JPS60261905A - 蒸気タービンのグランドシール制御装置 - Google Patents

蒸気タービンのグランドシール制御装置

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JPS60261905A
JPS60261905A JP60120739A JP12073985A JPS60261905A JP S60261905 A JPS60261905 A JP S60261905A JP 60120739 A JP60120739 A JP 60120739A JP 12073985 A JP12073985 A JP 12073985A JP S60261905 A JPS60261905 A JP S60261905A
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JP
Japan
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steam
temperature
turbine
gland
seal
Prior art date
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Pending
Application number
JP60120739A
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English (en)
Inventor
ハリー・フランシス・マーチン
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Westinghouse Electric Corp
Original Assignee
Westinghouse Electric Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D11/00Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
    • F01D11/02Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type
    • F01D11/04Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages by non-contact sealings, e.g. of labyrinth type using sealing fluid, e.g. steam
    • F01D11/06Control thereof

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (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】 本発明は、−mに蒸気タービンに関し、より詳細には、
蒸気タービンのグランドシール系統において適切な温度
を保つための制御装置に関する。
蒸気タービンは、シリンダーと呼ばれる1以上のクーシ
ング中において軸受により支持された軸またはロータを
通常備えている。ロータが外側のシリンダーに入る個所
には、シリンダーに対する蒸気の漏人出を防止する何ら
かの手段が必要になる。この機能を遂行するために、グ
ランドシール蒸気系統と組合わせたラビリンス型シール
リングを有するグランドと呼ばれる部材が用いられてい
る。
始動中:又は比較的低負荷の状態では、その目的のため
に設計さ些た補助ボイラーのような蒸気供給装置によっ
て、グランドのシール蒸気が供給される62タービンが
より高負荷レベルで作動し始めると、グランドのシール
蒸気は、タービン0跨の内部から、例えば排出蒸気によ
って供給され、この条件の下では、グランドシール系統
の自己シールが行なわれる。
成る種のタービンは、グランドの自己シールのために、
タービン入口蒸気が利用される。この場合、シールのた
めの蒸気温度は、補助系統によって供給される蒸気の温
!よりも相当高温になる。
タービンが突然トリップされたり、負荷の大きさが所定
のレベルより低い値になった場合には、自己シールから
、非常に低温になっている補助系統に再び切換えられる
。その場合、ロータは、シール蒸気の間の温度差のため
、有害な熱衝撃を受ける。その逆に、始動状態の間は、
比較的低温の補助系統のシール蒸気から比較的高温の入
口蒸気に切換えられるので、同様に、ロータが有害な熱
衝撃を受ける。
本発明は、好ましくない熱衝撃を最少にし或は排除し、
以てロータ寿命を延ばすように改良したグランドシール
装置を提供するものである。
本発明による改良された蒸気タービンのグランドシール
制御装置は、蒸気タービンのグランドシ〜 −ルに蒸気
連通された蒸気配管を有し、グランドシール蒸気供給部
は、蒸気配管に制御下に結合されている。蒸気配管中の
温度を測定して温度出力信号を発生させる温度測定−信
号送出手段と、この温度出力信号及びタービンの機能の
所定の作動状態を表す信号に応答して蒸気配管中の蒸気
の温度を変更する手段とが設けられている。
□ 第1図に示した典型的な発電所用蒸気タービン系統
は、複数のタービン即ち高圧タービン12、中圧タービ
ン14及び低圧タービン16を含む蒸気タービン装置1
0を備えている。タービン12゜14、16は、主回路
遮断器23を閉成した後に負荷22に電力を供給するた
めの発電機20を駆動するために、共通の軸18に連結
されている。
出力検出器24は、負荷を表す出力信号(MW)を送出
するように、丈な速度変換器25は、タービン速度を表
す出力信号(RPM)を送出するように、それぞれ作動
