JP4074137B2

JP4074137B2 - 復水器システム

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Publication number: JP4074137B2
Application number: JP2002159525A
Authority: JP
Inventors: 誠之中島; 賢治熊谷; 一志保坂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2022-05-31
Also published as: JP2003343211A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン発電プラントの蒸気タービン排気を冷却して復水にする復水器などを含む復水器システムに係り、特に、復水器を冷却する冷却水の循環量の制御を伴う復水器システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蒸気タービン発電プラントの復水器廻りの循環水系統などにつき、図１５を参照して説明する。循環水（復水器冷却水）ラインでは、取水口８から取水した海水が循環水ポンプ１にて汲み上げられ、循環水ポンプ出口弁７０、復水器水室入口弁７１を経て、循環水配管５を通って復水器冷却器７２に冷却水として流入する。さらに、復水器水室出口弁５７を経て放水口９で海に排出される。復水器冷却器７２は、復水器６を冷却するものであって、復水器水室７４と、伝熱管である復水器冷却水管７とを有する。
循環水ポンプ１は、母線３から遮断器４を介して一定周波数の交流電源を供給された循環水ポンプ用電動機２により駆動される。遮断器４は通常は閉している。
【０００３】
タービン１０は蒸気により回転し、このタービン１０の軸に直結された発電機１１により発電されプラントの出力を得る。通常運転中は、発電機１１の電力を検出する発電機電力検出器１５により発電機電力を監視し、プラント定格出力を確保するように運転する。この際、復水器６はタービン１０の排気のうちの蒸気を凝縮させて水に戻し復水とする。この凝縮を効果的に行なうのために、空気抽出器空気入口弁１７を介して空気抽出器１６により、非凝縮性ガスを復水器６外に排出し、復水器６の真空度を維持する復水器空気抽出ラインを持っている。空気抽出器１６は蒸気流によって駆動される。
【０００４】
一般的にプラントの安定運転のためには、この復水器６の真空度をある範囲に制限する必要がある。そのため、循環水ポンプ１と復水器冷却水管７との間に設けた復水器入口冷却水温度検出器１２からの復水器入口冷却水温度信号と復水器冷却水管出口に設けた復水器出口冷却水温度検出器１３からの復水器出口冷却水温度信号の差を復水器冷却水出入口温度差として監視する。
【０００５】
そして、復水器冷却水出入口温度差が制限値を超えない範囲で、復水器冷却水管７の逆洗・ボール洗浄により変化する復水器６の清浄度を洗浄能力の高いボール洗浄を実施するかどうか判断して運用を行なうとともに、空気抽出器空気入口弁１７の開度の手動による制御で復水器６の真空度を制限内に収める。
【０００６】
空気抽出器空気入口弁１７は通常運転中は全開としているが、復水器６が過真空状態になった場合には、弁開度を絞って真空度を下げる。また、洗浄を行なわないと、海水に含まれる貝などの海生生物が復水器冷却水管７に付着し、清浄度が低下、すなわち冷却水による熱交換性能が低下する。このため、通常は定期的に復水器冷却水管７の逆洗・ボール洗浄を実施し、清浄度の維持を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の従来の復水器真空度制御系統においては、復水器６の真空度に余裕がある場合に空気抽出器空気入口弁１７の開度を絞って真空度を調整したとしても、循環水配管５や復水器冷却水管７の流路抵抗が一定、すなわち復水器６の清浄度が一定の場合、循環水ポンプ１の消費する動力はほとんど変化しない。
【０００８】
復水器６の真空度は、冷却水量が多ければ上昇するが、逆に真空度に余裕があれば、冷却水量を低下させることで、循環水ポンプの消費動力を低下させることができる。それにもかかわらず一定の回転数で運転し、一定の流量を流し続ける循環水ポンプは無駄な動力を消費していることになる。
【０００９】
また、これとは別の運用で、発電機出力を増加させたい場合に、一定の回転数で運転する循環水ポンプではその流量を増加させることで復水器熱交換量を増加させることができない。
【００１０】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、復水器真空度を制御し、循環水ポンプの消費動力を低減することができる復水器システムを提供することを目的とする。
【００１１】
また、これ以外に循環水ポンプの回転数を上昇側に変化させ循環水ポンプの流量を増加させることにより復水器真空度を制御し、発電機出力を増加させることができる復水器システムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的の少なくとも一部を達成するものであって、請求項１に記載の発明は、蒸気タービン発電プラントの蒸気タービン排気を冷却して復水にするための復水器と、前記復水器内の非凝縮性ガスを排出する空気抽出器と、冷却水を導入して前記復水器を冷却する復水器冷却器と、前記復水器冷却器に前記冷却水を送るための循環水ポンプと、前記循環水ポンプを駆動する電動機と、前記復水器冷却器の冷却能力を調整するべく前記循環水ポンプの回転数を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記プラントの発電電力が通常運転中にそのプラントの定格出力を下回らないように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、循環水ポンプの回転数を変化させることによって流量を変化させ、復水器冷却器の冷却能力を調整し、循環水ポンプの消費動力の無駄を削減することができる。