蒸気タービン発電プラント
【課題】負荷遮断が行われた場合にタービン回転数が上昇することを抑制して信頼性を向上させることができる蒸気タービン発電プラントを提供する。
【解決手段】本発明による蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２を発生させる過熱器５および再熱蒸気３を発生させる再熱器６を備えたボイラ４と、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、再熱蒸気３が供給される第１中圧タービン部９と、第１中圧タービン部９に中圧部連絡管１１を介して連結され、第１中圧タービン部９から排気された再熱蒸気３が供給される第２中圧タービン部１０とを有する中圧タービン８と、第２中圧タービン部１０から排気された再熱蒸気３が供給される低圧タービン２２とを備えている。高圧タービン７、第１中圧タービン部９、第２中圧タービン部１０、および低圧タービン２２に発電機２３が連結されている。また、この蒸気タービン発電プラント１は、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９を更に備えている。
【解決手段】本発明による蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２を発生させる過熱器５および再熱蒸気３を発生させる再熱器６を備えたボイラ４と、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、再熱蒸気３が供給される第１中圧タービン部９と、第１中圧タービン部９に中圧部連絡管１１を介して連結され、第１中圧タービン部９から排気された再熱蒸気３が供給される第２中圧タービン部１０とを有する中圧タービン８と、第２中圧タービン部１０から排気された再熱蒸気３が供給される低圧タービン２２とを備えている。高圧タービン７、第１中圧タービン部９、第２中圧タービン部１０、および低圧タービン２２に発電機２３が連結されている。また、この蒸気タービン発電プラント１は、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９を更に備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラにおいて生成された蒸気が供給される高圧タービン、中圧タービン、および低圧タービンと、これら高圧タービン、中圧タービン、および低圧タービンに連結された発電機とを備えた蒸気タービン発電プラントに係り、とりわけ、負荷遮断が行われた場合にタービン回転数が上昇することを抑制して信頼性を向上させることができる蒸気タービン発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全を背景として、火力発電設備の高効率化が積極的に進められており、具体的には、６００℃級程度の高温蒸気を利用した蒸気タービン発電プラントの運転が行われている。このような蒸気タービン発電プラントにおいては各部の温度が従来よりも高くなるため、一般的なフェライト系耐熱鋼を用いる場合、この温度上昇に対して各部の機械的強度を確保することが困難になる。このことに対処するために、高温特性に優れた耐熱合金または耐熱合金鋼が使用されることがある。
【０００３】
特に、ボイラにおいて生成される再熱蒸気の温度を６５０℃以上とする場合、中圧タービンのロータおよびケーシングに、オーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼が使用されることがある。このオーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼は、優れた高温特性を有しているが、フェライト系耐熱鋼に比べて材料の製造性が劣る。このため、オーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼を用いて任意の形状を形成すること、および形成後に本来の特性を発揮させることが困難となる場合がある。さらにこのオーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼は高価であるという問題もある。
【０００４】
また、このオーステナイト系材料はフェライト系材料に比べて熱伝導率が低い。ここで、プラント起動時またはプラント停止時などのように負荷が変化する際、一般的にタービンのロータに熱応力が過大に負荷されることがある。このことにより、オーステナイト系材料を用いる場合には、その熱伝導率が低いために、プラント起動時またはプラント停止時の負荷変化率を低く抑えて熱応力が過大に負荷されることを抑制する必要がある。このため、オーステナイト系材料を用いる場合には、一般的な蒸気タービン発電プラントに比べて運転効率が低下するという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、優れた高温特性を有する高価な材料の使用量を低減して蒸気タービン発電プラントの設備コストが上昇することを抑制するとともに、ロータ数が増加することを抑制して振動に対する安定性を確保した蒸気タービン発電プラントが知られている（例えば、特許文献１参照）。この蒸気タービン発電プラントにおいては、中圧タービンが、オーステナイト系耐熱鋼により形成された高温高圧側の第１中圧タービン部とフェライト系耐熱鋼により形成された低温低圧側の第２中圧タービン部とに分離され、この第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に、第１中圧タービン部から排気された蒸気を第２中圧タービン部に供給する中圧部連絡管が連結されている。
【０００６】
この特許文献１に示す蒸気タービン発電プラントにおいて発電機の負荷遮断が行われた場合、まず、所定の整定速度調停率に基づいて、蒸気加減弁とインターセプト弁が急速に全閉する。このことにより、主蒸気の通流および再熱蒸気の通流が遮断されて蒸気タービンのタービン回転数が上昇することが抑制される。なお、このとき、残留していた主蒸気および再熱蒸気によりタービン回転数は一旦上昇するが、各蒸気の通流が遮断されたことによりその後下降する。次に、整定速度調停率に基づいて蒸気加減弁およびインターセプト弁が開弁し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。
【特許文献１】特許第４０７４２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにインターセプト弁が全閉した場合であっても、第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に連結された中圧部連絡管内に再熱蒸気が残留しており、この残留蒸気が第２中圧タービン部および低圧タービンに流入し、第２中圧タービン部および低圧タービンにて膨張仕事を行う。このことにより、負荷遮断直後のタービン回転数は上昇し、場合によっては非常調速機が作動することもある。
【０００８】
ここで、このようにタービン回転数を増大させる要因としては以下が挙げられる。
（ａ）蒸気加減弁とインターセプト弁の始動遅れによるもの
（ｂ）蒸気加減弁とインターセプト弁の閉鎖時間によるもの
（ｃ）負荷遮断時の各タービン内および各管内の残留蒸気によるもの
【０００９】
このうち（ａ）と（ｂ）については、蒸気加減弁とインターセプト弁の全閉動作を改善することによりタービン回転数の上昇を抑制することができる。一方特許文献１に示す蒸気タービン発電プラントにおいては、上述の（ｃ）の要因による影響が大きい。すなわち、第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に連結された中圧部連絡管内に残留している残留蒸気が第２中圧タービン部に流入して膨張仕事を行い、その結果タービン回転数が上昇していると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、負荷遮断が行われた場合にタービン回転数が上昇することを抑制して信頼性を向上させることができる蒸気タービン発電プラント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】
【００１１】
本発明は、主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、前記主蒸気が供給される高圧タービンと、前記再熱蒸気が供給される第１中圧タービン部と、前記第１中圧タービン部に中圧部連絡管を介して連結され、当該第１中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される第２中圧タービン部とを有する中圧タービンと、前記第２中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、前記高圧タービン、前記第１中圧タービン部、前記第２中圧タービン部、および前記低圧タービンに連結された発電機と、前記中圧部連絡管内における前記再熱蒸気の通流を遮断可能な過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラントである。
【００１２】
本発明は、主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、前記主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、前記第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、当該第１高圧タービン部から排気された前記主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有する高圧タービンと、前記再熱蒸気が供給される中圧タービンと、前記中圧タービンから排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、前記第１高圧タービン部、前記第２高圧タービン部、前記中圧タービン、および前記低圧タービンに連結された発電機と、前記高圧部連絡管内における前記主蒸気の通流を遮断する過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラントである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中圧タービンの第１中圧タービン部から排気された再熱蒸気が中圧部連絡管内において通流することを遮断可能な過速度防止弁が設けられている。このことにより、定格負荷運転を行っている間に発電機の負荷遮断が行われた場合、この過速度防止弁により中圧部連絡管内における再熱蒸気の通流を遮断することができる。このため、第２中圧タービン部および低圧タービンに流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００１４】
本発明によれば、高圧タービンの第１高圧タービン部から排気された主蒸気が高圧部連絡管内において通流することを遮断可能な過速度防止弁が設けられている。このことにより、定格負荷運転を行っている間に発電機の負荷遮断が行われた場合、この過速度防止弁により高圧部連絡管内における主蒸気の通流を遮断することができる。このため、第２高圧タービン部に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００１６】
図１に示す蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２および再熱蒸気３を発生させるボイラ４と、高圧ロータ７ａを有し、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、再熱蒸気３が供給される中圧タービン８とを備えている。このうち中圧タービン８は、第１中圧ロータ９ａを含み、再熱蒸気３が供給される第１中圧タービン部９と、第２中圧ロータ１０ａを含み、第１中圧タービン部９に中圧部連絡管１１を介して連結され、第１中圧タービン部９から排気された再熱蒸気３が供給される第２中圧タービン部１０とを有している。ボイラ４は、後述するボイラ給水ポンプ２６から供給される給水を過熱して主蒸気２を発生させる過熱器５と、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再過熱して再熱蒸気３を発生させる再熱器６とを有している。
【００１７】
ボイラ４の過熱器５と高圧タービン７との間に、過熱器５から高圧タービン７に主蒸気２を供給する主蒸気管１２が連結されている。この主蒸気管１２には主蒸気止め弁１３が設けられ、この主蒸気止め弁１３の下流側（高圧タービン７側）には蒸気加減弁１４が設けられている。この蒸気加減弁１４は、蒸気タービンの出力を調整するために主蒸気管１２を通流する主蒸気２の流量を調整可能に構成されている。高圧タービン７と再熱器６との間に、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再熱器６に供給する低温再熱管１５が連結されている。
【００１８】
ボイラ４の再熱器６と第１中圧タービン部９との間に、再熱器６から第１中圧タービン部９に再熱蒸気３を供給する高温再熱管１６が連結されている。この高温再熱管１６には再熱蒸気止め弁１７が設けられ、この再熱蒸気止め弁１７の下流側（第１中圧タービン部９側）にはインターセプト弁（中圧部蒸気弁）１８が設けられている。このインターセプト弁１８は再熱器６から第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の通流を遮断可能に構成されている。
【００１９】
図１に示す中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。ここで、この過速度防止弁１９は、定格負荷運転が行われている場合、常時全開となっている。このため、この過速度防止弁１９としては、中圧部連絡管１１内を通流する再熱蒸気３の圧力損失が増大することを抑制可能な弁を用いることが好ましく、とりわけバタフライ型の弁を用いることが好適である。また、過速度防止弁１９は、中圧部連絡管１１のうち第２中圧タービン部１０に近接した位置に配置することが好ましい。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に、過速度防止弁１９と第２中圧タービン部１０との間に残留している残留蒸気の量をより一層低減させることができる。
【００２０】
