(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気ボイラーの起動と共に蒸気タービンを冷機起動する際に、前記蒸気タービンの軸封部へボイラーからの主蒸気に注水装置により給水弁からの冷却水を注水して所定の設定温度にした軸封蒸気を供給する蒸気タービンの軸封装置において、
軸封開始時の前記給水弁の最小開度時に、この給水弁から前記注水装置へ所定の注水量を供給するように設定しておき、蒸気タービンの起動時に軸封部に供給する軸封蒸気が蒸気タービンのケーシング及びロータの温度に近い温度となるように予め所定の注水量を前記給水弁から注水装置へ給水し、主蒸気温度の上昇により前記軸封蒸気が設定温度になったときに、前記注水装置への冷却水の注水量を制御して前記軸封蒸気の温度を設定温度に維持するようにしたことを特徴とする蒸気タービンの軸封蒸気温度の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蒸気タービンの軸封装置において、蒸気タービンの起動時に前記軸封装置の軸封部へ給気する軸封蒸気の温度の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３及び図４は、従来の蒸気タービンの軸封装置の軸封蒸気の温度の制御方法を示す説明図であり、図３は軸封装置の構成図、図４は蒸気タービンの軸封開始後の各構成部の特性変化を示すものである。
蒸気タービン（以下タービンと称する）のケーシングの高圧ケーシングから大気中へ高温の蒸気の漏洩、あるいは低圧ケーシングから空気が機内に流入するのを防止するために、ロータがケーシングを貫通する個所では軸封部を有する軸封装置が設けられている。この軸封装置の軸封部の構造は、ラビリンス形のパッキングからなっており、ロータに沿って流れる漏洩蒸気は、前記ラビリンスパッキングの連続的な絞り効果により最小限に制限される。しかしながら、このラビリンスパッキングからなる軸封部はロータに沿って多少の蒸気の流出あるいは空気の流入を防ぐことができないために軸封部に軸封蒸気を給気してシールドする構成からなる軸封装置を採用している。
【０００３】
図３に示したタービン１の軸封装置２は、ケーシング３の高圧ケーシグ３ａ側及び低圧ケーシング３ｂ側の高圧軸封部４ａ及び低圧軸封部４ｂらなる軸封部４と、この軸封部４に接続され軸封蒸気を給気する軸封蒸気供給装置５とからなっている。この軸封蒸気供給装置５は、タービン１に図示しないボイラーからの主蒸気を給気する給気弁６と、この給気弁６に連結された注水装置７と、この注水装置７に冷却水を給水する給水弁８と、前記注水装置７で冷却され前記軸封部４へ軸封蒸気ライン９を介して給気される軸封蒸気の温度を検出する温度検出器１０とから構成され、前記の給水弁８の弁駆動部８ａは、前記温度検出器１０の検出信号により駆動して給水弁８の開度を制御し冷却水の注水量を増減して前記軸封部４の軸封蒸気の温度を所定の設定温度となるようにしている。
【０００４】
さて、タービン１の起動時に先立って行われる前記した軸封装置４の機能を開始させる軸封開始時Ｔ０  （図４）には、まず図示しない復水器、又は冷却水槽等からの配水ラインに連結されている元弁１１を開いて注水装置７に連結されている給水弁８に冷却水を流通した後に起動したボイラーからの主蒸気を給気弁６まで通気する。
その後、給気弁６を開き、注水装置７に給気した主蒸気の温度を前記温度検出器１０にて検出しながら前記軸封蒸気ライン９を介して軸封部４へ給気される軸封蒸気の温度を、図４に示すように、タービン１の起動Ｔ１  後に常に約３００℃の設定温度となるように給水弁８の弁駆動部８ａを駆動制御して給水弁８の開度を調節し冷却水の注水量を増減しながら調節する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、軸封開始後のボイラーの起動時には主蒸気の温度は３００℃〜４００℃程度であるが図４に示すようにタービン１の負荷の上昇とともに定格温度まで上昇していく。
一方、軸封部４の温度は、タービン１の冷機起動時には外気温度であるが前記した軸封開始後の主蒸気の給気以後はこの主蒸気の流入により徐々に加熱されていく。このために、前記したように、タービン１の起動時において軸封蒸気の温度が定格運転時の軸封部４の設定温度約３００℃になるように注水装置７で温度制御して維持している。
したがって、上記したの軸封装置２における軸封蒸気の温度制御の方式では、軸封部４とこの軸封部４に供給される軸封蒸気との温度差、即ち、前記軸封部４と一体になっている外気温度のロータ１２の部分及び高圧ケーシング３ａ，低圧ケーシング３ｂのケーシング３の部分と前記軸封蒸気との温度差が大きい状態でタービン１が起動することになる。
【０００６】
通常は主蒸気に曝されるロータ１２に比べて、外壁部が外気と接触しているケーシング３は軸封蒸気で暖まりにくいために、前記のケーシング３とロータ１２との熱膨張に時間的な差が出ててきて、軸封部４を構成するラビリンスパッキング１３の微小間隙を保持して互いに設置されているケーシング３側に突出したフィンとロータ１２側に突出したフィンとの熱膨張の相違により両者が接触し、これが原因でタービンの振動等を引き起こす恐れがあるという問題があった。
【０００７】
