專利名稱：汽輪機成套設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及汽輪機成套設備，尤其涉及在汽輪機的中間級將一部分主蒸汽抽出，并將該抽出的蒸汽供給需要對象的抽汽式汽輪機成套設備的抽汽的控制。
背景技術：
對于汽輪機成套設備而言，通常，從具有多級的汽輪機的中間級抽出一部分主蒸汽，并將該抽出的蒸汽供給蒸汽需要對象(例如，給水加熱器或脫氣器等汽輪機輔助設備類，或者發(fā)電廠的采暖作業(yè)及自用發(fā)電廠的附屬車間的各種處理等)。這樣在從汽輪機的中間級抽出蒸汽時，其意圖是利用汽輪機的減壓作用而在蒸汽需要對象處得到所需壓力的蒸汽。
在這樣的抽汽式汽輪機成套設備中，存在起因于抽汽的汽輪機斷開的問題。圖3所示的是抽汽的構造和由抽汽導致的級間壓力差的關系。如圖所見，由于從中間級進行抽汽，級間壓力差增大。對于這樣的抽汽構造，當無論什么原因抽出的蒸汽需要量異常地增大而使抽出蒸汽流量達到一定以上時，則在汽輪機的蒸汽流入部和抽出蒸汽供給管連接的汽輪機級之間的壓力差過于增大。級間壓力差使汽輪機葉片產生向汽輪機下游一側拉伸狀態(tài)的應力。因此，當級間壓力差增大到一定以上時，該級間壓力差引起的應力很有可能超過汽輪機葉片的設計強度而損傷汽輪機葉片。因此，為了避免出現汽輪機葉片受到損傷這種情況，過去通常的作法是，用汽輪機初級后壓力計和抽出蒸汽壓力計來監(jiān)視汽輪機級間壓力差，當壓力差超過某個規(guī)定的限制值時，則使汽輪機斷開。
對于作為發(fā)電等所使用的抽汽式汽輪機成套設備，由于汽輪機斷開而使汽輪機停止將帶來極大的經濟損失。因此，若有可能，希望進行能防止汽輪機斷開這樣的抽汽控制。另一方面，在抽汽控制中，向蒸汽需要對象穩(wěn)定地供給抽出的蒸汽也是很重要的。作為與這樣的課題相應的技術，公知的有專利文獻1-日本特開2000-257405號公報所公開的技術。
專利文獻1所公開的汽輪機成套設備的運轉方法是以具有以下部件的汽輪機成套設備為運轉對象的，即其具備計測抽出蒸汽的流量的流量計，控制抽出蒸汽的抽汽流量的抽出蒸汽調節(jié)閥，停止抽出蒸汽的抽汽的抽出蒸汽斷流閥，檢測向汽輪機供汽的蒸汽流入部的蒸汽壓力的汽輪機初級后壓力計，以及檢測抽出蒸汽的壓力的抽出蒸汽壓力計。并且，在通常狀態(tài)下，根據抽出蒸汽流量計的計測值和抽出蒸汽計劃需要量對抽出蒸汽調節(jié)閥的開度進行反饋控制。另一方面，將汽輪機初級后壓力計和抽出蒸汽壓力計分別測得的計測值的差值作為汽輪機初級后壓力和抽出蒸汽壓力的壓力差進行不間斷監(jiān)視，在該壓力差超過了預先設定的規(guī)定值時，則作為汽輪機面臨危險而關閉抽出蒸汽調節(jié)閥和抽出蒸汽斷流閥的任何一方，或者將兩者全部關閉以停止抽汽，從而可以避免出現使汽輪機斷開的事態(tài)。
此外，關于汽輪機的抽汽，除了專利文獻1之外，公知的還有如下專利文獻2～6等所公開的例子。即專利文獻2日本特開平7-180507號公報專利文獻3日本特開平10-110602號公報專利文獻4日本特開平7-34809號公報專利文獻5日本特開2000-161009號公報專利文獻6日本特開平8-312309號公報上述專利文獻1的汽輪機成套設備的運轉方法的優(yōu)點在于將避免隨著抽汽而產生汽輪機斷開并使汽輪機繼續(xù)運轉放在首位的同時，還能穩(wěn)定地供給抽出的蒸汽。但是，這種技術必須具備一定的條件。條件之一是汽輪機成套設備具備能連續(xù)地設定閥的開度、從而能連續(xù)地改變蒸汽的抽汽流量的抽出蒸汽調節(jié)閥。
