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JPH0330687B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0330687B2
JPH0330687B2 JP58187054A JP18705483A JPH0330687B2 JP H0330687 B2 JPH0330687 B2 JP H0330687B2 JP 58187054 A JP58187054 A JP 58187054A JP 18705483 A JP18705483 A JP 18705483A JP H0330687 B2 JPH0330687 B2 JP H0330687B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
steam
temperature
section
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58187054A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6079107A (ja
Inventor
Yasuhiko Ootahara
Hideaki Kaneda
Tetsu Imai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP18705483A priority Critical patent/JPS6079107A/ja
Publication of JPS6079107A publication Critical patent/JPS6079107A/ja
Publication of JPH0330687B2 publication Critical patent/JPH0330687B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F01D19/02Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith dependent on temperature of component parts, e.g. of turbine-casing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は、タービンバイパス起動系を有する蒸
気タービンの起動方法に係り、超高温超高圧蒸気
タービンの熱応力を許容値以下に保ちながら、可
及的短時間に起動を行う方法に関する。 〔発明の背景〕 タービンバイパス起動系を有する公知の再熱タ
ービンの系統を第1図に示す。第1図において、
タービン起動時にはボイラ1の蒸気発生器2a及
び再熱器2bからの蒸気はそれぞれ、HPバイパ
ス弁13、LPバイパス弁14を経由して、それ
ぞれ再熱器2b、復水器7へ流れ、復水器7で凝
縮した蒸気は給水ポンプ8にて蒸気発生器2aに
戻される。このサイクルを循環することにより、
蒸気発生器2aの主蒸気温度は上昇し、予め定め
た蒸気温度に達すると、蒸気止め弁9を開き加減
弁10を徐々に開き、高圧タービン3に通気し、
このタービン3の排気を逆止弁16を介して再熱
器2aへ導きながら高圧タービン3を加速する方
法と、高圧タービン3へは通気しないで止め弁1
1、加減弁12を開いて中圧タービン4に通気し
て、その排気を低圧タービン5に導く中圧起動方
法とが採用されている。 いずれの起動方法の場合にも、起動の初期には
バイパス弁13及び14は開いておき、蒸気をバ
イパスさせつつ、タービンの昇速に伴つて、バイ
パス蒸気量を減らし、発電機6が負荷をとるとき
にはバイパス弁を閉じるように制御している。 第2図に蒸気温度の上昇特性を示す。蒸気発生
器2a、再熱器2bで構成されるボイラーに燃料
を投入し、燃焼させていくと、時間と共に、蒸気
温度が上昇していく。このとき、ボイラーへの被
加熱蒸気量を維持するため、タービンバイパス弁
13,14を開け、タービンをバイパスして、ボ
イラーに蒸気を循環させる。蒸気温度の上昇率は
必ずしも一定ではないがここでは、仮りに一定と
して説明する。タービンのメタル温度は、各セク
シヨン、即ち、高圧タービン3、中圧タービン4
の間で相違がある。高圧タービン3は蒸気圧力が
最も高いセクシヨン故、タービン外形は小さく、
一方、ケーシング肉厚は厚い。したがつて、ター
ビン停止後も、タービンメタル温度は他のセクシ
ヨンに比べ高く維持されることが多い。しかし、
タービン停止前に低負荷で運転継続した場合、逆
