JPH0247596B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は地熱発電設備における主蒸気配管系統
の過圧を防止する改良した地熱発電設備の過圧防
止装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

地熱発電プラントは自然の噴出蒸気を用い、し
かも噴気中には多量のスケールや不純物を含んで
いるため、一般の火力発電プラントと異なつた特
徴をもつている。その地熱発電の熱サイクルも噴
出蒸気の性質によつて異なるが、そのプラント構
成は第１図に示すように蒸気井１からの噴出蒸気
を蒸気発生器３に導き、環元水は環元井２に環流
させ、その主蒸気を主蒸気配管６を利用して主蒸
気止め弁７および蒸気加減弁８を介して蒸気ター
ビン４に供給し、蒸気タービン４に仕事させて発
電機５を駆動して電力を発生させるように構成さ
れている。

主蒸気止め弁７は蒸気の流入を完全にしや断し
てタービン４を停止させる機能を有し、また蒸気
加減弁８はタービン４に流入する蒸気量を発電機
５の負荷に見合つた量に制御する機能を有する。
蒸気加減弁８はタービン４の回転数によつて作動
する調速機によつて制御されるものである。すな
わち、一般的な火力タービン発電プラントにおけ
る蒸気加減弁８は、発電気５によつて接続されて
いる電力系統の急激な負荷低下あるいは系統から
発電機５が分離されるいわゆる負荷しや断などが
生じると、ガバナもしくはその他の過速防止装置
の作用によつて急激に閉鎖され、タービン４に流
入する蒸気を制御して過回転を防止するように働
く。このように蒸気加減弁８が急速に閉鎖する場
合、火力タービン発電プラントにおいては、ボイ
ラ燃焼を制御して発生蒸気量を減少させることに
より、タービン４に必要な蒸気量に見合つた量だ
け供給して蒸気加減弁８の上流側の主蒸気配管６
の圧力が急上昇するのを防ぐことができる。

しかし、地熱タービン発電プラントにおいて
は、蒸気を発生させるのがボイラでなく自然の噴
出蒸気であるため、ボイラの発生蒸気量を制御し
て配管圧力の過圧防止を行なう手段をそのまま適
用することはできない。そこで過圧状態における
系統の配管や機器を保護するため、第１図に示す
ように主蒸気配管６から分岐された配管９の端部
に大気放出弁１０を設け、主蒸気圧力の上昇を検
出して余剰蒸気を大気へ放出するようにしてあ
る。

地熱蒸気は、一般に多くの不純物を含んでお
り、スケールが生成して蒸気通路部中に附着した
り堆積することがしばしばある。このため地熱タ
ービン設備に用いられる蒸気弁の弁棒などの摺動
部は、スケールによつて動けなくなり、必要な時
に弁が開かないかあるいは閉まらないというトラ
ブルが発生する可能性がある。このため例えば主
蒸気止め弁７は、通常の運転時に開閉テストして
弁が動けなくなる可能性の発生を試験するテスト
機能を備えているのが普通である。主蒸気圧力を
検出して余剰蒸気を大気へ放出する大気放出弁１
０にも、同様のテスト機能を持たせる必要があ
る。

しかし、大気放出弁１０に単独のテスト機能を
追加することは、タービン側の蒸気弁にも同じ機
能があることから、当然運転員の作業を増加させ
ることになるし、また通常の運転時にテストのた
めに大気放出弁１０を開放すると、主蒸気配管６
の圧力が変動し、これによつてタービンに負荷変
動を支える機会が多くなつてタービンの運転上は
好ましくない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、地熱発電設備における主蒸気
配管系統の過圧発生を確実に防止し得る信頼性の
高い地熱発電設備の過圧防止装置を提供するにあ
る。

〔発明の概要〕

本発明は主蒸気配管の過圧に変動して余剰蒸気
を系外に放出する大気放出弁と、主蒸気配管の過
圧に避圧膜が破壊して余剰空気を系外に放出する
大気放出板とを併用し、この大気放出弁および大
気放出板の協調作動によつて主蒸気配管系統の過
圧発生を防止する地熱発電設備の過圧防止装置に
関するものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を第２図について説明す
る。第２図において、本発明による地熱発電プラ
ントの構成も、第１図と同様に蒸気井１からの噴
出蒸気を蒸気発生器３に導き、環元水は環元井２
に環流させ、その主蒸気を主蒸気配管６を利用し
て主蒸気止め弁７および蒸気加減弁８を介して蒸
気タービン４に供給し、蒸気タービン４に仕事さ
せて発電機５を駆動して電力を発生させるように
構成されている。本発明はこのように構成した地
熱発電プラントにおいて、主蒸気配管６の圧力の
過圧を防止するために、主蒸気配管６の分岐管９
ａに大気放出弁１０を設け、この大気放出弁１０
を主蒸気配管６の圧力に応動する調節計１１で制
御し、さらに分岐管９ａに避圧膜を有する大気放
出板１３を設け、いわゆる大気放出弁１０と大気
放出板１３との協調によつて過圧防止作動を行な
わせるようにしてある。

