JPH04501912A - 熱交換器の効率を監視する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(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】 熱交換器の効率を監視する方法及び装置本発明は、熱交換器、例えばコンデンサ ーの熱伝達を監視するための方法及び装置に関するものであり、詳しくは、これ によって熱交換器の効率を監視するための方法及び装置に関するものである。

発電所における熱交換器、例えばコンデンサの効率は、主に蒸気から冷却管を介 して冷却水への熱伝達によって決まり、この熱伝達は沈着物または腐食による冷 却管の汚染度合によって決定的な影響を受けることが多い、コンデンサに対する 熱伝達の測定は、正確であることが必要とされるが、検出できる程度の性能低下 が発生する前に、初期の段階で、その低下を明らかにしようとする場合、コンデ ンサへの熱伝達の測定は困難である。

蒸気の温度または圧力、冷却水の入口及び出口温度、さらに復水の流量及び冷却 水流量の測定によるコンデンサの一般的な作動監視は、初期段階で冷却管汚染を 検出できるほどには正確ではない。

最近の発電所の発電設備は高性能になっていることから、蒸気及び冷却水の流量 が多く、それにともなって冷却水及び蒸気の通過通路の断面積も大きくなってい る。

有効平均値についての正確な情報を得るようにするためには、前記断面での温度 及び速度分布を正確に測定することが必要である。

この方法は、それ以外に、またそれ以上に多くの他のパラメータも前記効率に影 響を与えるためにあまり正確ではない、つまり、これによってわかるものは、警 告段階に達した時点の低下にすぎない、従って、循環式弾性洗浄部材によってコ ンデンサの冷却管を清浄に保持する復水器冷却管洗浄装置は、一般的な経験値及 び各発電所に特有な要求に基づいて作動させている。多くの場合、これによって 満足できるコンデンサ運転状態を確保することができるが、沈着物に対する「洗 浄不足」　（銅合金の場合における腐食に対する「過清掃」を生じることもある 。このように、標準的作動監視だけによって最適洗浄でコンデンサの最適運転を 得ることはできない。

ドイツ特許第３７　０５　２４０．３号に開示されている測定方法では、コンデ ンサの１つまたは複数の冷却管について特に冷却水の入口温度、出口温度及び流 量を測定し、また隣接の遮断冷却管の蒸気温度を測定するようになっている。こ れの利点は、蒸気の凝縮を実際に行っている冷却管について直接的に測定を実施 するので、分離または取り外した冷却管の測定を意図したバイパス作動式モデル コンデンサに発生しやすい不自然な状態を排除することができることである。冷 却水の流量を決定するためには、塩水などの異物を冷却管の人口で冷却水に加え るか、識別可な例えば、着色したスポンジゴムボールが用いられる、冷却管内の 流量は、それに対応するセンサによって検出された通過時間から決定される０両 方法とも費用が比較的高いため、それらの設置が受け入れられるにはある種の困 難が予想される。

コンデンサの冷却管の汚染度を決定するために、入口側から出口側までの間での 圧力降下を測定する方法も試みられている。しかし、汚染物質または不純物には 粗いものと滑らかなものとがあり、圧力降下に対するそれらの影響が異なってい るので、そのような差圧測定によって熱伝達に関する十分に正確な情報を得るこ とはできないとわかっている。

本発明の目的は、公知の方法及び装置を改良して、標識物質または着色ボールを 用いずに、また測定の高い信頼性を確保しながら必要な装置を減らして測定を実 施できるようにすることである。

この問題を解決するために、本発明によるコンデンサの熱伝達を監視する、ひい てはその効率を監視する方法は、冷却管内での冷却水の流速と共に、蒸気温度Ｔ ｓ及び冷却管を通過した後の冷却水出口温度Ｔ２を温度プローブによって冷却管 の端部で測定することにより、これと冷却水の入口温度Ｔ１とから熱伝達係数及 びそれから得られる熱伝達量を計算するようになっており、しかも、蒸気温度Ｔ ｓを測定するために冷却管の流れを一時的に遮断してその中に含まれる冷却水、 以下水柱と呼ぶ、が蒸気温度Ｔｓになるようにし、この時の冷却管の端部の温度 プローブの測定結果を蒸気温度Ｔｓ値としてめ、また冷却水の流速を測定するた めに管内の流れの再開時から温度が蒸気温度Ｔｓがらほぼ定常の冷却水出口温度 Ｔ２に下がるまでに経過する時間を測定するようにしたことを特徴としている。

