(57)【要約】【課題】蒸気減温システムの減温性能を向上させる。【解決手段】実施形態によれば、蒸気減温システムは、制御装置５０と、アトマイズ弁２１の蒸気流量を計測する流量計測器４４と、タービンバイパス弁２２の出口温度を計測する温度計測器４５と、を有する。制御装置５０は、温度計測器それぞれで計測された計測値が入力されて所定の制御関数が格納された関数格納部と、各計測値が入力された制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行ってスプレー水調整弁２３を流通するスプレー水の流量を調整するためのＰＩＤ制御部と、を有する。【選択図】図１
2013029068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水装置と、
前記給水装置から供給される水が内部を流通する給水系統と、
過熱蒸気を供給可能な蒸気供給装置と、
前記蒸気供給装置から供給される前記過熱蒸気が内部を流通する主蒸気系統と、
前記主蒸気系統を流れる前記過熱蒸気の一部が分岐して流通する系統であって、前記蒸気供給装置よりも下流側で第１系統および第２系統に分岐されてこれらの系統それぞれに前記過熱蒸気が流通するようにバイパス蒸気系統分岐部が形成されたバイパス蒸気系統と、
前記第１系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第１系統蒸気を排出する第１の弁装置と、
前記第１系統蒸気の流量を計測可能な流量計測器と、
前記給水系統内を流れる水と前記第１系統蒸気とを熱交換可能な熱交換器と、
前記第２系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第２系統蒸気を排出する第２の弁装置と、
前記熱交換器の上流の前記給水系統に配置されて前記熱交換器に流入する水量を調整する第３の弁装置と、
前記熱交換器を通過した前記第１系統蒸気が流入する第１系統蒸気流入部と、前記給水系統から供給された水と前記第１系統蒸気流入部に流入した前記第１系統蒸気とが混合されて混合蒸気が生成される混合部と、前記第２系統蒸気が流通する流路内に前記混合蒸気を噴霧する噴霧部と、を備え、前記混合蒸気が噴霧されたときに前記第２系統蒸気を減温可能に構成された減温装置と、
前記減温装置を通過した減温蒸気の温度を計測可能な温度計測器と、
前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力されて所定の制御関数が格納された関数格納部と、前記各計測値が入力された前記制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第３の弁装置を流通する前記水の流量を調整するためのＰＩＤ制御部と、を備えた制御装置と、
を有することを特徴とする蒸気減温システム。
【請求項２】
前記関数格納部は、
前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力される第１の制御関数が格納された第１の関数格納部と、
前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力される第２の制御関数が格納された第２の関数格納部と、
を有し、
前記ＰＩＤ制御部は、
前記各計測値が入力された前記第１の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第３の弁装置を流通する前記水の流量を調整するように構成された第１のＰＩＤ制御部と、
前記各計測値が入力された前記第２の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第２系統蒸気の流量を調整するように構成された第２のＰＩＤ制御部と、
を有すること、を特徴とする請求項１に記載の蒸気減温システム。
【請求項３】
前記第２の関数格納部は、前記第３の弁装置の開度情報を取得してこの開度情報が前記第２の制御関数に入力されて、
前記第２のＰＩＤ制御部は、前記各計測値および前記開度情報が入力された前記第２の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第２系統蒸気の流量を調整するように構成されていること、
を特徴とする請求項２に記載の蒸気減温システム。
【請求項４】
前記給水系統は、前記第３の弁装置の上流で二系統に分岐する給水系統分岐部を備え、前記熱交換器を通らないバイパス給水系統が形成されて、
前記バイパス給水系統は、前記バイパス給水系統を流通する水量を調整可能な第４の弁装置を備え、
前記バイパス蒸気系統は、
前記減温装置の下流側に配置されて、前記バイパス給水系統を流通する水によって前記減温装置から流出する前記減温蒸気を減温する下流減温器と、
前記下流変温器の出口側温度を計測可能な下流側減温器出口温度計測器と、
を備え、
前記制御装置は、
前記下流側減温器出口温度計測器で計測した温度計測結果に基づいて、前記第４の弁装置の弁開度を調整可能に構成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の蒸気減温システム。
【請求項５】
前記給水系統は、前記第３の弁装置の上流で二系統に分岐する給水系統分岐部を備え、前記熱交換器を通らないバイパス給水系統が形成されて、
