JP2020139649A - Method for repairing cooling pipe of condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電プラントにおいてタービン排気蒸気を凝縮させる復水器の冷却管補修方法に関する。 The present invention relates to a method for repairing a cooling pipe of a condenser that condenses turbine exhaust steam in a power plant.
発電プラントにおけるタービン排気蒸気は、一般に復水器内部に設けた多数の冷却管からなる管巣に導かれ、冷却管内部を流れる冷却液との熱交換により凝縮される。冷却管の両端は管板で固定されており、管板に接続された水室を介して冷却管内部に冷却液が供給される。冷却管は、耐腐食性に優れたチタンを材料とすることが多く、伝熱効率の観点から肉厚0.4〜0.7mm程度の薄肉管に成形される。薄肉管であるため、これら冷却管には蒸気流に含まれる水滴によるエロージョン(ドロップレットエロージョン)や欠陥が生じることがあり、ドロップレットエロージョンや欠陥が生じた冷却管は止栓又は交換が必要になる。 Turbine exhaust steam in a power plant is generally guided to a tube nest composed of a large number of cooling pipes provided inside the condenser, and is condensed by heat exchange with a coolant flowing inside the cooling pipes. Both ends of the cooling pipe are fixed by a pipe plate, and the cooling liquid is supplied to the inside of the cooling pipe via a water chamber connected to the pipe plate. The cooling pipe is often made of titanium having excellent corrosion resistance, and is formed into a thin pipe having a wall thickness of about 0.4 to 0.7 mm from the viewpoint of heat transfer efficiency. Since these cooling pipes are thin-walled pipes, erosion (droplet erosion) or defects due to water droplets contained in the steam flow may occur, and the cooling pipes with droplet erosion or defects need to be stopped or replaced. Become.
しかしながら、止栓施工は管巣の冷却面積の減少に繋がり、止栓する冷却管が増加すると熱交換性能が要求値を下回りかねない。一方、冷却管の交換は冷却面積を維持することはできるが、冷却管の引き抜き及び挿し込みのために水室等の分解及び組み付けの作業を伴うため工数が増大してしまう。 However, the stopper construction leads to a decrease in the cooling area of the tube nest, and if the number of cooling pipes to be stoppered increases, the heat exchange performance may fall below the required value. On the other hand, although the cooling area can be maintained by replacing the cooling pipe, the man-hours increase because the work of disassembling and assembling the water chamber or the like is required for pulling out and inserting the cooling pipe.
本発明は、水室を分解することなく冷却管を補修することができる復水器の冷却管補修方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for repairing a cooling pipe of a condenser, which can repair a cooling pipe without disassembling the water chamber.
上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修において、ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、前記水室内で前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、前記ドロップレットエロージョンを下側に向けた状態で、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する。 In order to achieve the above object, the present invention is connected to a plurality of cooling pipes through which a cooling liquid for cooling steam discharged from a steam turbine is passed, a pipe plate for fixing both ends of the plurality of cooling pipes, and the pipe plate. In repairing the cooling pipe of a condenser provided with a water chamber, both ends of the cooling pipe in which droplet erosion has occurred are removed from the tube plate and pulled into the water chamber, and the end of the cooling pipe is pulled into the water chamber. The repair short pipe is added to the cut and end-cut cooling pipe to return the cooling pipe to the length before cutting, and the repair short pipe is placed with the droplet erosion facing downward. Both ends of the added cooling pipe are fixed to the pipe plate.
また、本発明は、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修において、ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、前記水室内で前記ドロップレットエロージョンを含めて前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する。 Further, the present invention includes a plurality of cooling pipes for passing a cooling liquid for cooling the steam discharged from the steam turbine, a pipe plate for fixing both ends of the plurality of cooling pipes, and a water chamber connected to the pipe plate. In the repair of the cooling pipe of the water condenser, both ends of the cooling pipe in which droplet erosion has occurred are removed from the tube plate and pulled into the water chamber, and the end of the cooling pipe including the droplet erosion is included in the water chamber. The short pipe for repair is added to the cooling pipe whose end is cut, the cooling pipe is returned to the length before cutting, and both ends of the cooling pipe to which the short pipe for repair is added are fixed to the pipe plate. To do.
