(57)【要約】【課題】蒸気タービンからの漏洩蒸気量を最小化し、蒸気タービンの内部効率を向上させることが可能な蒸気タービンのグランド蒸気シール装置を提供する。【解決手段】タービングランド部１０３の蒸気タービン内部側の第１の蒸気圧力又蒸気タービン外部側の第２の蒸気圧力を検出する圧力検出器２１１、グランドシール蒸気配管に設置され第３の蒸気圧力を検出する圧力検出器２１２、グランドシール蒸気の供給圧力を調節するグランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４、検出された第１の蒸気圧力からグランドシール蒸気の目標圧力を算出し、第３の蒸気圧力が目標圧力と一致するようにグランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４の開度を制御する演算装置２１３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気排出側とにそれぞれ設置されたタービングランド部における蒸気タービン内部側の第１の蒸気圧力、又は前記タービングランド部における蒸気タービン外部の蒸気配管内の第２の蒸気圧力のいずれかをそれぞれ検出する第１の圧力検出器と、
前記タービングランド部へグランドシール蒸気を供給するグランドシール蒸気配管に設置され、前記グランドシール蒸気配管内の第３の蒸気圧力をそれぞれ検出する第２の圧力検出器と、
前記グランドシール蒸気配管にそれぞれ設けられ、前記グランドシール蒸気を供給する圧力を調節するグランドシール蒸気供給圧力調節弁と、
前記第１の圧力検出器により検出された前記第１の蒸気圧力又は前記第２の蒸気圧力と、前記第２の圧力検出器により検出された前記第３の蒸気圧力とを与えられ、前記第１の蒸気圧力から前記グランドシール蒸気の目標圧力を算出し、前記第３の蒸気圧力が前記目標圧力と一致するように、前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁のそれぞれの開度を制御する演算装置と、
を備えることを特徴とする蒸気タービンのグランド蒸気シール装置。
【請求項２】
前記グランドシール蒸気配管と、前記グランドシール蒸気配管にグランドシール蒸気を供給するグランドシール蒸気ヘッダとを、前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁をバイパスしてそれぞれ相互に接続するグランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁と、
前記蒸気供給ラインの第４の蒸気圧力を検出する第３の圧力検出器と、
前記グランドシール蒸気ヘッダと、蒸気を供給する蒸気供給ラインとの間を接続する第１のグランド蒸気圧力バックアップ調節弁と、
前記グランドシール蒸気ヘッダと、蒸気を回収する余剰蒸気回収ラインとの間を接続する第２のグランド蒸気圧力バックアップ調節弁と、
前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁が開いている間、前記第３の圧力検出器により検出された前記第４の蒸気圧力が所定圧力となるように、前記第１のグランド蒸気圧力バックアップ調節弁と前記第２のグランド蒸気圧力バックアップ調節弁との開度を制御する制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンのグランド蒸気シール装置。
【請求項３】
前記演算装置は、前記蒸気タービンのそれぞれの蒸気流入側と蒸気排出側とに１個ずつ設けられ、前記蒸気タービンの蒸気排出側の前記グランドシール蒸気配管に設けられた前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁の開度を制御する前記演算装置は、前記蒸気タービンの蒸気流入側の前記第１の圧力検出器により検出された前記第１の蒸気圧力又は前記第２の蒸気圧力と、前記第２の圧力検出器により検出された前記第３の蒸気圧力とを与えられて蒸気流入側の圧力変動量を算出し、蒸気排出側における前記グランドシール蒸気の目標圧力に前記圧力変動量を加算することで蒸気排出側の圧力変動量を予測し、この予測結果に基づいて蒸気排出側の前記グランドシール蒸気配管に設けられた前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービンのグランド蒸気シール装置。
【請求項４】
前記演算装置は、前記蒸気タービンのそれぞれの蒸気流入側と蒸気排出側とを１個で統括するように設けられ、前記演算装置は、前記蒸気タービンの蒸気流入側の前記グランドシール蒸気配管に設けられた前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁の開度を制御すると共に、前記蒸気タービンの蒸気排出側の前記グランドシール蒸気配管に設けられた前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁の開度を制御する前記演算装置は、前記蒸気タービンの蒸気流入側の前記第１の圧力検出器により検出された前記第１の蒸気圧力又は前記第２の蒸気圧力と、前記第２の圧力検出器により検出された前記第３の蒸気圧力とを与えられて蒸気流入側の圧力変動量を算出し、蒸気排出側における前記グランドシール