(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンのグランド部にグランド蒸気を供給するグランド蒸気供給管に設けた圧力調整弁と、
上記グランド蒸気の圧力に基づいて上記圧力調整弁の弁開度信号を演算するグランド蒸気圧力信号処理系と、
設定器からの設定信号を上記圧力調整弁に弁開度信号として与える設定信号処理系と、
上記蒸気タービンの負荷に基づいて上記圧力調整弁の弁開度信号を演算する負荷信号処理系と、
上記グランド蒸気圧力信号処理系、設定信号処理系、負荷信号処理系のそれぞれから演算された弁開度信号のうち、いずれか高値信号を優先して上記圧力調整弁に与える高値優先回路とを備える一方、
上記設定信号処理系は、予め定められた設定信号を出力する設定器と、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のいずれの指令もないことを条件に上記設定器からの設定信号を高値優先回路に与える第１スイッチとで構成し、
上記第１スイッチは、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があった場合、その指令を通電させる時限タイマ回路を備えたことを特徴とする蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置。
【請求項２】
上記負荷信号処理系を、蒸気タービンから検出した負荷信号を弁開度信号に補正する補正手段と、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があることを条件に、上記補正手段からの弁開度信号を第１スイッチを介して高値優先回路に与える第２スイッチとで構成したことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置。
【請求項３】
上記補正手段は関数発生器であることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置。
【請求項４】
上記第２スイッチは、自己保持回路を備え、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があることを条件に、上記自己保持回路からの弁開度信号を第１スイッチを介して高値優先回路に与えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラントに使用される蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、事業用の蒸気タービンプラントでは、蒸気タービンを高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンの三つに区分けし、各タービンをタービン軸（タービンロータ）で軸直結させるとともに、各タービンの軸端側部分の静止部分と回転部分との間にラビリンスパッキングを設け、ラビリンスパッキングにグランド蒸気を供給し、各タービンのケーシング内からの駆動蒸気の外部への漏洩防止を図っている。
【０００３】
各タービンは、その軸端側のラビリンスパッキングにグランド蒸気を供給する場合、運転状態に合わせて蒸気量および圧力を調整している。例えば、起動運転時のように、ケーシングの内部から外部にタービン駆動蒸気の漏洩がない場合、グランド蒸気として補助蒸気を使用し、その蒸気流量および圧力を比較的低くする一方、定格運転に入ると、タービン駆動蒸気とバランスさせるため、その蒸気流量および圧力を高くしている。また、高圧タービンは、ケーシングの両端にラビリンスパッキングを設けるほかに、ケーシングの中央部分にもラビリンスパッキングを設けている。ケーシングの両端側に設けたラビリンスパッキングに補助蒸気を供給する場合、上述と同様に運転状態に合わせてその蒸気流量および圧力を高くしているものの、ケーシングの中央部分に設けたラビリンスパッキングに補助蒸気を供給する場合、その蒸気流量を逆に低くしている。これは、高圧タービンが定格運転に入ると、タービン駆動蒸気の圧力が高くなり、今迄、蒸気管からラビリンスパッキングに供給していた補助蒸気がその管内を逆流する関係上、低くなっている。
【０００４】
このように、運転状態に応じてグランドパッキングに供給されるグランド蒸気の圧力が異なっているので、従来の各タービンには、グランド蒸気圧力制御装置が設けられ、蒸気圧の自動制御を行っており、その構成として図３に示すものがある。
【０００５】
