JP2006255578A - ストレーナ - Google Patents

Abstract

【課題】
ストレーナ内に残留する異物を効率良く排出することが出来るストレーナを提供することにある。
【解決手段】
海水冷却系に採用されたストレーナ１３は、フィルタ４が内蔵されたケーシング３と、入口ノズル２と、出口ノズル５と、排出管６と、出口ノズル側排出管７と、を備えている。入口ノズル２には、偏流板回転軸８で自転自在な偏流板１が装着され、異物排出運転時には、偏流板１を自転させて、その偏流板１で冷却水供給配管１２からの海水の流れをフィルタ４の接線方向へ変更させてケーシング３とフィルタ４の間の環状の領域を旋回する流れに変える。その旋回流でフィルタ４から異物を剥離させて排出管６や出口ノズル側排出管７から流出させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ストレーナに関する。特には、原子力および火力発電所等の海水冷却系において、海水中に含まれている海生物等の異物を除去するのに好適な技術に関する。

原子力および火力発電所等の海水冷却系においては冷却水として海水を取り込んで熱交換器に供給している。その系統内の熱交換器に海水中に含まれている海生物等異物が流入すると、熱交換器の伝熱管入口を閉塞し、冷却水を減少させたり、伝熱管表面に付着して伝熱管の孔食，浸食などの原因となる。

このため、海水冷却水中に含まれる異物を除去するために熱交換器（復水器含む）の上流にストレーナを設置し、熱交換器の上流で異物を除去する設計としている。

そのストレーナは、ストレーナのケーシング内で海水をろ過するフィルタと、そのフィルタの外周囲に海水の流れを制御する自転自在な偏流板と、ケーシングに海水を供給する入口ノズルと、ろ過した海水を熱交換器側に供給する出口ノズルと、海水からフィルタで濾し取られた異物をケーシング外へ排出する排出管とが装備されている（例えば、特許文献１参照）。

このような、ストレーナにおいては、ストレーナの入口ノズル側と出口ノズル側との差圧が規定以上に上昇した際には、通常は海水の流れに平行な状態に置いた偏流板を角度にして３０度ほど回転させて偏流板に海水の流れを当てて、海水にフィルタの外周囲を旋回する海水の流れを誘起させる。

その旋回流の勢力で、フィルタに付着していた異物をフィルタから取り除き、取り除いた異物を排出管から外部へ排出して、ストレーナの前述の差圧を規定の範囲内に戻すことが出来る。

特開昭５５−１５７３０８号公報

しかしながら、ストレーナ内の流動を観察すると、フィルタの出口ノズル側では、旋回流は発生するが、フィルタの外側から出口ノズル側への流れが強く、異物がケーシング内に設置されたフィルタ表面の出口ノズル側に残留することがあった。

異物が残留すると、ストレーナの入口ノズル側と出口ノズル側との間の差圧が増加することになるため、すぐにその差圧が規定値を超える可能性があるため、ストレーナ内に残留する異物を出来るだけ少なくさせる必要がある。

従来技術の場合、ストレーナ内のフィルタに捕捉された異物が、ストレーナでの異物排出を実施しても、ストレーナ内のフィルタの出口ノズル側に異物が残留し、ストレーナの差圧が増加して、規定値を超える可能性があった。

本発明の主目的は、ストレーナ内に残留する異物を効率良く排出することが出来るストレーナを提供することにあります。本発明の他の目的は、海水中の異物を効率良く排出することが出来る発電所の海水冷却系統構成を提供することにある。

本発明の主目的を達成するための第１手段は、入口ノズルと出口ノズルを備えたケーシングと、前記ケーシング内に内包されて前記入口ノズルから流入して前記出口ノズルへ流れる液体をろ過するフィルタと、前記ケーシングに接続されて、前記フィルタで濾し取られた異物を前記ケーシング内から流出させる複数の排出管と、前記液体に前記フィルタの外周囲で旋回させる作用を与える旋回付与手段とを備えていることを特徴とするストレーナである。この第１手段によれば、フィルタの出口ノズル側の流れは、フィルタの外側から出口ノズル側への流れに加え、各排出管側の流れが出来、異物が付着しやすい部位のフィルタ表面に付着した異物を排出することが出来る。

