CN110320334A - 水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法 - Google Patents

水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水质监测方法，比以往更准确且可靠地评价蒸汽轮机系统的水质。水质监测系统具备：取样配管(22)，其取得通过低压抽气配管(12A)的蒸汽，该低压抽气配管(12A)从蒸汽轮机中的所供给的蒸汽的压力低的低压涡轮机(12)抽取蒸汽；蒸汽流入槽(32)，其供由取样配管(22)取得的蒸汽流入；水质测量装置(50)，其用于测量流入蒸汽流入槽(32)的蒸汽冷凝而成的冷凝水的水质；以及水质诊断装置(100)，其使用水质测量装置(50)的测量结果诊断冷凝水的水质，蒸汽流入槽(32)相对于水质测量装置(50)设置于高处，水质测量装置(50)对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。

Description

水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及水 质监测方法
技术领域
本发明涉及用于对蒸汽轮机系统所使用的水的质量进行监测的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统以及蒸汽的水质监测方法。
背景技术
一种蒸汽轮机，提供对在蒸汽轮机的干湿交替区域冷凝的冷凝水的水质进行测定的监测器，具备基于由监测器得到的水质信息来控制供水水质以及蒸汽系统药品注入的机构，且具有防止蒸汽轮机材料的腐蚀损坏的高的可靠性，作为这样的蒸汽轮机的一例，专利文献1中记载有：通过模拟蒸汽轮机叶片表面附近的冷凝条件的冷凝室得到冷凝水，通过分析该冷凝水而监测水质，再根据监测结果进行蒸汽轮机的运转条件的控制、药品的注入。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平9-170704号公报
发明内容
发明所要解决的课题
例如，在处理蒸汽的火力发电厂中，根据发电厂的类型，设定各种水质管理方法。
在这样的水质管理中，对从锅炉入口侧取样的水的水质进行测定，以使测定值落入基准值的方式进行管理。
在这样的状况中，有时动叶片、静叶片以及转子等发生腐蚀损坏。尤其是在由高压、中压以及低压涡轮机构成的火力发电厂中，在处于蒸汽的干湿交替区域的低压涡轮机的后端，蒸汽冷凝而产生液滴，有时腐蚀介质混入其中而推进腐蚀。
而且，在发电厂的启动及停止时，在高、中、低压涡轮机以及供水泵驱动用涡轮机产生冷凝水，与低压涡轮机同样地，有时发生腐蚀损坏。
发生这些腐蚀损坏的环境尤其多为蒸汽耗尽能量而变化成水的干湿交替区域。金属材料的腐蚀损坏很大程度上取决于材料接触的环境，因此，为了保护涡轮机材料免受腐蚀损坏，认为有效的措施是监测涡轮机材料接触的冷凝水的水质，基于所掌握的信息，管理成为蒸汽的源头的供水的水质。
作为这样的技术的一个环节，具有上述的专利文献1那样的技术。在该专利文献1所记载的技术中，从提取水蒸汽的一部分的提取管取样。
在此，蒸汽轮机系统的低压涡轮机的涡轮机蒸汽与周围相比多为负压，通过本发明的发明者的研究，显然在专利文献1所记载的技术中存在如下问题，即，即使将使从低压涡轮机抽取的蒸汽冷凝而成的冷凝水输送至测量水质的装置，但由于压力不是大气压，因此，难以测量水质，无法充分执行水质的监测。
本发明提供与以往相比能够准确且可靠地评价水质的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法。
用于解决课题的技术方案
本发明包括多个解决上述课题的方案，若列举其一例，则为一种水质监测系统，其对在具备蒸汽轮机的蒸汽轮机系统中使用的蒸汽的质量进行评价，上述蒸汽轮机利用蒸汽发生源所产生的蒸汽得到机械能，上述水质监测系统的特征在于，具备：取样配管，其取得通过抽气配管的蒸汽，该抽气配管从上述蒸汽轮机中的所供给的蒸汽的压力低的低压涡轮机抽取蒸汽；蒸汽流入槽，其供由上述取样配管取得的蒸汽流入；水质测量装置，其测量流入上述蒸汽流入槽的蒸汽冷凝而成的冷凝水的水质；以及水质诊断装置，其使用上述水质测量装置的测量结果诊断上述冷凝水的水质，上述蒸汽流入槽相对于上述水质测量装置设置于高处，上述水质测量装置对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。
发明效果
根据本发明，与以往相比能够准确且可靠地评价蒸汽轮机系统的水质。通过以下实施例的说明阐明上述以外的课题、结构以及效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的蒸汽轮机系统的整体结构的概略图。
图2是表示实施例1的水质监测系统的概略的图。
图3是表示图2所示的水质监测系统中的水质诊断装置的概略结构的图。
图4是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水的pH与腐蚀电位的关系的图。
图5是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的材料的寿命与对于腐蚀坑产生的裕度的关系的图。
图6是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的材料的寿命与对于氢脆的裕度的关系的图。
