JP2642399B2 - 湿分分離加熱器異常検出装置 - Google Patents

湿分分離加熱器異常検出装置

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【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、蒸気タービンプラントに係わり、特に蒸気
中の湿分を除去し、さらに加熱して過熱蒸気を得る湿分
分離加熱器の異常の有無を監視するために用いられる湿
分分離加熱器異常検出装置に関する。
(従来の技術) 原子力発電プラントにおいては、原子炉または蒸気発
生器で得られる蒸気が蒸気タービンに送られ、その内部
で蒸気が膨張してタービンロータが回され、このとき蒸
気タービンに結合された発電気が回転し、電力が得られ
るようになっている。ここで使用される蒸気タービン
は、いわゆる高圧タービンおよび低圧タービンからな
る、それぞれ独立した車室に出力を取出すためのタービ
ンロータを収めたものとして構成される。高圧タービン
内で膨張した蒸気は湿り蒸気となっており、そのまま低
圧タービンに送られた場合、タービン効率が著しく損な
われ、また湿分、つまり水滴は低圧タービンの構成部品
(動翼等)を浸蝕する原因となるため蒸気中の湿分を除
去する様々な方法が採られている。その一つの方法とし
て高圧タービンと低圧タービンとの間に湿分分離加熱器
を設けるやり方がある。
第3図はこのような湿分分離加熱器を採用した蒸気タ
ービンプラントの一例を示しており、原子炉1で発生し
た蒸気は高圧タービン2に導かれて膨脹した後、その出
口で等量に分けられ、それぞれ湿分分離加熱器3a、3bに
導かれる。湿分分離加熱器3aに流れた蒸気は湿分分離器
(図示せず)に導かれて湿分を除去され、さらに内外を
伝熱面によって隔てられた加熱器4aの外側(伝熱管外)
を流動する間に原子炉1から高圧タービン2に向かう蒸
気経路から抽出されて加熱器4aの伝熱面内側(伝熱管
内)に導かれた加熱蒸気によって加熱され、低圧タービ
ン5に送られる。また湿分分離加熱器3bに流れた蒸気も
同様に湿分分離加熱器(図示せず)を経て加熱器4bに導
かれ、加熱蒸気によって加熱されて低圧タービン5の入
口で加熱器4aから送られる蒸気と合流させられる。な
お、符号6a、6bは加熱蒸気の流量を調節している調節弁
であって、湿分分離加熱器制御装置から出力される流量
制御信号Qa、Qbによってそれぞれ制御される。
(発明が解決しようとする課題) ところで、上記した加熱器4a、4bは、いわゆる多管式
熱交換器の一種であり、多数の伝熱管からなる管束を備
えているが、管束中の極く少数の伝熱管が何らかの原因
により破損することがある。この伝熱管内を流れる加熱
蒸気はその外側を流れるサイクル側の蒸気よりも圧力、
温度共に高く、破損個所から加熱蒸気が外に向かって高
速で噴出し、隣接する伝熱管が噴出する加熱蒸気の直撃
を受け、正常な伝熱管にも損傷が拡がる危険性がある。
また、噴出する加熱蒸気はサイクル側の蒸気と混合され
るためにサイクル側蒸気の圧力が上昇し、また、温度も
高くなる。この結果、低圧タービン5には設計圧力およ
び温度以上の蒸気が流れ、低圧タービン5内の金属部分
が急激に加熱されて熱衝撃に見舞われる等の懸念があ
り、また、温度上昇した蒸気が導かれる低圧タービン5
の入口部の熱膨脹により回転部と静止部との接触が発生
し、低圧タービン5の損傷を招く可能性がある。
一方、湿分分離加熱器制御装置7が故障して流量制御
信号Qa、Qbが調節弁6a、6bのうち一つが開方向に動作さ
せた場合、または調節弁6a、6bの故障によりそのうちの
一つが開方向に動作した場合、伝熱管内を流れる加熱蒸
気の圧力および温度が上昇するためにサイクル側の蒸気
