JP2010031751A - 蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法及び排水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配管系統の水圧試験における圧力水を排出するために、排水溝まで延設されるベント配管を不要にし、水圧試験の実施を簡便にする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法を提供する。
【解決手段】蒸気タービンプラントの配管工事の際に、耐圧試験を行う蒸気配管１に接続されたベント配管２に、ベント弁３とプラグ１０を設け、耐圧試験の際に、水圧試験の圧力水を排水する排水装置９を設置する。排水装置９は圧力水を一端側から排水溝６に排水するホース５と、前記ホース５の他端側に設けられ、プラグ１０に着脱可能なソケット２０とを備える。排水装置９は水圧試験終了後に取り外す。
【選択図】図３

Description

本発明は、蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法及び排水方法に係り、特に、蒸気系統配管の耐圧試験用圧力水の排出を容易にした蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法及び排水方法に関する。

一般に、発電設備の建設工事においては、例えば蒸気タービンプラント機器等の据え付け終了後に、配管を繋ぐための足場の組立、配管工事が行われ、配管工事終了後に溶接検査の最終検査として配管耐圧試験が行われる。このような発電設備の建設工事において、配管施工の工程をスムーズに進めるために、蒸気タービンプラントの系統毎に配管系統を分けて、配管系統毎にそれぞれ配管工事、耐圧試験を順次施工する配管施工方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００５−１２７１８３号公報

このような蒸気タービンプラントの配管の耐圧試験には、配管内に圧力水を供給する水圧試験方式が採用されている。この水圧試験方式においては、一般的に、最高使用圧力の１．５倍の圧力をかけた場合でも、配管の変形及び漏水がないことが必要とされている。

管内の流体が蒸気タービンからの抽気のような蒸気が流れる母管の場合には、一般に運転時の蒸気凝結ドレンの排水を目的として、小口径のドレン配管が、母管の配置上ドレン溜まりの生じる底部から排水溝まで敷設されているが、ベント弁やベント配管等は母管に設けていない場合が多い。蒸気母管の用途において、ベンチレーション（空気抜き）という目的は考えにくいからである。

しかし、このような蒸気母管において、水圧試験のための水張りを行うと、例えば母管の頂部には、空気溜まりができてしまう。このような状態で水圧試験を行うと、例えば残留空気の温度の低下により母管内の圧力が低下してしまい、正確な水圧試験の実施が困難となる場合がある。したがって、母管のこの様な部位には、水圧試験の空気抜きができるベント弁またはプラグを設ける場合がある。

ところで、上述した母管の直径は、大略３０ｃｍ〜６０ｃｍ程度であるが、いわゆる小口径配管の直径は、大略３ｃｍ程度である。したがって、水圧試験終了後に母管内の圧力水を排水溝へ排出する際、これらの母管に多数のドレン配管が設けられている場合以外は、試験後の圧力水の排出の効率を考慮すると、上述したベント弁からも圧力水を排出することが望ましい。このため、水圧試験終了後の圧力水の排出に際して、ベント弁からのベント配管を使用する必要のある蒸気母管の場合は、ベント弁出口から排水溝まで小口径配管を延設する方策がとられている。

このベント配管は、蒸気タービンプラント機器の据付及び配管工事の際に、他の配管系統に設置された小口径配管と同一の材料を用いて、同一の施工方法で取り付けられている。したがって、その設置費用や製作費用は、一時的な圧力水の排出という目的からすると割高である。また、金属配管を建屋内に固定することから、他の配管や機器に対する配置制限が大きくなり配置設計に手間がかかることになる。また、排水溝までの距離が長い場合には、溶接個所及び支持点が増えるため、排水溝との位置関係が制約される。さらに、水圧試験後はその設置目的は完了し不要となるが、取り外しに工数や費用がかかるため残す場合が多い。このため、この使用していない小口径配管が、建屋内の空間の一部を占有してしまうという問題がある。