图7是表示实施例1的水质诊断装置的对于腐蚀坑产生的裕度的评价程序的一例的流程图。
图8是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水中的阳离子浓度与点蚀发生电位的关系的图。
图9是表示实施例1的水质诊断装置的对于腐蚀坑产生的裕度的评价程序的另一例的流程图。
图10是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水中的氯化钠量与电位变动幅度的关系的图。
图11是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水中的阳离子浓度与缝隙腐蚀的发生概率的关系的图。
图12是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水的电位与缝隙腐蚀的裕度的关系的图。
图13是表示实施例1的水质诊断装置的冷凝水的钠离子浓度相对于电导率的导出方法的概略的图。
图14是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的作用应力放大系数与钠离子浓度的关系的图。
图15是表示存储于实施例1的水质诊断装置的水质数据库的缝隙腐蚀的发生概率相对于溶液浸渍时间的关系的图。
图16是表示实施例2的水质监测系统的概略的图。
图17是表示实施例3的水质监测系统的概略的图。
图18是表示实施例4的水质监测系统的概略的图。
图19是表示实施例5的水质监测系统的概略的图。
图20是表示实施例5的变形例的水质监测系统的概略的图。
图21是表示实施例6的水质监测系统中的水质诊断装置的概略结构的图。
图22是表示实施例7的水质监测系统中的水质诊断装置的概略结构的图。
图23是表示存储于实施例7的水质诊断装置的水质数据库的推定坑径相对于材料的使用时间的关系的图。
图24是表示在实施例7的水质诊断装置使用的材料的使用时间与各种风险的关系的一例的图。
图25是表示实施例7的水质诊断装置的剩余寿命评价的程序的流程图。
图26是表示存储于实施例7的水质诊断装置的水质数据库的冷凝水中的阳离子浓度与试验片的裂纹扩展速度的关系的图。
图27是表示在实施例7的水质诊断装置使用的裂纹长度相对于材料的使用时间的关系的一例的图。
图中：
12—低压涡轮机，12A—低压抽气配管，13—低压涡轮机排气管，14—凝结器，16—发电机，18—低压供水加热器，22—取样配管，24—阀，30—冷凝部，31—监测用试验片，32—蒸汽流入槽，33—试验片导入器(导入部)，34—冷凝装置，36—冷却系统配管(冷却部)，42—测量用配管，44—阀，46—U形密封件(U字配管)，50—水质测量装置，52—排水配管，54—阀，62、66—分支配管，64—阀，65—试验片导入空间(导入部)，68—阀，70—泵，80—蒸汽流入槽，86—冷却系统配管，92、92A—取样配管，94—阀，100、100A、100B—水质诊断装置，110、110B—水质评价装置，120—涡轮机运转状态监视装置，130—水质数据库，140—数据收集装置(数据收集部)，150—数据显示装置(表示部)，170—涡轮机运转控制装置(涡轮机运转控制部)，180—作用应力评价装置(作用应力评价部)。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法的实施例进行说明。
＜实施例1＞
使用图1至图15对本发明的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法的实施例1进行说明。
首先，使用图1对本实施例的蒸汽轮机系统的整体结构进行说明。图1是本实施例的蒸汽轮机系统的概略图。此外，在以下的实施例中，作为蒸汽轮机系统，以将化石燃料作为热源的火力发电系统为例进行说明，但蒸汽轮机系统并不限定于此，本发明能够应用于各种发电用蒸汽轮机、船舶用蒸汽轮机、其它通过热能使水气化并利用气化的水蒸汽的能量使涡轮机叶片旋转而得到机械能的系统。
如图1所示，本实施例的蒸汽轮机系统具备锅炉1、高压涡轮机7、中压涡轮机10、低压涡轮机12、凝结器14、发电机16。
锅炉1是化石燃料燃烧锅炉，是蒸汽发生源的一例。通过在锅炉1燃烧化石燃料，从而对从凝结器14供给的凝结水进行加热，产生高温高压的蒸汽。
在主蒸汽管2设有主蒸汽截止阀3、蒸汽调节阀4。另外，在主蒸汽管2连接有过载蒸汽管5，该过载蒸汽管5绕过蒸汽调节阀4，连接于比主蒸汽管2靠蒸汽轮机的低压侧。在该过载蒸汽管5设有过载阀6。
在锅炉1产生的蒸汽经由主蒸汽管2及过载蒸汽管5被导入高压涡轮机7而驱动高压涡轮机7。驱动高压涡轮机7而减压后的蒸汽在高压涡轮机排气管8向下游流动而导入锅炉1，再次被加热而成为再热蒸汽。
在锅炉1被再加热而成的再热蒸汽经由高温再热蒸汽管9被导入中压涡轮机10而驱动中压涡轮机10。
驱动中压涡轮机10而减压后的蒸汽经由中压涡轮机排气管11被导入低压涡轮机12，对低压涡轮机12进行驱动。
驱动低压涡轮机12而减压后的蒸汽经由低压涡轮机排气管13被导入凝结器14。凝结器14具备冷却水配管(未图示)，通过被导入凝结器14的蒸汽与在冷却水配管内流动的冷却水的换热，使蒸汽凝结。
低压供水加热器18通过利用低压抽气配管12A从低压涡轮机12抽取的蒸汽对在凝结器14凝结的供水进行加热。
为了将通过低压供水加热器18进行了加热的供水送入锅炉1，高压供水加热器19通过利用高压抽气配管7A从高压涡轮机7抽取的蒸汽进一步对供水进行加热。
