(57)【要約】【課題】既存の手法や機構を利用しつつ、復水器の適正な真空度調整を短時間で行える復水器真空度調整装置を提供する。【解決手段】復水器真空度調整装置１０は、真空調整機構１１と、復水器１０２の間を接続する給気管１２、１３と、給気管１２と１３の間に設けられたストップバルブ機構として機能させるバルブＳＶ１、ＳＶ２を備える。真空調整機構１１は、バルブＳＶ１、ＳＶ２より微調整の効く複数の給気用のバルブＮＶ１〜ＮＶ８からなるバルブ群を配し、所定数のバルブを開くことで復水器１０２を適正真空にするための給気環境の微調整が可能となっている。これにより、バルブＳＶ１、ＳＶ２を全開にしたときに真空調整機構１１で調整済の給気環境が復水器１０２に伝達される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービン蒸気を冷却し水に戻す復水器へ設置される給気管と、
流体の通路を開閉することのできる口径の異なる複数の給気用のバルブを配して前記復水器を適正な真空度にするための給気環境を調整する真空調整機構と、
前記給気管に設けられ前記真空調整機構で調整済の給気環境を前記復水器に前記給気管を介して伝達可能なストップバルブ機構と、
を備えたことを特徴とする復水器真空度調整装置。
【請求項２】
前記真空調整機構は、前記複数の給気用のバルブのうち所定数のバルブを開くことで前記給気環境が整えられる前記給気管より口径の大きな給気環境管を有することを特徴とする請求項１に記載の復水器真空度調整装置。
【請求項３】
前記複数の給気用のバルブは互いに異なる口径のニードルバルブを含み、各ニードルバルブのうちの所定数個を全開に固定して前記給気環境が調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の復水器真空度調整装置。
【請求項４】
復水器への給気管に設置されたストップバルブ機構と、前記ストップバルブ機構の前段において前記ストップバルブ機構を構成するバルブより小口径でかつ互いに異なる口径の複数のニードルバルブを含むバルブ群を配して給気環境を調整する給気環境管を備え、
前記ストップバルブ機構を全閉にして前記ニードルバルブの全開個数により予め前記復水器への給気環境の調整を完了状態として固定させておく第１ステップと、
前記ストップバルブ機構を全開にして前記復水器への給気管に前記第１ステップで調整した給気環境を伝達する第２ステップと、
を備えることを特徴とする復水器真空度調整方法。
【請求項５】
前記給気環境を再度微調整するために前記バルブ群のうち閉止しているニードルバルブを開けて開度を調節する第３ステップを有することを特徴とする請求項４に記載の復水器真空度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントに配設される復水器の真空度を調整する復水器真空度調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
復水器は、蒸気タービン発電設備を有する発電プラントに不可欠な設備である。蒸気タービンは蒸気の持つ熱エネルギーを回転エネルギーに変換し、発電機に伝達することにより電気エネルギーを得る。蒸気タービンの回転に利用された後の蒸気は、復水器の細管に送られてくる冷却水（海水）との熱交換により凝縮され、復水となる。復水は再びボイラへの給水に利用される。
【０００３】
復水器は、膨張した蒸気を水にして体積を減らすことで高真空状態を得てタービン効率を向上させる。復水器がより低圧に、つまり真空度をより高めるほどタービン効率は向上するが、その分、復水器の伝熱面積や冷却水量を増やさなければならない。よって、復水器は、真空度を含め、設備コストや運転コストとのバランスを考慮して設計される。
【０００４】
復水器は、冷却水が低下する冬季運転時や蒸気タービンの温度が低いユニット起動時など、真空度が定格を超える恐れがある。復水器が定格真空度以上の高真空となると、低圧車室の変形を招き、ラビング振動が発生する懸念がある。よって、復水器が定格真空度を保てるように、復水器の真空度を調整する必要がある。
【０００５】
従来技術として、蒸気タービンの間隙調整装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、計測手段により蒸気タービンの回転子とケーシングとの相対的位置関係を把握し、この回転子とケーシングとの相対的位置関係においてラビングを防止するのに必要とする復水器の真空度を運転実績相関データに基づき演算し、それに基づき復水器の真空度を調整する。
