JPS6236122B2

JPS6236122B2 -

Info

Publication number: JPS6236122B2
Application number: JP54052327A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ninomya
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1979-04-27
Filing date: 1979-04-27
Publication date: 1987-08-05
Also published as: JPS55146203A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はタービンバイパス装置付のタービンプ
ラントにおけるインターセプト弁、インターセプ
ト弁バイパス弁、加減弁、主蒸気止メ弁バイパス
弁の制御装置に関するものである。

２段タービンバイパス装置を持つ再熱蒸気ター
ビンでは、タービン起動前に再熱部に蒸気圧力が
確立しており、起動時のタービンへの流入蒸気量
の制御は蒸気加減弁とインターセプト弁又はイン
ターセプト弁バイパス弁で行なう必要がある。

このような系統において、全周噴射による起動
（タービン蒸気通路部の熱応力緩和のため、蒸気
加減弁を全開にしその上流側の主蒸気止メ弁バイ
パス弁により蒸気流量制御を行ないタービンのノ
ズル全周から均一に蒸気を流入させて起動しある
程度の負荷をとる運転方法をいう）をする場合
は、蒸気加減弁を全開にするため調速機を全開さ
せると、これにより制御させるインターセプト弁
が全開となりボイラ再熱器の蒸気がタービンに流
入してタービンの制御（回転数及び負荷）や再熱
器圧力制御が不可能となる。

以下この点について図面を用いて説明する。第
１図は２段タービンバイパス装置付の部分噴射運
転（加減弁による起動のみ可能な系統でタービン
ノズルの一部からのみ蒸気流入する運転）のみが
可能なタービンプラントの系統図である。ボイラ
１からの雑気は主蒸気止メ弁２、蒸気加減弁３と
経て高圧タービン４に入つて膨張し、この後ボイ
ラ１の再熱器１５により再熱された後再熱蒸気止
メ弁５、インタセプト弁６を経て中圧タービン７
に入り、更に低圧タービン８にて膨張して仕事を
し復水器１０に流れる。

２段タービンバイパス系統では、タービン起動
前にボイラ１で発生した蒸気は高圧タービンバイ
パス弁１３により再熱器１５にバイパスされ、次
に低圧タービンバイパス弁１２により復水器１０
に流入することにより主蒸気圧力及び再熱蒸気圧
力がこれらの弁１３，１２により制御されてい
る。

第２図は第１図のタービン制御系統メインライ
ンをブロツクで示したものである。即ち、調速機
１４の信号は速度リレー１８により増幅され、蒸
気加減弁油筒１９及びダツシユポツト２０を介し
てセコンダリーリレーピストン２１を作動させて
いる。そして加減弁油筒１９の動作はカム２２を
駆動して加減弁３とインターセプト弁バイパス弁
１１を制御している。一方セコンダリーリレーピ
ストン２１の動作はインターセプト弁油筒２３を
制御してインターセプト弁６を駆動している。

このような系統でタービンを起動する場合は第
３図に示すような開弁順序で各弁を制御して運転
する。第３図で横軸Ｘ方向は調速機の信号量、縦
軸Ｙ方向は各弁の開度を示す。また実線３は加減
弁３の弁開度（又は加減弁蒸気量）、点線１１は
インターセプト弁バイパス弁１１の弁開度（又は
インタセプト弁バイパス弁蒸気量）、一点鎖線６
はインタセプト弁６開度（又はインターセプト弁
蒸気量）の特性を示す。

