JPS5919273B2 - 復水器性能監視方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火力または原子力等による蒸気発生プラントに
おいて使用される復水器の性能監視方法に関するもので
ある。

従来の復水器における性能監視方法においては第１図、
第２図に示されるように、復水器３に設けられた器内圧
力計１４、復水器３０入口循環水配管８に設けられた冷
却水入口温度計１５、同復水器３の出口循環水配管９に
設けられた冷却水出口温度計１６および入口循環水配管
８に取り付けられた循環水ポンプ吐出圧力計１７を用い
、第２図に示される過程４１で現場ならびに中央操作室
において、器内真空度、冷却水出入口温度、循環水ポン
プ吐出圧力を含む運転状態値の検出を行ない、過程４２
で前記検出されたデータを演算機に入力し、過程４３で
冷却管１３の熱貫流率または管清浄度を算出し、過程４
４で前記貫流率または管清浄度から復水器性能を判定し
、さらには過程４５でデータを記録するようにしている
。

なお第１図中、符号１はタービン、２は発電機、３は復
水器、４はボール捕集器、５はボール循環ポンプ、６は
ボール回収器、７はボール分配器、１０はボール循環入
口配管、１１はボール循環出口配管、１２は清浄ボール
、１３は冷却管である。

前記従来の復水器性能監視方法ではプラントの負荷変動
状態とは無関係に、現場ならびに中央操作室において器
内真空度、冷却水出入口温度、循環水ポンプ吐出圧力、
潮位を含む運転状態値の検出を行ない、それを監視して
いるのみである。

そして復水器性能の与し悪しは、主に復水器真空度によ
ってのみ判断されており、復水器冷却管の熱貫流率また
は管清浄度が計画値とどの程度の違いが出ているのかの
定量的な把握はなされていない。

ところが復水器器内への空気漏入を除いて、復水器真空
度低下の原因が冷却管の清浄度の低下にあり、このこと
から真空度低下を事前キャッチするためには冷却管の清
浄度を常時監視する必要がある。

この点従来では具体的に復水器の性能確認を行なうため
に、一定のプラント負荷状態における器器内真空度、冷
却水出入口温度、循環水ポンプ吐出圧力および潮位を含
む運転状態値をもとに性能計算（熱貫流率または管清浄
度）を実行しているのが現状である。

しかしながら、従来この性能計算は必要時のみの間歇的
なものであり、時々刻々の運転状態の変化に追従した連
続的なものではない。

従って、プラント負荷変動が大きい場合とか、運転状態
値が計画値と大きな差異がある場合には器内真空度、冷
却水出入口温度、循環水ポンプ吐出圧力および潮位を含
む運転状態値の断片的な監視では、復水器の真の性能状
態を判断することが困難であるという欠点があった。

本発明の目的は運転条件の変化に追従して復水器の性能
の異常を早期にかつ正確に検出しりる復水器性能監視方
法を提供するにある。

本発明の特徴は蒸気動力発生プラントにおける復水器に
おいて、少なくとも復水器内圧力、冷却水出入口温度お
よび冷却水量を含む運転状態値を継続して検出し、その
検出値を演算機に入力し、演算機で前記検出値と予め設
定された計画値とを比較し、復水器の性能を判定すると
ころに存し、この構成により運転条件の変化に追従して
復水器の性能の異常を早期にかつ正確に検出しうる復水
器性能監視方法を得たものである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図、第４図、第５図および第６図は本発明の一実施
例を示すもので、蒸気動力発生プラントは第３図に示さ
れるように、蒸気タービン１、発電機２、復水器３を備
えている。

前記復水器３には入口循環水配置８および出口循環水配
管９に接続された複数本の冷却管１３が設けられており
、さらに復水器３には復水器連続洗浄装置が連結されて
いる。

前記復水器連続洗浄装置はボール捕集器４、ボール循環
ポンプ５、ボール回収器６、ボール分配器１、ボール循
環出口配管１１、入口循環水配管８、冷却水器１３、出
口循環水配管９を経て前記ボール捕集器４に洗浄ボール
１゛２を循環させ、必要時に各冷却管１３の内部を洗浄
しうるようになっている。

