JPS604703A - 給水加熱器の性能診断装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は火力発電所等の熱サイクルプラントで使用され
る給水加熱器の性能を診断し、その経済的運用を可能に
する給水加熱器の性能診断装置に関する。

［発明の技術的青用とその問題点コ 火力発電所や原子力発電所等の熱サイクルプラントでは
、ボイラに給水する復水を加熱するため、給水加熱器が
使用されている。

第１図は火力発電プラントの概略構成を示すもので、ボ
イラ１で発生した蒸気は主蒸気管２を通って高圧タービ
ン３に入り、ここで仕事をした後、低温再熱蒸気管４を
介して再熱器５に導入され、再熱された上、再熱蒸気管
６を通って中圧タービン７に入り、そこで仕事をした後
、クロスオーバ−管８を通って低圧タービン９に入り仕
事をする。

これらの仕事によつＣ失なわれ７ｊ熱エネルギーは各タ
ービンによって駆動される発電１１０により電気エネル
ギーに変換される。低圧タービン９で仕事を終えた蒸気
は排気として復水器１１に導入され、海水等の冷却水で
冷却されて復水となる。

この復水は復水ポンプ１２により昇圧され、低圧給水加
熱器１３ａ　、１３ｂ、１３Ｃで加熱され、脱気」１４
で加熱脱気された後、ボイラ給水ポンプ１５により昇圧
され、高圧給水加熱器１６ａ１１６ｂ１１６Ｃで再び加
熱され、給水管１７を通ってボイラ１へ給水される。低
圧給水加熱器１３８〜１３Ｃ１脱気器１４および高圧給
水加熱器１６８〜１６Ｃはタービン３．７．９、からの
抽気で加熱され、またボイラ給水ポンプ１５を駆動する
ボイラ給水ポンプ用蒸気タービン１８は中圧タービン７
の抽気によって駆動される。

上述のように構成した火力発電所においては、従来、プ
ラント性能の監視はボイラおよびタービン性能を主体と
したユニットの発電端または送電端効率が重視され、補
機類については運転状態値が機器の制限値内に入ること
を監視の主眼としていたため、ｗＪ搬機類性能劣化Ｊ３
よびその推移についてのきめ細かな監視はなされていな
かった。即ち、例えば高圧および低圧給水加熱器１３ａ
〜１３ｃ、１６ａ〜１６ｃの性能は給水出口ターミナル
温度差とドレン出口温度差にｊ、り監視されていたにす
ぎない。

しかしながら、最近の火力売電プラントは蒸気条件の高
圧高温化と、それに伴う給水処理上の問題から高圧給水
加熱器の加熱管に炭素鋼が使用されるようになったこと
に伴い、給水中の酸素、鉄、ＰＨ等は給水処理基準値（
負流ユニツ１−においてはボイラ入ロ酸素ニアｐｐｂ以
下、鉄：１０１１＋］ｔｌ以下、ＰＨ：９．３〜９．５
）内に制限され、高圧給水加熱器加熱管に（＝Ｉ谷する
腐食生成物く例えばＦｅ　３０４　）を主成分とする鉄
酸化物スケールが最小限となるよう管理する必要が生じ
てきた。

また、高圧給水加熱器は水室内で発生する渦流により加
熱管の管端部に侵食（インレットアタック）をうけやす
いため、その防止効果に有効である整流向を給水入「１
水室内に設けるようにしている。

ところで、最近、高圧給水加熱器の給水側すなわち加熱
管内および上述の整流向に鉄酸化物スケールがはなはだ
しく付着して給水入口と出口の差圧上昇を生じ、その結
果、給水加熱器氷室仕切り板の損傷、ボイラ給水ポンプ
の負荷増加、それに伴う給水管の最高使用圧力の限界超
過および発電所効率の低下という問題をひきおこしてい
る。特にスケールイｑ＠の事例をみると、加熱管内より
整流筒部への目詰りが君しく、給水の差圧の大部分を整
流向が占め【いる。この場合、加熱管内は熱交換率の低
下をきたしていないため、給水出口ターミナル温度差や
ドレン出口温度差の変化としては現われない。

