JP3535547B2 - 発電プラントの冷却装置 - Google Patents

発電プラントの冷却装置

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JP3535547B2 JP29101993A JP29101993A JP3535547B2 JP 3535547 B2 JP3535547 B2 JP 3535547B2 JP 29101993 A JP29101993 A JP 29101993A JP 29101993 A JP29101993 A JP 29101993A JP 3535547 B2 JP3535547 B2 JP 3535547B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はたとえば発電プラントの
タービン制御油を冷却するために付設される冷却器内で
冷却水のリークが発生したとき、制御油に冷却水が混入
するのを防ぐのに好適な冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】発電プラントに付設される冷却装置は、
蒸気タービン制御に使用される制御油等が温度上昇して
油タンクに還るときに低温の冷却水と熱交換させて決め
られた温度に下げる重要な役割を担う機器である。この
冷却装置は図6に示すように、制御油が制御油入口管2
から冷却器1に送られ、内部で冷却水と熱交換させた後
に、冷却器1から油タンク(図示せず)にかけて制御油
出口管3を通して排出されるもので、冷却水の供給は調
節弁4を組み込んだ冷却水入口管5によって行われ、ま
た、熱交換後の冷却水の放出は冷却水ポンプ(図示せ
ず)と結ぶ冷却水出口管6によって行うものである。
【0003】調節弁4には冷却器1に流す冷却水量を調
節するために制御油温度を検出する温度計7からの温度
信号を入力している調節器8が接続され、その出力で調
節弁4の開度を調節して制御油の温度を一定に保つこと
が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した冷
却器1に冷却水を送るにあたっては、タービン補機冷却
水系と連絡する閉ループの経路が使用される。上記の冷
却水ポンプはこの経路内にあって系の最も高い位置に設
置されるサージタンクと結ばれて適正なポンプ吸込圧力
が保たれており、この場合、冷却水系の圧力と制御油系
の圧力とはサージタンクと結ばれる冷却水系が大気開放
の油タンクと結ばれる制御油系よりも常に高くなる。す
なわち、サージタンクの高さによって与えられる水頭に
よりポンプ吸込圧力が数kg/cm2 であるのに対し、制御
油出口管3内は大気開放の油タンクと接続しているため
に大気圧付近にあり、結果的に双方の間には1〜3kg/
cm2程度の圧力差が生じる。
【0005】このような圧力差がある中で、冷却器1内
で伝熱管(一般に、チタン管)に孔があくなどの不測の
事態が発生すると、伝熱管内を通る冷却水が外に漏れ
る、いわゆるリークが生じることがある。このとき、漏
れた冷却水は圧力の低い管壁外側を流れる制御油に混入
し、そのまま油タンクへと運ばれてしまう。
【0006】冷却水には淡水が使用されているが、水と
混合した制御油が万一気付かれずに使用されると、蒸気
タービン制御のための電気油圧式制御装置に組み込んだ
サーボ弁等にエロージョン・コロージョンを発生させる
のみならず、制御中、誤作動を起こすなど、蒸気タービ
ン制御装置の信頼性を大きく損ねてしまう可能性があ
る。
【0007】そこで、本発明の目的は冷却器内で冷却水
のリークが生じるときも、制御油中に冷却水が混入する
のを確実に防止するようにした発電プラントの冷却装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は油ポンプで昇圧
して送られる制御油を伝熱管内を流動させる冷却水と管
壁を介して接触せしめて冷却する冷却器を備えてなる発
電プラントの冷却装置において、冷却器から出る冷却水
を冷却水出口管を通して回収する冷却水回収タンクを設
けると共に、この冷却水回収タンク内の冷却水を冷却水
ポンプの入口に循環させる循環ポンプを設けたことを特
徴とするものである。
【0009】
【作用】冷却器内における制御油系と冷却水系との間に
生じる圧力差のもとでリークが生じたときの不具合は、
