专利名称：汽轮机成套设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽轮机成套设备，尤其涉及在汽轮机的中间级将一部分主蒸汽抽出，并将该抽出的蒸汽供给需要对象的抽汽式汽轮机成套设备的抽汽的控制。
背景技术：
对于汽轮机成套设备而言，通常，从具有多级的汽轮机的中间级抽出一部分主蒸汽，并将该抽出的蒸汽供给蒸汽需要对象(例如，给水加热器或脱气器等汽轮机辅助设备类，或者发电厂的采暖作业及自用发电厂的附属车间的各种处理等)。这样在从汽轮机的中间级抽出蒸汽时，其意图是利用汽轮机的减压作用而在蒸汽需要对象处得到所需压力的蒸汽。
在这样的抽汽式汽轮机成套设备中，存在起因于抽汽的汽轮机断开的问题。图3所示的是抽汽的构造和由抽汽导致的级间压力差的关系。如图所见，由于从中间级进行抽汽，级间压力差增大。对于这样的抽汽构造，当无论什么原因抽出的蒸汽需要量异常地增大而使抽出蒸汽流量达到一定以上时，则在汽轮机的蒸汽流入部和抽出蒸汽供给管连接的汽轮机级之间的压力差过于增大。级间压力差使汽轮机叶片产生向汽轮机下游一侧拉伸状态的应力。因此，当级间压力差增大到一定以上时，该级间压力差引起的应力很有可能超过汽轮机叶片的设计强度而损伤汽轮机叶片。因此，为了避免出现汽轮机叶片受到损伤这种情况，过去通常的作法是，用汽轮机初级后压力计和抽出蒸汽压力计来监视汽轮机级间压力差，当压力差超过某个规定的限制值时，则使汽轮机断开。
对于作为发电等所使用的抽汽式汽轮机成套设备，由于汽轮机断开而使汽轮机停止将带来极大的经济损失。因此，若有可能，希望进行能防止汽轮机断开这样的抽汽控制。另一方面，在抽汽控制中，向蒸汽需要对象稳定地供给抽出的蒸汽也是很重要的。作为与这样的课题相应的技术，公知的有专利文献1-日本特开2000-257405号公报所公开的技术。
专利文献1所公开的汽轮机成套设备的运转方法是以具有以下部件的汽轮机成套设备为运转对象的，即其具备计测抽出蒸汽的流量的流量计，控制抽出蒸汽的抽汽流量的抽出蒸汽调节阀，停止抽出蒸汽的抽汽的抽出蒸汽断流阀，检测向汽轮机供汽的蒸汽流入部的蒸汽压力的汽轮机初级后压力计，以及检测抽出蒸汽的压力的抽出蒸汽压力计。并且，在通常状态下，根据抽出蒸汽流量计的计测值和抽出蒸汽计划需要量对抽出蒸汽调节阀的开度进行反馈控制。另一方面，将汽轮机初级后压力计和抽出蒸汽压力计分别测得的计测值的差值作为汽轮机初级后压力和抽出蒸汽压力的压力差进行不间断监视，在该压力差超过了预先设定的规定值时，则作为汽轮机面临危险而关闭抽出蒸汽调节阀和抽出蒸汽断流阀的任何一方，或者将两者全部关闭以停止抽汽，从而可以避免出现使汽轮机断开的事态。
此外，关于汽轮机的抽汽，除了专利文献1之外，公知的还有如下专利文献2～6等所公开的例子。即专利文献2日本特开平7-180507号公报专利文献3日本特开平10-110602号公报专利文献4日本特开平7-34809号公报专利文献5日本特开2000-161009号公报专利文献6日本特开平8-312309号公报上述专利文献1的汽轮机成套设备的运转方法的优点在于将避免随着抽汽而产生汽轮机断开并使汽轮机继续运转放在首位的同时，还能稳定地供给抽出的蒸汽。但是，这种技术必须具备一定的条件。条件之一是汽轮机成套设备具备能连续地设定阀的开度、从而能连续地改变蒸汽的抽汽流量的抽出蒸汽调节阀。
