(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンに供給された主蒸気の一部を蒸気タービンの中間段から抽出し、かつ抽出した蒸気を抽気蒸気止め弁および抽気蒸気加減弁を介して他の蒸気需要プロセスに供給するように形成されている蒸気タービンプラントの運転方法において、
前記蒸気タービンへの流入主蒸気圧力と前記抽気蒸気圧力との圧力差が予め定めた規定値を越えた場合、前記抽気蒸気止め弁若しくは抽気蒸気加減弁のいずれか一方，若しくは両方をほぼ全閉制御するようにしたことを特徴とする蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項２】
蒸気タービンに供給された主蒸気の一部を蒸気タービンの中間段から抽出し、かつ抽出した蒸気を抽気蒸気止め弁および抽気蒸気加減弁を介して他の蒸気需要プロセスに供給するように形成されている蒸気タービンプラントの運転方法において、
前記抽気蒸気の圧力が予め定めた警報規定値に到達した場合、警報を発するとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が予め定めた規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁若しくは抽気蒸気加減弁のいずれか一方，若しくは両方をほぼ全閉に制御するようにしたことを特徴とする蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項３】
前記警報規定値をタービン初段後圧力の関数として設定するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項４】
前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン初段後圧力の関数として設定し、かつ警報点到達で警報を出すとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定，若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項５】
前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン初段後圧力の関数として設定し、かつ警報点到達で警報を出すとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合に、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項６】
前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン主蒸気流量の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定，若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項７】
前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン主蒸気流量の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項８】
前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン出力の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項９】
前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン出力の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである請求項２記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンプラントの運転方法に係わり、特に複数の段落を有する蒸気タービンの中間段での主蒸気の一部を抽出して、給水加熱器や脱気器等のタービン補器類に供給するように形成されている蒸気タービンプラントの運転方法に関するものである。
【従来の技術】
前述した抽気蒸気タービンプラントの一例として、発電用蒸気タービンに採用されている一般的な系統が図２に示されている。図において、１が抽気復水タービンであり、２はタービン１からの抽気蒸気を供給する蒸気需要先（例えば、給水加熱器や脱気器等のタービン補器類、または自家用発電プラントとして蒸気を利用して工場での生産物を加工するプロセス等）、３は抽気復水タービン１の中間段から引き出して蒸気需要先２との間に配管した抽気蒸気供給管であり、この抽気蒸気供給管３には、抽気蒸気止め弁５や抽気蒸気加減弁６が接続されている。なお、６ａは流量計、８はタービン１の入口側の主蒸気供給管９に接続した蒸気加減弁、２０はタービン１が駆動する発電機である。
前述した流量計６ａは、抽気蒸気供給管路３を流れる抽気蒸気の流量を検出し、抽気蒸気流量が抽気蒸気要求流量に一致するよう抽気蒸気加減弁６に開度信号を送るために設けられたものであり、フローノズルやオリフィスなどを用いた差圧流量計が一般に採用されている。なお、実際の系統では図２と同様に制御部２１が設けてあり、６ａからの流量信号は制御部２１に入り、抽気蒸気要求信号との偏差より制御部２１が抽気蒸気加減弁６に開度信号を送ることになるが、ここでは省略している。１０，１１はそれぞれタービン初段後圧力計、抽気蒸気圧力計であり、それぞれタービン１への蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力を監視するために設けられるものである。
なお、上記の例では抽気系統が流量制御である場合を例に示したが、抽気系統を圧力制御とする場合もある。その場合、流量計６ａの代わりに抽気蒸気加減弁出口圧力計を設置し、この圧力計の検出信号で抽気蒸気加減弁６を制御することになる。
