JPH01277605A - 湿分分離加熱器異常検出装置 - Google Patents

湿分分離加熱器異常検出装置

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JPH01277605A
JPH01277605A JP10590288A JP10590288A JPH01277605A JP H01277605 A JPH01277605 A JP H01277605A JP 10590288 A JP10590288 A JP 10590288A JP 10590288 A JP10590288 A JP 10590288A JP H01277605 A JPH01277605 A JP H01277605A
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(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は蒸気タービンプラントに係り、特に蒸気中の湿
分を除去し、さらに加熱して過熱蒸気を得る湿分分離加
熱器の異常の有無を監視するために用いられる湿分分離
加熱器異常検出装置に関する。
(従来の技術) 原子力発電プラントにおいては、原子炉または蒸気発生
器で得られる蒸気か蒸気タービンに送られ、その内部で
蒸気が膨脹してタービンロータが回され、このとき蒸気
タービンに結合された発電機が回転し、電力が得られる
ようになっている。
ここで使用される蒸気タービンは、いわゆる高圧タービ
ンおよび低圧タービンからなる、それぞれ独立した車室
に出力を取出すためのタービンロータを収めたものとし
、て構成される。高圧タービン内で膨脹した蒸気は湿り
蒸気となっており、そのまま低圧タービンに送られた場
合、タービン効率が著しく損なわれ、また湿分、つまり
水滴は低圧タービンの構成部品(動翼等)を浸食する原
因となるために蒸気中の湿分を除去する様々な方法が採
られている。その一つの方法として高圧タービンと低圧
タービンとの間に湿分分離加熱器を設けるやり方がある
第3図はこのような湿分分離加熱器を採用した蒸気ター
ビンプラントの一例を示しており、原子炉1で発生した
蒸気は高圧タービン2に導かれて膨脹した後、その出口
で等量に分けられ、それぞれ湿分分離加熱器3a、3b
に導かれる。湿分分離加熱器3aに流れた蒸気は湿分分
離器(図示せず)に導かれて湿分を除去され、さらに内
外を伝熱面によって隔てられた加熱器4aの外側(伝熱
管外)流動する間に原子炉lから高圧タービン2に向か
う蒸気経路から抽出されて加熱器4aの伝熱面内側(伝
熱管内)に導かれた加熱蒸気によって加熱され、低圧タ
ービン5に送られる。また湿分分離加熱器3bに流れた
蒸気も同様に湿分分離器(図示せず)を経て加熱器4b
に導かれ、加熱蒸気によって加熱されて低圧タービン5
の人口で加熱器4aから送られる蒸気と合流させられる
なお、符号6a、5bは加熱蒸気の流量を調節している
調節弁であって、湿分分離加熱器制御装置7から出力さ
れる流量制御信号QaSQbによってそれぞれ制御され
る。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記した加熱54a、4bは、いわゆる多管
式熱交換器の一種であり、多数の伝熱管からなる管束を
備えているが、゛管束中の極く少数の伝熱管が何らかの
原因により破損することがある。この場合、伝熱管内を
流れる加熱蒸気はその外を流れるサイクル側の蒸気より
も圧力、温度共に高く、破損箇所から加熱蒸気が外に向
かりて高速で噴出し、隣接する伝熱管が噴出する加熱蒸
気の直撃を受け、正常な伝熱管にも損傷が拡がる危険性
がある。また、噴出する加熱蒸気はサイクル側の蒸気と
混合されるためにサイクル側蒸気の圧力が上昇し、また
温度も高くなる。この結果、低圧タービン5には設計圧
力および温度以上の蒸気が流れ、低圧タービン5内の金
属部分が急激に加熱されて熱衝撃に見舞われる等の懸念
があり、また、温度上昇した蒸気が導かれる低圧タービ
ン5人口部の熱膨張により回転部と静止部との接触が発
