JP5374270B2 - Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant - Google Patents
Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant Download PDFInfo
- Publication number
- JP5374270B2 JP5374270B2 JP2009177793A JP2009177793A JP5374270B2 JP 5374270 B2 JP5374270 B2 JP 5374270B2 JP 2009177793 A JP2009177793 A JP 2009177793A JP 2009177793 A JP2009177793 A JP 2009177793A JP 5374270 B2 JP5374270 B2 JP 5374270B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- condenser
- vacuum
- ejector
- steam
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims abstract description 33
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 25
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 6
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 13
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 7
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
本発明は、主機タービンから排出された蒸気を冷却凝縮させる復水器内の真空度を調整する復水器の真空調整装置および真空調整方法、ならびに真空調整装置を備える蒸気タービンプラントに関する。 The present invention relates to a condenser vacuum adjusting device and a vacuum adjusting method for adjusting a degree of vacuum in a condenser for cooling and condensing steam discharged from a main turbine, and a steam turbine plant including the vacuum adjusting device.
蒸気を動力とする船舶および発電プラント等は、蒸気から動力を得るための「蒸気タービンプラント」を備えている。一般的な「蒸気タービンプラント」は、水から蒸気を生成するボイラと、当該蒸気から原動力を得る主機タービンと、主機タービンから排出された蒸気を冷却凝縮させて水(以下、「復水」という。)を生成する復水器と、復水に溶け込んでいる空気を除去する脱気器と、脱気後の水(以下、「給水」という。)をボイラに供給する給水ポンプとを有している。そして、これらの機器が配管を介して連結されることによって、ボイラから復水器に至る「蒸気系統」と、復水器から脱気器に至る「復水系統」と、脱気器からボイラに至る「給水系統」とが構成されている。 Steam-powered ships, power plants, and the like include a “steam turbine plant” for obtaining power from steam. A general “steam turbine plant” has a boiler that generates steam from water, a main turbine that obtains motive power from the steam, and cools and condenses steam discharged from the main turbine (hereinafter referred to as “condensate”). )), A deaerator for removing air dissolved in the condensate, and a feed water pump for supplying the boiler with degassed water (hereinafter referred to as “water supply”). ing. Then, these devices are connected via a pipe so that the “steam system” from the boiler to the condenser, the “condensation system” from the condenser to the deaerator, and the deaerator to the boiler are connected. A “water supply system” is established.
一般的な復水器では、「冷却水」として海水が用いられ、海水の温度によって復水器内の真空度(以下、「復水器真空度」という。)が左右されるため、海水の温度は、設計温度(たとえば、24℃または27℃)付近で安定していることが望ましい。しかし、海水の温度は、実際には、航海海域や季節等によって10〜30℃の幅で変化するため、設計温度から著しく乖離することがあり、海水の温度が低くなり過ぎた場合には、復水器真空度が許容運転範囲を超えて上昇することがある。そして、復水器真空度が著しく上昇した場合には、主機タービンの最終段に位置する回転翼付近の蒸気が「湿り蒸気」となって、当該回転翼にドレンエロージョン(水滴による浸食)が発生し、当該回転翼が損傷するおそれがある。また、最終段に位置する回転翼付近の排気損が大きくなって、主機タービンの蒸気消費率が悪化するおそれがある。 In general condensers, seawater is used as “cooling water”, and the degree of vacuum in the condenser (hereinafter referred to as “condenser vacuum degree”) depends on the temperature of the seawater. It is desirable that the temperature is stable around the design temperature (for example, 24 ° C. or 27 ° C.). However, the temperature of the seawater actually varies in the range of 10-30 ° C depending on the voyage area and season, so it may deviate significantly from the design temperature, and if the seawater temperature is too low, The condenser vacuum may increase beyond the allowable operating range. When the condenser vacuum level rises significantly, the steam near the rotor blades located at the final stage of the main turbine becomes “wet steam” and drain erosion (erosion by water droplets) occurs on the rotor blades. However, the rotor blade may be damaged. In addition, the exhaust loss near the rotor blade located in the final stage may increase, and the steam consumption rate of the main turbine may be deteriorated.