本発明の目的は、蒸気タービンプラント機器の据付及び配管工事を終了した後、配管の水圧試験を行う蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験において、水圧試験における圧力水の排出を容易に行うことができ、水圧試験の実施を簡便にする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法を提供するものである。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、常設とすることを前提として排水溝まで延設されていたベント配管に替えて、配管工事の際に、耐圧試験を行う配管に接続されたベント配管に排水ホースの接続具と着脱可能な接続具が設けられたベント弁を設け、前記耐圧試験を行う際に、前記ベント弁に前記接続具を介して前記排水ホースを接続する共に該排水ホースの他端を排水溝に敷設し、前記ベント弁を開閉して空気抜きを行った後に所定の昇圧及び点検作業を行い、前記昇圧及び点検作業の終了後、前記ベント弁の開操作を行って、前記排水ホースを介して前記配管内の水を前記排水溝に排水し、前記排水終了後、前記排水ホースを前記ベント弁及び前記排水溝から取り外すようにしたことを特徴とする。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記接続具は、迅速継手であるものとする。

（３）上記（１）又は（２）において、好ましくは、前記接続具は、遠隔操作手段を有するものとする。

（４）上記（３）において、好ましくは、前記接続具は、落下防止手段を有するものとする。

（５）上記目的を達成するために、本発明は、発電設備における蒸気配管の耐圧試験の排水方法において、前記蒸気配管のベント弁に接続具とホースとからなる排水装置を接続する手順と、前記排水装置のホースの一端を排水溝に敷設する手順と、前記耐圧試験の水張りに際して前記ベント弁を開操作して、前記蒸気配管の空気抜きを行う手順と、前記空気抜き完了後に前記ベント弁を閉止する手順と、前記耐圧試験における昇圧と点検の完了後に、前記ベント弁やその他のドレン弁を開操作して前記配管内の圧力水を降圧する手順と、前記排水装置のホースやその他のドレン配管を用いて前記圧力水を前記排水溝に排水する手順と、前記ベント弁から前記排水装置を取り外す手順と、前記排水装置のホースの一端を前記排水溝から取り外す手順と、を行うものとする。

本発明によれば、配管系統の水圧試験において、ベント配管からの排水が必要な配管系統であっても、ベント弁出口に排水装置を着脱可能にしたので、ベント配管を排水溝まで延設する必要がなくなる。つまり、建設時には配管系統の母管に短管とベント弁とを設置施工し、ベント弁出口に排水装置を接続することにより配管系統の水圧試験が実施できる。この結果、建設コストの削減及び建屋内空間の有効活用が図れるとともに、簡便に配管系統の水圧試験を実施することができる。

以下に、本発明の配管の耐圧試験方法の一実施の形態を図面を用いて説明する。
図１乃至図３は、本発明の配管の耐圧試験方法の一実施の形態を示すもので、図１は、本発明の配管の耐圧試験方法を適用する蒸気タービンの一部配管系統を示す系統図、図２は、本発明の配管の耐圧試験方法を適用する蒸気タービンの配管を示す斜視図、図３は、本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の一実施の形態を示す斜視図である。

本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置は、図１乃至図３に示すように、例えば発電設備の蒸気タービンプラントの建設の際に行われている蒸気母管の配管耐圧試験において使用されるものである。

まず、蒸気タービンプラントの蒸気母管について説明する。
図１において、母配管１は、蒸気タービン１００から取出したタービン抽気１０１を給水加熱器３０まで送る抽気系統の蒸気母管を示している。給水加熱器３０においては、このタービン抽気１０１と給水の熱交換により、例えばボイラ（図示せず）に供給される給水が加熱され、タービンプラントの熱効率の向上が図られている。この母配管１には、排水溝６まで敷設されているドレン配管８と、ベント弁３が設けられたベント配管２と、母配管１内のタービン抽気１０１の流量を検出するためのオリフィス７とがそれぞれ１個ずつ設けられている。

