JPH048802A - 発電用蒸気タービン装置 - 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］ 本発明は発電機を駆動する発電用蒸気タービン装置に関
し、特に、発電効率と発電機出力遮断時における対策を
向上させたものに関する。

［従来の技術］ 従来、蒸気供給量が制御可能な発電機用の蒸気タービン
装置としては、第６図に示すような装置が知られている
。この装置は、同図に示すように、発電機１を駆動する
ための蒸気タービン３、蒸気タービン３に主塞止弁５を
介して高圧蒸気溜（高圧ヘッダ）７から高圧蒸気を供給
する供給路９、蒸気タービン３から中圧蒸気溜１１へ抽
気する抽気路１３、蒸気タービン３から低圧蒸気溜１５
へ排気する排気路１７、高圧蒸気溜７と主塞止弁５間の
供給路９部分から中圧バイパス制御弁１９を介して抽気
路１３ヘバイパスする中圧バイパス路２１、そして、高
圧蒸気溜７と主塞止弁５間の供給路９部分から低圧バイ
パス制御弁２３を介して排気路１７ヘバイパスする低圧
バイパス路２５を備える。排気路１７には低圧大気放出
弁２７を有する大気放出路２９が接続されている。

また、高圧蒸気溜７への蒸気供給は、不図示のボイラか
ら行なわれる。３１および３３はそれぞれ外部および発
電機１から上限および下限が定められた一定範囲の電力
が供給される母線である。母線３１と３３は遮断器３５
を介して相互に連絡して並列としており、双方に供給さ
れる電力を各種プラント等へ送電している。また、発電
機１と母線３３間には遮断器３７が挿入され、発電機１
がトリップした場合には遮断器３７がオフとなって発電
機１から母線３３への電力供給路は遮断されるようにな
っている。また、中圧蒸気溜１１および低圧蒸気溜１５
からは一定圧力の蒸気が複数プラント等へ供給されるよ
うになっている。

この構成において、高圧蒸気溜７からの高圧蒸気は、発
電に必要な量が供給路９を介して蒸気タービン３に供給
され、一部はバイパス路２１および２５を介してバイパ
スされる。そして、蒸気タービン３から抽気および排気
された蒸気はそれぞれ抽気路１３および排気路１７の途
中で、バイパス路２１および２５を介してバイパスされ
た蒸気と合流し中圧蒸気溜１１および低圧蒸気溜１５に
供給される。ただし、排気された蒸気は一部が大気放出
路２９を介して放出されうる。したがって、低圧大気放
出弁２７の開度が一定でかつボイラからの高圧蒸気溜７
への蒸気供給量が一定であれば、中圧蒸気溜１１および
低圧蒸気溜１５への蒸気供給量は一定である。この場合
、発電量を増加させるにはバイパス弁１９．２３のいず
れか一方または双方の開度を小さくして蒸気タービン３
への蒸気供給量を増加させればよく、発電量を減少させ
るには逆の操作を行なう。さらに発電量を増加させる場
合は、ボイラへの燃料供給を増加させ、それによって増
加した蒸気量分を大気放出弁２７をさらに開いて放出さ
せる。これにより中圧蒸気溜１１および低圧蒸気溜１５
への蒸気供給量を変動させることなく蒸気タービン３へ
の蒸気供給量が増加し発電量が増大する。

このような各制御弁の操作は、母線３１および３３を介
して供給する電力量の変動に応じ、母線３１から母線３
３への流入電力量が所定範囲内であること等の条件を満
たすように、操作員が直接操作することによって行なわ
れる。またその際、外部からの母線３１への供給電力（
買電）が一定要件下、極力少なくなるように操作するの
が好ましい。

一方、発電機１がトリップしたときは、遮断器３７が開
放されるとともに主塞止弁５が基土状態となり、警報音
が発せられ、中圧蒸気溜１１および低圧蒸気溜１５への
蒸気供給はバイパス路２１および２５を介してのみ行な
われるようになる。

