JP2519282B2 - 脱気器水位制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、火力または原子力発電所等の汽力発電所
の復水系統に設置された脱気器の水位制御を好適に行な
うことができる脱気器水位制御システムに関する。

（従来の技術） 第３図は、従来の脱気器水位制御システムを示す系統
図である。

蒸気タービン１から排出された蒸気は、復水器２にて
凝縮されて復水となり、腹水ポンプ３により昇圧されて
脱気器水位制御弁４を経由して低圧給水加熱器５へ導か
れる。復水は、この低圧給水加熱器５で加熱されて脱気
器６の脱気室７へ送水される。この復水は、脱気室７内
で蒸気タービン１からの抽気蒸気によって加熱され、高
温水となって貯水槽８に流入し貯溜される。上記脱気室
７にて加熱され脱気された復水を一般に給水と称する。

給水は、脱気器６の貯水槽８からボイラ給水ポンプ９
を経て高圧給水加熱器10へ導かれ、この高圧給水加熱器
10によってさらに加熱されてボイラ11や原子炉等へ送ら
れる。ところで、脱気器６内の復水は、通常運転時に、
蒸気タービン１からの抽気蒸気によって加熱され、脱気
器６の器内圧力の飽和蒸気となるので、フラッシュする
ことがない。

このような汽力発電所の脱気器６の水位制御は、脱気
器６の貯水槽８における水位を一定に制御するものであ
り、この制御は脱気器水位信号12、給水流量信号13およ
び復水流量信号14を脱気器水位制御装置15へ入力して演
算し、脱気器水位調節弁４の弁開度を調節することによ
りなされる。この脱気器６の水位制御では、蒸気タービ
ン１の起動時または停止時のように、ボイラ11等への給
水流量が少ない場合には脱気器水位信号12のみによる単
要素制御が行われ、給水流量が充分である通常運転の場
合には、脱気器水位信号12、給水流量信号13および復水
流量信号14による三要素制御が行なわれる。

脱気器水位信号12のみによる単要素制御は、次のよう
に行なわれる。

第４図（Ａ）に示すように、脱気器水位信号12は比例
積分調節計16により演算され、この比例積分調節計16か
ら脱気器６の貯水槽８の水位を一定にするような開度信
号17が出力される。流量モニタスイッチ18は、給水流量
信号13が規定値α ton/hr以下となるのでON作動し、ま
た流量モニタスイッチ19も復水流量信号14が規定値β t
on/hr以下となるのでON作動する。また、切換スイッチ2
0は、第４図（Ｂ）に示すように、切換信号発生回路21
により、流量モニタスイッチ18または19のいずれかがON
作動したときにｂ−ｃ側に切り換わる。したがって、タ
ービン起動時、停止時あるいは低負荷運転時のように給
水流量が少ないときには、比例積分調節計16からの開度
信号17が脱気器水位制御弁４へ出力されて、脱気器６の
貯水槽８の水位が制御される。

次に三要素制御は次のように行なわれる。

通常運転時には給水流量が充分であるので、給水流量
信号13が規定値α ton/hr以上となり、復水流量信号14
も規定値β ton/hr以上となることから、流量モニタス
イッチ18および19はOFF作動する。したがって、第４図
（Ｂ）に示すように切換信号発生回路21により切換スイ
ッチ20はａ−ｃ側に切り換わる。第４図（Ａ）に示すよ
うに、脱気器水位信号12は比例積分演算器22によって演
算され、その結果が加算器23により給水流量信号13に加
算されて、復水流量設定信号24が算出され出力される。
比例積分調節計25では、復水流量信号14と復水流量設定
信号24との偏差が算出され、この偏差に基づき比例積分
演算されて開度指令26が出力される。この場合には、前
述のように切換スイッチ20がａ−ｃ側に切り換られてい
るので、比例積分調節計25からの開度指令26によって脱
気器水位制御弁４の弁開度が調節され、脱気器６の脱気
器貯水槽８における水位が制御される。

