JPS6211281Y2

JPS6211281Y2 -

Info

Publication number: JPS6211281Y2
Application number: JP16457182U
Authority: JP
Priority date: 1982-11-01
Filing date: 1982-11-01
Publication date: 1987-03-17
Also published as: JPS5970003U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は多段々落を有する蒸気タービンに係
り、特に調速段の改良に関する。

蒸気タービンの出力は蒸気タービンに流入する
蒸気の量によつて加減される。また、多段々落を
有する蒸気タービンにおいて、蒸気タービン内部
のある段落入口圧力は、その段落以降を流れる蒸
気の量によつて決まり、一次近似的には略比例す
ると考えて良い。

蒸気タービン入口の圧力は一般には一定に保た
れる（変圧運転ユニツトを除く）ので、蒸気ター
ビンの第１段落は第１図に示すように蒸気の流量
が少ない場合ほど出入口の圧力差は大きくなる。

これは蒸気の流量が多いほど出入口の圧力差が
大きくなるという通常の段落の特性と矛盾するの
で、第２図に示すように、第１段落のノズル１を
例えば４つのグループに分けて、それぞれを蒸気
加減弁GV１〜GV４とつなぎ、部分負荷時には、
加減弁GV１〜GV４の幾つかを閉めて第１段落の
ノズル１の面積を減ずることにより、大きな圧力
差にかかわらず、蒸気流量を減ずるノズル締切制
御を行なつたり、あるいは第３図に示すように蒸
気タービン２の入口に蒸気加減弁GVを設け、こ
れを絞つて、ノズル入口の圧力を減ずることによ
り、蒸気流量を減ずる締り制御などの方法が講じ
られている。なおMSVは主蒸気止め弁である。

このように蒸気タービンの第１段落は、特別の
機能を持ち、電力系統との併列運転時にはタービ
ンの出力を制御し、また単独運転時にはタービン
の速度を制御するので、第２段落以降の通常の段
落と区別して調速段と呼ばれている。

蒸気タービンの段落の効率ηは、基本的にはそ
の段落の出入口の蒸気の圧力差に対応する蒸気の
速度（入口圧力から出口圧力まで蒸気が断熱膨張
するときに得る蒸気の理論速度c₀）と動翼の周速
ｕの比（これの逆数を速度比と呼ぶ）によつて決
まる。なお、蒸気の理論速度c₀は c₀＝ｋ√△ …(1) で表わされる。ここで△ｈは段減の断熱々落差、
ｋは定数である。そこで速度比ｕ／c₀と効率ηの
関係を示すと第４図のようになる。

(1)式の関係を、第２図のノズル締切制御の場合
に適合させて第４図と同様の特性図を示すと第５
図ａ，ｂのようになる。第５図ａは定格負荷で調
速段の効率が高くなるようにした場合を示したも
のであるが、この場合には、部分負荷では蒸気速
度c₀が大きくなるため速度比ｕ／c₀が小さくな
り、効率が低下する。一方、第５図ｂは部分負荷
で調速段の効率を高めるようにした場合を示した
ものであるが、この場合には、逆に定格負荷付近
で速度比ｕ／c₀が大きくなつて効率が低下する。

この点を改善しようとして、第６図に示すよう
にノズル２と動翼３を１列づつ配列したラトー段
や、第７図に示すようにノズル２、動翼３に加え
て静翼４、動翼５を配列したカーチス段などが考
案されて使用されているが、これらの段落効率は
第８図に示すように、カーチス段においても、速
度比に対する効率の変化の少ない範囲がラトー段
より広いとは言えラトー段と同様の傾向がある。

一方絞り調速は、負荷によつて速度比は殆んど
変らないが、加減弁による絞り損失によりタービ
ン全体の効率は大巾に低下する。

本考案は上記のような難点を解消して、定格負
荷時や部分負荷時に効率の低下しないように調速
段を改良し、以つて、効率の良い蒸気タービンを
提供することを目的としてなされたものである。

本考案の蒸気タービンは、２段以上の段落を調
速段として用い、蒸気加減弁、バイパス弁との組
合せにより、低負荷時には直列多段、高負荷時に
は並列単段として使用することを特徴としたもの
であり、以下本考案の一実施例を詳細に説明す
る。

第９図は本考案に係る蒸気タービンの一実施例
の要部を示す系統図である。前述の通り本考案
は、調速段を改良したものなので、第９図の系統
図には調速段部分を示し、それ以降の通常の段落
については省略してある。また、本実施例では、
３つの段落を調速段として使用するようにしてい
るが、これは２段落でもあるいは４段落以上でも
良く、考え方は同様である。更に、第９図では各
段落を別個のタービンのように表わしているが、
これは図をわかりやすくしたためである。

