JPS6022006A - 再熱器制御装置 - Google Patents

再熱器制御装置

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JPS6022006A
JPS6022006A JP58129532A JP12953283A JPS6022006A JP S6022006 A JPS6022006 A JP S6022006A JP 58129532 A JP58129532 A JP 58129532A JP 12953283 A JP12953283 A JP 12953283A JP S6022006 A JPS6022006 A JP S6022006A
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JP
Japan
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reheater
steam
heating steam
control device
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP58129532A
Other languages
English (en)
Inventor
Kunio Tsuji
辻 邦雄
Kentaro Mizuno
水野 堅太郎
Hiroshi Ikeda
啓 池田
Katsuto Kashiwara
柏原 克人
Toyohiko Masuda
豊彦 増田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6022006A publication Critical patent/JPS6022006A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/22Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines having inter-stage steam heating
    • F01K7/24Control or safety means specially adapted therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は再熱器の蒸ヌ(タービン原動機プラントにおけ
る再熱器の制御装置に関するものである。
〔発明の背景〕
第1図は従来の再熱式蒸気タービン原動機プラントの一
例としての原子力発電プラントのタービン回シ系統図で
める。この場合、図示の高圧蒸気源1は原子炉であるが
、これ全蒸気発生器としてもその他の構成は同様である
高圧蒸気源lかも出た蒸気の大部分は主蒸気ヘッダ管2
を介して高圧タービン4に供給され、この供給蒸気量は
蒸気加減弁3によって調節される。
そして、この蒸気加減弁3は蒸気加減弁制御装置11に
よシ制御される。
高圧タービン4に流入した蒸気は熱膨張することにより
回転エネルギに変換された後の高圧タービン排気は、1
0%ないし12チの水分を蒸気中に含んでいるので、ク
ロスアラウンド管上流部5aを介して湿分々耐容6に導
かれる。ここで蒸気中の水分の殆んどでは分離され、ロ
ーないし2チの湿シ蒸気となって、前bピ主蒸気へラダ
ー管2よシ分岐された一部の蒸気を加熱源として再熱す
る再熱器7にて、およそ過熱度70Cの蒸気温度まで再
熱された後、クロスアラウンド管5を介して低圧タービ
ン8へ流入し熱膨張することによって回転エネルギーに
変換された後、復水器9.給水加熱器10=i介して再
び原子炉又は蒸気発生器1に供給される系統で構成して
いる。
高圧タービン4と低圧タービン8にて構成される蒸気タ
ービンは、タービン回転数、タービン入口蒸気圧力を検
出し、袈求される出力制御信号に見合った蒸気量を高圧
タービン4に流入させるための蒸気加減弁制御装置11
よりの信号にて蒸気加減弁3は制御される。
又、再熱器7への加熱蒸気量は加熱蒸気制御装置12か
らの信号によp再熱器7の入口側に設けられた加熱蒸気
制御弁13と加熱蒸気・(イ・ゝス弁14を開閉動作さ
せることによシ制御される。
第2図に従来の原子カプラントの一例における再熱器廻
りの系統図を示す。加熱蒸気制御装置12は、再熱器出
