JPS6033965B2 - 蒸気タ−ビンにおけるシ−ル蒸気の温度制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンにおけるシール蒸気の温度制御方
法および装置に関するものである。

第１図は蒸気タービンの負荷運転時におけるグランドシ
ール蒸気系統を示し、蒸気タービンは高圧タービン１、
中圧タービン２、低圧タービン３から成り、グランド部
は高中圧スチームパッキン４、低圧スチームパッキン５
から成る。タービン起動時には、高中圧スチームパッキ
ン４および低圧スチームパッキン５にシール蒸気が流入
するが、低負荷運転時には高圧夕一ビンーおよび中圧タ
ービン２のスチームパツキン４からのりーク蒸気量が少
ないので、低圧スチームパッキン５へのシール蒸気必要
量が補えず、不足分の蒸気は主蒸気止め弁６の手前の主
蒸気系統７あるいは補助蒸気系統８からの供給を受ける
ことになる。

これら高温の蒸気はグランド蒸気調整器９を経て低圧ス
チームパッキン５に流入する。また高負荷運転時になる
と、高中圧スチームパツキン４からのりーク蒸気は低圧
スチ−ムパツキン５に流入して低圧タービン３へのシー
ル蒸気となる。ところで、近年の蒸気タービンは単機容
量の増大に伴なつて低圧タービンの数も増え、更に低圧
最終段翼の翼長が長くなり、グランド部のシャフト径も
必然的に大となる榎向にある。従って前記低負荷時にお
ける低圧夕−ビン３へのシール蒸気の不足は増大する一
方となる。

この結果、高負荷時になって始めて高圧タービン１、中
圧タービン２からのり−ク蒸気で低圧タービン３へのシ
ール蒸気を補うことになるが、場合によっては高負荷城
あるいは定格運転時になっても補いきれずに主蒸気系統
７、補助蒸気系統８からの供給を受けなければならない
こともある。これらリーク蒸気量とシール必要蒸気量の
バランス点は、蒸気タービンの容量が大になる程高負荷
側に移行する傾向にある。しかし主蒸気系統７「補助蒸
気系統８からの蒸気は何れも高温高圧蒸気であるため、
低圧タービン３へそのま）シール蒸気として供給するに
はグランド蒸気調整器９による減圧のみでは不適当とな
る。一般的には１０７〜１４９００の温度範囲に減温さ
せる必要がある。第２図は従来のシール蒸気温度制御手
段を施した低圧タービン部の詳細を示し、グランド配管
翼２は低圧排気至重Ｑと復水器１畳との取合空間内で、
タービン排気の温度分布による冷却効果を考慮して適切
な長さに引き廻されて配設されている。

そして１５〜３０％以下の低負荷運転時には低圧排気室
亀Ｑ内に設けてある水噴射ノズル１３が作動し」前記グ
ランド配管１２を冷却してシール蒸３気温度を減温させ
る。また中負荷および高負荷時には排気蒸気量が増えて
「その排気温度によって前記グランド配管富２を冷却し
てシール蒸気温度を減温させる。しかし前記のシール蒸
気温度制御装置において多は「負荷によって減温効果が
変動したりするため、不安定で信頼性に之しい。またグ
ランド配管竃２は排気流路部に引き廻して配設されてい
るので、排気損失が大となる欠点がある。しかも低圧最
終段翼１５は低負荷時における水噴射の影響で、その水
滴を巻き込み翼出口側および根元部にェロージョンが発
生し易くなる。このェロージョンは翼の寿命および性能
を著しく低下させてアンバランスによるロータ振動譲発
の原因となる。前述の対策としてグランド蒸気減温器を
用いることが考えられるが、しかし通常のグランド蒸気
減縞器は給水量を手動で調整したり、あるいはオリフィ
スによって調整したりしているので、その調整がきわめ
て面倒である。また減温器内への水位調整に際しては多
数の調整弁を必要として高価となると共に、グランド蒸
気調整器からの供給蒸気温度の変化に追随して調整でき
ない欠点がある。本発明は前述の点に鑑みて、シール蒸
気供給部の温度を検出し、起動時、低負荷時および高負
荷時あらゆる運転状態を通じてグランドシール蒸気の供
給温度を適温に制御保持できる蒸気タービンにおけるシ
ール蒸気の温度制御方法および装置を提供したものであ
る。

本発明はグランド蒸気系統を流遇するグランド蒸気を、
蒸気タービンの復水器の手前で分流し、その一方を復水
器内の水面下もしくは水室中を流通させた後「両者を再
び合流させてシール蒸気として前記蒸気タービンのシー
ル部に供給し、そのシ−ル蒸気供給温度を検出して、そ
の温度と設定温度との比較に応じて分流して導かれるグ
ランド蒸気流量の少なくとも一方の流量を調節して前記
シール蒸気の供給温度を常時適温に制御することを特徴
とする。