本発明はまた、冷却水の入口温度Ｔ１を決定するために検温針を冷却管の冷却水 入口領域に設け、冷却水の出口温度Ｔ２を決定するために特定の冷却管の出口領 域に検温プローブを設け、また測定値を、詳しくは、蒸気から冷却水への熱伝達 を評価する装置を設けており、特定の冷却管を密封部材によって一時的に閉塞し て流れを遮断できるようにしたことを特徴としたコンデンサの熱伝達、ひいては 、その効率を監視する装置を提供する。

本発明は、測定しようとする冷却管を一時的に閉鎖することによって、最も簡単 な手段で以下の評価及び／または測定を実施できる状態を作り出すことができる という発見に基づいている。

１、流れることができないようにした水柱は一定時間後に蒸気温度になる。閉鎖 すなわち遮断を終了してから一定時間後にこの水柱を流出させることにより、冷 却管出口で蒸気温度を測定することができる。

２、定常状態で、すなわちコンデンサの通常運転時に、同じ測定プローブが恒久 的に検索可能なまたは取り出し可能な測定量として冷却水の出口温度Ｔ２を決定 できる。

３、蒸気温度の水柱の流出によって冷却水の流速を測定することができるが、こ れは、流れを再開した時間がわかっており、水柱の端部からほぼ冷却水出口温度 Ｔ２への熱伝達がごく近似的に測定できるので、冷却管長さがわかれば冷却水の 流速を決定できるからである。

４、測定中の冷却管の出口領域内で水柱が温度プローブを通過して流れることに より、コンデンサ内の空気のために一定ではないが蒸気温度を冷却管の全長に渡 って分布させることができる５この評価により、空気吸い出しポンプの作動やコ ンデンサの冷却強さに関する情報を、また低圧域での蒸気管内で発生する可能性 がある漏れに関する情報もある程度は得ることができる。

本発明の構造上の費用は、コンデンサの冷却水供給側内の適当な位置に配置され た通常の検温針での冷却水入口温度の決定、測定しようとする冷却管を密封する ための可動蜜月部材、及び冷却管出口領域内に、すなわち直接的に実際の冷却管 上か、あるいは密封部材上に設けられた温度プローブの設置に限られる。マイク ロプロセッサ及び対応のディスプレイ手段、例えばブロック、ブリンクまたはス クリーン（ＣＲＴ）を設けることが必要なことは当然であり、そのようなディス プレイ手段は当然のことながら併設することもできる。

測定しようとする冷却管内の流れの一時的な遮断は、冷却管の入口または出口に 設けた密封部材によって実施することができる。水柱を冷却管内に捉えてそれを 蒸気温度まで加熱することだけが問題である。当然のことながら、密封されてい ない端部では周囲からの冷却水が混入するが、一般的な冷却管が約２０〜３０ｍ ｍと細いため、この領域は比較的小さい、この地点に流れ依存形の自動フラップ 、例えば扇形に切り取られたゴムフラップなどを外縁部に取り付けることにより 、前記混入を最小限に抑えることができるようにしてもよい。

コンデンサの作動を完全なものにするためには、同じコンデンサの複数の冷却管 について熱伝達を測定することが妥当であると思われる。コンデンサが初めから 分割されている場合、各区分毎に測定を実施することができる。しかし、これと は異なり、全体評価を代表できるように測定冷却管を選択することもできる。流 れ状態や初期蒸気接触によって特に汚染の危険がある部分を決定することも常に 問題である。本発明を実行する装置の費用は安いので、幾つかの密封部材及び温 度プローブを設けても、最適効率でコンデンサを運転することによって得られる 節約と較べれば、実質的にまったく大したコスト増加を生じない。

