JP4988622B2 - Water heater - Google Patents
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Description
本発明は復水器で凝縮された復水を蒸気タービンの抽気で予熱する給水加熱器に関する。 The present invention relates to a feed water heater that preheats condensate condensed in a condenser with extraction from a steam turbine.
給水加熱器とは、火力発電プラントや原子力発電プラントに設けられるもので、復水器で凝縮された復水をボイラや原子炉に導く前に蒸気タービンの抽気で予熱するためのものである。このように給水加熱器で給水の温度を予め上昇させておくと、プラント熱効率の向上を図ることができる。給水加熱器としては、一般的に、給水ポンプの上流側に設けられる低圧給水加熱器と、その下流側に設けられる高圧給水加熱器がある。 The feed water heater is provided in a thermal power plant or a nuclear power plant, and is used for preheating the condensed water condensed by the condenser with the extraction of the steam turbine before introducing it to the boiler or the nuclear reactor. Thus, if the temperature of feed water is raised in advance by the feed water heater, the plant thermal efficiency can be improved. As a feed water heater, there are generally a low pressure feed water heater provided on the upstream side of a feed water pump and a high pressure feed water heater provided on the downstream side thereof.
高圧給水加熱器は、給水ポンプによって昇圧され、蒸気タービンの抽気で加熱された給水が流通する水室ヘッダを有している。水室ヘッダは、管板と半球形の水室鏡板によって主に構成されており、この管板及び水室鏡板(母材)に接合された水室仕切板によって内部空間(水室)を2つに仕切られている。プラント運転時の水室には、給水ポンプで昇圧されて蒸気で加熱された給水が流通するため、水室仕切板は給水等から外力(荷重)を受ける。この荷重は、水室仕切板と母材の接合部に応力を生じさせるため、経年的に繰り返し作用した場合に母材の疲労割れの発生原因となる可能性がある。 The high-pressure feed water heater has a water chamber header through which feed water that has been pressurized by a feed water pump and heated by extraction of a steam turbine flows. The water chamber header is mainly composed of a tube plate and a hemispherical water chamber end plate, and an internal space (water chamber) is divided into two by a water chamber partition plate joined to the tube plate and the water chamber end plate (base material). It is divided into two. Since the water supply pressurized by the water supply pump and heated by the steam flows through the water chamber during plant operation, the water chamber partition plate receives external force (load) from the water supply or the like. Since this load causes stress at the joint between the water chamber partition plate and the base material, it may cause fatigue cracking of the base material when it acts repeatedly over time.
このように母材に作用する応力の低減を図った技術としては、水室仕切板の一部に切り欠きを設け、この切り欠きに取り付けた部材(当板)を介して水室仕切板と母材を溶接しているものがある(特許文献1等参照)。 As a technique for reducing the stress acting on the base material in this way, a notch is provided in a part of the water chamber partition plate, and the water chamber partition plate and the member attached to the notch (the contact plate) Some have welded a base material (see Patent Document 1).
ところが、上記技術では、水室仕切板が当板を介して母材に接合されている部分は水室仕切板の一部だけであり、その他の接合部では水室仕切板と母材は直接接合されている。そのため、当板以外の場所で生じる応力は母材に直接作用してしまうため、当板以外の場所に応力が集中した場合には母材の疲労割れ対策としては不充分なものとなる。 However, in the above technique, the part where the water chamber partition plate is joined to the base material via the contact plate is only a part of the water chamber partition plate, and the water chamber partition plate and the base material are directly connected to the other joints. It is joined. For this reason, the stress generated at a place other than the contact plate directly acts on the base material, and therefore, when the stress is concentrated at a place other than the contact plate, it is insufficient as a countermeasure against fatigue cracking of the base material.
本発明の目的は水室仕切板と母材の接合部に発生する応力を低減することができる給水加熱器を提供することにある。 The objective of this invention is providing the feed water heater which can reduce the stress which generate | occur | produces in the junction part of a water chamber partition plate and a base material.
