JP4589279B2 - 復水器の非凝縮性ガス排出装置及び復水器の非凝縮性ガス排出制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、復水器の非凝縮性ガス排出装置及び復水器の非凝縮性ガス排出制御方法に係り、特に、原子力発電プラント及び火力発電プラントに設けられた復水器の真空度を調整するのに好適な復水器の非凝縮性ガス排出装置及び復水器の非凝縮性ガス排出制御方法に関する。

原子力発電プラントなどに用いられる復水器の非凝縮性ガス排出装置は、例えば、特許文献１の図1に示されるように、復水器に接続される非凝縮性ガス抽気管に、抽出量調整弁、非凝縮性ガス抽出器、非凝縮性ガス抽出復水器及び再結合器を復水器側からこの順に設けている。

ＢＷＲ発電プラントにおいては、原子炉で発生した蒸気は主蒸気管を通ってタービンに導かれ、タービンから排出された蒸気は復水器で凝縮される。主蒸気管から抽気された蒸気が非凝縮性ガス抽出器に供給されると、復水器内の非凝縮性ガスは非凝縮性ガス抽気管に排気される。非凝縮性ガスが非凝縮性ガス抽気管に排気されることによって、復水器内は負圧に保持される。非凝縮性ガス抽気管に排出された非凝縮性ガスは、非凝縮性ガス抽出器、非凝縮性ガス抽出復水器、再結合器及び希ガスホールドアップ装置を経て外部に放出される。

復水器の真空度は、復水器からの非凝縮性ガスの抽出量を調節することによって制御される。その非凝縮性ガスの抽出量は、抽出量調整弁の開度を調節することによって行われる。タービンの低圧車室は復水器の真空度が増大するにつれて変形し、タービン運転中にタービンのラビング振動を発生する可能性がある。ラビング振動の防止のために、復水器真空度の制限を守ることと真空度変化速度を低減することが必要である。従来は、真空度制御は抽出量調整弁を手動によりインチング操作して開閉することで実施している。抽出量調整弁の開度を調整することによって復水器からの非凝縮性ガスの抽出量を調整しながら、復水器の真空度を設定値にまで上昇させると共に、その復水器中の真空度を設定値に保つように、非凝縮性ガスの抽出量を制御する。

特許文献１は、抽出量調整弁の開度を、復水器に設けられた真空度計の測定値に基づいて制御することを記載している。

特開平５−１１３２９４号公報

タービンのラビング振動を抑制するために、非凝縮性ガス抽気管に設けられた抽出量調整弁を手動でインチング操作を行うことにより、その開度調整を行っている。しかしながら、非凝縮性ガス抽気管及び調整弁が大口径であるため、その開度の微調整が難しい。従って、調整に要する時間が長くなる。

インチング操作は抽出量調整弁の開度を特許文献１に示すような自動制御にすれば、インチング操作は不要となる。しかしながら、抽出量調整弁は大口径であるため、自動制御であってもその開度制御はかなり困難である。すなわち、開度を少し増大しただけで、非凝縮性ガスの抽出量は大きく変動するため、抽出量調整弁の開度の自動制御においては、開度の増大が極めて微量になるように制御する必要がある。その開度の微量制御は、復水器の真空度を設定値に調整するために要する時間を長くすることになる。

本発明の目的は、タービンのラビング振動を防止でき、復水器の真空度調整にかかる時間を短縮できる復水器の非凝縮性ガス排出装置及び復水器の非凝縮性ガス排出制御方法を提供することにある。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、タービンから排出された蒸気を凝縮する復水器に接続されるガス排出管に設けられる第1抽出量調整弁と、第1抽出量調整弁の上流側及び下流側でガス排出管に接続されるバイパス管と、バイパス管に設けられ、第１抽出量調整弁よりも口径が小さい第２抽出量調整弁と、第２抽出量調整弁の開度を、ガス排出管内を導かれる被凝縮性ガスが供給される再結合器から排出されるガスの温度に基づいて制御する制御装置とを備えたことにある。