（発明が解決しようとする課題） 通常運転中に負荷を遮断したときのように急激な負荷
降下が生じたときには、蒸気タービン１から脱気器６の
脱気室７へ抽気蒸気が供給されなくなるので、脱気器６
の器内圧力が低下し、脱気器７内の圧力が貯水槽８内の
圧力よりも低くなる。そのため、脱気室７から貯水槽８
へ復水が落下しないといういわゆるフラッディング現象
が発生し、貯水槽８の水位レベルが低下する。その結
果、脱気器水位制御弁４が単要素制御によって開弁し、
復水が大量に脱気室７内に流入してフラッディング現象
が解消され、貯水槽８内の水位が上昇する。このような
現象が繰り返されるので、貯水槽８内の水位制御が不調
を来たし、不安定な水位制御となるおそれがある。

また、蒸気タービンの停止過程や低負荷運転時には、
ボイラ11への給水流量が少ないので、蒸気タービン１か
ら脱気器８へ供給される抽気蒸気が減少する。このよう
に脱気器８への抽気蒸気が減少するので、前述と同様に
脱気器６内でフラッディング現象が発生し、かつこのフ
ラッディング現象が解消され、これらが繰り返されて貯
水槽８の水位制御が不安定となる。

事故等によるプラントの停止後再起動したときには、
貯水槽８内の復水温度が残圧により高いので、タービン
再起動時にこの高温の復水に冷たい復水が多量に流入す
ると、この場合にも貯水槽８内の圧力が脱気室７内の圧
力より高くなってフラッディング現象が発生する。この
場合も脱気器水位制御弁４が単要素制御されてフラッデ
ィング現象が解消されるが、これらが繰り返されるの
で、前述と同様に貯水槽８の水位制御が不安定となる。

さらに、上記急激な負荷低下、タービン停止過程、低
負荷時および事故によるプラント停止後の再起動時に
は、脱気器水位制御弁４の開弁と同時に脱気器６内へ復
水が急激に流入するので、落下ショックが生じ、この落
下ショックにより各種計器の誤動作やウォータハンマ等
が生ずるおそれもある。

この発明は、上記事実を考慮してなされたものであ
り、急激な負荷遮断時、タービン停止時、タービン低負
荷時およびプラント事故停止後の再起動時においても脱
気器内におけるフラッディング現象の発生を防止して脱
気器内の水位を安定的に制御できる脱気器水位制御シス
テムを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） この発明は、汽力発電所の復水系統に、タービン抽気
によって復水を加熱し脱気する脱気器と、この脱気器の
貯水槽内の保有水を給水としてボイラ等へ供給する給水
ポンプと、上記脱気器の脱気室内への復水流入量を調節
する脱気器水位制御弁と、この水位制御弁の弁開度を制
御する脱気器水位制御装置とを有する脱気器水位制御シ
ステムにおいて、上記脱気器水位制御装置は、上記貯水
槽内の保有水温度が上記脱気室内へ流入する復水温度よ
り著しく高いときに、上記脱気室の水位制御，上記貯水
槽から流出する給水流出量の制御および上記脱気室内へ
流入する復水流入量の制御の３要素制御のうち、上記脱
気室の水位制御を除外し、上記復水流入量を上記給水流
出量とほぼ同一量となるように上記脱気器水位制御弁の
弁開度を制御するように構成されたものである。

（作用） したがって、この発明に係る脱気器水位制御システム
によれば、脱気器の貯水槽内の復水温度が脱気室内に流
入する復水の温度よりも著しく高くても、脱気室の水位
制御，貯水槽から流出する給水流出量の制御および脱気
室内へ流入する復水流入量の制御の３要素制御のうち、
脱気室の水位制御を除外し、復水流入量を給水流出量と
ほぼ同一量となるように必要最小限に設定されるので、
流入する復水によって脱気室が過剰に冷却されることが
なく、脱気室内の圧力を貯水槽より高く維持できる。そ
の結果、脱気器内でのフラッディング現象を防止でき、
貯水槽内の水位を一定に維持できるので、脱気器の貯水
槽内の水位を安定的に制御できる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明に係る脱気器水位制御システムの一
実施例を示す系統図であり、第２図（Ａ）および（Ｂ）
は上記実施例の脱気器水位制御装置の構成を示す回路図
である。なお、この実施例において前記従来例と同様な
部分な同一の符号を付することにより説明を省略する。

