特許 6121192 蒸気タービンのグランドシール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6121192

(24)【登録日】2017年4月7日

(45)【発行日】2017年4月26日

(54)【発明の名称】蒸気タービンのグランドシール装置

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/06 20060101AFI20170417BHJP

【ＦＩ】

   F01D11/06

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-32343(P2013-32343)

(22)【出願日】2013年2月21日

(65)【公開番号】特開2014-163233(P2014-163233A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2016年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】赤垣 昭憲

【審査官】 稲葉 大紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６１−１８７５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５８−１７６４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−１１７１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８５３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／０２８０５９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ １１／０４−１１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気タービンのグランド部をシールするグランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する蒸気タービンのグランドシール装置において、
蒸気タービンへの主蒸気の流入を遮断して蒸気タービンを急停止する場合、または蒸気タービンによって駆動される発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転する場合に、蒸気タービンへの主蒸気の流入を制御する主蒸気制御弁と、
該主蒸気制御弁の上流側から分岐して前記グランド部へシール蒸気を導くシール蒸気分岐通路と、
該シール蒸気分岐通路に設けられて、前記グランド部に作用するシール蒸気圧力を制御するシール蒸気圧制御弁と、
該シール蒸気圧制御弁の開度を制御するシール蒸気制御装置と、を備え、
該シール蒸気制御装置は、グランド部へのシール蒸気圧を一定の目標圧力に保持するようにシール蒸気圧制御弁の開度を制御する目標制御部と、
前記蒸気タービンを急停止する場合または発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転する場合の少なくともいずれかの場合に、シール蒸気圧制御弁の開度を、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に対応した開度に可変制御する過渡制御部と、を有し、前記過渡制御部によるシール蒸気圧制御弁の開度制御は一定時間だけ実行され、その後は前記目標制御部による制御が行われることを特徴とする蒸気タービンのグランドシール装置。

【請求項2】

前記シール蒸気制御装置は、前記蒸気タービンを急停止させるタービントリップ時の前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力と前記シール蒸気圧制御弁の開度との関係を設定した第１関数設定部を有したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンのグランドシール装置。

【請求項3】

前記シール蒸気制御装置は、前記発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転させる発電機解列時の前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力とシール蒸気圧制御弁の開度との関係を設定した第２関数設定部を有したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンのグランドシール装置。

【請求項4】

前記第１関数設定部に設定された関係は、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力が高くなるに従って前記シール蒸気圧制御弁の開度が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービンのグランドシール装置。

【請求項5】

前記第２関数設定部に設定された関係は、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力が高くなるに従って前記シール蒸気圧制御弁の開度が小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の蒸気タービンのグランドシール装置。

【請求項6】

前記蒸気タービンからグランド部へ漏洩したグランドリーク蒸気が前記グランド部のシール蒸気として前記シール蒸気圧制御弁の下流側のグランドシール通路に供給されることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンのグランドシール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気復水タービンのグランドシール装置に関し、特に、グランド部をシールするグランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する場合のグランドシール装置に関する。

【背景技術】

【0002】

通常、復水式蒸気タービンにおいては、タービン停止時であっても、タービン車室内の真空度を保持しているため、グランド部にシール蒸気を供給して、外部から空気等が侵入してタービン車室内の真空度が低下するのを防止するようになっている。

【0003】

このタービングランドシール蒸気は、タービン入口蒸気を減圧して使用する場合が多いが、このタービン入口蒸気を減圧して使用する場合、運転状態からタービントリップが生じた際には、主蒸気止弁が閉じられ、また、発電機解列が生じた場合には無負荷運転状態にするため主蒸気加減弁が微開状態にされるため、グランドシール蒸気が十分に得られずグランドシール性が悪化する問題があった。

【0004】

また、定圧運転の蒸気タービンの場合には、タービン入口蒸気圧力が一定であるため、運転状態からタービントリップや発電機解列が生じた際に、必要とする所定のシール蒸気圧の確保が容易である。