经由高压供水加热器19进行了加热的供水被再次送入锅炉1。
图1所示的高压涡轮机7、中压涡轮机10以及低压涡轮机12通过涡轮机转子15连结在同轴上。另外，在涡轮机转子15连结有发电机16，发电机16利用高压涡轮机7、中压涡轮机10以及低压涡轮机12的旋转动力驱动，高压涡轮机7、中压涡轮机10以及低压涡轮机12的输出作为电力(电能)被取出。
此外，火力发电系统的结构并不限定于图1所示的系统。
在本实施例中，对于这样的蒸汽轮机系统中的低压供水加热器18，作为追加的设备，设置有用于评价蒸汽的质量的水质监测系统。由于是这样追加的设备，能够在负压、高温等恶劣环境下进行具有独特性的测量。
接着，使用图2至图15对本实施例的水质监测系统的结构、动作进行说明。首先，使用图2至图6对水质监测系统、水质诊断装置的详细结构进行说明。图2是表示实施例1的水质监测系统的概略的图，图3是表示水质诊断装置的概略结构的图。图4至图6是表示记录于水质监测系统内的水质数据库130的数据的一例的图。
如图2所示，水质监测系统具备取样配管22、冷凝部30、测量用配管42、水质测量装置50、水质诊断装置100、排水配管52。
取样配管22是用于取得蒸汽的配管，该蒸汽是通过从低压涡轮机12抽取蒸汽的低压抽气配管12A流入低压供水加热器18的蒸汽，取样配管22连接于低压供水加热器18的现有的凸缘等开口部。通过取样配管22的蒸汽被送入冷凝部30。阀24是调整通过取样配管22的蒸汽的流量、即向冷凝部30输送的蒸汽的流量的阀。
冷凝部30由蒸汽流入槽32、冷凝装置34构成。
蒸汽流入槽32是暂时储存由取样配管22取得的蒸汽的空间。在该蒸汽流入槽32设有用于将监测用试验片31暴露于取样的蒸汽的试验片导入器33。通过具备这样的用于将监测用试验片31暴露于蒸汽的蒸汽流入槽32，能够进行干蒸汽环境下的腐蚀特性评价。
监测用试验片31优选导入能够评价断裂力学特性(裂纹扩展特性、缝隙腐蚀特性)、SCC(Stress Corrosion Cracking：应力腐蚀断裂)的产生的形状、材质的金属片。导入这样的监测用试验片31，通过在任意的时机取出，从而能够评价裂纹扩展特性、缝隙腐蚀特性、应力腐蚀断裂中的任一个以上。导入的监测用试验片31能够设为例如后述的图11所示那样的缝隙腐蚀试验片、图26所示那样的裂纹扩展速度评价试验片。另外，导入的监测用试验片31的数量没有特别限定，能够根据想要评价的试验项目数量来适当导入。
另外，相比用于蒸汽轮机(尤其是低压涡轮机12)的材料，监测用试验片31能够使用进一步敏化的试验片。
冷凝装置34是用于使流入蒸汽流入槽32的蒸汽冷凝的装置，且具有冷却系统配管36。在冷凝装置34中，使用冷却系统配管36冷却蒸汽，从而生成冷凝水。在冷却系统配管36中流动的冷却介质能够使用轴冷水系统、凝结水、工业用水等。
测量用配管42是用于将在冷凝部30冷凝的冷凝水输送至水质测量装置50的配管。在该测量用配管42设有用于调节向水质测量装置50输送的蒸汽的流量的阀44、设为U字型构造的U形密封件46。
水质测量装置50是用于测量流入蒸汽流入槽32的蒸汽冷凝而成的冷凝水的水质的装置，是用于通过进行蒸汽轮机低压段的水质的测量来实现活用了蒸汽轮机的抽气的水质监测的装置。
在本实施例中，冷凝部30的蒸汽流入槽32相对于水质测量装置50设置于高处。例如，在设置蒸汽轮机系统的建筑物的二层、或者三层设置有冷凝部30的蒸汽流入槽32的情况下，水质测量装置50设置于一层。由此，水质测量装置50对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。
在本实施例的水质测量装置50中测定的水质的项目例如优选为pH、DO(溶解氧量：Dissolved Oxygen)、温度、电导率或Na+等阳离子浓度、腐蚀电位、氧化还原电位中的至少任一个以上。这些测定项目的测定方法均能够使用公知的各种方法。
例如，如果是pH，则可举出指示剂法、金属电极法(氢电极法、氢醌电极法、锑电极法)、玻璃电极法、半导体传感器法。如果是DO，则可举出滴定法、隔膜电极法。如果是电导率、阳离子浓度，则可举出交流双电极法、电磁感应法。如果是腐蚀电位，则可举出直流极化测定法、交流阻抗法。如果是氧化还原电位，则可举出使用具有mV测定功能的pH计主体、贵金属电极(铂电极或者金电极)以及比较电极进行测定的方法。
水质诊断装置100是使用水质测量装置50的测量结果诊断冷凝水的水质的装置。关于水质诊断装置100的详细情况，后面进行叙述。
在水质测量装置50中进行了水质评价的冷凝水经由排水配管52排出至蒸汽轮机系统的系统外。在排水配管52设有阀54。通过设置这样的排水配管52，能够防止水质测量时的药品混入蒸汽轮机系统的系统内。
接着，使用图3对水质诊断装置100的详细情况进行说明。
水质诊断装置100设于取样配管22、阀24、冷凝部30、测量用配管42、阀44、U形密封件46等追加设于涡轮机系统的附加设备、水质测量装置50的后段侧，且具有水质评价装置110、涡轮机运转状态监视装置120、水质数据库130、数据收集装置140、以及数据显示装置150。
水质诊断装置100也可以由PC等一体构成，也可以是各自独立的结构，也可以是任意一些一体化而其它独立的结构，在一体化的情况下，能够简化装置结构，因此，优选一体化。
涡轮机运转状态监视装置120是监视蒸汽轮机系统的输出、压力、温度等运转状态的装置，为了能够进行运转状态与长期的取得数据的比较、验证，将这些数据与时间取得关联地输出至水质评价装置110。