【特許文献１】特開２００３−２６９１０８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現状では、起動時の蒸気タービンの温度が最も低いコールド起動モード（１５０℃以下）においては、ラビング防止のため現場に赴き、真空調整用のバルブを開けて給気を調整するようになっている。適正真空にするためのバルブの調節は微調整を要し、発電設備１軸当たりの調整時間も長くなる。また、運転員各々の経験と勘で真空調整用のバルブの開度は異なってくる。
【０００７】
上記特許文献１の技術においては、運転員の蒸気タービン運転の豊富な経験と勘を要する復水器の真空度調整が自動的に行われて確実にラビングを防止できるとしている。特許文献１のような技術を採用すれば、運転員の経験と勘で異なってくる真空度調整も一律化できる可能性があるが、経済性、安全性を考慮し、現状に合わせて、既存の手法や機構を利用しながら真空度調整の問題を解決したい。
【０００８】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、既存の手法や機構を利用しつつ、復水器の適正な真空度調整を短時間で行える復水器真空度調整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】
【０００９】
本発明者らは、復水器を適正真空にするための調整すべきバルブの調節を微調整の効く複数のバルブの開閉で予め固定しておき、調節固定済の給気環境をストップバルブ機構で開閉制御することを見出し、次のような本発明を完成するに至った。
【００１０】
（１）  タービン蒸気を冷却し水に戻す復水器へ設置される給気管と、
流体の通路を開閉することのできる口径の異なる複数の給気用のバルブを配して前記復水器を適正な真空度にするための給気環境を調整する真空調整機構と、
前記給気管に設けられ前記真空調整機構で調整済の給気環境を前記復水器に前記給気管を介して伝達可能なストップバルブ機構と、
を備えたことを特徴とする復水器真空度調整装置。
【００１１】
（２）  前記真空調整機構は、前記複数の給気用のバルブのうち所定数のバルブを開くことで前記給気環境が整えられる前記給気管より口径の大きな給気環境管を有することを特徴とする（１）に記載の復水器真空度調整装置。
【００１２】
（３）  前記複数の給気用のバルブは互いに異なる口径のニードルバルブを含み、各ニードルバルブのうちの所定数個を全開に固定して前記給気環境が調整されることを特徴とする（１）または（２）に記載の復水器真空度調整装置。
【００１３】
（４）  復水器への給気管に設置されたストップバルブ機構と、前記ストップバルブ機構の前段において前記ストップバルブ機構を構成するバルブより小口径でかつ互いに異なる口径の複数のニードルバルブを含むバルブ群を配して給気環境を調整する給気環境管を備え、
前記ストップバルブ機構を全閉にして前記ニードルバルブの全開個数により予め前記復水器への給気環境の調整を完了状態として固定させておく第１ステップと、
前記ストップバルブ機構を全開にして前記復水器への給気管に前記第１ステップで調整した給気環境を伝達する第２ステップと、
を備えることを特徴とする復水器真空度調整方法。
【００１４】
（５）  前記給気環境を再度微調整するために前記バルブ群のうち閉止しているニードルバルブを開けて開度を調節する第３ステップを有することを特徴とする（４）に記載の復水器真空度調整方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、真空調整機構は、バルブの全開個数で給気環境の微調整が行えるよう口径の異なる複数の給気用のバルブを配している。ストップバルブ機構は、復水器に給気環境を伝達、遮断可能とする。これにより、真空調整機構によって復水器を適正真空に調整するための給気環境が予め整えられ、ストップバルブ機構を開くことで、即時に復水器へ適正な給気環境が伝達される。この結果、経済的で安全な、現状に合った復水器の真空度調整が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る復水器真空度調整装置の要部を示す構成図である。
蒸気タービン１０１の車室の直下に復水器１０２が配備されている。復水器１０２は、膨張した蒸気を水にして体積を減らすことで高真空状態を得て蒸気タービン１０１のタービン効率を向上させる。復水器真空度調整装置１０は、復水器１０２を適正な真空度にするための給気環境を調整すべく設けられている。復水器真空度調整装置１０は、真空調整機構１１と、復水器１０２の間を接続する給気管１２、１３と、給気管１２と１３の間に設けられたストップバルブ機構として機能させるバルブＳＶ１、ＳＶ２を備える。