(1)本発明は、上記目的を達成するために、給水を加熱するための複数の加熱管を支持する管板と、前記管板に取り付けられ、前記管板とともに水室を形成する水室鏡板と、前記水室内に固定された水室仕切板と、前記水室仕切板の外縁部に取り付けられ、前記管板及び前記水室鏡板のいずれか又は両方と溶接部を介して接合されている取付部材とを備え、前記取付部材の剛性は、前記溶接部を介して接合される母材の剛性及び前記溶接部の剛性と比較して相対的に低く、前記取付部材は、前記水室仕切板の外縁部の全部に取り付けられているものとする。 (1) In order to achieve the above object, the present invention provides a tube plate that supports a plurality of heating tubes for heating feed water, and a water chamber that is attached to the tube plate and forms a water chamber together with the tube plate. A mirror plate, a water chamber partition plate fixed in the water chamber, and attached to an outer edge portion of the water chamber partition plate, and joined to either or both of the tube plate and the water chamber mirror plate via a welded portion. And the rigidity of the mounting member is relatively low compared to the rigidity of the base material joined via the welded portion and the rigidity of the welded portion, and the mounting member includes the water chamber. It shall be attached to the whole outer edge part of a partition plate .
このように前記水室仕切板を取り付けると、前記溶接部の強度が前記取付部材の強度と比較して相対的に大きくなり、プラント運転時に前記溶接部に発生する応力が相対的に強度の低い前記取付部材へ分散されるので、前記管板や前記水室鏡板に作用する応力を低減することができる。 When the water chamber partition plate is attached in this manner, the strength of the welded portion is relatively larger than the strength of the attachment member, and the stress generated in the welded portion during plant operation is relatively low in strength. Since it is distributed to the mounting member, the stress acting on the tube plate and the water chamber end plate can be reduced.
(2)上記(1)の取付部材は、好ましくは、パイプ状に形成する。 (2) The attachment member of (1) is preferably formed in a pipe shape.
(3)上記(2)の取付部材の直径は、好ましくは、前記取付部材の直径は、前記水室仕切板の厚みより大きくする。 (3) The diameter of the mounting member of (2) is preferably set such that the diameter of the mounting member is larger than the thickness of the water chamber partition plate.
本発明によれば、水室仕切板と母材の接合部に発生する応力が低減するので、給水加熱器の耐久性及び信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, since the stress generated at the joint between the water chamber partition plate and the base material is reduced, the durability and reliability of the water heater can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態である高圧給水加熱器の全体構造図である。
この図に示す高圧給水加熱器は、復水器(図示せず)からの給水(復水)が導入される水室ヘッダ1と、蒸気タービンからの抽気が流通する胴部2を備えている。
FIG. 1 is an overall structural diagram of a high-pressure feed water heater according to an embodiment of the present invention.
