(57)【要約】【課題】蒸気タービンの起動時にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを防止する。【解決手段】蒸気タービンプラント１は、主蒸気を生成するボイラ２と、蒸気タービン３と、主蒸気を主蒸気遮断弁１６とガバナ弁１８とを経由して蒸気タービン３に供給する主蒸気導入ライン４と、蒸気タービン３を駆動し終えた主蒸気を凝縮させる復水器７と、主蒸気導入ライン４のガバナ弁１８の上流側から分岐し、蒸気タービン３をバイパスして復水器７に繋がる主蒸気バイパスライン１３と、復水器７の内部にカーテンスプレー水を散布するカーテンスプレー装置９と、蒸気タービン３の起動時に、カーテンスプレー装置９を作動させた後で主蒸気遮断弁１６を開弁して主蒸気バイパスライン１３を開通させ、ガバナ弁１８までの主蒸気導入ライン４の温度が安定するまで主蒸気導入ライン４を流れる主蒸気を該バイパスライン１３から復水器７に流す起動制御手段２１とを有する。【選択図】図１
2014159794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を主蒸気遮断弁とガバナ弁とを経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、
前記主蒸気導入ラインの温度を計測する温度計測手段と、
前記主蒸気導入ラインの前記ガバナ弁の上流側から分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる主蒸気バイパスラインと、
前記主蒸気バイパスラインに設けられた主蒸気バイパス弁と、
前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気遮断弁を開弁し、且つ前記ガバナ弁を閉弁した状態で、前記主蒸気バイパス弁を開弁させ、前記ガバナ弁までの前記主蒸気導入ラインの前記温度計測手段により計測された温度が安定するまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記主蒸気を前記主蒸気バイパスラインから前記復水器に流し、前記主蒸気導入ラインの温度が安定した後に前記ガバナ弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給するとともに前記主蒸気バイパス弁を閉弁する起動制御手段と、
を具備してなることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項２】
前記復水器の内部にカーテンスプレー水を散布するカーテンスプレー装置を具備し、
前記起動制御手段は、前記蒸気タービンの起動時に、前記カーテンスプレー装置を作動させた後で前記主蒸気遮断弁と前記主蒸気バイパス弁とを開弁させることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンプラント。
【請求項３】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を、主蒸気遮断弁を経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記主蒸気導入ラインの前記主蒸気遮断弁よりも上流側に水滴があることを感知する主蒸気水滴感知部と、
前記主蒸気導入ラインから前記水滴を排出する主蒸気ドレイン弁と、
前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて前記水滴を排出してから前記主蒸気遮断弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する起動制御手段と、
を具備してなることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項４】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、
前記主蒸気よりも低温な補助蒸気を、補助蒸気仕切弁を経由して前記主蒸気導入ラインに導入する補助蒸気導入ラインと、
前記主蒸気導入ラインから分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる補助蒸気バイパスラインと、
前記補助蒸気バイパスラインに設けられた補助蒸気バイパス弁と、
前記補助蒸気導入ラインに水滴があることを感知する補助蒸気水滴感知部と、
前記補助蒸気仕切弁を開弁して前記補助蒸気導入ラインから補助蒸気を前記主蒸気導入ラインに導入し、その際に前記補助蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記補助蒸気バイパス弁を開弁させて、前記水滴が無くなるまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流す起動制御手段と、を具備してなることを特徴とする蒸気タービンプラント。
【請求項５】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を主蒸気遮断弁とガバナ弁とを経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、
前記主蒸気導入ラインの温度を計測する温度計測手段と、
前記主蒸気導入ラインの前記ガバナ弁の上流側から分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる主蒸気バイパスラインと、
前記主蒸気バイパスラインに設けられた主蒸気バイパス弁と、
を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、
