JPS6282206A - 蒸気タ−ビン運転監視装置 - Google Patents
蒸気タ−ビン運転監視装置Info
- Publication number
- JPS6282206A JPS6282206A JP22098185A JP22098185A JPS6282206A JP S6282206 A JPS6282206 A JP S6282206A JP 22098185 A JP22098185 A JP 22098185A JP 22098185 A JP22098185 A JP 22098185A JP S6282206 A JPS6282206 A JP S6282206A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust pressure
- mach number
- final stage
- turbine
- steam turbine
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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。
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〕
本発明は蒸気タービンの運転監視装置に係り、特に低圧
最終段落f71翼破旧防止のために設けられている運転
範囲の制限を適正に緩和し得るようにした運転監視装置
に関する。
最終段落f71翼破旧防止のために設けられている運転
範囲の制限を適正に緩和し得るようにした運転監視装置
に関する。
(発明の記述的背景およびその問題点)近年、蒸気ター
ビンにおいては運転負荷範囲および復水器圧力範囲の拡
大が要求されるようになった。すなわち、国内の火力用
機種で、原子力発電のベースロード的運用に伴なって、
新鋭大容量機においても電力調整機能を拡大し、最低負
荷を例えば15%以下まで引下げて運用されている。
ビンにおいては運転負荷範囲および復水器圧力範囲の拡
大が要求されるようになった。すなわち、国内の火力用
機種で、原子力発電のベースロード的運用に伴なって、
新鋭大容量機においても電力調整機能を拡大し、最低負
荷を例えば15%以下まで引下げて運用されている。
また復水器圧力が大気湿度により大きく変動する冷却塔
方式の復水器を有するタービンでは、復水器圧力として
5〜50KPaの範囲を仕様とすることもある。
方式の復水器を有するタービンでは、復水器圧力として
5〜50KPaの範囲を仕様とすることもある。
ところが、このように運転範囲を拡大する場合には、運
、転条件の影響を最も受は易い低圧最終段落動翼が設計
点とかけ離れた状態で使用され、特に低負荷または高い
復水器圧力のもとで運転する場合には、羽根が流体から
受ける励振力が大きくなり、動翼の振動レベルが増大す
る。そのため、タービンの運転範囲を制限し、動翼を振
動による破損から保護する必要がある。
、転条件の影響を最も受は易い低圧最終段落動翼が設計
点とかけ離れた状態で使用され、特に低負荷または高い
復水器圧力のもとで運転する場合には、羽根が流体から
受ける励振力が大きくなり、動翼の振動レベルが増大す
る。そのため、タービンの運転範囲を制限し、動翼を振
動による破損から保護する必要がある。
すなわち、負荷を下げるかまたは復水器圧力を上昇させ
ると、最終段落を通過する体積流量が減少し、その体積
流量が減少するにつれて動翼根元部では出入口の静圧差
がなくなり逆流を生じるようになる。そこで、さらに流
量が減ると、第7図に示すように、逆流域が翼高さ方向
に成長し、流れが半径方向外側に偏る。そして、大規模
な逆流による渦と極度な半径方向外向きの流れが生じ、
この逆流により、動翼が広い周波数帯域で大きな励振力
を受ける。
ると、最終段落を通過する体積流量が減少し、その体積
流量が減少するにつれて動翼根元部では出入口の静圧差
がなくなり逆流を生じるようになる。そこで、さらに流
量が減ると、第7図に示すように、逆流域が翼高さ方向
に成長し、流れが半径方向外側に偏る。そして、大規模
な逆流による渦と極度な半径方向外向きの流れが生じ、
この逆流により、動翼が広い周波数帯域で大きな励振力
を受ける。
ところで、最終段落動翼の耐振強度を確認するため、モ
デルタービンおよび実機において運転中の振動応力翳]
測が実施され、多くのデータが採取されている。第8図
は、゛典型的な計測側を示す軸流マツハ数M、(平均軸
流速度÷音速)と動翼の振動応力の関係図であって、軸
流マツハ数M8が0.2〜0.3で最小となり、それ以
下のマツハ数では増大する。
デルタービンおよび実機において運転中の振動応力翳]
測が実施され、多くのデータが採取されている。第8図
は、゛典型的な計測側を示す軸流マツハ数M、(平均軸
流速度÷音速)と動翼の振動応力の関係図であって、軸
流マツハ数M8が0.2〜0.3で最小となり、それ以
下のマツハ数では増大する。
