JP2014159914A - 補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ等の熱交換機器におけるチューブリーク等の設備リークを早期に精度よく検出することを可能とする補給水系統制御装及び補給水系統制御方法を提供する。
【解決手段】ボイラで生成されて動力発生に使用された蒸気を水に戻す復水器への水補給を制御するための補給水系統制御装置であって、前記復水器に接続された、前記復水器へ補給水を供給するための流量調整弁の開閉状態を制御するための弁開閉制御部を備え、前記弁開閉制御部は、前記復水器の冷却系統において逆洗が実施されることを検知した場合に、前記流量調整弁を閉鎖状態に固定する制御を実行することを特徴とする
【選択図】図２Ａ

Description

この発明は、補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法に関する。

火力発電所で使用されているボイラは、火炉の周囲に設置した水冷壁の管内に流れる給水を加熱することで、蒸気タービンを駆動するための蒸気を生成している。また、水冷壁の管内で生成された飽和蒸気は、熱効率を向上させるために、過熱器に送られるが、この過熱器は、屈曲する長い配管で形成された略矩形のパネルとして構成されており、火炉内に設けられる。さらに、いったん高圧蒸気タービンで使用された蒸気を次の中圧蒸気タービンで再利用する前に再度加熱するための再熱器も、同様のパネル状に構成されて、火炉内に設けられる。ボイラは、このように水、及び蒸気が流れる配管を複雑に組み合わせてなる構造物である。

前記した火炉内に設けられる過熱器、あるいは再熱器等は多数の配管で構成されている。配管外部には燃焼ガスが流れ、輻射及び伝熱により高温に熱せられており、配管内部には高温高圧の蒸気が流れ配管材料には蒸気の圧力により高い応力がかかっている。そのため、高温高圧によるクリープ損傷・石炭灰等によるエロージョン等により配管の劣化が進行してき裂が発生し、高温高圧の蒸気が火炉内に噴出する現象であるチューブリークが発生することがある。チューブリークが発生した後もボイラの運転を継続した場合、蒸気の噴出に伴う配管の揺動、劣化の進行等により、き裂が拡大するおそれがある他、配管内の蒸気が炉内へ噴出する事で灰が周辺の配管に吹き付けられてエロージョンが進行したり、配管内を流れる蒸気量が減少して配管材が過熱しクリープ損傷が進行したりして、過熱器、再熱器の他の部分のチューブリークを引き起こすおそれもあるため、一般にチューブリークの発生が確認されれば、できるだけ速やかにボイラの運転を停止させる必要がある。

ボイラの運転停止後、チューブリーク発生場所を確認してその部分を修理し、その周辺部分あるいは他のチューブリーク発生につながる損傷が疑われる箇所を検査して問題が有ればそのような箇所の配管も修理し、修理完了後、ボイラの運転を再開する。電力需要及び系統運用上の制約から、又は燃料費が低廉な高効率発電設備の利用及び発電設備の効率的な運用が望まれるため、利用率の高い設備ほど早期の運転再開が望まれる。

チューブリークを早期に発見するための方法として、従来ボイラ水の量が自然の減少、漏洩等により減少した場合に、ボイラの復水器に水を補給する系統である補給水系統の水量変化を監視する手法が用いられてきた。復水器は、蒸気タービンで一部の熱エネルギ及び運動エネルギを失って低温低圧となった蒸気を冷却系統により冷却して凝縮させて水に戻し、再度ボイラに供給可能とする装置である。復水器の冷却系統は、一般に冷却材として海から海水を取り入れて利用している。例えば特許文献１には、復水器の水位を検出する復水器水位検出器を有し、その検出結果に対応して補給水を供給する場合に、補給水の流量を計測するための流量計が、その測定誤差域内の計測値を示している場合には補給水を供給しないように補給水流量調節弁を制御して補給水量を高精度で調整する構成が開示されている。

特開２００３−１３９３０２号公報

前記のように、特許文献１には、復水器水位検出器が設けられているので、チューブリークの発生を、復水器内の水位低下として検出することが可能である。しかし、復水器内の水位は、チューブリーク以外の要因によっても変動する。このような変動の中で特に影響が大きいのは、復水器内冷却系統について逆洗を実施する場合である。逆洗とは、復水器に設けられている冷却系統の配管内に堆積している異物を除去するために、冷却系統の冷却水の流れを通常の流れの向きとは逆向きにして流すことを言う。一般に復水器の冷却系統では、前記のように、冷却材として海水が使用されるため、復水器を含む発電プラントが運転を継続する間に、海水が流れる冷却系統配管内に海藻等の異物が堆積して流路抵抗となり、復水器における冷却効率を低下させるという問題がある。そこで、このような堆積物を除去するために、定期的に復水器の冷却系統において逆洗が行われる。