【0005】

しかし、変圧運転の蒸気タービンの場合には、タービン入口蒸気圧力が変わるため、シール蒸気圧制御弁を介してのシール蒸気圧の制御領域が変わる。このため、運転中の状態からタービントリップまたは発電機解列が生じた際に、シール蒸気圧力を必要とする所定圧力に保持することが困難であった。

【0006】

このため、タービン入口蒸気圧力が変化する変圧運転タービンの場合においても、運転中の状態からタービントリップまたは発電機解列が生じた際の過渡時にシール蒸気圧力の変動を抑えて一定に制御可能とすることが要求されていた。

【0007】

なお、タービングランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を使用する例として、特許文献１（特開２０１０−２０９８５８号公報）を挙げることができる。
この特許文献１の図１、２等には、蒸気タービン装置について開示され、高圧タービンと低圧タービンとが設けられ、各グランドシールに蒸気を供給または各グランドシール部の蒸気を回収して復水器に導くグランドシール系統配管を備え、低圧タービンのグランドシール部へのシール蒸気が、高圧タービンから低圧タービンに導かれる主蒸気を分岐して、供給する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１０−２０９８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前記特許文献１には、低圧タービンのグランドシール部へのシール蒸気が、高圧タービンから低圧タービンに導かれる主蒸気を分岐して、供給する構成が開示されているに止まり、タービントリップ時や、発電機解列のような過渡時におけるグランドシール部へのシール蒸気圧の供給制御、さらには変圧運転のタービンにおけるシール蒸気圧の安定制御を可能とすることまでは開示されていない。

【0010】

また前述のように、変圧運転の蒸気タービンの場合には、タービン入口蒸気圧力が変わるため、運転中にタービントリップまたは発電機解列が生じた際に、シール蒸気圧力を一定圧力に効率よく保持することが困難であったため、変圧運転のタービンにおけるタービントリップ時または発電機解列時におけるシール蒸気圧の安定制御が要求されていた。

【0011】

そこで、本発明は前記課題に鑑みて、タービングランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する場合において、変圧運転の蒸気タービンであってタービン入口圧力が変動しても、タービントリップ時や発電機解列時の場合にシール蒸気圧力を一定圧力に保持して、シール蒸気圧力の制御性を向上できる蒸気タービンのグランドシール装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

かかる課題を解決するために、本発明は、蒸気タービンのグランド部をシールするグランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する蒸気タービンのグランドシール装置において、
蒸気タービンへの主蒸気の流入を遮断して蒸気タービンを急停止する場合、または蒸気タービンによって駆動される発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転する場合に、蒸気タービンへの主蒸気の流入を制御する主蒸気制御弁と、該主蒸気制御弁の上流側から分岐して前記グランド部へシール蒸気を導くシール蒸気分岐通路と、該シール蒸気分岐通路に設けられて、前記グランド部に作用するシール蒸気圧力を制御するシール蒸気圧制御弁と、該シール蒸気圧制御弁の開度を制御するシール蒸気制御装置と、を備え、該シール蒸気制御装置は、グランド部へのシール蒸気圧を一定の目標圧力に保持するようにシール蒸気圧制御弁の開度を制御する目標制御部と、前記蒸気タービンを急停止する場合または発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転する場合の少なくともいずれかの場合に、シール蒸気圧制御弁の開度を、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に対応した開度に可変制御する過渡制御部と、を有し、前記過渡制御部によるシール蒸気圧制御弁の開度制御は一定時間だけ実行され、その後は前記目標制御部による制御が行われることを特徴とする。

【0013】

蒸気タービンへの主蒸気の流入を遮断して蒸気タービンを急停止させるタービントリップ時の場合、または発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転させる発電機解列時の場合においても、クランド部にはタービン車室内の真空度を保持するために、グランド部にシール蒸気を供給して、外部から空気等が侵入してタービン車室内の真空度が低下するのを防止する必要がある。

