JPS6032904A - 給水ポンプ駆動用タ−ビンの制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は汽力発電所における給水ポンプ駆動用タービ
ンの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその間呟点〕

一般に汽力発電所では、タービンサイクル内の復水を給
水ポンプでボイラへ給水と称して送水するようになって
いる。

この給水ポンプを駆動する方式には、主タービンの途中
から蒸気を抽気して蒸気源としたタービン駆動方式と、
電動機鳴動方式とがある。

通常、大容量汽力発′に欣においては、プラントの運用
に必要な容量の約２５襲容量程度の゛ｉｂ、動機駆動の
給水ポンプをプラントの駆動用もしくは予侃１機として
設置し、常用機として５０％容招のタービン駆動の給水
ポンプを２台設置している。汽力プラントの低負荷運転
時に常用のタービン駆動給水ポンプを使用する場合、給
水ポンプおよび駆動り−ビンの回転数が低下する。これ
はボイラの必要とする給水量、がプラント負荷に比例し
て減少するためである。特に部分負荷運転時における熱
効率の改善をはかり、プラントの起動、停止に付随熱応
力を１戊減して運転性向上をねらった変圧運転方式を採
用した汽力プラントにおいては、低負荷での定格回転に
対する回転数の落ち込みが著しく顕著である。

第１図は汽力プラントの負荷に対する給水ポンプおよび
その駆動タービンの運転特性を示した図であるが、この
事実を示している。このような特性となるのは、変圧運
転においては汽力プラントの負荷とボイラ発生蒸気（こ
れを主蒸気という）の圧力をある１、−Ｊ荷において比
例制御するので、付随的に給水圧力も主蒸気の圧力の要
求にスライドさせ制御することになり、給水ポンプの回
転数も大きく変化するからである。このように給水ポン
プ駆動用タービンを凹回転率のもとで運転すると、ター
ビンの効率が設計回転数から大きくかけ離れるためその
劣化が著しくなる。この結果本来高温の蒸気をできるだ
け低温まで効率よく下げて熱を機械的動力に与える役割
を果していたタービンが。

中＠までしか処理できなくなってしまいこの＠＜動ター
ビンの排気温度が上昇しやすくなる。

一方駆動タービンの蒸気源である主タービンの再熱部の
抽気は、温度がほぼ一定であるにもがかわらず圧力が負
荷に比例して低下するという特性を有している。

第２図は給水ポンプ駆動タービンのＪ７＋気渦度が上昇
する理由を例示するだめの蒸気膨張図であるが、この図
からも明らかなように汽カブラノドの負荷が低下すれば
するほど排気温１規が上昇し易くなる。なお、第２図に
おいて、前負荷時の蒸気Ｐ。

〉高負荷時の蒸気（但し、設計蒸気圧力が低い場合）　
ｐｓ、低負荷時の蒸気の膨張Ｐ、〉１氏負荷１）ｊの蒸
気の膨張（但し、設計蒸気圧力が低い場合）Ｐ警及び温
度Ｔ、）温間Ｔ、＞温度Ｔ、とする。

第３図は汽力プラントにおける９荷と給水ポンプ駆動タ
ービンの排気温度との関係を示した特性図であるが、二
段再熱を採用した汽力プラントでは低負荷運転用時の駆
動タービン排気温度の上昇傾向が著しい傾向にある。こ
の駆動タービン排気篇度の上昇は、駆動タービンの排気
室の熱膨張による熱変形や、復水器に接続されている排
気管の熱膨張による反力で駆動タービンの据付状態すな
わちアライメントの狂いなどを惹起せしめ、軸振動を引
き起こす等の運転不具合を生ずるだけでなく、排気管に
取付けられている排気仕切弁の熱変形や弁シール部のラ
バーの劣化を生じせしめるという不具合があった。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、低圧プラントにおける低負荷運用時
に給水ポンプ駆動タービンの排気温度が上昇しないよう
にした給水ポンプ駆動用タービンの制御装置を提供する
ことにより汽力プラントの運転性、信頼性を改善するこ
とにある。

〔発明の概要〕

この発明では上記目的を達成するために、汽力発電機の
タービンサイクル内の復水ボイラに送水する給水ポンプ
を鳴動する駆動甲タービンに５前記タービンサイクルの
途中から高圧蒸気と低圧蒸気とを抽気して、それぞれ高
圧蒸気加減弁と吐出蒸気加減弁とを介して供給し、そわ
、ぞれの弁１３ｒＩ　Ｑ３１を調整することによシ前記
肱動用タービンを制御する給水ポンプ駆動用タービンの
制御装置において、前記低圧蒸気供給系統内に低圧蒸気
止弁と、この低圧蒸気止弁の開閉を制御する制御機（１
４と。