そこで、従来より、これらの課題を解決するための様々な技術が開発されており、たとえば、特許文献1には、復水器真空度を簡単に調整できるようにした「真空度制御装置」が開示されている。この「真空度制御装置」は、一端が復水器に接続され、かつ、他端が真空ポンプに接続された真空排気管と、真空排気管の流路中における真空ポンプよりも上流側の部位から分岐された真空調節管と、真空調節管に設けられた真空調節弁とを備えており、復水器真空度が予め定められた規定真空度よりも高くなったときには、真空調節弁を開いて真空排気管内に外気を取り込み、これにより排気効率を意図的に低下させて、復水器真空度を規定真空度以下まで低下させるようにしていた。
Therefore, various techniques for solving these problems have been developed in the past. For example,
特許文献1の「真空度制御装置」によれば、真空排気管内に外部から空気を取り込むだけで、復水器真空度を簡単に調整することが可能であるが、真空排気管から真空調節管を分岐配管し、この真空調節管に真空調節弁を設けていたので、配管が複雑になるという課題があった。また、真空調節弁から取り込んだ空気を真空排気管に流入させていたので、当該空気が「復水系統」に流入することによって脱気器の負担を増大させるという課題もあった。つまり、「復水系統」の終点に脱気器を配設している主な目的は、復水から空気を除去することによって「蒸気タービンプラント」を構成する機器が空気で腐食するのを防止することにあるが、特許文献1に記載された「真空度制御装置」では、空気が「復水系統」に流入してしまう可能性があり、その場合には脱気器の負担を増大させるため、防食効果が著しく阻害されるという課題があった。
According to the “vacuum degree control device” of
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、配管が複雑になることなく簡単に構成することができる、復水器の真空調整装置および真空調整方法、ならびに蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。また、「復水系統」に空気が流入するのを防止しつつ、復水器真空度を簡単に調整することができる、復水器の真空調整装置および真空調整方法、ならびに蒸気タービンプラントを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a condenser vacuum adjustment apparatus and vacuum adjustment method, and a steam turbine plant that can be easily configured without complicated piping. The purpose is to do. Also provided are a condenser vacuum adjustment device and method, and a steam turbine plant that can easily adjust the condenser vacuum while preventing air from flowing into the condensate system. The purpose is to do.
前記課題を解決するために、本発明に係る復水器の真空調整装置は、駆動空気の流れによるベンチュリ効果で発生した負圧を利用して復水器から空気を抽出する空気エゼクタと、前記空気エゼクタの内部に前記駆動空気を流入させる真空ポンプとを備える、復水器の真空調整装置において、前記空気エゼクタは、前記空気エゼクタの内部に取り込まれた前記駆動空気に大気中の空気を混合することによって抽気能力を低減させる抽気能力低減手段を有していることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a vacuum regulator for a condenser according to the present invention includes an air ejector that extracts air from a condenser by using a negative pressure generated by a venturi effect caused by a flow of driving air, and A condenser vacuum adjusting device comprising a vacuum pump for allowing the driving air to flow into an air ejector, wherein the air ejector mixes air in the atmosphere with the driving air taken into the air ejector. It has the extraction capability reduction means which reduces extraction capability by doing.
この構成では、空気エゼクタの内部に取り込まれた駆動空気に大気中の空気を混合することによって、空気エゼクタの抽気能力を低減させることができ、復水器真空度を簡単かつ迅速に低減させることができる。したがって、復水器真空度の上昇に起因するドレンエロージョン等の発生を簡単な構成で確実に防止することができる。 In this configuration, the air extraction capability of the air ejector can be reduced by mixing the air in the atmosphere with the drive air taken into the air ejector, and the condenser vacuum level can be reduced easily and quickly. Can do. Accordingly, it is possible to reliably prevent the occurrence of drain erosion or the like due to the increase in the condenser vacuum degree with a simple configuration.
前記空気エゼクタは、スロート部を有するディフューザと、前記ディフューザの基端部に設けられた吸入室と、前記スロート部に前記駆動空気を与えるノズルと、前記吸入室に前記復水器内の空気を流入させる抽気口とを有しており、前記抽気能力低減手段は、前記吸入室に大気中の空気を流入させる外気口と、前記外気口に取り込まれる前記大気中の空気の流量を調整する空調弁とを有していてもよい。 The air ejector includes a diffuser having a throat portion, a suction chamber provided at a base end portion of the diffuser, a nozzle for supplying the driving air to the throat portion, and air in the condenser in the suction chamber. The air extraction capacity reducing means adjusts the flow rate of the atmospheric air that is taken into the outside air port and the outside air port that causes the air in the atmosphere to flow into the suction chamber. You may have a valve.
この構成では、抽気能力低減手段が、外気口と空調弁とを有しているので、空気エゼクタの抽気能力を低減させるための機構を簡単かつ小型に構成することができる。 In this configuration, since the extraction capability reducing means has the outside air port and the air conditioning valve, the mechanism for reducing the extraction capability of the air ejector can be configured simply and compactly.
前記復水器と前記空気エゼクタとを連通する抽気流路と、前記抽気流路に配置され、前記空調弁から取り込まれた空気が前記抽気流路を通って前記復水器に流入するのを防止する逆止弁とをさらに備えていてもよい。 An extraction flow path that communicates the condenser and the air ejector, and an air that is disposed in the extraction flow path and that is taken in from the air conditioning valve flows into the condenser through the extraction flow path. And a check valve for preventing.
この構成では、復水器に空気が流入するのを逆止弁で防止することができるので、「復水系統」の終点に配設された脱気器の負担が増大するのを防止することができる。 In this configuration, since the check valve can prevent air from flowing into the condenser, the burden on the deaerator disposed at the end point of the “condensation system” is prevented from increasing. Can do.
