タービン

質問

蒸気タービンの勉強中です。タービン排気側に大気放出板と言うのがついてます。ネットで調べると排気圧が異常上昇したときにタービン保護の為に解放(破れる)するらしいのですが、排気圧が異常上昇した時のタービン保護とはどのような意味ですか？排気圧が異常上昇した時に大気放出板を破ってまでしないとタービンに悪い影響があるのですか？素人ですみませんがよろしくお願いします。

回答No.4

Tann3 · ベストアンサー

No.1 & 3 です。ひょっとして、ということで一言追加。

　一般に、「タービン」といえば、「タービン本体」（回転部）だけでなく、タービンの土台やケーシング（外側を覆う部分）、排気室や復水器、それにさまざまな周辺の蒸気配管や蒸気調節弁などを含みます。
　従って、「タービン保護」と言った場合、排気室や復水器の保護まで含めて考えるのが一般的です。

　No.1、No.3はそういう意味で回答しています。

お礼

有り難うございます。大変勉強になりまた。途中のアンサーに御礼をしなくてすみません。ずごくよくわかりました。

回答No.5

ninoue

通常のタービン駆動発電機出力運転中に異常事態が発生した場合には発電機主回路をトリップして緊急停止する必要が出てきます。

例えば送電線事故、発電機絶縁破壊や過負荷、発電機やタービンの異常振動、地震発生などが考えられます。

それらの場合にはボイラーは燃料を絞っても熱容量が大きく、暫くは殆ど変わらない温度圧力流量の蒸気が発生し続けます。

そのままだと発電機の負荷が無くなり、これらの蒸気の力でタービンが加速されて行くので、主蒸気の流量を制御弁を絞ったり遮断弁を働かせたりしてタービンに流れ込む蒸気を少なくし、別経路に主蒸気を逃がしたりして速度上昇を防いだりする訳です。

しかし発電所制御電源の喪失他の原因でこれらの弁の制御装置が動かなかったり、弁自体も機械的に故障してしまったりした場合の最終手段として、タービン入力側の高温高圧の蒸気圧があまり圧力低下の無いまま低圧側に伝わろうとした場合、可動部の無い大気放出板が一定圧力以上で破れて低圧機器部分(復水器など)に高圧が掛かって破壊されるのを防ぐ役割を果たしているのではないでしょうか。

火力発電所については概略を理解し見学をした事がある程度の一般人ですが、概略以上のような動きだと考えられます。

発電機のモータリング状態が発生した場合には、発電機出力保護回路が働き発電機をトリップさせれば何ら問題ないものと考えられます。

ボイラ出力も少なくタービン駆動力も殆ど無い状態は、発電停止前の一時的な状態としてはありますが、発電機出力が殆どゼロとなった時点で発電機の系統からの切り離し==主回路遮断されて終わりとなる筈です。

少しサーチしてみただけですが、発電所には次のような装置があるようです。

http://kikakurui.com/b0/index.html
http://kikakurui.com/b0/B0127-2012-01.html
火力発電用語-蒸気タービン及び附属装置並びに地熱発電設備
(JIS B 0127)

お礼

有り難うございました。大変勉強になりました。

回答No.3

Tann3

No.1です。「お礼」に書かれたことについて：

＞有り難うございます。復水タービンでタービンの後に復水器がついてるのですが、タービンでどのような不具合があるのでしょうかね。

　復水器は、蒸気を冷却水（原発などの場合は海水）で冷やして水に戻すもので、蒸気が水になるので大気圧よりも圧力が低い『真空』状態になります。従って、周囲の大気圧に押されてもつぶれないような構造になっています。逆に復水器が正圧（大気圧よりも圧力が高い）になることは設計上想定しないので、正圧に対しては簡単に壊れます。

　タービン本体は「風車」のようなものですから、そう簡単には壊れません。でも、通常は「蒸気に押されて」動くものが、発電機のモータリングで強制的に回されると、蒸気を「引き出す」ようになり（要するに圧縮機）、羽根にかかる力が逆向きになりますので、予想しない変形や振動をしたり、羽根の付け根などの応力が集中する部分に疲労がたまって亀裂が生じるようなことがあるかもしれません。

　ただ、排気圧が高くなることに対しては、タービン本体よりも排気室や復水器のダメージが大きいといわれています。

回答No.2

tetsumyi

福島原発に関連して水蒸気爆発と言う言葉が出てきましたがこの意味がわかるでしょうか？
原発内部では水蒸気を発生しますが制御不能になって超高温になると、分厚い圧力容器さえ耐え切れず大爆発を起こして核燃料を吹き飛ばすことが最悪の結果として恐れられていました。

同様にタービンでも故障で回転負荷が増えたり、異常燃焼で燃焼室の圧力が想定外に上がると爆発するようにタービンは吹き飛びます。
これは悪影響ではなく、最悪の爆発を逃れるための安全装置です。

お礼

有り難うございました。

回答No.1

Tann3

タービンだけで考えていると排気圧が異常上昇するという事態が想定できませんが、発電機と組み合わせたときには発電機の「モータリング」という事態が考えられます。このときのタービンへの影響は、下記のＱ＆Ａを参照ください。

http://okwave.jp/qa/q8064367.html

　タービンや復水器が壊れると修理代が高くつきますので、圧力で破裂する板（ラプチャー・ディスク）で保護するわけです。ラプチャー・ディスクの交換なら、安くてすみますから。

お礼

有り難うございます。復水タービンでタービンの後に復水器がついてるのですが、タービンでどのような不具合があるのでしょうかね。