JP2015017588A - Protection device of steam turbine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フラッシュバック現象やウォーターインダクション等を防止する装置を備えた蒸気タービンシステムの保護装置に関する。 The present invention relates to a protection device for a steam turbine system including a device for preventing a flashback phenomenon, water induction, and the like.
原子力または火力発電プラントでは、蒸気タービンで膨張仕事の終わった排気蒸気を冷却によって凝縮させるために復水器が設置されており、この復水器内には排気蒸気を冷却するために水冷型の伝熱管が設置されている。また、図10のように蒸気タービン1を流れる蒸気の一部を抽気し、この抽気蒸気Sを発電プラントの配置上の観点より復水器2内に設置された給水加熱器3に加熱源として抽気管4を介して供給するようにしたものがある。この給水加熱器3では、抽気蒸気Sが給水加熱器3内の伝熱管31を通じて復水または給水と熱交換を行い、復水または給水によって熱量を奪われた抽気蒸気は凝縮し、ドレン(保有水)32となって給水加熱器3内に溜められる。通常運転時には給水加熱器3内の水位をある所定の位置で保つように、図示しないドレン弁によってドレンの排出が制御されている。
In a nuclear power plant or a thermal power plant, a condenser is installed to condense exhaust steam, which has been expanded by a steam turbine, by cooling, and a water-cooled type is used in the condenser to cool the exhaust steam. Heat transfer tubes are installed. Further, as shown in FIG. 10, a part of the steam flowing through the
原子力または火力発電プラントにおいて、通常運転中に負荷遮断や、原子炉あるいはボイラー等の蒸気発生器が停止したときには蒸気タービン1へ導入される蒸気量が急激に減少するため、復水器2と連結されている蒸気タービン1の内部圧力が低下する。このため、抽気管4内部の圧力および抽気管4に接続されている給水加熱器3内部の圧力が低下する場合がある。
In a nuclear power plant or thermal power plant, when the load is shut off during normal operation, or when a steam generator such as a nuclear reactor or a boiler is stopped, the amount of steam introduced into the
給水加熱器3内のドレン32は、通常運転時の給水加熱器3内部圧力に相当する飽和水のため、圧力低下が起こるとドレンは減圧沸騰(フラッシュ)し、発生したフラッシュ蒸気が抽気管4内を逆流して蒸気タービン1内に流入し、蒸気タービン1の回転数を上昇させるフラッシュバック現象が起こることがある。
フラッシュバック現象が発生すると、蒸気タービン1の動翼および静翼へ過度な力が加わり、これらタービン翼の損傷や破損の原因となる。
Drain 3 2 in the
When the flashback phenomenon occurs, an excessive force is applied to the moving blades and stationary blades of the
従来、フラッシュバック現象を防止するため、抽気管4に逆流蒸気を防止する目的で逆止弁を設置するとか、蒸気タービン1と給水加熱器3とを接続する抽気管4の中間部を開閉弁を備えた連通配管を介して復水器2に接続し、蒸気タービン1の内部圧力が給水加熱器3内部のドレンの蒸気圧よりも低下したことを検知すると、閉状態にあった開閉弁を開状態に切替えてドレン蒸気を復水器2に逃がして蒸気タービン1内部へ侵入するのを防止するようにした発明等がある。
Conventionally, in order to prevent a flashback phenomenon, a check valve is installed in the
また、発電プラント運転中に給水加熱器3内の伝熱管31が損傷した場合などの異常が生じたとき、給水加熱器3内のドレン32が所定の水位よりも上昇する場合がある。給水加熱器3内のドレン32が増加すると、給水加熱器3のドレン32が抽気管4を逆流し、最悪の場合蒸気タービン1内へ流入するウォーターインダクションが起こることがある。ウォーターインダクションによって、回転している蒸気タービン1内に水が流入すると、タービン内構造物の破壊や損傷の原因となる。
Further, when an abnormality such as a case where
ウォーターインダクションの発生を防止するため、上昇したドレン32水位を低下させる方法として通常運転時に使用するドレン排出ラインに加えて、非常用ドレン排出ラインを設けた発明や、蒸気タービン1と給水加熱器3とを接続する抽気管4の途中に遮断弁を設けるとともに、この遮断弁の下流にドレンポットを設け、このドレンポットの水位が一定値を超えた場合、遮断弁を閉止してドレン32が蒸気タービン1内に流入するのを防止するとともにドレンポット下流のドレン排出弁を閉状態から開状態に切り換えるようにした発明、更には、ドレン32が給水加熱器3内の所定水位を超えるとU字管を通じてオーバーフローして復水器2へ排出されるようにした発明等がある。
To prevent the occurrence of the water induction, in addition to the drain discharge line to be used as a method of lowering elevated
発電プラントの配置上の観点から、図10のように蒸気タービン1の低圧段落に接続した抽気管4の途中には抽気逆止弁を設けずに抽気管4を直接復水器2内で給水加熱器3に接続するようにした構成の場合、給水加熱器3内のドレン32のエネルギーが低く、フラッシュバックによって逆流する蒸気エネルギーが小さい発電プラントには適しているが、発電プラントの大容量化に伴い、給水加熱器3内のドレン32が増加すると、フラッシュバック時に逆流する蒸気量が増加して蒸気タービン1に悪影響を与える可能性がある。このため、図10の構成は大容量の発電プラントには不向きといえる。