生し、低圧タービン5の損傷を招く可能性がある。
一方、湿分分離加熱器゛制御装置7が故障して流量制御
信号Qa%Qbが調節弁6 a s 6 bのうちの一
つを開方向に動作させた場合、または調節弁6a、6b
の故障によりそのうちの一つが開方向に動作した場合に
は、伝熱管内を流れる加熱蒸気の圧力および温度が上昇
するためにサイクル側の蒸気の温度が高くなる。このた
め、低圧タービン5には設計温度以上の蒸気が流れ、低
圧タービン5人口部の熱、膨脹が大きくなり、上記と同
様の不具合が生じる。さらに、調節弁6 a s 6 
bの一つが誤動作による流量制御信号Qa、Qbを受け
て閉方向に動作した場合、または調節弁6a、5bの故
障で一つが閉方向、動作した場合には加熱蒸気の減少に
よりサイクル側の蒸気の温度が下がり、正常に働いてい
る調節弁6as 6bを通る蒸気との間で温度差が生じ
、この場合は故障した系統の低圧タービン5人口部の熱
収縮が大きくなり、上記同様の不具合が発生する。
従来、これらの加熱器4 a s 4 bの伝熱管の破
損、湿分分離加熱器制御装置7および調節弁5a。
6bの故障等によって引起こされる湿分分離加熱器3 
a s 3 bおよび低圧タービン5の不具合に対し、
特別な対策は考えられなく、蒸気タービンプラントの安
定性が損なわれている。
そこで、発明の目的は加熱器の伝熱管破損、湿分分離加
熱器および調節弁の故障を速やかに検出し、湿分分離加
熱器および低圧タービンの保護を図るようにした湿分分
離加熱器異常検出装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明による湿分分離加熱器異常検出装置は、高圧ター
ビンと、2個の蒸気入口を有する低圧タービンとを結ぶ
経路内に湿分分離加熱器を備えたものにおいて、湿分分
離加熱器から低圧タービンの第1、の蒸気入口に流入す
る蒸気の圧力を検出する圧力検出器から出力される第1
の圧力信号と、湿分分離加熱器から低圧タービンの第2
の蒸気入口に流入する蒸気の圧力を検出する圧力検出器
から発せられる第2の圧力信号との制御偏差を演算する
圧力差演算器と、この圧力差演算器の出力の絶対値が許
容値を超えたときに圧力差異常信号を出力する圧力差異
常検出回路とからなる第1の回路と、湿分分離加熱器か
ら低圧タービンの第1の蒸気入口に流入する蒸気の温度
を検出する温度検出器から出力される第1の温度信号と
、湿分分離加熱器から低圧タービンの第2の蒸気入口に
流入する蒸気の温度を検出する温度検出器から出される
第2の温度信号との制御偏差を演算する温度差演算器と
、この温度差演算器の出力の絶対値が許容値を超えたと
きに温度差異常信号を出力する温度差異常検出回路とか
らなる第2の回路と、第1および第2の回路の双方の出
力に基づいてその論理和を湿分分離加熱器異常信号とし
て出力する第3の回路とを備えることを特徴とするもの
である。
(作用) 湿分分離加熱器、湿分分離加熱器制御装置および調節弁
の全部が正常な場合、湿分分離加熱器異常検出装置によ
る湿分分離加熱器異常信号は論理値Oが出力される。
一方、湿分分離加熱器、湿分分離加熱器制御装置および
調節弁のいずれかの部分で故障等が発生した場合、湿分
分離加熱器異常検出装置による湿分分離加熱器異常信号
は論理値1が出力される。
これにより上記の各部分における故障等の有無を速やか
に検出することができる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図および第2図を参照して説明
する。なお、第1図中、第3図に示される構成と同一の
ものには同一の符号を付しており、これらについては説
明を省略する。
第1図において、低圧タービン5の一方の蒸気入口と通
じている湿分分離加熱器3aから送られるサイクル側の
蒸気圧力が圧力検出器11aにより、また蒸気温度が温
度検出器12aによってそれぞれ検出され、低圧タービ
ン入口蒸気圧力信号Paおよび低圧タービン入口蒸気温
度信号Taとして湿分分離加熱器異常検出装置13に出
力される。
一方、低圧タービンの他方の蒸気入口と通じている湿分