另一个条件是汽轮机成套设备的蒸汽条件是能够将汽轮机初级后压力和抽出蒸汽压力的压力差作为对抽出蒸汽量过剩的有效指标的蒸汽条件的场合，即供给到汽轮机成套设备的主蒸汽的压力为规定以下的压力的场合。图4所示的图是Si图，表示的是蒸汽条件和汽轮机膨胀线、在该膨胀线上汽轮机的抽汽点(抽汽位置)和汽轮机热应力的限制值之差与蒸汽条件的关系。如图所见，蒸汽条件一变化，汽轮机膨胀线则变化。即，在为低蒸汽条件的情况下，汽轮机膨胀线是e，但若为高蒸汽条件时，汽轮机膨胀线则是g。于是，汽轮机抽汽点的蒸汽条件与汽轮机叶片应力限制条件之差便从差f减小到差h。该差f及差h与上述的汽轮机初级后压力和抽出蒸汽压力的压力差相对应，为了按照专利文献1的压力差基准方式有效地进行控制，必须能有效地检测出该压力差。然而，若压力差小到如差h那样，考虑到压力计所固有的测量误差及控制的安全系数，则可以认为所设定的压力差的规定值已达到小于可实测的压力差的程度，要按照压力差基准方式进行控制是困难的。从这点出发，就按压力差基准方式进行控制而言，蒸汽条件成为制约，对汽轮机成套设备供给的主蒸汽必须是规定以下的压力。
这样的条件并非所有的汽轮机成套设备都能满足。即，由于更加重视成套设备成本，因而在附加了用于连续地控制阀开度的工作系统等的附属设备中，有省去了价格昂贵的抽出蒸汽调节阀的汽轮机成套设备。另外，近年来，为了实现高效率，采用高蒸汽条件(高压力蒸汽条件)的情况也增多，因而成为不能将汽轮机初级后压力和抽出蒸汽压力的压力差作为抽出蒸汽量过剩的指标的蒸汽条件的情况也增加。
发明内容
本发明就是以如上事实为背景而提出的，其任务是对汽轮机成套设备进行抽汽控制，即使是不具备抽出蒸汽调节阀之类的高性能高价格的阀装置，并且是按照压力差基准方式难于控制的高蒸汽条件的汽轮机成套设备，也能实现将防止随着抽汽而产生汽轮机断开并实现汽轮机的连续运转放在首位的同时，稳定地供给抽出蒸汽。
本发明为了解决上述问题，其技术思想是仅仅将由抽出蒸汽流量计计测的抽出蒸汽流量的计测值作为抽汽状态的指标，根据该抽出蒸汽流量的计测值来对抽出蒸汽断流阀进行控制等以构成抽汽控制系统。
具体地，在具有在汽轮机的中间级抽出一部分主蒸汽，并将该抽出蒸汽供给需要对象的抽汽系统，并具有控制上述抽汽系统的抽汽状态的抽汽控制系统的汽轮机成套设备中，其特征是上述抽汽系统设有抽出蒸汽流量计和抽出蒸汽断流阀，上述抽汽控制系统关于上述抽出蒸汽的流量可将警报流量和抽出蒸汽停止流量设定为极限流量值；在从上述抽出蒸汽流量计测得的抽出蒸汽流量计测值达到上述警报流量时发出警报，并在发出该警报的一定时间后将开度指令发送给上述抽出蒸汽断流阀而将上述抽出蒸汽断流阀设定为一定的开度而处于限制了上述抽出蒸汽流量的状态；并且，在已限制上述抽出蒸汽流量的状态下，若上述抽出蒸汽流量进一步增大，上述抽出蒸汽流量计测值达到上述抽出蒸汽停止流量时，则将全闭指令发送给上述抽出蒸汽断流阀而使上述抽出蒸汽断流阀全闭而停止抽汽。