蒸気の目標圧力に前記圧力変動量を加算することで蒸気排出側の圧力変動量を予測し、この予測結果に基づいて蒸気排出側の前記グランドシール蒸気配管に設けられた前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁の開度を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービンのグランド蒸気シール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンのグランド蒸気シール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電プラントにおける蒸気タービンは、高温、高圧蒸気を駆動源とし、蒸気の駆動力によりタービンロータを回転させ、タービンロータに直結された発電機で電力を発生させることを目的とした機器である。
【０００３】
そのため、タービンロータには蒸気の熱エネルギを回転エネルギへと変換させるための動翼が配列されている。この動翼は、出力や規模、駆動用蒸気の蒸気条件等に応じて、複数段落が組み合わされている。
【０００４】
また、蒸気が蒸気タービン外部に漏れ出すのを防止するため、タービンロータ並びに動翼は外部ケーシングで覆われている。さらに、発電用の蒸気タービンは効率を最大化する必要があるため、蒸気条件の異なる複数の蒸気タービンが連結され１つの発電機を駆動する複合構成とされることが多い。
【０００５】
ところで、タービンロータは５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの回転数で高速回転する。このため、タービンロータと外部ケーシングとの間には、接触を防止するため常に一定の隙間が空いた間隙部が存在するように設計されている。
【０００６】
この間隙部は、タービングランド部と称されている。タービングランド部には、隙間に生じる内外部間の圧力差により蒸気タービン内部から高圧・高温蒸気が流出したり、蒸気タービン内部へ空気が流入したりする。この蒸気の流出量並びに空気の流入量を最小化するため、タービングランド部にはラビリンスパッキンと称される圧力差緩衝機構が設置されている。
【０００７】
ラビリンスパッキンは、タービンロータと外部ケーシングとの間の隙間を多段オリフィス構造で遮蔽し、双方間に発生している圧力差を緩衝させる機構である。
【０００８】
タービングランド部は、蒸気タービンの運転状態により次のような２つの状態をとる。第１の状態とは、蒸気タービンの内部圧力が蒸気タービンの外部圧力（大気圧）を上回り、蒸気タービン内部の蒸気が外部へ漏れ出している状態である。そして第２の状態とは、蒸気タービンの内部圧力よりも蒸気タービンの外部圧力（大気圧）の方が高く、大気が蒸気タービン内部へ流入する可能性が生じている状態である。
【０００９】
一般的には、蒸気タービンが停止している場合や低出力運転中には、蒸気タービン内部を流れる蒸気量がゼロか極少量となる。このため、復水器からの吸引力が勝り、蒸気タービン内部は大気圧比でマイナス側圧力となり、大気が蒸気タービン内部へ流入する可能性のある第２の状態をとる。一方、蒸気タービンがある程度以上の出力で運転している場合は、蒸気タービンへ流入する蒸気量が十分あり、タービン内部圧力の方が大気圧よりも高くなるため、蒸気が外部へ漏洩する第１の状態をとる。
【００１０】
ここで、蒸気タービンにとっては第２の状態は好ましいものではない。大気が蒸気タービン内部へ流入した場合、蒸気タービンの効率低下を引き起こすばかりでなく、腐食や風損の増大による蒸気タービン内部の異常加熱等の問題が生じる虞がある。
【００１１】
そこで、第２の状態、即ちタービングランド部から蒸気タービン内部への空気流入を防止する目的で、蒸気タービンにはグランド蒸気シール装置が設置されている。
【００１２】
グランド蒸気シール装置とは、タービン内部圧力が大気より低くなっている場合に、タービングランド部に圧力が大気圧力＋αに制御された外部蒸気を流し込むことで、大気の代わりに外部蒸気をタービン内部に流入させるよう設計された配管系統と器機類の総称である。
【００１３】
従来のグランド蒸気シール装置について、図５を用いて説明する。
【００１４】
蒸気タービンは、流入する蒸気条件に応じて、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービン等、異なる圧力で駆動する複数の蒸気タービンを直列に連結して１つの蒸気タービンとしている場合が多い。ここでは説明の簡略化のため、高圧タービン１０１と中圧タービン１０２とが直列に連結された構成を一例として用いる。
【００１５】
図５に示されたように、直列に連結された高圧タービン１０１と中圧タービン１０２の動翼の両端部分に、タービングランド部１０３が設けられている。タービングランド部１０３には、上述のようにタービンロータ側、外部ケーシング側のそれぞれにフィンが交互に設けられて、ラビリンスパッキン１０４を構成している。このラビリンスパッキン１０４が、蒸気タービン内外部の圧力緩衝の役割を果たしている。
【００１６】
タービングランド部１０３の先端部には、間隙が存在する。この間隙から、大気が蒸気タービン内部へ進入しないようにするため、蒸気供給ライン１２２からグランドシール蒸気ヘッダ１０５を経て、タービングランド部１０３の中間段へ常に蒸気を供給している。