さて、タービンを起動する場合は、調速機１４
信号を増してX₁の位置まで来ると加減弁３及び
加減弁３と同一のカム軸に取付けた専用カムによ
りインターセプト弁バイパス弁１１が開き、ター
ビン内に蒸気が流入する。このときインターセプ
ト弁６を開けないのは、再熱器１５の圧力がある
程度高い状態で大口径のインターセプト弁６を開
けると多量の蒸気が流入して加減弁３によるター
ビン回転数制御及び負荷制御が不可能となるため
である。このため小口径のインターセプト弁バイ
パス弁１１のみ開いてタービンの制御は常に加減
弁３にあるようにしている。これでタービンは回
転上昇するが、運転者はタービン回転数を見なが
ら徐々に回転上昇させる。走路回転数になれば発
電機９を電力系統に併入し、その後の開弁操作は
タービン出力（発電機９出力）上昇となる。更に
調速機出力を増加させX₂の位置まで来るとイン
ターセプト弁６が開き始める。このときには中圧
タービン７の入口圧力（インターセプト弁後圧
力）はある程度高くなつているので、大口径のイ
ンターセプト弁６が開いても急激な蒸気流入は少
なく、又発電機９が電力系統に併入されているの
で回転数の変化は殆んどない。又インターセプト
弁６の開動作に従つて中圧タービンバイパス弁１
２が閉じて再熱器圧力を制御している。続いて調
速機信号を増すとインターセプト弁６は全開し低
圧タービンバイパス弁１２は全閉する。その後は
調速機信号の増加は加減弁３流量のみ制御してタ
ービン出力を制御することになる。

このような系統では、タービン起動時タービン
ノズルのうちの一部分のノズルのみから蒸気が流
入するため、タービンの加熱が不気一となり熱応
力が発生し、起動回数が多い場合はクラツクが発
生する問題点がある。これを防止するためにはタ
ービンノズル全周から均一に蒸気が流入する全周
噴射運転がよいが、全周噴射運転（加減弁全開と
し主蒸気止メ弁バイパス弁により蒸気量制御す
る）を行なうため加減弁３を全開にするべく調速
機１４信号を全開とすると（第３図でX₅の位
置）インターセプト弁バイパス弁１１及びインタ
セプト弁６も全開してしまう。これでは再熱器１
５の蒸気は中圧タービン７に流入して回転数制御
も負荷制御も不可能となる。

本発明は全周噴射運転しても主蒸気及び再熱蒸
気流量の制御ができるように主蒸気止メ弁バイパ
ス弁の制御装置でこの弁とインターセプト弁バイ
パス弁とを関連ずけると共に、低値優先装置によ
り調速機信号、加減弁開度信号と全周噴射制御信
号のいずれか低い方の信号によりインターセプト
弁及びインターセプト弁バイパス弁を制御するこ
とによりタービン起動時、負荷上昇時の制御及び
負荷しや断時の制御をも可能にしたタービン制御
装置を提供することを目的とする。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明す
る。本発明では第４図に示すように、第１図の系
統において主蒸気止メ弁２をバイパスする主蒸気
止メ弁バイパス弁１７及びその制御装置１６を設
け、インターセプト弁６、インターセプト弁バイ
パス弁１１をこの制御装置１６により主蒸気止メ
弁バイパス弁１７の動作に関連ずけて制御するよ
うにする。第５図は各蒸気弁を制御する信号の関
係を示すものである。具体的には、前記制御装置
１６に主蒸気止メ弁バイパス弁１７を制御する全
周噴射起動装置２４とその主蒸気止メ弁油筒２５
を設置し、又従来加減弁カム２２により駆動され
ていたインターセプト弁バイパス弁１１はこのカ
ム軸上から外し、別置きのインターセプト弁バイ
パス弁油筒２６により駆動する構成とする。そし
て、この油筒２６は全周噴射起動装置２４により
設定される位置設定器２７により制御されるイン
ターセプト弁バイパス弁操作機構２８の位置信号
と加減弁油筒１９の出力信号のどちらか多い方の
値を優先させる低値優先機構２９からの信号によ
り制御される。

一方、インターセプト弁６を制御する信号は調
速機１４の速度リレー１８からの信号をダツシユ
ポツト２０を介してセコンダリーリレーピストン
２１を動作させる。この信号に対し低値優先機構
２９の出力信号によるインターセプト弁ジヨツキ
ング装置３０のどちらか低い値を優先させる低値
優先機構３１からの信号でインターセプト弁油筒
２３が制御され、インターセプト弁６を駆動す
る。

第４図、第５図により全周噴射運転を行なう場
合について説明する。

(1) 主蒸気止メ弁バイパス弁１７の全周噴射起動
装置２４を全閉にする。これによりインターセ
プト弁バイパス弁１１の位置設定器２７は全閉
信号を出し、この信号はインターセプト弁バイ
パス弁操作機構２８、低値優先機構２９、イン
ターセプト弁バイパス弁油筒２６を介して伝達
されインターセプト弁バイパス弁１１も全閉し
ている。

