JIS B 8105:2004 蒸気タービン―受渡試験方法―改造時の性能確認 | ページ 3

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B 8105 : 2004
   CP : 復水予熱器
    DC : ドレン冷却器
   EC : エゼクタ式空気抽出器
                           図1 再熱再生復水タービンの系統図(一例)
      a) 単純復水又は背圧タービン              b) 抽気復水又は背圧タービン
                                   図2 非再生タービンの系統図

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                                                                                   B 8105 : 2004
g) タービンの改造 (turbine retrofit) 熱的性能向上のためのタービン機械設備の改良・劣化改造。
    ただし,サイクルの修正や他の発電設備(例えばボイラ,給水加熱器など)の改造は含まない。
h) 絶対的な保証 (absolute guarantee) 元の設備の性能とは無関係に,独立した改造後の設備の保証。
i)  相対的な保証 (relative guarantee) 改造した設備による改善量の保証。
j)  基準試験 (baseline test)(1) 発電所の基準のヒートバランスを定義するために,改造仕様発行前に行う
    詳細試験で,プラント全体の性能試験。試験方法はJIS B 8102による。
     注(1) この試験はこの規格に含まれていない。JIS B 8102参照。
k) タービン改造前試験 (pre-retrofit test) 相対的な保証値の基準値を定義するためのタービン改造前の
    試験。
l)  タービン改造後試験 (post-retrofit test) 相対的な保証値を確認するために,タービン改造前試験と関
    連付けて行われる試験。試験はタービン改造前試験と同じ測定方法で行う。
m) 熱的受渡試験 (thermal acceptance test)(1) 新規プラントの絶対的な性能保証値を測定するために,相
    当する規格に従って行う詳細試験。
n) 絶対的タービン改造後試験 (absolute post-retrofit test) 構成部品又は全体の絶対的な保証値を確認す
    るために,改造後に行われる試験。
o) 確認試験 (verification tests) 改造された設備の性能を確認することを目的とするすべての形式の試
    験(改造前試験及び改造後試験並びに絶対的改造後試験,又は熱的受渡試験のいずれか。)。
p) 試験の許容値 (test allowance) 測定値と特定の改造プロジェクトにおける経年変化や,その他の状況
    における試験の不確かさを考慮した,修正後の性能値との間の契約裕度値。
q) 熱供給 (thermal power) 外部からタービンプラント全体に対する熱量の供給。
r) 構成部品の効率 (component efficiency) 蒸気タービンの特定の構成部品の効率をいい,ケーシング断
    熱効率(過熱域の膨張線によるもの及び湿り域の膨張線によるもの)及び構成部品の圧力損失割合と
    いった特定のタービン改善に関係する保証値。
    備考 この規格は蒸気タービン全体よりも,1個のケーシングなどの特定の構成部品を改造すること
          が多いことを想定している。したがって,蒸気タービンケーシング効率及び構成部品の圧力損
          失割合といった,特定のタービン改善に関係する保証値が適切である。構成部品の性能の一般
          的な定義は次に示され,計算例を附属書Iの3.に示している。
s)  ケーシング断熱効率−過熱域で膨張する場合 (cylinder isentropic efficiency−expansion in superheated
    region) 完全断熱変化の比エンタルピー降下に対する,蒸気の実際の膨張による実比エンタルピーの
    降下で表される測定可能な全体効率である。ケーシングの断熱効率は基準とされる効率である。蒸気
    が入口と出口とも過熱蒸気のとき,比エンタルピーはその点の圧力と温度の測定から直ちに求められ
    る(図3参照)。
                                                  hin hout
                        ケーシング断熱効率 :   cyl          (10)
                                                     hs