分離加熱器3bから送られるサイクル側の蒸気圧力が圧
力検出器11bにより、また蒸気温度が温度検出器12
bによって各々検出され、低圧タービン入口蒸気圧力信
号pbおよび低圧タービン入口蒸気温度信号Tbとして
湿分分離加熱器異常検出装置13に出力される。なお、
図中符号14はタービン保護装置を示している。
第2図において、上記した低圧タービン入口蒸気圧力信
号Paおよびpbは湿分分離加熱器異常検出装置13の
圧力差演算器15に各々入力され、そこで偏差を求める
演算が行われ、圧力差信号Dpがつくられる。この圧力
差信号Dpは圧力差異常検出回路16に出力される。圧
力差異常検出回路16では圧力差信号Dpの絶対値が許
容値を超えた場合に論理値1を出力し、一方、許容値に
満たない場合は論理値0を出力する演算が行われ、圧力
差異常信号Apとしてオア回路17に出力される。
さらに、低圧タービン入口蒸気温度信号TaおよびTb
は温度差演算器18にそれぞれ入力され、そこで偏差を
求める演算が行われる。その演算結果である温度差信号
Dtは温度差異常検出回路19に出力される。温度差異
常検出回路19では温度差信号Dtの絶対値が許容値を
超えた場合に論理値1を出力し、一方、許容値に満たな
い場合は論理値0を出力する演算が行われ、温度差異常
信号Atとしてオア回路17に出される。
このオア回路17には圧力差異常信号Apと温度差異常
信号Atとが入力され、論理和演算が行われ、圧力差異
常信号Apまたは温度差異常信号Atが論理値1の場合
に湿分分離加熱器異常信号Aptとして論理値1が湿分
分離加熱器制御装置7およびタービン保護装置14(第
1図参照)に与えられる。
次に、上記のように構成した湿分分離加熱器異常検出装
置の作用を説明する。
加熱器4a、4bの伝熱管の破損、湿分分離加熱器制御
装置7および調節弁6a、6bの故障が発生していない
場合には低圧タービン入口蒸気圧力信号Paと低圧ター
ビン入口蒸気圧力信号pbとがほぼ等しく、また低圧タ
ービン入口蒸気温度信号Taと低圧タービン入口蒸気温
度信号Tbとがほぼ等しいために 1 (低圧タービン入口蒸気圧力信号Pa)−(低圧タ
ービン入口蒸気圧力信号Pb)IΦ0く圧力差許容値 1 (低圧タービン入口蒸気温度信号Ta)−(低圧タ
ービン入口蒸気温度信号Tb)l÷0く温度差許容値 となる。したがって、圧力差異常信号Apと温度差異常
信号Atとが共に論理値0となり、湿分分離加熱器異常
信号Aptとして論理値0が出力される。
一方、加熱器4aにおいて伝熱管の破損が発生した場合
には、低圧タービン入口蒸気圧力信号Paおよび低圧タ
ービン入口蒸気温度信号Taが低圧タービン入口蒸気圧
力信号pbおよび低圧タービン入口蒸気温度信号Tbよ
りもそれぞれ大きくなり、 1 (低圧タービン入口蒸気圧力信号Pa)−(低圧タ
ービン入口蒸気圧力信号Pb)l>圧力差許容値 1 (低圧タービン入口蒸気温度信号Ta)−(低圧タ
ービン入口蒸気温度信号Tb)l>温度差許容値 となる。したがって、圧力差異常信号Apと温度差異常
信号Atとは共に論理値1となり、湿分分離加熱器異常
信号Aptとして論理値1が出力される。
また、湿分分離加熱器制御装置7の故障により調節弁6
aを開方向に動作させる流量制御信号Qaが出された場
合、または調節弁6aが故障して開方向に動作した場合
には低圧タービン入口蒸気圧力信号Paと低圧タービン
入口蒸気圧力信号pbとがほぼ等しく、また低圧タービ
ン入口蒸気温度信号Taが低圧タービン入口蒸気温度信
号Tbよりも大きくなるために、 1 (低圧タービン入口蒸気圧力信号Pa)−(低圧タ
ービン入口蒸気圧力信号Pb)l−FOく温度差許容値 1 (低圧タービン入口蒸気温度信号Ta)−(低圧タ
ービン入口蒸気温度信号Tb)l>許容温度差 となる。したがって、圧力差異常信号Apは絶対値0、
温度差異常信号Atは論理値1となり、湿分分離加熱器
異常信号Aptとして論理値1が出力される。
また、湿分分離加熱器制御装置7の故障により調節弁6
aを閉方向に動作させる流量制御信号Qaが出された場
合、あるいは調節弁6aが故障して閉方向に動作した場
合には、低圧タービン入口蒸気圧力Paと低圧タービン
