JPS60169605A

JPS60169605A - 蒸気タ−ビンプラント

Info

Publication number: JPS60169605A
Application number: JP2438984A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Shibashita; 直昭柴下; Hajime Toritani; 初鳥谷; Hitoshi Isa; 伊佐　均
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-02-14
Filing date: 1984-02-14
Publication date: 1985-09-03
Anticipated expiration: 2010-01-18
Also published as: JPH073163B2

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、蒸気タービンプラントに係り、特にタービン
の起動および負荷運転を安全にかつ効率よく行うために
好適な蒸気タービンプラントに関する。

〔発明の背景〕

第１図に、従来の蒸気タービンプラントを示す。

この図に示す蒸気タービンプラントは、蒸気発生器１と
、再熱器２と、高圧セクション４と、中圧セクション５
と、低圧セクション６と、高圧セクション４の大口弁７
と、高圧セクション４および中圧セクション５０入口部
に設けられた刀口減升８と、ＨＰバイパス升１３をＭす
る尚圧セクション４のバイパス系統と、ベンチレータ弁
１４を有する高圧セクション４の真望系統と、中圧セク
ション５の加減弁８の上流側に設けられたＬＰノ（イバ
ス弁１５と、高圧セクション４の刀口減弁８の下ｉＫ設
けられたノズルボックス９と、高圧セクション４の出口
部と再熱６２とを結ぶ系統に設けられた逆止弁１２とを
備えている。そして、前記蒸気発生器１と再熱器２とに
よりボイラが構成されている。

前記蒸気タービンプラントでは、蒸気発生器１と再熱器
２から供給された蒸気は、それぞれＨＰバイパス弁１３
とＬＰバイパス弁１５とを経由して蒸気コンデンサＣに
流れ、復水となって蒸気発生器１へ戻るうこのサイクル
により蒸気一度が上昇し、所定の温度条件に達すると、
高圧セクション４全、ＨＰバイパス弁１３を通してバイ
パスし、中圧セクション５に通気するか、あるいはＨＰ
バイパス升１３全通じて蒸気をバイパスしつつ、高圧セ
クション４から中圧セクション５へ通気し、タービンを
昇速する。

第２図に、蒸気温度の上昇特性を示す。

一般に、蒸′Ａ温度の上昇率は必すしも一定ではないが
、第２図中では仮りに一定として示している。

ところで、従来技術では初めに通気するタービンセクシ
ョンハ、重圧セクション４．！：中圧セクション５のい
ずれかであり、その順位は予め定められている。また追
気後、タービンセクション内で仕事をし、蒸気温度、圧
力が下がるため、通気時の蒸気条件も予め定められてい
る。

次に、第３図および第４図に高圧セクションに設けられ
ているノズルポックスケ示す。

これらの図に示すノズルボックス９は、内部室が仕切り
壁により限数個（この実Ｌ・１列では４個）のノズル９
ａ〜９ｄに仕切られており、谷ノズル９ａ〜９ｄに対応
して加減弁８３〜８ｄが設けられている。そして、各ノ
ズル９ａ〜９ｄから、タービンロータ１１に植え込まれ
た翼１１’に同かって蒸気Ｓを噴射するようになってい
る。

ついで、第５図および第６図に高圧セクション以外のタ
ービンセクションの入口部に設けられている全周噴射（
スロットル）手段を示ｒ０これらの図に示す全周噴射手
段１０は、内部室が仕切られておらず、全周１０′から
前記タービンロータ１１の翼１１′に向かって蒸気Ｓｅ
噴射するようになっている。

なお、第３図および第５図において、Ｐｌｌは翼の上流
の圧力としてのボール圧力、ＰＣは翼の下流の圧力を示
し、第５図および第６図において、　１８は力ｌ減弁を
示す。