の温度が高くなる。このため、低圧タービン5には設計
温度以上の蒸気が流れ、低圧タービン5の入口部の熱膨
脹が大きくなり、上記と同様の不具合が生じる。さら
に、調節弁6a、6bの一つが誤動作による流量制御信号Q
a、Qbを受けて閉方向に動作した場合、または調節弁6
a、6bの故障で一つが閉方向、動作した場合には加熱蒸
気の減少によりサイクル側の蒸気の温度が下がり、正常
に働いている調節弁6a、6bを通る蒸気との間で温度差が
生じ、この場合は故障した系統の低圧タービン5の入口
部の熱収縮が大きくなり、上記同様の不都合が発生す
る。
従来、これらの加熱器4a、4bの伝熱管の破損、湿分分
離加熱器制御装置7および調節弁6a、6bの故障等によっ
て引き起こされる湿分分離加熱器3a、3bおよび低圧ター
ビン5の不具合に対し、特別な対策は考えられなく、蒸
気タービンプラントの安定性が損なわれている。
そこで、発明の目的は、加熱器の伝熱管破損、湿分分
離加熱器および調節弁の故障を速やかに検出し、湿分分
離加熱器および低圧タービンの保護をはかるようにした
湿分分離加熱器異常検出装置を提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の湿分分離加熱器異常検出装置は、低圧タービ
ンの第1の蒸気入口に流入する蒸気の圧力を検出する検
出端からの第1のタービン入口蒸気圧力信号と、低圧タ
ービンの第2の蒸気入り口に流入する蒸気の圧力を検出
する検出端からの第2のタービン入口蒸気圧力信号との
偏差を演算する圧力差演算器と、この圧力差演算器の出
力の絶対値が許容値を超えたときに圧力差異常信号を出
力する圧力差異常検出回路と、低圧タービンの第1の蒸
気入口に流入する蒸気の温度を検出する検出端からの第
1のタービン入口蒸気温度信号と、低圧タービンの第2
の蒸気入り口に流入する蒸気の温度を検出する検出端か
らの第2のタービン入口蒸気温度信号との偏差を演算す
る温度差演算器と、この温度差演算器の出力の絶対値が
許容値を超えたときに温度差異常信号を出力する温度差
異常検出回路と、圧力差異常検出回路および温度差異常
検出回路のいずれかの検出回路から異常信号が与えられ
たときに湿分分離加熱器異常信号を出力する回路とを備
えてなる。
(作用) 湿分分離加熱器、湿分分離加熱器制御装置および調節
弁の全部が正常な場合、湿分分離加熱器異常信号は論理
値0が出力される。
一方、湿分分離加熱器、湿分分離加熱器制御装置およ
び調節弁のいずれかの部分で故障が発生した場合、圧力
差異異常検出回路および温度差異常検出回路で、圧力差
異常信号および温度差異常信号はいずれかが論理値1と
なり、湿分分離加熱器異常信号は論理値1が出力され
る。
これにより、上記の各部分における故障等の有無を速
やかに検出することができる。
(実施例) 本発明の一実施例を第1図および第2図を参照して説
明する。なお、第1図中、第3図に示される構成と同一
のものには同一の符号を付しており、これらについては
説明を省略する。
第1図において、低圧タービン5の第1の蒸気入口と
通じている湿分分離加熱器3aから送られるサイクル側の
蒸気圧力が圧力検出器11aにより、また上記温度が温度
検出器12aによってそれぞれ検出され、第1のタービン
入口蒸気圧力信号Paおよび第1のタービン入口蒸気温度
信号Taとして湿分分離加熱器異常検出装置13に出力され
る。
一方、低圧タービンの第2の蒸気入口と通じている湿
分分離加熱器3bから送られるサイクル側の蒸気圧力が圧
力検出器11bにより、また蒸気温度が温度検出器12bによ
ってそれぞれ検出され、第1のタービン入口蒸気圧力信
号Pbおよび第2のタービン入口蒸気温度信号Tbとして湿
分分離加熱器異常検出装置13に出力される。なお、図中