同じく第２手段は、入口ノズルと出口ノズルを備えたケーシングと、前記ケーシング内に内包されて前記入口ノズルから流入して前記出口ノズルへ流れる液体をろ過するフィルタと、前記ケーシングに接続されて、前記フィルタで濾し取られた異物を前記ケーシング内から流出する排出管と、前記液体に前記フィルタの外周囲で旋回させる作用を与える旋回付与手段と、を備えたストレーナにおいて、前記旋回付与手段が偏流板と前記偏流板に取り付けられた回転軸とを備え、前記回転軸が前記ケーシングの中心線に対して傾いて設置されていることを特徴としたストレーナである。この第２手段によれば、フィルタ表面の出口管側に残留する異物の排出性を向上させる方法として偏流板をストレーナ内に設置されるフィルタや出口ノズルやケーシングの中心線からθの傾きを持たせることにより、偏流板で発生する旋回流の向きをフィルタ表面の出口ノズル側に向けて、異物が付着しやすい出口ノズル側のフィルタ部分の周囲に強制的に流れを作り、フィルタ表面に付着する異物を確実に除去するように出来る。

本発明の他の目的を達成するための手段は、海水を駆動するポンプからストレーナの入口ノズルに接続された冷却水供給配管と、前記冷却水供給配管と前記入口ノズルとの間に回転自在に装着された偏流板と、前記ストレーナの出口ノズルから熱交換器へ接続された冷却水出口配管と、前記熱交換器に接続されて前記熱交換器内で熱交換した前記海水を前記熱交換器外へ導く冷却水出口ラインと、前記ストレーナから前記冷却水出口ラインに接続されて、前記ストレーナ内から前記海水中の異物を流出させる排出配管と、前記排出配管の途中に装備されて前記排出配管の流れを制御する弁と、を備えた発電所の海水冷却系統構成において、前記ストレーナが前記第１手段または前記第２手段のいずれか一手段によるストレーナであることを特徴とした発電所の海水冷却系統構成である。この第３手段によれば、出口ノズル側のフィルタの外周面に付着して残留しやすい異物を確実に排出できるので残留異物による圧力損失の増大が軽減しやすく、発電所の海水冷却系統構成の圧力損失も軽減できる。

本発明のストレーナによれば、異物排出性の向上を達成できる。また、本発明の海水冷却系統構成によれば、ストレーナ部での圧力損失の増大を抑制できるので、その系統の圧力損失を低減できる。

第１実施例は次の通りである。発電所の海水冷却系統の構成は、図１に示すように、海水を冷却水供給配管１２を通じてストレーナ１３に供給するポンプ１１と、ストレーナ
１３によってろ過された海水を冷却水として熱交換器１７へ供給する出口配管１６と、熱交換器１７で熱交換を受けた海水を海水冷却系統外へ配管によって導く冷却水出口ライン１８と、ストレーナ１３内の異物を排出する際の流路として用いられ、ストレーナ１３と冷却水出口ライン１８とを配管で接続する異物排出ライン１５及び出口ノズル側異物排出ライン２１と、異物排出ライン１５及び出口ノズル側異物排出ライン２１とにそれぞれ設けられた各弁１４，２０とを備えている。

ストレーナ１３は図２，図３に示すように以下のような構成を有する。即ち、ストレーナ１３の中心内部には、ストレーナ１３の内面とは海水の流路となる間隙を隔ててフィルタ４が内蔵され、そのフィルタ４で出口ノズル５が覆われている。支持台Ｂでフィルタ４や出口ノズル５やケーシング３の中心線Ａが水平に成るように据え付けられたケーシング３には、出口ノズル５と入口ノズル２と排出管６と出口ノズル側排出管７とを備えている。