前記汽力発１ｈ機の負荷量を検出する手段とを設しＪ、
前記負荷量が所望の直以下となった時、１１記制刹＋’
＋、’２構を作動させて前記低圧蒸気止弁を閉じ前記駆
動用タービンに前記低Ｉヒ蒸気の供給ケＵＳ　Ｎｊｉす
ることを特数としている。

〔発明の実ｈ１１例〕 以下この発明の実ｂｉｕ　９１をし４而に基ついて計８
１１１に説明する。

第４図はこの発明による給水ポンプ駆動用タービンの匍
］御装置の概略構成を示した図で、特に高圧蒸気加減弁
と吐出蒸気加減弁との躯動観Ｎ’ｌｌを示したものであ
る。すなわちこの発明に係るｔｌｔｌＪ御装置は、駆動
タービンの蒸気量を＋ｌｔ１．ｌ　（ａｌするｆｌｉｌ
ｌ　ｉ耳装置Ｉり１からの制御信号によって加減弁駆動
装置２が一定量だけ駆動される。この加減弁駆動装置２
は制御油による制御信号８により駆動される。加減弁駆
動装置２が駆動されることによシ、カムシャフト４が所
望の量だけ回転する。カムシャフト４は軸受け５ａと軸
受け５ｂとの間にかけ渡されており、このカムシャフト
４にはカム６ａとカム６ｂとが取り付けられている。こ
のカム６ａとカム６ｂとの形状を適−当に工夫すること
により、これに連動する低圧蒸気加減弁７および高圧蒸
気加減弁８をこの順でシリーズに開け、駆動タービンの
蒸気量の増減をル（制御することができる。そして汽力
プラントの負荷が圓下した時には排気温度の上昇を防止
するために低圧蒸気加減弁７の上流側に設けた低圧蒸気
止弁を部分負荷によシ閉釦することにより、駆動タービ
ンの蒸気源を′ｔ；）用の低圧蒸気からバックアップ用
の高圧蒸気に切り換えるようにし、ている。

以下さらに詳細にその実施しＵを説明する。第５図はこ
の発明の一実施例を示す系統図であって。

ボイラ１００主蒸気は主タービンの入口に設置されター
ビン負荷を制御する主タービンの加減弁１１を通過して
高圧タービン１２に流入する。高圧タービン１２で仕事
をして圧力と温度の下った［成田再熱蒸気１３け、ボイ
ラ再熱器１４で再ひ高温蒸気にＦＪ生され、ＩＪ１温再
熱蒸気１５として組み合せ書熱弁１６を経由して中圧タ
ービン１７および１比圧タービン１８に流入し仕事をし
た後復水器１９に排出され凝縮して領水２０となる。

復水２０は１９水ポンプ２１で加圧されて１氏圧加熱器
２２を経由し。て温度上昇し、脱気器２３に送られる。

給水ポンプ２４は脱気器２３からの区水をさらに加圧し
、ボイラ給水２５として高１ｆ給水加熱器２６を経由し
てボイラへ送水する。給水ポンプ２４を駆動するボイラ
給水ポンプ、駆動タービン２７ｉｊＢＦＰタービンとも
称される。駆動タービン２７は通常主タービンの途中か
らの抽気蒸気を蒸気量とするが、これを常用低圧蒸気２
８という。′１へ）用低圧蒸気２８の経路内には低圧蒸
気加減弁２（＋が設けられており、この低圧蒸気加減弁
２ｑは常用１炭田蒸気２８を給水ポンプ動力に見合った
蒸気量に制御して、駆動タービン２７に流入させる働き
をする。

咬だ常用低圧蒸気四の経路内には低圧蒸気止弁３０が設
けられており、この低圧蒸気止弁３０は制御＜ａ　ＩＮ
　３１によりその開閉が制御されるようになっている。

給水ポンプ駆動タービン２７の排気蒸気３４は復水器１
９に排出される。低圧蒸気加減弁２９と高圧蒸気加減弁
３３とをそれぞれ通過した蒸気は駆動タービン２７の別
々の蒸気室、たとえば低圧蒸気は上側。

高圧蒸気は下側というふうに接続されている。

次に低圧蒸気加減弁２９の開閉を制御する制御機構３］
の動作について説明する。

第６図は低圧蒸気止弁３０が閉路したときの為圧蒸気加
減弁３３および低圧蒸気加減弁２９の開度と蒸気流、■
４との関係を示した特性図である。また第７図は低圧蒸
気止弁制御（残構３１の操作ブロック図の一例を示した
ものである。さらに第８図は低圧蒸気止弁２９を低負荷
時、つまり給水ポンプ駆動用タービン２７の排気ｍＪＬ
が許容（直以上になる負荷で強制的に閉する制御機構を
詳細に示した図である。