【００１７】
真空調整機構１１は、流体の通路、ここでは給気通路を開閉することのできる複数の給気用のバルブＮＶ１〜ＮＶ８からなるバルブ群を配して給気環境が調整できるようになっている。バルブＮＶ１〜ＮＶ８は口径の異なるものが含まれており、バルブＮＶ１〜ＮＶ８のうち所定数のバルブを開くことで復水器１０２を適正真空にするための給気環境の微調整が可能となっている。図において、例えばバルブＮＶ１〜ＮＶ８はそれぞれニードルバルブであって、バルブＮＶ１〜ＮＶ５とバルブＮＶ６〜ＮＶ８とでは前者が大口径、後者が小口径となっている。
【００１８】
真空調整機構１１は、給気管１２に接続され、継ぎ手フリンジＣＦを介して、ストップバルブ機構（バルブＳＶ１、ＳＶ２）が設けられた復水器１０２への給気管１３と接続される。バルブＳＶ１、ＳＶ２は、既設の真空調整用として使っていたバルブをそのまま用いても問題ない。つまり、バルブＳＶ１、ＳＶ２より微調整の効くバルブ群（バルブＮＶ１〜ＮＶ８）を有する真空調整機構１１を付加し、バルブＳＶ１、ＳＶ２をストップバルブ機構として利用する。これにより、バルブＳＶ１、ＳＶ２を全開にしたときに真空調整機構１１で調整済の給気環境が復水器１０２に伝達される。
【００１９】
図２は、図１における真空調整機構１１の具体例を示す概観図である。真空調整機構１１は、複数の給気用のバルブＮＶ１〜ＮＶ８（バルブ群）のうち所定数のバルブを開くことで給気環境が整えられる、給気管１２や１３より口径の大きな給気環境管ＡＥＤを有する。バルブＮＶ１〜ＮＶ８それぞれの給気環境管ＮＡＰ側と反対の端部にはそれぞれエアフィルタＡＦ１〜ＡＦ８が設けられ、清浄な給気環境の生成に寄与している。給気環境管ＡＥＤは、給気管１２や１３に対して約１０〜１５％広い口径を有する。これにより、バルブ群のうち、いずれのバルブを開くことになっても、給気環境が整え易い。また、バルブ群として、給気環境管ＡＥＤを中心に複数のバルブＮＶ１〜ＮＶ８を互いに向かい合うようにして配する構成も、給気環境管ＮＡＰの占有領域を小さく（短く）し、給気環境を整え易くすると共に、真空調整機構１１のコンパクト化に寄与する。
【００２０】
また、上記バルブ群に関し、大口径のバルブＮＶ１〜ＮＶ５のうちの一つが全開すると、バルブＮＶ１〜ＮＶ８全開の給気流量に対して、約１５％の給気分となる。一方、小口径のバルブＮＶ６〜ＮＶ８のうちの一つが全開すると、バルブＮＶ１〜ＮＶ８全開の給気流量に対して、約８％の給気分となる。なお、バルブＮＶ１〜ＮＶ８を全開とした給気環境は、復水器の真空度調整に必要な最大限度近辺をカバーする給気流量が設定されるようになっている。例えば、海水温度の低下により復水器１０２が適正真空値より高くなった場合に微調整としてバルブＮＶ１〜ＮＶ８を全開とすることが考えられる。バルブＮＶ１〜ＮＶ８はそれぞれニードルバルブで構成されるが、基本的には、機能させる場合は全開、機能させない場合は全閉にして給気環境を整えるようにする。すなわち、ＮＶ１〜ＮＶ８のニードルバルブ所定数個を全開に固定して給気環境が調整されるのである。
【００２１】
上記図１、図２を参照しながら、本発明に係る復水器真空度調整方法について説明する。復水器１０２への給気管１３に設置されたストップバルブ機構（バルブＳＶ１、ＳＶ２）は、ここでは既設の真空調整用のバルブＳＶ１、ＳＶ２をストップバルブ機構として利用するものである。このストップバルブ機構の前段に、バルブＳＶ１，ＳＶ２より小口径でかつ互いに異なる口径のニードルバルブを含むバルブ群（ＮＶ１〜ＮＶ８）を配して給気環境を調整する給気環境管ＮＡＰを備える。そして、ニードルバルブ、すなわちＮＶ１〜ＮＶ８のうちの選択的なバルブの全開個数により、復水器１０２への給気環境の調整を行う。
【００２２】
例えば、ストップバルブ機構としてのバルブＳＶ１、ＳＶ２を全閉にし、ニードルバルブでなるバルブ群（ＮＶ１〜ＮＶ８）における全開個数により予め復水器１０２への給気環境の調整を完了状態として固定させておく（第１ステップ）。一例として、起動時の蒸気タービンの温度が最も低いコールド起動モード（１５０℃以下）において設定するべき復水器１０２への給気環境を調整、完了状態にして固定させておく。
【００２３】
次に、蒸気タービン起動時の所定のタイミングで、ストップバルブ機構としてのバルブＳＶ１、ＳＶ２を全開にし、復水器１０２への給気管１３に上記第１ステップで調整した給気環境を伝達する（第２ステップ）。これにより、適正真空の調整操作時間を大幅に短縮する。
