JPS63186902A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力、火力及び産業プラントに供される蒸
気タービン等に対して適用できるタービン制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

特開昭５９−２２６２０３号公報「調速方式切換式流量
制御装置」によれば、絞り調速とノズル締切調速を二種
類の各々の調速方法に適合したカムと駆動装置を装備し
ている調速方式切換式流量制御装置に関する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

蒸気タービンの制御は、電力消費地からの電力需要に対
し、必要な電力を、一定の周波数で、電力系統に送り出
し、発電機を駆動させる蒸気タービンの回転数を制御す
る。

従来技術のタービン調速方法として、代表的には１次の
二方式が広く採用されている。

すなわち、複数個の蒸気加減弁（流量制御弁）を、同時
に開いて蒸気流量を制御する絞り調速方式、一方、複数
個の蒸気加減弁を順番に開いて蒸気流量を制御するノズ
ル締切調速方法である。

各々の調速方式は、それぞれの弁開特性から与えられる
必然的な長所及び短所をもっている。すなわち、絞り調
速方式は、複数個の蒸気加減弁を負荷変化に応じて、−
斉に等開度となる様に開閉していくので、タービン蒸気
入口管に蒸気が均等に割り振られ、従って、タービン内
部に温度差が生じず、熱応力が発生しない、蒸気が絞ら
れている間に、不可逆変化が起こる。蒸気が持つエネル
ギに絞り損失が生じる事が避けられず、部分負荷におけ
る効率が悪くなっている。

一方、ノズル締切調速は、各々の蒸気加減弁を負荷変化
に応じて順に一個ずつ全開にしていくので、個々の弁に
ついてはすぐに全開され、絞りによる損失がなく、効率
が良い、しかし、開いた状態の弁と全閉状態の弁にかか
わる、各々の蒸気通路部に生じる温度差が大きく、熱応
力の発生する問題がある。

実際のタービン機器にいずれの調速方式を適用するかの
、選択根拠となるものは、主としてそのタービンに要求
される運転特性によって決定される。一般に、ミドルロ
ード、ピークロード用として運用されるタービンでは、
頻繁な急速起動に耐火られるように、熱応力的に有利な
絞り調速方式が採用される。一方、ベースロード用は、
タービンの起動に関する問題は少なく、むしろ、広い負
荷範囲にわたって高い熱効率を保てるノズル締切調速方
式が適している。

従来技術における調速方式は、大部分が、絞り調速方式
、及び、ノズル締切調速方式のうちのいずれかである。

わずかに、改良形として、一部に、この二種類の方式を
タービン負荷によってその採用を区別しているタービン
が存在しているに過ぎない、この改良形とは、予めある
負荷（例えば定格出力の５０％）以下では、絞り調速を
とり、そ１、れ以上の負荷では、ノズル締切り調速が得
られるように設計されたものである。しかし、この改良
形であっても調速方法の切換点は固定さ九でいるので１
例えば、３０％負荷では、ノズル締切調速が不可能であ
り、同様に７０％負荷では、絞り調速の運転方法をとり
たい場合でも、それが不可能であるという問題がある。

このように一定の負荷を基準にしてのみ調速方式の切換
えができない理由として、一般に、蒸気加減弁が＆１〜
＆４まであったとすると、立上がりの時だけ虱１〜魔４
の全部を開いて絞り調速とし、その後、鬼１のみを開い
て、＆２〜Ｎａ４は一時閉じ、その後、ノズル締切調速
に従って、順次、開けていく方式をとるからであり、こ
の場合、その切換えのための手段は、機械式カムを用い
るので、カムの形状によって、切換点は決まってしまい
、切換点は固定されたままになる。

どんな負荷でも、タービンが、一旦停止する事なく、希
望する調速方式を選択できることは、運転の柔軟性を高
める極めて有効な手段である。ところが、この事情から
、従来技術にあって機械式カムを適用したタービン制御
装置では、任意の負荷における両調速方式の選択使用と
いうことが実現できなかったのである。

本発明の目的は、Ｎｍ速方式の選択使用の要求を満足さ
せることにあり、タービンの運転中に、何ら他の影響を
及ぼすことなく、調速方式の切換が可能となり、熱応力
の低減及びプラント効率の向上に寄与できる。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の問題点を解決するために、タービンの複数の蒸気
加減弁からタービン入口までを結ぶ入口管に対して、入
口管同士を管及びバイパス弁で構成されたバイパス通路
を複数系列設けて、互いに連結させることにより、ノズ
ル締切調速と絞り調速の切換を可能にする。