蒸気温度まで加熱するように選択された期間の終了時に水柱が測定中のコンデン サ冷却管から流出する時、冷却水入口側で流入してくる冷却水と水柱とが必然的 に混合する。従って、温度が急降下する水柱の正確な端部は正確には定義できな い、また、比較的急激な温度降下に続いて緩やかに温度が降下するが、これは最 初に蒸気温度まで加熱されていた冷却管が今度は流入冷却水によって数秒で新し い均衡温度まで冷却されることによる。

従って、十分に正確な測定結果を再現可能に得られるように水柱の端部の定義付 けを行うことが妥当である。

１つの方法は、先に全体的に広がっている平均蒸気温度Ｔｓから一定割合の温度 降下を、例えば温度差Ｔｓ−Ｔ２の３０％〜４０％の温度降下を予め決定するも のである。温度測定によって水柱の前記端部を決定する別の方法は、最初の顕著 な温度降下後かつ続いて新しい均衡温度に達する前に経時的な温度の関数表示で 得られる逆転点を計算するものである。第３の定義方法では、ある特定点で平均 蒸気温度Ｔｓと交差する接線を前記逆転点に引く、この交点が温度変化中のある 特定の時間を定め、これが、他の２つの方法で決定された時間と同様に、水柱が 流出するのに必要な時間の数学的評価に使用される。

水柱が隣接する冷却管内の貫流流速に達する、すなわちその流速に達する前にま ず水柱を加速することが必要なことは当然である。加速段階は微分方程式で非常 に簡単に決定できるので、冷却管の長さがわかっており、冷却管から水柱が流出 するのに必要な時間が測定されている場合、マイクロプロセッサによって実際の 流速を３％以下の誤差で決定することができる。コンデンサの圧力損失を測定す ることによって冷却管粗さの違いの影響を考慮に入れれば、誤差は１％以下にす ることができる。

これらの根拠をテストで調べてみると、温度勾配の逆転点を通る接線と平均蒸気 温度Ｔｓとの交点を用いた場合に最も良好な結果が得られた。決定された測定時 間は、理論的に決定されて実験的に検証慰された要因で補正する必要がある。こ れらの要因は、加速段階と共に、特に冷却管を流れる間の再現可能な混合効果を 考慮に入れている。

測定すべき冷却管を流れる流速及び管径がわかっていれば１体積流量、すなわち 単位時間にその冷却管を貫通する量を決定することができる。冷却管の入口温度 及び出口温度も測定されるので、このようにして定常状態で単位時間に冷却水が 吸収する熱量を決定することができる。上記のようにして蒸気温度を決定するこ とができるので、冷却管を介して水に伝達される蒸気の熱伝達係数ｋを計算する ことができる。その評価のために、一方では素材がわかっていれば、新しい冷却 管の熱伝達係数に′を計算することができ、また他方では新しい冷却管または特 別なスポンジゴムボールを用いて沈着物を完全に無くした冷却管について、発明 による基準値を決定することができる。この基準値と比較することにより、測定 した冷却管付近でのコンデンサの汚染度を比較的簡単に評価でき、これが過大で ある場合、そのような汚染を取り除くことができる。汚染の除去は洗浄用のスポ ンジゴムボールを循環させて行い、ボールが摩耗すれば、新しいものを供給する 。特殊な洗浄部材か化学的処理を用いることが必要であろうが、どれを用いるか は冷却管材質によって決まる０本発明で重要なことは、稼動中の熱交換冷却管の 熱伝達を実際に測定することができ、それによってその効率を決定できることで ある。

冷却管の全長に亘って蒸気温度が一定ではないことが知られている。この理由は 、蒸気流の圧力損失が異なり、また凝縮できない気体の濃度が局所的に異なって いるからである６本発明の方法のさらなる拡張により、いわゆるウィルソン方法 を用いて蒸気側の熱伝達を簡単な手法で評価することができ、その結果、同一の ことを制御することができる。ウィルソン方法では、冷却管内を流れる液体の熱 伝達抵抗１／ｋがその液体の貫流速度の関数であって、■−０８に比例する現象 を利用している。