前記バイパス給水系統は、前記バイパス給水系統を流通する水量を調整可能な第４の弁装置を備え、
前記バイパス蒸気系統は、
前記減温装置の上流側に配置されて、前記バイパス給水系統を流通する水によって前記減温装置から流出する前記減温蒸気を減温する上流減温器と、
前記上流変温器の出口側温度を計測可能な上流側減温器出口温度計測器と、
を備え、
前記制御装置は、
前記上流側減温器出口温度計測器で計測した温度計測結果に基づいて、前記第４の弁装置の弁開度を調整可能に構成されていること、
を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の蒸気減温システム。
【請求項６】
前記第２の弁装置と減温装置とが一体に形成されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の蒸気減温システム。
【請求項７】
給水装置と、
前記給水装置から供給される水が内部を流通する給水系統と、
過熱蒸気を供給可能な蒸気供給装置と、
前記蒸気供給装置から供給される前記過熱蒸気が内部を流通する主蒸気系統と、
前記主蒸気系統を流れる前記過熱蒸気の一部が分岐して流通する系統であって、前記蒸気供給装置よりも下流側で第１系統および第２系統に分岐されてこれらの系統それぞれに前記過熱蒸気が流通するようにバイパス蒸気系統分岐部が形成されたバイパス蒸気系統と、
前記主蒸気系統を介して前記過熱蒸気が供給されて動力を発生する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンで減温し減圧した蒸気を凝縮させるとともに前記バイパス蒸気系統を介して前記過熱蒸気が流れ込む復水器と、
前記復水器に流れる前記過熱蒸気を減温するための蒸気減温システムと、
を有する蒸気タービンプラントにおいて、
前記蒸気減温システムは、
前記第１系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第１系統蒸気を排出する第１の弁装置と、
前記第１系統蒸気の流量を計測可能な流量計測器と、
前記給水系統内を流れる水と前記第１系統蒸気とを熱交換可能な熱交換器と、
前記第２系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第２系統蒸気を排出する第２の弁装置と、
前記熱交換器の上流の前記給水系統に配置されて前記熱交換器に流入する水量を調整する第３の弁装置と、
前記熱交換器を通過した前記第１系統蒸気が流入する第１系統蒸気流入部と、前記給水系統から供給された水と前記第１系統蒸気流入部に流入した前記第１系統蒸気とが混合されて混合蒸気が生成される混合部と、前記第２系統蒸気が流通する流路内に前記混合蒸気を噴霧する噴霧部と、を備え、前記混合蒸気が噴霧されたときに前記第２系統蒸気を減温可能に構成された減温装置と、
前記減温装置を通過した減温蒸気の温度を計測可能な温度計測器と、
前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力されて所定の制御関数が格納された関数格納部と、前記各計測値が入力された前記制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第３の弁装置を流通する前記水の流量を調整するためのＰＩＤ制御部と、を備えた制御装置と、
を有することを特徴とする蒸気タービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気減温システムおよび蒸気タービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンを有するプラント（例えば火力発電プラント）は、ボイラ等の蒸気発生装置で生成した過熱蒸気を蒸気タービンに供給するための蒸気系統を有する。この蒸気系統には、タービンバイパス弁が配置されている。
【０００３】
タービンバイパス弁は、過熱蒸気が所定の圧力になるまでの間、蒸気タービンに過熱蒸気を流入させず、蒸気タービンの入口前で当該過熱蒸気を別の系統に流入させるものである。
【０００４】
タービンバイパス弁を通過した蒸気は、復水器等のプラント機器に流入する。当該弁に流入する蒸気は高温であるため、当該弁の二次側に減温装置が設けられている。当該減温装置は、過熱蒸気を所定温度まで減温させるために、スプレー水を注入（噴霧）する機能を有する。このスプレー水の噴霧の量は、スプレー調節弁により調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６３８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ボイラから供給される過熱蒸気（主蒸気）は、５５０℃以上である。一方、復水器等の耐熱仕様は２００℃程度であることが多い。主蒸気をタービンバイパス弁等により復水器に流す場合、復水器等を保護するために主蒸気の温度を２００℃以下まで減温する。この場合、減温幅が３５０℃程度になる。通常、減温するために、スプレー水を用いている。当該温度差を適正に小さくする、すなわち、適正に蒸気温度を下げるためには、スプレー水の粒子径を小さくする必要がある。
【０００７】
このとき、タービンバイパス弁の一次側の蒸気の水粒子の径を細かいものにして、スプレーノズルに注入する。ここで、スプレー水と一次側の蒸気とを混合させる。これにより、スプレー水を当該一次側蒸気に直接的に噴霧する場合より、粒子径の小さいスプレー水を噴霧することができる。