前記復水器内の真空度を測定する圧力計と、前記圧力計の出力に基づいて前記空調弁の開閉動作を制御する制御装置とを備えていてもよい。 You may provide the pressure gauge which measures the vacuum degree in the said condenser, and the control apparatus which controls the opening / closing operation | movement of the said air-conditioning valve based on the output of the said pressure gauge.
この構成では、制御装置によって復水器真空度を自動的に調整することができる。 In this configuration, the condenser vacuum degree can be automatically adjusted by the control device.
前記課題を解決するために、本発明に係る復水器の真空調整方法は、駆動空気の流れによるベンチュリ効果で発生した負圧を利用して復水器から空気を抽出する空気エゼクタと、前記空気エゼクタの内部に前記駆動空気を流入させる真空ポンプとを備える復水器の真空調整装置を用いた復水器の真空調整方法であって、前記復水器内の真空度を測定する工程と、前記真空度が予め定められた設定値よりも高いときに、前記空気エゼクタの内部に取り込まれた前記駆動空気に大気中の空気を混合する工程とを備える。 In order to solve the above problems, a vacuum adjusting method for a condenser according to the present invention includes an air ejector that extracts air from a condenser using a negative pressure generated by a venturi effect caused by a flow of driving air, and A condenser vacuum adjustment method using a condenser vacuum adjustment device comprising a vacuum pump for allowing the drive air to flow into an air ejector, and measuring the degree of vacuum in the condenser; And, when the degree of vacuum is higher than a predetermined set value, mixing the air in the atmosphere with the driving air taken into the air ejector.
この構成において、空気エゼクタの内部に取り込まれた駆動空気に大気中の空気を混合すると、空気エゼクタの内部の圧力が上昇し、空気エゼクタの抽気能力が低減される。したがって、復水器真空度が予め定められた設定値よりも高いときには、復水器からの抽気量が低減され、復水器真空度が低減される。なお、駆動空気に大気中の空気を混合する手段は、特に限定されるものではなく、たとえば、自動的に制御される空調弁を用いてもよいし、手動式の空調弁を用いてもよい。 In this configuration, when the air in the atmosphere is mixed with the driving air taken into the air ejector, the pressure inside the air ejector increases, and the bleed capacity of the air ejector is reduced. Accordingly, when the condenser vacuum degree is higher than a predetermined set value, the amount of air extracted from the condenser is reduced, and the condenser vacuum degree is reduced. The means for mixing the air in the atmosphere with the drive air is not particularly limited, and for example, an automatically controlled air conditioning valve or a manual air conditioning valve may be used. .
前記課題を解決するために、本発明に係る蒸気タービンプラントは、給水から蒸気を生成するボイラと前記ボイラで生成された蒸気で駆動される主機タービンとを有する蒸気系統と、前記主機タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を生成する復水器と前記復水から空気を除去する脱気器とを有する復水系統と、前記ボイラに前記給水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、上記真空調整装置(逆止弁を備えるもの)を有する抽気系統とを備える。 In order to solve the above problems, a steam turbine plant according to the present invention includes a steam system having a boiler that generates steam from feed water, a main engine turbine that is driven by the steam generated by the boiler, and an exhaust gas from the main engine turbine. A condenser having a condenser for condensing the generated steam to generate condensate, a deaerator for removing air from the condensate, and a water supply system having a water supply pump for supplying the water to the boiler; And a bleed system having the above-described vacuum adjusting device (including a check valve).
この構成では、「復水系統」を構成する脱気器で復水から空気を除去するとともに、「抽気系統」を構成する真空調整装置の逆止弁で復水系統に空気が流入するのを防止しているので、空気による機器の腐食を効果的に防止することができる。また、上記真空調整装置を用いていることから、復水器真空度の上昇に起因するドレンエロージョン等の発生を簡単な構成で確実に防止することができる。 In this configuration, air is removed from the condensate by the deaerator that constitutes the “condensation system”, and air flows into the condensate system by the check valve of the vacuum regulator that constitutes the “bleeding system”. Therefore, corrosion of the equipment due to air can be effectively prevented. In addition, since the vacuum adjusting device is used, it is possible to reliably prevent the occurrence of drain erosion or the like due to an increase in the condenser vacuum degree with a simple configuration.
本発明の復水器の真空調整装置および真空調整方法、ならびに蒸気タービンプラントによれば、複雑な配管を要することなく簡単に構成することができる。そして、特に、逆止弁を備える構成によれば、「復水系統」に空気が流入するのを防止しつつ、復水器真空度を簡単に調整することができるので、空気による機器の腐食を防止しつつ、ドレンエロージョン等の発生を確実に防止することができる。 According to the condenser vacuum adjusting device, vacuum adjusting method, and steam turbine plant of the present invention, it can be easily configured without requiring complicated piping. In particular, according to the configuration including the check valve, it is possible to easily adjust the condenser vacuum degree while preventing the air from flowing into the “condensate system”, so that the equipment is corroded by the air. It is possible to reliably prevent the occurrence of drain erosion and the like while preventing the above.