水质评价装置110是计算机等运算装置，基于由水质测量装置50取得的数据进行水质诊断。能够基于这样的水质诊断结果实现定期检查间隔的优化。关于由水质诊断装置100执行的水质诊断的具体例，使用图7之后的附图稍后详细进行说明。
在水质评价装置110中，将从涡轮机运转状态监视装置120输入的与时间取得关联的输出、压力、温度等运转状态的信息和由水质测量装置50取得的数据取得关联之后，输出至数据收集装置140。
水质数据库130是为了在水质评价装置110进行腐蚀状态的鉴定、与取得水质的比较等而设置的数据库。在记录于水质数据库130的数据中具有例如图4所示那样的表示冷凝水的pH与腐蚀电位的关系的甫尔拜线图(pH-电位线图)。另外，具有：用于根据所求出的点蚀发生电位评价对于腐蚀坑产生的裕度的图5所示那样的表示材料的寿命与对于腐蚀坑产生的裕度的关系的数据；以及用于根据所求出的氢脆发生电位评价对于氢脆的裕度的图6所示那样的表示材料的寿命与对于氢脆的裕度的关系的数据等。
通过保有这样的数据，能够根据腐蚀电位与点蚀发生电位的差(腐蚀坑的裕度)、腐蚀电位与氢脆发生电位的差(氢脆的裕度)的评价进行可靠性评价。
数据收集装置140是保存水质测量装置50的测量结果、由水质评价装置110评价的冷凝水的水质数据的记录介质，例如为HDD等。
数据显示装置150是用于显示水质测量装置50的测量结果、由水质评价装置110评价的冷凝水的水质数据的显示器。另外，数据显示装置150在诊断为冷凝水的水质比预定值差时通知警告。作为警告的通知方法，具有警告音、警告显示等。
接着，以下使用图7至图15对本实施例的水质监测方法进行说明。本实施例的水质监测方法是对在具备蒸汽轮机的蒸汽轮机系统中使用的蒸汽的质量进行评价的方法，该蒸汽轮机通过在锅炉1所产生的蒸汽得到机械能，该方法优选在图2所示的水质监测系统中实施。
图7是表示对于腐蚀坑产生的裕度的评价程序的一例的流程图，图8是表示冷凝水中的阳离子浓度与点蚀发生电位的关系的图，图9是表示对于腐蚀坑产生的裕度的评价程序的另一例的流程图，图10是表示冷凝水中的氯化钠量与电位变动幅度的关系的图，图11是表示冷凝水中的阳离子浓度与缝隙腐蚀的发生概率的关系的图，图12是表示冷凝水的电位与缝隙腐蚀的裕度的关系的图，图13是表示冷凝水的钠离子浓度相对于电导率的导出方法的概略的图，图14是表示作用应力放大系数与钠离子浓度的关系的图，图15是表示缝隙腐蚀的发生概率相对于溶液浸渍时间的关系的图。
取得蒸汽的取得工序、生成冷凝水的生成工序、测量水质的水质测量工序优选通过上述的图2所示的水质监测系统内的各结构执行。
以下说明的使用水质测量工序的测量结果诊断冷凝水的水质的水质诊断工序优选通过水质诊断装置100的水质评价装置110执行。
例如，参照图7之后的附图说明对于腐蚀坑产生的裕度的评价的流程。
如上述那样，在水质测量装置50中，测定了pH、腐蚀电位、温度、DO、电导率或者阳离子浓度等。
因此，水质评价装置110将测定的这些数据中的pH、腐蚀电位的数据绘制在记录于水质数据库130的甫尔拜线图，根据电导率、阳离子浓度、温度、DO校正点蚀发生电位、氢脆发生电位，并根据取得水的腐蚀电位与点蚀发生电位的差评价对于腐蚀坑产生的裕度。
具体地，如图7所示，水质评价装置110首先接受由水质测量装置50测定的pH、腐蚀电位的测定数据的输入(步骤S110)。然后，水质评价装置110将这些pH、腐蚀电位的数据绘制在记录于水质数据库130的甫尔拜线图(步骤S112)。
与此并行地，水质评价装置110取得记录于水质数据库130的点蚀发生电位的实验室环境下数据(步骤S120)，并且从水质测量装置50取得电导率或者阳离子浓度、DO、温度的测定数据(步骤S122)。在步骤S120中取得的点蚀发生电位的实验室环境下数据是如图8所示那样的数据。
然后，水质评价装置110使用Na+浓度等阳离子浓度等校正点蚀发生电位(步骤S124)。例如，外推图8所示那样的在实验室取得的数据范围，求出实机环境下的点蚀发生电位的推定值。
然后，水质评价装置110评价在步骤S112输入的腐蚀电位与在步骤S124求出的点蚀发生电位的差(步骤S130)。接着，水质评价装置110根据该差的评价求出对于腐蚀坑的裕度(步骤S140)。
水质评价装置110能够以通过这样的程序评价出的求出的对于腐蚀坑、SCC产生的裕度为基础，活用于涡轮机的叶片材料、转子材料的寿命诊断。这样，通过根据取得水质进行涡轮机部件的相对于腐蚀的寿命评价，能够进行最优的定期检查间隔的设定。
另外，就水质评价装置110而言，与点蚀发生电位同样地，阴极(低、负)侧也同样在实验室环境下取得氢脆发生电位，利用氢脆发生电位与取得水的腐蚀电位的差，能够评价对于氢脆的裕度。由此，能够应用于根据取得水质进行涡轮机部件的相对于氢脆的寿命评价，同样能够提出最优的定期检查间隔。
如上述那样，在水质数据库130保存有实验室环境下的水质评价结果，能够进行利用。通过将实验室环境下的数据与水质测量结果比较，能够评价对于腐蚀坑、SCC产生等的裕度。另外，通过使用实验室环境下数据，能够使水质评价高精度化。
另外，对于腐蚀坑的产生的裕度的评价方法不限于图7所示的程序，也可以通过利用图9之后的图说明的方法评价。
具体而言，如图9所示，水质评价装置110首先取得实验室环境下的缝隙腐蚀的发生概率的数据(步骤S210)。在该步骤S210取得的数据是如图10所示那样的数据。另外，水质评价装置110取得实验室环境下的缝隙腐蚀的电位降低量的数据(步骤S212)。在该步骤S212取得的数据是如图11所示的数据。图11也一同示出了取得缝隙腐蚀数据时使用的缝隙腐蚀试验片的概要。