そして、このままでは蒸気供給量の減少により蒸気圧が
低下して各プラントは停止状態となり、また高圧蒸気溜
７等の圧力が限界を越えてボイラの安全弁が作動する事
態にもなるため、これらを回避するために操作員は感に
頼り、あるいは流量計で蒸気流量の減少を確認してから
バイパス制御弁１９や２３を大きく開いて高圧蒸気溜７
の蒸気を中圧蒸気溜１１や低圧蒸気溜１５へ供給し、こ
れらの圧力を保持するようにしている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら上述従来技術においては、低圧蒸気溜１５
へ供給すべき水蒸気量が排気量の上限を上回る場合は少
なくともその分は常に低圧バイパス路２３を介して供給
する必要があり、その分発電効率が悪いという問題があ
る。また、発電機１がトリップした場合、操作員がその
旨の警報を聴き分け、あるいは抽気路１３や排気路１７
の流量が減少したのを確認してからバイパス弁１９や２
３を操作するため、操作量が精確でなく時間もかかり、
したがって、中・低圧蒸気溜１１．１５やボイラのマス
タ圧力がかなり変動して各プラントへの安定供給やボイ
ラの安定した運転に支障をきたすことにもなりかねず、
保安上好ましくない。

本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、
発電用の蒸気タービン装置において、発電量等の変動要
素の変動に対する応答性の最適化を図り、もって効率的
で安全な運転が行なえるようにすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため本発明の一態様では、発電機を
駆動するための蒸気タービンと、蒸気タービンに塞止弁
を介して第１の蒸気溜から高圧蒸気を供給する第１の管
路と、蒸気タービンから第２の蒸気溜へ抽気または排気
する第２の管路と、第１蒸気溜と塞止弁間の第１管路部
と第２管路とをバイパスするバイパス路と、バイパス路
の途中に設けられバイパス路中の蒸気流量を制御するバ
イパス制御弁とを備えた発電用の蒸気タービン装置にお
いて、バイパス路およびこれが合流する前の第２管路中
の流量を常時検出する流量検出手段と、発電機の出力が
遮断されると同時に流量検出手段の検出値に基づきバイ
パス制御弁を駆動する制御弁駆動手段とを備えるように
している。

通常は、第２管路として、蒸気タービンからそれぞれ抽
気および排気を行なう抽気路および排気路の２つの管路
を備え、それぞれ第２の蒸気溜としての中圧蒸気溜およ
び低圧蒸気溜へ接続されている。また、これに対応して
、バイパス路もそれぞれ抽気路および排気路へバイパス
する中圧バイパス路および低圧バイパス路を備え、それ
ぞれバイパス制御弁として中圧バイパス制御弁および低
圧バイパス制御弁が設けられている。

また、本発明の別の態様では、前記蒸気タービン、供給
路、抽気路、排気路、中圧バイパス路、低圧バイパス路
、中圧バイパス制御弁、および低圧制御弁を備えた発電
用蒸気タービンにおいて、中圧バイパス路および低圧バ
イパス路ならびにこれらが合流する前の抽気路および排
気路の流量を検出する流量検出手段と、中圧蒸気溜およ
び低圧蒸気溜間を接続する蒸気溜接続路と、蒸気溜接続
路の蒸気流量を制御するための蒸気溜間制御弁と、流量
検出手段による検出結果に基づき中圧バイパス制御弁、
低圧制御弁および蒸気溜間制御弁を駆動する制御弁駆動
手段を備える。

［作用コ 上記−態様の構成において、通常の発電時においては、
第１蒸気溜から第１管路へ送気される高圧蒸気は発電に
必要な分が蒸気タービンに供給され、残りはバイパス路
を経て第２管路へ送られる。そして、蒸気タービンから
第２管路へ抽気または排気された蒸気は、バイパス路を
経て送られてきた分と合流して第２蒸気溜へ送られ、そ
こから一定圧の蒸気が各種プラント等へ供給される。

したがって、蒸気タービンへの供給量は発電量に応じて
バイパス制御弁の開閉によってコントロールされ第２蒸
気溜への供給量は一定に保持される。この間、バイパス
路における流量と、抽気または排気される蒸気の流量は
流量検出手段によってモニタされている。この状態にお
いて、発電量がトリップすると、塞止弁によって蒸気タ
ービンへの供給が蒸上されることになるが、制御弁駆動
手段は流量検出手段が常時検出している上記流量に基づ
き、第２蒸気溜への供給量が変動しないように瞬時にバ
イパス制御弁を駆動させ最適の開度とするため、ボイラ
や各蒸気溜の圧力変動をほとんど伴なわず、安全で安定
した運転が確保される。抽気路および排気路双方を備え
る場合においても同様にして中圧バイパス制御弁や低圧
バイパス制御弁が駆動制御され、安全かつ安定した運転
が行なわれる。

