JPH0682004A - 給水加熱器の管漏洩診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】蒸気タービン設備に設けられる直列に配設され
た複数の給水加熱器のうち、給水が流れる伝熱管の管漏
洩の有る給水加熱器を特定する給水加熱器の管漏洩診断
装置を提供する。 【構成】給水加熱器給水系１Ａ，１Ｂを通流する給水の
流量を入口流量検出器１６，１７と出口流量検出器１８
とにより検出して入口，出口流量の差流量を演算し、こ
の差流量を管漏洩を示す差流量の判定値と比較し、判定
値を超えればドレン流量検出器２０と２１とでの検出流
量を管漏洩を示すドレン流量の判定値と比較して給水加
熱器の管漏洩を診断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン設備にお
いてボイラに供給する給水を蒸気タービンからの抽気蒸
気により加熱する給水加熱器の管漏洩の有無を診断する
給水加熱器の管漏洩診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラと蒸気タービンとを備え、蒸気タ
ービンで仕事をした蒸気が復水器で復水にされ、この復
水を給水としてボイラに供給して蒸気にし、この蒸気に
より蒸気タービンを駆動する蒸気タービン設備におい
て、熱効率を向上するためにボイラに供給する給水を蒸
気タービンから抽気した抽気蒸気により加熱する給水加
熱器が配設される。

【０００３】給水加熱器は伝熱管と、これを内設する容
器とからなる熱交換器であり、伝熱管には給水が通流
し、容器内には伝熱管を通流する給水を加熱する抽気蒸
気が流入する。ここで、伝熱管内を通流する給水を加熱
した抽気蒸気は凝縮してドレンとなって送出され、再び
給水として回収される。なお、この際、給水加熱器内の
ドレン液面のレベルはドレン制御弁により制御される。

【０００４】ところで、蒸気タービン設備の運転時、給
水加熱器の伝熱管が割れ等の異常が発生した場合には圧
力の高い給水は、容器内の蒸気側に漏洩する（以下管漏
洩という）という現象が生じる。このような管漏洩が生
じた場合、従来これを検知する明確な方法がなく、伝熱
管から給水が容器内の蒸気側に漏れ流れることにより生
じるドレン流量の増大から給水加熱器のドレン液面を制
御するドレン制御弁が常時全開となることから推定して
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような給水加熱
器の管漏洩をドレン制御弁の開度異常により推定するの
は、運転，保守を行なう運転員の熟練と詳細なプラント
に関する知識が必要であり、このため、高度の運転に対
する熟練や経験を要するという問題がある。また上記の
方法はドレン制御弁の開度の確認等を現場計器の監視に
より行なうので、中央制御室では管漏洩の判定が不可能
であるという欠点がある。

【０００６】この欠点を解決するため、中央制御室にて
管漏洩の判定を可能にするには、各所の給水加熱器にド
レン制御弁の開度発信器や給水加熱器から送出されるド
レンの流量を測定するドレン流量計を設置する必要があ
り、コストの点から不利であるとともに、運転員が常時
これらの計器を監視していなければ管漏洩の判定が困難
であるという問題がある。

【０００７】また、最近では、すべての給水加熱器の各
所に音響センサを設置し、漏洩時発生する音から管漏洩
を判定する装置も知られているが、この方法は大幅に高
額となり、コストの点から問題がある。本発明の目的
は、中央制御室にてコストが安く、かつ自動的に給水加
熱器の管漏洩の有無を診断できる給水加熱器の管漏洩診
断装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明によれば給水が通流する伝熱管と、この伝熱
管を内設し、蒸気タービンからの抽気蒸気が流入して前
記給水の加熱により生じるドレンを貯留する容器とから
なる給水加熱器を、１列又は複数列にして各列に２以上
のｎ箇の異なる蒸気圧力の抽気蒸気がそれぞれ流入する
箇数にして直列に配設した給水加熱器給水系における各
列の給水加熱器内のドレンを、上位の蒸気圧力の給水加
熱器からこれに続く下位の蒸気圧力の給水加熱器に合流
し、このようにして順次ドレンを下位の蒸気圧力の給水
加熱器に合流して、最下位の蒸気圧力の給水加熱器のド
レンを送出する給水加熱器の伝熱管の管漏洩の有無を診
断する給水加熱器の管漏洩診断装置において、前記給水
加熱器給水系に流入する給水の入口流量と排出する給水
の出口流量とをそれぞれ検出する給水の入口流量検出器
及び給水の出口流量検出器と、給水加熱器給水系の各列
の給水加熱器からこれに続く下位の蒸気圧力の給水加熱
器に流れるドレンの流量を検出する（ｎ−１）以下の箇
数で設けられるドレン流量検出器と、前記給水の入口，
出口流量との差流量が管漏洩を示す判定値及び各給水加
熱器において管漏洩を示すそれぞれのドレン流量の判定
値とを記憶する記憶部と、給水の入口，出口流量検出器
で検出した流量の差を演算し、この差流量が記憶部から
読み取った差流量の判定値と比較して管漏洩の有無を判
定する給水判定手段、及びドレン流量検出器が設けられ
た各給水加熱器からのドレン流量の検出流量が記憶部か
ら読み取ったドレン流量の判定値と比較して管漏洩の有
無を判定するドレン判定手段を備え、給水判定手段によ
り管漏洩が判定されたとき、ドレン流量検出器が設けら
れた最上位の蒸気圧力の給水加熱器から順次下位の蒸気
圧力の給水加熱器の管漏洩の有無をドレン判定手段によ
り判定し、管漏洩した給水加熱器を特定する演算部とを
備えるものとする。