この過速度防止弁１９に、過速度防止弁１９を所望の整定速度調定率に基づいてインターセプト弁１８と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。この制御装置２０は、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８にも接続され、発電機２３の負荷遮断が行われた場合にタービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断すると蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。さらにこの制御装置２０は、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全閉動作させた後、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に過速度防止弁１９を全開させる。ここで、過速度防止弁１９を全開させる際、急速に全開させる必要はなく、比較的低速（ランプ状動作）で全開させることが好ましい。あるいは、インターセプト弁１８によるブローダウン動作に影響を与えることがない程度の速度で全開させることが好ましい。このことにより、タービン回転数が上述の最大回転数まで再び上昇することを防止することができる。なお、制御装置２０が過速度防止弁１９を全開させる条件としては、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に限られることはなく、例えばタイマー（図示せず）を用いて所定の時間が経過したことを条件としてもよい。
【００２１】
図１に示すように、第２中圧タービン部１０にクロスオーバー管２１を介して低圧タービン２２が連結されており、この低圧タービン２２は低圧ロータ２２ａを有し、第２中圧タービン部１０から排気された再熱蒸気３が低圧タービン２２に供給されるように構成されている。
【００２２】
また、高圧タービン７、第１中圧タービン部９、第２中圧タービン部１０、および低圧タービン２２に、回転軸２３ａを有する発電機２３が連結されている。すなわち、図１に示すように、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ２４を構成し、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａ、高圧・第２中圧一体ロータ２４、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００２３】
ここで、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａに用いる材料としては、耐熱性の優れたオーステナイト系耐熱鋼を用いることが好ましい。このことにより、第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の温度が高温化された場合（例えば再熱蒸気３の温度が７００℃級の場合）においても、高温時における機械的強度の信頼性を確保することができる。また、高圧タービン７の高圧ロータ７ａ、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａ、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａに用いる材料としては、フェライト系耐熱鋼を用いることが好ましい。このことにより、比較的高価なオーステナイト系耐熱鋼を用いる量を低減させることができ、設備コストが増大することを抑制することができる。
【００２４】
さらに、低圧タービン２２に、この低圧タービン２２から排気される再熱蒸気３を冷却し凝縮させて復水とする復水器２５が連結され、この復水器２５に復水を昇圧してボイラ４の過熱器５に還流するボイラ給水ポンプ２６が連結されている。
【００２５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２６】
図１に示すように、まず、ボイラ給水ポンプ２６から還流された給水がボイラ４の過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。次に、この主蒸気２が主蒸気管１２へ導かれ、主蒸気止め弁１３および蒸気加減弁１４を通って高圧タービン７に供給される。このとき、主蒸気止め弁１３は全開しているが、蒸気加減弁１４は主蒸気２の流量を調整してタービンの出力を調整するために所望の開度に設定されている。高圧タービン７に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後高圧タービン７から排気されて低温再熱管１５を通ってボイラ４の再熱器６に供給される。
【００２７】
再熱器６に供給された主蒸気２は再過熱され、再熱蒸気３が生成されて高温再熱管１６に導かれ、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８を通って中圧タービン８の第１中圧タービン部９に供給される。このとき、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８は全開になっている。第１中圧タービン部９に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後第１中圧タービン部９から排気されて中圧部連絡管１１に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２中圧タービン部１０に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。第２中圧タービン部１０に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後第２中圧タービン部１０から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。
【００２８】
低圧タービン２２に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後低圧タービン２２から排気されて復水器２５に供給され復水となる。この復水は、ボイラ給水ポンプ２６に送られて昇圧され、ボイラ４の過熱器５に還流される。その後、過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。このようにして蒸気が循環する。
【００２９】
この間、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第２中圧タービン部１０において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとにより構成される高圧・第２中圧一体ロータ２４が回転駆動されている。また、第１中圧タービン部９および低圧タービン２２において、再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａ、および低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１中圧ロータ９ａ、高圧・第２中圧一体ロータ２４、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００３０】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、まず、中圧部連絡管１１に設けられた過速度防止弁１９が所望の整定速度調定率に基づいてインターセプト弁１８と同期して急速に全閉する。この場合制御装置２０は、まず、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したと判断し、その後過速度防止弁１９を全閉動作させる。このことにより中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断して、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減させることができる。
【００３１】
このとき、制御装置２０からの指令を受けて蒸気加減弁１４も同様にして急速に全閉し、主蒸気管１２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して高圧タービン７に流入される残留蒸気の量を低減させるとともに、インターセプト弁１８も急速に全閉し、高温再熱管１６内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断して第１中圧タービン部９に流入される残留蒸気の量を低減させている。このことによりタービン回転数が上昇することを抑制することができる。
【００３２】
なお、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９が全閉した後、残留していた蒸気によりタービン回転数は一旦上昇して最大回転数に達するが、その後各蒸気の通流が遮断されたことによりタービン回転数は下降する。
【００３３】
次に、制御装置２０は、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が下降を開始したと判断し、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全開させる。この場合、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９の開度が上述の整定速度調定率に基づいて全開し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。この間、過速度防止弁１９は比較的低速（ランプ状動作）で、あるいは、インターセプト弁１８によるブローダウン動作に影響を与えることがない程度の速度で全開する。このことにより、タービン回転数が最大回転数まで再び上昇することを防止することができる。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられ、この過速度防止弁１９に所望の整定速度調定率に基づいて過速度防止弁１９をインターセプト弁１８と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、インターセプト弁１８と同期して過速度防止弁１９を急速に全閉させて、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また本実施の形態によれば、中圧タービン８が、オーステナイト系耐熱鋼により形成された第１中圧ロータ９ａを含む第１中圧タービン部９とフェライト系耐熱鋼により形成された第２中圧ロータ１０ａを含む第２中圧タービン部１０とを有している。このことにより、ボイラ４の再熱器６から第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の温度が高温化された場合においても、第１中圧タービン部９の高温時における機械的強度の信頼性を確保することができるとともに、比較的高価なオーステナイト系耐熱鋼を用いる量を低減させて設備コストが増大することを抑制することができる。
【００３６】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ２４が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、中圧部連絡管１１に過速度防止弁１９が設けられている例について述べたが、このことに限られることはなく、第２中圧タービン部１０の内部、とりわけ中圧部連絡管１１に近接した位置に設けても良い。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に中圧部連絡管１１内に残留している残留蒸気が第２中圧タービン部１０に流入することを確実に防止して、タービン回転数が上昇することを確実に抑制することができる。
【００３８】
本発明の変形例
次に、本発明による蒸気タービン発電プラントの変形例について説明する。本変形例は、制御装置が発電機の負荷遮断が行われた後に過速度防止弁をインターセプト弁に先行して開閉動作させるものであり、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３９】
本変形例においては、制御装置２０は、発電機２３の負荷遮断が行われた後に過速度防止弁１９をインターセプト弁１８に先行して開閉動作させる。すなわち、この制御装置２０は、発電機２３の電流信号と高圧タービン７における主蒸気２の圧力信号とに基づいて、発電機２３の出力と高圧タービン７にかかる負荷との間の関係が、定格運転時における関係と異なっているか否かを判断し、異なっていると判断した場合に負荷遮断が行われたことを電気的に認識して、過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。
【００４０】
このように本変形例によれば、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、インターセプト弁１８に先行して過速度防止弁１９を急速に全閉させる。この場合制御装置２０は、まず、発電機２３の電流信号と高圧タービン７にける主蒸気２の圧力信号とに基づいて、発電機２３の電流と高圧タービン７にかかる負荷との間の関係が定格運転時における関係と異なっていると判断し、その後、過速度防止弁１９を全閉動作させる。このことにより、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流をより一層迅速に遮断することができる。このため、過速度防止弁１９をより一層急速に全閉させ、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減することができ、タービン回転数が上昇することを抑制して信頼性をより一層向上させることができる。
【００４１】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００４２】
図２に示す第２の実施の形態において、蒸気タービン発電プラントは、高圧タービンの高圧ロータと第１中圧タービン部の第１中圧ロータとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータを構成し、高圧タービンと第１中圧タービン部との間に、高圧タービンから第１中圧タービン部に主蒸気を供給するクーリング蒸気管が連結されている点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図２に示すように、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータ２７を構成し、高圧・第１中圧一体ロータ２７、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａ、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００４４】
