(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービングランド部をシールするためにグランド蒸気を供給すると共に当該グランド部からリークしてくる漏洩蒸気をドレン化して回収するグランド蒸気復水器を備えた蒸気タービン装置において、前記漏洩蒸気のリークラインに当該漏洩蒸気を非常時に前記グランド蒸気復水器に代えて積極的に回収する非常用回収手段を設け、該非常用回収手段は、前記蒸気タービン装置の蒸気発生源からの主蒸気で駆動される蒸気エゼクタであり、該蒸気エゼクタへの主蒸気ラインに介装された開閉弁と同蒸気エゼクタへの漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁とが外部電源喪失時に開かれると共に、前記漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁は電力を必要とせずエゼクタ作動時に自動的に開く空気作動弁であることを特徴とするタービングランド漏洩蒸気回収装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力・原子力発電プラント等における蒸気タービン装置のタービングランド漏洩蒸気回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種蒸気タービン装置では、タービン回転軸がタービン車室を貫通する部分をグランドと称し、外部からの空気の漏れ込み又は、外部への蒸気の流出を防止するためラビリンスフィン構造になっていると共に、その部分をシールするために外部からグランド蒸気が供給される一方、このグランド部から漏洩（リーク）してくる蒸気をドレン化して回収するためにグランド蒸気復水器（グランドコンデンサ）が設けられることは周知である。
【０００３】
例えば、図５に示すように、高圧タービン１や低圧タービン２に加えて給水ポンプ駆動用タービン３の各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、火力発電プラントにおけるボイラや原子力発電プラント（加圧水形原子炉を有する）における蒸気発生器等の図示しない蒸気発生源からの主蒸気（例えば約６０kg/cm2相当）が、フィードライン４に介装された一次減圧弁（圧力制御弁）５及び二次減圧弁６ａ〜６ｄを介して所定の圧力（例えば約０．３kg/cm2）に減圧されてそれぞれ供給されている。
【０００４】
一方、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６はリークライン７を介してグランド蒸気復水器８に接続され、排気ファン９の回転による約−４００〜−６００mmAqの負圧下で前記各グランド部Ｇ１〜Ｇ６からの漏洩蒸気が吸引されるようになっている。
【０００５】
前記グランド蒸気復水器８は、その冷却水として通常、前記高圧タービン１，低圧タービン２及び給水ポンプ駆動用タービン３から排出された蒸気を復水・回収する図示しない復水器からの復水が用いられ、復水ポンプ１０により供給されている。
【０００６】
尚、図中１１は、プラント起動時に各グランド部Ｇ１〜Ｇ６に、ウォーミング中の前記蒸気発生源からの主蒸気に代わって、図示しない補助蒸気供給源から補助蒸気を供給する補助蒸気供給ラインであり、１２は、前記高圧タービン１の高負荷時におけるスピルオーバ蒸気を低圧ヒータへ回収すべく開かれる制御弁である。
【０００７】
このようにして、前記高圧タービン１，低圧タービン２及び給水ポンプ駆動用タービン３の各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、グランド蒸気が供給されて良好にシール機能が発揮される。この結果、タービン内部へ低温の大気が流入し、タービンが急冷されて回転部と静止部が接触しタービンを損傷する等の不具合が未然に回避され、タービンの正常運転が維持される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したようなグランド漏洩蒸気回収装置における排気ファン９や復水ポンプ１０は、通常、外部電源からの電力で駆動されている。そのため、プラント運転中における外部電源喪失時（停電等による）には、排気ファン９や復水ポンプ１０が停止するため、グランド漏洩蒸気回収装置（グランド蒸気復水器８）の機能が喪失することになる。
【０００９】
これにより、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６に供給されたグランド蒸気は回収先が無くなるため、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６より外部及びタービン内部に漏れ出ることになる。そして、この漏れ出た蒸気は、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６に隣接する軸受部に吹き付けられ、軸受油に水分が混入するため（図３の（ｂ）参照）、軸受油の水分除去又は取替えが必要となり、その作業工数や経費が嵩むという問題点があった。