前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気遮断弁を開弁し、且つ前記ガバナ弁を閉弁した状態で、前記主蒸気バイパス弁を開弁させ、前記ガバナ弁までの前記主蒸気導入ラインの前記温度計測手段により計測された温度が安定するまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記主蒸気を前記主蒸気バイパスラインから前記復水器に流し、前記主蒸気導入ラインの温度が安定した後に前記ガバナ弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給するとともに前記主蒸気バイパス弁を閉弁する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６】
前記復水器の内部にカーテンスプレー水を散布するカーテンスプレー装置を更に具備し、
前記蒸気タービンの起動時に、前記カーテンスプレー装置を作動させた後で前記主蒸気遮断弁と前記主蒸気バイパス弁とを開弁させることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンプラントの運転方法。
【請求項７】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を、主蒸気遮断弁を経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記主蒸気導入ラインの前記主蒸気遮断弁よりも上流側に水滴があることを感知する主蒸気水滴感知部と、
前記主蒸気導入ラインから前記水滴を排出する主蒸気ドレイン弁と、を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、
前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて前記水滴を排出してから前記主蒸気遮断弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する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８】
主蒸気を生成するボイラと、
前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、
前記ボイラで生成された前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、
前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、
前記主蒸気よりも低温な補助蒸気を、補助蒸気仕切弁を経由して前記主蒸気導入ラインに導入する補助蒸気導入ラインと、
前記主蒸気導入ラインから分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる補助蒸気バイパスラインと、
前記補助蒸気バイパスラインに設けられた補助蒸気バイパス弁と、
前記補助蒸気導入ラインに水滴があることを感知する補助蒸気水滴感知部と、を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、
前記補助蒸気仕切弁を開弁して前記補助蒸気導入ラインから補助蒸気を前記主蒸気導入ラインに導入する際に、前記補助蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記補助蒸気バイパス弁を開弁させて、前記水滴が無くなるまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流すことを特徴とする蒸気タービンプラントの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンの起動時にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを防止した蒸気タービンプラントおよびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所等の蒸気タービンプラントにおいて、ボイラで発生させた蒸気を蒸気タービンに供給して蒸気タービンを起動させる際に、幾つかの原因により蒸気タービンに水滴が入り、タービンローターの表面やタービン車室の内面等を冷却させることがある。これにより、タービンローターおよびタービン車室が不等変形（局所変形）を起こしてクリティカル振動を誘発させたり、エロージョン等を発生させる懸念があり、蒸気タービンの寿命低下や破損等を招きかねないため、起動時における水滴の浸入を極力防止する必要がある。水滴が蒸気タービンに入る主な原因としては下記の４点が挙げられる。
【０００３】
（１）ボイラと蒸気タービンとの間を結ぶ主蒸気導入ラインに蒸気を導入するに際し、主蒸気導入ラインは冷えているために一部の蒸気が凝縮してドレイン水となり、そのまま水滴となってタービンに入る。
【０００４】
（２）（１）の事象を防止するべく、蒸気タービンの起動時には主蒸気を蒸気タービンに投入する前に、主蒸気導入ラインから分岐する主蒸気バイパスラインから主蒸気を排出して復水器に導くことで、主蒸気導入ラインの温度をまず安定化させる。この際に、復水器の温度上昇および真空度低下を抑制するために復水器に設けられたカーテンスプレー装置を作動させるが、そのカーテンスプレー水が巻き上がって水滴となり、蒸気タービンに入ってしまう。
【０００５】
（３）主蒸気導入ラインに繋がり、主蒸気よりも低温な補助蒸気を主蒸気導入ラインに導入して主蒸気の温度を調整する補助蒸気導入ラインの遮断弁付近に溜まっていたドレイン水が、起動時に遮断弁の開弁とともに主蒸気導入ラインに入り、蒸気タービンに水滴が入る。
【０００６】
（４）ボイラの運転停止時には、ボイラからの蒸気を主蒸気ラインに供給または遮断する主蒸気遮断弁が閉じられるが、この主蒸気遮断弁が微小リークしていた場合に、主蒸気導入ラインに設けられた主蒸気止め弁の上流側にドレイン水が滞留し、再起動時に主蒸気止め弁の開弁とともに同時に上記のドレイン水が主蒸気導入ラインに入り、蒸気タービンに水滴が入る。
【０００７】