この実施例における脱気器６の貯水槽８には、温度検
出器30が設置され、貯水槽８内の保有水温度が検出され
る。そして、この温度検出器30に温度モニタスイッチ31
が備えられる。この温度モニタスイッチ31は、貯水槽８
内の保有水温度が脱気室７内へ流入する復水温度より著
しく高いときにON作動し、脱気器制御装置32へON信号を
出力する。

脱気器制御装置32には、第２図（Ａ）に示すように、
比例積分調節計22と加算器23との間にON・OFFスイッチ3
3が電気的に接続される。このON・OFFスイッチ33は、第
２図（Ｂ）に示すように、温度モニタスイッチ31がON作
動し、かつ燃料の供給を遮断してボイラ11を止める信号
（マスタフューエルトリップ;MFT）が出力された状態か
ら一定時間以内であり、さらにボイラ給水ポンプ９が起
動状態であるときに、切換信号発生回路34によってOFF
操作される。ON・OFFスイッチ33は上記以外の場合にはO
N操作される。

また、切換スイッチ20は同じく第２図（Ｂ）に示すよ
うに、モニタスイッチ31がON作動され、かつMFTが出力
された状態から一定時間以内であり、さらにボイラ給水
ポンプ９が起動状態にあるときには、切換信号発生回路
34によりａ−ｃ側に切り換えられる。

次に作用を説明する。

蒸気タービンの起動時または低負荷時のように給水流
量が少ない場合には、脱気器水位信号12のみによる単要
素制御によって、脱気器６の貯水槽８の水位が制御され
る。

つまり、このときには、給水流量信号13が規定値α t
on/hr以下となるので、流量モニタスイッチ18がON作動
し、また復水流量信号14も規定値β ton/hr以下となる
ので、流量モニタスイッチ19がON作動する。また、この
ときには給水ポンプ９が起動しているものの、温度モニ
タスイッチ31がOFF作動している。したがって、第２図
（Ｂ）に示すように、切換信号発生回路34により切換ス
イッチ20はｂ−ｃ側に切換わる。一方、第２図（Ａ）に
示すように、脱気器水位信号12は比例積分調節計16によ
り演算され、この比例積分調節計16から脱気器６の貯水
槽８の水位を一定にするような開度信号17が出力され
る。この開度信号17は、切換スイッチ20がｂ−ｃ側に切
り換わっているので、直接脱気器水位制御弁４に出力さ
れ、この脱気器水位制御弁４は上記開度信号17によって
弁開度が調節される。

通常運転時には給水流量が充分であるので、脱気器６
の水位制御は、脱気器水位信号12、給水流量信号13およ
び復水流量信号14に基づく三要素制御によって行なわれ
る。

つまり、このときには、給水流量および復水流量が充
分であるので、流量モニタスイッチ18および19はOFF状
態となる。さらに、給水ポンプ９が起動しているもの
の、貯水槽８内の保有水温度が脱気室７へ流入する復水
温度より著しく高くないので、温度モニタスイッチ31は
OFF状態にある。したがって、第２図（Ｂ）に示すよう
に、切換スイッチ20は切換信号発生回路34によりａ−ｃ
側に切り換わる。さらに、ON・OFFスイッチ33は同様に
切換信号発生回路34によりON操作される。したがって、
脱気器水位信号12は比例積分調節計22に入力され、この
比例積分調節計22により脱気器水位偏差信号35が演算さ
れる。この脱気器水位偏差信号35はON・OFFスイッチ33
がON状態にあるので加算器23へ出力され、この加算器23
において給水流量信号13と加算されて、復水流量設定信
号24が出力される。比例積分調節計25では、復水流量信
号14と復水流量設定信号24との偏差が算出され、この偏
差に基づき比例積分演算が施されて、開度指令26が出力
される。この場合、切換スイッチ20がａ−ｃ側に切り換
えられているので、脱気器水位制御弁４は、比例積分調
節計25からの開度指令26によりその弁開度が調節され、
脱気器６の貯水槽の水位が制御される。

