JPS6380193A - サイドストリ−ム復水系統 - 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〕 本発明は蒸気タービン発電プラントにおいて。

復水浄化系統が主系統から分離されて設けられたサイド
ストリーム復水系統に係り、特に、複数台設置される復
水浄化循環ポンプが起動操作、停止操作の過程において
１台で運転される時の過大流量運転を防止するように改
良した構成に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のサイドストリーム復水系統を第３図により説明す
る。サイドストリーム復水系統においては、復水器１内
に第１ホツトウエル２と第２ホツトウエル１３とが設け
られており、第１ホツトウエル２には、蒸気タービン排
気蒸気、及び給水加熱器ドレンが導入される。第１ホツ
トウエル２内の復水は、復水浄化系ｔＲ４０を循環する
間に浄化される、即ち、第１ホツトウエル２の復水は、
複数台（３台）の復水浄化循環ポンプ（以下ポンプと略
す）３により昇圧され、流量検出装置４．流量制御弁５
を経て復水濾過装置ｉ！６及び復水脱塩装置７を有する
復水浄化装置に送られ、水質処理（不純分除去）される
、その後、タービン及び弁のグランド部の封入蒸気を凝
縮するグランド蒸気復水器８、及び復水器１内の非凝縮
気体を抽出するために使用される蒸気式エゼクタの排出
蒸気を凝縮させる空気抽出器９へ送られる。これらの装
置での熱交換により温度上昇した復水は、前記流量制御
弁５用の流量検出器１０．主止弁３１、水位制御弁１２
を介して第２ホツトウエル１３に戻る。１１は復水浄化
系統に設けられた中間貯槽で、該中間貯槽は、サイドス
トリーム復水系統に静水頭によって圧力印加を行い、水
柱分離再結合を防止する事を目的として設置され、水位
制御弁１２により水位を一定に保たれている。

第２ホツトウエル１３に戻された復水は１発電プラント
の運転負荷に応じた必要流量分が復水ポンプ１４により
主系統１５へ送られ、余剰分は第２ホツトウエル１３か
らオーバーフローして第１ホツトウエル２へ戻る。

上述のように、復水浄化系統４０には、ポンプ３により
復水が循環されるが、このポンプは複数台（一般には図
示のように３台）設置され１通常運転中はその内の複数
台（一般には２台）が運転され、残りの１台は予備とな
る。

第２図はポンプの特性と系統の抵抗とを表わした図表で
、横軸に復水流量をとり、縦軸に圧力をとっである。こ
の圧力軸は、ポンプに関しては吐出圧を意味し、系統流
路に関しては損失圧力を意味する。

カーブ２２は、ポンプ２台の圧力−流量カーブであって
、流量の増加に伴って圧力が漸減し、若干右下がりにな
っている。

同様に、カーブ２１はポンプ１台の圧力−流量カーブで
ある。前記のカーブ２２を横軸方向に１／２に圧縮する
と、はぼカーブ２１に相当する形となる。

一方、圧力損失はこれを大別すると静水頭、管路等の圧
力損失、および流量制御弁５による絞り損失となる。

静水頭Ｐ、は、カーブ５１の如く復水流量と関係なく一
定値である。

管路等の圧力損失は復水流量の増加とともに増大する。

カーブ２３は、前記の静水頭と上記の管路等圧力損失と
の和を示している。

ポンプ２台運転時の定格流量Ｑ２において、管路等の圧
力損失は図示のＰ２となる。

流量制御弁による圧力損失も復水流量の増加に伴って増
大する。前記のカーブ２３−に弁損失を加えると、全損
カーブ（２台運転時）２４となる。

定格流量における弁損失は図示のＰ３となる。

而して１通常運転（２台運転）中においては、ポンプ２
台の圧力−流量カーブ（ポンプ特性カーブ）２２と、全
損圧力カーブ２４との交点２６が運転点となり、この点
の流量が定格流量Ｑ２．この点の圧力が定格圧力Ｐであ
る。

定格運転におけるポンプ吐出圧Ｐは、図に示したように
、静水頭ＰＩ＋管路等損失Ｐ２＋弁損失Ｐ３に相当する
。

なお、管路等による圧力損失Ｐ２は変動要因を含んでお
り、例えば復水脱塩装置７（第３図参照）の経済的性能
変化によって圧力損失が変化するが、流量制御弁５（第
３図）の絞り加減Ｐ３を調節して定格運転が維持される
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記の復水浄化循環ポンプは大形補機であるため、その
起動操作は慎重に行われる。即ち、通常時運転用の２台
のポンプの内、先ず１台を起動して異常の無いことを確
認した上で、もう１台が起動される。

停止操作も同様であって、系統に外乱を与えたりなどし
ないように１台ずつ順次に停止される。

このような理由で、正常な起動操作、正常な停止操作の
際の過渡的状態として、２台の通常運転用ポンプの中の
１台のみが運転される時期が有る。

このようにして１台のポンプのみが運転される場合の運
転点は、１台運転時特性曲線２１と、系統損失曲線２４
との交点である２７となる。この運転点における流量Ｑ
＋は、ポンプ３の定格容量の約１６０％に相当する。し
かし、ポンプ設計上からみると。

