JP2018031328A - ポンプシステム及びその運転方法並びに発電プラント - Google Patents

Abstract

【課題】流量を適切に管理可能なポンプシステムを提供する。【解決手段】流体を流すための流体ラインと、流体ラインに設けられた圧力損失機器と、流体ラインにおける圧力損失機器の下流側に設けられ、圧力損失機器における圧力損失の少なくとも一部が補償されるよう流体を昇圧するように構成された少なくとも一つのブースターポンプと、流体ラインにおける圧力損失機器の上流側で流体ラインから分岐してブースターポンプの下流側で流体ラインに合流するバイパスラインと、バイパスラインに設けられ、手動又は駆動源により開閉するよう構成されたバイパス弁と、バイパスラインにバイパス弁と直列に設けられ、前後差圧で開閉するように構成された逆止弁と、を備える。【選択図】 図３

Description

本開示は、ポンプシステム及びその運転方法並びに発電プラントに関する。

例えば火力や原子力等の発電プラントの復水系統設備等には、ボイラや蒸気発生装置への給水の水質を改善するために、除鉄装置や脱塩装置等、これら装置を復水が通過すると復水の圧力損失が生じる機器（以下、圧力損失機器という）が設けられることがある。また、かかる圧力損失機器による圧力損失を補償するためにブースターポンプが設けられることがある。

特許文献１には、発電プラントの復水系統設備に関し、除鉄装置とブースターポンプとが直列に設けられ、除鉄装置とブースターポンプとをバイパスするバイパスラインが設けられたポンプシステムが開示されている。

かかる構成では、除鉄装置を使用しない時には、バイパスラインに設けられたバイパス弁を全開としてバイパスラインを経由して水を送ることができるため、除鉄装置の補修や点検がプラントの運転中にも可能となる。

特開２００１‐２９６０６１号公報

特許文献１に記載の構成においてブースターポンプに故障等が生じた場合、バイパス弁を手動又は駆動源により全開して使用流路をバイパスラインに切り替える必要が生じる。この場合、バイパス弁を全開にするまでのバイパス弁の動作中において、当該システムの流量が変動するため、プラントの運転に影響を与える可能性がある。

また、圧力損失機器及びブースターポンプの稼働中において、バイパス弁が何らかの原因で誤って開いてしまった場合、ブースターポンプによって昇圧された流体がバイパスラインに逆流することで、ブースターポンプの流量が定格流量を超える過流量状態が生じる恐れがある。ブースターポンプの過流量状態が生じると、ブースターポンプの下流側の機器にキャビテーションに起因する損傷が生じる恐れがあり、プラントの運転に影響を与える可能性がある。

本発明は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、流量を適切に管理可能なポンプシステム及びその運転方法並びに発電プラントを提供することである。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプシステムは、流体を流すための流体ラインと、前記流体ラインに設けられた圧力損失機器と、前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の下流側に設けられ、前記圧力損失機器における圧力損失の少なくとも一部が補償されるよう前記流体を昇圧するように構成された少なくとも一つのブースターポンプと、前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の上流側で前記流体ラインから分岐して前記ブースターポンプの下流側で前記流体ラインに合流するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、手動又は駆動源により開閉するよう構成されたバイパス弁と、前記バイパスラインに前記バイパス弁と直列に設けられ、前後差圧で開閉するように構成された逆止弁と、を備える。

上記（１）に記載のポンプシステムによれば、ブースターポンプの運転状態によらずにバイパス弁を常に開状態としておくことにより、ブースターポンプの運転中には、ブースターポンプによって昇圧された流体の圧力を利用して、前後差圧で開閉する逆止弁を閉状態に維持することができる。また、ブースターポンプがトリップすると（故障等により運転を停止すると）、ブースターポンプによる流体の昇圧が行われなくなるため、逆止弁が前後差圧の変化により速やかに開状態に切り替わる。

このため、バイパス弁を手動で開閉操作することよって上記二つのラインを切り替える場合と比較して、運転操作員の操作負担を軽減することができる。また、逆止弁の前後差圧によって逆止弁を速やかに閉状態とすることができるため、流量変動を抑制し、流量を適切に管理することができる。

また、上記流体ラインとバイパスラインとの切り替えにバイパス弁の開閉操作が不要であるため、運転操作員によるバイパス弁の誤操作が生じなくなる。このため、当該ポンプシステム及びそれを利用するプラント等の信頼性を向上させるととともに、逆止弁によりブースターポンプの過流量状態によるバイパスラインへの逆流の発生を抑制して流量を適切に管理することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のポンプシステムにおいて、前記逆止弁は、前記バイパスラインにおける前記バイパス弁の下流側に設けられる。

上記（２）に記載のポンプシステムによれば、バイパスラインにおけるバイパス弁の上流側に逆止弁が設けられる場合と比較して、逆止弁の下流側の圧力（ブースターポンプによって昇圧された流体の圧力）に対してバイパス弁の流路断面積等が直接的な影響を与えないため、逆止弁の開閉動作の信頼性を高めることができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のポンプシステムにおいて、前記圧力損失機器は、復水器で凝縮した復水を脱塩する復水脱塩装置を含む。