また本発明はグランド蒸気系統を蒸気タービンの復水器
の手前で複数系統に分岐し、その一方の分岐系統を復水
器内の水面下もしくは水室中に配設し、その系統のグラ
ンド蒸気と他の系統のグランド蒸気とを合流させてシー
ル蒸気として蒸気タービンのシール部へ供給できるよう
に構成し、前記シール部のシ−ル蒸気供給温度を検出す
る温度検出手段と、その検出温度と設定温度とを比較演
算して〜その差信号に見合った操作信号を出力する制御
装置とを具え、前記制御装置の操作信号に応じて開閉操
作される流量調整弁を前記分岐系統の少なくとも一方側
に設けたことを特徴とする。

以下、本発明の一実施例として低圧タービンに適用した
例を第３図に基づいて説明する。図において第２図と同
符号のものは同じもの、もしくは相当するものを示して
いる。グランド蒸気が導かれるグランド配管１６は、復
水器１１の手前で２系統に分岐され、その一方の分岐配
管１６ａは復水器１１内の水面下に配設され、他方の分
岐配管１６ｂは復水器１０の外側に配設されている。そ
して両分岐配管１６ａ，１６ｂは互に連絡され、該連絡
配管１６ｃは低圧タービンシャフト１４の低圧スチーム
パツキン５へ至っている。従って前記グランド配管１６
を流遇するグランド蒸気は分流して分岐配管１６ａおよ
び１６ｂを流通した後、連絡配管１６ｃで再び合流し、
該連絡配管１６ｃを流過してシール蒸気として低圧スチ
ームパッキン５へ供給されることになる。前記分岐配管
１６ａは、復水器１１外側にて流量調整弁１７を具える
と共に、適宜の勾配を付け、かつ復水器１１の外側にて
操作可能なドレン弁１８を有するドレン管１９を蓮設し
ている。また前記連絡配管１６ｃは、その途中にドレン
セパレータ２０を具えている。前記低圧スチームパッキ
ン５には連絡配管１６ｃから供給されるシール蒸気の温
度を検出する熱電対２１が設けられている。そして該熱
電対２１によって検出される検出温度の信号ＳＩは制御
装置２２に入力される。該制御装置２２は、前記検出温
度と設定温度とを比較演算して、その差信号Ｓ２に見合
った操作信号Ｓ３を前記流量調整弁１７へ出力する機能
をもっている。即ち流量調整弁１７は前記熱電対２１に
よって検出されるシ−ル蒸気の供給温度が高くなると、
その弁開度が大となり、かつシール蒸気の供給温度が低
くなると、その弁開度が小さくなるよう動作するもので
ある。本発明は前記の如き構成としたから、グランド配
管１６を流遇するグランド蒸気は復水器１１の手前で分
岐配管１６ａおよび１６ｂに分流する。

分岐配管１６ａを流通するグランド蒸気は流量調整弁１
７を通過した後、復水器１ １内の復水と熱交換して熱
を奪われ減温された蒸気となる。そして該減温蒸気は連
絡通路１６ｃに流通することにより復水器１１外側の分
岐配管１６ｂを流通する高温の蒸気と合流して適温のシ
ール蒸気となる。該シール蒸気は連絡配管１６ｃを流過
した後、低圧タービンシャフト１４における低圧スチー
ムパッキン５のシール蒸気供給部へ供給される。前記シ
ール蒸気が連絡配管１６ｃを流適するとき、ドレンセパ
レータ２０を通過して水分が取除かれるので、低圧スチ
ームパッキン５へは乾いたシール蒸気が供給され、シー
ル性が良好となる。前述のシール蒸気の供給作用におい
て、前記低圧スチームパツキン５へのシール蒸気供給温
度は、常に熱電対２１によって検出されている。

そして該シール蒸気供給温度が高くなると、前記熱電対
２１にて検出される温度の信号ＳＩが制御装置２２に入
力され、ここで設定温度と比較演算されて、その差信号
Ｓ２に見合って出力される操作信号Ｓ３によって流量調
整弁１７の弁開度が大きくなる。これによって連絡配管
１６ｃには減温蒸気が多く流入することになり、連絡配
管１６ｃにおけるシ−ル蒸気は適温まで低下する。また
シール蒸気供給温度が低くなると、前記とは逆に流量調
整弁１７の弁関度が小さくなって連絡配管１６ｃへの減
温蒸気量が減少し、連絡配管１６ｃにおけるシール蒸気
は適温まで上昇する。従って前記実施例においては、シ
ール蒸気の供給温度変化に対して直ちに自動調節される
から、あらゆる運転状態を通じてシール蒸気温度を適正
な温度範囲に保持できる。