另一個條件是汽輪機成套設備的蒸汽條件是能夠將汽輪機初級后壓力和抽出蒸汽壓力的壓力差作為對抽出蒸汽量過剩的有效指標的蒸汽條件的場合，即供給到汽輪機成套設備的主蒸汽的壓力為規(guī)定以下的壓力的場合。圖4所示的圖是Si圖，表示的是蒸汽條件和汽輪機膨脹線、在該膨脹線上汽輪機的抽汽點(抽汽位置)和汽輪機熱應力的限制值之差與蒸汽條件的關系。如圖所見，蒸汽條件一變化，汽輪機膨脹線則變化。即，在為低蒸汽條件的情況下，汽輪機膨脹線是e，但若為高蒸汽條件時，汽輪機膨脹線則是g。于是，汽輪機抽汽點的蒸汽條件與汽輪機葉片應力限制條件之差便從差f減小到差h。該差f及差h與上述的汽輪機初級后壓力和抽出蒸汽壓力的壓力差相對應，為了按照專利文獻1的壓力差基準方式有效地進行控制，必須能有效地檢測出該壓力差。然而，若壓力差小到如差h那樣，考慮到壓力計所固有的測量誤差及控制的安全系數，則可以認為所設定的壓力差的規(guī)定值已達到小于可實測的壓力差的程度，要按照壓力差基準方式進行控制是困難的。從這點出發(fā)，就按壓力差基準方式進行控制而言，蒸汽條件成為制約，對汽輪機成套設備供給的主蒸汽必須是規(guī)定以下的壓力。
這樣的條件并非所有的汽輪機成套設備都能滿足。即，由于更加重視成套設備成本，因而在附加了用于連續(xù)地控制閥開度的工作系統(tǒng)等的附屬設備中，有省去了價格昂貴的抽出蒸汽調節(jié)閥的汽輪機成套設備。另外，近年來，為了實現高效率，采用高蒸汽條件(高壓力蒸汽條件)的情況也增多，因而成為不能將汽輪機初級后壓力和抽出蒸汽壓力的壓力差作為抽出蒸汽量過剩的指標的蒸汽條件的情況也增加。

發(fā)明內容
本發(fā)明就是以如上事實為背景而提出的，其任務是對汽輪機成套設備進行抽汽控制，即使是不具備抽出蒸汽調節(jié)閥之類的高性能高價格的閥裝置，并且是按照壓力差基準方式難于控制的高蒸汽條件的汽輪機成套設備，也能實現將防止隨著抽汽而產生汽輪機斷開并實現汽輪機的連續(xù)運轉放在首位的同時，穩(wěn)定地供給抽出蒸汽。
本發(fā)明為了解決上述問題，其技術思想是僅僅將由抽出蒸汽流量計計測的抽出蒸汽流量的計測值作為抽汽狀態(tài)的指標，根據該抽出蒸汽流量的計測值來對抽出蒸汽斷流閥進行控制等以構成抽汽控制系統(tǒng)。
具體地，在具有在汽輪機的中間級抽出一部分主蒸汽，并將該抽出蒸汽供給需要對象的抽汽系統(tǒng)，并具有控制上述抽汽系統(tǒng)的抽汽狀態(tài)的抽汽控制系統(tǒng)的汽輪機成套設備中，其特征是上述抽汽系統(tǒng)設有抽出蒸汽流量計和抽出蒸汽斷流閥，上述抽汽控制系統(tǒng)關于上述抽出蒸汽的流量可將警報流量和抽出蒸汽停止流量設定為極限流量值；在從上述抽出蒸汽流量計測得的抽出蒸汽流量計測值達到上述警報流量時發(fā)出警報，并在發(fā)出該警報的一定時間后將開度指令發(fā)送給上述抽出蒸汽斷流閥而將上述抽出蒸汽斷流閥設定為一定的開度而處于限制了上述抽出蒸汽流量的狀態(tài)；并且，在已限制上述抽出蒸汽流量的狀態(tài)下，若上述抽出蒸汽流量進一步增大，上述抽出蒸汽流量計測值達到上述抽出蒸汽停止流量時，則將全閉指令發(fā)送給上述抽出蒸汽斷流閥而使上述抽出蒸汽斷流閥全閉而停止抽汽。