この発明の課題は、軸封部へ供給する軸封蒸気が主蒸気であり、この主蒸気を注水により温度制御してから前記軸封部に供給する軸封装置を有するタービンにおいて、ボイラの起動とともにタービンを冷機起動する場合に、軸封部へ供給される軸封蒸気と軸封部のロータ及びケーシングとの温度差を小さくして、軸封部が高い温度に曝されることによる熱膨張の時間差がでることによる軸封間隙を形成する軸封間の機械的接触を防止する軸封装置の軸封蒸気温度の制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、この発明は、蒸気ボイラーの起動と共に蒸気タービンを冷機起動する際に、前記蒸気タービンの軸封部へボイラーからの主蒸気に注水装置により給水弁からの冷却水を注水して所定の設定温度にした軸封蒸気を供給する蒸気タービンの軸封装置において、軸封開始時の前記給水弁の最小開度時に、この給水弁から前記注水装置へ所定の注水量を供給するように設定しておき、蒸気タービンの起動時に軸封部に供給する軸封蒸気が蒸気タービンのケーシング及びロータの温度に近い温度となるように予め所定の注水量を前記給水弁から注水装置へ給水し、主蒸気温度の上昇により前記軸封蒸気が設定温度になったときに、前記注水装置への冷却水の注水量を制御して前記軸封蒸気の温度を設定温度に維持するようにする。
【０００９】
これにより、タービンの起動初期においては、軸封部に供給される軸封蒸気と軸封部のケーシング及びロータとの温度差が小さくなり、その後主蒸気の温度上昇に合わせて、軸封蒸気及びタービン本体の温度も上昇していくので、軸封蒸気のケーシング及びロータとの温度差を最小に維持しながらタービンを起動させることが可能となり、両者に熱膨張，熱変形量の時間差がでるのを防止することができる。
【００１０】
そして、軸封開始時の給水弁の最小開度時に、前記給水弁から注水装置へ所定の注水量を供給するように設定しておくことにより、軸封開始後のタービン起動時において常に軸封蒸気と軸封部との温度を近い状態としておくことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１及び図２は、この発明の実施の形態からなるタービンの軸封装置の軸封蒸気温度の制御方法を示す説明図であり、図１は蒸気タービンの軸封開始後の各構成部の特性変化、図２は注水装置へ注水する給水弁の開度と注水量との関係を表す特性図である。
この実施の形態からなる軸封装置における軸封蒸気の温度制御は次のようにして行う。
まず、図１のタービン１の起動に先立って行う軸封部４への軸封開始時Ｔ０  に、前記図３に示す冷却水の配水ラインに連結されている元弁１１を開いて注水装置７に連結されている給水弁８まで冷却水を通水する。そして、前記軸封開始の指令と共に前記給水弁８の弁駆動部８ａの駆動による給水弁８の最小開度が、前記したようにタービン１の起動時Ｔ１  に軸封部４に給気する軸封蒸気が前記軸封部４，即ち、軸封部４のタービン１のケーシング３及びロータ１２部分の温度に近い温度となるような最小の注水量Ｗ０  を注水装置７に注水できるように設定しておく。
【００１２】
上記した注水量が給水される注水装置を設置することにより、タービン１の起動初期には、軸封部４に供給される軸封蒸気温度がタービン１の定格運転時の設定温度以下となっているために注水量が前記した最小の値を保持していることになる。
【００１３】
この状態で図１に示すように、主蒸気温度の上昇に合わせて、軸封蒸気およびタービン１の本体温度がそれぞれ上昇していくので、軸封蒸気と軸封部４，即ち軸封部４のタービン１のケーシング３及びロータ１２の部分との温度差を最小に維持しつつタービン１を起動させることが可能となる。
そして、タービン１の負荷が定格点に近づき軸封蒸気温度が設定値に至った時刻Ｔ２  以後は、従来の軸封制御方式と同様にして、図３に示す軸封部４へ給気される軸封蒸気の温度を温度検出器１０にて検出し、給水弁８の弁駆動部８ａを制御して、注水装置７への注水量を増減させて軸封蒸気温度を設定温度に制御するようにする。
【００１４】
【発明の効果】
以上のように、この発明において、タービンの起動時に軸封部に供給する軸封蒸気がタービンのケーシング及びロータの温度に近い温度となるように所定の冷却水の注水量を予め給水弁から注水装置へ給水するように、軸封開始時点での給水弁の最小開度時に前記した注水量を供給できるように前記給水弁の弁駆動部を設定しておくことにより、ボイラーの起動と共にタービンを冷機起動する場合に、軸封部へ給気される軸封蒸気と前記軸封部のケーシング及びロータとの温度差を小さくすることができ、これらの熱膨張差による軸封部の損傷を回避でき、タービンの起動及び運転時の振動の発生する恐れのない軸封装置を有する信頼性のあるタービンとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態からなるタービンの軸封装置の軸封開始後の各構成部の特性変化を示すものである。
【図２】注水装置へ注水する給水弁の開度と注水量との関係を表す特性図である。
【図３】タービンの軸封装置の構成図である。
【図４】従来の軸封装置の制御方法による軸封開始後の各構成部の特性変化である。
【符号の説明】
１      タービン
２      軸封装置
３      ケーシング
４      軸封部
５      軸封蒸気供給装置
６      給気弁
７      注水装置
８      給水弁
９      軸封蒸気ライン
１１      元弁
１２      ロータ
１３      ラビリンスパッキング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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