JPS6056108A - タ−ビン動力装置用再熱器の制御装置 - 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〕 本発明はタービン動力装置用再熱器の制御装置に係シ、
特に蒸気源から主蒸気の一部を加熱源として高圧タービ
ン排気を再熱する再熱器に使用して好適な制御装置に関
する。

〔発明の背景〕

従来から知られているタービン動力装置について、本発
明の制御装置を示している第１図を参照して説明する。

図において、タービン動力装置は、蒸気源からの主蒸気
の熱エネルギを回転エネルギに変換する高圧タービン１
、高圧タービン１の排気を主蒸気の一部を用いて再熱す
る再熱器２、再熱蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変
換する低圧タービン３を備えている。前記再熱器２は、
実際には複数個用いられるが、説明を明瞭にするため１
個のみ示しである。

蒸気源から出て主蒸気ライン４に導かれた蒸気は高圧タ
ービンｌに流入する。高圧タービン１で仕事をして湿分
を増した蒸気はライン５を通って再熱器シェル底部に有
する複数の入口６から再熱器２内に流入し、ここで複数
の湿分分離要素（図示省略）にて湿分が分離される。そ
して、湿分が分離された蒸気は第１段の管束７と第２段
の管束８の周囲を流通し、この間に第１段管束７の内側
を流れる加熱蒸気と＃￥２株管束８の内側を流れる加熱
蒸気とによシ再熱される。その再熱蒸気は再熱器シェル
上部の複数の出口９がら流出し、ラインｌＯを通って低
圧タービン３に流入して仕事をする。また、再熱器２に
おいて湿分分離要素によシ蒸気から分離された水分は再
熱器シェル底部の出口１１からライン１２に排出される
。

一方、前記の第１段管束７への加熱蒸気としては、高圧
タービンｌから抽気される蒸気が用いられる。即ち、抽
気ライン１３に導かれた蒸気は入口１４、ヘッダー１５
、第１段管束７、ヘッダー１５、出口１６の順に流通し
て第１段管束７の周囲の蒸気を再熱する。

また、第２段管束８への加熱蒸気としては、主蒸気ライ
ン４の蒸気が用いられる。即ち、主蒸気ライン４から分
岐する分岐ライン１７に導かれた蒸気は入口１８、ヘッ
ダー１９、第２段管束８、ヘッダー１９、出口２ｏの順
に流通して第２段管束８の周囲の蒸気を再熱する。

ところで、前述のタービン動力装置において、高圧ター
ビン１で仕事を終えてライン５を通る蒸気の温度及び抽
気ライン１３の蒸気の温度は、タービン負荷によって変
化する。一方、主蒸気ライン４の蒸気温度は、タービン
の運転とは無関係に全負荷に亘ってほぼ一定であり、分
岐ライン１３の蒸気温度も同様に全負荷に亘シはぼ一定
である。

第２図はタービン負荷の変化に対する再熱器内の蒸気温
度の状態を示し、線Ａは分岐ライ／１３より第２段管束
８内へ流入する蒸気温度を表わし、線Ｂはライン５より
再熱器シェル内へ流入する蒸気温度を表わし、タービン
負荷と共に上昇する。

しかるに、再熱器２内において、第２段管束８内へ流入
する加熱蒸気の温度がほぼ一定であるのに対し、再熱器
シェル内へ流入する蒸気の温度がタービン負荷と共に広
範囲に変化するので、再熱器シェル側と管束側とに温度
差が生ずる。特に部分負荷時には、第２図で示されるよ
うに再熱器シェル側と管束側とに大きな温度差ΔＴｌが
生ずるので、再熱器内の各部に温度差による応力が発生
する問題がある。

この応力を減少させるものとして、特公昭５５−３８５
６３号公報に開示されているように、タービン負荷に対
して分岐ライン１７の蒸気圧力を比例増加制御し、部分
負荷時において加熱蒸気の温度を第２図の線Ｃのように
変化させ、再熱器シェル内の蒸気温度（線Ｂ）との温度
差ΔＴ２を小さくするものがある。