(2) この全閉信号は前記低値優先機構２９により
インターセプト弁ジヤツキング装置３０を働か
せ低値優先機構３１、インターセプト弁油筒２
３を介してインターセプト弁６を全閉にしてい
る。

(3) 調速機１４の信号を全開することにより第５
図の加減弁３は速度リレー１８、加減弁油筒１
９、カム２２を介し全開する。

このとき、速度リレー１８が全開することに
よりダツシユポツト２０、セコンダリーリレー
ピストン２１も全開となるが、低値優先機構３
１によりインターセプト弁油筒２３へはこの全
開信号は伝達されない。他方、インターセプト
弁ジヤツキング装置３０が、前記全周噴射起動
装置２４の全閉によつて、インターセプト弁バ
イパス弁位置設定器２７、インターセプト弁バ
イパス弁操作機構２８、さらに低値優先機構２
９を介して全閉に保持されているから、前記低
値優先機構３１にはこのインターセプト弁ジヤ
ツキング装置３０の全閉信号が伝わり、インタ
ーセプト弁油筒２６、インターセプト弁６は全
閉に保持されることになる。

(4) タービンに蒸気を流入させるには全周噴射起
動装置２４により主蒸気止メ弁バイパス弁１７
を徐々に開ける。これによりインターセプト弁
バイパス弁位置設定器２７はインターセプト弁
バイパス弁１１を徐々に開ける。主蒸気止メ弁
バイパス弁１７開度とインターセプト弁バイパ
ス弁１１開度は第６図のようになつている。第
６図でＸ軸は主蒸気止メ弁バイパス弁１７開
度、Ｙ軸はインターセプト弁バイパス弁１１開
度を示す。

以上によりタービンは回転上昇し、さらに開
度を増せば定格回転数となつて電力系統に併入
可能となり、続いて負荷をとることができる。
尚、回転上昇中の回転数制御は調速機１４では
できないので、手動又はコンピユータ等の制御
装置により全周噴射起動装置２４に信号を与え
るようにすればよい。

またインターセプト弁バイパス弁１１とイン
ターセプト弁６は、この状態では低値優先機構
２９の信号によつて制御されており、それらの
開度の関係は第３図に示すようになつている。
すなわち、インターセプト弁バイパス弁１１が
全開付近でインターセプト弁６が開口し始め
る。

(5) 負荷が上昇して全周噴射運転から部分噴射運
転に切り替る場合は、調速機１４の信号を減少
させ第３図でX₅の位置からＸ_Tの位置に移す。
これで蒸気加減弁３は閉じ（全閉ではない）、
蒸気流量はこの蒸気加減弁３によつて制御され
るようになる。同時に主蒸気止メ弁２後の圧力
が上昇し主弁を開けることができるようにな
る。

(6) 全周噴射起動装置２４を全開にすると主蒸気
止メ弁２及びそのバイパス弁１７が全開とな
る。なお、このときタービン入口蒸気流量は蒸
気加減弁３により制御されている。

(7) こうして蒸気量の制御は全周噴射起動装置２
４から調速機１４に切換わる。他方、低値優先
機構２９において、調速機１４から速度リレー
１８、加減弁油筒１９を経油してきた信号が低
値となり、全周噴射起動装置２４からインター
セプト弁バイパス弁位置設定器２７、インター
セプト弁バイパス弁操作機構２８を経由してき
た信号が高値（全開）となる結果、調速機１４
からの信号が優先され、インターセプト弁６お
よびインターセプト弁バイパス弁１１の制御は
この調速機１４によつて行なわれることとな
る。

(8) この全周噴射／部分噴射切換えは第１図及び
第２図に示す従来の系統と同一となる。

(9) その後、タービン負荷を上昇させるには調速
機１４の信号を増加させる。これによつて蒸気
加減弁３およびインターセプト弁バイパス弁１
１、インターセプト弁６の開度が増加し、やが
てインターセプト弁バイパス弁１１が全開とな
り、その後インターセプト弁６も全閉する。こ
うして第３図におけるX₄点以上の負荷域で
は、蒸気加減弁３のみによる制御が行われるよ
うになる。

