JP2001183238A - 配管内流体温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】流力振動によるウェル損傷、保守点検等の必要
がなく、信頼性をより一層向上させる。 【解決手段】蒸気発生装置１と主タービン２とを蒸気配
管３により接続し、蒸気配管３の表面に熱電対等の温度
検出素子10を取付ける。温度検出素子10を温度検出器11
に接続し、温度検出器11の出力信号を温度補正装置13に
入力する。温度補正装置13の出力信号を温度監視装置14
に入力する。温度補正装置13は予め測定した配管表面温
度と配管内温度の相関、蒸気圧力から求められる飽和蒸
気温度及び予め測定した蒸気圧力と配管内温度の相関に
より配管表面温度を補正して求めるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配管内を通流する
蒸気の温度を間接的に測定するための配管内流体温度測
定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に図４に示したように原子力発電プ
ラントにおける原子炉等の蒸気発生装置１から主タービ
ン２に接続されている蒸気配管３内を通流する蒸気の温
度測定は、高温高圧、高流速の蒸気温度検出が必要なこ
とから、サーモウェル（温度計保護管）５を蒸気配管３
に溶接取付けして、このサーモウェル５内に例えば熱電
対等の温度検出素子を挿入し、熱電対を温度検出器６に
取付け、温度検出器６の出力信号を温度監視装置７に入
力して蒸気配管３内を通流する蒸気の温度測定、監視を
行っている。蒸気配管３の表面は保温材４によって覆わ
れている。

【０００３】図４において、蒸気配管３のラインの運転
状態確認用として、とくにサーモウェル５の先端部分５
ａが蒸気流動中に十分浸る長さだけ蒸気配管３内に突出
すようにして蒸気配管３に溶接で強固に固定して取付け
ている。このサーモウェル５内の温度検出素子からの電
気信号は温度検出器６を経て中央制御室の計器又は計算
機ＣＲＴ表示などの温度監視装置７で確認、監視でき
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、従来の発電プ
ラント等における配管内蒸気は高温高圧であり、加えて
大流量の蒸気が流れることから、蒸気流速が非常に高速
である。サーモウェル５に温度検出素子を取付ける場合
には、サーモウェル５がこの高温高圧、高流速の蒸気流
れ８の蒸気流動による流力振動で損傷しないように、サ
ーモウェル５の構造や蒸気配管３内への突出し長さ、サ
ーモウェル５の材料等を一般の温度計よりも特に入念に
設計、製作して取付けする必要がある。

【０００５】蒸気流動温度の計測上の観点からは、サー
モウェル５は薄肉構造で、かつ先端部分５ａの突出し長
さは蒸気配管３中心部に至るような長いものほど良好に
測定することができる。

【０００６】しかしながら、一方では蒸気流力振動によ
る損傷防止上の観点からは厚肉構造でサーモウェル５の
先端部分５ａの突出し長さが短いほど好ましいと言える
ことから、配管内蒸気温度測定装置の設計は非常に難し
いものとなる課題がある。

【０００７】また、高温高圧、高流速の蒸気流動中に絶
えずさらされていることから、長期的なサーモウェル５
の耐久性、健全性についても、設計及び保守点検対応等
で十分考慮する必要があり、サーモウェル５を設ける必
要のない配管内蒸気温度測定装置が要望されている。

【０００８】本発明は、上記課題を解決し、上記要望を
満たすためになされたもので、サーモウェルを設ける必
要がなく、しかも配管内の流体の温度を正確に測定する
ことができ、信頼性を高めた配管内流体温度測定装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、流体
が通流する配管の表面に直接取付けた温度検出素子と、
この温度検出素子で検出した前記配管の実測表面温度値
を入力する温度補正装置と、この温度補正装置の出力信
号を入力する温度監視装置とを具備し、前記温度補正装
置は先行機実機により予め前記配管内の流体温度値と前
記配管の実測表面温度値との関係を示す校正値を作成
し、前記校正値と前記温度検出素子の実測表面温度値と
対比して前記校正値との誤差値を補正する装置であるこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項１の発明によれば、サーモウェルを
設けることなく温度検出素子を保温材下の配管表面に取
付けパッドまたは固定バンド等で取付け、配管の実測表
面温度値を温度補正装置に入力する。配管内流体温度と
実測表面温度値との温度差分については先行機実機での
実績データから温度補正装置で補正する。これによっ
て、配管内流体温度を正確に測定することができる。