【0014】

本発明では、主蒸気制御弁の上流側から分岐して前記グランド部へシール蒸気を導くシール蒸気分岐通路と、該シール蒸気分岐通路に設けられて、前記グランド部へのシール蒸気圧力を制御するシール蒸気圧制御弁と、該シール蒸気圧制御弁の開度を制御するシール蒸気制御装置と、を備え、該シール蒸気制御装置は、蒸気タービンを急停止する場合または発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転する場合の少なくともいずれかの場合に、シール蒸気圧制御弁の開度を、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に対応した開度に可変制御する過渡制御部を有しているため、主蒸気制御弁による主蒸気の遮断若しくは微開の影響を受けることなく、グランド部へシール蒸気を供給することが可能になる。

【0015】

さらに、この過渡制御部では、シール蒸気圧制御弁の開度を、主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に対応した開度に可変制御するため、主蒸気圧力を変えて蒸気タービンへの流入蒸気量を調整して出力制御を行う変圧運転の蒸気タービンにおいても、タービントリップや発電機解列時のグランド部へのシール蒸気圧力を一定にする制御が可能になり、シール蒸気圧力の制御性を向上できる。
また、本発明では、前記過渡制御部によるシール蒸気圧制御弁の開度制御は一定時間だけ実行され、その後は前記目標制御部による制御が行われる。
すなわち、タービントリップや発電機解列が発生して、主蒸気がタービンに供給されない過渡的な状態の一定時間だけ、過渡制御部によってシール蒸気圧制御弁を開作動せしめてシール蒸気を確保してシール蒸気圧の変動を抑えて、その後は、目標制御部による一定圧力の目標圧力への制御へと切り替えることで、シール蒸気圧力を安定制御できる。

【0016】

また、本発明において好ましくは、前記シール蒸気制御装置は、前記蒸気タービンを急停止させるタービントリップ時の前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力と前記シール蒸気圧制御弁の開度との関係を設定した第１関数設定部を有するとよい。

【0017】

このように、タービントリップ時のシール蒸気制御弁の開度を、主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に応じて設定した第１関数設定部のデータを基に算出するため、タービントリップ時において主蒸気圧力に応じた適切なシール蒸気制御弁の弁開度に制御できる。

【0018】

また、本発明において好ましくは、前記シール蒸気制御装置は、前記発電機を電力系統から解列して蒸気タービンを無負荷運転させる発電機解列時の前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力とシール蒸気圧制御弁の開度との関係を設定した第２関数設定部を有するとよい。

【0019】

このように、発電機解列時のシール蒸気制御弁の開度を、主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に応じて設定した第２関数設定部のデータを基に算出するため、発電機解列時において主蒸気圧力に応じた適切なシール蒸気制御弁の弁開度に制御できる。

【0020】

また、本発明において好ましくは、前記第１関数設定部に設定された関係、及び前記第２関数設定部に設定された関係は、前記主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力が高くなるに従って前記シール蒸気圧制御弁の開度が小さくなるように設定されるとよい。

【0021】

このように、主蒸気圧力が高くなるに従って、シール蒸気圧制御弁の開度を小さくすることで、また、逆に主蒸気圧力が低くなるに従って、シール蒸気圧力制御弁の開度を大きくすることで、いかなる運転領域からタービントリップや発電機解列が発生しても、グランド部へのシール蒸気量が一定量供給できるようになり、シール蒸気圧力の変動を抑えることができる。

【0023】

また、本発明において好ましくは、前記蒸気タービンからグランド部へ漏洩したグランドリーク蒸気が前記グランド部のシール蒸気として前記シール蒸気圧制御弁の下流側のグランドシール通路に供給されるとよい。

