JPH01240706A - 蒸気タービンのバイパス装置 - 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】 〔産業上の利用分野Ｊ 本発明は、蒸気タービンのバイパス装置に係り、特に、
高圧蒸気タービンをバイパスして復水器に連通ずる高圧
蒸気バイパス管内の蒸気エネルギレベルを調節するため
の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、Ｊｌ！１！！機に適用される蒸気タービンシス
テムにおいては、危険回避のためやむをえず、あるいは
発電量調節のため意図的に、タービン装置を停止させる
ことがある。この場合、化石燃料を、燃料とするボイラ
では、ボイラを即時に停止することができないので、タ
ービン停止後も依然として蒸気が発生されてしまう、こ
の蒸気を°外部に゛放出すれば装置各部の損傷を回避す
ることができるが、高純度に維持されたプロセス蒸気を
放出することは経済的損失が大きく、また再起動時にお
いてタービンに大きな熱衝撃が作用して、タービンの有
効寿命を著しく害する結果となる。

かかる不都合を回避するため、従来より、蒸気タービン
をバイパスして復水器に連通ずる高圧蒸気バイパス路を
設け、さらに、高圧の蒸気がこの高圧蒸気バイパス路を
通って復水器に直接供給されるのを防止するため、高圧
蒸気バイパス管内に冷却流体を混入して蒸気圧を低下す
るようにしたものが知られている。

第３図に、従来より知られているこの種の蒸気タービン
システムの一例を示す。

この図において、タービン装！１１１０は高圧（ＨＰ）
タービン１２、中間圧タービン１３．および低圧（Ｌ　
Ｐ）タービン１４の形態にある複数個のタービン部分を
含んで構成されている。これらのタービン１２，１３．
１４は、共通軸１６に接続されて、図示外の負荷に電力
を供給する発電機１８を駆動する。

化石燃料によって動作する普通のドラム型ボイラ２２の
ような蒸気発生装置は、過熱器２４によって適切な運転
温度に加熱され、かつ入口管寄せ２６を通して高圧ター
ビンに導かれる蒸気を発生し、この蒸気流量は１組の蒸
気加減弁２８によって制御される。

蒸気管路３１を通って高圧タービン１２から出る蒸気は
、再熱器３２に導かれ、その後バルブ装置１３６の制御
のもとに蒸気管路３４を介して中間圧タービン１３の与
えられる。

その後、蒸気は蒸気管路３９を介して低圧タービン１４
に導かれ、低圧タービン１４からの排気は、蒸気管路４
２を介して復水器４０に供給されて水に変換される。そ
の水は、水管路４４、ポンプ４６、木管路４８．ポンプ
５０．および木管路５２を含む通路を経てボイラ２２に
戻される。なお、図示されていないが、−殻内には、化
学的平衡をＭ密に維持し、かつ水の純度を高く維持する
ため、戻り管路に水処理装置が設けられている。

ボイラ２２の動作は１通常、ボイラ制御ユニット６０に
よって制御され、タービンバルブ装置２８および３６は
タービン制御ユニット６２によって制御され、これらボ
イラ制御ユニット６０およびタービン制御ユニット６２
は動力プラントもしくは動力装置の主制御器６４と連絡
している。

高圧蒸気バイパス路は、前記入口管寄せ２６と復水器４
０とを連通ずる高圧蒸気バイパス管７０゜７４と、高圧
蒸気バイパス管７０に設定された高圧タービンバイパス
バルブ７２と、高圧蒸気バイパス管７０．７４の間に介
設されたノズル部７５と、前記ポンプ５０の出口側に設
けられた冷却流体管路８２と、この冷却流体管路８２に
設定された冷却流体流量制御バルブ８４とによって構成
されている。前記高圧タービンバイパスバルブ７２と冷
却流体流量制御バルブ８４は、高圧バルブ制御ユニット
９０によって制御される。