(10) 以上の一連の動作中、発電機負荷しや断が発
生した場合は回転上昇により調速機１４の信号
が減少してそれぞれの低値優先機構２９，３１
を介してインターセプト弁６及びインターセプ
ト弁バイパス弁１１を閉じるので、オーバスペ
ードは従来の第１図系統と殆んど相違しない。

なお、速度リレー１８からダツシユポツト２
０、セコンダリーリレーピストン２１、低値優
先機構３１を経てインターセプト弁油筒２３お
よびインターセプト弁６を制御する系統は、タ
ービンが高負荷域で運転中に負荷しや断等が発
生してタービン回転数が急上昇したときにイン
ターセプト弁６をより迅速に閉鎖するためのも
のである。

この第５図のブロツクを機械式制御装置とした
場合について第７図により説明する。第７図は第
５図におけるブロツク２８，２９，２６，３０，
３１及び１１の部分に相当する。

まず主蒸気止メ弁バイパス弁１７による全周噴
射運転を行なう場合について説明する。蒸気加減
弁３を全開させるためインターセプト弁制御トル
クシヤフトヘ及び速度リレー１８からの信号ロツ
ドトの信号は弁全開位置相当の最上部になつてい
る。この状態でインターセプト弁油筒２３を制御
するトルクシヤフト４３はインターセプト弁全閉
相当位置となつている。なぜならば、先に述べた
ようにタービン起動時ボイラ再熱器１５の圧力が
高い状態でインターセプト弁６を全開することは
運転不能となるため、低値優先機構３１によりイ
ンターセプト弁６を全閉している。この動作は低
値優先機構２９のレバー３２の先端はストツパ４
９と接していないので、パイロツト弁４５はバネ
４７により下方向に動作させ制御油７０の供給は
管路７１を通つてピストン４０の上側にかかり下
方向に押し下げられている。この動作はピストン
ロツド３７によりレバー３５の右端を下げること
になり、ロツド４１の先端はインターセプト弁全
閉相当位置に設定されたストツパ３６に当るまで
低下している。そのため、インターセプト弁制御
トルクシヤフト４３はインターセプト弁全閉信号
を伝達している。一方、速度リレー１８からの信
号ロツドトは左方向に引かれているので、トルク
シヤフト７６を反時計方向に回しレバー７７を最
上部に位置づけしている。この状態では低値優先
機構２９のレバー７８は無関係の位置になり、速
度リレー１８の動作はインターセプト弁バイパス
弁１１に何んの制限も与えない。つまりレバー７
８とレバー７７の間に間隙がある状態である。

この状態（蒸気加減弁全開、インターセプト弁
全閉）で主蒸気止メ弁バイパス弁１７を徐々に開
いてタービンに蒸気を流入させる。この動作はバ
イパス弁開度発信器７９により電気的に伝達さ
れ、運転方法選択器８０とでAND回路８１より
インターセプト弁バイパス弁開度設定器８２に信
号を与える。この信号は電動機８３を回転させ、
減速歯車８４，８４を介してインターセプト弁バ
イパスブロツク２８の軸８６を回転させる。この
軸８６は軸方向に移動する。ナツト８７はタービ
ンリセツト時はラツチ８８、リンク８９，９０及
びバネ９１により固定されている。いま電動機８
３とインターセプト弁バイパス弁開方向に回転さ
せると、軸８６は左方向に移動する。この動きは
レバー９２を時計方向に回転させる。この回転は
バネ９３、ストツパー９４を介してレバー９５に
伝達され、トルクシヤフト９６を時計方向に回転
させる。これはレバー３２の右端を下げ、ロツド
５０を介してインターセプト弁バイパス弁１１の
油筒パイロツト弁のレバー５１の左端を下げる。
これによりパイロツト弁５３も下がり、制御油６
６は管路６８を通つてピストン６０の下側に供給
され、ピストンロツド５８、レバー６２を介して
インターセプト弁バイパス弁本体６５を開ける。
この動作は主蒸気止メ弁バイパス弁１７が全開に
なるまで続けられ、インターセプト弁バイパス弁
開度設定器８２の設定値はインターセプト弁バイ
パス弁１１の流量と主蒸気止メ弁バイパス弁１７
の流量とが等しくなるように設定している。この
ため、ボイラー１のタービンバイパス装置があつ
てもタービン内を通る蒸気量は高圧側と中、低圧
側とが等しくなり、タービンバイパス装置がない
タービンとなんら変つた運転状態とはならない。
プラントの特性で高圧側と中、低圧側タービンの
流量比を変える必要がある場合はこの設定器によ
り行なえばよく、運転にはなんの問題もない。