そして同第３図に示されるように、復水器３の胴体には
圧力センサ１８が設けられ、復水器３の入口循環水管８
には入口温度センサ１９と温度差センサ２１とが設けら
れ、復水器３の出口循環水管９には出口温度センサ２０
と温度差センサ２２とが設けられ、さらに前記入口循環
水管８の外表面には超音波流量計たる超音波センサ２３
，２４が対向、設置されている。

但し、ここで入口循環水管８に設げられた温度差センサ
２１と、出口循環水管９に設けられた温度差センサ２２
は、個別の温度センサである入口温度センサ１９と出口
温度センサ２０に対する精度向上を考慮して設置された
ものであり、入口温度センサ１９と出口温度センサ２０
のみの設置でも本発明の目的は達成される。

また復水器３の冷却管１３の外表面には複数個の熱流セ
ンサ２５が接着テープ等により取り付けられている。

この熱流センサ２５は例えば１本の冷却管１３につき入
口部、中間部および出口部の３個所に配列され、任意の
３本の冷却管１３に対して、管長上にそれぞれ３個配置
され、合計９個設けられている。

前記器内圧力センサ１８の検出値は変換器２６を介して
演算機３１の信号入力装置３０に入力され、冷却水出入
口温度センサ２０，１９の検出値も信号入力装置３０に
入力され、冷却水温度差センサ２Ｌ２２の検出値は変換
器２７を介して信号入力装置３０に入力され、超音波セ
ンサ２３゜２４の検出値は変換器２８を介して信号入力
装置３０に入力される。

一方複数個の熱流センサ２５の検出値は演算器２９を介
して前記信号入力装置３０に入力される。

さらに監視用の演算機３１には信号入力装置３０を通じ
てタービン負荷、熱消費率、復水器連続洗浄装置ＯＮ、
ＯＦＦの制御条件も入力される。

そして第４図は前記第３図に示される実施装置に基づく
本発明方法を示すもので、演算機プログラム中には、予
め復水器の仕様、例えば冷却面積、冷却管寸法（外径、
肉厚）、本数、材質、全熱負荷、復水器計画真空度、計
画冷却水量、計画熱貫流率または管清浄度、冷却管内流
速、冷却水損失水頭等の設計基準値が設定される。

まず初めに、監視ルーテンをスタートさせ、過程５１で
データの取り込みを実施する。

そのデータには器内圧力センサ１８による復水器内圧力
の検出値、冷却水出入口温度センサ１９゜２０による検
出値、冷却水温度差センサ２１，２２による検出値、超
音波センサ２３，２４による冷却水量の検出値、各熱流
センサ２５による冷却管外壁熱負荷の検出値および各種
運転条件を含み、これ等のデータは信号入力装置３０を
通じて監視用の演算機３１に入力され、監視ルーチンプ
ログラムはデータ取り込みを終了する。

ついで過程５２に移行され、この過程５２では復水器性
能に対する監視方法の選択が行なわれる。

監視方法には冷却水ベース熱量による性能監視、いわゆ
る熱貫流率または管清浄度による監視（以下熱貫流率監
視という）５４と、蒸気ベース熱量による監視、いわゆ
る熱流束による監視（以下熱流束監視という）５５との
二つの方法と、これ等の組み合せた方法とがあり、過程
５２ではつぎの三つのケースの選択が行なわれる。

つまりケースＩ：熱貫流率監視５４、熱流束監視５５と
もに実行し、両監視の比較対比に より性能異常分析をする。

ケースＩＩ：熱貫流率監視５４のみを実行し、性能分析
する。

通常、監視ルーチンをスタートさせた場合は、必ずケー
スＩを実行するものとしておき、ケースＩの監視ルーチ
ンは任意選択として実行可能としておく。

つぎに第５図は前記監視方法の詳細を示すもので、この
第５図に基づいて、最初に熱貫流率監視方法を説明する
と、過程７１において、実測全熱負荷Ｑａを計算する。

全熱負荷Ｑ−は超音波センサ２３，２４からの入力によ
る冷却水量Ｇ、と冷却水出入口温度センサ１９，２０か
らの入力、または冷却水温度差センサ２１．２２からの
入力による温度差Δｔならびに冷却水比重量γおよび冷
却水比熱Ｃｐとから次へ０式によって算出される。

