JP2013189818A - サージタンクの整流構造 - Google Patents

Abstract

【課題】サージタンクに回転流等の非定常な状態の流れが発生するのを抑制する。
【解決手段】取水路９の途中に設けられるサージタンク２内に設けられ、取水路９からの水の流れに非定常な状態の流れが発生するのを抑制するサージタンクの整流構造１であって、サージタンク２の取水路９の天端９ｂと同一高さの部分に、前記取水路９からの水の上方への流れを規制する整流手段８を設ける。取水路９からサージタンク２内に開放される水の流れは、整流手段８によって上方への流れが規制されるので、取水路９からサージタンク２内に水の流れが急激に開放されても、サージタンク２内に回転流等の非定常な状態の流れが発生するようことはなく、サージタンク２内に水面変動やスロッシングが発生するようことはない。
【選択図】 図１

Description

本発明は、サージタンクの整流構造に関し、特に、水撃の作用による水圧変動を吸収するサージタンクに適用され、サージンタンクに発生する回転流を抑制するのに好適なサージタンクの整流構造に関する。

火力・原子力発電所の冷却水の取水路においては、循環水ポンプが急停止した場合に、水撃の作用によって水圧が急激に上昇し、循環ポンプ等の機器や、取水路等の構造体に影響を与えるおそれがある。このため、例えば、図３及び図４に示すように、取水路２９の途中（取水路２９と取水槽３０との間）に自由水面を有するサージタンク２２を設置し、サージタンク２２で水撃の作用による水圧の変動を吸収することにより、循環ポンプ等の機器や、取水路２９等の構造体が影響を受けるのを防止している。

また、上記のような構成のサージタンク２２は、例えば、両側壁２５、２５が取水路２９から取水槽３０に向かって末広がりとなり、かつ上壁２４が取水路２９の天端２９ｂよりも上方に位置するような形状に形成されている。また、構造体としての強度を持たせるために、取水路２９の天端２９ｂよりも上方の両側壁５、５間に複数の中間スラブ２８を架設させている。

ところで、上記のような構成のサージタンク２２を取水路２９の途中に設置した場合、取水路２９からサージタンク２２内に冷却水３５の流れが急激に開放されることにより、サージタンク２２の内部に回転流等からなる非定常な状態の流れが発生し、この非定常な状態の流れによってサージタンク２２の水面が変動する。また、この水面変動の発生により、水面が大きく揺れるスロッシングが発生するおそれがある。

このため、取水槽３０から冷却水３５が溢れる、取水槽３０の水面が循環水ポンプの呑口以下に低下する、循環水ポンプ等の機器や、取水路２９、サージタンク２２、取水槽３０等の構造体がスロッシングによる振動で変形、破損等する等の問題が発生する。

特許文献３には、サージタンクの所定高さ位置と放水槽との間を余水路を介して連通し、サージタンクで所定高さ位置を越えた水を放水槽へ流し込むことにより、サージングを迅速に減衰させる方法が記載されている。

特開２０１１−１４０８１５号公報

しかし、特許文献３に記載の技術では、通常の運転時（定常時）にサージタンク内で発生する回転流れ等による非定常な状態の流れの発生を抑制することができない。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、サージタンク内に発生する回転流等による非定常な状態の流れの発生を完全に抑制することができるサージタンクの整流構造を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、取水路の途中に設けられるサージタンク内に設けられ、前記取水路からの水の流れに非定常な状態の流れが発生するのを抑制するサージタンクの整流構造であって、前記サージタンクの前記取水路の天端と同一高さの部分に、前記取水路からの水の上方への流れを規制する整流手段を設けたことを特徴とする。

本発明のサージタンクの整流構造によれば、取水路からサージタンク内に開放される水の流れは、整流手段によって上方への流れが規制されることになるので、取水路からサージタンク内に水の流れが急激に開放されても、サージタンク内に回転流等の非定常な状態の流れが発生するようことはない。従って、サージタンク内に回転流等の非定常な状態の流れが発生して、サージタンク内に水面変動やスロッシングが発生するようことはなく、水面変動やスロッシングにより、循環水ポンプ等の各種の機器や、取水路等の構造体が変形、破損等するようことはない。また、取水路から水が溢れたり、水面が低下して、取水路から水を吸い上げることが困難になるようなことはない。

