JPH0874075A - 蒸気タービンシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 腐食形態に適した腐食防止用の薬品を適正量
だけ注入することにより、タービン構造材の腐食損傷を
未然に且つ効果的に防止する。 【構成】 低圧タービン４から排出される凝縮水を一時
貯蔵する凝縮水貯蔵部１７を設ける。凝縮水貯蔵部１７
の凝縮水中には、低圧タービン４の構造材と同一成分の
材料で構成された試料電極と、電位の基準となる参照電
極とが浸漬されている。そして薬品注入制御装置１９
が、前記参照電極と試料電極間の電位差を測定し、その
測定電位差が低圧タービン４の構造材について予め定め
ておいた電位範囲内となるよう、注入薬品の種類と注入
量を算出する。その算出結果は薬品注入装置１６に送ら
れ、薬品注入装置１６では前記算出結果に基づき、低圧
タービン４の入口側蒸気配管に最適な薬品を適正量だけ
注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電用、船舶用、その
他各種回転機器駆動用の蒸気タービンシステムに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば火力発電プラントの場合、ボイラ
をはじめとする構造材料を腐食損傷から保護する手法と
してＡＶＴ（All Volatile Treatment）と呼ばれる水処
理法が実用化されている。ＡＶＴはボイラへの給水にア
ンモニア、ヒドラジンを添加して、給水のｐＨが９.０
から９.５に、ＤＯ（Dissolved Oxygen：溶存酸素）濃
度が７ｐｐｂ以下になるように制御する方法である。こ
の方法は主にボイラ材料の腐食を防ぐために考案された
もので、タービン材料を積極的に防食しようとするもの
ではない。

【０００３】最近になって、ＣＷＴ（Combined Water T
reatment）と呼ばれる水処理法が従来のＡＶＴ法に代わ
り広く普及するようになった。ＡＶＴ処理法では次に述
べる問題点があったためである。ＡＶＴ処理した給水が
ボイラに送られると、ボイラ蒸発細管内で生成した腐食
生成物が管内に波状に堆積する。この波状堆積物が給水
の移動の障害となり、ボイラ差圧を上昇させ、結果的に
発電効率を悪化させていた。また、ＡＶＴ処理ではＣＷ
Ｔ処理と比較して約１０倍多くのアンモニア量を必要と
する。さらに、ボイラ差圧上昇を避けるためには前記の
腐食生成物を定期的に脱スケール処理する必要があり、
このための費用など経済的に問題があった。

【０００４】ＣＷＴ法はｐＨを８.０から８.５、ＤＯ濃
度を５０から２００ｐｐｂに制御する方法で、上記の諸
問題に対しは効果的である。しかし、この手法もＡＶＴ
法同様にタービン材料を積極的に防食しようとするもの
ではない。また、タービン材料の腐食性からこの水処理
方法を考えた場合、逆にＡＶＴ法より腐食環境が厳しく
なると考えられる。

【０００５】このような状況の中で、動翼、静翼及びロ
ータ等、タービン材料の腐食損傷が発生することがあ
る。特に高圧、中圧及び低圧タービンで構成される火力
発電プラントでは蒸気の乾湿交播域にあたる低圧タービ
ンの後段で蒸気が凝縮して液滴が発生し、これに腐食媒
が混入して腐食を進行させることがある。さらにプラン
トの起動及び停止時において主タービン（高、中、低圧
タービン）および給水ポンプ駆動用タービンに凝縮水が
発生し、低圧タービン同様、腐食損傷が発生する懸念が
ある。また、ＡＶＴからＣＷＴへの水処理法の移行が進
む中で、ＡＶＴのｐＨ９.５から耐食性が劣るｐＨの低
いＣＷＴのｐＨ８.５への移行により、ますますタービ
ン材の腐食損傷を引き起こす懸念が生じている。

【０００６】そこで、湿り蒸気または腐食防止用薬品を
タービンに吹き付けることにより、タービンに付着した
腐食媒体を洗い流し且つ防食するようにした蒸気タービ
ンが提案されている（たとえば、特開平３−１２１２０
２号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術では、タービンに吹き付ける湿り蒸気または腐
食防止用薬品の単位時間あたりの量は一定で、また腐食
防止用薬品の種類も一度セットしたら変えられないよう
になっている。このため、湿り蒸気または腐食防止用薬
品の吹き付け量が過小であれば防食の効果がなく、過大
であれば経済的でないといった問題と、腐食形態に適し
た腐食防止用薬品が使用されていない場合は防食の効果
が薄いといった問題がある。