高圧タービン７と第１中圧タービン部９との間に、この高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部を第１中圧タービン部９に供給するクーリング蒸気管２８が連結されている。なお、本実施の形態においては、このように高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部が第１中圧タービン部９に供給されるように構成されているが、このことに限られることはなく、例えば高圧タービン７から排気される主蒸気２の一部が第１中圧タービン部９に供給されるように構成されていてもよい。
【００４５】
図２に示す本実施の形態においては、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第１中圧タービン部９において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとにより構成される高圧・第１中圧一体ロータ２７が回転駆動されている。また、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２において再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａおよび低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａがそれぞれ回転駆動されている。このことにより、高圧・第１中圧一体ロータ２７、第２中圧ロータ１０ａ、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００４６】
また、高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部がクーリング蒸気管２８に導かれて第１中圧タービン部９にクーリング蒸気として供給される。このことにより、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａおよびケーシング（図示せず）を冷却することができる。このため、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａに用いる材料として耐熱性の優れたオーステナイト系耐熱鋼を用いることなく、フェライト系耐熱鋼を用いることができ、設備コストが増大することを抑制することができる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断することができる。この場合、過速度防止弁１９により、中圧部連絡管１１内に残留している再熱蒸気３だけではなく、高圧タービン７から抽気されてクーリング蒸気管２８内に残留している主蒸気２が第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入されることを防止することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータ２７が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００４９】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００５０】
図３に示す第３の実施の形態において、中圧タービンは、ボイラの第１再熱器から第１再熱蒸気が供給される第３中圧タービン部を更に有し、この第３中圧タービン部から排気された第１再熱蒸気がボイラの第２再熱器において再熱されて第２再熱蒸気として第１中圧タービン部に供給されている点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図３に示すように、中圧タービン８は、第３中圧ロータ３０ａを含み、ボイラ４から再熱蒸気３が供給される第３中圧タービン部３０を更に有している。ボイラ４は、ボイラ給水ポンプ２６から供給される給水を過熱して主蒸気２を発生させる過熱器５と、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再熱して再熱蒸気３を発生させる再熱器とを有している。このうち再熱器は、主蒸気２を再熱して第１再熱蒸気３ａを発生させる第１再熱器３１と、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａを再熱して第２再熱蒸気３ｂを発生させる第２再熱器３２とを有しており、再熱蒸気３として第１再熱蒸気３ａと第２再熱蒸気３ｂとをそれぞれ発生させるように構成されている。
【００５２】
高圧タービン７と第１再熱器３１との間に、高圧タービン７から排気された主蒸気２を第１再熱器３１に供給する第１低温再熱管３３が連結されている。
【００５３】
また、第１再熱器３１と第３中圧タービン部３０との間に、第１再熱器３１から第３中圧タービン部３０に第１再熱蒸気３ａを供給する第１高温再熱管３４が連結されている。この第１高温再熱管３４には第１再熱蒸気止め弁３５が設けられ、この第１再熱蒸気止め弁３５の下流側（第３中圧タービン部３０側）には第１インターセプト弁３６が設けられている。この第１インターセプト弁３６は第１再熱器３１から第３中圧タービン部３０に供給される第１再熱蒸気３ａの通流を遮断可能に構成されている。第３中圧タービン部３０と第２再熱器３２との間に、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａを第２再熱器３２に供給する第２低温再熱管３７が連結されている。
【００５４】
さらに、第２再熱器３２と第１中圧タービン部９との間に、第２再熱器３２から第１中圧タービン部９に第２再熱蒸気３ｂを供給する第２高温再熱管３８が連結されている。この第２高温再熱管３８には第２再熱蒸気止め弁３９が設けられ、この第２再熱蒸気止め弁３９の下流側（第１中圧タービン部９側）には第２インターセプト弁（中圧部蒸気弁）４０が設けられている。この第２インターセプト弁４０は第２再熱器３２から第１中圧タービン部９に供給される第２再熱蒸気３ｂの通流を遮断可能に構成されている。
【００５５】
このようにして、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａがボイラ４の第２再熱器３２において再熱されて第２再熱蒸気３ｂとして第１中圧タービン部９に供給されるように構成されている。
【００５６】
また、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ４１が構成されるとともに、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が構成され、図３に示すように、第１中圧・第３中圧一体ロータ４２、高圧・第２中圧一体ロータ４１、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａおよび発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００５７】
図３に示すように、過速度防止弁１９に、過速度防止弁１９を所望の整定速度調定率に基づいて第２インターセプト弁４０と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。この制御装置２０は、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、および第２インターセプト弁４０にも接続され、発電機２３の負荷遮断が行われた場合にタービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断すると蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。さらにこの制御装置２０は、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全閉動作させた後、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に過速度防止弁１９を全開させる。
【００５８】
図３に示す本実施の形態において、高圧タービン７において膨張仕事を行った主蒸気２は、その後高圧タービン７から排気されて第１低温再熱管３３を通ってボイラ４の第１再熱器３１に供給される。
【００５９】
第１再熱器３１に供給された主蒸気２は再過熱され、第１再熱蒸気３ａが生成される。この第１再熱蒸気３ａは第１高温再熱管３４に導かれ、第１再熱蒸気止め弁３５および第１インターセプト弁３６を通って中圧タービン８の第３中圧タービン部３０に供給される。このとき、第１再熱蒸気止め弁３５および第１インターセプト弁３６は全開になっている。第３中圧タービン部３０に供給された第１再熱蒸気３ａは膨張仕事を行い、その後第３中圧タービン部３０から排気されて第２低温再熱管３７を通ってボイラ４の第２再熱器３２に供給される。
【００６０】
第２再熱器３２に供給された第１再熱蒸気３ａは再熱され、第２再熱蒸気３ｂが生成される。この第２再熱蒸気３ｂは第２高温再熱管３８に導かれ、第２再熱蒸気止め弁３９および第２インターセプト弁４０を通って第１中圧タービン部９に供給される。このとき、第２再熱蒸気止め弁３９および第２インターセプト弁４０は全開になっている。第１中圧タービン部９に供給された第２再熱蒸気３ｂは膨張仕事を行い、その後第１中圧タービン部９から排気されて中圧部連絡管１１に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２中圧タービン部１０に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。
【００６１】
第２中圧タービン部１０に供給された第２再熱蒸気３ｂは膨張仕事を行い、その後第２中圧タービン部１０から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。この第２再熱蒸気３ｂは低圧タービン２２において膨張仕事を行い、その後低圧タービン２２から排気されて復水器２５に供給されて復水となる。この復水は、ボイラ給水ポンプ２６に送られて昇圧され、ボイラ４の過熱器５に還流される。その後、過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。このようにして蒸気が循環する。
【００６２】
この間、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第２中圧タービン部１０において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとにより構成される高圧・第２中圧一体ロータ４１が回転駆動されている。同様に、第３中圧タービン部３０において第１再熱蒸気３ａが膨張仕事を行うとともに、第１中圧タービン部９において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとにより構成される第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が回転駆動されている。さらに、低圧タービン２２において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１中圧・第３中圧一体ロータ４２、高圧・第２中圧一体ロータ４１、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００６３】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、まず、中圧部連絡管１１に設けられた過速度防止弁１９が所望の整定速度調定率に基づいて第２インターセプト弁４０と同期して急速に全閉する。
【００６４】
このとき、制御装置２０からの指令を受けて蒸気加減弁１４も同様にして急速に全閉し、主蒸気管１２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して高圧タービン７に流入される残留蒸気の量を低減させる。同時に、第１インターセプト弁３６および第２インターセプト弁４０も急速に全閉し、第１高温再熱管３４内および第２高温再熱管３８内における再熱蒸気３（第１再熱蒸気３ａ、第２再熱蒸気３ｂ）の通流を迅速に遮断して第３中圧タービン部３０および第１中圧タービン部９に流入される残留蒸気の量をそれぞれ低減させている。このことによりタービン回転数が上昇することを抑制することができる。
【００６５】
なお、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９が全閉した後、残留していた蒸気によりタービン回転数は一旦上昇して最大回転数に達するが、その後各蒸気の通流が遮断されたことによりタービン回転数は下降する。
【００６６】
次に、制御装置２０は、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が下降を開始したと判断し、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全開させる。この場合、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９の開度が上述の整定速度調定率に基づいて全開し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、図３に示す２段再熱型の蒸気タービン発電プラント１においても、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における第２再熱蒸気３ｂの通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられ、この過速度防止弁１９に所望の整定速度調定率に基づいて過速度防止弁１９を第２インターセプト弁４０と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、第２インターセプト弁４０と同期して過速度防止弁１９を急速に全閉させて、中圧部連絡管１１内における第２再熱蒸気３ｂの通流を迅速に遮断することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００６８】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ４１が構成されるとともに、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００６９】
第４の実施の形態
次に、図４により、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図４は、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００７０】