従来では、特許文献１に開示されているように、主蒸気止め弁の上流側にドレイン水が溜まらないように、弁本体の弁座の上面の高さを、弁の入口の下端面より上方、または同一水平面上に位置させることにより、弁座近傍のドレイン水を入口側に流し、弁座近傍に溜まることを防止した技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−３４３８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、蒸気タービンの起動時にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを確実に防止することができなかった。このため、スムーズかつ短時間で蒸気タービンを立ち上げることができなかった。しかも、この技術を適用するには既設の主蒸気止め弁を新たに交換する必要があり、既存の蒸気タービンプラントの構成を大きく変更する必要が生じる。
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、既存の蒸気タービンプラントの構成を大きく変更することなく、蒸気タービンの起動時および運転中にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを防止可能にして、蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制し、蒸気タービンをスムーズかつ短時間で立ち上げることができる蒸気タービンプラントおよびその運転方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
即ち、本発明に係る蒸気タービンプラントは、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を主蒸気遮断弁とガバナ弁とを経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、前記主蒸気導入ラインの温度を計測する温度計測手段と、前記主蒸気導入ラインの前記ガバナ弁の上流側から分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる主蒸気バイパスラインと、前記主蒸気バイパスラインに設けられた主蒸気バイパス弁と、前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気遮断弁を開弁し、且つ前記ガバナ弁を閉弁した状態で、前記主蒸気バイパス弁を開弁させ、前記ガバナ弁までの前記主蒸気導入ラインの前記温度計測手段により計測された温度が安定するまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記主蒸気を前記主蒸気バイパスラインから前記復水器に流し、前記主蒸気導入ラインの温度が安定した後に前記ガバナ弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給するとともに前記主蒸気バイパス弁を閉弁する起動制御手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００１２】
上記構成の蒸気タービンプラントによれば、蒸気タービンの起動時には、冷えていた主蒸気導入ラインの温度が安定するまでは、ボイラから供給される主蒸気が主蒸気導入ラインからバイパスラインを経て復水器に流される。これにより、主蒸気導入ラインが冷えている間は、主蒸気導入ライン内で主蒸気が凝縮して生成されるドレイン水が主蒸気と共にバイパスラインから復水器に流されるため、このドレイン水が蒸気タービン内に入ってしまうことが防止される。したがって、蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制して蒸気タービンをスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。
【００１３】
上記構成においては、前記復水器の内部にカーテンスプレー水を散布するカーテンスプレー装置を具備し、前記起動制御手段は、前記蒸気タービンの起動時に、前記カーテンスプレー装置を作動させた後で前記主蒸気遮断弁と前記主蒸気バイパス弁とを開弁させるようにしてもよい。
【００１４】
従来では、バイパスラインを開通させるバイパス弁の開信号を受けてからカーテンスプレー装置を作動させていたため、バイパスラインを流れてきた高温な主蒸気（約２００℃）によって復水器が高温化し、そこに低温のカーテンスプレー水が散布されることにより、多大な温度差によってカーテンスプレー水が飛散して巻き上がり、蒸気タービンのローターや車室に付着して前述のようなクリティカル振動やエロージョン等を発生させる懸念があった。また、復水器が破損する虞もあった。
【００１５】
これに対し、本発明では、起動制御手段がカーテンスプレー装置を作動させた後でバイパスラインを開通させるようになっている。カーテンスプレー水の温度は主蒸気の温度よりも格段に低い温度（例えば４０℃程度）であり、このカーテンスプレー水が復水器の内部に散布されている状況下で、復水器の内部に高温な主蒸気が投入されるため、従来のように復水器の内部にて高温な主蒸気にカーテンスプレー水が触れた瞬間にカーテンスプレー水が沸騰して激しく飛散することが防止される。
このため、カーテンスプレー水が復水器から蒸気タービン側に巻き上がらなくなり、蒸気タービンのローターや車室に水が入ることを防止できる。そして、蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制し、蒸気タービンをスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。さらに、熱衝撃による復水器の劣化や破損等を防止できる。
【００１６】
本発明は、蒸気タービンの起動時において復水器の内部にカーテンスプレー水を散布するタイミングを、バイパスラインの開通後から開通前に変更しているだけなので、既存の蒸気タービンプラントにおいても、その構成を特に変更することなく、制御装置のプログラムを変更するだけで容易に実施することができる。
