JPS5953470B2 - 復水器の排水温度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は復水器の排水温度制御装置に関するもので、主
として火力発電あるいは原子力発電等のプラント用復水
器の温排水の温度制御に用いるものを対象とする。

一般の火力あるいは原子力の発電プラントには蒸気ター
ビンで膨張し、仕事をした蒸気を凝縮させて復水する復
水設備が復水した水をボイラへ給水する給水設備ととも
に不可欠である。

この復水設備は蒸気タービンの排気圧力を下げることと
、凝縮した復水を回収してボイラへの給水とすることを
主目的とするが、高い真空をつくって排圧を低めること
により蒸気タービン中の熱落差を大きくしタービンの出
力及び効率を増進する役割も果す。

このように復水装置はタービン排気と冷却水との熱交換
とを行うものであるが、その冷却水として一般に海水が
使用され装置内での熱交換を終えた後海に排水される。

そして熱交換を終えた段階での排水は付近の海水温度よ
りも高いので、そのまま海に排出すると種々の弊害が生
じる。

そのため冷却水の温度と排水の温度差すなわち取入口と
出口との水温の差を少なく、かつ一定になるように排水
の温度を制御することが必要である。

第１図は排水温度制御の対象となる一般的な復水装置の
冷却水系統図である。

冷却水となる取入口１の海水は循環水ポンプ２Ａ及び２
Ｂにより汲み上げられ、弁開度調節電動機４Ａ及び４Ｂ
により開度が調節される復水器人口弁３Ａ及び３Ｂを通
じて復水器水室５Ａ及び５Ｂに入り、復水器６で図示し
ない冷却管群を実線の矢印に示す方向に進む間に蒸気タ
ービン７の排気との間で熱交換をする。

熱交換により温たまった海水はその後復水器出目弁８Ａ
及び８Ｂを通じて排水口１０に排水される。

なお、前記復水器出口弁８Ａ及び８Ｂは０Ｎ１０ＦＦ弁
で電磁操作器９Ａ及び９Ｂにより全開あるいは全閉とな
る。

一方、排水口１０付近の温度を制御するために復水器バ
イパス弁１１Ａ及びＩＩＢが設けられ、循環水ポンプ２
Ａ及び２Ｂからの冷却水を復水器バイパス弁開度調節電
動機１２Ａ及び１２Ｂによる開度調節された流量分バイ
パスし、復水器６からの温たかい排水と混合させること
により排水温度を制御できるようにされている。

そして、温度制御に必要な冷却水入口温度の検出は取水
口附近に設けた入口温度検出器１３によリ、排水の出口
温度の検出は排水口附近に設けた出口温度検出器１４よ
り行われる。

第２図は従来における排水温度制御装置を示すブロック
図である。

同図の枠１００内が制御装置にあたる。

この装置による温度制御は、入口温度検出器１３で検出
された入口温度Ｔ１と出口温度検出器１４で検出された
出口温度Ｔ２との差ΔＴａを加算器１０１により求め、
それを次の加算器１０２に入力するとともに温度差設定
器１０３の設定値ΔＴｓも加算器１０２に入力すること
により設定値（設定温度差）ΔＴＳと実際値（実際の温
度差）ΔＴａとの差εＴを求め、そのεＴをＡ系列調節
器１０４及びＢ系列調節器１０５に入力し、εＴが零と
なるように復水器バイパス弁開度調節電動機１２Ａ及び
１２Ｂを調節し、復水器バイパス弁１１Ａ及び１１Ｂを
流れる冷却水の量を調節するという動作により行われる
。

そして、一般に排水口付近の数点で測定した温度の平均
値をもって排水の出口温度とされている。

ところで、冷却水と温排水が混合した排水が排出口から
海水に排出され、その排出口付近の海水と混合した場合
、海水の熱伝導度が低いことから排水と海水との混合と
それに基づく海水の温度変化との間に時間的遅れが生じ
る。

また、復水器及びバイパス弁から排水口までの水路が極
めて長いので復水器及びバイパス流量を調節してもそれ
に基づく温度変化が排水口において生じるまで長い時間
がかかり、かつその温度変化の過程もむだ時間等の特性
があるため極めて複雑である。

したがって、従来一般の温度差を求めそれを調節器の制
御信号とするという制御方式では制御の即応性、精度が
不充分であり、例えば調節器への制御信号の変化後に復
水器の出口温度が変化したような場合それに相応する温
度の排水を供給するまでに極めて時間がかかる等安定な
制御が困難となる。

本発明はかかる問題を解決すべくなされたもので、制御
の連応性を高め制御の精度の向上を図ることを目的とす
るものて゛ある。

上記目的を達成するための本発明の基本的構成は、熱交
換を終えた排水に混合する冷却水の量を調節することに
より復水器の排水温度を制御する制御装置において、冷
却水の取入口温度検出信号、冷却水の流量検出信号及び
発電機の出力検出信号を少なくとも入力し、これにより
熱交換を終えた排水に混合すべき冷却水の量を予測する
第１の回路と、実際の冷却水の取入口温度検出信号と排
水温度検出信号とを入力し排水に混合すべき冷却水の量
の補正信号を発生する第２の回路と、第１の回路の出力
と第２の回路の出力とを加算する第３の回路とを少なく
とも具備し、第３の出力によって排水に混合する冷却水
の供給量を制御することを特徴とする。

