(57)【要約】【課題】風損による高圧タービンの温度上昇を抑えることができる二軸型蒸気タービンを提供することにある。【解決手段】蒸気タービンは、高圧タービン１と、中圧タービン２と、低圧タービン３とから構成され、中圧起動方式である。クラッチ１１は、高圧タービン１の軸と中圧タービン２の軸とを締結・解放する。中圧タービン２の軸と低圧タービン３の軸は、カップリング４により連結される。中圧起動中の負荷上昇時に、クラッチ１１を解放して、中圧タービン２に蒸気を供給して中圧タービンを起動する。中圧タービン２の回転数が定格回転数到達後、クラッチ１１を締結する。【選択図】図１
2012255345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービンと、中圧タービンと、低圧タービンとを有する中圧起動方式の蒸気タービンであって、
前記高圧タービンの軸と前記中圧タービンの軸とを締結・解放可能なクラッチと、
前記中圧タービンの軸と前記低圧タービンの軸とを連結するカップリングとを備えることを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【請求項２】
請求項１記載の二軸型蒸気タービンにおいて、
中圧起動中の負荷上昇時に、前記クラッチを解放して、前記中圧タービンに蒸気を供給して前記中圧タービンを起動し、
前記中圧タービンの回転数が定格回転数到達後、前記クラッチを締結することを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【請求項３】
請求項１記載の二軸型蒸気タービンにおいて、
中圧起動中の負荷上昇時に、前記クラッチを解放して、前記中圧タービンに蒸気を供給して前記中圧タービンを起動し、
起動後、負荷を取る状態となったトランスファリージョン時、前記中圧タービンと低圧タービン軸の回転数と、前記高圧タービンの回転数が一致した後、前記クラッチを締結することを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【請求項４】
請求項３記載の二軸型蒸気タービンにおいて、
前記トランスファリージョン時は、前記中圧タービンと前記低圧タービンが定格回転数まで達した状態から、前記中圧と低圧タービンで定格以下の負荷を取ることを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【請求項５】
請求項３記載の二軸型蒸気タービンにおいて、
前記トランスファリージョン時の前記高圧タービンは、前記中圧タービン及び前記低圧タービンより低い回転数で回転することを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【請求項６】
請求項３記載の二軸型蒸気タービンにおいて、
前記トランスファリージョンの終了時、前記高圧タービンの回転数を定格回転数まで上げ、前記高圧タービンと、前記中圧及び低圧タービンをクラッチで繋ぐことを特徴とする二軸型蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に、二軸型蒸気タービンにおける風損対策の好適な二軸型蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
一軸コンバインドサイクルにおいて、起動時の蒸気タービン風損を低減するために、風損によって低圧タービンが熱せられる回転数を予め予測し、その回転数時に低圧タービンに温度の低い低圧蒸気を流入させ、冷却する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、蒸気タービン以外の分野においても、発電機とその格納容器に凹凸を設けることにより、熱伝達効率を増加させ、冷却する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
上記特許文献１，２に記載のものは、いずれも風損による熱を低減するものではなく、冷却を実施することによって熱を減らすという構造である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−９４８４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３５７４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
火力プラントでは、プラント起動時間の短縮、またはボイラ配管材質に安価なものを採用するために、中圧起動プラントが採用されている。
【０００７】
中圧起動プラントでは、起動時には、過熱蒸気系統を通過した蒸気が、高圧タービンバイパス弁を通過後、ボイラの再熱蒸気系統を通過し、中圧タービン、低圧タービンへと流れる。また、この時は低圧タービンバイパス弁も開いており、低圧タービンをバイパスして復水器へ蒸気が流れる。蒸気が復水し、ヒータを経由して再びボイラへと蒸気が戻る。この蒸気の流れにより、ボイラの過熱、再熱系統の両方が暖気できることから、ボイラの空焚きを防ぎ、起動時間を短縮することができる。
【０００８】
しかし、中圧起動方式は、負荷上昇のトランスファリージョン時、高圧タービンバイパス弁低圧タービンバイパス弁が閉まり、主蒸気止弁及び加減弁が開く。また、高圧タービン内の内圧を上げるため、逆止弁及びベンチレーション弁が閉じた状態となることから、一時的に高圧タービン内部に高温、かつ、高圧蒸気が停滞する。この時、高圧タービン内部に停滞した蒸気により、タービン内部が高温になり、風損が発生する。風損により、高圧タービンが暖められ、タービン部品が高温になる場合があることから、特別な設計・制御方法を考慮する必要がある。
【０００９】
本発明の目的は、風損による高圧タービンの温度上昇を抑えることができる二軸型蒸気タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、風損は回転数の３乗に比例することから、回転数事体を風損発生部位で低くすることにより、風損による発生熱を抑える構造とする。そのために、具体的には、以下の構成としている。
【００１１】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、高圧タービンと、中圧タービンと、低圧タービンとを有する中圧起動方式の蒸気タービンであって、前記高圧タービンの軸と前記中圧タービンの軸とを締結・解放可能なクラッチと、前記中圧タービンの軸と前記低圧タービンの軸とを連結するカップリングとを備えるようにしたものである。  