這樣，通過僅僅將由抽出蒸汽流量計測得的抽出蒸汽流量的計測值作為抽汽狀態(tài)的指標，并根據該抽出蒸汽流量的計測值進行抽出蒸汽斷流閥的控制等來構成抽汽控制系統(tǒng)，從而可以做到對于不具備抽出蒸汽調節(jié)閥之類的高性能高價格的閥裝置，而且按照壓力差基準方式難于控制的高蒸汽條件的汽輪機成套設備，將能實現有效地防止隨著抽汽發(fā)生汽輪機斷開并實現汽輪機的連續(xù)運轉放在首位的同時，還可以實現抽出蒸汽的穩(wěn)定的供給。
這樣的汽輪機成套設備也可以用簡單結構的抽出蒸汽斷流閥來進行有效的抽汽控制。因此，作為上述抽出蒸汽斷流閥，優(yōu)選使用可選擇性地采取全閉狀態(tài)、全開狀態(tài)及作為上述一定開度狀態(tài)的中間開度狀態(tài)這三種閥狀態(tài)中的任何一種狀態(tài)的抽出蒸汽斷流閥。
通過采用這樣簡單結構的抽出蒸汽斷閥進行抽汽控制，可以降低閥裝置所需要的成本，可以相應實現汽輪機成套設備的低成本化。
另外，對于如上所述的汽輪機成套設備，優(yōu)選上述抽汽控制系統(tǒng)的構成為，具有設定上述極限流量值的極限流量值設定單元；上述極限流量值設定單元將上述汽輪機的主蒸汽流量、汽輪機輸出及汽輪機初級后壓力的任何一個作為抽汽流量參數，根據該抽汽流量參數和上述抽出蒸汽流量計測值以設定上述極限流量值；并將極限流量值設定單元設在上述抽汽控制系統(tǒng)中，利用該極限流量值設定單元設定上述極限流量值。
這樣一來，相對于主蒸汽流量的許用范圍，可以按最大限度范圍采用抽出蒸汽量來進行抽汽，可以更穩(wěn)定地供給抽出蒸汽。
根據如上所述的本發(fā)明，即使是不具備抽出蒸汽調節(jié)閥之類的高性能高價格的閥裝置，并且是按照壓力差基準方式難于控制的高蒸汽條件的汽輪機成套設備，也能進行將防止隨著抽汽而產生汽輪機斷開并實現汽輪機的連續(xù)運轉放在首位的同時，能穩(wěn)定地供給抽出蒸汽的抽汽控制。


圖1是表示一個實施方式的抽汽式汽輪機成套設備的系統(tǒng)構成圖。
圖2是表示抽汽控制系統(tǒng)的結構圖。
圖3是表示抽汽構造與因抽汽導致的級間壓力差的關系圖。
圖4是表示蒸汽條件和汽輪機膨脹線，在膨脹線上的抽汽點和汽輪機熱應力限制值之差與蒸汽條件的關系圖。
圖中1-抽汽式汽輪機，3(3a、3b)-抽汽系統(tǒng)，4(4a、4b)-抽出蒸汽供給管，5(5a、5b)-抽出蒸汽流量計，6(6a、6b)-抽出蒸汽斷流閥，7-抽汽控制系統(tǒng)，8-抽出蒸汽需要對象，9-警報裝置，11-極限流量值設定單元。
具體實施例方式
下面，對為實施本發(fā)明的方式進行說明。圖1是以系統(tǒng)圖表示的一個實施方式的抽汽式汽輪機成套設備的構成。本實施方式的抽汽式汽輪機成套設備用于發(fā)電，將發(fā)電機2連接在抽汽式汽輪機1上。抽汽式汽輪機1由高壓汽輪機1a和再熱汽輪機1b構成，在這些汽輪機1a、1b的各個上設有抽汽系統(tǒng)3(3a、3b)。在此，之所以將抽汽系統(tǒng)3做成兩個系統(tǒng)的抽汽系統(tǒng)3a、3b，是因為，通過與主蒸汽的壓力狀態(tài)相對應地分別使用抽汽系統(tǒng)3a和3b，可以實現更穩(wěn)定的抽出蒸汽的供給。即，在通常狀態(tài)下由抽汽系統(tǒng)3b進行抽出蒸汽的供給，在主蒸汽的壓力降低到規(guī)定以下的情況下，通過同時使用抽汽系統(tǒng)3a和3b，以提高抽出蒸汽供給的穩(wěn)定性。
