JPH0219362B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力発電プラントおよび原子力発電
プラントの給水加熱器の水位制御に係り、負荷遮
断による所内単独負荷運転において運用する給水
加熱器の水位制御装置に関する。

火力発電プラントを例にとり高圧給加熱器廻り
を主体とした配管系統図である第１図により説明
する。

ボイラ１で発生した蒸気は主蒸気管５０で主蒸
気止弁６０を介して高圧タービン２に流入し、仕
事をする。仕事した後の排出蒸気は低温再熱管５
１によりボイラ１に導かれ、再加熱されて高温再
熱管５２で再熱蒸気止弁６５を介し中圧タービン
３に流入して仕事を行ない、さらに、低圧タービ
ン４に流入して仕事を行ない、復水器６に排出さ
れる。排出された蒸気は凝縮し、復水ポンプ７に
より加圧され低圧給水加熱器８を介して脱気器９
に流入し、脱気器９より給水ポンプ１０で加圧さ
れ、第２高圧給水加熱器１１および第１高圧給水
加熱器１２で加熱されてボイラ１へ給水として送
られる。

一方、第１高圧加熱器１２は加熱蒸気を低温再
熱管５１より抽気止弁６３を介して取り入れ、給
水を加熱する。熱交換により発生したドレンはそ
の水位を水位発信器２０により検出し、常用水位
調節計２１を介して常用水位調節弁２３を制御
し、水位を一定に制御しつつ、第２高圧給水加熱
器１１に導く。この常用ラインでドレン排出能力
が不足し、水位が上昇した場合には非常用水位調
節計２２を介し、非常用水位調節弁２４を制御し
水位を規定値に制御しつつ復水器６へ排出する非
常用ラインを使用する。また、第２高圧給水加熱
器１１は加熱蒸気として中圧タービン３から抽気
管５３により抽気止弁６６および抽気逆止弁６７
を介して蒸気を取り入れ、給水を加熱し、熱交換
されて発生したドレンは第１高圧給水加熱器１２
と同様に水位制御しつつ、脱気器９もしくは復水
器６に導びかれる。

近年、計画設計されたプラントでは、外線遮断
等により負荷遮断が発生した場合には、プラント
の稼動率を向上するため、プラント停止を行なわ
ず、所内単独負荷運転に移行する処置がとられる
ことが多い。この場合、主塞止弁６０は緊急閉止
し、高圧タービンバイパス弁６２を弁開の制御状
態にして、主蒸気管５０より高圧タービンバイパ
ス弁６２を介して、主蒸気を低温再熱管５１にバ
イパスする。同様に、再熱蒸気止弁６５を閉止
し、低圧タービンバイパス弁６４を弁開制御状態
にし、高温再熱管５２により高温再熱蒸気を復水
器６に排出する。この処理により負荷遮断による
タービンのオーバースピードが防止される。ま
た、塞止弁６０と再熱蒸気止弁６５の閉止によ
り、タービン内の圧力は負圧となる、一方、給水
加熱器および脱気器９には負荷遮断前の蒸気およ
び飽和水が残つているため、これらが逆流して
（飽和水はフラツシユして逆流）タービンに流入
しようとする。しかし、抽気管には抽気逆止弁６
７が設置されているため、実際にはタービンへの
逆流は生じない。万一、タービンに冷蒸気が流入
するとタービンを損傷する恐れがあるので、安全
を期するため、一般には、負荷遮断と同時に、抽
気止弁６６を強制閉止する事が多い。タービンは
その後、再熱蒸気止弁６５を開き、その部に設け
られた再熱蒸気加減弁（図示省略）で調節し、所
内負荷運転に移行する。

一方、ボイラ１は負荷遮断と同時に燃料を急激
に絞り込む指令（以下FCB信号と略）に基き所
内負荷運転に見合う燃料量まで燃料の絞り込みを
行なうが、この時のボイラの負荷変化率は燃料の
種別、ボイラの構造等による各種制限値、制御性
等によつて変化するが、比較的長い時間と必要と
する。ボイラ１への給水は、ボイラの負荷変化に
従つて、徐々に給水量を下げるが、給水温度もこ
れを徐々に下げ、ボイラに急激な給水温度変化を
与えない事が望ましい。このため、第１図の例に
おいては低温再熱管５１より加熱蒸気を得ている
第１高圧給水加熱器１２は負荷遮断時にもこれを
運転継続し、ボイラ給水温度の確保を行なつてい
る。