【０００８】本発明の目的は、腐食形態に適した腐食防
止用薬品を適正量だけ注入することにより、タービン構
造材の腐食損傷を未然に且つ効果的に防止できるように
した蒸気タービンシステムを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第１の発明は、給水を加熱して蒸気を発生す
るボイラと、該ボイラで発生した蒸気により駆動される
蒸気タービンと、該蒸気タービン駆動後の蒸気を凝縮さ
せて凝縮水とする復水器と、前記凝縮水を前記ボイラに
戻すポンプと、を備えた蒸気タービンシステムにおい
て、前記蒸気タービンまたは前記復水器から排出される
凝縮水の中に、前記蒸気タービン構造材と同一成分の材
料で構成された少なくとの１つの試料電極と、電位の基
準となる参照電極とが浸漬され、前記参照電極と試料電
極間の電位差を測定する電位差測定手段と、前記蒸気タ
ービンへの入口側蒸気配管内又は前記蒸気タービン内
に、蒸気タービン構造材の腐食を防止するための薬品を
注入する薬品注入手段と、前記電位差測定手段で測定し
た電位差測定結果を取り込むとともに、その電位差測定
結果が蒸気タービン構造材について予め定めておいた電
位範囲内となるよう、前記薬品注入手段から注入される
薬品の種類を選択し且つ薬品の量を制御する薬品注入制
御手段と、を備えたものである。

【００１０】また第２の発明は、上記構成の蒸気タービ
ンシステムにおいて、蒸気タービンまたは復水器から排
出される凝縮水のｐＨを測定するｐＨ測定手段を付加し
ておき、薬品注入制御手段が、電位差測定手段で測定し
た電位差測定結果とｐＨ測定手段で測定したｐＨ測定結
果を取り込むとともに、蒸気タービン構造材の構成元素
の電位−ｐＨ図の酸化物安定領域内に前記電位差測定結
果と前記ｐＨ測定結果との交点が位置するよう、薬品注
入手段から注入される薬品の種類を選択し且つ薬品の量
を制御する構成としたものである。

【００１１】さらに第３の発明は、上記構成の蒸気ター
ビンシステムにおいて、蒸気タービン内、蒸気タービン
への蒸気入口部、蒸気タービンからの蒸気出口部のいず
れかの箇所で蒸気が凝縮したことを検出する凝縮検出手
段を付加しておき、薬品注入制御手段が、電位差測定手
段で測定した電位差測定結果を取り込むとともに、凝固
検出手段が蒸気の凝縮を検出したときに、前記電位差測
定結果が蒸気タービン構造材について予め定めておいた
電位範囲内となるよう、薬品注入手段から注入される薬
品の種類を選択し且つ薬品の量を制御する構成としたも
のである。

【００１２】

【作用】最初に腐食損傷の一つである腐食疲労及び応力
腐食割れについて説明する。金属が交番応力や繰り返し
応力を受けた結果、割れが進行する現象を疲労という。
それぞれの金属は固有の疲労限を持ち、疲労限以下の応
力では応力サイクルを繰り返し与えても破壊は起こらな
い。一方、腐食疲労は腐食環境下において、応力をいく
ら小さくしても応力サイクルの繰り返し数が十分大きけ
れば破壊がおこる。腐食疲労の中には応力腐食割れによ
る破壊を同時に引き起こすこともある。腐食疲労は一般
に、全面腐食度が大きいほど疲労寿命も短くなる。ま
た、腐食疲労に対する抵抗性は金属の機械的強さよりは
むしろ腐食に対する強さに依存する。したがって、金属
材料が接する腐食環境を緩和することによって金属を腐
食疲労から保護することができる。

【００１３】応力腐食割れは腐食作用と静的応力とが同
時に働いたときに起こる割れである。応力腐食割れは腐
食疲労と異なり、特定の環境下において引っ張り応力が
加わった場合に生じる。タービン材の一つであるマルテ
ンサイト系ステンレス鋼は塩化物イオン、アンモニア存
在下の環境で応力腐食割れを生じることが知られてい
る。また、応力腐食割れには材料個々の応力腐食割れ発
生臨界電位がある。

