JPH10176503A - 再熱蒸気タービンの運転制御方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高圧タービンの排気蒸気から抽出して系外プラ
ントに供給する抽気蒸気量を計画値以上に増量する必要
が生じた場合に、タービンの安全運転を確保しつつ抽気
蒸気量の増量を可能にする。 【解決手段】高圧タービン１の排気蒸気を再熱器７，イ
ンターセプト弁２ｂを経て中圧タービン２に送気するす
るととにも、再熱器の手前から排気蒸気の一部を抽気し
て系外プラント９に供給するようにした再熱蒸気タービ
ンにおいて、インターセプト弁の絞り込み制御手段とし
て高圧タービンの蒸気流量検出器１０，排気圧力検出器
１１，および各検出値を基にインターセプト弁の絞り込
み開度を決定する演算器１２からなる制御系を備え、系
外への抽気蒸気流量の増加に対応して前記インターセプ
ト弁を絞り込み、高圧タービンの排気圧力があらかじめ
設定した圧力値を下回らないように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧タービンの排
気蒸気の一部を抽出して系外のプラントに供給するよう
にした再熱蒸気タービンを対象に、その抽気流量が増加
した際にタービンの安全運転確保が図れるようにした運
転制御方法，および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、頭記した再熱蒸気タービンの蒸気
系統を図２に示す。図において、１は高圧タービン、１
ａは主蒸気止め弁、１ｂは蒸気加減弁、２は中圧タービ
ン、２ａは再熱蒸気止め弁、２ｂはインターセプト弁、
３は低圧タービン、４は復水器、５ボイラ、６は給水加
熱器、７は再熱器、８は給水加熱器６，および系外プラ
ント９に蒸気を供給する補助蒸気系統である。

【０００３】かかる構成の再熱蒸気タービンにおいて、
従来では中圧タービン２の入口側に備えたインターセプ
ト弁２ｂを、負荷遮断時，ないしタービン非常停止装置
の動作時に閉じて再熱器７，および再熱蒸気管中に多量
に存在している蒸気が中圧タービン２，低圧タービン３
に流入するのを阻止し、それ以外の定常運転時にはイン
ターセプト弁２ｂを全開状態に保持している。

【０００４】また、前記の再熱蒸気タービンにおいて
は、給水加熱器６，系外プラント９などで消費する抽気
蒸気量を考慮し、高圧タービンの排気圧力が、定格の運
転条件でスラスト軸受に加わる残留スラスト荷重，およ
びタービン翼列に加わる力が許容範囲を超えないよう設
定した計画値を保つように設計されており、その計画値
は、図３の特性線Ａで表すように高圧タービンの主蒸気
流量に増大に追従して排気圧力が高まるような比例の関
係に定めてある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した構
成の再熱蒸気タービンにおいて、補助蒸気系統８を通じ
て系外プラント９に供給する抽気蒸気量を増量させる
と、タービン運転の安全面で次記のような問題が発生す
る。すなわち、高圧タービン１の排気側から系外プラン
ト９に送気する抽気蒸気量を当初定めた計画値を超えて
増量すると、従来の運転方式のままでは、高圧タービン
１の排気圧力が図３の特性線Ａで表した計画値を下回っ
て特性線Ｂで表すように排気圧力が低下する。この結
果、高圧タービン１では蒸気入口と出口との間の圧力差
が増大してロータに働く残留スラスト荷重が大きくなる
とともに、タービン内部では翼列に作用する前後圧力差
が増して個々のタービン翼に加わる力が増加するように
なり、その力がスラスト軸受の荷重許容範囲値，翼列の
機械的強度を超える事態になると、最悪の場合にスラス
ト軸受，タービン翼が破損するといった重大事故に進展
するおそれがある。

【０００６】そのために、従来ではタービン出力，抽気
蒸気量を比較的低い値に制限して運転しているのが現状
であり、系外プラントで計画値以上の蒸気消費の要求が
ある場合でも、そのその増量可能範囲は極く狭く、多量
の消費要求に対応させることができなかった。本発明は
上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課
題を解決し、系外プラントに供給する抽気蒸気量を計画
値以上に増量する必要が生じた場合でも、タービンの安
全運転を確保しつつ抽気蒸気量の増量を可能にした再熱
蒸気タービンの運転制御方法，および装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
り次記のような運転制御方法，運転制御装置を採用する
ことにより達成される。まず、本発明の運転制御方法に
よれば、高圧タービンの排気蒸気を再熱器，インターセ
プト弁を経て中圧タービンに送気するするととにも、再
熱器の手前から補助蒸気系統を通じて高圧タービンの排
気蒸気の一部を抽気して系外プラントに供給する再熱蒸
気タービンにおいて、系外への抽気蒸気流量の増加に対
応して前記インターセプト弁を絞り込み、高圧タービン
の排気圧力があらかじめ設定した圧力値を下回らないよ
うに調整するものとし、具体的には次記のような形態で
実施することができる。