しかし、ユ。方式、おい卆も、う公魚荷時Ｋ。

１′ 再熱器シェル側と管束側と、、′Ｋｉだかなシの温度差
がちり、再熱器内各部の地力の問題を解消するに至らな
いう 〔発明の目的〕 本発明の目的は、加熱蒸気と、該加熱蒸気によシ再熱さ
れる蒸気との温度差によって生ずる再熱器内各部の応力
を低減させることができると共に、部分負荷時において
も再熱器で最大の熱交換を可能としたタービン動力装置
用再熱器の制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、再熱器への加熱
蒸気量を制御する制御弁と、タービンの運転範囲におい
て加熱蒸気の流入にょる再熱器各部の温度変化をとらえ
る温度検出器と、該温度検出器からの信号に基づいて前
記制御弁の弁開度を制御する制御器とを備え、再熱器各
部の温度変化に対して加熱蒸気の再熱器への流入量を調
節するように構成したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。図に
おいて、タービン動カ装置忙ついては従来技術で述べた
ので、その説明を省略する。本発明による再熱器の制御
装置は、分岐ライン１７１Ｃ設けられて再熱器２への加
熱蒸気量を制御する制御弁２１Ａ、２１Ｂと、再熱器２
内の各部（金属部分）の温度を検出する温度検出器２２
と、該温度検出器２２からの温度信号を受ける比較器２
３と、該比較器２３からの出力信号にょシ前記制御弁２
１Ａ、２１Ｂの弁開度を制御する制御器２４とを備えた
構成となっている。

次にその作用について説明する。温度検出器２２からの
各部温度信号を比較器２３が受けると、比較器２３は再
熱器２内の各部間の温度差をめると共に、前記温度差よ
シ生ずる再熱器２内各部の応力を算出し、許容応力値内
にあるか、あるいは予じめ設定しておいた各部間の温度
内にあるか等を比較して、再熱器２内各部温度差によシ
生ずる応力に対する強度的余裕度を算出する。また、再
熱器２に流入する蒸気のうち、ライン５及び分岐ライン
１８を通る蒸気温度は高圧タービンｌに流入する主蒸気
ライン４よシ導かれる蒸気量によりほぼ決まっているた
め、ある運転時においては、第２段管束８の入口２０よ
シ再熱器２に流入する蒸気量を制御することにより再熱
器２各部の温度差（各部発生応力についても）の推定を
行なえる。

従って前記比較器２３にて強度的余裕分を温度差上昇可
能分に換算１信号を次に続く制御装置２４へ送る。制御
装置２４では前記温度差上昇可能分を第２段管束８への
蒸気流入量の予定関数へ換算し、制御弁２１Ａ、２１Ｂ
の弁開度を調節する。

従って、本発明では、再熱器２各部の温度変化に対して
加熱蒸気の流入量を制御するので、加熱蒸気と再熱され
る蒸気との温度差を小さく抑えることができ、再熱器２
内各部の応力が低減される。

また、第２図において、特公昭５５−３８５６３号公報
の方式にて生ずる応力最大温度差をΔＴ３と仮定した場
合、前記温度差ΔＴ３で生ずる応力を発生させる温度差
ΔＴ４を、本発明では再熱器シェル側の蒸気温度線Ｂに
加えた線りまで上昇させることができる。これにより、
タービン低質ｕ時においても再熱器２で最大の熱交換を
安全に行うにとができる。

また、本実施例において、温度検出器２２の検出位置、
比較器２３における余裕度等の設定は、有限要素法の解
析等にて最適化が可能であシ、また温度差によシ応力の
発生する金属部より温度を検出するという確実性を持ち
、かつ流体圧力ではなく金属部温度を検出するものでち
るから、検出される対象の時間的変動分が小さいという
利点も有している。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、再熱器内各部の
温度変化に対して加熱蒸気の再熱器への流入量を調節で
きるので、加熱蒸気と再熱される蒸気との温度差を小さ
く抑えられ、再熱器各部の応力を低減できる。また部分
負荷時においても再熱器で最大の熱交換を行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による再熱器の制御装置を備えたタービ
ン動力装置の概略図、第２図はタービン負荷に対する再
熱器の蒸気温度を示す線図である。 １・・・高圧タービン、２・・・再熱器、３・・・低圧
タービン、２１Ａ、２１Ｂ・・・制御弁、２２・・・温
度検出器、２３・・・比較器、２４・・・制御器。 代理人　弁理士　秋本正実 第　１国 第２日 クーピン莫何（〆） ・第１頁の続き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気源からの主蒸気の持つ熱エネルギを回転エネル
   ギに変換する高圧タービン、主蒸気の一部を加熱源とし
   て高圧タービン排気を再熱する再熱器、再熱した蒸気の
   熱エネルギを回転エネルギに変換する低圧タービンを備
   えて成るタービン動力装置において、再熱器への加熱蒸
   気量を制御する制御弁と、タービンの運転範囲において
   加熱蒸気の流入による再熱器各部の温度変化をとらえる
   温度検出器と、該温度検出器からの信号に基づいて前記
   制御弁の弁開度を制御する制御器とを備え、再熱器各部
   の温度変化に対して加熱蒸気の再熱器への流入量を調節
   するように構成したことを特徴とするタービン動力装置
   用再熱器の制御装置。