に、高圧タービンメタル温度が低いことがある。
タービンに発生する熱応力は、通気時の蒸気温度
と、タービンメタル温度との間の偏差ΔTが大き
いほど大きくなる。したがつて、極力その偏差が
小さい状態で通気することが望ましい。 前述の如く、タービンメタル温度は高圧タービ
ン3、中圧タービン4について異なる故、温度偏
差ΔTは、各タービン間で異なり、また、ΔTが
最大のタービンも、高圧、中圧の間で状況により
変り、必ずしも一定しない。ここで、低圧タービ
ン5を対象としていないので、低圧タービン5
は、流入する蒸気が、中圧タービン4の排気であ
るため、温度が低く、熱応力の観点からみると、
問題が少ないためである。 前述もしたように従来技術では、初めに通気す
るタービンは高圧タービン3、中圧タービン4の
いずれかであり、それは予め定められている。タ
ービンに蒸気を通気すると、タービン内で熱エネ
ルギーを運動エネルギーに変換し、温度、圧力を
下げるため、通気する蒸気はタービン入口で所定
以上の温度となつていないと、タービン内で湿り
域に入ることがあり、この湿り分により、タービ
ンはエロージヨンや変形によるラビングなどのト
ラブルをおこすことになるため、蒸気が一定以上
の温度になるように予め定めてあるところの高圧
タービン3もしくは中圧タービン4に通気する。
中圧タービン4に通気した場合、通気後更に蒸気
温度が上昇した後高圧タービン3セクシヨンに通
気する。 中圧タービン4にのみ通気した場合は、高圧タ
ービン3にも、昇速途中、もしくは、負荷上昇途
中において通気する。高圧タービン3への通気ま
では、ベンチレーター弁15を開け、タービン内
を真空に保ち、風損による温度上昇を防止するこ
とも行なわれている。この場合、ベンチレーター
弁15は、高圧タービンセクシヨンへの蒸気流入
と同時に、全閉し、流入蒸気が復水器7へ流出せ
ぬようにする。また、一般にはどのタービンセク
シヨンから通気するかは予め設定されており、入
れかえることはない。タービンバイパス付プラン
トの多い欧州の例では、フランスで中圧タービン
4から通気し、ドイツでは高圧タービン3から通
気する。通気後の昇速、負荷上昇過程では公知の
技術である熱応力管理により、タービンを制御す
ることも行なわれている。この従来技術では、前
述の如く、高圧タービン、中圧タービンでメタル
温度に差がある場合、温度偏差ΔTが過大となる
場合がある。例えば、高中圧タービン起動の場
合、停止前に低負荷運転が長く続いたケースで
は、高圧タービンメタル温度が低く、再熱タービ
ンメタル温度が高い場合がある。高圧タービンメ
タル温度にあわせて通気時期を選択すると、蒸気
温度が十分に上つていないときに通気することに
なり、中圧タービンでは逆に通気蒸気でタービン
を冷却し、その後、蒸気温度の上昇と共に、再加
熱されることになり、定格温度に達するまでの温
度変化巾が大きくなり、熱応力を過大とする原因
となる。 また、中圧起動では、長期間停止後、高圧ター
ビン、中圧タービンが常温にまで下つてから起動
するときに難点がある。中圧タービンから通気す
るため、蒸気温度上昇してから高圧タービンへの
通気となり、高圧タービンでのタービンメタル温
度と蒸気温度とのミスマツチが大きくなる。 〔発明の目的〕 超高温超高圧プラントタービンでは、従来の蒸
気条件のプラントのタービンに対し、次の特徴が
ある。定格圧力が高いため、ケーシングの肉厚が
厚くなり、同一温度変化に対しても熱応力が高く
なる。また、定格温度が高いため、温度変化巾も
大きく、熱応力も高くなる。したがつて、通気時
の蒸気温度と、タービンメタル温度との偏差を極
力小さくし、偏差大によつて発生する熱応力を極
小にすることが望ましい。 本発明は、タービンへの通気時の蒸気温度と、
タービンメタル温度との偏差を極小にするよう、
タービンバイパスシステムを有する蒸気タービン
プラントにおいて、どのタービンセクシヨンから
通気するか、またいつ通気するかを判断する装置
を有するタービン起動装置を提供することにあ
る。 本発明の目的は特に、前述の超高圧超高温プラ
ントにおいて、熱応力を低減するタービン起動方
法を提供するにある。 〔発明の概要〕 本発明は、蒸気タービンプラントで、起動時の
蒸気温度上昇を容易にし、また、タービン負荷急
変時の余剰蒸気吸収のためにタービンバイパスを
設置したプラントに関するものである。起動時、
主蒸気、第1再熱蒸気、第2再熱蒸気の温度と、
各々の蒸気の流入する超高圧、高圧、中圧タービ
ンのメタル温度との偏差ΔTはそれぞれ異り、ま
た、プラント起動後、各々の蒸気温度は時間とと