【００１７】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を、主蒸気遮断弁を経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記主蒸気導入ラインの前記主蒸気遮断弁よりも上流側に水滴があることを感知する主蒸気水滴感知部と、前記主蒸気導入ラインから前記水滴を排出する主蒸気ドレイン弁と、前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて前記水滴を排出してから前記主蒸気遮断弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する起動制御手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００１８】
上記構成の蒸気タービンプラントによれば、主蒸気導入ラインにドレイン水等の水滴がある場合には、主蒸気水滴感知部から起動制御手段に水滴感知信号が出力され、これを受けて起動制御手段が主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて水滴を排出させてから主蒸気を前記蒸気タービンに供給する。このため、主蒸気導入ラインに水滴が残されたままで蒸気タービンが起動してタービン車室内に水滴が入ってしまうことが防止される。
【００１９】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、前記主蒸気よりも低温な補助蒸気を、補助蒸気仕切弁を経由して前記主蒸気導入ラインに導入する補助蒸気導入ラインと、前記主蒸気導入ラインから分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる補助蒸気バイパスラインと、前記補助蒸気バイパスラインに設けられた補助蒸気バイパス弁と、前記補助蒸気導入ラインに水滴があることを感知する補助蒸気水滴感知部と、前記補助蒸気仕切弁を開弁して前記補助蒸気導入ラインから補助蒸気を前記主蒸気導入ラインに導入し、その際に前記補助蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記補助蒸気バイパス弁を開弁させて、前記水滴が無くなるまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流す起動制御手段と、を具備してなることを特徴とする。
【００２０】
上記構成の蒸気タービンプラントによれば、補助蒸気導入ラインにドレイン水等の水滴がある場合には、補助蒸気水滴感知部から起動制御手段に水滴感知信号が出力され、これを受けて起動制御手段が補助蒸気仕切弁を開弁し、補助蒸気バイパスラインの補助蒸気バイパス弁を開弁させて、水滴がなくなるまで主蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流す。このため、主蒸気導入ラインから蒸気タービンに導入される補助蒸気には水滴が含まれず、これによって水滴がタービン車室内に入ってしまうことが防止される。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントの運転方法は、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を主蒸気遮断弁とガバナ弁とを経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、前記主蒸気導入ラインの温度を計測する温度計測手段と、前記主蒸気導入ラインの前記ガバナ弁の上流側から分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる主蒸気バイパスラインと、前記主蒸気バイパスラインに設けられた主蒸気バイパス弁と、を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気遮断弁を開弁し、且つ前記ガバナ弁を閉弁した状態で、前記主蒸気バイパス弁を開弁させ、前記ガバナ弁までの前記主蒸気導入ラインの前記温度計測手段により計測された温度が安定するまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記主蒸気を前記主蒸気バイパスラインから前記復水器に流し、前記主蒸気導入ラインの温度が安定した後に前記ガバナ弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給するとともに前記主蒸気バイパス弁を閉弁することを特徴とする。
【００２２】
上記の蒸気タービンプラントの運転方法によれば、蒸気タービンの起動時において、主蒸気導入ラインが冷えている間は、主蒸気導入ライン内で主蒸気が凝縮して生成されたドレイン水が主蒸気と共にバイパスラインから復水器に流されるため、このドレイン水が蒸気タービン内に入ってしまうことが防止され、これにより蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制して蒸気タービンをスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。
【００２３】
上記の蒸気タービンプラントの運転方法においては、前記復水器の内部にカーテンスプレー水を散布するカーテンスプレー装置を更に具備し、前記蒸気タービンの起動時に、前記カーテンスプレー装置を作動させた後で前記主蒸気遮断弁と前記主蒸気バイパス弁とを開弁させるようにしてもよい。
【００２４】