【0024】

このように、蒸気タービンの高負荷時に、例えば５０%以上の負荷時に、蒸気タービンの高圧側のグランド部から漏洩するグランドリーク蒸気を前記グランド部のシール蒸気として前記シール蒸気圧制御弁の下流側のグランドシール通路に供給して利用するようになっているので、高負荷運転時には、グランドシール通路の圧力が上昇してシール蒸気圧を確保することができる。

【発明の効果】

【0025】

以上のように、本発明によれば、変圧運転をする蒸気タービンのタービングランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する場合において、タービントリップ時や発電機解列時の場合に、タービン入口圧力が変動しても、シール蒸気圧制御弁の開度を、主蒸気制御弁の上流側の主蒸気圧力に対応して変化させるため、シール蒸気圧力を一定圧力に保持できるようになり、これによってシール蒸気圧力の制御性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の実施形態を示し、全体構成を示すブロック図である。

【図2】シール蒸気制御装置の制御構成ブロック図である。

【図3】シール蒸気圧制御弁の開度特性を示す説明図である。

【図4】タービントリップ時のシール蒸気圧制御弁の開度特性を示す説明図である。

【図5】発電機解列時のシール蒸気圧制御弁の開度特性を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0028】

図１は、本発明に係る復水式変圧運転の蒸気タービンのグランドシール装置の全体構成ブロック図を示す。
タービン１は、タービン車室３内に、回転軸５に取り付けられたタービンブレード７を有しており、その両端部分に高圧側グランド部９、及び低圧側グランド部１１が配置され、それぞれのグランド部にはグランドシールフィン１３が配置されている。また、回転軸５には直結されて発電機１５が設けられている。

【0029】

一方、図示しないプラント中の適宜の蒸気発生源から主蒸気通路１７を経て主蒸気がタービン１に供給される。主蒸気通路１７には、主蒸気の流量を計測するためのノズル流量計（ノズル１９の前後差圧を計測して流量を算出）２１が設置され、その下流側には、主蒸気圧力計２３が、その下流側には主蒸気制御弁である主蒸気止弁２５と蒸気加減弁２７とが直列に設置されている。

【0030】

本実施形態は、変圧運転を行う蒸気タービンであり、通常運転時においては、主蒸気止弁２５は全開状態に保持され、図示しない蒸気発生源から主蒸気の圧力が制御されて供給され、該圧力制御された主蒸気の流入量を蒸気加減弁２７によって調整して出力制御を行うようになっている。

【0031】

また、主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７は、タービン１への主蒸気の流入を遮断してタービン１を急停止するタービントリップの際には、共に全閉され、またはタービン１によって駆動される発電機１５を電力系統から解列してタービン１を無負荷運転にする発電機解列の際には、主蒸気止弁２５は全開状態で蒸気加減弁２７が微開に制御される。

【0032】

また、タービン１に供給された主蒸気は、タービンブレード７を回転駆動した後に排出されて、図示しない復水器に導かれて凝縮されて復水となる。

【0033】

主蒸気通路１７の主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７の上流側で分岐して前記高圧側グランド部９及び低圧側グランド部１１へグランドシール蒸気を導くシール蒸気分岐通路２９が設けられている。

【0034】

このシール蒸気分岐通路２９には、シール蒸気圧制御弁３１、その下流側にはグランド部へ供給される蒸気圧を計測するシール蒸気圧計３３が設けられている。また、シール蒸気圧制御弁３１の下流側は、高圧側グランド部９へシール蒸気を供給する高圧側グランドシール通路３５と、低圧側グランド部１１へシール蒸気を供給する低圧側グランドシール通路３６とが接続され、低圧側グランドシール通路３６には、低圧側グランド部１１へ供給されるシール蒸気温度を計測する温度計３７、減温水噴射装置３９が設けられている。

【0035】

さらに、シール蒸気を冷却する減温水が、減温水通路４１に設けられた温度調整弁４２によって制御されて、減温水噴射装置３９に供給されるようになっており、これにより温度計３７の検出値を基に、低圧側グランド部１１へのシール蒸気が一定温度になるように冷却される。

