JPS59147908A - 発電プラント給水ポンプミニマムフロ−ラインのハンマリング抑制制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は発電プラントにおける汽力原動機用の給水ポン
プミニマムフローラインに発生するハンマリング現象を
抑制する装置に関するものである。

〔従来技術〕

第１図は従来一般に用いられている給水ポンプミニマム
７０−ラインの系統図である。

低圧給水加熱器から供給される熱水は給水ポンプ１によ
シ百数十気圧に昇圧され、電動弁２を介して原子炉（火
力発電プラントにあってはボイラ）に給水される。一方
、前記給水ポンプの最小流量を確保して締切運転状態の
発生を防止するため給水ポンプ１の吐出側と復水器４と
の間に欠配のようなミニマムフローラインが設けられる
。即ち、上記のミニマムフローラインは、給水ポンプ出
口給水管３に分岐連通されたドレン配管７にミニマムフ
ロー弁５．ドレン配管１０．オリフィス６゜及びドレン
配管９を順次に接続し、とのドレン配管９を復水器４に
接続してなる上記のミニマム７０−弁５は、給水ポンプ
１の起動によって発信される弁開放信号８によって開弁
され、該ミニマム７０−５Ｐ５の開弁状態においては、
このミニマム７０−２インを流通するドレン流量は主と
してオリフィス６１こよって制御される。

通常運転時、前記の給水ポンプ１がら吐出される給水は
、前記低圧給水加熱器によって加熱された熱水となって
いるので、前記オリフィス６と前記復水器４とを結ぶド
レン配管９を流れる流体は二相流の状態で流れ、前記オ
リフィス６よシも上流側のドレン配管１ｏ、７を流れる
流体は該オリフィス６が最小流路面積となっているので
単相流で流れる。ところが、前述したドレンの通水初期
状態においては、前記ドレン配管１ｏに溜っているドレ
ンが、前記ミニマム７０−弁５の開弁によシ熱水に触れ
て加熱され、加速されて二相流の状態となって、ドレン
配管１ｏ及びオリフィス６を通過する。この時、二相流
流体が相変化を伴う流体であるため、配管内で沸騰、凝
縮を繰返えすことによる二相流ハンマリング現象が起こ
る。また、この二相流の流動様式がスラグ流に近い流れ
になると不安定流動が生じこれによるハンマリング現象
が間欠的に起こる。さらに、この二相流状態にあるドレ
ンが単相流に遷移し、オリフィス６に衝突する際に熱水
ハンマリング現象が起こる。これら一連のハンマリング
現象は、前記オリスイス６の上流側にあるドレンの内圧
を急激に上昇させる原因となυ、その大きさによっては
オリフィス又はドレン配管を破損させ、プラントの信頼
性を低下させる要因となっている。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上記した給水ポンプミニマムフローライ
ンの起動時に発生する稲々のハンマリン現象によって起
る急激な圧力上昇を抑制し、プラントの信頼性を向上さ
せることにある。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成する為、本発明の抑制制御装置は、発
電プラント給水ポンプ出口の給水配管と復水器とを結ぶ
ドレン配管中の、下流側にオリフィスを、上流側にミニ
マム７０−弁を、それぞれ介装接続し、給水ポンプの起
動により発せられる弁開放信号によってミニマムフロー
弁を開弁させるミニマムフローラインにおいて、ミニマ
ムフロー弁上流側のドレン配管に温度検出器および圧力
検出器を設けると共にミニマムフロー弁下流側のドレン
配管に圧力検出器を設け、かつ、上記の各検出器の出力
信号に基づいてミニマムフロー弁を開閉制御する演算器
を設けたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

第２図は、前述の従来形ミニマム７０−ライン（第１図
）に本発明を適用してハンマリング現象を抑制し得るよ
うに改良した実施例で、第１図と同一の図面参照番号を
附した給水ポンプ１．電動弁２．出口給水配管３．復水
器４．ミニマムフロー弁５．オリフィス６、及びドレン
配管７，９゜１０は従来装置におけると同様乃至は類似
の構成部材である。

ミニマムフロー弁５の上流側のドレン配管７に、温度検
出器１１及び圧力検出器１２を設けると共に、ミニマム
７０−弁５の下流側ドレン配管１０に圧力検出器１３を
設け、かつ、ハンマリング制御用の演算器１９を設けて
、温度検出器１１の信号出力１４．圧力検出器１２の信
号出力１５、及び圧力検出器１３の信号出力１６、並び
に給水ポンプ１の起動によって発信されるミニマムフロ
ー弁開放信号１７を該演Ｘ器１９に入力させるように構
成する。