然后，水质评价装置110根据在步骤S210取得的实验室环境下的缝隙腐蚀的发生概率的数据和在步骤S212取得的缝隙腐蚀的电位降低量的数据求出缝隙腐蚀导致的电位降低量的阳离子浓度依赖性(步骤S214)。
与这些步骤S210至步骤S214同时地，水质评价装置110取得点蚀发生电位的实验室环境下数据(步骤S220)。在该步骤S220取得的数据是上述的图8所示那样的关系的数据。
然后，水质评价装置110根据在步骤S220取得的点蚀发生电位的实验室环境下数据求出点蚀发生电位的阳离子浓度依赖性(步骤S222)。
接着，水质评价装置110根据在步骤S214求出、取得的缝隙腐蚀导致的电位降低量的阳离子浓度依赖性的数据和在步骤S222取得的点蚀发生电位的阳离子浓度依赖性的数据求出点蚀发生电位的阈值(步骤S230)。求出的阈值例如相当于如图4所示的点蚀发生电位的区域的边界。
进一步地，水质评价装置110接受由水质测量装置50测定的pH、腐蚀电位的测定数据的输入(步骤S240)，并将这些pH、腐蚀电位的数据绘制在记录于水质数据库130的甫尔拜线图(步骤S242)。
然后，水质评价装置110对在步骤S242输入的腐蚀电位与在步骤S230求出的点蚀发生电位的差进行评价(步骤S250)。接着，水质评价装置110根据该差的评价，使用图12所示那样的两电位的差和对于缝隙腐蚀的裕度，求出对于腐蚀坑的裕度(步骤S260)。
此外，为了顺利进行上述那样的评价，优选在水质数据库130保存有如图13所示那样的使用了缝隙腐蚀试验片的发生缝隙腐蚀的电位与电导率的对应关系、发生缝隙腐蚀的电位与Na+量的对应关系，并且根据这些关系预先推定电导率与Na+量的对应关系并保存，通过由水质测量装置50测定电导率，能够推定Na+量。由此，能够更快速且准确地执行实机环境的鉴定，能够更容易地设定适当的定期检查间隔。
预先保存的应关系除了腐蚀电位之外，还可以是氧化还原电位与电导率、Na+量的对应关系。这样，通过预先取得腐蚀电位、氧化还原电位与各种电导率的关系，能够根据响应快速的电导率的取得参数进行水质诊断，能够提高诊断的实时性。
另外，关于Na+量，能够活用利用涂抹法(スミヤ法)等的擦拭试验结果。能够进行更准确的诊断。
进一步地，如上述那样，根据图13所示那样的关系，能够进行Na+量电导率等的转换、电导率Na+量的转换，因此，优选求出图14所示那样的将试验片在改变了浓度的试验溶液浸渍任意的时间时的作用应力放大系数与整个系统的Na+量的关系、图15所示那样的将试验片在改变了浓度的试验溶液浸渍任意的时间时的溶液浸渍时间与整个系统的Na+量的关系。由此，裂纹扩展速度、缝隙腐蚀发生概率也能够根据电导率、阳离子浓度来评价，能够进行更灵活的水质诊断。
接着，对本实施例的效果进行说明。
上述的本发明的实施例1的蒸汽轮机系统具备水质监测系统，该水质监测系统对具备利用在锅炉1所产生的蒸汽得到机械能的蒸汽轮机的蒸汽轮机系统使用的蒸汽的质量进行评价。该水质监测系统具备：取样配管22，其取得通过低压抽气配管12A的蒸汽，该低压抽气配管12A从蒸汽轮机中的供给的蒸汽的压力低的低压涡轮机12抽取蒸汽；蒸汽流入槽32，其供由取样配管22取得的蒸汽流入；水质测量装置50，其用于测量流入蒸汽流入槽32的蒸汽冷凝而成的冷凝水的水质；以及水质诊断装置100，其使用水质测量装置50的测量结果诊断冷凝水的水质，蒸汽流入槽32相对于水质测量装置50设置于高处，水质测量装置50对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。
通过这样使蒸汽流入槽32相对于水质测量装置50设置于高处，低压涡轮机12的环境为负压，即使评价的蒸汽是来自低压涡轮机的抽气，也能够利用水头差使冷凝水升压至大气压。因此，能够在水质测量装置50中可靠地进行水质的测量，与以往相比，能够可靠且连续地执行水质的监测。因此，能够比以往更准确地掌握水质发生异常从而蒸汽轮机系统发生异常的危险性，能够采取适当的对策。
另外，还具备具有冷却系统配管36的冷凝装置34，该冷却系统配管36使流入蒸汽流入槽32的蒸汽冷凝，因此，能够更有效地使蒸汽冷凝，能够更稳定地进行水质评价。
而且，还具备导入监测用试验片31的试验片导入器33，该监测用试验片31用于暴露于流入蒸汽流入槽32的蒸汽，从而，能够进行腐蚀特性的评价，能够进行更充实的水质监测。
另外，通过在蒸汽流入槽32与水质测量装置50之间设置U形密封件46，能够抑制冷凝的冷凝水向负压的低压涡轮机12侧逆流，能够更可靠地实现稳定的水质监测。
而且，低压供水加热器18通常具有用于连接追加的配管的凸缘等，因此，取样配管22取得通过低压抽气配管12A而流入低压供水加热器18的蒸汽，从而不需要为了连接取样配管22而进行大的改造等，容易在现有的蒸汽轮机系统追加设置水质监测系统。另外，即使在新型的蒸汽轮机系统中，也不需要增加配管的焊接等，因此，能够更容易且低价地设置水质监测系统。
另外，水质诊断装置100具有在诊断为冷凝水的水质比预定值差时通知警告的数据显示装置150，由此，操作员能够依次确认水质数据，另外，能够在早期发现水质恶化。
而且，水质诊断装置100具有保存水质测量装置50的测量结果和冷凝水的水质数据的数据收集装置140，从而，能够进行数据的保存、长期的比较，能够更有效地利用水质监测的结果。