【００１７】
また、蒸気タービン内部が十分に高圧状態である場合は、蒸気タービン内部から外部へ蒸気が漏れ出している。この流出した蒸気を熱回収するため、グランドシール蒸気回収配管１０６が、タービングランド部１０３の中間段に設置されている。
【００１８】
尚、図５ではグランドシール蒸気回収配管１０６がグランド蒸気コンデンサ１０７に接続されて熱回収を行っている。しかし、蒸気タービンから流出する蒸気のエンタルピにより、熱回収のために接続する機器、配管は異なる場合がある。また、グランドシール蒸気回収配管１０６は、蒸気の流出量、圧力により複数設けられる場合があるが、図５では簡略化のために１系統のみ設けている。
【００１９】
さらに、蒸気タービン内部から外部へ蒸気が漏れ出している状況においては、グランドシール蒸気ヘッダ１０５よりもタービングランド部１０３の方が高圧となる。このため、グランドシール蒸気ヘッダ１０５から蒸気タービンへ蒸気の供給は行わず、逆に蒸気タービンより流出した余剰蒸気を余剰蒸気回収ライン１２１経由で熱回収する。
【００２０】
グランドシール蒸気ヘッダ１０５には、グランドシール蒸気圧力を検出するグランドシール蒸気圧力検出器１０８が設置されている。このグランドシール蒸気圧力検出器１０８により検出されたグランドシール蒸気圧力に基づいて、制御装置１３１により２つの調節弁を制御することにより、グランドシール蒸気ヘッダ１０５は予め設定された一定圧力に維持される。
【００２１】
その際に、蒸気タービン内部側圧力がグランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力より低い場合は、グランド蒸気圧力調節弁（供給側）１０９から蒸気タービンへ蒸気供給が行われる。逆に、蒸気タービン内部側圧力がグランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力より高い場合には、グランド蒸気圧力調節弁（逃がし側)１１０が開いて、余剰蒸気を回収する。このようにして、グランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力が一定圧力に維持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２２】
【特許文献１】特開平９−３２５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
上述した従来のグランド蒸気シール装置では、タービン内部への大気流入を防止することは可能である。ところが、蒸気タービンが高出力で運転されている際に、蒸気タービン内部からの蒸気流出を防止する、あるいは蒸気流出量を最小化することはできなかった。このため、流出した蒸気が保有するエネルギ分だけ、本来であれば発生可能な回転エネルギを喪失しており、蒸気タービンの効率を低下させていた。
【００２４】
従来においても、蒸気タービンのタービングランド部１０３から漏洩したリーク蒸気がグランド蒸気コンデンサ１０７へ集積されて熱回収され、ボイラ給水の昇温等には用いられていた。しかしその熱回収効率は、蒸気タービン内部の蒸気が漏洩しなかった場合、即ち漏洩した分の蒸気が蒸気タービン内部で利用され、運動エネルギへ転換された場合の効率増加分には及ばず、蒸気タービンの性能低下分を補うための十分な方策とはなっていなかった。
【００２５】
本発明は上記事情に鑑み、蒸気タービンからの漏洩蒸気量を最小化し、蒸気タービンの内部効率を向上させることが可能な蒸気タービンのグランド蒸気シール装置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】
【００２６】
本発明の一態様による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置は、
蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気排出側とにそれぞれ設置されたタービングランド部における蒸気タービン内部側の第１の蒸気圧力、又は前記タービングランド部における蒸気タービン外部の蒸気配管内の第２の蒸気圧力のいずれかをそれぞれ検出する第１の圧力検出器と、
前記タービングランド部へグランドシール蒸気を供給するグランドシール蒸気配管に設置され、前記グランドシール蒸気配管内の第３の蒸気圧力をそれぞれ検出する第２の圧力検出器と、
前記グランドシール蒸気配管にそれぞれ設けられ、前記グランドシール蒸気を供給する圧力を調節するグランドシール蒸気供給圧力調節弁と、
前記第１の圧力検出器により検出された前記第１の蒸気圧力又は前記第２の蒸気圧力と、前記第２の圧力検出器により検出された前記第３の蒸気圧力とを与えられ、前記第１の蒸気圧力から前記グランドシール蒸気の目標圧力を算出し、前記第３の蒸気圧力が前記目標圧力と一致するように、前記グランドシール蒸気供給圧力調節弁のそれぞれの開度を制御する演算装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の蒸気タービンのグランド蒸気シール装置によれば、蒸気タービンからの漏洩蒸気量を最小化し、蒸気タービンの内部効率を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示した配置図である。