上記（３）に記載のポンプシステムによれば、復水脱塩装置で生じた圧力損失の少なくとも一部を補償するためのブースターポンプが設けられたポンプシステムにおいて、上記（１）に記載のように流量を適切に管理することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載のポンプシステムにおいて、前記流体ラインは、前記圧力損失機器の下流側に並列に設けられた複数の流路を含み、前記少なくとも一つのブースターポンプは、前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプを含む。

上記（４）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプのうち１つ又は２つ以上が故障等により停止した場合であっても、逆止弁が前後差圧によって開くことにより、使用するラインが速やかにバイパスラインに切り替わるため、流量の変動を抑制することができ、プラント運転への影響を低減することができる。

（５）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプシステムは、並列に設けられた流体を流すための複数の流路と、前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプと、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する、当該１台のブースターポンプの流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制するよう構成された制御装置と、を備える。

上記（５）に記載のポンプシステムによれば、１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する当該ブースターポンプの過流量状態の発生を制御装置によって抑制することにより、ブースターポンプの下流側の機器がキャビテーションに起因して損傷することを抑制することができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）に記載のポンプシステムにおいて、前記制御装置は、当該ポンプシステムが設けられるプラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプのうち１台が単独で運転しないように前記複数のブースターポンプを制御可能に構成される。

上記（６）に記載のポンプシステムによれば、ブースターポンプの過流量状態が生じやすい高負荷帯においてブースターポンプの単独運転を回避することができるため、キャビテーションに起因する機器の損傷を効果的に抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載のポンプシステムにおいて、前記制御装置は、前記複数のブースターポンプを一括的に起動又は停止させるための一括操作信号に基づいて、前記複数のブースターポンプを一括的に起動又は停止させるように構成された一括操作制御部を含む。

上記（７）に記載のポンプシステムによれば、一括操作制御部によって、複数のブースターポンプを一括的に同時に起動又は停止させることにより、ブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の操作負担軽減を図ることができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）に記載のポンプシステムにおいて、前記制御装置は、前記プラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプを個別に起動又は停止させる操作を禁止するよう構成された個別操作禁止制御部を含む。

上記（８）に記載のポンプシステムによれば、ブースターポンプを個別に起動又は停止させる操作を高負荷帯において禁止することにより、運転操作員の誤操作に起因するブースターポンプの過流量状態の発生を抑制することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（８）の何れか１項に記載のポンプシステムにおいて、前記制御装置は、前記プラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプが運転しているときに、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが停止した場合に、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された自動停止制御部を含む。

上記（９）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプの運転中に１台が停止した場合に、残りのブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載のポンプシステムにおいて、前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプがトリップしたことを示すトリップ信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成される。

上記（１０）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプの運転中に１台が停止した場合に、トリップ信号に基づいて速やかに残りのブースターポンプを停止させることができるため、残りのブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（９）又は（１０）に記載のポンプシステムにおいて、前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが手動操作により緊急停止したことを示す緊急停止信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成される。

上記（１１）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプの運転中に１台が停止した場合に、緊急停止信号に基づいて速やかに残りのブースターポンプを停止させることができるため、残りのブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１１）の何れか１項に記載のポンプシステムにおいて、前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが当該１台のブースターポンプの電源電圧が基準電圧を下回ったことを示す電源電圧低下信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成される。

上記（１２）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプの運転中に１台が停止した場合に、電源電圧低下信号に基づいて速やかに残りのブースターポンプを停止させることができるため、残りのブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

（１３）幾つかの実施形態では、上記（９）乃至（１２）の何れか１項に記載のポンプシステムにおいて、前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが停止したことを示すポンプ停止信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成される。

上記（１３）に記載のポンプシステムによれば、複数のブースターポンプの運転中に１台が停止した場合に、ポンプ停止信号に基づいて速やかに残りのブースターポンプを停止させることができるため、残りのブースターポンプの過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

（１４）本発明の少なくとも一実施形態に係る発電プラントは、上記（１）乃至（１３）の何れか１項に記載のポンプシステムを備える。

上記（１４）に記載の発電プラントによれば、上記（１）乃至（１３）の何れか１項に記載のポンプシステムを備えることにより、ポンプシステムの流量を適切に管理することができ、発電プラントを安定的に運転することができる。

（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプシステムの運転方法において、前記ポンプシステムは、流体を流すための流体ラインと、前記流体ラインに設けられた圧力損失機器と、前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の下流側に設けられ、前記圧力損失機器における圧力損失の少なくとも一部が補償されるよう前記流体を昇圧するように構成された少なくとも一つのブースターポンプと、前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の上流側で前記流体ラインから分岐して前記ブースターポンプの下流側で前記流体ラインに合流するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられ、バイパス弁と、前記バイパスラインに前記バイパス弁と直列に設けられ、前後差圧で開閉するように構成された逆止弁と、を備え、前記運転方法は、前記バイパス弁を開いた状態で、前記ブースターポンプを稼働するポンプ稼働ステップを備える。

上記（１５）に記載のポンプシステムの運転方法によれば、ポンプ稼働ステップにおいてバイパス弁を開いた状態でブースターポンプを稼働することにより、ブースターポンプの稼働中には、ブースターポンプによって昇圧された流体の圧力を利用して、前後差圧で開閉する逆止弁を閉状態に維持することができる。また、ブースターポンプが故障等により運転を停止すると、ブースターポンプによる流体の昇圧が行われなくなるため、逆止弁が前後差圧の変化により開状態に切り替わる。