しかしながら、スケール付着が給水加熱器のいかなる部
分であろうとボイラ給水ポンプとしては外圧上昇分が負
荷増となり、また実際に発電所損失の増加となるので、
ボイラ給水ポン１分の損失をも同時に評価しないと給水
加熱器の劣化を精度良く評価出来ないことになる。

［発明の目的］ 本発明は上記の如き従来技術の欠点を除去すべくなされ
たもので、給水出口ターミナル温度差およびドレン出口
温度差の変化と給水出入口差圧力とを同断に評価するこ
とによっ゛Ｃ１給水加熱器の性能を精度良く診断し、熱
サイクルプラントの経済的運用を可能ならしめる給水加
熱器の性能診断装置を提供することを目的とするも弓で
ある。

［発明の概要コ 本発明の給水加熱器の性能診断装置（ユ、検出器によっ
て検出した給水加熱器の給水入口温度［１、給水出口温
度ｔ２、ドレン出ロ温度ｔｄ、器内圧力Ｐと、予め設定
した計画ターミナルン扁度差ＴＤ。

および計画ドレン出口温度差とを演算器によって演算し
てターミナル温度差変化△ＴＤとドレン出口温度差変化
△ＤＣを出力し、検出器によって検出した前記給水加熱
器の給水入口圧力Ｐ＋、給水出口圧力Ｐ２によって給水
圧力損失差△Ｐを演算出力し、これらの′ｆＪ算出力出
力種入力データにより熱消費率低下似合３１△ｌ−Ｉ　
Ｒを演算して熱消費率低下による損費Ｆを演算出力し、
この損費Ｆと給水加熱器対策費Ｆｃとを比較器によって
比較すると共に、前記給水圧力損失差△Ｉつと予め設定
された許容圧力損失△］フｏとを比較し、これらの比較
結果に基いて判定器を作動さゼるよう構成されている。

［発明の実施例］ ｊス下、第２図ないし第７図を参照して本発明の原理と
実施例および作動を説明する。

第２図は、第１図にａ３ける高圧給水加熱器１６Ｃまわ
りの圧力と温度とを現わす記号を示すもので、給水入口
圧力と温度をＰ　＋　、Ｌ　＋　、給水出口圧力と温度
をＰ２、［２、給水加熱器１６０の器内圧力と器内飽和
温度をｐ、ｔｓ、ドレン出口温度＼〜−７ をｔｄとすると、各部（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）
における温度状態は、正常時には第３図の実線のように
分布しているが、加熱器に性能劣化が生ずると、第３図
中の鎖線のように変化する。

すなわち、加熱器に性能劣化が生ずると、給水出口温度
ｔ２はＴＤｏ−ＴＤだけ低゛下（）、ドレン出口温度ｔ
ｄはＤｃ−ＤＣｏだけ上昇する。

一方、給水加熱器１６ｃの出入口の圧力損失が正常の場
合は、ボイラ誼水ポンプ用蒸気タービン１８により駆動
されるボイラ給水ボ′ンプ１５は第４図に示す各損失よ
−り構成されており、同図中の正常運転時抵抗曲線Ａに
そって運転される。ここで、仮に給水加熱器内に△ｈ（
ｋｇ／ｃｌＩｌ）の圧力損失の増加が発生したとすると
、抵抗曲線は第４図中の圧力損失増加時抵抗曲線Ｂの様
に△ｈだけ上昇する。

すなわち、Δ１）分がそのままボイラ給水ポンプの吐出
圧の増加となって現われる。

給水出口１ターミナル温１ｍ差ＴＤ１ドレン出口温度差
ＤＣおよびボイラ給水ポンプ吐出圧変化△Ｐによる熱消
費率偏差は第５図および第６図のようになる。

本発明は各種入力データに基いてターミナル温度差変化
△ＴＤ’（＝ＴＤｏ　−ＴＤ）　、ドレン出口温度差変
化△ＤＣ（＝ＤＣｏ　−Ｄｃ　）および給水圧力損失差
△Ｐ（＝Ｐ＋−Ｐ２）をめ、これらを他の入力データと
共に演算して熱消費率偏差償を算出し、これらの結果か
らユニット停止、運転継続および対策必要を判定するこ
とを基本原理とするものである。