ベント弁３の出口には、接続具としての迅速継手４とこの迅速継手４を一端に備えたホース５とからなる排水装置９（詳細は後述する）が接続可能となっている。

図２において、母配管１の形態は、図１の配管系統を建屋内の各種機器の配置に合わせて実現したものであって、所定長さの各種の曲配管や直配管を溶接結合することによって形成されている。蒸気タービン１００から取出したタービン抽気１０１は、上方から２系統の母配管１，１の一の管端に垂直に流入している。この２系統の母配管１，１は、垂直方向の下部の位置で水平方向に屈曲した後に結合して１系統の母配管１となる。この１系統の母配管１の最底部に、排水溝６に連絡するドレン配管８が設けられている。また、母配管１の他の管端は、給水加熱器３０の入口との接続部に該当する。

この母配管１の上に凸となる頂部であって、オリフィス７の配設されている位置の手前に短管形状のベント配管２が設けられている。ベント配管２の末端には、迅速継手４の一部とベント弁３が設けられている。図２の破線部は、ベント配管２に本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置９を接続した状態を示している。ベント弁３の出口には、迅速継手４を介してホース５の一端が接続されている。ホース５の他端は、建屋内の排水溝６に敷設されている。水圧試験の実施に際しては、この母管１の両方の管端を閉止板や仮設弁等で閉止する必要がある。

次に、本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の詳細な構成を図３を用いて説明する。
図３に示すように、排水装置９は、ソケット２０とプラグ１０とからなる接続具としての迅速継手４と、その一端をソケット２０に接続し、他端を排水溝６に敷設したホース５とを備えている。プラグ１０とベント弁３との接続は、例えばめねじ取付用のプラグ１０であれば、その一端をベント弁３の弁体出口に螺着することで可能となる。また、ソケット２０とホース５との接続は、例えばおねじ取付用のソケット２０であれば、外周にねじ加工した短管の一端を嵌挿し、短管の他端の外周にホースを嵌着することで可能となる。迅速継手４は、真鍮、鋳鉄、ステンレスなどの金属性部材で形成されているが、本実施の形態においては、最高使用圧力の関係から、ステンレス製又は鋳鉄製のものが好ましい。ホース５は、柔軟で、排水時の水圧に対して十分な強度を持つ合成樹脂部材で形成されている。

配管の建設の際には、ベント弁３とプラグ１０との接続が完了すれば、ベント配管の排水溝６までの敷設等が不要になる。また、水圧試験の実施の際には、ソケット２０をプラグ１０に挿入することによりベント弁３とホース５をワンタッチで接続することができる。

なお、本実施の形態においては、プラグ１０をベント弁３に装着し、ソケット２０をホース５に装着しているが、プラグ１０をホース５に装着し、ソケット２０をベント弁３に装着することも可能である。

次に、本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置９を構成する迅速継手４を図４及び図５を用いて詳細に説明する。図４は、図３に示す排水装置を構成する迅速継手のソケットとプラグの接合前の状態を示す縦断面図、図５は、図３に示す排水装置を構成する迅速継手のソケットとプラグの接合後の状態を示す縦断面図である。
図４及び図５において、迅速継手４は、プラグ１０とソケット２０とで構成されている。プラグ１０は、ソケット２０の筒室２１に挿入される胴部１１の一端にソケット２０のロックボール２２が係合する周溝１２を有している。

ソケット２０には、略先端周面にロックボール２２を遊嵌するテーパー孔２３が、複数設けられている。また、ソケット２０の略中間外側には、段部２４が設けられ、略先端外周には、前後動可能にスリーブ２５が装着されている。このスリーブ２５の内面に設けた係止部２６と段部２４との間に圧縮ばね２７を弾発させている。スリーブ２５が、ソケット２０の先端から脱出するのを防ぐ停止リング２８が、ソケット２０の先端外周に設けられている。スリーブ２５には、ロックボール２２の逃げ部２９ａとロックボール２２を係合保持するための内周面２９とが設けられている。