逆洗時には、復水器内の冷却系統配管内の冷却水の流れを逆転させるため、冷却水の流量が通常よりも減少し、逆転時には流量ゼロとなる。一方、復水器内は蒸気タービン効率の向上のため真空度が保持されている。しかし、逆洗時には前記のように冷却水の流量が減少するため、蒸気から冷却水への熱交換が急激に低下して前記の真空度が大きく変動する。このため、ボイラを循環しているボイラ水の総量は変化していないにもかかわらず、復水器内のホットウェル水面計の指示が大きく上下に変動するという現象が起きる。チューブリークの発生は、原理的に復水器内のホットウェル水位を監視することで検知することが可能であるが、前記の逆洗時のように、水量の変化を代表しない水位変動が起こりうる状況では、復水器の水位を監視することにより、早期に精度よくチューブリークの発生を検知することはできないという問題があった。

また、復水器内のホットウェル水位が低下した場合、ボイラ水の総量の減少と判断し、自動制御にてホットウェルへ水補給するが、逆洗による水位変動によって自動制御によりホットウェルへ水補給され、かえって復水器の水位を上昇させるため、復水器の水位を監視することにより、早期に精度よくチューブリークの発生を検知することができないという問題もあった。

本発明は上記の、及び他の課題を解決するために、上記の知見に基づいてなされたものであり、その一つの目的は、ボイラ等の熱交換機器におけるチューブリーク等の異常な設備リークの発生を、早期に精度よく検知することを可能とする補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法を提供することである。また、本発明の他の目的は、チューブリーク等の異常によらないボイラ水の自然減少分を適切に補償することを可能とする補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために本発明の一態様は、ボイラで生成されて動力発生に使用された蒸気を水に戻す復水器への水補給を制御するための補給水系統制御装置であって、
前記復水器に接続された、前記復水器へ補給水を供給する流量調整弁の開閉状態を制御するための弁開閉制御部を備え、
前記弁開閉制御部は、前記復水器の冷却系統において逆洗が実施されることを検知した場合に、前記流量調整弁を閉鎖状態に固定する制御を実行する
ことを特徴とする。

前記復水器には、前記ボイラに供給される水の常時リーク量に相当する量の水を継続的に補給するための水補給手段が接続されていることが好ましい。

本発明の一態様に係る補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法によれば、ボイラ等の熱交換機器におけるチューブリーク等に起因するボイラ水のリークの発生を、早期に精度よく検知することが可能となる。また、本発明の他の態様によれば、チューブリーク等の異常によらないボイラ水の自然減少分を適切に補償することができる。

図１Ａは、火力発電所のボイラの構成を例示する模式縦断面図である。 図１Ｂは、火力発電所のボイラに設けられる過熱器の構成を例示する模式図である。 図２Ａは、本実施形態の補給水系統制御装置を含む補給水系統の一例を示す模式図である。 図２Ｂは、本実施形態の補給水系統制御装置を含む補給水系統の他の例を示す模式図である。 図３は、本実施形態による補給水系統制御装置の構成例を示す模式図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態による補給水系統制御装置の実施例１の動作の処理フロー例を示す図である。 図４Ｂは、本発明の一実施形態による補給水系統制御装置の実施例２の動作の処理フロー例を示す図である。 図５は、本発明の一実施形態による表示画面例を示す模式図である。

以下、本発明をその一実施形態に即して添付図面を参照しつつ説明する。
＝＝火力発電所のボイラの概要＝＝
図１Ａに、火力発電所に設置されるボイラ１００（熱交換機器）の構成例を、模式的に示している。火力発電所に設置される典型的なボイラ１００は、逆Ｕ字型のガス流路を構成している火炉１１０を備えている。図示を略す送風機等から火炉１１０内で石炭、重油等の燃料を燃焼させるために必要な空気を火炉１１０内に圧送している。火炉１１０には、バーナー１３０が設けられている。石炭焚きボイラの場合、バーナー１３０から微粉炭と燃焼空気が炉内へ送られ燃焼し、燃焼ガスの流れとなって火炉１１０の上部へ流動していく。重油焚きボイラの場合には、バーナー１３０から重油スプレイを火炉１１０内に噴射して同様に燃焼させる。いずれの場合でも、高温の燃焼ガスが火炉１１０の逆Ｕ字型ガス流路に沿って移動していく。火炉１１０の上部には、後述する過熱器１５０や再熱器１２０のヘッダと各種機器からの配管の接続部が収納される配管収装部１６０が設置されている。

