JPH0772491B2 - 蒸気タービンのプレウォーミング装置 - Google Patents

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、蒸気タービンのプレウォーミング装置に係
り、特に高圧タービン等を補助蒸気によりプレウォーミ
ングするようにした蒸気タービンのプレウォーミング装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、蒸気タービンを起動する場合、高圧タービンに
供給される駆動蒸気の温度とタービンのケーシング、ロ
ータ等の金属部の温度とに温度差があるためケーシング
等に熱応力が生じる。この熱応力は、蒸気タービンを長
時間停止し再起動するときは特に大きいし、この熱応力
が存在する状態で蒸気タービンを起動すると、ケーシン
グ、ロータ等の寿命を短くする。

そこで、蒸気タービン等にはあらかじめ補助蒸気を供給
し駆動蒸気の温度とケーシング等の金属部の温度との温
度差を少なくするプレウォーミングが行われ、起動時の
熱応力が生じないようにされる。

このプレウォーミングは、通常、第２図に示す方法で行
われる。すなわち、蒸気タービンプラントは、ボイラ1
0、高圧タービン11およびこれに連結された中圧／低圧
タービン12等が備えられている。このボイラ10により発
生した高温蒸気は、主蒸気管13、加減弁14を介して前記
高圧タービン11に供給され、ロータ15の高速回転に使用
される。ロータ15で仕事をした蒸気は、低圧、低温とな
り低温再熱管16を介して再熱器17に送られ再熱される。
この再熱蒸気は、さらに高温再熱管18、インタセプト弁
19を介して前記中圧／低圧タービン12等に供給され、こ
の中圧／低圧タービン12で仕事をした後、図示しない復
水器において復水される。

高圧タービン11の排気口に近接する低温再熱管16には補
助蒸気供給管20を介してプレウォーミング用の補助蒸気
発生装置21が連結されている。前記補助蒸気供給管20に
は補助蒸気の供給を遮断する止め弁22と補助蒸気の供給
圧力を制御する調整弁23とが別々に取付けられている。

また、補助蒸気供給管20には前記高圧タービン11に近接
する補助蒸気圧を検出する圧力検出器24が取付けられ
る。この圧力検出器24の圧力検出信号は圧力制御装置25
に送られ、この検出圧力信号が例えば7.0ゲージ圧力
（以下「ゲージ圧力をATG」と言う）より高いと前記調
整弁23が絞り制御され、検出圧力信号が6.8ATGより低い
と前記調整弁23が開き制御され、高圧タービン11に供給
される補助蒸気圧力が所定圧力になるように制御され
る。さらにまた、高圧タービン11のロータ15にはその温
度を検出する温度検出器26が取付けられる。この温度検
出器26の温度検出信号は温度制御装置27に送られ、この
検出温度信号が150℃以下なら止め弁22が開操作され、
高圧タービン11に補助蒸気が供給され、検出温度信号が
158℃以上なら止め弁22が閉操作され、高圧タービン11
に供給される補助蒸気が遮断される。

なお、28、29は、高圧タービン11と再熱器17との間、再
熱器17とインタセプト弁19との間に設けられたドレン弁
であって、プレウォーミング中に生じるドレン水を排出
するものである。

この蒸気タービンのプレウォーミングについて説明す
る。このプレウォーミングは、一般に駆動蒸気と蒸気タ
ービンのうち温度差が最も大きい部分、すなわち、高圧
タービン11において行われる。

このプレウォーミングを行う場合には、まず、加減弁14
とインタセプト弁19とが閉られ、ボイラ10から高圧ター
ビン11に供給される主蒸気が止められる。

次に、圧力制御装置25、温度制御装置27が操作される。
まず、温度検出器26によりロータ15の温度が検出され、
その検出温度信号が温度制御装置27に送られる。この検
出温度信号は起動時の低温度であるから150℃以下であ
り、温度制御装置27により止め弁22に開操作信号が送ら
れ、この止め弁22が開操作される。

一方、圧力検出器24により高圧タービン11に供給される
補助蒸気圧力が検出され、その検出圧力信号が圧力制御
装置25に送られる。この検出圧力信号は、補助蒸気が高
圧タービン11に供給されていない状態であるので6.8ATG
より低いので、圧力制御装置25から調整弁23に開操作信
号が送られ、この調整弁23の開制御が行われる。