このため、バイパス弁を手動で開閉操作することよって上記二つのラインを切り替える場合と比較して、運転操作員の操作負担を軽減することができる。また、逆止弁の前後差圧によって逆止弁を速やかに閉状態とすることができるため、流量変動を抑制し、流量を適切に管理することができる。

また、上記のようにバイパス弁の開閉切り替え操作が不要であるため、バイパス弁の誤操作が生じなくなる。このため、当該ポンプシステム及びそれを利用するプラント等の信頼性を向上させるととともに、逆止弁によりブースターポンプの過流量状態によるバイパスラインへの逆流の発生を抑制して流量を適切に管理することができる。

（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）に記載のポンプシステムの運転方法において、前記逆止弁にリークが生じているときに前記バイパス弁を閉じるバイパス弁全閉ステップを更に備える。

上記（１６）に記載のポンプシステムの運転方法によれば、逆止弁にリークが生じた場合にバイパス弁を閉じることにより、ブースターポンプからバイパスラインへの逆流を抑制する効果を高め、ブースターポンプの過流量状態の発生を効果的に抑制して流量を適切に管理することができる。

（１７）本発明の少なくとも一実施形態に係るポンプシステムの運転方法において、前記ポンプシステムは、並列に設けられた流体を流すための複数の流路と、前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプと、を備え、前記運転方法は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する、当該１台のブースターポンプの流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制する過流量抑制ステップを備える。

上記（１７）に記載のポンプシステムによれば、１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する当該ブースターポンプの過流量状態の発生を過流量抑制ステップで抑制することにより、ブースターポンプの下流側の機器がキャビテーションに起因して損傷することを抑制することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、流量を適切に管理可能なポンプシステム及びその運転方法並びに発電プラントが提供される。

本発明の一実施形態に係る原子力発電プラント１００の概略構成を示す図である。 原子力発電プラント１００の起動時から停止時までの期間における脱塩装置の使用時期について説明するための図である。 一実施形態に係るポンプシステム１６の詳細構成を示す図であり、復水脱塩装置３０を使用しない場合（原子力発電プラント１００の通常運転時等）の各弁の開閉状態を示している。 一実施形態に係るポンプシステム１６の詳細構成を示す図であり、復水脱塩装置３０を使用する場合（原子力発電プラント１００の起動時、停止時、及び海水漏洩による水質悪化時等）の各弁の開閉状態を示している。 逆止弁が設けられていない比較形態に係るポンプシステム０１６の詳細構成を示す図であり、復水脱塩装置３０を使用しない場合（原子力発電プラント１００の通常運転時等）の各弁の開閉状態を示している。 逆止弁が設けられていない比較形態に係るポンプシステム０１６の詳細構成を示す図であり、復水脱塩装置３０を使用する場合（原子力発電プラント１００の起動時、停止時、及び海水漏洩による水質悪化時等）の各弁の開閉状態を示している。 複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２がトリップした状態を示す図である。 複数の復水ブースターポンプ３２のうち２台の復水ブースターポンプ３２がトリップした状態を示す図である。 一実施形態に係るポンプシステム１６の詳細構成を示す図である。 一実施形態に係る運転操作員の作業手順と制御装置４６の制御フローの一例を示す図である。 一実施形態に係るタッチパネル４８の画面の一例を示す図である。 一実施形態に係る制御装置４６の制御フローの一例を示す図である。 一括操作制御部５２による一括操作制御フローの一例を示す図である。 タッチパネル４８における一括制御フローに係る画面の一例を示す図である。 個別操作禁止制御部５４による誤操作防止制御フローの一例を示す図である。 タッチパネル４８における誤操作防止フローに係る画面の一例を示す図である。 自動停止制御部によるインターロック制御フローの一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る原子力発電プラント１００の概略構成を示す図である。
図１に示す原子力発電プラント１００は、蒸気発生器２、高圧タービン４、湿分分離加熱器６、低圧タービン８、復水器１０、複数の復水ポンプ１２、グランド蒸気コンデンサ１４、ポンプシステム１６、弁１８、低圧給水加熱器２０、脱気器２２、複数の給水ポンプ２４及び高圧給水加熱器２６を備える。

蒸気発生器２は、不図示の原子炉からの熱を利用して蒸気を発生させる。蒸気発生器２により発生した蒸気は、高圧タービン４、湿分分離加熱器６及び低圧タービン８を順に通って高圧タービン４及び低圧タービン８を駆動する。高圧タービン４及び低圧タービン８は不図示の発電機に連結されており、高圧タービン４及び低圧タービン８の回転に伴って発電機による発電が行われる。

低圧タービン８を通過した蒸気は、復水器１０にて海水と熱交換を行って凝縮し、復水となって復水器１０内に一時貯蔵される。復水器１０に一時貯蔵された復水は、並列に設けられた複数の復水ポンプ１２により昇圧され、グランド蒸気コンデンサ１４を通ってポンプシステム１６に供給される。

ポンプシステム１６は、復水脱塩ライン２８（流体ライン）、復水脱塩装置３０（圧力損失機器）、複数の復水ブースターポンプ３２、バイパスライン３４、バイパス弁３６及び逆止弁３８を含む。