続いて、第７図に流体（ここでは蒸気）の流量と圧力と
の関係を示す。

一般に、流量Ｑと圧力Ｐとの関係は、Ｑ＝Ｃ−Ａ−ｆ　（ΔＰ）　・・・・・・・・・（１）
となる。ここで、Ｃ・・・定数Ａ・・・流体の通る部分の面積（ここでは、ノズル面積） ΔＰ・・・上流と下流の圧力差（ここでは、Ｐｔ＋Ｐｃ）ｆ・・・関数（ここでは、ΔＰの関数）である。

（１）式から、流量Ｑが低下した場合には、面積Ａを変
化させるか、あるいは圧力差ΔＰを変化させる必要があ
る。従来技術において、高圧セクション４に設けられて
いるノズルボックス９でハ第３図および第４図に示す加
減弁８８〜８ｄを調節することによシノズル面積人を変
化させるようになっている。また、高圧セクション４以
外のタービンセクションに設けられている全周噴射手段
１゜では加減弁８を調節することによって圧力差ΔＰを
変化させるようになっている。

そして、前記従来技術では第１図において最高圧ツタ−
ビンセクションである高圧セクション４にのみ、ノズル
ボックス９が設けられていて、他のタービンセクション
にはノズルボックス９が設けられ−Ｃいない。また、前
記＾圧セクション４以外のタービンセクションにはバイ
パス系統や真空系統も設けられておらず、高圧セクショ
ン４と他のタービンセクションとの切り離し運転ができ
ないようになっている。

ついで、第８図にタービンセクション数と負荷率を示し
、さらに第７図に３種の制御方式の出力特性を示し、続
いて第８図に前記各制御方式の初段佼温度特性を示す。

近時、蒸気タービンプラントの再熱器の多段化による効
率向上、蒸気条件の高温、高圧化による効率向上および
中間負荷運転等の要求により、タービンの起動および運
転条件について１．１１一層多様化が要求されている。

まず、再熱器の多段化により、タービンセクション数が
増加している。これに対して、タービンセクションに順
位を持たせてタービンを起動する従来技術において、例
えば中圧タービン５を起動させるような場合、タービン
セクション数の増加により第８図に示すごとく、各ター
ビンセクション当たシの全体に占めるタービン負荷％が
減少し、タービン負荷上昇はタービンセクション数トト
モに鈍くなる。

また、従来技術では最高圧のタービンセクション以外の
タービンセクションにはノズルボックス９が設けられて
おらず、タービンセクションの入口部のノズル面積Ａが
一定構造となっているため、タービンセクションの入口
部の圧力が上昇しにくく、つまりボール圧力ＰＲが立た
ず、第９図に示すスロットルガバニング線の負荷特性と
なる。

次に、蒸気条件の高温化により、タービンセクションの
蒸気温度が高くなる。これに対して、従来技術では前述
のごとく、最高圧のタービンセクション以外のタービン
セクションでは、入口部のノズル面積が一定構造のため
、タービンセクションの入口部の圧力が上昇せず、第９
図から分かるように、負荷が取りにくい。こ７ｔは、言
いかえると、タービンセクションの内部での温度低下が
小さいことを意味し、タービンセクションに供給さ１１
だ蒸気が仕事をしないで流出していることを意味してい
る。これについて、初段後温度を世１にとり、第１０図
にスロットルガバニング線として示す。

さらに、タービン起動時に発生するタービン各部の熱応
力は、通気時の蒸気温度とタービンセクションのメタル
温度との温度差ΔＴが大きい程、発生応力が大きいが、
タービン起動時にコールドスタートを行う場合、タービ
ンセクションのメタル温度が低いため、温度差ΔＴを小
さくすることからすれば、第１０図に示すスロットルガ
バニング線よりもノズル力バニング線による制御方式が
有利であｐｌ　タービンの急速起動の要求からすれば、
別の制御方式の方が有利である。しかし、従来技術では
、その選択ができなかった。