口蒸気比力検出器15’を備え、演算器16により加熱
蒸気圧力相当目標値に換算された信号と、加熱蒸気制御
弁13下流側に設けられた圧力検出器17信号とを比較
器18によシ比較し、その差分てもって加熱蒸気1If
flJ御弁13が動作する。一方、加熱蒸気バイパス弁
14は、前記制御弁13の前後差圧がある一定値以下と
なれば囲動作させる機能を備えている。前記制御方法に
もとづいて、再熱器7を運転した場合の緒特性を第3図
(a)、 (b)に示す。加熱蒸気は王蒸気ヘソグー雷
2よシ取出されていることから加熱蒸気圧力特性は第3
図(a)の”X 11に示す如く負荷に対してはソー足
であることから、通常の運用負荷帝(例:60係よ91
00%タービン負荷)で再熱効果を、偽めるために一定
としている。一方、再熱器側の被加熱蒸気温度は第3図
(b)に示す如く、前記加熱蒸気圧力をタービン負荷に
対して一定とすると、出口感度は一定となるが、入口温
度は低負荷になるに従い低下すること〃・ら、出入口温
度差(ΔTelが増大する。従って、通常、連用軸回か
ら僅かながら低負荷(50%)よシ、加熱蒸気圧力を第
3図(a)のΔPだけ減圧することによシ、被加熱蒸気
出口温度も6g3図(b)の如く低下し、前記温度差を
小さく(ΔT2<ΔT+ )することが可能とな)、熱
変形及び熱応力を感和し得る。このため、前記制御装置
12によシ、低負荷域では制御弁13、高負荷域ではバ
イパス弁14によシ加熱蒸気量を制御している。
本従来例による加熱蒸気制御方法ないしは!tilJ 
(tL’J装置に於いては起動時に発生する熱応力、熱
変形に対するプラント停止期の影響、即ち再熱器或いは
低圧タービンの初期メタル温度に関して別設の配慮が為
されていなかった。このため、熱応力或いは熱変形に係
わる再熱器メタル温度、低圧タービンメタル温度の各温
度変化率が、各起動モードに於いて一様でなくなるとい
う欠点ヲ剖していた。
その結果変形に伴なう再熱器への損傷を招き、或いは熱
応力による寿命消費が早期に進行して1百顆性、耐久性
を損じていた。
〔発明の目的〕
本発明は上述の4’I’t1に鑑みて為さlしたもので
、その目的とするところは、すべての起動モードに訃け
る再熱器や低圧タービンのメタル温度父化率を一定なら
しめて、縣就変化による過大な熱応力の発生を防止し得
る再熱器制御装置を提供し、これにより安全に再熱器出
口蒸気温度を高め得るようにし、特に部分負荷時の効率
向上に寄与せんとするものである。
〔発明の概要〕
上記の目的を達成するため、本発明の再熱器制御装置′
は再熱式蒸気原動機プラントの再熱器加熱用蒸気管路に
加熱蒸気制御弁を設け、この加熱蒸気制御弁を開閉制御
する加熱蒸気量制御装置を設置した再熱器割鯛1装置に
おいて、上記の〃u熱蒸気量制何装置内に、(a)蒸気
加減弁制仰装置q出力信号と、初期メタル温度検出信号
とを入力信号とする圧力設定値演算器と、(b)上記圧
力設定値演算器の出力信号と、加熱蒸気制御弁出ロ側圧
力検出信号との比収器を設け、上記比収器の出力信号に
よって加熱蒸気制御弁を自動的に開閉+BIJ +Hせ
しめるように構成したことを待機とする。
〔発明の実施例〕
第4図は本発明の一実施例における系統図である。この
実UI!1例は第2図に示した従来の再熱器1tilJ
f4装置に本発明を適用して改良した一例であシ、第2
図と同一の図面参照番号を刊したものは従来装置におけ
ると同様乃至は類似の構成部材である。
高圧タービン4へ流入する蒸気01を量は蒸気加減弁3
にて制御され、タービン回転数、タービン入口圧力、タ
ービン負荷要求信号をもとに蒸気加減弁制御装置11の
出力信号にもとづいて自動的に制御される。
主蒸気へラダー管2よ勺分岐された蒸気は再熱器7の加
熱蒸気源として供給され、再熱器7の入口側に設置され
た加熱蒸気バイパス13、加熱蒸気バイパス弁14にて
加熱蒸気量を制御することになる。その側渦信号は加熱
蒸気量制御装置12の出力信号を用いている。再熱器7
に供給された加熱蒸気は熱交換し、給水加熱器10に熱
回収される。
前記加熱蒸気制御装置12は、1ltlJ唾の遅れを使
方回避する丸めに次のごとく構成する。
蒸気タービンの蒸気加減弁+tjil ml装置fll
の出力信号と、起動時に於ける再熱器7のメタル温度初
期値によシ起動モー7ドを判定することによシ、負荷上