また、本発明において、前記整流手段は、少なくとも１枚の整流板からなることとしてもよい。

本発明のサージタンクの整流構造によれば、取水路からサージタンク内に開放される水の流れは、少なくとも１枚の整流板によってサージタンクの上方への流れが抑制され、サージタンクの内部に回転流等の非定常な状態の流れが発生するのを抑制することができる。

また、本発明において、前記サージタンクは、前記取水路から末広がりに形成される２つの側壁を備え、両側壁間に前記少なくとも１枚の整流板が架設されていることとしてもよい。

本発明のサージタンクの整流構造によれば、サージタンクの側壁間に設けられている少なくとも１枚の整流板が回転流等の非定常な状態の流れを抑制する整流手段として機能するとともに、サージタンクの構造体としての強度を確保する中間スラブとしても機能することになる。

また、本発明において、前記サージタンクは、前記側壁に沿うように設置された複数の仕切り壁によって複数のサージ区画に区画され、各サージ区画の前記取水路の天端と同一高さの部分に、前記少なくとも１枚の整流板が架設されていることとしてもよい。

本発明のサージタンクの整流構造によれば、サージタンクの各サージ区画に回転流等の非定常な状態の流れが発生するのを抑制することができる。

さらに、本発明において、前記整流板は、前記サージタンクの取水路との連通部に設けられる第１整流板と、前記取水路とは反対側の部分に前記第１整流板と間隔をおいて設けられる第２整流板とからなることとしてもよい。

本発明のサージタンクの整流構造によれば、取水路からサージタンク内に開放される水の流れは、第１整流板によってサージタンクの上方への流れが抑制されるとともに、第２整流板によってもサージタンクの上方への流れが抑制され、サージタンクの内部に回転流等の非定常な状態の流れが発生するのを抑制することができる。

以上、説明したように、本発明のサージタンクの整流構造によれば、サージタンク内に発生する回転流等の非定常な状態の流れを抑制することができるので、サージタンク内に水面変動やスロッシングが発生するのを防止でき、水の漏れ、水面変動による水の吸い上げの不可、振動による循環ポンプ等の機器、取水路等の構造体の変形、破損等を防止することができる。

本発明によるサージタンクの整流構造の一実施の形態を示した平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って見た断面図である。 従来のサージタンクを示した平面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施の形態のサージタンク内における冷却水の流れのシュミレーションの結果を示した説明図である。 従来のサージタンク内における冷却水の流れのシュミレーションの結果を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明によるサージタンクの整流構造の一実施の形態が示されている。本実施の形態のサージタンクの整流構造１は、例えば、火力・原子力発電所の冷却水の取水系統に設置されるサージタンクに好適なものである。

すなわち、本実施の形態のサージタンクの整流構造１は、火力・原子力発電所の冷却水の取水系統の取水路９と取水槽１０との間に設置される自由水面を有するサージタンク２に適用したものであって、サージタンク２内に発生する回転流等の非定常な状態の流れを抑制するのに有効なものである。

サージタンク２は、取水路９からの冷却水１５の流れを急激に開放させるために、取水路１０よりも横断面が大きくなるように形成され、例えば、底壁３が取水路９の底部９ａと同一高さに配置され、上壁４が取水路９の天端９ｂよりも上方に配置され、かつ、両側壁５、５が鉛直方向を向き、取水路９から取水槽１０にかけて末広がりとなるように形成されている。

サージタンク２は、内部が両側壁５、５に沿うように設置された５枚の仕切り壁（第１仕切り壁６ａ〜第５仕切り壁６ｅ）によって６つの区画（第１サージ区画７ａ〜第６サージ区画７ｆ）に区画され、各区画７ａ〜７ｆの図中左端が取水路９に連通され、各区画７ａ〜７ｆの図中右端が取水槽１０に連通されている。