【００１１】請求項２の発明は、前記温度補正装置は前
記配管の実測表面温度値に前記配管内の流体圧力ごとの
前記先行機実機における実績データ、流体表換算データ
による温度差分を補正する装置であることを特徴とす
る。

【００１２】請求項２の発明によれば、サーモウェルを
設けることなく温度検出素子を保温材下の配管表面に取
付けパッドまたは固定バンド等で取付け、蒸気配管の実
測表面温度値を温度補正装置に入力する。配管内流体温
度と実測表面温度値との温度差分については、温度補正
装置によって流体圧力検出器からの蒸気圧力指示を用い
て、流体表データから流体温度を求め、温度差を補正す
る。これによって、配管内流体温度を正確に測定するこ
とができる。

【００１３】請求項３の発明は、前記温度補正装置は前
記配管に取付けた流体発生装置の流体圧力信号と前記先
行機実機での実測データから前記配管の実測表面温度値
に、前記流体圧力信号ごとの前記先行機実機における実
績データ、流体表換算データによって温度差分を補正す
る装置であることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明によれば、サーモウェルを
設けることなく温度検出素子を保温材下の配管表面に取
付けパッドまたは固定バンド等で取付け、配管の実測表
面温度値を温度補正装置に入力する。配管内流体温度と
実測表面温度値との温度差分については温度補正装置に
よって流体圧力検出器からの流体圧力信号を用いて、温
度補正装置に内蔵の流体表データから飽和蒸気温度を求
め、温度差を高速で自動的に補正できる。これによっ
て、配管内流体温度を高速、正確に測定することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１により、本発明に係る配管内
流体温度測定装置の第１の実施の形態を説明する。

【００１６】本実施の形態は図１に示したように、蒸気
発生装置１と主タービン２との間に接続した蒸気配管３
の表面に取付けパッド９を介して例えば熱電対等の温度
検出素子10を保温材４の下に取付け、この温度検出素子
10を温度検出器11に接続して蒸気配管３の表面温度を検
出可能とする。

【００１７】温度検出素子10で検出し温度検出器11で実
測した実測表面温度値は信号線12により温度補正装置13
に入力して補正される。補正された出力信号は温度監視
装置14で温度指示を確認する。一方、蒸気発生器１内の
蒸気は蒸気取出し管15から蒸気圧力検出器16で圧力が検
出され、圧力信号は信号線17により蒸気圧力監視装置18
に入力して監視される。

【００１８】温度検出素子10で検出した実測表面温度値
は、保温材４による保温、断熱効果によって蒸気配管３
の設置場所の雰囲気温度よりもはるかに高いが、蒸気配
管３内部のプロセス流体である飽和蒸気温度値に比較し
て僅かに低い温度となる。つまり、蒸気配管３から保温
材４を経由して配管設置場所の雰囲気温度との温度勾配
によって僅かに低い温度となる。

【００１９】このプロセス流体温度（蒸気配管内飽和蒸
気温度）値と実測表面温度値との温度差はプラント運転
出力状態（蒸気圧力）によってほぼ一定であり、先行機
実機で図４に示した従来のサーモウェル５の近傍に仮設
で温度検出素子を蒸気配管３に直接取付けて、プラント
運転出力状態ごとの両方の温度計指示、温度差の関係を
確認しておくことにより補正することが可能となる。

【００２０】温度補正装置13は、配管表面の実測表面温
度にこのような先行機実機における実績データによる特
性から温度差分を補正可能とする装置である。本実施の
形態によれば、サーモウェルを設けることなく、また外
気の温度や流体の熱伝達率を検出することなく、蒸気配
管内の蒸気温度を間接的に正確に測定することができ
る。

【００２１】つぎに図２により本発明に係る配管内流体
温度測定装置の第２の実施の形態を説明する。図２中、
図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説
明は省略する。本実施の形態が第１の実施の形態と異な
る部分は、図１に示した温度補正装置13を蒸気圧力と蒸
気表データから補正可能な手段を備えた温度補正装置13
ａとしたことにある。

