(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（２）と復水器（４）とを有する蒸気タービン設備における弁装置の弁が加熱される方法であって、前記弁装置の閉じられた前記弁に主蒸気が供給され、この主蒸気が前記弁の中で凝縮され、この凝縮液が、凝縮液が生じた際に自動的に開く弁あるいは復水排出器（以下、排水装置という。）を介して排出される蒸気タービン設備における弁装置の加熱方法。
【請求項２】
加熱温度が前記凝縮液を連続的に排出することによって飽和蒸気温度に保たれている請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記復水器（４）に通じているバイパス管に設けられたバイパス弁装置を保温するために、このバイパス弁装置に前記バイパス管を介して導かれる前記主蒸気が利用される請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記蒸気タービン（２）に通ずる蒸気回路に設けられた中圧弁装置を暖機するために、前記蒸気タービン（２）に導入される前記主蒸気が利用される請求項１又は２記載の方法。
【請求項５】
蒸気タービン設備における弁装置ならびに前記弁装置に導かれる蒸気配管を有し、この蒸気配管に斜めに延びて配置され前記弁装置に接続される配管部分を備え、前記配管部分が上り勾配を有し、前記配管部分の最も低い点で、前記蒸気配管に排水装置が接続されている請求項１ないし４の１つに記載の方法を実施するための装置。
【請求項６】
蒸気タービン設備における弁装置ならびに前記弁装置に導かれる蒸気配管を有し、この蒸気配管に斜めに延びて配置され前記弁装置に接続される配管部分を備え、前記配管部分が下り勾配を有し、前記配管部分の最も低い点で、前記凝縮液が生じた際に開く第２の排水装置が前記弁装置に接続されている請求項１ないし４の１つに記載の方法を実施するための装置。
【請求項７】
前記弁装置の弁ケーシングに、弁座の直前部に前記凝縮液の排出口を有する排水通路が接続されている請求項６記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は蒸気タービンにおける弁装置の加熱方法に関する。本発明はまたこの方法を実施するための装置に関する。ここで弁装置とは特に、非常止め弁とこれに後置接続された調整弁とを備えたバイパス弁装置及び／又は中圧弁装置を意味している。
ドイツ特許出願公告第１４２６８５０号明細書に、高圧タービン部と中圧タービン部とこれらの両タービン部間に配置された再熱器とを備えた蒸気タービン設備に対する調整装置が記載されている。その各タービン部の下流にそれぞれ非常止め弁と調整弁とを備えた弁装置が設けられている。再熱器から復水器に向けてバイパス管が分岐し、このバイパス管は２つの止め弁で閉じられている。
本発明の課題は、蒸気タービンにおける弁装置を加熱するための、特にバイパス弁装置を保温するためおよび中圧弁装置を暖機するための特に簡単で信頼性の高い方法を提供することにある。更に本発明の課題は、この方法を実施するのに適した特に僅かな配管費用で済む装置を提供することにある。
方法に関する課題は本発明に基づいて請求項１に記載の手段によって解決される。その場合、閉じられた弁装置に導入された蒸気が凝縮され、その凝縮液が排出される。
本発明は、蒸気タービンの復水器に通じているバイパス管を備えた蒸気タービンの低圧蒸気あるいは中圧蒸気に対するバイパス弁装置において、加熱配管の設置にはかなりの材料費が必要とされ、従って非常に経費がかかるという考えから出発している。その場合には、バイパス管は蒸気タービンに通じている主蒸気管から蒸気こし（スチーム  ストレーナ）と主蒸気弁装置あるいは中圧弁装置との間で分岐され、そのバイパス弁装置は非常止め弁が閉じられている場合にその非常止め弁側が加熱配管を介して加熱される。そのために加熱配管は、蒸気こしに沿った圧力勾配に基づいて蒸気が非常止め弁とバイパス管とを通る閉ループの循環路を流れるように、バイパス弁装置に通じていなければならない。蒸気こしが中圧弁装置の非常止め弁に設けられた構造の場合、加熱蒸気の循環のために必要な圧力勾配をもし非常に小さくすると、この小さな圧力勾配に基づいて、バイパス弁装置を加熱するために必要な質量流量を得るために、大きな直径の配管が必要とされる。これは高価な材料費を生ずる。これは本発明に基づく凝縮による加熱方式によって、特別な配管が必要とされないので防止される。