符号14はタービン保護装置を示している。
第2図において、上記した第1のタービン入口蒸気圧
力信号Paおよび第2の入口蒸気温度信号Taとして湿分分
離加熱器加熱器異常検出装置13の圧力差演算器15に各々
入力され、そこで偏差を求める演算が行われ、圧力差信
号Daがつくられる。この圧力差信号Daは圧力差異常検出
回路16に出力される。圧力差異常検出回路16では圧力差
信号Dpの絶対値が許容値を超えた場合に論理値1を出力
し、一方、許容値に満たない場合には論理値0を出力す
る演算が行われ、圧力差異常信号Apとしてオア回路17に
出力される。
さらに、第1および第2の入口蒸気温度信号Taおよび
Tbは温度差演算器18にそれぞれ入力され、そこで偏差を
求める演算が行われる。その演算結果である温度差信号
Dtは温度差異常検出回路19に出力される。温度差異常検
出回路19では温度差信号Dtの絶対値が許容値を超えた場
合に論理値1を出力し、一方、許容値に満たない場合は
論理値0を出力する演算が行われ、温度差異常信号Atと
してオア回路17に出力される。
このオア回路17に圧力差異常信号Apと温度差異常信号
Atとが入力され、論理和演算が行われ、圧力差異常信号
Apまたは温度差異常信号Atが論理値1の場合に湿分分離
加熱器異常信号APTtとして論理値1で湿分分離加熱器制
御装置7およびタービン保護装置14(第1図参照)に与
えられる。
次に、上記のように構成した湿分分離加熱器異常検出
装置の作用を説明する。
加熱器4a、4bの伝熱管の破損、湿分分離加熱器制御装
置7および調節弁6a、6bの故障が発生していない場合に
は第1のタービン入口蒸気圧力信号Paと第2のタービン
入口蒸圧力信号Pbとがほぼ等しく、また第1の入口蒸気
温度信号Taと第2の入口蒸気温度信号Tbとがほぼ等しい
ために、 |(第1のタービン入口蒸気圧力信号Pa) −(第2のタービン入口蒸気圧力信号Pb)|≒0<圧力差許容値 |(第1のタービン入口蒸気温度信号Ta) −(第2のタービン入口蒸気温度信号Tb)|≒0<温度差許容値 となる。したがって、圧力差異常信号Apと温度差異常信
号Atがともに論理値、0となり、湿分分離加熱器異常信
号Aptとして論理値0が出力される。
一方、加熱器4aにおいて伝熱管の破損が発生した場合
には、第1のタービン入口蒸気圧力信号Paおよび第1の
入口蒸気温度信号Taが第2のタービン入口蒸気圧力信号
Pbおよび第2のタービン入口蒸気温度信号Tbよりもそれ
ぞれ大きくなり、 |(第1のタービン入口蒸気圧力信号Pa) −(第2のタービン入口蒸気圧信号Pb)|>圧力差許容値 |(第1のタービン入口蒸気温度信号Ta) −(第2のタービン入口蒸気温度信号Tb)|>温度差許容値 となる。したがって、圧力差異常信号Apと温度差異常信
号Atとは共に論理値1となり、湿分分離加熱器異常信号
Aptとして論理値1が出力される。
また、湿分分離加熱器制御装置7の故障により調節弁
6aを開方向に動作させる流量制御信号Qaが出力された場
合、または調節弁6aが故障して開方向に動作した場合に
は第1のタービン入口蒸気圧力信号Paと第2のタービン
入口蒸圧力信号Pbがほぼ等しく、また第1の入口蒸気温
度信号Taが第2の入口蒸気温度信号Tbよりも大きくなる
ために、 |(第1のタービン入口蒸気圧力信号Pa) −(第2のタービン入口蒸気圧力信号Pb)|≒0<圧力差許容値 |(第1のタービン入口蒸気温度信号Ta) −(第2のタービン入口蒸気温度信号Tb)|>許容温度差 となる。したがって、圧力差異常信号Apは絶対値0、温
度差異常信号Atは論理値1となり、湿分分離加熱器異常
信号Aptとして論理値1が出力される。
また、湿分分離加熱器制御装置7の故障により調節弁
