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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。

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A 回答 (5件)

 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。
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この回答へのお礼

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。

お礼日時:2013/05/21 21:52

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)
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この回答へのお礼

有り難うございました。大変勉強になりました。

お礼日時:2013/05/23 05:15

 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。
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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。
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この回答へのお礼

有り難うございました。

お礼日時:2013/05/21 05:12

 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://oshiete.goo.ne.jp/qa/8064367.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。
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この回答へのお礼

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。

お礼日時:2013/05/20 05:31

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Q発電機モータリング

電力会社と並列で蒸気タービン発電機を運転しています。発電機がモータリングするってどうゆう意味ですか?何かおかしな事になるんですか?タービンを回す蒸気が少なくなるとなるんですか?

Aベストアンサー

 No.1さんの回答のとおり、発電機がモーターになるということです。

 通常は、蒸気の圧力でタービンの羽根を押して回転方向のエネルギーを与え、その回転力で発電するわけです。そのためには、発電周波数が電力系統の周波数よりも「速く」(位相が進む)なるように蒸気を供給し続けます。

 ところが、供給する蒸気が少ないと、発電周波数が系統の周波数よりも「遅く」なり(位相が遅れる)、発電機は電力系統から電気を受けとって、電力系統の周波数に引きづられて回転するようになります。これがモータリングです。

 発電機自体はモータリングでも特に問題はないようですが、蒸気タービンは、「蒸気に押される」状態から「蒸気を引き出す」状態となり、一種のコンプレッサー(圧縮機)になります。タービンの羽根は「押される」形状で作られていますので、「引っ張る」状態では力のかかり方が設計状態とは異なり、異常な応力がかかったり、異常振動したりする可能性があります。また、通常、仕事をして温度・圧力の下がった蒸気を水に戻す復水器(真空状態)に、逆に高温・高圧の蒸気を吹き出すことになるので、短時間で設計温度・圧力を超過する可能性があります。
 従って、主に蒸気タービンの理由から、一定時間以上のモータリングは避けるべきと言われているようです。

 No.1さんの回答のとおり、発電機がモーターになるということです。

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Qタービン発電機の制御について

廃棄物焼却炉から発生する蒸気によりタービン発電機を運転しています。発生する蒸気量は常に変動しています。発電機の定格は1980kw、1500rpmで、発生する蒸気量により1000~1980kwで発電しています。蒸気タービンの定格は6700rpmで、蒸気タービンと発電機は減速機により連結されています。つまり蒸気タービンは6700rpm、発電機は1500rpmで常に回転していることになります。                                ここで疑問なのは、蒸気量が、例えば10tから15tへ増加すると、発電量は900 kwから1400kwへ増加するのに、蒸気タービンと発電機の回転数は変わらない、ということです。単純に考えると、蒸気量が増加すれば、蒸気タービンの回転数も増加し、発電量も増えると思うのですが。         蒸気量が増加しても、回転数を変えずに、発電量を増加させる仕組みを教えてください。   

Aベストアンサー

同期発電機なら回転数が大きく変化することはありません。同期機の回転数は周波数で決まるからです。出力が1.5倍になったからといって回転数も1.5倍にはなりません。
蒸気量を増やしたとき、増加した蒸気量分のエネルギーはタービンの回転数を増加させるのではなく、トルクを増す方向に働きます。
現実には蒸気量を増やすと運転点が変化するので、わずかながら回転数は増加します。その場合、電圧や周波数が変動するためガバナで調整します。

同期機の速度制御、出力制御などの詳細は、電験のテキストか電気機器の専門書に説明があります。


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