JPS5857008A - 給水ポンプ及び同駆動タ−ビンの異常診断方法 - 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】 本発明はボイラ給水ポンプ及び同駆動タービンの性能を
継続的に分析し、ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービン
の経年的な性能劣化を分析診断する装置に関する。

蒸気タービンプラント性能診断装置の性節監視方法はタ
ービンプラント全体の性能を監視するものであり、ター
ビンプラント全体の定期点検補修時期を適切に判断する
ものであるが、本発明はタービンプラントラ構成する重
要な機器の一つであるボイラ給水ポンプ及び同駆動ター
ビンについて性能監視を行うものである。

本発明の目的は、タービンプラントを構成する重要機器
の一つであるボイラ給水ポンプ及び同駆動タービンと、
その周辺の機器の性能を計測により検出されたデータを
もとに、分析診断することを可能とする装置を提供する
にある。

第１図にて蒸気タービンプラント構成の概略を説明する
。ボイラ１で発生した高温高圧蒸気が、主蒸気管２を通
り高圧タービン３に入る。

高圧タービン３で仕事を終えた蒸気は、つぎに低圧ター
ピ／４へ送られる。

高圧・低圧タービンそれぞれ３．４で蒸気の行った仕事
は、発電機５にて電気エネルギに変換される。また１低
圧タービン４の排気は復水器６で水に還元され、復水ポ
ンプ７及びボイラ給水ポンプ１０により、ボイラ１へ給
水される。この給水系統には一般に、プラント効率向上
のため、低圧給水加熱器８及び高圧給水加熱器１１が設
置きれる。そして、給水中の溶存酸素を脱気するために
脱気器９が設置これる。これらは、高圧・低圧タービン
３．４から抽気される高温蒸気により給水と熱交換させ
、給水を加熱する機器である。

以上が蒸気タービンプラントサイクル構成の概略である
が、つぎに、第２図でボイラ給水ポンプ及び開駆動ター
ビン廻りの機器の構成を説明する。

脱気器９よりの給水がボイラ給水ポンプ１０でボイラ所
要圧力まで昇圧され、高圧給水加熱器１１を通り、ボイ
ラへ流れていく。この時、ボイラ給水ポンプ１０は同駆
動タービン１２により駆動される。この駆動タービン１
２は一般的に低圧・高圧の二つの駆動蒸気源をもち、低
圧駆動蒸気又は、高圧駆動蒸気が、駆動タービン１２に
入り動力を得て駆動するようになっている。この時、ボ
イラ給水ポンプ１０及び同駆動タービン１２は直結され
、プラント運転時の負荷（発電機出力）により、ボイラ
給水ポンプ１０の吐出給水圧力及び吐出給水流量が、ボ
イラ所要圧力及びプラント給水流量を保てるような回転
数に制御され、そして、プラント運転時の圧力検出装置
１３、温度検出装置１４、流量検出装置１５、回転数検
出装置１６による各データ信号をもとに、ボイラ給水ポ
ンプ及び同駆動タービン、きらには、その周辺の機器の
性能を分析する。

従来の性能計算に、プラント全体について実施していた
ものであるが、プラント全体の経年変化が全く考慮され
ないことから、検出データに変化が生じた際に、その変
化が検出計器等の故障による異常値を示しているのか、
プラントの経年変化に基づく値を示しているのが判別で
きなかった。

しかし、プラント全体の性能の経年変化は監視が可能で
あるが、タービンプラントを構成する機器単体の詳細な
経年変化捷では監視しきれなかった。

本発明の目的は、タービンプラントラ構成する機器単体
の性能の経年変化を監視するものであり、その中でもと
くに重要な機器の一つであるボイラ給水ポンプ及び同駆
動タービン、さらには、その周辺の機器の性能監視を可
能にしたボイラ給水ポンプ及び同、駆動タービン性能診
断方法全提供するにある。

本発明の特徴は、プラント運転時のボイラ給水ポンプ及
び同駆動タービンの運転状態値を検出して、これら機器
の性能を計算するとともに、一定期間毎に、検出データ
を記＠装置に記憶させておき、定期的あるいは、オペレ
ータリクエストにより、記憶されている過去のデータ（
経年的データ）との対比を行なうことにより、ボイラ給
水ポンプ及び同駆動タービンの経年変化の監視２診断を
可能にした采イラ給水ポンプ及び同５駆動タービンの性
能監視方法にある。

