JPS63227908A - 蒸気タ−ビンのグランド蒸気圧力制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービンのグランド蒸気圧を制御する蒸気
圧力制御装置に関する。

（従来の技術） 従来の蒸気タービンプラントに於ける蒸気タービンのグ
ランド蒸気および油圧の系統の一例を、第３図に基づい
て説明する。

同図において、１は蒸気タービンロータで、ケーシング
（図示せず）を貫通して配設され、この貫通部である低
圧グランドシール部２と高圧グランドシール部３には夫
々ラビリンスパツキン（図示せず）が設けられている。

このようにラビリンスパツキンを設けることにより、絞
り効果を連続的に与えて外部に対する蒸気の漏洩や空気
の流入を防止するとともに、グランド蒸気ヘッダ４に連
絡されて、操作機構と蒸気弁により構成されるグランド
蒸気圧制御装置（第４ｒ１！Ｊ参照）により、適量の蒸
気を供給したり、あるいは適量の蒸気を逃したりしてこ
れを一定に保持することにより、低圧グランドシール部
２及び高圧グランドシール部３の夫々のシールが行われ
るよう構成されている。

低圧タービン５は復水器６に連絡されており、このター
ビン５の内部は真空なので、この中に空気が流入してし
まわないよう、低圧グランドシール部２は流入する空気
に対して、常にグランド蒸気ヘッダ４からの蒸気を供給
してここをシールしなければならない。一方、高圧ター
ビン７及び中圧タービン８側の高圧グランドシール部３
から、シールに必要以上の蒸気が漏洩する負荷の場合に
は、その蒸気はグランド蒸気ヘッド４を介して低圧グラ
ンドシール部２のシールに利用できるが、蒸気量も多い
ため蒸気を逃がしてやらなければならない。

また、タービン起動時のような、ボイラーよりの十分な
蒸気が得られない場合には、高圧グランドシール部３か
ら漏洩する蒸気は全くないか、あるいは極く少量である
ので、グランド蒸気ヘッダ４に蒸気を供給しなければな
らない。

このグランド蒸気圧制御装置を駆動するための油圧系統
を説明すると、蒸気タービンロータ１の前部には、制御
油９で駆動される油タービンとこの油タービンの駆動に
よって駆動される油ブースタポンプとからなるブースタ
油ポンプ１０と、このポンプ１０によって予圧が与えら
れた油を吸込み、蒸気タービンロータ１の回転を制御す
る制御油９を吐出する主油ポンプ１１が夫々備えられて
いる。この主油ポンプ１１から吐出された制御油９は、
タービン制御装置及び制御弁系統ｄとグランド蒸気圧力
制御装置の操作機構ｅへ夫々供給される。更に、油ター
ビンで減圧された制御油９は、蒸気タービンロータ１の
軸受油１２として使用される。

タービン起動時に、主油ポンプ１１はその能力を発揮す
ることができないので、補助油ポンプ１３を設置して、
制御油及び軸受油を供給するようなされている。また、
この補助ポンプ１３は正常運転時の主油ポンプ１１の故
障、あるいはタービン発電機の停止時等のバックアップ
も行っている。ターニング中においては、ターニング油
ポンプ１４により、蒸気タービンロータ１の軸受油１２
の供給を行っている。

このようにして得られた制御油９は、グランド蒸気圧力
制御装置の操作機構ｅに供給されて、第４図に示す制御
油９として供給される。

次に、従来のグランド蒸気圧力制御装置を第４図に基づ
いて説明する。

同図において、タービン運転中に、例えば負荷が増大す
ると、高圧グランドシール部３からの漏洩蒸気量が増え
るため、グランド蒸気ヘッド４の圧力が上がり、ウォー
タボット１５を介してグランド蒸気圧力検出ベロー１６
を僅かに押し上げて、パイロット弁１７を引上げる。ニ
ードル弁１８から供給される制御油９は、パイロット弁
１７の上部を通ってピストン１９の上部に入り、このピ
ストン１９を押し下げる。この時のピストン１９に連結
された弁駆動用ロッド２０の動きＬは、蒸気逃し弁２１
を開けて、低圧抽気ライン又は複水器への配管ａに逃す
とともに、蒸気供給弁（補助蒸気）２２と蒸気供給弁（
高圧蒸気）２３を閉めて、補助蒸気管す及び高圧蒸気管
Ｃからの供給を遮断する動作となり、設定した圧力より
圧力が上昇してしまうことを抑える働きをする。