【００１４】このほか、タービン材料の腐食で問題にな
る形態として、隙間腐食や孔食、水素脆性割れが挙げら
れる。隙間腐食は特に動翼とロータとの間のダブテイル
部で問題となる。孔食は塩化物イオン等腐食性アニオン
が環境中に存在した時に問題となる。発電プラントにお
いて時として復水器からの海水リークが発生した場合、
塩化物イオンはタービン系へ飛来することがある。これ
ら腐食についても応力腐食割れ同様、発生臨界電位が存
在する。水素脆化割れは腐食とは異なり、腐食が進行し
た結果生じる原子状水素が鋼中に進入して材料を脆化さ
せるもの現象である。特に動翼に使用されているマルテ
ンサイト系ステンレス鋼のような固い材料で顕著とな
る。本発明ではこれら腐食を総じて腐食損傷と呼ぶこと
にする。

【００１５】次に問題になることは過不足なく効果的な
注入量を決める方法である。注入量は次のように決定す
る。蒸気タービンまたは復水器から排出される凝縮水の
中に、タービン材を構成する材料と同じ組成の試験電極
と、電位の基準となる参照電極とを浸漬しておく。そし
て、注入薬品の種類及び注入量は参照電極で測定した試
験電極の電位が予め求めておいたタービン構造材が腐食
損傷しない電位領域に存在するように制御する。金属材
料は一般に個々の腐食形態に対し固有の腐食発生臨界電
位を持つ。たとえば孔食や隙間腐食の場合、自然電位が
孔食発生あるいは隙間腐食発生電位を越えることにより
孔食及び隙間腐食がそれぞれ発生する。よって、試験電
極の電位をモニタし、この自然電位がタービン構造材が
腐食損傷しない電位領域に存在するように注入薬品の種
類及びその量を制御することによって、タービン材料を
健全に保つことができる。

【００１６】本願の第１の発明によれば、電位差測定手
段で測定する電位差が蒸気タービン構造材について予め
定めておいた電位範囲を外れていれば、薬品注入手段
は、測定電位差が電位範囲内に入るよう注入薬品の種類
を選択し、さらに薬品の注入量を制御する。例えば、ｐ
Ｈを高める化学薬品を選び、これを適正量注入すること
により、鉄系金属の耐食性を向上させることができる。

【００１７】また、第２の発明によれば、薬品注入の種
類および量はタービン材を構成する元素の電位−ｐＨ図
における酸化物安定領域内に、腐食電位が存在するよう
に制御されるため、腐食に強いタービンを維持できる。
構造材料の表面に存在する不働態皮膜は主に酸化物で構
成されているので、タービン材構成元素−水系の電位−
ｐＨ図において腐食電位が酸化物安定領域に存在すれ
ば、熱力学的に、構造材料は腐食しない。これを達成す
るためには構造材料の腐食電位および構造材料が接して
いる液体のｐＨを知る必要があり、本発明では、蒸気タ
ービンまたは復水器から排出される凝縮水のｐＨをｐＨ
測定手段で測定している。

【００１８】ただし、この電位−ｐＨ図は塩化物イオン
などの腐食性イオンが含まれない時に使用できるもので
あるため、火力発電プラントのように時として塩化物イ
オンがタービンに流入する場合、タービン材構成元素−
水−塩化物イオンの３元系の電位−ｐＨ図を用いる必要
がある。

【００１９】次に、第３の発明によれば、注入対象とな
るタービンにおいて蒸気が凝縮しているときのみ薬品が
注入されるので、薬品の消耗を抑制することができる。

【００２０】タービン車室内の蒸気が凝縮するかしない
かはボイラの負荷により変化する。注入対象とするター
ビン車室内の蒸気が乾き領域の時は水が発生しないので
腐食は進行しない。このときに薬品を注入しても無駄に
なる。したがって蒸気の凝縮状況をとらえる凝縮検出手
段を備え、蒸気が凝縮したときだけ薬品を注入すること
により、薬品の浪費を抑えることが可能となる。凝縮検
出手段として、たとえば伝導度計を用いれば、伝導度計
の電極に凝縮水が付着することにより伝導度が上昇する
ので、蒸気が凝縮したかどうかを検出することができ
る。

【００２１】また、注入する薬品は、酸化性または還元
性または凝縮水に溶けてｐＨ変化をもたらす性質を有す
る化学物質、あるいは金属材料の表面に存在する不働態
皮膜を高耐食化する性質を有する化学物質を選ぶことに
より、タービン材の耐食性を高度に保つことができる。