この調整弁23の開制御と止め弁22の開操作により、補助
蒸気発生装置21から高圧タービン11に補助蒸気が供給さ
れる。この供給補助蒸気は、最初、高圧タービン11のケ
ーシング、ロータ15等の低温部により冷却されるため、
ドレン水となりドレン弁28、29から排出される。小時間
経過すると、高圧タービン11のケーシン等の温度が上昇
され、補助蒸気のドレン化も少なくなり、補助蒸気圧も
6.8ATG近くまで高圧になってくる。この状態はしばらく
続けられ、高圧タービン11の圧力が7.0（ATG）、ロータ
15等の温度が約150℃になるまで行われる。

ロータ15等の温度が158℃以上になると、温度検出器26
の温度信号により温度制御回路27が制御され止め弁22が
閉じられ、高圧タービン11に供給される補助蒸気が供給
され、高圧タービン11のプレウォーミングが終了する。

プレウォーミングが終了したら、加減弁14とインタセプ
ト弁19とが開かれ、ボイラ10から高圧タービン11に主蒸
気が供給され、高圧タービン11等の運転が開始される。

（発明が解決しようとする課題） 高圧タービン等のプレウォーミングは、補助蒸気発生装
置から発生する高圧の補助蒸気を調整弁および止め弁に
より制御しながら高圧タービン等に供給し、ケーシング
等が所定圧力で所定温度になるように調整される。

このプレウォーミングを効果的に行うには、前記高圧の
補助蒸気を正確な値に維持する必要がある。例えば、高
圧タービン等の補助蒸気圧力が低すぎるとプレウォーミ
ングが遅れ、また逆に高すぎるとタービンのスラスト軸
受け部に悪影響を及ぼす。

しかしながら、一般に、このプレウォーミングは、当
初、高圧タービン等に供給される補助蒸気の殆どが高圧
タービン等により冷却されドレン水にされ、調整弁を全
開しても所定の圧力にするには時間がかかる。また、ケ
ーシング、ロータ等の温度が上昇するにつれて補助蒸気
圧力が徐々に上昇するが、調整弁はその補助蒸気圧力の
上昇に応動するようにゆっくり絞り制御されればよい。

一方、通常の調整弁は、補助蒸気圧力等の圧力変動を捕
え、この圧力変動に対応して迅速に応答制御するもので
あるから、前記プレウォーミングの如き緩慢な動作の制
御には殆どその機能を発揮していない。特に、この種調
整弁は、その目的から精密な機能が要求されるため相当
に高価なものとなり、プレウォーミング装置に設置され
た場合費用的効果の面で満足ですることができない。

また、止め弁は、補助蒸気発生装置から高圧タービンに
供給する補助蒸気の遮断制御するものであるから、動作
は緩やかでも補助蒸気が正確に止められればよい。

上記の各点を考慮し高圧タービン等のプレウォーミング
においては、止め弁の動作の開閉機能に制御機能を備え
れば精密動作で高価な調節弁を用いることなくその目的
を達成することができる。

そこで本発明は上記問題を解決するために止め弁により
補助蒸気の開閉と制御を行い、高価で精密な機能の調節
弁を用いることなくその目的を達成するようにしたプレ
ウォーミング装置を提供するにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、高圧タービン等に所定の設定圧力・所定の設
定温度の補助蒸気を供給し、この高圧タービン等を補助
蒸気によりプレウォーミングするようにした蒸気タービ
ンのプレウォーミング装置において、前記高圧タービン
等に補助蒸気を供給するように設けられた補助蒸気発生
装置と、この補助蒸気発生装置と高圧タービン等との間
に設けられ補助蒸気発生装置から高圧タービン等に供給
される補助蒸気の遮断および補助蒸気圧力を制御する止
め弁と、この止め弁と前記高圧タービン等の間に設けら
れ前記高圧タービン等に供給される補助蒸気の圧力を検
出する圧力検出器と、この圧力検出器が検出する検出圧
力信号と圧力設定信号とを比較しその出力信号が所定時
間継続したとき前記止め弁を一定量開閉制御するように
した圧力制御回路とを設けたものである。

