JPS61197703A - 混圧タービンの起動制御装置 - Google Patents

混圧タービンの起動制御装置

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JPS61197703A
JPS61197703A JP3437885A JP3437885A JPS61197703A JP S61197703 A JPS61197703 A JP S61197703A JP 3437885 A JP3437885 A JP 3437885A JP 3437885 A JP3437885 A JP 3437885A JP S61197703 A JPS61197703 A JP S61197703A
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low
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Akira Arikawa
有川 彰
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    • 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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18Steam 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steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type
    • F01K7/20Control 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 Turbines (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〕 本発明は高圧蒸気入口部と低圧蒸気入口部を有し、ある
いは抽気系統を有する混圧タービンに係シ、特に蒸気タ
ービン、ガスタービン、排ガス回収ボイラを有する複合
サイクル用蒸気タービンのロータに発生する応力を制御
するに好適な応力制御装置を備えた混圧タービンに関す
る。
〔発明の背景〕
近年、高効率発電プラントとして、圧縮機を有するガス
タービン、ガスタービンの排ガス熱を回収するボイラ、
および蒸気タービンからなる複合サイクルプラントの運
用が多くなってきた。
この複合す、イクルプラントの系統図を竺2図に  。
示す。ガスタービン1からの排ガス回収ボイラ2の低圧
ドラム3を蒸気源とする低圧蒸気系統4及び高圧ドラム
5後の蒸気を使用する高圧蒸気系統6が蒸気タービン7
ペ接続されておシ復水器8よ〕ボイラ2に戻るサイクル
を構成している。
蒸気タービンの負荷変化に伴い、蒸気タービン 。
の車室或いはロータの温度は変化するが、この代涜例を
第一図に示す。今1.冷機起動の場合、すなわちロータ
温度はh−室温1等しく、高温の蒸気、 ′が流入する
場合について説明する。まず、蒸気流入に伴い、破線で
示したロータ表面温度10は上昇し、同じく破線で示し
たロータ表面応力13は圧縮応力を生ずる。ここで一番
熱応力が高くなるのは、ディスクつけ根など応力集中の
ある部分で、その応力はマイナス降伏点15を越え、定
常状態では引張りの残留応力14を生ずる。一方、この
過程で一点鎖線で示したロータ中心孔温度11の変化に
よって、実線で示したロータ表面と逆向きのロータ中心
孔応力12f:生ずる。タービン停止時はロータ温度は
高いままで実線で示した蒸気温度9の方が低くなシ、こ
のときロータ表面応力′13は引張シ応力を生じ、逆に
ロータ中心孔応力12は圧縮圧力となる。
このような熱応力の発生に対して、従来の火力タービン
では第4図に示すごとくタービン第1段Iの蒸気検出器
16、蒸気温度検出器28からロータ、表面の熱伝達率
Kを計算し、ロータ表面及び、中心孔の熱応力演算器1
8と1.ロータ回転数測定器19にて計測された□回転
数から遠心応力演算器20に入シ、前記熱応力との合成
応力を演算機21にて演算し、さらに四−夕のクリープ
寿命等を演算して応力監視するシステムになっている。
従来、本複合サイクルプラントにおいては起動時及び低