要するに、従来技術では最高圧のタービンセクション以
外のタービンセクションにノズルボックス９、バイパス
系統および真空系統とが設けられておらず、最高圧のタ
ービンセクションと他のタービンセクションとの切り離
し運転ができない。

したがって、タービンセクションの増加に伴い、各ター
ビンセクションの負荷上昇率が低下し、急速起動ができ
ない欠点がある。

また、従来技術では最高圧のタービンセクション以外の
タービンセクションにはノズルボックス９が設けられて
いないので、最高圧のタービン七りゾヨン以外のタービ
ンセクションの入口部のノズル面積Ａが一定である。し
たがって、タービン起動時にボール圧力Ｐｉが立たない
ので、タービンセクションの内部で蒸気が仕事をしない
で流出するため、出口部の蒸気温度が高い。その結果、
起動時に蒸気を流すタービンセクションの熱応力が大き
くなる欠点があり、起動時のタービンセクションの出口
部の蒸気温度を適正値に下げると、定格運転のタービン
セクションの入口部の蒸気条件に移行させる時間が長く
なり、効率が低下する欠点がおる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなくし、急速起
動が０工能であって、かつ熱応力を小さくでき、しかも
定格運転への移行を速やかに行い得る蒸気タービンプラ
ントを提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、蒸気発生器と１段以上の再熱器とで構成され
たボイラと、２以上のタービンセクションと、タービン
セクションの入日部に設けられた加減弁とを有する蒸気
（タービンプラントにおいて、前記２以上のタービンセ
クションのうちの、最筒圧のタービンセクションの加減
弁の下流にノズルボックスを設けるとともに、他のター
ビンセクションのうちから選択されたタービンセクショ
ンの加減弁の下流にもノズルボックスを設けたこと、前
記ノズルボックスを設けたタービンセクションに、当該
タービンセクションの内部を真空にする真空系統と、バ
イパス系統とを設けたところに特徴を有するもので、こ
の構成により前記目的を全て達成することができたもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実Ｌｒ１ｆａ例を図面により説、明す
る。

第１１図は、本発明の第１の実施例を示すもので、この
実砲列のものは、ボイラが蒸気発生器１と、第１．第２
の再熱ｆｆ１ｉ２ｔｓ２２の２段の再熱器とで構成され
ている。

そして、タービンセクションは超高圧セクション３と、
高圧セクション４と、この実施例では１段のみの中圧セ
クション５と、低圧セクション（図示せず）とを備えて
いる。

前記超高圧セクション３は、蒸気入口配管を通じて前記
蒸気発生器１に接続されている。この超高圧セクション
３の蒸気入口配管には、大口弁７１と加減弁８１とが設
けられ、この加減弁８１の下ａ　側にノズルボックス９
１が設けられでいる。

また、超高圧セクション３は蒸気出口配管を通じて第１
の再熱器２１に接続されており、この蒸気出口配管には
逆止弁１２＋が設けられている。前記超高圧セクション
３の蒸気入口配管と蒸気出口配管間には、ｖＨＰバイパ
ス弁１：う１を有スるバイパス系統が設けられている。

ａ記超高圧セクション３の蒸気出口配管には、ｖＨＰベ
ンチＶ−タ弁１４．を有する真空系統が接続されている
。

前記高圧セクション４は、＃、気入口配管を通じて第１
の＋１）熱器２Ｉに接続されている。この市川セクショ
ン４の蒸気入口配管には、大口弁７２と加減弁８２とが
設けられ、こ−の加減弁８２の下流Ｉ１１にノズルボッ
クス９ｚが設けら才している。さらに、この尚圧セクシ
ョン４は蒸気出口配管を通じて第２の再熱器２２に接続
されている。前記高圧セクション４の蒸気入口配管と蒸
気出口配管間には、ＨＰバイパス弁１３２を有するバイ
パス系統が接続されている。前記高圧セクション４の蒸
気出口配管には、ＨＰベンチレータ弁１４２を有する真
空系統が接続されている。また、前記商用セクション４
の蒸気入口配管と蒸気コンデンサＣとを結ぶ配管にはＩ
Ｐ−ＬＰバイパス弁１５．が設　（けられている。