【０００８】
しかし、温度差の大きい蒸気とスプレー水のミキシングをスプレーノズルにて行っていることがタービンバイパス弁のノズル部でのサーマルストレスとなり減温部のクラック発生の原因となっている。
【０００９】
本発明の実施形態は上記課題を解決するためのものであり、その目的は、蒸気減温システムの減温性能を向上させるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る蒸気減温システムは、給水装置と、前記給水装置から供給される水が内部を流通する給水系統と、過熱蒸気を供給可能な蒸気供給装置と、前記蒸気供給装置から供給される前記過熱蒸気が内部を流通する主蒸気系統と、前記主蒸気系統を流れる前記過熱蒸気の一部が分岐して流通する系統であって、前記蒸気供給装置よりも下流側で第１系統および第２系統に分岐されてこれらの系統それぞれに前記過熱蒸気が流通するようにバイパス蒸気系統分岐部が形成されたバイパス蒸気系統と、前記第１系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第１系統蒸気を排出する第１の弁装置と、前記第１系統蒸気の流量を計測可能な流量計測器と、前記給水系統内を流れる水と前記第１系統蒸気とを熱交換可能な熱交換器と、前記第２系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第２系統蒸気を排出する第２の弁装置と、前記熱交換器の上流の前記給水系統に配置されて前記熱交換器に流入する水量を調整する第３の弁装置と、前記熱交換器を通過した前記第１系統蒸気が流入する第１系統蒸気流入部と、前記給水系統から供給された水と前記第１系統蒸気流入部に流入した前記第１系統蒸気とが混合されて混合蒸気が生成される混合部と、前記第２系統蒸気が流通する流路内に前記混合蒸気を噴霧する噴霧部と、を備え、前記混合蒸気が噴霧されたときに前記第２系統蒸気を減温可能に構成された減温装置と、前記減温装置を通過した減温蒸気の温度を計測可能な温度計測器と、前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力されて所定の制御関数が格納された関数格納部と、前記各計測値が入力された前記制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第３の弁装置を流通する前記水の流量を調整するためのＰＩＤ制御部と、を備えた制御装置と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る蒸気タービンプラントは、給水装置と、前記給水装置から供給される水が内部を流通する給水系統と、過熱蒸気を供給可能な蒸気供給装置と、前記蒸気供給装置から供給される前記過熱蒸気が内部を流通する主蒸気系統と、前記主蒸気系統を流れる前記過熱蒸気の一部が分岐して流通する系統であって、前記蒸気供給装置よりも下流側で第１系統および第２系統に分岐されてこれらの系統それぞれに前記過熱蒸気が流通するようにバイパス蒸気系統分岐部が形成されたバイパス蒸気系統と、前記主蒸気系統を介して前記過熱蒸気が供給されて動力を発生する蒸気タービンと、前記蒸気タービンで減温し減圧した蒸気を凝縮させるとともに前記バイパス蒸気系統を介して前記過熱蒸気が流れ込む復水器と、前記復水器に流れる前記過熱蒸気を減温するための蒸気減温システムと、を有する蒸気タービンプラントにおいて、前記蒸気減温システムは、前記第１系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第１系統蒸気を排出する第１の弁装置と、前記第１系統蒸気の流量を計測可能な流量計測器と、前記給水系統内を流れる水と前記第１系統蒸気とを熱交換可能な熱交換器と、前記第２系統内を流通する前記過熱蒸気が流入し第２系統蒸気を排出する第２の弁装置と、前記熱交換器の上流の前記給水系統に配置されて前記熱交換器に流入する水量を調整する第３の弁装置と、前記熱交換器を通過した前記第１系統蒸気が流入する第１系統蒸気流入部と、前記給水系統から供給された水と前記第１系統蒸気流入部に流入した前記第１系統蒸気とが混合されて混合蒸気が生成される混合部と、前記第２系統蒸気が流通する流路内に前記混合蒸気を噴霧する噴霧部と、を備え、前記混合蒸気が噴霧されたときに前記第２系統蒸気を減温可能に構成された減温装置と、前記減温装置を通過した減温蒸気の温度を計測可能な温度計測器と、前記流量計測器および前記温度計測器それぞれで計測された計測値が入力されて所定の制御関数が格納された関数格納部と、前記各計測値が入力された前記制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行って前記第３の弁装置を流通する前記水の流量を調整するためのＰＩＤ制御部と、を備えた制御装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蒸気減温システムの減温性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。
【図２】図１のII部の拡大断面図である。
【図３】図１のタービンバイパス弁等の概略斜視図である。
【図４】図３のIV部の混合部等の概略立断面図で、主流配管部の流路の中心よりも左側の断面を示している。