もに上昇するが、タービンメタル温度は、蒸気通
気までほとんど変化しないことを利用し、温度偏
差ΔTに応じて通気するタービンセクシヨン(超
高圧、高圧、中圧)及び通気時期を選択するよう
にしたものである。 〔発明の実施例〕 本発明は複数のタービンセクシヨン、例えば超
高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低
圧タービンを具備する二段再熱タービンプラント
に於けるタービンと起動方法に関するものであ
り、特に石炭焚きボイラを使用した超々臨界圧プ
ラント(主蒸気条件1100〓程度以上、主蒸気圧力
4000Psi程度以上)の起動方法を提供することに
ある。以下第3図に基本的なプラント構成をクロ
スコンパウト形タービンを例として示す。ボイラ
17で過熱された主蒸気は主蒸気ライン18、主
蒸気止め弁19、蒸気加減弁20を経て超高圧タ
ービン21に流入し、各段落で膨張、仕事を行な
い、コールドリヒートライン22を経てボイラ1
7で再熱される。再熱蒸気は、再熱ライン23、
再熱蒸気止め弁24、インターセプト弁25を経
て高圧タービン26へ流入する。高圧タービン2
6で仕事を行つた蒸気はコールドリヒートライン
27を通り、ボイラー17で再熱される。再熱さ
れた蒸気は再熱ライン28を経て、再熱蒸気止め
弁29、インターセプト弁30を経て中圧タービ
ン31に流入し、ここで仕事を行う。中圧タービ
ンの排気蒸気はクロスオーバ管32で通り低圧タ
ービン33で再度仕事を行なつた後復水器34で
復水され、低圧ヒータ35、脱気器36、給水ポ
ンプ37、高圧ヒータ38を経てボイラに戻り加
熱される。この様な二段再熱超々臨界圧タービン
で、しかもボイラーが石炭焚きの様な場合、プラ
ント運用上下記の問題が生じる。 (1) 石炭焚きボイラの場合は石油あるいはガス焚
きボイラと比べ応答性が遅く、起動、停止及び
負荷急変、遮断時の追従が悪い。 (2) 蒸気条件の高温、高圧化及びタービンセクシ
ヨンの増加時の蒸気温度とタービンのメタル温
度のマチングが難しくなり、ロータ熱応力が過
大に発生し易い。また熱応力を低くおさえよう
とすると、起動あるいは停止時間が長くなり、
プラントの迅速な運用が困難となる。 本発明は、このようなプラント運用上の問題を
主蒸気止め弁19前の主蒸気ライン18よりコー
ルドリヒートライン22へ超高圧タービン21を
バイパスする超高圧バイパス系統39及び、超高
圧バイパス弁40、コールドリヒートライン22
に具備された逆止弁41超高圧タービン21の排
気に具備されたベンチレータ弁42、及び減温器
43、再熱蒸気止め弁24前の再熱ライン23よ
りコールドリヒートライン27へ高圧タービン2
6をバイパスする高圧バイパス系統44及び高圧
バイパス弁45コールドリヒートライン27に具
備された逆止弁46、高圧タービン排気に具備さ
れたベンチレータ弁47及び減温器48、再熱蒸
気止め弁29の前の再熱ライン28より復水器3
4へ、中圧タービン31及び低温タービン33を
バイパスする低圧バイパス系統49及び低圧バイ
パス弁50及び減圧器51等を設置したバイパス
系統を用い、起動時の蒸気温度にもつともマツチ
したタービンセクシヨンを選択し、起動を行うと
共に、負荷急変、遮断時のボイラ追従遅れをター
ビンバイパスを用いることにより吸収することに
より解決するものである。以下図を用いて詳細を
説明する。 第4図に、第3図に示すプラントでの蒸気温度
とメタル温度の時間変化及び起動方法の一例を示
す。本例では超高圧タービン、高圧タービン、中
圧タービンの順で起動した例を示している。初期
のタービンメタル温度は、低い方から、中圧ター
ビン、高圧タービン、超高圧タービンとなつてい
る。蒸気温度は、50℃前後の常温から、タービン
バイパスを利用して、ボイラーに水蒸気を循環さ
せることで、徐々に上昇させていく。超高圧ター
ビンメタル温度と、主蒸気温度が一致する時期は
図中Aであるが、ここで超高圧タービン、高圧タ
ービン、中圧タービンに通気を始めると、高圧及
び中圧タービンは冷却してしまうことになる。ま
た蒸気温度も若干低い。そこで、超高圧タービン
メタル温度と主蒸気との温度偏差ΔTvが、熱応力
上許容される温度差ΔTaに達するまで待ち、そこ
で通気を開始する。次に同様にして、高圧タービ
ンメタル温度と一次再熱蒸気温度との温度差ΔTh
がΔTaに達するまでの間に、超高圧タービンへの
通気を始める。中圧タービンメタル温度と、二次
再熱蒸気温度との温度差ΔTiが差ΔTaに達するま
での間に、中圧タービンへの通気を開始する。 尚、高圧及び中圧タービンの起動は、もちろん