次に迅速継手４の動作について説明する。
プラグ１０とソケット２０とを連結するには、まず圧縮ばね２７に抗してスリーブ２５を後退させて、テーパー孔２３，２３内のロックボール２２，２２を自由にして、この状態でソケット２０内にプラグ１０を挿入する。テーパー孔２３と周溝１２とが合致してからスリーブ２５を解放すると、圧縮ばね２７の作用でスリーブ２５は前進する。この結果、スリーブ２５の内周面２９がロックボール２１，２１を求心方向に押圧してプラグ１０とソケット２０との接続を完了させる。さらに、この状態から、スリーブ２５を圧縮ばね２７に抗して後退させると、ロックボール２２，２２は逃げ部２９ａに逃避可能となるため、ソケット２０よりプラグ１０を離脱することができるようになる。

次に、以上のように構成される排水装置９を使用して行う、本発明に係る配管耐圧試験の排水方法の一実施の形態を図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る配管耐圧試験の排水方法の一実施の形態を説明する系統図である。なお、図６において、図１乃至図３に示す符合と同符号のものは同一又は相当する部材であるのでその部分の説明を省略する。

図６において、水圧試験の対象配管として、蒸気系統の母配管１が、ドレン弁８ａを有するドレン配管８と、ベント弁３を有するベント配管２とともに示されている。ベント弁３には、迅速継手４とホース５とからなる排水装置９が接続されていて、ホース５の他端は、排水溝６に敷設されている（図６の破線部）。また、水圧試験のための仮設配管４２の一端が、発電設備の水タンク４０から水ポンプ４１によって供給される水供給配管に接続されている。仮設配管４２の他端は、水圧試験のための仮設の加圧ポンプ４３の入り口側に連絡弁を介して接続され、加圧ポンプ４３の出口は、仮設の加圧ヘッダ４４に接続されている。加圧ヘッダ４４からは、仮設の元弁４５を介してドレン配管８と仮接続されている（図６の一点鎖線部）。

次に、水圧試験の手順について以下に説明する。
（１）水圧試験用の仮設配管、加圧ポンプ、加圧ヘッダ、圧力計等を母配管１等に設置し、これらの系統のリークテストを行う。
（２）試験対象配管である母配管１の両方の管端を閉止板や仮設弁等などで閉止する。
（３）ベント弁３に排水装置９を接続し、ホース５の他端を排水溝６に敷設する。
（４）水ポンプ４１を運転し、ドレン配管８から母配管１の水張りを実施する。
（５）ベント弁３から空気抜きを実施する。空気抜き完了後ベント弁３を閉止する。
（６）加圧ポンプ４３を起動し母配管１内の圧力水を昇圧する。規定圧力に到達した時点で元弁４５を閉止する。
（７）昇圧完了後、加圧ポンプ４３を停止して母配管１の溶接部などを点検する。
（８）点検完了後、ベント弁３を除徐に開放し母配管１内の圧力を降圧する。最終的には大気圧まで降圧する。
（９）排水装置９のホース５あるいは仮設の排水ライン（ドレン配管等）を用いて圧力水を排水溝６に排出する。
（１０）ベント弁３から排水装置９を取り外し、ホース５も排水溝６から取り除く。
（１１）水圧試験用の仮設配管、加圧ポンプ、加圧ヘッダ、圧力計等を母配管１等から取り外すとともに、母配管１の両方の管端を閉止していた閉止板等を取り外す。

上述した本発明の配管の耐圧試験方法及び排水方法の一実施の形態によれば、配管系統の水圧試験において、ベント配管２から圧力水の排出が必要な配管系統であっても、ベント弁３出口に排水装置９を着脱可能にしたので、ベント配管２を排水溝６まで延設する必要がなくなる。つまり、建設時には配管系統の母管に短管とベント弁３とを設置施工し、ベント弁３出口に排水装置９を接続することにより配管系統の水圧試験が実施できる。この結果、建設コストの削減及び建屋内空間の有効活用が図れるとともに、簡便に配管系統の水圧試験を実施することができる。

