JP3547458B2

JP3547458B2 - 高圧ドレンポンプ軸封設備

Info

Publication number: JP3547458B2
Application number: JP04286093A
Authority: JP
Inventors: 俊夫大貫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2019-07-28
Also published as: JPH06257564A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、発電プラントの高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムに係わり、特に急激なプラント負荷変化時のフラッシュ防止に好適な高圧ドレンポンプ軸封設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンプラントは、通常、図４に例示するよう構成されている。
【０００３】
同図において、原子炉やボイラー等から成る蒸気発生器１で発生した蒸気は高圧タービン２および低圧タービン３内に順次導入され、これらのタービンおよびそれらに直結された発電機４を回転駆動させた後、復水器５に導かれ、復水化される。
【０００４】
復水器４内に貯溜された復水は低圧復水ポンプ６によって加圧され、復水浄化装置７を経て浄化された後に高圧復水ポンプ８に送水される。高圧復水ポンプ８で更に加圧されて低圧給水加熱器１０で加熱された後、給水ポンプ１３によって再び加圧され、高圧給水加熱器１４を経て蒸気発生器１に戻る。
【０００５】
上記低圧タービン３と低圧給水加熱器１０の間は低圧抽気管１１で連結されており、低圧タービン３から抽気された蒸気は低圧給水加熱器１０の熱源として利用され、低圧給水加熱器１０からのドレンはドレン管１２を介して復水器５に回収される。
【０００６】
また、高圧タービン２と高圧給水加熱器１４の間は高圧抽気管１５で連結されており、高圧タービンから抽気された蒸気は高圧給水加熱器１４の熱源として利用され、高圧給水加熱器１４からのドレンはドレン管１６を介してドレンタンク１７に導入される。
ドレンタンク１７に一時貯溜されたドレンはドレンポンプ２０で加圧され、給水ポンプ１３の上流側に注水される。
ドレンタンク１７と高圧給水加熱器１４の間はバランス管１８で連通されている。
【０００７】
ところで、ドレンポンプ２０の軸シール部にはメカニカルシールやグランドパッキン方式等が採用されるが、これらの方式では通常、軸部の封水と潤滑をかねた軸封水が行われる。この軸封水は従来の蒸気タービンプラントにおいては、図４に示すように、ドレンポンプ２０の吐出側とドレンポンプ２０のシールボックスの間を自圧水ライン４０で連結し、自圧水ライン４０から吐出される高圧の軸封水をボックス内に圧入することによって行われている
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなシステムにおいて、プラント負荷しゃ断等によってプラント負荷が急激に減少した場合は、給水加熱器器内圧力の急激な低下が発生するためドレンタンク内及びドレンポンプまでのドレン管に充満しているドレンもフラッシュする。高圧ドレンポンプアップシステムのドレン温度は通常約１８０ ℃程度の飽和ドレンであり、ドレンポンプの吸収ラインは圧力降下によってフラッシュしやすい。このため、ドレンポンプの軸封部にも封水が十分に供給することができなくなり、軸封部の温度が上昇してポンプの軸が変化する、または振動が大きくなるなど、最悪の場合はポンプが振動を発生して損傷に至る可能性もある。このためドレンポンプを保護するためにトリップさせる必要もある。
【０００９】
一方、ドレンポンプが運転不可能になると蒸気発生器への給水供給量は急激に減少してしまうが、原子炉は負荷急減時にも原子炉熱出力急変を防止して原子炉を保護するために、タービンバイパス弁により余剰蒸気を復水器に放出するので、蒸気発生器への給水供給量も急減しない様確保する必要がある。
【００１０】
この為、蒸気発生器への給水供給量はドレンポンプが停止した分、上流の復水ポンプによって給水する必要が生じる。しかしドレンポンプによって給水系統に注入されるドレン量は、原子炉への定格給水流量の約３０％に相当する大きな量であり、逆に給水ポンプ上流側の低圧給水ポンプ、高圧給水ポンプは定格給水流量の約７０％を移送する能力しか有していない。また低圧給水加熱器や復水浄化装置も同様に約７０％の処理能力しか有していない。
【００１１】
一方、負荷しゃ断等の負荷急減時にも、原子炉は急激な熱出力変化から保護する為に、必要な給水流量は急激には減少せず、１００％給水流量を必要とする。よって、低圧復水ポンプや、高圧復水ポンプは仕様点以上の流量で運転されるので、吐出圧力は低下や、ポンプ駆動用電動機の過出力を生じてしまい、復水ポンプ、原子炉給水ポンプは入口圧力低下によるトリップや、低圧復水ポンプ、高圧復水ポンプは電動機の過出力によるトリップを生じる可能性があり、原子炉は冷却水を喪失することになりスクラムしてしまう。
【００１２】
この様にＢＷＲプラントの場合に負荷しゃ断時等の負荷しゃ断変化率の大きい場合にはドレンポンプに損傷を与える可能性があり、この場合には最悪、復水・給水系ポンプのトリップによる原子炉冷却水喪失及び原子炉スクラムの発生する問題があった。
【００１３】
この様にドレンポンプの軸封方法については従来負荷しゃ断等の負荷変化率の大きい場合には考慮されていないとともに、かつ負荷変化率の大きい場合にもドレンポンプアップシステムのドレンポンプの軸封部をフラッシュさせずに安定して運転させる方法について最適な系統及び設備は無かったのが現実である。
