(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気室にスプレ装置を備え、動翼の回転に伴って発生する摩擦熱により上記排気室の温度が上昇したとき上記スプレ装置に供給される冷却水を制御する演算部を備えた蒸気タービン排気室の保護装置において、上記演算部は、蒸気タービンの入口側に設けた蒸気弁の弁リフト信号に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路と、復水器の真空度に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路と、上記排気室の排気室温度信号と設定温度信号の偏差に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路とをそれぞれ備えるとともに、上記蒸気弁の弁リフト信号に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路の出力と、上記復水器の真空度に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路の出力とのいずれか低値信号を選択する低値優先回路と、この低値優先回路の出力と上記排気室の排気室温度信号と設定温度信号の偏差に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度を演算する回路の出力とのいずれか高値信号を選択し、上記排気室に冷却水を供給する冷却水量調整弁に開弁信号を与える高値優先回路とを備えたことを特徴とする蒸気タービン排気室の保護装置。
【請求項２】
蒸気弁の弁リフト信号に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路は、弁リフト信号を演算する回路は、関数発生器であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン排気室の保護装置。
【請求項３】
復水器の真空度に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路は、関数発生器であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン排気室の保護装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン排気室の保護装置に係り、特に起動運転時または負荷遮断運転時にタービン羽根の回転に伴って発生する回転摩擦熱から排気室を保護する蒸気タービン排気室の保護装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蒸気タービンは、無負荷運転時でもタービン羽根の回転に伴って蒸気通路部内の空気が撹拌されており、この撹拌に伴って回転摩擦熱が発生し、タービン構成部品を過加熱させることがある。特に、最終段落のタービン羽根は、翼長が１ｍ近くにも及ぶ長翼であり、この長翼の周速の２乗に相当する回転摩擦熱を発生させている。このため、蒸気タービンは、排気室にスプレ装置を備え、スプレ装置から段落に冷却水を噴霧し、その気化熱でタービン構成部品を冷却し、過加熱状態になることを防止しており、その構成には図３に示すものがある。なお、図３は最終段落を示している。
【０００３】
排気室１は、ケーシング２で包囲形成されており、ノズル３と動翼４とを組み合せた段落５を収容するようになっている。
【０００４】
ノズル３は、ダイヤフラム外輪６とダイヤフラム内輪７で支持される一方、動翼４はタービン軸８に植設されている。
【０００５】
また、排気室１は、段落５で膨張した排気蒸気を、排気損失を少なくして復水器（図示せず）に案内する上部ガイド９と下部ガイド１０を備えるとともに、上部ガイド９にスプレ装置１１と温度計１２を、また下部ガイド１０に温度計１２をそれぞれ備える構成になっている。
【０００６】
また、下部ガイド１０は、グランド部１３を備え、このグランド部１３に別置きの蒸気発生器（図示せず）からのシール蒸気が供給され、タービン軸８の回転中、室内の蒸気漏洩防止を図っている。
【０００７】
一方、スプレ装置１１には、タービン軸８の回転中に摩擦熱が発生すると、その温度を温度計１２，１２で検出して、演算する制御装置が接続されている。
【０００８】
この制御装置は、図４に示すように、演算部１９を備えており、温度計１２，１２から検出した排気室温度を比較器１４で予め設定された設定器１５からの温度信号と突き合せ、偏差が出ると、その偏差信号を掛算器１６に出力し、ここで予め設定された設定器１７からの係数と掛算し、掛算信号を調節弁１８に出力して開弁させ、冷却水をスプレ装置１１に供給するようになっている。
【０００９】
このようにして、従来の排気室１は、動翼４から回転摩擦熱が発生すると、調節弁１８からスプレ装置１１に冷却水を供給し、タービン構成部品を過加熱から保護していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来、蒸気タービンは、排気室１の出口側に復水器を接続し、段落５で膨張仕事をした排気蒸気を復水器に案内し、ここで凝縮させるとともに、蒸気の持つ熱エネルギを段落５でより一層効果的に膨張仕事をさせるために復水器を真空にさせている。この場合、排気室１は、図５に示すように、復水器の真空度ＶＡの上昇に伴って真空に維持されている。このとき、排気室１は、動翼４の回転摩擦熱により排気室温度ＥＴが上昇する。