Ｑａ＝Ｇａ （ｔ２ ｔｌ） ・γ−ＣＰ＝Ｇａ−ｔ
・γ・Ｃｐ ・・・・・（１）ついで過程７２
で実測対数平均温度差θｍの計算を行なう。

すなわち器内圧力センサ１８からの入力によって得られ
実測真空度ｐｇを大気圧で補正した補正真空度に相当す
る復水器内飽和温度ｔ８と冷却水出入口温度センサ１９
，２０からの入力による入口温度ｔ１と出口温度ｔ２と
から次の（２）式によって算出される。

尚、上記圧力センサ１８の代わりに温度検出器を復水器
に直接設置して復水器内の温度ｔｓ’を検出し、復水器
内飽和温度ｔｓに替えて実測対数平均温度差θｍを算出
するようにしても全く同様の結果が得られる。

ついで過程７３で実測熱貫流率Ｋａを計算する。

すなわち過程１１で得られた全熱負荷Ｑ−と、過程７２
で得られた実ｍｌＪ対数平均温度差θｍならびに復水器
冷却面積Ｓとから次の（３）式によって算出される。

− Ｋ ａ ＝□ ・・・・・・（３）Ｓ・
θｍ また過程７４で、冷却水温度補正係数ｃ１を計算する。

すなわち冷却水入口温度に対する補正係数で計画値φ１
ｄと、実測値φ１ａとの比で次の（４）式によって算出
される。

さらにつぎの過程７５で、冷却管内流速補正係数ｃ２を
計算する。

すなわち計画値管内流速ｖｄと、実測値管内流速Ｖａと
の比、いわゆる計画値冷却水量Ｑｄと実測値冷却水量Ｇ
ａとの比の平方根てイ５）式に基づき算出される。

つぎに過程７６で計画状態に換算した修正熱貫流率を計
算する。

すなわち過程７３，７４，７５から得られた実測熱貫流
率Ｋａと、運転条件の変化による補正係数である冷却水
温度補正係数ｃ１と、冷却管内流速補正係数０２とから
（６）式に基づいて算出される。

Ｋ＝Ｋａ″ＣｌｌＩＣ２“−°（６） この熱管流率Ｋからも計画点熱貫流率Ｋｄとの比較によ
って冷却管の汚れによる性能低下をチェックできる。

つぎに過程７８で冷却管清浄度Ｃを計算する。

すなわち過程７６で得られた計画状態換算の修正熱貫流
率にと、入力データとしての計画点熱貫流率Ｋｄならび
に計画冷却管清浄度ｃｄとから（７）式に基づいて算出
され、計画時に対比した実測時点の管清浄度が得られる
。

さらに過程７８で、前記過程７７において得られた管清
浄度Ｃと、計画時管清浄度ｃｄとから、θを（８）式に
基づいて計算する。

次に熱流束監視方法について詳述する。

第５図の過程８１でまず、実測熱流束ｑａを算出する。

熱流センサ２５からの出力はｍｖ主電圧検出される。

すなわち、熱流センサ２５からの出力ｅと冷却管壁を通
過する熱流束はリニアの関係にあるという特性を生かし
、演算機にこの特性を入力データとして入れておき、実
測熱流束ｑａを（９）式に基づいて計算する。

ｑａｏＣｋ・ｅ ”−（９）但し
ｋ：係数 ついで過程８２で実測対数平均温度差θｍの計算を行な
う。

実測対数平均温度差は過程７２と同一な手法で（１０）
式に基づいて計算される。

ついで過程８３で実測熱通過率Ｊａを（１１）式に基づ
いて計算する。

すなわち過程８１で得られた実測熱流束ｑａと、過程８
２で得られた実測対数平均温度差θｍとの比で算出され
る。

Ｊａ＝ｑａ／θｍ ……（１１）つぎに過
程８４で熱通過率比Ｒを（１２）式に基づいて計算する
。

すなわち過程８３で得られた実測熱通過率Ｊａと、予め
の入力データとしての計画点熱通過率Ｊｄとの比から算
出される。

Ｒ＝Ｊ ＆／Ｊ ｄ ・・・・・・（
１２）ここでＪｄは冷却管が汚れない前の値であるから
冷却管の汚れによる性能低下があった場合、常にＪａ（
Ｊｄの関係で検知、算出される。