第9図は低流m時の動翼振動を考慮して設定されたター
ビンの許容運転範囲を示す図であり、縦軸はローディン
グ(最終段落単位環状面積当りの質F流fi)、横軸は
復水器圧力を示す。この例では最終段落出口温度上昇防
止のため、復水器圧力が25KPa以下に制限されてお
り、さらに振動増大防止のため30%タービン低負荷ラ
インL以下の時には復水器圧力17KPa以下に制限さ
れている。すなわち、図中CDEFの線より右側で運転
が停止され、BC[)Eで囲まれた部分では警報装置が
作動する。
ビンの許容運転範囲を示す図であり、縦軸はローディン
グ(最終段落単位環状面積当りの質F流fi)、横軸は
復水器圧力を示す。この例では最終段落出口温度上昇防
止のため、復水器圧力が25KPa以下に制限されてお
り、さらに振動増大防止のため30%タービン低負荷ラ
インL以下の時には復水器圧力17KPa以下に制限さ
れている。すなわち、図中CDEFの線より右側で運転
が停止され、BC[)Eで囲まれた部分では警報装置が
作動する。
第10図は上述の如き運転制限を行なうための運転監視
装置のブロック図であり、復水器圧力を検出する圧力検
出装置により検出された復水器圧力P6、およびタービ
ン負荷を検出する負荷検出装置により検出されたタービ
ン負荷Wを比較判断装置において予め設定された復水器
圧力制限器PE 、 P E2 (P El <P
E2 ) 、およびタービン負荷制限値WOと比較する
ことにより、■P >PE、、のときは停止信号、■
W≦WoかつP、>PEiで停止信号、0w>w か
つPE2≧PC>PE1で警報信号がそれぞれ出力し、
警報装置または停止装置が作動される。なお、ここでW
。は定格出力に対し或特定の割合の出力である。
装置のブロック図であり、復水器圧力を検出する圧力検
出装置により検出された復水器圧力P6、およびタービ
ン負荷を検出する負荷検出装置により検出されたタービ
ン負荷Wを比較判断装置において予め設定された復水器
圧力制限器PE 、 P E2 (P El <P
E2 ) 、およびタービン負荷制限値WOと比較する
ことにより、■P >PE、、のときは停止信号、■
W≦WoかつP、>PEiで停止信号、0w>w か
つPE2≧PC>PE1で警報信号がそれぞれ出力し、
警報装置または停止装置が作動される。なお、ここでW
。は定格出力に対し或特定の割合の出力である。
ところが、このように出力によって許容運転範囲の制限
値を設けた場合には、最終段落の限界ローディングはユ
ニット毎に異なる等の問題がある。
値を設けた場合には、最終段落の限界ローディングはユ
ニット毎に異なる等の問題がある。
例えば、第9図のD点のローディングは中間段落での、
抽気量が多いタービンでは小さくなり、振動応力が大き
くなる。つまりユニット毎に振動制限値が異なることに
なり不合理である。また、動翼の撮動計測結果によると
、第9図のD点における振動応力は三角形D’EFに囲
まれた運転範囲における振動応力より大きい。したがっ
て、D点での運転を許容しDEFで囲まれた範囲を許容
しないのはいたずらにタービンの運転範囲を狭くするの
みである等の問題がある。
抽気量が多いタービンでは小さくなり、振動応力が大き
くなる。つまりユニット毎に振動制限値が異なることに
なり不合理である。また、動翼の撮動計測結果によると
、第9図のD点における振動応力は三角形D’EFに囲
まれた運転範囲における振動応力より大きい。したがっ
て、D点での運転を許容しDEFで囲まれた範囲を許容
しないのはいたずらにタービンの運転範囲を狭くするの
みである等の問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、タービンの運転許容範囲
を最大限に拡大し、特に低負荷および高い復水器圧力の
もとての運転に対して、タービン停止領域を必要最小限
にとどめることができるにうにした蒸気タービン運転監
視装置を得ることを目的とする。
を最大限に拡大し、特に低負荷および高い復水器圧力の
もとての運転に対して、タービン停止領域を必要最小限
にとどめることができるにうにした蒸気タービン運転監
視装置を得ることを目的とする。
本発明は、蒸気タービンの排気圧力を検出する圧力検出
装置および復水器流量を検出する流量検出装置からの検
出信号、および最終段落排気環状面積、JIS蒸気表の
データベースが記憶されている記憶装置からのデータ信
号が入力され、それらの入力信号と蒸気タービンの最終
段落の温度に対応する信号とによって軸流マツハ数を算
出する演算装置と、その演算装置によって算出された軸
流マツハ数と排気圧力とが入力され、 予め設定された制限値と比較することにより、停止信号
または警報信号が出力される比較判定装置とを有するこ
とを特徴とする。
装置および復水器流量を検出する流量検出装置からの検
出信号、および最終段落排気環状面積、JIS蒸気表の
データベースが記憶されている記憶装置からのデータ信
号が入力され、それらの入力信号と蒸気タービンの最終