また、プラント定格出力を維持することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、実測データに基いて、前記復水器の真空度、前記発電プラントの発電出力、前記復水器冷却器に導入される前の前記冷却水の温度、前記復水器冷却器に導入される前と復水器冷却器を出た後の前記冷却水の温度差、前記復水器冷却器に導入される前記冷却水の流量、前記復水器冷却器内の前記冷却水の流速、前記復水器冷却器内の差圧、のうちの少なくとも一つが所定の範囲にはいることを目標として制御するものであること、を特徴とする。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明による作用・効果が得られるほか、実測データに基く制御を実現できる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記電動機に供給する電力の周波数を制御するものであること、を特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２に記載の発明による作用・効果が得られるほか、循環水ポンプを駆動する電動機の省電力を具体的に実現できる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプおよび電動機は複数組あって、前記制御手段は、前記複数組のうちの一部の組のみの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、制御手段の設備費用を必要最小限に抑えることができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却水入口と復水器冷却水出口での冷却水の温度差が所定の制限値を超えないように前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、復水器冷却水出入口温度差制限を維持することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却器内の前記冷却水の平均流速が、海棲生物付着防止または配管浸食防止のための制限幅を逸脱しないように前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、海棲生物付着防止または配管浸食防止の機能を維持することができる。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却器内の冷却水管内差圧が、冷却水管洗浄のためのボールが当該冷却水管を通過するための必要最低限以上の差圧を維持するように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、復水器の冷却水管の洗浄機能を保持することができる。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし７のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器内の真空度が、タービン振動の恐れのある過真空域下限以下で、かつ、タービントリップの恐れのある注意域上限以上の安定運転範囲内に維持されるように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし７のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、復水器の安定運転を維持することができる。
【００２７】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の復水器システムにおいて、選択的に、前記循環水ポンプの回転数を制御することなしに前記循環水ポンプを駆動するための直接駆動手段をさらに有すること、を特徴とする。
【００２８】
請求項９に記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、循環水ポンプの回転数を変化させる制御手段などに不適合が発生した場合やメンテナンス時にも、プラントの運転を継続することが可能となる。また、循環水ポンプ制御手段を追設したことによりかえって循環水ポンプへの供給電力が増加してしまうような事態を回避することができる。
【００２９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１ないし９のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記空気抽出器は蒸気で駆動されるものであって、前記空気抽出器に供給する蒸気流量を制御する手段とをさらに有すること、を特徴とする。
【００３０】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項１ないし９のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、タービンに悪影響を与える過真空状態となった場合にも、真空度を安定運転範囲内に収めることができる。
【００３１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記復水器と前記空気抽出器の間に空気抽出器入口弁が配置され、この空気抽出器入口弁の開度を制御する手段をさらに有すること、を特徴とする。
【００３２】
請求項１１に記載の発明によれば、請求項１ないし１０のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、空気抽出器から抽出される空気の量を直接的に制御できる。