前記中圧セクション５は、蒸気出口配管を通じて第２の
再熱器２２に接続されている。この中圧セクション５の
蒸気入口配管には、加減弁８３が設けられておシ、前記
中圧セクション５の蒸気入口配管と蒸気コンデンサＣと
を結ぶ配管にはＬＰバイパス升１５２が設けられている
。なお、この中圧セクション５から低圧セクション（図
示せず）へ蒸気を流すようになっている。

前記超高圧セクション３と尚圧セクション４とに設けら
れたノズルボックス９１，９２には、前記第３図、第４
図に示す構造のものが使用されている。

前記第１の実施例の蒸ゾしタービンプラントは、次のよ
うに運転され、作用する。

いま、高圧セクション起動の場合を例とし、超高圧セク
ション３と高圧セクション４の関連作動について説明す
る。

前記高圧セクション起動の場合、高圧セクション４の大
口弁７２を開とし、ＨＰベンチレータ弁１４２を閉とす
る。一方、超高圧セクション３の人口弁７！を閉と（７
、Ｖ　ＨＴ）ベンチレータ弁１４゜を開とし、超高圧セ
クション３の内部（ｒ−真空に保ち、風損による温度上
昇を防止しておく。

この運転モードでは、蒸気発生器１がら供給された蒸気
は、超高圧セクション３に設けられたｖ■ＩＰバイパス
弁ｘ３．奮進じて第１の再熱器２１に流れ、この渠４の
！＋熱器２１で再加熱される。そして、前記第１の再熱
器２１で加熱された蒸気は、高圧セクション４の蒸気入
口配管に設けられた加減弁８２と、その下流に設けられ
たノズルボックス９２を通って高圧セクション４へ流れ
る。

このように、尚圧セクション起動時、尚圧セクション４
を超高圧セクション３がら切シ離して運転できるので、
タービンの負荷上昇率が向上するため、急速起動が可能
となる。

かかる高圧セクション起動時において、蒸気の流ｉ１Ｑ
が低い場合には、高圧セクション４の加減弁８２を開閉
し、ノズルボックス９２のノズル面積Ａを変化させる。

これにより、高圧セク／ヨン４の入口部側の圧力とし、
てのボール圧力ＰＲを高くすることがり能となる。この
ボール圧力ＰＲを高くすると、高圧セクション４の内で
蒸気が仕事をし、蒸気温度が低下する。その結果、高圧
セクション４の出口部の蒸気温度が高くなることを懸念
して高圧セクション４に流す蒸気の温度を低くする必要
がなく、シたがって定格運転時の入口部の蒸気湿度に移
行させる時間を短縮することができる。

１ｋ、前記高圧セクション４のノズルボックス９２の開
側１は、尚圧セクション４のメタル温度を考慮し、加減
弁８２を操作して、段落蒸気温度との温度差ΔＴが最小
となるように、第１０図に示す３種の制御方式、すなわ
ちスａットルガバニンク、ノズルガバニング、コンバイ
ントカバニングの中から選択して採用する。

さらに、尚圧セクション４へ流入しきれない蒸気は、Ｉ
Ｐ−ＬＰバイパス弁１５１よシ適時蒸気コンデンサＣへ
流す。この蒸気コンデンサＣに流れた蒸気は、復水とな
って蒸気発生器１へ戻される。

ついで、超高圧セクション３のＶ　Ｌｌ　１）バイパス
弁１３１　とＶ　ｆ−Ｉ　Ｐベンチレータ弁１４１　と
を閉とし、超高圧セクション３の大口弁７１を開とし、
超高圧セクション３に通気する。

