JPS63302108A - タ−ビン補機冷却水流量調節方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は発電用蒸気タービンプラントにおけるタービン
補機冷却水流ｍ調節方法に係り、特にタービン補機冷却
水ポンプの運転台数を制御することによりタービン補機
冷却水流量を調節するタービン補機冷却水流ｍ調節方法
に関する。

（従来の技術） 一般に原子力発電所、火力発電所等に設けられる蒸気タ
ービンプラントには、タービン補機を冷却するタービン
補機冷却系統が設けられる。タービン補機冷却系統には
、第４図に示すように系統内の冷却水を循環させる複数
のタービン補機冷却水ポンプ（以下冷却水ポンプという
）ＩＡ〜１Ｃと、タービン補機を冷却させる複数のター
ビン補機冷却器（以下被冷却器という）２Ａ〜２Ｄと、
冷却水と海水等との間で熱交換を行なう複数のタービン
補機冷却熱交換ＰＪ（以下熱交換器という）３Ａ〜３Ｃ
とが備えられる。

上記冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃの吐出側には圧力調節装置
４が設けられ、この圧力調節装置４には圧力調節弁５と
圧力検出器６が備えられる。この圧力調節装置４は冷却
水ポンプ１Ａ〜１Ｃ吐出側の圧力を圧力検出器６により
検出し、圧力調節弁５により適正圧力にυ制御するよう
になっている。

前記被冷却器２△〜２Ｄは、具体的には例えばポンプ駆
動用モータの冷却器や発電機水素ガスクーラ冷却器等で
あり、冷却水流量が異なる様々の液冷１１器２Ａ〜２Ｄ
が備えられる。

これら複数の被冷却器２Ａ〜２Ｄのうち比較的冷却水流
量が多い一部の被冷却器２Ａ、２Ｂにはタービン補機冷
却器温ＩＩ　Ｗ　ｉ装置（以下被冷却器温度調節弁置と
いう）７Ａ、７Ｂｔｆｉ協えられる。

これら被冷却器瀉皮５ｇｌｆｆ１１装Ｗ！７Ａ、７Ｂは
図示しない湿度検出器により被冷却流体のＷＵを検出し
、被冷却器２Ａ、２Ｂに流入する冷却水の流ωをタービ
ン補機冷却４温度調節弁（以下被冷却器温度調節弁とい
う）８Ａ、８Ｂによって制御し、上記被冷却流体の出口
４麿を制御するようになりでいる。

前記熱交換３３Ａ〜３Ｇの下流側には被冷却器２Ａ〜２
Ｄへ流入する冷却水の温度を１ｉｌＪＩＩｌするタービ
ン補機冷却系統温度調節装置（以下冷却水温１立調節装
置という）９が備えられる。この冷却水温度調節装置９
には温度検出器１０と複数のタービン補機冷却系統温度
調節弁（以下冷却水温度調節弁という）１１が備えられ
、熱交換器３Ａ〜３Ｃを通過する冷却水流量とそれら熱
交換器３Ａ〜３Ｃをバイパスする冷却水流量とをυ１１
１１することにより冷却水温度を一定に維持するように
なっている。

このように構成されるタービン補機冷却系統において冷
却水ポンプ１Ａ〜１Ｇから吐出された冷却水は圧力調節
弁５によりその圧力が調節される。

圧力が調節された冷却水は、その一部が被冷却器温度調
節弁８Ａ、８Ｂにより流量が調節されてから被冷却器２
Ａ〜２Ｂに流入し、その他の冷却水は直接被冷却器２Ｃ
〜２Ｄに流入する。そして、これら被冷却！２Ａ〜２Ｄ
に流入した冷却水は被冷却流体と熱交換して、被冷却流
体を冷却する。

その後、熱交換により昇温した冷却水は熱交換器３Ａ〜
３Ｃへ送られ、これら熱交換器３△〜３Ｃで海水等と熱
交換して放熱する。放熱して温度降下した冷却水は冷却
水温度調節装置９により上記熱交換器３Ａ〜３Ｃをバイ
パスした冷却水と混合されて温度が調節される。そして
、温度が調節された冷却水は冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃに
より再び被冷却３２Ａ〜２Ｄへ送り込まれる。