【００３３】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプは複数あって、前記循環水ポンプの一部がトリップした場合に、トリップした循環水ポンプが供給していた前記復水器冷却器の部分の少なくとも一部に、運転を継続している残りの循環水ポンプからの冷却水の少なくとも一部を供給できるように前記冷却水の流路を切り替える手段をさらに有すること、を特徴とする。
【００３４】
請求項１２に記載の発明によれば、請求項１ないし１１のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の循環水ポンプのうちの一部がトリップした場合に、流路切換えによって、運転を継続している残りの循環水ポンプを利用し、復水器の真空度を、タービンが運転継続可能な許容範囲内に収め、かつ運転を継続している残りの循環水ポンプの運転継続可能な許容範囲内に収めることができる。
【００３５】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプは複数あって、前記循環水ポンプの一部がトリップした場合に、運転を継続している残りの循環水ポンプの回転数を制御する手段を有することを、特徴とする。
【００３６】
請求項１３に記載の発明によれば、請求項１ないし１２のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、複数の循環水ポンプのうちの一部がトリップした場合に、運転を継続している循環水ポンプの回転数を増大させることによって、循環水ポンプのトリップによる全体冷却水流量の減少分をある程度補うこともでき、また、運転を継続している循環水ポンプの流量が過大になることを防止することもできる。また、適正なプラントの発電機出力に低下させて、プラントの運転を継続することもできる。
【００３７】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１ないし１３のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記電動機の定格動力および周波数制限、並びに前記循環水ポンプの流量制限を超えないように前記循環水ポンプの回転数を制御する手段を有することを、特徴とする。
【００３８】
請求項１４に記載の発明によれば、請求項１ないし１３のいずれかに記載の発明による作用・効果が得られるほか、循環水ポンプの回転数を上昇させてプラントの発電機出力を増加させる運転を行なった場合にも安定にプラントの運転を継続させることができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１４を参照して本発明の種々の実施の形態について説明する。ここで、従来技術と、または相互に、同一もしくは類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００４０】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明に係る復水器システムの第１の実施の形態を示す系統構成図である。この第１の実施の形態は、図１５に示した従来例に対し、循環水ポンプ用電動機２の回転数を制御する循環水ポンプ制御装置２０が設けられている点が異なる。循環水ポンプ制御装置２０には、可変周波数電源装置１８と、復水器真空度制御器１９と、２個の遮断器４が含まれている。復水器真空度制御器１９は、図示の例では、復水器入口冷却水温度検出器１２、復水器出口冷却水温度検出器１３、復水器真空度検出器１４から信号を入力でき、可変周波数電源装置１８を制御するようになっている。
【００４１】
可変周波数電源装置１８は、母線３からの電力を受けて循環水ポンプ用電動機２に供給する電力の周波数を制御でき、それによって電動機２および循環水ポンプ１の回転数を制御できるようになっている。この構成で、復水器真空度制御器１９により循環水ポンプ１の回転数を変化させ、復水器真空度を制御して、循環水ポンプ１に供給する電力を低減できる。なお、母線３と可変周波数電源装置１８の間、および可変周波数電源装置１８と電動機２の間のそれぞれに、遮断器４が接続されている。
【００４２】
図１では、可変周波数電源装置１８を利用する場合を記載しているが、循環水ポンプ１の回転数を変化させる装置としては、他に、流体継手や可変速電動機や遊星歯車などを利用することも可能である。
【００４３】
図２は、本発明の第１の実施の形態の復水器真空度制御器１９を示す。ここでは、電源周波数演算器３１を設けており、復水器真空度検出器１４からの復水器真空度信号２３が電源周波数演算器３１により演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力し、循環水ポンプ１の回転数を変化させることにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００４４】
図３は、図１の実施の形態の作用効果を説明するための循環水ポンプ特性図である。従来は、循環水ポンプ１は一定回転数で運転しているため、図３（ａ）に示すように、通常運転中は循環水ポンプ流量は変化せず、運転点３６は固定されており、軸動力は一定である。循環水ポンプ流量が変化した場合も、循環水ポンプ軸動力は３５の曲線状でほぼ変化なく必要となる。ここで、運転点３６は循環水系流路抵抗３３および循環水ポンプ全揚程３４の交点として決まる。
【００４５】
これに対し、本実施の形態によると、電源周波数制御信号３２を可変周波数電源装置１８に出力した場合に循環水ポンプ全揚程は循環水ポンプ回転数の２乗に比例することから、図３（ｂ）に示すように、回転数低減後循環水ポンプ全揚程は３４の曲線から３７の曲線に低下する。これにより循環水ポンプ運転点も３６から回転数低減後運転点３９に移動し、循環水ポンプ流量が低下する。また、循環水ポンプ軸動力は循環水ポンプ回転数の３乗に比例することから、回転数低減後循環水ポンプ軸動力は３５の曲線から３８の曲線に低下し、循環水ポンプ軸動力、すなわち循環水ポンプへの供給電力が低下することになる。