本発明によれば、水室を分解することなく復水器の冷却管を補修することができる。 According to the present invention, the cooling pipe of the condenser can be repaired without disassembling the water chamber.
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(復水器)
図1は復水器の模式図である。図1に示した復水器1は、火力発電や原子力発電等で発電機を駆動する蒸気タービン、或いはポンプ等の負荷機器を駆動する蒸気タービンで仕事をした蒸気をその本体容器2内に流入させて冷却液と熱交換させて凝縮させるものである。特に図示していないが、復水器1で凝縮された復水は蒸気タービンを駆動する蒸気を生成する蒸気発生装置に循環供給される。
(Condenser)
FIG. 1 is a schematic view of a condenser. The
この復水器1は、冷却管3の集合体である複数(単数の場合もある)の管巣4を本体容器2に収容して概略構成されている。本体容器2は、上部胴2b及び下部胴2cを含む箱型の部材である。管巣4は下部胴2cに収容されている。上部胴2bは上部に開口した流入口2aから下部胴2cに向かって拡径していて、流入口2aから流入した蒸気タービン(不図示)からの蒸気流Sを下部胴2cに案内する。下部胴2cの図1中の左右両側には、入口側(図1中右側)及び出口側(図1中左側)の水室5a,5bが備えられている。水室5a,5bは、各冷却管3の両端を支持する管板7にそれぞれ接続し、これら管板7により下部胴2cの内部空間と区画されている。これら水室5a,5bには、作業者が水室5a,5bに出入りするためのマンホール5Aが設けられている。
The
本例において、蒸気流Sは図1における上から下へ向かい、流入口2aは本体容器2の上方に開口して設けられている。また、下部胴2cの底部は、管巣4によって復水(凝縮)された復水を貯留するホットウェル6に接続されている。ホットウェル6の底部には、復水を流出させる流出口(図示せず)が少なくとも1つ備えられている。流出口から出た復水は、一部が復水管を介して蒸気発生装置(図示せず)に戻される。
In this example, the steam flow S goes from top to bottom in FIG. 1, and the
管巣4を構成する各冷却管3は流入口2aから流入する蒸気流Sを横切る方向(本例では水平方向)に延在している。冷却管3には、蒸気流Sを冷却し凝縮するための冷却液(例えば海水や工業用水等)が矢印Wに示したように入口側の水室5aから出口側の水室5bへと方向に流通する。
Each of the
(冷却管)
図2Aは管板7に対する冷却管3の固定部の概略図である。この図に示したように、冷却管3の端部は治具(不図示)により内側から押し広げられた拡管部3aとなっておいる。この拡管部3aが管板7に設けた貫通孔7aの内壁を押圧することによって、管板7に冷却管3の端部が固定されている。同図に示した管板7は冷却管3と同材質の金属のクラッド7bを有する例であるが、図2Bに示したように管板7が冷却管3と同材料の無垢材で構成される場合もある。次に、図2Aの構成例を例に挙げて冷却管補修方法の実施形態について説明するが、図2Bの構成例についても同様の手順で冷却管を補修することができる。
(Cooling pipe)
FIG. 2A is a schematic view of a fixed portion of the
(第1実施形態)
図3Aは冷却管3にドロップレットエロージョンが発生した様子を表した図である。ドロップレットエロージョン14は蒸気流Sに含まれる水滴が冷却管3に衝突することにより発生する。蒸気流Sは冷却管3に上方から衝突するので、冷却管3の上半側に発生する。この冷却管3のドロップレットエロージョン14が冷却管3の管壁を破るに至っていない場合、ドロップレットエロージョン14を含む部分(中央部3A)を残して冷却管3を補修する。本実施形態による冷却管の補修は、作業者がマンホール5Aを開けて水室5a,5b内に入って行うものである。
(First Embodiment)
FIG. 3A is a diagram showing a state in which droplet erosion has occurred in the
具体的には、まずドロップレットエロージョン14が発生した冷却管3の両端を管板7から工具を用いて取り外し、一方の水室5a内に冷却管3の一端を引き込んで水室5a内でこの冷却管3の一端部(図3Aでは右端部)を切断する(図3B)。切断方法は、例えばレーザ切断やガス切断等である。その際、後述する補修用短管13の接合部20(図3C)が管板7の厚みに重ならないように、管板7の厚みよりも長く冷却管3の端部を切断する。そして、一端部を切断した冷却管3(中央部3A)に補修用短管13を継ぎ足して冷却管3を切断前の長さに戻す。補修用短管13は、冷却管3と同一の管材を、切断前の冷却管3の長さと中央部3Aの長さとの差分程度の長さに切断して形成した部材である。補修用短管13の長さLは、補修後に補修用短管の接合個所20が管板7の厚みに重ならないよう、管板7の厚みより少し厚い程度(例えば150mm程度)が好ましい。また、補修用短管13の継ぎ足しは溶接によるが、ノンフィラー溶接が好ましい。その際に用いる溶接装置については後に図5及び図6を用いて説明する。水室5a又は5b内の制約されたスペースでは一度の補修用短管13の接合で冷却管3の長さを元通りにできない場合、複数回に分けて補修用短管13を継ぎ足しても良い。