グランド蒸気圧力制御装置は、蒸気タービン１の軸端側に設けたグランド部２ａ，２ｂにシール用の蒸気を供給するグランド蒸気供給管３と、グランド蒸気供給管３を流れるグランド蒸気（シール用蒸気）の圧力を圧力検出器４で検出し、その検出信号を予め定められた設定器５からの設定信号ａと比較器６で突き合わせ、偏差が出たとき、その偏差に基づいてＰＩＤ（比例・積分・微分）の演算を行い、圧力調整弁７の弁開度信号を演算する演算部８とを備えて構成されている。
【０００６】
このような構成を備えた従来のグランド蒸気圧力制御装置は、起動運転時、演算部８から圧力調整弁７に与えられる比較的弁開度の低い信号で、圧力調整弁７を開弁させてグランド蒸気をグランド部２ａ，２ｂに供給する一方、定格負荷運転時、演算部８から圧力調整弁７に与えられる弁開度信号で圧力調整弁７を開弁させてグランド蒸気をグランド部２ａ，２ｂに供給し、運転状態に見合うように、グランド蒸気の流量および圧力の制御を行っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示した従来のグランド蒸気圧力制御装置には、いくつかの問題点を備えており、その一つに圧力調整弁７の制御信号応答遅れがある。
【０００８】
定格負荷運転中、蒸気タービンに、例えば負荷遮断指令またはトリップ指令が入った場合、グランド蒸気圧力制御装置は、図４の破線で示したグランド蒸気圧力（図３の圧力調整弁７からグランド部２ａ，２ｂに供給されるグランド蒸気圧力）を予め定めた設定圧力ａ（図３の設定器５からの設定圧力信号ａ）に維持させるため、圧力調整弁７の弁開度を急開させると、グランド蒸気圧力が設定圧力ａを大幅に下回る。このため、圧力調整弁７に再び弁閉信号を与えると、グランド蒸気は、その圧力が破線で示すように、設定圧力ａを大幅に上回り、これら弁開閉を何度も繰り返して行われ、やがて設定圧力ａに整定される。
【０００９】
このように、弁開閉が何度も繰り返して行われ、制御応答遅れがあると、蒸気タービン１はグランド部２ａ，２ｂへのグランド蒸気の供給が不足し、グランド蒸気の供給不足に従って大気（空気）がグランド部２ａ，２ｂを介してタービン排気室に流入し、復水器（図示せず）の真空度を低下させる。
【００１０】
復水器の真空度が低下すると、タービン軸は、その回転中、タービン排気室の空気を攪拌させ、その際に発生する摩擦熱により熱変形を生じさせる可能性がある。
【００１１】
また、タービン軸に熱変形が生じると、蒸気タービンの静止部に設けたラビリンスパッキングが回転部に接触し、振動の発生に伴う事故の要因になる等の問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、負荷運転時、蒸気タービンにトリップ指令や負荷遮断指令があっても、蒸気タービンのグランド部に高圧力・高流量の下、安定したグランド蒸気を供給できる蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、蒸気タービンのグランド部にグランド蒸気を供給するグランド蒸気供給管に設けた圧力調整弁と、上記グランド蒸気の圧力に基づいて上記圧力調整弁の弁開度信号を演算するグランド蒸気圧力信号処理系と、設定器からの設定信号を上記圧力調整弁に弁開度信号として与える設定信号処理系と、上記蒸気タービンの負荷に基づいて上記圧力調整弁の弁開度信号を演算する負荷信号処理系と、上記グランド蒸気圧力信号処理系、設定信号処理系、負荷信号処理系のそれぞれから演算された弁開度信号のうち、いずれか高値信号を優先して上記圧力調整弁に与える高値優先回路とを備える一方、上記設定信号処理系は、予め定められた設定信号を出力する設定器と、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のいずれの指令もないことを条件に上記設定器からの設定信号を高値優先回路に与える第１スイッチとで構成し、上記第１スイッチは、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があった場合、その指令を通電させる時限タイマ回路を備えたものである。
【００１５】
本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、上記負荷信号処理系を、蒸気タービンから検出した負荷信号を弁開度信号に補正する補正手段と、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があることを条件に、上記補正手段からの弁開度信号を第１スイッチを介して高値優先回路に与える第２スイッチとで構成したものである。
【００１６】