（作用） 補助蒸気発生装置から発生する補助蒸気が止め弁を介し
て高圧タービンに供給され、この高圧タービンの温度と
圧力が上昇させられる。この補助蒸気の供給圧力は圧力
検出器により検出され、その検出圧力信号があらかじめ
設定された圧力設定信号と比較され、その出力信号が所
定時間継続すると止め弁を一定量だけ開制御あるいは閉
制御を行う。この制御により高圧タービンには所定温度
で所定圧力の補助蒸気が供給され、高圧タービンのプレ
ウォーミングが行われる。

（実施例） 以下、本発明蒸気タービンのプレウォーミング装置の実
施例を第１図について説明する。なお、第１図におい
て、第２図と同一部分は同一符号を付してその詳細な説
明を省略する。

補助蒸気発生装置21の補助蒸気供給管20には止め弁30が
設けられ、補助蒸気発生装置21から高圧タービン11に供
給される補助蒸気の遮断とその供給圧力の制御が行われ
る。この止め弁30には制御回路31が接続され、圧力検出
器24の検出圧力信号および温度検出器26の検出温度信号
により開閉制御される。

この制御回路31には、温度検出器26の検出温度信号を受
けその検出温度信号により止め弁30を遮断制御する温度
制御部32と、圧力検出器24の検出圧力信号により止め弁
30を絞り制御する絞り制御回路33および開き制御する開
き制御回路34とが設けられる。

温度制御部32は温度検出器26が検出するロータ15の温度
検出信号を受け、この温度検出信号が温度制御部32に内
臓された図示しない温度設定器の温度設定信号と比較さ
れる。この温度設定器の温度設定信号は第２図の温度制
御装置27と同様に温度検出信号の温度が150℃以下なら
止め弁30が開かれ、温度検出信号の温度が158℃以上な
ら止め弁30が閉められる。

絞り制御回路33および開き制御回路34は電気回路的には
同様であり、これ等制御回路33および34は、圧力検出器
24が検出する補助蒸気圧力信号を受け、この補助蒸気圧
力信号により止め弁30の開閉制御が行われる。すなわ
ち、 絞り制御回路33は止め弁30を閉制御するものである。こ
の絞り制御回路33には圧力検出器24が検出する補助蒸気
圧力信号と圧力設定器36aの設定圧力信号とを比較する
比較器35aが設けられる。圧力設定器36aは7.2（ATG）す
なわち7.0＋0.2（ATG）（0.2（ATG）は余裕値）の設定
圧力信号を発生するように構成され、この信号が常時比
較器35aに送られる。比較器35aでは圧力検出器24から送
られてくる補助蒸気圧力信号を受けると前記設定圧力信
号と比較され、補助蒸気圧力信号が前記設定圧力信号を
越えると出力信号例えばパルス信号（＋１）が出力され
る。

比較器35aがパルス信号を出力すると、このパルス信号
は第１のワイプアウト回路37aを介して第１のタイマ回
路38aに送られる。この第１のタイマ回路38aは、第１の
ワイプアウト回路37aのパルス信号を受けると１分後に
パルス信号が出力されるように構成され、このパルス信
号が、第２のワイプアウト回路39aと第２のタイマ回路4
0aとに同時に送られる。第２のタイマ回路40aは、パル
ス信号を受けると10秒後にパルス信号が出力されるよう
に構成され、そのパルス信号は、第２のワイプアウト回
路39aと第１のワイプアウト回路37aに同時に送られる。
従って、第２のワイプアウト回路39aの出力信号は比較
器35aのパルス信号により制御され、このパルス信号が
１分間のうち10秒だけ止め弁30に送られ、この10秒間分
止め弁30が所定の量だけ絞り操作される。

前記第１のワイプアウト回路37aは、比較器35aのパルス
信号と第２のタイマ回路40aのパルス信号を受けると、
その出力パルス信号が阻止され、また、比較器35aのパ
ルス信号を受けるが第２のタイマ回路40aのパルス信号
を受けない場合には、その出力パルス信号が出力される
ようにしたものである。第２のワイプアウト回路39aの
動作も第１のワイプアウト回路37aの動作と同様であ
る。しかし、入力信号が比較器35aのパルス信号に代わ
り第１のタイマ回路38aの出力パルス信号が用いられ、
第２の出力パルス信号として第２のタイマ回路40aの出
力信号が用いられる違いがある。