また、被冷却器温度調節装置７Ａ、７Ｂを有する被冷却
器２Ａ、２Ｂの熱負荷が減少した場合には、被冷却器温
度調節弁８Δ、８Ｂが動作して被冷却器２Ａ、２Ｂへ流
入する冷却水の流量が制限される。被冷却Ｗ２Ａ、２Ｂ
へ流入する冷却水流量が減少すると、被冷却器温度調節
弁８Ａ、８［３を有しない被冷却器２Ｇ、２Ｄへの冷却
水の流入量が増加して、被冷却器２Ｇ、２Ｄ内のチュー
ブ設計上好ましくない。そのため、圧力調節弁５により
冷却水の圧力が調節され、被冷却器２Ｃ１２Ｄへの冷却
水流入量の増加が防止される。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したように、従来は被冷却器２Ａ、２Ｂの熱負荷が
減少した場合には、圧力調節弁５により冷却水の圧力を
調節し、被冷却器２Ｇ、２０への冷却水流入量の増加を
防止している。しかじながら、特に１１００ＭＷ級の原
子力発電所におけるタービンプラント等においては、６
５０Ａ〜７００Ａ以上の大形圧力調節弁５を必要とし、
紅汎性の点で好ましくない。また、系統内に圧力調節弁
５のような絞り機構を設けることは、キャビテーション
の発生、騒音発生を招き好ましくない。

一方、圧力調節弁５を設けない場合には、被冷却茶温ｒ
ｘ調節弁８Ａ、８Ｂを有しない被冷却５２Ｃ，２Ｄへの
冷却水流入量の増加を防止できないため、チューブ設計
上好ましくなく、また被冷却器２Ｃ，２Ｄの前後の配管
内の冷却水流速が増加して、配管が振動し、騒音が発生
することがある。

また、一般に冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃを２台運転した場
合の動力曲線Ｌ１と揚程部１ｉ１　Ｈ１は第５図に示す
ようになっている。この図において、Ｑ　およびＰｌは
それぞれ設計流過と設計圧力を示しており、通常運転時
には揚程部ＩＰ２Ｈ１上のＡ点において冷却水ポンプＩ
Ａ、ＩＢ（仮に冷却水ポンプ１Ｃを予備とした場合）が
運転される。そして、圧力調節弁５が絞り込まれると、
圧力が上ｒＲ１ｉるとともに流過が減少する。すなわち
、揚程曲線ト１２上のＡ点より左側へ移動する。また、
流過が減少すると冷却水ポンプ２Ａ、２Ｂの必要動力り
ら動力曲線Ｌ１に沿って若干減少する。

しかしながら、動力向ｌ１１１はなだらかな曲線を示し
、１ｆｆｌの減少によってはあまり必要動力りが減少し
ない。つまり、圧力調節弁５により冷却水圧力を調節し
た場合でも冷却水ポンプ１Ａ、１Ｂの必要動力の節約に
はならず、経済性の点で好ましくない。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、タービ
ン補機冷却器の熱負荷が減少した場合に、タービン補機
冷却器内チューブへの冷却水流入量の増加を防止すると
ともに、タービン補機冷却系統内のキャビテーション、
振動、騒音の発生を防止して機械的健全性を維持するこ
とができるタービン補機冷却水流過調節方法を提供する
ことを目的とする。

また本発明の他の目的はタービン補機冷却器の熱負荷が
減少した場合にタービン補機冷却水ポンプの必要動力を
低減させて経済性を向上させることができるタービン補
機冷却水流＆ｌ調節方法を提供することである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、タービン補機冷却系統内の冷却水を複数のタ
ービン補機冷却水ポンプにより循環させる一方、複数の
タービン補機冷却器のうち一部のタービン補機冷却器に
流入する冷却水流ωをタービン補機冷却２！温痘調節装
置によりａ、ＩＩ　ＩＩＩするタービン補機冷却水流ｍ
’ａ節方法において、上記タービン補機冷却固潟度調節
装行の流量制御によりタービン補機冷却水ポンプの吐出
側圧力が所定の圧力に達したときに、タービン補機冷却
水ポンプの運転台数を変化させてタービン補機冷却水流
量を調節するものである。

（作用） タービン補機冷却器温度調節装置のｉ量制御によりター
ビン補機冷却水ポンプの吐出側圧力が変化したとぎに、
タービン補機冷却水ポンプの運転台数を変化させてター
ビン補機冷却水流量を調節するから、圧力調節弁を設け
る必要がなくなる。