【００４６】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態において、復水器真空度検出器１４に代えて、発電機１１からの出力を検出する発電機出力検出器１５（図１）を設け、復水器真空度信号２３に代えてプラントの発電機出力信号にて構成したものである（図示せず）。プラントの発電機出力信号が電源周波数演算器３１により演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力し、循環水ポンプ１の回転数を変化させることにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００４７】
［第３の実施の形態］
第３の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態において、復水器真空度検出器１４に代えて復水器入口冷却水温度検出器１２（図１）を設け、復水器真空度信号２３に代えて復水器入口冷却水温度信号にて構成したものである（図示せず）。復水器入口冷却水温度信号が電源周波数演算器３１により演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力し、循環水ポンプ１の回転数を変化させることにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００４８】
さらに、変形例として、復水器入口冷却水温度検出器１２からの復水器入口冷却水温度信号に代えて海水温度検出器からの海水温度信号を用いることも可能である。
【００４９】
［第４の実施の形態］
図４は、本発明の第４の実施の形態の復水器真空度制御器１９を示す。この第４の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態に対し、復水器真空度検出器１４に代えて復水器入口冷却水温度検出器１２と、復水器出口冷却水温度検出器１３を利用することとし、復水器真空度制御器１９に温度偏差演算器２４を設けたものである。
【００５０】
復水器真空度信号２３に代えて、復水器入口冷却水温度信号２１と復水器出口冷却水温度検出器１３からの復水器出口冷却水温度信号２２が入力され、これらの信号の差が温度偏差演算器２４にて演算され、復水器冷却水出入口温度差信号２５が出力される。復水器冷却水出入口温度差信号２５が電源周波数演算器３１により演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力し、循環水ポンプ１の回転数を変化させることにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００５１】
［第５の実施の形態］
第５の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態において、復水器真空度検出器１４に代えて循環水ポンプ流量検出器を設け、復水器真空度信号２３に代えて、循環水ポンプ流量信号を利用するものである（図示せず）。循環水ポンプ流量信号が電源周波数演算器３１により演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力し、循環水ポンプ１の回転数を変化させることにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００５２】
図５は、本発明の第５の実施の形態の変形例を示す。この図では、循環水ポンプ流量検出器を設けず、これに代えて循環水ポンプ流量は、復水器入口冷却水温度検出器１２からの復水器入口冷却水温度信号２１および復水器出口冷却水温度検出器１３からの復水器出口冷却水温度信号２２を温度偏差演算器２４により演算した偏差である復水器冷却水出入口温度差信号２５および復水器の熱交換量を表す図示しない熱負荷信号より間接的に算出する構成としている。
本構成のように、第１から第５の実施の形態全てについて、演算または変換などを行ない、間接的に制御用の信号を入力することも可能である。
【００５３】
なお、本構成にみられる制御用の信号の変換の仕方は実施の形態の一例であり、温度から流量への変換で構成したが、変換前および変換後の信号とも回転数、真空度、発電機出力、熱負荷、温度、温度差、流量、流速、差圧またはその他の制御量に変換して制御させる構成とすることもできる。
【００５４】
［第６の実施の形態］
第６の実施の形態では、図１に示した第１の実施の形態において、循環水ポンプの回転数を変化させるために可変周波数電源装置１８に与える信号を生成する構成を具体的に記載する。
【００５５】
図６は、本発明の第６の実施の形態を示す。復水器真空度制御器１９内において、温度偏差演算器２４と、第１の循環水ポンプ流量演算器２６と、第１の循環水ポンプ流量設定器２７と、第１の低値選択器２８と、復水器真空度設定器２９と、第２の低値選択器３０と、電源周波数演算器３１とを設けている。
【００５６】
第１の循環水ポンプ流量演算器２６と第１の循環水ポンプ流量設定器２７からの流量信号とを第１の低値選択器２８で比較し選択された低値の信号と、復水器入口冷却水温度信号２１を復水器真空度設定器２９に入力する。
【００５７】
この復水器真空度設定器２９の中で復水器特性関数により演算された設定値と復水器真空度検出器１４からの復水器真空度信号２３とを第２の低値選択器３０で比較し、選択された低値の信号である復水器真空度制御信号を電源周波数演算器３１により、復水器入口冷却水温度信号２１の補正も行ない演算された電源周波数制御信号３２を循環水ポンプ１の駆動部に出力する。これにより、循環水ポンプ１への供給電力を低減できる。
【００５８】