【0036】

また、低圧側グランドシール通路３６から分岐してスピルオーバ弁３８を介して余剰蒸気が復水器に排出される排出通路４０が設けられている。該排出通路４０を通って図示しない復水器へ回収されて凝縮して復水となる。
このスピルオーバ弁３８は手動によって一定開度に設定されている。例えば、高負荷運転時（例えば１００％負荷時）に、シール蒸気圧計３３で検出される圧力によって制御されるシール蒸気圧制御弁３１が全閉に制御される圧力になるように設定されている。なお、スピルオーバ弁３８は開度設定が自動のものを用いてもよい。

【0037】

以上のようなタービン１では、図示しない蒸気発生源で発生した主蒸気は、主蒸気通路１７を通って、ノズル流量計２１、主蒸気圧力計２３で流量、圧力が検出され、その後、主蒸気止弁２５、蒸気加減弁２７を通り、タービン車室３内に供給され、回転軸５に取り付けられたタービンブレード７に対して蒸気による膨張仕事をして回転せしめる。そして、回転軸５が回転されて、発電機１５により発電される。また、膨張仕事をした後の蒸気は図示しない復水器へ排出されて凝縮されて復水となる。

【0038】

また、主蒸気の一部は、シール蒸気分岐通路２９を通って、さらに、シール蒸気圧制御弁３１を介してシール蒸気の圧力を調整して、高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６に導かれる。
その後は、高圧側グランド部９及び低圧側グランド部１１へシール蒸気として供給され、回収蒸気として回収通路４５を通ってグランドコンデンサーを経由し、復水器へ回収されて復水される。

【0039】

まず、「立上げ時」には、
主蒸気止弁２５は全開で、蒸気加減弁２７は回転数制御中であり中間開度となっている。そして、主蒸気はタービン１に流入して、回転数が上昇を開始する。この時はまだ、立上げ時で低負荷であるため、蒸気タービン１から高圧側グランド部９へ漏洩するグランドリーク蒸気はほとんど発生しない状態である。

【0040】

従って、高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６の蒸気圧力は、シール蒸気圧制御弁３１が、シール蒸気分岐通路２９を通って流入する主蒸気を調整するために、中間開度で制御される。その中間開度の制御は、シール蒸気圧制御弁３１の下流側に設けられたシール蒸気圧計３３の検出信号を基に、一定の目標圧力、つまり高圧側グランド部９及び低圧側グランド部１１において、外部から蒸気タービン内への空気の侵入を防止するための適切な圧力（大気圧より若干高い正圧力）に制御される。
なお、シール蒸気圧力が低いとシール性が不足し、高すぎると外部へシール蒸気の漏洩量が増大する。

【0041】

次に、「負荷運転時」には、
主蒸気止弁２５は全開で、蒸気加減弁２７は負荷に応じた中間開度となり、図示しない蒸気発生源からの主蒸気の圧力制御、及び、蒸気加減弁２７によるタービン流入蒸気量を調整して負荷に対応した出力制御を行う。
中高負荷運転になると、蒸気圧力が上昇、また蒸気流量が増えることで、高圧側グランド部９のグランドシールフィンと回転軸５との隙間から高圧側グランド部９へ蒸気が漏洩するようになる。

【0042】

そして、高圧側グランド部９へ漏洩したグランドリーク蒸気の圧力は、高圧側グランドシール通路３５から供給されるシール蒸気の圧力より高くなるので、グランドリーク蒸気は、これに打ち勝って高圧側グランドシール通路３５に流れるとともに、低圧側グランドシール通路３６を通って低圧側グランド部１１にも流入するようになる。

【0043】

なお、この時、高圧側グランドシール通路３５の圧力が上昇するため、シール蒸気圧制御弁３１の下流側に設けられたシール蒸気圧計３３の検出信号も上昇するので、その信号を基に制御されるシール蒸気圧制御弁３１は閉弁方向に制御される。これにより、シール蒸気圧制御弁３１は、圧力制御をしながら負荷上昇に伴い全閉となる。