負荷時においてガスタービンの排ガス回収ボイラの蒸気
温度が、定格負荷に比較して急激に低下する特徴がある
。この特性図を第5図に示すが、高圧蒸気系統の温度3
0の変化は低圧蒸気系統の温度31の変化に較べ大きい
。従って冷機起動において高圧初段後等のロータメタル
温度が低いのに対し、急速起動によシ高温の主蒸気が流
入す為ことによシ、口―りに過大な熱応力を発生すると
いう不具合があった。
近年、外線系統事故時に事故復旧まで一時的にプラント
出力をプラント所内゛必要出力まで降下させ七運転する
いわゆる層内単独運転1′か要条されている。この所内
単独運転時や暖機停正時には、ロータメタル温度が高い
のく対しJ流入蒸気温度は低く、ロータに熱応力を発生
するという不具合があった。       □ 複合サイクルプラン)においては起−1停止回数が多い
ことからタニビンロータの熱応力管理が重要な項目とな
っている。  ゛ 〔発明の目的〕 本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、高
圧蒸気系統と低圧蒸気系統^からなる混圧タービンロー
タあるいは高圧蒸気系統、低圧蒸気系統及び抽気系統か
らなる混圧タービン第1段の執広f1多より是鴇冬伴−
外入増に制御匍1.イ鯖廖よく求め、遠心応力及びクリ
ープ寿命と共に管理する新たなロータ応力管理方法を提
供するものである。
〔発−の概要〕
采発明の要点は第1K混圧タービンの高圧蒸気人口′配
讐または抽気部と低圧蒸気人口゛配管の系統を蒸気制御
弁誉介して接続して、低圧−蒸気を高圧蒸気系□統また
は抽気系統に導入し、この蒸気量を前記制御弁にて制御
することによシ高圧タービンま是は一気部に入る蒸気温
度を・ント・−ルする方法によシ高圧蒸気入ロ部あるい
は゛抽気部のタービン熱□応力制御を行うKある。第2
に高圧蒸気または抽気からの蒸気を低圧蒸気系統に導入
し、この蒸気量を前記制御弁にて制御することによシ低
圧タービンに入る蒸気温度をコントロールする方法によ
シ高圧タービンあるaは低圧タービンの熱応力制御を行
うにある。
統とを蒸気制御弁を介して接続して、高圧蒸気を抽気系
統に前記制御弁にて制御することによシ逆流混圧化する
ことによシ柚気部の蒸気温度をコントロールする方法に
より、高圧蒸気入口部あるいは抽気部のタービン熱応力
開側を行うにある。第4に高圧蒸気入口配管の系統と抽
気配管の系統とを蒸気制御弁を介して接続すると共に、
抽気配管の系統と低圧蒸気配管との系統を蒸気制御弁を
介して接続することによシ、前記高圧蒸気入口配管、ま
−たは低圧蒸気配管と抽気配管とを制御弁を介して接続
し蒸気温度をコントロールするのみでなく、命記高圧蒸
気入口配管と低圧蒸気配管とを蒸気制御弁を介して直接
接続して高圧タービンあるいは低圧タービンに入る蒸気
温度をコントロールすることをも兼ね備えた蒸気温度コ
ントロール方法により高圧蒸気入口部、油気部、および
低圧蒸気入口部のタービン熱応力制御を行うにある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。
まず本発明の構成を第1図に示す。
高圧蒸気系統にある蒸気止弁32と蒸気コントロール弁
33との間の点34よ〕、低圧蒸気系統のある蒸気止弁
35と蒸気コントロール弁36との間の点37を接続す
る配管38を設置し、本接続配管には蒸気量を制御する
蒸気制御弁39を設置する。
第1図の応力管理システムは高圧第1段後及び混圧部を
対象としたコンバインドタービンの例である。
第1図において回転数測定器19は各運1時でめロータ
回転数を測定する装置である。ロータ遠心応力演算器2
0では、あらかじめその回転数と中心孔遠心応力σ?に
ついてデータがインプットされておシ、該回転数測定器
19で検出した回転数に対し、それぞれのロータ遠心応
力σrを演算する。
蒸気温度選定器22にて選定された蒸気温度は、その温
度変化ΔTを演算する演算器17及び圧力検出器16に
よる高圧第1段後圧力とからロータ表面の熱伝達率を求
め、ロータ熱応力が熱応力演算器48にて計算される。
ロータ熟む力演算器1&はロータ表面と中心孔応力を演
算する。
合成応力演算器21は遠心応力ayと熱応力σ!とを合
成する演算器であシ、さらには運転時間計測器22にで
記憶した運転時間により、クリープ損耗をクリープ損耗