【図５】図１のスプレー水調整弁等を制御するための制御装置のブロック図である。
【図６】本発明に係る第２の実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。
【図７】図６のスプレー水調整弁等を制御するための制御装置のブロック図である。
【図８】本発明に係る第３の実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。
【図９】図８のスプレー水調整弁等を制御するための制御装置のブロック図である。
【図１０】本発明に係る第４の実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。
【図１１】図１０のスプレー水調整弁等を制御するための制御装置のブロック図である。
【図１２】本発明に係る第５の実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。
【図１３】図１２のスプレー水調整弁等を制御するための制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施形態］
第１の実施形態について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、本実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。図２は、図１のII部（注水加温部３６）の拡大断面図である。図３は、図１のタービンバイパス弁２２等の概略斜視図である。図４は、図３のIV部の混合部３３等の概略立断面図で、主流配管部３１の流路の中心よりも左側の断面を示している。図５は、図１のスプレー水調整弁２３等を制御するための制御装置５０のブロック図である。
【００１６】
本実施形態の蒸気減温システムは、蒸気タービンプラントに設置されるものである。蒸気タービンプラントは、蒸気タービン１５と、この蒸気タービン１５に蒸気が供給されないときに当該蒸気が流入する復水器１６と、を有する。蒸気減温システムは、高温の過熱蒸気を復水器１６に流入する前に減温するためのシステムである。
【００１７】
先ず、本実施形態の蒸気減温システムの構成について説明する。
【００１８】
蒸気減温システムは、給水装置１０と、給水系統１と、蒸気供給装置１２と、蒸気系統６と、アトマイズ弁（第１の弁装置）２１と、タービンバイパス弁（第２の弁装置）２２と、減温装置３０と、スプレー水調整弁（第３の弁装置）２３と、制御装置５０と、を有する。蒸気減温システムは、さらに、給水流量計測器４０と、一次側蒸気圧力計測器４１と、一次側蒸気流量計測器４２と、一次側蒸気温度計測器４３と、アトマイズ蒸気流量計測器４４と、二次側蒸気温度計測器４５と、注水加温部（熱交換器）３６と、を有する。
【００１９】
一次側蒸気圧力計測器４１、一次側蒸気流量計測器４２および一次側蒸気温度計測器４３は、蒸気供給装置１２の下流側で、後述のバイパス蒸気系統分岐部８よりも上流の蒸気系統６に配置される。
【００２０】
給水装置１０は、スプレー水を供給するための装置である。給水系統１は、給水装置１０から供給されるスプレー水が内部を流通する配管等により構成される系統で、給水流量計測器４０が配置される。給水流量計測器４０は、給水装置１０から供給されるスプレー水の流量を計測可能である。蒸気供給装置１２は、ボイラ等で過熱蒸気を生成し供給可能な装置である。
【００２１】
蒸気系統６は、蒸気供給装置１２から供給される過熱蒸気が内部を流通する配管等により構成される系統で、主蒸気系統５と、バイパス蒸気系統７と、を有する。主蒸気系統５は、過熱蒸気が蒸気タービン１５に流れる系統である。バイパス蒸気系統７は、主蒸気系統５を流れる過熱蒸気の一部が分岐して、復水器１６に向かって蒸気が流れる系統である。このバイパス蒸気系統７には、二つの系統、すなわち、第１系統７ａおよび第２系統７ｂに分岐するバイパス蒸気系統分岐部８が形成されている。
【００２２】
第１系統７ａは、バイパス蒸気系統分岐部８を始点として、後述するアトマイズ蒸気を流通する配管を含み、混合部３３を終点とする配管系統である。第２系統７ｂは、バイパス蒸気系統分岐部８を始点として、後述する主流配管部３１の出口を終点とする。
【００２３】
第１系統７ａおよび第２系統７ｂは、主流配管部３１で合流する。主流配管部３１より下流は、再び一つのバイパス蒸気系統７となって、復水器１６等に蒸気を流すように構成される。合流については後で説明する。
【００２４】
アトマイズ弁２１は、第１系統７ａ上に設置されて、過熱蒸気が流通可能である。このアトマイズ弁２１は、通過する蒸気の水粒子を細かくする機能を有している。アトマイズ弁２１は、過熱蒸気が流入しアトマイズ蒸気（第１系統蒸気）を排出する。このアトマイズ蒸気は、アトマイズ弁２１によって、水粒子径を細かくされた蒸気である。このアトマイズ弁２１は、開閉動作は、「開」又は「閉」の切り替えタイプの弁で、弁開度を調整可能なものではない。
【００２５】
アトマイズ蒸気流量計測器４４は、アトマイズ弁２１の下流側の第１系統７ａに配置されて、アトマイズ蒸気の流量を計測可能な装置である。このアトマイズ蒸気流量計測器４４は、後述する制御装置５０の関数格納部６０に電気的に接続される。このアトマイズ蒸気流量計測器４４で計測された流量情報は、電気信号に変換されて関数格納部６０に送られる。