段落の温度に対応する信号とによって軸流マツハ数を算
出する演算装置と、その演算装置によって算出された軸
流マツハ数と排気圧力とが入力され、 予め設定された制限値と比較することにより、停止信号
または警報信号が出力される比較判定装置とを有するこ
とを特徴とする。
〔発明の実施例]
第3図は蒸気タービン装置の概略系統図であって、ター
ごン10の最終段落の蒸気通路部には最終段落温度TL
を検出する最終段落温度検出装置11が設置され、ター
ビン軸方向最終段落動翼と同じ位置でほぼ水平面内には
、排気圧力PXを検出する排気圧力検出装置12が設置
され、さらに復水器13の出口で復水ポンプ14の上流
側に復水流aFCを検出する復水流■計15が設けられ
ている。上記最終段落温度検出装置11は、第4図に示
すように、最終段落動!a16の上流側に配設された最
終段落ノズル17の出口側にノズルダイヤフラム外輪1
8の内壁面に検出器19を突出させ、検出信号を外部に
導くようにしである。すなわち、低負荷時には最終段落
出口をスプレー水で冷141するため、動翼出口の温度
は適切ではなく、ノズル出口温度を検出する方が好まし
い。
ごン10の最終段落の蒸気通路部には最終段落温度TL
を検出する最終段落温度検出装置11が設置され、ター
ビン軸方向最終段落動翼と同じ位置でほぼ水平面内には
、排気圧力PXを検出する排気圧力検出装置12が設置
され、さらに復水器13の出口で復水ポンプ14の上流
側に復水流aFCを検出する復水流■計15が設けられ
ている。上記最終段落温度検出装置11は、第4図に示
すように、最終段落動!a16の上流側に配設された最
終段落ノズル17の出口側にノズルダイヤフラム外輪1
8の内壁面に検出器19を突出させ、検出信号を外部に
導くようにしである。すなわち、低負荷時には最終段落
出口をスプレー水で冷141するため、動翼出口の温度
は適切ではなく、ノズル出口温度を検出する方が好まし
い。
ところで、第1図は本発明の運転監視装置の一実施例を
示すブロック図であり、第2図(A)。
示すブロック図であり、第2図(A)。
(+3ン、<C)はその装置の作動フローチャー1−を
示す図であって、最終段落温度検出装置11により検出
された最終段落温度TLi(i=1〜4)、排気圧力検
出装置12により検出された排気圧力PX、および復水
流量検出装置15により検出された復水流fllFGの
各信号がそれぞれ演算装置20に入力される。
示す図であって、最終段落温度検出装置11により検出
された最終段落温度TLi(i=1〜4)、排気圧力検
出装置12により検出された排気圧力PX、および復水
流量検出装置15により検出された復水流fllFGの
各信号がそれぞれ演算装置20に入力される。
一方、上記演算装@20には、データベースとして最終
段落排気環状面fAs、JIs蒸気表の一部分、および
タービンユニットの各運転条件について予め計算された
最終段落温度と最終段落を通過しないで復水器に流入す
る流ff1Gd’ (例えばドレン最、シール蒸気層等
)が記憶されている記憶装置21が接続されている。
段落排気環状面fAs、JIs蒸気表の一部分、および
タービンユニットの各運転条件について予め計算された
最終段落温度と最終段落を通過しないで復水器に流入す
る流ff1Gd’ (例えばドレン最、シール蒸気層等
)が記憶されている記憶装置21が接続されている。
そこで、上記演算装置では次のような演算が実施される
。
。
すなわち、前記最終段落温度TLi(i=1〜4)にも
とずいて最終段落平均温度TLの計算が行なわれ、また
予め計算され記憶袋@21に記憶しである湿り度Xと、
上記最終段落平均温度TLおよび排気圧力PX、並びに
前記蒸気表データを用いて、蒸気の比容積り、比熱比に
と圧力PLが計算され、さらに最終段落の音速aが、a
=KXP〒XtJで計算される。
とずいて最終段落平均温度TLの計算が行なわれ、また
予め計算され記憶袋@21に記憶しである湿り度Xと、
上記最終段落平均温度TLおよび排気圧力PX、並びに
前記蒸気表データを用いて、蒸気の比容積り、比熱比に
と圧力PLが計算され、さらに最終段落の音速aが、a
=KXP〒XtJで計算される。
また、復水流量検出装置15により検出された復水流I
Fcと予め計算されタービン出力Pwの関数として記憶
装置に記憶されている最終段落を通過しないで復水器に
流入する流ff1Gdより、最終段落を通過する質量流
回Gが、G=FC−Gdとして計算される。
Fcと予め計算されタービン出力Pwの関数として記憶
装置に記憶されている最終段落を通過しないで復水器に
流入する流ff1Gdより、最終段落を通過する質量流
回Gが、G=FC−Gdとして計算される。
さらに、■=質聞流邑G×比容積りによって最終段落を
通過する体積流51tVの計算が行なわれ、記憶装置に
記憶されている最終段落排気環状面積Sにより、軸流マ
ツハ数Maが、 M、=体積流ff1V÷環状而積÷音速aによって計算
される。
通過する体積流51tVの計算が行なわれ、記憶装置に