From the viewpoint of the arrangement of the power plant, as shown in FIG. 10, the
また、図10のように抽気管4を復水器2内で給水加熱器3に接続する構成の場合、抽気管4に抽気逆止弁や仕切弁を設置しようとすると、それらの弁の保守や点検のために、抽気管4の弁との接続部分を復水器2の外に引き出すように配管する必要がある。このため、抽気管4の配管経路が図10のように直線状にはならず、配管工事が複雑になる可能性がある。
In addition, in the case where the
また、給水加熱器3には、通常ドレン水位が異常に高くなった場合に備えてドレンを直接復水器2に逃がすための非常用ドレン管(図示せず)を設けている。この非常用ドレン管は、給水加熱器3の伝熱管31が破断した場合に漏出される復水流量を想定して設計されているものの、想定量以上の復水が給水加熱器3内部に漏出したときには抽気管4にドレンが逆流する可能性がある。勿論、漏出される復水量を多く見積もって設計することも可能ではあるが、その場合ドレン管の口径を太くする必要があり、ドレン管に設置される調節弁もその配管口径、流量に合わせたものを選定する必要があり、発電プラント機器のレイアウト上および設備費が嵩む等の理由で好ましくない。
Further, the
また、ドレンが給水加熱器内の所定水位を超えるとU字管を通じてオーバーフローして復水器へ排出されるようにした発明の場合、ウォーターインダクションを防止することはできるが、負荷遮断時のフラッシュバックには対応できないという欠点がある。 In addition, in the case of the invention in which when the drain exceeds the predetermined water level in the feed water heater, it overflows through the U-shaped pipe and is discharged to the condenser, water induction can be prevented, but the flash when the load is interrupted There is a disadvantage that it can not cope with the back.
そこで本発明は、逆止弁、仕切弁、調節弁等の各種弁および制御装置を必要とせずにフラッシュバック現象およびウォーターインダクションを防止することができ、しかも、整備保守が不要、あるいは整備や保守を極めて簡潔に行うことができる信頼性の高い蒸気タービンシステムの保護装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can prevent flashback phenomenon and water induction without requiring various valves and control devices such as a check valve, a gate valve, and a control valve, and does not require maintenance or maintenance or maintenance. An object of the present invention is to provide a highly reliable protection device for a steam turbine system that can be performed in a very simple manner.
上記の目的を達成するため、本発明の実施形態は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮する復水器と、前記蒸気タービンからの抽気蒸気で給水または復水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンと前記給水加熱器を接続する抽気管とを備えた蒸気タービンシステムの保護装置において、中間部にU字管を備えた連通配管により前記抽気管および前記復水器間を接続するとともに、当該連通配管の一端部と前記抽気管とが接続される第1接続部を、当該連通配管の他端部と前記復水器とが接続される第2接続部の位置よりも下位に設置することにより、前記第1接続部に作用する圧力と前記第2接続部に作用する復水器内圧力との差圧に基づいた水頭分の自由水面を前記連通配管内に形成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention includes a steam turbine, a condenser that condenses exhaust steam from the steam turbine, and feed water that heats feed water or condensate with extracted steam from the steam turbine. In a protection device for a steam turbine system including a heater, and a bleed pipe connecting the steam turbine and the feed water heater, a communication pipe having a U-shaped pipe at an intermediate portion between the bleed pipe and the condenser And connecting the one end portion of the communication pipe to the extraction pipe from the position of the second connection portion to which the other end portion of the communication pipe and the condenser are connected. Is also provided at a lower position to form a free water surface in the communication pipe for the head of water based on the differential pressure between the pressure acting on the first connection portion and the pressure in the condenser acting on the second connection portion It is characterized by doing.