【0044】

次に、「タービントリップ時」には、
タービン１への主蒸気の流入を遮断してタービン１を急停止するタービントリップの場合には、主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７は共に急速に全閉状態となる。
このため、タービン１に主蒸気が流入しなくなる。これによって、グランドリーク蒸気もなくなり高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６の圧力は負圧状態となる。

【0045】

このとき、シール蒸気圧計３３の検出値も低下するため、シール蒸気圧制御弁３１は開弁方向に制御されるが、高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６の圧力低下の検出とそれに伴うシール蒸気圧制御弁３１の開方向の制御は遅い。このため、タービントリップ時のシール蒸気の確保に急速に対応するため後述のシール蒸気制御装置４７の過渡制御部４９によって急速な対応が可能なように制御している。

【0046】

次に、「発電機解列時」には、
タービン１によって駆動される発電機１５を電力系統から解列してタービンを無負荷運転する発電機解列の場合には、タービン１への主蒸気の流入は微量に制御される。

【0047】

すなわち、発電機解列の場合には、主蒸気止弁２５は全開で、蒸気加減弁２７は微開状態で、且つ無負荷制御中である。
タービン１には、主蒸気は流入しているが、前記「立上げ時」と同様に、蒸気タービン１から高圧側グランド部９へ漏洩するグランドリーク蒸気はほとんど発生しない、若しくは僅かに流れている状態であり、高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６の圧力は負側に低下する。

【0048】

従って、前記のタービントリップ時の作動と同様に、高圧側グランドシール通路３５及び低圧側グランドシール通路３６の圧力が負圧の検出とそれに伴うシール蒸気圧制御弁３１の開方向の制御は遅い。このため、急速な対応を可能とするように後述するシール蒸気制御装置４７の過渡制御部４９によって急速な対応が可能なように制御される。

【0049】

次に、タービン１の作動を制御する主蒸気制御装置５１、及びグランドシール蒸気圧を制御するシール蒸気制御装置４７について説明する。
主蒸気制御装置５１は、タービントリップ信号５３、発電機解列信号５５、主蒸気のノズル流量計２１からの信号、さらにタービンの回転数や負荷等の運転状態の信号が入力されて、主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７の開度を制御して、タービン１の運転を制御している。すなわち、前述の「立上げ時」、「負荷運転時」、「タービントリップ時」、「発電機解列時」の際の主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７の開度を制御して、タービン１の運転を制御している。
シール蒸気制御装置４７は、図１に示すように、主に目標制御部５７と過渡制御部４９とを有している。

【0050】

目標制御部５７では、高圧側グランド部９、及び低圧側グランド部１１へのシール蒸気圧を一定の目標圧力に保持するようにシール蒸気圧制御弁３１の開度を、シール蒸気圧計３３の検出値を基に、フィートバック制御によって一定目標値になるように制御する。
高圧側グランドシール通路３５の蒸気圧力が目標値に対して低下した場合に、シール蒸気圧制御弁３１を開いて、主蒸気を導入して圧力を高めるように制御される。

【0051】

すなわち、目標制御部５７は、前記「立上げ時」、および前記「負荷運転時」の制御を行い、「立上げ時」では、前述したようにタービンのグランドリーク蒸気はほとんど発生しないため、シール蒸気圧制御弁３１は、シール蒸気分岐通路２９を通って流入する主蒸気を調整することでシール蒸気圧力を、シール蒸気圧制御弁３１の下流側に設けられたシール蒸気圧計３３の検出信号を基に、一定の目標圧力になるように制御される。

【0052】

また、「負荷運転時」では、前述したように中高負荷運転時には高圧側グランド部９へ蒸気が漏洩してグランドリーク蒸気が発生し、高圧側グランドシール通路３５から供給されるシール蒸気の圧力より高くなり、高圧側グランドシール通路３５の圧力が上昇するので、シール蒸気圧制御弁３１の下流側に設けられたシール蒸気圧計３３の検出信号も上昇するため、シール蒸気圧制御弁３１は閉弁方向に制御される。