本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、上記補正手段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のグランド蒸気圧力制御装置は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、上記第２スイッチは、自己保持回路を備え、蒸気タービンの負荷運転中、タービントリップおよびタービン負荷遮断のうち、いずれか一方の指令があることを条件に、上記自己保持回路からの弁開度信号を第１スイッチを介して高値優先回路に与えるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００２０】
図１は、本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置の実施形態を示す概略制御系統図である。
【００２１】
本実施形態に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置は、蒸気タービン１０の両軸端側に設けたグランド部１１ａ，１１ｂにグランド蒸気（シール用蒸気）を供給するグランド蒸気供給管１２と、グランド蒸気供給管１２に設けられ、グランド蒸気の圧力を制御する圧力調整弁１３と、圧力調整弁１３に弁開閉信号を与えるグランド蒸気圧力信号処理系１４、負荷信号処理系１５、設定信号処理系１６と、各信号処理系１４、１５、１６から出力される弁開閉信号のうち、いずれか高値信号を選択して圧力調整弁１３を開閉させる高値優先回路１７とを備えて構成される。
【００２２】
グランド蒸気圧力信号処理系１４は、グランド蒸気供給管１２を流れるグランド蒸気の圧力を検出する圧力検出器１８と、圧力検出器１８からの検出圧力信号に、設定器１９からの予め定められた設定信号ａを突合わせ比較する比較器２０と、比較器２０で突合わせての偏差が出た場合、その偏差に基づいてＰＩＤ（比例・積分・微分）演算を行い、演算後の弁開閉信号を高値優先回路１７に与える演算部２１とを備える。
【００２３】
また、設定信号処理系１６は、蒸気タービン１０の負荷運転（初負荷、中間負荷、定格負荷を含む）中、０％の設定信号を出力する設定器２２と、タービントリップ接点信号部２３およびタービン負荷遮断接点信号部２４のうち、いずれの指令部からも指令信号がないことを条件に設定器２２からの０％設定信号を入口端Ａ２を介して高値優先回路１７に与える第１スイッチ２５とを備える。
【００２４】
また、負荷信号処理系１５は、蒸気タービン１０の負荷、具体的には発電機の出力を検出する負荷検出器２６と、負荷検出器２６からの検出負荷信号に基づいて弁開閉信号に演算する関数発生器２７と、蒸気タービン１０の負荷（初負荷、中間負荷、定格負荷を含む）運転中、関数発生器２７からの出力信号を入口端Ｂ１を介して第１スイッチ２５の入口端Ａ１に出力する第２スイッチ２８と、関数発生器２７からの時々刻々変化する弁開度信号を記憶する自己保持回路２９とを備える。なお、第２スイッチ２８の入口端Ｂ１から第１スイッチ２５の入口端Ａ１に与えられる弁開閉信号は、蒸気タービン１０の負荷（初負荷、中間負荷、定格負荷を含む）運転中、タービントリップ接点信号部２３およびタービン負荷遮断接点信号部２４のうち、いずれの指令部からも指令信号がないことを条件にＯＦＦされる。この場合、第１スイッチ２５は、設定器２２からの０％設定信号を、入口端Ａ２を介して高値優先回路１７に与えている。
【００２５】
また、負荷信号処理系１５は、タービントリップ接点信号部２３およびタービン負荷遮断接点信号部２４と第１スイッチ２５との間にＯＲ回路３０、時限タイマ回路３１を備える一方、第２スイッチ２８との間にＮＯＴ回路３２を備えて構成される。
【００２６】
次に作用を説明する。
【００２７】
本実施形態に係るグランド蒸気圧力制御装置は、起動運転、負荷運転（初負荷、、中間負荷、定格負荷を含む）、タービントリップまたはタービン負荷遮断運転の各運転に応じてグランド蒸気の圧力を制御する。
【００２８】
（１）起動運転
圧力調整弁１３からグランド蒸気供給管１２を介してグランド部１１ａ，１１ｂに供給されたグランド蒸気（シール用蒸気）はグランド蒸気圧力信号処理系１４の圧力検出器１８でその圧力が検出される。検出された圧力信号は、設定器１９からの設定信号ａと比較器２０で突合わされ、偏差が出ると、その偏差に基づいて演算部２１でＰＩＤ演算を行い、演算後の弁開度信号を高値優先回路１７で第１スイッチ２５の入口端Ａ２を介して設定信号処理系１６の設定器２２からの０％設定信号と突合わされる。この場合、蒸気タービン１０からの負荷が出ていないので、高値優先回路１７は、グランド蒸気の圧力信号を優先し、圧力調整弁１３に弁開度信号を与え、圧力調整弁１３を開閉制御させ、グランド蒸気の圧力を調整する。
【００２９】
（２）負荷運転