記憶されている最終段落排気環状面積Sにより、軸流マ
ツハ数Maが、 M、=体積流ff1V÷環状而積÷音速aによって計算
される。
また、上記演算装置では、次の手順で軸流マツハ数に対
する制限値Ma′が計算される。すなわら、記憶装置よ
り排気圧力に関する2つの設定値PE 、PE2
(PE、<PE2 )、および軸流マツハ数に関する設
定値Maoを読み込み、次に排気圧力Pxに対する軸流
マツハ数の制限値M、′を次式で計算する。
する制限値Ma′が計算される。すなわら、記憶装置よ
り排気圧力に関する2つの設定値PE 、PE2
(PE、<PE2 )、および軸流マツハ数に関する設
定値Maoを読み込み、次に排気圧力Pxに対する軸流
マツハ数の制限値M、′を次式で計算する。
このようにして、演算装置で計算された軸流マツハ数の
制限値Ma′および排気圧力検出装置により検出された
排気圧力PXが比較判定装置22に入力される。
制限値Ma′および排気圧力検出装置により検出された
排気圧力PXが比較判定装置22に入力される。
そこで、排気圧力PXとその排気圧力に関する2つの設
定値P’E、PE2との比較、および軸流マツハ数M
とその制限値M8′との比較がa 行なわれ、PX>PE2の場合、およびPX≦PE2で
かつM ≦M、Iの場合には停止信号が出力され停止装
置23が作動され、PE2≧Px>PE1でかつM、>
M、’の場合には警報信号が出力され警報装置24が作
動される。
定値P’E、PE2との比較、および軸流マツハ数M
とその制限値M8′との比較がa 行なわれ、PX>PE2の場合、およびPX≦PE2で
かつM ≦M、Iの場合には停止信号が出力され停止装
置23が作動され、PE2≧Px>PE1でかつM、>
M、’の場合には警報信号が出力され警報装置24が作
動される。
ところで、本発明を最終段落の温度検出装置が装着され
ていない既設ユニット等に適用する場合には、最終段落
の温度の代りに、排気圧力Pxにおける上記の飽和温度
を適用するのが最も適切であり、この場合には、監視装
置の構成は第5図に示すよう、に温度検出器がなく、演
算装置内で蒸気表より排気圧力Pxに対する飽和温度に
より計算される。
ていない既設ユニット等に適用する場合には、最終段落
の温度の代りに、排気圧力Pxにおける上記の飽和温度
を適用するのが最も適切であり、この場合には、監視装
置の構成は第5図に示すよう、に温度検出器がなく、演
算装置内で蒸気表より排気圧力Pxに対する飽和温度に
より計算される。
しかして、本発明の運転監視装置における警報作動範囲
および停止範囲は各々第6図に示すように、C−D−E
を結ぶ線より右側が停止域となり、B、C9o、Fで囲
まれた部分が警報域となる。
および停止範囲は各々第6図に示すように、C−D−E
を結ぶ線より右側が停止域となり、B、C9o、Fで囲
まれた部分が警報域となる。
したがって、従来の許容運転範囲に比べ、DEFで囲ま
れた三角形部分が運転可能域として拡大されることとな
る。しかも、上記り点が排気圧力に関する設定点PE2
と軸流マツハ数に関する設定値Maoによって規定され
るため、D点における流れの条件が一義的に定められ、
従来のようにユニット毎に振動制限値が異なるようなこ
とがなくなる。
れた三角形部分が運転可能域として拡大されることとな
る。しかも、上記り点が排気圧力に関する設定点PE2
と軸流マツハ数に関する設定値Maoによって規定され
るため、D点における流れの条件が一義的に定められ、
従来のようにユニット毎に振動制限値が異なるようなこ
とがなくなる。
(発明の効果)
本発明は上述のように構成したので、タービンの運転許
容範囲を最大限に拡大することができ、特に今後@要と
なる低負荷および高い復水器圧力のもとでの運転に対し
、タービン停止領域を必要最小限にとどめることができ
て、フレキシブルな発電形態に対応できる。
容範囲を最大限に拡大することができ、特に今後@要と
なる低負荷および高い復水器圧力のもとでの運転に対し
、タービン停止領域を必要最小限にとどめることができ
て、フレキシブルな発電形態に対応できる。
第1図は本発明の運転監視装置の系統ブロック図、第2
図(A)〜(C)は本発明装置の作動フローチャート、
第3図および第4図は本発明装置における検出装置の取
付位置の説明図、第5図は本発明の他の実施例の系統ブ
ロック図、第6図は本発明装置における運転許容範囲説
明図、第7図は蒸気タービンの低負荷または高い復水器
圧力のもとての最終段落まわりの流れの模式説明図、第
一 8図は軸流マツハ数と動翼の振動応力の関係説明図
、第9図は一般のタービンユニットの運転範囲説明図、
第10図は従来の運転監視装置の系統ブロック図である
。 10・・・タービン、11・・・最終段落温度検出装置
、12・・・排気圧力検出装置、13・・・復水器、1
4・・・復水ポンプ、15・・・復水流量検出装置、2
0・・・演算装置、21・・・記憶装置、22・・・比
較判定装置、23・・・停止装置、24・・・警報装置