第６の実施の形態は、図１５に示した従来の実施の形態に対して、可変周波数電源装置１８と、遮断器４とを追加して設けており、可変周波数電源装置１８により循環水ポンプ用電動機２に供給する電力の周波数および電圧を変化させることで電動機２および循環水ポンプ１の回転数を変化させ、電源の母線３と循環水ポンプ用電動機２との間に循環水ポンプ用電動機２への供給電力を制御でき、復水器真空度制御器１９により復水器真空度を制御しつつ、循環水ポンプ１に供給する電力が低減できる。
【００５９】
［第７の実施の形態］
図７は、本発明の第７の実施の形態を示す系統図である。この第７の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、循環水ポンプ１および循環水ポンプ用電動機２を複数組有する循環水系において、循環水ポンプ制御装置２０を各々の循環水ポンプ１ごとに設けたものである。なお、図７では、復水器６に設置される復水器冷却器７２の図を省略している。
この構成により、全ての循環水ポンプ１について動力を低減することが可能となり、大きな省電力効果を生むことができる。
【００６０】
［第８の実施の形態］
図８は、本発明の第８の実施の形態を示す系統図である。この第８の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、循環水ポンプ１および循環水ポンプ用電動機２を複数組有する循環水系において、循環水ポンプ制御装置２０を一部の循環水ポンプのみに設けたものである。この場合、循環水ポンプ吐出連絡弁４０は全て開した状態で運用し、各ポンプ１間での流量の不均一をなくして各復水器６に送水してもよいし、閉した状態で運用することもできる。
【００６１】
本実施の形態によれば、循環水ポンプ制御装置２０の追設は一部のみとなるため初期の設備投資費用を低く抑えることが可能となり、本制御装置を導入しやすくすることができる。
【００６２】
［第９の実施の形態］
図９は、本発明の第９の実施の形態を示す。この第９の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて循環水ポンプ流量制限器（定格出力）４２を設けたものである。
【００６３】
本実施の形態によれば、循環水ポンプ流量制限器（定格出力）４２によりプラントの定格出力を維持しながら、循環水ポンプ１への供給電力を低減することが可能となる。
【００６４】
なお、本構成は復水器真空度制御器１９の実施の形態の一例であり、第１の循環水ポンプ流量設定器２７で設定される、循環水ポンプ１の回転数を制限する制限値を流量で構成したが、変形例として、回転数、発電機出力、熱負荷、温度、温度差、真空度、流速、差圧またはその他の制御量相当の設定値で電源周波数制御信号を演算させる構成とすることもできる。
【００６５】
［第１０の実施の形態］
図９は、本発明の第１０の実施の形態を示す。この第１０の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて循環水ポンプ流量制限器（Δｔ）４１を設けたものである。
【００６６】
本実施の形態によれば、復水器冷却水出入口温度差制限値を流量相当に変換した値を出力する循環水ポンプ流量制限器（Δｔ）４１により、復水器冷却水出入口温度差をプラントの制限値内に保持しながら、循環水ポンプ１への供給電力を低減することが可能となる。
【００６７】
なお、図９では第９の実施の形態および第１０の実施の形態を組み合わせた構成としており、両方の制限値を使用して循環水ポンプ流量制限器（定格出力）４２と循環水ポンプ流量制限器（Δｔ）４１の信号を高値選択器４３により、厳しい方の制限値を採用して制御する構成とすることができる。上述のように、循環水ポンプ流量制限器（定格出力）４２または循環水ポンプ流量制限器（Δｔ）４１の一方のみとする構成も可能である。
【００６８】
［第１１の実施の形態］
第１１の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて復水器冷却水管７（図１）内の平均流速制限による循環水ポンプ流量制限器を設けたものである（図示せず）。
【００６９】
本実施の形態によれば、復水器冷却水管内の平均流速制限値を流量相当に変換した値を出力する循環水ポンプ流量制限器により、海棲生物付着防止または配管浸食防止の機能を損なわずに、循環水ポンプ１への供給電力を低減することが可能となる。
【００７０】
［第１２の実施の形態］
第１２の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて、復水器洗浄のためのボールが復水器冷却水管７（図１）を通過するための管内差圧制限による循環水ポンプ流量制限器を設けたものである（図示せず）。
【００７１】
本実施の形態によれば、復水器洗浄用ボールが復水器冷却水管を通過するための必要最低限の管内差圧を流量相当に変換した値を出力する循環水ポンプ流量制限器により、復水器の洗浄機能は保持したままで、循環水ポンプ１への供給電力を低減することが可能となる。
【００７２】
［第１３の実施の形態］
第１３の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて復水器真空度制限器を設けたものである（図示せず）。
【００７３】
本実施の形態によれば、タービン振動の恐れのある過真空域下限以下で、かつタービントリップの恐れのある注意域上限以上の復水器真空度制限幅を流量相当に変換した制限幅を出力する復水器真空度制限器により、復水器真空度をタービン振動の恐れのある過真空域下限以下で、タービントリップの恐れのある注意域上限以上の安定運転範囲内に維持しつつ、循環水ポンプ１への供給電力を低減することが可能となる。
【００７４】
［第１４の実施の形態］
図１０は、本発明の第１４の実施の形態を示す系統図である。この第１４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態において、可変周波数電源装置１８をバイパスする可変周波数電源装置バイパスライン４４と、本ライン４４の上の遮断器４ａを追設したものである。