这样，通过仅仅将由抽出蒸汽流量计测得的抽出蒸汽流量的计测值作为抽汽状态的指标，并根据该抽出蒸汽流量的计测值进行抽出蒸汽断流阀的控制等来构成抽汽控制系统，从而可以做到对于不具备抽出蒸汽调节阀之类的高性能高价格的阀装置，而且按照压力差基准方式难于控制的高蒸汽条件的汽轮机成套设备，将能实现有效地防止随着抽汽发生汽轮机断开并实现汽轮机的连续运转放在首位的同时，还可以实现抽出蒸汽的稳定的供给。
这样的汽轮机成套设备也可以用简单结构的抽出蒸汽断流阀来进行有效的抽汽控制。因此，作为上述抽出蒸汽断流阀，优选使用可选择性地采取全闭状态、全开状态及作为上述一定开度状态的中间开度状态这三种阀状态中的任何一种状态的抽出蒸汽断流阀。
通过采用这样简单结构的抽出蒸汽断阀进行抽汽控制，可以降低阀装置所需要的成本，可以相应实现汽轮机成套设备的低成本化。
另外，对于如上所述的汽轮机成套设备，优选上述抽汽控制系统的构成为，具有设定上述极限流量值的极限流量值设定单元；上述极限流量值设定单元将上述汽轮机的主蒸汽流量、汽轮机输出及汽轮机初级后压力的任何一个作为抽汽流量参数，根据该抽汽流量参数和上述抽出蒸汽流量计测值以设定上述极限流量值；并将极限流量值设定单元设在上述抽汽控制系统中，利用该极限流量值设定单元设定上述极限流量值。
这样一来，相对于主蒸汽流量的许用范围，可以按最大限度范围采用抽出蒸汽量来进行抽汽，可以更稳定地供给抽出蒸汽。
根据如上所述的本发明，即使是不具备抽出蒸汽调节阀之类的高性能高价格的阀装置，并且是按照压力差基准方式难于控制的高蒸汽条件的汽轮机成套设备，也能进行将防止随着抽汽而产生汽轮机断开并实现汽轮机的连续运转放在首位的同时，能稳定地供给抽出蒸汽的抽汽控制。
图1是表示一个实施方式的抽汽式汽轮机成套设备的系统构成图。
图2是表示抽汽控制系统的结构图。
图3是表示抽汽构造与因抽汽导致的级间压力差的关系图。
图4是表示蒸汽条件和汽轮机膨胀线，在膨胀线上的抽汽点和汽轮机热应力限制值之差与蒸汽条件的关系图。
图中1-抽汽式汽轮机，3(3a、3b)-抽汽系统，4(4a、4b)-抽出蒸汽供给管，5(5a、5b)-抽出蒸汽流量计，6(6a、6b)-抽出蒸汽断流阀，7-抽汽控制系统，8-抽出蒸汽需要对象，9-警报装置，11-极限流量值设定单元。
具体实施例方式
下面，对为实施本发明的方式进行说明。图1是以系统图表示的一个实施方式的抽汽式汽轮机成套设备的构成。本实施方式的抽汽式汽轮机成套设备用于发电，将发电机2连接在抽汽式汽轮机1上。抽汽式汽轮机1由高压汽轮机1a和再热汽轮机1b构成，在这些汽轮机1a、1b的各个上设有抽汽系统3(3a、3b)。在此，之所以将抽汽系统3做成两个系统的抽汽系统3a、3b，是因为，通过与主蒸汽的压力状态相对应地分别使用抽汽系统3a和3b，可以实现更稳定的抽出蒸汽的供给。即，在通常状态下由抽汽系统3b进行抽出蒸汽的供给，在主蒸汽的压力降低到规定以下的情况下，通过同时使用抽汽系统3a和3b，以提高抽出蒸汽供给的稳定性。