【０００８】１）インターセプト弁の弁開度を前圧制御
モードで制御し、かつその設定圧力を高圧タービンの主
蒸気流量と比例関係に追従させて調整する。 ２）系外に供給する抽気蒸気流量の上限値に対応したイ
ンターセプト弁の絞り込み弁開度をあらかじめ設定して
おき、抽気流量の増加時にインターセプト弁を前記弁開
度に絞り込むようにする。

【０００９】上記のように、インターセプト弁を絞り込
むことにより、図３の特性図において特性線Ｃで表すよ
うに高圧タービンの排気圧力が高まり、この絞り込み後
の状態で系外プラントに供給する抽気蒸気量が増大して
も排気圧力の低下は特性線Ｄにとどまり、あらかじめ設
定しておいた排気圧力の計画値（特性線Ａ）を下回らな
いような状態での運転が確保される。これにより、高圧
タービンの主蒸気流量の上限を超えない範囲で、タービ
ンの残留スラスト荷重，および翼列に加わる荷重を許容
範囲内に抑えた状態での安全運転を確保しつつ、系外プ
ラントに供給する抽気蒸気量を当初の計画値以上に増量
させることが可能となる。

【００１０】なお、前項１）の制御方法では、抽気蒸気
流量の増加に相応して高圧タービンの排気圧力があらか
じめ設定したおいて計画値を下回らないように排気圧力
設定値を高める方向に補正し、この補正圧力設定値に対
応してインターセプト弁の絞り込み開度を調整する。ま
た、前項２）の制御方法では、抽気量が増加した際にイ
ンターセプト弁があらかじめ設定しておいた上限の絞り
込み開度まで絞り込まれるので、抽気蒸気量の上限以下
の範囲では抽気量の増大の程度に左右されずに、高圧タ
ービンの排気圧力が計画値を下回ることなくタービンの
安全運転が確保される。

【００１１】一方、上記の運転制御方法を実施するため
の制御装置として、本発明によれば、高圧タービンの主
蒸気流量を計測する流量検出器と、高圧タービンの排気
圧力を計測する圧力検出器と、各検出器の信号を基にイ
ンターセプト弁の絞り開度を決定する演算器を組み合わ
せて制御系を構成するものとする。そして、前項１）の
制御方法を実施する場合には、抽気蒸気流量の増加時に
流量検出器で検出した高圧タービンの主蒸気流量，圧力
検出器で検出した高圧タービンの排気圧力を基に演算器
では排気圧力があらかじめ設定した計画値を下回らない
ように排気圧力設定値を補正し、この補正設定値を基に
インターセプト弁の絞り開度を調整する。

【００１２】また、前項２）の制御方法を実施する場合
には、抽気蒸気流量の増加に伴って流量検出値が増大す
ると、演算器からの指令でインターセプト弁を抽気蒸気
量の上限に対応してあらかじめ設定しておいた所定の弁
開度まで一気に絞り込む。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
に基づいて説明する。なお、図１の図中で図２に対応す
る部分には同じ符号が付してある。すなわち、図１の実
施の形態では、中圧タービン２の入口側に設けたインタ
ーセプト弁２ｂに対して、高圧タービン１の入口側で主
蒸気流量を計測する流量検出器１０，高圧タービンの排
気側で排気圧力を計測する圧力検出器１１，および各検
出器１０，１１の検出値を基にインターセプト弁２ｂの
絞り込み弁開度を決定する演算器１２を組み合わせた弁
絞り込み制御系を装備している。

【００１４】そして、高圧タービン１の排気側から補助
蒸気系統８を通じて系外プラント９に供給する抽気蒸気
流量が増加した場合には、演算器１２からの指令でイン
ターセプト弁２ｂを絞り込み、高圧タービン１の排気圧
力が図３に示した計画値（特性線Ａ）を下回らないよう
に制御する。ここで、インターセプト弁２ｂの絞り込み
制御方法には、具体的に次記の実施例がある。