本発明の有利な実施態様において、加熱温度は目的に適って凝縮液を連続的に排出することによって一定して飽和蒸気温度に保たれる。蒸気タービンの復水器に通じているバイパス弁装置を保温するために、蒸気タービンに導入される主蒸気のうちの、バイパス弁装置に既にバイパス管を介してその非常止め弁側に導入される部分流が有利に利用される。
本発明において原理的には、バイパス弁装置を加熱し保温するために、圧力差によって発生される蒸気循環と異なって、復水器効果が利用されている。この復水器効果は、バイパス弁装置の閉じられた非常止め弁の前に形成されている盲孔においてバイパス管自体にだけ蒸気が存在することによって生ずる。バイパス管内を進む蒸気柱によって流れが生じ、その蒸気は弁装置に沿った温度勾配のために閉じられた非常止め弁の前で凝縮する。弁装置の入口側でその凝縮液を連続的に排出することによって、実際の蒸気圧力に相当する飽和蒸気温度が生ずる。
この効果は有利に蒸気タービンを始動する際も、蒸気タービンに前置接続された中圧弁装置が蒸気タービンに導入される主蒸気によって暖機されることによって利用される。ここでも、主蒸気温度で弁装置の閉じられた非常止め弁に向かって流れる蒸気がこの弁装置に沿った温度差に基づいて冷却されることによって生ずる凝縮液が排出される。その場合、発生する凝縮液が連続して排出される限り、その都度の主蒸気圧力に相当する飽和蒸気温度が自然に生ずる。
装置に関する上述の課題は本発明に基づいて請求項５に記載の手段によって解決される。その装置の主な特徴は、弁装置に導かれた蒸気管が斜めに配置されていることにある。その場合、弁装置に導かれた蒸気管は、目的に適って弁装置の入口側を形成している上り勾配あるいは下り勾配をした配管部分を有している。
上り勾配をした配管部分の場合、この配管部分の最も低い点に、発生した凝縮液を排出するための排水口が設けられる。同様に、下り勾配をした配管部分の場合、好適には、非常止め弁の入口側の弁座あるいは弁体の前で出発する排水通路が弁装置に設けられる。排水口ないし排水通路に接続された排水装置は、凝縮液が生じた際に自動的に開く弁あるいはいわゆる復水排出器である。
本発明によって得られる利点は特に、閉じられた弁装置において直接復水器効果を利用することによって、追加的な加熱配管と蒸気を自然循環するために圧力差を発生するための追加的な配管延長部とが省けることにある。本発明の場合はむしろ、既存の蒸気管つまり一方では既存のバイパス管および他方では主蒸気管が利用される。それぞれの弁装置に通じている蒸気管の弁装置の直前に設けられた配管部分を、下り勾配あるいは上り勾配で敷設するだけで足りる。
特にバイパス弁装置を保温する場合における主な利点は、主蒸気温度に比べて低い飽和蒸気温度が弁体あるいは弁座に生じ、これに伴って弁装置全体に沿って僅かな温度勾配が生ずることにある。これによって熱負荷は極めて低くなり、材料が大事にされる。これはまた弁装置の寿命を長くする。
以下において図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は蒸気タービンにおける中圧弁装置およびバイパス弁装置を備えた蒸気タービンの水・蒸気回路の一部配管系統図、
図２および図３はそれぞれ下り勾配ないし上り勾配の配管部分を備えた弁装置の縦断面図である。
各図において同一部品には同一符号が付されている。
図１には蒸気タービン設備における水・蒸気回路１に接続された蒸気タービン２が示されている。蒸気タービン設備は蒸気タービン２に導かれている主蒸気管３および蒸気タービン２に後置接続された復水器４を備えている。復水器４は出口側が復水管５を介して例えば主蒸気ＦＤを発生するための蒸気発生器（図示せず）に接続されている。蒸気タービン２は高圧タービン部、中圧タービン部、低圧タービン部から構成できる。このような蒸気タービン設備は発電所において電気エネルギを発生するために使用され、そのために蒸気タービン２は公知のように発電機（図示せず）を駆動する。
主蒸気管３には非常止め弁６ａとこの非常止め弁６ａに結合された調整弁６ｂとを備えた第１の弁装置６が接続されている。主蒸気管３には主蒸気ＦＤの流れ方向に見て第１の弁装置６の前にバイパス管７が接続されている。このバイパス管７は非常止め弁８ａと調整弁８ｂとを備えた第２の弁装置８を介して復水器４に接続されている。バイパス管７は例えば通常運転中に開かれている第１の弁装置６の非常止め弁６ａが緊急遮断された際に蒸気を蒸気タービン２を迂回して案内するために使われる。第２の弁装置８の非常止め弁８ａは通常運転中は閉じられている。第１の弁装置６および第２の弁装置８はいわゆる中圧弁もしくはいわゆるバイパス弁である。