する。
タービン12,14.16を駆動するための蒸気は、再
熱器28を含むボイラー系統26から供給される。ボイ
ラーの蒸気は、大口弁30を経て高圧タービン12に供
給され、高圧タービン12か iら排出される蒸気は、
再熱器28において再熱され、弁32を経て、中圧ター
ビン14に供給される。中圧タービン14から排出され
る蒸気は、渡り配管33を経て中圧タービン16に供給
され、そこから、慣用される型式の復水器34に排出さ
れた後、ボイラー系統に循環される。
後述するように、タービン12,14.16は、グラン
ドを有し、これらのグランドは、成る作動条件の下では
、グランドシール蒸気によってシールすることが必要と
なる。そのための蒸気の供給源は、多くの供給源のうち
の1つでよく、その1つは、再熱器28への蒸気入力で
あり、この蒸気は、冷たい再熱蒸気として知られ、弁3
5による制御下に供給される。弁36によって制御され
る主蒸気も、弁38による制御下に補助ボイラー37か
ら供給される蒸気と同様に供給源として使用される。
典型的なロータグランドシールは、第2A図に示されて
いる。このグランドシール構造は、複数のグランドシー
ルリング40〜42を含み、各々のリング40〜42は
、それぞれシールストリップ43〜45を有し、これら
のシールストリップは、外側シリンダー50の先端のと
ころでロータ48を囲み、作動中に接触をさけるに足る
だけロータ面から隔たっている。
タービンの外部の雰囲気は符号Aによって、その内部は
符号Bによって、それぞれ表されている。
グランドシール系統は、各々ロータ48を囲む2つの内
部室X、Yを画定している。始動時又は比較的低負荷の
間は、内部Bの圧力は、外部の雰囲気Aの大気圧よりも
低く、シール蒸気は蒸気配管60を経て内部室Xに供給
される□。このように内部室Xに供給されたシール蒸気
は、矢印62によって示すように、シール部を通って、
タービンに漏れると共に、矢印63によって示すように
、内部室Y中に漏れる。内部室Yは、配管64を経てグ
ランド復水器に連結されることにより、大気圧よりも少
し低い圧力に保たれている。内部室Yが大気圧よりも低
い圧力にあるので、空気は、矢印66によって示すよう
に、周囲の雰囲気から内部室Yに、外側のシール部を通
って漏出する。
内部Bの圧力が内部室Xの圧力を超過すると、第2B図
に矢印62′によって示すように、内部のシールリング
を通る流れの方向が逆転する。圧力が高くなると、流量
が増大し、グランドは自己シール性となり、蒸気は内部
室Xからグランドの蒸気系統に排出され、そこから低圧
タービンのグランドに供給され、過剰な蒸気は、系統の
復水器に供給される。内部Bの圧力は、タービン排出部
の圧力であってもよく、単流高圧タービンの場合には、
高圧の入口端の圧力であってもよい(この圧力は、高圧
排出部と同一の圧力としてもよい)。
典型的な従来技術によるグランド蒸気系統を第3図に示
す。高圧タービン12は、グランド70゜71を、また
中圧タービン14は、グランド72゜73を、高圧ター
ビン16は、グランド74゜75をそれぞれの先端の間
に備えている。全部の・3つのタービン12,14.1
6のグランドは、グー ランド復水器80に共通に連結
してあり、グランド復水器80は、漏れ蒸気及び空気を
受けいれ、グランドシールの1つの内部室Yを、大気圧
よりも低い圧力に保っている。高圧タービン12及び中
圧タービン14のグランドは、蒸気ヘッダー82に共通
に連結され、例えば蒸気配管60 (第2A。
第2B図参照)により内部室Xに連結されている。
内部室Xからの排出流は、適合した作動温度まで過熱戻
し器84によって冷却された後、低圧タービン16のグ
ランドをシールするために使用される。過剰な蒸気は、
ヘッダー中に適切な圧力を保つための弁86を経て主復
水器に流れる。
グランドをシールするための供給蒸気には、弁88によ
る制御下にヘッダー82に供給される主蒸気と、補助ボ
イラーからの補助蒸気と、弁90による制御下にヘッダ
ー82に供給される冷温再熱蒸気とが含まれる。
高圧タービン12が入力蒸気によりグランド70が自己
シールされている単流型である場合、流入蒸気とグラン
ド供給蒸気との間の大きな温度差による潜在的な熱衝撃
の問題を生ずる。1点鎖線100が右側の縦軸において
タービン負荷を表 (す第4図を参照してこのことを説
明する。曲線100は、負荷100%から時点t1にお
いての約10%までの、負荷の減少を示し、この減少の
間にグランド70は流入蒸気によって自己シールされる
。蒸気温度は実線の曲線102により示されている。温
度は左側の縦線上にプロットされ、図示のように、グラ
ンドシール蒸気の温度は、426.7°〜482.2℃
(8006〜900下)の範囲にあり、これは流入蒸気
によって供給される。時点L1の10%負荷において、
自己シール状態から補助ボイラーによって供給されるグ
ランド蒸気供給系統によるシールに切換えられ、この供
給系統は、実際的な見地から、260°〜315.5℃
(500°〜600下)の範囲の最高温度にある蒸気を
供給する。急激な変化は、時点t1のステップ関数とし
て表される。急激な温度変化は、ロータに対する熱衝撃
となり、ロータの寿命を潜在的に低下させる。本発明は
、高温域がら、−低温域にシール蒸気の温度を徐々に減
少させるこ、 とによって、この熱衝撃を平滑にしよう
とするもので、これは、時点t1から時点t2までの温
度の緩慢な減少を示した破線の曲線104によって表わ
されている。
同様の問題は、タービンがオンラインになる時にも発生
する。例えば、第5図の1点鎖線の曲線106は、定格
速度までのタービン速度(右側の縦軸に示す)の増速を
表している。ユニットは、時点ToからT1の間に、定