【０００９】

【作用】蒸気タービンからの２以上のｎ箇の異なる蒸気
圧力の抽気蒸気が供給される各給水加熱器を直列に配設
したものを１列、又は複数列に配してなる給水加熱器給
水系を通流する給水の入口流量と出口流量とをそれぞれ
入口流量検出器と出口流量検出器とで検出してその差流
量を演算部で演算して求める。そして、記憶部にてあら
かじめ記憶された給水加熱器の伝熱管の管漏洩を示す判
定値を読み取り、給水判定手段により、演算して求めら
れた給水の差流量を前記判定値と比較して管漏洩を判定
する。そして、管漏洩の可能性があれば（ｎ−１）箇以
下のドレン流量検出器が設けられた給水加熱器からのド
レン流量を、蒸気圧力の高い給水加熱器の順にドレン流
量検出器で検出する。ここで、まずドレン流量検出器が
設けられた最上位の蒸気圧力の給水加熱器からのドレン
流量が検出される。そして、記憶部にて記憶された当該
給水加熱器の管漏洩を示すドレン流量の判定値を読み取
り、ドレン判定手段により前記ドレン流量検出器で検出
したドレン流量を前記判定値と比較して管漏洩の有無を
判定する。

【００１０】この判定において管漏洩が無ければ、さら
にドレン流量検出器でドレン流量が検出される給水加熱
器のうち、前記蒸気圧力に続く下位の蒸気圧力の給水加
熱器からのドレン流量をドレン流量検出器で検出し、こ
の検出したドレン流量を前述のように記憶部から読み取
ったドレン流量の判定値と比較して管漏洩の有無を判定
する。

【００１１】このようにして、管漏洩の判定はドレン流
量が検出される高い蒸気圧力の給水加熱器から順次下位
の蒸気圧力の給水加熱器について行なわれて管漏洩する
給水加熱器が判定される。この際取付けられるドレン流
量検出器が（ｎ−１）箇で給水加熱器給水系が１列の場
合は管漏洩の有る給水加熱器を特定できる。なお、ドレ
ン流量検出器が（ｎ−１）箇未満の場合、ドレン流量検
出器や管漏洩の有る給水加熱器の位置により、またドレ
ン流量検出器が（ｎ−１）箇でも給水加熱器給水系が複
数列の場合、管漏洩の有る給水加熱器の位置により管漏
洩の給水加熱器を含む給水加熱器を特定する場合が生じ
る。

【００１２】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
説明する。図１は本発明の実施例による給水加熱器の管
漏洩を診断するときの給水加熱器に給水を供給する給水
系統図である。図１において給水系１は図示しない脱気
器からボイラに給水を供給する系統であり、２台のボイ
ラ給水ポンプ２を備えた２系統のポンプ給水系１ａ，１
ｂと、ボイラ給水ポンプ２から送出された給水が２系統
に分かれて流れ、高圧第１給水加熱器３Ａ，高圧第２給
水加熱器４Ａ，高圧第３給水加熱器５Ａを備える給水加
熱器給水系１Ａ及び高圧第１給水加熱器３Ｂ，高圧第２
給水加熱器４Ｂ，高圧第３給水加熱器５Ｂを備える給水
加熱器給水系１Ｂと、給水加熱器給水系１Ａ，１Ｂを合
流してボイラに給水を供給するボイラ給水系１Ｃとから
構成される。