【0053】

過渡制御部４９では、蒸気タービン１を急停止する場合、または発電機１５を電力系統から解列してタービン１を無負荷運転する場合において、シール蒸気圧制御弁３１の開度を急速開弁して、トリップ発生後若しくは解列発生後暫く回転が継続している回転軸５の高圧側グランド部９及び低圧側グランド部１１へのシール蒸気を確保するように制御する。

【0054】

急速開弁する際の開弁開度を主蒸気制御弁である主蒸気止弁２５と蒸気加減弁２７との上流側、つまり、シール蒸気分岐通路２９の主蒸気圧力計２３で検出してその検出値の大きさに対応して変化させている。
従って、主蒸気圧力を変えて蒸気タービンへの流入蒸気量を調整して出力制御を行う変圧運転の蒸気タービンにおいても、タービントリップや発電機解列時のグランド部へのシール蒸気圧力を一定にする制御が可能になり、シール蒸気圧力の制御性を向上できる。

【0055】

シール蒸気制御装置４７の制御構成ブロック図を図２に示す。
図２において、目標制御部５７によるシール蒸気圧を一定にするようなシール蒸気圧制御弁３１への開度信号Ｇが出力され、タービントリップや発電機解列による異常事態がない場合には、その開度信号Ｇがそのままシール蒸気圧制御弁３１の開度信号Ｐｘとして出力される。
シール蒸気圧制御弁３１の開度信号Ｐｘと開度量との関係は、図３に示すように比例関係のなっており、開度信号Ｐｘに応じた開度が設定される。

【0056】

一方、過渡制御部４９においては、発電機解列信号５５によって、発電機１５が解列して無負荷状態となったことを受信した時に、すなわち発電機遮断器が開となったときに、反転部６１で信号が立ち上がり、例えば１．５秒間のＯＮ信号が出力されて、選択部６３に選択信号Ｓ＝１が入力されて、入力ＩＮ２からの開度信号が出力ＯＵＴされる。

【0057】

発電機解列時の入力ＩＮ２からの開度信号は、第１関数設定部６５に記憶されている関数Ｆ（ｘ）Ａの関係を基に算出される。関数Ｆ（ｘ）Ａは、図４のように横軸が主蒸気圧力計２３からの主蒸気圧力であり、縦軸がシール蒸気圧制御弁３１の開度が設定されている。マップとして記憶していても関数式として記憶していてもよい。

【0058】

また、タービン１がトリップして停止状態となったタービントリップ信号５３を受信した時には、例えば１．５秒間のＯＮ信号が出力されて、選択部６７に選択信号Ｓ＝１が入力されて、入力ＩＮ２からの開度信号が出力ＯＵＴされる。

【0059】

タービントリップ時の入力ＩＮ２からの開度信号は、第２関数設定部６９に記憶されている関数Ｆ（ｘ）Ｂの関係を基に算出される。関数Ｆ（ｘ）Ｂは、図５のように横軸が主蒸気圧力計２３からの主蒸気圧力であり、縦軸がシール蒸気圧制御弁３１の開度が設定されている。マップとして記憶していても関数式として記憶していてもよい。

【0060】

図４に示した第１関数設定部６５に設定された関係、及び図５に示した第２関数設定部６９に設定された関係は、主蒸気圧力計２３からの主蒸気圧力が高くなるに従ってシール蒸気圧制御弁３１の開度が小さくなるように設定され、逆に主蒸気圧力が低くなるに従って、シール蒸気圧力制御弁の開度が大きくなる。
具体的には、第１関数設定部６５は図４に示すように、開度が２０％〜５０％の範囲を、主蒸気圧力の高さに応じて可変制御され、第２関数設定部６９は、図５に示すように、開度が２０％〜５５％の範囲を、主蒸気圧力の高さに応じて可変制御される。