同時にフローティングレバー２４を介してダッシュボッ
ト２５を下げるため、ダッシュボット２５の上部は僅か
な負圧となる。ダッシュボット２５の下部は、グランド
蒸気圧力検出ベロー１６に連絡しているので、パイロッ
ト弁１７を下げピストン１９の動きを停止させる、いわ
ゆる復元作業を行うとともに、ダッシュボット２５の上
部の負圧は、ピストン１９の弁駆動用ロッド２０のシー
ル部からの漏洩油２６により、自動的に供給されるので
、元の圧力に除々に回復することにより、パイロット弁
１７は僅かに上がり、動揺が完全に静まって、グランド
蒸気圧力が正確に前の値に戻るまでピストン１９を動か
している。また、負圧が減少した場合の動きは、上記の
反対となる。

以上の弁駆動用ロッド２０の動きＬと蒸気逃し弁２１、
蒸気供給弁（補助蒸気）２２及び蒸気供給弁（高圧蒸気
）２３との動き関係を、第２図乃至第５図に基づいて詳
細に説明する。

第５図は弁駆動用ロッド２０の動きＬに対する各蒸気弁
の動きｇの関係で、蒸気逃し弁２１、蒸気供給弁（補助
蒸気）２２及び蒸気供給弁（高圧弁）２３の特性を示し
たものである。

シール系統が要求する蒸気量はタービン負荷によって決
まっている。通常２５％以下で補助蒸気管すから蒸気を
供給しているが、２５％の負荷以下になると、高圧蒸気
管Ｃからの供給のみで、必要なシール量をまかなうこと
ができるので、補助蒸気管Ｃからの供給を停止させ、約
５０％の負荷以上になると、高圧グランドシール部３か
らの漏洩蒸気量が低圧グランドシール部２の必要シール
蒸気量より多くなるので、上部から蒸気の供給を停止し
て蒸気量がし弁２１を開いて、余分な蒸気を低圧抽気ラ
インまたは復水器への配管ａへ逃している。

また、第２図はこれらのタービン負荷に対するグランド
蒸気ヘッダ４への供給蒸気量＋Ｑ及びグランド蒸気ヘッ
ダ４からの逃し蒸気量−Ｑとの関係を示しており、弁駆
動用ロッド２０の動きＬを、この図のように動作させて
制御している。

（発明が解決しようとする問題点） 上記従来例においては、例えば通常運転時に急激にター
ビン内部圧力が下がると、グランド蒸気ヘッド４の内部
圧力も低下し、ウォータボット１５を介してグランド蒸
気圧検出ベロー１６によりこの低下を検出し、機械的な
伝達機構によって制御している。

即ち、先行した制御ができないので、動作遅れが発生し
てしまうばかりでなく、グランド蒸気圧が低下するため
、タービン内部へ空気が流入してしまうことがあるとい
う問題点があった。

また、機械的な伝達機構であるため、ガタや可動部の摩
耗等により、制御制度が悪くなってしまうといった問題
点があった。

更に、クリーンアップ時やウオーミング時等のタービン
起動前は、タービン制御装置及び制御弁系統は制御油を
必要としないが、グランド蒸気圧力制御装置のみは、制
御油によって動作させているため、タービン起動前から
この制御油を得るため、補助油ポンプを起動せざるを得
ず余分な動力が必要となるといった問題点があった。

本発明は上記従来のグランド蒸気圧力制御装置の欠点を
悉く解決したものを提供することを目的としてなされた
ものである。

〔発明の構成〕

（間層点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するため、負荷信号を受けてグ
ランド蒸気圧力制御弁の開度を予めプロットしておき、
即ちタービン負荷変化時にはタービン負荷に対して必要
なシール蒸気量を決めておいてグランド蒸気圧力制御弁
の開度指令信号を発生する開度指令信号器と、この信号
器の信号を受けて駆動する電気式調節弁駆動装置とを設
けることにより、先行して制御を行い、更に負荷遮断時
には、ロードセンシングリレー信号により、上記と同様
に先行して制御を行い、その他の状態、即ち負荷一定時
等における制御は、一般の調節計動作で制御するととも
に、補機動力の削減を可能として、応答性及び精度性の
向上を図ったものである。