【図２】本発明の実施の形態２による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示した配置図である。
【図３】本発明の実施の形態３による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示した配置図である。
【図４】本発明の実施の形態４による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示した配置図である。
【図５】従来の蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示した配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
（１）実施の形態１
図１に、実施の形態１による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示す。
【００３１】
図５を用いて説明した従来の装置における、高圧タービン１０１と中圧タービン１０２とが直列に連結されたタービンロータ、動翼の前後に配置され、タービンロータ側と外部ケーシング側のそれぞれにフィンを交互に有するラビリンスパッキン１０４が設けられたタービングランド部１０３、タービングランド部１０３の先端部の間隙から大気が蒸気タービン内部へ進入しないように、タービングランド部１０３に蒸気を供給するグランドシール蒸気ヘッダ１０５、グランドシール蒸気ヘッダ１０５に接続された蒸気供給ライン１２２、グランドシール蒸気圧力検出器１０８、蒸気タービンから漏れ出した蒸気を熱回収するグランドシール蒸気回収配管１０６に関する構成は本実施の形態１においても同様であり、それぞれ同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００３２】
本実施の形態１では、図５に示された装置においてグランドシール蒸気ヘッダ１０５に設けられていたグランド蒸気圧力調節弁（供給側）１０９と、グランド蒸気圧力調節弁(逃がし側)１１０とを備えていない。
【００３３】
その一方で、本実施の形態１では、それぞれのタービングランド部１０３の蒸気タービン内部側圧力を計測する蒸気タービン内部側圧力検出器２１１と、グランドシール蒸気ヘッダ１０５からタービングランド部１０３へ蒸気を供給するそれぞれのグランドシール蒸気配管に設置されグランドシール蒸気圧力を検出する個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２と、蒸気タービン内部側圧力の検出結果と個別グランドシール蒸気圧力の検出結果とを用いて目標圧力を算出する演算装置２１３と、演算装置２１３で算出された目標圧力となるようにグランドシール蒸気圧力を維持するためグランド蒸気シールヘッダ１０５からタービングランド部１０３へ至る配管に設けられた個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４とを備える点に特徴がある。
【００３４】
このような構成を備えた本実施の形態１における動作について、以下に説明する。
【００３５】
蒸気タービンのそれぞれのタービングランド部１０３の運転時における圧力は、それぞれに異なっている。そこで、各タービングランド部１０３の蒸気タービン内部側圧力を、それぞれに設置された蒸気タービン内部側圧力検出器２１１により計測する。
【００３６】
計測された各タービングランド部１０３の蒸気タービン内部側圧力が、対応する演算装置２１３にそれぞれ入力される。演算装置２１３は、それぞれ対応するタービングランド部１０３の蒸気タービン内部側圧力に、タービングランド部１０３で生じる設計圧力損失を加算し、各タービングランド部１０３へ供給するグランドシール蒸気の目標圧力を計算する。そして、演算装置２１３は目標圧力と個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２により検出されたグランドシール蒸気圧力とを比較し、両者が一致するように個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４の開度を制御する。
【００３７】
これにより、各タービングランド部１０３における蒸気タービン内部側圧力とグランドシール蒸気圧力とが一致する。この結果、蒸気タービン内部からの漏洩蒸気量が最小化するように制御され、蒸気タービンの効率が向上する。
【００３８】
その際に、図５を用いて説明した従来の装置によれば、蒸気タービン内部側圧力が十分高い状況下では、蒸気タービン内部の蒸気が外部へ漏洩している。このため、蒸気供給ライン１２２からグランドシール蒸気ヘッダ１０５を介してタービングランド部１０３へ蒸気を供給する必要はなかった。これに対し、本実施の形態１ではこのような状況下においても、グランドシール蒸気ヘッダ１０５からタービングランド部１０３へグランドシール蒸気を供給することが必要となる。
【００３９】
しかしながら、このグランドシール蒸気の供給量は、従来の装置における蒸気の漏洩量に比べて僅かである。さらに、グランドシール蒸気の必要温度条件も低い。このため、本実施の形態１においてグランドシール蒸気を供給し続けることによるエネルギ損失の総量は、従来の装置における蒸気の漏洩による蒸気タービンの効率低下分よりも遥かに少ない量となる。