排出管６は出口ノズル５から遠い位置で、出口ノズル側排出管７はそれに比較して出口ノズル５に近い位置でケーシング３に接続されている。出口ノズル５には、ストレーナ出口配管１６の一端側が接続され、そのストレーナ出口配管１６の他端側が熱交換器１７に接続されている。

冷却水供給配管１２の一端はポンプ１１の海水吐出口に接続され、冷却水供給配管１２の他端は、旋回付与手段を介して入口ノズル２に接続されている。その旋回付与手段は、冷却水供給配管１２の他端と入口ノズル２とに接続された円筒状の胴体３０と、その胴体３０の内側に配置された円盤状の偏流板１と、その偏流板１に固定した偏流板回転軸８とを有し、偏流板回転軸８は胴体３０に回転自在に取り付けて構成されている。この偏流板回転軸８の中心軸はケーシング３の中心線Ａと平行の関係にされている。

排出管６には、配管で構成された異物排出ライン１５の配管の一端が接続され、出口ノズル側排出管７には、配管で構成された出口ノズル側異物排出ライン２１の配管の一端側が接続されている。異物排出ライン１５と出口ノズル側異物排出ライン２１の配管の他端側は配管で構成された冷却水出口ライン１８を構成する配管に接続されている。

ストレーナ１３の出口ノズル５側と入口ノズル２側との間の差圧が規定値以下の場合には、図２〜図４に示すように、入口ノズル２や冷却水供給配管１２の中心軸線Ｃと偏流板１の板面が平行となるように偏流板回転軸８を回転させて置く。このようにすると、ポンプ１１で送られてきた海水は偏流板１によって流れの向きが変えられることは無くケーシング３内に入り、フィルタ４で海水がろ過され、ろ過された海水はフィルタ４を通過して出口ノズル５からストレーナ出口配管１６へ流出し、熱交換器１７内に冷却水として入る。熱交換器１７で熱交換された海水は冷却水出口ライン１８を通じて海水冷却系統外へ排出される。

このように海水冷却系統の通常運転時においては、各弁１４，２０を閉じて熱交換器
１７側に海水を冷却水として供給する。

その海水のろ過によってフィルタ４の外周表面に海水に同伴されてきた異物が付着する。ケーシング３内の海水の流れは出口ノズル５側方向に優勢となるので、出口ノズル５側のフィルタ４部位には多くの異物が付着しやすい。フィルタ４に多くの異物が付着すると、出口ノズル５側と入口ノズル２側との間の差圧が規定値を超えることになる。

その場合には、異物排出運転に切り替える。即ち、図５のように、入口ノズル２や冷却水供給配管１２の中心軸線Ｃに対してと偏流板１の板面が角度にして３０度ほどとなるように偏流板回転軸８を回転させて偏流板１を３０度ほど自転させる。これと同時に、各弁１４，２０を開く。

このようにすると、偏流板１に海水の流れが角度にして３０度ほど斜めに誘導されて、図５の矢印のような流れがフィルタ４とケーシング３との間の流路で発生し、ケーシング３内ではフィルタ４の外周囲を旋回する海水の流れが発生する。その海水の旋回流の勢力でフィルタ４に付着した異物を剥がして海水の流れに同伴させる。ケーシング３内の海水の排出口は、排出管６側と出口ノズル側排出管７側とに生じるので、海水の旋回流は出口ノズル５から遠い位置ばかりか出口ノズル５側に近い位置においても強く発生する。そのため、出口ノズル５側に近いフィルタ４部位に付着した異物も剥がれやすくなる。

フィルタ４から剥がされた異物は海水の流れに同伴されて、排出管６から異物排出ライン１５へ流れ、あるいは出口ノズル側排出管７から出口ノズル側異物排出ライン２１へ流れて冷却水出口ライン１８を通って海水冷却系統外へ排出される。

同時に各弁１４，２０を開くと、熱交換器１７への海水の流量配分が不足するような場合には、その不足を解消すべく、各弁１４，２０を互いに逆動作となるように交互に開閉動作させる。このようにすると、各弁１４，２０が同時に開かれることが無いので、熱交換器１７側への海水流量の配分不足を解消できる。この場合には、一方の弁１４を開き、他方の弁２０を閉じた時には、排出管６側に強い旋回流がケーシング３内に発生し、一方の弁２０を開き、他方の弁１４を閉じた時には、出口ノズル側排出管７側に強い旋回流がケーシング３内に発生する。