ノズル締切調速は、複数の蒸気加減弁を、負荷の変化、
つまり、タービンの速度検出装置からの蒸気流量制御信
号に対し、蒸気加減弁を一個ずつ。

順番に全開にしていく、この時、各蒸気加減弁と蒸気タ
ービンを結ぶ、蒸気通路部は互いに隣り合った同士は、
独立している。従って、蒸気加減弁を順々に全開にして
ゆく過程で、蒸気が流れる蒸気通路部と蒸気の流れない
蒸気通路部が存在する事になる２よって、それぞれの蒸
気通路部の間に温度差が生じ、熱応力が発生した。

一方、絞り調速は、複数の蒸気加減弁を負荷変化による
蒸気流量制御信号に対し、全蒸気加減弁を、同時に、−
斉に等開度となるように開閉する。

このため、独立した。複数の蒸気加減弁は、あたかも、
−個の蒸気加減弁のように動作し、従って。

蒸気通路部にも均一に蒸気が流れるので蒸気通路部間に
、温度差が生じない。

〔作用〕

本発明は複数の蒸気加減弁を用いて流量を制御するター
ビン制御装置において、複数の蒸気加減弁からタービン
入口までを結ぶ入口管に対して、入口管同士を管及びバ
イパス弁で構成されたバイパス通路を複数系列設けて、
互いに連結させるものである。

ノズル締切調速に設定されたタービン制御装置において
、蒸気加減弁は、−弁ずつ順々に全開する。最初に全開
する弁（＆１弁）の蒸気通路部がら蒸気をＮａ　２〜Ｎ
α４の下流側の蒸気通路部にバイパス弁を介してバイパ
スさせるようなバイパス系を付加する。

タービンの起動時は１通常、熱応力を回避するために、
絞り調速を適用するが、バイパス系統のバイパス弁を全
開状態に設定しておくと、ノズル締切調速用に設定した
タービン制御装置であるにもかかわらず、蒸気加減弁か
らタービンに供給される蒸気は、バイパス系統を通じて
、圧力の低い方へ流れ、全ての蒸気通路部の圧力が等し
くなってタービンに流入することにより、絞り調速と同
様の作用、効果を得る事ができる。

〔実施例〕

以下、図に従って本発明の一実施例であるタービン制御
装置について説明する。

第１図は１本制御装置の系統図である０本図は四個の蒸
気加減弁を設置した場合である。ボイラから来る蒸気は
、主蒸気止め弁１ａ、ｌｂを通り。

シ蒸気加減弁２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに入る。蒸気−加
減弁にはタービン速度検出装置から、弁の開度信号が入
り、蒸気流量を加減する。一方、蒸気加減弁を出た制御
された蒸気流は、蒸気入口管３ａ。

３ｂ、３ｃ、３ｄを通じてノズルボックス４の各各のノ
ズル割りされたノズル４ａ、４ｂ、４ｃ。

４ｄに分配される０本発明では、＆１弁２ａがらノズル
４ａに通じる蒸気入口管３ａから他の蒸気入口管３ｂ、
３ｃ、３ｄにバイパス系統５ｂ。

５ｃ、５ｄを付加したものである。従来技術で、蒸気加
減弁は絞り調速、あるいは、ノズル締切調速、または、
両者を中間負荷に切換点を設けて、低負荷側を絞り調速
、高負荷側をノズル締切調速に分けて制御する方法があ
るが、いずれも、定められた調速方法をタービン運転中
に切換えることは不可能であった。

第２図にノズル締切調速の蒸気加減弁開度曲線を示す０
図において、タービン出力が増加するに従い、蒸気加減
弁が２８から順々に２ｄまで全開する。

第３図は、本発明によるバイパス系統の全弁を加減弁１
ａが開く前に全開に設定しておき、絞り調速の効果が得
られる例である。低出力時に加減弁２ａからの蒸気は蒸
気入口管３ａを通り、ノズル４ａに供給され、バイパス
系統５ｂ、５ｃｔ５ｄを通じて、別のノズル４ｂ、４ｃ
、４ｄに供給され、加減弁２ｂ、２ｃ、２ｄが閉じてい
るにもかかわらず、絞り調速と同じ作用が得られる。