【００２６】
注水加温部３６は、アトマイズ蒸気流量計測器４４の下流の第１系統７ａに配置される。この注水加温部３６は、給水系統１の一部が、第１系統７ａ内を通るように構成される。すなわち、給水系統１を構成する配管の一部が、第１系統７ａを構成する配管でアトマイズ蒸気が流通する配管（流路）内にある（図２）。
【００２７】
これにより、給水系統１を流れるスプレー水と、アトマイズ蒸気とが熱交換する。この場合、アトマイズ蒸気によって、スプレー水が加温される。
【００２８】
タービンバイパス弁２２は、第２系統７ｂ上に設置されて、過熱蒸気が流通可能である。このタービンバイパス弁２２は、過熱蒸気が流入し減温装置３０に流れる。この例では、タービンバイパス弁２２から排出される蒸気を第２系統蒸気と呼ぶ。第２系統蒸気は、減温装置３０に流入する。蒸気の流れについては後で説明する。
【００２９】
減温装置３０は、タービンバイパス弁２２に一体的に形成された装置で、主流配管部３１と、スプレーノズル３２と、混合部３３と、噴霧部３４と、を有する（図３、図４）。
【００３０】
主流配管部３１は、蒸気の入口部および出口部が形成された管状で、入口部は、タービンバイパス弁２２の出口部に連結されている。出口部はバイパス蒸気系統７に連結される。
【００３１】
スプレーノズル３２は、主流配管部３１の回りに配置されたノズルで、給水系統１からスプレー水が供給される。
【００３２】
混合部３３は、スプレーノズル３２と、主流配管部３１とを連結する部分に形成される。この例では、主流配管部３１の外周面を貫通するように形成されている（図４）。混合部３３のうち主流配管部３１の外側にある部分に、アトマイズ蒸気が流通する配管が連結される。この連結部位（第１系統蒸気流入部）から、アトマイズ蒸気が流入する。当該混合部３３で、スプレー水とアトマイズ蒸気が混合される。
【００３３】
噴霧部３４は、混合部３３の一部で、主流配管部３１の外周面の内側、すなわち、第２系統蒸気の流路に形成される。この噴霧部３４は、当該流路にアトマイズ蒸気およびスプレー水の混合蒸気を噴霧することができる。
【００３４】
二次側蒸気温度計測器４５は、バイパス蒸気系統７に配置されて、減温装置３０から排出された第２系統蒸気の温度を計測する。
【００３５】
スプレー水調整弁２３は、注水加温部３６の上流の給水系統１に配置される。このスプレー水調整弁２３は、弁開度によって注水加温部３６に流入する水量を調整することができる。このスプレー水調整弁２３は、後述する電空変換器８０に空気圧配管（図１では、破線で仮想的に示す。）等を介して接続されている。スプレー水調整弁２３は、電空変換器８０から送られる空気圧によって、弁開度が制御される。
【００３６】
制御装置５０は、関数格納部６０と、ＰＩＤ制御部７０と、を有する。また、この制御装置５０は、電空変換器８０が含まれている。
【００３７】
関数格納部６０には、所定の制御関数Ｆ（ｘ）が予め格納されている。この関数格納部６０には、アトマイズ蒸気流量計測器４４および二次側蒸気温度計測器４５それぞれで計測された計測値が入力される。これらの計測値が制御関数に入力される。
【００３８】
ＰＩＤ制御部７０は、各計測値が入力された制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行う。
【００３９】
電空変換器８０は、ＰＩＤ制御部７０に電気的に接続され、スプレー水調整弁２３に機械的に接続される。この電空変換器８０は、ＰＩＤ制御部７０から送られた電気信号を空気圧の情報に変換して、空気配管等を介して、空気圧によりスプレー水調整弁２３の弁開度を制御する装置である。
【００４０】
以下に、蒸気減温システムの作用について説明する。
【００４１】
蒸気供給装置１２で生成される過熱蒸気は、蒸気タービン１５に供給するためのものである。しかし、当該過熱蒸気の圧力等の諸条件が揃うまでの間、当該過熱蒸気は、蒸気タービン１５を経ずに（バイパスして）復水器１６に流入する。この例では、一次側蒸気圧力計測器４１の計測値が所定値になるまで、当該過熱蒸気を復水器１６に流す。このとき、過熱蒸気は減温装置３０等によって、減温された状態で復水器１６に流れ込むようにする。
【００４２】
以下に、過熱蒸気が減温される状態について説明する。先ず、スプレー水の流れについて説明する。
【００４３】
給水装置１０から供給されるスプレー水は、給水系統１を流れる。給水系統１を流れるスプレー水の流量は、スプレー水調整弁２３の弁開度によって調整される。
【００４４】
スプレー水は、注水加温部３６に流れる。注水加温部３６に流入したスプレー水は、第１系統７ａを流れるアトマイズ蒸気と熱交換されて加温される。加温されたスプレー水は、減温装置３０のスプレーノズル３２に流入し、混合部３３に流れ込む。
【００４５】
次に、過熱蒸気の流れについて説明する。
【００４６】
過熱蒸気が復水器１６に流れるように、蒸気タービン１５の上流側の主蒸気系統５の弁（図示せず）を、過熱蒸気が流れないように閉じておく。これにより、蒸気供給装置１２で生成される過熱蒸気は、バイパス蒸気系統７を流れる。
【００４７】
バイパス蒸気系統７を流れる過熱蒸気は、バイパス蒸気系統分岐部８で第１系統７ａおよび第２系統７ｂに分岐されて、それぞれに流入する。第１系統７ａに流れた過熱蒸気は、アトマイズ弁２１を通過する。このとき、過熱蒸気は、アトマイズ弁２１の中で水粒子径が細かい状態にされて、上述のアトマイズ蒸気となって排出される。