開き制御回路34は、前記のように絞り制御回路33と同様
であるので、絞り制御回路33の各構成部品に対応する部
品にｂ符号を付してその説明は省略する。ただ、圧力設
定器36bの設定圧力信号は6.8（ATG）すなわち7.0-0.2
（ATG）に設定され、この設定圧力信号が常時比較器35b
に送られ、圧力検出器24から送られてくる補助蒸気圧力
信号がこの設定圧力信号と比較して低いと偏差パルス信
号（＋１）を出力するように構成されている。また、第
２のワイプアウト回路39bのパルス信号を出力すると止
め弁30がそのパルス信号を受けている時間中だけ開き操
作する違いがある。

このように構成した高圧タービン11におけるプレウォー
ミングを説明する。

まず、加減弁14とインタセプト弁11が閉じられ、この状
態で制御回路31が付勢される。この付勢により温度検出
器26によりロータ15の温度が検出され、その温度信号が
温度制御部32に送られる。この温度検出信号は、ロータ
15の温度が主蒸気温度より低いので温度制御部32から出
力信号が止め弁30に送られ、この止め弁30が開かれる。

また、圧力検出器24により補助蒸気圧力が検出される
と、この検出圧力信号は、比較器35aと比較器35bに送ら
れる。起動時等の検出圧力信号はプレウォーミングの当
初の低い圧力信号であるから比較器35bの設定圧力信号
と比較され、その比較器35bの偏差パルス信号が第１の
ワイプアウト回路37bに送られる。

第１のワイプアウト回路37bでは、まだ第２のタイマ回
路40bのパルス信号を受けていないので、そのパルス信
号が第１のタイマ回路38bに送られる。この第１のタイ
マ回路38bでは１分後にパルス信号が出力され、そのパ
ルス信号が第２のタイマ回路40bと第２のワイプアウト
回路39bに同時に送られる。

第２のワイプアウト回路39bがパルス信号を受けると、
第２のワイプアウト回路39bからパルス信号が止め弁30
に送られる。この止め弁30では前記パルス信号を受け、
このパルス信号を受けいる間中に止め弁30が一定量だけ
開き制御される。

10秒間経過後、第２のタイマ回路40bが動作し、その第
２のタイマ回路40bから出力されるパルス信号により、
第２のワイプアウト回路39bのパルス信号が阻止され、
止め弁30の開き調整が止められる。

従って、止め弁30は検出圧力が設定圧力より低い状態が
１分継続すると、その１分の間に10秒間だけのパルス信
号を受け、この10秒のパルス信号により止め弁30が一定
量開制御され、この開き度に応じた補助蒸気が高圧ター
ビン11に供給される。

また、第２のタイマ回路40bのパルス信号は同時に第１
のワイプアウト回路37bにも送られ、この第１のワイプ
アウト回路37bのパルス信号が阻止される。これにより
第１のタイマ回路38bが消勢され、一連の止め弁30の開
操作が終了する。

つぎに、前記調整操作された補助蒸気圧力が前記圧力検
出器24により検出される。この検出圧力信号は、比較器
35bで前記圧力設定器36bの設定圧力信号と比較され、設
定圧力より低いとさらに前記動作を行い止め弁30の開操
作が行われる。

このような操作を何回か繰返し、高圧タービン11に供給
される補助蒸気の設定圧力が6.8（ATG）以上になるまで
行われる。

また、この制御で高圧タービン11の補助蒸気圧力が7.2A
TG以上になると、前記圧力検出器24の検出圧力信号が絞
り制御回路33の比較器35aおよび比較器35bに送られる。
この検出圧力信号は高圧の圧力信号であるから比較器35
aの設定圧力信号と比較され、そのパルス信号が第１ワ
イプアウト回路37aに送られる。第１ワイプアウト回路3
7aではそのパルス信号により第１タイマ回路38a、第２
タイマ回路40a,第２ワイプアウト回路39aを順次操作
し、止め弁30に閉じパルス信号が送られる。このパルス
信号が送られている間中止め弁30が一定量閉め操作さ
れ、補助蒸気発生装置21から高圧タービン11に供給する
補助蒸気が制限される。以後の動作は前記絞り動作と同
様に調整操作が行われる。