火炉１１０のバーナー１３０取付部及びその上方の周囲壁は、水冷壁１４０で火炉１１０を取り囲むように構成されている。図１Ａでは、水冷壁１４０の部分をハッチングにより図示している。水冷壁１４０は、図外の蒸気タービンを駆動させる蒸気を生成するための構造物であり、内部を水が流通する多数の配管をパネル状に組み合わせた構成を有する。このパネル状の水冷壁１４０が火炉１１０の周囲に配設されており、火炉１１０内の燃焼ガスで加熱されることにより、配管の内部を流通する水が加熱されて蒸気となる。

水冷壁１４０内で生成された蒸気は、さらに熱効率を向上させるために過熱器１５０に導入される。図１Ａに例示するように、過熱器１５０は、火炉１１０の天井部から吊り下げられるようにして火炉１１０内に設けられる。図１Ｂに、過熱器１５０の構成例を模式的に示している。過熱器１５０は、例えば略Ｕ字状に形成された蒸気管路１５０ａ（流体配管）を互いに密接させて固定してなるパネル状の構成部材である。過熱器１５０内を流通する蒸気は、火炉１１０内を流動する燃焼ガスからの伝熱により過熱蒸気とされ、蒸気タービンへ送られる。なお、過熱器１５０と同様の形態で、いったん蒸気タービンで膨張仕事をして温度低下した蒸気を再度加熱するための再熱器１２０も、火炉１１０内に設けられる。さらに、火炉１１０内には、蒸気タービンを出た蒸気を再度加熱して再熱サイクル蒸気タービンへ送る機能を果たす再熱器１２０、水冷壁１４０に供給される前に給水を加熱することで熱効率を高める機能を果たす節炭器等の機器１７０も設置される。チューブリークは、例えば図１Ｂに符号Ｊで示すように、過熱器１５０の蒸気配管１５０ａになんらかの損傷が生じた場合に発生し、漏えいした蒸気量に相当するボイラ水が、閉鎖循環系から失われることにより、蒸気タービンの下流にある復水器において検知することができる。
＝＝本発明の実施形態による補給水系統の説明＝＝
次に、本発明の一実施形態によるチューブリーク等の設備リーク検知機能を含む補給水系統の構成について説明する。
実施例１
まず、図２Ａに、本実施形態の補給水系統制御装置を含む補給水系統の一実施例を、模式的に示している。復水器３００には低圧蒸気タービンからの蒸気が導入され、後述の冷却系統によって凝縮されてボイラ供給水としてボイラへ送られる。凝縮された水は復水器３００下部のホットウェルに貯留される。復水器３００の内部は、蒸気と冷却系統との間での熱交換効率を高めるために、所定の真空度が維持されている。この真空度は混入する空気等により低下することがあるため、復水器３００に設けられる空気抽出器によって調整される。復水器３００のホットウェル水面の水位は、適宜の形式の水位検出器３４０によって検出される。

復水器３００には、循環水ポンプ３１０と復水器冷却管３２０とを含む循環水系統が設けられ、復水器冷却管３２０は、常時冷却材としての海水を取り入れるための取水口３３０Ａと、常時復水器３００内で蒸気との熱交換を終えた冷却材としての海水を排出するための放水口３３０Ｂとを接続している。復水器冷却管３２０には循環水ポンプ３１０が設けられ、通常は取水口３３０Ａから放水口３３０Ｂに向けて冷却材としての海水を流動させている。循環水系統の逆洗を行う場合には、例えば復水器出入口弁３０５Ａ、３０５Ｄ、及び逆洗弁３０５Ｂ、３０５Ｃの操作により、通常とは逆向きに、復水器冷却管を通る海水を流動させるように冷却系統の流路を構成する。すなわち、通常時には復水器出入口弁３０５Ａ、３０５Ｄが開、逆洗弁３０５Ｂ、３０５Ｃが閉とされているが、逆洗実施時には、復水器出入口弁３０５Ａ、３０５Ｄが閉、逆洗弁３０５Ｂ、３０５Ｃが開とされる。なお、この逆洗を実施するための設備は、図示のような例に限らず適用し得るどのような構成のものであってもよい。