Specifically, first, both ends of the
その後、他方の水室5bに移動して水室5b内に冷却管3の他端を引き込み、以上と同様の手順で冷却管3の他端部を補修用短管13で置換する。冷却管3の両端に補修用短管13を接合する場合、それら補修用短管13の長さLは勿論同一である必要はない。
After that, it moves to the
最後に、補修用短管13を継ぎ足した冷却管3を反転(回転)させて、蒸気流Sがドロップレットエロージョン14に直接当たらないようにドロップレットエロージョン14を下側に向け、この状態で冷却管3の両端を管板7に固定する。管板7に対する補修用短管13の固定方法は、所定の工具により内側から補修用短管13を押し広げて管板7の貫通孔7aに押圧させることにより行う。
Finally, the
(第2実施形態)
第1実施形態ではドロップレットエロージョン14を残して冷却管3を補修する場合を例に挙げて説明した。それに対し、第2実施形態は、図4Aに示したように亀裂等の冷却液の漏洩を許容する欠陥部11が冷却管3に存在する場合、その欠陥部11を除去して冷却管3を補修する例である。作業者が水室5a,5b内で施工する点は第1実施形態と同様である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, a case where the
本実施形態においても、まず水室5a,5bに入って冷却管3の両端を管板7から取り外して一方の水室5a又は5bの内部に冷却管3の一端を引き込み、水室5a又は5b内で欠陥部11を含む一端部を切断し除去する(図4B)。切断方法は第1実施形態と同様である。そして、欠陥部11を除去した冷却管3の中央部3Aに対して、水室5a又は5b内で補修用短管13を継ぎ足して冷却管3を切断前の長さに戻す。この工程も第1実施形態と同様である。欠陥部11を除去した後の中央部3Aの長さや水室5a又は5bのスペース上の制約により、1本の補修用短管13の接合では冷却管3の長さが元に戻らない場合、複数の補修用短管13を継ぎ足していくことになる。この場合、接合個所20が後々管板7の厚みに重ならないように、最後に継ぎ足す補修用短管13の長さLを管板7の厚みより少し長い程度(例えば150mm程度)にすることが好ましい。補修用短管13の継ぎ足しの方法も第1実施形態と同様である。
Also in the present embodiment, first, both ends of the
その後、他方の水室5bに移動して水室5b内に冷却管3の他端を引き込み、第1実施形態と同様の手順で冷却管3の他端部を補修用短管13で置換する。冷却管3の両端に補修用短管13を接合する場合、それら補修用短管13の長さLは勿論同一である必要はない。
After that, it moves to the
最後に、補修用短管13を継ぎ足した冷却管3の両端を管板7に固定する。固定方法も第1実施形態と同様である。補修後の冷却管3においては欠陥部11が除去されているので、第1実施形態のように冷却管3の外周面の向きを調整する必要はない。
Finally, both ends of the
(溶接装置)
図5は補修用短管13の接合に用いる溶接装置の一構成例の模式図である。図5に示した溶接装置は、溶接機30とシールドガス供給装置31を備えている。溶接機30は、冷却管3の外周面に対して一定距離を保って先端を対向させた姿勢でトーチ36が冷却管3の外周を周回するように構成されている。シールドガス供給装置31は冷却管3の内部に挿入できるように細長く形成されている。このシールドガス供給装置31にはシール32が備わっている。
(Welding equipment)
FIG. 5 is a schematic view of a configuration example of a welding device used for joining the repair
この溶接装置を用いて補修用短管13を接合する場合、接合部20にトーチ36が対向するように溶接機30を冷却管3に設置する。そして、冷却管3の内部にこの冷却管3の端部からスポンジボール35を入れ、棒状の工具等を用いて接合部20を越える位置までスポンジボール35を押し込む。スポンジボール35は冷却管3の内径よりも直径が大きいものを用いる。続いてシールドガスの供給口部が接合部20付近に来るように、冷却管3の内部にシールドガス供給装置31を挿入する。シールドガス供給装置31と溶接機30を設置する順番は逆でも良い。これにより、冷却管3の中空部において接合部20に臨む空間がスポンジボール35及びシール32により区画される。その後シールドガス供給装置31からシールドガスGを供給しつつ、溶接機30のトーチ36により溶接を施工して補修用短管13を接合する。スポンジボール35とシール32により空間を仕切ることにより、シールドガスが冷却管3の端部から抜けることを抑制できる。スポンジボール35は使用後にフック等で引き出すなり棒や水で押し出すなりして取り除く。