另外，水质测量装置50测量冷凝水的pH、溶解氧量、温度、电导率、阳离子浓度、腐蚀电位、氧化还原电位中的任意一个以上，由此能够进行水质变化的紧急的捕捉，尤其是能够活用于低压涡轮机12的寿命评价、诊断。
而且，还具有评价工序，该评价工序使用在暴露工序生成的试验片评价裂纹扩展特性、缝隙腐蚀特性、应力腐蚀断裂中的任意一个以上，由此能够进行基于暴露于实机环境的材料的试验，能够进行更准确的水质诊断、更高精度的蒸汽轮机的寿命评价。
另外，作为在暴露工序使用的试验片，使用比用于蒸汽轮机的使用材料进一步敏化的材料，从而，能够加速地进行腐蚀，能够进行寿命的早期诊断。
＜实施例2＞
使用图16说明本发明的实施例2的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法。对与实施例1相同的结构标注相同的符号，并省略说明。在以下的实施例中也同样。
图16是表示实施例2的水质监测系统的概略的图。
如图16所示，本实施例的水质监测系统从图2所示的水质监测系统中的取样配管22分支出分支配管62。在该分支出的分支配管62的阀64的下游侧设置有用于将监测用试验片31暴露于取样的蒸汽的试验片导入空间65。试验片导入空间65相对于蒸汽流入槽32并列地配置，通过试验片导入空间65后的蒸汽通过具有阀68的分支配管66而流入蒸汽流入槽32。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例2的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，试验片导入空间65设置于从取样配管22分支的具有阀64、68的分支配管62、66，且相对于蒸汽流入槽32并列配置，在暴露工序中，在试验片导入空间65设置监测用试验片31，由此，仅通过关闭阀64、68，就能够不停止蒸汽轮机系统地在任意的时间取出、追加监测用试验片31，能够更充实地进行利用了监测用试验片31的数据的取得。
＜实施例3＞
使用图17对本发明的实施例3的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法进行说明。
图17是表示实施例3的水质监测系统的概略的图。
如图17所示，本实施例的水质监测系统是在图2所示的水质监测系统中的蒸汽流入槽32与水质测量装置50之间的测量用配管42设置有用于对冷凝水进行升压的泵70的系统。由此，切实地将送入水质测量装置50的冷凝水升压。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例3的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，通过在蒸汽流入槽32与水质测量装置50之间设置用于将冷凝水升压的泵70，能够更可靠地将送入水质测量装置50的冷凝水升压，能够更可靠且连续地执行水质监测。
此外，在上述的实施例2的系统中，能够如本实施例这样在测量用配管42设置泵70。
＜实施例4＞
使用图18对本发明的实施例4的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法进行说明。
图18是表示实施例4的水质监测系统的概略的图。
在图2所示的水质监测系统中，蒸汽流入槽32和具有冷却系统配管36的冷凝装置34串联配置，但如图18所示的本实施例的水质监测系统所示地，能够不配置冷凝装置，直接将蒸汽流入槽80连接于测量用配管42，并且在测量用配管42设置冷却系统配管86。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例4的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，与实施例1的系统相比，本实施例的系统能够简化结构，能够得到设置面积减小、低成本化等优点。
此外，对于上述的实施例2、实施例3、以及它们的补充说明的系统，也能够如本实施例这样省略冷凝装置。
＜实施例5＞
使用图19及图20对本发明的实施例5的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法进行说明。
图19是表示实施例5的水质监测系统的概略的图，图20是表示本实施例的变形例的水质监测系统的概略的图。
如图19所示，本实施例的水质监测系统是取代图2所示的水质监测系统中的从低压供水加热器18取得蒸汽的取样配管22而设置从低压抽气配管12A直接取得蒸汽的取样配管92的系统。在取样配管92设置阀94。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例5的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，取样配管92从低压抽气配管12A取得蒸汽，从而能够取得更接近涡轮机的水质，因此，能够进行更高精度的水质诊断。另外，低压抽气配管12A基本上为大口径，因此，抽气蒸汽的取样量丰富，能够进行更连续的水质测量。
此外，本实施例的来自低压抽气配管12A的取样配管92不限于固定的取样配管，如图20所示，也能够替代样配管92而设置由伸缩接头构成的取样配管92A。
另外，对于上述的实施例2至实施例4、它们的补充说明的系统，也能够如本实施例这样从低压抽气配管12A取得蒸汽。
＜实施例6＞
使用图21对本发明的实施例6的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法进行说明。