超高圧セクション３へ通気後の姓速、負衝上昇過程では
、公知の技術である熱厄力看理によるタービン制御を行
う。

また、高圧セクション４を超高圧セクション３と切シ離
し運転ができるので、面圧セクゾヨ／起動後、超、・ｄ
〕圧セクション３を真空としたまま、高圧セクションと
そのト流のタービンセクションのみで運・転することも
できる。この場合には、高圧セクション４の下流では第
１図に示す従来の蒸気ターヒンプラントと同じになる。

また、負荷の点から見れば、超高圧セクション３の分の
負荷がなくなった中間負荷運転となる。さらに、この場
合、ボイラ側からの入熱は超高圧セクション３で仕事を
するエネルギー分たけ不要となり、しかもノズルボック
ス９２を設けていることから、前６己従来の蒸気タービ
ンプラントと同様の運転パターンを採ることができる。

次に、超高圧セクション起動時においては、超昼圧セク
ション３の人口弁７Ｉを開とし、ｖＨＰベンチレータ弁
１４．を閉とする。また、高圧セクション４の人口弁７
２を閉とし、Ｈｌ）ベンチレータ弁１４２を開として、
高圧セフ・／コン４の内部を真空に保つ。

ついで、前記高圧セク／ヨン届励の場合と同様の弁制御
で運転する。

進んで、第１２図は本発明の第２の実施例を示すもので
、この実施ｉ刈のものはボイラが蒸気発生器ｌとｎ段（
ただし、ｎ＝１．２．・・・・・・）の再熱器とで構成
されている。

ソシテ、タービンステーションは超高圧セクション３と
、旨圧セクション４と、を段（ただし、ｔ＝　ｎ　−２
）の中圧セクション（５１〜５Ｌ）と、低圧セクション
（図示せず）とで溝底されている。

さらに、前記超高圧セクション３と、高圧セクション４
にはノズルボックス９．．９２が設けられ、ｍ段の中圧
セクンヨ／のうちから選択さ１した中圧セクションには
ノズルボックス９３．・川・・が設けられている。

前記ノズルボックス９４，９□、９３．・・・・・・が
設ケラれたタービンステーションには、バイパス系統と
、真空系統とが設けられているつ１１Ｊ記超高圧セクシ
ヨン３のバイパス系統Ｕ　Ｖ　ＨＰバ、イパス弁１３１
を備え、真空系統はＶＨＰベンチレータ弁１４．を備え
ている。前記市川セクション４のバイパス系統はＨＰバ
イパス弁１３２ケ備え、真空系統はＨＰベンチレータ弁
１４２を備えている。

Ｉｎ段のうちから選択された中圧セクション５１゜・・
・・・・バイパス系統はバイパス弁１３３．・・・・・
・を備え、輿望系統はベンチレータ弁１４３．・旧・・
全備えている。

また、前記高圧セクション４の人口側と蒸気コンデンサ
Ｃ間にはＩＰ−ＬＰバイパス弁１５．が設けられ、各中
圧セクション５１〜５１の入口側と蒸気コンデンサＣ間
にはＬＰバイパス弁１５□〜１５．（ただし、ｍ＝ｎ−
１）が設けられてぃる。

前記第２の実施例のものは、ノズルボックス９３、・・
・・・・と、バイパス系統と、真空系統とが設けられて
いる中圧セクション５１．・・・・・・を起動運転でき
、起動後も超高圧セクション３や高圧セクション４と切
り離して運転できる外は、前記第１の実施例と同様であ
る。

