JPS602483B2 - 蒸気タ−ビンプラントの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービンプラントの制御装置に係り、特に
高圧バイパスラインと低圧バイパスランとを備えた再熱
タービンを有する蒸気タービンプラントの制御装置に関
する。

最近、亜臨界圧自然循環ボイラ再熱タービンの形式を有
する発電プラントにおいては、第１図に示すように、ボ
イラ１と高圧タービン２とを結ぶ主蒸気管３の途中に上
記高圧タービン２をバィパスする高圧バイパス管４を分
岐連接し、、その高圧バイパス管４の途中に減圧弁５お
よび減温器６を介在させて低温再熱蒸気管７に接続する
高圧バイパスライン８と、再熱器９と中圧タービン１０
とを結ぶ高温再熱蒸気管１１の途中から分岐する低圧バ
イパス管１２に減圧弁１３および減温器１４を介菱し、
その低圧バイパス管１２を復水器１５に接統する低圧バ
イパスライン１６とから構成されたタービンバイパス系
統を採用するようになってきた。

このようなタービンバイパス系統を頭臨界自然循環ボィ
ラ再熱タービンの形式を有する発電プラントに採用する
ことは、タービン発電機負荷しや断後のタービン再起動
、６〜８時間停止後のタービン暖機起動、あるいは系統
事故によりタービン発電機が系統から切り離され約１時
間程度の所内単独負荷運転を行った後の再負荷上昇など
の起動・負荷上昇運転を行うときに、ボィラの運転を続
行することができ、蒸気温度を一定に保持することがで
きるという点で非常に有利であり、ボイラ保護の観点か
ら好ましいことであり、また起動・負荷上昇運転の時間
を短縮できる等の利点がある。

しかしながら、上記起動・負荷上昇運転を行なう場合、
ボィラ１および再熱器９から発生する蒸気の圧力はとも
にすでに所定の圧力に確立しているため、上記起動・負
荷運転を主蒸気止め弁１７の下流側に設けた蒸気加減弁
１８によって行なうと、高圧タービン２の特に第１段落
等に局部的な過度の熱応力が発生する等の欠点がある。

このため、この種の発電プラントにおいては、起動・負
荷上昇運転時に、高圧バイパスライン８を経てボイラー
で発生する蒸気の全量をバイパスさせ、起動および途中
負荷までの負荷上昇運転は中・低圧夕−ビン１０，１９
によって行なう必要がある。この運転モードは通常アイ
ドリングオベレーションと呼ばれ、負荷しや断後、もし
くは６〜〜８時間停止後のタービン藤機起動、系統事故
後の所内単独負荷運転とその後の再負荷上昇運転を、高
圧タービン２には蒸気を流入させず、中圧タービン１０
と低圧タービン１９のみに蒸気を流入させて行ない、所
定の途中負荷に到達した後は、高圧バイパスライン８を
徐々に閉めるとともに蒸気加減弁１８を開いていき、そ
の後の負荷上昇および負荷制御運転は蒸気加減弁１８に
よって行なうものである。したがって、このようなアイ
ドリングオベレーションを行う蒸気タービンプラントの
制御装置には、｛ａ｝ 高圧タービン２の入口蒸気部す
なわち蒸気加減弁１８閉鎖し、中圧タービン入口蒸気弁
により中圧タービン１０と低圧タービン１９に流入する
蒸気量を制御すること、‘ｂｌ 中圧タービン入口蒸気
弁が全開して所定の途中負荷に到達した後は蒸気加減弁
１８を徐々に開いて定格負荷まで上昇させること、‘ｃ
）高圧タービン２をバイパスさせる過程では、高圧バイ
パスライン８の減温器６のスプレー水の高圧タービン２
への逆流を防止するとともに、高圧タービン２内に再熱
器９内の圧力がかかった状態でタービンロータが回転す
ることによる過熱を防止するため、高圧タービン２の出
口をしや閉し内部を真空にすること、の３点が要求され
る。