【００４８】
このとき、アトマイズ蒸気の蒸気流量は、アトマイズ蒸気流量計測器４４によって計測される。その後、アトマイズ蒸気は、注水加温部３６に流れ込む。このとき、アトマイズ蒸気は、スプレー水と熱交換される。すなわち、アトマイズ蒸気は、注水加温部３６でスプレー水を所定の温度になるように加温する。
【００４９】
注水加温部３６を出たアトマイズ蒸気は、減温装置３０の混合部３３に流れ込む。このとき、混合部３３で、スプレー水とアトマイズ蒸気が混合されて混合蒸気になる。この混合蒸気は、噴霧部３４から主流配管部３１の中に噴霧される。
【００５０】
一方、第２系統７ｂを流れる過熱蒸気は、タービンバイパス弁２２を通過する。タービンバイパス弁２２を通過した過熱蒸気は、減温装置３０の入口部を通って主流配管部３１の中を流れる。このとき、当該過熱蒸気は、上述の混合蒸気が噴霧されて、減温される。
【００５１】
ここで、噴霧される混合蒸気の温度の制御について説明する。
【００５２】
二次側蒸気温度計測器４５で計測した温度の情報は、電気信号に変換されて制御装置５０の関数格納部６０に送られる。同様に、アトマイズ蒸気流量計測器４４で計測された流量情報は、電気信号に変換されて関数格納部６０に送られる。
【００５３】
関数格納部６０に送られた各計算結果は、制御関数Ｆ（ｘ）に入力される。この制御関数Ｆ（ｘ）によって、スプレー水調整弁２３の最適な弁開度が計算される。この計算結果は、ＰＩＤ制御部７０に送られる。
【００５４】
ＰＩＤ制御部７０は、当該計算結果に基づいて、電空変換器８０を介して、スプレー水調整弁２３の弁開度を調整する。この場合、ＰＩＤ制御部７０から送られた電気信号を空気信号（空気圧の情報）に変換して、空気配管を介して、空気圧により開度を制御する。
【００５５】
以上の説明から分かるように本実施形態によれば、アトマイズ蒸気の流量および二次側蒸気の温度に基づいて、スプレー水を減温装置３０に流す量を調整できるため、混合部３３で生成される混合蒸気を、最適な状態で噴霧させることができる。よって、蒸気タービンプラントの蒸気減温システムに係る過熱蒸気の減温を効率よく行うことが可能になる。
【００５６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態について、図６および図７を用いて説明する。図６は、本実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。図７は、図６のスプレー水調整弁２３等を制御するための制御装置５０のブロック図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図５）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００５７】
本実施形態の制御装置５０は、二つの関数格納部、すなわち、第１の関数格納部６１および第２の関数格納部６２と、二つのＰＩＤ制御部、すなわち、第１のＰＩＤ制御部７１および第２のＰＩＤ制御部７２と、二つの電空変換器、すなわち、第１の電空変換器８１および第２の電空変換器８２と、を有する。また、本例のアトマイズ弁２１は、弁開度が調整可能な調整弁タイプの装置である。
【００５８】
第１の関数格納部６１は、第１の制御関数Ｆ１（ｘ）が予め格納されている。この第１の関数格納部６１には、アトマイズ蒸気流量計測器４４および二次側蒸気温度計測器４５それぞれで計測された計測値が入力される。これらの計測値が第１の制御関数Ｆ１（ｘ）に入力される。
【００５９】
第１のＰＩＤ制御部７１は、各計測値が入力された第１の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行う。
【００６０】
第１の電空変換器８１は、第１のＰＩＤ制御部７１に電気的に接続され、スプレー水調整弁２３に機械的に接続される。この第１の電空変換器８１は、第１のＰＩＤ制御部７１から送られた電気信号を空気圧の情報に変換して、空気配管等を介して、空気圧によりスプレー水調整弁２３の弁開度を制御する装置である。
【００６１】
第２の関数格納部６２は、第２の制御関数Ｆ２（ｘ）が予め格納されている。この第２の関数格納部６２には、第１の関数格納部６１と同様に、アトマイズ蒸気流量計測器４４および二次側蒸気温度計測器４５それぞれで計測された計測値が入力される。これらの計測値が第２の制御関数Ｆ２（ｘ）に入力される。
【００６２】
第２のＰＩＤ制御部７２は、各計測値が入力された第２の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行う。
【００６３】
第２の電空変換器８２は、第２のＰＩＤ制御部７２に電気的に接続され、アトマイズ弁２１に機械的に接続される。この第２の電空変換器８２は、第２のＰＩＤ制御部７２から送られた電気信号を空気圧の情報に変換して、空気配管等を介して、空気圧によりアトマイズ弁２１の弁開度を制御する装置である。
【００６４】
本実施形態では、スプレー水調整弁２３の弁開度の他に、ＰＩＤ制御を用いてアトマイズ弁２１の弁開度もＰＩＤ制御で調整することができる。これにより、アトマイズ蒸気の流量を、スプレー水量に対して最適に調整することができ、減温装置３０に作用するサーマルストレスを軽減し、目的の設定温度の蒸気を得ることができる。よって、本実施形態の蒸気減温システムは、第１の実施形態に比べて、より高精度に減温することができる。