（作　用） 而して、正常運転時の急激な負荷変化時には負荷信号で
、また負荷遮断時にはロードセンシングリレー信号で、
夫々先行する制御を行うことにより、グランド蒸気圧を
一定に保持し、しかも機械的な伝達機構による動作遅れ
等をなくすために、電気信号により制御する電気的調節
弁駆動装置を使用することにより、応答性及び制御精度
を良くするとともに、油圧を使用する必要性をなくした
ものである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図に基づいて
説明する。なお、第１図において、第４図と同一部分は
同一符号を示している。

同図に示すように、本実施例おいては、負荷信号２７を
受けてグランド蒸気圧力制御弁を先行的に制御するため
、弁駆動用ロッド２０の動きをプログラム化した開度指
令発生器２８と、この開度指令発生器２８からの弁開度
信号２９及びロードセンシングリレー信号３０を受けて
駆動する電気式調節弁駆動装置３１で構成された先行制
御系が備えられ、また負荷が一定の時等における一般的
な調節計動作として、グランドヘッド蒸気ヘッダ４の圧
力を圧力伝送器３２により検出したグランド蒸気圧力信
号３３とグランド蒸気圧力の目標値３４をとを比較する
比較計３５と、その偏差信号をＰＩＤ演算器３６により
演算し、この信号で開度指令信号器２８より発生した信
号を補正する加算器３７とによって主に構成されている
。

上記電気式調節弁駆動装置３１はサイリスタ電気式ポジ
ショナ３８と、電動弁アクチュエータ３９とで主に構成
され、サイリスタ電気式ポジショナ３８は電動弁アクチ
ュエータ３９の弁開度発生器４０より検出した弁位置の
フィードバック信号４１を信号増幅器４２により増幅し
た信号と上記弁開度信号２９とを比較する比較器４３と
、この信号を受けてパルス信号の幅間隔動作方向等を指
示するインクラブタ４４と、指示されたパルス信号を発
生するゲートパルス発生器４５と、これにより発生され
たパルス信号４６を受けて交流電源をオン・オフさせる
サイリスタ回路４７により構成されている。

電動弁アクチュエータ３９は、サイリスタ回路４７によ
りオン・オフされる交流電源により駆動する交流電動機
４８と、この電動機４８の駆動を伝達するためのウオー
ム４９と、これに噛合うウオームホイール５０とから構
成されている。

次に、上記のように構成された本実施例における作用に
ついて説明する。

例えば、蒸気タービンの第１段落に設けた圧力伝送管（
図示せず）により負荷信号２７を検出すると、弁駆動用
ロッド２０（第２図参照）の動きＬを予めプログラム化
した開度指令信号発生器２８に人力される。

この入力された負荷信号（第１段落蒸気圧力）２７によ
り、開度指令信号発生器２８は負荷に見合った弁駆動用
ロッド２０の動きＬを行うための信号を発生する。

なお、この信号は、グランド蒸気圧力目標値３４と、グ
ランド蒸気へラダ４に設置された圧力伝送器３２からの
グランド蒸気圧力信号３３とを比較器３５で比較し、そ
の偏差信号をＰＩＤ演算器３６により演算して、加算器
３７により補正して弁開度信号２９となすものである。

更に弁開度信号２９はサイリスクを使用した電気式ポジ
ショナ３８の比較器４３に入力され、一方この比較器４
３には電動弁アクチュエータ３９内の弁開度発信器４０
により検出した弁位置フィードバック信号４１を信号増
幅器４２で増幅し、この増幅した信号が人力される 弁開度信号２９と弁位置フィードバック信号４１の増幅
信号とは、比較器３８で比較され、その偏差信号に従っ
てインプライタ４４でパルス信号の幅、間隔及び動作方
向等を指示して、ゲートパルス信号発生器４５によりパ
ルスを発生させる。