抽汽系統(tǒng)3的構成具有連接在抽汽式汽輪機1(高壓汽輪機1a、再熱汽輪機1b)的中間級的抽出蒸汽供給管4(4a、4b)，設置在抽出蒸汽供給管4的中途的抽出蒸汽流量計5(5a、5b)，以及同樣設置在抽出蒸汽供給管4的中途的抽出蒸汽斷流閥6(6a、6b)，在抽汽控制系統(tǒng)7的控制下向抽出蒸汽需要對象供給抽出蒸汽。
抽出蒸汽流量計5用于計測流過抽出蒸汽供給管4中的抽出蒸汽的流量，并將該計測值輸入到抽汽控制系統(tǒng)7。
抽出蒸汽斷流閥6是采用例如由電動機進行閥的驅動開閉，只具有全閉狀態(tài)、全開狀態(tài)及預定的中間開度狀態(tài)這樣三種閥狀態(tài)的任何一種狀態(tài)的簡單結構的低成本的閥裝置，利用這三種狀態(tài)設定抽汽系統(tǒng)3的抽汽狀態(tài)。
抽汽控制系統(tǒng)7根據由流量計5測得的抽出蒸汽流量的計測值控制抽出蒸汽斷流閥6。為此，抽汽控制系統(tǒng)7作為一個例子具有如圖2所示的結構。圖2的例子的抽汽控制系統(tǒng)7具有極限流量值設定單元11、比較單元12及開度指令/警報指令生成單元13。
極限流量值設定單元11根據抽出蒸汽流量的計測值D1和抽汽流量參數D2設定警報流量D3和抽出蒸汽停止流量D4這兩個極限流量值。抽汽流量參數D2使用向抽汽式汽輪機1供給的主蒸汽的流量，或者與其同值的汽輪機的輸出或汽輪機初級后的壓力。為此，需要設置計測主蒸汽流量等的設備，但在此省略了這些圖示。之所以這樣根據主蒸汽流量等的抽汽流量參數D2和抽出蒸汽流量來設定極限流量值，是因為抽汽式汽輪機1的許用抽出蒸汽量與主蒸汽量相關。即，抽汽式汽輪機1的級間壓力差與主蒸汽流量相關，若主蒸汽流量少，由于級間壓力差也變小，因此可以相應增大許用抽出蒸汽量的比例。因此，通過使極限流量值與主蒸汽流量等聯(lián)動，就可以按許用范圍的最大限度進行抽汽。
比較單元12用于將抽出蒸汽流量計測值D1與警報流量D3及抽出蒸汽停止流量D4進行比較，將該比較結果D5輸出到開度指令/警報指令生成單元13。
開度指令/警報指令生成單元13根據比較結果D5生成對抽出蒸汽斷流閥6的開度指令D6，并生成對警報裝置9(圖1)的警報指令D7。
在這樣的抽汽控制系統(tǒng)7的控制下，在通常的抽汽狀態(tài)下，抽出蒸汽斷流閥6以全開狀態(tài)進行抽汽，進行與抽出蒸汽需要對象8的蒸汽需要量相應的抽出蒸汽流量的抽汽。在這種狀態(tài)下，若抽出蒸汽流量增大以至從流量計5測得的抽出蒸汽流量計測值D1達到警報流量，則抽汽控制系統(tǒng)7輸出警報指令D7并讓警報裝置9發(fā)出警報，由于抽出蒸汽流量處于過大狀態(tài)，因而將有可能限制或者停止抽出蒸汽流量的信息通知抽出蒸汽需要對象8。在發(fā)出抽出蒸汽流量過大警報后即便經過一定時間(抽出蒸汽需要對象8為了應對限制或停止抽出蒸汽流量采取適當的應對措施所需要時間程度的時間)，若抽出蒸汽流量計測值仍達到警報流量，則抽汽控制系統(tǒng)7將中間開度指令的信號作為開度指令D6發(fā)送給抽出蒸汽斷流閥6。由此，抽出蒸汽斷流閥6變成中間開度，抽出蒸汽流量處于被適當限制的狀態(tài)。
即使在抽出蒸汽斷流閥6處于中間開度的狀態(tài)下，若抽出蒸汽流量進一步增大，抽出蒸汽流量計測值D1達到抽出蒸汽停止流量，則抽汽控制系統(tǒng)7將全閉指令的信號作為開度指令D6發(fā)送給抽出蒸汽斷流閥6，使抽出蒸汽斷流閥6全閉而停止抽汽。