When joining the repair
図6は補修用短管13の接合に用いる溶接装置の他の構成例の模式図である。図6に示した溶接装置は、溶接機34とシールドガス保持器33を備えている。溶接機34は、冷却管3に挿入され、冷却管3の内周面に対して一定距離を保って先端を対向させた姿勢でトーチ36が冷却管3の内周面に沿って周回するように構成されている。シールドガス保持器33は冷却管3の溶接個所20の外周を覆う空間を形成する。
FIG. 6 is a schematic view of another configuration example of the welding apparatus used for joining the repair
この溶接装置を用いて補修用短管13を接合する場合、接合部20にトーチ36が対向する位置に来るように溶接機34を冷却管3に挿入し、シールドガス保持器33を冷却管3の外周部に設置する。シールドガス保持器33と溶接機34を設置する順番は逆でも良い。その後シールドガス保持器33により接合部20の周囲に形成した空間にシールドガス供給装置(不図示)からシールドガスを供給しつつ、溶接機34のトーチ36により溶接を施工して補修用短管13を接合する。シールドガス保持器33を冷却管外側に設置することによって冷却管3の外側にシールドガスを供給できる。
When joining the repair
冷却管は薄肉管であるため、図5及び図6に示した溶接装置ではノンフィラー溶接を採用した。溶接に際しては接合する管材(補修用短管13とこれを接合する冷却管3)の軸がずれないよう溶接機30(図5参照)やシールドガス保持器33(図6参照)には芯出し機能を持たせてある。つまり、溶接機30(図5参照)やシールドガス保持器33(図6参照)で保持された2本の管材は互いの中心線が一致するようになっている。
Since the cooling pipe is a thin-walled pipe, non-filler welding is adopted in the welding apparatus shown in FIGS. 5 and 6. At the time of welding, the welding machine 30 (see FIG. 5) and the shield gas cage 33 (see FIG. 6) are centered so that the axes of the pipe materials to be joined (the repair
なお、図5や図6の例ではトーチ36が冷却管3に対して移動する構成としたが、定位置にあるトーチ36に対して冷却管3を回転させる構成の溶接装置を適用することもできる。但し、冷却管3は直径に対して長尺であるため、好ましいのは、静止する冷却管3に対してトーチ36を移動させる溶接装置である。
In the examples of FIGS. 5 and 6, the
(効果)
冷却管3にドロップレットエロージョン14や欠陥部11が生じた際、切断した冷却管3に少なくとも1本の補修用短管13を継ぎ足すことによって、冷却管3を止栓することなく、また水室5a,5bを分解することなく冷却管3を補修することができる。水室5a,5bを分解しないため、冷却管3の補修作業の工数を大幅に削減することができ、かつ補修作業を容易化することもできる。
(effect)
When a
また、実験の結果、第1及び第2実施形態の冷却管補修方法により補修した冷却管は素管時の化学成分及び機械的性質の要求値を満足し、また要求される疲労強度を有していることが本願発明者等によって確認されている。接合部20においてもノンフィラー溶接によるビード寸法が要求値を満足し、素管と同等に扱えることが確認されている。
Further, as a result of the experiment, the cooling pipe repaired by the cooling pipe repair method of the first and second embodiments satisfies the required values of the chemical composition and the mechanical properties at the time of the raw pipe, and has the required fatigue strength. It has been confirmed by the inventor of the present application and the like. It has been confirmed that the bead size by non-filler welding also satisfies the required value at the
1…復水器、3…冷却管、3a…端部、3A…中央部、5a,5b…水室、7…管板、11…欠陥部、13…補修用短管、14…ドロップレットエロージョン、20…接合部、S…蒸気流 1 ... Condenser, 3 ... Cooling pipe, 3a ... End, 3A ... Central, 5a, 5b ... Water chamber, 7 ... Pipe plate, 11 ... Defect, 13 ... Repair short pipe, 14 ... Droplet erosion , 20 ... Joint, S ... Steam flow