【００１０】
尚、前記排気ファン９は、消費電力が小さいため、非常用電源系統からも供給できるようにしているプラントもあり、この場合、外部電源喪失が発生しても排気ファン９は継続して駆動可能である。ところが、復水ポンプ１０の停止により冷却水が供給されないため、グランド漏洩蒸気回収装置（グランド蒸気復水器８）の機能は十分とはいえず、前述した軸受油に水分が混入する可能性は否定できないのが現況である。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、外部電源喪失等の非常時にタービングランド漏洩蒸気をグランド蒸気復水器に代えて積極的に回収してタービン軸受油に水分が混入する等の問題を未然に回避することができるタービングランド漏洩蒸気回収装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置は、タービングランド部をシールするためにグランド蒸気を供給すると共に当該グランド部からリークしてくる漏洩蒸気をドレン化して回収するグランド蒸気復水器を備えた蒸気タービン装置において、前記漏洩蒸気のリークラインに当該漏洩蒸気を非常時に前記グランド蒸気復水器に代えて積極的に回収する非常用回収手段を設け、該非常用回収手段は、前記蒸気タービン装置の蒸気発生源からの主蒸気で駆動される蒸気エゼクタであり、該蒸気エゼクタへの主蒸気ラインに介装された開閉弁と同蒸気エゼクタへの漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁とが外部電源喪失時に開かれると共に、前記漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁は電力を必要とせずエゼクタ作動時に自動的に開く空気作動弁であることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るタービングランド漏洩蒸気回収装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１７】
［実施例］
図１は本発明の一実施例を示すタービングランド漏洩蒸気回収装置の概略構成図、図２は同じく高圧タービン等の半断面図、図３は同じくグランド部における作用説明図で、同図（ａ）は正常運転時の作用状態、同図（ｂ）は従来の異常時の作用状態を各々示し、図４は同じくウォーターシール弁の作用説明図で、同図（ａ）は閉弁状態、同図（ｂ）は開弁状態を各々示す。尚、これらの図において、従来例として用いた図５と同一部材・部位には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
【００１８】
図１に示すように、高圧タービン１や低圧タービン２に加えて給水ポンプ駆動用タービン３の各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、原子力発電プラント（加圧水形原子炉を有する）における蒸気発生器等の図示しない蒸気発生源からの主蒸気が、フィードライン４に介装された一次減圧弁５及び二次減圧弁６ａ〜６ｄを介して所定の圧力に減圧されてそれぞれ供給されている。
【００１９】
一方、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６はリークライン７を介してグランド蒸気復水器８に接続され、外部電源駆動の排気ファン９の回転による負圧下で前記各グランド部Ｇ１〜Ｇ６からの漏洩蒸気が吸引されるようになっている。
【００２０】
前記グランド蒸気復水器８は、その冷却水として、前記高圧タービン１，低圧タービン２及び給水ポンプ駆動用タービン３から排出された蒸気を復水・回収する図示しない復水器からの復水が用いられ、外部電源駆動の復水ポンプ１０により供給されている。
【００２１】
尚、前記高圧タービン１や低圧タービン２は、図２に示すように、ダブルフロー型が用いられる。即ち、図２中２０は外車室、２１は内車室を示すと共に、２２は蒸気供給口で、蒸気発生源（当該タービンが高圧タービン１の場合）やクロスオーバ管を経て上流に配置された高圧タービン１（当該タービンが低圧タービン２の場合）から供給される蒸気を、この位置から取り込んでいる。従って、この蒸気供給口２２から供給された蒸気はここから左右に二分し、対称的に配列された各段落を経て後流側へと送られる。
【００２２】