【００１１】
通常、排気室１は、その排気室温度ＥＴの許容値を８０℃に設定しており、排気室温度ＥＴが５０〜６０℃になると、図４に示す演算部１９からの信号により調節弁１８を開弁させ、冷却水をスプレ装置１１から噴霧させていた。
【００１２】
しかし、演算部１９は調節弁１８を開弁させるとき、タイムラグが生じるために、図５に示す冷却水ＣＷを増加させても排気室温度ＥＴの慣性が高く、排気室温度ＥＴを急速に低下させることができず、蒸気タービンに駆動蒸気ＤＳを通気させた後でなければ排気室温度ＥＴを低下させることができない不都合・不具合があった。
【００１３】
排気室温度の上昇は、ケーシング２を熱変形させ、ケーシング２の熱変形に伴ってタービン軸８の振動、アライメント偏位による軸受の摺損、グランド部１３のラビング、排気室１を復水器に接続するエクスパンションの亀裂等の誘発に発展させる。
【００１４】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、スプレ装置からの冷却水を排気室に噴霧する場合、従来の演算部からの信号のほかに蒸気タービンの入口側に設けた蒸気弁のリフト信号を用い、これらいずれかの信号を選択し、負荷併入前から排気室に冷却水を供給し、排気室温度上昇を確実に防止させる蒸気タービン排気室の保護装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、排気室にスプレ装置を備え、動翼の回転に伴って発生する摩擦熱により上記排気室の温度が上昇したとき上記スプレ装置に供給される冷却水を制御する演算部を備えた蒸気タービン排気室の保護装置において、上記演算部は、蒸気タービンの入口側に設けた蒸気弁の弁リフト信号に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路と、復水器の真空度に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路と、上記排気室の排気室温度信号と設定温度信号の偏差に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路とをそれぞれ備えるとともに、上記蒸気弁の弁リフト信号に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路の出力と、上記復水器の真空度に基づいて上記スプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路の出力とのいずれか低値信号を選択する低値優先回路と、この低値優先回路の出力と上記排気室の排気室温度信号と設定温度信号の偏差に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度を演算する回路の出力とのいずれか高値信号を選択し、上記排気室に冷却水を供給する冷却水量調整弁に開弁信号を与える高値優先回路とを備えたものである。
【００１６】
本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、蒸気弁の弁リフト信号に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路は、弁リフト信号を演算する回路は、関数発生器であることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、復水器の真空度に基づいてスプレ装置の冷却水量調整弁の弁開度信号を演算する回路は、関数発生器であることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置の一実施形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置の実施形態を示す概略系統図である。
【００２０】
蒸気タービン２０は、その入口側に蒸気弁２１を、またその出口側に復水器２２をそれぞれ備えるとともに、タービン軸２３の軸端に発電機２４を接続する構成になっており、蒸気弁２１から案内された高圧・高温の蒸気に膨張仕事をさせてタービン軸２３に回転トルクを与え、発電機２４を駆動するようになっている。
【００２１】
また、蒸気タービン２０は、その排気室２５にスプレ装置２６と温度計２７を備え、温度計２７で検出した排気室温度信号を演算部２８で弁開度信号に演算し、その演算信号を冷却水量調整弁２９に与えて開弁させ、復水ポンプ３０から分岐させた復水を冷却水としてスプレ装置２６に供給するようになっている。
【００２２】
一方、演算部２８は、蒸気弁２１の弁リフト検出器３１から検出した弁リフト信号、排気室２５の温度計２７から検出した排気温度信号、および復水器２２の真空度検出器３２から検出した真空度信号に基づいて冷却水量調整弁２９の弁開度信号を演算するようになっている。すなわち、演算部２８は、弁リフト検出器３１から検出した弁リフト信号を、関数発生器３３を経て低値優先回路３４に入力するとともに、真空度検出器３２からの真空度信号を、関数発生器３５を経て低値優先回路３４に入力するようになっている。