次に主蒸気止メ弁バイパス弁１７が全開近くに
なり、全周噴射運転から加減弁運転（部分噴射運
転）に切替える場合について説明する。インター
セプト弁バイパス弁操作機構２８も全開近くとな
り、レバー９７の左端は上昇している。ストツパ
ー４９の設定は全周噴射運転から部分噴射運転へ
の切替り時ちようどレバー９７の左端と接するよ
うになり、ロツド４８、レバー４４を介してパイ
ロツト弁４５を引き上げる。それにより制御油７
０は管路７２を介してピストン４０の下部に供給
される。そうすると、ピストン４０は上昇してピ
ストンロツド３７を介してレバー３５の左端を支
点として反時計方向に上昇する。この動作はロツ
ド４１をストツパ３６位置からインターセプト弁
全開方向へ移動する。しかしながら、インターセ
プト弁制御トルクシヤフト軸ヘの設定信号はイン
ターセプト弁全閉の信号を送り続けているので、
インターセプト弁６は開かない。つまりピストン
４０が上昇することによりインターセプト弁６を
開けようとするインターセプト弁制御トルクシヤ
フト軸ヘの信号がきたときインターセプト弁６が
開き得る状態となる。

通常、主蒸気止メ弁バイパス弁１７による全周
噴射運転はタービン起動から負荷が15〜20％程度
までである。つまりこの負荷はタービンバイパス
のためのインターセプト弁バイパス弁１１が全開
する調速機開度相当より下側になつている。この
ため主蒸気止メ弁バイパス弁１７による全周噴射
から蒸気加減弁３による部分噴射運転に操作を切
替えるためには、一度全開している蒸気加減弁３
を徐々に閉じ込んでタービン入口蒸気の流量制限
を蒸気加減弁３側に移す必要がある。この操作に
より調速機１４はかなり閉方向に寄つた開度とな
つている。そのためストツパ４９が当つてピスト
ン４０によりインターセプト弁６を開けるような
動作となつてもレバー３５の左端が下がつている
ので、インターセプト弁６はなんら動かない。セ
コンダリーリレーピストン２１によりインターセ
プト弁６が制御できる状態になつているだけであ
る。

次に通常運転中の動作及びタービン負荷しや断
時の動作について説明する。主蒸気止メ弁バイパ
ス弁１７による全周噴射が完了して蒸気加減弁３
による部分噴射運転中は、インターセプト弁バイ
パス弁操作機構２８は全開状態、低値優先機構３
０も全開状態（セコンダリーリレーピストン２１
によりインターセプト弁６が制御できる状態）、
インターセプト弁バイパス弁１１１も全開となつ
ている。このような状態ではタービンの負荷制御
（回転数制御）は全て蒸気加減弁３により行なわ
れている。この状態で負荷しや断が発生すると、
タービン回転数が上昇するので調速機１４により
蒸気加減弁３は閉じ、インターセプト弁６もセコ
ンダリーリレーピストン２１により閉じる。一
方、インターセプト弁バイパス弁操作機構２８は
回転数制御は行なつていないので現状維持とな
り、インターセプト弁バイパス弁１１は閉じない
ままである。このままでは、インターセプト弁バ
イパス弁１１から流入する蒸気によりタービンは
オーバースピードするおそれがある。