昇過程でのメタル1M度変化率を全ゆる起動モードであ
る一定値以上とならぬようにする。即ち、再熱器7に装
着された再熱器メタル温度検出器19の信号を目標圧力
設定値発生器2oに取込み、その出力信号と、加熱蒸気
制御弁13の下流側に設けられた圧力検出器21の信号
を比較a22によシ比較し、その差分を出力信号としで
加熱蒸気制御弁を開閉動作させることによシ加熱蒸気址
を制御する。又、前記圧力検出器21の信号と圧力設定
器23とを比較器24にて比威し設定値より高くなった
場合には加熱蒸気バイパス9P14を開動作することに
よシ加熱蒸気系統内の圧力損失を極力小さくするように
制御して再熱効果を高めることが出来る。
又、目標圧力設定値発生器20の内部ロジックを第5図
に示す如く、関数演算器25と乗算器26で構成する、
再熱器メタル温度検出器19の信号と関数演算器25に
よシ蒸気加減弁制御信号に対する目標圧力設定値との比
率を出力信号とし、乗算器26にて上記の関数演n器2
5の出力信号と蒸気加減弁制御信号とを乗算することに
ょシ目標圧力設定値を出力信号とすることが可能となる
次に第6図(a)、 、(b)、 (C)、 (d)、
 (e)によって異なる起動モードに於ける、加熱蒸気
圧力Ifヶ注、再熱器出口蒸気温度特性、再熱器メタル
6度特性について前記実施例をもとに説明する。
通常、原子力発電プラントのタービン負荷上昇率は原子
炉特性が支配的であシ、停止期間等にょシ起動モード、
即ちタービン負荷上昇率を変えて運用する、いわゆる火
力発電フリンi・の連用形態は採られていないことから
タービン負荷上昇率はプラント停止後の全ゆる起動モー
ドに於いてはソ ・一定であると言える。
従って、再熱器メタル温度が比較的高温に保持された状
態からの起動に於いては幌匿変化烏が小さいことから、
加熱蒸気圧力を相対的に低負荷時に於いて全圧力に設定
することによシ再熱による効率向上が期待出来る。
例えば、第6図(a)にタービン負荷と目標加熱蒸気圧
力特性に示すA II 、n B +″の如く初期メタ
ル温度から関数発生器により選択されたとすると、第6
図’(b)ツタ−ビン負荷上昇パターンにて蒸気り−ビ
ンが起動されるとすると、加熱蒸気圧力の起動時間特性
は第6図(C)の如くとなシ、再熱器出口蒸気温度は第
6図(d)の如E特性となるが、再熱器メタル温度はメ
タルの熱谷駄、及び初期メタル温度の差異によフ僅かな
がらの時間遅れを伴なうことから加熱蒸気圧力上昇過程
の温度変化率は起動モード″′A”、B”に於いて同程
度のメタル一度変化率とすることが達成出来る。以上の
ことから幅度変化率に伴う再熱器7の熱応力金全ゆる駆
動モードにて一定とすることができる。
他の実施例として、構造強度面から再熱器よりも低圧タ
ービンが隘路となる場合には低圧タービンメタルに温度
検出器19′を後者することによシ本発明の目的が達成
される。又、初期メタル温度検出器19.19’に代る
ものとして高圧タービンメタル一度或いは停止時+lJ
j等の信号から設定することも可能であるが、前者の高
圧タービンのメタル温度信号を用いると、熱容量の差異
によって温度特性が異なるため適正な制御が困難である
また後者の停止時間信号を用いると、停止モード、例え
ば停止後、真空破壊されたかどうか等の差異によち同一
イ菫止時間に対してメタル温度特性に差異を生ずること
から、適性な圧力設足1d号が侍難いという不具合があ
る。 ゛ 前iピの実施例では、刀口減弁伺」御装置11の出力信
号を圧力設定値演算器20に入力せしめゐように構成し
たが、タービン負荷出力信号を圧力設定値演算器20に
入力せしめるように構成することもできる。
〔発明の効果〕
以上詳述したように、本発明は再熱式蒸気原動機プラン
トの再熱器加熱用蒸気管路に加熱蒸気制御弁を設け、こ
の加熱蒸気制i卸弁を開閉制御卸する加熱蒸気量1lI
IJ御装置f:設置した再熱器制御装置において、上d
ピの加熱蒸気量制御装置内に、(a)蒸気加減弁制御装
置の出力信号と初ル」メタル感涙検出信号と倉入力信号
とする圧力設定値演算器と、(b)上記圧力設定値演算
器の出力信号と、加熱蒸気制御弁出口側圧力検出信号と
の比較器を設け、上記比較器の出力d号によって加熱蒸
気制御Jf’を自動的に開閉制御せしめるように構成す
ることにより、すべての起動モードにおける再熱S−?