様々な流速ｖ−０８について熱伝達抵抗をグラフにプロットすることによって線 が描かれ、それを外挿法によって無限速度（ｖ−０・８＝０）の値まで延長する ことができる。この流速に於ては、冷却管壁と冷却水との間には熱伝達抵抗がま ったく無いため、曲線のこの点では蒸気と冷却管の外側との間の熱伝達抵抗に冷 却管壁を貫ぬく既知の熱抵抗を加えた値を直接的に読み取ることができる。

本発明は、これらの発見を利用したものである。冷却管を流れる冷却水の様々な 流速を時間的に継続して幾度も測定して熱伝達係数を測定することが必要である 。このため、上記のようにして冷却管内に捉えられた水柱を蒸気温度まで上昇さ せる。それまで冷却管を密封していた密封部材を後退させて所定の制限量だけ冷 却管を開放した後、冷却水が再び冷却管を流れるようにするが、制限されている ため、低速である。この速度を上記方法で測定した後、測定温度で熱伝達係数ｋ を計算する。この測定を様々な速度に対して継続的に実施することによって、ウ ィルソン線図を作成することができる。ウィルソン線図は正確に引いて示す必要 はなく、「無限」速度値の推測が可能となるようにする数学的シミュレーション で十分である。４〜６種類の速度を測定すれば、蒸気から冷却管への熱伝達量を 評価するため十分に正確な値を得ることができる。このようにして、初めて蒸気 側の熱伝達に関する信頼性の高い情報が得られる。コンデンサ内に空気が含有さ れていることが熱伝達に悪影響を与えることだけでなく、特に磁鉄沈着物によっ て汚損が発生することも発見できる。

次に、添付の図面に示されている実施例に関連して本発明をさらに詳細に説明す る。

第１図は、本発明による装置を内蔵した蒸気コンデンサの概略図である。

第２図は、測定しようとする冷却管を流れる流れを一時的に遮断するための本発 明による装置の側面の一部分を示す側面図である。

第３図は、本発明を作動順序で説明する、概略的に示された冷却管の側面を示す ５つの部分図である。

第４図は、閉鎖した後に流れを再開してから先に捉えられていた水柱が流出して 定常状態に達するまでの温度を時間の関数で示したグラフである。

第５図は、密封部材の変更例を示す第２図と同様な側面図である。

第１図は、蒸気コンデンサｌを概略的に示しているが、標準的慣例に従って蒸気 配管は示されていない、蒸気は、冷却水が流れている冷却管群に直交する方向へ 流れ、そしてその蒸気配管にはコンデンサ蒸気室内に集められた空気を吹出す真 空ポンプとの接続部を適当な地点に設けている。

蒸気を凝縮するために、冷却水が取水力または冷却塔から入口２を介して流入し 、出口３を介してコンデンサＩから流出する。冷却管群６全体に冷却水を均一に 分散させるために、入口水室４が設けられてお゛す、また冷却水を集めるために 、同様な形状の出口水室５がコンデンサ１の他端部に設けられている。

コンデンサ１の清浄度、熱伝達または効率を決定するためには、冷却水の人口温 度Ｔ１及び冷却水の出口温度Ｔ２を測定する必要がある。そして、これらはそれ ぞれ人口２内の検温針８及び出口水室５内の温度プローブ７によって実施される 。温度プローブ７は、測定しようとする冷却管６内の流れを遮断するための装置 ９の一部分である。この装置９は、隣接の冷却管に嵌め込まれた保持冷却管１０ によって固定されている。図示しない装置によって、密封部材１１は冷却管６の 端部な密封できるように移動可能になっている。第１図では、密封部材１０が後 退位置に示されている。

図示の部材は、評価手段１２でコンデンサ１の汚損または汚染の度合の信頼性の ある評価を行うことができるようにする。第３図を参照しながらその方法につい てさらに詳細に説明する。第１図に示すように、評価手段１２は配線で検温針８ 及び温度プローブ７に接続している。これは特に好適な方法である。しかし、こ れ以外にも、少なくとも温度プローブ７から手段１２への送信を無線にすること もできる。必要な電源は、バッテリ、コンデンサ内の電位差、または流れからエ ネルギを得る小型発電機によって供給できる。