【００７５】
また、図１１は、本発明の第１４の実施の形態の復水器真空度制御器１９を示す。ここでは、復水器真空度制御器１９は、可変周波数電源装置１８の故障を検出する可変周波数電源故障検出手段４５と、復水器真空度制御器１９の故障を検出する復水器真空度制御器故障検出手段４６と、供給電力低減量０以下検出手段４７と、論理和回路５１とを備えている。
【００７６】
可変周波数電源故障検出手段４５、復水器真空度制御器故障検出手段４６、供給電力低減量０以下検出手段４７はそれぞれ、可変周波数電源故障信号４８、復水器真空度制御器故障信号４９、供給電力低減量０以下信号５０を論理和回路５１に出力する。供給電力低減量０以下信号５０は、循環水ポンプ用電動機２の定格回転数での供給電力と電源周波数制御信号３２を入力した場合の可変周波数電源装置１８の供給電力の比較を行なった上で、供給電力低減量が０以下であることを検出する信号である。論理和回路５１の出力信号として、可変周波数電源ライン切替信号５２が出力される。
【００７７】
本実施の形態によれば、可変周波数電源故障検出手段４５、復水器真空度制御器故障検出手段４６または供給電力低減量０以下検出手段４７の信号成立により、可変周波数電源装置バイパスライン４４に切り替えて、可変周波数電源装置１８をバイパスすることができる。これにより、可変周波数電源１８や復水器真空度制御器１９の故障が発生した場合や、図示はしていないが循環水ポンプ制御装置のメンテナンスを行なう場合などにも、プラントの運転を継続することが可能となり、プラントの稼働率の低下を防止できる。また、循環水ポンプ制御装置２０を追設したことによりかえって循環水ポンプ１への供給電力が増加してしまうような事態を回避することが可能となる。
【００７８】
［第１５の実施の形態］
図１２は、本発明の第１５の実施の形態を示す。この第１５の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、復水器真空度上限設定器５３と、真空度偏差演算器５４と、真空度／蒸気量制御量変換器５５とを追設したものである。
【００７９】
本実施の形態によれば、第２の低値選択器３０から出力される復水器真空度制御信号と復水器真空度上限設定器５３からの信号から真空度偏差演算器５４により演算された偏差信号を、真空度／蒸気量制御量変換器５５により信号変換し、復水器６の空気抽出器１６（図１）の駆動蒸気を制御する空気抽出器駆動蒸気量制御信号５６を空気抽出器駆動蒸気制御器（図示せず）に出力する。これにより、タービンに悪影響を与える過真空状態となった場合にも、真空度を安定運転範囲内に収めることが可能となる。
【００８０】
［第１６の実施の形態］
第１６の実施の形態は、図１２に示した第１５の実施の形態において、真空度／蒸気量制御量変換器５５を真空度／弁開度蒸気量制御量変換器に置き換えたものである（図示せず）。
【００８１】
本実施の形態によれば、復水器の空気抽出器空気入口弁１７（図１）の開度を制御する空気抽出器空気入口弁制御信号を空気抽出器空気入口弁１７に出力し、復水器６の空気抽出量を制御することにより、タービンに悪影響を与える過真空状態となった場合にも、真空度を安定運転範囲内に収めることができる。
【００８２】
［第１７の実施の形態］
図１３は、本発明の第１７の実施の形態を示す。この第１７の実施の形態は、図２に示した第１の実施の形態において、復水器入口冷却水温度検出器１２と、循環水ポンプトリップ対象検出手段５８と、循環水ポンプ吐出連絡弁開閉検出手段５９と、第２の循環水ポンプ流量演算器６０と、第２の循環水ポンプ流量設定器６１と、流量偏差演算器６２と、流量／弁開度制御量変換器６３と、循環水ポンプ運転状態切替器６５とを追設したものである。
【００８３】
本実施の形態によれば、復水器入口冷却水温度検出器１２からの復水器入口冷却水温度信号２１と復水器真空度検出器１４からの復水器真空度信号２３を入力して現状の循環水ポンプ流量を演算する第２の循環水ポンプ流量演算器６０に対し、循環水ポンプトリップ対象検出手段５８からの循環水ポンプトリップ状態信号と、循環水ポンプ吐出連絡弁開閉検出手段５９からの循環水ポンプ吐出連絡弁開閉状態信号を循環水ポンプ運転状態切替器６５に入力して得られた循環水ポンプ運転状態切替信号を入力し、循環水ポンプトリップ状態に基づいた循環水ポンプ流量の補正をかける。
【００８４】
これにより、正確な運転状態を把握できるとともに、本流量信号と第２の循環水ポンプ流量設定器６１とを流量偏差演算器６２に入力して得られた偏差を流量／弁開度制御量変換器６３で弁開度制御量に変換し、復水器水室出口弁制御信号６４として復水器水室出口弁５７（図１）の開度を制御することができる。また、複数の循環水ポンプ１のうちの一部がトリップした場合に、運転を継続している残りの復水器水室出口弁５７の開度を制御することで、真空度をタービンが運転継続可能な許容範囲内に収め、かつ運転を継続している残りの循環水ポンプ１の運転継続可能な許容範囲内に収めることが可能となる。
【００８５】
［第１８の実施の形態］
図１４は、本発明の第１８の実施の形態を示す。この第１８の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、循環水ポンプトリップ対象検出手段５８と、循環水ポンプ吐出連絡弁開閉検出手段５９と、循環水ポンプ運転状態切替器６５とを追設したものである。
【００８６】
本実施の形態によれば、循環水ポンプトリップ対象検出手段５８からの循環水ポンプトリップ状態信号と、循環水ポンプ吐出連絡弁開閉検出手段５９からの循環水ポンプ吐出連絡弁開閉状態信号を循環水ポンプ運転状態切替器６５に入力する。循環水ポンプ運転状態切替器６５で得られた循環水ポンプ運転状態切替信号をそれぞれ第１の循環水ポンプ流量演算器２６、第１の循環水ポンプ流量設定器２７、復水器真空度設定器２９、電源周波数演算器３１に入力する。