しかしながら、従来の蒸気タービンの制御装置において
は、上記‘ａ）〜‘ｃ’の操作を行ない得る制御装置は
具備せしめておらず、有効的な起動・負荷上昇運転を行
なうことが困難であった。

勿論、中圧タービンの入口蒸気弁として従来技術におい
ては、第１図に示す如く、再熱蒸気止め弁２０およびィ
ンタセプト弁２１が設けられている。

しかし、上記再熱蒸気止め弁２川まタービントリップ時
に流入蒸気を確実にしや断することが目的であり、イン
ターセプト弁２１は負荷しや断時のようなタービンが過
速される時に速やかに閉鎖して流入蒸気を阻止すること
が目的であり、いずれも通常運転時には全開にされ（第
２図参照）、かつ絞りによる圧力損失を最少眼に抑える
ため口径も大きい。したがって、アィドリングオベレー
ションのような所定の途中負荷までの微少流量制御を行
なうには不適当である。本発明はこのような点に鑑み、
タービン暖機起動時および所内単独負荷運転時等におい
て、中・低圧タービンのみによって起動および負荷運転
を行ない得るようにした蒸気タービンプラントの制御装
置を提供することを目的とする。

以下、第３図乃至第７図を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。

第３図は本発明の制御装置の概略系統図であり、第１図
と同一部分については同一符号が付してある。

すなわち、ボィラ１１こおいて発生した蒸気は主蒸気止
め弁１７および蒸気加減弁１８を経て高圧タービン２に
送られ、高圧タービン２から排出された蒸気は低温再熱
蒸気管７を通って再熱器９に入り、そこで再熱された後
、再熱蒸気止め弁２０およびインターセプト弁２１を経
て中圧タービン１０および低圧タービン１９に順次供給
される。

しかして上記低圧タービン１９で仕事を終えた蒸気は復
水器１５で復水せしめられ、復水ポンプ２２、低圧給水
加熱器２３、給水ポンプおよび高圧給水加熱器２５を経
て前記ボィラ１と循還せしめられる。また、ボィラ１と
高圧タービン２とを結ぶ主蒸気管３と、前託低温再熱蒸
気管７との間には、減圧弁５および減温器６を有する高
圧バイパス管４が配設されており、さらに高温再熱蒸気
管１１と復水器１５間には、減圧弁１３および減温器１
４を有し中圧タービン１０および低圧タービン１９をバ
イパスする低圧タービン管１２が設けられている。

ここまで第１図に示した従来の装置と同一であるが、本
発明においては、上記再熱蒸気止め弁２０およびインタ
ーセプト弁２１と並列に上記両弁をバイパスするバイパ
ス管２６が配設されており、そのバイパス管２６にはイ
ンターセプト弁バイパス蒸気止め弁２７およびインター
セプト弁バイパス蒸気加減弁２８が設けられている。

また、低温再熱蒸気管７には高圧バイパス管４との連結
部より上流側に高圧タービン出口逆止弁２９が設けられ
ており、さらに上記逆止弁２９の上流側がベンチレータ
弁３０を介して復水器１５に接続されている。

一方、第４図は上記ィターセプト弁バイパス蒸気加減弁
２８および蒸気加減弁１８等の制御系統を示す図であり
、速度リレー３１のピストンロッド３１ａにはしバーａ
，、リンクらを介してレバーａ３の一端が連結されてお
り「 そのレバーａ３の中央部にはパイロットバルブ３
２の弁杵３２ａが連結されている。

上記パイロットバルブ３２の中央油孔３２ｂは圧油源に
接続しており「上部油孔３２ｃおよび下部油孔３２ｂが
それぞれ蒸気加減弁油筒３３の下部室３３ａおよび上部
室３３ｂに接続されている。

上記蒸気加減弁油筒３３のピストンロッド３４の頂端部
には、ベルクランク３５を介してラック３６が連結され
ており、上記ピストンロッド３４の上下動によってラッ
ク３６を往復動せしめ、そのラック３６に噛合するピニ
オン３７を回動し得るようにしてある。