また、本発明の他の実施形態は、蒸気タービンと、前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮する復水器と、前記蒸気タービンからの抽気蒸気で給水または復水を加熱する給水加熱器と、前記蒸気タービンと前記給水加熱器を接続する抽気管とを備えた蒸気タービンシステムの保護装置において、中間部にU字管を備えた連通配管により前記給水加熱器および前記復水器間を接続するとともに、当該連通配管の一端部と前記給水加熱器とが接続される第3接続部を、当該連通配管の他端部と前記復水器とが接続される第2接続部の位置よりも下位に設置することにより、前記第3接続部に作用する圧力と前記第2接続部に作用する復水器内圧力との差圧に基づいた水頭分の自由水面を前記連通配管内に形成することを特徴とする。 Another embodiment of the present invention is a steam turbine, a condenser that condenses exhaust steam from the steam turbine, a feed water heater that heats feed water or condensate with extracted steam from the steam turbine, In a protection apparatus for a steam turbine system including the steam turbine and a bleed pipe for connecting the feed water heater, the feed water heater and the condenser are connected by a communication pipe having a U-shaped tube at an intermediate portion. In addition, the third connection portion where the one end portion of the communication pipe is connected to the feed water heater is lower than the position of the second connection portion where the other end portion of the communication pipe is connected to the condenser. A free water surface for the head of water based on the differential pressure between the pressure acting on the third connection portion and the pressure in the condenser acting on the second connection portion is formed in the communication pipe. It is characterized by.
本発明によれば、逆止弁、仕切弁、調節弁等の各種弁および制御装置を必要とせずにフラッシュバック現象およびウォーターインダクションを防止することができ、しかも、整備保守が不要、あるいは整備や保守を極めて簡潔に行うことができる信頼性の高い蒸気タービンシステムの保護装置を提供することができる。 According to the present invention, flashback phenomenon and water induction can be prevented without requiring various valves and control devices such as a check valve, a gate valve, and a control valve, and maintenance and maintenance are unnecessary or It is possible to provide a highly reliable protection device for a steam turbine system that can perform maintenance extremely simply.
以下、本発明に係る蒸気タービンシステムの保護装置の実施形態について、図面を参照して説明する。
(実施形態1)
図1乃至図3を参照して本発明の実施形態1に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。
Hereinafter, an embodiment of a protection device for a steam turbine system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
A protection device for a steam turbine system according to
図1は本発明の実施形態1に係る蒸気タービンシステムの保護装置の通常運転時の状態を示す概略図であり、図2は実施形態1に係る蒸気タービンシステムの保護装置の抽気管内の圧力低下時の状態を示す概略図であり、さらに、図3は実施形態1に係る蒸気タービンシステムの保護装置の伝熱管破断時の状態を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state during normal operation of the protection device for the steam turbine system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 illustrates a pressure drop in the extraction pipe of the protection device for the steam turbine system according to the first embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a state when the heat transfer tube of the protection device of the steam turbine system according to the first embodiment is broken.