ポンプの連続運転流量はポンプ最高効率点の±３０％が
限度とされ、１６０％という様な過大流量で運転すれば
、ポンプのインペラにキャビテーションを発生し、ポン
プの損失をもたらすと共に、激しい騒音を発する。従来
のポンプ設計技術からみても、ランアウト流量１６０％
での連続運転という設計は不可能に近い、これは、ポン
プ３の運転範囲が、約８０％から約１６０％の範囲に有
る為、最高効率点をどの流量に設定しても±３０％以内
に収まらない事によるものである。又、強いて±３０％
以内に収まるように設計しても、通常運転中には定格流
量付近で運転する様に制御される為に、最高効率点から
遠く離れた効率点で運転されることとなり、経済性の面
から不合理である。

他の問題点として流量制御弁５の過大絞りの問題がある
。即ち、プラントの起動、停止時におけるポンプ３の１
台運転時には該ポンプの定格流量で運転するが、第２図
に示すように、ポンプ１台の場合の圧力−流量カーブは
２１（既述）である。

この特性のポンプ１台を定格圧力Ｐで運転する場合は、
特性カーブ２１が圧力Ｐの高さを過ぎる点２８を運転点
としなければならない、この場合の流量は図示のＱであ
る。

上記の如く、流量Ｑ、正圧力で運転する場合。

静水圧ＰＩは一定値であり、管路等による損失圧力は図
示のＰ２′である。従って図示Ｐ４に相当する圧力損失
を流量制御弁５（第３図）で発生させなければならない
。

（注）　前記のＰ４は、ｐ−Ｐｉ−ｐ２’に相当する。

正常運転時における弁損失圧力Ｐ３に比して、ポンプ１
台運転時に必要とされる弁損失圧力Ｐ４は著しく大きい
（本例において６倍以上）。このように流量制御弁を異
常に絞りこんで大きい圧力損失を発生させなければなら
ないのが、前述の過大絞りの問題である。

この過大絞りの問題は、前記の如くプラントの正常な起
動、停止の際に過渡的な状態として生じる。

この様な過大絞りは流量制御弁５のキャビテーション発
生をもたらす、このキャビテーションは、弁の絞り部で
流体の流速が増大すると共に圧力が低下し、絞り部分の
わずか下流側の縮流部では流体の圧力がさらに飽和蒸気
圧力以下に降下し、流体中に気泡が形成され、縮流部を
過ぎた流体が再び飽和蒸気圧力以上の圧力に回復した時
点で気泡が圧壊することにより発生する。このキャビテ
ーションにより騒音が発生し、流量制御弁５の内壁及び
接続配管に損傷が発生、進行する。

このキャビテーション発生に対する対策として。

過大流量でもキャビテーションを発生しない型式の流量
制御弁を選定する事が考えられる。しかし、例えばＩ１
００ＭＷ級プラントでは流量制御弁５は１０個以上設置
され、全体の価格は非常に高価となるので経済性が低下
する。また、流量制御弁５は、復水濾過袋Ｖ！１６の上
流又は下流に設置されるのが一般的であるが、配置スペ
ースに制限があり、この面からも流量制御弁形式選定は
制限をうけ、キャビテーション防止形流量制御弁の適用
は困難である。

本発明の目的は、復水浄化系統に設けられた複数台のポ
ンプの内が、起動・停止操作の過渡的状態として運転さ
れる場合の過大流量運転を防止すると共に、流量制御弁
の過大絞りを回避し得る構成のサイドストリーム復水系
統を提供し、経済性、信頼性を向上させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するため１本発明のサイドストリーム復
水系統は、主止弁と並列に流量制限装置を有するバイパ
ス流路を設けると共に１通常時運転用の２台のポンプが
、起動・停止操作中の過渡的状態として１台のみ稼動中
であることを判定する判定装置と、該判定装置の出力に
よって前記主止弁を閉じて前記バイパス流路に復水を流
す制御装置とを設けることにより、ポンプ１台運転中に
前記流量制限装置により系統に流路抵抗を付加するよう
に構成したものである。

〔作用〕

上記の構成によれば、起動操作、停止操作の途中で２台
のポンプの内の１台のみが運転されるとき、自動的にサ
イドストリーム系統に流動抵抗が付加される。この流動
抵抗によって、過大流量運転が防止されるとともに、流
量制御弁の過大絞りが回避される。

〔実施例〕

以下本発明の詳細を図面に示す実施例により説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、図中第３Ｌｉｉｉと
同一符号は同じものを示す、４１は主止弁３１に並列に
設けられたバイパス流路であり、該バイパス流路には流
路制限装置としてオリフィス３３が設けられている。３
５は、各ポンプ３に対応して設けられた作動検出器３４
からの信号を入力してポンプが１台のみが起動・停止の
過渡的状態として稼動中であるか否かを判定する判定装
置、３６は該判定装ｆｉ３５の出力により主止弁３１を
閉じてバイパス流路４１にのみ復水を通す制御装置であ
る。