低圧タービンのメタル温度変化率を一定ならしめて、温
度変化による過大な熱応力の発生を防止することができ
、この結呆安全に再熱器出口蒸気温度を高め得るため蒸
気原動機プラントの熱効率向上、耐久性向上および信頼
性向上に貢献するところ多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は原子カタービン回シの系統図、第2図は従来技
術における再熱器制御11]装置の系統図、第3図(a
)、 (b)はその性能特性を示す回器である。第4図
は本発明の再熱器制御装置を備えた蒸気原動機プラント
の一例ケ示す系統図、第5図は同じく圧力設定値演算器
の構成の一例を示す系統図である。第6図(a)、 (
b)、、 (c)’、 (d)、 (e)はそrしぞれ
前記実施例における負荷特性を説明するだめの図表であ
る。 1・・・原子炉、又は蒸気発生器、2・・・主蒸気へラ
ダー管、3・・・蒸気加減弁、4・・・高圧タービン、
5・・・クロスアラウンド管、6・・・湿分々配器、7
・・・、Fi+熱器、8・・・低圧タービン、9・・・
仮水容、10・・・給水加熱器、11・・・然気加妓弁
制御装置、12・・・加熱蒸気t tjlJ御装置、1
3・・・加熱蒸気制御弁、14・・・加熱蒸気バイパス
弁、15・・・圧力検出器、16・・・演算器、17・
・・圧力、演出器、18・・・比較器、20・・・圧力
設定値演算器、21・・・圧力、炭田器、22・・・比
較器、23・・・圧力設定器、24・・・比較器、25
・・・関数演算器、26・・・乗算器。 代理人 弁理士 秋本正実 弔2図 17

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、再熱式蒸気原動機プラントの再熱器加熱用蒸気管路
    に加熱蒸気1fflJ#弁を設け、この加熱蒸気制御弁
    を開閉制御する加熱蒸気量制御装置を設置した再熱器制
    御装置において、上記の加熱蒸気量制御装置内に、(→
    蒸気加減弁制御装置の出力信号と、初期メタル妃匿検出
    信号とを入力1L号とする圧力設定値演算器、及び、(
    b)上記圧力設定+に演算器の出力信号と、刀ロ熱蒸気
    制御弁出ロ側圧力検出信号との比較器を設け、上記比較
    器の出力18号によって加熱蒸気′1IiIIl卸弁全
    自動的に開閉7ftlJ脚せしめるように構成したこと
    を特徴とする再熱器制御装置。 2.4J記の加熱蒸気制御弁と並列にバイパス弁を接続
    し、Ail記の加熱蒸気制岬弁出ロ側圧力検出信号と圧
    力設足器信号との比較演算信号によって上記バイパス弁
    を制御するようにイ1与成したことを特徴とする特許請
    求の範囲第1項に記載の再熱器制御装置。 3、前d己の圧力設定値演算器は、(C) rJjJ記
    の初期メタル温度検出信号−を入力信号とする関数演算
    器と、(d)上at関数演算器の出力信号と、前記然気
    力日減弁制御装置の出力信号とを乗算する乗算器とt備
    菟たものであることを特徴とする特許請求の範囲第2項
    に記載の再熱器制御装置。 4、前dピの初期メタルd度検出器は、再熱器に設置し
    たものであることを特徴とする特許請求の範囲第3項に
    記載の再熱器制御装置。 5、前aピのα期メタル温度検出器は、低圧タービンに
    設置したものであることを特徴とする時計64求の範囲
    第3項に記載の再熱器1h1」御装置。
JP58129532A 1983-07-18 1983-07-18 再熱器制御装置 Pending JPS6022006A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585412A (ja) * 1981-06-30 1983-01-12 Hitachi Ltd 再熱器を有する蒸気タ−ビンプラントの制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS585412A (ja) * 1981-06-30 1983-01-12 Hitachi Ltd 再熱器を有する蒸気タ−ビンプラントの制御装置

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