また、上記ピニオン３７を装着した軸３８には、前記蒸
気加減弁１８を駆動する第１のカム３９と前記インター
セプト弁バイパス蒸気加減弁２８を駆動する第２のカム
４０が装着されており、第１のカム３９には一端を枢着
した揺動レバー４１の他端が圧接され、その揺動しバ−
４１の中央部に前記蒸気加減弁１８の操作ロッド４２が
連結されている。

さらに第２のカム４０１こも他の揺動レバー４３の自由
端が圧接されており、その揺動レバー４３にインターセ
プト弁バイパス蒸気加減弁２８の操作ロッド４４が連結
されている。なお、上記インターセプト弁バイパス蒸気
加減弁２８の上流側に配設されているインターセプト弁
バィパス蒸気止め弁２７は、油筒４５によって開閉され
る。一方、蒸気加減弁油筒３３のピストンロッド３４に
は点Ａを中心として揺動可能なしバー４６の一端が連結
されており、そのレバー４６の他端なりンクｂを介して
前記レバーａ３の他端に連結されている。

また、レバー４６にはその揺動によって往復可能なカム
４７が連結されており、そのカム４７のカム面４７ａに
は切換弁４８の弁杵４８ａが圧接されている。

上記切換弁４８はベンチレータ弁３０を作動させるため
のサーボモータ４９への作動空気の切酸を行なうもので
あり、中央ボート４８ｂが上記サーボモータ４９のシリ
ンダ室４９ａに接続されている。上記切換弁４８の空気
供給ボート４８ｃは、リレーダンプ弁５川こ接続されて
おり、そのリレーダンプ弁５０の弁杵５０ａが図におい
て左方位置にあるとき、ボート５０ｂと５０ｃや接続し
作動空気を前記切換弁４８の空気供給ボート４８ｃに供
Ｖ給し、弁杵５０ａが右方位置に来るとボート５０ｃと
５０ｄが接続し、ボート５０ｃが大気に開放するように
してある。

しかして、速度リレー３１が作動しそのピストンロッド
３１ａが上勤すると、レバーａ，、リンクもおよびレバ
ーａ３を介してパイロットバルブ３２の弁杵３２ａが上
動せしめられる。

したがって、中央油孔３２ｂと上部油孔３２ｃとが達通
して、圧油が蒸気加減弁油筒３３の下部室３３ａに供Ｖ
給され、上部室３３ｂの油圧はパイロットバルブ３２の
下部油孔３２ｄおよび排油孔３２ｅを経て排出され、ピ
ストンロッド３４が上動される。上記ピストンロッド３
４が上動すると、ベルクランク３５を介してラック３６
が右動せしめられ、ピニオン３７が反時計方向に回動す
る。このピニオン３７の回動により軸３８を介して両カ
ム３９，４０も同方向に回動し、揺動レバー４１，４３
がそれぞれ時計方向に揺動し、蒸気加減弁１８およびイ
ンターセプト弁バイパス蒸気加減弁２８が開方向に移動
せしめられる。なお、この場合上記両カム３９，４０の
形状は、速度リレー３１のピストンロッド３１ａの上昇
につれてまずインターセプト弁バイパス蒸気加減弁２８
が開き、これが全開した後に蒸気加減弁１８が開き始め
るようにしてある。

しかして、逆に上記ピストンロッド３１ａが下降すると
きには、まず蒸気加減弁１８が全閉した後にインターセ
プト弁バイパス蒸気加減弁２８が閉方向に作動される。
また、インターセプト弁２１は、従釆技術と同機に、速
度リレー３１の信号をダッシュポット「インターセプト
弁リレー（共に図示せず）等を介して作動せしめられ、
蒸気加減弁１８が開き始めると同時に開放される。