本発明は、バイパス管に設けられた、第１抽出量調整弁よりも口径の小さい第２抽出量
調整弁の開度を制御するため、復水器からの非凝縮性ガスの抽出量の変更量を、第１抽出
量調整弁の開度を制御する場合に比べて著しく小さくすることができる。このため、復水
器の真空度を設定値に調整するまでに要する時間が、著しく短縮される。さらに、第２抽出量調整弁の開度を再結合器から排出されるガスの温度に基づいて制御するので、許容最大温度を超えないように運転することが可能となる。

本発明によれば、タービンのラビング振動を防止でき、復水器の真空調整時間を短
縮することができ、かつ、許容最大温度を超えないように運転することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。

本発明の好適な一実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置を、図１を用いて説明する。本実施例の復水器の非凝縮性ガス排出装置（以下、非凝縮性ガス排出装置という）２０は、非凝縮性ガス抽気管（ガス排出管）２１、抽出量調整弁（第１抽出量調整弁）２、バイパス管２２、抽出量調整弁（第２抽出量調整弁）８、非凝縮性ガス抽出器３、非凝縮性ガス抽出復水器４及び再結合器５を備える。非凝縮性ガス抽気管２１は、復水器１に接続される。第１抽出量調整弁２、非凝縮性ガス抽出器３、非凝縮性ガス抽出復水器４及び再結合器５が、この順序で復水器１側から、非凝縮性ガス抽気管２１に設置されている。非凝縮性ガス抽気管２１よりも内径が小さいバイパス管２２が、第１抽出量調整弁２の上流側及び下流側で非凝縮性ガス抽気管２１に接続されている。第２抽出量調整弁８がバイパス管２２に設置される。第２抽出量調整弁８は第１抽出量調整弁２よりも小型であり、第２抽出量調整弁８の口径は第１抽出量調整弁２の口径よりも小さい。真空度計９が復水器１に設置される。タービン起動後の復水器１の真空調整は、抽出量調整弁８の開度を中間開度の状態から調整することにより行われる。タービン起動後においては、抽出量調整弁２の開度は変更されなく中間開度のままである。

運転員は真空度計９で真空度を監視しながら、真空度設定値になるように第２抽出量調整弁８の開度を手動で調整する。その際、第１抽出量調整弁２よりも口径の小さい第２抽出量調整弁８の開度を調整することにより、その開度の増加（または減少）による、復水器１からの非凝縮性ガスの抽出量の増加率（または減少率）を、第１抽出量調整弁２の開度を調整する場合に比べて著しく小さくすることができ、復水器真空調整が容易となる。

本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置を、図２を用いて説明する。

本実施例の非凝縮性ガス排出装置２０Ａでは、真空度計９は、復水器１の真空度を計測して真空度計測信号（真空度計測値）を制御器１０に出力する。制御器１０は、入力した真空度計測信号が真空度設定値になるように第２抽出量調整弁８の開度を制御する。第２抽出量調整弁８の開度制御によって、復水器１の真空度が真空度設定値に達する。例えば、第２抽出量調整弁８の開度を増大させると、復水器１の真空度も増大する。第２抽出量調整弁８の開度は、駆動しているタービンにラビング振動が発生しないような速度で変更される。その際、実施例１での手動での第２抽出量調整弁８の開閉による場合と同じ効果が得られる。また、駆動しているタービンのラビング振動の発生を防止でき、しかも、そのラビング振動を起こさない状態での第２抽出量調整弁８の開閉による復水器真空度の調整時間を、第１抽出量調整弁２の開閉による調整時間よりも短くすることができる。したがって、タービンのラビング振動の発生を防止しながら、第２抽出量調整弁８の開度制御によって復水器１の真空度が真空度設定値に達するまでに要する時間は、第１抽出量調整弁２での開度制御でのその時間よりも著しく短縮される。ひいては、プラント起動試験時間の短縮につながる。

本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置を、図３を用いて説明する。本実施例の非凝縮性ガス排出装置２０Ｂは、真空度計９の出力信号ではなく、流量計１１の出力信号に基づいて第２抽出量調整弁８の開度を制御する構成を有する。非凝縮性ガス排出装置２０Ｂの構成は、流量計１１の出力信号に基づいて第２抽出量調整弁８の開度を制御するようにした構成を除き、非凝縮性ガス排出装置２０の構成と同じである。流量計１１は、非凝縮性ガス抽出復水器４の下流で非凝縮性ガス抽気管２１に設置される。流量計１１は、非凝縮性ガス抽気管２１内を流れる非凝縮性ガスの流量計測値である流量計測信号を制御器１２に出力する。制御器１２は、入力した流量計測信号、及び流量設定値に基づいて第２抽出量調整弁８の開度を制御する。