又、過去のデータをプラント負荷帯毎に分類して記憶σ
せる機能により、オペレータリクエストに応じてプラン
ト負荷帯の選択ができ、必要な負荷帯についても、過去
のデータとの対比を行なうことができる。

また、過去のデータとの対比により求めたボイラ給水ポ
ンプ及び同駆動タービンの経年的変化傾向（性能、圧力
、温度、流量９回転数のデータ）から、異常状態の検出
等を診断する機能により、性能の経年変化を把握し、将
来の運用状態を予測することができ、保修項目、保修時
期の指針を与えるとともに、効率的なボイラ給水ポンプ
及び同駆動タービンの運用を可能とし、さらには１プラ
ント全体の効率的運用全可能とする。

本発明の一実施例であるボイラ給水ポンプ及び同駆動タ
ービンの性能監視方法について図面を参照して説明する
。第２図において、性能監視を行う装置について説明す
る。複数の圧力検出装置１３によって低圧１駆動蒸気圧
力ＰＩ、高圧駆動蒸気圧力Ｐ２、タービン排気圧力Ｐ３
、ポンプ吸込給水圧力Ｐ４　、ポンプ吐出給水圧力Ｐ５
、をそれぞれ検出して演算装置に入力する。また、複数
の温度検出装置１４によって低圧駆動蒸気温度Ｔ３、高
圧駆動蒸気温度Ｔ２％　タービン排気温度Ｔ３、ポンプ
吸込給水温度Ｔ４、ポンプ吐出圧力Ｔ６、をそれぞれ検
出して演算装置に入力する。！た−複数の流量検出装置
１５によって低圧駆動蒸気流量ｆ７、高圧駆動蒸気流量
ｆ２、ポンプ吸込給水流量ｆ３　ｆ：それぞれ検出して
演算装置に入力する。

また、ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービンの回転数Ｎ
を回転数検出装置１６により検出する。

以上捷での検出データを基にプラント運転時における、
ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービンの性能を分析し、
性能の経年変化を診断する。

これらの道程を第３図によって説明する。

第３図において、各々の検出装置１３〜１６により検出
はれたデータは、測定時間内のデータのばらつ＠を無く
すために平均値演算装置１７により平均化される。そし
て平均値演算装置１７からはそれぞれ平均値を取った低
圧駆動蒸気圧力Ｐ。

・温度ＴＩ＋高圧駆動蒸気圧力Ｐ２　　Φ温度Ｔ２゜タ
ービン排気圧力Ｐ３．ｍ度Ｔ、が算出されエンタルピ演
算装置１８に入力される。また、同様にポンプ吸込給水
圧力Ｐ４　　・温度Ｔ４．ポンプ吐出給水圧力Ｐ−３・
温度Ｔ、が算出これエンタルピ演算装置１８に入力され
る。

また、平均値演算装置１７では低圧駆動蒸気流量ｆ１、
高圧駆動蒸気流量ｆ２、ポンプ吸込給水流量ｆ３、回転
数Ｎの平均値を算出する。

つぎに、ボイラ給水ポンプ駆動タービンの取得動力を取
得動力演算装置２１にて、エンタルピ演算装置１８にて
算出したエンタルピＨ１〜３と、低圧駆動蒸気流量ｆ１
、高圧駆動蒸気流量ｆ２より、ボイラ給水ポンプ駆動タ
ービンの取得動力Ｆ１を算出する。また、それと並行し
てボイラ給水ポンプの所要動力を、所要動力演算装置２
２にテ、エンタルピ演算装置１８にて算出したエンタル
ピＨ１〜、とポンプ吸込給水流量ｆ３　よりボイラ給水
ポンプ所要動力Ｆ２を算出する。

以上の結果より求めたボイラ給水ポンプ所要動力Ｆ２、
同駆動タービン取得動力Ｆ８、回転数Ｎと、あらかじめ
記憶装置に、ボイラ給水ポンプ及び開駆動タービン廻り
の計画値データ２５（Ｆ’。