The high-pressure feed water heater shown in this figure includes a
水室ヘッダ1は、管板11と、水室鏡板12と、給水入口管台13と、給水出口管台14と、水室マンホール部15と、水室仕切板16を備えている。
The
管板11は、水室ヘッダ1に導入される給水を加熱するための加熱管21を複数支持している。水室鏡板12は、胴部2の反対側に位置するように管板11に溶接された厚肉の半球形の部分であり、管板11とともに水室ヘッダ1内に水室30を形成している。
The
水室鏡板12には、給水入口管台13と、給水出口管台14と、水室マンホール台15が溶接されている。給水入口管台13は、復水器からの給水が導入される部分であり、給水出口管台14は、加熱管21を通過する際に蒸気に加熱された給水が導出される部分である。水室マンホール台15は、点検等で作業者が水室内にアクセスする際に利用される部分である。
A water
水室仕切板16は、水室30を仕切るもので、水室30内に取付部材40(後の図2参照)を介して固定されている。水室30は、この水室仕切板16によって、入口水室31と、出口水室32に仕切られている。
The water
入口水室31は、給水入口管台13と連通しており、給水ポンプ(図示せず)によって昇圧された給水が導入される部分である。出口水室32は、給水出口管台14と連通しており、加熱管21を通過して加熱された給水が外部へ導出される部分である。入口水室31と出口水室32は、胴部2内に複数配された加熱管21を介して接続されている。
The
胴部2は、複数の加熱管21を内包している部分であり、蒸気入口管台22と、ドレン出口管台23を備えている。
The
蒸気入口管台22は、蒸気タービン(図示せず)から抽気した蒸気が導入される部分であり、胴部2の上方に取り付けられている。ドレン出口管台23は、加熱管21内の給水によって凝縮された水が排出される部分であり、胴部2の下方に取り付けられている。蒸気入口管台22から導入された蒸気は、胴部2内で加熱管21を流通する給水と熱交換して水になり、ドレン出口管台23を介して外部へ排出される。
The
図2は図1の高圧給水加熱器における水室ヘッダ1付近の構造図であり、図3は図2中のIII付近(即ち、取付部材40付近)の拡大図である。なお、先の図と同じ部分には同じ符号を付し、説明は省略する。
2 is a structural view of the vicinity of the
これらの図に示す取付部材40は、水室仕切板16を管板11及び水室鏡板12に固定するためのものであり、水室仕切板16の外縁部に取り付けられている。取付部材40は、母材である管板11及び水室鏡板12と溶接部41(図3参照)を介して接合されている。
The
取付部材40の形状は、母材(管板11及び水室鏡板12)の剛性及び溶接部41の剛性と比較して、取付部材40の剛性が相対的に低くなるように形成されている。本実施の形態の取付部材40は、この剛性の条件を満たす薄肉のパイプ状の部材で形成されており、水室仕切板16の外縁部の全部に亘って取り付けられている。
The shape of the
溶接部41は、管板11又は水室鏡板12に接触した状態の取付部材40に対して、取付部材40の両側に設けられている。水室仕切板16が上記のような剛性を有する取付部材40を介して溶接されているので、溶接部41の強度は取付部材40の強度と比較して相対的に大きくなる。
The
また、図3に示すように、本実施の形態の取付部材40の直径Rは、水室仕切板16の厚みTより大きく設定されている。そのため、水室仕切板16の中心面Cから溶接部41までの距離Lは、水室仕切板16を管板11又は水室鏡板12に直に溶接した場合と比較して大きくなっている。
Further, as shown in FIG. 3, the diameter R of the
上記のように構成された給水加熱器でプラントを運転すると、管板11及び水室鏡板12と水室仕切板16との接合部である溶接部41に応力(例えば、水室仕切板16を水室30内に拘束(固定)することによって発生する応力や、給水の温度変化によって発生する熱応力、又は入口水室31と出口水室32の差圧によって生じる応力等)が発生する。
When the plant is operated with the feed water heater configured as described above, stress (for example, the water
ところで、本実施の形態と異なり、水室仕切板16が管板11や水室鏡板12に直接溶接されている場合には、その溶接部分に生じた応力は管板11や水室鏡板12に直接作用するため、給水加熱器を経年的に使用した場合に管板11や水室鏡板12に疲労割れが生じる可能性が相対的に高かった。
By the way, unlike this embodiment, when the water
これに対して、本実施の形態における水室仕切板16は、取付部材40を介して管板11及び水室鏡板12に溶接されており、その取付部材40の剛性は、管板11及び水室鏡板12の剛性と溶接部41の剛性と比較して相対的に低く設定されている。このような取付部材40を介して水室仕切板16を取り付けると、溶接部41の強度は取付部材40の強度と比較して相対的に大きくなる。これにより、プラント運転時に溶接部41に発生する応力が相対的に強度の低い取付部材40へ分散されるので、管板11や水室鏡板12に作用する応力を低減することができる。これにより、管板11や水室鏡板12に応力割れが生じる可能性を低減することができるので、給水加熱器の耐久性及び信頼性が向上する。
On the other hand, the water