【００４０】
以上説明したように本実施の形態１によれば、蒸気タービン内部からの蒸気の漏洩量が最小化されることにより、発電システム全体のエネルギ効率を向上させることができる。
【００４１】
（２）実施の形態２
図２に、本発明の実施の形態２による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置の構成を示す。本実施の形態２は、上記実施の形態１による装置に後述するようなバックアップ系統を付加した構成を備えている。上記実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００４２】
上記実施の形態１と同様に、本実施の形態２において各タービングランド部１０３毎に蒸気タービン内部側圧力検出器２１１、個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２、演算装置２１３、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４を備えている。これらの機器を備えることで、機器の数の増加に伴い装置全体で故障確率が増加する。
【００４３】
そこで本実施の形態２では、これらの機器が故障した場合に備えるバックアップ系統として、グランドシール蒸気ヘッダ１０５における供給側の蒸気圧力を調節するグランド蒸気圧力バックアップ調節弁（供給側）１０９ａ、余剰蒸気を回収するグランド蒸気圧力バックアップ調節弁(逃がし側）１１０ａ、グランドシール蒸気ヘッダ１０５とタービングランド部１０３とを接続するグランドシール蒸気配管に設けられ、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４に対して並列に設置された個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁３１５をさらに有する点に特徴がある。
【００４４】
グランド蒸気圧力バックアップ調節弁（供給側）１０９ａ及びグランド蒸気圧力バックアップ調節弁(逃がし側）１１０ａは、図５に示された従来の装置においてグランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力を調整するため設けられていた。上記実施の形態１では、これらの２つの調節弁１０９ａ、１１０ａは不要なものとして排除されている。
【００４５】
これらの２つの調節弁は、通常の動作状態では使用されない。しかし、蒸気タービン内部側圧力検出器２１１、個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２または演算装置２１３の故障により個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４が動作しない場合、あるいは個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４自体が故障した場合に、これと並列に設置された個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁３１５を開く。この後は、図５に示された装置と同様に、グランドシール蒸気圧力を制御する。
【００４６】
即ち、グランドシール蒸気ヘッダ１０５に設けられたグランドシール蒸気圧力検出器１０８により検出されたグランドシール蒸気圧力に基づいて、制御装置１３１によりグランド蒸気圧力バックアップ調整弁（供給側）１０９ａ、グランド蒸気圧力バックアップ調整弁（逃がし側）１１０ａの開度をそれぞれ制御することにより、グランドシール蒸気ヘッダ１０５が予め設定された一定圧力に維持される。
【００４７】
より詳細には、蒸気タービン内部側圧力がグランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力より低い場合は、グランド蒸気圧力調節弁（供給側）１０９ａから蒸気タービンへ蒸気供給が行われる。蒸気タービン内部側圧力がグランドシール蒸気ヘッダ１０５の圧力より高い場合は、グランド蒸気圧力調節弁（逃がし側)１１０が開いて、余剰蒸気が回収される。
【００４８】
本実施の形態２によれば、通常の運転中では上記実施の形態１と同様に、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４を用いてグランドシール蒸気圧力の制御が行われる。そして、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４を用いた制御が困難な事態が発生した場合は、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁３１５を開き、グランド蒸気圧力バックアップ調節弁（供給側）１０９ａとグランド蒸気圧力バックアップ調節弁（逃がし側)１１０ａとを用いて、図５に示された装置と同様にグランドシール蒸気圧力を制御する。これにより、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４が動作不良に陥った場合であっても、蒸気タービンの運転を継続することが可能となる。
【００４９】