【００２４】
なお、上記固定した給気環境を再度微調整する場合は、上記ニードルバルブのバルブ群（ＮＶ１〜ＮＶ８）のうち閉止しているニードルバルブを開けて開度を調節するようにしてもよい（第３ステップ）。例えば、バルブＮＶ１〜ＮＶ５に比べて小口径のバルブＮＶ６〜ＮＶ８のいずれか（例えばＮＶ８）を通常は閉止扱いとし、微調整用に使用可能とするように構成してもよい。
【００２５】
図３は、上記本発明に係る復水器真空度調整装置１０が配設される発電プラントの一例を示すブロック図である。図は、コンバインド発電プラントを示している。コンバインド発電は、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた（コンバインド）発電設備である。燃料であるＬＮＧ（液化天然ガス）を燃やしてガスタービンを回転させ、その際に発生する排熱でボイラ水を沸騰させ、その蒸気でさらに蒸気タービンを回転させて発電する方式である。コンバインド発電プラントは、高効率で、電力需要に対する調整能力に優れるという特徴を有している。
【００２６】
図３において、発電設備２００では、燃料のガス（ＬＮＧ）が燃焼器２０１に送り込まれ、ガスタービン２０２を回転させる。その際、空気圧縮機２０３は、ガスタービン２０２の回転に伴い、圧縮空気を燃焼器に送り込む。ガスタービン２０２からの排気は脱硝装置２０５を経て煙突２０７から排出される一方、排熱は排熱回収ボイラ２０６に給水された水で蒸気を発生させる。排熱回収ボイラ２０６からの蒸気は、蒸気タービン２０８（図１の蒸気タービン１０１参照）に送り込まれる。復水器２０９は、図１の復水器１０２と同様に蒸気タービン２０８（１０１）を通過した蒸気を冷却・液化する。復水器２０９には、図１、図２で説明したような復水器真空度調整装置１０が配備され、ラビング防止のため適切な真空度が調整される。復水器２０９では、図示しない各種ポンプ、取水路を介して冷却管に冷却水としての海水が取り込まれ、熱交換後、海に放出される。復水は、排熱回収ボイラ２０６にて再び蒸気発生に利用される。ガスタービン２０２、蒸気タービン２０８の回転により、発電機２１０が発電し、電力が得られる。
【００２７】
以上説明したように、復水器真空度調整装置１０は、バルブの全開個数で給気環境の微調整が行えるよう口径の異なる複数の給気用のバルブ（ニードルバルブ）を配した真空調整機構を備えている（図１、図２のＮＶ１〜ＮＶ８及び１１参照）。ストップバルブ機構は、復水器に給気環境を伝達、遮断可能とする（図１、図２のＳＶ１、ＳＶ２参照）。これにより、真空調整機構によって復水器を適正真空に調整するための給気環境が予め整えられ、ストップバルブ機構を開くことで、即時に復水器へ適正な給気環境が伝達される。この結果、経済的で安全な、現状に合った復水器の真空度調整が可能となる。
【００２８】
なお、真空調整機構（１１）は、図１、図２に示すバルブ群ＮＶ１〜ＮＶ８よりもさらに数多く、かつ多種類の口径のバルブからなるように構成してもよい。これにより、バルブの全開個数の制御でより細かい微調整が期待できる。また、ストップバルブ機構は、既設の真空調整用として使っていたバルブをそのまま用いたが、新たな他の構成で実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態に係る復水器真空度調整装置の要部を示す構成図である。
【図２】図１における真空調整機構１１の具体例を示す概観図である。
【図３】本発明に係る復水器真空度調整装置が配設される発電プラントの一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０    復水器真空度調整装置
１１    真空調整機構
１２、１３    給気管
１０１    蒸気タービン
１０２    復水器
ＮＶ１〜ＮＶ８  バルブ（ニードルバルブ）
ＣＦ    継ぎ手フランジ
ＳＶ１、ＳＶ２    バルブ（ストップバルブ機構）
ＡＥＤ    給気環境管
ＡＦ１〜ＡＦ８    エアフィルタ
２００    発電設備
【図１】
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【図２】
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【図３】
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