しかし、この給水加熱器より下段の給水加熱器
が運転を停止しているため、第１高圧給水加熱器
１２の入口給水温度が低く、給水加熱器での熱負
荷が高くなり、抽気蒸気量が増加し、ドレン量が
急激に増加する。そのため第１高圧給水加熱器１
２、さらには、第２高圧給水加熱器１１の水位が
急上昇し、レベル高スイツチ４０の設定点まで達
し、給水加熱器バイパス弁切替え装置４２を介
し、給水加熱器バイパス弁４３および４４を切替
え、第１高圧給水加熱器１２および第２高圧給水
加熱器１１をバイパスライン４５によりバイパス
して、温度の低い給水をボイラ１に送ることにな
り、前述した第１高圧給水加熱器１１，１２の役
割をはたさなくなる。このため、負荷遮断による
所内単独負荷運転時にも、第１高圧給水加熱器１
２および第２高圧給水加熱器１１の安定した水位
制御を行なう必要があり、従来の水位制御方式で
はこれに対処する十分な制御が得られない問題が
あつた。

本発明の目的は、負荷遮断による所内単独負荷
運転に移行した場合にも、良好な水位制御を行な
い得る給水加熱器の水位制御装置を提供するにあ
る。

負荷遮断による所内単独負荷運転移行時には、
第１図に示すように、低温再熱管５１より加熱蒸
気を得る第１高圧給水加熱器１２のみが運転さ
れ、他の給水加熱器類１１，８等（脱気器９を含
む）はタービンへの水もしくは冷蒸気の流入防止
のため、抽気止弁を閉止し運転を止めている。こ
のため、第１高圧給水加熱器１２の入口給水温度
が下り、この給水加熱器での熱負荷が増加し、水
位が上昇する。給水加熱器内の水位が上昇した場
合には、非常用調節弁２４が開かれ（制御信号に
よる）ドレンが排出されるが、急激な水位上昇に
対しては作動遅れを生ずるため、水位は過度に上
昇し、レベル高のスイツチ４０が作動し、給水加
熱器バイパス運転となる。この不具合現象を未然
に防止するため、所内単独負荷運転移行への信号
と同時に、非常用弁２４を先行的に開く。

これに伴ない第１高圧給水加熱器１２の水位が
低下し基準水位以下となれば常用弁２３が制御的
に閉となり、ドレン下流側の給水加熱器群全体の
水位も低下することにはなるが、ドレン下流での
水位の低下までに長時間を要するために、ある時
限後（非常用調節弁がドレン排出に必要な弁開度
に達するのを待つて）に常用調節弁２３を強制閉
止し、給水加熱器群全体の水位制御の改善を計
る。

以下、本発明の一実施例を第２図によつて説明
する。第２図は第１図の従来技術に対し、第１高
圧給水加熱器１２のドレン制御系に対し、本発明
の一実施例を採用した場合の制御系統図である。

従来技術と同様に第１高圧給水加熱器１２の水
位を水位発信器２０で検出し、空気圧信号として
常用水位調節計２１および非常用調節計２２に送
る。常用水位調節計２１では、水位信号と設定値
（常用水位制御レベルNWL）の偏差（Δ）によ
り比例・積分演算を行ない、調節弁の操作信号を
発信し常用水位調節弁２３を制御する。また、非
常用水位調節計２２では水位信号と設定値（非常
用水位制御レベルDWL）の偏差（Δ）により比
例演算を行ない、非常用水位調節弁２４を制御す
る。本発明においては非常用水位調節計２２をカ
スケード設定式の調節計として設定値の切替を可
能とし、通常運転時DWL設定用減圧弁７２およ
びFCB（ボイラ燃料絞り込み）時DWL設定用減
圧弁７３で設定された空気信号を３方口電磁弁８
１に接続し、いずれかの信号を選択して出力し、
信号切替時の変化を緩慢に行なわせるための絞り
タンク８３を介し、非常用水位調節計２２に対す
る設定信号を与えるようにしている。負荷遮断に
よる所内単独負荷運転移行時には、FCB信号を
３方口電磁弁８１に取り込み、通常運転時DWL
設定用減圧弁７２による設定空気信号よりFCB
時DWL設定用減圧弁７３による設定空気信号に
切替える。

非常用水位調節計２２の通常時およびFCB時
の設定点および制御特性を第３図に示す。前記の
非常用水位調節計２２の設定値を切替えにより第
３図の通常DWL制御のように通常時設定点Ａま
で水位が上昇するのを待つて非常用水位調節弁２
４の制御を行なうことをせず、FCB時設定点Ｂ
をNWL以下としているので、設定値切替と同時
に、非常用水位調節計２２の出力信号を出し、非
常用水位調節弁２４を直ちに開くことができる。
これにより、水位の上昇を抑えることができる。

一方、常用水位調節弁２３に対しては常用水位
調節計２１と常用水位調節弁２３の間に三方口電
磁弁８０を設置し、常用水位調節計２１の制御信
号および強制閉止用減圧弁７１にて設定された空
気信号を３方口電磁弁８０に送信し、FCB信号
に対し、タイマ８２を入れ、FCB信号発生後、
ある時限後に、常用水位調節計よりの制御信号よ
り強制閉止信号に切替える。