また、本実施の形態の取付部材40の直径Rは、水室仕切板16の厚みTより大きく設定されているので、モーメント荷重の中立面である水室仕切板16の中心面Cから溶接部41までの距離が、水室仕切板16を直に管板11等に溶接した場合と比較して大きくなっている。このように取付部材40を成形すると、溶水室仕切板16を直に管板11等に溶接した場合と比較して、接部41や管板11及び水室鏡板12(母材)に作用するモーメント荷重を相対的に緩和することができる。これにより、給水加熱器の耐久性及び信頼性は更に向上する。
Further, since the diameter R of the
さらに、本実施の形態のように取付部材40を水室仕切板16の外縁部の全部に取り付けると、外縁部の一部に取付部材40を設けた場合と比較して、プラント運転時に母材に作用する応力を低減することができる。なお、本実施の形態と異なり、水室仕切板16の外縁部の一部に取付部材40を設け、その取付部材40を管板11及び水室鏡板12のいずれか又は両方に溶接部41を介して接合しても良い。この場合には、取付部材40を取り付けた部分において、上記のような応力低減効果が発揮される。
Furthermore, when the
なお、上記の実施の形態では、部材の製造や組立が容易なことに着目して、取付部材40をパイプ状に成形したが、この他にも、例えば、多角形状のものを利用しても良い。また、これ以外の取付部材40の形状としては、例えば、パイプ材の一部を切り欠いたC字状のものや、プラント運転時に水室仕切板16に作用する荷重に応じて伸縮する蛇腹状のもの等を利用しても良い。後者のように取付部材40を蛇腹状とする場合には、山折り部(谷折り部)を1つ以上設ければ足りる。また、これらの場合において、管板11、水室鏡板12、及び溶接部41の剛性より取付部材40の剛性を低くするために、取付部材40の厚みは、水室仕切板16の厚みと同程度か、水室仕切板16の厚みより薄く設定することが好ましい。
In the above embodiment, the mounting
1 水室ヘッダ
2 胴部
11 管板
12 水室鏡板
16 水室仕切板
21 加熱管
30 水室
40 取付部材
41 溶接部
C 水室仕切板の中心面
R 取付部材の直径
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記管板に取り付けられ、前記管板とともに水室を形成する水室鏡板と、
前記水室内に固定された水室仕切板と、
前記水室仕切板の外縁部に取り付けられ、前記管板及び前記水室鏡板のいずれか又は両方と溶接部を介して接合されている取付部材とを備え、
前記取付部材の剛性は、前記溶接部を介して接合される母材の剛性及び前記溶接部の剛性と比較して相対的に低く、
前記取付部材は、前記水室仕切板の外縁部の全部に取り付けられていることを特徴とする給水加熱器。 A tube plate supporting a plurality of heating tubes for heating the feed water;
A water chamber end plate attached to the tube plate and forming a water chamber with the tube plate;
A water chamber partition plate fixed in the water chamber;
It is attached to the outer edge of the water chamber partition plate, and includes an attachment member that is joined to either or both of the tube plate and the water chamber end plate via a welded portion,
The rigid mounting member is relatively rather low compared to the stiffness and rigidity of the welded portion of the base material to be bonded via the weld,
The water supply heater according to claim 1, wherein the attachment member is attached to the entire outer edge portion of the water chamber partition plate .
前記取付部材は、パイプ状に形成されていることを特徴とする給水加熱器。 The feed water heater according to claim 1,
The attachment water heater is characterized in that the attachment member is formed in a pipe shape.
前記取付部材の直径は、前記水室仕切板の厚みより大きいことを特徴とする給水加熱器。 The feed water heater according to claim 2,
The diameter of the said attachment member is larger than the thickness of the said water chamber partition plate, The feed water heater characterized by the above-mentioned.
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