図４に示す第４の実施の形態において、高圧タービンは、主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、第１高圧タービン部から排気された主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有している点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図４に示す蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２および再熱蒸気３を発生させるボイラ４と、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、中圧ロータ８ａを有し、再熱蒸気３が供給される中圧タービン８とを備えている。このうち高圧タービン７は、第１高圧ロータ５０ａを含み、主蒸気２が供給される第１高圧タービン部５０と、第２高圧ロータ５１ａを含み、第１高圧タービン部５０に高圧部連絡管５２を介して連結され、第１高圧タービン部５０から排気された主蒸気２が供給される第２高圧タービン部５１とを有している。
【００７２】
ボイラ４の過熱器５と第１高圧タービン部５０との間に、過熱器５から第１高圧タービン部５０に主蒸気２を供給する主蒸気管１２が連結されている。この主蒸気管１２には主蒸気止め弁１３が設けられ、この主蒸気止め弁１３の下流側（第１高圧タービン部５０側）には蒸気加減弁（高圧部蒸気弁）１４が設けられている。この蒸気加減弁１４は、蒸気タービンの出力を調整するために主蒸気管１２を通流する主蒸気２の流量を調整可能に構成されている。
【００７３】
図１に示す高圧部連絡管５２に、内部における主蒸気２の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。ここで、この過速度防止弁１９は、定格負荷運転が行われている場合、常時全開となっている。このため、この過速度防止弁１９としては、高圧部連絡管５２内を通流する主蒸気２の圧力損失が増大することを抑制可能な弁を用いることが好ましく、とりわけバタフライ型の弁を用いることが好適である。また、過速度防止弁１９は、高圧部連絡管５２のうち第２高圧タービン部５１に近接した位置に配置することが好ましい。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に、過速度防止弁１９と第２高圧タービン部５１との間に残留している残留蒸気の量をより一層低減させることができる。
【００７４】
また、第１高圧タービン部５０、第２高圧タービン部５１、中圧タービン８、および低圧タービン２２に、回転軸２３ａを有する発電機２３が連結されている。すなわち、図４に示すように、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータ５３を構成し、第１高圧タービン部５０の第１高圧ロータ５０ａ、第２高圧・中圧一体ロータ５３、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００７５】
図４に示す蒸気タービン発電プラント１においては、ボイラ４の過熱器５において発生した主蒸気２が主蒸気管１２を通って第１高圧タービン部５０に供給される。第１高圧タービン部５０に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後第１高圧タービン部５０から排気されて高圧部連絡管に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２高圧タービン部５１に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。第２高圧タービン部５１に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後第２高圧タービン部５１から排気されて低温再熱管１５を通ってボイラ４の再熱器６に供給される。
【００７６】
再熱器６に供給された主蒸気２は再過熱され、再熱蒸気３が生成される。この再熱蒸気３は高温再熱管１６に導かれ、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８を通って中圧タービン８に供給される。このとき、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８は全開になっている。中圧タービン８に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後中圧タービン８から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。
【００７７】
この間、第２高圧タービン部５１において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、中圧タービン８において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとにより構成される第２高圧・中圧一体ロータ５３が回転駆動されている。また、第１高圧タービン部５０および低圧タービン２２において、主蒸気２および再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第１高圧タービン部５０の第１高圧ロータ５０ａ、および低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１高圧ロータ５０ａ、第２高圧・中圧一体ロータ５３、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００７８】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、高圧部連絡管５２に設けられた過速度防止弁１９が急速に全閉する。このことにより高圧部連絡管５２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して第２高圧タービン部５１に流入される残留蒸気の量を低減させることができる。
【００７９】
このように本実施の形態によれば、高圧タービンの第１高圧タービン部５０と第２高圧タービン部５１との間に連結された高圧部連絡管５２に、内部における主蒸気２の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、過速度防止弁１９を急速に全閉させて、高圧部連絡管５２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断することができる。このため、第２高圧タービン部５１に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００８０】
また本実施の形態によれば、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータ５３が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 蒸気タービン発電プラント
２ 主蒸気
３ 再熱蒸気
３ａ 第１再熱蒸気
３ｂ 第２再熱蒸気
４ ボイラ
５ 過熱器
６ 再熱器
７ 高圧タービン
７ａ 高圧ロータ
８ 中圧タービン
８ａ 中圧ロータ
９ 第１中圧タービン部
９ａ 第１中圧ロータ
１０ 第２中圧タービン部
１０ａ 第２中圧ロータ
１１ 中圧部連絡管
１２ 主蒸気管
１３ 主蒸気止め弁
１４ 蒸気加減弁
１５ 低温再熱管
１６ 高温再熱管
１７ 再熱蒸気止め弁
１８ インターセプト弁
１９ 過速度防止弁
２０ 制御装置
２１ クロスオーバー管
２２ 低圧タービン
２２ａ 低圧ロータ
２３ 発電機
２３ａ 回転軸
２４ 高圧・第２中圧一体ロータ
２５ 復水器
２６ ボイラ給水ポンプ
２７ 高圧・第１中圧一体ロータ
２８ クーリング蒸気管
２９ 連結部
３０ 第３中圧タービン部
３０ａ 第３中圧ロータ
３１ 第１再熱器
３２ 第２再熱器
３３ 第１低温再熱管
３４ 第１高温再熱管
３５ 第１再熱蒸気止め弁
３６ 第１インターセプト弁
３７ 第２低温再熱管
３８ 第２高温再熱管
３９ 第２再熱蒸気止め弁
４０ 第２インターセプト弁
４１ 高圧・第２中圧一体ロータ
４２ 第１中圧・第３中圧一体ロータ
５０ 第１高圧タービン部
５０ａ 第１高圧ロータ
５１ 第２高圧タービン部
５１ａ 第２高圧ロータ
５２ 高圧部連絡管
５３ 第２高圧・中圧一体ロータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラにおいて生成された蒸気が供給される高圧タービン、中圧タービン、および低圧タービンと、これら高圧タービン、中圧タービン、および低圧タービンに連結された発電機とを備えた蒸気タービン発電プラントに係り、とりわけ、負荷遮断が行われた場合にタービン回転数が上昇することを抑制して信頼性を向上させることができる蒸気タービン発電プラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全を背景として、火力発電設備の高効率化が積極的に進められており、具体的には、６００℃級程度の高温蒸気を利用した蒸気タービン発電プラントの運転が行われている。このような蒸気タービン発電プラントにおいては各部の温度が従来よりも高くなるため、一般的なフェライト系耐熱鋼を用いる場合、この温度上昇に対して各部の機械的強度を確保することが困難になる。このことに対処するために、高温特性に優れた耐熱合金または耐熱合金鋼が使用されることがある。
【０００３】
特に、ボイラにおいて生成される再熱蒸気の温度を６５０℃以上とする場合、中圧タービンのロータおよびケーシングに、オーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼が使用されることがある。このオーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼は、優れた高温特性を有しているが、フェライト系耐熱鋼に比べて材料の製造性が劣る。このため、オーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼を用いて任意の形状を形成すること、および形成後に本来の特性を発揮させることが困難となる場合がある。さらにこのオーステナイト系耐熱合金または耐熱合金鋼は高価であるという問題もある。
【０００４】
また、このオーステナイト系材料はフェライト系材料に比べて熱伝導率が低い。ここで、プラント起動時またはプラント停止時などのように負荷が変化する際、一般的にタービンのロータに熱応力が過大に負荷されることがある。このことにより、オーステナイト系材料を用いる場合には、その熱伝導率が低いために、プラント起動時またはプラント停止時の負荷変化率を低く抑えて熱応力が過大に負荷されることを抑制する必要がある。このため、オーステナイト系材料を用いる場合には、一般的な蒸気タービン発電プラントに比べて運転効率が低下するという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するために、優れた高温特性を有する高価な材料の使用量を低減して蒸気タービン発電プラントの設備コストが上昇することを抑制するとともに、ロータ数が増加することを抑制して振動に対する安定性を確保した蒸気タービン発電プラントが知られている（例えば、特許文献１参照）。この蒸気タービン発電プラントにおいては、中圧タービンが、オーステナイト系耐熱鋼により形成された高温高圧側の第１中圧タービン部とフェライト系耐熱鋼により形成された低温低圧側の第２中圧タービン部とに分離され、この第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に、第１中圧タービン部から排気された蒸気を第２中圧タービン部に供給する中圧部連絡管が連結されている。
【０００６】
この特許文献１に示す蒸気タービン発電プラントにおいて発電機の負荷遮断が行われた場合、まず、所定の整定速度調停率に基づいて、蒸気加減弁とインターセプト弁が急速に全閉する。このことにより、主蒸気の通流および再熱蒸気の通流が遮断されて蒸気タービンのタービン回転数が上昇することが抑制される。なお、このとき、残留していた主蒸気および再熱蒸気によりタービン回転数は一旦上昇するが、各蒸気の通流が遮断されたことによりその後下降する。次に、整定速度調停率に基づいて蒸気加減弁およびインターセプト弁が開弁し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。
【特許文献１】特許第４０７４２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したようにインターセプト弁が全閉した場合であっても、第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に連結された中圧部連絡管内に再熱蒸気が残留しており、この残留蒸気が第２中圧タービン部および低圧タービンに流入し、第２中圧タービン部および低圧タービンにて膨張仕事を行う。このことにより、負荷遮断直後のタービン回転数は上昇し、場合によっては非常調速機が作動することもある。
【０００８】
ここで、このようにタービン回転数を増大させる要因としては以下が挙げられる。
（ａ）蒸気加減弁とインターセプト弁の始動遅れによるもの
（ｂ）蒸気加減弁とインターセプト弁の閉鎖時間によるもの
（ｃ）負荷遮断時の各タービン内および各管内の残留蒸気によるもの
【０００９】
このうち（ａ）と（ｂ）については、蒸気加減弁とインターセプト弁の全閉動作を改善することによりタービン回転数の上昇を抑制することができる。一方特許文献１に示す蒸気タービン発電プラントにおいては、上述の（ｃ）の要因による影響が大きい。すなわち、第１中圧タービン部と第２中圧タービン部との間に連結された中圧部連絡管内に残留している残留蒸気が第２中圧タービン部に流入して膨張仕事を行い、その結果タービン回転数が上昇していると考えられる。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、負荷遮断が行われた場合にタービン回転数が上昇することを抑制して信頼性を向上させることができる蒸気タービン発電プラント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】
【００１１】