また、排水装置９のホース５は柔軟性があるため、敷設方向の変更にあっても、ホース５自身を撓めることで対応が可能になる。このため、一本のホース５で、ベント弁３出口から排水溝６までの排水ラインが形成できる。この結果、ベント配管の溶接作業を省くことができる。

また、ホース５は、壁際に寄せたり、柱や梁に沿わせて敷設することができるため、中空での支持を必要とせず、他の配管や機器等を容易に回避できる。このことから、母配管１のベント弁３の設置において、排水溝６までの距離や、他の機器の配置関係等の検討事項を減少させることができ、配管設計の効率の向上が図れる。

さらに、排水装置９の取り外しに特別な道具や加工技術を必要としないため、ベント弁３やホース５自身は、取り外しによって損傷することがなく、ホース５自身は同じ形状で汎用性があることから、再利用（使い回し）が容易であり、建設コストの削減が図れる。

図７は、本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。なお、図７において、図１乃至図６に示す符合と同符号のものは同一又は相当する部材であるのでその部分の説明を省略する。

本実施の形態においては、大略、第１の実施の形態の排水装置９に遠隔操作手段としての、プッシュプルケーブル７０とレバー８０を追設したものである。具体的には、迅速継手４のソケット２０のホース５接続側の端部には、プッシュプルケーブル７０の一端側のアウターチューブ７２が取付具７３により取付け固定されていて、このアウターチューブ７２に収納されたインナーワイヤー７１の一端が、ソケット２０の外側のスリーブ２５に巻回する形で取り付けられている。一方、プッシュプルケーブル７０の他端側のアウターチューブ７２には、レバー８０の取手８２が取付具８３により取付けられている。この取手８２には、取手基部８４を介して逆Ｌ字状の作業レバー８１が配設されていて、この作業レバー８１の屈曲部には回動支点８１ａが設けられている。この回動支点８１ａで作業レバー８１を取手基部８４に支持している。この回動支点８１ａを挟む作業レバー８１の短辺側には、係止ピン８５が係止されており、この係止ピン８５にインナーワイヤー７１の他端が固定されている。なお、作業レバー８１の長辺側は、取手８２と共に把握部を形成している。

次に、本実施の形態の排水装置９のベント弁からの取り外し動作を説明する。
上述したように水圧試験終了後に、排水装置９をベント弁３から取り外す場合、作業レバー８１を取手８２と共に握ると、この作業レバー８１が回動支点８１ａを中心に回動し、この作業レバー８１に係止されている係止ピン８５に固定されたインナーワイヤー７１が外側（反アウターチューブ７２側）に引っ張られる。すると、インナーワイヤー７１の一端に取り付けられたソケット２０の外側のスリーブ２５が、軸方向に後退することになり、プラグ１０からソケット２０が、離脱することができる。この結果、ベント弁３から、排水装置９を分離することができる。

本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第２の実施の形態によれば、上述した第１の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、遠隔操作でプラグ１０とソケット２０を分離することができ、ベント弁３から、排水装置９を分離することができる。この結果、例えばベント弁の設置個所が高所であってもホース５を取り外すための足場組み立てを省略することができ、作業工数の削減や水圧試験の簡便化が図れる。

図８は、本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。なお、図８において、図１乃至図７に示す符合と同符号のものは同一又は相当する部材であるのでその部分の説明を省略する。

本実施の形態においては、大略、第２の実施の形態の排水装置９に落下防止手段としての滑車９０と、ひも９１を追設したものである。具体的には、ベント弁３の出口側の下部にひも９１が嵌挿された滑車９０が設けられている。また、排水装置９のホース５の全長の略中間点にひも９１の一端が結束され、ひも９１の他端が滑車９０を経由して下方に配設されている。