このようにして、高圧タービン11には補助蒸気圧力が6.
8〜7.2（ATG）に維持され、高圧タービン11のケーシン
グ、ロータ等が所定圧力で高温になるようにウォーミン
グされる。

このウォーミングがしばらく行われると、ケーシング、
ロータ等が158℃近くなる。この温度は温度検出器26に
より検出され、その検出信号が温度制御部32に送られ
る。この検出信号により温度制御部32では出力信号が出
力され、その出力信号により止め弁30が閉じられ、高圧
タービン11に供給される補助蒸気が遮断される。これに
より高圧タービン11のプレウォーミングが終了する。

プレウォーミングが終了したら加減弁14、インターセプ
ト弁19を開き、ボイラ10から高圧蒸気を高圧タービン11
に供給し通常の起動運転がされる。

そのため、高圧タービン11では、高圧蒸気を受けてもケ
ーシング、ロータ等がプレウォーミングにより高温に維
持されているので熱応力を生じることがない。

なお、上記実施例では絞り制御回路、開き制御回路のタ
イマ回路を１分と10秒に設定したが、高圧タービン、止
め弁、補助蒸気供給装置の容量、性能、目的等により任
意変更して使用される。

また、第１ワイプアウト回路、第１タイマ回路等の動作
をパルス信号により動作するものとしたが、パルス信号
に代わりアナログ信号で動作するようにしても同様に行
うことができる。

また、上記実施例ではプレウォーミング用の補助蒸気を
高圧タービンに供給するものについて説明したが、主蒸
気により中圧タービン等のプレウォーミングにも採用さ
れる。

〔発明の効果〕

本発明蒸気タービンのプレウォーミング装置において
は、補助蒸気供給装置から発生する補助蒸気を高圧ター
ビンに供給する場合、この補助蒸気圧力を圧力検出器に
より検出し、この検出圧力信号とあらかじめ設定された
設定圧力信号とを比較し、その出力信号が所定時間継続
したら止め弁を一定量開閉制御するようにしたから、圧
力変化の遅いプレウォーミング用の補助蒸気を止め弁に
より協調のとれた形で正確に制御することができる。

また、止め弁には開閉機能と制御機能をもたせたから、
高精度で高価な制御弁を使用しなくてすみ制御装置を簡
易化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明蒸気タービンのプレウォーミング装置
の主要部を示すブロック線図、第２図は、従来一般に用
いられている蒸気タービンのプレウォーミング装置の主
要部を示すブロック線図である。 10……ボイラ、11……高圧タービン、12……中圧／低タ
ービン、13……主蒸気管、14……加減弁、15……ロー
タ、16……低温再熱管、17……再熱器、18……高温再加
熱管、19……インターセプト弁、20……補助蒸気供給
管、21……補助蒸気発生装置、22、30……止め弁、23…
…調整弁、24……圧力検出器、25……圧力制御装置、26
……温度検出器、27……温度制御装置、28、29……ドレ
ン弁、31……止め弁制御装置、32……温度検出部、33…
…絞り制御回路、34……開き制御回路、35a,35b……比
較器、36a,36b……設定器、37a,37b……第１のワイプア
ウト回路、38a,38b……第１のタイマ回路、39a,39b……
第２のワイプアウト回路、40a,40b……第２のタイマ回
路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧タービン等に所定の設定圧力・所定の
   設定温度の補助蒸気を供給し、この高圧タービン等をプ
   レウォーミングするようにした蒸気タービンのプレウォ
   ーミング装置において、前記高圧タービン等に補助蒸気
   を供給するように設けられた補助蒸気発生装置と、この
   補助蒸気発生装置と高圧タービン等との間に設けられ補
   助蒸気発生装置から高圧タービン等に供給される補助蒸
   気の遮断およびその補助蒸気圧力を制御する止め弁と、
   この止め弁と前記高圧タービンの間に設けられ前記高圧
   タービンに供給される補助蒸気の圧力を検出する圧力検
   出器と、この圧力検出器が検出する検出圧力信号と圧力
   設定信号とを比較しその出力信号が所定時間継続したと
   き前記止め弁を一定量開閉制御するようにした圧力制御
   回路とを備えた蒸気タービンのプレウォーミング装置