図1乃至図3において、本実施形態1に係る蒸気タービンシステムの保護装置は、主な構成要素として、蒸気タービン1と、復水器2と、給水加熱器3と、抽気管4と、連通配管5とを備えている。
1 to 3, the protection device for a steam turbine system according to the first embodiment includes, as main components, a
蒸気タービン1は途中のタービン段落で蒸気を抽気できるように構成され、抽出された抽気蒸気Sは、抽気管4を介して復水器2内に設置されている給水加熱器3に供給されるように構成されている。給水加熱器3内部に供給された抽気蒸気Sは、伝熱管31内を流れる給水または復水と熱交換することにより冷却され、凝縮してドレン32として給水加熱器3内に保有される。以下、給水加熱器3内に保有されるドレン32を保有水32と呼称する。
The
一方、復水器2の内部は、蒸気タービン1で膨張仕事の終わった排気蒸気を凝縮して復水させるために、器内に設置した伝熱管(図示せず)内を流れる海水等の冷却水によって冷却されており、器内で凝縮したタービン排気蒸気は飽和圧力および飽和温度になっている。以上の構成は、抽気蒸気を給水加熱器に導入する蒸気タービンシステムに通常採用されている構成である。
On the other hand, in the
実施形態1は、以上の蒸気タービンシステムに対して、抽気管4と復水器2との間を、中間部にU字管(Uシール部とも呼称される)を有する連通配管5によって連通させるように構成したことを特徴とするものである。
In the first embodiment, the above-described steam turbine system is communicated between the
この連通配管5は、U字管51の両端部のうちの一端部は水平状に形成された下部接続管52を経て抽気管4の下方の部位に接続されて、抽気管4内部と連通している。また、U字管51の他端部は垂直状に上方に伸びて配管口径拡大部53およびL字状に形成された上部接続管54を経て復水器2の上方の部位に接続されて、復水器2内部と連通している。ここで、下部接続管52と抽気管4との接続部を第1接続部6と呼称し、上部接続管54と復水器2との接続部を第2接続部7と呼称する。なお、第1接続部6の位置は、第2接続部7の位置よりも下位に設置するようにしてある。
The
そして、U字管51の上部に位置する配管口径拡大部53は、抽気管4内の圧力低下事象が発生したときに、配管口径拡大部53内で水頭の変化が現れるようにして連通配管5から復水器2内に多量の貯水8が放出されるように設けたものである。
The pipe size enlargement unit 3 located at the top of the
そして、このように構成された連通配管5の内部に図示しない注水口から初期水張りを行なう。すると、第1接続部6に作用する抽気管4内部の圧力P1と、第2接続部7に作用する復水器2内部の圧力P2との差圧(P1−P2)分の水頭“a”に対応した貯水8の自由水面が、配管口径拡大部53内に現れる。この自由水面の位置は、U字管51によって安定して保持される。
Then, initial water filling is performed from a water inlet (not shown) inside the
以下、本実施形態1による蒸気タービンシステムの保護装置の応動を幾つかのケースに分けて説明する。
(i)通常運転時
図1は、蒸気タービンシステムの保護装置の通常運転時の状態を示している。
図中、“a”、“b”、“c”は何れも第1接続部6を基準水位(L1)としたときの水頭を表わしており、このうち、“a”は前述したように蒸気タービン1の通常運転時の水頭であり、第1接続部6に作用する抽気管4内部の圧力P1と第2接続部7に作用する復水器2内部の圧力P2との差圧(P1−P2)に対応して、第1接続部6の基準水位(L1)から配管口径拡大部53内に形成された自由水面の位置(L2)までの高さ(L2−L1)を維持している。また、“b”は第1接続部6の基準水位(L1)から連通配管5の最も高い位置(この場合、配管口径拡大部53内の頂部位置;L3)までの高さ(L3−L1)に対応し、さらに“c”は第1接続部6の基準水位(L1)から蒸気タービン1および抽気管4の接続部の位置(L4)までの高さ(L4−L1)に対応している。
Hereinafter, the response of the protection device for the steam turbine system according to the first embodiment will be described in several cases.
(I) During Normal Operation FIG. 1 shows a state during normal operation of the protection device for the steam turbine system.
In the figure, “a”, “b”, and “c” all represent the head when the first connecting
ここで、連通配管5内の貯水8は復水器2内の圧力P2に晒されていることにより、復水器2内圧力の飽和温度以下に低下するため、常に給水加熱器3の保有水32よりもエネルギーが低い状態に保たれている。
Here, by
(ii)抽気管4内の圧力低下時
図2は、抽気管4内の圧力低下時の状態を示している。
抽気管4内の圧力低下の原因としては、蒸気タービンシステムの運転中に負荷遮断が発生したときとか、蒸気発生部に停止事象が発生して蒸気タービン1に流れる蒸気が減少したときに復水器2と連結されている蒸気タービン1内の圧力も低下することで起こる。
(Ii) When the pressure in the
The cause of the pressure drop in the