【００２３】
低値優先回路３４は、弁リフト信号および真空度信号のいずれか低値信号を選択して高値優先回路３６に出力する。
【００２４】
また、演算部２８は、温度計２７から検出した排気室温度信号を比較器３７に入力し、ここで予め設定された設定器３８の設定温度信号と突き合せ、偏差が出たとき、その偏差信号を掛算器３９で設定器４０からの係数と掛算し、掛算信号を高値優先回路３６に出力する。
【００２５】
高値優先回路３６は、上述低値優先回路３４の出力信号と、掛算器３９の出力信号とのうち、いずれか高値信号を選択し、選択信号に基づいて冷却水量調整弁２９を開弁させるようになっている。
【００２６】
次に作用を説明する。
【００２７】
蒸気タービン２０は、起動運転時、タービン軸２３に昇速運転を行わせるとともに、復水器２２に真空運転を行わせているため、蒸気弁２１を閉弁させて蒸気発生器からの蒸気の供給を断っている。このため、排気室２５は、動翼の回転摩擦熱によりその室温が上昇してくる。排気室２５は、その室温が上昇してくると、温度計２７により室温を検出し、その検出信号を比較器３７で設定器３８の設定信号と比較させ、その偏差を掛算器３９で設定器４０の係数に掛算させて高値優先回路３６に出力させる。
【００２８】
一方、復水器２２は、真空度検出器３２により真空度を検出し、その検出信号を関数発生器３５を介して低値優先回路３４に出力する。このとき、低値優先回路３４には弁リフト検出器３１からの信号が関数発生器３３を介して入力されているが、蒸気加減弁２１の弁リフト信号がゼロになっているので、その弁リフト信号が選択される。
【００２９】
高値優先回路３６は、上述低値優先回路３４の出力信号と上述掛算器３９の出力信号とを比較するが、低値優先回路３４の出力が高くなっているので、この低値優先回路３４の出力信号を選択し、この出力信号に基づいて冷却水量調整弁２９を開弁させる。
【００３０】
冷却水量調整弁２９が開弁すると、復水ポンプ３０の出口からの冷却水は、図２に示すように増加し、所定の真空度ＶＡの下で排気室温度ＥＴを低下させる。排気室温度ＥＴが許容値８０℃以下に安定に維持されると、蒸気タービン２０は、冷却水量調整弁２９を閉弁させるとともに、蒸気弁２１を開弁させ、駆動蒸気ＤＳを通気させ、この駆動蒸気ＤＳにより排気室温度ＥＴを許容値温度以下に維持する。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、排気室温度信号よりも弁リフト信号や真空度信号を優先させて冷却水量調整弁２９を開弁させる高値優先回路３６を設け、この高値優先回路３６により冷却水をより一層早く排気室２５に噴霧させたから、排気室２５を確実に冷却することができ、ケーシングの熱変形等を防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明のとおり、本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置は、駆動蒸気の蒸気タービンへの通気に先立ち、冷却水の排気室への供給を、より確実に行わせる演算部を備えているので、排気室の温度上昇を許容値以下に確実に抑えることができ、蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置の実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係る蒸気タービン排気室の保護装置における排気室温度、真空度、冷却水量、駆動蒸気量のそれぞれの変化を示すグラフ。
【図３】従来の蒸気タービン排気室の保護装置の実施形態を示す概略断面図。
【図４】従来の蒸気タービン排気室の保護装置における制御装置を示すブロック図。
【図５】従来の蒸気タービン排気室の保護装置における排気室温度、真空度、冷却水量、駆動蒸気量のそれぞれの変化を示すグラフ。
【符号の説明】
１  排気室
２  ケーシング
３  ノズル
４  動翼
５  段落
６  ダイヤフラム外輪
７  ダイヤフラム内輪
８  タービン軸
９  上部ガイド
１０  下部ガイド
１１  スプレ装置
１２  温度計
１３  グランド部
１４  比較器
１５  設定器
１６  掛算器
１７  設定器
１８  調節弁
１９  演算部
２０  蒸気タービン
２１  蒸気弁
２２  復水器
２３  タービン軸
２４  発電機
２５  排気室
２６  スプレ装置
２７  温度計
２８  演算部
２９  冷却水量調整弁
３０  復水ポンプ
３１  弁リフト検出器
３２  真空度検出器
３３  関数発生器
３４  低値優先回路
３５  関数発生器
３６  高値優先回路
３７  比較器
３８  設定器
３９  掛算器
４０  設定器
【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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