本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第３の実施の形態によれば、上述した第２の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、遠隔操作でプラグ１０とソケット２０を分離する際に、ひも９１の他端を保持することにより、分離したソケット２０やホース５の落下を防ぐことができる。この結果、例えばベント弁３の設置箇所が高所であったとしても、ソケット２０やホース５の落下による事故を防ぐことができる。なお、分離したソケット２０やホース５は、ひも９１を除徐に緩めることにより、地面等に安全に下ろすことができる。

なお、本発明においては、蒸気タービン１００、給水加熱３０間の内部流体がタービン抽気１０１である蒸気母配管１において説明したが、これに限らない。内部流体が蒸気であって、水圧時にベント弁３の設置と、排水溝６までベント配管の敷設が必要な母配管１であれば良い。

本発明の配管の耐圧試験方法を適用する蒸気タービンの一部配管系統を示す系統図である。 本発明の配管の耐圧試験方法を適用する蒸気タービンの配管を示す斜視図である。 本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第１の実施の形態を示す斜視図である。 図３に示す排水装置を構成する迅速継手のソケットとプラグの接合前の状態を示す縦断面図である。 図３に示す排水装置を構成する迅速継手のソケットとプラグの接合後の状態を示す縦断面図である。 本発明の配管耐圧試験の排水方法の一実施の形態を説明する系統図である。 本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第２の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の配管の耐圧試験方法に用いられる排水装置の第３の実施の形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ 母配管
２ ベント配管
３ ベント弁
４ 迅速継手（接続具）
５ ホース
６ 排水溝
８ ドレン配管
８ａ ドレン弁
９ 排水装置
１０ プラグ
２０ ソケット
２５ スリーブ
３０ 給水加熱器
１００ 蒸気タービン

Claims (5)

1. 蒸気タービンプラント機器の据付及び配管工事を終了した後、配管の水圧試験を行う蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法であって、
   前記配管工事の際に、耐圧試験を行う配管にベント配管を接続すると共に、該ベント配管に排水ホースの接続具と着脱可能な接続具が設けられたベント弁を設け、
   前記耐圧試験を行う際に、前記ベント弁に前記接続具を介して前記排水ホースを接続する共に該排水ホースの他端を排水溝に敷設し、
   前記ベント弁を開閉して空気抜きを行った後に所定の昇圧及び点検作業を行い、
   前記昇圧及び点検作業の終了後、前記ベント弁の開操作を行って、前記排水ホースを介して前記配管内の水を前記排水溝に排水し、
   前記排水終了後、前記排水ホースを前記ベント弁及び前記排水溝から取り外すようにしたことを特徴とする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法。
2. 請求項１において、
   前記接続具は、迅速継手であることを特徴とする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法。
3. 請求項１又は２において、
   前記接続具は、遠隔操作手段を有することを特徴とする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法。
4. 請求項３において、
   前記接続具は、落下防止手段を有することを特徴とする蒸気タービンプラントにおける配管の耐圧試験方法。
5. 発電設備における蒸気配管の耐圧試験の排水方法において、
   前記蒸気配管のベント弁に接続具とホースとからなる排水装置を接続する手順と、
   前記排水装置のホースの一端を排水溝に敷設する手順と、
   前記耐圧試験の水張りに際して前記ベント弁を開操作して、前記蒸気配管の空気抜きを行う手順と、
   前記空気抜き完了後に前記ベント弁を閉止する手順と、
   前記耐圧試験における昇圧と点検の完了後に、前記ベント弁やその他のドレン弁を開操作して前記配管内の圧力水を降圧する手順と、
   前記排水装置のホースやその他のドレン配管を用いて前記圧力水を前記排水溝に排水する手順と、
   前記ベント弁から前記排水装置を取り外す手順と、
   前記排水装置のホースの一端を前記排水溝から取り外す手順と、
   を行うことを特徴とする蒸気配管の耐圧試験の排水方法。

Images