冷却管６を流れる冷却水を一時的に遮断するためには、冷却管の入口であるか冷 却管出口であるかは重要ではない０本発明を遂行するには、冷却管を閉じること が重要であり、これがどのようになされたかは重要ではない、また閉塞部材が取 除かれた後に流路が再び開通する時点を知ることが重要である。密封部材が後退 している状態ではその密封部材によって冷却管６内の流れが阻害されず、測定し ていない隣接冷却管内とほぼ同じ定常状態が得られるようにすることが必要であ ることは明かである。第１図では、密封部材１１の移動が例えば昇降磁石によっ て実施され、そのガイドが概略的に図示されたベローズで密封されている。第２ 図はこれと異なり、油圧または特に空気圧作動式のシリンダ１６が用いられてお り、それのピストンロッドの自由端部に単純な密封ディスク形の密封部材１１が 取り付けられている。作動は配線１７で従来通りに実施される。シリンダ１６を 固定したロッド１７は固定プラグ２０で隣接の冷却管内に保持されている。従っ てこの場合にこの隣接冷却管は閉鎖されてい第二の実施例では、コンデンサを、 つまり測定冷却管６を貫流する流れが第１図の実施例の場合の逆方向になってい る。繰り返し冷却管端部が閉鎖される。また、温度プローブ７の配置が前の実施 例の場合と異なっている６温度プローブは、コンデンサの底部に固定された短い 冷却管延出部２３内に接着するかその他の方法で密封して、冷却管６の最外端部 に位置するようにする。それから出た信号線がケーシングに達しており、そのケ ーシング内にはリード接点２１が収容されている。これを利用することにより、 第２図に示すようにシリンダ１６が完全に後退して密封部材１１が開放すること を監視することができる。別のリード接点２Ｉにより、シリンダ１６の他端部位 置を、特に流れが再び再開された時にこの位置からの離脱を監視する。温度プロ ーブ７の測定値及びリード接点２１の位置表示はケーブル２２を介して評価手段 １２へ送られる。密封部材１１が後退している時、冷却水の入口温度Ｔｌ及び冷 却水の出口温度Ｔ２を測定して、評価手段１２に記憶する。制御測定を実施しよ うとする場合、測定す−る冷却管６を密封部材１１で密封するにれは第３．１図 に示されている。流れる冷却水の冷却作用は閉塞のために失われて、その代わり に冷却管６内に捉えられた水柱２５（第３．２図）がゆっくり蒸気温度Ｔｓまで 加熱される。加熱時間は測定できるが、実際的にはタイムリレーをセットして、 設定時間、例えば１０分の終了時に密封部材１１が後退して、冷却管６内を再び 冷却水が流れるようにする。

当然のことながら、加熱水柱２５が流出する時、温度プローブ７が蒸気温度Ｔｓ を十分に正確に測定することができる。冷却水出口温度Ｔｓ及び蒸気温度Ｔｓが 同一の温度プローブ７で測定されており、このことが正確な測定に大いに役立つ ことを強調する必要がある。温度プローブは、液体に対して十分に迅速に作動し 、発生する温度範囲に亘って信頼性のある測定ができるシェル形サーモカップル 、通常のサーモカップルまたはその他の温度センサで構成することができる６ 流速を、換言すれば、冷却水の流量を決定するためには、第３，２図の状態から 第３．４図の状態までに経過する時間を測定する必要がある。この時間は、流れ を再開した後に水柱２５が冷却管６から流出するための所用時間と同じである。