Ｐ’、Ｔ’、ｆ’、Ｎ’）を記憶させておき、そのデー
タとをボイラ給水ポンプ及び同駆動タービン性能分析装
置２６に入力し、ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービン
の性能を分析する。そして、その結果をボイラ給水ポン
プ及び同駆動タービン性能診断装置２７に入力し、経年
的性能変化を判定、監視するものである。

前述のエンタルピ演算装置１８を説明する。第４図に示
すように、圧力及び温度の平均値演算装置１７からの圧
力温度データＰ、〜Ｐ、　、　Ｔ、〜Ｔ５により、縦軸
がエンタルピ、横軸がエントロピから成る線図（Ｍｏｌ
ｌｉｅｒ線図）上に交点を求め、その交点に相応したエ
ンタルピＩ−（、〜Ｈ、を演算するものである。つまり
、Ｔ、　、　　Ｐ、から低圧駆動蒸気エンタルピＨ，を
、Ｔ２　ｔ　Ｆ２から高圧駆動蒸気エンタルピＩ］２を
、Ｔ３．Ｆ３からタービン排気エンタルピＨ３を、Ｔ４
．Ｆ４からポンプ吸込給水エンタルピＨ４ｋ、Ｔ５　、
Ｐａからポンプ吐出給水エンタルピＨ６をそれぞれ算出
する。

また、Ｈ８を算出するにあたり、タービン排気が湿り蒸
気域に入る場合は、他に湿υ度検出計器を用い１１．タ
ービン排気蒸気の湿υ度と、　ｌ１ｌｉ’Ｔ３又は、圧
力Ｐ３が使用される。

つぎに、駆動タービン取得動力演算装置２１を説明する
と、低圧駆動蒸気流量ｆ１、同エンタルピＨ１、高圧駆
動蒸気流量ｆ２、同エンタルピＨ２、タービン排気エン
タルピＨ３より駆動タービン取得動力Ｆ１を下式（１）
より算出する。

Ｆ＋　　−（ｆ＋　×（Ｈ＋　　Ｈｓ　）　＋　ｆ２　
ｘ（Ｉ（２Ｈ３１１／８６０　・・・・・・・・・　（
１）また、並行して給水ポンプの所要動力演算装置給水
ポンプ所要動力Ｆ２を下式（２）より算出する。

Ｆ２　”　’ｓ　Ｘ　（Ｈｓ−Ｈ４）／８６０　　・・
・・・・・・・　（２）次に、前記のボイラ給水ポンプ
及び同駆動タービン性能分析装置２６と、性能診断装置
２７を説明する。まず性能分析装置２６においては、計
画値２５　（Ｐ’　、Ｐ’　、−Ｔ’　、ｆ’　、Ｎ’
　）と（１）式・（２）式において求めたＦ、、Ｆ２及
び検出データであるＰ、Ｔ、ｆ、Ｎ’に比較しその偏差
を下式（３）〜（１８）により求める。

１）駆動タービン取得動力偏差ΔＦ１ ΔＦ、＝Ｆ、−Ｆ、’・・・・・・・・・・・・・・・
　（３）２）給水ポンプ所要動力偏差ΔＦ２ ΔＦ２”Ｆ２　　Ｆ２’・・・・・・・・・四・・　（
４）３）低圧駆動蒸気圧力・温度・流量偏差ΔＰ１　　
・ΔＴ、・Δｆ。

Δｐ、−ｐ、−ｐ、’・・・・・・・・・・・・・・・
（５）ΔＴ、＝Ｔ、　−Ｔ、’　　・・・・・・・・・
・・・・・・　（６）Δｆ、＝ｆ、　　ｆ、’・・曲・
・・・曲回（７）４）高圧駆動蒸気圧力・温度・流量偏
差ΔＰ２　・ΔＴ２　・Δｆ２ ΔＰ２＝Ｐ２−Ｐ２’　　・・・・・・・・・・・・・
・・（８）ΔＴ、　＝Ｔ、　−Ｔｔ’　　・・・・・・
・・・・・・・・・　（９）Δｆ＝ｆ２−ｆ２′・・曲
・・曲・・・（１ｏ）５）タービン排気圧力・温度偏差
ΔＰ３　　・ΔＴ３ΔＰ３＝　Ｆ３−Ｐ３’　　・・・
・・・・・・・・・・・・（１１）ΔＴ、　＝Ｔ３−Ｐ
、　’　　・・・・・・・・曲・・・（１２）６）給水
ポンプ吸込給水圧力・温度・流量偏差ΔＰ４　　・ΔＴ
４　・Δｆ３ ΔＰ４＝Ｐ４−ｐ４’　　・・・・・・・・・・・・・
・・（１３）ΔＴ４＝Ｔ４−Ｔ、　’　　・・曲回・曲
（１４）Δｆ３＝　Ｆ３−　ｆ３’　　・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　（１５）７）給水ポンプ吐出
給水圧力・温度偏差ΔＰ５　・ΔＴ。