ついで過程８５で、前記過程８４において得られた熱通
過率比Ｒと、計画時管清浄度Ｃａとから運転時における
冷却管清浄度Ｃ′が（１３）弐′に基づいて得られる。

ｃ／ ＝ｃｄ、 Ｒ、−、・ （１３） さらに過程８６で、前記過程８５において得られた管清
浄度Ｃ′と、計画時管清浄度Ｃ４とから管清浄度比率θ
′を（１４）式に基づいて計算しておく。

上記において、冷却管１３の外表面に取付ける熱流セン
サは、複数本の冷却管１３あるいは管長上に複数個のセ
ンサを取付け、算術平均出力により平均熱流束Ｊａを算
出し、それに相当する設定熱通過率Ｊｄによって同様な
過程で８４以下を実行させた場合も同様の効果が得られ
る。

以上詳述した熱貫流諸税方法で得られた管清浄度比率θ
と、熱流束監視方法で得られた管清浄度比率θ′とをも
って性能分析過程５６に進む。

この過程５６では、管清浄度比率θおよび管清浄度比率
θ′が、それぞれ予め設定された許容値内にあるか、ま
た両者の比率差（θ−θ′）が予め設定された許容範囲
内にあるかを分析し、さらにその時のタービン負荷の状
態、復水器真空度、冷却水出入口温度、冷却水量等の状
態値と計画値との比較をも行ない、総合的に復水器性能
異常の有無を判定する。

つぎに過程５６で分析された復水器の性能結果について
、プラント運転員が正しくとらえ、かつ迅速、正確に処
置するためには、■現状の運転状態値を正しく表示する
こと、■異常発生時には直ちに警報を発すること、■経
時的な変化値を表示し、すみやかに対策が取れること等
が重要である。

これ等の表示を過程５７に示す処理で実施する。

第６図は前述の表示の一例を示すもので、この第６図に
おいて、縦軸にタービン負荷、復水器真空度、冷却水入
口温度、熱流速および管清浄度を示し、横軸に時間（月
）を示している。

各図中にはそれぞれ計画値設定値を示すリミットライン
が引かれており、経時的な変化値を表示し、性能異常か
、否かの監視ができるようになっている。

ついで過程５７での基礎データとして必要なデータを過
程５８に示すように、データのプリントアウトを行なう
。

最終的には、以上の監視方法によって得られた復水器の
性能状態をもとに、過程５９において、復水器連続洗浄
装置を作動すべきか、否かの判定を行なう。

すなわち性能異常がキャッチされた場合には、過程６０
に進み、監視時間の設定の後、過程６１で復水器連続洗
浄装置ＯＮの指令を出す。

一度ＯＮの指令が出て復水器連続洗浄装置が作動した場
合、予め設定された計画値になるまでは洗浄が継続され
る。

この判定機能も過程５９でなされる。

一方、性能異常がない場合、または復水器連続洗浄装置
の作動の結果、予め設定された計画値に達したときは、
過程６２に進み、監視時間の設定の後、過程６３で復水
器連続洗浄装置ＯＦＦの指令を出す。

前述の過程をサイクリックに繰り返し、復水器性能異常
監視を行なう。

以上の如く、第３図ないし第６図に示される実施例では
復水器の冷却水出入口温度、冷却水温度差、器内真空度
、冷却水量を常時計測し、復水器冷却管の熱貫流率また
は管清浄度を監視する機能と、冷却管外壁熱負荷（熱流
束）を監視する機能とを併せ備えたことにより、■運転
条件（負荷変動、冷却水入口温度等）の変化に追従した
性能監視が可能となり、■復水器真空度に対応して冷却
管清浄度の状態を判断できる性能監視が常時可能となり
、■管清浄度を把握した復水器連続洗浄装置のＯＮ、Ｏ
ＦＦ制御を行ないうる監視が可能となり、復水器を高性
能に維持することが可能となり、■熱貫流率監視に加え
、熱流束監視の機能をもたせたことにより、性能監視の
チェックが可能となり、より適正な運転状態の判断が可
能となる等の多くの効果を発揮する。

第７図は本発明の他の実施例を示すもので、この実施例
のものは第４図および第５図に示される熱貫流率監視と
、熱流束監視のうちの、熱貫流率監視のみの機能をもた
せたものである。