復水脱塩装置３０は、復水脱塩ライン２８に設けられ、復水器１０で凝縮した凝縮水（復水）を脱塩するよう構成されている。復水脱塩装置３０では、例えばイオン交換樹脂によって復水の脱塩が行われる。

復水脱塩ライン２８は、復水脱塩装置３０の下流側に並列に設けられた複数の流路４０を含み、複数の復水ブースターポンプ３２は、複数の流路４０にそれぞれ設けられている。図示する例示的形態では、並列に設けられた二つの流路４０に二つの復水ブースターポンプ３２がそれぞれ設けられている。

複数の復水ブースターポンプ３２は、復水脱塩装置３０における圧力損失の少なくとも一部が補償されるように復水を昇圧するように構成されている。

バイパスライン３４は、復水脱塩ライン２８における復水脱塩装置３０の上流側で復水脱塩ライン２８から分岐して復水ブースターポンプ３２の下流側で復水脱塩ライン２８に合流するように構成されている。すなわち、バイパスライン３４は、復水脱塩装置３０と復水ブースターポンプ３２をバイパスするように構成されている。

バイパス弁３６は、バイパスライン３４に設けられており、手動又はモータ等の駆動源により、バイパス弁３６の前後差圧がなくとも任意のタイミングで開閉できるように構成されている。

逆止弁３８は、バイパスライン３４におけるバイパス弁３６の下流側にバイパス弁３６と直列に設けられており、前後差圧（逆止弁３８における不図示の弁体の上流側と下流側の差圧）で開閉するように構成されている。具体的には、逆止弁３８は、逆止弁３８の上流側（復水流れ方向における復水器１０側）から下流側（復水流れ方向における低圧給水加熱器２０側）への順方向への流れのみを許容し、逆方向への流れを許容しないように構成されている。

ポンプシステム１６を通過した復水は、弁１８を通って低圧給水加熱器２０で加熱された後、脱気器２２へ流入する。脱気器２２にて加熱脱気された復水は、並列に設けられた複数の給水ポンプ２４により昇圧され、高圧給水加熱器２６で加熱された後、蒸気発生器２へ給水される。

ここで、図１及び図２を用いて、原子力発電プラント１００の起動時から停止時までの期間における復水脱塩装置３０の使用時期について説明する。
図２に示すように、原子力発電プラント１００の起動時、停止時及び海水漏洩による水質悪化時には、バイパスライン３４は使用せずに水質改善のために復水脱塩装置３０を使用する。一方、原子力発電プラント１００の通常運転時（水質悪化時を除く。）には、復水脱塩装置３０を使用せずにバイパスライン３４を使用する。また、図１に示すポンプシステム１６は、並列に設けられた同一構成の２台の復水ブースターポンプ３２を含むため、原子力発電プラント１００における負荷５０％以上の高負荷帯（図２参照）では、復水ブースターポンプ３２に流量が定格流量を超える過流量状態が生じないように、２台の復水ブースターポンプ３２を両方とも稼働する。

なお、原子力発電プラント１００の起動時及び停止時に復水脱塩装置３０を使用する理由は、一般に、発電プラントの起動時及び停止時には、長期間通水していない系統を通って復水器に流入する水が存在するからである。このため、上記のように、原子力発電プラント１００の起動時、停止時及び海水漏洩による水質悪化時に、水質改善のために復水脱塩装置３０が使用される。

図３及び図４は、ポンプシステム１６の詳細構成の一例を示す図である。図３は、復水脱塩装置３０を使用しない場合（原子力発電プラント１００の通常運転時等）の各弁の開閉状態を示しており、図４は、復水脱塩装置３０を使用する場合（原子力発電プラント１００の起動時、停止時、及び海水漏洩による水質悪化時等）の各弁の開閉状態を示している。図３及び図４において、白抜きの二つの三角形を含む記号は開状態の弁であることを示しており、黒塗りの二つの三角形を含む記号は閉状態の弁であることを示している。なお、図３及び図４に示す形態では、復水脱塩ライン２８における復水脱塩装置３０の上流側には、脱塩装置入口弁４２が設けられており、複数の流路４０における複数の復水ブースターポンプ３２の下流側には、複数のポンプ出口弁４４がそれぞれ設けられている。

図３に示すように、原子力発電プラント１００の通常運転時には、復水脱塩ライン２８を使用せずにバイパスライン３４を使用するため、復水ブースターポンプ３２は停止しており、ポンプ出口弁４４は閉状態としている。なお、脱塩装置入口弁４２及びバイパス弁３６は復水脱塩装置３０の使用の有無に関わらず開いている。復水ブースターポンプ３２の停止中には逆止弁３８の下流側と上流側との圧力差がないため、逆止弁３８が復水流れによって開状態に維持される。このため、復水ブースターポンプ３２の停止中には、復水器１０からポンプシステム１６に供給される復水の全量が、バイパスライン３４を通って低圧給水加熱器２０へ供給される。