【００８７】
第１の循環水ポンプ流量演算器２６、復水器真空度設定器２９、電源周波数演算器３１では流量状態の補正をかけ、第１の循環水ポンプ流量設定器２７では、循環水ポンプ１の運転状態に応じたプラントの発電機出力相当の流量設定値に変更を行なうことができる。
【００８８】
例えば、複数の循環水ポンプ１のうちの一部がトリップした場合に、運転を継続している循環水ポンプ１の流量を増やして、一部の循環水ポンプ１がトリップしたことによる全体の冷却水流量をある程度補うことができる。また、運転を継続している循環水ポンプ１の流量が過大になるのを防ぐように制御することも可能である。このようにして、プラントの運転を継続することができる。
【００８９】
［第１９の実施の形態］
第１９の実施の形態は、図６に示した第６の実施の形態において、第１の循環水ポンプ流量設定器２７に代えて循環水ポンプ用電動機２の定格動力、周波数制限および循環水ポンプ１の流量制限を満足する流量制限値を設定する流量設定器を設け、また第１の低値選択器２８に代えて高値選択器を設けたものである（図示せず）。
【００９０】
本実施の形態によれば、循環水ポンプの回転数を上昇させてプラントの発電機出力を増加させる運転を行なった場合にも安定にプラントの運転を継続させることができる。
なお、以上第１から第１９の実施の形態の各特徴を種々に組み合わせた構成とすることもできる。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の復水器システムにおいては、循環水ポンプの回転数を低下させることにより、プラントの所内動力を低減することが可能となる。また、循環水ポンプの回転数を上昇させることにより、プラントの出力を上昇させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る復水器システムの第１の実施の形態を示す系統図。
【図２】図１の復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図３】図１の復水器システムの作用効果を説明するための循環水ポンプ特性図であって、（ａ）は従来の技術の場合を示し、（ｂ）は図１の復水器システムの場合と従来の技術の場合とを比較して示す。
【図４】本発明に係る復水器システムの第４の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図５】本発明に係る復水器システムの第５の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図６】本発明に係る復水器システムの第６の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図７】本発明に係る復水器システムの第７の実施の形態を示す概略系統図。
【図８】本発明に係る復水器システムの第８の実施の形態を示す概略系統図。
【図９】本発明に係る復水器システムの第９および第１０の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図１０】本発明に係る復水器システムの第１４の実施の形態を示す系統図。
【図１１】図１０の復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図１２】本発明に係る復水器システムの第１５の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図１３】本発明に係る復水器システムの第１７の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図１４】本発明に係る復水器システムの第１８の実施の形態における復水器真空度制御器の一例を示すブロック構成図。
【図１５】従来の復水器システムの系統図。
【符号の説明】
１…循環水ポンプ、２…循環水ポンプ用電動機、３…母線、４…遮断器、４ａ…遮断器、５…循環水ポンプ配管、６…復水器、７…復水器冷却水管、８…取水口、９…放水口、１０…タービン、１１…発電機、１２…復水器入口冷却水温度検出器、１３…復水器出口冷却水温度検出器、１４…復水器真空度検出器、１５…発電機電力検出器、１６…空気抽出器、１７…空気抽出器空気入口弁、１８…可変周波数電源装置、１９…復水器真空度制御器、２０…循環水ポンプ制御装置、２１…復水器入口冷却水温度信号、２２…復水器出口冷却水温度信号、２３…復水器真空度信号、２４…温度偏差演算器、２５…復水器冷却水出入口温度差信号、２６…第１の循環水ポンプ流量演算器、２７…第１の循環水ポンプ流量設定器、２８…第１の低値選択器、２９…復水器真空度設定器、３０…第２の低値選択器、３１…電源周波数演算器、３２…電源周波数制御信号、３３…循環水系流路抵抗、３４…循環水ポンプ全揚程、３５…循環水ポンプ軸動力、３６…運転点、３７…回転数低減後循環水ポンプ全揚程、３８…回転数低減後循環水ポンプ軸動力、３９…回転数低減後運転点、４０…循環水ポンプ吐出連絡弁、４１…循環水ポンプ流量制限器（Δｔ）、４２…循環水ポンプ流量制限器（定格出力）、４３…高値選択器、４４…可変周波数電源装置バイパスライン、４５…可変周波数電源故障検出手段、４６…復水器真空度制御器故障検出手段、４７…供給電力低減量０以下検出手段、４８…可変周波数電源故障信号、４９…復水器真空度制御器故障信号、５０…供給電力低減量０以下信号、５１…論理和回路、５２…可変周波数電源ライン切替信号、５３…復水器真空度上限設定器、５４…真空度偏差演算器、５５…真空度／蒸気量制御量変換器、５６…空気抽出器駆動蒸気量制御信号、５７…復水器水室出口弁、５８…循環水ポンプトリップ対象検出手段、５９…循環水ポンプ吐出連絡弁開閉検出手段、６０…第２の循環水ポンプ流量演算器、６１…第２の循環水ポンプ流量設定器、６２…流量偏差演算器、６３…流量／弁開度制御量変換器、６４…復水器水室出口弁制御信号、６５…循環水ポンプ運転状態切替器、６６…循環水ポンプ流量信号、７０…循環水ポンプ出口弁、７１…復水器入口弁、７２…復水器冷却器、７４…復水器水室。