制御装置の使用を不可能にする致命的な故障を誘発す
る。 本発明はこの双方の系の圧力差の解消と併せてよ
り安全性の高い圧力状態を保てるように、次のような機
器配置を採用する。図2を参照すると、冷却水出口管6
は水頭H1 を保って冷却水回収タンク11を結び、冷却
器1から出る冷却水を冷却水回収タンク11に導く。
【0010】一方、制御油出口管3は冷却器1から水頭
2 に立ち上げ、油タンク9に接続し、冷却器1から出
る制御油を油タンク9に導く。この制御油出口管3の立
ち上げ部にベント管10が接続されており他端は油タン
ク9に結ぶものである。
【0011】この配置による双方の系の圧力は、まず、
冷却器1内の冷却水系圧力のP1 は次式で表わすことが
できる。
【0012】 P1 =大気圧ーH1 +冷却水系全圧力損失…(1) 次に、冷却器1内の制御油系圧力のP2 は次で表わすこ
とができる。
【0013】 P2 =大気圧+H2 +制御油系全圧力損失…(2) それぞれの系の圧力損失を同一(実際は異なるが、ここ
では無視する)とすると、 P1 =P2 ーH1 ーH2 …………………………(3) 故に、P1 <P2 となる。
【0014】このように冷却器1内の冷却水系圧力と制
御油系圧力との間で不具合の原因となる圧力差を解消で
き、より安全な冷却水系圧力を制御油系圧力よりも小さ
い値にすることができる。したがって、万一リークが起
こり制御油と冷却水とが混合してしまう事態が発生して
も、閉ループの冷却水系に留まり、制御油系への冷却水
の混入を防ぐことができる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
【0016】なお、各実施例の構成中、図6に示した従
来技術による構成と同一のものには同一の符号を付して
説明を省略する。
【0017】図1において、冷却水系は冷却器1から出
る冷却水を冷却水出口管6を通して受け入れる冷却水回
収タンク11を設けている。この冷却水回収タンク11
には冷却水ポンプ(図示せず)の入口にかけて冷却水出
口連絡管12を接続し、この経路内に冷却水循環ポンプ
13を設ける。
【0018】また、冷却水循環ポンプ13のモータ制御
部にはタンク内水位を検出する水位計14からの水位信
号を入力している水位調節器15が接続され、その出力
によって起動回路を接続、遮断するように構成してい
る。
【0019】ここで、冷却水出口管6および制御油出口
管3の接続高さは決められた配置条件を、また冷却水回
収タンク11の水面は決められた配置条件をそれぞれ満
たすものである。
【0020】上記のように構成したものにおいては、冷
却水出口管6、制御油出口管3および冷却水回収タンク
11の決められた配置条件のもとで冷却水系圧力と制御
油系圧力との間の圧力差を解消でき、より望ましい冷却
水系圧力を制御油系圧力よりも小さい値にすることがで
きる。
【0021】本実施例は冷却水の自動供給を可能にした
もので、冷却水回収タンク11内の冷却水水位が上昇し
たとき、水位計14がこれを検出する。その水位信号が
設定水位(たとえば、高水位)を超えると、水位調節器
15から冷却水循環ポンプ13のモータ起動回路を動作
させる制御信号が出力されて冷却水循環ポンプ13が起
動して冷却水を冷却水ポンプに導くことができる。ま
た、水位が低下したとき、水位計14からの水位信号で
水位調節器15から制御信号が出力されて冷却水循環ポ
ンプ13が停止する。
【0022】さらに、本発明の他の実施例を図3を参照
して説明する。
【0023】本実施例は上記実施例と同様に冷却水を受
け入れる冷却水回収タンク11を設けるが、冷却水回収
タンク11を迂回するように冷却水出口管6から分岐し
て直接冷却水ポンプの入口に接続する回収タンクバイパ
ス管16を設けている。この回収タンクバイパス管16
の経路内にはバイパス弁17を介装している。さらに、
冷却水出口管6の冷却水回収タンク11の入口付近に回
収タンク入口弁18を設けている。
【0024】また、水位調節器15から与えられる制御
信号はバイパス弁17および回収タンク入口弁18の駆
動部にそれぞれ出力され、双方の弁17、18を開閉動
作させるようになっている。
【0025】本実施例においても冷却水出口管6、制御
油出口管3および冷却水回収タンク11の決められた配
置条件のもとで冷却水系圧力と制御油系圧力との圧力差