。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第1図 第2図(B) 第2図(C) 第3図 第5図 第6図 第7図 軸流マツハ数 Ma 第8図
図(A)〜(C)は本発明装置の作動フローチャート、
第3図および第4図は本発明装置における検出装置の取
付位置の説明図、第5図は本発明の他の実施例の系統ブ
ロック図、第6図は本発明装置における運転許容範囲説
明図、第7図は蒸気タービンの低負荷または高い復水器
圧力のもとての最終段落まわりの流れの模式説明図、第
一 8図は軸流マツハ数と動翼の振動応力の関係説明図
、第9図は一般のタービンユニットの運転範囲説明図、
第10図は従来の運転監視装置の系統ブロック図である
。 10・・・タービン、11・・・最終段落温度検出装置
、12・・・排気圧力検出装置、13・・・復水器、1
4・・・復水ポンプ、15・・・復水流量検出装置、2
0・・・演算装置、21・・・記憶装置、22・・・比
較判定装置、23・・・停止装置、24・・・警報装置
。 出願人代理人 佐 藤 −雄 第1図 第2図(B) 第2図(C) 第3図 第5図 第6図 第7図 軸流マツハ数 Ma 第8図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、蒸気タービンの排気圧力を検出する圧力検出装置お
よび復水器流量を検出する流量検出装置からの検出信号
、および最終段落排気環状面積、JIS蒸気表の一部分
等のデータベースが記憶されている記憶装置からのデー
タ信号が入力され、それらの入力信号と蒸気タービンの
最終段落の温度に対応する信号とによって軸流マッハ数
を算出する演算装置と、その演算装置によって算出され
た軸流マッハ数と排気圧力とが入力され、予め設定され
た制限値と比較することにより、停止信号または警報信
号が出力される比較判定装置とを有することを特徴とす
る、蒸気タービン運転監視装置。 2、比較判定装置は、排気圧力が第1の設定値およびこ
れより大きな第2の設定値間であり、軸流マッハ数がそ
の制限値より大きいとき警報信号を出力し、上記排気圧
力が第2の設定値より大きいとき、或は排気圧力が第2
の設定値以下でかつ軸流マッハ数がその制限値以下のと
き停止信号を出力することを特徴とする、特許請求の範
囲第1項記載の蒸気タービン運転監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22098185A JPS6282206A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 蒸気タ−ビン運転監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22098185A JPS6282206A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 蒸気タ−ビン運転監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6282206A true JPS6282206A (ja) | 1987-04-15 |
| JPH0363641B2 JPH0363641B2 (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=16759596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22098185A Granted JPS6282206A (ja) | 1985-10-03 | 1985-10-03 | 蒸気タ−ビン運転監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6282206A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6689451B1 (en) | 1999-11-19 | 2004-02-10 | James Hardie Research Pty Limited | Pre-finished and durable building material |
| US6539643B1 (en) | 2000-02-28 | 2003-04-01 | James Hardie Research Pty Limited | Surface groove system for building sheets |
-
1985
- 1985-10-03 JP JP22098185A patent/JPS6282206A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363641B2 (ja) | 1991-10-02 |
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