Claims

蒸気タービン発電プラントの蒸気タービン排気を冷却して復水にするための復水器と、
前記復水器内の非凝縮性ガスを排出する空気抽出器と、
冷却水を導入して前記復水器を冷却する復水器冷却器と、
前記復水器冷却器に前記冷却水を送るための循環水ポンプと、
前記循環水ポンプを駆動する電動機と、
前記復水器冷却器の冷却能力を調整するべく前記循環水ポンプの回転数を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記プラントの発電電力が通常運転中にそのプラントの定格出力を下回らないように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１に記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、実測データに基いて、前記復水器の真空度、前記発電プラントの発電出力、前記復水器冷却器に導入される前の前記冷却水の温度、前記復水器冷却器に導入される前と復水器冷却器を出た後の前記冷却水の温度差、前記復水器冷却器に導入される前記冷却水の流量、前記復水器冷却器内の前記冷却水の流速、前記復水器冷却器内の差圧、のうちの少なくとも一つが所定の範囲にはいることを目標として制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１または２に記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記電動機に供給する電力の周波数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし３のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプおよび電動機は複数組あって、前記制御手段は、前記複数組のうちの一部の組のみの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし４のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却水入口と復水器冷却水出口での冷却水の温度差が所定の制限値を超えないように前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし５のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却器内の前記冷却水の平均流速が、海棲生物付着防止または配管浸食防止のための制限幅を逸脱しないように前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし６のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器冷却器内の冷却水管内差圧が、冷却水管洗浄のためのボールが当該冷却水管を通過するための必要最低限以上の差圧を維持するように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし７のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記制御手段は、前記復水器内の真空度が、タービン振動の恐れのある過真空域下限以下で、かつ、タービントリップの恐れのある注意域上限以上の安定運転範囲内に維持されるように、前記循環水ポンプの回転数を制御するものであること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし８のいずれかに記載の復水器システムにおいて、選択的に、前記循環水ポンプの回転数を制御することなしに前記循環水ポンプを駆動するための直接駆動手段をさらに有すること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし９のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記空気抽出器は蒸気で駆動されるものであって、前記空気抽出器に供給する蒸気流量を制御する手段とをさらに有すること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし１０のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記復水器と前記空気抽出器の間に空気抽出器入口弁が配置され、この空気抽出器入口弁の開度を制御する手段をさらに有すること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし１１のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプは複数あって、前記循環水ポンプの一部がトリップした場合に、トリップした循環水ポンプが供給していた前記復水器冷却器の部分の少なくとも一部に、運転を継続している残りの循環水ポンプからの冷却水の少なくとも一部を供給できるように前記冷却水の流路を切り替える手段をさらに有すること、を特徴とする復水器システム。
請求項１ないし１２のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記循環水ポンプは複数あって、前記循環水ポンプの一部がトリップした場合に、運転を継続している残りの循環水ポンプの回転数を制御する手段を有することを、特徴とする復水器システム。
請求項１ないし１３のいずれかに記載の復水器システムにおいて、前記電動機の定格動力および周波数制限、並びに前記循環水ポンプの流量制限を超えないように前記循環水ポンプの回転数を制御する手段を有することを、特徴とする復水器システム。