すなわち、大気放出弁１０は通常の弁で調節計
１１の出力によつて開閉制御され、また大気放出
板１３は第３図に示すように主蒸気配管６の分岐
管９ｂから主蒸気の一部が送られる管１３ａの開
口端を鉛板、アルミニウム板などで作られた避圧
膜１３ｂで密閉して構成されている。この避圧膜
１３ｂは主蒸気配管６の圧力と大気との差圧が過
大になつたときに破壊して蒸気を大気に放出する
ものである。この大気放出板１３の利点は、大気
放出弁１０と異なつて弁棒の摺動部分がないた
め、スケールによつて動けなくなる心配は全くな
い。しかし、大気放出板１３に比較的に電力系統
容量が小さく急激な負荷変動がひんぱんな電力網
における地熱タービン発電プラントに使用した場
合、その避圧膜１３ｂが負荷変動のたびごとに大
気との間の差圧が多くなつて劣化し、最悪の場合
には破壊するおそれがある。

このために大気放出弁１０と大気放出板１３と
の作動は、相互に協調させる必要がある。第４図
はこの大気放出弁１０と大気放出板１３の作動設
定圧力を示している。すなわち第４図において、
P₁は定格運転状態の系統圧力、P_MAXは系統の耐
圧許容できる最大圧力である。このような運営圧
力条件で、大気放出板１３の破壊圧力P_RDは、系
統を過圧から保護する最後の保護装置として許容
最大圧力P_MAXに極めて近い値に設定する。一方、
大気放出弁１０に開き始め圧力P_RVOと閉り始め圧
力P_RVCは、系統圧力P₁より上位でかつ大気放出板
１３の破壊圧力P_RDより下位の範囲に設定する。
これらの設定値は第２図に示す調節計１１に記憶
され、この設定値を基準にして主蒸気配管６の圧
力に対応する調節計１１の指令によつて大気放出
弁１０を制御する。

つぎに本発明の地熱発電設備の過圧防止作動に
ついて説明する。以上のような機能をもつ大気放
出弁１０と大気放出板１３を設置した地熱発電設
備において、通常の負荷変動や負荷しや断時に蒸
気加減弁８が閉方向に作動するときの主蒸気配管
６の圧力上昇に対しては、まず第４図における圧
力設定から大気放出弁１０が第一の保護装置とし
て作動し、蒸気を系列外に放出して主蒸気配管６
の圧力を保持する。もしもこの大気放出弁１０が
スケールの附着などによつて動かなくなると、主
蒸気配管６の圧力はさらに上昇して大気放出板１
３の破壊圧力P_RDに達すると、最後の保護装置と
して大気放出板１３の避圧膜１３ｂが破壊して系
外へ蒸気を放出して主蒸気配管６の過圧を防止す
る。すなわち大気放出弁１０が第一の保護作動を
行ない、大気放出板１３は大気放出弁１０がスケ
ールなどの附着によつて動けなくなつたときの後
備保護作動を行なう。

このように本発明の地熱発電プラントにおいて
は、大気放出弁１０と大気放出板１３とを併設
し、かつその作動圧力を第４図に示すように協調
をとらせたことにより、大気放出弁１０がステイ
ツク状態になくその機能が完全な状態であるとき
は、大気放出板１３を破壊することなく、放出弁
１０自らが主蒸気配管６の圧力上昇を防止する。
したがつて放出板１３のみを設置した場合のよう
に放出板１３の破壊のつど蒸気タービンを停止さ
せるなどの不都合がなくなる。