以下本発明を実施例により説明する。

第３図は本発明の一実施例に係る排水温度制御装置を示
すブロック図である。

同図において、枠１００内が制御回路である。

１０８は予測信号作成器で、電力検出器１６によって検
出した発電機出力Ｇ１（蒸気流量に比例する）、流量検
出器１７によって検出した復水器出力総流量Ｑ１、入口
温度検出器１３によって検出した入口温度Ｔ１及び温度
差設定値ΔＴｓを入力し、取水口温度と排水口温度との
差が温度差設定値ΔＴｓとなるように流量調節するため
の復水バイパス弁の開度値Ｂｖ２を算出し、これを加算
器１０７に出力するものである。

１０１は入口温度検出器１３で検出した入口温度Ｔ１と
出口温度検出器１４で検出した出口温度Ｔ２とを入力し
その温度差ΔＴａを出力する加算器、１０２は温度差Δ
Ｔａと温度差設定値ΔＴｓとを入力し、その差εＴを出
力する加算器、１０６は実際の温度差ΔＴａと温度差設
定値ΔＴｓとの間の温度差εＴを入力し、復水器バイパ
ス弁開度補正値ＢＶ１を出力する補正信号作成器で、不
感帯を有し、差εＴがこの不感帯を越脱したときに、復
水器バイパス弁流量が変化して排水口温度が変化するま
での遅れ時間を考慮したバイパス弁開度補正値ＢＶ１を
出力する。

１０７は予測信号作成器１０８の出力である復水器バイ
パス弁開度値Ｂｖ２と補正信号作成器１０６の出力であ
る復水器バイパス弁開度補正値ＢＶ１とを入力し、その
差を求め復水器バイパス弁開度指令値Ｂ■３を加算器１
０９及び１１０に出力する加算器である。

１０９はバイパス弁開度指令値ＢＶ３と開度検出器Ａ、
１５Ａで検出したバイパス弁開度ＢＶａ１とを入力し、
両者の差ＢＶε１ を出力する加算器、１１０はバイパ
ス弁開度指令値Ｂ■３と開度検出器Ｂ、１５Ｂで検出し
たバイパス弁開度ＢＶａ２とを入力し、両者の差ＢＶε
２を出力する加算器、１０４はＢＶε１を入力し、その
入力のＢＶε１が零になるようにバイパス弁開度調整用
電動機１２Ａを駆動する信号を発生する調節器Ａで、Ｂ
Ｖε１が零になるまで駆動信号を発生し続ける。

１０５はＢＶε２を入力し、その入力のＢＶε２が零に
なるようにバイパス弁開度調整用電動機１２Ｂを駆動す
る信号を発生する調節器Ｂで、ＢＶε２が零になるまで
駆動信号を発生し続ける。

１２Ａは調節器１０４の出力である駆動信号により復水
器バイパス弁１１Ａを調節するバイパス弁開度調整用電
動機で、これによってバイパス弁１１Ａを流れる冷却水
量が制御される。

１２Ｂは調節器１０５の出力である駆動信号により復水
器バイパス弁１１Ｂを調節するバイパス弁開度調整用電
動機で、これによってバイパス弁１１Ｂを流れる冷却水
量が制御される。

ところで第１図に示すように復水器６に流れる冷却水の
量は復水器人口弁３Ａ及び３Ｂの弁開度を復水器人口弁
開度調節電動機４Ａ及び４Ｂを操作することにより制御
されているが、復水器人口弁の開度制御には蒸気タービ
ン排気と冷却水の熱交換によって復水を得るためと蒸気
タービンの効率を上げるための復水器最適真空度の制御
を行うために別の装置が設けられており、排水温度制御
装置とは無関係に行われることが多い。

しかし、蒸気タービンの排気量が変化すれば復水器出口
弁から排出される排水の温度も変化すること明らかであ
るが、冷却水温度、復水器の冷却面積、冷却水量、蒸気
温度及び蒸気流量等から熱交換によって生じる排水温度
の変化量を求めることができる。

そして、排水温度と入口・出口温度差設定と排水流量す
なわち復水器出口総流量から復水器バイパス弁で流すべ
き冷却水の流量を予測することができるのである。

この予測は予測信号作成器１０８により行われる。

すなわち、蒸気タービンの排気量はそれに比例する発電
機出力Ｇ１として入力する。

というのは、蒸気タービン排気と冷却水との間で行われ
る交換熱量は一段に蒸気タービン排気温度が一定である
ため蒸気流量に比例し、かつ、蒸気流量が発電機出力Ｇ
１に比例しているから発電負出力Ｇ１を入力することは
蒸気タービンの排気量を入力したことと同視できるから
である。