上記のような系統において、図５に示されているように何らかの原因でタービン１から抽気蒸気供給管３を通って流出する抽気蒸気流量が計画値以上に増え続けた場合、タービン１の蒸気流入部と抽気蒸気供給管３が接続しているタービン段落の間での圧力差が大きくなる。この段落間差圧によってタービン翼はタービン下流側に引っ張られることになり、抽気蒸気の必要蒸気流量が全蒸気流量に対して大きいプラントの場合には発生する差圧も大きくなるので、差圧による応力がタービン翼の設計強度を上回り、タービン翼の破壊につながる恐れがある。
この事態を避けるため、従来の抽気蒸気タービンプラントにおいては、安全性の観点からタービン初段後圧力計１０と抽気蒸気圧力計１１でタービン段落間差圧を監視し、これがある規定値を上回った場合、タービンをトリップさせるようにしているのが普通であった。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば商業用発電設備において、タービントリップという事態によって発生する収入損はなるべく回避したいものである。また、発電用タービンに限らずポンプ等の何がしかの負荷を駆動する蒸気タービンにおいても、タービン本体以外の原因によるタービントリップという事態は好ましくない。また、抽気蒸気がプロセス蒸気として用いられる場合等は、抽気蒸気の確保も重要となる。
前述したような従来の抽気蒸気タービンプラント制御方式では、蒸気需要先の異常によって、タービン本体が運転継続可能であるにもかかわらずタービントリップが発生する事態もありうる。
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、このような事態、すなわちタービントリップが発生するような事態を避け、タービンの運転継続を第一として、なおかつ安全性を損なわず、かつ抽気蒸気の確保も可能な蒸気タービンプラントの運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、蒸気タービンに供給された主蒸気の一部を蒸気タービンの中間段から抽出し、かつ抽出した蒸気を抽気蒸気止め弁および抽気蒸気加減弁を介して他の蒸気需要プロセスに供給するように形成されている蒸気タービンプラントの運転方法において、前記蒸気タービンへの流入主蒸気圧力と前記抽気蒸気圧力との圧力差が予め定めた規定値を越えた場合、前記抽気蒸気止め弁若しくは抽気蒸気加減弁のいずれか一方，若しくは両方をほぼ全閉制御するようにし、所期の目的を達成するようにしたものである。
また本発明は、蒸気タービンに供給された主蒸気の一部を蒸気タービンの中間段から抽出し、かつ抽出した蒸気を抽気蒸気止め弁および抽気蒸気加減弁を介して他の蒸気需要プロセスに供給するように形成されている蒸気タービンプラントの運転方法において、前記抽気蒸気の圧力が予め定めた警報規定値に到達した場合、警報を発するとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が予め定めた規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁若しくは抽気蒸気加減弁のいずれか一方，若しくは両方をほぼ全閉に制御するようにしたものである。
またこの場合、前記警報規定値をタービン初段後圧力の関数として設定するようにしたものである。また、前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン初段後圧力の関数として設定し、かつ警報点到達で警報を出すとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定，若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。
また、前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン初段後圧力の関数として設定し、かつ警報点到達で警報を出すとともに、前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合に、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。また、前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン主蒸気流量の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定，若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。
また、前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン主蒸気流量の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。
また、前記抽気蒸気の過大警報点抽気圧力をタービン出力の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。
また、前記抽気蒸気の過大警報点流量をタービン出力の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度をその位置で固定、若しくは絞り、さらに抽気流量が増加し前記蒸気タービンへの蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が規定値以上になった場合、前記抽気蒸気止め弁、抽気蒸気加減弁を全閉するようにしたものである。
すなわちこのような蒸気タービンプラントの運転方法であると、蒸気タービンへの流入主蒸気圧力と抽気蒸気圧力との圧力差が予め定めた規定値を越えた場合、抽気蒸気止め弁（若しくは抽気蒸気加減弁あるいは両方）をほぼ全閉制御するようにしたので、これによって抽気系統への蒸気供給が停止され、前記の圧力差を緩和することで、タービンを運転継続したままタービン翼は保護されるのである。