高圧バルブ制御ユニット９０によって高圧タービンバイ
パスバルブ７２および冷却流体流量制御バルブ８４が作
動されると、ボイラ２２によって生成された蒸気が高圧
蒸気バイパス管７０および高圧タービンバイパスバルブ
７２を経て高圧蒸気バイパス管７４に流入し、高圧のバ
イパス動作が開始される。これと同時に、ポンプ５０に
よって与えられる冷却流体管路８２の冷却流体が冷却流
体流量制御バルブ８４の制御のもとに制御部７５から高
圧蒸気バイパス管７４内に供給される。

蒸気管路７４に供給される冷却流体の量は、バイパス蒸
気の熱およびエネルギレベルを復水器４０が受は入れ可
能な値まで減衰し、かつ過冷却によつ管の侵食や水撃作
用を生じない量に制御しなくてはならない、従来より、
この冷却流体の流量制御手段としては、■高圧蒸気バイ
パス管７４の温度をサンプリングして、予じめ定められ
た一定基準値または設定点値と比較する方法、および、
■特定の系統パラメータから、各時点における最適の適
応設定点を演算する方法が知られている。

なお、これに関連する公知例としては、例えば特公昭６
２−３９６４８号公報、および特開昭５８−７０００６
号公報が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

然るに、前記した従来の冷却流体流量制御手段のうち前
者は、一定基準値または設定点値の計算に相当の時間と
労力がかかり、しかもこの計算から求められるのはせい
ぜい経験的に導き出される妥協値であって、必ずしも全
ての動作条件に対して最適の制御を行うことができない
という問題がある。

一方、後者には前者のような問題はないが、演算のもと
になる各パラメータの検出および演算に要する時間が考
慮されていないため、冷却流体の流量制御に遅れがある
。このため、冷却流体が不足して高温の蒸気が復水器４
０内にもどされたり、反対に過剰な冷却流体が供給され
て低温の蒸気が復水器４０内にもどされ、ａ［本塁４０
内の管が侵食したり、あるいは水撃作用を生じて過度の
雑音や振動を生じるといった問題を生じ易い。

従って５蒸気タービンの技術分野においては。

かかる不都合を解消することが最も重要な技術的課題の
１つになっている。本発明は、前記の技術的課題を解決
し、復水器に適正なバイパス蒸気を供給可能な蒸気ター
ビンのバイパス装置を提供することを目的とするもので
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、前記の目的を達成するため、高圧蒸気バイパ
ス管に、高圧蒸気バイパス管内の蒸気のエンタルピとそ
の流量を検出するための検出手段と、これらの指示値か
ら混合後の流体エンタルピを演算する演算手段と、この
演算手段からの出力信号に基づいて前記冷却流体流量制
御バルブの弁開度を制御する制御手段とを備えたことを
特徴とするものである。

〔作用〕

高圧蒸気バイパス管内を流通するバイパス蒸気のエンタ
ルピに流量を乗じることによって、バイパス蒸気のエネ
ルギ（マスフロー）を求めることができる。また、これ
と同様の演算を行うが、予じめ測定されたエンタルピお
よび流量がら一定値として取り扱うことによって、冷却
流体流量制御バルブを通過する冷却流体のエネルギ（マ
スプロー）を設定することができる。さらに、これら各
々の流体エネルギから混合後の蒸気のエネルギを冷却流
体の供給量の関数として求めることができ、この信号に
基づいて冷却流体流量制御バルブの弁開度を制御するこ
とができる。

このように、高圧蒸気バイパス管内の蒸気のエンタルピ
と冷却流体管路内の冷却流体のエンタルピとから混合後
の流体のエネルギを演算にて求め５冷却流体流量制御バ
ルブを先行制御すると、高圧蒸気バイパス管内の蒸気の
エンタルピの演算の基礎となる温度および圧力の検出に
遅れがあったとしても、その遅れがキャンセルされ、常
に混合後の流体のエネルギを適正に制御することができ
る。