したがって、圧力調節弁を絞り込んだときに発生ずるキ
ャビテーション、振動、！Ａ合を防止することができる
。

また、タービン補機冷却水流量を調ｗｉするから、ター
ビン補機冷却器内チューブへの冷却水流入量の増加を防
止するとともに、チューブ前後の配管に生じる振動、騒
音を防止することができる。

さらに、タービン補機冷却水ポンプの運転台数を変化さ
せたから、タービン補機冷却水ポンプの必要動力を低減
させることが可能となる。

（実施例） 本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

本発明に係るタービン補機冷却水流過調節方法の実施に
使用するタービン補機冷却系統は、例えば第１図に示す
ようになっている。第１図において第４図と同一部分に
ついては同一の符号を付して説明を省略する。

タービン補機冷却系統には冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃの運
転台数を切り換えることにより、冷却水ポンプ１Ａ〜１
Ｃの吐出側の流ｍを調節する流量制６Ｉｌ装ｒａ　１５
が備えられる。この流量制御装置１５は冷却水ポンプ１
Ａ〜１Ｃの吐出ヘッダに設けられた圧力検出１１６から
の圧力信号ａを入力する一方、各冷却水ポンプ１Ａ〜１
Ｃからの運転台数信号すを入力するようになっている。

この場合、冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃ運転台数はポンプモ
ータの電流等から判定される。

また、このタービン補機冷却系統に設けられる冷却水ポ
ンプ１Ａ〜１Ｃは５０％容選のもの３台から構成され、
通常は２台が運転されて残りの１台は予備である。これ
ら冷却水ポンプ１△〜１Ｃの動力曲線り、Ｌ、２と揚程
曲線Ｈ１，Ｈ２は第２図に示すようになっている。これ
らの曲線のうち動力曲線Ｌ　と揚程曲線Ｈ４は２台の冷
却水ポンプＩＡ、ＩＬ３（仮に冷却水ポンプ１Ｃを予備
とした場合）を運転した場合を示し、動力曲線Ｌ２と揚
程曲線］１２は１台の冷却水ポンプＩＡ（仮に冷却水ポ
ンプ１Ａのみを運転した場合）を運転した場合を示す。

第２図において、通常は２台の冷却水ポンプ１Ａ、ＩＢ
が運転され、Ｐ　とＱ、がそれぞれ設計流量と設計圧力
を示すとすれば、通常運転時は揚程曲線Ｆ１１上のＡ点
で運転が行なわれる。また、Ｂ点は冷却水ポンプ１Δ、
１Ｂの運転台数を２台から１台へ切り換える点であり、
この点における圧力はＰ　１流吊はＱ２である。そして
、０点は冷却水ポンプＩＡ、ＩＢ運転台数を２台から１
台に切り換えた後の点である。この０点は流量について
はＱ２であってＢ点と同じであり、圧力については設計
流量であるＰｌとなる。

前記！ｆｆｉ制御５Ａ置１５には、第３図に示すように
上記Ｂ点と０点との間の切り換えを行なうための流ｍ　
ａｊＪ　１０回路１８が備えられる。この流量制御回路
１８は冷却水ポンプ１Ａ〜１Ｃの吐出側の圧力Ｐと冷却
水ポンプ１Ａ、ＩＢ運転台数とからアンド回路により、
冷却水ポンプＩＡ、ＩＢの運転台数を決定して切り換え
るようになっている。

次に、タービン補機冷却水流ｆｆ１ｇ１節方法について
説明する。

まず、２台の冷却水ポンプＩＡ、１Ｂが起動され（冷却
水ポンプ１Ｃは予備とする）、第２図のＡ点において通
常運転が行なわれる。その後、被冷却器２Ａ、２Ｂの熱
負荷が減少すると、被冷却器温度調節弁ＯＡ、８［３に
より被冷却器２Ａ、２Ｂに流入する冷却水流量がＩＩＩ
限される。被冷却器２Ａ、２Ｂに流入する冷却水流量が
制限されると、冷却水ポンプＩＡ、ＩＢの吐出側圧力Ｐ
が−Ｅ昇するとともに、系統自流ｆｆ１Ｑが減少する。