さて、第９図においてMSVは、タービンの入
口の主蒸気管１０に設けた主蒸気止め弁である。
この図ではMSVは１個であるが並列に２個以上
あつても良い。主蒸気止め弁MSVのあとに蒸気
加減弁（GV１〜GV３）が各段落１１，１２，１
３に対応して設けられている。この図では、各段
落についてGVは１個ずつ示されているが、２個
以上あつても良い。蒸気加減弁GVのあとに各段
落１１〜１３の蒸気入口側がつながつている。

３つの段落のうち、１段１１と２段１２の排気
はそれぞれ２つに別れ、一方は逆止弁（CV１，
CV２）を介してつぎの段落の入口壁につながつ
ている。

１段１１の排気のもう一方は排気バイパス弁
（EV１）を介して２段１２の排気につながつてい
る。

２段１２の排気のもう一方は、１段１１の排気
と合流したあと排気バイパス弁（EV２）を介し
て調速段の出口である３段１３の排気につながつ
ている。

蒸気タービンが、過負荷のための調速段バイパ
ス弁（BV）を有する場合は、調速段出口は逆止
弁CV３を介してつぎの通常の段落１４につなが
つている。

なお、過負荷バイパスがない場合はBV，CV３
は不要である。

３段１３出口にはドレン管がありドレン弁DV
を介して復水器あるいはドレンピツトにつながつ
ている。

以上のCV１〜CV３，EV１，EV２，BV，DV
も第９図では１個ずつ示されているが２個以上あ
つても良い。

具体的構造の一例を第１０図，第１１図に示し
てあり、これらの図で第９図と同一部分には同一
符号を附してある。なお、蒸気加減弁GVと排気
バイパス弁EVはそれぞれまとめて集合型弁室１
５，１６に配置し、タービンとの間をフレキシブ
ルな配管１７でつないでいるが、GVを直接車室
にとりつけるなど他の構造を採用しても良い。ま
た、１８はタービンケーシング、１９はタービン
ロータ、２０はノズルボツクスである。なお、第
１０図は過負荷バイパスがある場合、第１１図は
過負荷バイパスのない場合を示したものである。

次に、本考案の作用を説明する。

各弁の開度曲線が第１２図に示されており、こ
の図を参照しながら説明する。

無負荷あるいは極めて低負荷の場合はMSV、
GV１が開でGV２、GV３は閉である。

またEV１，EV２も閉、BVがある場合もちろ
んBVも閉である。このときMSVを通つた蒸気は
１段１１、２段１２、３段１３の順に直列に各段
落を流れる。逆止弁CV１，CV２は蒸気の圧力に
よつて開となる。CV３がある場合CV３も同様に
開となる。各段落の入口の蒸気圧力は第１２図に
示す通りである。１段１１を除いては負荷によつ
て出入口の圧力比がほゞ一定で速度比もほゞ一定
となり効率は良い値に保たれる。１段は極く低負
荷では出入口の差圧が大きく、GV１が１弁だけ
の場合はGV１の絞り損失のため効率が低下し、
またGV１が多弁でノズル締切制御の場合は速度
比が悪化するため効率が低下するが、低下の度合
は、調速段全体の圧力差を１段で受け持つ場合よ
りは少ない。

ある負荷（第１２図のＡ点）でGV１が全開と
なり調速段は３段とも最も効率の良い状態にな
る。この状態を調速段を単段でまかなう場合と比
較すると速度比の差により顕著に効率が改善され
ている。負荷が増えて来ると２段の入口圧力が上
昇し、１段１１の圧力差が不足するので１段は十
分な蒸気流量が流せなくなる。そこでつぎにGV
２を開いて行つて一部の蒸気を直接２段１２に入
れる。

この場合GV２が絞り状態である間は１段１１
の出入口に差圧があり逆止弁GV１が開いて１段
１１を通つた蒸気が２段１２入口でGV２を通つ
た蒸気と合流する。GV２の開度を増すに従がい
２段１２の圧力が上昇し、１段１１の出入口差圧
がなくなるので、GV２全開前に１段１１の排気
バイパス等であるEV１を開く。EV１が開くと１
段１１の出口は２段１２の出口につながれるので
圧力が下り、逆止弁CV１は圧力差により閉とな
る。GV２の開き始めから全開までの間はGV２の
絞り損失もしくは速度比の悪化があるため１，２
段の効率が若干低下するが、それでも調速段を単
段でまかなう場合よりは全体の効率が良いのは前
述の場合と同様である。

GV２全開の状態（第１２図のＢ点）では２
段、３段は最も効率の良い状態になる。１段１１
はEV１が開かれて出口が２段１２出口につなが
れているので２段１２と同等の速度比となり、同
等の良好な効率となる。すなわちこの場合は１段
１１と２段１２が並列になり、これと３段１３が
直列になつている。この場合も調速段を単段でま
かなう場合にくらべ顕著な効率の改善がなされて
いるのは前述の場合と同じである。