よって、水撃作用に起因する復水器の損傷や撮動等を未
然に防止することができる。

〔実施例〕

第１図に１本発明に係る蒸気タービン装置のブロック図
を示す、この図において、Ｐ　Ｘ　ｘはバイパス蒸気の
エンタルピを演算するための圧力発振器、Ｔ　Ｘ　ｌは
バイパス蒸気のエンタルピを演算するための温度発振器
、ＶＸｚはバイパス蒸気の流量を演算するための弁開度
Ｒ振器である。また、Ｐ　Ｘ　ｚは冷却流体のエンタル
ピを演算するための圧力発振器、Ｔ　Ｘ　ｚは冷却流体
のエンタルピを演算するための温度発振器、ＶＸ２は冷
却流体の流量を演算するための弁開度発振器である。さ
らに。

ＰＸｊは混合後の流体の圧力を検出するための圧力発振
器、ＴＸ−は混合後の流体の温度を検出するための温度
発振器を示している。このほか、第３図に示したと同様
の部材については、それと同一の符号が表示されている
。

圧力発振器Ｐ　Ｘ　ｈおよび温度発振器Ｔ　Ｘ　ｘは高
圧バイパス管７０に設定され、弁開度発振器ｖＸ１は高
圧タービンバイパスバルブ７２に設定される。また、圧
力発振器Ｐ　Ｘ　ｚおよび温度発振器ＴＸ２はポンプ４
６の出口管路８２に設定され、弁開度発振器Ｖ　Ｘ　ｚ
は冷却流体流量制御バルブ７２に設定される。また、圧
力発振器ＰＸ−および温度発ｍ器Ｔ　Ｘ　ｓは冷却流体
流量制御バルブ８４と復水器４０とを連通ずる高圧蒸気
バイパス管７４に設定される。

以下、前記の装置を用いた冷却流体流量制御バルブ８４
の弁開度制御を、第２図に基づいて説明する。

まず、圧力発振器Ｐ　Ｘ　ｈによって検出された圧力信
号と温度発振器Ｔ　Ｘ　ｌによって検出された温度信号
とから、高圧蒸気バイパス管７０内の蒸気のエンタルピ
を演算にて求める。また、弁開度発振器Ｖ　Ｘ　ｌによ
って検出された高圧タービンバイパスバルブ７２の弁開
度信号と前記圧力発振器ＰＸ１によって検出された圧力
信号とから、高圧タービンバイパスバルブ７２を通るバ
イパス蒸気の流量を演算にて求める。そして、このよう
にして求められたエンタルピに流量を乗じることによっ
て、バイパス蒸気のエネルギ（マスフロー）を求める。

同様に、圧力発振器Ｐ　Ｘ　ｚによって検出された圧力
信号と温度発振器Ｔ　Ｘ　ａによって検出された温度信
号とから、冷却流体管路８２内の冷却流体のエンタルピ
を演算にて求める。また、弁開度発振器Ｖ　Ｘ　ｚによ
って検出された冷却流体流量制御バルブ８４の弁開度信
号と前記圧力発振器Ｐ　Ｘ　ｚによって検出された圧力
信号とから、冷却流体管路８２を通る冷却流体の流量を
演算にて求める。

そして、このようにして求められたエンタルピに流量を
乗じることによって、冷却流体のエネルギ（マスプロー
）を求める。

次いで、前記のようにして求められたバイパス蒸気のエ
ネルギに冷却流体のエネルギを加えて、混合後の流体の
エネルギを求める。

次いで、この混合後の流体のエネルギと復水器４０が受
は入れ可能な既知のエネルギとを比較することによって
、冷却流体の過不足、すなわち冷却流体流量制御バルブ
８４の弁開度の過不足を演算によって求める。