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                                 図3 高圧ケーシングの断熱効率
    備考 “入口”の条件は,ケーシング効率と弁圧力損失[3.3 v) 参照]を明確に区別するために,入
          口弁の後の値とするのが望ましい。“出口”の条件は全低温再熱蒸気がボイラに戻っていく前に
          測定し,蒸気タービンからの戻り蒸気と混合したバランスピストン漏れを含むものとする。
            入口弁の下流の圧力測定には特別の注意が必要である。
            もしタービンのケーシング入口部において,渦流を生じているならば,圧力は,弁とタービ
          ン本体の間の内部連絡管において測定することが望ましい。弁本体での圧力測定は避けるべき
          である。弁の下流で圧力の測定ができないときには,保証は弁前からタービンの出口までの圧
          力降下によるものとし,合意された弁圧力損失値を用いる。
      その他の影響度の小さなもの,例えば冷却蒸気の注入やタービンのグランド漏れは含めないが,合
    意により効率計算式に適正な修正を加えることによって,含めることがある。
t) ケーシングの乾き基準の断熱効率 (efficiency on dry basis) タービンケーシング内を通過する蒸気が,
    一部又はすべて湿り域にある場合,“乾き基準の断熱効率”を,次の式で定義する。この値は,参考目
    的で利用される。
                              =
                          cyl-dry   /x
                                  cyl ( in xout )2
                                               /   (11)
      蒸気タービンの断熱効率“  cyl   は,s)に示すとおりだが,内在する湿りの影響も含まれる。
      湿り域での膨張線は,一般的に段落効率での湿りの影響が,湿り量1 %の変化につき1 %の効率へ
    の影響を及ぼすものとするという仮定による(例示だけ)。入口条件が乾き状態で出口条件が湿り状態
    である場合は,附属書Iの3.1で扱う。
u) ケーシング断熱効率−湿り域で膨張する場合 (cylinder isentropic efficiency−expansion involving wet
    region) 排気損失“LL”(主として動エネルギー)がかなりの大きさをもち,内部での蒸気膨張が部
    分的に湿り域にある低圧蒸気タービンでは,種々の定義がされることがある(附属書Iの3.参照)。し
    かし,出力バランスから推定する全体効率を次に示す(図4参照)。
                                                  hin hout
                        ケーシング断熱効率 :   cyl           (12)
                                                     hs

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                                                                                   B 8105 : 2004
                                   図4 低圧タービンの膨張線
    備考 湿り域で運転する蒸気タービンにおいては,比エンタルピーの決定は非常に困難なので,トレ
          ーサ法のような特別な技術を用いる。
            比エンタルピー“ h”は,“UEEP”(有効エネルギー最終点)と呼ぶ。この点は湿り域にあ
                             out
          り,通常は全体サイクルの出力バランス計算から推定する。試験サイクルのある部分において,
          発見されない効率低下要因が,低圧蒸気タービンの効率をかなり低くしてしまう可能性がある
          ため,この計算結果は慎重に扱うべきである。
            低圧膨張線は,次の式を満足するまで反復計算して, hを求める。
                                                             out
          蒸気タービンケーシング内部出力 : 
                  Σ(高圧+中圧+低圧)−外部損失(機械的,電気的など)=発電機出力
            湿分と排気損失を含んだ低圧タービンに関係する他の定義は,附属書Iの3.及び6.3.8に示す。
v) 弁と配管における圧力損失割合 (percentage pressure loss in valves and pipes) 圧力損失の原因となる
    構成部品は,全タービンプラント効率に重大な影響を及ぼす。損失は蒸気加減弁の全開位置で見積も
    るべきであり,内部圧力に対する圧力降下比率として与える。代表的な例としてs)に示す高圧蒸気タ
    ービンの主弁設備と配管の改造の場合,弁入口での取合点 pから高圧タービン入口管の測定点
                                                         tp                              pに
                                                                                           in
    よって,次のように示す。
                              ptp  pin
                          pn           (13)
                                ptp
w) のみ込み容量 [flow-passing capacity (FPC)   ] 蒸気タービンケーシング効率向上による結果の出力の
    増加は,不変の(すなわち一定の)のみ込み容量によって評価する。
      FPCは次のように定義する。
                                 min           1
                         FPC                             (14)
                                                   in2
                                p/v
                                 in  in  1( pout / p)
      もし,FPCが変化した場合には,全電気出力に及ぼす効果は,ヒートバランス計算によって計算し
    なければならない。通常は臨界を超えた圧力比で膨張するので,上の式を単純化すると次になる。
                                 min
                         FPC             (15)
                                p/v
                                 in  in
      合意をした場合には,他のFPC計算の方法を採用してもよい。もし,FPCが目標とした値に達しな
    い場合でも,その差のための修正は許されない。