一方、図４に示すように、原子力発電プラント１００の起動時、停止時及び海水漏洩による水質悪化時には、バイパスライン３４は使用せずに水質改善のために復水脱塩ライン２８を使用するため、復水ブースターポンプ３２を駆動するとともにポンプ出口弁４４を全開としている。復水ブースターポンプ３２の運転中には、復水ブースターポンプ３２によって復水が昇圧されて逆止弁３８の下流側の圧力が逆止弁３８の上流側の圧力よりも十分に大きくなるため、逆止弁３８の前後差圧により逆止弁３８を閉状態に維持することができる。このため、復水ブースターポンプ３２の運転中には、復水器１０からポンプシステム１６に供給される復水の全量が、復水脱塩ライン２８を通って低圧給水加熱器２０へ供給される。

図３及び図４に示すポンプシステム１６によれば、復水ブースターポンプ３２の運転状態によらずにバイパス弁３６を常に開状態としておくことにより、復水ブースターポンプ３２の運転中には、復水ブースターポンプ３２によって昇圧された流体の圧力を利用して、前後差圧で開閉する逆止弁３８を閉状態に維持することができる。また、復水ブースターポンプ３２の運転を停止すると、復水ブースターポンプ３２による流体の昇圧が行われなくなって逆止弁３８の前後差圧がなくなるため、逆止弁３８が開状態に切り替わる。

このため、逆止弁３８が設けられていない場合（図５及び図６に示すように、バイパス弁３６を手動又は駆動源により開閉操作することによって上記二つのライン２８，３４を切り替える場合）と比較して、運転操作員の操作負担を軽減することができる。また、逆止弁３８の前後差圧によって逆止弁３８を速やかに閉状態とすることができるため、二つのライン２８，３４の切り替え時における流量変動を抑制し、流量を適切に管理することができる。

例えば、図７に示すように、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２がトリップした場合、残りの復水ブースターポンプ３２を速やかに停止させれば、復水ブースターポンプ３２の吐出圧力によって閉じられていた逆止弁３８が開くことにより、速やかに使用ラインがバイパスライン３４に切り替わり、復水流量の変動を抑制することができる。また、図８に示すように、複数の復水ブースターポンプ３２の全てが同時にトリップした場合においても、復水ブースターポンプ３２の吐出圧力によって閉じられていた逆止弁３８が開くことにより、速やかに使用ラインがバイパスライン３４に切り替わり、復水流量の変動を抑制することができる。このため、原子力発電プラント１００を安定的に運転することができる。

また、上記復水脱塩ラインとバイパスライン３４との切り替えにバイパス弁３６の開閉操作が不要であるため、運転操作員によるバイパス弁３６の誤操作が生じなくなる。このため、当該ポンプシステム１６及びそれを利用する原子力発電プラント１００の信頼性を向上させるととともに、逆止弁３８により復水ブースターポンプ３２の過流量状態によるバイパスライン３４への逆流の発生を抑制して流量を適切に管理することができる。

なお、一実施形態では、逆止弁３８にリークが生じているときにはバイパス弁３６を閉じてもよい。これにより、復水ブースターポンプ３２からバイパスライン３４への逆流を抑制し、復水ブースターポンプ３２の過流量状態の発生を抑制することができる。

一実施形態では、図９に示すように、ポンプシステム１６は、復水ブースターポンプ３２を制御可能に構成された制御装置４６と、運転操作員によって復水ブースターポンプ３２の操作を行うためのタッチパネル４８（操作部）と、低圧タービン８（図１参照）の入口蒸気圧を計測するための蒸気圧センサー４９とを備えていてもよい。図示する制御装置４６は、入力インターフェース５０、一括操作制御部５２、個別操作禁止制御部５４、自動停止制御部５６及び出力インターフェース５８を含む。

図１０は、一実施形態に係る運転操作員の作業手順と制御装置４６の制御フローの一例を示す図である。図１１は、一実施形態に係るタッチパネル４８の画面の一例を示す図である。

図１１に示すように、タッチパネル４８には、ポンプシステム１６における各復水ブースターポンプ３２に対応するアイコンＰ１，Ｐ２及び各ポンプ出口弁４４に対応するアイコンＶ１，Ｖ２が表示されている。

図１０に示すように、まず、Ｓ１１で運転操作員が原子力発電プラント１００の運転状況を判断する。具体的には、原子力発電プラント１００の起動時、停止時、又は水質悪化時の何れかに該当するかを判断する。

Ｓ１１で、原子力発電プラント１００の起動時、停止時、又は水質悪化時の何れかに該当すると判断した場合には、Ｓ１２で、運転操作員が図１１に示すタッチパネル４８におけるアイコンＰ１及びＰ２にタッチし、各アイコンに対応して表示された通常指令メニューＭｐ１及びＭｐ２から「ＯＮ」をそれぞれ選択する。これにより、Ｓ１３で制御装置４６が各復水ブースターポンプ３２を起動し、Ｓ１４で制御装置４６が各ポンプ出口弁４４を全開とする。

Ｓ１１で、原子力発電プラント１００の通常運転時であると運転操作員が判断した場合には、Ｓ１５で、運転操作員が図１１に示すタッチパネル４８におけるアイコンＰ１及びＰ２にタッチし、各アイコンに対応して表示された通常指令メニューＭｐ１及びＭｐ２から「ＯＦＦ」をそれぞれ選択する。これにより、Ｓ１６で制御装置４６が各ポンプ出口弁４４を全閉し、Ｓ１７で制御装置４６が各復水ブースターポンプ３２を停止する。