【００２２】酸化性を有する酸素ガスなどの化学物質は
不働態皮膜生成を促進し、耐食性を向上させる効果を有
する。ただし、酸素は腐食を促進する相反する効果も持
ち合わせている。還元性を有する水素ガス等の場合、皮
膜を高耐食化する性質はないが、材料の自然電位を低く
する効果を有する。自然電位が低くなると、たとえばＳ
ＣＣ発生電位と自然電位との差が大きくなり、結果的に
ＳＣＣが発生しづらくなる。ｐＨ変化をもたらす性質を
有するアンモニア等の場合、アンモニア添加により、凝
縮水のｐＨは増加し、鉄系合金では腐食に対し安定な方
向に働く。モリブデン酸イオンなどの不働態皮膜を安定
化させる性質を有する化学種の場合、耐食性を左右する
不働態皮膜が腐食に対し強固になるため、耐食性が向上
する。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に従って説明す
る。 （第１実施例）図１は火力発電プラントの構成図であ
る。この発電プラントには、高圧タービン、中圧タービ
ン、低圧タービンが設けられ、給水をＣＷＴ処理できる
ようになっている。図に示すように、本発電プラント
は、給水系（細実線で示した経路）、蒸気系（破線で示
した経路）および薬品注入系（太実線で示した経路）の
３つの系からなる。

【００２４】初めに、給水系および蒸気系の動作につい
て説明し、次に薬品注入系を説明する。給水は、復水ポ
ンプ７、復水昇圧ポンプ１１、給水ポンプ１４の各ポン
プににより昇圧され、復水器６からボイラ１へ供給され
る。復水ポンプ７から復水昇圧ポンプ１１までの途中に
は、グランドコンデンサ８、復水ろ過器９および復水脱
塩器１０が設けられている。また、復水昇圧ポンプ１１
から給水ポンプ１４までの途中には、給水のｐＨを調整
するためにアンモニアを注入するアンモニア注入装置２
９、低圧給水加熱器１２、給水に溶存している気体を除
去するための脱気器１３、給水に酸素を注入する酸素注
入装置２８が設けられている。また、給水ポンプ１４か
らボイラ１までの途中には、高圧給水加熱器１５が設け
られている。

【００２５】ボイラ１により給水は蒸気相となり高圧タ
ービン２と給水駆動用タービン５へ供給される。高圧タ
ービン２に供給された蒸気は、タービン２を回転させる
運動エネルギを放出した後、一部はボイラ１へ戻され再
加熱される。残りは中圧タービン３へ供給され、同様に
仕事をした後、低圧タービン４へ送られる。中圧タービ
ンから出た蒸気の一部は給水駆動タービン５へも供給さ
れるが、供給するかどうかはボイラの負荷状態に応じて
変化する。低圧タービン４で仕事をした蒸気はそのほと
んどのエネルギを使い果たし（温度約３０度、圧力０.
０５気圧）、復水器６で凝縮、回収される。凝縮した水
は再び給水となって、ボイラー１へ供給され、このサイ
クルを循環する。

【００２６】次に薬品注入系について説明する。低圧タ
ービン４の入口側配管は薬品注入装置１６に接続されて
おり、前記入口側配管に薬品が注入されるようになって
いる。ベースロード状態（定格運転時）の低圧タービン
４における水の相は乾湿交番域に当たるため、一部の蒸
気は凝縮する。動翼表面に付着した凝縮水は高速に回転
している動翼の遠心力で周方向へはじき飛ばされる。低
圧タービン４には低圧タービン４内で生成した前述の凝
縮水を排出する凝縮水導入管２１が設置され、凝縮水を
凝縮水ポンプ１８を用いて凝縮水槽１７へ導いている。
薬品注入装置１６から注入される薬品の種類ならびにそ
の量は、次に述べる凝縮水槽１７に設置した試験電極の
電位を基に決定される。

【００２７】図２は凝縮水槽１７の詳細を示したもので
ある。凝縮水槽１７は圧力に耐えられる構造を有し、凝
縮水導入管２１および凝縮水排出管２６が取り付けられ
ている。さらに凝縮水槽１７には、試料電極２２と、試
料電極２２の電位基準となる参照電極２３とが設置され
ている。試料電極２２の組成はタービン構造材と同じで
ある。タービンが複数の材料で構成されている場合は、
それぞれの材料に対応する数の試料電極を追加するか、
あるいは注目すべき材料を選定して設置するようにして
もよい。ここでは簡単のためにタービン材のうち、動翼
を構成する１２％クロムのマルテンサイト系ステンレス
鋼を選ぶこととする。また参照電極２３に対する試料電
極２２の電位を測定するために、電極２２，２３には電
位信号ライン２４が接続され、電位信号が薬品注入制御
装置１９へ送られるようになっている。なお、２５は凝
縮水である。

