JPS6147288B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンの出力変化時において、中圧
タービンパツキン部等の熱応力を抑制させるため
のタービングランドシール蒸気系統に関するもの
である。

蒸気タービンのグランドシール蒸気系統は周知
の通り、グランドシール蒸気によりタービン内部
と外気をしや断し、タービン内蒸気の外部への漏
洩または外気空気のタービンへの流入を防止す
る。

グランドシール蒸気は、通常、高中圧タービン
においては起動時および抵負荷時にはグランドパ
ツキン部に供給され、高負荷時には余剰蒸気とし
てグランドシール蒸気系統に排出される。即ち、
シール蒸気の供給・排出は、高中圧タービン内の
圧力とグランドシール蒸気圧力との関係により決
まるものであつて、高中圧タービン内の圧力がグ
ランドシール蒸気圧力より大の時は、第１０図に
破線で略示する如く高中圧タービン３，６からシ
ール蒸気が排出することになる。逆に、グランド
シール蒸気圧力の方が高中圧タービン３，６内の
圧力よりも大であれば、実線の如くシール蒸気が
パツキン部１１，１２（通常ラビリンスパツキ
ン）に供給されることになる。

一方低圧タービンの場合は、常にグランドシー
ル蒸気圧力の方が低圧タービン内圧力より大であ
り、常時シール蒸気供給となる。

上記のように高中圧タービン３，６におけるシ
ール蒸気の供給・排出は、タービン３，６内の圧
力とグランドシール蒸気圧力との大小関係により
決定されるので、場合によつては供給が必要なの
にグランドシール蒸気圧力が低く、シール蒸気を
供給できない場合がある。つまり起動時および低
負荷時にはグランドシール蒸気が不足するため、
この不足シール蒸気の供給蒸気源として主蒸気系
統あるいは補助蒸気系統の高温高圧および低温低
圧の蒸気を調整器により適切な圧力に減圧し、不
足シール蒸気をまかなうようにしなければならな
い。

しかし高負荷時においては高中圧タービンの余
剰排出シール蒸気のみで低圧タービンの不足シー
ル蒸気をまかなうことができ、前記の主蒸気また
は補助蒸気を供給する必要はない。なお、このよ
うな高負荷時に、低圧タービンへの供給必要シー
ル蒸気量より高中圧タービンの余剰排出シール蒸
気量が大のときは、その差分は、調整器９ａ（後
記説明する第２図参照）より復水器等へ回収され
る。

従来、蒸気タービンの運転は高負荷一定運転が
主であつたが、最近は電力情勢の変化に伴い、い
わゆるミドル火力化が進み、昼間は高負荷、夜間
は低負荷運転を行なう２シフト運転あるいは低負
荷から高負荷まで、温度一定で圧力のみを変化さ
せて、効率向上を図る変圧運転を行なう傾向にあ
る。

次に従来技術のグランドシール蒸気系統につい
て説明する。

第１図は従来技術の再熱タービングランドシー
ル蒸気系統の一例を示す。タービンの蒸気の流れ
は、ボイラー（図示省略）から送られた主蒸気止
め弁１、蒸気加減弁２を通り、高圧タービン３に
入り、高圧タービン３で仕事をした後、低温再熱
管４を通つて再熱器（図示省略）に入る。再熱器
で再熱された高温再熱蒸気は再熱弁５を経由し、
中圧タービン６に入り、さらには低圧タービン７
で仕事をし、復水器８で復水される。

一方、タービンパツキン部のシール蒸気は次の
ようになる。タービン起動時および低負荷時は前
記の如く、グランドシール蒸気が不足する。不足
シール蒸気は高温高圧の主蒸気が用いられる。こ
の主蒸気は配管１５を通り、圧力調整器９で最適
なグランドシール蒸気圧力に減圧され、配管１０
を通り、各パツキン部１１，１２，１３，１４に
導かれる。高負荷時は前述の如く、高圧タービン
３のパツキン部１１および中圧タービン６のパツ
キン部１２から余剰シール蒸気が排出され、この
余剰シール蒸気は低圧タービン７のパツキン部１
３，１４に供給される。

次に前述の２シフト運転および変圧運転時のグ
ランドシール蒸気について説明する。このような
運転においては、前述した如く高負荷運転と低負
荷運転とが行われるので、最初に述べたように高
中圧タービン３，６のパツキン部１１，１２のシ
ール蒸気は、高負荷時・低負荷時に応じて、それ
ぞれシール蒸気供給・排出を繰り返すことにな
る。かかる繰り返しがなされても、高圧タービン
３の方は、あまり問題がない。高圧タービン３の
パツキン部１１のシール蒸気は前記低負荷運転範
囲よりさらに低い負荷まで排出状態にあるので、
たとえこの運転が行なわれても、パツキン部１１
の温度変化はほとんどなく、熱応力も発生しない
からである。