これらの弁の関度特性を第５図に示す。

一方蒸気加減弁油筒３３のピストン。

ッド３４が上敷すると、レバー４６が反騰計方向に揺動
し、リンクｂを介してパイロットバルブ３２に復元動作
が与えられる。また、上記しバー４６の揺動によってカ
ム４７が下降せしめられ、蒸気加減弁１８が開き始める
時点になると「上記カム４７のカム面４７ａによって切
襖弁４８の弁杵４８ａが右動せしめられ、ボート４８ｂ
と４８ｃが運動し「リレーダンプ弁５０を経て送られる
作動空気がサーボモータ４９に供給され、ベンチレータ
弁３０が全開され、高圧タービン２の負荷運転が開始さ
れる。反対に蒸気加減弁１８が全閉しているときには、
切換弁４８の弁杵４８ａが左敷位置にあり、ボート４８
ｂが大気に開放され、ベンチレータ弁３川ま全開してい
る。他方、リレーダンプ弁５川ま、タービントリツプ時
には弁杵５０ａが右動せしめられボート５０ｂと５０ｃ
の接続を断ち、ボート５０ｃと５０ｄが接続して切換弁
４８へ作動空気が送られることはなく、タービンリセッ
ト信号が与えられると、弁粁５０ａが左動せしめられ、
ボート５０ｂと５０ｃが接続し、切換弁４８へ作動空気
が供給される。

次に、本発明の制御装置による制御動作について説明す
る。

まず、タービ停止時においては、主蒸気止め弁１７、蒸
気加減弁１８、再熱蒸気止め弁２０、インターセプト弁
２１、インターセプト弁バイパス蒸気止め弁２７および
同加減弁２８は全開され、ボイラーからの蒸気は高圧バ
イパス管４および低圧バイパス管１２を経て復水器１５
へと還流せしめられている。

そこで、タービンのリセット信号が与えられると、再熱
蒸気止め弁２０およびインターセプト弁バイパス蒸気止
め弁２７が全開する。

次に全周噴射操作機構（図示せず）より主蒸気止め弁１
７が全開させられる。この時点では蒸気加減弁１８は閉
じており、ベンチレータ弁３０‘ま全開しているので、
高圧タービン２のケーシング内と復水器ｉ６とが連通さ
れ、高圧タービン２出口の逆止弁２９は前後の差圧によ
り全閉されて高圧タービン２内は真空に保持されている
。

次に、タービンを起動して速度リレー３１が作動され、
そのピストンロッド３１ａが上昇すると、前述のように
蒸気加減弁油筒３３が作動され、カム３９，４０を装着
した軸３８が回敷し、まずインターセプト弁バイパス蒸
気加減弁２８が開き始める。

しかして、再熱器９から出た蒸気が〜インターセプト弁
バイパス蒸気止め弁２７およびインターセプト弁バイパ
ス蒸気加減弁２８を経て中圧タービン１０および低圧タ
ービン１９へと順次供聯合され、タービンの起動が行な
われる。そして、上記起動から所定の途中負荷まではイ
ンターセプト弁バイパス蒸気加減弁２８の制御のみによ
り負荷上昇する。この間、高圧バイパス管４により蒸気
は高圧タービン２をバィパスしており高圧タービン２は
真空運転となる。一方、低圧バイパスライン１６はイン
ターセプト弁バイパス蒸気加減弁２８の関度増加に反比
例して絞り込まれる。

インターセプト弁バイパス蒸気加減弁２８が全開し「所
定の途中負荷に達すると、次に高圧バイパスラン８が閉
止され、蒸気加減弁１８が開き始め高圧タービ２に蒸気
が流入せしめられる。

このように蒸気加減弁１８が開き始めると、前述のよう
に切換弁４８が作動し、ベンチレータ弁３０が全閉され
る。したがって逆止弁２９の前後の差圧が少なくなり逆
止弁２９は全開する。また、蒸気加減弁１８の開き始め
と同時にインターセプト弁２１が開き、そのインターセ
プト弁２１の全開時点で低圧バイパスライン１６が完全
に閉止される。