【００２８】図３は薬品注入制御装置１９の詳細図であ
る。薬品注入制御装置１９には、参照電極２３に対する
試料電極２２を測定するための電位差計２７が内蔵され
ている。電位差計２７で測定された試料電極２２の電位
は比較部３０へ送られ、予め設定しておいた電位範囲内
であるかどうかが判断される。

【００２９】ここで、凝縮水槽１７、試料電極２２、参
照電極２３および電位差計２７等は電位差測定手段を、
薬品注入装置１６は薬品注入手段を、薬品注入制御装置
１９内の比較部３０と制御部３１は薬品注入制御手段を
それぞれ構成している。

【００３０】なお薬品の注入は、低圧タービン４の入口
側配管だけでなく、図４のように静翼に設けられたノズ
ルから行うようにしてもよい。図４において、３６はロ
ータ、３７は動翼、３８は静翼、３９は発電機である。
そして、静翼３８にはタービン内に薬品を噴出するため
のノズル４０が設けられ、このノズル４０は薬品注入装
置１６に接続されている。

【００３１】図５は、温度９０℃における１２％クロム
マルテンサイト系ステンレス鋼の孔食発生電位と塩化物
イオン濃度との関係をｐＨの関数として示したものであ
る。試料電極２２の電位が実線で示した位置からプラス
側に越えると、すなわち酸化性雰囲気が強くなると孔食
が発生する。孔食は応力腐食割れや腐食疲労の発生起点
となりやすいので、孔食が発生しない環境下でタービン
を運転する必要がある。安全性を見込んで腐食電位がｐ
Ｈ４.７、塩化物イオン濃度１ｍｏｌ／ｄｍ￣^３で示さ
れる電位−０．２５Ｖｖｓ.ＳＨＥ以下になるように注
入薬品、および量を制御すれば、動翼（タービン材料）
の防食をはかることができる。

【００３２】上記をもとに、測定された試料電極２２の
電位が設定範囲内をプラス側に越えた場合、低圧タービ
ンの環境は酸化雰囲気が強いと考えられるので還元性を
もつ水素を注入するように制御部３１に信号を送り、制
御部３１は薬品注入装置１６を制御する。逆に測定され
た腐食電位が設定領域のマイナス側に越えた場合、還元
雰囲気が強くなり、水素脆化による動翼の割れが懸念さ
れる。したがって、電位を高める効果のある酸素を注入
するように薬品注入装置１６を制御する。このように腐
食電位に応じて薬品を注入することにより、タービン材
料を腐食損傷から守ることが可能である。

【００３３】先に示した図５から明らかなように、孔食
発生電位はｐＨおよび塩化物イオン濃度の関数として表
現される（ただし、タービンの温度と凝縮水槽１７の温
度はほぼ等しいとする）。より精度よく腐食性環境を評
価するためにはｐＨおよび塩化物イオン濃度を測定する
ことが望ましい。凝縮水のｐＨおよび塩化物イオン濃度
が既知で、かつ経時変化がない場合は問題ないが、プラ
ントの起動、停止などのボイラの負荷の状態によりこれ
らは変化することがある。図６は凝縮水槽１７にｐＨ計
３２および塩化物イオン濃度計３３を追加したものであ
る。このような構成にすると、凝縮水のｐＨおよび塩化
物イオン濃度が得られ、図５の関係から正確な孔食発生
電位を知ることができる。たとえば、測定されたｐＨが
８.５で、塩化物イオン濃度が０.０１ｍｏｌ／ｄｍ~³の
ときの孔食発生電位は、図より約０.１Ｖとなり、この
孔食発生電位以下に自然電位を保持すれば動翼の孔食は
発生しない。

【００３４】本実施例では孔食を例に取り上げたが、実
環境下では孔食の他に隙間腐食、応力腐食割れ、腐食疲
労といった種々の腐食モードが存在し、これらの腐食に
ついても対策しないと完全にタービン材の腐食損傷を防
ぐことはできない。一般に、これら腐食においても孔食
同様、腐食発生臨界電位が存在するため、これら腐食が
発生しない電位領域に自然電位が存在するように薬品注
入することによって腐食損傷からタービン材料を高度に
保護することが可能である。