復水器３００には、循環しているボイラ水の自然減少等を補足するために、補給水系統が設けられている。図２Ａに例示する補給水系統は、補給水タンク２００と、補給水配管２１０と、補給水ポンプ２２０とを備える。補給水タンク２００には、復水器３００に補給される補給水が貯留される。補給水ポンプ２２０は、補給水タンク２００内の補給水を、補給水配管２１０を通じて復水器３００へ供給するための動力源である。なお補給水量が少量の場合は、補給水ポンプを停止し、図示を略す補給水ポンプをバイパスするラインを通して、復水器の真空を利用し大気圧を圧力源として復水器３００へ供給する場合もある。

補給水配管２１０は、補給水ポンプ２２０の下流において２本の分岐管２１０Ａ、２１０Ｂに分岐して、それぞれ復水器３００に接続されている。分岐管２１０Ａには、流量計２３０と第１流量調整弁２４０とが、分岐管２１０Ｂには、流量計２３２と第２流量調整弁２４２とが、それぞれ接続されている。第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２は、復水器３００内で検出される水位及び復水器３００の動作状況、本実施形態では水位の変動に応じて復水器３００への補給水の供給量を調整する機能を有し、適宜の形式の弁を採用することができる。第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２の動作は、後述する補給水系統制御装置４００によって制御される。流量計２３０及び流量計２３２は、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２を通じて補給水タンク２００から復水器３００へ補給される水量を計測するための装置である。補給水系統制御装置４００に関して後述するように、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２により補給水タンク２００から補給される水量は、第１流量調整弁２４０による方が、第２流量調整弁２４２によるよりも大である。以上において、第１流量調整弁２４０が設けられている分岐管２１０Ａに接続する流量計２３０としては、測定精度はあまり高くないものの大流量の測定に適した差圧式流量計が好ましい。一方、第２流量調整弁２４２が設けられている分岐管２１０Ｂに接続する流量計２３２としては、測定精度が高く比較的小流量の測定に適したオーバル型流量計が好ましい。

次に、図２Ａに例示した実施例における補給水系統の動作を説明する。第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２は、復水器３００の水位に所定の低下が検知された場合に、復水器３００へ水補給するように動作する。例えば、復水器３００の水位が基準レベルよりも低いレベルＡまで低下したことを検知した場合、第２流量調整弁２４２を通じて水補給を行い、復水器３００の水位がレベルＡよりも低いレベルＢまで低下したことを検知した場合、第１流量調整弁２４０を通じて水補給を行う。逆洗実施時には、設備リーク等によらない復水器３００の水位変動によって第１流量調整弁２４０、第２流量調整弁２４２を通じて水補給が行われるのを防ぐために、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２はいずれも閉鎖ロックされる。なお、後述するように、本実施例では、復水器３００内の水位が逆洗実施時の水位変動を考慮してもなお異常に低下していると補給水系統制御装置４００で判定された場合には、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２の閉鎖ロックを解除して、ただちに第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２による水補給が行われるようにしている。
実施例２
次に、本実施形態によるチューブリーク等の設備リーク検知機能を含む補給水系統の他の実施例について説明する。図２Ｂに、本実施形態の補給水系統制御装置を含む補給水系統の他の実施例を、模式的に示している。図２Ｂに例示する構成は、図２Ａに示した構成と、補給水タンク２００からの補給水系統の構成のみが異なるので、以下この異なる構成について説明する。図２Ｂの構成例では、補給水配管２１０は、補給水ポンプ２２０の下流において３本の分岐管２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃに分岐して、それぞれ復水器３００に接続されている。分岐管２１０Ａには、流量計２３０と第１流量調整弁２４０とが、分岐管２１０Ｂには、流量計２３２と第２流量調整弁２４２とが、分岐管２１０Ｃには、流量計２３４と第３流量調整弁２４４とが、それぞれ接続されている。

第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２は、復水器３００内で検出される水位及び復水器３００の動作状況、本実施形態では水位の変動に応じて復水器３００への補給水の供給量を調整する機能を有し、適宜の形式の弁を採用することができる。第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２の動作は、後述する補給水系統制御装置４００によって制御される。流量計２３０及び流量計２３２は、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２を通じて補給水タンク２００から復水器３００へ補給される水量を計測するための装置である。補給水系統制御装置４００に関して後述するように、第１流量調整弁２４０により補給水タンク２００から補給される水量は、第２流量調整弁２４２を通じて補給される水量よりも大となるように設定されている。