图21是表示实施例6的水质监测系统中的水质诊断装置的概略结构的图。
如图21所示，本实施例的水质监测系统的水质诊断装置100A除了图3所示那样的水质诊断装置，还具备基于水质诊断装置100A的水质诊断结果调整蒸汽轮机的运转的涡轮机运转控制装置170。
在涡轮机运转控制装置170中，例如，在水质评价装置110判断为冷凝水的水质恶化时，在高压涡轮机7、中压涡轮机10、尤其是低压涡轮机12中发生腐蚀的可能性提高，则执行减少向锅炉1供给的化石燃料的量等、使涡轮机的输出降低或停止等输出的反馈控制。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例6的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，还具备基于水质评价装置110的水质诊断结果调整蒸汽轮机的运转的涡轮机运转控制装置170，由此能够在有可能因腐蚀而涡轮机受损时，降低输出、停止运转，能够更可靠地抑制因腐蚀而意外地停止蒸汽轮机系统这样的必须尽可能避免的突发性的停止。
此外，对于上述的实施例2至实施例5、它们的补充说明的系统，也能够如本实施例这样还具备涡轮机运转控制装置170。
＜实施例7＞
使用图22至图27，对本发明的实施例7的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法进行说明。
图22是表示本实施例7的水质监测系统中的水质诊断装置的概略结构的图。图23是表示推定坑径相对于材料的使用时间的关系的图。图24是表示材料的使用时间与对于腐蚀的风险的关系的一例的图。图25是表示剩余寿命评价的程序的流程图。图26是表示存储于水质数据库的冷凝水中的阳离子浓度与试验片的裂纹扩展程度的关系的图。图27是表示裂纹长度与材料的使用时间的关系的一例的图。
如图22所示，本实施例的水质诊断装置100B除了图3所示那样的水质诊断装置，还具有对施加于蒸汽轮机的作用应力进行评价的作用应力评价装置180。
作用应力评价装置180使用从涡轮机运转状态监视装置120输入的启动次数等运转信息、蒸汽轮机的形状参数等材料力学参数信息，执行FEM(Finite Element Method：有限元法)解析，求出施加于蒸汽轮机的各部位的材料的作用应力、振动振幅(应力集中)。
另外，水质评价装置110B使用由作用应力评价装置180评价出的蒸汽轮机的作用应力的信息进行水质诊断。
例如，水质评价装置110B根据由水质测量装置50取得的或者由水质评价装置110B推定的Na+量和保存于水质数据库130的在实验室环境下取得的监测用试验片(尤其是缝隙腐蚀试验片)的评价结果，计算腐蚀坑径。保存于水质数据库130的在实验室环境下取得的监测用试验片(尤其是缝隙腐蚀试验片)的评价结果例如为图23所示那样的关系的数据。
进一步地，水质评价装置110B使用作用应力评价装置180通过FEM解析等得到的作用应力、根据启动停止次数求出的应力放大系数，评价腐蚀损坏风险。该情况下，使用例如图24所示那样的因腐蚀坑的产生而引起的缺陷的发生概率相对于运转时间的关系。
以下，使用图25至图27对利用了使用裂纹扩展试验片的实验室数据的裂纹扩展速度的评价方法进行说明。
如图25所示，首先，水质评价装置110B取得记录于水质数据库130的试验片的阳离子浓度与裂纹发生概率的关系的数据(步骤S310)。
然后，水质评价装置110B使用Na+浓度等阳离子浓度等求出图26所示那样的裂纹扩展数据的阳离子浓度依赖性(步骤S312)。
另外，水质评价装置110B并行地接受由水质测量装置50测定的阳离子浓度的测定数据的输入(步骤S320)。
而且，水质评价装置110B取得由作用应力评价装置180通过FEM解析求出的低压涡轮机12的作用应力(变动应力)的推定结果(步骤S330)。
然后，水质评价装置110B求出在步骤S312求出的实机环境下的裂纹扩展速度(步骤S350)。例如，如图26所示，根据在步骤S330评价出的作用应力和在步骤S320输入的阳离子浓度，外推在实验室取得的数据范围，评价该阳离子浓度和该作用应力下的实机环境下的裂纹扩展速度。
然后，水质评价装置110B根据在步骤S350求出的裂纹扩展速度和从涡轮机运转状态监视装置120输入的启动时间等信息，评价当前时刻的裂纹长度，并且根据图27所示那样的裂纹长度与暴露于蒸汽的时间、启动停止次数等的关系，求出与允许裂纹长度的差，评价剩余寿命(步骤S360)。评价出的剩余寿命在数据显示装置150显示，并记录于数据收集装置140。
其它结构、动作为与前述的实施例1大致相同的结构、动作，详细情况省略。
本发明的实施例7的水质监测系统、具备该水质监测系统的蒸汽轮机系统、以及水质监测方法也能够得到与前述的实施例1大致相同的效果。
另外，水质诊断装置100B具有对施加于蒸汽轮机的作用应力进行评价的作用应力评价装置180，从而，能够评价与作用应力相对应的实机环境下的对于腐蚀的风险，因此，能够进行更准确的诊断，能够设定更合适的定期检查间隔。
此外，对于上述的实施例2至实施例6、它们的补充说明的系统，也能够如本实施例这样进一步具备作用应力评价装置180。
＜其它＞
此外，本发明不限定于上述的实施例，包括各种变形例。上述的实施例是为了容易理解地说明本发明而详细说明的例子，并非限定于必须具备所说明的所有结构。
另外，也能够将某实施例的结构的一部分置换为其它实施例的结构，另外，也能够在某实施例的结构上添加其它实施例的结构。另外，对于各实施例的结构的一部分，也能够进行其它结构的追加、删除、置换。