そして「以後の負荷上昇は通常のタービンと同じく蒸気
加減弁１８のみによって行なわれる。

第６図に、本発明の蒸気タービンの制御装置を用いたア
ィドリングオベレーションにおける上記腰機起動時の各
蒸気弁の動きとタービン回転数および負荷の関係を示す
。以上の説明は、ユニットが停止した後の藤機起動につ
いてのものであるが、系統事故によりユニットが系統か
ら切り離された後の所内単独負荷運転から再負荷上昇さ
れる場合も同様であり、第６図の点線で示したラインを
所内単独負荷運転時として点線より右側へ順次運転して
いくことになる。

第７図は、ユニットを長時間停止した後の冷機起動時の
各蒸気弁の動きとタービン回転数および負荷の関係を示
したものである。

この場合には、蒸気加減弁１８、再熱蒸気止め弁２０、
インターセプト弁２１、バイパス蒸気止め弁２７および
同加減弁２８を全開させた後、通常の主蒸気止め弁バイ
パス弁をもつタービンと同じく全愚噴射運転を行ない、
約１０％負荷上昇は蒸気加減弁１８で行なう。

なお、上記実施例においては、インターセプト弁バイパ
ス蒸気加減弁２８と蒸気加減弁１８を運動させるため、
それらの作動用カムを同一軸上に設けてもよく、インタ
ーセプト弁バイパス蒸気加減弁に単独の油筒を設け、速
度リレーの信号により制御させるようにしてもよく、速
度リレーからインターセプト弁バイパス蒸気加減弁油筒
への信号伝達を油圧トランスミツタと油圧レシーバを用
いて行なうようにしてもよい。

本発明は上記のように構成したので、タービン腰機起動
時および所内単独負荷運転時等において、所定の途中負
荷までインターセプト弁バイパス蒸気加減弁の制御によ
って効率よく中圧タービンおよび低圧タービンによる負
荷運転を行なうことができ、起動時等における局部的な
過度の熱応力の発生を確実に防止することができる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタービンプラントの系統図、第２図は蒸
気加減弁とインターセプト弁の関度特性線図、第３図は
本発明のタービンプラントの系統図、第４図はその制御
装置の系統図、第５図は蒸気加減弁、インターセプト弁
、インターセプト弁バイパス蒸気加減弁の関度特性線図
、第６図は本発明の制御装置を使用した暖機起動時の各
蒸気弁の動きとタービン回転数および負荷の関係を示す
図、第７図は冷機起動時の各蒸気弁の動きと夕−ビン回
転数および負荷の関係を示す図である。 １・・・ボイラ、２…高圧タービン、４・・・高圧バイ
パス管、７・・・低温再熟蒸気管、９・・・再熱器、１
０・・・中圧タービン、１１・・・高温再熱蒸気管、１
２・・・低圧バイパス管、１５・・・復水器、１７・・
・主蒸気止め弁、１８…蒸気加減弁、２０…再熱蒸気止
め弁、２１…インターセプト弁、２６…バイパス管、２
７…インターセプト弁バイパス蒸気止め弁、２８…イン
ターセプト弁バイパス蒸気加減弁、３０…ベンチレータ
弁。 多Ｚ図 多２図 多８図 多５図 多４図 髪ら図 珍７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高圧バイパスライと低圧バイパスランとを備えた再
   熱タービンを有する蒸気タービンプラントの制御装置に
   おいて、再熱蒸気止め弁およびインターセプト弁と並列
   に上記両弁をバイパスするバイパス回路を設けるととも
   に、そのバイパス回路にインターセプト弁バイパス蒸気
   止め弁およびインターセプト弁バイパス蒸気加減弁を設
   け、上記インターセプト弁バイパス蒸気加減弁を蒸気加
   減弁およびインターセプト弁より先行させて開けること
   により、起動から途中負荷までの運転を中・低圧タービ
   ンのみにより行うようにしたことを特徴とする蒸気ター
   ビンプラントの制御装置。