ΔTaが零に於いて行なつてもよい。この様な起動
モード選択機構つまり複数のタービンセクシヨン
のいずれから通気、起動を行うかというモード選
択機構の基本的なフローチヤートを第5図に示
す。超高圧タービン前主蒸気温度及び超高圧ター
ビンメタル温度を一定周期で検知することによ
り、超高圧温度差ΔTvを得る。同様に一次再熱蒸
気温度と高圧タービンメタル温度よりΔTh、二次
再熱蒸気温度と中圧タービンメタル温度よりΔTi
を得る。これらのΔTv、ΔTo、ΔTiを起動モード
選択装置に入力し、運動モード選択を行なつた
後、そのモードに従いタービン起動装置を用い、
各タービン制御弁開閉装置を動作させ、指定され
たタービンの起動を行なう。起動モード選択装置
の選択範囲を第1表に示す。
〔発明の効果〕
本発明によれば、タービンに発生する熱応力を
小さく抑えてしかも、短時間にタービンを起動す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一段再熱タービンの系統図、第
2図は蒸気の昇温特性図、第3図は2段再熱ター
ビンの系統図、第4図は蒸気温度とメタル温度の
関係を示す特性図、第5図は起動モードの選択機
構を示すブロツク図、第6図はモード選択ブロツ
ク図、第7図は自動モード選択機構のブロツク
図、第8図はタービン起動装置のブロツク図、第
9図は2台起動時のバイパス系統図、第10図は
3台起動時の弁開度特性図、第11図は3台起動
モードにおける蒸気の流れを示す系統図、第12
図は2台起動時の弁開度特性図、第13図は2台
起動モードにおける蒸気の流れを示す系統図、第
14図は1台起動時の弁開度特性図、第15図は
1台起動モードにおける蒸気の流れを示す系統図
である。 17…ボイラ、21…超高圧タービン、26…
高圧タービン、31…中圧タービン、33…低圧
タービン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 タービンが複数のセクシヨンに分かれてい
    て、少なくとも2つのセクシヨンに、 流入蒸気量を制御する弁手段と、蒸気がそのセ
    クシヨンをバイパスするバイパス路とを含む起動
    系を、 夫々備えているタービンの起動方法において、 前記起動系を有するそれぞれのセクシヨンのタ
    ービンメタル温度と、それぞれのセクシヨンに導
    入されるべき蒸気温度とを測定し、 各セクシヨン毎に、蒸気温度とタービンメタル
    温度との偏差を求め、 複数のタービンセクシヨンのうち、前記偏差が
    予め定めた許容偏差値以下になつたタービンセク
    シヨンを選定し、 該選定されたタービンセクシヨンへ蒸気を導入
    するようになし、 このタービンセクシヨンによりタービンの起動
    を行うようにしたことを特徴とするタービン起動
    方法。 2 前記許容偏差値は、各タービンセクシヨンに
    よつて異なつた値に設定されている特許請求の範
    囲第1項記載のタービン起動方法。 3 タービンが超高圧セクシヨン、高圧セクシヨ
    ン、中圧セクシヨン、低圧セクシヨンより構成さ
    れ、前記起動系が、超高圧セクシヨン、高圧セク
    シヨン、中圧セクシヨンに設けられている特許請
    求の範囲第1項記載のタービン起動方法。
JP18705483A 1983-10-07 1983-10-07 タ−ビン起動方法 Granted JPS6079107A (ja)

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JPS6079107A JPS6079107A (ja) 1985-05-04
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042058B (zh) 2007-04-27 2011-12-07 冯伟忠 一种高低位分轴布置的汽轮发电机组
JP5734792B2 (ja) * 2011-08-30 2015-06-17 株式会社東芝 蒸気タービンプラントおよびその運転方法
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JPS57191402A (en) * 1981-05-22 1982-11-25 Hitachi Ltd Method and device for preventing overheating of rotor upon starting steam turbine

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