JP2014052354A

JP2014052354A - 海水リーク検知装置及び方法並びに蒸気タービンユニット

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Publication number: JP2014052354A
Application number: JP2012198941A
Authority: JP
Inventors: Chisato Tsukahara; 千幸人塚原; Naoto Tagami; 直人田上; Toshio Sao; 俊生佐尾
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2014-03-20
Anticipated expiration: 2032-09-10
Also published as: JP5951422B2

Abstract

【課題】海水リークが発生した状況を確認、分析することができる蒸気系統における海水リーク検知装置及び方法並びに蒸気タービンユニットを提供する。
【解決手段】塩分計測手段１２Ａは、マンホール１１の内面側に設けられ、上面開口１４ａの捕集部１４を有すると共に、海水リークにより発生する塩分１３を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレン１５と共に捕集してなる。これにより、ユニットの短期停止状態直後に、蒸気系統の海水リークによる汚染・破損状態を評価することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば蒸気ボイラユニット等の海水リーク検知装置及び方法並びに蒸気タービンユニットに関するものである。

火力発電ボイラの蒸気系において、主蒸気管又は再熱蒸気管の内面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケールが成長し、ある厚さになると一部が剥離・飛散してタービン損傷等のトラブルの原因となる。そのため、これらのスケールを化学洗浄により溶解除去することが行われている（特許文献１）。

特開２００４−２７８８６１号公報

従来技術のように、蒸気系統の経時変化によるスケール発生は、定期点検の際における化学洗浄により、除去できるが、ボイラ運転中の給水系統の冷却手段で用いる海水リークに起因する劣化対策は皆無であった。
従来では、海水リーク発生後の定期点検において、蒸気系統又はボイラ車室内部の部材の劣化を確認するのみであった。

ところで、ボイラユニットの運転中においては、蒸気系統の環境は無酸素状態で、乾燥状態であるので、仮に海水リークが発生した場合でも、持ち込まれた海水成分は、蒸気管の表面に付着する。またタービンの翼表面にも付着する。
しかしながら、ボイラユニット運転時においては、無酸素状態であるので、海水成分に起因する腐食の発生はほとんど無い。
なお、海水リーク量が大量の場合、低圧タービンの最終段では、ドレン化するので、腐食発生の可能性がある。

これに対し、ボイラユニット停止時においては、発生蒸気がドレン化するので、内部が湿潤状態となる。また、ユニット開放点検の際には、真空破壊滅により、ユニット内部が酸素飽和状態となる。
この結果、各表面に付着した海水成分がドレンに溶解する。このドレンは、例えばボイラ車室内の翼根部や、蒸気配管のチューブ曲がり部、底部等に溜まりやすいので、腐食が促進する場合がある。

従来においては、例えばタービンケーシングを全開し、人手により付着した塩分をふき取り、別途化学分析して、付着量を測定し、評価していた。しかしながら、開放によりドレンに溶解して落下した付着塩分は測定できないので、あくまで推定でしかなかった。

また、開放点検後に、ユニット内部の海水リークによる腐食の程度を確認するので、その際にも酸素飽和での湿潤状態により、腐食・損傷が進展する。
また、開放点検後の付着塩分の予測結果により、復旧工事内容及び復旧工事期間等が決定されるので、予測が難しく、工程管理が困難となる。

よって、例えば復水系統において海水リークが発生した状況を、蒸気系統において確認することができる海水リーク検知装置及び方法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、海水リークが発生した状況を確認、分析することができる蒸気系統における海水リーク検知装置及び方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、蒸気タービンユニットの蒸気系統の海水リークを検知する海水リーク検知装置であって、蒸気系統の蒸気供給ライン及びタービン車室の各部に、複数のマンホールを設置し、前記マンホールの蒸気系統に晒される内側面に、塩分計測手段を設けてなり、給水系統で発生した海水リークに起因する発生蒸気に持ち込まれた塩分を計測してなることを特徴とする海水リーク検知装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の捕集部を有すると共に、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集してなることを特徴とする海水リーク検知装置にある。

第３の発明は、第１の発明において、前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の内側捕集部と、マンホールの外面側に閉塞状態で設けられ、前記捕集部と連通する連通部を有する外側捕集部とからなり、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に前記捕集部で捕集してなると共に、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置にある。