このような運転方法とすれば、起動制御手段がカーテンスプレー装置を作動させた後でバイパスラインを開通させるため、従来のように主蒸気の熱により高温化した復水器にカーテンスプレー水が触れた瞬間にカーテンスプレー水が沸騰して激しく飛散することが防止される。このため、カーテンスプレー水の巻き上がりによって蒸気タービンのローターや車室に水が入ることを防止でき、蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制することができる。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントの運転方法は、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を、主蒸気遮断弁を経由して前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記主蒸気導入ラインの前記主蒸気遮断弁よりも上流側に水滴があることを感知する主蒸気水滴感知部と、前記主蒸気導入ラインから前記水滴を排出する主蒸気ドレイン弁と、を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、前記蒸気タービンの起動時に、前記主蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて前記水滴を排出してから前記主蒸気遮断弁を開弁して前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給することを特徴とする。
【００２６】
上記の蒸気タービンプラントの運転方法によれば、主蒸気導入ラインにドレイン水等の水滴がある場合には、主蒸気水滴感知部から水滴感知信号が出力されるため、主蒸気ドレイン弁を一時的に開弁させて水滴を排出してから主蒸気を蒸気タービンに供給する。このため、主蒸気導入ラインに水滴が残されたままで蒸気タービンが起動してタービン車室内に水滴が入ってしまうことが防止される。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントの運転方法は、主蒸気を生成するボイラと、前記主蒸気によって回転駆動される蒸気タービンと、前記ボイラで生成された前記主蒸気を前記蒸気タービンに供給する主蒸気導入ラインと、前記蒸気タービンを回転駆動し終えた前記主蒸気を凝縮させる復水器と、前記主蒸気よりも低温な補助蒸気を、補助蒸気仕切弁を経由して前記主蒸気導入ラインに導入する補助蒸気導入ラインと、前記主蒸気導入ラインから分岐し、前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に繋がる補助蒸気バイパスラインと、前記補助蒸気バイパスラインに設けられた補助蒸気バイパス弁と、前記補助蒸気導入ラインに水滴があることを感知する補助蒸気水滴感知部と、を具備してなる蒸気タービンプラントの運転方法であって、前記補助蒸気仕切弁を開弁して前記補助蒸気導入ラインから補助蒸気を前記主蒸気導入ラインに導入する際に、前記補助蒸気水滴感知部から水滴感知信号の入力があれば、前記補助蒸気バイパス弁を開弁させて、前記水滴が無くなるまで前記主蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流すことを特徴とする。
【００２８】
上記の蒸気タービンプラントの運転方法では、補助蒸気導入ラインにドレイン水等の水滴がある場合には、補助蒸気水滴感知部から水滴感知信号が入力されるため、補助蒸気バイパス弁を一時的に開弁させて補助蒸気バイパスラインから水滴を復水器側に排出させてから補助蒸気を主蒸気導入ラインに導入する。このため、主蒸気導入ラインに導入される補助蒸気には水滴が含まれず、これによって水滴がタービン車室内に入ってしまうことが防止される。
【００２９】
なお、主蒸気と同様に、前記補助蒸気導入ラインの温度を計測する温度計測手段を具備し、蒸気タービンの起動時に、起動制御手段により前記補助蒸気遮断弁を開弁し、前記補助蒸気バイパスラインの補助蒸気バイパス弁を開弁させて、前記補助蒸気導入ラインの前記温度計測手段により計測された温度が安定するまで前記補助蒸気導入ラインを流れる前記補助蒸気を前記補助蒸気バイパスラインから前記復水器に流すように運転してもよい。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、本発明に係る蒸気タービンプラントおよびその運転方法によれば、既存の蒸気タービンプラントの構成を大きく変更することなく、蒸気タービンの起動時および運転中にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを防止可能にして、蒸気タービンの起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制し、蒸気タービンをスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンプラントの運転方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。
【図４】主蒸気水滴感知部と補助蒸気水滴感知部の構造を示す斜視図である。
【図５】図４のV矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の２つの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。
この蒸気タービンプラント１は、例えば火力発電所のものであり、主蒸気を生成する廃熱回収式のボイラ２と、このボイラ２で生成された主蒸気によって駆動される蒸気タービン３と、ボイラ２と蒸気タービン３との間を接続し、ボイラ２で生成された主蒸気を蒸気タービン３に供給する主蒸気導入ライン４とを備えている。また、蒸気タービン３から動力を受けて発電を行う発電機５が設置されている。
【００３４】
蒸気タービン３の出口側には、蒸気タービン３のローターを回転駆動し、圧力と温度の低下した主蒸気を凝縮させる復水器７が接続されている。この復水器７には海水等で冷却される冷却管８が内蔵され、さらにカーテンスプレー装置９が設けられている。カーテンスプレー装置９は、冷却管８の上からカーテンスプレー水を散布するものであり、作動部１０が併設されている。また、復水器７には復水ライン１１と復水ポンプ１２が接続され、復水ライン１１はボイラ２側に繋がっている。