それにより、制御器１２が流量計１１からの流量計測信号に基づいて抽出量調整弁８の開度を制御する非凝縮性ガス排出装置２０Ｂでは、排出ガス系統の流量が許容最大流量を超えないように運転することが可能となる。

本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置２０Ｃを、図４を用いて説明する。

復水器１から排出される非凝縮性ガスは酸素及び水素を含んでいる。再結合時における酸素及び水素の反応は発熱反応であり、再結合器５から排出される非凝縮性ガスの温度は、非凝縮性ガスに含まれる酸素及び水素の量によって変化する。酸素及び水素の量が多いと非凝縮性ガス温度は高くなり、それらの量が少ないと非凝縮性ガス温度は低くなる。再結合器５の出口での非凝縮性ガスの温度は、温度計１３で測定される。非凝縮性ガスの抽出量が急激に増大した場合には、温度計１３で計測された非凝縮性ガス温度が温度設定値を超える可能性がある。そのため、温度計１３からの温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を行う制御器１４を設置する。温度計１３で計測された、再結合器５の出口での非凝縮性ガス温度を示す温度計測信号（温度計測値）は、制御器１４に入力される。再結合器５に供給される非凝縮性ガス量が急激に増大して温度計測信号が温度設定値を超えた場合には、温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を実行する。この制御により、再結合器５の出口での非凝縮性ガス温度が温度設定値以下に低下する。温度設定値以下の所定の値までその非凝縮性ガス温度が低下したとき、制御器１４は、温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を停止する。

本実施例のように、温度計１３からの出力である温度計測信号に基づいて、抽出量調整弁８の開度を制御することで、許容最大温度を超えないように運転することが可能となる。

本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置を、図５を用いて説明する。
本実施例の非凝縮性ガス排出装置２０Ｄは、前述の非凝縮性ガス排出装置２０Ａにおいて制御器１０を制御器１５に替え、制御器１５に流量計１１の出力に基づく制御も行わせるようにした構成を有する。制御器１５は、真空度計９の出力である真空度計測信号に基づいた前述の第２抽出量調整弁８の開度制御と共に、流量計１１からの流量計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を実行する。真空度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御は実施例２と同じであり、また流量計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御は実施例３と同じであるため、それぞれの機能についての説明はここでは省略する。

流量計１１で計測された、流量計測信号が流量設定値以下である場合には、制御器１５は真空度計測信号に基づいた前述の第２抽出量調整弁８の開度制御を行う。第２抽出量調整弁８開度が急激に増大して流量計測信号が流量設定値を超えた場合には、制御器１５は、真空度計測信号による開度制御を中断し、流量計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を実行する。流量設定値以下の所定の値までその非凝縮性ガス流量が低下したとき、制御器１５は、流量計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を停止し、真空度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を再開する。

本実施例は、非凝縮性ガス流量が流量設定値を超えたときの開度制御を除き、実施例２で生じる効果を得ることができる。さらに、本実施例は、非凝縮性ガス流量が流量設定値を超えたときの開度制御を自動的に行うことができ、非凝縮性ガス流量が流量設定値を超えた場合において、真空度による上記開度制御と、非凝縮性ガス流量による上記開度制御の切替えを円滑に行うことができる。

本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置を、図６を用いて説明する。
本実施例の非凝縮性ガス排出装置２０Ｅは、前述の非凝縮性ガス排出装置２０Ａにおいて制御器１０を制御器１６に替え、制御器１６に温度計１３の出力に基づく制御も行わせるようにした構成を有する。温度計１３は、再結合器５の出口に設置される。制御器１６は、真空度計９の出力である真空度計測信号に基づいた前述の第２抽出量調整弁８の開度制御と共に、温度計１３からの温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を実行する。真空度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御は実施例２と同じであり、また温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御は実施例４と同じであるため、それぞれの機能についての説明はここでは省略する。