以下、本発明の実施形態に係る復水器の真空調整装置および真空調整方法、ならびに蒸気タービンプラントを、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を船舶用に構成したものである。 Hereinafter, a condenser vacuum adjusting device and a vacuum adjusting method according to an embodiment of the present invention, and a steam turbine plant will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the present invention is configured for ships.
(第1実施形態)
[蒸気タービンプラントの全体構成]
まず、図1を参照しながら第1実施形態に係る蒸気タービンプラント10の全体構成について説明する。蒸気タービンプラント10は、船舶のプロペラ12を回転させる動力を蒸気から得るための装置であり、ボイラ14、主機タービン16、復水器18、真空調整装置20、復水ポンプ22、グランドコンデンサ24、低圧給水加熱器26、脱気器28、給水ポンプ30および高圧給水加熱器32を備えている。そして、これらの機器が配管34a〜34dを介して連結されることによって、蒸気系統L1、復水系統L2、給水系統L3および抽気系統L4が構成されている。
(First embodiment)
[Overall configuration of steam turbine plant]
First, the overall configuration of the
ボイラ14は、燃料(重油等)を燃焼させることによって熱エネルギを発生させ、その熱エネルギを水(給水)に伝達することによって蒸気を生成するものであり、ボイラ14で生成された蒸気が配管34aを通して主機タービン16に与えられる。
The
主機タービン16は、蒸気から動力を取り出す「蒸気タービン」であり、蒸気から動力を段階的に効率よく取り出すために、高圧タービン40と低圧タービン42とを備えている。高圧タービン40は、タービンロータ40aと複数段に構成された回転翼(図示省略)とを有しており、ボイラ14から与えられた高圧蒸気が各段の回転翼に作用してタービンロータ40aが回転される。一方、低圧タービン42は、タービンロータ42aと複数段に構成された回転翼(図示省略)とを備えており、高圧タービン40から与えられた低圧蒸気が各段の回転翼に作用してタービンロータ42aが回転される。そして、タービンロータ40a,42aの回転力が減速装置44を介してプロペラシャフト12aに与えられ、プロペラ12が回転される。
The
復水器18は、低圧タービン42の排出口に連通された復水器本体18aと、復水器本体18aの内部に配置された複数の冷却管(図示省略)と、複数の冷却管の入口に連通して復水器本体18aの一方側部に形成された入口部18bと、複数の冷却管の出口に連通して復水器本体18aの他方側部に形成された出口部18cとを有している。また、復水器本体18aには、復水器18内の真空度(すなわち復水器真空度)を測定する圧力計50が取り付けられており、入口部18bには、複数の冷却管に供給される海水(すなわち冷却水)の温度を測定する温度計52が取り付けられている。そして、復水器本体18aには、配管34bを介して復水ポンプ22が接続されるとともに、配管34dを介して真空調整装置20が接続されている。なお、圧力計50は、真空調整装置20の構成要素であるため、その機能については真空調整装置20の説明の中で言及する。
The
復水器18においては、低圧タービン42から復水器本体18a内に蒸気が供給されるとともに、入口部18bから複数の冷却管に海水が与えられ、復水器本体18a内の蒸気が冷却管内の海水によって冷却凝縮され、復水に戻される。そして、蒸気との間で熱交換された海水は、出口部18cから排出され、蒸気から生成された復水は、配管34bから排出される。また、復水器本体18a内に溜まった空気は、真空調整装置20によって常時抽出され、復水器真空度がほぼ一定(本実施形態では、−96.3KPa(722mmHgv)程度)に保持される。これにより、主機タービン16内において、ある一定の熱落差が保たれ、主機タービン16の熱効率の低下が防止される。
In the
真空調整装置20は、復水器18内の空気を常時抽出しながら、必要に応じて復水器真空度を調整するものであり、本発明に特有の構成を備えている。そのため、真空調整装置20については、後の[真空調整装置の構成]において詳細に説明する。
The
復水ポンプ22は、復水器18内の復水を吸引してグランドコンデンサ24へ圧送するものであり、グランドコンデンサ24は、タービングランド部から漏洩した蒸気を利用して復水を加熱するものであり、低圧給水加熱器26は、主機タービン16の蒸気流路から抽出した蒸気を利用して復水をさらに加熱するものであり、脱気器28は、復水から空気および非凝縮性ガスを取り除くものである。脱気器28の下部には、水槽が設けられており、当該水槽に溜められた水は、ボイラ14に供給されることから「給水」と称される。脱気器28は、復水から給水を生成することから、復水系統L2の終点となっており、かつ、給水系統L3の始点となっている。
The
給水ポンプ30は、脱気器28から給水を吸引して高圧給水加熱器32へ圧送するものであり、高圧給水加熱器32は、主機タービン16の蒸気流路から抽出した蒸気を利用して給水をさらに加熱するものであり、高圧給水加熱器32から排出された高温の給水が給水ポンプ30の吐出圧によってボイラ14に与えられる。そして、ボイラ14において給水から蒸気が生成される。
The
[真空調整装置の構成]
以下に、図1および図2を参照しながら真空調整装置20について詳細に説明する。真空調整装置20は、真空ポンプ60、空気エゼクタ62、逆止弁64、制御装置66および圧力計50を備えている。
[Configuration of vacuum control device]