上記の演算器１９は第３図について後に詳述する構成、
＠能を有し、入力された信号に基づいて演算を行ない、
ハンマリング現象を抑制し得るようにミニマムフロー弁
５を開閉制御する。

第３図は上記の演算器１９の具体的構成の１例を示すブ
ロック線図である。

演算器１９からミニマムフロー弁５に対しτ開弁信号１
８を与える出力部に信号選択器３８を設けてあシ、所定
開度設定器３７の信号出力、若しくは加算器３６の信号
出力のいずれか一方を選択的に切換えて出力する構造で
おる。上記の切換え操作は比較演算器３５の出力信号に
よって行なわれる。

上記の加算器３６は、演算器２３の信号出力２２と、最
適弁体開操作信号演算器３２の信号出力３１とを馴初−
して出力する構造でめる。

上記の演算器２３は初期開度設定器２゛１を備え、前述
したミニマムフロー弁開放信号１７（給水ポンプの起動
によって発信される）を受信すると、予め設定し九初期
開度設定器２１の信号出力の入力を受け、初期設定弁開
度信号２２を出力する。

この初期設定弁一度信号２２の値は、ミニマムフロー弁
５が開弁する際に高流速のドレンが沸騰。

凝縮を繰返して二相流ハンマリングによる圧力上昇を誘
発することを極力抑え得るようなミニマム７０−弁５の
開度を与える。

このように構成すると、前記のミニマムフロー弁開放信
号１７が従来装置における如くにストレートにミニマム
フロー弁５に入力してこれを直ちに全開させてハンマリ
ングを誘発することなく、該ミニマムフロー弁開放信号
１７を演算器２３によυ初期設定弁開度信号２２に変換
して、開弁初期のハンマリング抑制効果を生じる。

一方、前記の加算器３６に入力さるべき最適徐開信号３
１を出力する最適弁体開操作信号演算器３２は、弁体開
時間設定器２９及び弁栓８値設定器３０を備え、後述の
ようにして発信される弁栓開開始信号２７を入力され、
ハンマリング抑制のために適正な初期の弁開度および該
弁開度を徐々に増加させてゆく指令信号を発信する。こ
の最適弁組開操作信号演算器３２は、ブロック図内にグ
ラフを示したように、弁栓開開始信号２７を受信した後
、弁組開時間設定器２９で与えられたΔｔ１秒後に、弁
栓開値設定器３０で与えられた弁開度Ａｖ２に相当する
信号出力を発生するように構成しである。

上記の弁栓開開始信号２７を発信する構成は次のごとく
である。

演算器２４は、温度検出器１１の信号出力１４を入力さ
れて、該検出温度に対応する飽和蒸気圧力信号２５を算
出する機能を有している。これにより、検出されたドレ
ンの温度情報Ｔは飽和蒸気圧Ｐ、に換算されて比較演算
器２８に与えられる。

この比較演算器２８は差圧設定器２６を備えていて、 ΔＰｌ＞Ｐｖ　Ｐ２ になればＯＮｔ、て弁栓開開始信号２７を絡信する。

ただし、ΔＰｚは差圧設定器２６の設定値、Ｐ２はミニ
マムフロー弁５の下流側に設けた圧力検出器１３の出力
信号１６が表わすドレン圧力である。

このように構成すると、ミニマムフロー弁上流側のドレ
ンの飽和蒸気圧力と、ミニマムフロー弁下流側のドレン
圧力との差圧がΔＰ！以下になったことを検知すること
ができ、ハンマリングの處れなくミニマムフロー弁５の
開度の増加を開始させることができる。

前述の信号選択器３８に対して切換指令３４を送る比較
演算機３５は差圧設定器３３を備えていて、ミニマムフ
ロー弁５の上流側の圧力検出器１２の検出値Ｐ１を表わ
す信号出力１５と、同じく下流側の圧力検出器１３の検
出値Ｐ２を表わす信号出力１６とを比較し、 ΔＰ２）Ｐｔ　　Ｐｚ になるとＯＮして切換指令３４を発信する。ただし、Δ
Ｐ２は差圧設定器３３の設定値である３、このように構
成すると、ミニマムフロー弁５の上流側ドレン圧力と下
流側ドレン圧力との差圧がΔＰ２以下になったことを検
知することができ、ハンマリングを発生させる虞れ無く
ミニマム７０−弁５を所定開度まで開弁できる。上記の
所定開度は所定弁開度設定器３７により予め与えておく
。差圧がΔＰ２°以下になって切換指令３４が発せられ
ると信号選択器３８が作動して所定弁開度設定器３７の
設定値Ａ　ｖ３に相当する信号出力がミニマムフロー弁
５に出力される。従って、上記の切換指令３４は、所定
の弁開度Ａ　ｖ　３への切換操作の開始を意味する信号
である。