【００３５】
さらに、主蒸気導入ライン４から分岐し、蒸気タービン３をバイパスして復水器７に繋がる主蒸気バイパスライン１３と、主蒸気導入ライン４に合流する補助蒸気導入ライン１４とが、それぞれ配設されている。
【００３６】
主蒸気導入ライン４には、ボイラ２側から順に、主蒸気遮断弁１６と、主蒸気止め弁１７と、ガバナ弁１８とが設けられている。主蒸気バイパスライン１３は、主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７との間の区間で主蒸気導入ライン４から分岐し、補助蒸気導入ライン１４は主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７との間の区間で主蒸気導入ライン４に合流している。なお、主蒸気バイパスライン１３には主蒸気バイパス弁１９が設けられ、補助蒸気導入ライン１４には補助蒸気仕切弁２０が設けられている。
【００３７】
さらに、各弁１６，１７，１８，１９，２０を開閉制御するとともに、復水器７の作動部１０を制御する制御装置２１（起動制御手段）が設けられている。また、主蒸気導入ライン４の温度を計測する温度計測手段２３が設けられている。温度計測手段２３は、主蒸気導入ライン４の温度情報を制御装置２１に出力する。
【００３８】
制御装置２１は、ボイラ２および蒸気タービン３の運転を制御するとともに、蒸気タービン３の起動時に、ガバナ弁１８を閉じるとともに、主蒸気バイパス弁１９を開いて主蒸気バイパスライン１３を開通させ、ボイラ２からガバナ弁１８までの主蒸気導入ライン４の温度が、温度計測手段２３による温度計測値が安定するまで、主蒸気導入ライン４を流れる主蒸気を主蒸気バイパスライン１３から復水器７に流す制御を行う。
この時には、主蒸気バイパス弁１９を開く前にカーテンスプレー装置９を作動させ、その後で主蒸気バイパス弁１９を開くように制御するのが好ましい。
【００３９】
以上のように構成された蒸気タービンプラント１において、ボイラ２で生成された所定圧力で４００℃〜６００℃程度の主蒸気は、主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７とガバナ弁１８が開弁することにより、主蒸気導入ライン４を通って蒸気タービン３に供給され、蒸気タービン３のローターを回転駆動する。これにより、蒸気タービン３から回転動力を受けて発電機５が回転し、発電が行われる。
【００４０】
蒸気タービン３のローターを回転駆動しながら膨張して、圧力と温度の低下した主蒸気は復水器７に流れ、ここで冷却管８に触れることにより凝縮して復水となる。この時、復水器７の温度が上昇して圧力（真空度）が変化する場合には、カーテンスプレー装置９からカーテンスプレー水が散布されることによって蒸気の凝縮が促進される。復水はカーテンスプレー水と共に復水ライン１１に流れ、復水ポンプ１２によってボイラ２側に還流される。
【００４１】
例えば、発電機５の負荷を低下させるには、ボイラ２から蒸気タービン３に供給される主蒸気の量を低減させるために、ガバナ弁１８の開度が適宜絞られる。また、蒸気タービン３に供給される主蒸気の温度が所定温度より上昇する場合には、主蒸気温度を低下させるために、補助蒸気仕切弁２０が開かれて補助蒸気導入ライン１４から主蒸気よりも低温な補助蒸気（２００℃程度）を主蒸気導入ライン４に供給し、主蒸気に混合してもよい。
【００４２】
蒸気タービン３の起動時には、主蒸気導入ライン４が冷えているために、主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７とガバナ弁１８を開弁させてボイラ２の主蒸気を主蒸気導入ライン４から蒸気タービン３に供給してしまうと、主蒸気が冷たい主蒸気導入ライン４の内面に触れることにより凝縮して発生するドレイン水が主蒸気と共に蒸気タービン３に入ってしまい、前述のクリティカル振動やエロージョン等を発生させる虞がある。
【００４３】
このように、起動時に蒸気タービン３に水が入らないようにするため、制御装置２１は、図２にフローチャートで示すように各部を制御する。即ち、蒸気タービンプラント１の運転が開始されると、まずボイラ２が起動され（ステップＳ１）、次に復水器７においてカーテンスプレー装置９が作動され（ステップＳ２）、次に主蒸気導入ライン４のガバナ弁１８が閉弁されたままで、主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７が開弁される（ステップＳ３）。
【００４４】
次に、主蒸気バイパス弁１９が開弁され（ステップＳ４）、ボイラ２で生成された高温な主蒸気が主蒸気バイパスライン１３から復水器７に流される。主蒸気導入ライン４の管温度が低い間は、蒸気が管壁に触れることにより凝縮して発生するドレイン水が主蒸気と共に主蒸気バイパスライン１３を経て復水器７に流れる。したがって、ドレイン水が蒸気タービン３内に入ることがない。
【００４５】
主蒸気導入ライン４を流れる４００℃程度の高温な主蒸気が主蒸気バイパスライン１３を経て復水器７に流れ込む時点では、その前段階のステップＳ２において予め復水器７の内部におけるカーテンスプレー水の散布が開始されている。カーテンスプレー水の温度は主蒸気の温度よりも格段に低い温度（例えば４０℃程度）であり、このカーテンスプレー水が復水器７の内部に散布されている状況下で復水器７の内部に高温な主蒸気が投入される。
【００４６】
ここで、従来は主蒸気バイパス弁１９が開き、復水器７の内部に高温な主蒸気が投入されて復水器７の温度や圧力が上昇してからカーテンスプレー装置９を作動させていたために、復水器７の内部にて主蒸気とカーテンスプレー水が触れてカーテンスプレー水が沸騰して飛散し、カーテンスプレー水が蒸気タービン３のタービンローターやタービン車室に入り、局部的に温度低下させ、タービンローターおよびタービン車室が不等変形（局所変形）を起こしてクリティカル振動を誘発させたり、エロージョン等を発生させることがあった。
【００４７】