しかしながら中圧タービン６のパツキン部１２
においては、熱応力の問題が発生する。即ち中圧
タービン６のパツキン部１２のシール蒸気は、第
６図に示す如く、前記低負荷運転範囲で供給と排
出が切換わる。第６図において３１はパツキンリ
ーク量で、プラス側は排出、マイナス側は供給を
示す。これは前記説明した通りである。第７図は
シール蒸気が切換わる時の中圧タービン６のパツ
キン部１１の温度特性を示す。３３は供給シール
温度、３２は排出シール蒸気を示す。このように
中圧タービン６のパツキン部１２にはシール蒸気
が供給から排出、排出から供給に移行する時、過
大な温度差が生じ、熱応力が発生する。前記運転
法ではこのような運転を繰り返すことになり、そ
の結果タービンは破壊の恐れがあり、信頼性ある
いは安全性が著しく低下することになる。

第２図は不足シール蒸気の供給源として、第１
図に示すシール蒸気系統に補助蒸気系統１６を追
加した系統で、圧力調整器９ａは補助ボイラ（図
示省略）等から送られてくる補助蒸気を主蒸気に
優先させて供給させるものである。補助蒸気は主
にタービン起動時またはタービン暖機を目的とし
ているため、低温低圧の蒸気である。第８図は不
足シール蒸気供給源として補助蒸気を使用した場
合の、シール蒸気切換わり時の温度動性を示した
もので、ここでは第７図と同様、補助蒸気が低温
低圧のため、供給シール蒸気温度３４と排出シー
ル蒸気温度３２に過大な温度差が生じる。従つ
て、第１図に示す主蒸気供給と同様、シール蒸気
切換え時に過大な熱応力が発生することになる。

第３図は第２図の補助蒸気系統１６の途中に蒸
気を減温するための減温器１７を設けた系統であ
る。この第３図に示す系統では、シール蒸気切換
え時の温度差を小にするため、補助蒸気系統１６
の蒸気温度を排出シール蒸気温度にマツチした温
度に上げる必要がある。しかし補助蒸気温度を上
げると、今度は起動時、パツキン部１２に過大な
温度差が生じる。従つて、減温器１７は起動時の
みに使用し、低負荷運動時には使用しないように
する必要がある。このように補助蒸気温度を下げ
るために設置した減温器１７は起動時のみ使用す
ることになり、実用的でなく、しかも減温器１７
は非常に高価であり、経済的に問題がある。

前述の如く、従来技術ではシール蒸気切換え時
の給排出シール蒸気温度に温度差があり、パツキ
ン部に過大な熱応力が生じ、信絡性あるいは安全
性が著しく低下する欠点がある。またこれを改善
するために、補助蒸気系統の途中に減温器を設け
ると、原価高になる欠点があり、これらの問題点
を解決する根本的な改善策が要望されている。

本発明の目的は前述の従来技術の欠点を除去
し、出力変化時の中圧タービンパツキン部等に生
ずる過大な熱応力を抑制することにより信頼性、
安全性を著しく向上でき、しかも設備費を節減で
きるタービングランドシール蒸気系統を提供する
ことにある。

本発明の特徴はタービンの段落中に、中圧ター
ビンのグランドパツキン部メタル温度に適した温
度の蒸気を抽出する配管を接続し、該配管とグラ
ンドシール蒸気系統間に蒸気の供給弁を設け、該
供給弁にはタービンの出力変化時の圧力を検出し
かつグランドシール蒸気不足時に供給弁を開動作
させる制御部を取り付けたところに存し、これに
よつて前記配管により中圧タービンからのシール
蒸気と略同じ温度の蒸気を抽出するとともに、前
記制御部により中圧タービンのパツキン部のシー
ル蒸気が排出から供給に切換わるときに供給弁を
開動作する構成とし、この構成によりグランドシ
ール蒸気不足時における外部蒸気流入時の過大な
熱応力を抑制でき、しかも設備費が嵩むことのな
いタービングランドシール蒸気系統を得たもので
ある。

以下本発明を図面に基づいて説明する。

第４図，第５図に本発明の一実施例を示す。

この実施例では中圧タービン６のパツキン部１
２について、シール蒸気の供給、排出の切換え時
に生じる熱応力を抑制すべく構成されており、高
圧タービン３の任意の段落途中に挿入された低温
再熱管４に蒸気を抽出するための配管２が接続さ
れている。