以上の作動を綜合して経時的に略述すると、給水ポンプ
の始動によってミニマムフロー弁開放信号１７が発信さ
れると、演算器２３０作用によシ先ずハンマリングの虞
れが無いような初期開度を与える信号２２に変換される
。

これによシ、ミニマムフロー弁５は僅かに開かれる。

次いで、ミニマムフロー弁上流側の飽和蒸気圧Ｐ７と、
同下流側の圧力Ｐ２との差がΔＰｌ以下になると、弁栓
開開始信号２７が発信され、最適弁組開操作信号演算器
３２によって定められるスピードで、徐々に開弁度を増
加させてゆく。

そして、ミニマムフロー弁の上、下流側の圧力ＰＩ、Ｐ
２の差がΔＰ２以下になると予め設定された開弁度Ａｖ
３に切換えられて定常運転状態となる。

第４図は本発明の応用例を示す系統図である。

この応用例は、第２図に示した実施例のハンマリング抑
制用の演算器１９の構成を簡略化し、供給ポンプ１の起
動によ９発せられるミニマムフロー弁開放信号１７によ
って作動を開始するプログラム弁開度演算器４０を設け
である。このプログラム弁開度演算器４０のブロック図
を第５図に示す。

本図に示すプログラム弁開度演算器４０は、第３図に示
したハンマリング抑制用演算器１９を極限的に簡略化し
たもので、後に詳述するごとく、第３図の構成と第５図
の構成との中間的構成（第３図の構成の部分的簡略化）
も可能である。

このように簡略化した演算、機構は、発電プラントの運
転条件がほぼ一定である場合、即ち、ミニマム７０−弁
５を開弁する状態におけるミニマムフローラインのドレ
ン温度、圧力がほぼ一定である場合に適用するよりに構
成したものであって、ドレン温度、圧力を実測せずに、
上記の一定条件に適した開弁パターンを設定しておいて
このパターンに従って開弁操作を自動制御するように構
成しである。

本例においては、プログラム弁開度演算器４０は、グラ
フで示したごとく、ミニマムフロー弁開放信号１７が入
力された時点ｔ。を起点とじ１、時間１．後に弁開度Ａ
ｖｘ＋時間ｔ２後に弁開度Ａｖ４．時間ｔ３後に弁開度
ｋｖ４になるように弁開度制御信号４１が発せられる。

４２は時間１１の設定器、４３は時間ｔ２の設定器、４
４は時間ｔ３の設定器でおる。

２１は初期開度Ａｖｌの設定器、３０は弁栓開価Ａｖ２
の設定器、３７は所定弁開度Ａｖ３の設定器である。

本例のように初期開度設定器と、弁栓開値設定器と、所
定弁開度設定器とタイマ装置とを備え、弁開放信号１７
によって所定パターンの弁開度制御信号を発信する演算
器を備えると、この演算器によって第３図に示した演算
器の構成部分の一部若しくは全部と代替して本発明装置
の構成を簡略化することができる。