すなわち、第２図のＡ点から揚程曲線Ｈ１に沿ってＢ点
の方へ移動する。そして、８点を超えたときに、流量制
御回路１８においてポンプ２台運転とＰ＞Ｐ２の２つの
条件が成立して、２台の冷却水ポンプ１Ａ、１Ｂのうち
１台が停止する。そして、仮に冷却水ポンプ１Ｂが停止
したとすると、冷却水ポンプＩＡ１台のみを運転する。

冷却水ポンプＩＡ１台運転に切り換わると冷却水ポンプ
ＩＡ、１Ｂの吐出側の圧力Ｐ　Ｇ、ｔＰ　２からＰｌへ
減少する。このにうに、吐出側圧力ＰがＰ２を超えてさ
らに上昇することが防止されるから、冷却水ポンプ１Δ
、ＩＢの吐出側の流量が減少して被冷却器２０．２Ｄへ
の冷却水流入量の増加が防止される。また、切換後の圧
力Ｐは設計圧力Ｐ１が確保され、系統の針金な機能が維
持される。切換後にさらに被冷却器２Ａ、２Ｂに流入す
る冷却水流量が制限されると、流ｔａＱが減少するとと
もに圧力［〕が１−胃する。？ｉなわち、冷却水ポンプ
１Ａの運転状態は揚程曲線Ｉ］２に沿って０点から第２
図の左上方へ移動する。そして、ポンプ１台運転とＰ≧
Ｐ１の２条件が成立している間は１台の冷却水ポンプ１
Ａの運転を継続する。

その後、被冷却器２Ａ、２Ｂの熱負荷が上昇すると、被
冷却器温度調節弁８Δ、８Ｂが開方向へ動作し、圧力Ｐ
が下降するとともに流４Ｑが上昇１°る。そして、揚程
曲１！１ｌＨ２上の０点を超えると、流に制御回路１８
におけるポンプ１台運転とＰ〈Ｐｌの２条件が成立し、
もう１台の冷却水ポンプ１Ｂが起動される。

２台の冷却水ポンプＩＡ、ＩＢが運転されると、冷却水
ポンプＩＡ、ＩＢの吐出側圧力ＰがＰ、からＰ２へ上昇
し、圧力Ｐが設計圧力Ｐ１よりもさらに下降することが
防止されるとともに冷却水ポンプＩＡ、ＩＢの吐出側の
流量が増加する。そして、２台の冷却水ポンプＩＡ、Ｉ
Ｂが運転された後は、ポンプ２台運転とＰ≦Ｐ２の２条
件が成立している間は２台の冷却水ポンプＩＡ、ＩＢの
運転が継続される。

一方、このような冷却水ポンプＩＡ、１Ｂの運転台数の
切り換えにより、冷却水ポンプ１Ａ、１Ｂの必要動力し
は第２図の動力曲１１Ｌ、と動力曲１’ＪＬ２の間で切
り換わる。すなわち、冷却水ポンプ１△、１Ｂ２台運転
されているときは動力曲線Ｌ１上を移動し、冷却水ポン
プＩＡ１台運転に切り換わったときは動力曲線Ｌ１上の
Ｄ点から動力曲線Ｌ２上のＥ点へ切り換わる。そして、
冷却水ポンプＩＡ１台運転のときは軸力曲線上２上を移
動する。このように、冷却水ポンプＩＡ、１Ｂの必要動
力りがＤ点からＥ点へ切り換わることにより、冷却水ポ
ンプＩＡ、１［３の必５！　＋ｈ力りが大幅に低減され
る。

上述したように、上記実施例においては、冷却水ポンプ
ＩＡ、ＩＢの運転台数を切り換えることにより冷却水ポ
ンプＩＡ、ＩＢの吐出側流量を調節するから、従来のよ
うに圧力制御弁５を設ける必要がなくなる。したがって
、圧力ａＩＩＪＩＩｌ弁５を絞り込んだときに発生する
キャビテーション、振動、騒音を防止することができる
。

また、冷却水ポンプＩＡ、ＩＢの吐出側流量を調節する
から、被冷却器２Ｇ、２Ｄ内チユーブへの冷却水ポンプ
の増加を防止するとともに、チューブｆｔＪ後の配管に
生じる振動、騒音を防＋１−することができる。