Hereinafter, the
真空ポンプ60は、図1に示すように、水封式ポンプ70と、水封式ポンプ70を駆動する駆動モータ72と、水封式ポンプ70の吐出口70aから吐出された水から空気を分離する封水タンク74と、封水タンク74から排出されたオーバーフロー水を冷却する封水冷却器76とを有しており、封水タンク74の上面には、水から分離された空気を抜くための排気口74aが形成されている。そして、封水冷却器76から排出された水が水封式ポンプ70および封水タンク74を通って封水冷却器76に戻るように循環流路Rが構成されており、水封式ポンプ70の吸入口70bに空気エゼクタ62の吐出口(すなわちディフューザ80の先端部)80bが接続されている。
As shown in FIG. 1, the
空気エゼクタ62は、図2に示すように、ディフューザ80、吸入室82、ノズル84、抽気口86、外気口88および空調弁90を備えている。
As shown in FIG. 2, the
ディフューザ80は、その基端部80aの近傍にスロート部(一番狭い部分)92を有する略ラッパ状の部材であり、ディフューザ80の基端部80aに吸入室82が連設されている。吸入室82は、ノズル84、抽気口86および外気口88からの空気を合流させてディフューザ80に与える流路Qを構成する中空部材であり、吸入室82の側壁には、孔状のノズル取付口82aと、管状の抽気口86と、管状の外気口88とが互いに独立して設けられている。そして、ノズル取付口82aに対してノズル84が取り付けられており、外気口88に対して空調弁90が取り付けられている。
The
ノズル84は、先端部84aの内径がテーパ状に拡径された筒状部材であり、ノズル84の先端部84aは、吸入室82の内部においてディフューザ80の基端部80aに臨まされており、ノズル84の基端部84bは、大気に開放されている。ノズル取付口82aにノズル84を取り付けた状態において、ノズル84の軸線とディフューザ80の軸線とは一致しており、ノズル84から吸入室82に流入した外気(すなわち駆動空気)がディフューザ80のスロート部92に真っ直ぐに向かうようになっている。
The
空調弁90は、外気口88に対して大気中の空気(すなわち外気)を流量調整しながら取り込むものであり、外気口88に取り付けられた弁ハウジング90aと、弁ハウジング90aの内部に開閉自在に配置された弁体(図示省略)と、弁体を駆動する弁開閉装置90bとを有している。弁開閉装置90bは、制御装置66(図1)から与えられる制御信号に基づいて駆動されるものであり、制御信号に応じた弁開度を無段階で任意に選択できるように構成されている。本実施形態では、後述するように、空調弁90および外気口88を通して吸入室82に取り込まれた外気が駆動空気に混合されることによって、空気エゼクタ62の抽気能力が低減されるため、外気口88および空調弁90が「抽気能力低減手段」となっている。
The
逆止弁64は、図1に示すように、空気エゼクタ62における吸入室82内の空気が復水器18と空気エゼクタ62とを連通する空気流路(以下、「抽気流路」という。)Gを通って復水器18内に流入するのを防止するものであり、本実施形態では、抽気口86の上流側端部に逆止弁64が取り付けられている。なお、逆止弁64の位置は、「抽気流路G」にある限り、特に限定されるものではなく、たとえば、「抽気流路G」を構成する配管34dの途中に逆止弁64が配設されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the
制御装置66(図1)は、空調弁90の開閉動作を制御するものであり、各種の演算処理を実行する中央演算装置(CPU)と、制御プログラムおよび各種のデータを記憶する記憶装置(ROM,RAM)とを有しており、制御装置66には、圧力計50および弁開閉装置90bが信号線を介して電気的に接続されている。圧力計50から出力された圧力信号が制御装置66に与えられると、中央演算装置(CPU)では、当該圧力信号と記憶装置(ROM,RAM)に記憶されたデータとに基づいて制御信号が生成され、この制御信号が空調弁90の弁開閉装置90bに与えられる。
The control device 66 (FIG. 1) controls the opening / closing operation of the
ここで、圧力計50から出力された圧力信号で定まる復水器真空度を「PV」、記憶装置(ROM,RAM)に記憶された設定値を「SP」、制御信号で定まる空調弁90(弁開閉装置90b)の出力値を「OUT」、比例ゲインを「K」、積分時間を「Ti」、ラプラス演算子を「s」とすると、制御装置66による空調弁90の制御は、図3に示す制御ブロックに従って行われることになる。なお、空調弁90の具体的な制御については後述する。
Here, the condenser vacuum degree determined by the pressure signal output from the
[蒸気タービンプラントの動作]
次に、図1および図2を参照しながら蒸気タービンプラント10の動作について説明する。蒸気タービンプラント10の運転を開始すると、図1に示すように、蒸気系統L1の始点に位置するボイラ14によって蒸気が生成され、この蒸気が主機タービン16に与えられてプロペラ12等が回転される。主機タービン16で仕事を終えた蒸気は、復水器18で冷却凝縮されて復水に戻され、復水系統L2および給水系統L3を経てボイラ14に与えられる。
[Operation of steam turbine plant]
Next, the operation of the
また、抽気系統L4では、駆動モータ72が所定の回転数で回転されることによって水封式ポンプ70が駆動される。すると、図2に示すように、空気エゼクタ62では、水封式ポンプ70に引かれた大気中の空気が、ノズル84から吸入室82に取り込まれ、この空気(すなわち駆動空気)がディフューザ80のスロート部92を通して先端部80bから排出される。このとき、駆動空気の流れは、スロート部92のベンチュリ効果によって高速化されるため、スロート部92の圧力は、ベルヌーイの定理に従って低下し、吸入室82の内部は、スロート部92の圧力(負圧)に応じた負圧となる。したがって、復水器18内の空気は、当該負圧に引かれて、配管34d、逆止弁64および抽気口86を通して吸入室82内に取り込まれ、海水(すなわち冷却水)の温度が一定であれば、復水器真空度はほぼ一定に保持される。