蒸気タービン1と抽気管4によって接続される給水加熱器3内の圧力が低下すると、給水加熱器3の保有水32は通常運転時の給水加熱器3内圧力の飽和水となっているため、当該保有水32がフラッシュし、フラッシュバック現象が発生する。そして、抽気管4内の圧力低下によって、第1接続部6に作用する圧力P1と、第2接続部7に作用する圧力P2との差圧(P1−P2)が蒸気タービン1の通常運転時よりも減少する。この通常運転時よりも差圧が減少したことによって自由水面の水位はL5まで下がり、このときの水頭は“a´”となる。この結果、配管口径拡大部53内から水頭差(a−a´)言い換えれば水位差(L2−L5)分の貯水8が矢印のように連通配管5のU字管51および下部接続管52を通って第1接続部6から抽気管4内に放出され、給水加熱器3内に至る。
When the pressure in the
このとき放出された貯水8は、給水加熱器3内のフラッシュ蒸気と熱交換してフラッシュ蒸気を凝縮させて飽和水にし、給水加熱器3に落下させる。給水加熱器3内では保有水32と放出された貯水とが混合することによって、保有水32の温度を低下させ、保有水32のフラッシュを抑える。このようにして、蒸気タービン1へのフラッシュ蒸気の流入を防ぎ、フラッシュバック現象を防止することが可能となる。
The stored
抽気管4の圧力低下時に、蒸気タービン1に影響のない程度までフラッシュ蒸気を凝縮させるためには、十分な量の貯水を放出する必要があり、このため本実施形態1では水頭差(a−a´)の変化が起こる高さの位置に、連通配管5の口径を大きくした配管口径拡大部53を設置して連通配管5の口径の断面積が増加する分、放出可能な貯水8の量を増加させるようにしている。
In order to condense the flash steam to a level that does not affect the
なお、本実施形態1では抽気管4内の圧力低下に基づいて、貯水8の水頭差(a−a´)が連通配管5の配管口径拡大部53内で発生させるようにして大量の貯水8を放出させるようにしたが、配管口径拡大部53を設けなくても、連通配管5全体を大口径とする等により、フラッシュ蒸気と熱交換する十分な貯水を放出できるようにすれば、必ずしも配管口径拡大部53を設置する必要はない。
Incidentally, on the basis of the pressure drop of the
(iii)伝熱管の破断時
図3は、給水加熱器3内の伝熱管31の破断等によって、給水加熱器3内の保有水32が増加し、抽気管4まで逆流した状態を示している。
給水加熱器3内の保有水32の水位が上昇し、抽気管4内を逆流して第1接続部6の水位を超えて抽気管4内を高さdの水位まで上昇したとする。このとき、連通配管5内はこの水位の高さd分だけ貯水8の水位も上昇するため、貯水8は水位が配管口径拡大部53内の頂部高さL3よりも上昇すると、復水器2へオーバーフローし始め、連通配管5のL字状の上部接続管54から第2接続部7を通って復水器2内に放出される。
(Iii) at break Figure of the
Water supply level of
このように、水位上昇分に相当する量の保有水32を抽気管4から連通配管5を通して復水器2に放出させることにより、蒸気タービン1へのウォーターインダクションを防止することが可能となる。
Thus, by releasing the amount of held
なお、給水加熱器3の保有水32の水位上昇時に、ウォーターインダクションを防止するためには、貯水8がオーバーフローするときの水頭“b”が、定常時の水頭“a”と、第1接続部6の高さから蒸気タービン1と抽気管4との接続部までの水頭“c”の和よりも小さくなるような構成にする、すなわち(b<a+c)という条件式が成立しなければならない。
Incidentally, when the water level rise in the
仮に、オーバーフローするときの水頭“b”が、定常時の水頭“a”と、第1接続部6の高さから蒸気タービン1と抽気管4との接続部までの水頭“c”の和以上となるような構成にする(b≧a+c)と、給水加熱器3から上昇した保有水32の水位が蒸気タービン1と抽気管4との接続部までの高さc(L4)に達しても、頂部高さb(L3)を超えて復水器2へ保有水を放出できないため、蒸気タービン1へのウォーターインダクションを防止することはできない。
If the overflow head “b” exceeds the sum of the steady head “a” and the head “c” from the height of the
なお、図3では、給水加熱器3内の伝熱管31が破断した状態を模擬して示しているが、給水加熱器3内の保有水32が増加する原因は、給水加熱器3内の伝熱管31の破断だけに限定されるものではない。
In FIG. 3, although the
以上述べたように、本実施形態1によれば従来の技術に用いられていた逆止弁、仕切弁、調節弁等の各種弁や制御装置を一切設けずに、フラッシュバック現象とウォーターインダクションとを防止する信頼性の高い蒸気タービンシステムの保護装置を提供することができる。しかも、逆止弁、仕切弁、調節弁等の各種弁や制御装置を必要としない分、整備や保守が不要、あるいは整備や保守を極めて簡潔に行うことができる。 As described above, according to the first embodiment, the flashback phenomenon, the water induction, the control valve, the check valve, the various valves such as the check valve, and the control valve that are used in the prior art are not provided. A highly reliable protection device for a steam turbine system can be provided. Moreover, since various valves such as a check valve, a gate valve, and a control valve and a control device are not required, maintenance and maintenance are unnecessary, or maintenance and maintenance can be performed very simply.