第７図は、本発明の給水加熱器の性能診断装置の実施例
を示している。同図において、検出器２０〜２３によっ
て検出され７ｊ給水加熱器の給水入口温度し１、給水出
口温度［２、ドレン出ロ温度ｔｄ、器内圧力Ｐは予め設
定された計画ターミプル濡度差１−　Ｄ　ｏ　、計画ド
レン出口温度差ＤＣｏと共に、ＴＤ、ＤＣ変化量演演算
置２４に入力され、次の各式の演算により、△ＴＤ、△
ＤＣを出力する。

器内飽和温度：ｔｓ＝ｆ（Ｐ）・・・（１）実測ターミ
ナル温度差； ｌ−［）＝ｔｓ−ｔ２・・・・・・・・・・・・（２）
ターミナル高度差変化： △ＴＤ＝ＴＤｏ−ＴＤ・・・（３） 実測ドレン出口温度差； ＤＣ＝ｔｄ−ｔ＋・・・・・・・・・・・・（４）ドレ
ン出口温度差変化： ４△ＤＣ＝ＤＣｏ−Ｄｃ・・・（５） また、検出器２５．２６ににつ−Ｃ検出された給水加熱
器の給水入口圧力Ｐ１と給水出口圧力Ｐ２は、給水圧力
損失変化量演算装置２７に入力され、給水圧力損失差△
Ｐを次式 ％式％（６） によって演算される。

この演算結果△Ｐは予め設定された許容圧力損失△Ｐｏ
、最高使用圧力Ｐｏと共に比較器２８に入力されて比較
演算される。

比較器２８は次式 ％式％（７） を満足するとぎはΔＰを熱消費率変化量演算装置２９に
向けて出力し、（７）式を満足しないとぎはユニット停
止判定器３０に向けて出力を発信する。

一方、発電所効率演算装置３１はタービン室熱消費率１
−Ｉ　Ｒ、ボイラ効率ηＢ、発゛市機端出力Ｎ、第５図
および第６図に示すＴＤ、ＤＣ，△Ｐに依存する熱消費
率偏差ＫＴＤ、ＫＯＣ，に△Ｐ［％］を熱消費率変化足
演算装置２９に向け℃出力する。

この演粋装置２９は上述の演篩装置２４．３１および比
較器２８からの入力信号を次式によって演聾し、熱消費
率低下量△ＨＲＴ　ｏ　、△）−１Ｒｏ　ｃ、△ｌ−Ｉ
　Ｒ△ｐ［Ｋｃａｌ　／ｋｗｈ　］を出力スル。

△１−ＩＲｖｏ＝ＨＲＸ　（１＋ＫＴＤ／１００）・・
・・・・・・・（８） △ＨＲｏ　ｃ　＝ｚＲｘ　（１＋Ｋｏ　ｃ　／　１００
）・・・・・・・・・〈９） △ＨＲ△ｐ＝ＨＲｘ（１＋に△ｐ　／１００）・・・・
・・（１０） 熱漬８率損費装置３２は演算装置２９からの入力信号を
次式によって演算し、熱消費率低下による換算Ｆを出力
する。

△１−ＩＲ−△ＨＲｖｏ＋△ＨＲｏ　ｃ＋△１−ＩＲ△
ｐ・・・・・・（１１） Ｆ＝ΔＨＲＸＮＸＵＸＶ／７７ｅ−・・・・・（１２）
但し、 Ｕ：運転時間［ｈｒｓ］ Ｖ：燃料車ｌｌｌ１ｌ［円／Ｋｃａｌ］この演粋結果Ｆ
は給水加熱器対ｆＪＩ費演算演算装置の出力ＦＣと共に
比較器３４に導かれて比較演幹され、運転継続判定器３
５ａ３よび対策要判定器３６に向けて出力を光信づる。