Claims (3)
ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、
前記水室内で前記冷却管の端部を切断し、
端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、
前記ドロップレットエロージョンを下側に向けた状態で、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する
ことを特徴とする復水器の冷却管補修方法。 The cooling of a condenser having a plurality of cooling pipes through which a cooling liquid for cooling steam discharged from a steam turbine is passed, a pipe plate for fixing both ends of the plurality of cooling pipes, and a water chamber connected to the pipe plates. It ’s a pipe repair method.
Both ends of the cooling pipe where the droplet erosion occurred were removed from the pipe plate and pulled into the water chamber.
The end of the cooling pipe is cut in the water chamber,
A short repair pipe is added to the cooling pipe whose end has been cut, and the cooling pipe is returned to the length before cutting.
A method for repairing a cooling pipe of a condenser, characterized in that both ends of a cooling pipe to which the short repair pipe is added are fixed to the pipe plate with the droplet erosion facing downward.
欠陥部が発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、
前記水室内で前記欠陥部を含めて前記冷却管の端部を切断し、
端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、
前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する
ことを特徴とする復水器の冷却管補修方法。 The cooling of a condenser having a plurality of cooling pipes through which a cooling liquid for cooling steam discharged from a steam turbine is passed, a pipe plate for fixing both ends of the plurality of cooling pipes, and a water chamber connected to the pipe plates. It ’s a pipe repair method.
Both ends of the cooling pipe where the defective part was generated were removed from the pipe plate and pulled into the water chamber.
In the water chamber, the end of the cooling pipe including the defective portion is cut.
A short repair pipe is added to the cooling pipe whose end has been cut, and the cooling pipe is returned to the length before cutting.
A method for repairing a cooling pipe of a condenser, characterized in that both ends of a cooling pipe to which the short repair pipe is added are fixed to the pipe plate.
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