この時間により流速が測定される。第４図は、温度プローブ７における温度変化 の軌跡を示しており、これによって測定時間の終了時が決定される。

密封部材１１を移動させて流れを再開させる時間を定めることは特に容易である 。第２図による装置の場合、前側リード接点２１の信号が測定しようとする時間 の開始点であると見なすことができる。外乱や問題を最小限に抑えて水柱２５を 冷却管６から完全に流出させるためには、シリング１６の速度は水柱２５の流出 速度とほぼ同じになるように調節される。測定時間の開始点は、第４図において 時間間隔ｈｏの左端部に示されている。この時点での温度プローブ７の測定温度 は蒸気温度Ｔｓよりも低く冷却水出口温度Ｔ２よりも高いが、これは、プローブ ７が冷却管６の出口内に保護されているが、蒸気温度Ｔｓに比べて冷却物質、例 えば冷却された冷却管延出部２３及び水冷された密封部材１１の影響を受けるか らである。流れを再開すると、それによって急激な温度上昇があり、これで漸近 的に平均蒸気温度Ｔｓまで上昇するが、その蒸気温度は密封部材１１を後退させ た直後に測定される。

理想的状態下では、すなわち蒸気温度になっている水柱２５と流入水柱との間が 完全に分離している場合、第４図に垂直線３１で示されているような急激な温度 変化が見られるであろう、その後の温度Ｔ２への漸近的到達も理想的状態では図 示のようになるが、それは、先に蒸気温度Ｔｓまで加熱されていた冷却管６が新 しく流入してきた冷却水によってゆっくりと冷却されるからである。しかし、温 度変化は実際には太い実線３０に沿ったパターンを描き、この線３０は実際の変 化パターンを再現している。これにより接＄ｌｌ３２を引く逆転点を定めること ができる。接線３２は交点３３で蒸気温度Ｔｓの高さと交差し、この交点が測定 値の数学的評価時に冷却管６から水柱２５が流出するための所用時間長さの終了 点であると見なすことができる。

その時間間隔の終了点を決定するために、実際の逆転点または妥当な任意の再現 可能な定義によるその他の点を用いることもできる。接続したコンピュータが許 容時間内にその時間間隔の終了点を計算してそれを冷却管６の長さと関連づける ことができるようにすることだけが問題である。一定流速までの必要な加速及び 混合効果の補正を考慮すれば、前記一定流速を計算することができる。それは流 れている冷却水の熱吸収量を決定する際の基準として用いられ、熱吸収量は冷却 水出口温度Ｔ２及び冷却水入口温度Ｔ１間の差と冷却水の体積流量、比重量及び 比熱との積から得られる。

冷却水が密封部材１１で封入された水柱２５と混合することを避けるため、冷却 管入口に図示しないフラップを、例えば流れに応じて開く６〜８枚の扇形部材か らなるものを嵌め付けることもできる。それが清掃用の発泡ゴムポールを通過さ せることができるようになっていることは当然である。また、この位置に第２図 に示されている構造を追加するなどして強制的に閉鎖することもできる。しかし 、これは費用を倍増させるが、それに見合うだけの成果の改善は得られない。こ のように、水柱２５が流出する間、水柱の後端部に「すり切れ」が生じるが、こ れは強制蓋によっても取り除くことができない。

冷却管６を密封する装置をコンデンサの底部に固定することができない場合、ま たは作動中に前記装置を点検したい場合、出口水室５の壁を貫通してコンデンサ の外側に閉鎖機構を取り付けることができるようにする冷却管延出部を冷却管６ と同一直線上に設けることもできる。この形式の構造やその他の図示の手段に対 して別の駆動手段を、例えば電磁石、モータ及びスピンドル、回転式フラップ、 旋回式フラップなどを用いることができる。

第１図では温度プローブ７が密封部材１１上に取り付けられているのに対して、 第２図では前記プローブ７が冷却管６に固定されている。どれが好適かは個々の 場合によって異なる。第１図の実施例は、コンデンサ内に過大な直交流がなく、 水柱が比較的外乱のない状態で冷却管から流出することによって温度プローブ７ の測定値が誤差のない状態で水柱の温度を示すことができる場合だけに有効に使 用できる。コンデンサ内の最適位置の選択は、水室４及び５の大きさ、冷却管６ を流れる冷却水の流速、及びそれらの直径が決定的なパラメータであるので、経 験または実験に基づいて個々の場合に応じて行われる。検温針８を人口水室４内 に、特に入口氷室側のコンデンサ底部付近に設けることもできる。しかし、入口 水室内を流れている水が均一温度である場合、測定する冷却管６に近接させる必 要はない。これは、２バスコンデンサ若しくはそれ以上のパスを有するコンデン サの場合に第２パス内の冷却管を測定する場合には当てはまらない。そのような 場合、入口温度が変動し、均一に分散していないので、検温針８は測定しようと する各冷却管の入口近傍に設けなければならない。