この第７図に示されるものは、熱流束監視による性能監
視のチェック機能がないことを除き、前記第３図ないし
第６図に示される実施例と同様の効果を発揮する。

本発明は以上詳述した構成のもので、少なくとも復水器
内圧力、冷却水出入口温度、冷却水量を含む運転状態値
を継続して検出し、その検出値を演算機に入力し、演算
機で前記検出値と予め設定された計画値とを比較し、復
水器の性能を検出するようにしているので、運転条件の
変化に追従して復水器の性能の異常を早期に、正確に検
出できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の復水器性能異常監視方法を略示する基本
系統図、第２図は従来の復水器性能異常監視方法の構成
概要を示すブロック線図、第３図は本発明復水器性能異
常監視方法の一実施例の実施態様を示す基本系統図、第
４図は本発明の実施例である第３図に対応する復水器性
能異常監視方法の構成概要を示すブロック線図、第５図
は第４図の性能異常監視方法の要部を詳細に説明するブ
ロック線図、第６図は復水器性能に関係する運転状態値
の経時変化を表示した特性図、第１図は本発明の他の実
施例の構成概要を示すブロック線図である。 １・・・蒸気タービン、計・・復水器、４〜１２・・・
復水器連続洗浄装置の構成部材、１３・・・冷却管、１
８・・・復水器内圧力センサ、２０，１９・・・出、入
口温度センサ、２２，２１・・・出、入口温度差センサ
、２３．２４・・・超音波センサ、２５・・熱流センサ
、３０・・信号入力装置、３１・・・演算機、５１・・
・デー少入力過程、５２・・・監視方法選択過程、５３
・・・復水器性能監視機能、５４・・・熱貫流率監視過
程、５５・・懲流束監視過程、５６・・・性能分析過程
、５７・・１報・表示過程、５８・・・プリントアウト
過程、５９・・・洗浄要否判定過程、６０・・・監視時
間設定過程、６１・・・復水器連続洗浄装置ＯＮ指令過
程、６２・・・監視時間設定過程、６３・・・復水器連
続洗浄装置ＯＦＦ指令過程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水器の冷却水出入口温度及び冷却水量並びに復水
   器内温度を検知して、これらより前記復水器冷却管の熱
   貫流率または管清浄度を演算し、該熱貫流率または管清
   浄度と予め設定された設定値とを比較して復水器の性能
   を監視することを特徴とする復水器性能監視方法。 ２ 復水器の冷却水出入口温度及び冷却水量を検知して
   該復水器の熱負荷を演算し、該冷却水温度と前記復水器
   内温度とから対数平均温度差を演算し、次に該熱負荷と
   対数平均温度差から熱貫流率を演算し、そして該熱貫流
   率及び計画値の熱貫流率とから前記復水器における伝熱
   管の管清浄度を演算し、前記管清浄度と設定値とを比較
   して復水器の性能を監視するようにしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の復水器性能監視方法。 ３ 復水器の冷却水出入口温度、冷却水量、復水器内温
   度及び復水器伝熱管の熱流束を検知して、これらより前
   記復水器伝熱管の熱貫流率または第１の管清浄度を演算
   すると共に、該伝熱管の熱通過率または第２の管清浄度
   を演算し、該熱貫流率及び熱通過率または第１の管清浄
   度または第２の管清浄度と予め設定された設定値とを比
   較して復水器の性能を監視することを特徴とする復水器
   性能監視方法。 ４ 復水器の冷却水温度及び冷却水量を検知して該復水
   器の熱負荷を演算し、該冷却水温度と復水器内温度とか
   ら対数平均温度差を演算し、次に該熱負荷と対数平均温
   度差とから熱貫流率を演算し、そして該熱貫流率及び計
   画値の熱貫流率とから前記復水器における伝熱管の第１
   の管清浄度を演算すると共に、更に復水器伝熱管の熱流
   束を検知し、該熱流束と該対数平均温度差とから熱通過
   率を演算し、次に該熱通過率及び計画値の熱通過率とか
   ら前記復水器の第２の管清浄度を演算し、これら第１及
   び第２の管清浄度と設定値とを比較して復水器の性能を
   監視するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３項記載の復水器性能監視方法。