第４の発明は、第１の発明において、前記塩分計測手段が、上面開口を閉塞自在な蓋を有する捕集部を有し、前記マンホールに形成された開口部に挿抜自在に設けられ、海水リークによる塩分を、ユニット停止時のドレンと共に捕集してなると共に、ドレン捕集後に蓋を閉塞し、マンホールの外部と内部とを均圧状態とした後、マンホール開口部から前記捕集部を引き出してなり、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置にある。

第５の発明は、第２乃至４のいずれか一つの発明において、前記捕集部内に、複数材質からなるテストピースを入れておき、経時変化を分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置にある。

第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの海水リーク検知装置を備えてなることを特徴とする蒸気タービンユニットにある。

第７の発明は、蒸気タービンユニットの蒸気系統の海水リークを検知する海水リーク検知方法であって、蒸気系統の蒸気供給ライン及びタービン車室の各部に、複数のマンホールを設置し、前記マンホールの蒸気系統に晒される内側面に、塩分計測手段を設け、給水系統で発生した海水リークに起因する発生蒸気に持ち込まれた塩分を分析手段で計測することを特徴とする海水リーク検知方法にある。

第８の発明は、第７の発明において、前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の捕集部を有すると共に、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集してなり、捕集後の蒸気ドレン捕集液を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法にある。

第９の発明は、第７の発明において、前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の内側捕集部と、マンホールの外面側に閉塞状態で設けられ、前記捕集部と連通する連通部を有する外側捕集部とからなり、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集すると共に、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法にある。

第１０の発明は、第７の発明において、前記塩分計測手段が、上面開口閉塞自在な蓋を有する捕集部を有し、前記マンホールに形成された開口部に挿抜自在に設けられてなり、海水リークによる塩分を、ユニット停止時のドレンと共に捕集してなると共に、ドレン捕集後に蓋を閉塞して内部を密閉状態とし、マンホールの外部と内部とを均圧状態とした後、マンホール開口部から前記捕集部を引き出し、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法にある。

第１１の発明は、第７乃至１０のいずれか一つの発明において、前記捕集部内に、複数材質からなるテストピースを入れておき、海水リークによるテストピースの経時変化を分析することを特徴とする海水リーク検知方法にある。

本発明の蒸気系統の海水リーク検知装置によれば、蒸気系統の蒸気供給ライン、及びタービンの車室の各部に少なくとも複数のマンホールを設置し、前記マンホールの蒸気系統に晒される内側面に、塩分計測手段を設けてなるので、海水リークが発生した場合に、この海水リークに起因して発生した発生蒸気に含まれる塩分を計測する。

図１−１は、海水リーク検知装置を設置したマンホールの概略図である。図１−２は、実施例１に係るマンホール内面洗浄の概略図である。図２は、本発明の実施例１に係る塩分計測手段を示す概略図である。図３は、本発明の実施例２に係る塩分計測手段を示す概略図である。図４は、本発明の実施例３に係る塩分計測手段を示す概略図である。図５は、本発明の実施例４に係る塩分計測手段を示す概略図である。図６は、火力発電ボイラの蒸気系の一例を示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。

以下、実施例１において、本発明の海水リーク検知装置の内容を説明する。
図６は、火力発電ボイラの蒸気系の一例を示す図である。
図６において、バーナ５１により火炉５２で燃料を燃焼させることにより発生した蒸気は、汽水分離器５３、ボイラ蒸気連絡管５４、過熱器５５、主蒸気配管５６を通って高圧タービン５７に供給される。
そして、高圧タービン５７で仕事をした蒸気は、低温再熱蒸気配管５８を通って再熱器５９に送られて加熱され、高温再熱蒸気配管６０を通って中圧タービン６１及び低圧タービン６２に供給されて仕事を行う。
また、低圧タービン６２で仕事をした蒸気は復水器６３の海水６４により冷却されて復水された後、低圧給水加熱器６５、脱気器６６、ボイラ給水ポンプ６７、高圧給水加熱器６８を通って再び火炉５２に戻される。

このような火力発電ボイラの蒸気系において、主蒸気配管５６又は再熱蒸気配管５８、６０の内面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケールが成長し、ある厚さになると一部が剥離・飛散してタービン損傷等のトラブルの原因となる。そのため、所定の定期点検において、これらのスケールを化学洗浄により溶解除去するスケール除去対策は行われている。