地熱発電プラントにおいては、主蒸気止め弁７
や蒸気加減弁８がスケールの附着などによつてス
テイツクする可能性が大きいため、タービンの運
転中にこれらの弁の開閉テストが行なえるように
テスト機能を装備している。本発明の実施例で
は、主蒸気止め弁７のテスト機能を利用して大気
放出弁１０のテストを行なえるようにしている。
すなわち、第５図において、主蒸気止め弁７を駆
動する油筒１４を設け、この油筒１４の油圧をテ
スト装置１５に連動するテスト弁１６によつて放
出することにより、弁７は閉鎖される。リミツト
スイツチ１８は弁７の閉状態を検出し、リミツト
スイツチ１７は弁１０の開状態を検出し、そのそ
れぞれの信号は制御リレー２０に入力される。一
方トランスミツタ１９は主蒸気配管６の圧力を検
出してその信号も制御リレー２０に入力される。
この制御リレー２０の操作機能は、第６図に示す
ように主蒸気止め弁７の信号S₁と主蒸気圧力が設
定値より大になつたときの信号S₂とをAND₁条件
とし、また大気放出弁１３の開の信号S₃をNOT
条件にし、そのAND₁条件の信号S₄とNOT条件
の信号S₅とをAND₂条件として警報を発するよう
に構成されている。すなわち、主蒸気止め弁７が
閉じて主蒸気配管６の圧力が大になり、大気放出
弁１０に開指令が入つているにもかかわらず閉の
ときにすべての信号条件が成立して警報を発す
る。

いま第５図において、運転員が日常の弁テスト
のために、テスト装置１５によつて主蒸気止め弁
７を閉めると、主蒸気配管６の圧力が上昇する。
圧力調節計１１はこの圧力上昇を検知して予め設
定された圧力に達すると大気放出弁１０へ開信号
を送つて大気放出弁１０を開く。もし大気放出弁
１０がステイツク状態にあつて開かない場合に
は、第６図の信号条件が成立して制御リレー２０
が作動して警報を発し、直ちに運転員に注意をう
ながすことになる。

このように１回のテストによつて主蒸気止め弁
７と大気放出弁１０とを同時にテストすることが
できる。またテスト機能を蒸気加減弁８にもたせ
ても全く同じ効果を奏することになる。すなわ
ち、第５図に示す実施例においては、大気放出弁
１０にもテスト装置を新らたに設ける必要がな
く、通常設定されている主蒸気止め弁７や蒸気加
減弁８の弁テスト機能を利用することによつて大
気放出弁１０のテストも同時に行なうことがで
き、併せて大気放出弁１０のステイツク状態を早
急に検知できるため、運転員に注意を喚起させる
利点がある。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、主蒸気配管の
過圧に応動して蒸気を系外に放出する大気放出弁
と、この大気放出弁の動作圧力よりも高い主蒸気
配管の過圧に避圧膜が破壊して蒸気を系外に放出
する大気放出板とを併用したことにより、通常の
設定値範囲内の主蒸気配管の過圧に対しては大気
放出弁が過圧防止作動を行ない、大気放出板の無
駄な破壊動作を行なわせることなく、また大気放
出弁がステイツク状態のときは大気放出板が過圧
防止作動を行なうことになり、この大気放出弁お
よび大気放出板の協調作動によつて主蒸気系の過
圧を確実に信頼性をもつて防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は地熱発電設備の概略構成を示す系統
図、第２図は本発明による地熱発電設備の過圧防
止装置を施こした概略構成を示す系統図、第３図
は本発明に使用する大気放出板を示す配管系統
図、第４図は本発明に使用した大気放出弁と大気
放出板の作動を説明するための圧力設定図、第５
図は弁に対するテスト機能を付加した系統図、第
６図はテスト機能における制御リレーの機能ブロ
ツク図である。 １…蒸気井、２…環元井、３…蒸気発生器、４
…蒸気タービン、５…発電機、６…主蒸気配管、
７…主蒸気止め弁、８…蒸気加減弁、１０…大気
放出弁、１１…調節計、１３…大気放出板、１３
ｂ…避圧膜、１４…駆動油筒、１５…テスト装
置、１６…テスト弁、１７，１８…リミツトスイ
ツチ、１９…トランスミツタ、２０…制御リレ
ー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地熱発電設備の主蒸気系の過圧に応動して蒸
   気を系外に放出する大気放出弁と、主蒸気系の過
   圧によつて避圧膜が破壊されて蒸気を系外に放出
   する大気放出板とを具備し、前記大気放出板の動
   作圧力を主蒸気系の最大許容圧力より僅か下位に
   設定し、大気放出弁の動作圧力を大気放出板の動
   作圧力と主蒸気系の定格圧力との間に設定したこ
   とを特徴とする地熱発電設備の過圧防止装置。