低圧蒸気止弁開閉電磁弁３８は高負荷時には、無励磁と
なっており、排気現度防止甲パイロット弁３つのピスト
ン位置は実線で示した付値にある。

したがって制御油３９ａが供給油ラインオリフィス４２
を介して排気温度防止中補助パイロット弁３６に供給さ
れる。補助パイロット弁３６のピストン位置は果報に示
した付性にあり、非常油３６ａが低圧蒸気止弁４０のシ
リンダ４１に供給されており、低圧蒸気止弁４０は全開
となっている。ここで負荷を］ばていく過程で、おる低
負荷に１５−いて、つ１す４シ１気烏ｉが許容温度以上
となるタイミングにふ・いて低圧蒸気止弁用電磁弁３８
がＤＪｊ作し、パイロット弁３９のピストンを押し下げ
、制御油３９ａを遮断する。

この時のピアトン位置を図中ＶＣ（＋Ｌ畳で示した。

なお、第７図に示した操作ブロック図では、わ１気温度
が許容温度以上となるタイミングとして主蒸気圧力が２
にｇ／ｄｇ以下およびＢＦＦＴ排気瀞度がＩＣ以上であ
ることを条件と１７て電（１会弁゛う８が動作し、１比
圧蒸気止弁４０が開閉する（・六Ｎ３を示している。

制御油３９ａが遮断されることによシ、補助パイロット
弁３６のピットンはバネにより下降しくこの時のピスト
ン位置を図中に破線で示されている）。

非常油３６ａは遮断され、低圧蒸気止弁４０のシリンダ
４１の油は低圧蒸気止弁のバネ力によシ排出される。し
たがって低圧蒸気止弁４ｏは全閉状態となる。

なお補助パイロット弁３６のドノンラインにあるオリフ
ィス３７は低圧蒸気止弁用′猷磁弁動作時に低圧蒸気止
弁下部シリンダにある油をゆっくり抜いて徐々に低圧蒸
気止弁が閉するようにするために設けたもので、この低
圧蒸気止弁の閉ヌビードが速い場合には駆動タービン制
御装置の動作が追いつけす、回転数が犬きく落ちこみ給
水流量の変動となるのを防止するためである。

パイロット弁３９からパイロット弁３６へのｔｆｉ制御
油３９ａの供給ラインに入っているオリフィス４２は低
負荷から高負荷時に、低圧蒸気止弁全開する時のヌビー
ドをゆつ〈シさせるためのもので、その目的は上述した
オリフィス３７　ト同一　ｆある。

このように低圧蒸気止弁は排気ｍ匿が一定直以上または
主蒸気圧力が規定（直置下となった時閉じられ、低圧蒸
気の使用は中止され給水ポンプ駆動用タービンの排気温
１藏上昇を防止する。なお低圧蒸気止弁を閉するタイミ
ングを決める条件としては負荷１回転数、給水流量等の
他の物理量でもよく、その規定晴以下つまシ排ス温度が
許容温度に近づく時のその物理量の１直を設定（直と−
ｊ〜ることかできる。

次に第６図と第９図とを参照して１法王蒸気止弁が動作
した時の給水ボンダ駆動用タービンのｆｉｎ！御装置釦
装置プラントの動きを説明する。

第９図は給水ボンダ駆動用タービンの制御装置しを説明
するブロック図である。通常給水指令３４　ａと実給水
流量３４ｔ＋との偏差が給水ｔｌ；＋Ｊ御部３４へ入力
され、ここからの回転数ベー７での回転ＹＪ指令３４Ｃ
は給水ポンプ回転数３４４と比較されこの偏差が給水ポ
ンプ回転数匍ｊ御部３５に人力される。回転数ｆｌｊｌ
Ｊ御部３５の出力により　７Ｊ［］減弁のカム角度が定
まり、低圧蒸気加減弁２９および高圧蒸気加減弁３３が
この信号によりシリーズに関するようになっている。

ここで第７図に示したタイミングとなり、低圧蒸気止弁
３０が閉しはじめるタイミングを第６図および第９図で
Ａ点とする。この時低圧蒸気加減弁２９はａ係、高圧蒸
気加減弁はＯ俤の開度である。低圧蒸気止弁３０が閉じ
ていく過程では、低圧蒸気の減少による給水ポンプ回転
数抵下を引き戻すため。