この経時変化による劣化以外に、復水器６３における海水６４の海水リークが発生した場合には、蒸気系統の環境は無酸素状態であると共に、乾燥状態であるので、仮に海水リークが発生した場合でも、持ち込まれた海水成分は、蒸気管の表面に付着する。またタービンの翼表面にも付着する。
しかしながら、ボイラユニット運転時においては、無酸素状態であるので、海水成分に起因する腐食の発生はほとんど無い。

これに対し、ボイラユニット停止時においては、発生蒸気が冷却によりドレン化するので、内部が湿潤状態となる。また、開放点検の際には、真空破壊滅により、蒸気ユニット内部において、酸素が飽和状態となる。
この結果、各表面に付着した海水成分がドレンに溶解する。このドレンは、翼根部のチューブ曲がり部、底部等に溜まりやすいので、腐食が促進する場合がある。

本発明は、この腐食の原因である蒸気ユニット系統の海水リークの状態を把握するものである。以下、実施例１乃至４を用いて、本発明を詳細に説明する。

図１−１は、海水リーク検知装置を設置したマンホールの概略図である。
図１−１に示すように、本実施例に係る海水リーク検知装置は、蒸気タービンユニットの蒸気系統の海水リークを検知する海水リーク検知装置であって、蒸気系統の蒸気供給ライン（図６に示す主蒸気配管５６、低温再熱蒸気配管５８、高温再熱蒸気配管６０）、及びタービン（図６に示す高圧タービン５７、中圧タービン６１、低圧タービン６２）の車室の各部に少なくとも複数のマンホール１１を設置し、前記マンホール１１の蒸気系統に晒される内側面１１ａに、塩分計測手段１２（１２Ａ〜１２Ｃ）を設けてなるものである。そして、海水リークが発生した場合に、この海水リークに起因して発生した発生蒸気に含まれる塩分を計測するものである。
なお、図２中、符号１１ｂは、マンホール外側面、１１ｃはマンホール１１の取っ手を各々図示する。

従来では、海水リークが発生した場合でも、給水ラインの電気伝導度を確認して海水リークの程度を確認していたが、この海水リークに起因して、蒸気側にも海水中の塩分が含まれているか否かの対応策は、開放後における点検のみであった。

本発明では、この海水リークがあった場合においても、蒸気中に含まれる塩分が蒸気ラインやタービン内部に付着する程度を、マンホール１１の内側に設置した塩分計測手段１２により計測し、腐食の進行度合いを予測することができる。

以下、本発明に係る塩分計測手段１２の一例（塩分計測手段１２Ａ〜１２Ｃ）を図２乃至５を用いて説明する。
図２は、本発明の実施例１に係る塩分計測手段を示す概略図である。
図２に示すように、塩分計測手段１２Ａは、マンホール１１の内面側に設けられ、上面開口１４ａの捕集部１４を有すると共に、海水リークにより発生する塩分１３を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレン１５と共に捕集してなるものである。

図２において、ボイラユニットの運転開始時は、捕集部１４内部、マンホール１１の内面側１１ａは、塩分の付着は無い状態である。

次に、給水系統での復水器で海水リークがあった際（海水リーク時）は、マンホール１１の内面側１１ａに塩分が付着する。ユニット運転時は、内部が乾燥状態であるので、塩分１１ａの溶解はない。

この海水リーク状態で運転継続していくと、塩分１３の付着が進行する。

そして、ボイラユニット停止時には、発生蒸気が冷却によりドレン化して蒸気ドレン１５の発生があるので、内部が湿潤状態となる。
この蒸気ドレン１５がマンホール１１の内面側１１ａに付着した塩分１３を溶解し、捕集部１４内部に捕集液１７として溜まることとなる。

そして、開放点検時に、シャワー１６により、マンホール１１の内面側１１ａを洗浄し、付着している塩分を、捕集部１４内部に洗い流す。

図１−２は、実施例１に係るマンホール内面洗浄状態を示しており、シャワー１６の洗浄領域が既知であるので、その領域の面積と捕集液中の塩分量を分析することで、塩分付着量（ｍｇ／ｍ²）を求めることができる。

この結果、ユニットの短期停止状態直後に、蒸気系統の海水リークによる汚染・破損状態を評価することができる。
また、ユニット停止時間が短いので、蒸気系統の腐食の大幅な進行を防ぐことができる。

また、定期的に評価することで、海水リークが無い場合の状態を確認することができるので、ユニット運用の適正化に寄与することとなる。
すなわち、通常の海水リークが無い状態を把握して、海水リークによる異常値を判断することができ、海水リークであることを的確に判断することができる。