本実施形態では、主蒸気が主蒸気バイパスライン１３を経て復水器７に流れ込む前の段階のステップＳ２において、予め復水器７の内部におけるカーテンスプレー水の散布が開始されているので、復水器７の内部温度は十分に低下していて、カーテンスプレー水が飛散することがなく、カーテンスプレー水が蒸気タービン３のローターや車室に入ることを防止できる。また、復水器７の温度上昇や圧力（真空度）変化を抑制できるとともに、熱衝撃による復水器７の劣化や破損等を防止することができる。
【００４８】
こうして主蒸気を主蒸気バイパスライン１３から復水器７に流しているうちに、主蒸気導入ライン４の温度が高まって安定化する。制御装置２１は、主蒸気導入ライン４の温度が安定したか否かを判定し（ステップＳ５）、まだ安定していなければ（ステップＳ５→Ｎｏ）再び上記の判定が繰り返され、安定したならば（ステップＳ５→Ｙｅｓ）ガバナ弁１８を開弁して（ステップＳ６）蒸気タービン３に主蒸気を供給し、以降はガバナ弁１８の開弁に応じて主蒸気バイパス弁１９が閉弁され（ステップＳ７）、運転が継続される。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る蒸気タービンプラント１およびその運転方法は、蒸気タービン３の起動時に、ガバナ弁１８を開く前に、主蒸気遮断弁１６と主蒸気止め弁１７を開弁するとともに、バイパスライン１３の主蒸気バイパス弁１９を開弁させ、ガバナ弁１８までの主蒸気導入ライン４の温度が安定するまで主蒸気導入ライン４を流れる主蒸気を主蒸気バイパスライン１３から復水器７に流し、主蒸気導入ライン４の温度が安定してからガバナ弁１８を開いて蒸気タービン３に主蒸気を供給するようにした。
【００５０】
このため、主蒸気導入ライン４が冷えている間は、主蒸気導入ライン４内で主蒸気が凝縮して生成されたドレイン水が主蒸気と共に主蒸気バイパスライン１３から復水器７に流され、これによってドレイン水が水滴となって蒸気タービン３内に入ってしまうことが防止される。したがって、蒸気タービン３の起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制して蒸気タービン３をスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。
【００５１】
しかも、蒸気タービン３の起動時において復水器７の内部にカーテンスプレー水を散布するタイミングを、主蒸気バイパスライン１３の開通後から開通前に変更したことにより、カーテンスプレー水が蒸気タービン３側に跳ね上がって蒸気タービン３の中に入ることを防止し、この点においても蒸気タービン３におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を有効に抑制することができる。
【００５２】
そして、上記のように、蒸気タービン３の起動時において、主蒸気導入ライン４の温度が安定するまで、主蒸気導入ライン４を流れる蒸気を主蒸気バイパスライン１３に流すとともに、復水器７の内部にカーテンスプレー水を散布するタイミングを、主蒸気バイパスライン１３の開通後から開通前に変更するだけなので、既存の蒸気タービンプラントにおいても、その構成を特に変更することなく、制御装置のプログラムを変更するだけで容易に実施することができる。
【００５３】
［第２実施形態］
図３は、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンプラントの概略構成図である。
この蒸気タービンプラント３１の基本構成は、下記に述べる追加点以外は第１実施形態における蒸気タービンプラント１と同様であるため、同一箇所には同じ符号を付して説明を省略する。制御装置２１（起動制御手段）による各部の制御も、後述する制御内容以外は第１実施形態と同様である。
【００５４】
この蒸気タービンプラント３１において、主蒸気導入ライン４には、その配管内部に水滴があることを感知する主蒸気水滴感知部３３が設けられている。この主蒸気水滴感知部３３は、例えば蒸気の流れが塞き止められてドレイン水が溜まりやすい主蒸気遮断弁１６の直ぐ上流側に配置されている。また、主蒸気水滴感知部３３の近傍、かつ主蒸気遮断弁１６の直ぐ上流部から分岐する水滴排出管３４が設けられ、その中間部には主蒸気導入ライン４から水滴を排出する主蒸気ドレイン弁３５が設けられている。主蒸気水滴感知部３３は水滴を検知すると水滴検知信号ＳＩＧ．１を制御装置２１に出力する。
【００５５】
一方、補助蒸気導入ライン１４には、その内部に水滴があることを感知する補助蒸気水滴感知部３７が設けられている。この補助蒸気水滴感知部３７は、例えば蒸気の流れが塞き止められてドレイン水が溜まりやすい補助蒸気仕切弁２０の直ぐ上流側に配置されている。この補助蒸気水滴感知部３７は水滴を検知すると水滴検知信号ＳＩＧ．２を制御装置２１に出力する。
【００５６】
さらに、主蒸気導入ライン４から分岐し、蒸気タービン３をバイパスして復水器７に繋がる補助蒸気バイパスライン３９が配設されている。この補助蒸気バイパスライン３９には補助蒸気バイパス弁４０が設けられている。
【００５７】
このように構成された蒸気タービンプラント３１において、制御装置２１は、蒸気タービン３の起動時に、主蒸気水滴感知部３３から水滴感知信号ＳＩＧ．１の入力があれば、主蒸気遮断弁１６を開く前に、主蒸気ドレイン弁３５を一時的に開弁させて水滴排出管３４から水滴を外部に排出し、その後で主蒸気ドレイン弁３５を閉じ、主蒸気遮断弁１６を開いて主蒸気を蒸気タービン３に導入する制御を行う。
【００５８】
このため、主蒸気遮断弁１６を開いて蒸気タービン３を起動させる際においては、主蒸気遮断弁１６の直ぐ上流側に溜まっていたドレイン水が予め排水されているので、主蒸気導入ライン４に水滴が残されたままの状態で主蒸気遮断弁１６が開かれてしまうことがなく、蒸気タービン３のタービン車室内に水滴が入ってしまうことが防止される。
【００５９】