さらに、冷却水ポンプＩＡ、１１３の運転台数を変化さ
せたから、冷却水ポンプＩＡ、１［３の必要動力を大幅
に低減させることが可能となる。

上記実施例においては、冷却水ポンプ１Ａ、１Ｂを２台
運転し、運転台数を２台と１台の間で切り換える場合に
ついてのみ説明したが、本発明はこれに限定されず、運
転台数が３台あるいはそれ以上の場合であっても同様に
適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係るタービン補機冷却水流出調節方法は、ター
ビン補機冷却ＰＪ温度調節装置の流量制御によりタービ
ン補機冷却水ポンプの吐出側圧力が所定の圧力に達した
ときに、タービン補機冷却水ポンプの運転台数を変化さ
せてタービン補機冷却水ポンプの吐出側流量を調節する
から、従来のように圧力ｉ、ｌＪ　ＩＩＩ弁を設ける必
要がなく、圧力１ＩＩＪ御弁を絞り込んだときに発生す
るキャビテーション、撮動、騒音を防止することができ
る。

また、タービン補機冷却水ポンプの吐出側流量をＷＪｆ
ｌＯするから、タービン補機冷却器内ヂ゛ユープへの冷
却水流入間の増加を防止するとと６に、チューブ前後の
配管に生じる＠動、［を防止することができる。

さらに、本発明はタービン補機冷却水ポンプの運転台数
を変化させるから、タービン補機冷ｕ１水ポンプの必要
動力を大幅に低減させることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタービン補機冷却水流用ｒ１４節
方法の一実施例に使用するタービン補機冷却系統の一例
を示す構成図、第２図はタービン補機冷却水ポンプの１
台運転時と２台運転時の揚程曲線および動力曲線を示す
特性図、第３図は上記タービン補機冷却系統に備えられ
る流出制御回路を示す図、第４図は一般的なタービン補
機冷却系統を示す構成図、第５図は第４図に承りタービ
ン補機冷却系統におけるタービン補機冷却水ポンプの揚
程曲線と動力曲線を承り特性図である。 １Ａ〜１Ｇ・・・タービン補機冷却水ポンプ、２Ａ〜２
０・・・タービン補機冷却器、３Ａ〜３Ｃ・・・タービ
ン補機冷却熱交換′器、８Ａ、８１’３・・・タービン
補機冷ＪＪＩ　！　’１１４　Ｂ　２　節介、１５・・
・流ｆｆｌ　ｉｌｌ　ｔｉｌｌ装置１１６・・・圧力検
出器。 代理人弁理士　　則　近　　憲　缶 周　　　　　　　　第　　子　　丸　　　健第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、タービン補機冷却系統内の冷却水を複数のタービン
   補機冷却水ポンプにより循環させる一方、複数のタービ
   ン補機冷却器のうち一部のタービン補機冷却器に流入す
   る冷却水流量をタービン補機冷却器温度調節装置により
   制御するタービン補機冷却水流量調節方法において、上
   記タービン補機冷却器温度調節装置の流量制御によりタ
   ービン補機冷却水ポンプの吐出側圧力が所定の圧力に達
   したときに、タービン補機冷却水ポンプの運転台数を変
   化させてタービン補機冷却水流量を調節することを特徴
   とするタービン補機冷却水流量調節方法。 ２、通常運転時に２台のタービン補機冷却水ポンプを運
   転し、前記タービン補機冷却器温度調節装置の流量制御
   によりタービン補機冷却水ポンプの吐出側圧力が所定の
   圧力まで上昇したときに、タービン補機冷却水ポンプの
   運転台数を２台から１台に切り換え、その後タービン補
   機冷却器温度調節装置の流量制御によりタービン補機冷
   却水ポンプの吐出側圧力が所定の圧力まで下降したとき
   にタービン補機冷却水ポンプの運転台数を１台から２台
   に切り換える特許請求の範囲第１項記載のタービン補機
   冷却水流量調節方法。 ３、タービン補機冷却水ポンプの運転台数を２台から１
   台に切り換えるタイミングは、切換後に少なくとも設計
   系統圧力を確保できる圧力までタービン補機冷却水ポン
   プの吐出側圧力が上昇するときであり、タービン補機冷
   却水ポンプの運転台数を１台から２台に切り換えるタイ
   ミングは、タービン補機冷却水ポンプの吐出側圧力が設
   計系統圧力未満まで下降するときである特許請求の範囲
   第２項記載のタービン補機冷却水流量調節方法。