本発明の目的は、急激なプラント負荷変化時のフラッシュ防止に好適な高圧ドレンポンプ軸封設備を得ることにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る高圧ドレンポンプ軸封設備は、ドレンポンプの軸封部には通常運転温度が３０〜４０℃の高圧復水ポンプ吐出部の復水配管から分岐させた復水注入配管の復水で封水し、この封水の戻り水を回収する戻り水回収タンクを有し、戻り水回収タンクにはこの戻り水を復水器に戻すための回収ポンプを有し、回収ポンプ及び回収タンクと復水器間には回収ラインを有し、回収ラインには戻り水回収タンク内の水位を制御する水位調節弁を有し、復水注入配管の途中には封水の戻り水温度を制御する温度調節装置を設けたものである。
【００１５】
【作用】
上述の様に本発明によればドレンポンプの軸封水として、温度が低い、復水浄化装置の下流のクリーンでかつ圧力の高い高圧復水ポンプ出口の復水を用いて封水するための、高圧ドレンポンプの軸封部を常にドレンポンプ吸込ドレン温度より十分低く設定することができる。また、これを封水の戻り水を制御することにより設定している。このため圧力変化に対しポンプの軸封部がフラッシュせずポンプを安定して運転することができるとともに異常振動の発生も抑制することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図１は本発明の一実施例を示す系統図である。
【００１７】
高圧ドレンポンプ２０の軸封部には高圧復水ポンプ８吐出部の復水配管９の途中から分岐した封水配管２２が設置され封水配管２２の途中には高圧ドレンポンプ２０の軸封部からの封水戻り水配管２５の途中に設置された温度検出制御器２４からの制御信号を受けて戻り水の温度を制御する温度調節弁２３が設置されている。戻り水は大気圧と同じ圧力であり重力流れで封水戻り管２５によって戻り水回収タンク２６に回収される。戻り水回収タンク２６内の戻り水は戻り水回収タンクに設けられた水位検出制御器３０の信号を受けてタンク内のレベルを制御する水位調節弁２９によって戻り水回収ポンプ２７の流量を制限することによって調節されながら戻り水回収ライン２８によって復水器５に回収される。戻り水回収ポンプ２７は通常戻り水回収タンク２６に設置される。また戻り水回収ライン２８には戻り水回収ポンプ２７をバイパスするライン２８ａを有し、戻り水回収ポンプ吐出部とバイパスラインにはそれぞれ逆止弁３１，３２を有している。バイパスラインは復水器の真空度と大気圧との差によってポンプによらず戻り水を復水器に回収することにも使える。高圧給水加熱器１４とドレンタンク１７の圧力は同じであるため、高圧給水加熱器１４のドレンをドレンタンク１７に回収する高圧給水加熱器ドレン管１６内のドレンは位置差によってドレンタンクに回収しなければならない。それゆえドレンタンク１７は高圧給水加熱器１４の下の階に設置するレイアウトにしなければならない。同様に高圧ドレンポンプ２０は吸込側のドレンがフラッシュしない様にドレンタンク１７とのレベル差を十分確保（必要ＮＰＳＨを満足するレベル差）して設置する必要がある。このため高圧ドレンポンプは一般にタービン建屋の最下部に設置される。又は最下部より堀り込んだレベルに設置されるのが普通である。また高圧ドレンポンプ２７の戻り水は一般に大気圧のためこの戻り水を回収するには高圧ドレンポンプ２７より低いレベルに戻り水回収タンク２６を設置しなければならない。
【００１８】
この様な関係から戻り水回収タンク２６はタービン建屋の一番低いレベルに設ける、又は位置は番低いレベルより更に堀り込んだレベルに設けることが必要となる。
戻り水回収タンク２６は高圧ドレンポンプ２７の室に設置されることが一番望ましいが隣りの室でも隣接していると見なす。
【００１９】
図２はポンプ軸封部の詳細断面図である。ポンプ軸３３の直角方向から封水の流れ３４ａ，３４ｂがポンプ軸３３に流れ込み、ポンプ軸３３の方向からポンプ吸込水の流れ３５ａ，３５ｂがポンプ軸３３に流れ込む。図中、Ａは大気側、Ｂはポンプ吸込側である。
また、図３は本発明が適用される高圧ドレンポンプアップシステムとタービン建屋内のレベルとの関係を示す断面図である。
【００２０】
【発明の効果】
この様な構成とすることにより、高圧ドレンポンプ２７の軸封部は常にポンプ吸込温度約１８０ ℃以上よりも十分低い温度約５０〜６０℃程度に制御される。このためプラントの負荷しゃ断等の圧力降下が発生してもポンプ軸封部はフラッシュすることがないため軸封の機能が失われることがない。
また戻り水回収タンク２２が高圧ドレンポンプ２７よりも低いレベルでかつ隣接して設置してあるために戻り水の回収が問題なく生える。
【００２１】
この様に本発明によればプラント負荷しゃ断等のプラント負荷が急激に減少した場合においてもポンプ軸封部はフラッシュをおこさないため、高圧ドレンポンプの安定運転に寄与し、これが復水、給水系の安定運転に寄与する。このためプラントの安定運転が可能となる。
【００２２】
また本システムは重力流れで回収するラインが多いため関係する機器をなるべく隣接してレベルを変えて設置することにより、むやみにタービン建屋の堀り込みを深くすることなく経済性にすぐれた高圧ドレンポンプ軸封設備が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す系統図
【図２】本発明のポンプ軸封部の詳細断面図
【図３】本発明のタービン建屋内を示す断面図
【図４】従来例を示す系統図
【符号の説明】
１…蒸気発生器、２…高圧タービン、３…低圧タービン、４…発電機、５…復水器、６…低圧復水ポンプ、７…復水浄化装置、８…高圧復水ポンプ、９…復水配管、１０…低圧給水加熱器、１１…低圧抽気管、１２…低圧給水加熱器ドレン管、１３…給水ポンプ、１４…高圧給水加熱器、１５…高圧抽気管、１６…高圧給水加熱器ドレン管、１７…ドレンタンク、１８…バランス管、１９…ドレン降水管、２０…高圧ドレンポンプ、２１…ドレン注入管、２２…封水配管、２３…温度調節弁、２４…温度検出制御器、２５…封水戻り管、２６…戻り水回収タンク、２７…戻り水回収ポンプ、２８…戻り水回収ライン、２９…水位調節弁、３０…水位検出制御器、３１…逆止弁、３２…逆止弁、３３…ポンプ軸、３４…封水の流れ、３５…ポンプ吸込み水の流れ、３６…戻り水の流れ、３７…３階床、３８…２階床、３９…１階床。