第５図は、第２図とほとんど同じであるから、詳細な説明は省略する。基本的な 相違点は、ロッド１９が長くなっており、従ってシリンダ１６が冷却管延出部２ ３からさらに遠くまで離れている。冷却管６に面している側では、密封部材１１ に円錐部１３が設けられており、これが冷却管６の入口を徐々に閉鎖することに より、様々な流速が得られるようにしている。この目的のために、密封部材１１ が冷却管延出部２３に載置されず又後退するのではなく、その代りに、冷却管延 出部２３の上流側の様々な位置にある。密封部材１１からの距離によって円錐部 １３の横断面積が異なっているので、冷却管６の人口における開放横断面が変化 するため、冷却管の横断面が完全に開放されている時に得られる最高速度以下の さまざまな冷却水速度が得られる。

この追加装置は、冷却管６の蒸気側の熱伝達に関する情報を与えるために利用で きる。ウィルソン方法によってそのような情報がどのように得られるかは既に述 べている。冷却管を流れる冷却水の様々な流速に対して熱伝達を決定しなければ ならない、前記追加装置の密封部材１１を、対応位置に配置することにより、即 ち、冷却管延出部２３内で円錐部１３を対応位置に配置することにより、冷却管 ６の横断面の一部分だけが開放され、様々な冷却水速度が得られる。実際の速度 設定は、蒸気温度まで加熱した水柱を流出させることによって上１己のようにし て決定される。そして、水柱の蒸気温度までの昇温は、対応の冷却管６の完全な 閉鎖状態から２〜３分でこれに達する。一定量ずつまたは計量された開放７に従 って最初に流速が決定され、その後、定常状態が確立されると、入口と出口の温 度間で行われる温度比較に５よって熱伝達量が決定される。

蒸気側の熱伝達に関する有効な情報を得るためには、ウィルソン図を作成するた めの測定期間中理論的に一定の状態が蒸気側に必要である。これはもちろん、磁 鉄の沈着などによる蒸気側の汚染によって熱伝達が低下する状態が当てはまる。

空気が含有されている場合、状態は相対的に急激に変化するが、結果的に定常状 態が得られるのは、例えば、一定量の空気がコンデンサ内に含まれ、好適な地点 で集められるからである。冷却管内部での測定によって熱伝達を改良しなければ ならないか、または蒸気側の熱伝達に対する永続的な外乱、によって冷却管内部 をさらに強力に清掃してもそれ以上の熱伝達の向上は得られないことがわかって いるかを決定することも大きな問題である。それから、低い効率を受け入れるか 、あるいは検査時に蒸気側の沈着物による問題を除去することが必要である。