温度計１３で計測された、温度計測信号が温度設定値以下である場合には、制御器１６は真空度計測信号に基づいた前述の第２抽出量調整弁８の開度制御を行う。再結合器５に供給される非凝縮性ガス量が急激に増大して温度計測信号が温度設定値を超えた場合には、制御器１６は、真空度計測信号による開度制御を中断し、温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を実行する。温度設定値以下の所定の値までその非凝縮性ガス温度が低下したとき、制御器１６は、温度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を停止し、真空度計測信号に基づいた第２抽出量調整弁８の開度制御を再開する。

本実施例は、非凝縮性ガス温度が温度設定値を超えたときの開度制御を除き、実施例２で生じる効果を得ることができる。さらに、本実施例は、非凝縮性ガス温度が温度設定値を超えたときの開度制御を自動的に行うことができ、非凝縮性ガス温度が温度設定値を超えた場合において、真空度による上記開度制御と、非凝縮性ガス温度による上記開度制御の切替えを円滑に行うことができる。

上記した各実施例の復水器の非凝縮性ガス排出装置は、原子力発電プラントに適用した場合について説明したが、火力発電プラントに適用することもできる。火力発電プラントにおいても、タービンのラビング振動を防止でき、復水器の真空度調整時間を短縮することができる。

本発明の好適な一実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。 本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。 本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。 本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。 本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。 本発明の他の実施例である復水器の非凝縮性ガス排出装置の構成図である。

符号の説明

１…復水器、２，８…抽出量調整弁、３…非凝縮性ガス抽出器、５…再結合器、９…真空度計（圧力計）、１０，１２，１４，１５，１６…制御器、１１…流量計、１３…温度計、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ…非凝縮性ガス排出装置、２１…非凝縮性ガス抽気管、２２…バイパス管。

Claims (3)

1. タービンから排出された蒸気を凝縮する復水器に接続されるガス排出管と、前記ガス排出管に設けられる第1抽出量調整弁と、前記ガス排出管に設けられて前記復水器から非凝縮性ガスを吸引する非凝縮性ガス抽出器と、前記ガス排出管に設けられ、前記非凝縮性ガス抽出器から排出された前記非凝縮性ガスが供給される再結合器とを備えた非凝縮性ガス排出装置において、前記第1抽出量調整弁をバイパスし、前記第1抽出量調整弁の上流側及び下流側で前記ガス排出管に接続されるバイパス管と、前記バイパス管に設けられ、前記第１抽出量調整弁よりも口径が小さい第２抽出量調整弁と、前記第２抽出量調整弁の開度を前記再結合器から排出されるガスの温度に基づいて制御する制御装置とを備えたことを特徴とする復水器の非凝縮性ガス排出装置。
2. タービンから排出された蒸気を凝縮する復水器に接続されるガス排出管と、前記ガス排出管に設けられる第1抽出量調整弁と、前記ガス排出管に設けられて前記復水器から非凝縮性ガスを吸引する非凝縮性ガス抽出器と、前記ガス排出管に設けられ、前記非凝縮性ガス抽出器から排出された前記非凝縮性ガスが供給される再結合器とを備えた非凝縮性ガス排出装置において、前記第1抽出量調整弁をバイパスし、前記第1抽出量調整弁の上流側及び下流側で前記ガス排出管に接続されるバイパス管と、前記バイパス管に設けられ、前記第１抽出量調整弁よりも口径が小さい第２抽出量調整弁と、前記第２抽出量調整弁の開度を前記復水器の真空度に基づいて制御し、前記再結合器から排出されるガスの温度が設定値を超えた場合には、前記第２抽出量調整弁の開度を前記ガスの温度に基づいて制御する制御装置とを備えたことを特徴とする復水器の非凝縮性ガス排出装置。
3. タービンから排出された蒸気を凝縮する復水器に接続されるガス排出管に設けられる第１抽出量調整弁のバイパス管に設けられて、前記第１抽出量調整弁よりも口径が小さい第２抽出量調整弁の開度を、前記復水器の真空度に基づいて制御し、
   前記ガス排出管内を導かれる前記非凝縮性ガスが供給される再結合器から排出されるガスの温度が設定値を超えた場合には、前記第２抽出量調整弁の開度を前記ガスの温度に基づいて制御することを特徴とする復水器の非凝縮性ガス排出制御方法。

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