第３流量調整弁２４４は、あらかじめボイラ水の異常でない自然減少分、言い換えればボイラ水の通常の設備リーク分を補償するように流量を調整した常時リーク補償用の流量調整手段であり、流量計２３４によってリーク補償分の給水量を設定しておく。なお、第３流量調整弁２４４に代えて、ボイラ水の通常の設備リーク分を補償するように流量を調整したオリフィス等の流量調整手段を設けてもよい。

次に、図２Ｂに例示した実施例２における補給水系統の動作を説明する。実施例２の構成では、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２は、図２Ａに例示した実施例１の場合と同様に動作する。逆洗実施時には、実施例１の場合と同様に、設備リーク等によらない復水器３００の水位変動によって第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２を通じて水補給が行われるのを防ぐために、復水器３００内の水位が異常に低下していると判定された場合を除き、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２はいずれも閉鎖ロックされる。また、実施例１の場合と同様に、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２がいずれも閉鎖ロックされている場合であっても、復水器３００内の水位が異常に低下していると判定された場合には、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２のロックを解除して、水位の異常低下を解消するように動作する。

実施例２では、通常運転中は第３流量調整弁２４４により通常運転中の設備リーク量と等しい量にオリフィス等で調整した補給水量が常時補給される。復水器３００の水位に低下が検出された場合には、その水位の低下度合いに応じて第１流量調整弁２４０又は第２流量調整弁２４２を通じて復水器３００に補給水が供給されるとともに、チューブリーク等に起因する水位低下の警報を発する。第１流量調整弁２４０が設けられている分岐管２１０Ａに接続する流量計２３０としては、測定精度はあまり高くないものの大流量の測定に適した差圧式流量計が好ましい。一方、第２流量調整弁２４２及び第３流量調整弁２４４が設けられている分岐管２１０Ｂに接続する流量計２３２、２３４としては、測定精度が高く比較的小流量の測定に適したオーバル型流量計が好ましい。なお、図２Ａの場合と同様に、各流量計の測定精度、及び測定容量に関しては、補給水系統の仕様に応じて適宜決定すればよい。
＝＝本発明の実施形態による補給水系統制御装置４００の説明＝＝
次に、補給水系統制御装置４００について説明する。図３に、本実施形態における補給水系統制御装置４００の構成例を示している。図２Ａ、図２Ｂ、図３に示すように、補給水系統制御装置４００は、補給水タンク２００から復水器３００への補給水供給タイミング及び供給量を制御するとともに、前記した実施例２のようにボイラ水の常時リーク補償機能を備えている場合には、チューブリーク等の設備リーク検知機能をも果たす。図３を参照すると、補給水系統制御装置４００は、入出力インタフェース部４１０、水位判定部４２０、逆洗判定部４３０、補給水量測定部４４０、弁開閉制御部４５０、処理制御部４６０、入力部４７０、及び出力部４８０を備える。本実施形態では、補給水系統制御装置４００は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、ＨＤＤ、ＳＳＤ等の補助記憶デバイス、ＮＩＣ等の通信インタフェースを備える一般的なコンピュータの構成を有しているものとする。

入出力インタフェース部４１０は、復水器３００の水位検出器３４０からの水位信号、図外の発電プラント管理システム等からの逆洗指令信号、流量計２３０、２３２、２３４からの流量信号、及び各流量調整弁２４０、２４２、２４４からの弁状態信号を内部回路へ受け渡すための入力信号インタフェースと、後述の弁開閉制御部４５０からの弁開閉信号を各流量調整弁２４０、２４２、２４４へ送信するための出力信号インタフェースとを有するインタフェース回路である。なお、実施例２における第３流量調整弁２４４は、常時リーク補償分の水補給が行われるように設定しておけばよいので、通常は弁開閉制御部４５０により制御する必要はない。

水位判定部４２０は、入出力インタフェース部４１０からの水位信号を受信して復水器３００内で計測された水位レベルを所定の閾値と比較して判定し、その結果を弁開閉制御部４５０に引き渡す機能を有する。逆洗判定部４３０は、入出力インタフェース部４１０からの逆洗指示信号の有無を判定して、その結果を弁開閉制御部４５０に引き渡す機能を有する。補給水量測定部４４０は、入出力インタフェース部４１０からの流量信号を受け取って、各流量計２３０、２３２により測定された、各流量調整弁２４０、２４２による復水器３００への補給水供給量を算出する。弁開閉制御部４５０は、水位判定部４２０及び逆洗判定部４３０からの判定結果情報、補給水量測定部４４０からの各流量計２３０、２３２により計測された補給水供給量情報と、入出力インタフェース部４１０からの弁状態信号とを受け取って、各流量調整弁２４０、２４２への動作指令信号である弁開閉信号を生成して入出力インタフェース部４１０へ引き渡す機能を有する。