【００２２】すなわち、本実施の形態は温度検出素子10
で検出した実測表面温度値は温度補正装置13ａによって
補正可能であり、温度補正装置13ａからの出力信号は温
度監視装置14に入力されて温度指示を確認することがで
きるものである。

【００２３】温度検出素子10で検出した実測表面温度値
は保温材４による保温、断熱効果によって蒸気配管設置
場所の雰囲気温度よりもはるかに高いが、蒸気配管３内
部のプロセス流体である飽和蒸気温度に比較しては、蒸
気配管から保温材４を経由して配管設置場所の雰囲気温
度との温度勾配によって僅かに低い温度となる。

【００２４】このプロセス流体温度（蒸気配管内飽和蒸
気温度）と蒸気配管表面温度との温度差は、プラント運
転状態、すなわち蒸気圧力によってほぼ一定であり、先
行機実機で図４に示した従来のサーモウェル５を取付け
た位置の近傍に仮設で温度検出素子10を取付けて温度補
正装置13ａに入力し、プラント運転状態、蒸気圧力段階
ごとの両方の温度計指示、温度差の関係を確認しておけ
ば補正することが可能となる。

【００２５】また、蒸気は基本的に飽和蒸気条件である
ことから、蒸気圧力状態によって飽和温度は正確に知る
ことができる。温度補正装置13ａは実測表面温度値に、
このような蒸気圧力ごとの先行機実機における実績デー
タ、蒸気表換算データなどによって温度差分を補正でき
る装置である。

【００２６】本実施の形態によれば、従来のサーモウェ
ルを設置した従来例と比較して蒸気配管の実測表面温度
値と先行機実機の実績データと蒸気表換算データ等によ
り、蒸気配管内を通流する飽和蒸気の温度を正確に測定
することができる。

【００２７】つぎに図３により本発明に係る配管内流体
温度測定装置の第３の実施の形態を説明する。本実施の
形態が第１の実施の形態と異なる点は、蒸気発生装置１
に蒸気取出し管15の一端を接続し、蒸気取出し管15の他
端に蒸気圧力検出器16を取付け、この蒸気圧力検出器16
の蒸気圧力信号を信号線19を通して温度補正装置13ｂに
入力し、自動的に高速で補正できるように構成したこと
にある。その他の部分は第１の実施の形態と同様であ
る。

【００２８】すなわち、本実施の形態は温度検出素子10
で検出した実測表面温度値は温度補正装置13ｂに入力さ
れて蒸気圧力検出器16で検出した蒸気発生装置１の蒸気
圧力信号で自動的に補正する。温度補正装置13ｂの出力
信号は温度監視装置14で温度指示を確認する。また、蒸
気圧力検出器16の検出圧力信号は蒸気圧力監視装置18に
入力し、蒸気圧力が監視される。

【００２９】温度検出素子10で検出した実測表面温度値
は保温材４による保温、断熱効果によって蒸気配管設置
場所の雰囲気温度よりもはるかに高いが、蒸気配管３内
部のプロセス流体である飽和蒸気温度に比較しては、蒸
気配管３から保温材４を経由して配管設置場所の雰囲気
温度との温度勾配によって僅かに低い温度となる。

【００３０】このプロセス流体温度（蒸気配管内飽和蒸
気温度）との実測表面温度値との温度差はプラント運転
状態、すなわち蒸気圧力によってほぼ一定であり、先行
機実機で図４に示した従来のサーモウェル５の設置箇所
近傍に仮設で蒸気配管３の表面に温度検出素子を取付け
て、プラント運転状態、蒸気圧力段階ごとの両方の温度
計指示、温度差の関係を確認しておけば補正することが
できる。

【００３１】蒸気は基本的に飽和蒸気条件であることか
ら、蒸気圧力状態によって飽和温度は正確に知ることが
でき、温度補正装置13ｂは蒸気発生装置１の蒸気圧力検
出器16による蒸気圧力信号と先行機実機での実測データ
などから自動的、高速で配管表面温度検出値に、このよ
うな蒸気圧力ごとの先行機実機における実績データ、蒸
気表換算データなどによって温度差分を補正可能とする
装置である。

