JPH11257018A - 蒸気タービン蒸気バイパス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービントリップした場合に、タービンバイ
パス弁操作による高圧蒸気だめの圧力変動を最小限にと
どめ、他の設備への影響を防止するとともに、オペレー
タへの負担を軽減することができる。 【解決手段】 高圧蒸気だめ７の蒸気を流出させて、高
圧蒸気だめの圧力を調節するタービンバイパス弁１１
と、高圧蒸気だめから蒸気タービン１０へ流入する蒸気
流量を測定するセンサ９と、センサにより測定された蒸
気流量に見合う蒸気を、タービンバイパス弁を介して流
出させるためのタービンバイパス弁開度の増加分を算出
する流量弁開度変換手段４と、蒸気タービンがトリップ
したときに、流量弁開度変換手段から算出された弁開度
の増加分を加えて前記タービンバイパス弁を制御するバ
イパス弁制御手段５，３とを備えた蒸気タービン蒸気バ
イパス装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は蒸気タービンが故
障（トリップ時）により緊急停止した場合、タービン側
で使用していた蒸気をスムーズに高圧蒸気復水器に逃が
す蒸気タービン蒸気バイパス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービンは、ごみ処理場や下水処理
場等の各種工場，プラントにおける自己発電や、その他
種々の目的で使用されている。上記自己発電を行うよう
な場合、発電のみならず、ボイラ、蒸気タービン、その
他給湯設備や温水プール等を含む蒸気を用いた総合的な
設備として構成されることも多い。

【０００３】従来、このような設備において、蒸気ター
ビン運転中に何らかの理由でタービントリップしたとき
には、マニュアル又は計算機出力によりタービンバイパ
ス弁を一気に全開してタービン側で使用していた蒸気を
逃がすようにしている。これによって蒸気タービンの破
損や高圧蒸気による事故等が回避される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、タービ
ントリップが発生したときに、マニュアルや計算機出力
によりタービンバイパス弁を一気に全開にしてしまう
と、高圧蒸気だめ全体の圧力が下がってしまう。このた
め、他の設備で使用していた蒸気までも使用できなくな
る。例えば、再度圧力が上昇するまでの数時間、給湯設
備が使えなくなったり、白煙防止や燃焼用空気の予熱等
ができなくなったりし、このために設備の一部が使えな
くなったり、プラント操業自体に問題が生じてしまう場
合もある。

【０００５】また、このような事態を避けるために、オ
ペレータがマニュアル操作できめ細かなバイパス弁を操
作し、これにより高圧蒸気を逃がすようにした場合に
は、オペレータへの負担が大きくなる。

【０００６】本発明は、このような実情を考慮してなさ
れたもので、タービントリップした場合に、タービンバ
イパス弁操作による高圧蒸気だめの圧力変動を最小限に
とどめ、他の設備への影響を防止するとともに、オペレ
ータへの負担を軽減することができる蒸気タービン蒸気
バイパス装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に対応する発明は、まず、タービンバイパ
ス弁によって、高圧蒸気だめの蒸気を流出させて、高圧
蒸気だめの圧力を調節するようになっている。

【０００８】一方、高圧蒸気だめからの蒸気は、蒸気タ
ービンへ流入しており、その蒸気流量がセンサによって
測定される。このセンサにより測定された蒸気流量に見
合う蒸気を、タービンバイパス弁を介して流出させるこ
とができるようなタービンバイパス弁開度の増加分が流
量弁開度変換手段によって算出されている。

【０００９】そして、蒸気タービンがトリップしたとき
には、流量弁開度変換手段で算出された弁開度の増加分
が加えられることで、タービンバイパス弁操作による高
圧蒸気だめの圧力変動を最小限にとどめることができる
ように、バイパス弁制御手段によりタービンバイパス弁
が制御される。これにより、高圧蒸気だめからの蒸気を
使う他の設備への影響が防止されるとともに、オペレー
タへの負担も軽減することができる

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は本発明の実施の形態に係る蒸気ター
ビン蒸気バイパス装置を適用した蒸気システムの一例を
示す構成図である。

【００１１】この蒸気システムにおいては、ボイラード
ラム６からの蒸気が高圧蒸気だめ７にて高圧状態で溜め
られ、この高圧蒸気が高圧蒸気だめ７から蒸気タービン
１０や図示しない他の蒸気使用設備に供給されている。
また、高圧蒸気だめ７からの蒸気はタービンバイパス弁
１１を介して高圧蒸気復水器１２に入り、バイパス弁開
度により高圧蒸気だめ７の圧力を調整できるようになっ
ている。さらに、特に図示しないが蒸気タービン１０に
よって発電が行われている。

【００１２】また、蒸気タービン蒸気バイパス装置は、
高圧蒸気だめ内圧力を測定する圧力センサ８と、蒸気タ
ービン入口蒸気流量を測定する蒸気流量センサ９と、高
圧蒸気だめ内圧力を調整するタービンバイパス弁１１
と、このバイパス弁１１を制御する計算機１とによって
構成されている。

【００１３】計算機１は、圧力センサ８からの信号に基
づきタービンバイパス弁１１の弁開度を調整して高圧蒸
気だめ７の一定圧力制御を行うＰＩＤモジュール２と、
流量弁開度変換モジュール４と、セレクトモジュール５
と、加算モジュール３と、変化率制限モジュール１３と
からなっている。

【００１４】流量弁開度変換モジュール４には、蒸気タ
ービン１０への蒸気流量に見合うバイパス弁開度の加算
分（補正調整分）の値が折れ線データとして設定されて
いる。流量弁開度変換モジュール４は、折れ線データに
基づき上記補正調整分を蒸気流量センサ９からの信号に
対応して常に算出しており、セレクトモジュール５に入
力している。このため、セレクトモジュール５に対して
は、実質的にタービントリップ直前の蒸気タービン１０
への流入蒸気量と同じ蒸気量を、高圧蒸気復水器１２へ
流すための弁開度の補正調整分の情報を出力しているこ
とになる。

【００１５】セレクトモジュール５は、蒸気タービン１
０からのトリップ信号を受けたときに、バイパス弁開度
の補正調整分を０％から流量弁開度変換モジュール４の
出力に切り換えるようになっている。

【００１６】加算モジュール３は、ＰＩＤモジュール２
からの出力と、セレクトモジュール５からの出力を加算
するようになっている。変化率制限モジュール１３は、
加算モジュール３からの弁制御出力をタービンバイパス
弁１１に送出するとともに、この送出出力について、蒸
気タービン１０がトリップ信号を出力したとき、セレク
トモジュール５からの補正調整分により急激に弁制御出
力が変化しないように出力変化率を制限している。具体
的には、トリップ信号を受けたとき、１周期（５００ｍ
ｓｅｃ程度）でなく複数周期で加算モジュール３からの
出力目標値に到達するよう、出力変化を制限する。

【００１７】次に、以上のように構成された本発明の実
施の形態に係る蒸気タービン蒸気バイパス装置の動作に
ついて説明する。まず、蒸気タービン１０が正常に運転
中のときには、高圧蒸気だめ７の内圧力が一定になるよ
うに、ＰＩＤモジュール２によりタービンバイパス弁１
１の弁開度が制御されている。

【００１８】ここで、タービントリップが発生し蒸気タ
ービン１０が緊急停止すると、その旨のタービントリッ
プ信号がセレクトモジュール５及び変化率制限モジュー
ル１３に送信される。

【００１９】一方、流量弁開度変換モジュール４では、
蒸気流量センサ９の測定流量値に対応して、そのときタ
ービントリップした場合に加算されるべき弁開度がその
折れ線データより常に算出されている。なお、上記シス
テム全体構成や弁特性により決まる上記折れ線データ
は、蒸気システムを立ち上げて調整するときに測定収集
された情報であり、当該測定結果からグラフやテーブル
の形で流量弁開度変換モジュール４に予め与えられてい
るものである。

【００２０】さて、タービントリップ信号を受けたセレ
クトモジュール５により、ＰＩＤモジュール出力への弁
開度加算値が０％から上記常時算出される流量弁開度変
換モジュール出力に切り換えられる。これにより、この
加算分（補正調整分）を加えた値が変化率制限モジュー
ル１３に入力される。

【００２１】変化率制限モジュール１３ではタービント
リップ信号を受けているため、補正調整分によって弁開
度が急激に変化することがわかっている。そこで、トリ
ップ信号が受信された時には、複数周期に渡って新たな
弁開度に至るように、制御信号がタービンバイパス弁１
１に出力される。

【００２２】この結果、タービンバイパス弁１１の開度
には、流量弁開度変換モジュール出力が加算され、ター
ビンバイパス弁１１は、トリップ直前の蒸気タービン１
０への蒸気流入量に見合った分ほど開度が大きくなる。

【００２３】具体的には、タービンバイパス弁１１が開
されることにより、蒸気タービン１０側へ流れる蒸気
は、変化率制限モジュール１３の制限を受けつつも、そ
の開度に応じて減少していく。蒸気タービン１０側へ流
れる蒸気が減少することにより、蒸気流量センサ９の測
定流量値の小さくなり、流量弁開度変換モジュール４の
折れ線により求め加算していた弁開度も減少する。これ
に伴い、タービンバイパス弁１０の開度の加算分は、変
化率制限モジュール出力からＰＩＤモジュール２による
ＰＩＤ制御に次第に移っていく。

【００２４】そして、最終的には流量弁開度変換モジュ
ール出力が０となり、ＰＩＤにより高圧蒸気だめ７の内
圧力が一定になる。かつ、全ての蒸気が高圧蒸気復水器
１２及び図示しない他の蒸気使用設備へ流れる制御とな
る。

【００２５】これにより図示しない他の蒸気使用設備へ
の蒸気供給は一定状態に保たれる。また、タービントリ
ップに伴う、タービン内圧力の上昇やタービン事態の破
損が防止され、事故発生が予防される。

【００２６】上述したように、本発明の実施の形態に係
る蒸気タービン蒸気バイパス装置は、蒸気タービン１０
へ流入量を蒸気流量センサ９にて測定し、この測定され
た蒸気流量に見合う蒸気を、タービンバイパス弁１１を
介して流出させるための弁開度の増加分を流量弁開度変
換モジュール４で算出し、蒸気タービンがトリップした
ときに、その弁開度の増加分を加えてタービンバイパス
弁１１を制御するようにしたので、蒸気タービン運転中
タービントリップにより緊急停止した場合でも自動的に
蒸気タービンで使用していた蒸気をスムーズに逃がすこ
とができ、かつ高圧蒸気７だめの圧力変動を最小限にと
どめることができる。これにより、他の蒸気設備への影
響を防ぐと共に、オペレータへの負担を軽減させること
ができる。

【００２７】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に
変形することが可能である。また、実施形態に記載した
手法は、計算機（コンピュータ）に実行させることがで
きるプログラム（ソフトウエア手段）として、例えば磁
気ディスク（フロッピーディスク、ハードディスク
等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体
メモリ等の記憶媒体に格納し、また通信媒体により伝送
して頒布することもできる。なお、媒体側に格納される
プログラムには、計算機に実行させるソフトウエア手段
（実行プログラムのみならずテーブルやデータ構造も含
む）を計算機内に構成させる設定プログラムをも含むも
のである。本装置を実現する計算機は、記憶媒体に記録
されたプログラムを読み込み、また場合により設定プロ
グラムによりソフトウエア手段を構築し、このソフトウ
エア手段によって動作が制御されることにより上述した
処理を実行する。

【００２８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、タ
ービントリップしたとき、予め算出しておいた，タービ
ン流入蒸気量に見合うバイパス弁開度加算分を加えるす
るようにしたので、タービンバイパス弁操作による高圧
蒸気だめの圧力変動を最小限にとどめ、他の設備への影
響を防止するとともに、オペレータへの負担を軽減する
ことができる蒸気タービン蒸気バイパス装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る蒸気タービン蒸気バ
イパス装置を適用した蒸気システムの一例を示す構成
図。

【符号の説明】

１…計算機 ２…ＰＩＤモジュール ３…加算モジュール ４…流量弁開度変換モジュール ５…セレクトモジュール ６…ボイラードラム ７…高圧蒸気だめ ８…圧力センサ ９…蒸気流量センサ １０…蒸気タービン １１…タービンバイパス弁 １２…高圧蒸気復水器 １３…変化率制限モジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高圧蒸気だめの蒸気を流出させて、前記
   高圧蒸気だめの圧力を調節するタービンバイパス弁と、 前記高圧蒸気だめから蒸気タービンへ流入する蒸気流量
   を測定するセンサと、 前記センサにより測定された蒸気流量に見合うタービン
   バイパス弁開度の増加分を算出する流量弁開度変換手段
   と、 前記蒸気タービンがトリップしたときに、前記流量弁開
   度変換手段から算出された弁開度の増加分を加えて前記
   タービンバイパス弁を制御するバイパス弁制御手段とを
   備えたことを特徴とする蒸気タービン蒸気バイパス装
   置。