高値優先回路１７には、上述グランド蒸気圧力信号処理系１４からの弁開度信号のほかに、設定信号処理系１６の設定器２２からの０％設定信号が与えられている。高値優先回路１７は、弁開度信号および０％設定信号のうち、いずれか高値信号を優先し、圧力調整弁１３に弁開度信号を与え、圧力調整弁１３を開閉制御させ、グランド蒸気の圧力を蒸気タービン１０内の圧力とバランスさせるように調整する。
【００３０】
（３）タービントリップまたはタービン負荷遮断運転
蒸気タービン１０の負荷運転中、何らかの事情によりタービントリップまたはタービン負荷遮断があると、負荷信号処理系１５は、今迄、第２スイッチ２８の自己保持回路２９で記憶させていた負荷信号に基づく弁開度信号を、第２スイッチ２８の入口端Ｂ２を介して第１スイッチ２５の入口端Ａ１に与える。このとき、第１スイッチ２５に、タービントリップ接点信号部２３およびタービン負荷遮断接点信号部２４のうち、いずれか一方からの指令がＯＲ回路３０、時限タイマ回路３１を介して与えられているので、設定信号処理系１６の設定器２２から第１スイッチ２５の入口端Ａ２に与えられる０％設定信号はＯＦＦされる。そして、第２スイッチ２８の自己保持回路２９から第２スイッチ２８の入口端Ｂ２および第１スイッチ２５の入口端Ａ１を介して高値優先回路１７に与えられる弁開度信号は、上述グランド蒸気圧力信号処理系１４からの圧力信号に基づく弁開度信号と突合わされる。
【００３１】
高値優先回路１７は、負荷信号処理系１５からの弁開度信号およびグランド蒸気圧力信号処理系１４からの弁開度信号のうち、いずれか高値信号を優先し、圧力調整弁１３に弁開度信号を与え、圧力調整弁１３を、図２に示すようにより多く開弁させ、グランド蒸気の圧力を増加させる。
【００３２】
このように、本実施形態は、圧力調整弁１３に高値優先回路１７を設け、タービントリップ時またはタービン負荷遮断時、負荷信号処理系１５からの弁開度信号およびグランド蒸気圧力信号処理系１４からの弁開度信号のうち、いずれか高値信号を優先し、圧力調整弁１３を開弁させ、蒸気タービン１０のグランド部１１ａ，１１ｂに供給するグランド蒸気の圧力を高めたので、蒸気タービン１０に安定運転を行わせることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置は、圧力調整弁にグランド蒸気圧力信号処理系、設定信号処理系、負荷信号処理系をそれぞれ設けるとともに、負荷運転時、グランド蒸気圧力信号処理系からの弁開度信号および設定信号処理系からの弁開度信号のうち、いずれか高値信号を選択する一方、タービントリップまたはタービン負荷遮断時、負荷信号処理系からの弁開度信号およびグランド蒸気圧力信号処理系からの弁開度信号のうち、いずれか高値信号を選択する高値優先回路を備え、蒸気タービンのグランド部に供給するグランド蒸気圧力を高く維持させたので、タービン負荷運転、タービントリップまたはタービン負荷遮断運転に対し、グランド蒸気の高圧化の下、蒸気タービンを安定状態にして運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置の実施形態を示す概略制御系統図。
【図２】時限タイマ回路の挙動、グランド蒸気圧力の変化、圧力調整弁の弁開度変化のそれぞれを対比させた本発明に係る蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置の特性を示すグラフ。
【図３】従来の蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置を示す概略制御系統図。
【図４】グランド蒸気圧力の変化、圧力調整弁の弁開度変化のそれぞれを対比させた従来の蒸気タービンのグランド蒸気圧力制御装置の特性を示すグラフ。
【符号の説明】
１  蒸気タービン
２ａ，２ｂ  グランド部
３  グランド蒸気供給管
４  圧力検出器
５  設定器
６  比較器
７  圧力調整弁
８  演算部
１０  蒸気タービン
１１ａ，１１ｂ  グランド部
１２  グランド蒸気供給管
１３  圧力調整弁
１４  グランド蒸気圧力信号処理系
１５  負荷信号処理系
１６  設定信号処理系
１７  高値優先回路
１８  圧力検出器
１９  設定器
２０  比較器
２１  演算部
２２  設定器
２３  タービントリップ接点信号部
２４  タービン負荷遮断接点信号部
２５  第１スイッチ
２６  負荷検出器
２７  関数発生器
２８  第２スイッチ
２９  自己保持回路
３０  ＯＲ回路
３１  時限タイマ回路
３２  ＮＯＴ回路
【図１】
0004127911.tif 000002
【図２】
0004127911.tif 000003
【図３】
0004127911.tif 000004
【図４】
0004127911.tif 000005