6aを閉方向に動作させる流量制御信号Qaが出力された場
合、あるいは調節弁6aが故障して閉方向に動作した場合
には、第1のタービン入口蒸気圧力信号Paと第2のター
ビン入口蒸圧力信号Pbがほぼ等しく、また第1のタービ
ン入口蒸気温度信号Taが第2のタービン入口蒸気温度信
号Tbよりも小さくなり、 |(第1のタービン入口蒸気圧力信号Pa) −(第2のタービン入口蒸気圧力信号Pb)|≒0<圧力差許容値 |(第1のタービン入口蒸気温度信号Ta) −(第2のタービン入口蒸気温度信号Tb)|>温度差許容値 となる。したがって、圧力差異常信号Apは論理値0、温
度差異常信号Atは論理値1となり、湿分分離加熱器異常
信号Aptとして論理値1が出力される。
すなわち、湿分分離加熱器3a、3b、湿分分離加熱器制
御装置7および調節弁6a、6bの全部が正常な場合には、
湿分分離加熱器加熱器異常検出装置13より湿分分離加熱
器異常信号Aptとして論理値0が出力され、一方、湿分
分離加熱器3a、3b、湿分分離加熱器制御装置7および調
節弁6a、6bのいずれかに上記のような不具合が発生した
場合には、湿分分離加熱器加熱器異常検出装置13より湿
分分離加熱器異常信号Aptとして論理値1が出力され
る。これにより加熱器4a、4b、湿分分離加熱器制御装置
7および調節弁6a、6bの異常状態を速やかに検出するこ
とがていき、湿分分離加熱器3a、3bおよび低圧タービン
5が損傷等から譲ることが可能となる。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、加熱器の伝熱管
破損、湿分分離加熱器および調節弁の故障を速やかに検
出することができ、上記タービンプラントの安全性が高
められるなど、優れて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る湿分分離加熱器異常検出装置の一
実施例を示す構成図、第2図は湿分分離加熱器異常検出
装置の詳細を示す回路構成図、第3図は従来の湿分分離
加熱器を有する蒸気タービンプラントを示す系統図であ
る。 3a、3b……湿分分離加熱器 4a、4b……加熱器 5……低圧タービン 13……湿分分離加熱器異常検出装置 15……圧力差演算器 16……圧力差異常検出回路 17……オア回路 18……温度差演算器 19……温度差異常検出回路

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】低圧タービンの第1の蒸気入口に流入する
    蒸気の圧力を検出する検出端からの第1のタービン入口
    蒸気圧力信号と、該低圧タービンの第2の蒸気入り口に
    流入する蒸気の圧力を検出する検出端からの第2のター
    ビン入口蒸気圧力信号との偏差を演算する圧力差演算器
    と、この圧力差演算器の出力の絶対値が許容値を超えた
    ときに圧力差異常信号を出力する圧力差異常検出回路
    と、該低圧タービンの第1の蒸気入口に流入する蒸気の
    温度を検出する検出端からの第1のタービン入口蒸気温
    度信号と、該低圧タービンの第2の蒸気入り口に流入す
    る蒸気の温度を検出する検出端からの第2のタービン入
    口蒸気温度信号との偏差を演算する温度差演算器と、こ
    の温度差演算器の出力の絶対値が許容値を超えたときに
    温度差異常信号を出力する温度差異常検出回路と、前記
    圧力差異常検出回路および前記温度差異常検出回路のい
    ずれかの検出回路から異常信号が与えられたときに湿分
    分離加熱器異常信号を出力する回路とを備えてなる湿分
    分離加熱器異常検出装置。
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