抽汽系统3的构成具有连接在抽汽式汽轮机1(高压汽轮机1a、再热汽轮机1b)的中间级的抽出蒸汽供给管4(4a、4b)，设置在抽出蒸汽供给管4的中途的抽出蒸汽流量计5(5a、5b)，以及同样设置在抽出蒸汽供给管4的中途的抽出蒸汽断流阀6(6a、6b)，在抽汽控制系统7的控制下向抽出蒸汽需要对象供给抽出蒸汽。
抽出蒸汽流量计5用于计测流过抽出蒸汽供给管4中的抽出蒸汽的流量，并将该计测值输入到抽汽控制系统7。
抽出蒸汽断流阀6是采用例如由电动机进行阀的驱动开闭，只具有全闭状态、全开状态及预定的中间开度状态这样三种阀状态的任何一种状态的简单结构的低成本的阀装置，利用这三种状态设定抽汽系统3的抽汽状态。
抽汽控制系统7根据由流量计5测得的抽出蒸汽流量的计测值控制抽出蒸汽断流阀6。为此，抽汽控制系统7作为一个例子具有如图2所示的结构。图2的例子的抽汽控制系统7具有极限流量值设定单元11、比较单元12及开度指令/警报指令生成单元13。
极限流量值设定单元11根据抽出蒸汽流量的计测值D1和抽汽流量参数D2设定警报流量D3和抽出蒸汽停止流量D4这两个极限流量值。抽汽流量参数D2使用向抽汽式汽轮机1供给的主蒸汽的流量，或者与其同值的汽轮机的输出或汽轮机初级后的压力。为此，需要设置计测主蒸汽流量等的设备，但在此省略了这些图示。之所以这样根据主蒸汽流量等的抽汽流量参数D2和抽出蒸汽流量来设定极限流量值，是因为抽汽式汽轮机1的许用抽出蒸汽量与主蒸汽量相关。即，抽汽式汽轮机1的级间压力差与主蒸汽流量相关，若主蒸汽流量少，由于级间压力差也变小，因此可以相应增大许用抽出蒸汽量的比例。因此，通过使极限流量值与主蒸汽流量等联动，就可以按许用范围的最大限度进行抽汽。
比较单元12用于将抽出蒸汽流量计测值D1与警报流量D3及抽出蒸汽停止流量D4进行比较，将该比较结果D5输出到开度指令/警报指令生成单元13。
开度指令/警报指令生成单元13根据比较结果D5生成对抽出蒸汽断流阀6的开度指令D6，并生成对警报装置9(图1)的警报指令D7。
在这样的抽汽控制系统7的控制下，在通常的抽汽状态下，抽出蒸汽断流阀6以全开状态进行抽汽，进行与抽出蒸汽需要对象8的蒸汽需要量相应的抽出蒸汽流量的抽汽。在这种状态下，若抽出蒸汽流量增大以至从流量计5测得的抽出蒸汽流量计测值D1达到警报流量，则抽汽控制系统7输出警报指令D7并让警报装置9发出警报，由于抽出蒸汽流量处于过大状态，因而将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对象8。在发出抽出蒸汽流量过大警报后即便经过一定时间(抽出蒸汽需要对象8为了应对限制或停止抽出蒸汽流量采取适当的应对措施所需要时间程度的时间)，若抽出蒸汽流量计测值仍达到警报流量，则抽汽控制系统7将中间开度指令的信号作为开度指令D6发送给抽出蒸汽断流阀6。由此，抽出蒸汽断流阀6变成中间开度，抽出蒸汽流量处于被适当限制的状态。