(実施形態2)
図4を参照して、本発明の実施形態2に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、実施形態1と同一構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(Embodiment 2)
With reference to FIG. 4, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on
図4において、本実施形態2が実施形態1と異なる点は、連通配管5の下部接続管52の開口端面に「蓮口」のように、多数の小孔を開けた散水装置9を設置した点である。この散水装置9は、抽気管4の圧力低下時に貯水8を抽気管4内でシャワー状に均一に放出することを目的としたものである。
4, the
本実施形態2によれば、実施形態1の効果に加え、連通配管5の下部接続管52の開口端面に散水装置9を設置することによって、放出される貯水8とフラッシュ蒸気が熱交換する表面積が増加するため、効率良くフラッシュ蒸気と熱交換することができるという特長がある。
According to the second embodiment, in addition to the effects of
(実施形態3)
図5を参照して、本発明の実施形態3に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、実施形態1と同一の構成には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 5, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on
図5は、発電プラントの通常運転時における実施形態3の状態を示している。図5において、実施形態1と異なる点は、連通配管5の下部接続管52が図1のように水平形状ではなく、U字管51の端部から上部に緩く傾斜し、先端部の第1接続部6が抽気管4の内部に突出するように形成されている点と、第1接続部6の開口端面が抽気管4を流れる抽気蒸気Sの下流方向に向くように設置されている点と、抽気管4内を流れる抽気蒸気ドレンを回収して連通配管5内に補給するドレン回収配管10を設置した点と、さらに、連通配管5の下部接続管52の開口端面に実施形態2(図4)と同様の散水装置9を設置した点である。ここで、抽気蒸気ドレンとは、蒸気タービン1内での蒸気の膨張過程で発生する液相の水が抽気管4に流入するものと、抽気蒸気Sが抽気管4を流れるときに凝縮するものを指す。
FIG. 5 shows the state of the third embodiment during normal operation of the power plant. 5, differs from the
ドレン回収配管10は、抽気管4に流れる抽気蒸気ドレンを取り入れる部位を第1接続部6よりも上位の適宜な部位に定め、この取り入れる部位と下部接続管52の中間部との間に接続されている。ここで、下部接続管52の中間部とは、U字管51に接続される端部と第1接続部6との間という意味である。
本実施形態3は、ドレン回収配管10を設置することにより、前述した実施形態1における連通配管5への初期水張りを不要にすることができるほか、連通配管5の貯水8が何らかの理由で減少した場合でも、ドレン回収配管10から常に抽気管4から抽気蒸気ドレンとして液相の水を供給することができるため、連通配管5に液相の水を供給する必要が無いといった特長を有している。
In the third embodiment, by installing the
なお、連通配管5内に貯水8が水頭“a”まで満たされているときは、ドレン回収配管10から液相の水が供給されても、供給された水と等量の水が下部接続管52からオーバーフローして抽気管4に戻されて給水加熱器3に落下するので、配管口径拡大部53の水位は上昇することなくL2が維持される。
When the
本実施形態3によれば、実施形態1の効果に加えて、連通配管5への初期水張りを含め、連通配管5に液相の水を供給する必要が無いため、整備保守がより一層簡潔になるという効果を得ることができる。
According to the third embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, it is not necessary to supply liquid water to the
(実施形態4)
図6を参照して、本発明の実施形態4に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、実施形態1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 4)
With reference to FIG. 6, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on
図6は、発電プラントの通常運転時における実施形態4の状態を示している。本実施形態4が実施形態1と異なる点は、下部接続管52の水平形状部分を抽気管4まで伸ばす代わりに、途中で下側に曲げて給水加熱器3内部に接続するように構成した点である。ここで、給水加熱器3と連通配管5の下部接続管52の接続部を第3接続部11と呼称する。
本実施形態4は、基本的には実施形態1と同等の効果を奏するが、連通配管5が給水加熱器3に接続されることによって、実施形態1では得られない特徴を備えている。
FIG. 6 shows a state of the fourth embodiment during normal operation of the power plant. The
Although this
すなわち、蒸気タービンシステムの通常運転時において、連通配管5内に貯水8の自由水面を形成させるために、第3接続部11に作用する圧力(P3)と、復水器2の圧力(P2)との圧力差(P3−P2)に基づく水頭“a”分、貯水8が連通配管5内に満たされている。このとき、第3接続部11に作用する圧力(P3)は給水加熱器3内の圧力と同等である。
That is, during normal operation of the steam turbine system, in order to form the free water surface of the