図３は、本発明の実施例２に係る塩分計測手段を示す概略図である。
図３に示すように、本実施例２に係る塩分計測手段１２Ａは、捕集部１４内にテストピース３０を予め設置しているものである。
テストピース３０は、複数の異なる材質のものを集合したものであり、配管、タービン車室、タービン翼等の各種材料と同一ものをテストピースとしている。

よって、実施例１において説明したように、海水リークが発生すると、塩分１３が各テストピースにも付着する。
そして、３において、シャワー１６で洗浄する前に、テストピースを取り出し、そして検査することで、材質の相違による海水リークに起因する腐食状況を確認することができる。

また、海水リークが無い場合には、経時変化によるテストピースの各材質の劣化状況を確認することができる。

図４は、本発明の実施例３に係る塩分計測手段を示す概略図である。
図４に示すように、本実施例２に係る塩分計測手段１２Ｂは、マンホール１１の内面側１１ａに設けられ、上面開口１４ａの内側捕集部１４と、マンホールの外面側１１ｂに閉塞状態で設けられ、前記捕集部１４と連通する連通部１８を有する外側捕集部１９とからなり、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集部１４で捕集してなると共に、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段２２で分析してなるものである。

図４において、ボイラユニットの運転開始時は、捕集部１４内部、マンホール１１の内面側１１ａは、塩分の付着は無い状態である。

そして、ボイラユニット停止時には、発生蒸気が冷却によりドレン化して蒸気ドレン１５の発生があるので、内部が湿潤状態となる。
この蒸気ドレン１５がマンホール１１の内面側１１ａに付着した塩分１３を溶解し、捕集部１４内部に捕集液１７として溜まることとなる。この捕集液１７は、連通部１８により外側捕集部１９にも溜まる。

そして、外側捕集部１９内に、ラインＬ₁に介装したＶ₁を開放して、ラインＬ₁を介して通水２０を行い、所定容積まで通水し、捕集液１７を希釈して希釈捕集液２１とする。なお、内部の空気はラインＬ₂に介装したＶ₂を開放しておくことで、外部に排出される。

その後希釈捕集液２１を、ラインＬ₃に介装したＶ₃を開放させることで、分析手段２２側に導入する。そして、分析手段２２において、塩分濃度等を分析する。その分析結果を、アラーム・表示手段２３に示す。
分析手段２２としては、例えば電導度計、Ｎａイオン計、Ｃｌイオン計等を単独又は適宜組み合わせて用いることができる。

また、通水２０を行うことで所定容積としているので、希釈捕集液２１中の塩分量を分析することで、塩分付着量（ｍｇ／ｍ²）を求めることができる。

この結果、ユニットの短期停止状態で、蒸気系統の海水リークによる汚染・破損状態を評価することができる。
また、ユニット停止時間が短いので、蒸気系統の腐食の大幅な進行を防ぐことができる。

また、本実施例では、実施例１のようにマンホールを開放する必要がなくなり、海水リークの点検作業を効率よく行うことができる。

図５は、本発明の実施例３に係る塩分計測手段を示す概略図である。
図５に示すように、本実施例４に係る塩分計測手段１２Ｃは、上面開口１４ａを閉塞自在な蓋３３を有する捕集部３１を有し、前記マンホール１１に形成された開口部１１ｄに挿抜自在に設けられ、海水リークによる塩分を、ユニット停止時のドレンと共に捕集してなると共に、ドレン捕集後に蓋３３を閉塞し、マンホールの外部と内部とを均圧状態とした後、マンホール開口部１１ｄから前記捕集部３１を引き出してなり、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析してなる。

図５において、ボイラユニットの運転開始時は、捕集部３１内部、マンホール１１の内面側１１ａは、塩分の付着は無い状態である。なお、運転開始と同時に蓋３３は開放する。
ここで、本実施例では、テストピース３０も捕集部３１の内部に設置している。

次に、給水系統での復水器で海水リークがあった際（海水リーク時）は、マンホール１１の内面側１１ａに塩分が付着する。ユニット運転時は、内部が乾燥状態であるので、塩分１３の溶解はない。

この海水リーク状態で運転継続していくと、塩分１３の付着が進行する。
運転中は、塩分１３粒子は、テストピースにも析出付着し、腐食が徐々に進行する。

そして、ボイラユニット停止時には、発生蒸気が冷却によりドレン化して蒸気ドレン１５の発生があるので、内部が湿潤状態となる。
この蒸気ドレン１５がマンホール１１の内面側１１ａに付着した塩分１３を溶解し、捕集部３１内部に捕集液１７として溜まることとなる。