In the extraction system L4, the
[真空調整装置による真空調整方法]
続いて、図1および図2を参照しながら真空調整装置20による真空調整方法について説明する。「冷却水」となる海水の温度が設計温度付近で安定している場合には、空調弁90を操作しない通常運転でも、復水器真空度を許容運転範囲内に保持することが可能である。しかし、航海海域や季節等によって海水の温度が著しく低下し、復水器真空度が許容運転範囲を超えて上昇すると、上述したように、主機タービン16の最終段に位置する回転翼にドレンエロージョン等が発生するおそれがある。そこで、本実施形態では、圧力計50によって復水器真空度(PV)が常時測定され、図3の制御ブロックに従って、空調弁90の出力値(OUT)が制御される。つまり、復水器真空度(PV)が設定値(SP)よりも高い場合には、弁開閉装置90bで弁体を開くように出力値(OUT)が制御され、復水器真空度(PV)が設定値(SP)よりも低い場合には、弁開閉装置90bで弁体を閉じるように出力値(OUT)が制御される。
[Vacuum adjustment method with vacuum adjustment device]
Next, a vacuum adjustment method using the
空調弁90が開かれると、その開度に応じた流量の外気が空調弁90から外気口88を経て吸入室82に流入し、この外気が空気エゼクタ62の内部(すなわち吸入室82)に取り込まれた駆動空気に混合されることによって、吸入室82の圧力が上昇される。したがって、空気エゼクタ62の抽気能力は、吸入室82に流入する外気量に応じて低減され、復水器真空度は、抽気能力の低減程度に応じて上昇される。外気口88から吸入室82に流入する外気は、抽気口86から吸入室82に流入する空気(すなわち抽気)よりも高圧であるが、抽気口86の上流側端部には、逆止弁64が設けられているので、当該外気が「抽気流路G」を逆流して復水器18内に流入するのを防止することができる。
When the
本実施形態では、空調弁90から外気を取り込むだけで真空調整装置20の抽気能力を迅速に低減することができるので、応答性の高い正確な真空調整(復水器真空度の低減)が可能であり、復水器真空度の上昇によるドレンエロージョン等を効果的に防止することができる。
In the present embodiment, the bleed capacity of the
[真空調整装置による真空調整試験]
図4のグラフに示すように、発明者は、真空調整装置20の実用性を「真空調整試験」により確認した。この「真空調整試験」では、まず、真空調整装置20の空調弁90を全閉にして真空調整装置20の抽気能力を最大にし、復水器真空度を許容運転範囲の上限値(−98.0KPa)よりも上昇させた。具体的には、復水器18に対して15.3℃の海水を「冷却水」として供給し、復水器真空度を−99.2KPaまで上昇させた。続いて、空調弁90を全開にして真空調整装置20の抽気能力を最小にし、空調弁90の全開操作時からの時間の経過に伴う復水器真空度の変化を観察した。図4のグラフは、このときの経過時間と復水器真空度との関係を示したものである。
[Vacuum adjustment test with vacuum adjustment device]
As shown in the graph of FIG. 4, the inventor confirmed the practicality of the
図4のグラフより、復水器真空度は、6〜9分の時間帯で急激に低下し、その後、許容運転範囲内で安定したことが分かる。つまり、海水の温度が15.3℃程度まで低下した場合でも、真空調整装置20によって復水器真空度を許容運転範囲内に保持できることが分かる。
From the graph of FIG. 4, it can be seen that the condenser vacuum level suddenly decreased in the time zone of 6 to 9 minutes and then stabilized within the allowable operation range. That is, it can be seen that the
(第2実施形態)
図5に示した第2実施形態に係る蒸気タービンプラント100は、圧力計50および温度計52の出力等に基づいて、空気エゼクタ62の空調弁112を手動で操作するようにしたものである。この蒸気タービンプラント100は、復水器真空度を自動的に制御するための構成(制御装置66、弁開閉装置90b等)を備えていない点を除いて、第1実施形態に係る蒸気タービンプラント10(図1)と同様に構成されている。そのため、蒸気タービンプラント10(図1)の構成部分と対応する部分には、当該構成部分と同じ符号を付し、対応する部分についての説明は省略する。
(Second Embodiment)
The
蒸気タービンプラント100において復水器真空度を調整する際には、まず、復水器真空度を圧力計50によって測定する。そして、復水器真空度が予め定められた設定値よりも高ければ、空調弁112を手動で開くことによって吸入室82内に外気を取り込み、空気エゼクタ62の内部(すなわち吸入室82)に取り込まれた駆動空気に当該外気を混合して真空調整装置20の抽気能力を低減させる。すると、復水器18からの抽気量が低減されるため、その低減程度に応じて復水器真空度が低減される。第2実施形態では、空調弁112から取り込まれた外気が外気口88から吸入室82内に流入し、当該外気が駆動空気に混合されることによって空気エゼクタ62の抽気能力が低減されるので、外気口88および空調弁112が「抽気能力低減手段」となっている。
