[发明专利]涡轮系统以及涡轮系统起动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及对具有机室和以旋转自如的方式安装在该机室内的涡轮转子的涡轮进行起动控制的涡轮系统以及涡轮系统起动控制方法，尤其涉及能够将在涡轮转子中产生的热应力、以及由热膨胀引起的机室的伸长和涡轮转子的伸长的差即伸长差抑制在规定值以下来起动涡轮的涡轮系统以及涡轮系统起动控制方法。 

背景技术

通常，在起动涡轮时，流入涡轮的机室的蒸汽的蒸汽温度上升，同时，该蒸汽的蒸汽流量增大，由此，首先涡轮转子表面的表面金属温度上升。然后，涡轮转子表面的热通过热传导传递至涡轮转子内部。由此，涡轮转子内部的内部金属温度的温度上升比涡轮转子表面的表面金属温度的温度上升迟。因此，涡轮转子的表面和内部之间的温度分布产生偏差，在涡轮转子中产生热应力。在该热应力较大的情况下，存在显著地缩短涡轮转子的寿命的情况。 

因此，公知有将在涡轮的涡轮转子中产生的热应力抑制在规定值以下、同时以使涡轮的起动时间最短的方式对涡轮的起动进行控制的装置(例如参照专利文献1以及专利文献2)。 

其中，在专利文献1所记载的汽轮机起动控制装置中，求出表示涡轮转子的涡轮转速的变化率的涡轮加速度以及表示发电机的负载的上升率的负载上升率来控制涡轮的起动，以使配置在涡轮转子的外周的第一级的第一级金属温度等沿着预先登记的预定的推移图案推移。 

并且，在专利文献2所记载的涡轮起动控制装置中，通过假定涡轮转子的涡轮加速度和发电机的负载上升率恒定而进行计算，减少计算的变量从而简化了计算。 

[专利文献1]日本特开平9-317404号公报 

[专利文献2]日本特开2006-257925号公报 

然而，在起动涡轮时，通过设置在涡轮转子和收纳该涡轮转子的机室之间的蒸汽通路部的蒸汽的温度上升同时蒸汽的流量增大。在该情况下，涡轮转子以及机室都在涡轮转子的长轴方向伸长。此处，涡轮转子和机室的材料以及形状分别不同。由此，涡轮转子的伸长量和机室的伸长量不同，同时，涡轮转子的伸长量变化的趋势和机室的伸长量变化的趋势也不同。因此，作为涡轮转子的伸长与机室的伸长的差的伸长差变大，考虑在最坏的情况下涡轮转子侧的旋转部件与机室侧的静止部件接触的情况。 

发明内容

本发明就是考虑这种问题而做出的，其目的在于提供一种能够将在涡轮转子中产生的热应力、以及由热膨胀引起的机室的伸长和涡轮转子的伸长的差即伸长差抑制在规定值以下来起动涡轮的涡轮系统以及涡轮系统起动控制方法。 

基于本发明的涡轮系统的特征在于，具有：涡轮，具有机室和旋转自如地安装在该机室内的涡轮转子；主蒸汽管，连接在该涡轮的机室的上游侧；控制阀，设置在该主蒸汽管上，对流入所述机室的蒸汽的流量进行调节；发电机，连接在所述涡轮转子上；以及，起动控制装置，控制所述控制阀从而起动所述涡轮，所述起动控制装置具有：起动控制单元，根据流入所述机室的蒸汽的包含管内蒸汽压力、管内蒸汽温度以及管内蒸汽流量的蒸汽条件、涡轮转子的转子温度以及机室的机室温度，来预测在预测时间区间内在涡轮转子中产生的热应力、和由热膨胀引起的机室的伸长与涡轮转子的伸长的差即伸长差，以将这些预测的热应力以及伸长差抑制在规定值以下的方式按照每个时间段计算该预测时间区间内的所述控制阀的操作量推移图案，并根据该操作量推移图案求出所述控制阀的操作量；以及，控制阀控制单元，根据由该起动控制单元求出的所述控制阀的操作量来驱动所述控制阀。 

并且，基于本发明的涡轮系统起动控制方法的特征在于，起动所述涡轮系统，所述涡轮系统具有：涡轮，具有机室和旋转自如地安装在该机室内的涡轮转子；主蒸汽管，连接在该涡轮的机室的上游侧；控制阀，设置在该主蒸汽管上，对流入所述机室的蒸汽的流量进行调节；发电机，连接 在所述涡轮转子上；以及，起动控制装置，具有控制所述控制阀而使涡轮起动的起动控制单元和控制阀控制单元；其中，所述涡轮系统起动控制方法具有以下过程：利用所述起动控制装置的起动控制单元，根据流入所述机室的蒸汽的包含管内蒸汽压力、管内蒸汽温度以及管内蒸汽流量的蒸汽条件、涡轮转子的转子温度、以及机室的机室温度，来预测在预测时间区间内在涡轮转子中产生的热应力、和由热膨胀引起的机室的伸长与涡轮转子的伸长的差即伸长差，以将这些预测的热应力以及伸长差抑制在规定值以下的方式按照每个时间段计算该预测时间区间内的所述控制阀的操作量推移图案，并根据该操作量推移图案求出所述控制阀的操作量；以及，利用所述起动控制装置的控制阀控制单元，根据由所述起动控制单元求出的所述控制阀的操作量，来驱动所述控制阀。