タービンの急激な負荷遮断時、タービン停止過程、タ
ービン低負荷時およびプラント事故停止後の再起動時に
は、貯水槽８内の保有水温度は脱気室７内へ流入する復
水温度よりも著しく高くなる。この場合における脱気器
６の貯水槽８の水位制御を高温起動制御と称する。この
場合には、温度モータスイッチ31が温度検出器30からの
検出値に基づきON作動し、かつボイラ11がMFTの状態か
ら一定時間内であり、さらにボイラ給水ポンプ９が起動
状態にある。したがって、第２図（Ｂ）に示すように、
切換信号発生回路34によってON・OFFスイッチ33はOFF作
動される。また切換スイッチ20は切換信号発生回路34に
よりａ−ｃ側に切り換えられる。

第２図（Ａ）に示すように、脱気器水位信号12を比例
積分調節計22によって演算して求められた脱気器水位偏
差信号35は、ON・OFFスイッチ33がOFF操作されているの
で、加算器23へ出力されることがない。そのため、給水
流量信号13のみが加算器23を通ってそのまま復水流量設
定信号24となり比例積分調節計25へ出力される。この比
例積分調節計25は、復水流量信号14が復水流量設定信号
24とほぼ同一になるような開度指令26を出力する。この
場合、切換スイッチ20がａ−ｃ側に切り換えられている
ため、脱気器水位制御弁４は、比例積分調節計25からの
開度指令26によってその弁開度が調節され、脱気室７内
へ流入する復水流量は貯水槽８から流出する給水流量と
ほぼ同一になるように制御される。したがって、脱気室
７が著しく冷却されることがなくなり、脱気室７の圧力
を貯水槽８の圧力より高く維持できる。この結果、脱気
器６内でフラッディング現象が発生せず、貯水槽８内の
水位が一定に維持できるので、貯水槽８の水位を安定的
に制御できる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る脱気器水位制御システ
ムによれば、脱気器水位制御装置が、貯水槽内の保有水
温度が脱気室内へ流入する復水温度より著しく高いとき
に、脱気室の水位制御，貯水槽から流出する給水流出量
の制御および脱気室内へ流入する復水流入量の制御の３
要素制御のうち、脱気室の水位制御を除外し、復水流入
量を給水流出量とほぼ同一量となるように脱気器水位制
御弁の弁開度を調節することから、タービンの急激な負
荷遮断時、タービン停止過程、タービン低負荷時やプラ
ント事故停止後の再起動時にも脱気器内においてフラッ
ディング現象の発生を防止でき、脱気器の水位を安定的
に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る脱気器水位制御システムの一実
施例を示す系統図、第２図（Ａ）および（Ｂ）は第１図
における脱気器水位制御装置の構成を示す回路図、第３
図は従来の脱気器水位制御システムの系統図、第４図
（Ａ）および（Ｂ）は第３図の脱気器水位制御装置の構
成を示す回路図である。 １……蒸気タービン、２……復水器、４……脱気器水位
制御弁、６……脱気器、７……脱気室、８……貯水槽、
９……ボイラ給水ポンプ、11……ボイラ、12……脱気器
水位信号、13……給水流量信号、14……復水流量信号、
20……切換スイッチ、30……温度検出器、31……温度モ
ニタスイッチ、32……脱気器制御装置、33……ON・OFF
スイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石崎 義介 神奈川県横浜市鶴見区末広町２―４ 株 式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者 柴田 洋一 東京都港区西新橋１丁目18番17号 東芝 エンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−118004（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】汽力発電所の復水系統に、タービン抽気に
   よって復水を加熱し脱気する脱気器と、この脱気器の貯
   水槽内の保有水を給水としてボイラ等へ供給する給水ポ
   ンプと、上記脱気器の脱気室内への復水流入量を調節す
   る脱気器水位制御弁と、この水位制御弁の弁開度を制御
   する脱気器水位制御装置とを有する脱気器水位制御シス
   テムにおいて、上記脱気器水位制御装置は、上記貯水槽
   内の保有水温度が上記脱気室内へ流入する復水温度より
   著しく高いときに、上記脱気室の水位制御，上記貯水槽
   から流出する給水流出量の制御および上記脱気室内へ流
   入する復水流入量の制御の３要素制御のうち、上記脱気
   室の水位制御を除外し、上記復水流入量を上記給水流出
   量とほぼ同一量となるように上記脱気器水位制御弁の弁
   開度を制御することを特徴とする脱気器水位制御システ
   ム。