処理制御部４６０は、上記に説明した入出力インタフェース部４１０、水位判定部４２０、逆洗判定部４３０、補給水量測定部４４０、及び弁開閉制御部４５０についての動作を管理する機能を有し、その管理ソフトウェアの実行基盤となるオペレーティングシステム（ＯＳ）を含む。また、処理制御部４６０には、モバイル端末等の外部装置と通信によりデータ授受を実行するための通信インタフェースを設けることができる。なお、本実施形態では、水位判定部４２０、逆洗判定部４３０、補給水量測定部４４０、及び弁開閉制御部４５０は、処理制御部４６０のＯＳ上で動作するソフトウェアプログラムとして構成されるが、少なくともその一部をハードウェアで構成することも可能である。

入力部４７０は、処理制御部４６０に各種指示を入力するための種々の入力デバイスを含み、例えばキーボード、マウス、タッチパッド、音声入力デバイス等の適宜の入力デバイスを設けることができる。出力部４８０は、処理制御部４６０からの各種出力情報を出力するための表示ディスプレイ、プリンタ等の適宜の出力デバイスを含む。
＝＝本発明の実施形態による補給水系統制御処理の説明＝＝
次に、本実施形態における補給水系統制御装置４００によって行われる、チューブリーク等の設備リーク検知処理を含む補給水系統制御処理について説明する。
実施例１の動作（逆洗時閉鎖ロックあり、常時リーク補償なし）
図４Ａに、実施例１における補給水系統制御処理フロー例を示している。図４Ａの処理フローは、図２Ａに例示する実施例１において、補給水系統制御装置４００の処理制御部４６０の制御下で、水位判定部４２０、逆洗判定部４３０、補給水量測定部４４０、及び弁開閉制御部４５０によって主として実行される。

図４Ａの処理フローは、本実施形態の補給水系統制御装置４００が設けられた火力発電所等の発電プラントの稼働とともに実行が開始される（Ｓ５００）。まず、逆洗判定部４３０が、外部から逆洗信号が入力されているか判定し（Ｓ５０２）、逆洗信号が入力されていると判定した場合（Ｓ５０２、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２を閉鎖状態にロックするように指示する信号を、入出力インタフェース部４１０を介して第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２へ送信する（Ｓ５０４）。このように、復水器３００の逆洗実施時に第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２を閉鎖状態にロックすることで、逆洗に伴う復水器３００内の水位変動に起因して不必要に補給水が供給されることが防止される。

次いで、水位判定部４２０が、復水器３００内の水位があらかじめ設定した異常な低水位を示すレベルＣ未満であるか判定する（Ｓ５２２）。復水器３００内の水位があらかじめ設定した異常な低水位を示すレベルＣ未満であると判定された場合（Ｓ５２２、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が、後述のＳ５２６に処理を移行させて、ただちに第１流量調整弁２４０、第２流量調整弁２４２へ解除信号を送信して急速にボイラ水を補給する処理が実行される。これは、なんらかの原因によってボイラ水が多量に失われたと考えられるので、早急にボイラ水を補給水タンク２００から補給する必要があるためである。

Ｓ５２２において、水位判定部４２０が、復水器３００内の水位があらかじめ設定した異常な低水位を示すレベルＣ以上であると判定した場合（Ｓ５２２、Ｎｏ）、次いで、逆洗実施時、Ｓ５０４で第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２の閉鎖ロックが指示されてから、所定の閉鎖ロック設定時間が経過したか判定される（Ｓ５２４）。所定の閉鎖ロック設定時間が経過したと判定された場合（Ｓ５２４，Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０は、第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２へ閉鎖ロック解除信号を送信して逆洗実施時の閉鎖ロック状態を解除し（Ｓ５２６）、引き続き逆洗実施の有無とホットウェル水位の監視を継続する。なお、閉鎖ロック設定時間は、復水器３００の逆洗開始時や終了時の逆洗弁動作に伴う水位の変動が安定するまでの通常の予想時間として、例えば５分等と設定することができる。水位の変動が安定するまでの時間は、プラント毎に確認した測定値に余裕を見込んで決定することもできる。