負荷遮断による所内単独負荷運転移行時には、
FCB信号を３方口電磁弁８０にタイマー８２
（非常用水位調節弁がドレン排出に必要な弁開度
に達するのを待つ。タイマ設定値は１〜５秒とす
るのが望ましい。）を介して取り込み、常用水位
調節計２１の制御信号により強制閉止用減圧弁７
１で設定された空気信号に切替え、常用水位調節
弁２３を強制閉止する。第４図に負荷遮断による
所内単独負荷運転移行時の各給水加熱器々内圧力
を示す。

従来、第４図のように常用水位調節弁２３の前
圧、すなわち、第１高圧給水加熱器内圧９０が急
上昇するため、第２高圧給水加熱器１１へのドレ
ン流入量が増加する。一方第１高圧給水加熱器々
内圧力９１は低下し第２高圧給水加熱器１１のド
レン排出先である脱気器々内圧力９４とほぼ同圧
となるためドレン排出量が不足し水位が上昇し
て、復水器へドレン排出する非常用ラインが作動
しドレン排出を行なうが、前述の第１高圧給水加
熱器１２からドレンが流入するため、この非常用
ラインでも排出不足となり、水位上昇を続け、レ
ベル高スイツチが作動し給水加熱器がバイパス運
転に切替られる不具合を生ずる。

本発明においては負荷遮断により所内単独負荷
運転移行時に、常用水位調節弁２３を強制閉止
し、第１高圧給水加熱器よりのドレン流入を遮断
するので前述の不具合現象を未然に防ぐことがで
きる。

また、タイマ８２で常用水位調節弁２３の強制
閉止を遅らしたことにより、非常用水位調節弁２
４がドレン排出に必要な弁開度に達するまでの第
１高圧給水加熱器１２の水位上昇を緩和する効果
もある。

本発明の一実施例では給水加熱器水位制御系と
して空気式を採用した場合について述べたが、電
気式およびデジタル式も適用できる。同様に、非
常用水位調節計を比例動作とした場合について述
べたが設定値を適当に選べば、比例・積分動作の
場合にも利用できる。また、第２高圧給水加熱器
へのドレン遮断を常用水位調節弁を強閉止した場
合について述べたが、常用水位調節弁の前または
後に遮断弁を設け、これを強制閉止することも可
能である。

なお、図中２は高圧タービン、５は発電機、４
２は給水加熱器バイパス弁切替え装置、６１は低
温再熱抽気逆止弁、６４は低圧タービンバイパス
弁である。

本発明によれば負荷遮断による所内単独負荷運
転移行時に、第１高圧給水加熱器および第２高圧
給水加熱器の水位上昇による給水加熱器バイパス
運転が防げ、安定した水位制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の給水加熱器水位制御を示す火力
発電プラントの系統図、第２図は本発明の一実施
例の給水加熱器ドレン制御の系統図、第３図は本
発明の非常用調節計の制御特性図、第４図は給水
加熱器の圧力特性図である。 ６…復水器、１１…第２高圧給水加熱器、１２
…第１高圧給水加熱器、２０…水位発信器、２１
…常用水位調節計、２２…非常用水位調節計、２
３…常用水位調節弁、２４…非常用水位調節弁、
４０…レベル高スイツチ、７１…強制閉止用減圧
弁、７２…通常運転時DWL設定用減圧弁、７３
…FCB時のDWL設定用減圧弁、８０，８１…３
方口電磁弁、８２…タイマ、８３…絞りタンク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 再熱器を有するボイラ、ボイラ主蒸気により
   駆動される高圧タービン、高圧タービンバイパス
   系統、該高圧タービンバイパス系統あるいは前記
   高圧タービンからの蒸気をボイラ再熱器に導く低
   温再熱管、ボイラ再熱器からの再熱蒸気により駆
   動される中圧タービンとからなるプラントの給水
   加熱器であつて、前記低温再熱管からの蒸気を加
   熱源とする第１の給水加熱器、中圧タービンから
   の抽気蒸気を加熱源とし加熱後の給水を前記第１
   の給水加熱器に導く第２の給水加熱器、第１の給
   水加熱器で生じたドレンを第２の給水加熱器に導
   くために、その途上に第１の弁を設けた第１のド
   レン系統、第１の給水加熱器で生じたドレンを第
   ２の給水加熱よりも給水上流側の機器に与えるた
   めにその途上に第２の弁を設けた第２のドレン系
   統とを備える給水加熱器において、 通常運転時は第１の弁により第１の給水加熱器
   のドレン水位を制御するとともに、負荷しや断に
   よる所内単独運転が指令される高圧タービンへの
   主蒸気導入が阻止され、高圧タービンバイパス弁
   が開放されたときに第２の弁を開放して第１の給
   水加熱器のドレン水位を制御するとともに、第２
   の弁の開放に遅れて第１の弁を閉成することを特
   徴とする給水加熱器水位制御装置。