上記別の態様の構成の場合は、通−常の発電時において
、流量検出手段の検出結果に基づ幹、中圧バイパス制御
弁、低圧バイパス制御弁、および蒸気溜間制御弁を最適
に駆動制御することによって中圧および低圧蒸気溜への
一定供給を確保しつつより効率的に発電が行なわれる。

すなわち、例えば、低圧蒸気溜へ供給すべき水蒸気量が
排気量の上限を上回る場合において発電量を増加させた
いときは、蒸気溜間制御弁の開度を上げて中圧蒸気溜か
ら低圧蒸気溜への蒸気量を増加させ抽気量を増すことに
よって、蒸気タービンの出力が増大される。すなわちボ
イラの出力が一定でも、その分、発電量の上限が拡がり
、効率的な運転が行なわれる。

［実施例］ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る発電用蒸気タービン装
置を示す構成図である。第６図と同一の符合は同一の要
素を示す。ただし、中圧バイパス制御弁１９、低圧バイ
パス制御弁２３、および大気放出制御弁２７は与えられ
た制御信号に応じて開閉制御されるようになっている。

また、図には示されていないが、中圧バイパス路２１の
流量、低圧バイパス路２３の流量、ならびに蒸気タービ
ン３からの抽気および排気量をそれぞれ検出する流量検
出器が設けられ、中圧蒸気溜１１への流入蒸気の圧力お
よび低圧蒸気溜１５への流入蒸気の圧力を検出する圧力
検出器が設けられている。３９は中圧蒸気溜１１と低圧
蒸気溜１５を接続する接続路、４１はその途中に設けら
れた流量制御弁である。流量制御弁４１も与えられる制
御信号に応じて開閉制御されるようになっている。

高圧蒸気溜７へ蒸気を供給するボイラは中圧蒸気溜１１
および低圧蒸気溜１５を介して各プラントで使用される
蒸気（ロス等を含む）を蒸発量とし、高圧蒸気溜１１の
圧力が７０　ｋ　ｇ　／　Ｃｍ　’となるようにコント
ロールされる。発電機１の出力は供給される蒸気量（ロ
ス十抽気負荷＋排気負荷）により決まる。タービン３か
らはそれぞれ１３　ｋ　ｇ　／　Ｃｍ　２および５　ｋ
　ｇ　／　ｃ　ｍ　’の圧力の蒸気が抽気および排気さ
れる。

第２図は第１図の蒸気タービン装置の制御弁駆動制御手
段における制御手続のメインシーケンスを示すフローチ
ャートである。以下、これらの図を参照して動作を説明
する。ただし、この制御手続はコンピュータ等の情報処
理手段によって実行される。

制御手続を開始すると、まず発電機１が停止か稼動状態
にあるかが判定される（ステップ２０１）。停止と判定
された場合は、後述する、この制御手続とは独立した発
電機停止時の異常処理シーケンスから処理手続停止の信
号を受け（ステップ２０２）、発電機１が稼動を開始す
るまで待機しくステップ２０３）、稼動したらステップ
２゜１へ戻る。待機している間は、上記異常処理シーケ
ンスにおいて処理が行なわれる。

ステップ２０１において発電機１が稼動状態にあると判
定された場合は、各蒸気溜７，１１゜１５等の圧力をチ
エツクし、正常値を外れている場合は所定の圧力制御手
段を介して正常圧力となるようにコントロールする（ス
テップ２０４）。

次に、外部からの受電量が１５００ｋＷ／Ｈ以下か否か
を判定しくステップ２０５）、１５００ｋＷ／Ｈ以下と
判定した場合は警報信号を送出してステップ２０８へ進
む。受電量が１５００ｋＷ／Ｈを越えていると判定され
た場合は、母線３１から母線３３への流入量が一２００
０ｋＷ／Ｈ以上か否かを判定しくステップ２０６）、−
２０００ｋＷ／Ｈ以上であると判定された場合は警報信
号を送出してステップ２０８へ進む。−２０００ｋＷ／
Ｈより小さいと判定された場合は、さらに発電量が１５
５００ｋＷ／Ｈ以上か否かを判定しくステップ２０７）
、１５５００ｋＷ／Ｈ以上と判定された場合は警報信号
を発してステップ２０８へ進む。