When adjusting the condenser vacuum degree in the
本発明は、船舶および発電プラント等のような蒸気タービンプラントを用いる用途に幅広く適用可能である。 The present invention is widely applicable to applications using steam turbine plants such as ships and power plants.
L1… 蒸気系統
L2… 復水系統
L3… 給水系統
L4… 抽気系統
10… 蒸気タービンプラント
12… プロペラ
14… ボイラ
16… 主機タービン
18… 復水器
20… 復水器の真空調整装置
22… 復水ポンプ
24… グランドコンデンサ
28… 脱気器
40… 高圧タービン
42… 低圧タービン
50… 圧力計
52… 温度計
60… 真空ポンプ
62… 空気エゼクタ
64… 逆止弁
66… 制御装置
70… 水封式ポンプ
80… ディフューザ
82… 吸入室
84… ノズル
86… 抽気口
88… 外気口(抽気能力低減手段)
90… 空調弁(抽気能力低減手段)
90a… 弁本体
90b… 弁開閉装置
92… スロート部
100… 蒸気タービンプラント
112… 空調弁(抽気能力低減手段)
L1 ... Steam system L2 ... Condensate system L3 ... Water supply system L4 ...
90 ... Air-conditioning valve (bleeding capacity reduction means)
90a ...
Claims (6)
前記空気エゼクタは、前記空気エゼクタの内部に取り込まれた前記駆動空気に大気中の空気を混合することによって抽気能力を低減させる抽気能力低減手段を有していることを特徴とする、復水器の真空調整装置。 A condenser comprising: an air ejector that extracts air from a condenser using a negative pressure generated by a venturi effect caused by a flow of driving air; and a vacuum pump that causes the driving air to flow into the air ejector. In the vacuum regulator,
The air ejector has a bleed capacity reducing means for reducing the bleed capacity by mixing air in the atmosphere with the driving air taken into the air ejector. Vacuum adjustment device.
前記抽気能力低減手段は、前記吸入室に大気中の空気を流入させる外気口と、前記外気口に取り込まれる前記大気中の空気の流量を調整する空調弁とを有している、請求項1に記載の復水器の真空調整装置。 The air ejector includes a diffuser having a throat portion, a suction chamber provided at a base end portion of the diffuser, a nozzle for supplying the driving air to the throat portion, and air in the condenser in the suction chamber. And a bleed port for inflow,
2. The bleed capacity reducing means includes an outside air port through which air in the atmosphere flows into the suction chamber, and an air conditioning valve that adjusts the flow rate of the air in the atmosphere taken into the outside air port. The condenser vacuum regulator described in 1.
前記抽気流路に配置され、前記空調弁から取り込まれた空気が前記抽気流路を通って前記復水器に流入するのを防止する逆止弁とをさらに備える、請求項2に記載の復水器の真空調整装置。 A bleed passage for communicating the condenser and the air ejector;
The return valve according to claim 2 , further comprising: a check valve disposed in the extraction channel and preventing air taken in from the air conditioning valve from flowing into the condenser through the extraction channel. Water device vacuum regulator.
前記圧力計の出力に基づいて前記空調弁の開閉動作を制御する制御装置とを備える、請求項3に記載の復水器の真空調整装置。 A pressure gauge for measuring the degree of vacuum in the condenser;
The condenser vacuum adjusting device according to claim 3, further comprising: a control device that controls an opening / closing operation of the air conditioning valve based on an output of the pressure gauge.