この構成において、プラントの起動・停止時に通常運転
用の２台のポンプ３の内、１台のみが運転されていると
、複数個の作動検出器３４中の何れか１個のみから信号
が得られ、判定装置３５は制御装ｇｉ３６にその旨の信
号を加える。

この場合、３台のポンプ３の内の１台のみが運転されて
いることを検出することは別設の困難を伴わない。

更に、その「１台運転中Ｊという状態が、正常な起動、
停止操作中の過渡的現象として生じたものであるか否か
を判別することも、公知技術を適用して容易に可能であ
る。このようにして、起動・停止の途中でポンプ３の内
の１台のみが運転されていると判定された場合は、前記
判定装置３５の信号により、制御装置３６は主止弁３１
を閉じさせ、復水をバイパス流路４１に流し、オリフィ
ス３３により圧力損失を増大させ、流量制御弁５による
圧力損失の負担分を減少させて過大絞りを回避すると共
に、ポンプ３（詳しくは３台のポンプ３の内の過渡的運
転中の１台）の過大流量運転を防ぐ。

これを第２図により説明すると、ポンプ３の１台運転点
を２８にした場合の前記損失Ｐ４は、オリフィス３３に
よる損失分Ｐ４１と、流量制御弁５による損失分Ｐ４２
とを加えたものとなる。即ち、流量制御弁５を過大絞り
にしなくても、オリフィス３３が圧力損失Ｐ４１を生じ
るので、流量制御弁５はＰ４Ｚに相当する圧力損失を分
担すれば足りる。

第４図は本発明の他の実施例であり、本実施例において
は、前記バイパス流路４１に切替弁３２を設けると共に
、制御装置として、主止弁３１．切替弁３２の各々に対
応した制御装置３６．３８と、各弁の開度検出器３７．
３９を設け、弁切替えの際には弁の開閉が緩やかな速度
で行われるようにして安定した流路切替えが行えるよう
にしたものである。

この装置（第４図）において、プラント停止操作の途中
でポンプ３の１台が停止され、もう１台のポンプ３のみ
が運転されている状態となった場合の弁切替動作の一例
を第５図により説明する。

上記の状態になったものと判定した判定装置３５は制御
装置３６．３８に信号を出力する。主止弁３１の制御装
置３６は主止弁３１を閉め始め、開度検出器３７が主止
弁３１の開度が７５％になったことを検出すると制御装
ｒＩ１３６．３８に信号を送る。制御装置３６は該信号
を受けるとその時の開度（７５％）を保持させる。−力
制御装置！！３８は判定装＠３５からの信号と開度検出
器３７からの信号とにより、切替弁３２を開く動作を開
始する。この切替弁３２の開動作開始は、開度検出器３
９により検出され、制御装置ｉ！３６にその検出信号を
送る。この信号により、制御装置３６は更に主止弁３１
を閉じ始め、最終的には主止弁３１が全開、切替弁３２
が全開となり、復水はバイパス流路４１のみに流れる。

この様な制御によって、給水喪失に対する信頼性を確保
したまま、１台運転中のポンプ３は安定した運転に移行
できる。なお、第４図の装置において、切替弁３２を開
は始めてから主止弁３１を閉め始めるようにしてもよい
、さらに１通常運転中は切替弁３２をロックドオープン
として、主止弁３１を全開して運用する事も可能であり
、このような制御を行えば、給水喪失に対する信頼性は
さらに向上する。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、正常な起動・停止
操作の過渡的状態としてポンプ１台運転の状態となった
とき、自動的に復水浄化系統に流路抵抗を付加して１台
運転時におけるポンプの過大流量運転が防止され、かつ
流量制御弁の過大絞りが回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す系統図、第２図は復水
浄化循環ポンプの特性曲線図、第３図は従来のサイドス
トリーム復水系統を示す系統図、第４図は本発明の他の
実施例を示す系統図、第５図は第４図の装置の弁切替動
作説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、復水浄化系統を復水主系統から分離させ、復水浄化
   系統には通常時に２台が運転される複数台の復水浄化循
   環ポンプ、流量制御弁、及び主止弁を設置したサイドス
   トリーム復水系統において、前記主止弁と並列に流量制
   限装置を有するバイパス流路を設けると共に、前記通常
   時運転用２台の復水浄化循環ポンプが、起動操作又は停
   止操作の過程において１台のみ運転されている状態であ
   ることを判定する判定装置と、該判定装置の出力によっ
   て前記主止弁を閉じて前記バイパス流路に復水を流す制
   御装置とを設けたことを特徴とするサイドストリームの
   復水系統。 ２、前記バイパス流路に切替弁を設けると共に、前記制
   御装置は前記判定装置の出力により前記主止弁を漸次閉
   としかつ前記切替弁を漸次開とする機能を有するものと
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のサイ
   ドストリームの復水系統。