【００１３】高圧第１給水加熱器３Ａ，３Ｂにはそれぞ
れ蒸気タービンからの抽気蒸気を分岐して供給する抽気
蒸気供給系６，７が、高圧第２給水加熱器４Ａ，４Ｂに
はそれぞれ抽気蒸気供給系８，９が、高圧第３給水加熱
器５Ａ，５Ｂには抽気蒸気供給系１０，１１が接続され
ている。ここで、給水加熱器に供給する抽気蒸気の蒸気
圧力は高圧第１給水加熱器３Ａ，３Ｂが最も大きく、高
圧第２給水加熱器４Ａ，４Ｂ、高圧第３給水加熱器５
Ａ，５Ｂの順で小さくなっている。

【００１４】高圧第１給水加熱器３Ａ，３Ｂと高圧第２
給水加熱器４Ａ，４Ｂとにそれぞれ接続してドレンを流
すドレン系１３Ａ，１３Ｂが、また高圧第２給水加熱器
４Ａ，４Ｂと高圧第３給水加熱器５Ａ，５Ｂとにそれぞ
れ接続してドレンを流すドレン系１４Ａ，１４Ｂが、ま
た高圧第３給水加熱器５Ａ，５Ｂと図示しない脱気器と
にそれぞれ接続してドレン系１５Ａ，１５Ｂとが設けら
れている。

【００１５】給水の入口流量検出器１６，１７はそれぞ
れポンプ給水系１ａ，１ｂに、また出口流量検出器１８
はボイラ給水系１ｃに設けられる。ドレン流量検出器２
０，２１はそれぞれドレン系１４Ａ，１４Ｂに設けられ
る。このような構成により、２台の給水ポンプ２により
送出された給水はポンプ給水系１ａ，１ｂを経て給水加
熱器給水系１Ａ，１Ｂに分かれてそれぞれ高圧第３給水
加熱器５Ａ，５Ｂ，高圧第２給水加熱器４Ａ，４Ｂ及び
高圧第１給水加熱器３Ａ，３Ｂを経てボイラ給水系１ｃ
からボイラに供給される。この際、給水は抽気蒸気供給
系１０，１１を経る抽気蒸気により高圧第３給水加熱器
５Ａ，５Ｂで加熱，昇温され、抽気蒸気は凝縮してドレ
ンとなる。さらに高圧第３給水加熱器５Ａ，５Ｂから送
出される給水は高圧第２給水加熱器４Ａ，４Ｂにて抽気
蒸気供給系８，９を経る抽気蒸気により加熱，昇温さ
れ、抽気蒸気は凝縮してドレンとなり、さらに高圧第２
給水加熱器４Ａ，４Ｂから送出される給水は高圧第１給
水加熱器３Ａ，３Ｂにて抽気蒸気供給系６，７を経る抽
気蒸気により加熱，昇温され、抽気蒸気は凝縮してドレ
ンとなる。このようにして加熱，昇温された給水はボイ
ラ給水系１ｃを経てボイラに供給される。

【００１６】ところで、ボイラにボイラ給水ポンプ２に
より給水を供給してタービン設備の運転中、給水加熱器
の伝熱管が破損等して給水が蒸気側に漏洩、すなわち管
漏洩が生じることがあり、この場合、運転中管漏洩の有
る給水加熱器を特定する必要がある。ところで、管漏洩
が生じた際には給水加熱器給水系１Ａ，１Ｂの給水の入
口，出口流量に差流量が生じ、また給水加熱器において
は給水が伝熱管から蒸気側に漏洩してドレン量が増加す
るので、これらの差流量とドレン流量を検出してコンピ
ュータにより管漏洩の有無を診断する。

【００１７】図２は上記のコンピュータの構成を示すブ
ロック図である。図２においてコンピュータ３０は演算
部３１，記憶部３２，入力インターフェース３３，出力
インターフェース３４及びこれらの間をデータ伝送する
図の実線で示すデータバスで構成されている。このよう
な構成により入力インターフェース３３には、ポンプ給
水系１ａ，１ｂに設けられた給水の入口流量検出器１
６，１７及びボイラ給水系１ｃに設けられた給水の出口
流量検出器１８で検出したボイラ給水ポンプ２により送
出される給水の給水流量の信号と、ドレン系１４Ａ，１
４Ｂにそれぞれ設けられたドレン流量検出器２０，２１
で検出したドレン流量の信号及び診断を行なう後述のよ
うに安定した負荷の信号が入力される。