なお、この第１２図に示す第２の実施例において、全部
の中土セクション５１〜５ｔにノズルボックスと、バイ
パス系統と、真空系統を設けてもよい。

また、この第１２図において、７１〜７３は入口弁を示
し、１２１〜１２．は逆止弁を示す。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、蒸気発生器と１段以上の
再熱器とで構成されたボイラと、２以上のタービンセク
ションと、タービンセクションの入口部に設けられた加
減弁とを備えた蒸気タービンプラントにおいて、前記２
以上のタービンセクションのうちの最高圧のタービンセ
クションの加減弁の下流にノズルボックスを設けるとと
もに、他ツタービンセクションのうちから選択されたタ
ービンセクションの加減弁の下流にもノズルボックスを
設け、前記ノズルボックスを有するタービンセクション
に、それぞれ当該タービンセクションの内部を真空にす
る真空系統と、ノ・イ・（スボ統とを設けたことにより
、ノズルボックスと、真空系統と、バイパス系統とを有
するタービンセクションを、他のタービンセクションと
切り離して起動運転が可能となるので、急速起動かでさ
る効果がある。

また、本発明によれは、ノズルボックスを有する最高圧
のタービンセクションや選択されたタービンセクション
は、そのノズルボックスの作用により、超勤運転時にボ
ール圧力が立ち、そのタービンセクションの内部で蒸気
が仕事をして流出するので、タービンセクションの出口
部の蒸気温度が低下するし、スロットルカバニング、ノ
ズルガバニンク、コンハインドカハニングの３種の制御
方式から熱応力を減少させる上で、最も有利な制御方式
を採用できるので、熱応力を小さくできる効果があり、
タービンセクションの入口部へｆｉｔ蒸気温度を高くで
きるので、短絡運転時の入口部の蒸気温度に速やかに移
行し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の蒸気タービンプラントの系統図、第２図
は蒸気温度の上昇特性を示す図、第３図はノズルボック
スの一例を示す縦断側面図、第４図は同正面図、第５図
は全周噴射（スロットル）手段の縦断側面図、第６図は
同正面図、第７図は流体（蒸気）流量と圧力との関係を
示す図、第８図はタービンセクション数と負荷率を示す
図、第９図はタービンセクションの３種の制御方式の出
力特性を示す図、第１０図は同制御方式の初段後温度特
性を示す図、第１１図は本発明の第１の実施例を示す系
統図、第１２図は同第２の実施例を示す系統図である。１・・・蒸気発生器、２１〜２１・・・再熱器、３・・
・超高圧セクション、４・・・高圧セクション、５！〜
５ｔ・・・中圧セクション、７１〜７３・・・大口弁、
８１〜８３・・・加減弁、９１〜９３・・・ノズルボッ
クス、１３１・・・バイパス系統に設けられたＶ　ＨＰ
・（イノくス弁、１３２・・・同ＨＰバイパス弁、１３
３〜１３ｈ・・・同バイパス弁、１４！・・・真空系統
に設けられたＶＨＰベンチレータ弁、１４２・・・同１
．（Ｐベンチレータ弁、１４３〜１４ｋ・・・同ベンチ
レータ弁。代理人　弁理士　秋本正実再鼾魚気碕ｎ□ 第Ａ口　第６０／１第７図茅８　口ターヒ゛〉七７ジツ〉教３Ｌ　Ｊ（高１玉ミ、畔トー１テヨ、イａ圧、）ターヒ゛
ン已フｉ＞是ぐ４１＝＝＞　（超高圧７島丘７す圧、イ自圧）茅′／　図汰量　（’／−）茅ｌＯ固 ρ　５θ　／ρρ ｊ乳量　（２）

Claims

【特許請求の範囲】

１、蒸気発生器と１段以上の再熱器とで構成されたボイ
ラと、２以上のタービンセクションと、タービンセクシ
ョンの人口部に設けられた加減弁とを備えた蒸気ターヒ
ンプラントにおいて、前記２以上のタービンセクション
のうちの最高圧のタービンセクションの加減弁の下流に
ノズルボックスを設けるとともに、他のタービンセクシ
ョンのうちから選択されたタービンセクションの加減弁
のト流にもノズルボックスを設け、前記ノズルボックス
を有するタービンセクションに、それぞれ当該タービン
セクションの内部を真空にする真空系統と、バイパス系
統とを設けたことを特徴とする蒸気タービンプラント。