さらに、復水器４０に受は入れ可能な蒸気の温度と復水
＠４０の入口管路７４に設定された温度発振器Ｔ　Ｘ　
ａによって検出された温度信号とを比較することによっ
て、混合後の流体温度が復水器４０に受は入れ可能な温
度以下であるか否かを判断する。

最後に、前記のようにして求められた冷却流体流量制御
バルブ８４の弁開度の過不足信号と、混合後の流体温度
の信号とから、これを補正するように冷却流体流量制御
バルブ８４の弁開度を先行制御する。

前記実施例の蒸気タービンのバイパス装置は。

高圧蒸気バイパス管７０内の蒸気のエンタルピと冷却流
体管路８２内の冷却流体のエンタルピとから混合後の蒸
気のエネルギを演算にて求め、冷却流体流量制御バルブ
８４を先行制御するようにしたので、高圧蒸気バイパス
管７０内の蒸気のエンタルピおよび冷却流体管路８２内
の冷却流体のエンタルピの演算の基礎となる温度および
圧力の検出に遅れがあったとしても、その遅れがキャン
セルされ、常に混合後の流体のエネルギを適正に制御す
ることができる。

なお、前記実施例においては、復水器４０の入口温度Ｔ
　Ｘ　ａの上限温度制御を従来方式と同様にしたが、復
水器保護の確実性をより向上させるため、本発明の回路
と組合せて残すこともできる。

また、前記実施例においては、冷却流体のエンタルピを
演算によって求めたが、回路を簡略化す′　るため、冷
却流体のエンタルピを一定として取り扱い、バイパス蒸
気のエネルギ（マスフロー）を先行信号として冷却流体
流量制御バルブの弁開度を制御することもできる。

また、前記実施例においては、混合後の流体のエネルギ
制御と混合後の流体の温度制御とを加算して冷却流体流
量制御バルブの弁開度を制御する方式について説明した
が、混合後の流体のエネルギ制御によって混合後の流体
の温度設定値を作り、実温度をフィードバックするカス
ケード制御方式％式％ さらに、混合後の流体温度による制御をやめて、混合後
の流体のエネルギ制御のみによるオープンループ制御方
式を採ることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように１本発明によると、冷却流体流量制
御バルブが先行制御され、温度および圧力の検出遅れが
キャンセルされる。よって、常に混合後の流体のエネル
ギが適正に制御され、水撃作用に起因する復水器の損傷
や振動等を未然に防止することができる。

また、適正な冷却流量を維持することはポンプ動力の低
減をもたらし、特にプラントの起動停止の多い中間負荷
ユニットにおいては相当の経済効果をあげることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る蒸気タービンのブロック図、第２
図は本発明に係るバイパス装置の動作を説明する説明図
、第３図は従来の蒸気タービンのブロック図である。 ｌＯ・・・・・・タービン装置、２２・・・・・・ボイ
ラ、７０゜７４・・・・・・高圧蒸気バイパス管、７２
・・・・・・高圧タービンバイパスバルブ、７５・・・
・・・ノズル部、８２・・・・・・冷却流体管路、８４
・・・・・・冷却流体流量制御バルブ。 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高圧蒸気タービンをバイパスして復水器に連通する高圧
   蒸気バイパス管と、この高圧蒸気バイパス管内へのバイ
   パス蒸気の導入を制御する高圧タービンバイパスバルブ
   と、前記高圧蒸気バイパス管内に冷却流体を導入するノ
   ズル部と、このノズル部に供給される冷却流体の流量を
   制御する冷却流体流量制御バルブとを備えた蒸気タービ
   ンのバイパス装置において、前記高圧蒸気バイパス管内
   の蒸気のエンタルピおよびその流量を検出するための検
   出手段と、これらの指示値から混合後の流体エンタルピ
   を演算する演算手段と、この演算手段からの出力信号に
   基づいて前記冷却流体流量制御バルブの弁開度を制御す
   る制御手段とを備えたことを特徴とする蒸気タービンの
   バイパス装置。