国際調査報告 Ｓ＾　３７１７６

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．熱交換器の冷却管を貫流する冷却水の流速と共に、蒸気温度Ｔｓ及び冷却管 の貫流後の冷却水出口温度Ｔ２を温度プローブによって前記冷却管の後端部で測 定することにより、これと冷却水の入口温度Ｔ１とから熱伝達係数及びそれから 得られる熱伝達量を計算できるようにした熱交換器の熱伝達、ひいては、その効 率を監視する方法であって、 蒸気温度Ｔｓを測定するために、前記冷却管内を流れる流れを一時的に遮断して 、その中にできた水柱が蒸気温度Ｔｓになるようにし、この時のパイプの端部の 温度プローブの測定結果を蒸気温度Ｔｓの値として求め、また冷却水の流速を測 定するために、流れの再開時から温度が蒸気温度Ｔｓからほぼ定常の冷却水出口 温度Ｔ２に下がるまでに経過する時間を測定することを特徴とする方法。
2. ２．流れを遮断するために、冷却管出口または冷却管入口を閉鎖することを特徴 とする請求項１に記載の方法。
3. ３．温度降下の所要時間の終了点を決定するために、経時的温度変化パターンの 逆転点での接線と平均蒸気温度Ｔｓとの交点を選択することを特徴とする請求項 １または２に記載の方法。
4. ４．流れを遮断するために、冷却管の一端部を強制的に閉鎖し、他端部を流れに 任せて自動的に閉鎖するようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに 記載の方法。
5. ５．測定しようとする冷却管の開閉が、対応するコンデンサ水室の壁を介してコ ンデンサの外側の位置から実施されるようにしたことを特徴とする請求項１〜４ のいずれかに記載の方法。
6. ６．蒸気側の熱伝達を評価するために、様々な速度で幾つかの測定を実施してウ ィルソン方法によって評価するようにしたことを特徴とする請求項１〜５のいず れかに記載の方法。
7. ７．熱交換器の冷却管を貫流する冷却水の入口温度Ｔ１を決定するために検温計 を冷却水入口領域に設け、冷却水出口温度Ｔ２を決定するために特定の冷却管の 端部領域に検温プローブを設け、また測定値、特に、蒸気から冷却水への熱伝達 を評価する装置を設けたコンデンサの熱伝達を、ひいては、その効率を監視する 装置であって、冷却管（６）を密封部材（１１）によって一時的に閉塞できるよ うにしたことを特徴とする装置。
8. ８．冷却水の入口温度Ｔ１を決定する検温計または同様な温度センサを測定しよ うとする冷却管（６）の入口近傍に配置することを特徴とする請求項７に記載の 装置。
9. ９．密封部材（１１）が、空気圧または油圧作動式シリンダ（１６）によって冷 却管（６）の長手方向へ変位できるように構成されていることを特徴とする請求 項７または８に記載の装置。
10. １０．密封部材（１１）が冷却管出口側に配置されていることを特徴とする請求 項７〜９のいずれかに記載の装置。
11. １１．冷却管の入口側に弾性フラップが嵌め付けられていることを特徴とする請 求項１０に記載の装置。
12. １２．冷却水出口温度Ｔ２を測定するための温度プローブ（７）が密封部材（１ １）に付設されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
13. １３．密封部材（１１）が冷却管の内側に配置されていることを特徴とする請求 項７〜９のいずれかに記載の装置。
14. １４．測定値が温度プローブ（７）から無線で送信されることを特徴とする請求 項７〜１３のいずれかに記載の装置。
15. １５．送信用の電源として１つまたは複数のバッテリが設けられていることを特 徴とする請求項１４に記載の装置。
16. １６．送信用及び密封部材（１１）の作動用の電源として発電機が設けられてお り、該発電機動力を冷却管の入口及び出口間の圧力差または熱交換器内での残留 水の移動による流れから得ることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
17. １７．密封部材（１１）のアクチュエータのための管状の取付具が１つまたは複 数の隣接冷却管内に挿入されていることを特徴とする請求項７〜１６のいずれか に記載の装置。
18. １８．冷却水出口温度Ｔ２用の温度プローブ（７）の測定値の温度変化パターン を少なくとも蒸気温度Ｔｓの測定期間中は記憶して、スクリーンに表示したり印 刷できるようにしたことを特徴とする請求項７〜１７のいずれかに記載の装置。
19. １９．熱交換器（１）の外側で密封部材（１１）を作動させることができるよう に、測定しようとする冷却管（６）と同一線上のアクセスパイプを熱交換器（１ ）の壁に貫設したことを特徴とする請求項７〜１８のいずれかに記載の装置。
20. ２０．密封部材（１１）を選択的に所定量だけ延出させることができるようにし て、それによって冷却管（６）を貫流する流速を調節できるようにしたことを特 徴とする請求項７〜１９のいずれかに記載の装置。
21. ２１．密封部材（１１）が計測または規制部材を支持しており、その断面積が密 封部材（１１）からの距離の増加に伴って減少するようにしたことを特徴とする 請求項２０に記載の装置。
22. ２２．規制部材が円錐状部材（１３）であることを特徴とする請求項２１に記載 の装置。