演算器23にて計算し、ロータの応力判定器24に接続
される。
もし、その熱応力が許容値σ!ムを越えれば、弁調節器
26にその弁調整を指示する。また許容値内工あれば継
続運転可信号器25によシ信号を出す。
弁開閉器27は弁調整器26からの信号にて回転数制御
及び負荷制御のため加減弁を開閉する装置である。
次に第1図に示したロータ応力管理システムの作用動作
を説明する。
高圧初段に設置された圧力検出器16にて検出された初
段後圧力P1と温度検出器34にて検出された初段後温
度T1よりロータ表面の熱伝達率を計算し、演算器17
で算出された温度変化ΔTにより熱応力演算器18にて
熱応カクTを計算する。
第5図に示した如く、高圧蒸気系統の温度30の変化は
低圧蒸気系統の温If31の変化に較べ大きいので、冷
機起動においては高圧初段後ロータメタル温度が低いの
に対し、急速起動によシ高温の主蒸気が流入することに
より、熱応力演算器1Bにてロータに過大熱応力を演算
する。
ロータ応力判定器24にて、熱応力が許容値σ、!ムを
越えれば、弁調節器26にて弁32を閉とし、弁39を
開として低圧蒸気を高圧蒸気系統に入れることによシ蒸
気温度を下げロータ応力が許容値以下となるようにする
これとは逆に、暖機起動時や所内単独運転時には、混圧
段部のロータメタル温度が高いのく対し、必要蒸気量が
少ないため蒸気温度が低く、熱応力演算器18にてロー
タの過大熱応力を演算する。
ロータ応力判定器24にて、熱応力が許容値σ〒ムを越
えれば、弁調整器26にて弁35を絞シ、弁39を開と
して、高圧蒸気を低圧蒸気系統に入れることによシ蒸気
温度を上げ、ロータ応力が許容値以下となるように制御
する。
第6図は抽気止弁42と抽気加減弁44とを有する抽気
系□統と、低圧蒸気止弁35と低圧蒸気加減弁36とを
有する低圧蒸気系統とを各々止弁と加減弁と間を連結し
た場合の本発明の一実施例である。第1図の実施例と同
様に冷機起動において抽気部のロータメタル温度が低い
のに対し、急速起動によシ高温の蒸気にロータがさらさ
れ熱応力演算器18にてロータに過大熱応力i演算する
口をタ応力判定器24にて、熱応力が解容値σ!ムを越
えれば、弁調節器26にて弁42t″閉とし、弁48を
開として低圧蒸気を抽気系統に父れることKよシ蒸気温
度を下げ、ロータ応力が許容値以下となるようにする。
これとは逆に、暖機起動時や所内単独運転時には、混圧
段部のロータメタル温度が高いのに対し、必要−気量が
婆な□いために蒸気温度が低く、熱応力演算器18にて
・−夕の過大熱応力を演算器る。
・−夕応男判定器24にて熱応力が許容値□・・・を越
え□れば、弁調□節器26にて4a s’を絞シ、弁4
Bを開として、抽気蒸気を低圧蒸気系統に入れることに
より蒸気温度を上げロータ応力が許容値以下となるよう
に制御する。
f47図は高圧蒸気止弁32と高圧蒸気加減弁33とを
有する高圧蒸気系統と、抽気止弁42と抽気加減弁44
を有する抽気系統とを各々止弁と加減弁との間を連結し
た場合の本発明の一実施例である。
本システムの作様動作は前記第1図及び第6図と同様に
、蒸気制御弁41を高圧蒸気系統から抽キ巣統へ流入さ
せ抽気部温度を、、上−熱応力を制御するものである。
第8図は高圧蒸気止弁32と高圧蒸気加減弁33とを有
する高圧蒸気系統と、抽気止弁42と抽気加減弁44と
を有する抽気系統とを各々止弁d減弁よ。間、連結し丁
。、に抽−A□弁4□お抽気加減弁44とを有する抽気
系統と低圧蒸気止弁35′と低圧蒸気加減弁を有する低
圧系統とを各各止弁と加減弁との間を連絡した場合の一
実施例でちる。この場合蒸気制御弁40又は48とを閉
と□した一合第6図または第7図の例と同様になシ、蒸
気制御弁40及び48を同時に制御することによシ第1
図と同様にロータ熱応力を一御する。
〔発明の効果〕       □ 以上のロータ応力管理法によ〕、タービンロータ応力管
理が、精度゛よい応力管理法に改善され、特に起動、停
止及□び負荷変動の漱しい運転及υ所内単独運転に対す
るロータの信−性及び安全性が向上できるという効果が
連成される。
【図面の簡単な説明】
−1図は本発明の高圧系統と底圧系統とを連結した制御
システムに組込まれている線□図の一一施例、第2図は
複合サイク□ルプラントの系統図、第3図は蒸気温度変
動時のロータ応力発生状況を示す図、第4図は従来の火
力タービンに対する応力管理システムを示す図、第5図