Claims (22)

1.一种水质监测系统，其对在具备蒸汽轮机的蒸汽轮机系统中使用的蒸汽的质量进行评价，上述蒸汽轮机利用蒸汽发生源所产生的蒸汽得到机械能，上述水质监测系统的特征在于，具备：
取样配管，其取得通过抽气配管的蒸汽，该抽气配管从上述蒸汽轮机中的所供给的蒸汽的压力低的低压涡轮机抽取蒸汽；
蒸汽流入槽，其供由上述取样配管取得的蒸汽流入；
水质测量装置，其测量流入上述蒸汽流入槽的蒸汽冷凝而成的冷凝水的水质；以及
水质诊断装置，其使用上述水质测量装置的测量结果诊断上述冷凝水的水质，
上述蒸汽流入槽相对于上述水质测量装置设置于高处，上述水质测量装置对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。
2.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
还具备冷凝装置，该冷凝装置具有使流入上述蒸汽流入槽的蒸汽冷凝的冷却部。
3.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
还具备导入部，该导入部导入用于暴露于流入上述蒸汽流入槽的蒸汽的试验片。
4.根据权利要求3所述的水质监测系统，其特征在于，
上述导入部设置于从上述取样配管分支出的具有阀的分支配管，且相对于上述蒸汽流入槽并列配置。
5.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
在上述蒸汽流入槽与上述水质测量装置之间设有U字配管。
6.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
在上述蒸汽流入槽与上述水质测量装置之间设有用于将冷凝水升压的泵。
7.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述取样配管取得通过上述抽气配管而流入供水加热器的蒸汽。
8.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述取样配管从上述抽气配管取得蒸汽。
9.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述水质诊断装置具有在诊断为上述冷凝水的水质比预定值变差时通知警告的显示部。
10.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述水质诊断装置具有保存上述水质测量装置的测量结果和上述冷凝水的水质数据的数据收集部。
11.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
还具备基于上述水质诊断装置的水质诊断结果调整上述蒸汽轮机的运转的涡轮机运转控制部。
12.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述水质诊断装置具有对施加于上述蒸汽轮机的作用应力进行评价的作用应力评价部。
13.根据权利要求1所述的水质监测系统，其特征在于，
上述水质测量装置测量上述冷凝水的pH、溶解氧量、温度、电导率、阳离子浓度、腐蚀电位、氧化还原电位中的任意一个以上。
14.一种蒸汽轮机系统，其特征在于，具备权利要求1至13中任一项所述的水质监测系统。
15.一种水质监测方法，其对在具备蒸汽轮机的蒸汽轮机系统中使用的蒸汽的质量进行评价，上述蒸汽轮机利用蒸汽发生源所产生的蒸汽得到机械能，上述水质监测方法的特征在于，具有：
取得工序，取得通过抽气配管的蒸汽，该抽气配管从上述蒸汽轮机中的所供给的蒸汽的压力低的低压涡轮机抽取蒸汽；
生成工序，使在上述取得工序中取得的蒸汽流入蒸汽流入槽，然后使上述蒸汽冷凝而生成冷凝水；
水质测量工序，测量在上述生成工序中生成的冷凝水的水质；以及
水质诊断工序，其使用上述水质测量工序的测量结果诊断上述冷凝水的水质，
在上述生成工序中，相对于测量上述冷凝水的水质的水质测量装置，在高处生成上述冷凝水，在上述水质测量装置中，对利用水头差升压至大气压的冷凝水的水质进行测量。
16.根据权利要求15所述的水质监测方法，其特征在于，
在上述生成工序中，使用冷却部冷却上述蒸汽，从而生成上述冷凝水。
17.根据权利要求15所述的水质监测方法，其特征在于，
还具有将试验片暴露于在上述取得工序取得的蒸汽的暴露工序。
18.根据权利要求17所述的水质监测方法，其特征在于，
在上述暴露工序中，将上述试验片设置于从在上述生成工序生成上述蒸汽的配管分支出的具有阀的分支配管。
19.根据权利要求17所述的水质监测方法，其特征在于，
还具有评价工序，该评价工序使用在上述暴露工序生成的试验片评价裂纹扩展特性、缝隙腐蚀特性、应力腐蚀断裂中的任意一个以上。
20.根据权利要求17所述的水质监测方法，其特征在于，
作为在上述暴露工序使用的试验片，使用比用于上述蒸汽轮机的使用材料进一步敏化的材料。
21.根据权利要求15所述的水质监测方法，其特征在于，
在上述水质测量工序中，测量上述冷凝水的pH、溶解氧量、温度、电导率、阳离子浓度、腐蚀电位、氧化还原电位中的任意一个以上。
22.根据权利要求15所述的水质监测方法，其特征在于，
还具有在上述水质诊断工序诊断为上述冷凝水的水质比预定值变差时通知警告的显示工序。
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