【００３５】また本実施例では凝縮水槽１７に試験電極
２２を設置し、参照電極２３により腐食電位を測定する
ことを示したが、試験電極２２に代わりに凝縮水が通る
配管材の腐食電位を代用しても可能である。

【００３６】（第２実施例）次に本発明の第２実施例に
ついて説明する。図７は鉄の２５℃における電位−ｐＨ
図である。この図は熱力学的な鉄化合物の安定性を示し
たもので、ハッチング部分は酸化物として安定に存在で
きる領域である。したがって、凝縮水槽１７における試
料電極２２の腐食電位がハッチングされた部分に存在し
ていれば、酸化物で構成されている不働態皮膜（正しく
は水酸化物やオキシ水酸化物も存在することがある）も
安定に存在でき、腐食されない。

【００３７】図３における比較部３０による電位−ｐＨ
図と腐食電位との比較の結果、腐食電位がこの酸化物安
定領域からはずれた場合、制御部３０は腐食電位が酸化
物安定領域に収まるようにｐＨ変化をもたらす薬品、あ
るいは電位を変化させる薬品を薬品注入装置１６を用い
て注入するよう指示する。この図７は塩化物イオンのよ
うな腐食性物質が存在しないときに限って適用できるの
で、凝縮水に塩化物イオンや硫化物イオンなどが存在す
るときは新たに計算または実測した鉄−水−塩化物イオ
ン系あるいは鉄−水−硫黄系等の電位−ｐＨ図を薬品注
入の判断基準として利用する。なお、クロムの場合の電
位−ｐＨ図を図８に掲げておく。

【００３８】（第３実施例）次に本発明の第３実施例に
ついて説明する。第１実施例においては、注入する薬品
として自然電位の状態に応じて酸素および水素を用いた
が、酸素のように酸化性の性質を持つ化学薬品であれば
いずれでも良く、同様に水素のように還元性を持つ薬品
であればいずれでも良い。さらにタービン環境が酸化性
雰囲気あるいは還元性雰囲気の場合、これらの原因とな
る物質を化学反応で除去するような薬品であってもよ
い。例えば酸化性の性質を持つ酸素はヒドラジンと反応
して酸化性のない窒素と水に分解する。ｐＨを変化させ
る薬品であっても腐食を防ぐことができる。鉄系材料は
ｐＨが高いほど腐食しづらくなる。アンモニアは凝縮水
に溶けてｐＨを上昇させるのでタービン材の防食効果を
持つ。このほか、タービン材自身の耐食性を向上させる
薬品を注入することによっても腐食損傷を防ぐことがで
きる。たとえば、モリブデン酸イオンは鉄系材料の不働
態皮膜を強固にする働きがあり、腐食を抑制する。

【００３９】（第４実施例）次に本発明の第４実施例に
ついて説明する。ボイラの負荷状態により、タービン内
の蒸気が凝縮するかどうかが変化する。蒸気が凝縮しな
ければ腐食に必要な水が供給されないので腐食は進行し
ない。このとき薬品を注入しても無駄になる。図９は、
図１と同じ構成の火力発電プラントにおいて、凝縮検出
手段として、低圧タービン４内の蒸気の湿りを感受する
伝導度計３４を低圧タービン４に設けた例である。すな
わち、図９では蒸気が湿ると、伝導度計３４の電極面に
凝縮水が付着し伝導度が増加する。伝導度計３４の伝導
度の信号は伝導度信号ライン３５を介して、薬品注入制
御装置１９に送信される。そして、薬品注入制御装置１
９は伝導度計３４が水を感知したときだけ薬品注入装置
１６に対して薬品注入を許可する。このように本実施例
では、ボイラ１の負荷状態に注意を払わなくても、防食
の対象となるタービンの蒸気が凝縮環境になったときだ
け薬品が注入され、つまり蒸気が凝縮しない間は薬品注
入が制止されので、薬品の浪費を防ぐことができる。

【００４０】なお、本実施例では低圧タービン４内に伝
導度計３４を設置したが、凝縮水導入管２１や凝縮水槽
１７など、凝縮水が流れ出る場所であればどこであって
もよい。また本実施例では蒸気の凝縮状態を伝導度計３
４で感知したが、蒸気が凝縮したことを検出できる手段
であれば何でもよい。