本発明は、主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、前記主蒸気が供給される高圧タービンと、前記再熱蒸気が供給される第１中圧タービン部と、前記第１中圧タービン部に中圧部連絡管を介して連結され、当該第１中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される第２中圧タービン部とを有する中圧タービンと、前記第２中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、前記高圧タービン、前記第１中圧タービン部、前記第２中圧タービン部、および前記低圧タービンに連結された発電機と、前記中圧部連絡管内における前記再熱蒸気の通流を遮断可能な過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラントである。
【００１２】
本発明は、主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、前記主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、前記第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、当該第１高圧タービン部から排気された前記主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有する高圧タービンと、前記再熱蒸気が供給される中圧タービンと、前記中圧タービンから排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、前記第１高圧タービン部、前記第２高圧タービン部、前記中圧タービン、および前記低圧タービンに連結された発電機と、前記高圧部連絡管内における前記主蒸気の通流を遮断する過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラントである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、中圧タービンの第１中圧タービン部から排気された再熱蒸気が中圧部連絡管内において通流することを遮断可能な過速度防止弁が設けられている。このことにより、定格負荷運転を行っている間に発電機の負荷遮断が行われた場合、この過速度防止弁により中圧部連絡管内における再熱蒸気の通流を遮断することができる。このため、第２中圧タービン部および低圧タービンに流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００１４】
本発明によれば、高圧タービンの第１高圧タービン部から排気された主蒸気が高圧部連絡管内において通流することを遮断可能な過速度防止弁が設けられている。このことにより、定格負荷運転を行っている間に発電機の負荷遮断が行われた場合、この過速度防止弁により高圧部連絡管内における主蒸気の通流を遮断することができる。このため、第２高圧タービン部に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００１６】
図１に示す蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２および再熱蒸気３を発生させるボイラ４と、高圧ロータ７ａを有し、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、再熱蒸気３が供給される中圧タービン８とを備えている。このうち中圧タービン８は、第１中圧ロータ９ａを含み、再熱蒸気３が供給される第１中圧タービン部９と、第２中圧ロータ１０ａを含み、第１中圧タービン部９に中圧部連絡管１１を介して連結され、第１中圧タービン部９から排気された再熱蒸気３が供給される第２中圧タービン部１０とを有している。ボイラ４は、後述するボイラ給水ポンプ２６から供給される給水を過熱して主蒸気２を発生させる過熱器５と、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再過熱して再熱蒸気３を発生させる再熱器６とを有している。
【００１７】
ボイラ４の過熱器５と高圧タービン７との間に、過熱器５から高圧タービン７に主蒸気２を供給する主蒸気管１２が連結されている。この主蒸気管１２には主蒸気止め弁１３が設けられ、この主蒸気止め弁１３の下流側（高圧タービン７側）には蒸気加減弁１４が設けられている。この蒸気加減弁１４は、蒸気タービンの出力を調整するために主蒸気管１２を通流する主蒸気２の流量を調整可能に構成されている。高圧タービン７と再熱器６との間に、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再熱器６に供給する低温再熱管１５が連結されている。
【００１８】
ボイラ４の再熱器６と第１中圧タービン部９との間に、再熱器６から第１中圧タービン部９に再熱蒸気３を供給する高温再熱管１６が連結されている。この高温再熱管１６には再熱蒸気止め弁１７が設けられ、この再熱蒸気止め弁１７の下流側（第１中圧タービン部９側）にはインターセプト弁（中圧部蒸気弁）１８が設けられている。このインターセプト弁１８は再熱器６から第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の通流を遮断可能に構成されている。
【００１９】
図１に示す中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。ここで、この過速度防止弁１９は、定格負荷運転が行われている場合、常時全開となっている。このため、この過速度防止弁１９としては、中圧部連絡管１１内を通流する再熱蒸気３の圧力損失が増大することを抑制可能な弁を用いることが好ましく、とりわけバタフライ型の弁を用いることが好適である。また、過速度防止弁１９は、中圧部連絡管１１のうち第２中圧タービン部１０に近接した位置に配置することが好ましい。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に、過速度防止弁１９と第２中圧タービン部１０との間に残留している残留蒸気の量をより一層低減させることができる。
【００２０】
この過速度防止弁１９に、過速度防止弁１９を所望の整定速度調定率に基づいてインターセプト弁１８と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。この制御装置２０は、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８にも接続され、発電機２３の負荷遮断が行われた場合にタービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断すると蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。さらにこの制御装置２０は、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全閉動作させた後、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に過速度防止弁１９を全開させる。ここで、過速度防止弁１９を全開させる際、急速に全開させる必要はなく、比較的低速（ランプ状動作）で全開させることが好ましい。あるいは、インターセプト弁１８によるブローダウン動作に影響を与えることがない程度の速度で全開させることが好ましい。このことにより、タービン回転数が上述の最大回転数まで再び上昇することを防止することができる。なお、制御装置２０が過速度防止弁１９を全開させる条件としては、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に限られることはなく、例えばタイマー（図示せず）を用いて所定の時間が経過したことを条件としてもよい。
【００２１】
図１に示すように、第２中圧タービン部１０にクロスオーバー管２１を介して低圧タービン２２が連結されており、この低圧タービン２２は低圧ロータ２２ａを有し、第２中圧タービン部１０から排気された再熱蒸気３が低圧タービン２２に供給されるように構成されている。
【００２２】
また、高圧タービン７、第１中圧タービン部９、第２中圧タービン部１０、および低圧タービン２２に、回転軸２３ａを有する発電機２３が連結されている。すなわち、図１に示すように、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ２４を構成し、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａ、高圧・第２中圧一体ロータ２４、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００２３】
ここで、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａに用いる材料としては、耐熱性の優れたオーステナイト系耐熱鋼を用いることが好ましい。このことにより、第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の温度が高温化された場合（例えば再熱蒸気３の温度が７００℃級の場合）においても、高温時における機械的強度の信頼性を確保することができる。また、高圧タービン７の高圧ロータ７ａ、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａ、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａに用いる材料としては、フェライト系耐熱鋼を用いることが好ましい。このことにより、比較的高価なオーステナイト系耐熱鋼を用いる量を低減させることができ、設備コストが増大することを抑制することができる。
【００２４】
さらに、低圧タービン２２に、この低圧タービン２２から排気される再熱蒸気３を冷却し凝縮させて復水とする復水器２５が連結され、この復水器２５に復水を昇圧してボイラ４の過熱器５に還流するボイラ給水ポンプ２６が連結されている。
【００２５】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２６】
図１に示すように、まず、ボイラ給水ポンプ２６から還流された給水がボイラ４の過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。次に、この主蒸気２が主蒸気管１２へ導かれ、主蒸気止め弁１３および蒸気加減弁１４を通って高圧タービン７に供給される。このとき、主蒸気止め弁１３は全開しているが、蒸気加減弁１４は主蒸気２の流量を調整してタービンの出力を調整するために所望の開度に設定されている。高圧タービン７に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後高圧タービン７から排気されて低温再熱管１５を通ってボイラ４の再熱器６に供給される。
【００２７】
再熱器６に供給された主蒸気２は再過熱され、再熱蒸気３が生成されて高温再熱管１６に導かれ、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８を通って中圧タービン８の第１中圧タービン部９に供給される。このとき、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８は全開になっている。第１中圧タービン部９に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後第１中圧タービン部９から排気されて中圧部連絡管１１に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２中圧タービン部１０に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。第２中圧タービン部１０に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後第２中圧タービン部１０から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。
【００２８】
低圧タービン２２に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後低圧タービン２２から排気されて復水器２５に供給され復水となる。この復水は、ボイラ給水ポンプ２６に送られて昇圧され、ボイラ４の過熱器５に還流される。その後、過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。このようにして蒸気が循環する。
【００２９】
この間、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第２中圧タービン部１０において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとにより構成される高圧・第２中圧一体ロータ２４が回転駆動されている。また、第１中圧タービン部９および低圧タービン２２において、再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａ、および低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１中圧ロータ９ａ、高圧・第２中圧一体ロータ２４、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００３０】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、まず、中圧部連絡管１１に設けられた過速度防止弁１９が所望の整定速度調定率に基づいてインターセプト弁１８と同期して急速に全閉する。この場合制御装置２０は、まず、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したと判断し、その後過速度防止弁１９を全閉動作させる。このことにより中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断して、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減させることができる。
【００３１】
このとき、制御装置２０からの指令を受けて蒸気加減弁１４も同様にして急速に全閉し、主蒸気管１２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して高圧タービン７に流入される残留蒸気の量を低減させるとともに、インターセプト弁１８も急速に全閉し、高温再熱管１６内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断して第１中圧タービン部９に流入される残留蒸気の量を低減させている。このことによりタービン回転数が上昇することを抑制することができる。
【００３２】