以下、第４図、第５図、第６図にバイパス系統のバイパ
ス弁の開度シーケンスと加減弁開度の関係を示すが１図
のようにバイパス弁を操作する事により、第４図の絞り
調速からノズル締切調速への切換、第５図の絞り調速か
ら１，２弁間時開への切換、第６図の絞り調速から１．
２．３弁間時間への切換が可能となる。

バイパス系統に設けたバイパス弁のシーケンス操作の選
択により、本発明によるタービン制御装置は、タービン
運転中に、タービンへの蒸気流入方式を、何ら他に影響
を及ぼすことなく、バイパス弁の開閉操作のみにより、
切換えることが可能となり、下記の効果が得られる。

起動時に、絞り調速に設定しておく事により、蒸気通路
部の蒸気流の不平衡を減らし、その結果。

均等な温度分布となり熱応力の発生を抑えることができ
る。一方、通常運転中には、効率を重視し。

ノズル締切り調速に設定しておいて、急速な負荷変動に
追従する必要がある場合は、タービン本体を、熱応力か
ら守るため、ノズル締切り調速から、絞り調速へ直ちに
変更出来る等の、効率向上と熱応力低減の両者を選択適
用できる。

通常、アトミッション方式の変更には、変更数に応じて
変更数と同数のカムの準備が必要で、変更作業は、その
度、タービン停止が伴う、従って。

本発明のタービン制御装置によれば、タービンの停止は
不要であるからタービンの稼働率の向上を図ることが出
来る。

一方９本発明によるタービン制御装置では、従来採用し
ていた蒸気加減弁に内蔵されたバイパス弁が一部不要と
なり、蒸気加減弁の構造が簡略化される。すなわち、蒸
気加減弁の内蔵バイパス弁は°、蒸気加減弁の上流と下
流の蒸気圧力差に打ち勝って、弁を開くことを目的に設
置されており、通常、＆１から＆４までのうちで、最低
二個の蒸気加減弁は、内蔵バイパス弁付であるが、本発
明によるタービン制御装置では、２ａの蒸気加減弁のみ
内蔵バイパス弁付とし、バイパス系統５ｂ。

５ｃ、５ｄのバイパス弁を開く事により、２ｂ。

２ｃ、２ｄの蒸気加減弁の上流と下流の蒸気圧力差を少
なくして容易にこれらの弁を開ける事が出来る。

一方、本発明によるタービン制御装置では、ノズルボッ
クスに発生する二ローションを低減させる効果も合わせ
持つ。すなわち、ボイラから飛来する酸化スケールは、
ノズルボックス内の狭隘部で加速されノズルの表面に衝
突し、二ローションを発生させる。二ローション防止の
ためには、蒸気の速度を遅くする必要があり、絞り調速
方式をタービンの起動時に適用する事が効果的である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービンの運転中に、何ら他に影響を
及ぼすことなく、調速方式の切換が可能となり、熱応力
の低減及びプラント効率の向上に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のタービン制御装置の系統図
、第２図はノズル締切調速の蒸気加減弁開度曲線図、第
３図は本発明例を適用した絞り調速の蒸気加減弁開度曲
線図、第４図は絞り調速からノズル締切調速への切換を
示す蒸気加減弁開度曲線図、第５図は絞り調速から弁間
時開への切換を示す蒸気加減弁開度曲線図、第６図は絞
り調速から弁間時開への切換を示す蒸気加減弁開度曲線
図である。 １・・・主蒸気止め弁、２・・・蒸気加減弁、３・・・
蒸気入口管、４・・・ノズルボックス、５・・・バイパ
ス系統。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の弁を用いて流量を制御するタービン蒸気流量
   制御装置において、 前記複数の制御弁と前記蒸気タービンを結ぶ複数の蒸気
   入口管に対して、入口管同士を管及び、バイパス弁で構
   成された、バイパス通路を複数系列設けて互いに連結さ
   せ、前記蒸気タービン運転時に、前記バイパス弁の開閉
   により、前記蒸気タービンへの蒸気流入を複数の制御弁
   を同時に開閉して流量制御を行ない複数の制御弁を個々
   に順次開閉して流量制御することを切換可能にしたこと
   を特徴とするタービン制御装置。