【００４１】第１実施例１から第４実施例で述べた薬品
注入装置１６は低圧タービンを対象に例示したが、本発
明はこれに限らず必要に応じて高圧、中圧、給水駆動用
タービンにも適用できる。また薬品の注入点はタービン
入口に設けたが、静翼に設けた噴出口から注入してもよ
い。同様に腐食電位を測定する凝縮水槽１７を高圧、中
圧、給水駆動用タービンに設置してもよい。

【００４２】また、凝縮水のサンプリングは薬品注入対
象のタービンに設けた凝縮水導入管２１を通して行った
が、この手法に限らずとも可能である。タービン車室に
凝縮水を抽出する管（凝縮水導入管２１）を設けること
が困難なときは試験電極２２および参照電極２３を復水
器６自身に設置しても差し支えない。さらに復水器６か
ら復水ポンプ７の途中、あるいは給水系の任意の場所に
凝縮水槽１７を設置してもよい。さらに、蒸気系に新た
に抽気配管を設け、抽気した蒸気を熱交換器で凝縮させ
た凝縮水を腐食電位測定の対象に用いても本発明は実施
できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
腐食形態に適した防食用薬品が適正量注入されるので、
蒸気タービン構造材の腐食損傷を未然に且つ効果的に防
止でき、高信頼性の蒸気タービンシステムを提供するこ
とが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による蒸気タービンシス
テムの構成図である。

