JP4633376B2 - 蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、蒸気により蒸気タービンを駆動し発電を行うと共に蒸気タービンから排出されプロセスに供給されるプロセス蒸気を制御する蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置に関する。
従来の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、蒸気により駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生する発電機と、蒸気タービンの蒸気入口に接続される主蒸気配管の途中に据え付けられ蒸気流路の開度を変化させる排気圧力制御弁と、蒸気タービンの蒸気出口からプロセスに供給するプロセス蒸気の圧力が所望の圧力値となるように排気圧力制御弁の開度を調節する調節計とを具備し、蒸気を蒸気タービンで減圧してプロセスに供給すると共に蒸気タービンの余剰出力を電力に変換するものである。
上記従来の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、蒸気タービンの発電効率が低い値となってしまう問題があった。これは、主蒸気配管の途中に制御弁を据え付けているために、制御弁と蒸気タービンのノズルとの間での蒸気の圧力損失が大きく、そのため、蒸気タービンの入口から出口の熱落差が小さく、単位蒸気流量当たりの出力が小さなものとなってしまうためである。
特開平２−６１３０５号公報
解決しようとする課題は、制御弁と蒸気タービンのノズルとの間での蒸気の圧力損失を小さくして蒸気タービンの発電効率を向上させることである。
本発明の特徴は、蒸気により駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生する発電機と、蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間の蒸気流路の開度を変化させる制御弁と、蒸気タービンの蒸気出口からプロセスに供給するプロセス蒸気の状態を検出するセンサと、所望の設定値信号とセンサからの状態信号を比較してプロセス蒸気の状態が所望の設定値となるように制御弁の開度を調節する調節計とを具備し、制御弁は蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間の蒸気流路に設けられたケージと、ケージ内に設けられ蒸気流路の開度を変化させるプラグと、調節計からの制御信号により駆動されプラグの開度を制御する駆動部とを具備することを特徴とする蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置にある。
本発明は、蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間に制御弁を設けることにより、制御弁と蒸気タービンのノズルとの間での蒸気の圧力損失を小さくできるので、蒸気タービンの発電効率を向上させることができるという優れた効果を生じる。また、蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間に制御弁を設けることにより、蒸気タービンの蒸気入口に接続される主蒸気配管の構造を簡略化できるという優れた効果を生じる。
本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置は、蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間に制御弁を設けたものであるので、制御弁と蒸気タービンのノズルとの間を短くでき、制御弁と蒸気タービンのノズルとの間での蒸気の圧力損失が小さくなる。そのため、蒸気タービンの入口から出口で大きな熱落差が得られ、蒸気タービンの発電効率を向上させることができる。
上記の技術的手段の具体例を示す実施例を説明する（図１参照）。図１は本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置の概略構成を示す図である。蒸気により駆動する蒸気タービン１の蒸気入口２に主蒸気配管３を接続して蒸気タービン１に高圧かつ高温の蒸気４を供給する。蒸気タービン１のロータブレード５に機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生する誘導発電機６を機械的・動力的に連結する。蒸気タービン１の蒸気出口７にプロセス蒸気配管８を接続してプロセス蒸気９をプロセス１０に供給する。
蒸気タービン１の蒸気入口２とノズル１１との間の蒸気流路１２に制御弁１３のケージ１４を設け、ケージ１４内に蒸気流路１２の開度を変化させる制御弁１３のプラグ１５を設ける。プラグ１５は調節計１６からの制御信号１７により駆動する制御弁１３の駆動部１８により開度制御される。プロセス蒸気配管８にプロセス蒸気９の圧力や温度や流量等の状態を検出するセンサ１９を設ける。センサ１９で検出されたプロセス蒸気９の状態信号２０を調節計１６に供給する。調節計１６はプロセス蒸気９の所望の設定値信号２１とセンサ１９からの状態信号２０を比較してプロセス蒸気９の状態が所望の設定値となるように制御弁１３の駆動部１８に制御信号１７を供給する。
主蒸気配管３から蒸気タービン１に供給される高圧かつ高温の蒸気は蒸気タービン１の蒸気入口２、蒸気流路１２、ノズル１１を通ってロータブレード５を回転させる。高圧かつ高温の蒸気はロータブレード５を回転させることにより、減圧かつ減温されプロセス蒸気９として蒸気出口７から流出し、プロセス蒸気配管８からプロセス１０に供給される。プロセス蒸気９の圧力や温度や流量等の状態がセンサ１９で検出され、検出された状態信号２０が調節計１６に供給される。調節計１６は供給された状態信号２０とプロセス蒸気９の所望の設定値信号２１を比較してプロセス蒸気９の状態が所望の設定値となるように制御弁１３の駆動部１８に制御信号１７を供給する。制御信号１７に基づいて制御弁１３が蒸気タービン１の蒸気流路１２の開度を変化させることにより、プロセス蒸気９の状態が所望の設定値に制御される。また、ロータブレード５の回転により誘導発電機６が定速駆動され、余剰出力が電力に変換される。
本発明の蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置の概略構成を示す図である。
符号の説明
１ 蒸気タービン
２ 蒸気入口
３ 主蒸気配管
４ 蒸気
５ ロータブレード
６ 誘導発電機
７ 蒸気出口
８ プロセス蒸気配管
９ プロセス蒸気
１０ プロセス
１１ ノズル
１２ 蒸気流路
１３ 制御弁
１４ ケージ
１５ プラグ
１６ 調節計
１７ 制御信号
１８ 駆動部
１９ センサ
２０ 状態信号
２１ 設定値信号

Claims (1)

  1. 蒸気により駆動する蒸気タービンと、蒸気タービンに連結され機械エネルギーを電気エネルギーに変換して電気を発生する発電機と、蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間の蒸気流路の開度を変化させる制御弁と、蒸気タービンの蒸気出口からプロセスに供給するプロセス蒸気の状態を検出するセンサと、所望の設定値信号とセンサからの状態信号を比較してプロセス蒸気の状態が所望の設定値となるように制御弁の開度を調節する調節計とを具備し、制御弁は蒸気タービンの蒸気入口とノズルとの間の蒸気流路に設けられたケージと、ケージ内に設けられ蒸気流路の開度を変化させるプラグと、調節計からの制御信号により駆動されプラグの開度を制御する駆動部とを具備することを特徴とする蒸気タービンを利用したプロセス蒸気の制御装置。
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