(57)【要約】【課題】  大気放出される過剰な抽気蒸気を削減し、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動に対しても安定した発電機出力を維持することが可能な蒸気タービン発電機の抽気制御方法の提案。【解決手段】  蒸気タービンの抽気出口に蒸気流量計と、抽気ラインに自動制御方式の大気放出弁を備えた蒸気タービン発電機において、蒸気タービン発電機の有する発電機出力に対する入口蒸気量と抽気蒸気量の特性に基づいて発電機負荷に応じた必要抽気蒸気量の設定値を演算して求め、この設定値に基づいて前記大気放出弁により、余剰蒸気を独立して制御することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気されるように構成され、かつ蒸気タービンの抽気出口に蒸気流量計と、抽気ラインに自動制御方式の大気放出弁を備えた蒸気タービン発電機において、蒸気タービン発電機の有する発電機出力に対する入口蒸気量と抽気蒸気量の特性に基づいて発電機負荷に応じた必要抽気蒸気量の設定値を演算して求め、この設定値に基づいて前記大気放出弁により、余剰蒸気を独立して制御することを特徴とする蒸気タービン発電機の抽気制御方法。
【請求項２】
前記発電機負荷と必要抽気蒸気量の設定値の関係より、抽気が不要なＡ領域、既存の抽気圧制御が安定しないＢ領域、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要があるＣ領域を設定し、抽気が不要なＡ領域では、必要抽気蒸気量を０（Ｔ／Ｈｒ）に設定し、既存の抽気圧制御が安定しないＢ領域では、排気量を一定とし、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要があるＣ領域では、必要抽気蒸気量が発電機負荷に比例するよう設定することを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電機の抽気制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気する蒸気タービン発電機の抽気制御方法に係り、より詳しくは発電機負荷や抽気蒸気の工場使用量の変動に適切に対応するための抽気制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気する蒸気タービン発電機として、タービンのケーシング内部に圧力制御弁を設けて、この圧力制御弁より上流側の圧力制御を行い、抽気圧力を一定に保つことで、タービンの低負荷から定格まで安定した圧力の送気が可能な内部抽気圧力制御型タービン発電機が知られている。この内部抽気圧力制御型タービン発電機は、図５にそのシステム構成例を示すように、過熱蒸気生成用のボイラ（図示せず）から導入される蒸気の熱エネルギーを駆動エネルギーに変換する抽気タービン型の蒸気タービン２１、蒸気導入口２２−１より導入される蒸気の流量を調節する蒸気加減弁２２、抽気減弁２３、抽気圧力計２４、回転計２５、調速機２６、復水器２７、大気放出弁２８から構成されている。蒸気タービン２１は高圧段２１−１と低圧段２１−２を有し、蒸気タービン２１の高圧段２１−１に流入した蒸気は、抽気減弁２３の前で抽気され、抽気減弁２３により低圧段２１−２に入る蒸気の流入が制御され、抽気ライン２９から蒸気が工場へ送気される構成となしている。
【０００３】
この内部抽気圧力制御型タービン発電機における抽気タービン型の蒸気タービン２１の制御には、回転計２５にて測定される回転速度と抽気圧力計２４にて測定される抽気圧力が必要であり、蒸気タービン２１の負荷や抽気の必要量が変われば、蒸気加減弁２２や抽気減弁２３の限度が制御される必要がある。このため内部抽気圧力制御型タービン発電機には、該蒸気タービン２１の回転速度、発電機出力及び抽気を維持するために、蒸気加減弁２２、抽気減弁２３の両方のバルブを自動制御する機構を備えている。
【０００４】
図６は上記内部抽気圧力制御型タービン発電機における発電機出力と入口蒸気量、抽気蒸気量の関係を例示したもので、タービン発電機の出力（イ）は抽気蒸気量が最大時のタービン出力、（ロ）は抽気蒸気量が０（Ｔ／Ｈｒ）のタービン出力、（ハ）は当該発電機の最小能力をそれぞれ示している。即ち、発電機負荷がある点を超えて運転される時には、発電機出力を維持するために一定量以上の抽気が必要となる。そのため、抽気ラインには図５に示すように余剰蒸気を大気放出するための大気放出弁２８が設けられており、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の変動時には、この大気放出弁２８を開閉することで、必要な抽気蒸気量を維持している。
【０００５】
