JPS6013903A - タ−ビン制御装置 - 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、ランキンサイクルで構成される例えば海洋温
度差発電プラント等のタービンプラントにおけるタービ
ン制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕最近、エネルギ
の有効利用の観点から、深層海水と表層揚水との温度差
を利用し、作動流体として低沸点媒体例えばフロン、プ
ロパン等を用いてタービンを駆動する海洋温度差発電プ
ラントが開発されている。

すなわち、第１図は上記海洋温度差発電プラントのター
ビン制御系の概略系統図であって、表層海水によって加
熱され蒸発せしめられたフロン、プロパン等の蒸気か、
主蒸気止め弁ｌおよび蒸気加減弁２を経て機勇タービン
３に供給さ扛、そこで仕事を行ない発電機４を駆動する
。上記番衾タービン８で仕事を行なった排気は、排気管
５を介して図示しない凝縮器に導かれ、そこで深層海水
によって冷却凝縮せしめられる。一方、主蒸気止め弁１
の上流側と前記排気管５とはタービンバイパス弁６を有
するタービンバイパス導管７によって接続されており、
上記タービンバイパス弁６は、タービン３に供給される
主蒸気圧力を検出し、その圧力検出信号に応じて制御信
号を出力する圧力調節器８によって開閉制御されるよう
にしである。

しかして、タービン８の通常運転時においては、蒸気加
減弁２によって調速制御が行なわれ、またタービンバイ
パス弁６によってｆｉメタ−ン８に供給される主蒸気の
圧力制御が行なわれる。

ところで、上述の如き海洋幅度差発電プラントにおいて
使用される深層海水には、一般的に季節的な温度変化は
ないが、表層海水には季節的な温度変化を伴なう。した
がって、この湛ｉ変化に対して主蒸気圧力を一定の定格
圧力に保持したままでいると、特に表層海水（湛水）温
度低下時には蒸発器での交換熱量および蒸発量が低下し
、発電機４の発生出力が低減する等の問題がある。

そこで、上記表層海水温度低下時には、主蒸気圧力を下
げることによって蒸発器における交換熱量、蒸発量の低
減を抑えることが考えられる。

しかしながら、前述の如き従来のプラントにおいては、
蒸気加減弁２は単数弁で通常の開閉機能を有しているだ
けであシ、しかも常時は最大開度で運用されるので、こ
れ以上開度を増して主蒸気圧力を下げることは不可能で
ある。また、タービン８においても固定ノズルを有して
いるため、主蒸気圧力の低減化には何ら寄与しない。

したがって、吐い主蒸気圧力を達成するためには、ター
ビンバイパス弁６を開操作する必要がある。しかし、そ
の場合には主蒸気圧力を低くすることによって、一応表
層海水温度の低下による蒸発量の減少を防止することは
できるが、タービンバイパス導管７を経て蒸発蒸気量の
一部がタービンをバイバヌして逃げるだめ、動力回収を
完全になし得ない等の問題点がある。しかも、第２図に
示すように、一点鎖線で表わしたタービン流量特性曲線
ａと加減弁流量特性曲線すの交点として示されるタービ
ンの飲み込み流量は、主蒸気圧力が１０．５気圧のＡ点
から１．主蒸気圧力が９．５気圧になるとＢ点に落ち、
エネルギ回収量の大幅な低減が発生するという不都合が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような点に鑑み高熱源側温度の低下に際
して、主蒸気圧力を低減させて発生蒸気量の低減を防止
するとともに、蒸発量の全量がタービン側に供給され、
十分な動力回収を得ることができるようなタービン制御
装置を得ることを目的とする。

〔発明の概袈〕

本発明は、高熱源および低熱源間で作動するランキンサ
イクルタービンプラントのタービン制御装置において、
タービンへの蒸気供給管路に互いに並列に接続された複
数個の蒸気加減弁を設けるトトモに、タービン本体のノ
ズルを可変形のノズルとし、上記高熱源側の温度低下時
に、開操作される蒸気加減弁数を、増加し加減弁有効開
口面積を増大するとともに、ノズル開口面積を増大する
ようにしたことを＊ｍとするものであって、加減弁有効
開口面積の増大によって主蒸気圧力を低減させて蒸気発
生量の低減を防止し、さらにノズル開口面積の増大によ
ってタービンの飲み込み流量の低下をも防止するように
したものである。

〔発明の実施例〕

以下、第３図および第４図を参照して本発明の一実施例
について説明する。なお、第１図と同一部分には同一符
号を付す。

第８図は本発明におけるタービン制御装置の概略系統図
であって、図示しない蒸発器において表層海水によって
加熱され発生せしめられた例えばフロン或はプロパン等
の蒸気が、主蒸気止め弁１および蒸気加減弁２を経てタ
ービン３に供給され、そこで仕事を行ない発電機４を駆
動し、タービン８で仕事を行なった排気は排気管５を介
して図示しない凝縮器に導かれ、そこで深層海水によっ
て冷却凝縮せしめられる。一方、主蒸気止め弁１の上流
側と排気管５との間は、タービンバイパス弁６を有する
タービンバイパス導管７によって接続されており、ター
ビン起動時および主蒸気圧力が異常に高くなったときに
は、上記タービンバイバヌ弁６を介して主蒸気をタービ
ンをバイパヌして凝縮器側に流すようにしである。