入口蒸気圧力pbとがほぼ等しく、また低圧タービン入
口蒸気温度信号Taが低圧タービン入口蒸気温度信号T
bよりも小さくなり、 1 (低圧タービン入口蒸気圧力信号Pa)−(低圧タ
ービン入口蒸気圧力信号Pb)+Φ0く圧力差許容値 1 (低圧タービン入口蒸気温度信号T a )’ −
(低圧タービン入口蒸気温度信号Tb)l>温度差許容
値 となる。したがって、圧力差異常信号Apは論理値0、
温度差異常信号Atは論理値1となり、湿分分離加熱器
異常信号Aptとして論理値1が出力される。
すなわち、湿分分離加熱器3a% 3b%湿分分離加熱
器制御装置7および調節弁6a、6bの全部が正常な場
合には、湿分分離加熱器異常検出装置13より湿分分離
加熱器異常信号Aptとして論理値0が出力され、一方
、湿分分離加熱器3a。
3b、湿分分離加熱器制御装置7および調節弁6a、6
bのいずれかに上記のような不具合が発生した場合には
、湿分分離加熱器異常検出装置13より湿分分離加熱器
異常信号Aptとして論理値1が出力される。これによ
り加熱器4 a s 4 b s湿分分離加熱器制御装
置7および調節弁6a16bの異常状態を速やかに検出
することができ、湿分分離加熱器3as3bおよび低圧
タービン5を損傷等から護ることが可能となる。
[発明の効果〕 以上説明したように発明によれば、加熱器の伝熱管破損
、湿分分離加熱器および調節弁の故障を速やかに検出す
ることができ、蒸気タービンプラントの安全性が高めら
れるなど、優れて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る湿分分離加熱器異常検出装置の一
実施例を示す構成図、第2図は湿分分離加熱器異常検出
装置の詳細を示す回路構成図、第3図は従来の湿分分離
加熱器を有する蒸気タービンプラントを示す系統図であ
る。 3a% 3b・・・湿分分離加熱器 4 a s 4 b・・・加熱器 5・・・・・・・・・低圧タービン 13・・・・・・・・・湿分分離加熱器異常検出装置1
5・・・・・・・・・圧力差演算器 16・・・・・・・・・圧力差異常検出回路17・・・
・・・・・・オア回路 18・・・・・・・・・温度差演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高圧タービンと、2個の蒸気入口を有する低圧タービン
    とを結ぶ経路内に湿分分離加熱器を備えたものにおいて
    、前記湿分分離加熱器から前記低圧タービンの第1の蒸
    気入口に流入する蒸気の圧力を検出する圧力検出器から
    出力される第1の圧力信号と、前記湿分分離加熱器から
    前記低圧タービンの第2の蒸気入口に流入する蒸気の圧
    力を検出する圧力検出器から発せられる第2の圧力信号
    との制御偏差を演算する圧力差演算器と、この圧力差演
    算器の出力の絶対値が許容値を超えたときに圧力差異常
    信号を出力する圧力差異常検出回路とからなる第1の回
    路と、前記湿分分離加熱器から前記低圧タービンの第1
    の蒸気入口に流入する蒸気の温度を検出する温度検出器
    から出力される第1の温度信号と、前記湿分分離加熱器
    から前記低圧タービンの第2の蒸気入口に流入する蒸気
    の温度を検出する温度検出器から出される第2の温度信
    号との制御偏差を演算する温度差演算器と、この温度差
    演算器の出力の絶対値が許容値を超えたときに温度差異
    常信号を出力する温度差異常検出回路とからなる第2の
    回路と、前記第1および第2の回路の双方の出力に基づ
    いてその論理和を湿分分離加熱器異常信号として出力す
    る第3の回路とを備えることを特徴とする湿分分離加熱
    器異常検出装置。
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JPH03107196U (ja) * 1990-02-14 1991-11-05

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