開放点検前に、捕集部３１の開口１４ａに蓋３３を閉め、ラインＬ₄に介装した均圧弁Ｖ₄を開き、捕集部３１の内部を外部と均等圧とする。

次いで、捕集部３１の取っ手３２を引いて、開口部１１ｄから引き出し、その後捕集部内部のテストピース３０を取り出す。また、ドレンを回収して、塩分濃度等を分析手段により分析する。

この結果、ユニットの短期停止状態直後に、マンホールを開放せずに、蒸気系統の海水リークによる汚染・破損状態を評価することができる。
マンホールを開放する手間が省かれ、また、ユニット停止時間が短いので、蒸気系統の腐食の大幅な進行を防ぐことができる。

また、定期的に評価することで、海水リークが無い場合の状態を確認することができるので、ユニット運用の適正化に寄与することとなる。

１１マンホール
１２塩分計測手段
１３塩分
１４捕集部
１５蒸気ドレン
１６シャワー
１７捕集液

Claims

蒸気タービンユニットの蒸気系統の海水リークを検知する海水リーク検知装置であって、
蒸気系統の蒸気供給ライン及びタービン車室の各部に、複数のマンホールを設置し、
前記マンホールの蒸気系統に晒される内側面に、塩分計測手段を設けてなり、
給水系統で発生した海水リークに起因する発生蒸気に持ち込まれた塩分を計測してなることを特徴とする海水リーク検知装置。
請求項１において、
前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の捕集部を有すると共に、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集してなることを特徴とする海水リーク検知装置。
請求項１において、
前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の内側捕集部と、マンホールの外面側に閉塞状態で設けられ、前記捕集部と連通する連通部を有する外側捕集部とからなり、
海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に前記捕集部で捕集してなると共に、
捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置。
請求項１において、
前記塩分計測手段が、上面開口を閉塞自在な蓋を有する捕集部を有し、
前記マンホールに形成された開口部に挿抜自在に設けられ、
海水リークによる塩分を、ユニット停止時のドレンと共に捕集してなると共に、
ドレン捕集後に蓋を閉塞し、マンホールの外部と内部とを均圧状態とした後、マンホール開口部から前記捕集部を引き出してなり、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置。
請求項２乃至４のいずれか一つにおいて、
前記捕集部内に、複数材質からなるテストピースを入れておき、経時変化を分析してなることを特徴とする海水リーク検知装置。
請求項１乃至５のいずれか一つの海水リーク検知装置を備えてなることを特徴とする蒸気タービンユニット。
蒸気タービンユニットの蒸気系統の海水リークを検知する海水リーク検知方法であって、
蒸気系統の蒸気供給ライン及びタービン車室の各部に、複数のマンホールを設置し、
前記マンホールの蒸気系統に晒される内側面に、塩分計測手段を設け、
給水系統で発生した海水リークに起因する発生蒸気に持ち込まれた塩分を分析手段で計測することを特徴とする海水リーク検知方法。
請求項７において、
前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の捕集部を有すると共に、海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集してなり、捕集後の蒸気ドレン捕集液を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法。
請求項７において、
前記塩分計測手段が、マンホールの内面側に設けられ、上面開口の内側捕集部と、マンホールの外面側に閉塞状態で設けられ、前記捕集部と連通する連通部を有する外側捕集部とからなり、
海水リークによる塩分を、ユニット停止時に発生する蒸気ドレンと共に捕集すると共に、
捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法。
請求項７において、
前記塩分計測手段が、上面開口閉塞自在な蓋を有する捕集部を有し、
前記マンホールに形成された開口部に挿抜自在に設けられてなり、
海水リークによる塩分を、ユニット停止時のドレンと共に捕集してなると共に、
ドレン捕集後に蓋を閉塞して内部を密閉状態とし、マンホールの外部と内部とを均圧状態とした後、
マンホール開口部から前記捕集部を引き出し、捕集した塩分を含む捕集液成分を分析手段で分析し、海水リーク状態を判断することを特徴とする海水リーク検知方法。
請求項７乃至１０のいずれか一つにおいて、
前記捕集部内に、複数材質からなるテストピースを入れておき、海水リークによるテストピースの経時変化を分析することを特徴とする海水リーク検知方法。