２３は翼環で複数段の静翼２４を支持するように複数に区分して配置されている。また、各静翼２４のそれぞれに対応して、その下流に複数の動翼２５がそれぞれ配置されている。この動翼２５は、左右の軸受２６に軸支されたロータ２７上に設けられ、高圧又は低圧タービン１，２としての基本形態が形成される。尚、２８はタービンの完全崩壊を防ぐための安全装置としての大気放出板で、２９は排気口で図示しない前記復水器に連通している。一方、給水ポンプ駆動用タービン３は、圧力複式タービン（多段式タービン）等が用いられる。
【００２３】
ここまでは通常の蒸気タービン装置の構成であるが、本実施例の特徴は、図１に示すように、前述したリークライン７に、漏洩蒸気を外部電源喪失時（非常時）に前記グランド蒸気復水器８に代えて積極的に回収する非常用回収手段を設けた点にある。
【００２４】
詳述すると、漏洩蒸気の吸引手段として蒸気エゼクタ３０が設けられ、この蒸気エゼクタ３０のノズル（図示せず）からは、前記一次減圧弁５上流のフィードライン４から分岐した主蒸気ライン３１を介して主蒸気（駆動蒸気）が噴出される一方、蒸気エゼクタ３０の抽気室（図示せず）には、前記グランド蒸気復水器８手前のリークライン７から分岐した漏洩蒸気ライン３２を介して漏洩蒸気が流入され、この漏洩蒸気が前記噴出蒸気に吸引・混入されてサイレンサ３３を介して大気に安全に排出されるようになっている。
【００２５】
また、前記主蒸気ライン３１には、電動弁である開閉弁３４とその下流に位置して空気作動弁である圧力制御弁３５が介装される一方、前記漏洩蒸気ライン３２には、空気作動弁である開閉弁３６が介装される。
【００２６】
そして、前記開閉弁３４はコントローラ３７により開閉制御され、外部電源喪失が発生すると、これをコントローラ３７が検出して前記開閉弁３４が開かれるようになっている。
【００２７】
このように構成されるため、外部電源を喪失しないプラントの正常運転時は、コントローラ３７により開閉弁３４が閉弁保持されるため、蒸気エゼクタ３０は作動しない一方、グランド蒸気復水器８は、排気ファン９及び復水ポンプ１０が外部電源により駆動されて正常に機能する。
【００２８】
これにより、図３の（ａ）に示すように、高圧タービン１，低圧タービン２及び給水ポンプ駆動用タービン３の各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、蒸気発生源からの主蒸気が、フィードライン４を介して供給される一方、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６からの漏洩蒸気はリークライン７を介してグランド蒸気復水器８に吸引され、ここで凝縮されドレン化して回収される。
【００２９】
このようにして、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、グランド蒸気が供給されて良好にシール機能が発揮され、外部からの空気の漏れ込みが防止される一方、外部への蒸気の流出が防止される。
【００３０】
一方、停電等により外部電源を喪失した異常時には、外部電源により駆動される排気ファン９及び復水ポンプ１０が停止されてグランド蒸気復水器８の機能が喪失される一方、コントローラ３７により主蒸気ライン３１の開閉弁３４が開かれて蒸気エゼクタ３０にフィードライン４からの主蒸気が駆動蒸気として供給される。
【００３１】
この際、駆動蒸気は圧力制御弁３５により常に一定の圧力（例えば約１０kg/cm2）に制御されて蒸気エゼクタ３０に供給されるが、この圧力制御弁３５による圧力制御は特に必要ではない。
【００３２】
前記蒸気エゼクタ３０の作動により、漏洩蒸気ライン３２の開閉弁３６が自動的に開かれる。尚、コントローラ３７からの信号により前記開閉弁３６が開かれるようにしても良い。
【００３３】
これにより、今度は、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６からの漏洩蒸気は、グランド蒸気復水器８に代わって、蒸気エゼクタ３０に吸引され、ここからサイレンサ３３を介して大気に安全に排出・回収される。
【００３４】
この結果、前記異常時においても、図３の（ａ）に示すように、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６には、グランド蒸気が供給されて良好にシール機能が発揮される。
【００３５】
換言すれば、前記蒸気エゼクタ３０によるバックアップが無い場合は、図３の（ｂ）に示すように、前記グランド蒸気復水器８の機能喪失により、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６に供給されたグランド蒸気は回収先が無くなるため、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６より外部及びタービン内部に漏れ出ることになり、この漏れ出た蒸気は、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６に隣接する軸受２６部に吹き付けられ、軸受油に水分が混入することになるのである。