【0061】

発電機解列時に用いる第１関数設定部６５の最大開度の方が、タービントリップ時に用いる第２関数設定部６９の最大開度より小さく設定されている。発電機解列時には、主蒸気の流入はほとんどないが、ゼロではないため、グラドリーク蒸気もゼロとは言えずその僅かな上昇分を考慮したものである。

【0062】

従って、いかなる運転領域からタービントリップや発電機解列が発生しても、急速にグランド部へのシール蒸気量が一定量供給できるようになり、シール蒸気圧力の変動を抑えて、安定したシールを可能とする。

【0063】

また、例えば１．５秒間のＯＮ信号が出力されて、選択部６３、６７において選択信号Ｓ＝１が入力されて、入力ＩＮ２からの開度信号が出力ＯＵＴされるので、過渡制御部４９によるシール蒸気圧制御弁３１の開度制御は一定時間だけ実行され、その後は目標制御部５７による制御が行われるため、タービントリップや発電機解列が発生して、主蒸気がタービン１に供給されない過渡的な状態の一定時間だけ、過渡制御部４９によってシール蒸気圧制御弁３１を急速に開作動せしめてシール蒸気を確保してシール蒸気圧の変動を抑えることができ、その後は、目標制御部５７による一定圧力の目標圧力への制御へと切り替えることで、シール蒸気圧力を安定制御できる。

【0064】

以上の実施形態によれば、シール蒸気圧制御弁３１の開度を、主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７の上流側の主蒸気圧力に対応して設定した開度に制御する過渡制御部４９を有しているため、タービントリップや発電機解列時における主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７による主蒸気のタービン１への流入制御に影響を受けることなく、高圧側グランド部９、及び低圧側グランド部１１へシール蒸気を供給することが可能になる。

【0065】

また、この過渡制御部４９は、シール蒸気圧制御弁３１の開度を、主蒸気止弁２５及び蒸気加減弁２７の上流側の主蒸気圧力に対応して変化させたので、主蒸気圧力を変えることで蒸気タービンへの流入蒸気量を調整して出力制御を行う変圧運転の蒸気タービンにおいても、タービントリップや発電機解列時のグランド部へのシール蒸気圧力を一定にする制御が可能になり、シール蒸気圧力の制御性を向上できる。

【産業上の利用可能性】

【0066】

本発明によれば、変圧運転をする蒸気タービンのタービングランドシール蒸気を、タービン入口蒸気を減圧して使用する場合において、タービントリップ時や発電機解列時の場合に、タービン入口圧力が変動しても、シール蒸気圧制御弁の開度を、主蒸気止弁の上流側の主蒸気圧力に対応して変化させるため、シール蒸気圧力を一定圧力に保持できるようになり、これによってシール蒸気圧力の制御性を向上できる。従って、変圧運転の蒸気タービンのグランドシール蒸気の供給装置への利用に好適である。

【符号の説明】

【0067】

１ タービン（蒸気タービン）
３ タービン車室
５ 回転軸
７ タービンブレード
９ 高圧側グランド部（グランド部）
１１ 低圧側グランド部（グランド部）
１５ 発電機
１７ 主蒸気通路
２３ 主蒸気圧力計
２５ 主蒸気止弁（主蒸気制御弁）
２７ 蒸気加減弁（主蒸気制御弁）
２９ シール蒸気分岐通路
３１ シール蒸気圧制御弁
３３ シール蒸気圧力計
３５ 高圧側グランドシール通路
３６ 低圧側グランドシール通路
３７ 温度計
３８ スピルオーバ弁
３９ 減温水噴射装置
４０ 排出通路
４７ シール蒸気制御装置
４９ 過渡制御部
５３ タービントリップ信号
５５ 発電機解列信号
５７ 目標制御部
６３、６７ 選択部
６５ 第１関数設定部
６９ 第２関数設定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】