通常運転中に主蒸気ＦＤが閉じられた非常止め弁８ａにバイパス管７を介して導かれることによって、第２の弁装置８はその閉じている非常止め弁側が保温作用を受ける。非常止め弁８ａに向けて主蒸気温度Ｔ１≦７００℃の主蒸気ＦＤが流れ、この場所の主蒸気ＦＤは、第２の弁装置８の下流側において調整弁８ｂと復水器４との間に約８０℃の復水温度Ｔ２が作用していることにより第２の弁装置８に沿って温度差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２）が生じているために、冷却される。非常止め弁８ａが閉じられている場合、そこでは代表的には２０〜８０バールの実際の蒸気圧ｐに相当して２１２〜２９５℃の飽和蒸気温度Ｔ３が生ずる。
これは、閉じられた非常止め弁８ａの前にいわば盲孔が形成され、この盲孔が復水器効果を生ずることに起因している。第２の弁装置８において主蒸気ＦＤが凝縮するために蒸気柱が追随して進むことにより、（蒸気の）流れが生ずる。その際に生ずる凝縮液Ｋを連続して排出するために、第２の弁装置８の前の流入側にバイパス管７の配管部分９が上り勾配で敷設されている。主蒸気ＦＤの凝縮および主蒸気ＦＤの容積減少により負圧が生じ、この負圧に基づいて圧力差が生じ、この圧力差によって（蒸気の）流れが生ずる。凝縮液Ｋは配管部分９の最も低い点１０でこれに接続された排水装置１１によって連続的に確実に排出される。排水装置１１は凝縮液Ｋが生じた際に自動的に開く弁あるいはいわゆる復水排出器（Kondensomat）である。
この効果は蒸気タービン２が始動する際も中圧弁装置６を暖機するために利用される。そこでは今までは非常止め弁６ａを通して蒸気が連続して復水器４まで導かれていたが、今や本発明により、閉じられた非常止め弁６ａにおける主蒸気ＦＤの凝縮によって暖機が行われる。このために実施例においては、弁装置６の非常止め弁６ａの流入側に配管部分１２が傾斜して配置されている。この配管部分１２は第２の弁装置８の前に設けられた配管部分９と異なり下り勾配で敷設されているので、この場合最も低い点は第１の非常止め弁６に位置する。蒸気タービン２の始動中に第１の弁装置６の前後に温度差が存在し、この温度差に基づいて主蒸気ＦＤが凝縮し、これによって生ずる凝縮液Ｋは、閉じられた非常止め弁６ａから同じようにして排出される。ここでも自動的にその都度の主蒸気圧ｐに相当する飽和蒸気温度Ｔ３が生ずる。
図２にはこの実施例ではいわゆるＺ形弁をしているバイパス・非常止め・調整複合弁８が縦断面図で示されている。非常止め弁８ａは調整弁８ｂの上に配置されている。図１の実施例と異なって、ここでは弁装置８の流入部分を形成する配管部分９は上り勾配ではなく、水平線Ｈに対して下り勾配で敷設されている。その下り勾配角αは０．５〜５°、好適には１°である。この場合最も低い点は（主蒸気ＦＤの流れ方向に見て）閉じられた非常止め弁８ａの弁座の直前に位置している。排水通路１５が弁ケーシング１４に弁座１３の前で出発して設けられ、この排水通路１５を通して凝縮液Ｋが排水装置１７に排出される。弁装置６の非常止め弁６ａが運転に起因して緊急遮断された際、非常止め弁８ａが開き、これによって主蒸気ＦＤはこの非常止め弁８ａおよびこれに後置接続された調整弁８ｂを通って矢印１６の方向に復水器４に向かって流れる。
図３には、直立形非常止め弁６ａとその下に配置された調整弁６ｂとを備えている代表的な中圧・非常止め・調整複合弁６が示されている。この複合弁６は図１の実施例と異なって、ここでは弁装置６の流入側部分を形成する配管部分１２は下り勾配ではなく、上り勾配で敷設されている。水平線Ｈと上り勾配の配管部分１２との間の上り勾配角βも同様に０．５〜５°、好適には１°である。
その場合最も低い点１８において配管部分１２に排水口１９を介して排水装置２０が接続されている。閉じられた非常止め弁６ａの弁座２１に向いて流れる主蒸気ＦＤはそこで凝縮し、その凝縮液Ｋは水平線Ｈに対して上り勾配で敷設された配管部分１２に沿ってその管内壁２２における最も低い点１８まで排出される。凝縮液Ｋはそこから排水口１９を通って排水装置２０まで排出される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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