図１２は、一実施形態に係る制御装置４６の制御フローの一例を示す図である。制御装置４６は、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２が単独で運転することに起因する、当該１台の復水ブースターポンプ３２の流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制するよう構成されている。制御装置４６は、以下で詳述するように、Ｓ２１で一括操作制御部５２により一括操作制御を行い、Ｓ２２で個別操作禁止制御部５４により誤操作防止制御を行い、Ｓ２３で自動停止制御部５６によりインターロック制御を行う。ただし、各制御の順序は特に限定されるものではなく、Ｓ２１〜Ｓ２３の各制御を独立して行うことも可能である。以下、各制御の内容について説明する。

図１３は、一括操作制御部５２による一括操作制御フローの一例を示す図である。図１４は、タッチパネル４８における一括制御フローに係る画面の一例を示す図である。

図１３に示すように、まずＳ３１で図１４に示す画面における「ＡＬＬ」ボタンが押されたか否かを判定する。

Ｓ３１で「ＡＬＬ」ボタンが押された場合には、Ｓ３２で、図１４に示す画面の一括指令メニューＭｐ３における「ＡＬＬ ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されたか否かを判定する。一実施形態では、「ＡＬＬ ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されると、複数の復水ブースターポンプ３２を一括的に同時に起動させるための一括操作信号がタッチパネル４８から制御装置４６の入力インターフェース５０に入力され、当該一括操作信号に基づいて「ＡＬＬ ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されたと判定される。一方、「ＡＬＬ ＳＴＯＰ」ボタンが押されると、複数の復水ブースターポンプ３２を一括的に同時に停止させるための一括操作信号がタッチパネル４８から制御装置４６の入力インターフェース５０に入力され、当該一括操作信号に基づいて「ＡＬＬ ＳＴＯＰ」ボタンが押されたと判定される。

Ｓ３２で「ＡＬＬ ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されたと判定された場合には、一括操作制御部５２は、Ｓ３３で出力インターフェース５８を介して複数の復水ブースターポンプ３２を一括的に同時に起動し、Ｓ３４で複数のポンプ出口弁４４を一括的に同時に全開とする。

Ｓ３１で「ＡＬＬ」ボタンが押されていないと判定された場合には、スタートに戻る。Ｓ３２で「ＡＬＬ ＳＴＡＲＴ」ボタンが押されていないと判定された場合（「ＡＬＬ ＳＴＯＰ」ボタンが押された場合）には、一括操作制御部５２は、Ｓ３５で出力インターフェース５８を介して複数のポンプ出口弁４４を一括的に同時に全閉し、Ｓ３６で複数の復水ブースターポンプ３２を一括的に同時に停止する。

このように、一括操作制御部５２によって、複数の復水ブースターポンプ３２を一括的に同時に起動又は停止させることにより、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２が単独で運転することに起因する、当該１台の復水ブースターポンプ３２の流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制することができ。また、複数の復水ブースターポンプ３２を個別に起動又は停止する場合と比較して、運転操作員の操作負担軽減を図ることができる。

図１５は、個別操作禁止制御部５４による誤操作防止制御フローの一例を示す図である。図１６は、タッチパネル４８における誤操作防止フローに係る画面の一例を示す図である。

図１５に示すように、まずＳ４１で原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転しているか否かを判定する。Ｓ４１で原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転していると判定された場合には、Ｓ４２で、個別操作禁止制御部５４は、複数の復水ブースターポンプ３２を個別に起動又は停止させる操作を無効化すなわち禁止する。Ｓ４３では、図１６に示すタッチパネル４８の画面のアイコンＰ１又はＰ２を運転操作員が操作すると、アイコンＰ１又はＰ２に対応する復水ブースターポンプ３２について、限定指令メニューＭｐ４又はＭＰ５が表示される。限定指令メニューＭｐ４，Ｍｐ５では、各復水ブースターポンプ３２を個別に起動させるための「ＯＮ」ボタン、各復水ブースターポンプ３２を個別に停止させるための「ＯＦＦ」ボタンを操作することができず、各復水ブースターポンプ３２の緊急停止ボタンである「ＯＦＦＬＯＣＫ」ボタンのみ操作することができるようになっている。

Ｓ４１で、原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転していないと判定された場合は、Ｓ４４で、個別操作禁止制御部５４は、複数の復水ブースターポンプ３２を個別に起動又は停止させる操作を有効化する。Ｓ４５では、図１６に示すタッチパネル４８の画面のアイコンＰ１又はＰ２を運転操作員が操作すると、アイコンＰ１又はＰ２に対応する復水ブースターポンプ３２について、通常指令メニューＭｐ１又はＭＰ２（図１４参照）が表示される。通常指令メニューＭｐ１，Ｍｐ２は、上記「ＯＮ」ボタン、「ＯＦＦ」ボタン、及び「ＯＦＦＬＯＣＫ」ボタンの全ての操作ができるようになっている。