第１サージ区画７ａ及び第２サージ区画７ｂに対応する取水槽１０の部分に第１循環ポンプ１１ａの第１吸水管１２ａが挿入され、第３サージ区画７ｃ及び第４サージ区画７ｄに対応する取水槽１０の部分に第２循環ポンプ１１ｂの第２吸水管が１２ｂ挿入され、第５サージ区画７ｅ及び第６サージ区画７ｆに対応する取水槽１０の部分に第３循環ポンプ１１ｃの第３吸水管１２ｃが挿入されている。

なお、取水槽１０は、底壁１０ａがサージタンク２の底壁３と同一高さ、上壁１０ｂがサージタンク２の上壁４よりも下方で、取水路９の上面９ｂよりも上方となり、両側壁１０ｃ、１０ｃがサージタンク２の両側壁５、５の先端間と同一の間隔となるような形状に形成され、この取水槽１０の上壁１０ｂを貫通して、各吸水管１２ａ〜１２ｃが取水槽１０内に挿入されている。

サージタンク２の両側壁５、５間には、本実施の形態のサージタンクの整流構造１としての整流手段８が設けられている。整流手段８は、帯板状の第１整流板８ａと第２整流板８ｂとから構成され、両整流板８ａ、８ｂは、サージタンク２として機能するために必要な開口面積を確保しつつ、サージタンク２内に回転流が発生するのを抑制できる位置に設置される。

本実施の形態では、第１整流板８ａは、サージタンク２の取水路９に連続する部分に、取水路９の天端９ｂと同一高さで、取水路９の天端９ｂからサージタンク２の内方に水平に張り出るように、サージタンク２の両側壁５、５間に架設されている。

また、第２整流板８ｂは、サージタンク２の取水槽１０側の部分に、取水路９の天端９ｂ及び第１整流板８ａと同一高さで、第１整流板８ａとの間に所定の間隙が形成されるように、サージタンク２の両側壁５、５間に架設されている。

なお、第１整流板８ａ及び第２整流板８ｂは、サージタンク２の構造体としての強度を確保するための中間スラブとしての機能も兼ね備えている。

上記のように構成した本実施の形態のサージタンクの整流構造１にあっては、取水路９からサージタンク２内に冷却水１５が流入する際に、取水路９からサージタンク２内に冷却水１５の流れが急激に開放されても、サージタンク２の取水路９との連通部には第１整流板８ａが設けられているので、第１整流板８ａによって回転流等の非定常状態の流れの発生を抑制することができる。

また、サージタンク２の取水槽１０側の部分には、第１整流板８ａと間隔をおいて第２整流板８ｂが設けられているので、この第２整流板８ｂによって第１整流板８ａを通過した冷却水１５の流れに回転流等の非定常状態の流れが発生するのを抑制できる。

従って、サージタンク２内において、回転流等の非定常な状態の流れが発生するようなことはなく、定常な状態の流れの冷却水１５を取水路９からサージタンク２を介して取水槽１０に導き、取水槽１０から第１〜第３循環水ポンプ１１ａ〜１１ｃの第１〜第３吸水管１２ａ〜１２ｃを介して吸い上げ、冷却対象に供給することができる。

この結果、サージタンク２内に回転流等の非定常な状態の流れが発生して、サージタンク２内に水面変動やスロッシングが発生するようなことはないので、水面変動やスロッシングによって取水槽１０から冷却水１５が溢れたり、取水槽１０の水面が各循環水ポンプ１１ａ〜１１ｃの各吸水管１２ａ〜１２ｃの呑口以下に低下したり、各循環水ポンプ１１ａ〜１１ｃ等の機器や、取水路９、サージタンク２、取水槽１０等の構造体がスロッシングによる振動で変形、破損等するようなことはなく、取水槽１０から各循環水ポンプ１１ａ〜１１ｃによって吸い上げた冷却水１５を冷却対象に安定して供給することができる。