一方、Ｓ５０２で逆洗信号がないと判定した場合（Ｓ５０２、Ｎｏ）、水位判定部４２０が水位信号による復水器３００内の水位が所定のレベルＡ未満でかつレベルＢ以上であるか判定し（Ｓ５０６）、水位がその範囲にあると判定した場合（Ｓ５０６、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が入出力インタフェース部４１０を介して第２流量調整弁２４２へ弁開放信号を送信する（Ｓ５０８）。次いで、Ｓ５１０で、水位判定部４２０は、復水器３００内の水位が基準値以上となっているか反復して判定し、基準値以上となっていると判定した場合（Ｓ５１０、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が第２流量調整弁２４２に対して閉鎖信号を送信し（Ｓ５１２）、処理をＳ５０２へ戻す。

一方、Ｓ５０６で、水位判定部４２０が、復水器３００内の水位が前記のレベルＢ以上Ａ未満でないと判定した場合（Ｓ５０６、Ｎｏ）、水位判定部４２０は、さらに水位がレベルＢ未満であるか判定し（Ｓ５１４）、水位がレベルＢ未満であると判定した場合（Ｓ５１４、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が入出力インタフェース部４１０を介して第１流量調整弁２４０へ弁開放信号を送信する（Ｓ５１６）。次いで、Ｓ５１８で、水位判定部４２０は、復水器３００内の水位が基準値以上となっているか反復して判定し、基準値以上となっていると判定した場合（Ｓ５１８、Ｙｅｓ）、弁開閉制御部４５０が第１流量調整弁２４０に対して閉鎖信号を送信し（Ｓ５２０）、処理をＳ５０２へ戻す。

以上の処理により、逆洗時は第１流量調整弁２４０及び第２流量調整弁２４２が閉鎖ロックされるため設備リーク等によらない復水器３００内の水位変動によってボイラ水が補給されることが防止される。そして、逆洗実施時以外は、復水器３００内の水位検知結果に応じて適切な水補給が実施される。

なお、水位についての所定のレベルＡ，Ｂ，Ｃは、図２Ａに示すように、いずれも通常の基準水位レベル未満であるとし、その関係は、Ａ＞Ｂ＞Ｃの順に低くなっているものとする。
実施例２（逆洗時閉鎖ロックあり。第３調整弁として流量の小さい調整弁又はオリフィスを設け常時リーク補償をする構成）
図４Ｂに、図２Ｂに例示した実施例２の補給水系統における動作について、補給水系統制御処理フローの一例を示している。図４Ｂの処理フローは、図２Ｂにおいて、補給水系統制御装置４００の処理制御部４６０の制御下で、水位判定部４２０、逆洗判定部４３０、補給水量測定部４４０、及び弁開閉制御部４５０によって主として実行される。図４Ｂの処理フローでは、第３流量調整弁２４４により、設備リーク量に相当する水補給が常時実施されている。

図４Ｂの処理フローは、基本的に図４Ａに例示した実施例１の処理フローと同様であるが、第３流量調整弁２４４によって常時リーク分が補償されているため、復水器３００内の水位がそのようなボイラ水の補給にもかかわらず一定量低下した場合には、常時リークによる自然減少分を超えたチューブリーク等が発生していると考えられるため、Ｓ５０６において復水器３００内の水位がレベルＡを下回っていると判定された場合には、補給水系統制御装置４００に水位低下検知信号を送信するようにしている。

図５に、本実施形態の補給水系統制御装置４００の出力部４８０での表示操作画面５００の構成例を示している。図５の例では、チューブリーク等に起因する水位低下検知時には、水位低下検知表示５３０が表示される。弁状態・手動操作５１０の領域は、第１乃至第３流量調整弁２４０、２４２、２４４の弁の開閉状態が示されるとともに、弁の開閉動作を手動で行うことができる操作部が含まれる。なお、第３流量調整弁２４４については、実施例３に関して説明したように、常時リーク補償分の流量に別途設定しておくことにより省略することもできる。逆洗時弁ロック５２０は、補給水系統制御装置４００が逆洗信号を検知して第１乃至第２３流量調整弁２４０、２４２を閉鎖ロックした場合に点灯される表示である。