Claims

蒸気発生器と、この蒸気発生器からの蒸気によって駆動される蒸気タービンと、この蒸気タービンで仕事を終えた蒸気を復水化する復水器と、この復水器内の復水を送り出す低圧復水ポンプと、この復水を浄化する復水浄化装置と、更にこの復水を昇圧する高圧復水ポンプと、この復水を加熱する低圧給水加熱器と、復水を蒸気発生器に送水するために更に昇圧する給水ポンプと、この給水を加熱する高圧給水加熱器と、この高圧給水加熱器から流出するドレンを貯溜するドレンタンクと、このドレンタンク内のドレンを給水ポンプの吸込側の復水配管に送り込むドレンポンプとを備えた蒸気タービンの高圧ドレンポンプアップ設備において、前記ドレンポンプの軸封部には前記高圧復水ポンプ吐出部の復水配管から分岐させた復水を注入するための封水配管からの復水で封水し、この封水の戻り水を回収する戻り水回収タンクを有し、戻り水回収タンクにはこの戻り水を復水器に戻すための回収ポンプを有し、回収ポンプ及び回収タンクと復水器間に回収ラインを有し、回収ラインには戻り水回収タンク内の水位を制御する水位調節弁を有し、前記復水注入配管の途中には封水の戻り水温度を制御する調節装置を有する高圧ドレンポンプ軸封設備。
前記戻り水回収タンクを前記高圧ドレンポンプの設置レベルよりも低いレベルに設置するとともに前記高圧ドレンポンプの設置位置に隣接して設置したことを特徴とする請求項１に記載の高圧ドレンポンプ軸封設備。