また、抽気蒸気過大警報点（これは上記の圧力差が規定値に達するより手前に設定する）を抽気蒸気圧力または抽気蒸気流量でタービン初段後圧力（またはタービン主蒸気流量、またはタービン出力）の関数として設定し、警報点到達で警報を出すとともに前記抽気蒸気加減弁の開度を絞る（または開度を固定する）よう制御するようにしたことにより、抽気蒸気の供給を停止することなく抽気蒸気流量を警報点以上の増大を抑え、圧力差が規定値に達しない様にすることができさらに安全性の向上を図ることができるのである。
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図１にはその抽気蒸気タービンプラント（発電用蒸気タービンの場合）の系統が示されている。勿論、ポンプ等の負荷を駆動する場合も同様な系統となる。
まず全体構成を説明すると、１は抽気復水タービン、２はタービン１からの抽気蒸気を供給する蒸気需要先（例えば、給水加熱器や脱気器等のタービン補器類、または自家用発電プラントとして蒸気を利用して工場での生産物を加工するプロセス等）、３はタービン１の中間段（前記中間段はタービン１が高圧、中圧、低圧タービンなどに分かれている場合には、高圧タービンと中圧タービンの間、若しくは中圧タービンと低圧タービンの間、若しくは高圧タービンと低圧タービンの間も含む）から引き出して蒸気需要先２との間に配管した抽気蒸気供給管であり、抽気蒸気供給管３には抽気蒸気止め弁５、抽気蒸気加減弁６、が接続されている。
６ａは流量計、８はタービン１の入口側の主蒸気供給管９に接続した蒸気加減弁、２０はタービン１が駆動する発電機である。１０，１１はそれぞれタービン初段後圧力計、抽気蒸気圧力計であり、それぞれタービン１への蒸気流入部での蒸気圧力と抽気蒸気圧力を監視する。２１は制御部であり、通常時の制御では流量計６ａで抽気蒸気供給管路３を流れる抽気蒸気の流量を検出し、制御部から抽気蒸気流量が抽気蒸気要求流量に一致するよう抽気蒸気加減弁６に開度信号を送る流量制御を行う。２２は警報装置である。
上記の構成において、制御部２１には図３に示されているようなタービン初段後圧力計１０からの圧力信号に対する抽気蒸気過大警報点流量が設定してあり、抽気系統での抽気蒸気流量が何らかの原因で増大した結果流量計６ａからの実抽気蒸気流量信号が抽気蒸気過大警報点流量を超過した場合、警報点到達として制御部２１から警報２２に警報信号を送るとともに、抽気蒸気加減弁６の開度を図４に示すようなレートで閉方向に絞る様、制御部２１から抽気蒸気加減弁６へ開度信号を送る。
さらに抽気流量が増加し続け、タービン初段後圧力計１０からの圧力信号と抽気蒸気圧力計１１からの圧力信号との圧力差が予め定めた規定値以上になった場合、制御部２１から抽気蒸気止め弁５、抽気蒸気加減弁６へ全閉信号を送る。図６にはこの制御のインターロックブロック線図が示されている。
なお、本発明は上記した運転方法に限定されるものではなく、抽気系統を圧力制御としても良い。この場合、流量計６ａの代わりに抽気蒸気加減弁出口圧力計を設置し、通常時の制御ではこの圧力計の検出信号で抽気蒸気加減弁６を制御する。つまり制御部２１はこの抽気蒸気加減弁出口圧力計からの圧力信号が抽気蒸気要求圧力信号と一致するよう抽気蒸気加減弁６に開度信号を出す。また、抽気蒸気過大警報点は抽気蒸気圧力で定める。また、抽気蒸気過大警報点到達の場合、抽気蒸気加減弁６の開度を固定しても良い。また、図３においては抽気蒸気過大警報点はタービン初段後圧力の関数として示しているが、タービン主蒸気流量またはタービン出力の関数とすることもできる。
以上説明してきたように本実施例によれば、抽気系統での抽気蒸気流量が何らかの原因で増大した場合、段落間差圧が規定値以下において抽気蒸気過大警報点を設定しており、警報点到達で抽気蒸気加減弁の開度を絞るか、または固定するため抽気蒸気の供給を停止すること無く抽気蒸気流量の増大を抑える効果がある。また、段落間差圧が規定値以上になった時には抽気系統への蒸気供給を停止（あるいはほぼ停止状態と）し、段落間差圧を緩和することで、タービンを運転継続したままタービン翼の保護を実現する効果がある。つまり蒸気需要先およびタービンの各々の運用継続範囲が拡大し、さらにはタービンに対する二重の保護装置による信頼性向上の効果がある。
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、タービントリップが発生するような事態を避けることができ、タービンの運転継続を第一として、なおかつ安全性を損なわず、抽気蒸気の遮断あるいは確保も可能なこの種の蒸気タービンプラントの運転方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の運転方法を説明するための蒸気タービンプラントの一実施例を示す系統図である。
【図２】従来の蒸気タービンプラントの系統図である。
【図３】本発明の制御部内に定めた抽気蒸気過大警報点の一例を示す図である。
【図４】本発明の制御部内に定めた抽気加減弁弁開度制御方法の一例を示す図である。
【図５】タービン軸方向の圧力勾配分布と段落間差圧の変化を示す図である。
【図６】本発明のインターロックブロック線図の一実施例図である。
【符号の説明】
１…タービン、２…蒸気需要先、３…抽気蒸気供給管、５…抽気蒸気止め弁、６…抽気加減弁、６ａ…流量計、８…蒸気加減弁、９…主蒸気供給管、１０…タービン初段後圧力計、１１…抽気蒸気圧力計、２０…発電機、２１…制御部、２２…警報装置。
【図１】
0003615077.tif 000002
【図２】
0003615077.tif 000003
【図３】
0003615077.tif 000004
【図４】
0003615077.tif 000005
【図５】
0003615077.tif 000006
【図６】
0003615077.tif 000007