かかる構成により、風損による高圧タービンの温度上昇を抑えることができるものとなる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、中圧起動中の負荷上昇時に、前記クラッチを解放して、前記中圧タービンに蒸気を供給して前記中圧タービンを起動し、前記中圧タービンの回転数が定格回転数到達後、前記クラッチを締結するようにしたものである。
【００１３】
（３）上記（１）において、好ましくは、中圧起動中の負荷上昇時に、前記クラッチを解放して、前記中圧タービンに蒸気を供給して前記中圧タービンを起動し、起動後、負荷を取る状態となったトランスファリージョン時、前記中圧タービンと低圧タービン軸の回転数と、前記高圧タービンの回転数が一致した後、前記クラッチを締結するようにしたものである。
【００１４】
（４）上記（３）において、好ましくは、前記トランスファリージョン時は、前記中圧タービンと前記低圧タービンが定格回転数まで達した状態から、前記中圧と低圧タービンで定格以下の負荷を取るようにしたものである。
【００１５】
（５）上記（３）において、好ましくは、前記トランスファリージョン時の前記高圧タービンは、前記中圧タービン及び前記低圧タービンより低い回転数で回転するようにしたものである。
【００１６】
（６）上記（３）において、好ましくは、前記トランスファリージョンの終了時、前記高圧タービンの回転数を定格回転数まで上げ、前記高圧タービンと、前記中圧及び低圧タービンをクラッチで繋ぐようにしたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、風損による高圧タービンの温度上昇を抑えることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンを用いたプラントの蒸気系統の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
最初に、図１を用いて、本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンの構成について説明する。  
図１は、本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンの構成を示す概略図である。
【００２０】
高圧タービン１は、中圧タービン２や低圧タービン３とは、別軸の構成となっている。高圧タービン１と、中圧タービン２とは、クラッチ１１により締結され、また、解放される。中圧タービン２と低圧タービン３とは、カップリング４により連結される。
【００２１】
また、高圧タービン１の軸は、軸受５，６により回転可能に支持される。中圧タービン２の軸は、軸受７，８により回転可能に支持される。低圧タービン３の軸は、軸受９，１０により回転可能に支持される。
【００２２】
クラッチ１１を締結することで、高圧タービン１と、中圧タービン２及び低圧タービン３の軸を最終的に一つの軸とすることができる。低圧タービン３の軸は発電機に連結されている。
【００２３】
次に、図２を用いて、本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンを用いたプラントの蒸気系統について説明する。  
図２は、本発明の一実施形態による二軸型蒸気タービンを用いたプラントの蒸気系統の概略図である。
【００２４】
中圧起動方式を採用したプラントの蒸気の流れについて説明する。起動時には、蒸気は、再熱蒸気加減弁２２を経由して中圧タービン２に流し、中圧タービン２の排気から出る蒸気が低圧タービン３に流れる。また、低圧バイパス弁２３も蒸気が通過し復水器１５に流れ、復水器１５、ヒータ系統１６を経由して水に戻り、ボイラ１２へ再び給水される。ボイラ過熱系統１８を通過した蒸気は、高圧タービンバイパス弁１９を通過し、ボイラ再熱蒸気系統１７を通過し、再熱蒸気加減弁２２を経由して再び中圧タービン２に蒸気が流れる。
【００２５】
中圧起動方式により、ボイラ１２の両蒸気系統１７，１８を通過し、ボイラが温められることから、起動時間が短縮される。
【００２６】
また、負荷上昇時のトランスファリージョンにおいては、高圧タービンバイパス弁１９、低圧タービンバイパス弁２３が閉まり、主蒸気止弁２０、主蒸気加減弁２１が開く。この時、ベンチレーション弁２４、及び逆止弁２５が、高圧タービン１の内圧を上げるために、一時的に閉止する。これにより、高圧タービン１の内部に蒸気が停滞し、風損が発生する。
【００２７】
風損を抑制するために、図１に示したように、高圧タービン１と、中圧タービン２及び低圧タービン３とは別軸で構成されていることから、高圧タービン１と中圧タービン２及び低圧タービン３は別回転数で回すことが可能となる。高圧タービン１へは暖気のみに必要な蒸気が流れ、低回転数で温めることが可能となる。中圧タービン２と低圧タービン３の軸回転数が定格３０００ＲＰＭ，もしくは３６００ＲＰＭまで到達した時に、負荷を取り始める。負荷を取り始めた後、高圧タービン１の回転数を上げていき、定格回転数まで達したとき、クラッチ１１により、高圧タービン１と、中圧タービン２及び低圧タービン３の軸を繋ぐ構造とする。軸を繋ぎ、最終的に定格負荷まで上げる構造とする。
【００２８】
制御装置１００は、中圧タービン２の回転数情報Ｒｍと、高圧タービン１の回転数情報Ｒｈに基づいて、高圧タービンバイパス弁１９，主蒸気止弁２０，主蒸気加減弁２１，再熱蒸気加減弁２２，低圧バイパス弁２３，ベンチレーション弁２４，逆止弁２５の開閉を制御する。また、制御装置１００は、クラッチ１１の締結・解放を制御する。
【００２９】
クラッチ１１は、一般的にガスタービン、蒸気タービンの一軸コンバインドサイクルなどで用いられるクラッチ構造を採用する。かかるクラッチの一例は、例えば、特開２００５−５４５８３号公報に示されている。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態では、中圧及び低圧タービンと、高圧タービンを別軸にすることにより、起動中の負荷上昇時において、高圧タービンと中圧、低圧タービン軸が別回転数で回転することにより、風損による高圧タービンの温度上昇を抑えることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１…高圧タービン
２…中圧タービン
３…低圧タービン
４…カップリング
５，６，７，８，９，１０…軸受
１１…クラッチ
１２…ボイラ
１５…復水器
１６…ヒータ系統
１７…ボイラ再熱蒸気系統
１８…ボイラ過熱系統
１９…高圧タービンバイパス弁
２０…主蒸気止弁
２１…主蒸気加減弁
２２…再熱蒸気加減弁
２３…低圧バイパス弁
２４…ベンチレーション弁
２５…逆止弁
１００…制御装置
【図１】
2012255345.tif 000003
【図２】
2012255345.tif 000004