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3.4 保証値 (guidance on guarantees)

 一般的に,実際の性能又は実際の性能変化量を確認することがで
きるような値を,保証値として用いる。
  改造された蒸気タービンプラントは,通常少なくとも,全体の蒸気タービンの中の一つの部品又はケー
シングの近代化を含んでいる。したがって,部品と全体との性能効果を区別することは重要である。さら
に,現在の機械の改造は,オリジナルの製造業者(OEM)又は他の製造業者によって行われる。改造する
設備の製造業者は,各部品の性能をよく知っていたとしても,必ずしもそのプラントの状態を知っている
ということではないために,新しい絶対的な保証には否定的である。OEMだけが現在の機械の知識をもっ
ていて,性能改善における保証に自信をもっていると考えられる。
  そのために絶対的又は相対的な性能保証の,どちらを提示すればよいかという問題が起こるので表3に
示した相対的な保証又は絶対的な保証に対する,プラント全体及び各部品の保証の選択肢に従って,決定
することを推奨する。
                                        表 3 保証選択肢
                                 乾き域                                湿り域
    タービン部位
                       絶対保証         相対保証              絶対保証             相対保証
        部品            3.4.1 a)         3.4.2 a)              3.4.1 a)             3.4.2 a)
 (ケーシング断熱効    (推奨)         (推奨)        (採用すべきでない)  (採用してもよい)
 率,圧力損失割合)
        全体           3.4.1 b)(2)      3.4.2 a)(2)           3.4.1 b)(2)         3.4.2 a)(2)
                                   (採用してもよい)
(熱消費率又は出力) (採用してもよい)                 (採用すべきでない)      (推奨)
                                        3.4.2 b)(3) (すべての蒸気通路部を交換す  3.4.2 b)(4)
                                  (採用すべきでない)                        (採用してもよい)
                                                     る場合“採用すべきでない”が
                                                         “推奨”に変わる)
 注(2) 通常の全体性能の事前改造承認が必要である(確認しなければならない)。
   (3) 3.4.2 a)(採用してもよい)の方法より正確さに欠ける。
   (4) 3.4.2 a)(推奨する)の方法より正確さに欠ける。
  のみ込み容量(FPC)における保証の確認は,完全なサイクルに基づいているため,流量の正確な測定
と絶対的な試験が必要である。部品並びに全体の,絶対的又は相対的な性能については,引き合い仕様書
に明記して受渡当事者間で事前に合意していなければならない。
3.4.1  絶対的な保証 (absolute guarantee) この規格は二つの形態の絶対的な保証値と確認方法を示す。
a) 交換した部品の絶対的な性能を直接測定する方法 (direct measurement of absolute performance of
    replaced component) 蒸気タービンのケーシング断熱効率が,比エンタルピーの降下試験により求め
    られるような,すべてが過熱域で運転される蒸気タービンの場合には,蒸気タービンの性能が直接測
    定できるので,蒸気タービンケーシングの絶対的な効率が,保証のための適切な方法となる。
      全プラント性能に交換部品が及ぼす効果は,参考値として計算によって評価する。そして,これは
    契約書上で合意して行う。その部品がプラントの熱力学的なサイクルに影響を与えるならば,特別な
    注意を払わなければならない。抽気圧力の違い,再熱器の状態の変更,のみ込み容量の変化などがあ
    る場合があげられる。
      許容できないほど正確さを欠き,交換した部品の効率を,全体的な性能試験の結果から間接的に決
    定しなければならない場合(例えば,蒸気タービンが一部湿り域で運転されていて,比エンタルピー
    が決定できない場合など)は,全体プラントに対する改善量として保証することを推奨する(3.4.2参
    照)。
b) 改造後の絶対的な熱消費率 (absolute heat rate after modification) この場合,改造後の熱的受渡性能

――――― [JIS B 8105 pdf 15] ―――――

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