如上所述，本發(fā)明關于抽汽控制設定了警報流量和抽出蒸汽停止流量兩個極限流量值，在抽出蒸汽流量超過警報流量時，則對抽出蒸汽需要對象發(fā)出警報事先告知后，通過將抽出蒸汽斷流閥6設定為中間開度而對抽汽進行適當限制，并且在這種狀態(tài)下，當抽出蒸汽流量進一步增大以至超過抽出蒸汽停止流量時，則使抽出蒸汽斷流閥6全閉以停止抽汽。采用這樣的抽汽控制，即使是不具備抽出蒸汽調節(jié)閥之類的高性能高價格的閥裝置，并且按照壓力差基準方式難于控制的高蒸汽條件的汽輪機成套設備，也能將有效地防止隨著抽汽而產生汽輪機斷開并實現汽輪機的連續(xù)運轉放在首位的同時，能穩(wěn)定地供給抽出蒸汽。
權利要求
1.一種汽輪機成套設備，具有在汽輪機的中間級抽出一部分主蒸汽，并將該抽出蒸汽供給需要對象的抽汽系統(tǒng)，并具有控制上述抽汽系統(tǒng)的抽汽狀態(tài)的抽汽控制系統(tǒng)，其特征在于上述抽汽系統(tǒng)設有抽出蒸汽流量計和抽出蒸汽斷流閥，上述抽汽控制系統(tǒng)關于上述抽出蒸汽的流量可將警報流量和抽出蒸汽停止流量設定為極限流量值；在從上述抽出蒸汽流量計測得的抽出蒸汽流量計測值達到上述警報流量時發(fā)出警報，并在該警報的一定時間后將開度指令發(fā)送給上述抽出蒸汽斷流閥而將上述抽出蒸汽斷流閥設定為一定的開度而處于限制了抽出蒸汽流量的狀態(tài)；并且，在已限制上述抽出蒸汽流量的狀態(tài)下，若上述抽出蒸汽流量進一步增大，上述抽出蒸汽流量計測值達到上述抽出蒸汽停止流量時，則將全閉指令發(fā)送給上述抽出蒸汽斷流閥而使上述抽出蒸汽斷流閥全閉而停止抽汽。
2.根據權利要求1所述的汽輪機成套設備，其特征在于上述抽出蒸汽斷流閥可選擇性地采取全閉狀態(tài)、全開狀態(tài)及作為上述一定開度狀態(tài)的中間開度狀態(tài)這三種閥狀態(tài)中的任何一種狀態(tài)。
3.根據權利要求1或2所述的汽輪機成套設備，其特征在于上述抽汽控制系統(tǒng)具有設定上述極限流量值的極限流量值設定單元；上述極限流量值設定單元將上述汽輪機的主蒸汽流量、汽輪機輸出及汽輪機初級后壓力的任何一個作為抽汽流量參數，根據該抽汽流量參數和上述抽出蒸汽流量計測值設定上述極限流量值。
全文摘要
本發(fā)明的汽輪機成套設備具有在汽輪機(1)的中間級抽出一部分主蒸汽，并將該抽出蒸汽供給需要對象(8)的抽汽系統(tǒng)(3)，并具有控制抽汽狀態(tài)的抽汽控制系統(tǒng)(7)，該抽汽系統(tǒng)設有抽出蒸汽流量計(5)和抽出蒸汽斷流閥(6)，該抽汽控制系統(tǒng)關于抽出蒸汽的流量可將警報流量和抽出蒸汽停止流量設定為極限流量值；并在從抽出蒸汽流量計測得的抽出蒸汽流量計測值達到警報流量時發(fā)出警報，并在該警報的一定時間后將抽出蒸汽斷流閥設定為一定的開度而處于限制抽出蒸汽流量的狀態(tài)；并且，在已限制抽出蒸汽流量的狀態(tài)下，若抽出蒸汽流量再增大，抽出蒸汽流量計測值達到抽出蒸汽停止流量時，則將抽出蒸汽斷流閥設定為全閉而停止抽汽。
文檔編號F01K7/38GK101074615SQ200710103870
公開日2007年11月21日 申請日期2007年5月17日 優(yōu)先權日2006年5月18日
發(fā)明者小沼正范, 小泉直人 申請人:株式會社日立制作所