上記大気放出弁２８としては、手動弁と自動制御方式の調節弁が使用されている。大気放出弁２８に手動弁を使用している場合、発電機負荷及び入口蒸気流量を目安に、予め余裕を持った弁開度に調節している。一方、自動制御方式の調節弁を使用する方式としては、抽気ラインに大気放出用の調節弁を設置し、抽気圧力が設定圧力以上になった場合に、抽気圧力にて調節弁の開度を自動制御する方式が特許文献１、特許文献２に開示されている。特許文献１に開示されている方法は、速度又は負荷制御装置と抽気圧制御装置とで構成される蒸気タービンの制御装置において、抽気調圧弁が全開又は最低開度となった場合、もしくは調節弁が全開となった場合は、速度又は負荷を制御から除外し、抽気圧制御を優先して行う制御方法である。又、特許文献２に開示されている方法は、抽気蒸気経路に余剰蒸気を復水器側に放出するタービンバイパス回路と、発電機負荷に対応させて蒸気タービンに導入するボイラ蒸気を制御する負荷制御装置を備えたボイラタービン発電機において、抽気蒸気経路より余剰蒸気を復水器側に放出するタービンバイパス回路により常時復水器へ放出させておき、該バイパス回路のバイパス量を制御するバイパス装置の入力信号を抽気蒸気経路より取込んで、負荷変動に対応するバイパス蒸気量の制御を、負荷制御装置よりも優先させて行う方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−１６６８０８号公報
【特許文献２】特開平１１−３４３８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記した従来の蒸気タービン発電機の抽気制御技術には、以下に示す問題点がある。
タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気する蒸気タービン発電機において、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の変動に対応するために設けられている大気放出弁に手動弁を使用している場合、発電機負荷及び入口蒸気量を目安に、予め余裕を持った開度に調節するために、過剰な蒸気の大気放出が発生すること、又、手動弁のために、発電機負荷や抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動には対応できないおそれがある、といった問題がある。
一方、大気放出弁を前記特許文献１、２に開示されている、自動制御方式の調節弁に置き換え、該調節弁を抽気圧力で制御する方法では、大気放出弁の開閉で抽気圧力が変動するため、同じく抽気圧力で制御されている蒸気加減弁や抽気減弁等の制御に影響が出てこれらの制御を安定して行うことができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量に基づいて、大気放出弁を独立して自動制御することにより、大気放出される過剰な抽気蒸気を削減し、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動に対しても安定した発電機出力を維持することが可能な蒸気タービン発電機の抽気制御方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る蒸気タービン発電機の抽気制御方法は、蒸気タービンの中間段より蒸気を抽気し工場へ送気されるように構成され、かつ蒸気タービンの抽気出口に蒸気流量計と、抽気ラインに自動制御方式の大気放出弁を備えた蒸気タービン発電機において、蒸気タービン発電機の有する発電機出力に対する入口蒸気量と抽気蒸気量の特性に基づいて発電機負荷に応じた必要抽気蒸気量の設定値を演算して求め、この設定値に基づいて前記大気放出弁により、余剰蒸気を独立して制御することを特徴とするものである。
又、本発明は、前記蒸気タービン発電機の抽気制御方法において、前記発電機負荷と必要抽気蒸気量の設定値の関係より、抽気が不要なＡ領域、既存の抽気圧制御が安定しないＢ領域、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要があるＣ領域を設定し、抽気が不要なＡ領域では、必要抽気蒸気量を０（Ｔ／Ｈｒ）に設定し、既存の抽気圧制御が安定しないＢ領域では排気量を一定とし、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要があるＣ領域では、必要抽気蒸気量が発電機負荷に比例するよう設定することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の蒸気タービン発電機の抽気制御方法によれば、発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量に基づいて、抽気ラインに設置した自動制御方式の大気放出弁を独立して自動制御することができるので、大気放出される過剰な抽気蒸気を削減できるとともに、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動に対しても安定した発電機出力を維持することができる。さらに、抽気ラインに設置した蒸気流量計及び自動制御方式の大気放出弁を既存のタービン発電機制御装置に変更を加えることなく容易に追加設置することができるので設備コストが高くつくこともない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の蒸気タービン発電機の抽気制御方法を実施するためのシステム構成例を示す概略図である。
【図２】同じく図１に示す本発明のシステム構成例における発電機負荷に対する必要抽気蒸気量の設定例１を示す説明図である。
【図３】同じく図１に示す本発明のシステム構成例における発電機負荷に対する必要抽気蒸気量の設定例２を示す説明図である。
【図４】同じく図１に示す本発明のシステム構成例における自動制御方式の大気放出弁の弁開度を示す説明図である。