【００６５】
［第３の実施形態］
第３の実施形態について、図８および図９を用いて説明する。図８は、本実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。図９は、図８のスプレー水調整弁２３等を制御するための制御装置５０のブロック図である。なお、本実施形態は、第２の実施形態（図６および図７）の変形例であって、第２の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００６６】
本実施形態の蒸気減温システムは、スプレー水調整弁開度発信器４９を有する。このスプレー水調整弁開度発信器４９は、スプレー水調整弁２３の弁開度の情報を、第２の関数格納部６２に送信する機能を有する。
【００６７】
この例の第２の関数格納部６２には、スプレー水調整弁開度発信器４９から送られる弁開度情報と、アトマイズ蒸気流量計測器４４から送られる計測結果の情報が、第２の制御関数Ｆ２（ｘ）に入力される。第２のＰＩＤ制御部７２は、第２の制御関数Ｆ２（ｘ）の出力に基づいて、第２の電空変換器８２を介して、アトマイズ弁２１の弁開度の制御を行う。
【００６８】
これにより、第２の実施形態に比べて、アトマイズ弁２１の弁開度を高精度に減温することができる。
【００６９】
［第４の実施形態］
第４の実施形態について、図１０および図１１を用いて説明する。図１０は、本実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。図１１は、図１０のスプレー水調整弁２３等を制御するための制御装置５０のブロック図である。なお、本実施形態は、第１の実施形態（図１〜図５）の変形例であって、第１の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００７０】
本実施形態の給水系統１は、後述の第１のスプレー水調整弁２４の上流で二系統に分岐する給水系統分岐部３が形成されて、注水加温部３６を通らないバイパス給水系統２が形成される（図１０）。ここで、注水加温部３６を通る系統は、第１の実施形態で説明した給水系統１と同様である。バイパス給水系統２は、給水系統分岐部３を始点として、後述の下流側減温器３７を終点とする系統である。
【００７１】
この例の蒸気減温システムは、二つのスプレー水調整弁、すなわち、第１のスプレー水調整弁２４および第２のスプレー水調整弁（第４の弁装置）２５と、下流側減温器３７と、下流側減温器出口温度計測器４７と、を有する。
【００７２】
また、制御装置５０は、第１の関数格納部６１と、第１のＰＩＤ制御部７１と、第１の電空変換器８１と、第３の関数格納部６３と、第３のＰＩＤ制御部７３と、第３の電空変換器８３と、を有する。
【００７３】
第１の関数格納部６１、第１のＰＩＤ制御部７１および第１の電空変換器８１それぞれは、第１の実施形態で説明した関数格納部６０、ＰＩＤ制御部７０および電空変換器８０それぞれと同様である。
【００７４】
第１のスプレー水調整弁２４は、第１の実施形態で説明したスプレー水調整弁２３と同様の機能を有する。これについての詳細な説明は省略する。第２のスプレー水調整弁２５は、第１のスプレー水調整弁２４と同じ構造で、給水系統分岐部３の下流に配置される。この第２のスプレー水調整弁２５は、第３の電空変換器８３に接続されて、第３の電空変換器８３から送られる空気圧等により弁開度が制御される。
【００７５】
下流側減温器３７は、二次側蒸気温度計測器４５を通過した蒸気を、バイパス給水系統２内を流れるスプレー水を噴霧して減温する機能を有する。また、第１の実施形態で説明した注水加温部３６と同じように構成することもできる。
【００７６】
下流側減温器出口温度計測器４７は、下流側減温器３７の下流側のバイパス蒸気系統７に配置されて、下流側減温器３７の出口蒸気の温度を計測する。この下流側減温器出口温度計測器４７は、第３の関数格納部６３に電気的に接続されて、計測結果を送信可能である。
【００７７】
第３の関数格納部６３には、第３の制御関数Ｆ３（ｘ）が予め格納されている。第３の関数格納部６３には、下流側減温器出口温度計測器４７で計測された温度の計測値が入力される。この計測値は、第３の制御関数Ｆ３（ｘ）に入力されて演算される。第３のＰＩＤ制御部７３は、計測値が入力された第３の制御関数に基づいてＰＩＤ制御を行う。
【００７８】
第３の電空変換器８３は、第３のＰＩＤ制御部７３に電気的に接続され、第２のスプレー水調整弁２５に機械的に接続される。この第３の電空変換器８３は、第３のＰＩＤ制御部７３から送られた電気信号を空気圧の情報に変換して、空気配管等を介して、空気圧により第２のスプレー水調整弁２５の弁開度を制御する装置である。
【００７９】
また、図１０において二点鎖線で示すように、制御装置５０および一次側蒸気流量計測器４２を互いに電気的に接続して、図１１に示すように第３の関数格納部６３が一次側蒸気流量計測器４２の計測情報に基づいて演算するように構成してもよい。
【００８０】
以上の説明からわかるように本実施形態によれば、減温装置３０の下流側に、下流側減温器３７を設けることで、第１の実施形態に比べ、減温性能が向上する。
【００８１】
［第５の実施形態］