前記低温再熱管４は中圧タービン６のパツキン
部１２のメタル温度に適した温度の蒸気を抽出し
うる段落途中に挿入される。

前記配管２０には蒸気の供給弁２１、オリフイ
ス２２が設けられ、供給弁２１の開動作時、配管
２０からグランドシール蒸気系統の前記パツキン
部１２に連結された配管１９を通じてパツキン部
１２にシール用の蒸気を供給しうるようになつて
いる。

前記供給弁２１には制御部２３が取り付けられ
ている。

その制御部２３の図示実施例のものは、圧力検
出配管２４を通じて前記低温再熱管４に接続され
た圧力スイツチ２５、配線２６を介して圧力スイ
ツチ２５に接続された電磁切換弁２７とを備えて
いる。

前記圧力スイツチ２５は中圧タービン６側から
パツキン部１２にシール用の蒸気が流れている状
態から、反対にパツキン部１２側から中圧タービ
ン６に向つて蒸気が流れる状態に切換えられる圧
力よりも若干高い圧力に設定される。なお前記切
換え時の圧力はタービンプラントの設計時に予め
決められている。また圧力スイツチ２５がONに
なると電磁切換弁２７が開に、圧力スイツチ２５
がOFFになると電磁切換弁２７が閉にそれぞれ
切換えられるようになつている。

前記電磁切換弁２７には流体圧供給源（図示省
略）に連結された配管２８が接続され、電磁切換
弁２７と供給弁２１間には前記流体圧を導く配管
２９が連結され、さらに電磁切換弁２７には流体
圧排出の配管３０が接続されている。そして電磁
切換弁２７が開に切換えられたときは配管２８、
電磁切換弁２７、配管２９を通じて供給弁２１に
流体圧が送られて該供給弁２１が開操作され、電
磁切換弁２７が閉に切換えられたときは流体圧が
配管３０を通つて逃がされ、供給弁２１が閉操作
されるようになつている。

なお第３図において、第１図および第２図に示
されるものと同じ部材には同一符号を付して説明
している。

いま、高負荷運転から低負荷運転に移行する場
合について説明すると、前述の如く負荷が減少す
るにつれて、中圧タービン６のパツキン部１２の
シール蒸気が排出から供給に切換わることにな
る。

低負荷運転になると中圧タービン６内の圧力が
減少するので、この圧力がグランドシール蒸気圧
力より小になると、今迄はシール蒸気が中圧ター
ビン２６から排出されていたのが、逆にシール蒸
気圧力の方が大になつたことにより、シール蒸気
が中圧タービン２６の方に供給されることになる
からである。このような場合にはシール蒸気が排
出から供給に切換わる負荷になると圧力スイツチ
２５がONとなり、その信号は配線２６により電
磁切換弁２７に導かれ、電磁切換弁２７が開に切
換えられ、配管２８，２９が連通されて供給弁２
１に流体圧が導入され、その圧力で供給弁２１が
開動作し、低温再熱管４で抽気された蒸気の一部
が供給弁２１、オリフイス２２、配管２０を通
り、シール蒸気系統の配管１９を経て中圧タービ
ン６のパツキン部１２に中圧タービン６の蒸気温
度と略同じ温度の、適量の温度のシール蒸気が、
通常のシール蒸気供給におけると同様に供給され
て、該パツキン部１２がシールされる。

前記中圧タービン６のパツキン部１２のシール
蒸気が排出状態にあるとき、この蒸気は低圧ター
ビン７のパツキン部１３，１４に供給されるが、
負荷がさらに低下し、中圧タービン６のパツキン
部１２のシール蒸気が不足してくると、配管２０
からの供給シール蒸気が供給されることになる。
この蒸気温度は前述の如く、排出シール蒸気と略
同じであるため、中圧タービン６のパツキン部１
２には熱応力が発生しない。

次に低負荷時から高負荷時に移行する場合は、
抵温再熱蒸気管４は負荷が上昇するにつれて圧力
も上昇する。そして、パツキン部１２のシール蒸
気が供給から排出に切換わつた負荷になると、負
荷低下時とは逆に圧力スイツチ２５がOFFにな
り、その信号は配線２６を介して、電磁切換弁２
７に導かれ、電磁切換弁２７が閉に切換えられ、
配管２８から送られる流体圧は電磁切換弁２７を
通つて流体圧排出用の配管３０から逃され、蒸気
の供給弁２１は閉動作する。従つて、配管２０か
らの中圧タービン６のパツキン部１２への蒸気の
供給は遮断されるが、このときには前述の如くパ
ツキン部１２のシール蒸気はすでに排出の状態に
あり、パツキン部１２に温度変化はなく、熱応力
は生じない。