を解消でき、冷却水系圧力を制御油系圧力よりも小さい
値にすることができる。
【0026】本実施例においては冷却水循環ポンプ13
が何らかの原因により運転不能に陥り、冷却水回収タン
ク11から冷却水の排出が不可能になったとき、冷却器
1から直接冷却水ポンプに冷却水を導くことができるよ
うにしたものである。冷却水回収タンク11内の水位が
上昇したとき、水位計14がこれを検出する。水位信号
が設定水位(たとえば高高水位)を超えると、水位調節
器15からバイパス弁17の駆動部を動作させる制御信
号が出力される。このため、回収タンクバイパス管16
のバイパス弁17が全開し、同じ制御信号で回収タンク
入口弁18の駆動部が動作して回収タンク入口弁18も
全閉する。逆に、水位が低下する場合、水位調節器15
から制御信号が出力されてバイパス弁17は全閉し、回
収タンク入口弁18は全開する。
【0027】このように本実施例においては冷却水回収
タンク11から冷却水を送り出すことが不可能になって
も、冷却水系に決められ多量の冷却水を確保することが
できる。
【0028】また、上記の2つの実施例と異なる他の実
施例を図4を参照して説明する。
【0029】本実施例は冷却器1を迂回する手段を設け
たもので、冷却水入口管5から分岐される冷却器バイパ
ス管19はその他端を冷却水出口管6に接続している。
この冷却器バイパス管19の経路内にはバイパス弁20
を介装している。上記以外の構成は図3に示す実施例の
ものと同一である。
【0030】先に述べたように冷却水系は閉ループの経
路であり、冷却水の水質について一定のレベルを満たす
ことが要求される。この水質管理では亜硝酸イオン濃度
を一定の値に保つように配慮しているが、近年ニトロバ
クタと呼ばれる硝酸菌が発生して亜硝酸イオン濃度が低
下するという事例が報告されており、水の停滞が原因の
一つと考えられている。
【0031】ところで、プラントの定格運転時には蒸気
タービン制御用蒸気弁の開度はほぼ一定であり、電気油
圧式制御装置の動作に変化がない状態が続く。このた
め、制御油の温度上昇も大きくなく、調節弁4の開度が
絞り込まれて冷却水回収タンク11に流入する冷却水が
非常に少なくなる。
【0032】この状態が長く続くと、冷却水回収タンク
11内に水の停滞が起こり、上記したニトロバクタが発
生し易い条件が整ってしまう。これを避けるために本実
施例は冷却水回収タンク11内での水の流動を保つよう
に一定量の冷却水を冷却器バイパス管19を通して直接
冷却水回収タンク11に流すようにする。このとき、冷
却器バイパス管19を通って冷却水回収タンク11に流
れる冷却水量をバイパス弁20の開度を変えて調節す
る。流量は冷却水循環ポンプ13の容量を超えない範囲
で決める。
【0033】さらに、異なる実施例を図5を参照して説
明する。本実施例は図4に示す実施例のバイパス弁20
に代えて調節弁21を設けたものである。この調節弁2
1には冷却水回収タンク11に流れる冷却水量を調節す
るために水位計14からの水位信号を入力している調節
器22が接続されている。 水位計14で検出された水
位信号と設定値とが調節器22で比較され、そのときの
偏差に応じて調節弁12の開度が刻々変化し、流量が増
減させられる。つまり、水位計14からの水位信号を受
ける調節器22によって調節弁21を通る冷却水量が調
節されて冷却水回収タンク11内の冷却水水位を一定に
保つことができる。
【0034】これにより冷却水循環ポンプ13の連続運
転が可能となり、制御油温度に依存せず、冷却水循環ポ
ンプ13の容量に相当する冷却水を冷却水回収タンク1
1に導くことができ、冷却水の停滞をなくして亜硝酸イ
オン濃度を一定の値に保つことが可能になる。
【0035】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、冷却器から出る冷却水を冷却水出口管を通して回収
する冷却水回収タンクを設けると共に、冷却水を冷却水
ポンプの入口に循環させる循環ポンプを設けているの
で、冷却器内の冷却水系圧力と制御油系圧力との圧力差
を解消でき、より安全な冷却水系圧力を制御油系圧力よ
りも小さい値にすることができる。
【0036】したがって、本発明によれば制御油への冷
却水の混入を防止することができ、蒸気タービン制御装