前記復水器内の真空度を測定する工程と、
前記真空度が予め定められた設定値よりも高いときに、前記空気エゼクタの内部に取り込まれた前記駆動空気に大気中の空気を混合する工程とを備える、復水器の真空調整方法。 A condenser vacuum comprising: an air ejector that extracts air from a condenser using negative pressure generated by a venturi effect due to a flow of driving air; and a vacuum pump that causes the driving air to flow into the air ejector. A condenser vacuum adjustment method using an adjustment device,
Measuring the degree of vacuum in the condenser;
And a step of mixing air in the atmosphere with the driving air taken into the air ejector when the degree of vacuum is higher than a predetermined set value.
前記主機タービンから排出された蒸気を凝縮させて復水を生成する復水器と前記復水から空気を除去する脱気器とを有する復水系統と、
前記ボイラに前記給水を供給する給水ポンプを有する給水系統と、
請求項3または4に記載の復水器の真空調整装置を有する抽気系統とを備える、蒸気タービンプラント。 A steam system having a boiler that generates steam from feed water and a main turbine driven by the steam generated by the boiler;
A condensate system having a condenser for condensing steam discharged from the main engine turbine to generate condensate and a deaerator for removing air from the condensate;
A water supply system having a water supply pump for supplying the water to the boiler;
A steam turbine plant comprising: a bleed system having the condenser vacuum adjusting device according to claim 3.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009177793A JP5374270B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009177793A JP5374270B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011032885A JP2011032885A (en) | 2011-02-17 |
JP5374270B2 true JP5374270B2 (en) | 2013-12-25 |
Family
ID=43762215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009177793A Active JP5374270B2 (en) | 2009-07-30 | 2009-07-30 | Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5374270B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5608698B2 (en) * | 2012-03-26 | 2014-10-15 | 中国電力株式会社 | Power generation facility stopping method and monitoring device |
CN106839799B (en) * | 2017-03-31 | 2023-06-16 | 武汉武泵泵业制造有限公司 | Condenser vacuumizing system integrated device and vacuum maintaining method and application thereof |
CN112082397B (en) * | 2020-08-26 | 2024-07-05 | 普瑞森能源科技(北京)股份有限公司 | Power plant condenser vacuumizing system based on adjustable steam ejector and control method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5411659Y2 (en) * | 1975-01-16 | 1979-05-24 | ||
JPS57127164U (en) * | 1981-01-30 | 1982-08-07 | ||
JP3101725B2 (en) * | 1993-11-15 | 2000-10-23 | 株式会社テイエルブイ | Ejector for compressed fluid |
JP3777527B2 (en) * | 1997-11-18 | 2006-05-24 | 東芝プラントシステム株式会社 | Air extraction equipment |
JP2006312882A (en) * | 2005-05-06 | 2006-11-16 | Hitachi Ltd | Steam turbine power generation plant and its operation method |
JP2009127873A (en) * | 2007-11-19 | 2009-06-11 | Chugoku Electric Power Co Inc:The | Condenser vacuum pump unit and freezing prevention method for the same |
-
2009
- 2009-07-30 JP JP2009177793A patent/JP5374270B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011032885A (en) | 2011-02-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2549003C2 (en) | Operating method of gas-turbine plant and gas-turbine plant for this method implementation | |
US6553753B1 (en) | Control systems and methods for water injection in a turbine engine | |
US6470667B1 (en) | Methods and apparatus for water injection in a turbine engine | |
US7448217B2 (en) | Power plant | |
JP4997333B2 (en) | Method and apparatus for starting a refrigerant system without preheating oil | |
EP1701006A2 (en) | Electric power-generating and desalination combined plant and operation method of the same | |
JP7086516B2 (en) | Gas turbine output increase system | |
SA07280082B1 (en) | Seawater Disalinating Apparatus Using Blowout Water of Heat Recovery | |
AU2007354894A1 (en) | Rankine cycle power plant heat source control | |
JPH03206305A (en) | Composite cycle power plant and operating method thereof | |
EP1691055A2 (en) | Intercooling in gas turbine engines | |
JP5374270B2 (en) | Condenser vacuum adjustment device, vacuum adjustment method, and steam turbine plant | |
JP2010133696A (en) | Vapor compression device | |
JP2002516946A (en) | Method and apparatus for cooling low pressure stage of steam turbine | |
SE448641B (en) | AUTOMATIC STARTING SYSTEM FOR A CLOSED RANKINE PROCESS POWER PLANT | |
JP2006132931A (en) | Gas turbine apparatus | |
JP2010265892A (en) | Flow lateralization of operating fluid | |
US9358498B2 (en) | Mixed air removal device and power generator including the same | |
JP2006349314A (en) | Vacuum controller for condenser, method therefor, and steam turbine plant | |
WO2011040837A1 (en) | Device for preparation of water-fuel emulsion | |
WO2020095955A1 (en) | Gas turbine system | |
US20170016353A1 (en) | Thermal energy recovery device and start-up method thereof | |
JP2009228617A (en) | Steam turbine, steam turbine plant system, and output increasing method of steam turbine | |
US4416117A (en) | Thermally producing a high-speed atomized liquid jet | |
KR101708991B1 (en) | Turbine system and operation method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120622 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130610 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130618 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130827 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130920 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5374270 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |