JPS5862304A - タ−ビン過速防止装置 - 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】 本発明はタービンの過速防止装置に関するものである。

非常調速機が作動しない範Ｈにしなければならない。非
常調速機の作動速度は通常、定格速度の１０９　％より
１１１１の間に設定される。従って、通常の蒸気タービ
ンにおける負荷しゃ断、後の瞬時最大速度は定格速度の
１０９チないし１１０ｓ以下に抑える必要がある。

ところが、タービンの＠−蓋が非常（二大きい場合やタ
ービンの定格排圧が通常よシ高い場合６＝は、負荷しゃ
断後の瞬時最大速度を上記の範囲内−二抑えることが非
常ζ；困難Ｃ二なる。以下、その理由を説明する。負荷
しゃ断後の瞬時最大速度ｎ　（ｒｐｍ）は次式で表わさ
れる。

ここで、ｎ、：負荷しゃ新前の速度（通常定格速度）　
（ｒｐｍ） Ｅ、：負荷しゃ断後、タービン（−流入し速度上昇に使
われるエネルギ（ｍＱ） Ｅ置：負荷しゃ断時にタービンおよび蒸気管内６；あり
、速度上昇１；使われ るエネルギ（ｍ時） Ｉ：タービンおよび発電機の回転部の 慣性モーメント（ｍ即１１） さて、タービンの容量が大きくなると、上式ζ二おいて
ｓ　Ｊは弁の閉鎖時間が変わらないとすると、ほぼター
ビンの出力（ニル例して太きくなる。

Ｅ１同様（二、タービンの容量にほぼ比例して増加する
。それ（二対し、■もタービンの容量の増大堪；ともな
いやはり増大するが、その増大割合は、Ｅ、やＥ鵞（ニ
ルしてかなり小さい。そのため、一般鑞；負荷しゃ断時
の瞬時最大速度はタービ／の容量の増加につれて増加す
る傾向をもつ。例えば、３５０ＭＷのタービンと７００
　ＭＷのタービンを比ａすると、同じ調速装置を用いた
場合、後者は前者に対して、病とｇ、がほぼ２倍に増加
するのに対し、ｌは約１．４倍にしかならない。その結
果、３５０ＭＷのタービンでは瞬時最大速度が定格速度
の１０７％であるのに対し、７００ＭＷのタービンでは
１１０５Ｇとなる。

また、■のかなシの部分は一圧セクションの・慣性モー
メントが占める。従って、排圧が高くなると最終段動翼
の長さが短くなり、低圧セクションの慣性モーメントが
著しく減少する。その極端な例として、大容量の背圧タ
ービンが弗げられる。

３００ＭＷ級の復水タービンに比べて、３０ＯＭＷ級９
、Ｉは約３分の１に減少する。その結果、瞬時最大速度
が、３０ＱＭＷ級の復水タービンでは約１０７％である
ものが３００ＭＷ級の背圧タービンでは、瞬時最大速度
が１１５％以上（二も達する。

本発明はかかる大容量の再熱タービンや背圧タービンと
しては容量の大きな機種（；おいてとく（二問題となる
負荷遮断時の瞬時最大速度を低くく抑えることができる
タービン過速防止ｖｔ［を得ることを目的とする。

まず従来のタービン制御方式についてｆｉｃ１図を参照
して説明する。ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気止め弁
２、蒸気加減弁３を通り、タービン４逼：入シ、ロータ
１２を回転させる。ロータ１２−二は発電機５が連結し
ており、タービ／に負荷をがける。ロータの一方の軸端
１二はロータの回転速度を検出する調速機６と非常調速
Ｉｉ１に７が取付けられている。蒸気加減弁３は調速機
６と連動しており、定格速度で定格負荷に相邑する加減
弁開度は、速度の上昇ととも（二閉じ始め、通常、定格
速度の約１０５チにおいて、無負荷に相当する加減弁開
度となる。主蒸気止め弁２は非常調速機７と連動し、通
常、定格速度の１０９〜１１１−で作動する非常調速機
の信号を受けて全閉する。

次（二本発明の一実施例について第２図ないし第゛５図
を参照して説明する０主蒸気止め弁２と蒸気加減弁３の
間より最終段動翼出口６弓設置したり−マ・ノズル９に
連絡するラインを設け、そのラインの中間Ｃ″−過速防
止弁８を取付ける。リーマ・ノズル９は第３図および第
４図Ｃ二足すよう（；最終段動翼１１の出口にロニタの
回転方向と対向する向きに取付けられ、リーマ・ノズル
９よυ噴射する蒸気（二よって、−一夕の回転し対して
逆向きの回転トルクを生ぜしめる０過速防止弁８は蒸気
加減弁３と同じく、調速機６と連動し、定格速度（ニジ
。

いては全閉しているが、ある決められた速度以上になる
と全開する特性を有する。

第５図は従来方式と本発明の上記実施例（＝よる制御方
式について、発電機負荷を定格負荷より無負荷へ瞬時的
に遮断した時の過速応答の比較を示す。点線が従来方式
の場合で、実線が本発明の場合である。時刻Ｔ、で負荷
連断が生じ、タービンの回転速度は直ちに上昇を始める
。その速度信号を調速機より受けて蒸気加減弁は閉シ始
めｉる速度以上になると全閉する。加減弁全閉後も、タ
ービン内の残留蒸気のもつエネルギーによって、タービ
ン・ロータは速度上昇を続け、従来方式の場合には瞬時
、最大速度はＦＡに達し、以後は徐々Ｃ二減速し、整定
速度に整定する。この間、もし瞬時最大速度が非常調速
機の作動回転数より高くなると、主蒸気止め弁が全閉し
、タービンは停止し、以後の運転継続に支障をきたす。

本発明の上記実施例の場合は、過速防止弁８が取付けら
れ、タービン回転数がある速度（第５図の例では整定速
度より若干高い速度に設定した場合を示す）以上になる
と全開しタービン・ロータ１ニブレーキをかける。その
為、速度上昇は著しく弱められ瞬時最大速度はＰＡ１ｍ
比べて非常に低い速度であるＱ点となる。Ｑ点を過ぎて
、速度が整定速度速減少していく過程で、過速防止弁８
は再び全閉する。

上記本発明の制御方式によれば、負荷遮断後の瞬時最大
速度を非常調速機の作動する速度範囲より、十分に低い
速度に抑えることが可能になり、負荷遮断後もタービン
の運転継続に支障をきたさない。

第２図に示す実施例では、過速防止用のリーマ・ノズル
９よシ噴射する蒸気を、主蒸気止め弁２と蒸気加減弁３
の間より導いているが、その蒸気を加減弁３後の適当な
個所より導いても、タービン内部基；残留蒸気があるた
めに、負荷速断直後の残圧が残っている間はブレーキ機
能をもたせることが′出来る。

第６図は、再熱タービンの高圧タービン排気口より噴射
蒸気を導いた例であ多、この場合はイ・ノタセプト弁閉
鎖後の再熱器および高圧タービンに残留する蒸気を復水
器へ放出するペンチレーション弁と過速防止弁８を兼用
させている。

第７図は再熱タービンの中圧タービンと低圧タービンを
連結するクロス・オーバ管より噴射蒸気を導いた例であ
り、従来の方式ではクロス・オーバ管に残留する多量の
蒸気のエネルギーは全てタービン・ロータを過速させる
作用のみをもつが、＃Ｉ７図の例では、クロス・オーバ
管り＝残留する蒸気の一部は、タービン・ロータ（二対
してブレーキ作用として働く。

第３図および第４図（二示す蒸気を逆噴射するリーマ・
ノズル９は、最終段動翼の出口の円周上、１個所ないし
数個所Ｃニしか設置されないので、正常運転時に蒸気の
流れを大きく乱すことはないが若干の障害となることは
避は得ない。

第８図は、上記の欠点をなくすためＣニリーマ・ノズル
９を最終段動翼出口のディフューザ部２１の壁面（二埋
め込んだ構造を示す０リーマ・ノズル９の方向は、第４
図と同じくロータの回転方向（二対向するよう（＝噴射
孔が向けられている。

第９図と第１０図はロータの回転方向と逆向きにトルク
を発生する動翼２２とそれに向けて蒸気を噴射するノズ
ル２３と蒸気室２４を別に設けたことを特徴とし、その
蒸気室２４ｃ：過速防止弁８を出た蒸気が導かれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンの制御方式を示す構成図、第２
図は本発明の一実施例を示す構成図、第３図は過速防止
用リーマ・ノズルを示す構造図、第４図は第３図のＡ−
Ａ断面図、第５図は従来方式と本発明の負荷遮断時の過
速応答特性の比較を示す線図、第６図、第７図は本発明
の他の実施例を示す構成図、ｓ８図、第９図は夫々リー
マ・ノズルの構造を示す構造図、第１０図は第９図のＢ
−Ｂ断面図である。 １・・・ボイラ　　　　　２・・・主蒸気止め弁３・・
−蒸気加減弁　　　４・・・タービン５・・・発゛鑞機
　　　　　６・・・調速機７・・・非常調速機　　　８
・・・一連防止弁９・・・過速防止用リーマ・ノズル ｌＯ・・・最終段ノズル　　１１・・・最終段動翼１２
・・ローｆｉ　　　　　　１３・・・高圧タービン１４
・・・中圧タービア　　　１５・・・低圧タービン１６
−・・復水器　　　　　１７・・・再熱止め弁１８・・
・インターセプト弁　１９・・・クロス・オーツ（管２
０・・・ボイラ再熱器　　２１・・・ディフューザ２２
・・・過速防止周動ｇ　　２３・・・過速防止用ノズル
２４・・・過速防止蒸気用蒸気室 （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　憲　佑　（
ほか１名）第　１°図 第２図 第３図 回草之方陶 ’　　　　　ＩＱ 第６図 第７図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービンロータ（二回転方向とは逆向きに回転トルクを
   発生せしめる噴射ノズルをタービンの低圧部に設置する
   ととも）二、この噴射ノズルに高圧部よ）作動媒体を導
   くラインを設け、さらにこのライン（ニタービンロータ
   の回転数を検知して所定の回転数を超えたときのみ開く
   過速度防止弁を設けたことを特徴とするタービン過速防
   止装置。