即使在抽出蒸汽断流阀6处于中间开度的状态下，若抽出蒸汽流量进一步增大，抽出蒸汽流量计测值D1达到抽出蒸汽停止流量，则抽汽控制系统7将全闭指令的信号作为开度指令D6发送给抽出蒸汽断流阀6，使抽出蒸汽断流阀6全闭而停止抽汽。
如上所述，本发明关于抽汽控制设定了警报流量和抽出蒸汽停止流量两个极限流量值，在抽出蒸汽流量超过警报流量时，则对抽出蒸汽需要对象发出警报事先告知后，通过将抽出蒸汽断流阀6设定为中间开度而对抽汽进行适当限制，并且在这种状态下，当抽出蒸汽流量进一步增大以至超过抽出蒸汽停止流量时，则使抽出蒸汽断流阀6全闭以停止抽汽。采用这样的抽汽控制，即使是不具备抽出蒸汽调节阀之类的高性能高价格的阀装置，并且按照压力差基准方式难于控制的高蒸汽条件的汽轮机成套设备，也能将有效地防止随着抽汽而产生汽轮机断开并实现汽轮机的连续运转放在首位的同时，能稳定地供给抽出蒸汽。
权利要求
1.一种汽轮机成套设备，具有在汽轮机的中间级抽出一部分主蒸汽，并将该抽出蒸汽供给需要对象的抽汽系统，并具有控制上述抽汽系统的抽汽状态的抽汽控制系统，其特征在于上述抽汽系统设有抽出蒸汽流量计和抽出蒸汽断流阀，上述抽汽控制系统关于上述抽出蒸汽的流量可将警报流量和抽出蒸汽停止流量设定为极限流量值；在从上述抽出蒸汽流量计测得的抽出蒸汽流量计测值达到上述警报流量时发出警报，并在该警报的一定时间后将开度指令发送给上述抽出蒸汽断流阀而将上述抽出蒸汽断流阀设定为一定的开度而处于限制了抽出蒸汽流量的状态；并且，在已限制上述抽出蒸汽流量的状态下，若上述抽出蒸汽流量进一步增大，上述抽出蒸汽流量计测值达到上述抽出蒸汽停止流量时，则将全闭指令发送给上述抽出蒸汽断流阀而使上述抽出蒸汽断流阀全闭而停止抽汽。
2.根据权利要求1所述的汽轮机成套设备，其特征在于上述抽出蒸汽断流阀可选择性地采取全闭状态、全开状态及作为上述一定开度状态的中间开度状态这三种阀状态中的任何一种状态。
3.根据权利要求1或2所述的汽轮机成套设备，其特征在于上述抽汽控制系统具有设定上述极限流量值的极限流量值设定单元；上述极限流量值设定单元将上述汽轮机的主蒸汽流量、汽轮机输出及汽轮机初级后压力的任何一个作为抽汽流量参数，根据该抽汽流量参数和上述抽出蒸汽流量计测值设定上述极限流量值。
全文摘要
本发明的汽轮机成套设备具有在汽轮机(1)的中间级抽出一部分主蒸汽，并将该抽出蒸汽供给需要对象(8)的抽汽系统(3)，并具有控制抽汽状态的抽汽控制系统(7)，该抽汽系统设有抽出蒸汽流量计(5)和抽出蒸汽断流阀(6)，该抽汽控制系统关于抽出蒸汽的流量可将警报流量和抽出蒸汽停止流量设定为极限流量值；并在从抽出蒸汽流量计测得的抽出蒸汽流量计测值达到警报流量时发出警报，并在该警报的一定时间后将抽出蒸汽断流阀设定为一定的开度而处于限制抽出蒸汽流量的状态；并且，在已限制抽出蒸汽流量的状态下，若抽出蒸汽流量再增大，抽出蒸汽流量计测值达到抽出蒸汽停止流量时，则将抽出蒸汽断流阀设定为全闭而停止抽汽。
文档编号F01K7/38GK101074615SQ200710103870
公开日2007年11月21日 申请日期2007年5月17日 优先权日2006年5月18日
发明者小沼正范, 小泉直人 申请人:株式会社日立制作所