置の信頼性を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による発電プラントの冷却装置の一実施
例を示す系統図。
【図2】本発明の原理を説明するための概念図。
【図3】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図4】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図5】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図6】従来の冷却装置を示す系統図。
【符号の説明】
1…………冷却器 3…………制御油出口管 6…………冷却水出口管 11…………冷却水回収タンク 13…………冷却水循環ポンプ 14…………水位計 15…………水位調節器 17、20…バイパス弁 18…………回収タンク入口弁 21…………調節弁 22…………調節器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01K 13/00

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷却水ポンプの出口から冷却水が流入する
    冷却水入口管と、 前記冷却水入口管から冷却水が流入する伝熱管を有し、
    ポンプで昇圧されて流入する制御油を前記伝熱管内の
    却水とその管壁を介して接触せしめて冷却する冷却
    と、 前記冷却器で冷却された制御油を大気開放の油タンクへ
    と導く制御油出口管と、 前記制御油出口管の立ち上げ部と前記油タンクとを接続
    するベント管と、 前記冷却器から前記制御油の冷却に用いられた冷却水が
    流入する冷却水出口管と、 前記冷 却水出口管から流出する冷却水を回収する冷却水
    回収タンクであって、冷却水水位が前記立ち上げ部の高
    さよりも低い冷却水回収タンクと、 前記冷却水回収タンク内の冷却水を前記冷却水ポンプの
    入口に循環させる循環ポンプと、 を備えるこ とを特徴とする発電プラントの冷却装置。
  2. 【請求項2】前記冷却水回収タンク内の冷却水水位を検
    出する検出手段と、 前記検出手段からの水位信号が設定値を超えたとき、前
    記循環ポンプのモータ起動回路を動作させる信号を出力
    する水位調節手段とを備えることを特徴とする請求項1
    記載の発電プラントの冷却装置。
  3. 【請求項3】前記冷却水出口管から分岐して、前記冷却
    水ポンプの入口に接続される回収タンクバイパス管と、前記回 収タンクバイパス管の経路内に介装されるバイパ
    弁と、 前記冷却水出口管の分岐点下流側経路内に介装される回
    収タンク入口弁と、 を備えるこ とを特徴とする請求項1記載の発電プラント
    の冷却装置。
  4. 【請求項4】前記冷却水回収タンク内の冷却水水位を検
    出する検出手段と、 前記検出手段からの水位信号が設定値を超えたとき、前
    記バイパス弁を開動作させ、かつ前記回収タンク入口弁
    を閉動作させる信号を出力する水位調節手段とを備える
    ことを特徴とする請求項3記載の発電プラントの冷却装
    置。
  5. 【請求項5】前記冷却水入口管から分岐して、前記冷却
    水出口管に接続される冷却器バイパス管と、 前記冷 却器バイパス管の経路内に介装されるバイパス
    と、 を備えるこ とを特徴とする請求項1または3記載の発電
    プラントの冷却装置。
  6. 【請求項6】前記冷却水入口管から分岐して、前記冷却
    水出口管に接続される冷却器バイパス管と、 前記冷却器バ イパス管の経路内に介装され、かつ前記冷
    却水回収タンクに流れる冷却水量を調節する調節弁と、を備えるこ とを特徴とする請求項1または3記載の発電
    プラントの冷却装置。
  7. 【請求項7】前記冷却水回収タンク内の冷却水水位を検
    出する検出手段と、 前記検出手段からの水位信号と設定値との偏差に応じて
    前記調節弁の開度を調節する信号を出力する調節手段と
    を備えることを特徴とする請求項6記載の発電プラント
    の冷却装置。
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