このように、個別操作禁止制御部５４によって、各復水ブースターポンプ３２を個別に起動又は停止させる操作を少なくとも高負荷帯において禁止することにより、運転操作員の誤操作に起因する復水ブースターポンプ３２の過流量状態の発生を抑制することができる。なお、上記制御フローでは、原子力発電プラント１００の高負荷帯において、各復水ブースターポンプ３２を個別に起動又は停止できないように限定指令メニューＭｐ４，ＭＰ５を表示する形態を例示したが、原子力発電プラント１００の高負荷帯において、通常指令メニューＭｐ１，Ｍｐ２を表示し、各復水ブースターポンプ３２を個別に操作するボタンを押されても当該操作の信号を受け付けない形態であってもよい。

図１７は、自動停止制御部５６によるインターロック制御フローの一例を示す図である。
図１７に示すように、まずＳ５１で原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転しているか否かを判定する。Ｓ５１で原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転していると判定された場合には、Ｓ５２で、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２がトリップしたことを示すトリップ信号を復水ブースターポンプ３２から受信したか否かを判定する。Ｓ５２でトリップ信号を受信したと判定された場合、Ｓ５６で、自動停止制御部５６が残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させる。

Ｓ５２でトリップ信号を受信したと判定されなかった場合、Ｓ５３で、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２が手動操作により緊急停止したことを示す緊急停止信号をタッチパネル４８から受信したか否かを判定する。Ｓ５３で緊急停止信号を受信したと判定された場合、Ｓ５６で、自動停止制御部５６が残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させる。

Ｓ５３で、緊急停止信号を受信したと判定されなかった場合、Ｓ５４で、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２の電源電圧（母線電圧）が基準電圧を下回ったことを示す電源電圧低下信号を復水ブースターポンプ３２から受信したか否かを判定する。Ｓ５４で電源電圧低下信号を受信したと判定された場合、Ｓ５６で、自動停止制御部５６が残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させる。

Ｓ５４で電源電圧低下信号を受信したと判定されなかった場合、Ｓ５５で、複数の復水ブースターポンプ３２のうち１台の復水ブースターポンプ３２が何らかの原因で停止したことを示すポンプ停止信号を復水ブースターポンプ３２から受信したか否かを判定する。Ｓ５５でポンプ停止信号を受信したと判定された場合、Ｓ５６で、自動停止制御部５６が残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させる。

なお、ポンプ停止信号については、例えば復水ブースターポンプ３２の回転数を不図示の回転数計で監視しておき、回転数計で計測された回転数が基準値を下回った場合に回転数計からポンプ停止信号が制御装置４６に送信されてもよい。

また、一実施形態では、ポンプ停止信号の検出時間に閾値（許容時間）を設けて、Ｓ５４でポンプ停止信号を閾値よりも長い時間連続して受信した場合に、Ｓ５６で自動停止制御部５６が残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させてもよい。この場合、閾値は、ポンプ設計要求値を考慮して決定すればよい。

Ｓ５７では、複数の復水ブースターポンプ３２のうち残りの復水ブースターポンプ（残留機）３２を自動停止する指令を出したことを示す警報を発信する。

このように、複数の復水ブースターポンプ３２の運転中に１台が停止した場合に、自動停止制御部５６によって残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止するインターロック制御を行うことにより、残りの復水ブースターポンプ３２の過流量状態の発生を抑制するとともに、運転操作員の負担軽減を図ることができる。

また、上記Ｓ５５で復水ブースターポンプ３２が実際に停止したことを示すポンプ停止信号を受信したか否かを判定するよりも前に、Ｓ５２〜Ｓ５４に示した判定を行っているため、復水ブースターポンプ３２が実際に停止するよりも早く残りの復水ブースターポンプ３２を自動停止させることができ、上記過流量状態の発生を効果的に抑制することができる。

なお、上記Ｓ４１及びＳ５１では、例えば、蒸気圧センサー４９（図９参照）によって計測された低圧タービン８の入口蒸気圧が閾値より高い場合には、原子力発電プラント１００が高負荷帯で運転していると判定し、該閾値より低い場合には、原子力発電プラント１００が低負荷帯で運転していると判定してもよい。

また、原子力発電プラント１００の起動時には、復水器１０に回収されるドレンによって通常運転時より復水流量が多くなるため、復水流量が多くなる原子力発電プラント１００の起動時であっても復水ブースターポンプ３２の過流量の発生を回避できるように上記入口蒸気圧の閾値を設定すれば、原子力発電プラント１００の起動時から停止時に亘って復水ブースターポンプ３２の過流量の発生を回避することができる。例えば、上述のポンプシステム１６において、タービン出力の負荷２０％〜４０％相当の圧力レベルを上記閾値に設定してもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、上述した実施形態では、原子力発電プラント１００を例にポンプシステム１６を説明したが、ポンプシステム１６は、原子力発電プラントに限らず、火力発電プラントや、工場等のプラントにも適用可能である。