【００３６】
このようにして、本実施例では、前記異常時においても、蒸気発生器等の蒸気発生源の残熱による蒸気供給能力を効果的に利用して、各グランド部Ｇ１〜Ｇ６にグランド蒸気を連続供給することができ、軸受油に水分が混入する等の問題を未然に回避することができる。
【００３７】
また、前記実施例において、漏洩蒸気ライン３２に介装される開閉弁３６を、図４に示すウォータシール弁４０に置き換えても良い。つまり、このウォータシール弁４０にあっては、駆動蒸気が供給されない蒸気エゼクタ３０の非作動時には漏洩蒸気ライン３２が水封され（図４の（ａ）参照）、逆に駆動蒸気が供給される蒸気エゼクタ３０の作動時には漏洩蒸気ライ４３２の水封が解かれ、漏洩蒸気が蒸気エゼクタ３０に吸引されるのである。
【００３８】
また、前記蒸気エゼクタ３０は、並列に複数台設けても良い。
【００３９】
尚、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、前記蒸気エゼクタ３０に代えて空気や窒素等を駆動源とするエゼクタを用いても良い。勿論、蒸気エゼクタ３０の駆動蒸気に前述した蒸気発生器等の蒸気発生源からの主蒸気に代えて非常用の蒸気発生源からの蒸気を用いても良い。
【００４０】
また、漏洩蒸気の吸引手段として、蒸気エゼクタに代えて非常用蒸気タービン等で駆動される排出ポンプ又は排気ファンを用いても良い。
【００４１】
また、漏洩蒸気を蒸気エゼクタ３０を介して大気に排出する代わりに、漏洩蒸気ライン３２を高圧タービン１，低圧タービン２及び給水ポンプ駆動用タービン３から排出された蒸気を復水・回収する復水器に接続して、非常時に開閉弁３６を開いて所定時間復水器に回収するようにしても良い。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明によれば、タービングランド部をシールするためにグランド蒸気を供給すると共に当該グランド部からリークしてくる漏洩蒸気をドレン化して回収するグランド蒸気復水器を備えた蒸気タービン装置において、前記漏洩蒸気のリークラインに当該漏洩蒸気を非常時に前記グランド蒸気復水器に代えて積極的に回収する非常用回収手段を設け、該非常用回収手段は、前記蒸気タービン装置の蒸気発生源からの主蒸気で駆動される蒸気エゼクタであり、該蒸気エゼクタへの主蒸気ラインに介装された開閉弁と同蒸気エゼクタへの漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁とが外部電源喪失時に開かれると共に、前記漏洩蒸気ラインに介装された開閉弁は電力を必要とせずエゼクタ作動時に自動的に開く空気作動弁であるので、外部電源喪失等の非常時にタービングランド漏洩蒸気の回収機能を維持することができ、グランド部の蒸気シール機能を良好に維持してタービン軸受油に水分が混入する等の問題を未然に回避することができる。また、蒸気発生器等の蒸気発生源の残熱による蒸気供給能力を蒸気エゼクタの駆動源として有効に利用できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すタービングランド漏洩蒸気回収装置の概略構成図である。
【図２】同じく高圧タービン等の半断面図である。
【図３】同じくグランド部における作用説明図で、同図（ａ）は正常運転時の作用状態、同図（ｂ）は従来の異常時の作用状態を各々示す。
【図４】同じくウォーターシール弁の作用説明図で、同図（ａ）は閉弁状態、同図（ｂ）は開弁状態を各々示す。
【図５】従来例のタービングランド漏洩蒸気回収装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１  高圧タービン
２  低圧タービン
３  給水ポンプ駆動用タービン
４  フィードライン
５  一次減圧弁
６ａ〜６ｄ  二次減圧弁
７  リークライン
８  グランド蒸気復水器
９  排気ファン
１０  復水ポンプ
１１  補助蒸気供給ライン
１２  制御弁
２０  外車室
２１  内車室
２２  蒸気供給口
２３  翼環
２４  静翼
２５  動翼
２６  軸受
２７  ロータ
２８  大気放出板
２９  排気口
３０  蒸気エゼクタ
３１  主蒸気ライン
３２  漏洩蒸気ライン
３３  サイレンサ
３４  開閉弁
３５  圧力制御弁
３６  開閉弁
３７  コントローラ
Ｇ１〜Ｇ６  グランド部
【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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