なお、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９が全閉した後、残留していた蒸気によりタービン回転数は一旦上昇して最大回転数に達するが、その後各蒸気の通流が遮断されたことによりタービン回転数は下降する。
【００３３】
次に、制御装置２０は、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が下降を開始したと判断し、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９を全開させる。この場合、蒸気加減弁１４、インターセプト弁１８、および過速度防止弁１９の開度が上述の整定速度調定率に基づいて全開し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。この間、過速度防止弁１９は比較的低速（ランプ状動作）で、あるいは、インターセプト弁１８によるブローダウン動作に影響を与えることがない程度の速度で全開する。このことにより、タービン回転数が最大回転数まで再び上昇することを防止することができる。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられ、この過速度防止弁１９に所望の整定速度調定率に基づいて過速度防止弁１９をインターセプト弁１８と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、インターセプト弁１８と同期して過速度防止弁１９を急速に全閉させて、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００３５】
また本実施の形態によれば、中圧タービン８が、オーステナイト系耐熱鋼により形成された第１中圧ロータ９ａを含む第１中圧タービン部９とフェライト系耐熱鋼により形成された第２中圧ロータ１０ａを含む第２中圧タービン部１０とを有している。このことにより、ボイラ４の再熱器６から第１中圧タービン部９に供給される再熱蒸気３の温度が高温化された場合においても、第１中圧タービン部９の高温時における機械的強度の信頼性を確保することができるとともに、比較的高価なオーステナイト系耐熱鋼を用いる量を低減させて設備コストが増大することを抑制することができる。
【００３６】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ２４が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、中圧部連絡管１１に過速度防止弁１９が設けられている例について述べたが、このことに限られることはなく、第２中圧タービン部１０の内部、とりわけ中圧部連絡管１１に近接した位置に設けても良い。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に中圧部連絡管１１内に残留している残留蒸気が第２中圧タービン部１０に流入することを確実に防止して、タービン回転数が上昇することを確実に抑制することができる。
【００３８】
本発明の変形例
次に、本発明による蒸気タービン発電プラントの変形例について説明する。本変形例は、制御装置が発電機の負荷遮断が行われた後に過速度防止弁をインターセプト弁に先行して開閉動作させるものであり、他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。
【００３９】
本変形例においては、制御装置２０は、発電機２３の負荷遮断が行われた後に過速度防止弁１９をインターセプト弁１８に先行して開閉動作させる。すなわち、この制御装置２０は、発電機２３の電流信号と高圧タービン７における主蒸気２の圧力信号とに基づいて、発電機２３の出力と高圧タービン７にかかる負荷との間の関係が、定格運転時における関係と異なっているか否かを判断し、異なっていると判断した場合に負荷遮断が行われたことを電気的に認識して、過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。
【００４０】
このように本変形例によれば、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、インターセプト弁１８に先行して過速度防止弁１９を急速に全閉させる。この場合制御装置２０は、まず、発電機２３の電流信号と高圧タービン７にける主蒸気２の圧力信号とに基づいて、発電機２３の電流と高圧タービン７にかかる負荷との間の関係が定格運転時における関係と異なっていると判断し、その後、過速度防止弁１９を全閉動作させる。このことにより、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流をより一層迅速に遮断することができる。このため、過速度防止弁１９をより一層急速に全閉させ、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減することができ、タービン回転数が上昇することを抑制して信頼性をより一層向上させることができる。
【００４１】
第２の実施の形態
次に、図２により、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図２は、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００４２】
図２に示す第２の実施の形態において、蒸気タービン発電プラントは、高圧タービンの高圧ロータと第１中圧タービン部の第１中圧ロータとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータを構成し、高圧タービンと第１中圧タービン部との間に、高圧タービンから第１中圧タービン部に主蒸気を供給するクーリング蒸気管が連結されている点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４３】
図２に示すように、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータ２７を構成し、高圧・第１中圧一体ロータ２７、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａ、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００４４】
高圧タービン７と第１中圧タービン部９との間に、この高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部を第１中圧タービン部９に供給するクーリング蒸気管２８が連結されている。なお、本実施の形態においては、このように高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部が第１中圧タービン部９に供給されるように構成されているが、このことに限られることはなく、例えば高圧タービン７から排気される主蒸気２の一部が第１中圧タービン部９に供給されるように構成されていてもよい。
【００４５】
図２に示す本実施の形態においては、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第１中圧タービン部９において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとにより構成される高圧・第１中圧一体ロータ２７が回転駆動されている。また、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２において再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａおよび低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａがそれぞれ回転駆動されている。このことにより、高圧・第１中圧一体ロータ２７、第２中圧ロータ１０ａ、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００４６】
また、高圧タービン７から抽気された主蒸気２の一部がクーリング蒸気管２８に導かれて第１中圧タービン部９にクーリング蒸気として供給される。このことにより、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａおよびケーシング（図示せず）を冷却することができる。このため、第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａに用いる材料として耐熱性の優れたオーステナイト系耐熱鋼を用いることなく、フェライト系耐熱鋼を用いることができ、設備コストが増大することを抑制することができる。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における再熱蒸気３の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、中圧部連絡管１１内における再熱蒸気３の通流を迅速に遮断することができる。この場合、過速度防止弁１９により、中圧部連絡管１１内に残留している再熱蒸気３だけではなく、高圧タービン７から抽気されてクーリング蒸気管２８内に残留している主蒸気２が第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入されることを防止することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００４８】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータ２７が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００４９】
第３の実施の形態
次に、図３により、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図３は、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００５０】
図３に示す第３の実施の形態において、中圧タービンは、ボイラの第１再熱器から第１再熱蒸気が供給される第３中圧タービン部を更に有し、この第３中圧タービン部から排気された第１再熱蒸気がボイラの第２再熱器において再熱されて第２再熱蒸気として第１中圧タービン部に供給されている点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図３において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５１】
図３に示すように、中圧タービン８は、第３中圧ロータ３０ａを含み、ボイラ４から再熱蒸気３が供給される第３中圧タービン部３０を更に有している。ボイラ４は、ボイラ給水ポンプ２６から供給される給水を過熱して主蒸気２を発生させる過熱器５と、高圧タービン７から排気された主蒸気２を再熱して再熱蒸気３を発生させる再熱器とを有している。このうち再熱器は、主蒸気２を再熱して第１再熱蒸気３ａを発生させる第１再熱器３１と、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａを再熱して第２再熱蒸気３ｂを発生させる第２再熱器３２とを有しており、再熱蒸気３として第１再熱蒸気３ａと第２再熱蒸気３ｂとをそれぞれ発生させるように構成されている。
【００５２】
高圧タービン７と第１再熱器３１との間に、高圧タービン７から排気された主蒸気２を第１再熱器３１に供給する第１低温再熱管３３が連結されている。
【００５３】
また、第１再熱器３１と第３中圧タービン部３０との間に、第１再熱器３１から第３中圧タービン部３０に第１再熱蒸気３ａを供給する第１高温再熱管３４が連結されている。この第１高温再熱管３４には第１再熱蒸気止め弁３５が設けられ、この第１再熱蒸気止め弁３５の下流側（第３中圧タービン部３０側）には第１インターセプト弁３６が設けられている。この第１インターセプト弁３６は第１再熱器３１から第３中圧タービン部３０に供給される第１再熱蒸気３ａの通流を遮断可能に構成されている。第３中圧タービン部３０と第２再熱器３２との間に、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａを第２再熱器３２に供給する第２低温再熱管３７が連結されている。
【００５４】
さらに、第２再熱器３２と第１中圧タービン部９との間に、第２再熱器３２から第１中圧タービン部９に第２再熱蒸気３ｂを供給する第２高温再熱管３８が連結されている。この第２高温再熱管３８には第２再熱蒸気止め弁３９が設けられ、この第２再熱蒸気止め弁３９の下流側（第１中圧タービン部９側）には第２インターセプト弁（中圧部蒸気弁）４０が設けられている。この第２インターセプト弁４０は第２再熱器３２から第１中圧タービン部９に供給される第２再熱蒸気３ｂの通流を遮断可能に構成されている。
【００５５】
このようにして、第３中圧タービン部３０から排気された第１再熱蒸気３ａがボイラ４の第２再熱器３２において再熱されて第２再熱蒸気３ｂとして第１中圧タービン部９に供給されるように構成されている。
【００５６】
また、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ４１が構成されるとともに、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が構成され、図３に示すように、第１中圧・第３中圧一体ロータ４２、高圧・第２中圧一体ロータ４１、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａおよび発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００５７】
図３に示すように、過速度防止弁１９に、過速度防止弁１９を所望の整定速度調定率に基づいて第２インターセプト弁４０と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。この制御装置２０は、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、および第２インターセプト弁４０にも接続され、発電機２３の負荷遮断が行われた場合にタービン回転数信号に基づいてタービン回転数が上昇したか否かを判断し、上昇したと判断すると蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全閉動作するように構成されている。さらにこの制御装置２０は、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全閉動作させた後、タービン回転数が一旦上昇して最大回転数を経て下降を開始したと判断した場合に過速度防止弁１９を全開させる。
【００５８】