また、サージタンク２の構造体としての強度を確保する中間スラブを、回転流等の非定常の状態の流れを抑制する整流板８ａ、８ｂとして利用することができるので、簡単な改良により、サージタンク２に回転流等の非定常の状態の流れを抑制する機能を付与することができる。

なお、前記の説明においては、整流手段８として、サージタンク２に帯板状の２枚の整流板（第１整流板８ａ及び第２整流板８ｂ）を設けたが、１枚、又は３枚以上の整流板を設けてもよい。また、整流板は、帯板状に限らず、円板状等の他の形状としてもよい。要は、サージタンク２としての開口面積を確保しつつ、サージタンク２内に回転流等の非定常状態の流れの発生を抑制でき、かつ、中間スラブとしての機能を兼ね備えていればよい。

なお、前記の説明においては、本発明によるサージタンクの整流構造１を火力・原子力発電所の取水系統に設置されるサージタンク２に適用したが、その他の各種の取水系統に設置されるサージタンクに本発明を適用してもよい。

図５に、本実施の形態のサージタンク２内における冷却水の流れのシュミレーションの結果を示し、図６に、従来のサージタンク２２内における冷却水の流れのシュミレーションの結果を示す。なお、図５（ａ）は、第１整流板８ａ及び第２整流板８ｂを設置したシュミレーションの結果、図５（ｂ）は、第１整流板８ａのみを設置したシュミレーションの結果である。

これらの結果から、従来のサージタンク２２内では、回転流等の非定常状態の流れが見られるが、本実施の形態のサージタンク２内では、回転流等の非定常状態の流れは殆ど見られず、第１整流板８ａ及び第２整流板８ｂの両方を設置した場合においても、第１整流板８ａののみを設置した場合においても、これらの整流板が回転流等の非定常状態の流れの発生を抑制する整流手段８として有効に機能していることが分かる。

１ サージタンクの整流構造
２、２２ サージタンク
３ 底壁
４、３４ 上壁
５、３５ 側壁
６ａ〜６ｅ 第１仕切り壁〜第５仕切り壁
７ａ〜７ｆ 第１サージ区画〜第６サージ区画
８ 整流手段
８ａ 第１整流板
８ｂ 第２整流板
９、２９ 取水路
９ａ 底部
９ｂ、２９ｂ 天端
１０，３０ 取水槽
１０ａ 底壁
１０ｂ 上壁
１０ｃ 側壁
１１ａ〜１１ｃ 第１〜第３循環水ポンプ
１２ａ〜１２ｃ 第１吸水管〜第３吸水管
１５、３５ 冷却水
２８ 中間スラブ

Claims (5)

1. 取水路の途中に設けられるサージタンク内に設けられ、前記取水路からの水の流れに非定常な状態の流れが発生するのを抑制するサージタンクの整流構造であって、
   前記サージタンクの前記取水路の天端と同一高さの部分に、前記取水路からの水の上方への流れを規制する整流手段を設けたことを特徴とするサージタンクの整流構造。
2. 前記整流手段は、少なくとも１枚の整流板からなることを特徴とする請求項１に記載のサージタンクの整流構造。
3. 前記サージタンクは、前記取水路から末広がりに形成される２つの側壁を備え、両側壁間に前記少なくとも１枚の整流板が架設されていることを特徴とする請求項２に記載のサージタンクの整流構造。
4. 前記サージタンクは、前記側壁に沿うように設置された複数の仕切り壁によって複数のサージ区画に区画され、各サージ区画の前記取水路の天端と同一高さの部分に、前記少なくとも１枚の整流板が架設されていることを特徴とする請求項３に記載のサージタンクの整流構造。
5. 前記整流板は、前記サージタンクの取水路との連通部に設けられる第１整流板と、前記取水路とは反対側の部分に前記第１整流板と間隔をおいて設けられる第２整流板とからなることを特徴とする請求項２〜４の何れか１項に記載のサージタンクの整流構造。