【００１８】記憶部３２には直列に配設された高圧第１
給水加熱器３Ａ，３Ｂ，高圧第２給水加熱器４Ａ，４
Ｂ，高圧第３給水加熱器５Ａ，５Ｂをそれぞれ備える給
水加熱器給水系１Ａ，１Ｂの入口と出口とにおける給水
の入口流量と出口流量との差流量が給水加熱器の管漏洩
を示す判定値を記憶する。ここで入口，出口給水流量の
差流量は、もし假にどこにも漏洩等の異常がなければ０
であり、差流量が生じれば何らかの異常が給水系１に発
生したことを示し、もっとも可能性の高いのが給水加熱
器の管漏洩である。但し、この差流量は流量検出器の計
測誤差範囲の微小な流量でなく、また蒸気タービン設備
の運転を継続しても差し支えない微小な流量でもない。

【００１９】ここで、給水加熱器の管漏洩として扱う差
流量の判定値としては、伝熱管に約数mm程度の孔があい
た場合として模擬計算により算出したあらかじめ定めた
値としている。また、記憶部３２には給水が給水加熱器
の蒸気側に漏洩してドレン流量が増大して管漏洩がある
ことを示すドレン流量の判定値を記憶する。この判定値
は高圧第２給水加熱器４Ａ，４Ｂにおいて負荷に対応す
る給水流量に対してあらかじめ定められる流量である。

【００２０】つぎに、演算部３１にて行なわれる給水加
熱器の管漏洩の有無を判定する手順について図３に示す
フローチャート及び図１の系統図に基づいて説明する。
図３において診断を行なう前提として、ステップ４１に
示すように安定した負荷が一定時間継続する場合に限
り、給水加熱器の管漏洩の診断が行なわれる。これは負
荷変動やプラントの起動，停止時には一時的に図１に示
す給水加熱器給水系１Ａ，１Ｂの給水の入口，出口流量
に差流量が生じ、誤診断の原因となるからである。

【００２１】したがって管漏洩の診断はステップ４２に
示すように安定した負荷運転状態で開始される。ステッ
プ４３にて入力インターフェース３３からの給水の入口
流量検出器１６，１７での検出流量が加算され、この加
算流量と入力インターフェース３３からの給水の出口流
量検出器１８での検出流量とが減算され、給水加熱器給
水系１Ａ，１Ｂの給水の入口，出口流量の差流量Ｆｂが
演算される。

【００２２】つぎにステップ４４にて記憶部３２から管
漏洩を示す給水流量の差流量の判定値Ｆａが読み取ら
れ、ステップ４３にて演算された給水流量の差流量Ｆｂ
と比較される。この場合Ｆｂ＞Ｆａでなければステップ
４５に示すように管漏洩は無い。しかしＦｂ＞Ｆａなら
ば管漏洩の可能性が有るので、つぎのステップに移る。
ステップ４６にてインターフェース３３からの給水加熱
器給水系１Ａのドレン流量検出器２０での検出流量Ｆｃ
と記憶部３２から読み取ったドレン流量の判定値Ｆｄと
が比較される。この場合Ｆｃ＞Ｆｄならばステップ４７
に示すように給水加熱器給水系１Ａの高圧第１給水加熱
器３Ａ、又は高圧第２給水加熱器４Ａとに管漏洩が有
る。そしてＦｃ＞Ｆｄでなければ高圧第１給水加熱器３
Ａ，高圧第２給水加熱器４Ａには管漏洩が無いので、つ
ぎのステップに移る。

【００２３】ステップ４８にてインターフェース３３か
らの給水加熱器給水系１Ｂのドレン流量検出器２１での
検出流量Ｆｅと記憶部３２から読み取った管漏洩を示す
ドレン流量の判定値Ｆｆとが比較される。この場合Ｆｅ
＞Ｆｆならばステップ４９に示すように給水加熱器給水
系１Ｂの高圧第１給水加熱器３Ｂ、又は高圧第２給水加
熱器４Ｂに管漏洩が有る。しかしＦｅ＞Ｆｆでなければ
高圧第１給水加熱器３Ｂ又は高圧第２給水加熱器４Ｂに
管漏洩が無い。したがってステップ５０に示すように給
水加熱器給水系１Ａ，１Ｂの高圧第３給水加熱器５Ａ、
又は高圧第３給水加熱器５Ｂに管漏洩が有る。

【００２４】なお、上記のステップ４３，４４，４６，
４８等の演算結果は出力インターフェース３４に入力さ
れ、ここから各給水加熱器の管漏洩の判定について表示
器に表示される。なお、上記の演算の基になった給水の
入口流量検出器１６，１７，出口流量検出器１８及びド
レン流量検出器２０，２１は通常蒸気タービン設備に設
けられるものであるので、特別な計測器を設置すること
なく給水加熱器の管漏洩の有無を判定できる。