図３に示す本実施の形態において、高圧タービン７において膨張仕事を行った主蒸気２は、その後高圧タービン７から排気されて第１低温再熱管３３を通ってボイラ４の第１再熱器３１に供給される。
【００５９】
第１再熱器３１に供給された主蒸気２は再過熱され、第１再熱蒸気３ａが生成される。この第１再熱蒸気３ａは第１高温再熱管３４に導かれ、第１再熱蒸気止め弁３５および第１インターセプト弁３６を通って中圧タービン８の第３中圧タービン部３０に供給される。このとき、第１再熱蒸気止め弁３５および第１インターセプト弁３６は全開になっている。第３中圧タービン部３０に供給された第１再熱蒸気３ａは膨張仕事を行い、その後第３中圧タービン部３０から排気されて第２低温再熱管３７を通ってボイラ４の第２再熱器３２に供給される。
【００６０】
第２再熱器３２に供給された第１再熱蒸気３ａは再熱され、第２再熱蒸気３ｂが生成される。この第２再熱蒸気３ｂは第２高温再熱管３８に導かれ、第２再熱蒸気止め弁３９および第２インターセプト弁４０を通って第１中圧タービン部９に供給される。このとき、第２再熱蒸気止め弁３９および第２インターセプト弁４０は全開になっている。第１中圧タービン部９に供給された第２再熱蒸気３ｂは膨張仕事を行い、その後第１中圧タービン部９から排気されて中圧部連絡管１１に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２中圧タービン部１０に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。
【００６１】
第２中圧タービン部１０に供給された第２再熱蒸気３ｂは膨張仕事を行い、その後第２中圧タービン部１０から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。この第２再熱蒸気３ｂは低圧タービン２２において膨張仕事を行い、その後低圧タービン２２から排気されて復水器２５に供給されて復水となる。この復水は、ボイラ給水ポンプ２６に送られて昇圧され、ボイラ４の過熱器５に還流される。その後、過熱器５において過熱されて主蒸気２が生成される。このようにして蒸気が循環する。
【００６２】
この間、高圧タービン７において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、第２中圧タービン部１０において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとにより構成される高圧・第２中圧一体ロータ４１が回転駆動されている。同様に、第３中圧タービン部３０において第１再熱蒸気３ａが膨張仕事を行うとともに、第１中圧タービン部９において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとにより構成される第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が回転駆動されている。さらに、低圧タービン２２において第２再熱蒸気３ｂが膨張仕事を行っているため、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１中圧・第３中圧一体ロータ４２、高圧・第２中圧一体ロータ４１、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００６３】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、まず、中圧部連絡管１１に設けられた過速度防止弁１９が所望の整定速度調定率に基づいて第２インターセプト弁４０と同期して急速に全閉する。
【００６４】
このとき、制御装置２０からの指令を受けて蒸気加減弁１４も同様にして急速に全閉し、主蒸気管１２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して高圧タービン７に流入される残留蒸気の量を低減させる。同時に、第１インターセプト弁３６および第２インターセプト弁４０も急速に全閉し、第１高温再熱管３４内および第２高温再熱管３８内における再熱蒸気３（第１再熱蒸気３ａ、第２再熱蒸気３ｂ）の通流を迅速に遮断して第３中圧タービン部３０および第１中圧タービン部９に流入される残留蒸気の量をそれぞれ低減させている。このことによりタービン回転数が上昇することを抑制することができる。
【００６５】
なお、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９が全閉した後、残留していた蒸気によりタービン回転数は一旦上昇して最大回転数に達するが、その後各蒸気の通流が遮断されたことによりタービン回転数は下降する。
【００６６】
次に、制御装置２０は、タービン回転数信号に基づいてタービン回転数が下降を開始したと判断し、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９を全開させる。この場合、蒸気加減弁１４、第１インターセプト弁３６、第２インターセプト弁４０、および過速度防止弁１９の開度が上述の整定速度調定率に基づいて全開し、タービン回転数が無負荷状態における整定回転数に達する。
【００６７】
このように本実施の形態によれば、図３に示す２段再熱型の蒸気タービン発電プラント１においても、中圧タービン８の第１中圧タービン部９と第２中圧タービン部１０との間に連結された中圧部連絡管１１に、内部における第２再熱蒸気３ｂの通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられ、この過速度防止弁１９に所望の整定速度調定率に基づいて過速度防止弁１９を第２インターセプト弁４０と同期して開閉動作させる制御装置２０が接続されている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、第２インターセプト弁４０と同期して過速度防止弁１９を急速に全閉させて、中圧部連絡管１１内における第２再熱蒸気３ｂの通流を迅速に遮断することができる。このため、第２中圧タービン部１０および低圧タービン２２に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００６８】
また本実施の形態によれば、高圧タービン７の高圧ロータ７ａと第２中圧タービン部１０の第２中圧ロータ１０ａとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータ４１が構成されるとともに、第３中圧タービン部３０の第３中圧ロータ３０ａと第１中圧タービン部９の第１中圧ロータ９ａとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータ４２が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【００６９】
第４の実施の形態
次に、図４により、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントについて説明する。ここで図４は、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図である。
【００７０】
図４に示す第４の実施の形態において、高圧タービンは、主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、第１高圧タービン部から排気された主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有している点が異なり、他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７１】
図４に示す蒸気タービン発電プラント１は、主蒸気２および再熱蒸気３を発生させるボイラ４と、主蒸気２が供給される高圧タービン７と、中圧ロータ８ａを有し、再熱蒸気３が供給される中圧タービン８とを備えている。このうち高圧タービン７は、第１高圧ロータ５０ａを含み、主蒸気２が供給される第１高圧タービン部５０と、第２高圧ロータ５１ａを含み、第１高圧タービン部５０に高圧部連絡管５２を介して連結され、第１高圧タービン部５０から排気された主蒸気２が供給される第２高圧タービン部５１とを有している。
【００７２】
ボイラ４の過熱器５と第１高圧タービン部５０との間に、過熱器５から第１高圧タービン部５０に主蒸気２を供給する主蒸気管１２が連結されている。この主蒸気管１２には主蒸気止め弁１３が設けられ、この主蒸気止め弁１３の下流側（第１高圧タービン部５０側）には蒸気加減弁（高圧部蒸気弁）１４が設けられている。この蒸気加減弁１４は、蒸気タービンの出力を調整するために主蒸気管１２を通流する主蒸気２の流量を調整可能に構成されている。
【００７３】
図１に示す高圧部連絡管５２に、内部における主蒸気２の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。ここで、この過速度防止弁１９は、定格負荷運転が行われている場合、常時全開となっている。このため、この過速度防止弁１９としては、高圧部連絡管５２内を通流する主蒸気２の圧力損失が増大することを抑制可能な弁を用いることが好ましく、とりわけバタフライ型の弁を用いることが好適である。また、過速度防止弁１９は、高圧部連絡管５２のうち第２高圧タービン部５１に近接した位置に配置することが好ましい。このことにより、過速度防止弁１９を全閉した場合に、過速度防止弁１９と第２高圧タービン部５１との間に残留している残留蒸気の量をより一層低減させることができる。
【００７４】
また、第１高圧タービン部５０、第２高圧タービン部５１、中圧タービン８、および低圧タービン２２に、回転軸２３ａを有する発電機２３が連結されている。すなわち、図４に示すように、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータ５３を構成し、第１高圧タービン部５０の第１高圧ロータ５０ａ、第２高圧・中圧一体ロータ５３、低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａ、および発電機２３の回転軸２３ａが連結部２９を介して同一軸線上で順次連結されている。
【００７５】
図４に示す蒸気タービン発電プラント１においては、ボイラ４の過熱器５において発生した主蒸気２が主蒸気管１２を通って第１高圧タービン部５０に供給される。第１高圧タービン部５０に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後第１高圧タービン部５０から排気されて高圧部連絡管に導かれ、過速度防止弁１９を通って第２高圧タービン部５１に供給される。このとき、過速度防止弁１９は全開になっている。第２高圧タービン部５１に供給された主蒸気２は膨張仕事を行い、その後第２高圧タービン部５１から排気されて低温再熱管１５を通ってボイラ４の再熱器６に供給される。
【００７６】
再熱器６に供給された主蒸気２は再過熱され、再熱蒸気３が生成される。この再熱蒸気３は高温再熱管１６に導かれ、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８を通って中圧タービン８に供給される。このとき、再熱蒸気止め弁１７およびインターセプト弁１８は全開になっている。中圧タービン８に供給された再熱蒸気３は膨張仕事を行い、その後中圧タービン８から排気されてクロスオーバー管２１を通って低圧タービン２２に供給される。
【００７７】
この間、第２高圧タービン部５１において主蒸気２が膨張仕事を行うとともに、中圧タービン８において再熱蒸気３が膨張仕事を行っているため、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとにより構成される第２高圧・中圧一体ロータ５３が回転駆動されている。また、第１高圧タービン部５０および低圧タービン２２において、主蒸気２および再熱蒸気３がそれぞれ膨張仕事を行っているため、第１高圧タービン部５０の第１高圧ロータ５０ａ、および低圧タービン２２の低圧ロータ２２ａが回転駆動されている。このことにより、第１高圧ロータ５０ａ、第２高圧・中圧一体ロータ５３、低圧ロータ２２ａに連結された発電機２３の回転軸２３ａが回転し、発電機２３が発電している。
【００７８】
ここで、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、高圧部連絡管５２に設けられた過速度防止弁１９が急速に全閉する。このことにより高圧部連絡管５２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断して第２高圧タービン部５１に流入される残留蒸気の量を低減させることができる。
【００７９】
このように本実施の形態によれば、高圧タービンの第１高圧タービン部５０と第２高圧タービン部５１との間に連結された高圧部連絡管５２に、内部における主蒸気２の通流を遮断可能な過速度防止弁１９が設けられている。このことにより、蒸気タービン発電プラント１が定格負荷運転を行っている間に発電機２３の負荷遮断が行われた場合、過速度防止弁１９を急速に全閉させて、高圧部連絡管５２内における主蒸気２の通流を迅速に遮断することができる。このため、第２高圧タービン部５１に流入される残留蒸気の量を低減してタービン回転数が上昇することを抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００８０】
また本実施の形態によれば、第２高圧タービン部５１の第２高圧ロータ５１ａと中圧タービン８の中圧ロータ８ａとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータ５３が構成されている。このことにより、ロータ数が増加することを抑制して、振動に対する安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図２】図２は、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図３】図３は、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【図４】図４は、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービン発電プラントを示す図。
【符号の説明】
【００８２】
１ 蒸気タービン発電プラント
２ 主蒸気
３ 再熱蒸気
３ａ 第１再熱蒸気
３ｂ 第２再熱蒸気
４ ボイラ
５ 過熱器
６ 再熱器
７ 高圧タービン
７ａ 高圧ロータ
８ 中圧タービン
８ａ 中圧ロータ
９ 第１中圧タービン部
９ａ 第１中圧ロータ
１０ 第２中圧タービン部
１０ａ 第２中圧ロータ
１１ 中圧部連絡管
１２ 主蒸気管
１３ 主蒸気止め弁
１４ 蒸気加減弁
１５ 低温再熱管
１６ 高温再熱管
１７ 再熱蒸気止め弁