本実施形態4の場合も、蒸気タービンシステムの運転中に負荷遮断等により、給水加熱器3の圧力(P3)が低下すると、実施形態1の場合と同様、給水加熱器3内の保有水32がフラッシュし、フラッシュバック現象が発生するが、給水加熱器3内の圧力低下によって、貯水の水頭が“a´”まで下がり、定常時との間の水頭差“a−a´”分の貯水8が連通配管5の下部接続管52を通って第3接続部11より給水加熱器3内に放出される。第3接続部11から圧力低下に相当する水頭“a−a´”分の貯水8が給水加熱器3に放出されるため、給水加熱器3内の保有水32と貯水8が混合して保有水温度が低下する。この結果、保有水32のフラッシュが抑えられ、フラッシュバック現象を防止することが可能となる。
Also in the case of the fourth embodiment, when the pressure (P 3 ) of the
本実施形態4では、給水加熱器3内に直接貯水8を放出するため、給水加熱器3内の圧力低下によるフラッシュ蒸気との熱交換よりも、保有水の飽和温度を減じることが主目的となる。蒸気タービン1に影響のない程度までフラッシュ蒸気を抑制するためには、保有水32の冷却に十分な量の貯水を放出する必要がある。
In the fourth embodiment, since the stored
一方、蒸気タービンシステムの運転中に伝熱管31の破断等により給水加熱器3内の保有水32の水位が上昇すると、連通配管5内の水位も上昇する。連通配管5内の貯水8の水位が頂部の高さ“b”を超えれば、貯水8は連通配管5からオーバーフローし、第2接続部7を通って、復水器2内に放出される。この結果、実施形態1と同様にウォーターインダクションを防止することができる。
On the other hand, when the water level of the held
以上述べたように、本実施形態4によれば、基本的には実施形態1と同等の効果を奏するが、連通配管5の一端部を抽気管4に替えて給水加熱器3に接続することによって、実施形態1よりも一層フラッシュバック現象を防止することが可能となる。
As described above, according to the fourth embodiment, basically the same effect as in the first embodiment is obtained, but one end of the
図7を参照して、本発明の実施形態5に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、実施形態4と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
With reference to FIG. 7, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on
本実施形態5は、実施形態4で説明した下部接続管52と給水加熱器3との第3接続部11の先端開口端面に、図4と同様の多数の小孔を開けた散水装置9を設置したことを特長とするものである。第3接続部11の先端開口端面に散水装置9を取り付けることにより、給水加熱器3内の圧力低下時に、給水加熱器3内の広範囲に貯水を放出することができ、保有水32を冷却することに加えて、発生したフラッシュ蒸気とも熱交換する効果が得られる。
本実施形態5によれば、実施形態2の場合と同様に放出される貯水とフラッシュ蒸気が熱交換する表面積が増加するため、効率良く熱交換することが可能となる。
The fifth embodiment, the tip opening end surface of the third connecting
According to the fifth embodiment, since the surface area of heat exchange between the stored water and the flash steam that is released is increased as in the case of the second embodiment, heat exchange can be performed efficiently.
(実施形態6)
図8を参照して、本発明の実施形態6に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、前述した実施形態4と同一構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(Embodiment 6)
With reference to FIG. 8, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on
図8は、本実施形態6における発電プラントの通常運転時の状態を示している。図8において、本実施形態6が実施形態4(図6)と異なる点は、U字管51の一端部に連通する下部接続管52を水平形状とする代わりに、上部に緩く傾斜させてその中間部から下側に曲げて給水加熱器3内部に接続するように構成した点と、抽気管4内を流れる抽気ドレンを回収して連通配管5内の貯水8を補給するためのドレン回収配管10を設置していることである。
FIG. 8 shows a state during normal operation of the power plant according to the sixth embodiment. 8, the
ドレン回収配管10は、抽気管4に流れる抽気蒸気ドレンを取り入れる部位を、下部接続管52の最高位置よりも上位の適宜な部位に定め、この取り入れる部位と下部接続管52の中間部との間に接続されている。ここで、中間部とは、下側に曲がる頂部よりも若干低い傾斜部分を指す。
本実施形態6では蒸気タービンシステムの通常運転時、ドレン回収配管10から連通配管5に抽気管4内を流れる液相の水が供給されるが、連通配管5内に貯水8が水位L2(水頭“a”に対応)まで満たされているときは、供給された水と等量の水が下部接続管52からオーバーフローして抽気管4に戻され、給水加熱器3に供給される。この結果、配管口径拡大部53の水位は上昇することなくL2が維持される。
以上述べたように本実施形態6によれば、実施形態4の有する効果に加え、実施形態3の発明の効果を得ることができる。
In the sixth embodiment, during normal operation of the steam turbine system, liquid-phase water flowing in the
As described above, according to the sixth embodiment, the effects of the invention of the third embodiment can be obtained in addition to the effects of the fourth embodiment.