水位低下検知５３０は、例えば、実施例２においてボイラ水の常時リーク補償がされているにもかかわらず復水器３００内の水位がレベルＡまで低下したことが検知された場合に点灯するように構成された表示灯である。水位異常警報５４０は、実施例１、２において復水器３００内の水位に、例えばレベルＣを下回るような大幅な水位低下が生じたのを検知した場合に点灯される。水位判定閾値５５０は、補給水系統制御装置４００における弁開閉制御の基準となる水位の判定閾値を設定し表示することを可能としている領域である。なお、表示操作画面５５０の表示内容及び表示形態は、図５の例示に制約されることなく、補給水系統制御装置４００の仕様に応じて適宜に設定することができる。

以上詳細に説明したように、本実施形態の補給水系統制御装置、及び補給水系統制御方法によれば、ボイラ等の熱交換機器におけるチューブリーク等に起因するボイラ水のリークの発生を、早期に精度よく検知することが可能となる。また、チューブリーク等の異常によらないボイラ水の自然減少分を適切に補償することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

１００ ボイラ １５０ 過熱器 １５０ａ 蒸気配管
Ｊ 噴流（チューブリークによる） ２００ 補給水タンク
２１０Ａ，２１０Ｂ，２１０Ｃ 分岐管
２２０ 給水ポンプ
２３０，２３２，２３４ 流量計
２４０，２４２，２４４ 流量調整弁
３００ 復水器 ３１０ 循環水ポンプ ３２０ 冷却管
３３０Ａ 取水口 ３３０Ｂ 排水口 ３４０ 水位検出器
４００ 補給水系統制御装置 ４１０ 入出力インタフェース部
４２０ 水位判定部 ４３０ 逆洗判定部
４４０ 補給水量測定部 ４５０ 弁開閉制御部
４６０ 処理制御部 ４７０ 入力部
４８０ 出力部

Claims (8)

1. ボイラで生成されて動力発生に使用された蒸気を水に戻す復水器への水補給を制御するための補給水系統制御装置であって、
   前記復水器に接続された、前記復水器へ補給水を供給する流量調整弁の開閉状態を制御するための弁開閉制御部を備え、
   前記弁開閉制御部は、前記復水器の冷却系統において逆洗が実施されることを検知した場合に、前記流量調整弁を閉鎖状態に固定する制御を実行する
   ことを特徴とする補給水系統制御装置。
2. 請求項１に記載の補給水系統制御装置であって、
   前記復水器に前記流量調整弁が少なくとも２組接続され、
   前記弁開閉制御部は、前記復水器の水位が所定の範囲内に保持されるように、前記流量調整弁のうち供給流量が小さい方の流量調整弁を通じて前記復水器へ水を供給し、
   前記復水器の水位が前記所定の範囲の下限値以下となった場合に、前記流量調整弁のうち供給流量が大きい方の流量調整弁を通じて前記復水器へ水を供給する
   ことを特徴とする補給水系統制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の補給水系統制御装置であって、
   前記弁開閉制御部が、前記復水器の水位が、あらかじめ設定した異常な低水位まで低下していることを検知した場合、前記復水器の逆洗が実施されることを検知し、前記流量調整弁を閉鎖状態に固定する制御を実行している場合であっても、当該閉鎖状態を解除するように前記流量調整弁を制御する、
   ことを特徴とする補給水系統制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載の補給水系統制御装置であって、
   前記復水器には、前記ボイラに供給される水の常時リーク量に相当する量の水を継続的に補給するための水補給手段が接続されている
   ことを特徴とする補給水系統制御装置。
5. 請求項２に記載の補給水系統制御装置であって、
   前記復水器には、前記ボイラに供給される水の常時リーク量に相当する量の水を継続的に補給するための水補給手段が接続されており、
   前記復水器の水位が前記所定の範囲の下限値を下回った場合に、その旨の情報を出力する
   ことを特徴とする補給水系統制御装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の補給水系統制御装置であって、前記ボイラが発電プラントに設けられて発電用蒸気タービンに蒸気を供給していることを特徴とする補給水系統制御装置。
7. ボイラで生成されて動力発生に使用された蒸気を水に戻す復水器への水補給を制御するための補給水系統制御方法であって、
   前記復水器に接続された、前記復水器へ補給水を供給するための流量調整弁の開閉状態を制御するための補給水系統制御装置が、
   前記復水器の冷却系統において逆洗が実施されているか判定し、前記逆洗が実施されていると判定した場合、前記流量調整弁を閉鎖状態に固定する制御を実行する
   ことを特徴とする補給水系統制御方法。
8. 請求項７に記載の補給水系統制御方法であって、
   前記復水器には、前記ボイラに供給される水の常時リーク量に相当する量の水が継続的に補給される
   ことを特徴とする補給水系統制御方法。

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