１８ インターセプト弁
１９ 過速度防止弁
２０ 制御装置
２１ クロスオーバー管
２２ 低圧タービン
２２ａ 低圧ロータ
２３ 発電機
２３ａ 回転軸
２４ 高圧・第２中圧一体ロータ
２５ 復水器
２６ ボイラ給水ポンプ
２７ 高圧・第１中圧一体ロータ
２８ クーリング蒸気管
２９ 連結部
３０ 第３中圧タービン部
３０ａ 第３中圧ロータ
３１ 第１再熱器
３２ 第２再熱器
３３ 第１低温再熱管
３４ 第１高温再熱管
３５ 第１再熱蒸気止め弁
３６ 第１インターセプト弁
３７ 第２低温再熱管
３８ 第２高温再熱管
３９ 第２再熱蒸気止め弁
４０ 第２インターセプト弁
４１ 高圧・第２中圧一体ロータ
４２ 第１中圧・第３中圧一体ロータ
５０ 第１高圧タービン部
５０ａ 第１高圧ロータ
５１ 第２高圧タービン部
５１ａ 第２高圧ロータ
５２ 高圧部連絡管
５３ 第２高圧・中圧一体ロータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、
前記主蒸気が供給される高圧タービンと、
前記再熱蒸気が供給される第１中圧タービン部と、前記第１中圧タービン部に中圧部連絡管を介して連結され、当該第１中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される第２中圧タービン部とを有する中圧タービンと、
前記第２中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、
前記高圧タービン、前記第１中圧タービン部、前記第２中圧タービン部、および前記低圧タービンに連結された発電機と、
前記中圧部連絡管内における前記再熱蒸気の通流を遮断可能な過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
【請求項２】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第２中圧タービン部が第２中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第２中圧ロータとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータを構成していることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項３】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第１中圧タービン部が第１中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第１中圧ロータとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータを構成し、
前記高圧タービンと前記第１中圧タービン部との間に、当該高圧タービンから当該第１中圧タービン部に前記主蒸気を供給するクーリング蒸気管が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項４】
前記再熱器は第１再熱器および第２再熱器を備え、前記再熱蒸気として第１再熱蒸気と第２再熱蒸気をそれぞれ発生させるとともに、
前記中圧タービンは、前記第１再熱器から前記第１再熱蒸気が供給される第３中圧タービン部を更に有し、
前記第３中圧タービン部から排気された前記第１再熱蒸気が前記第２再熱器において再熱され前記第２再熱蒸気として前記第１中圧タービン部に供給されることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項５】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第１中圧タービン部が第１中圧ロータを有し、
前記第２中圧タービン部が第２中圧ロータを有し、
前記第３中圧タービン部が第３中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第２中圧ロータとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータを構成するとともに、前記第３中圧ロータと前記第１中圧ロータとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータを構成することを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項６】
前記ボイラの前記再熱器と前記第１中圧タービン部との間に設けられ、当該再熱器から当該第１中圧タービン部に供給される前記再熱蒸気の通流を遮断可能な中圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、所望の整定速度調定率に基づいて当該過速度防止弁を前記中圧部蒸気弁と同期して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項７】
前記ボイラの前記再熱器と前記第１中圧タービン部との間に設けられ、当該再熱器から当該第１中圧タービン部に供給される前記再熱蒸気の通流を遮断可能な中圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、前記発電機の負荷遮断が行われた後に、当該過速度防止弁を前記中圧部蒸気弁に先行して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項８】
主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、
前記主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、前記第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、当該第１高圧タービン部から排気された前記主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有する高圧タービンと、
前記再熱蒸気が供給される中圧タービンと、
前記中圧タービンから排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、
前記第１高圧タービン部、前記第２高圧タービン部、前記中圧タービン、および前記低圧タービンに連結された発電機と、
前記高圧部連絡管内における前記主蒸気の通流を遮断する過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
【請求項９】
前記第２高圧タービンが第２高圧ロータを有し、
前記中圧タービンが中圧ロータを有し、
前記第２高圧ロータと前記中圧ロータとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータを構成していることを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項１０】
前記ボイラの前記過熱器と前記第１高圧タービン部との間に設けられ、当該過熱器から当該第１高圧タービン部に供給される前記主蒸気の通流を遮断可能な高圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、所望の整定速度調定率に基づいて当該過速度防止弁を前記高圧部蒸気弁と同期して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項１１】
前記ボイラの前記過熱器と前記第１高圧タービン部との間に設けられ、当該過熱器から当該第１高圧タービン部に供給される前記主蒸気の通流を遮断可能な高圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、前記発電機の負荷遮断が行われた後に、当該過速度防止弁を前記高圧部蒸気弁に先行して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項１】
主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、
前記主蒸気が供給される高圧タービンと、
前記再熱蒸気が供給される第１中圧タービン部と、前記第１中圧タービン部に中圧部連絡管を介して連結され、当該第１中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される第２中圧タービン部とを有する中圧タービンと、
前記第２中圧タービン部から排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、
前記高圧タービン、前記第１中圧タービン部、前記第２中圧タービン部、および前記低圧タービンに連結された発電機と、
前記中圧部連絡管内における前記再熱蒸気の通流を遮断可能な過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
【請求項２】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第２中圧タービン部が第２中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第２中圧ロータとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータを構成していることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項３】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第１中圧タービン部が第１中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第１中圧ロータとが一体化されて高圧・第１中圧一体ロータを構成し、
前記高圧タービンと前記第１中圧タービン部との間に、当該高圧タービンから当該第１中圧タービン部に前記主蒸気を供給するクーリング蒸気管が連結されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項４】
前記再熱器は第１再熱器および第２再熱器を備え、前記再熱蒸気として第１再熱蒸気と第２再熱蒸気をそれぞれ発生させるとともに、
前記中圧タービンは、前記第１再熱器から前記第１再熱蒸気が供給される第３中圧タービン部を更に有し、
前記第３中圧タービン部から排気された前記第１再熱蒸気が前記第２再熱器において再熱され前記第２再熱蒸気として前記第１中圧タービン部に供給されることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項５】
前記高圧タービンが高圧ロータを有し、
前記第１中圧タービン部が第１中圧ロータを有し、
前記第２中圧タービン部が第２中圧ロータを有し、
前記第３中圧タービン部が第３中圧ロータを有し、
前記高圧ロータと前記第２中圧ロータとが一体化されて高圧・第２中圧一体ロータを構成するとともに、前記第３中圧ロータと前記第１中圧ロータとが一体化されて第１中圧・第３中圧一体ロータを構成することを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項６】
前記ボイラの前記再熱器と前記第１中圧タービン部との間に設けられ、当該再熱器から当該第１中圧タービン部に供給される前記再熱蒸気の通流を遮断可能な中圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、所望の整定速度調定率に基づいて当該過速度防止弁を前記中圧部蒸気弁と同期して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項７】
前記ボイラの前記再熱器と前記第１中圧タービン部との間に設けられ、当該再熱器から当該第１中圧タービン部に供給される前記再熱蒸気の通流を遮断可能な中圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、前記発電機の負荷遮断が行われた後に、当該過速度防止弁を前記中圧部蒸気弁に先行して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項８】
主蒸気を発生させる過熱器および再熱蒸気を発生させる再熱器を備えたボイラと、
前記主蒸気が供給される第１高圧タービン部と、前記第１高圧タービン部に高圧部連絡管を介して連結され、当該第１高圧タービン部から排気された前記主蒸気が供給される第２高圧タービン部とを有する高圧タービンと、
前記再熱蒸気が供給される中圧タービンと、
前記中圧タービンから排気された前記再熱蒸気が供給される低圧タービンと、
前記第１高圧タービン部、前記第２高圧タービン部、前記中圧タービン、および前記低圧タービンに連結された発電機と、
前記高圧部連絡管内における前記主蒸気の通流を遮断する過速度防止弁と、を備えたことを特徴とする蒸気タービン発電プラント。
【請求項９】
前記第２高圧タービンが第２高圧ロータを有し、
前記中圧タービンが中圧ロータを有し、
前記第２高圧ロータと前記中圧ロータとが一体化されて第２高圧・中圧一体ロータを構成していることを特徴とする請求項８に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項１０】
前記ボイラの前記過熱器と前記第１高圧タービン部との間に設けられ、当該過熱器から当該第１高圧タービン部に供給される前記主蒸気の通流を遮断可能な高圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、所望の整定速度調定率に基づいて当該過速度防止弁を前記高圧部蒸気弁と同期して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の蒸気タービン発電プラント。
【請求項１１】
前記ボイラの前記過熱器と前記第１高圧タービン部との間に設けられ、当該過熱器から当該第１高圧タービン部に供給される前記主蒸気の通流を遮断可能な高圧部蒸気弁と、
前記過速度防止弁に接続され、前記発電機の負荷遮断が行われた後に、当該過速度防止弁を前記高圧部蒸気弁に先行して開閉動作させる制御装置と、を更に備えたことを特徴とする請求項８または９に記載の蒸気タービン発電プラント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１５９７０２（Ｐ２０１０−１５９７０２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７５（Ｐ２００９−２６７５）
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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