そこで本発明では、蒸気加減弁３の制御信号か
ら分岐した制御信号をロツドロによりレバー９
８，７６，９９を介してレバー７７の左端に伝達
する。ここで、タービン負荷しや断が発生した場
合には蒸気加減弁３が閉じると同時に、レバー７
７の左端が押え込まれる状態となる。するとレバ
ー７８に当り、低値優先機構２９のトルクシヤフ
ト９６は反時計方向に回る。そしてレバー３２は
インターセプト弁バイパス弁１１を閉ずる。イン
ターセプト弁バイパス弁操作機構２８が全開のま
までトルクシヤフト９６が回転できるのは、レバ
ー９２とトルクシヤフト９６は直接接続されてい
なくてレバー９５、ストツパー９４、バネ９３を
介して動作が伝達されるようになつている。つま
りバネ９３の取り付け荷重はレバー３２及び９７
にかかる力の約２倍程度で、レバー７７によりレ
バー７８が強制的に押し込まれるとバネ９３が伸
びてストツパー４９の間隙が広がる構造となつて
いる。

この機構により、蒸気加減弁３の信号が優先す
る低値優先機構２９となつている。主蒸気止メ弁
バイパス弁１７による全周噴射運転をしない場合
で、インターセプト弁６が開き始める前までは、
全てこのレバー７７，７８によりレバー３２を制
御しインターセプト弁バイパス弁１１を制御する
こととなる。タービン負荷しや断後、再び負荷運
転をする場合で全周噴射運転を行なう場合は、ラ
ンバツク装置１００により設定器８２を動作させ
インターセプト弁バイパス弁操作機構２８を閉
じ、制御設定を主蒸気止メ弁バイパス弁開度側３
に切替える。

以上説明したように、本発明では２段タービン
バイパス装置を持つ再熱蒸気タービンプラントに
おいて、主蒸気止メ弁バイパス弁による全周噴射
運転を行なう場合（従来の系統では不可能であつ
た）、操作としては主蒸気止メ弁バイパス弁の操
作のみ行なえばインターセプト弁バイパス弁も同
時に制御することができ、またタービン負荷しや
断には自動的に安全に動き全周噴射運転から部分
噴射運転への切替も簡単に行なえる効果がある。
上述では機械的制御機構について説明したが、勿
論、電気回路式制御系において上記主旨を実現す
ることは容易に可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来における２段タービンバイパス装
置付のタービンプラント系統図、第２図は第１図
プラントのタービン制御系統のブロツク図、第３
図は第１図タービンプラントの調速機の信号に対
する各制御弁の動作特性図、第４図は本発明の一
実施例の系統図、第５図は第４図のタービン制御
系統のブロツク図、第６図は同実施例の主蒸気止
メ弁バイパス弁に対するインターセプト弁バイパ
ス弁の関係特性図、第７図は本発明要部を機械的
に構成した場合の制御系統図である。１……ボイラ、２……主蒸気止メ弁、３……蒸
気加減弁、４……高圧タービン、６……インター
セプト弁、７……中圧タービン、８……低圧ター
ビン、９……発電機、１１……インターセプト弁
バイパス弁、１３……高圧タービンバイパス弁、
１４……調速機、１５……再熱器、１６……制御
装置、１７……主蒸気止メ弁バイパス弁、２４…
…全周噴射起動装置、２９，３１……低値優先機
構。

Claims

【特許請求の範囲】

１２段タービンバイパス装置を持つ再熱蒸気タ
ービンで主蒸気止メ弁バイパス弁、このバイパス
弁後段の蒸気加減弁、再熱器から次段タービンへ
の蒸気路に設けられるインターセプト弁及びイン
ターセプト弁バイパス弁を制御するものにおい
て、前記蒸気加減弁開度を制御する調速機、前記
主蒸気止メ弁バイパス弁開度を制御する全周噴射
起動装置、この全周噴射起動装置の主蒸気止メ弁
バイパス弁開度信号と前記調速機による加減弁開
度信号のいずれか低い方の値の信号を優先する第
１の低値優先装置及びこの第１の低値優先装置出
力と前記調速機出力のいずれか低い方の値を優先
する第２の低値優先装置を設け、前記第１の低値
優先装置出力で前記インターセプト弁バイパス弁
開度を制御し、前記第２の低値優先装置出力で前
記インターセプト弁開度を制御するようにした蒸
気タービンの制御装置。