判定器３５は比較器３４からの信号がＦ＜［ｃであると
きは運転継続を報知し、判定器３６は比較器３４からの
信号がＦ＞ＦＣであ、葛どきは対策要を報知する。なａ
プ、最近の火力発電設備における高圧給水加熱器は２系
列および２５％または５０％容量の給水バイパスを備え
ているのが通例であるので、対策要の場合には （ａ　＞給水バイパス併用で負荷制限せずに片系列づつ
対策。

（ｂ）負荷抑制時対策。

（ｃ　）定検時まで延長。

等の診断結果を含めて出力するのが望ましい。また、判
定器３０は比較器２８からの信号を受信すると、危険防
止のため、直ちにユニットを停止して対策を講ずべきこ
とを報知する。

これにより、運転員は直ちにユニットを停止して対策を
謡するべぎか、そのまま運転を継続すべきか、あるいは
運転を継続しながら対策を講するべきかをプラントの経
済性を加味した上で適確に判別することができる。

なお、本発明においては各演算装置や判定器は第７図に
示すように独立していることは必づ゛しも必要ではなく
適宜統合分散したり、あるいはデジタルコンピュータに
にって同一（幾能を実現させてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明装置によれば、給水加熱器の
運転状態値から運転制限値の異常の有無、運転制限値内
での性能変化に対する経済性を考慮した対策を判定づ°
ることにより、熱サイクルプラントの計画的、効率的運
用を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は火力発電プラントを例示する配管系統図、第２
図は給水加熱器まわりの温度および圧力記号の説明図、
第３図は給水加熱器の温度分布を示す特性線図、第４図
はタービン駆動のボイラ給水ポンプの特性図、第５図お
よび第６図はそれぞれ熱消費率偏差曲線を示すグラフ、
第７図は本発明装置の一実施例を示すブロック線図であ
る。 １・・・・・・・・・・・・ボイラ ２・・・・・・・・・・・・主蒸気管 ３・・・・・・・・・・・・高圧タービン４・・・・・
・・・・・・・低温再熱蒸気管５・・・・・・・・・・
・・再熱器 ６・・・・・・・・・・・・再熱蒸気管７・・・・・・
・・・・・・中圧タービン８・・・・・・・・・・・・
クロスオーバー管９・・・・・・・・・・・・低圧ター
ビン１０・・・・・・・・・・・・発電機 １１・・・・・・・・・・・・復水器 １２・・・・・・・・・・・・復水ポンプ１３ａ〜１３
Ｃ・・・低圧給水加熱器 １４・・・・・・・・・・・・脱気器 １５・・・・・・・・・・・・ボイラ給水ポンプ１６８
〜１６Ｇ・・・高圧給水加熱器 １７・・・・・・・・・・・・給水管 １８・・・・・・・・・・・・ｉｊ＜ビラ給水ポンプ用
蒸気タービン ２０〜２３．２５．２６・・・検出器 代理人弁理士　須　山　佐　− 第１図 ＠　２　図 第３図 第４図 第５図 第　６　し１ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）検出器によつ”Ｃ検出した給水加熱器の給水入口
   温度、給水出口温度、°１３レン出口温度、器内圧力と
   を入力し予め設定したＳ１画ターミナル温度差および計
   画ドレン出口温反差とに基づいてターミナル温度差変化
   （１５よびドレン出口温度差変化を演算しこれを出力す
   るＴＯ−ＤＣＣ変化波演算装置、検出器にＪ：っＣ検出
   した前記給水加熱器の給水入口圧力、給水出口圧力を入
   力し給水圧力損失差を演停しこれを出力する給水圧力損
   失変化量演算装置と、前記ＴＤ−ＤＣ変化最演算装置か
   らの出力、前記給水圧力損失変化量演算装置からの出力
   、および、発電所効率を示す各種入力データに基づいて
   熱消費率低下量合計を演算し熱消費率低下による損費を
   演算しこれを出力する熱消費率損費演算装置と、この熱
   消費率損費演算装置で演算された損費と給水加熱器対策
   費とを比較すると共記給水圧力損失差と予め設定された
   許容圧力損失とを比較し、これらの比較結果に基いて判
   定器を作動させる比較器とからなることを特徴とする給
   水加熱器の性能診断装置。