また、制御装置２１は、補助蒸気導入ライン１４から補助蒸気を主蒸気導入ライン４に導入する際に、補助蒸気水滴感知部３７から水滴感知信号ＳＩＧ．２の入力があれば、主蒸気止め弁１７を一時的に閉じて、補助蒸気仕切弁２０を開弁するとともに、補助蒸気バイパスライン３９の補助蒸気バイパス弁４０を開弁させて、補助蒸気導入ライン１４内の水滴が無くなるまで主蒸気導入ライン４を流れる補助蒸気を補助蒸気バイパスライン３９に導入する制御を行う。
【００６０】
このため、補助蒸気仕切弁２０を開いて補助蒸気を主蒸気導入ライン４に導入する際に、補助蒸気仕切弁２０の直ぐ上流側に溜まっていたドレイン水が補助蒸気バイパスライン３９から復水器７へ排水されているので、蒸気タービン３に導入する補助蒸気には水滴が含まれず、これによって水滴が蒸気タービン３のタービン車室内に入ってしまうことが防止される。
【００６１】
このように、主蒸気遮断弁１６の直ぐ上流側に溜まっていたドレイン水や、補助蒸気仕切弁２０の直ぐ上流側に溜まっていたドレイン水が水滴となって蒸気タービン３のタービンローターやタービン車室に付着し、局部的に温度低下させ、タービンローターおよびタービン車室に不等変形（局所変形）を起こさせてクリティカル振動を誘発させたり、エロージョン等を発生させることが防止される。
【００６２】
図４は主蒸気水滴感知部３３と補助蒸気水滴感知部３７の構造を示す斜視図であり、図５は図４のV矢視図である。主蒸気水滴感知部３３と補助蒸気水滴感知部３７は、主蒸気導入ライン４や補助蒸気導入ライン１４の管壁の鉛直方向下側に形成された雌ネジ孔に気密的に螺合されるプラグ状であり、雄ネジ部４１と、スパナやレンチ等で保持する多角形状の保持部４２と、セラミック等で形成された絶縁部４３とを備えている。
【００６３】
絶縁部４３の頂面にはステンレス等の腐食されにくい導電体で形成されたドレイン水検出端子４４，４５が設置されている。図５に示すように、ドレイン水検出端子４４，４５は、互いに接触することなく近接して、絶縁部４３の限られた面積内でも周縁長さが長くなるよう噛み合う形状をなし、両端子４４，４５間の間隔（隙間）Ｄはドレイン水の水滴の直径よりも小さい寸法、例えば１ｍｍ程度に設定されている。一方、保持部４２の外面には抵抗計測用端子４６，４７が突設されており、それぞれリード線４８，４９でドレイン水検出端子４４，４５に電気的に接続されている。抵抗計測用端子４６，４７には抵抗計測部分５０が接続され、ここでドレイン水検出端子４４，４５間の抵抗値が計測される。
【００６４】
ドレイン水検出端子４４，４５は、主蒸気導入ライン４および補助蒸気導入ライン１４の配管内面に露出し、ここにドレイン水の水滴が付着すると、ドレイン水検出端子４４，４５間が水滴によって電気的に導通し、抵抗計測部分５０にて計測される抵抗値が低下する。そして、この抵抗値が所定の数値を下回った時に、水滴感知信号ＳＩＧ．１またはＳＩＧ．２が制御装置２１に出力されるようになっている。また、抵抗計測部分５０で抵抗値を計測せずに電流値の変化を感知して、所定の電流値を上回った時に、水滴感知信号ＳＩＧ．１またはＳＩＧ．２が制御装置２１に出力してもよい。
【００６５】
ところで、蒸気導入ライン４の温度を計測する温度計測手段２３と同様に、補助蒸気導入ライン１４の温度を計測する温度計測手段５２を設け、蒸気タービン３の起動時に、制御装置２１により補助蒸気遮断弁２０を開弁し、補助蒸気バイパスライン３９の補助蒸気バイパス弁４０を開弁させて、補助蒸気導入ライン１４の温度計測手段５２により計測された温度が安定するまで補助蒸気導入ライン１４を流れる補助蒸気を補助蒸気バイパスライン３９から復水器７に流してもよい。
【００６６】
以上説明したように、第１実施形態および第２実施形態に係る蒸気タービンプラント１，３１およびその運転方法によれば、既存の蒸気タービンプラントの構成を大きく変更することなく、蒸気タービン３の起動時および運転中にタービン車室内にドレイン水等の水滴が入ることを防止して、蒸気タービン３の起動時におけるクリティカル振動やエロージョン等の発生を抑制し、蒸気タービン３をスムーズかつ短時間で立ち上げることができる。
【００６７】
なお、本発明は上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
【００６８】
例えば、主蒸気導入ライン４に対する主蒸気バイパスライン１３の分岐位置や補助蒸気導入ライン１４の合流位置、あるいは補助蒸気バイパスライン３９の分岐位置等はあくまでも一例であり、これらの分岐位置や合流位置を他の位置に変更することも考えられる。
また、第２実施形態（図３）において、主蒸気水滴感知部３３、水滴排出管３４、主蒸気ドレイン弁３５、補助蒸気水滴感知部３７等の設置位置等についても、他の位置に適宜変更することが可能である。
さらに、第２実施形態（図３）における補助蒸気バイパスライン３９は主蒸気バイパスライン１３とは異なる独立したルートとして形成されているが、必要に応じて主蒸気バイパスライン１３を補助蒸気バイパスラインとして共用する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，３１  蒸気タービンプラント
２  ボイラ
３  蒸気タービン
４  主蒸気導入ライン
５  発電機
７  復水器
９  カーテンスプレー装置
１３  主蒸気バイパスライン
１４  補助蒸気導入ライン
１６  主蒸気遮断弁
１７  主蒸気止め弁
１８  ガバナ弁
１９  主蒸気バイパス弁
２０  補助蒸気仕切弁
２１  制御装置（起動制御手段）
２３  温度計測手段（主蒸気用）
３３  主蒸気水滴感知部
３５  主蒸気ドレイン弁
３７  補助蒸気水滴感知部
３９  補助蒸気バイパスライン
４０  補助蒸気バイパス弁
５２  温度計測手段（補助蒸気用）
ＳＩＧ．１，ＳＩＧ．２  水滴感知信号
【図１】
2014159794.tif 000003
【図２】
2014159794.tif 000004
【図３】
2014159794.tif 000005
【図４】
2014159794.tif 000006
【図５】
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