は複合サイクルプラントにおける蒸気タービンの蒸気温
度特性図、第6図は本発明の抽気系統と低−系統とを連
結した制御システムに組込まれている線図の一実施例、
第7図は本発明の高圧系統□と抽気系統とを連結した制
御システムに組込まれている線図の一実施例、第8図は
本発明の高圧系統、抽気系統及び低圧系統を連結した制
御システムに組込まれている線図の一実施例である。 1・・・ガスタービン、2・・・排ガス回収ボイラ、3
・・・低圧ドラム、4・・・低圧蒸気−統、5・・・高
圧ドラム、6・・・高圧蒸気系統、7・・・蒸気タービ
ン、8・・・復水器、9・・・蒸気温度、10・・・ロ
ータ表面温度、11・・・ロータ中心孔温度、12・・
・ロータ中心孔応力、13・・・ロータ表面応力、14
・・・残留応力、15・・・降□伏点、16・・・第1
没後蒸気圧力検出器、17・・・温度変化演算器、18
・・・熱応力演算器、19・・・回転数測定器、20・
・・ロータ遠心応力演算器、21・・・合成応力演算器
、22・・・蒸気温度選定器、23・・・クリープ損耗
演算器、24・・・ロータ応力判蝋器、25・・・継続
運転可信号発信器、26・・・弁調節器、2′7・・・
弁開閉器、28・・・第1段後部度検出器、29・・・
混圧部圧力検出器、30・・・混圧部温度検出器、31
・・・温度変化演算器、32・・・高圧蒸気止弁、33
・・・高圧蒸気加減弁、34・・・高圧蒸気止弁と高圧
蒸気加減弁との間の点、35・・・低圧蒸気止弁、36
・・・低圧蒸気加減弁、37・・・低圧蒸気止弁と低圧
蒸気加減弁との間の点、38・・・接続配管、39・・
・蒸気制御弁、40・・・蒸気制御弁、41・・・接続
配管、42・・・抽気止弁、44・・・抽気制御弁、4
5・・・弁開閉器、46・・・弁開閉器、47・・・選
択器、48・・・蒸気制御弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、高圧蒸気系統と低圧蒸気系統を備えた混圧タービン
    において、高圧蒸気の系統に低圧蒸気系統からの蒸気を
    導入し、蒸気量を調整することにより高圧部の蒸気温度
    を制御し、前記混圧タービン高圧部の熱応力を制御する
    ことを特徴とする混圧タービン。 2、特許請求の範囲第1項において、更に前記混圧ター
    ビンの低圧蒸気の系統に、高圧蒸気系統からの蒸気を導
    入し、蒸気量を調整することにより低圧部の蒸気温度を
    制御し、前記混圧タービン低圧部の熱応力を制御するこ
    とを特徴とする混圧タービン。 3、特許請求の範囲第1項において、更に前記混圧ター
    ビンが抽気系統を有する場合には、混圧タービンの低圧
    蒸気の系統に、本混圧タービンの抽気蒸気を導入し、蒸
    気量を調整することにより低圧部の蒸気温度を制御し、
    前記混圧タービン低圧部の熱応力を制御することを特徴
    とする混圧タービン。 4、特許請求の範囲第1項において、更に前記混圧ター
    ビンが抽気系統を有する場合には、抽気系統に本混圧タ
    ービンの低圧蒸気を導入し、調整した蒸気を抽気ライン
    に逆流し混合化させることにより、前記混圧タービン抽
    気部の熱応力を制御することを特徴とする混圧タービン
JP60034378A 1985-02-25 1985-02-25 混圧タービンの起動制御装置 Expired - Lifetime JPH0742843B2 (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012021528A (ja) * 2010-07-14 2012-02-02 General Electric Co <Ge> 蒸気タービン流量調整システム
JP2012117532A (ja) * 2010-12-01 2012-06-21 General Electric Co <Ge> 蒸気駆動発電プラント

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5847105A (ja) * 1981-09-11 1983-03-18 Toshiba Corp コンバインドプラントの起動装置

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