ステップ２０８へ進むと後述する第３図の制御弁開閉制
御シーケンスに対して開閉制御すべき弁を指示し、これ
により制御弁開閉制御シーケンスは大気放出弁２７をよ
り閉ざしくステップ２０８）、バイパス制御弁１９およ
び２３をより開くように制御する（ステップ２０９）、
これにより、バイパス量を増加し蒸気タービン３への供
給量を減少させて発電量が減少される。

ステップ２０７において発電量が１５５００ｋＷ／Ｈを
下回ると判定された場合は、制御弁１９．２３．４１お
よび大気放出弁２７を開閉制御するように制御弁開閉制
御シーケンスに指示し、これにより制御弁開閉制御シー
ケンスはそのときの蒸気バランスにおいて発電機出力が
最高となるように多弁を開閉制御する。（ステップ２１
０）。

次に、母線３１から母線３３への電力流入量が１５００
ｋＷ／Ｈ以上か否かを判定しくステップ２１１）、１５
００ｋＷ／Ｈ以上でないと判定された場合は母線３１を
介して外部から受電される電力量の予測量を演算により
求め（ステップ２１２）、これが契約量を越えるか否か
を判定しくステップ２１３）、契約量を越えると判定さ
れた場合は大気放出弁２７をより閉ざし、また制御弁１
９．２３もより閉ざすように制御弁開閉制御シーケンス
に指示しくステップ２１４，２１５）スタートへ戻る。

契約量を越えないと判定された場合はステップ２１６へ
進む。ステップ２１６へ進むと制御弁１９および２３を
より閉ざし大気放出弁２７をより開くように制御弁開閉
制御シーケンスに指示してから（ステップ２１６，２１
７）スタートへ戻る。

第３図は第２図のステップ２０８，２０９゜２１０．２
１４〜２１７において与えられる制御すべき弁の情報等
の指令に基づいて指示のあった制御弁を開閉制御する制
御弁開閉制御シーケンスを示すフローチャートである。

このシーケンスをスタートさせると、まず、上述のメイ
ンシーケンスがスタートするまで待機する（ステップ３
０１）。メインシーケンスがスタートしたらこの第３図
のシーケンスにおいて制御されるべき制御が通常のシー
ケンス制御か、あるいは手動でシーケンス制御を停止し
または後述の第４図の異常処理シーケンスが作動してい
るときの圧力制御かを判定しくステップ３０２）、圧力
制御の場合は解列、抽・排気圧力、および異常時の圧力
制御を行ない（ステップ３０３）ステップ３０２へ戻る
。シーケンス制御と判定された場合はメインシーケンス
からの指令が有るか無いかを判定しくステップ３０４）
、無い場合はスタートへ戻り、有る場合はステップ３０
５へ進む。

ステップ３０５では上記指令に基づき、指示された弁の
開度目標値を演算してその結果をその弁の駆動手段へ送
信し、その弁のモードをシーケンスオートとして（ステ
ップ３０６）ステップ３０２へ戻る。これにより、指示
された弁は与えられ開度目標値の信号に応じて開閉駆動
される。

第４図は発電機遮断機３７が何らかの原因で遮断したと
きの処理を行なうための異常処理シーケンスを示すフロ
ーチャートである。このシーケンスをスタートさせると
、まず、発電機遮断機３７がオフするまで待機する（ス
テップ４０１）。遮断機３７がオフになると第５図に示
すシーケンスにおいてこのような場合のために所定のタ
イミングで常時算出されている開度までバイパス制御弁
１９および２３を瞬時に開くようにそれらの駆動手段に
制御信号を送信する（ステップ４０２）。

次に、メインシーケンスに処理を停止すべき旨の信号を
送出しくステップ４０３）、その後、目標値を中、低圧
の実圧（１３，０ｋｇ／ｃｍ’および５　、０　ｋ　ｇ
　／　ｃ　ｍ　２）として、モの値と検出値との偏差を
無くすように中・低圧の圧力を制御する（ステップ４０
４）。次に、発電機遮断機３７がオンか否かを判定しく
ステップ４０５）、オンでなければステップ４０３へ戻
り、オンであればメインシーケンスに対し処理をスター
トするように信号を送出しくステップ４０６）、スター
トへ戻る。

第５図のシーケンスによる発電機停止時における弁開度
の計算は、流量検出器によって検出される抽気流量、排
気流量、中圧バイパス路２１の流量、および低圧バイパ
ス路２５の流量ならびにバイパス制御弁１９および２３
の流量特性に基づいて行なわれる。

