弁１５を設置して成る。ところがこの従来例でけ、コ
ンデンサーダンプ弁１５は０Ｎ−ＯＦＦ制例アセの弁開
釧１がなされる構成をとっている。どのような０Ｎ−Ｏ
ＦＦ制倒制御なう場合、コンデンサ−ダンプ弁１５開時
は圧力が低く（約徨水器真空）、閉時は高圧の再熱器圧
力まで上昇する。従って急激に風損が発生し、結局高圧
排気温度が上昇する。この温度上昇は、圧力が復水器真
空（約０．０５８ｔａ）から再熱器圧力にまで変ｒ卜す
る場合、時期゛として一般の事例で約１秒であり、この
間に８０Ｃから４４０Ｃに昇温することがある。

よって第１図（ｂ）の如き改良例をもってしても、依然
高圧排気のＹ１Ｗ１度上昇はｖｂけられず、熱応力が大
きくなるという間（・・＋１は未だ未解決として残され
ているのである。このため第１図（１））の従来例にお
いても、コンデンサーダンプ弁１５の制御にその他の構
成部分との関連の慎重な検討を要し、タービン運転まで
弁開惇引の最終決゛定できないという事情も生じている
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記した風損などによる高圧タービン
排気温度の、１：昇を抑制し、これにより高圧タービン
四−タ熱応力を緩和し得るタービンバイパス系統付蒸気
タービンの制御方法及び制御１１１１装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明し１、高圧タービンの
刊、気を復水器に導く系統を設け、この系統に弁を設置
し、該弁は高圧タービン排気温度、再熱系統圧力のいず
れか一方または双方に基づいて制御する構成をとる。

更に上記高圧タービン排気温１０：、再熱系統圧力の一
方または双方に加え、蒸気加減弁やインターセプト弁の
弁開検出信号全訂１合わせて、弁開ｆｆ１ｌを行う態様
とすることも可ｆｊｌ’、であり、このようにインター
ロックを追加することもできる。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例について、第２図及び第３図を参
照して説明する。第２図は本例に係る制（財）装置を示
し、図中第１図（ａ）（ｂ）におけると同一符号のもの
は、同一構成部分または同様な機能を有するものを表示
する。

本装置においては、高圧タービンｊ８の排気管８１と復
水器５とを接続する系統■を設け、この系統Ｉには弁１
５ｆ、設置すると共に、高圧タービン排気温度測定装置
１６及び再熱系統圧力検出装ｆｆｆ１７を設置して、該
装置１６．１７の一方または双方からの信号に基づいて
弁１５を制御するように構成する。本発明では両装置１
６．１７のいずれか一方の設置でよいのであるが、本例
にあってはその双方を設置するわけである。また本例で
は、弁としては、従来と同様なコンデンサーダンプ弁１
５’に用いた。

このような構成であるから、高圧タービン排気温度によ
り直接弁１５を制御でき、あるいは再熱系統圧力から推
定し得る高圧タービン排気温度により弁１５を制御でき
るので、該弁１５を介して高圧タービン８から直接排気
を抜くことによって、該排気の昇温を防止でき、熱応力
の問題をも）り１決できるものである。

更に詳しくは、本実施例の具体的な構成ｉｔ次のように
なっている。

系統Ｉは高圧タービン８の排気とチェック弁９との間よ
り分岐し、該系統■にコンデンサーダンプ弁１５を設け
て復水器５への流入を可能とする。

また高圧排気蒸気温度測定器１６と再熱系統圧力測定検
出器１７を設置する。第３図の如く、温度測定ＺＪ（検
知器）１６は、高圧タービン８のロータ８２を囲うケー
シング８３に設置されている。

本装置によれば、蒸気加減弁７微開時にＬｌ、高圧ター
ビン排気圧力は再熱系圧力捷で上昇せず、イｑ水器圧力
（約０．０５８ｔａ　）となる。従って高原排気温度の
上ゲイは小さく、従来の間ｉ・頁を解決で鋳る。

これは、以下のような作用に基づくものである。

第３図をだ照する。第３図は信号による制御１系統を示
すもので、設定温度信号を出力する温度設定器１８と、
弁１５を開閉側位９する制御装置２０と全備えている。

温度設定器１８では制限温度を設定し、該設定器１８の
信号は高圧タービン排気温度測定用の塩度検出器１６か
らの温度信号と共に加算点１９に入り、制（財）装置２
０を作動させる信号となる。即ち、加算点１９で設定温
度と実際の１１ｊｌｌ定温度とが比Φ′ヱされ、測定温
度が設定温度よりも大きい時にはコンデンサーダンプ弁
１５を開するように、制（財）装置Ｔで２０で制（財）
する。逆に低い場合ハ、コンデンサーダンプ弁１５を閉
するよう制伺する（弁１５の開度を維持するような制御
にもできる）。温度設定器１８の代わりに、温度変化率
を指標として使用する構成を採用してもよい。

一方、再熱系統圧力検出器１７で検出された再熱圧力は
、とれに基づいて推定温度が計嘗され、これが設定温度
と比較される。即ち圧力信号は温度変換器２１に入り、
ここで高圧排気温度の推定温度に変換されて、加曽４点
２２に入る。加算点２２には温度設定器１８からの設定
温度も入るから、両信号の偏差が制御装置ｉ’＞”Ｉ　
Ｏに入ることになる。

よって本例では、制（財）装置２ｏに加算点１９゜２２
からの双方の偏差が入力するわけであるが、制御装置２
０では両者を比較して大きい力即ち弁開信号を優先的に
コンデンサ−ダンプ弁の制御信号とする。