【図２】図１の凝縮水槽部の詳細図である。

【図３】図１の薬品注入制御部の詳細図である。

【図４】蒸気タービン内への薬品注入部を示した図であ
る。

【図５】孔食発生電位によぼす塩化物イオン濃度および
ｐＨの影響を示した図である。

【図６】本発明の第２実施例によるｐＨ計を備えた凝縮
水槽を示した図である。

【図７】鉄の電位−ｐＨ図である。

【図８】クロムの電位−ｐＨ図である。

【図９】本発明の第４実施例による蒸気タービンシステ
ムの構成図である。

【符号の説明】

１ ボイラ ２ 高圧タービン ３ 中圧タービン ４ 低圧タービン ５ 給水駆動用タービン ６ 復水器 ７ 復水ポンプ ８ グランドコンデンサ ９ 復水ろ過器 １０ 復水脱塩装置 １１ 復水昇圧ポンプ １２ 低圧給水加熱器 １３ 脱気器 １４ 給水ポンプ １５ 高圧給水加熱器 １６ 薬品注入装置 １７ 凝縮水槽 １８ 凝縮水ポンプ １９ 薬品注入制御装置 ２０ 薬品注入制御信号 ２１ 凝縮水導入管 ２２ 試料電極 ２３ 参照電極 ２４ 電位信号線 ２５ 凝縮水 ２６ 凝縮水排出管 ２７ 電位差計 ２８ 酸素注入装置 ２９ アンモニア注入装置 ３０ 比較部 ３１ 制御部 ３２ ｐＨ計 ３３ 塩化物イオン濃度計 ３４ 伝導度計 ３５ 伝導度信号ライン ３６ ロータ ３７ 静翼 ３８ 動翼 ３９ 発電機 ４０ ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 暢夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 山口 哲男 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給水を加熱して蒸気を発生するボイラ
   と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気ター
   ビンと、該蒸気タービン駆動後の蒸気を凝縮させて凝縮
   水とする復水器と、前記凝縮水を前記ボイラに戻すポン
   プと、を備えた蒸気タービンシステムにおいて、 前記蒸気タービンまたは前記復水器から排出される凝縮
   水の中に、前記蒸気タービン構造材と同一成分の材料で
   構成された少なくとの１つの試料電極と、電位の基準と
   なる参照電極とが浸漬され、前記参照電極と試料電極間
   の電位差を測定する電位差測定手段と、 前記蒸気タービンへの入口側蒸気配管内又は前記蒸気タ
   ービン内に、蒸気タービン構造材の腐食を防止するため
   の薬品を注入する薬品注入手段と、 前記電位差測定手段で測定した電位差測定結果を取り込
   むとともに、その電位差測定結果が蒸気タービン構造材
   について予め定めておいた電位範囲内となるよう、前記
   薬品注入手段から注入される薬品の種類を選択し且つ薬
   品の量を制御する薬品注入制御手段と、 を備えたことを特徴とする蒸気タービンシステム。
2. 【請求項２】 給水を加熱して蒸気を発生するボイラ
   と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気ター
   ビンと、該蒸気タービン駆動後の蒸気を凝縮させて凝縮
   水とする復水器と、前記凝縮水を前記ボイラに戻すポン
   プと、を備えた蒸気タービンシステムにおいて、 前記蒸気タービンまたは前記復水器から排出される凝縮
   水の中に、前記蒸気タービン構造材と同一成分の材料で
   構成された少なくとの１つの試料電極と、電位の基準と
   なる参照電極とが浸漬され、前記参照電極と試料電極間
   の電位差を測定する電位差測定手段と、 前記蒸気タービンまたは前記復水器から排出される凝縮
   水のｐＨを測定するｐＨ測定手段と、 前記蒸気タービンへの入口側蒸気配管内又は前記蒸気タ
   ービン内に、蒸気タービン構造材の腐食を防止するため
   の薬品を注入する薬品注入手段と、 前記電位差測定手段で測定した電位差測定結果と前記ｐ
   Ｈ測定手段で測定したｐＨ測定結果を取り込むととも
   に、前記蒸気タービン構造材の構成元素の電位−ｐＨ図
   の酸化物安定領域内に前記電位差測定結果と前記ｐＨ測
   定結果との交点が位置するよう、前記薬品注入手段から
   注入される薬品の種類を選択し且つ薬品の量を制御する
   薬品注入制御手段と、 を備えたことを特徴とする蒸気タービンシステム。
3. 【請求項３】 給水を加熱して蒸気を発生するボイラ
   と、該ボイラで発生した蒸気により駆動される蒸気ター
   ビンと、該蒸気タービン駆動後の蒸気を凝縮させて凝縮
   水とする復水器と、前記凝縮水を前記ボイラに戻すポン
   プと、を備えた蒸気タービンシステムにおいて、 前記蒸気タービンまたは前記復水器から排出される凝縮
   水の中に、前記蒸気タービン構造材と同一成分の材料で
   構成された少なくとの１つの試料電極と、電位の基準と
   なる参照電極とが浸漬され、前記参照電極と試料電極間
   の電位差を測定する電位差測定手段と、 前記蒸気タービン内、蒸気タービンへの蒸気入口部、蒸
   気タービンからの蒸気出口部のいずれかの箇所に設けら
   れ、当該箇所で蒸気が凝縮したことを検出する凝縮検出
   手段と、 前記蒸気タービンへの入口側蒸気配管内又は前記蒸気タ
   ービン内に、蒸気タービン構造材の腐食を防止するため
   の薬品を注入する薬品注入手段と、 前記電位差測定手段で測定した電位差測定結果を取り込
   むとともに、前記凝固検出手段が蒸気の凝縮を検出した
   ときに、前記電位差測定結果が蒸気タービン構造材につ
   いて予め定めておいた電位範囲内となるよう、前記薬品
   注入手段から注入される薬品の種類を選択し且つ薬品の
   量を制御する薬品注入制御手段と、 を備えたことを特徴とする蒸気タービンシステム。
4. 【請求項４】 請求項３記載の蒸気タービンシステムに
   おいて、 前記凝縮検出手段は、当該箇所の伝導度を測定する伝導
   度計であることを特徴とする蒸気タービンシステム。
5. 【請求項５】 請求項１，２又は３記載の蒸気タービン
   システムにおいて、 前記電位差測定手段は、前記蒸気タービンまたは前記復
   水器から排出される凝縮水を一時貯留するための貯留手
   段を有することを特徴とする蒸気タービンシステム。
6. 【請求項６】 請求項１，２又は３記載の蒸気タービン
   システムにおいて、 前記薬品注入手段が注入する薬品は、酸化性または還元
   性または凝縮水に溶けてｐＨ変化をもたらす性質を有す
   る物質、あるいは前記蒸気タービン構造材の表面に存在
   する不働態皮膜を高耐食化する性質を有する物質である
   ことを特徴とする蒸気タービンシステム。
7. 【請求項７】 請求項１，２又は３記載の蒸気タービン
   システムにおいて、 前記薬品注入手段は、前記蒸気タービンの静翼に設けら
   れたノズルから蒸気タービン内に薬品を注入することを
   特徴とする蒸気タービンシステム。