この実施例によれば、中・低圧蒸気溜１１゜１５の圧力
変動を例えば±０．３ｋｇ／ａｍ２の範囲内に抑えるこ
とができ、ボイラーの変動もほとんどなく、圧力変化へ
の追従も速やかである。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、抽気流量や排気流
量およびバイパス流量を常時検出し、発電機がトリップ
したとぎは、その検出値に基づきただちにバイパス制御
弁を最適な開度で開くようにしたため、各蒸気溜やボイ
ラの圧力変動をほとんど伴なわず、安全で安定した運転
を行なうことができる。また、流量制御弁を介して中圧
蒸気溜と低圧蒸気溜間を接続し、この流量制御弁をも上
記各流量等に基づいて制御するようにしたため、発電機
をより効率的に運転することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る発電用蒸気タービン
装置を示す構成図、 第２〜５図は、第１図の装置における制御弁駆動制御手
段における制御手続のそれぞれメインシーケンス、制御
弁開閉シーケンス、異常時処理シーケンス、および異常
時弁開度計算シーケンスを示すフローチャート、そして 第６図は、従来例に係る発電用蒸気タービン装置を示す
構成図である。 １：発電機、３：蒸気タービン、５ ７：高圧蒸気溜、９：供給路、１１： 溜、１３：抽気路、１５：低圧蒸気溜、気路、１９：中
圧バイパス制御弁、２ イパス路、２３：低圧バイパス制御弁、圧バイパス路、
３９：蒸気溜間接経路、気溜間制御弁。 二基止弁、 中圧蒸気 １７：排 １：中圧バ ２５：低 ４１：蒸

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）発電機を駆動するための蒸気タービンと、蒸気タ
   ービンに塞止弁を介して第１の蒸気溜から高圧蒸気を供
   給する第１の管路と、蒸気タービンから第２の蒸気溜へ
   抽気または排気する第２の管路と、第１蒸気溜と塞止弁
   間の第１管路部分から第２管路へバイパスするバイパス
   路と、バイパス路の途中に設けられバイパス路中の蒸気
   流量を制御するバイパス流量制御弁とを備えた発電用の
   蒸気タービン装置において、バイパス路およびこれが合
   流する前の第２管路中の流量を常時検出する流量検出手
   段と、発電機の出力が遮断されると同時に流量検出手段
   の検出値に基づきバイパス制御弁を駆動する制御弁駆動
   手段とを具備することを特徴とする発電用蒸気タービン
   。
2. （２）第２管路として、蒸気タービンからそれぞれ抽気
   および排気を行なう抽気路および排気路の２つの管路を
   備え、それぞれ第２の蒸気溜としての中圧蒸気溜および
   低圧蒸気溜へ接続されており、これに対応してバイパス
   路もそれぞれ抽気路および排気路へバイパスする中圧バ
   イパス路および低圧バイパス路を備え、それぞれバイパ
   ス制御弁として中圧バイパス制御弁および低圧バイパス
   制御弁が設けられている、請求項１記載の発電用蒸気タ
   ービン装置。
3. （３）発電機を駆動するための蒸気タービンと、蒸気タ
   ービンに塞止弁を介して高圧蒸気溜から高圧蒸気を供給
   する供給路と、蒸気タービンから中圧蒸気溜へ抽気する
   抽気路と、蒸気タービンから低圧蒸気溜へ排気する排気
   路と、高圧蒸気溜と塞止弁間の供給管路部分から抽気路
   へバイパスする中圧バイパス路と、中圧バイパス路の途
   中に設けられ中圧バイパス路中の蒸気流量を制御する中
   圧バイパス流量制御弁と、高圧蒸気溜と塞止弁間の供給
   管路部分から排気路へバイパスする低圧バイパス路と、
   低圧バイパス路の途中に設けられ低圧バイパス路中の蒸
   気流量を制御する低圧バイパス流量制御弁と、を備えた
   発電用の蒸気タービン装置において、中圧バイパス路お
   よび低圧バイパス路ならびにこれらが合流する前の抽気
   路および排気路の流量を検出する流量検出手段と、中圧
   蒸気溜および低圧蒸気溜間を接続する蒸気溜接続路と、
   蒸気溜接続路の蒸気流量を制御するための蒸気溜間制御
   弁と、流量検出手段による検出結果に基づき中圧バイパ
   ス制御弁、低圧バイパス制御弁および蒸気溜間制御弁を
   駆動する制御弁駆動手段とを具備することを特徴とする
   発電用蒸気タービン装置。