第５の実施形態について、図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、本実施形態の蒸気タービンプラントの系統の一部を示す概略系統図である。図１３は、図１２のスプレー水調整弁２３等を制御するための制御装置５０のブロック図である。なお、本実施形態は、第４の実施形態（図１０および図１１）の変形例であって、第４の実施形態と同一部分または類似部分には、同一符号を付して、重複説明を省略する。
【００８２】
本実施形態の給水系統１は、注水加温部３６の上流で二系統に分岐する給水系統分岐部３が形成されて、注水加温部３６を通らないバイパス給水系統２が形成される。この例のバイパス給水系統２は、給水系統分岐部３を始点として、後述の上流側減温器３８を終点とする系統である。
【００８３】
第１のスプレー水調整弁２４は、第１の実施形態で説明したスプレー水調整弁２３と同様の機能を有する。これについての詳細な説明は省略する。第２のスプレー水調整弁２５は、第１のスプレー水調整弁２４と同じ構造で、給水系統分岐部３の下流に配置される。この第２のスプレー水調整弁２５は、第３の電空変換器８３に接続されて、第３の電空変換器８３から送られる空気圧等により弁開度が制御される。
【００８４】
上流側減温器３８は、下流側減温器３７（図１０）と同様の構造で、バイパス蒸気系統分岐部８の下流側に配置されて、バイパス給水系統２内を流れるスプレー水を過熱蒸気に噴霧して減温する機能を有する。また、第１の実施形態で説明した注水加温部３６と同じように構成することもできる。
【００８５】
上流側減温器出口温度計測器４８は、上流側減温器３８の下流側の第１系統７ａに配置されて、上流側減温器３８の出口蒸気の温度を計測する。この上流側減温器出口温度計測器４８は、第３の関数格納部６３に電気的に接続されて、計測結果を送信可能である。
【００８６】
第３の関数格納部６３は、第３の制御関数Ｆ３（ｘ）が予め格納されている。第３の関数格納部６３は、上流側減温器出口温度計測器４８で計測された温度の計測値が入力される。この計測値は、第３の制御関数Ｆ３（ｘ）に入力されて演算される。
【００８７】
また、図１２において二点鎖線で示すように、制御装置５０および一次側蒸気流量計測器４２を互いに電気的に接続して、図１３に示すように第３の関数格納部６３が一次側蒸気流量計測器４２の計測情報に基づいて演算するように構成してもよい。
【００８８】
これにより、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００８９】
［その他の実施形態］
上記実施形態の説明は、本発明を説明するための例示であって、特許請求の範囲に記載の発明を限定するものではない。また、本発明の各部構成は上記実施形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。
【００９０】
例えば、第４の実施形態の特徴と、第５の実施形態の特徴と、を互いに組み合わせてもよい。すなわち、上流側減温器３８および下流側減温器３７の両方を設けてもよい。
【００９１】
また、第４および第５の実施形態に、アトマイズ弁２１の弁開度を制御するための、第２の関数格納部６２、第２のＰＩＤ制御部７２、および第２の電空変換器８２等を設けてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１…給水系統、２…バイパス給水系統、３…給水系統分岐部、５…主蒸気系統、６…蒸気系統、７…バイパス蒸気系統、７ａ…第１系統、７ｂ…第２系統、８…バイパス蒸気系統分岐部、１０…給水装置、１２…蒸気供給装置、１５…蒸気タービン、１６…復水器、２１…アトマイズ弁（第１の弁装置）、２２…タービンバイパス弁（第２の弁装置）、２３…スプレー水調整弁（第３の弁装置）、２４…第１のスプレー水調整弁、２５…第２のスプレー水調整弁（第４の弁装置）、３０…減温装置、３１…主流配管部、３２…スプレーノズル、３３…混合部、３４…噴霧部、３６…注水加温部、３７…下流側減温器、３８…上流側減温器、４０…給水流量計測器、４１…一次側蒸気圧力計測器、４２…一次側蒸気流量計測器、４３…一次側蒸気温度計測器、４４…アトマイズ蒸気流量計測器、４５…二次側蒸気温度計測器、４７…下流側減温器出口温度計測器、４８…上流側減温器出口温度計測器、４９…スプレー水調整弁開度発信器、５０…制御装置、６０…関数格納部、６１…第１の関数格納部、６２…第２の関数格納部、６３…第３の関数格納部、７０…ＰＩＤ制御部、７１…第１のＰＩＤ制御部、７２…第２のＰＩＤ制御部、７３…第３のＰＩＤ制御部、８０…電空変換器、８１…第１の電空変換器、８２…第２の電空変換器、８３…第３の電空変換器
【図１】
2013029068.tif 000003
【図２】
2013029068.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2013029068.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013029068.tif 000011
【図１０】
2013029068.tif 000012
【図１１】
2013029068.tif 000013
【図１２】
2013029068.tif 000014
【図１３】
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