２ 蒸気発生器
４ 高圧タービン
６ 湿分分離加熱器
８ 低圧タービン
１０ 復水器
１２ 復水ポンプ
１４ グランド蒸気コンデンサ
１６ ポンプシステム
１８ 弁
２０ 低圧給水加熱器
２２ 脱気器
２４ 給水ポンプ
２６ 高圧給水加熱器
２８ 復水脱塩ライン
３０ 復水脱塩装置
３２ 復水ブースターポンプ
３４ バイパスライン
３６ バイパス弁
３８ 逆止弁
４０ 流路
４２ 脱塩装置入口弁
４４ ポンプ出口弁
４６ 制御装置
４８ タッチパネル
４９ 蒸気圧センサー
５０ 入力インターフェース
５２ 一括操作制御部
５４ 個別操作禁止制御部
５６ 自動停止制御部
５８ 出力インターフェース
６０ 抽気管
６２ ドレン管
１００ プラント
１００ 原子力プラント
Ｍｐ１，Ｍｐ２ 通常指令メニュー
Ｍｐ３ 一括指令メニュー
Ｍｐ４，Ｍｐ５ 限定指令メニュー
Ｐ１，Ｐ２，Ｖ１，Ｖ２ アイコン

Claims (17)

1. 流体を流すための流体ラインと、
   前記流体ラインに設けられた圧力損失機器と、
   前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の下流側に設けられ、前記圧力損失機器における圧力損失の少なくとも一部が補償されるよう前記流体を昇圧するように構成された少なくとも一つのブースターポンプと、
   前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の上流側で前記流体ラインから分岐して前記ブースターポンプの下流側で前記流体ラインに合流するバイパスラインと、
   前記バイパスラインに設けられ、手動又は駆動源により開閉するよう構成されたバイパス弁と、
   前記バイパスラインに前記バイパス弁と直列に設けられ、前後差圧で開閉するように構成された逆止弁と、
   を備える、ポンプシステム。
2. 前記逆止弁は、前記バイパスラインにおける前記バイパス弁の下流側に設けられた、請求項１に記載のポンプシステム。
3. 前記圧力損失機器は、復水器で凝縮した復水を脱塩する復水脱塩装置である、請求項１又は２に記載のポンプシステム。
4. 前記流体ラインは、前記圧力損失機器の下流側に並列に設けられた複数の流路を含み、
   前記少なくとも一つのブースターポンプは、前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプを含む、請求項１乃至３の何れか１項に記載のポンプシステム。
5. 並列に設けられた、流体を流すための複数の流路と、
   前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプと、
   前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する、当該１台のブースターポンプの流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制するよう構成された制御装置と、
   を備える、ポンプシステム。
6. 前記制御装置は、当該ポンプシステムが設けられるプラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプのうち１台が単独で運転しないように前記複数のブースターポンプを制御可能に構成された、請求項５に記載のポンプシステム。
7. 前記制御装置は、前記複数のブースターポンプを一括的に起動又は停止させるための一括操作信号に基づいて、前記複数のブースターポンプを一括的に起動又は停止させるように構成された一括操作制御部を含む、請求項６に記載のポンプシステム。
8. 前記制御装置は、前記プラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプを個別に起動又は停止させる操作を禁止するよう構成された個別操作禁止制御部を含む、請求項６又は７に記載のポンプシステム。
9. 前記制御装置は、前記プラントにおける少なくとも高負荷帯において、前記複数のブースターポンプが運転しているときに、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが停止した場合に、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された自動停止制御部を含む、請求項５乃至８の何れか１項に記載のポンプシステム。
10. 前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプがトリップしたことを示すトリップ信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された、請求項９に記載のポンプシステム。
11. 前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが手動操作により緊急停止したことを示す緊急停止信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された、請求項９又は１０に記載のポンプシステム。
12. 前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプの電源電圧が基準電圧を下回ったことを示す電源電圧低下信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された、請求項９乃至１１の何れか１項に記載のポンプシステム。
13. 前記自動停止制御部は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが停止したことを示すポンプ停止信号に基づいて、残りのブースターポンプを自動停止させるよう構成された、請求項９乃至１２の何れか１項に記載のポンプシステム。
14. 請求項１乃至１３の何れか１項に記載のポンプシステムを備える発電プラント。
15. ポンプシステムの運転方法であって、
    前記ポンプシステムは、
    流体を流すための流体ラインと、
    前記流体ラインに設けられた圧力損失機器と、
    前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の下流側に設けられ、前記圧力損失機器における圧力損失の少なくとも一部が補償されるよう前記流体を昇圧するように構成された少なくとも一つのブースターポンプと、
    前記流体ラインにおける前記圧力損失機器の上流側で前記流体ラインから分岐して前記ブースターポンプの下流側で前記流体ラインに合流するバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられ、バイパス弁と、
    前記バイパスラインに前記バイパス弁と直列に設けられ、前後差圧で開閉するように構成された逆止弁と、
    を備え、
    前記運転方法は、前記バイパス弁を開いた状態で、前記ブースターポンプを稼働するポンプ稼働ステップを備える、ポンプシステムの運転方法。
16. 前記逆止弁にリークが生じているときに前記バイパス弁を閉じるバイパス弁全閉ステップを更に備える、請求項１５に記載のポンプシステムの運転方法。
17. ポンプシステムの運転方法であって、
    前記ポンプシステムは、
    並列に設けられた流体を流すための複数の流路と、
    前記複数の流路にそれぞれ設けられた複数のブースターポンプと、を備え、
    前記運転方法は、前記複数のブースターポンプのうち１台のブースターポンプが単独で運転することに起因する、当該１台のブースターポンプの流量が定格流量を超える過流量状態の発生を抑制する過流量抑制ステップを備える、ポンプシステムの運転方法。

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