熱交換器１７側への海水流量の配分不足が懸念されない場合にも、各弁１４，２０を互いに逆動作となるように交互に開閉動作させることで、フィルタ４からの異物の剥がし取り作用を交互に強力に与えるようにしてもよい。

このようにして、出口ノズル５側のケーシング３内においても確実に旋回流を発生させて出口ノズル５側に近いフィルタ４部位に付着した異物も確実に剥がし取って海水冷却系統外へ排出することが出来、残留異物の低減が可能である。そのため、海水冷却系統が低圧損の状態に維持できる。

第２実施例は、以下の通りである。第２実施例は第１実施例を改良したものであり、その改良内容を以下に解説し、第１実施例と同じ内容については、解説を省略する。

即ち、第２実施例では、出口ノズル側排出管７や出口ノズル側異物排出ライン２１や弁２０が省略されている。その代わりに、偏流板回転軸８がフィルタ４や出口ノズル５やケーシング３の中心線Ａに対して、図６のように、角度にしてθ度傾けてある。その他の構成は第１実施例と同じである。

第２実施例においては、海水冷却系統の通常運転時は、第１実施例と同様に、弁１４を閉じてポンプ１１を駆動し、海水をストレーナ１３に供給してろ過し、ろ過後の海水を熱交換器１７へ供給し、熱交換器１７で熱交換後の使用済みの海水は冷却水出口ライン１８を経由して海水冷却系統から排出する運転が継続される。この場合には、海水の流れと偏流板１の盤面とはほぼ平行である。

異物排出運転時には、弁が開かれ、偏流板回転軸８を角度にして３０度ほど回転させて偏流板１を自転させる。このようにすると、冷却水供給配管１２からケーシング３側へポンプ１１によって供給されてきた海水の流れは、偏流板１に当たってケーシング３の中心線Ａに対してθの傾きを持た出口ノズル５方向への勢力を持ってケーシング３内に入り、異物が残留しやすい出口ノズル５側のフィルタ４外周囲に強制的に旋回流を作り、従来、異物の滞留部となっていた出口ノズル５側のフィルタ４表面部位から、異物を効率よく剥がし取って海水の流れに同伴させることが出来る。剥がされた異物は海水の流れに同伴して排出管６から異物排出ライン１５を経由して冷却水出口ライン１８を通過して海水冷却系統外へ排出される。

この場合にも、異物の滞留部となっていた出口ノズル５側のフィルタ４表面部位から異物を確実に剥がし取ることが出来るので、ストレーナ１３内の残留異物の低減に効果がある。そのため、海水冷却系統が低圧損の状態に維持できる。

第３実施例は、以下の通りである。第３実施例は第１実施例を改良したものであり、その改良内容を以下に解説し、第１実施例と同じ内容については、解説を省略する。

第３実施例では、図９，図１０，図１１に示されているように、第１実施例における偏流板回転軸８がフィルタ４や出口ノズル５やケーシング３の中心線Ａに対して、図９のように、角度にしてθ度傾けてある。その他の構成は第１実施例と同じである。

このような第３実施例によれば、海水冷却系統の通常運転時は、第１実施例と同様に、弁１４，２０を閉じてポンプ１１を駆動し、海水をストレーナ１３に供給してろ過し、ろ過後の海水を熱交換器１７へ供給し、熱交換器１７で熱交換後の使用済みの海水は冷却水出口ライン１８を経由して海水冷却系統から排出する運転が継続される。この場合には、海水の流れと偏流板１の盤面とはほぼ平行である。

異物排出運転時には、各弁１４，２０が開かれ、あるいは各弁１４，２０を交互に開閉し、同時に偏流板回転軸８を角度にして３０度ほど回転させて偏流板１を自転させ、偏流板１に海水の流れを当てて出口ノズル５側に旋回流が出来るように海水の流れを制御する。