（３）実施の形態３
本発明の実施の形態３による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置について、その構成を示した図３を用いて説明する。
【００５０】
上記実施の形態１では、蒸気タービン内部側圧力を計測する構成として、各タービングランド部１０３毎に蒸気タービン内部側圧力検出器２１１を備えている。この蒸気タービン内部側圧力検出器２１１は、蒸気タービン内部側圧力を直接計測するものである。
【００５１】
しかし、蒸気タービンの形状、寸法、強度制限、設置場所制限等によっては、蒸気タービン内部側圧力検出器２１１を設置することができない場合が考えられる。本実施の形態３では、そのような場合に蒸気タービン内部側圧力検出器２１１の代替手段として、それぞれの蒸気タービン外部の蒸気配管内の圧力を計測する蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６を設置したものに相当する。上記実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００５２】
蒸気配管に設置した蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６により計測された蒸気タービン外部蒸気圧力の計測値が、演算装置２１３に与えられる。
【００５３】
演算装置２１３は、この蒸気タービン外部蒸気圧力に対し、タービングランド部１０３で生じる設計圧力損失に加えて、蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６からタービングランド部１０３までの蒸気配管で生じる圧力損失を加算し、各タービングランド部１０３へ供給するグランドシール蒸気の目標圧力を算出する。
【００５４】
そして演算装置２１３において、この目標圧力と、個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２が検出したグランドシール蒸気圧力とを比較し、両者が一致するように個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４の開度を制御する。
【００５５】
これにより、蒸気タービン外部の蒸気配管内の圧力を用いて算出された目標圧力とグランドシール蒸気圧力とが一致し、蒸気タービン内部からの漏洩蒸気量が最小化されるように制御されて蒸気タービンの効率が向上する。
【００５６】
（４）実施の形態４
本発明の実施の形態４による蒸気タービンのグランド蒸気シール装置について、その構成を示した図４を用いて説明する。
【００５７】
本実施の形態４は、上記実施の形態３の構成に加えて、さらに蒸気タービンの運転状態が急激に変化した場合の応答性を向上させる構成を備えている点に特徴がある。
【００５８】
１つの蒸気タービン、例えば高圧タービン１０１における蒸気流入側と蒸気排気側、また中圧タービン１０２における蒸気流入側と蒸気排気側とは、それぞれ連動して圧力変化が生じる。
【００５９】
即ち、それぞれの蒸気タービンにおいて蒸気流入側の圧力が急激に変化した場合、一定時間経過後に蒸気排気側において圧力変動が生じる。そこで、各蒸気タービン毎に、予め蒸気流入側の圧力変動を検出して蒸気排気側の圧力変動を予測し、グランドシール蒸気圧力を先行的に調整することで、蒸気タービンの急激な運転状況変化が生じた場合の応答性が向上する。上記実施の形態３における構成要素と同一のものには同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
本実施の形態４では、図４に示されたように、それぞれの蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気排出側とを統括した１つの演算装置２１３ａが設けられている。蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６、個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４は、上記実施の形態３と同様に、高圧タービン１０１並びに中圧タービン１０２における蒸気流入側と蒸気排出側のそれぞれに設けられており、これらが一つに統合された演算装置２１３ａに接続されている。
【００６１】
上記実施の形態３と同様に、各蒸気タービンにおけるタービングランド部１０３に設けられた蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６、個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２がそれぞれ蒸気圧力を検出する。得られた検出結果が、各蒸気タービンに１個設けられた演算装置２１３ａに与えられる。
【００６２】
演算装置２１３ａにおいて、各蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気流出側とにおける蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６でそれぞれ検出された蒸気流入側圧力と蒸気排出側圧力に対し、蒸気流入側の変動量と同一割合の変動量を蒸気排出側にも加えて、先行的に蒸気排出側の個別グランドシール蒸気圧力を変化させる。