【００２５】ここで、管漏洩が診断された給水加熱器
は、この給水加熱器をバイパスして蒸気タービン設備の
運転を続行するのが一般的であるが、機会をみて保守点
検が行なわれる。なお、本実施例においては給水加熱器
給水系を２列にしているが、１列にしてもよく、この場
合１列の給水加熱器給水系の入口と出口とに給水の入口
流量検出器及び給水の出口流量検出器と、直列に配した
給水加熱器の箇数ｎより１箇少ない箇数（ｎ−１）以下
のドレン流量検出器を設けることにより、箇数（ｎ−
１）の場合は管漏洩の有る給水加熱器を特定でき、箇数
（ｎ−１）未満ならばドレン流量検出器や管漏洩の有る
給水加熱器の位置により、管漏洩の給水加熱器を含む給
水加熱器を特定する場合も生じる。

【００２６】また、本実施例では脱気器からボイラに供
給する給水を加熱する高圧給水加熱器について説明した
が、復水器から脱気器に供給する給水としての復水を加
熱する低圧給水加熱器においても本発明によれば同じ効
果が得られる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば前述の構成により、１列又は複数列の給水加熱
器給水系に設けられた入口，出口流量検出器で検出した
給水の入口，出口流量の差流量と、ドレン流量検出器で
検出した給水加熱器からのドレン流量とから管漏洩を診
断するので、従来のように熟練した運転員が現場計器で
推定することなく、中央制御室で容易に管漏洩の有る給
水加熱器を診断できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による管漏洩を診断する給水加
熱器を備えた給水系の系統図

【図２】図１の給水加熱器の管漏洩を診断するコンピュ
ータの構成を示すブロック図

【図３】図２のコンピュータにて給水加熱器の管漏洩を
診断する手順を示すフローチャート図

【符号の説明】

１ 給水系 １Ａ 給水加熱器給水系 １Ｂ 給水加熱器給水系 ３Ａ 高圧第１給水加熱器 ３Ｂ 高圧第１給水加熱器 ４Ａ 高圧第２給水加熱器 ４Ｂ 高圧第２給水加熱器 ５Ａ 高圧第３給水加熱器 ５Ｂ 高圧第３給水加熱器 １６ 入口流量検出器 １７ 入口流量検出器 １８ 出口流量検出器 ２０ ドレン流量検出器 ２１ ドレン流量検出器 ３１ 演算部 ３２ 記憶部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】給水が通流する伝熱管と、この伝熱管を内
   設し、蒸気タービンからの抽気蒸気が流入して前記給水
   の加熱により生じるドレンを貯留する容器とからなる給
   水加熱器を、１列または複数列にして各列に２以上のｎ
   箇の異なる蒸気圧力の抽気蒸気がそれぞれ流入する箇数
   にして直列に配設した給水加熱器給水系における各列の
   給水加熱器内のドレンを上位の蒸気圧力の給水加熱器か
   らこれに続く下位の蒸気圧力の給水加熱器に合流し、こ
   のようにして順次ドレンを下位の蒸気圧力の給水加熱器
   に合流して最下位の蒸気圧力の給水加熱器のドレンを送
   出する給水加熱器の伝熱管の管漏洩の有無を診断する給
   水加熱器の管漏洩診断装置において、前記給水加熱器給
   水系に流入する給水の入口流量と排出する給水の出口流
   量とをそれぞれ検出する給水の入口流量検出器及び給水
   の出口流量検出器と、給水加熱器給水系の各列の給水加
   熱器からこれに続く下位の蒸気圧力の給水加熱器に流れ
   るドレンの流量を検出する（ｎ−１）以下の箇数で設け
   られるドレン流量検出器と、前記給水の入口，出口流量
   の差流量が管漏洩を示す判定値及び各給水加熱器におい
   て管漏洩を示すそれぞれのドレン流量の判定値とを記憶
   する記憶部と、給水の入口，出口流量検出器で検出した
   流量の差を演算し、この差流量が記憶部から読み取った
   差流量の判定値と比較して管漏洩の有無を判定する給水
   判定手段及びドレン流量検出器が設けられた各給水加熱
   器からのドレン流量の検出流量が記憶部から読み取った
   ドレン流量の判定値と比較して管漏洩の有無を判定する
   ドレン判定手段を備え、給水判定手段により管漏洩が判
   定されたとき、ドレン流量検出器が設けられた最上位の
   蒸気圧力の給水加熱器から順次下位の蒸気圧力の給水加
   熱器の管漏洩の有無をドレン判定手段により判定し、管
   漏洩した給水加熱器を特定する演算部とを備えたことを
   特徴とする給水加熱器の管漏洩診断装置。