〔発明の効果〕

以上詳述しｆｒ、ように、本発明の制御装置は、発電プ
ラント給水ポンプ出口の給水配管と復水器とを結ぶドレ
ン配管中の、下流側にオリフィスを、上流側にミニマム
フロー弁を、それぞれ介装接続し、給水ポンプの起動に
より発せられる弁開放信号によってミニマムフロー弁を
開弁させるミニマムフローラインにおいて、ミニマムフ
ロー弁上流側のドレン配管に温度検出器および圧力検出
器を設けるど共にミニマムフロー弁下流側のドレン配管
に圧力検出器を設け、かつ、上記の各検出器の信号出力
に基づいてミニマムフロー弁を開閉制御する演算器を設
けることによυ、給水ポンプミニマムフローラインの起
動に伴って生じるハンマリング現象を抑制してドレン管
内圧力の衝撃的な急上昇を防止することができ、発電プ
ラントの信頼性向上に貢献するところ多大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のミニマムフローラインを示す系統図、第
２図は本発明のハンマリング抑制装置の一実施例を備え
たミニマムフローラインの系統図、第３図は上記実施例
の演算器のブロック線図、第４図は本発明の応用例の系
統図、第５図は上記応用例の演算器のブロック線図であ
る。 １・・・給水ポンプ、２・・・電動弁、４・・・復水器
、５・・・ミニマム７０−弁、６・・・オリフィス、７
，９．１０・・・ドレン配管、１１・・・ドレン温度検
出器、１２゜１３・・・ドレン圧力検出器、Ｊ９・・・
ノ・ンマリング抑制制御演算器、２３．３２・・・演算
器、２４・・・飽和蒸気圧力演算器、２８．３５・・・
比較演算器、３６・・・加算器、３８・・・選択器、２
６，２９，３０゜３３・・・設定器、４０・・・プログ
ラム弁開度演算器、４２．４３．４４・・・設定器。 代理人　弁理士　秋本正実 ３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発電プラント給水ポンプ出口の給水配管と復水器と
   を結ぶドレン配管中の、下流側にオリフィスを、上流側
   にミニマムフロー弁を、それぞれ介装接続し、給水ポン
   プの起動により発せられる弁開放信号によってミニマム
   フロー弁を開弁させるミニマムフローラインにおいて、
   ミニマムフロー弁上流側のドレン配管に温度検出器およ
   び圧力検出器を設けると共にミニマムフロー弁下流側の
   ドレン配管に圧力検出器を設け、かつ、上記の各検出器
   の信号出力に基づいてミニマムフロー弁を開閉制御する
   演算器を設けてハンマリング現象を抑制し得べく為した
   ることを特徴とする、発電ブラフ　）ｉ水ポンプミニマ
   ムフローラインのハンマリング制御装置。 ２−　前記の演算器は、初期開度設定器を備え、この設
   定器によって発せられる信号に基づいてミニマムフロー
   弁の初期開度を制御して、ミニマムフロー弁とオリフィ
   スとの間に発生する二相流ノ・ンマリングによる圧力上
   昇を抑制し得べくなしたることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の発電プラント給水ポンプミニマム７
   ０−ラインのハンマリング抑制制御装置。 ３、前記の演算器は、温度検出器の検出温度に対応する
   飽和蒸気圧を算出する機能、並びに上記の算出圧力とミ
   ニマムフロー弁下流側のドレン圧力との差圧を算出する
   機能を有するものとし、上記の差圧を予め設定された差
   圧と比較してミニマムフロー弁を開閉制御して、ドレン
   配管内の二相流の不安定流動による／・ンマリング、並
   びに、単相流に遷移した流体によるノ・ンマリングを抑
   制し得べくなしたることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の発電プラント給水ポンプミニマム７０−ラ
   インのハンマリング抑制制御装置。 ４、前記の演算器は、前記２箇所に設けた圧力検出器の
   検出値の差圧が零に近づいたとき、予め設定された操作
   パターンに基づいてミニマム７０−弁を所定の開度まで
   開弁させて、ミニマムフロー弁とオリフィスとの間で発
   生する２相流によるハンマリング、並びに、同所で発生
   する単相流への遷移によるハンマリングを抑制し得べく
   なしたることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の発電プラント給水ポンプミニマムフローラインのハン
   マリング抑制制御装置。 ５、前記の演算器は、差圧設定器と、飽和蒸気圧力演算
   器とを備え、かつ、上記差圧設定器の出力信号と、飽和
   蒸気圧力演算器の出力信号と、ミニマムフロー弁の下流
   側の圧力検出器の出力信号とを入力されてミニマムフロ
   ー弁の制御信号を出力するように構成した弁栓開操作信
   号演算手段を設けたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第３項に記載の発電プラント給水ポンプミニマ
   ム７０−ラインのハンマリング抑制制御装置。 ６、前記の演算器は、差圧設定器を備え、上記差圧設定
   器の出力信号と、ミニマムフロー弁上流側圧力検出器の
   出力信号と、ミニマムフロー弁下流側の圧力検出器の出
   力信号とを入力されて、ミニマムフロー弁の制御信号を
   出力するように構成した比較演算手段を設けたものでち
   ることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の発電
   プラント給水ポンプミニマムフローラインのハンマリン
   グ抑制制御装置。 ７、前記の演算器は、初期開度設定器と、弁徐開値設定
   器と、所定弁開度設定器とタイマ装置とを備え、給水ポ
   ンプの起動によシ発せられる弁開放信号に基づいて、予
   め設定されたパターンによりミニマムフロー弁を開弁さ
   せる機能を有するごとく、構成したものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の発電プラント給
   水ポンプミニマム７０−ラインのハンマリング抑制制御
   装置。