さらに負荷が増えると３段１３の入口圧力が上
昇し、１，２段の圧力差が不足するので、蒸気流
量を増すためにGV３を開き、一部の蒸気を直接
３段１３に入れる。この場合GV３が絞り状態で
ある間は１，２段の出入口に差圧があり逆止弁
CV２が開いて１，２段を通つた蒸気が３段１３
入口でGV３を通つた蒸気と合流する。GV３の開
度が増すに従つて３段１３入口の圧力が上昇し、
１，２段１１，１２の出入口差圧がなくなるの
で、GV３が全開する前に２段１２の排気バイパ
ス弁であるEV２を開く。EV２を開くと１，２段
の出口は３段の出口につながれるので圧力が下
り、逆止弁CV２は圧力差により閉となる。GV３
の開き始めから全開までの間はGV３の絞り損失
もしくは速度比の悪化により各段の効率が若干低
下するが、それでも調速段全体を単独でまかなう
場合よりは効率が改善される。

GV３全開の状態（第１２図のＣ点）では１，
２，３段１１〜１３が並列の状態になり、各段と
も同等の速度比で良好な効率となる。排気バイパ
ス弁EV１，EV２によるわずかな圧損を無視すれ
ばこの点では通常の単段の調速段を用いたタービ
ンの加減弁全開点と同等の効率を有するように出
来る。加減弁全開点よりさらに多量の蒸気を流し
て過負荷をとる場合には、調速段バイパス弁BV
を開いて一部の蒸気をバイパスさせる。

BVが絞り状態にある場合は調速段に差圧があ
るので逆止弁CV３は開いて調速段を流れた蒸気
はBVを流れた蒸気と合流して下流段へ流れる。
BVが全開すると調速段には差圧がなくなり蒸気
が流れなくなるので摩擦損失による過熱を防止す
るためGV１〜GV３を閉め３段１３出口のドレン
弁DVを開く。これにより逆止弁CV３は蒸気の圧
力で閉となり蒸気は完全に調速段をバイパスして
流れる。加減弁全開点以上の過負荷を必要としな
いタービンについてはBV，CV３は不要である。

以上のような構成、作用の本考案の蒸気タービ
ンによれば、次のような効果が得られる。

(1) 部分負荷時にも調速段の効率が高いレベルに
維持出来る。

(2) 加減弁全開時は複数段の段落が並列に使用さ
れるので各段の翼高さが大きくなりすぎず動翼
の強度が楽になる。

(3) 同様に大容量蒸気タービンで動翼の強度上の
理由から調速段を複流（ダブルフロー）にして
いるものがあるが、本考案の技術思想を応用す
て、高負荷時複流以上として並列に使用する段
落を、低負荷時には直列に使用することによつ
て効率を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は多段々落を有する蒸気タービンの蒸気
圧力と蒸気流量の関係を説明する特性図、第２図
は蒸気圧力と蒸気流量の関係を所定の特性に維持
するためのノズル締切制御方式を説明するために
示した説明図、第３図は同じく締り制御方式を説
明するために示した説明図、第４図及び第５図
ａ，ｂは夫々段落効率と速度比の関係を示す特性
図、第６図はラトー段の概略構成を説明するため
に示した説明図、第７図はカーチス段の概略構成
を説明するために示した説明図、第８図はラトー
段とカーチス段の段落効率を比較して示す特性
図、第９図は本考案に係る蒸気タービンの一実施
例の要部を示す系統図、第１０図は本考案におい
て過負荷バイパスを設けた場合の具体的構成を説
明するために示した構成説明図、第１１図は同じ
く過負荷バイパスを設けない場合についての構成
説明図、第１２図は本考案の作用を説明するため
に示した各弁の開度曲線図である。１０……主蒸気管、１１……第１段落、１２…
…第２段落、１３……第３段落、１４……通常の
段落、１５，１６……集合型弁室、１７……フレ
キシブル蒸気管、１８……タービンケーシング、
１９……タービンロータ、MSV……主蒸気止め
弁、GV１〜GV３……蒸気加減弁、CV１〜CV３
……逆止弁、EV１，EV２……排気バイパス弁、
BV……調速段バイパス弁、DV……ドレン弁。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

多段々落を有する蒸気タービンにおいて、少な
くとも初段々落及び次段々落に主蒸気管から分岐
されて結合された蒸気加減弁と、前記初段々落の
蒸気出口側から前記次段々落の蒸気入口側へ向う
ように結合された逆止弁と、前記初段々落の蒸気
出口側と前記次段々落の蒸気出口側との間に結合
されたバイパス弁とを具備することを特徴とする
蒸気タービン。