またリミットスイッチ２３を設けて、ここからの信号に
より、コンデンサーダンプ弁１５を強制閉できるように
しておく。とれｆ′：１４、該弁１５が通常運転時り１
り系統ｌを用いないで運転を・１ｊうべき時１／？：誤
動［］＝（Ｃよりｌ＝’ｉｌ　Ｌ女いように１２ｆｉイ
されるもので、約２０％負’Ａ：ｊ　、１．；Ｊ上で＋
Ｐ））作させるようにしである。この設定負荷幻、ター
ビンバイパス容ｈ１により決定される。

本実施例の効果金、従来技術に１．・りる濡度制（財）
のグラフである第４図と、本実施例（す＝おりるグラフ
たる第５図とを比較対照してＲＩｌ、明する。第４Ｆ・
■は、８１）１図（【））でＰＨ１明した如くコンデン
ーリ゛−ダンプ弁１５を０Ｎ−ＯＦＩ−制［＋ｉｌ　［
、た」４０合金示す。コンデンサーダンプ弁１５’！ｒ
［ｉＪにして−１）！す１η間系統１によるバイパス運
転をした後、Ｒ：’ｐ　／ｌＳ、　ｉ　＋　で該弁１５
ｆＣＯＦＦにする。その時Ａ、　ｔ　＋から高圧タービ
ン排気蒸気温１２は」二昇して行き、前記した風損によ
り４００Ｃ稈度まで、Ｌがる。この４００ｔｒ程度で一
定にバランスし２ている間の時点ｔ、で高圧タービン８
→チエツク弁９→再熱器３の系に蒸気が流を始め、流れ
が成る州を越えて風損よりも大になると、運転中の通常
圧に対応する温度たる３００Ｃに落着くことになる（時
点ｔ、以降）。

−力筒５１１は本実ノへレリにおけるコンデンサーダン
プ弁１５による高圧タービン排気蒸気温度の制御ｉ１１
を示している。時点ｔ４で弁１５を閉じ始めるが％　Ｉ
ｉＴ号制（Ｍ：Ｉにより徐々に閉じられ、同時に排気温
度も上昇してｒｊ〈。時点ｔ、において実測温度が設定
温度を越えると、弁１５を開方向にするが、すたは既述
の通り−＞ｉ４にしておいてもよいので図の如くフラッ
トにし１温度下降金待つ。時点ｔ６以降でｌｊは設定？
ｉＡ度たる３００Ｃとなり、爾後弁１５ｆ：全閉してこ
れ全維持する。

第４図と第５図との対比から明らかな如く、従来技術で
は風Ｊｊ４による高圧排気の７１Ｍ度上昇は避けられす
、従って熱応力の問題が生じ、弁１５の開度決定も慎重
に行わざるを得ないものであったのに対し、本発明の実
施例では高圧１．Ｊ］気の過大な昇温は確実に防がれ、
熱応力の問題も生じず、当然側脚も容易なものである。

よって湯度上昇を抑えられる結果、高圧タービンロータ
、ケーシング月料等も、それ程高温用を使用する必蘭も
なくなる。

かつ加減弁微開運転の制限も必要なくなり、全体として
の運転も容易となるものである。

なお１．上述した実施例では高圧タービン排気温度、再
熱系統圧力の双方を用いたが、いずれが一方でも十分所
期の効果は得られる。また、これらに加えて、蒸気加減
弁、インターセプト弁なとの弁開検出Ｂ全般け、その信
号１ｆｒ、紹イ）ゎせで弁１５の制（財）を行なう構成
としてもよい。

〔発明の効果〕

上述した通り、本発明によれば、風損などＫよる高圧タ
ービン排気温度の上昇を抑制でき、これにより高圧ター
ビンロータ熱応カ金緩第１１シ得るという効果を奏する
。これに伴い、拐料等の制限も少なくなりコスト的に有
利であり、弁開ｆｉ＋その他が容易となって、全体的に
運転が容易に在るという効果も奏するものである。

なお当然のことではあるが、本発明Ｑ、１ヒ述の実施例
にのみ限定されるものでけ々い。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（＋３）は各々従来例を示す系統図である
。 第２図は本発明の一実施例に係るタービンバイパス系統
の系統図、第３図は同側の弁開飢ブロック図である。第
４図は従来例による温度制醐Ｉ特性を示すグラフ、第５
図は本発明の該実施例による温度割出１特性を示すグラ
フである。 ３・・・円熱器、５・・・復水器、８・・・高圧タービ
ン、８１・・・高圧タービンの排気管、１５・・・弁（
コンデンサーダンプ弁）、１６・・・高圧タービン排気
温度測定装置、１７・・・再熱系統圧力検出装置、■・
・・系統。 代理人　弁理士　秋本正実 第　１　　［￥ｌ　　（Ｑ−ン 第　１０（ｂ） 「

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タービンバイパス系統付蒸気タービンの制御方法
   において、高圧タービンの排気音復水器に導く系統を設
   け、該系統には弁を設置し、該弁は高圧タービン排気温
   度、再熱系統圧力のいずれか一方または双方に基づいて
   制（財）することを特徴とするタービンバイパス系統付
   蒸気タービンの制（財）方法。 ２、　タービンバイパス系統付蒸気タービンの制（財）
   装置において、高圧タービンの排気管と復水器とを接続
   する系統分設け、該系統には弁を設置すると共に、高圧
   タービン排気温度測定装置、再熱系統圧力検出装圃のい
   ずれか一方または双方を設置【７て該両装護のいずれか
   一方または双方からの信号に基づいて前記弁を制御する
   構成としたことを特徴とするタービンバイパス系統付蒸
   気タービンの制御装置。