給水ポンプ回転数制御部３５の出力は増加し、低圧蒸気
加減弁２９は全開と７より、さらに高圧蒸気加減弁３３
が開していく。つまり制御動作により所望の給水流値を
確１呆するに必要な給水ポンプ回転数を維持できるよう
な高圧蒸気加減弁３３の開成指令が出され、最終的に低
圧蒸気止弁３０の全閉時（第６図のＢのタイミング）で
は低圧蒸気加減弁２９は１００％、高圧蒸気加減弁３３
は６チにその開度が定まる。これ坦懐負荷が減少した場
合には駆動タービン２７を駆動するための蒸気は高圧蒸
気３２のみとなシ排気飄度の上昇は防止可能となる。

なお第７図に示しだ低圧蒸気止弁制御回路を実現するた
めの制御装置は汽力プラントの総合制御装首内に組込ん
でもよいし、給水ポンプ駆動用タービンの制御装置内に
組み込むことも可能である。

また必要によっては別に独立した制御装置とすることも
可能である。またこの低圧蒸気止弁の制御装置宵の制御
要素は、給水ボンダ駆動用タービンの排気温度を直接検
出して制御するようにし又もよいし、汽力プラントの主
タービンの各線圧力等を検出してｆｉｉ：Ｉ御するよう
にしてもよい。さらにまた給水量や給水ポンプの回転数
および駆動力を検出して制御することもできる。

第８図で説明した排気温度防止用パイロット弁３９は空
気式、電、磁式の′−磁弁−？箪気ピヌトン弁および電
動弁を用いることができる。さらに高圧験気３２は低圧
再熱蒸気、主蒸気およびホイラ中段からの抽出蒸気ある
いは他管からの補助蒸気等全使用することができる。

〔発明の効果〕

以上実姉例に基づいて詳細に眺明したように。

この発明では低圧蒸気止弁を閉する橘１島金設けて吐負
荷時にこの止弁を閉することにエリ給水ポンプ駆動ター
ビンの排気温度の上昇を防止するようにしたため、駆動
タービンの熱膨張や熱変形による軸受は振動等の不具合
を防止する。ことができる。

また１比圧蒸気止弁を閉する機構は１通富具備している
蒸気止弁に若干の油圧ラインを追加するだけで容易に実
現することができるため、吐コストで実現可能である。

一般に変圧運転プラントにおいては従来、常用１成田蒸
気加減弁でプラントの高負荷から低負荷まで運転してい
たため、高圧蒸気加減弁を匝用する機会がほとんど無か
つ１こが、この発明によれば低負荷では高圧蒸気加減弁
を使用するため、弁のスティック防止に有効となる。

さらにこの発明は駆動タービンおよび排気管。

排気管の支持方法等の銀器設計上特別な配慮を要しない
ため、これを実現するにさいして格段に低コヌトで実現
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は汽力プラントの負荷に対する給水ポンプおよび
駆動タービンの運転特性を例示する図。 第２図は給水ポング蛎動用タービンの排気温度が上界す
る理由を説明するだめの蒸気１膨張図、第８図は汽力プ
ラントにおける負荷と給水ポンプ”Ｍ　ｉｌｒ甲タービ
ンの排気温度との僕１係を示す特性図、第４図は蒸気加
減弁の駆動機ｊ３４の概略を示す図、第５図はこの発明
の一実施例を示す殆統図、第６図は蒸気加減弁の切り換
え時の動作を説明する図、第７図は低圧蒸気止弁１制御
装置の一例を示すブロック図、第８図は低圧蒸気止弁の
開閉制抑磯［パの詳細を示した構成図、第９図１−を結
水ボンダ制御用タービンの制御装置を説明するためのフ
ロック図である。 ２４・・・給水ボンダ、２７・・・給水ポンプ駆動用タ
ービン、２８・・・常用低圧蒸気、２９・・・低圧蒸気
止弁、３０・・・（成田蒸気止弁、３］・・・制御機構
、３２・・・畠圧蒸気。 ３３・・・高圧蒸気加減弁、４ｏ・・・低圧蒸気止弁。 出願人代理人　猪　股　清

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 汽力発電機のタービンサイクル内の復水をボイラ内に送
   水する給水ポンプを駆動する駆動用タービンに、前記タ
   ービンサイクルの途中から高圧蒸気と低圧蒸気とを抽気
   して、それぞれ高圧蒸気加減弁と低圧蒸気加減弁とを介
   して供給し、それぞれの弁開度全調整することにより前
   記駆動用タービンを制御する給水ポンプ駆動用タービン
   の制御装置において、前記低圧蒸気供給系統内に低圧蒸
   気止弁と、この低圧蒸気止弁の開閉を制御する制御機構
   と、前記汽力発電機の負荷量を検出する手段とを設け、
   前記負荷量が所望の１直以下となった時前記制御ｍ摺を
   作動させて前記（氏圧蒸気止弁を閉じ前記駆動用タービ
   ンに前記低圧蒸気の供給を連断することを特赦とする給
   水ポンプ駆動用タービンの制御装置。