【００３２】本実施の形態によれば、サーモウェルを設
けることなく、蒸気配管内を通流する飽和蒸気の温度を
正確に測定することができる。ここで先行機実機におけ
る実績データも用いるのは蒸気発生装置１の蒸気圧力と
蒸気配管表面に取付ける温度検出素子取付点の蒸気圧力
は圧力損失によって僅かに蒸気圧力が下がることからこ
の関係分を補正することができる。

【００３３】上記各実施の形態においては、温度測定流
体の例として蒸気で説明したが、流体としては蒸気に限
ることなく、流動する気体、液体についても同様に実施
することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、基本的には高温高圧、
高流速の流体流動中に突起物を有するサーモウェルを配
管内に設ける必要がなく、配管内の流体温度を正確に測
定することができる。よって、流力振動等による万一の
サーモウェル損傷等を想定する必要がなくなり、設計上
から安全性がより一層向上するとともに、プラントや温
度計の長期的な保守点検上からも労力が著しく軽減でき
る効果がある。

【００３５】請求項１記載の発明によれば、配管の表面
温度値による配管内流体温度と実測表面温度値との差を
先行機運転状態による実績データから温度差分を正確に
補正することができる。

【００３６】請求項２の発明によれば、請求項１の温度
補正を先行機実機の流体圧力段階ごとの実績データから
温度差分を正確に補正することができる。

【００３７】請求項３の発明によれば、請求項１の温度
補正を流体発生装置の流体圧力信号と先行機実機の流体
圧力段階ごとの実績データから温度差分を正確、かつ高
速、自動的に補正することができ、また配管内の流体温
度測定が提供できる。これにより、配管内流体温度測定
装置の計測精度がより一層向上するとともにプラント運
転操作性のより一層の改善にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る配管内流体温度測定装置の第１の
実施の形態を説明するための一部断面で示すブロック
図。

【図２】本発明に係る配管内流体温度測定装置の第２の
実施の形態を説明するための一部断面で示すブロック
図。

【図３】本発明に係る配管内流体温度測定装置の第３の
実施の形態を説明するための一部断面で示すブロック
図。

【図４】従来の配管内流体温度測定装置を説明するため
の一部断面で示すブロック図。

【符号の説明】

１…蒸気発生装置、２…主タービン、３…蒸気配管、４
…保温材、５…サーモウェル、６…温度検出器、７…温
度監視装置（従来）、８…高速の蒸気流れ、９…取付け
パッド、10…温度検出素子、11…温度検出器、12，17，
19…信号線、13…温度補正装置、13ａ…温度補正装置、
13ｂ…温度補正装置（自動）、14…温度監視装置、15…
蒸気取出し管、16…蒸気圧力検出器、18…蒸気圧力監視
装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が通流する配管の表面に直接取付け
   た温度検出素子と、この温度検出素子で検出した前記配
   管の実測表面温度値を入力する温度補正装置と、この温
   度補正装置の出力信号を入力する温度監視装置とを具備
   し、前記温度補正装置は先行機実機により予め前記配管
   内の流体温度値と前記配管の実測表面温度値との関係を
   示す校正値を作成し、前記校正値と前記温度検出素子の
   実測表面温度値と対比して前記校正値との誤差値を補正
   する装置であることを特徴とする配管内流体温度測定装
   置。
2. 【請求項２】 前記温度補正装置は前記配管の実測表面
   温度値に前記配管内の流体圧力ごとの前記先行機実機に
   おける実績データ、流体表換算データによる温度差分を
   補正する装置であることを特徴とする請求項１記載の配
   管内流体温度測定装置。
3. 【請求項３】 前記温度補正装置は前記配管に取付けた
   流体発生装置の流体圧力信号と前記先行機実機での実測
   データから前記配管の実測表面温度値に、前記流体圧力
   信号ごとの前記先行機実機における実績データ、流体表
   換算データによって温度差分を補正する装置であること
   を特徴とする請求項１記載の配管内流体温度測定装置。