このことにより、偏流板１で制御された海水の流れは旋回流となり、その旋回流の向きをフィルタ４表面の出口ノズル５側に向けることができ、異物が残留しやすいフィルタ４表面の出口ノズル５側に強制的に流れを作り、従来から異物の滞留部となっていたをフィルタ４表面の出口ノズル５側部位から、異物を剥離させて出口ノズル側排出管７から剥離させた異物を排出する流れが出来る。

この発明は、原子力や火力発電所における海水冷却系統に適用される。

本発明の第１実施例における原子力発電所の海水冷却系の系統図である。 図１に示したストレーナの一部断面表示による立面図である。 図２のストレーナの上面図である。 図２のストレーナの右側面図である。 図４におけるストレーナ内における異物排出運転時の海水の流れを矢印で示した図である。 本発明の第２実施例におけるストレーナの上面図である。 図６のストレーナの一部断面表示による立面図である。 図７のストレーナの右側面図である。 本発明の第３実施例におけるストレーナの上面図である。 図９のストレーナの一部断面表示による立面図である。 図１０のストレーナの右側面図である。

符号の説明

１…偏流板、２…入口ノズル、３…ケーシング、４…フィルタ、５…出口ノズル、６…排出管、７…出口ノズル側排出管、８…偏流板回転軸、１１…ポンプ、１２…冷却水供給配管、１３…ストレーナ、１４，２０…弁、１５…異物排出ライン、１６…ストレーナ出口配管、１７…熱交換器、１８…冷却水出口ライン、２１…出口ノズル側異物排出ライン。

Claims (5)

1. 入口ノズルと出口ノズルを備えたケーシングと、
   前記ケーシング内に内包されて前記入口ノズルから流入して前記出口ノズルへ流れる液体をろ過するフィルタと、
   前記ケーシングに接続されて、前記フィルタで濾し取られた異物を前記ケーシング内から流出させる複数の排出管と、
   前記液体に前記フィルタの外周囲で旋回させる作用を与える旋回付与手段と、
   を備えていることを特徴とするストレーナ。
2. 請求項１において、前記旋回付与手段は、前記入口ノズルに回転自在に装着された偏流板であり、
   前記複数の排出管は、前記ケーシングの中心線に沿って間隔を開けて前記ケーシングに接続されていることを特徴とするストレーナ。
3. 入口ノズルと出口ノズルを備えたケーシングと、
   前記ケーシング内に内包されて前記入口ノズルから流入して前記出口ノズルへ流れる液体をろ過するフィルタと、
   前記ケーシングに接続されて、前記フィルタで濾し取られた異物を前記ケーシング内から流出する排出管と、
   前記液体に前記フィルタの外周囲で旋回させる作用を与える旋回付与手段と、を備えたストレーナにおいて、
   前記旋回付与手段が偏流板と前記偏流板に取り付けられた回転軸とを備え、
   前記回転軸が前記ケーシングの中心線に対して傾いて設置されていることを特徴としたストレーナ。
4. 請求項３において、前記排出管が複数備わり、前記複数の排出管は、前記ケーシングの中心線に沿って間隔を開けて前記ケーシングに接続されていることを特徴とするストレーナ。
5. 海水を駆動するポンプからストレーナの入口ノズルに接続された冷却水供給配管と、
   前記冷却水供給配管と前記入口ノズルとの間に回転自在に装着された偏流板と、
   前記ストレーナの出口ノズルから熱交換器へ接続された冷却水出口配管と、
   前記熱交換器に接続されて前記熱交換器内で熱交換した前記海水を前記熱交換器外へ導く冷却水出口ラインと、
   前記ストレーナから前記冷却水出口ラインに接続されて、前記ストレーナ内から前記海水中の異物を流出させる排出配管と、
   前記排出配管の途中に装備されて前記排出配管の流れを制御する弁と、を備えた発電所の海水冷却系統構成において、
   前記ストレーナが前記請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のストレーナであることを特徴とした発電所の海水冷却系統構成。
   
   

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