【００１５】〔実施例１〕インターセプト弁２ｂの弁開
度を前圧制御モードで制御し、かつその設定圧力を高圧
タービン１の主蒸気流量と比例関係に追従させて調整す
る。この制御方法では、高圧タービン１の排気側から系
外プラント９に供給する抽気流量が増加した場合には、
演算器１２ではあらかじめ設定した計画値（図３の特性
線Ａ）を下回らないように排気圧力設定値を高める方向
に補正し、この補正圧力設定値に対応してインターセプ
ト弁２ｂの絞り開度を調整する。これにより、タービン
の残留スラスト荷重，翼列に加わる荷重が許容範囲を超
えることがないようにして安全運転を確保しつつ、系外
プラント９に供給する抽気蒸気量の増量が可能となる。

【００１６】〔実施例２〕この実施例では、あらかじめ
系外プラント９に供給する抽気蒸気流量の上限値に対応
して設定したインターセプト弁２ｂの絞り込み弁開度設
定値を演算器１２に格納しておき、抽気流量が増量した
場合にはその流量増加の程度に関係なくインターセプト
弁２ｂを前記弁開度まで絞り込む。

【００１７】この制御方法により、系外プラント９に供
給する抽気流量が増加した場合には、許容範囲内での抽
気流量の増大程度に関係なく、高圧タービンの排気圧力
が計画値を下回ることなしにタービンの安全運転が確保
される。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の運転制御方
法，および装置によれば、高圧タービンの排気側から系
外プラントに供給する抽気量の増加に合わせて中圧ター
ビンのインターセプト弁を絞り込むようにしたので、系
外プラントでの要求から抽気蒸気量を増加させても、高
圧タービンの排気圧力が高圧タービンの主蒸気流量に対
応してあらかじめ設定した計画値を下回ることがなくな
る。これにより、従来の運転方式のように、系外プラン
トに供給する抽気蒸気量が翼列の強度，残留スラスト荷
重との関係から制限されることがなくなり、高圧タービ
ンの蒸気流量の上限を超えない範囲で系外への抽気蒸気
量を大幅に増量させて系外プラントの消費要求に対応さ
せることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による再熱蒸気タービンの蒸気
系統，およびインターセプト弁の制御系統を表す図

【図２】従来における再熱蒸気タービンの蒸気系統図

【図３】高圧タービンの蒸気流量と排気圧力との関係を
表す特性図

【符号の説明】

１ 高圧タービン ２ 中圧タービン ２ｂ インターセプト弁 ５ ボイラ ７ 再熱器 ８ 補助蒸気系統 ９ 系外プラント １０ 流量検出器 １１ 圧力検出器 １２ 演算器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧タービンの排気蒸気を再熱器，インタ
   ーセプト弁を経て中圧タービンに送気するするととに
   も、再熱器の手前から補助蒸気系統を通じて高圧タービ
   ンの排気蒸気の一部を抽気して系外プラントに供給する
   ようにした再熱蒸気タービンにおいて、系外への抽気蒸
   気流量の増加に対応して前記インターセプト弁を絞り込
   み、高圧タービンの排気圧力があらかじめ設定した圧力
   値を下回らないように調整することを特徴とする再熱蒸
   気タービンの運転制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の運転制御方法において、イ
   ンターセプト弁の弁開度を前圧制御モードで制御し、か
   つその設定圧力を高圧タービンの主蒸気流量と比例関係
   に追従させて調整することを特徴とする再熱蒸気タービ
   ンの運転制御方法。
3. 【請求項３】請求項１記載の運転制御方法において、系
   外に供給する抽気蒸気流量の上限値に対応したインター
   セプト弁の絞り込み弁開度をあらかじめ設定しておき、
   抽気流量の増加時にインターセプト弁を前記弁開度に絞
   り込むようにしたことを特徴とする再熱蒸気タービンの
   運転制御方法。
4. 【請求項４】高圧タービンの排気蒸気を再熱器，インタ
   ーセプト弁を経て中圧タービンに送気するするととに
   も、再熱器の手前から補助蒸気系統を通じて高圧タービ
   ンの排気蒸気の一部を抽気して系外プラントに供給する
   ようにした再熱蒸気タービンにおいて、系外への抽気流
   量増加に対応して前記インターセプト弁を絞り込む制御
   手段として、高圧タービンの主蒸気流量を計測する流量
   検出器と、高圧タービンの排気圧力を計測する圧力検出
   器と、各検出器の信号を基にインターセプト弁の絞り開
   度を決定する演算器を備えたことを特徴とする請求項１
   ないし３記載の運転制御方法の実施に用いる再熱蒸気タ
   ービンの運転制御装置。