第９図に本発明のシール蒸気の温度特性を示
す。この図において符号３２は排出シール蒸気温
度、符号３５供給シール蒸気温度を表わしてお
り、この第９図から明らかなように、本発明によ
ればシール蒸気切換わり時の温度差を著しく少な
くすることができる。

前述の如く、高負荷から低負荷に移行すると
き、低負荷から高負荷へ移行するときは、中圧タ
ービン６のパツキン部１２のシール蒸気が排出か
ら供給に切換わるときに、低温再熱管４で抽気し
た蒸気の一部をグランドシール蒸気系統の配管１
９通じて中圧タービン６のパツキン部１２に供給
することにより、パツキン部１２のシール蒸気の
不足を補うことができ、しかもシール蒸気切換わ
り時の温度差を少なくし、熱応力を軽減させるこ
とができ、従つて寿命の向上、ひいては信頼性お
よび安全性の向上を図ることができる。

なお本発明においては供給弁２１の制御部２３
は前記実施例に限らず、供給弁２１を電動弁また
はそれと同等の機能を有する弁とし、電磁切換弁
２７を省略してもよい。また負荷検出を圧力スイ
ツチ２５によらず、発電機の出力を検出する手段
等に代えてもよく、さらに圧力検出場所は負荷に
相当する圧力を検出できる所であれば、いかなる
所でもよい。

中圧タービン６のパツキン部１２の不足シール
蒸気の抽気個所はタービンの種類、形式によつて
異なり、中圧タービン６のパツキン部１２のシー
ル蒸気が切換わるときの温度にマツチした蒸気を
供給しうるタービン段落から任意に選択される。

また本発明は中圧タービン６のパツキン部１２
のシールに限らず、低い蒸気温度と高い蒸気温度
とが入れ替るパツキン部のシールに全て適用でき
ることは勿論である。

なお、第１図乃至第４図においては、中高圧タ
ービン３，６のパツキン部１１，１２に対するグ
ランドシール蒸気の流れは、すべて供給（タービ
ン３，６方向への流れ）方向で代表して図示した
が、当然のことながら前記説明した如く、排出時
には逆方向の流れになるものであり、それは第１
０図を用いて説明した通りである。

本発明は以上説明した構成、作用のもので、本
発明によればシール蒸気の切換え時に、シール蒸
気の温度差による熱応力を著しく軽減できる結
果、タービン寿命を向上できる効果を有し、ひい
てはタービンの信頼性、安全性の向上を図ること
ができる。

また本発明は減温器を用いる従来技術に比較し
て、設備費を節減できる利益もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービングランドシール蒸気系統の従
来技術の一例を示す説明図、第２図は従来技術の
他の例を示す説明図、第３図は従来技術の別の例
を示す説明図、第４図は本発明の一実施例を示す
図、第５図は同要部の詳細説明図、第６図，第７
図および第８図はそれぞれ第１図，第２図および
第３図に示される従来技術における中圧タービン
のパツキン部のシール蒸気温度特性を示す図、第
９図は本発明におけるシール蒸気温度特性を示す
図である。第１０図はグランドシール蒸気の排
出・供給を説明するための略示図である。 ３…高圧タービン、４…低温再熱管、６…中圧
タービン、７…低圧タービン、１１〜１４…ター
ビンのパツキン部、２０…低温再熱管とグランド
シール蒸気系統における中圧タービンのパツキン
部に接続された配管間を結ぶシール蒸気用の配
管、２１…蒸気の供給弁、２…供給弁の制御部、
２４〜３０…制御部を構成する部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービンの段落途中に、中圧タービンのグラ
   ンドパツキン部メタル温度に適した温度の蒸気を
   抽出する配管を接続し、この配管により中圧ター
   ビンからのシール蒸気と略同じ温度の蒸気を抽出
   するとともに、該配管とグランドシール蒸気系統
   間に蒸気の供給弁を設け、該供給弁にはタービン
   の出力変化時の圧力を検出しかつグランドシール
   蒸気不足時に供給弁を開動作させる制御部を取り
   付け、この制御部により中圧タービンのパツキン
   部のシール蒸気が排出から供給に切換わるときに
   供給弁を開動作する構成としたことを特徴とする
   タービングランドシール蒸気系統。