更に負荷遮断時には、ロードセンシングリレー信号３０
により無負荷信号が比較器４３に入力され、同様にゲー
トパルス発生器４５によりパルス信号を発生させる。

この発生されたパルス信号は、サイリスク回路４７を点
弧させて交流電流をオン・オフすることにより、交流発
電機４８を駆動させ、ギヤを介してウオーム４９、更に
はつす−ムホイール５０を日乾させて弁駆動用ロッド２
０を動作させこれを制御する。

これにより、タービンの急激な負荷変化時でも開度指令
信号発生器２８で先行的に負荷に見合った必要シール蒸
気を確保することができ、これによってグランド蒸気圧
力を一定に確保して、タービン内部の空気の流入または
蒸気の漏れを防止することができる。

また、電気式調節弁駆動装置３１までの電気信号で制御
するため、動作遅れもなく応答性及び制御精度が良くな
るとともに、装置の故障検出も容易であることから、機
能性及び信頼性が向上する。

更には、油圧を必要としないため、補機動力の削減を図
ることができるものである。

なお、本実施例では電気式調節弁駆動装置にサイリスク
を使用した電気式ポジショナ、交流電動機とギヤ機構を
持つ電気弁アキュムレータを使用したが、必ずしもサイ
リスタを使用した電気式ポジショナでなくても良く、ま
た直流電動機式等でも良い。

また、負荷が一定の時等の通常の制御は、比例と積分と
微分動作としたが、これに限ることなく、負荷変化時に
負荷によるプログラム制御回路を備えている場合には比
例動作のみとしても良い。

更に、本実施例では３つの弁を一つの電気式調節弁駆動
装置で同時に動かしているが、一つの弁毎に単独で電気
式調節弁駆動装置を設けてもよく、また一つの電気式調
節弁駆動装置で３つの弁をギヤ機構により単独で動作さ
せるようにしても良い。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、制御弁に先行し
た制御が可能となって、動作遅れの発生を防止するとと
もに、グランド蒸気圧力を一定として、タービン内部に
空気が流入してしまうことを極力防止することができる
。

しかも、機械的な伝達機構ではないので、ガタや摩耗等
によって制御精度が劣化してしてしまうことがないばか
りでなく、タービン起動前に補助ポンプを起動させる必
要がないので、無駄な動力の削減を図ることができると
いった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図はシー
ル部における必要なシール蒸気量を示す線図、第３図乃
至第５図な従来例を示し、第３図はシール系統とグラン
ド蒸気圧力制御装置駆動のための油圧系統図、第４図は
第３図の構成図、第５図はグランド蒸気圧力制御弁の動
作を表す線図である。 １・・・蒸気タービンロータ、２・・・低圧グランドシ
ール部、３・・・高圧グランドシール部、４・・・グラ
ンド上記ヘッダ、２０・・・弁駆動用ロッド、２１・・
・蒸気逃し弁、２２・・・蒸気供給弁（補助蒸気）、２
３・・・蒸気供給弁（高圧蒸気）、２７・・・負荷信号
、２８・・・開度指令信号発生器、２９・・・開度指令
信号、３０・・・ロードセンシングリレー信号、３１・
・・電気式調節弁駆動装置、３４・・・グランド蒸気圧
力目標値、３５．４３・・・比較機、３８・・・電気式
ポジショナ、３９・・・電動弁アクチュエータ、４１・
・・弁位置フィードバック信号、４２・・・インプライ
タ、４５・・・ゲートパルス発生器、４７・・・サイリ
スタ回路、４８・・・交流電動機。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１図 第２図 ＯＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気タービンのグランド蒸気圧力を制御するグランド蒸
   気圧制御装置において、負荷信号及びロードセンシング
   リレー信号によりグランド蒸気圧力制御弁の制御を先行
   して行う開度指令信号発生器と、この発生器から発生さ
   れた開度指令信号を受けて駆動する電気式調節弁駆動装
   置とを備えたことを特徴とする蒸気タービンのグランド
   蒸気圧制御装置。