【図５】従来の内部抽気圧力制御型タービン発電機のシステム構成例を示す概略図である。
【図６】図５に示す従来のシステム構成例における発電機出力に対する入口蒸気量と抽気蒸気量の関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す本発明の蒸気タービン発電機の抽気制御方法を実施するためのシステム構成は、過熱蒸気生成用のボイラ（図示せず）から導入される蒸気の熱エネルギーを駆動エネルギーに変換する抽気タービン型の蒸気タービン１、蒸気導入口２−１より導入される蒸気の流量を調節する蒸気加減弁２、抽気減弁３、抽気圧力計４、回転計５、調速機６、復水器７、抽気ライン８、蒸気タービン１の抽気出口に設置した蒸気流量計９、演算制御装置１０、自動制御方式の大気放出弁（調節弁）１１により構成されている。本発明のシステム構成においても、蒸気タービン１は高圧段１−１と低圧段１−２を有し、高圧段１−１に流入した蒸気は、抽気減弁３の前で抽気され、抽気減弁３により低圧段１−２に入る蒸気の流入が制御され、抽気ライン８から蒸気が工場へ送気される構成となしているが、かかるシステム構成例において、蒸気流量計９、演算制御装置１０、自動制御方式の大気放出弁１１以外の構成は、図５に示す従来技術と同様である。なお、演算制御装置１０としては、通常はＤＣＳ、ＰＬＣを採用するが、一般的な調節計でも可能である。又、本発明のシステム構成における蒸気流量計９及び大気放出弁１１は十分な蒸気を流すことができるものを使用する。又、タービン抽気出口の蒸気流量の計測には、タービン入口の蒸気流量とタービン排気を処理した復水器７出口の水流量の差を用いることもできる。
【００１３】
本発明の蒸気タービン発電機の抽気制御方法は、蒸気タービン１の中間段より蒸気を抽気し工場へ送気する際、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の変動に対し、蒸気タービン１の抽気出口に設置した蒸気流量計９による計測値が演算制御装置１０に入力され、この蒸気流量計９からの指示に対し当該演算制御装置１０により必要流量を設定し、この設定値に応じて大気放出弁１１の開度を自動制御する方式である。
具体的に説明すると、抽気蒸気を工場へ送気する場合は、抽気蒸気の工場使用量と大気放出量の和が抽気蒸気量となる。そのため、図４に示すように工場使用量が必要抽気蒸気量より上回る場合は、大気放出弁１１の開度を閉じる。又、工場使用量が必要抽気蒸気量を下回る場合は、大気放出弁１１の開度を開き余剰蒸気を大気放出することで、必要抽気蒸気量を維持するように自動制御する。ここで、抽気蒸気量の設定値は発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量を演算制御装置１０により演算して求め、この設定値にて大気放出弁１１の開度を調節する。発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量は、各タービン発電機の特性、即ち、前記図２に示す発電機出力に対する入口蒸気量と抽気蒸気量の関係を基に発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量を設定することができる。実際には、タービン発電機の運転実績から得られる実際の抽気蒸気量の実績値を用いることが望ましい。図２、図３にその設定例を示す。
【００１４】
即ち、本発明では、発電機負荷に対する必要抽気蒸気量の設定例１（図２）、設定例２（図３）に示すように、それぞれ発電機負荷に応じＡ領域、Ｂ領域、Ｃ領域の３つの領域に分けて必要抽気蒸気量を設定する。ここで、Ａ領域は工場が完全停止し蒸気による加熱・保温等が必要ない抽気不要な領域、Ｂ領域は必要抽気蒸気量が０（Ｔ／Ｈｒ）に設定され既存の抽気圧制御が安定しない領域、Ｃ領域は抽気蒸気量を一定とし、タービン出力に応じて抽気蒸気量を増加させる必要がある領域である。本発明では、この３つの領域において、必要抽気蒸気量が発電機負荷に比例するように設定値を演算して求める。なお、Ｃ領域については、厳密には必要抽気蒸気量は発電機負荷に比例していないことから、領域を細分化し制御することもできる。
【００１５】
以上説明したように、本発明に係る蒸気タービン発電機の抽気制御方法は、発電機負荷に応じた適切な抽気蒸気量に基づいて、大気放出弁を独立して自動制御することにより、大気放出される過剰な抽気蒸気を削減し、発電機負荷及び抽気蒸気の工場使用量の予期せぬ急激な変動に対しても安定した発電機出力を維持することが可能であり、又、抽気ラインに設置した蒸気流量計及び大気放出弁を既存タービン発電機の制御装置とは独立して制御する方式を採用することにより、既存タービン発電機の制御装置に変更を加えることなく容易に実施することができる。
【符号の説明】
【００１６】
１  蒸気タービン
１−１  高圧段
１−２  低圧段
２  蒸気加減弁
２−１  蒸気導入口
３  抽気減弁
４  抽気圧力計
５  回転計
６  調速機
７  復水器
８  抽気ライン
９  蒸気流量計
１０  演算制御装置
１１  大気放出弁（調節弁）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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