これらの点は前記従来の装置と全く同一であるが、本発
明においては、蒸気加減弁２と並列に第２の蒸気加減弁
２ａが接続されてｂる。上記蒸気加減弁２および第２の
蒸気加減弁２ａはともに調速機能の他に主蒸気圧力の制
御機能をも有し、高熱源すなわち表層海水の温度が高い
場合には、第２の蒸気加減弁２ａが全閉され、蒸気加減
弁２の開度制御によって主蒸気圧力が高圧の所定値にな
るように圧力調節器８によって作動制御される。

一方、上記表層海水の温度が低い場合には、上記圧力調
節器８からの制御信号によって第２の蒸気加減弁２ａも
開方向に作動せしめられ、その開度制御によって主蒸気
圧力が低圧の所定直になるように制御される。

また、タービン３本体においては、通常の固定ノズルに
代え可変形のノズルが設けられており、この可変形のノ
ズルも前記圧力調節器８からの制御信号によってその角
度が調節され、ノズル面積を変化せしめることができる
ようにしである。

しかして、表層海水温度が比較的高い時にに１、第２の
蒸気加減弁２ａは全閉されるとともに、−上記表層海水
温度に対応して動力回収が最大となる圧力に主蒸気圧力
がなるように、蒸気加減弁２が圧力調節器８によって制
御調節される。一方、無猟タービン本体の可変ノズルは
、主蒸気圧力が隅いのでノズル開口面′Ｍは比較的小さ
くてよく、第４図の一点鎖線で示すようなノズル角度を
もつように制御される。

ところで、表層海水温度が低い場合には、圧力調節器８
によって蒸気加減弁２が全開のま＼、第２の蒸気加減弁
２ａの開操作がなされ、加減弁有効面積が増大して、主
蒸気圧力が上記表層海水の低い温度に対応して低圧の最
適圧力に維持されるよりに、上記第２の蒸気加減弁２ａ
の開度が調節される。またこれと同時に、タービンの可
変形ノズルも主蒸気圧力の低下による飲み込み流量の低
減を抑えるために、第４図の実線で示すようなノズル角
度をもつように制御され、ノズル開口面積が大きくされ
る。

したがって、この場合第２の蒸気加減弁２ａの開操作に
よる加減弁有効面積の増大によって１発生蒸気量の低減
が防止され、同時にノズル開口面積の増大によってター
ビンの飲み込み流量の減少も防止され、動力回収の低減
を防止することができる。

すガわち、本発明においては可変形ノズルを採用シたの
で、タービン流量特性は、第２図において実線Ｏで示す
ように、同一排圧の条件下で主蒸気圧力かは下した場合
でも、殆どその流量が低下することがなく、加減弁流量
特性曲線ｄとの交点ａとして示される圧力低下時の飲み
込み流量は高圧力時と殆ど変わらない。

なお、上記実施例においては、蒸気加減弁を２個設けた
ものを示したが、２個以上使用することも可能であシ、
高熱源側温度の変化幅に対応して選定でき、また上記高
熱源側温度の変化態様にょつては蒸気加減弁のサイズを
違えて、主弁、副弁等との組合わせも可能である。また
１本発明は以上説明の海洋温度差発電プラントに限らず
、産業廃熱利用発電プラント弁の高熱源、［氏熱源間で
作動するランキンサイクル発電プラントで、高熱源の温
度に経時的な変化を伴なうような場合にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては、タービンへの
蒸気供給管路に互い並列に接続した複数個の蒸気加減弁
を設けるとともに、タービン本体のノズルを可変形のノ
ズルとし、高熱源側の温度低下時に、開操作される蒸気
加減弁数を増加し加減弁有効開口面積を増大し、ざらに
ノズル開口面積を増大するようにしたので、高熱源側温
度の変化に対応して主蒸気圧力を変えることができ、し
かも主蒸気圧力圓下時におけるタービンの飲み込み流量
の低下を防止することができて、発生蒸気の全景をター
ビンに流すことができ、十分な動力回収を行なうことが
できて、プラント効率を高く維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の海洋温度差発電プラントのタービン制
御系の概略系統図、第２図はタービンノズル前圧力の変
化に対するタービンの飲み込み流量の変化説明線図、第
８図は本発明の制御装置の概略系統図、第４図は可変形
ノズルの動作説明図である。 ｌ・・・主蒸気止め弁、２．２ａ・・・蒸気加減弁、８
・・・タービン、６・・・タービンバイバヌ弁、８・・
・圧力調節器。 出願人代理人　猪　股　清 躬１前 第２目 ターどンノス゛７１犀ｖ１力 躬３図 （ ４３ ４ｍ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高熱源および低熱源間で作動するランキンサイクル
   タービンプラントのタービン制御装置において、タービ
   ンへの蒸気供給管路に互いに並列に接続された複数個の
   蒸気加減弁を設けるとともに、タービン本体のノズルを
   可変形のノズルとし、上記高熱源側の温度低下時に、開
   操作される蒸気加減弁数を増加し加減弁有効開口面積を
   増大するとともに、ノズル開口面積を増大するようにし
   たことを特徴とするタービン制御装置。 えタービンプラントは、海洋温度差発電プラントである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のタービン
   制御装置。 ３、タービンプラントは、産業廃熱利用発電プラントで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のター
   ビン制御装置。