格速度に到達した後、時点T2において負荷をピックア
ップする。時点T2までは、実線の曲線108によって
示すように低温域において補助蒸気によってグランドの
シールがなされている。時点T2において、より高温の
流入蒸気による自己シール状態となり、時点T2におい
て温度のステップ関数という結果になる。本発明は、破
線の曲線110によって示すように時点Toから時点T
2までシール蒸気の温度を徐々に高くすることによって
、このステップ間数の衝撃を除去する。
この熱衝撃を除くための本発明の一実施例によるグラン
ドシール制御装置は、第3図の一部を取入れた第6図に
示されている。中圧タービン14と低圧タービン16並
びにグランド復水器は図示の都合上第6図から割愛され
ている。
第6図に示したグランドシール制御装置120は、蒸気
配管60と熱伝達関係にある加熱装置124 (例えば
電熱器)からの熱を制御するための制御回路122を備
えている。蒸気配管60に組合されたトランスジューサ
ー126は、蒸気配管60内の蒸気温度を表す出力信号
を送出し、この表示を制御回路122に送出する。制御
回路122は、速度を表す信号(RPM)及び負荷を表
す信号(MW)も受ける。
ユニットがオンラインになった時、制御回路122は、
減少負荷を感知し、この負荷が所定レベル例えば10%
のレベルになった時に、制御装置は、通常の温度よりも
高い温度を補助シール蒸気にシールのために最初に与え
、第4図の曲線104に従って、供給される熱エネルギ
ーを徐々−に減少させる。
その逆に、オンラインになった時に、制御装置は第5図
の曲線110に従って、供給される流入蒸気の温度にな
るまで、温度及び速度の表示に従つて補助蒸気(グラン
ド70をシールするために使用される)の熱を徐々に増
大させる。
グランド71の蒸気配管に対しても同種の制御装置を適
用してもよいが、グランド71の自己シール蒸気は、補
助蒸気とよりよく適合する比較的低温のタービン排出蒸
気であるため、熱衝撃が、より緩和に、受容可能になる
ので、グランド71の蒸気配管に同様の制御装置を適用
することは、一般に不要である。
第7図に示した変形実施例によれば、シール蒸気の温度
は、電気加熱の代わりに、蒸気の混合によって制御され
る。比較的高温の主蒸気は、弁88の直前から弁131
によって蒸気配管60に、また比較的低温の補助蒸気は
、弁90の前方から弁132によって蒸気配管60に、
それぞれ供給することができる。弁131,132 の
開閉は、制御回路122によって制御され、制御回路1
22は、トランスジューサー126によって与 tえち
れる温度表示及び負荷もしくは速度表示に応答して、場
合に応じて、前述したように、熱を増減するように、こ
れらの弁131,132 を制御する。蒸気の混合によ
る実施例においては、蒸気配管60に逆止め弁又は一方
向弁134が用いられている。
“ このように、本発明のグランドシール制御装置によ
れば、蒸気タービンのグランド域の応力が減少すると共
に、自己シール状態のオンオフ切換え時のシール蒸気の
温度差による熱衝撃を除くことによって、ロータの寿命
を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、蒸気タービン発電機系統の簡略なブロック線
図、第2A図、第2B図は、グランドシール蒸気系統の
概略的な断面図、第3図は、従来の技術によるグランド
シール蒸気系統を示すブロック線図、第4図、第5図は
、本発明による改善されたシール作動を示す線図、第6
図は、高圧タービンに適用された本発明によるグランド
シール制御装置を示すブロック線図、第7図は、本発明
の変形実施例によるグランドシール制御装置を示すブロ
ック線図である。 26・・・ボイラー系統(グランドシール蒸気供給部)
、 28・・・再熱器(グランドシール蒸気供給部)、
37・・・補助ボイラー(グランドシール蒸気供給部)
、40.41.42・・・グランドシールリング(グラ
ンドシール)、60・・・蒸気配管、120・・・制御
装置。 晃2A図 第2B図 第4図 児5図 +() +112

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 蒸気タービンのグランドシール制御装置であって、 A)該グランドシールに蒸気連通された蒸気配管と、 B)該蒸気配管に制御可能に連結されたグランドシール
    蒸気供給部と、 C)該蒸気配管中の温度を測定して温度出力信号を送出
    する温度測定−信号送出手段と、D)該温度出力信号及
    び蒸気タービンの作動状態に応答して前記蒸気配管中の
    蒸気温度を変更するための制御手段と、 を有する蒸気タービンのグランドシール制御装置。
JP60120739A 1984-06-05 1985-06-05 蒸気タービンのグランドシール制御装置 Pending JPS60261905A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US617459 1984-06-05
US06/617,459 US4541247A (en) 1984-06-05 1984-06-05 Steam turbine gland seal control system

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JPS60261905A true JPS60261905A (ja) 1985-12-25

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ID=24473736

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