(実施形態7)
図9を参照して、本発明の実施形態7に係る蒸気タービンシステムの保護装置について説明する。なお、実施形態1と同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。
(Embodiment 7)
With reference to FIG. 9, the protection apparatus of the steam turbine system which concerns on Embodiment 7 of this invention is demonstrated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as
本実施形態7は、連通配管5上の配管口径拡大部53に貯水8を冷却する冷却装置12を設置したことを特徴とするものである。冷却装置12によって配管口径拡大部53に満たされている貯水8はフラッシュ蒸気を凝縮させるために必要十分な温度まで冷却される。
This embodiment 7 is characterized in that it has installed a cooling device 12 for cooling the
実施形態1および実施形態4で述べたように、抽気管4や給水加熱器3内の圧力が低下したとき、貯水8が抽気管4または給水加熱器3に放出されるが、放出される貯水8の温度が低いほどフラッシュ蒸気を凝縮させる効果が高いため、放出させる貯水8の量を減らすことができる。
As described in the first embodiment and the fourth embodiment, when the pressure in the
なお、図9に示した例では、配管口径拡大部53内に冷却装置12を設置しているが、本実施形態7はこれに限定されるものではなく、連通配管5の配管口径拡大部53以外の部分に冷却装置12を設置して貯水8を冷却するように構成しても良い。さらに、連通配管5に対して並列に新たな配管を接続して貯水8を連通配管5と新たな配管との間を循環するように構成したうえで、新たな配管に冷却装置12を設置することにより貯水8を冷却させるようにしてもよい。
In the example shown in FIG. 9, although installed a cooling device 12 to the pipe diameter enlarged
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, these embodiment was shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…蒸気タービン、2…復水器、3…給水加熱器、31…伝熱管、32…保有水(ドレン)、4…抽気管、5…連通配管、51…U字管、52…下部接続管、53…配管口径拡大部、54…上部接続管、6…第1接続部、7…第2接続部、8…貯水、9…散水装置、10…ドレン回収配管、11…第3接続部、12…冷却装置。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
中間部にU字管を備えた連通配管により前記抽気管および前記復水器間を接続するとともに、当該連通配管の一端部と前記抽気管とが接続される第1接続部を、当該連通配管の他端部と前記復水器とが接続される第2接続部の位置よりも下位に設置することにより、前記第1接続部に作用する圧力と前記第2接続部に作用する復水器内圧力との差圧に基づいた水頭分の自由水面を前記連通配管内に形成することを特徴とする蒸気タービンシステムの保護装置。 A steam turbine, a condenser that condenses exhaust steam from the steam turbine, a feed water heater that heats feed water or condensate with extracted steam from the steam turbine, and connects the steam turbine and the feed water heater In a protection device for a steam turbine system comprising a bleed pipe,
The extraction pipe and the condenser are connected by a communication pipe having a U-shaped pipe at an intermediate portion, and a first connection part where one end of the communication pipe is connected to the extraction pipe is connected to the communication pipe. The pressure acting on the first connection part and the condenser acting on the second connection part are installed at a position lower than the position of the second connection part where the other end of the condenser and the condenser are connected. A protection device for a steam turbine system, wherein a free water surface corresponding to a water head based on a pressure difference from an internal pressure is formed in the communication pipe.
中間部にU字管を備えた連通配管により前記給水加熱器および前記復水器間を接続するとともに、当該連通配管の一端部と前記給水加熱器とが接続される第3接続部を、当該連通配管の他端部と前記復水器とが接続される第2接続部の位置よりも下位に設置することにより、前記第3接続部に作用する圧力と前記第2接続部に作用する復水器内圧力との差圧に基づいた水頭分の自由水面を前記連通配管内に形成することを特徴とする蒸気タービンシステムの保護装置。 A steam turbine, a condenser that condenses exhaust steam from the steam turbine, a feed water heater that heats feed water or condensate with extracted steam from the steam turbine, and connects the steam turbine and the feed water heater In a protection device for a steam turbine system comprising a bleed pipe,
The feed water heater and the condenser are connected by a communication pipe having a U-shaped tube in the middle part, and a third connection part to which one end of the communication pipe and the feed water heater are connected is By installing it at a position lower than the position of the second connection part where the other end of the communication pipe and the condenser are connected, the pressure acting on the third connection part and the pressure acting on the second connection part A protection device for a steam turbine system, wherein a free water surface corresponding to a water head based on a pressure difference from a water tank internal pressure is formed in the communication pipe.
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CN114459784A (en) * | 2021-08-30 | 2022-05-10 | 中电华创电力技术研究有限公司 | Method and device for detecting gas holding fault of steam turbine combined low-pressure heater |
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2013
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CN114459784A (en) * | 2021-08-30 | 2022-05-10 | 中电华创电力技术研究有限公司 | Method and device for detecting gas holding fault of steam turbine combined low-pressure heater |
CN114459784B (en) * | 2021-08-30 | 2023-08-29 | 中电华创电力技术研究有限公司 | Method and device for detecting breath holding fault of combined low-pressure heater of steam turbine |
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