また冷却水の温度は入口温度検出器により検出した入口
温度Ｔ１を入力すること、冷却水流量は復水器出口流量
Ｑ１を入力することにより予測信号作成器１０８に取り
入れ、予測に必要な演算処理に必要な情報とすることが
できる。

また、蒸気タービン温度及び冷却面積も予測に必要であ
るがこれらは一般に一定値であり、温度差設定値ΔＴｓ
は温度差設定器１０３の出力を取入れることにより、予
測に必要な条件はすべて整うことになる。

すなわち、以上の各値から熱交換によって生じる排水温
度変化量を求めるとともに復水器の出口流量と温度差設
定値ΔＴｓにより取水口入口温度と排水口出口温度との
差を設定値と一致させるために必要な復水器バイパス弁
の流量及び復水器バイパス弁の予測開度Ｂｖ２を演算し
出力する。

また一方入口温度と出口温度との差ΔＴａと、温度差設
定値ΔＴｓの差εＴが入力される補正信号作成器１０６
は不感帯を有し、εＴが不感帯を載脱したときにはじめ
て復水器バイパス弁流量が変化してから排水口温度が変
化するまでの遅れを考慮した復水器バイパス弁開度値Ｂ
ｖ１を出力する。

そして、加算器１０７により予測開度値Ｂｖ２と補正開
度値Ｂｖ１を加算し、その出力Ｂｖ３を加算器１０８及
び１０９に入力し、開度検出器１５Ａ及び１５Ｂで検出
した実際のバイパス弁の開度値Ｂｖａ１及びＢｖａ２と
の差Ｂｖε１及びＢｖε２を求め、これを対応する調節
器Ａ及びＢに入力し、差が零になるように復水器バイパ
ス弁開度調節電動機１２Ａ及び１２Ｂを駆動するので、
入口温度と出口温度との温度差が設定温度差と一致する
ように復水器バイパス弁１１Ａ及びＩＩＢを流れる冷却
水量を制御することができるのである。

上記実施例においては復水器バイパス弁開度値を予測信
号及び補正信号をつくり、かつ復水器弁開度を帰還する
ことによりつくっていたが予測信号及び補正信号を復水
器バイパス弁の流量値とし復水器バイパス弁流量を帰還
する態様でも本発明を実施することができる。

また、復水器出口総流量に代えて復水器入口総流量又は
復水器人口弁開度値を入力しても同じように排水温度の
制御をすることがきる。

なお、復水器人口弁３Ａ及び３Ｂ（第１図参照のこと）
の調節は復水処理とタービン効率運転のため別に設けら
れた装置又は手動により調整されている。

以上説明したように本発明によれば制御系の遅れ時間及
び無駄時間を考慮した予測信号を演算により得て温度変
化が生じる前に排水口温度制御を行うので、即応性に優
れ高い精度の温度制御を行うことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は排水温度制御の対象となる一般的な復水装置の
冷却水系統図、第２図は従来の排水温度制御装置を示す
構成図、第３図は本発明の一実施例に係る排水温度制御
装置を示す構成図である。 １・・・・・・取水口、２Ａ、２Ｂ・・・・・・循環水
ポンプ、３Ａ、３Ｂ・・・・・・復水器、４Ａ、４Ｂ・
・・・・・弁開度調節電動機、５Ａ、５Ｂ・・・・・・
復水器氷室、６・・・・・・復水器、７・・・・・・蒸
気タービン、８Ａ、８Ｂ・・・・・・復水器出目弁、９
Ａ、９Ｂ・・・・・・電磁操作器、１０・・・・・・排
水口、１１Ａ、１１Ｂ・・・・・・復水器バイパス弁、
１２Ａ、１２Ｂ・・・・・・復水器バイパス弁開度調節
電動機、１３・・・・・・入口温度検出器、１４・・・
・・・出口温度検出器、１５Ａ、１５Ｂ・・・・・・開
度検出器、１６・・・・・・電力検出器、１７・・・・
・・流量検出器、１００・・・・・・排水温度制御装置
、１０１，１０２，１０７゜１０９．１１０・・・・・
・加算器、１０３・・・・・・温度差設定器、１０４，
１０５・・・・・・調節器、１０６・・・・・・補正信
号作成器、１０８・・・・・・予測信号作成器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱交換を終えた排水に混合する冷却水の量を調節す
   ることにより復水器の排水温度を制御する制御装置にお
   いて、冷却水の取入口温度検出信号、冷却水の流量検出
   信号及び発電機の出力検出信号を少なくとも入力し、こ
   れにより熱交換を終えた排水に混合すべき冷却水の量を
   予測する第１の回路と、実際の冷却水の取入口温度検出
   信号と排水口温度検出信号とを入力し排水に混合すべき
   冷却水の補正信号を発生する第２の回路と、第１の回路
   の出力と第２の回路の出力とを加算する第３の回路とを
   少なくとも具備し、この第３の回路の出力によって排水
   に混合する冷却水の供給量を制御することを特徴とする
   復水器の排水温度制御装置。