また前記の実施例によれば起動時および負荷運転時のあ
らゆる運転状態においてグランドシール蒸気温度高によ
る過大伸び差発生の危険性を回避できる。

このことにより運転時の安全性と信頼性が向上する。特
に大容量タンデム機の如く低圧タービン数が多い多スパ
ンの蒸気タービンにおいては、過大伸び差発生分の藤方
向間隙のマージンを小さくできるので、軸方向翼車間隙
を小さくすると共に、タービンスパンの短縮を図ること
も可能となり、製作費の低減および性能向上を期待でき
る。また従来技術の如く低圧タービンと復水器との間で
のグランド配管の引き廻しも必要ないので、配管作業が
容易となり、かつ配管引き廻しによる排気損失も小さく
でき性能が向上すると共に、多数の調整弁を要し調整が
面倒な減温器を用いなくてもよくなる。更に１５〜３０
％以下の低負荷時における低圧タービン排気室の水噴射
方式を、最終段翼に与えるェロージョン防止のために排
気室温度感知方式に変えた場合においても、グランド配
管の冷却減温作用を確実に行なえる。尚、前記の実施例
は低圧タービンのグランドシール蒸気温度の制御につい
て説明したが、高中圧タービンにも適用できることは勿
論であり、特にコールドスタート時の伸び差を減少させ
る手段としても有効である。

また前記実施例はグランド蒸気系統を１個のシール部に
対して２系統に分岐した例を説明したが、何もこれに限
定されるものではなく、複数系統に分割してもよいもの
である。

更に分岐系統を復水器の水面下に配設したが、これを復
水器の水室中に配置してもよい。以上の如く、本発明に
よればシール蒸気供給部の温度を検出し、起動時、低負
荷時および高負荷時のあらゆる運転状態を通じてグラン
ドシール蒸気の供給温度を適温に制御保持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な蒸気タービンのグランドシール蒸気系
統を示す概略図、第２図は従来の低圧タービンにおける
シール蒸気供給系統を示す概略図、第３図は本発明シー
ル蒸気温度制御装置の一実施例を適用した低圧タービン
におけるシール蒸気供給系統を示す概略図である。 ３・・・・・・低圧タービン、５・…・・低圧スチーム
パッキン、１１…・・・復水器、１６・・・・・・グラ
ンド配管、１６ａ，１６ｂ・…・・分岐配管、１６ｃ・
・…・連絡配管、１７・・・・・・流量調整弁、２０・
・・・・・ドレンセパレータ、２１・・…・熱電対、２
２・・・・・・制御装置。 第「ｆ 図弟Ｚ図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気タービンのグランド蒸気系統において、該グラ
   ンド蒸気系統を流過するグランド蒸気を、蒸気タービン
   の復水器の手前で分流し、その一方を復水器内の水面下
   もしくは水室中を流通させた後、両者を再び合流させて
   シール蒸気として前記蒸気タービンのシール部に供給し
   、そのシール蒸気供給温度を検出して、その温度と設定
   温度との比較に応じて分流して導かれるグランド蒸気流
   量の少なくとも一方の流量を調節して前記シール蒸気の
   供給温度を常時適温に制御することを特徴とする蒸気タ
   ービンにおける蒸気の温度制御方法。 ２ 蒸気タービンのグランド蒸気系統において、該グラ
   ンド蒸気系統を蒸気タービンの復水器の手前で複数系統
   に分岐し、その一方の分岐系統を復水器内の水面下もし
   くは水室中に配設し、その系統グランド蒸気と他の系統
   グランド蒸気とを合流させてシール蒸気として蒸気ター
   ビンのシール部へ供給できるように構成し、前記シール
   部のシール蒸気供給温度を検出する温度検出手段と、そ
   の検出温度と設定温度とを比較演算して、その差信号に
   見合つた操作信号を出力する制御装置とを具え、前記制
   御装置の操作信号に応じて開閉操作される流量調整弁を
   前記分岐系統の少なくとも一方側に設けたことを特徴と
   する蒸気タービンにおけるシール蒸気の温度制御装置。 ３ 特許請求の範囲第２項において、グランド蒸気系統
   は２系統に分岐されて、その一方の分岐系統は復水器内
   の水面下に配設され、かつ他方の分岐系統は復水器外側
   に配設されて、両分岐系統はシール部の手前で連絡し、
   復水器内の水面下に配設される前記分岐系統の、復水器
   外側位置に流量調整弁を具えていることを特徴とする蒸
   気タービンにおけるシール蒸気の温度制御装置。４ 特
   許請求の範囲第３項において、両分岐系統が連絡する連
   絡系統にドレンセパレータを配設していることを特徴と
   する蒸気タービンにおけるシール蒸気の温度制御装置。 ５ 特許請求の範囲第２項または第３項において、温度
   検出手段は熱電対で構成されていることを特徴とする蒸
   気タービンにおけるシール蒸気の温度制御装置。