ΔＰ、−Ｐ、−Ｐ、’　　・・・・・・・・・・・・・
・・　（１６）ＪＴ５＝Ｔｓ　　’ｒ、・　・・・・・
・・・・・・・・・・　（１７１８）回転数偏差ΔＮ ΔＮ＝Ｎ−Ｎ’　　・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・　（１８）以上１）〜８）の（３）〜
（１８）式によって求められた各データの偏差値は、ボ
イラ給水ポンプ及び同駆動タービン、ζらには、その周
辺の機器の性能変化を表わし、その偏差データを基に性
能診断をするのが、ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービ
ン性能診断装置２７である。そして、それらの性能判定
要因としては下記があげられる。

駆動タービン取得動力偏差ΔＦｌ　、給水ポンプ所要動
力偏差ΔＦ２、回転数偏差ΔＮはボイラ給水ポンプ及び
開駆動ターピ／の性能判定に用いられるが、この時、考
慮しなくてはならないのは、運転条件による補正である
。その要因としては下記に示す通りである。

１、　ボイラ給水ポンプ吐出給水圧力変化（ΔＰｓ）に
れは、高圧給水加熱器及びボイラの性能変化も知ること
ができる。） ２、　ボイラ給水ポンプ駆動タービン駆動蒸気条件（Δ
ＰｕｓΔＦ２＋ΔＴ１．ΔＴ２） （これは、蒸気源の性能変化を知ることもできる。） ３、　ボイラ給水ポンプ駆動タービン排気蒸気条件（Δ
Ｐ３＋ΔＴ３） （これは、排気回収光の性能変化を知ることもできる。

４、　プラント運転時の発電機出力（負荷）の変化（こ
れに、プラント運転時における負荷別についての性能を
監視するために必要である。）５、　ボイラ給水ポンプ
吐出流量（Ｆ４）の変化（給水ポンプが２系列設置され
ている場合に、その系列別の性能変化を知ることができ
る。また、ボイラ性能の変化及びプラント全体の性能変
化、も知ることができる。） 以上５項目の補正要因から次にあげる４項目の現象を解
析する。

１、　ボイラ給水ポンプ駆動タービン駆動蒸気量の変化
（Δｆ１＋Δｆ２　）原因。

２、　ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービン回転数の変
化（ΔＮ）原因。

３、　ボイラ給水ポンプ吐出給水圧力の変化（ΔＰ５）
原因。

４、　ボイラ給水ポンプ吐出給水流量の変化（Ｆ４）原
因。

以上の如く、ボイラ給水ポンプ及び同駆動ター　　。

ビン性能診断・分析機能においては、計画値とプラント
運転時における検出データを記憶装置内に記憶させるこ
とにより、過去のデータ（経年的データ）との比較が可
能となり、ボイラ給水ポンプ及び同駆動タービン性能の
経年変化を把握するこ　。

とが可能となる。また、その周辺の機器の性能の経年変
化も把握することができる。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、運転中にお゛ける各部状態値を測定し、その測定値
   を基に給水ポンプ及び、同駆動タービンの性能や運転特
   性を計算機によって計算すると共に、一定期間毎にこれ
   ら運転状態値及び、性能データ・運転特性データを計算
   機に記憶させておき、これらの記憶されている過去の経
   年的データと現時点の前記運転状態値及び、前記性能デ
   ータ・前記運転特性データを比較させることによって経
   年変化を分析診断することを特徴とする給水ポンプ及び
   同駆動タービンの異常診断方法。