【００６３】
尚、流入側の変動量と同一割合の変動量を排出側に加える際に、変動量が圧力増加方向である場合には、蒸気漏洩量を減少させる方向に作用するためこの変動量の加算を行う。一方、変動量が圧力を低下させる方向である場合は、この変動量は蒸気漏洩を誘発する方向に作用する。このため、このような場合には変動量の加算は行わないことが望ましい。
【００６４】
本実施の形態４によれば、蒸気タービン運転状態において急速な変化が生じた場合であっても、蒸気流入側で生じた圧力変化に基づいて、蒸気排出側における圧力変動を予測し、グランドシール蒸気圧力を先行的に調整する。これにより、蒸気タービンからの漏洩蒸気を最小化し効率を向上させた状態で運転を継続することが可能である。
【００６５】
本発明の幾つかの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００６６】
例えば、上記実施の形態２が備える、グランド蒸気圧力バックアップ調節弁（供給側）１０９ａ、グランド蒸気圧力バックアップ調節弁(逃がし側）１１０ａ、個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁３１５を備えたバックアップ系統は、上記実施の形態３、上記実施の形態４においても同様に備えることが可能である。
【００６７】
また、上記実施の形態４は、各蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気流出側とを１つの演算装置で統括して制御する構成を備えているが、上記実施の形態３と同様に蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６により蒸気タービン外部の蒸気配管内の圧力の検出を行う構成を備えている。しかしこの場合に限らず、蒸気タービン内部側圧力検出器２１１により蒸気タービン内部側圧力を検出する上記実施の形態１、２に対して、上記実施の形態４と同様に各蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気流出側とを１つの演算装置で統括して制御する構成を加えることもできる。
【００６８】
さらに、上記実施の形態１〜４では、高圧タービンと中圧タービンとを備えた蒸気タービンにおける４個のタービングランド部１０３に供給するグランドシール蒸気圧力を制御するものであるが、タービングランド部の数には制約がなく複数備えるものであれば本発明を同様に適用することができる。
【００６９】
さらにまた、上記実施の形態４では、高圧タービン１０１、中圧タービン１０２におけるそれぞれの蒸気流入側と蒸気排出側とを統括して１個の演算装置２１３ａが設けられている。しかしこの構成には限定されず、上記実施の形態１〜３と同様に、各蒸気タービンにおける蒸気流入側と蒸気排出側とにおいてそれぞれ演算装置２１３が設けられていてもよい。この場合には、蒸気流入側の演算装置２１３に、上記実施の形態１〜３と同様に、蒸気流入側における個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２が検出した蒸気圧力が入力されて同様に個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４の開度の制御が行われる。
【００７０】
一方、蒸気排出側の演算装置２１３には、上記実施の形態４と同様に、蒸気流入側及び蒸気排出側におけるそれぞれの個別グランドシール蒸気圧力検出器２１２が検出した蒸気圧力が入力される。そして、演算装置２１３において、各蒸気タービンの蒸気流入側と蒸気流出側とにおける蒸気タービン外部蒸気圧力検出器４１６でそれぞれ検出された蒸気流入側圧力と蒸気排出側圧力に対し、蒸気流入側の変動量と同一割合の変動量を蒸気排出側にも加えて、先行的に蒸気排出側の蒸気圧力の変動を予測し、排出側の個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁２１４の開度の制御が行われ、蒸気排出側の個別グランドシール蒸気圧力が変化される。
【符号の説明】
【００７１】
１０１  高圧タービン
１０２  中圧タービン
１０３  タービングランド部
１０４  ラビリンスパッキン
１０５  グランドシール蒸気ヘッダ
１０６  グランドシール蒸気回収配管
１０７  グランド蒸気コンデンサ
１０８  グランドシール蒸気圧力検出器
１０９  グランド蒸気圧力調節弁(供給側)
１０９ａ  グランド蒸気圧力バックアップ調節弁(供給側)
１１０  グランド蒸気圧力調節弁(逃がし側)
１１０ａ  グランド蒸気圧力バックアップ調節弁(逃がし側)
１３１  制御装置
２１１  蒸気タービン内部側圧力検出器
２１２  個別グランドシール蒸気圧力検出器
２１３、２１３ａ  演算装置
２１４  個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁
３１５  個別グランドシール蒸気供給圧力調節弁バイパス弁
４１６  蒸気タービン外部蒸気圧力検出器
【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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