JP5474415B2 - 温度差上昇警報発生方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度差上昇警報発生方法に関し、特に、発電所などにおける海水を冷却水として使用する復水器の取水口と放水口における温度差が高くなる場合に、警報を発する温度差上昇警報発生方法に関する。

従来より、発電所などでは、例えば、復水器冷却システムにより、取水口から海水を取水し、復水器における冷却水として利用した後、所定時間後に放水口から海に放出することにより復水器の冷却を行っている。このような設備において、取水口と放水口には、それぞれ、取水される海水の温度、及び放出される海水の温度を測定する海水温度測定器が設置されている。そして、この取水口で測定される海水の温度と放水口で測定される海水の温度の温度差は、海水温度の上昇を防止するために、公害防止協定により所定の協定値（例えば７℃）未満となるように定められている。

このように、取水口と放水口における海水温度の温度差の上昇を防ぐために、この温度差が設定値（例えば、６．７℃）以上になると温度差上昇警報を発生し、作業員等が発電量を低減する、すなわち、復水器の負荷を抑制することによって放水口より排出される海水温度を降下させて温度差を低減する技術が、例えば、特許文献１に記載されている。
上述の取水口で測定される海水の温度は、何らかの自然現象により突発的に急激に変化することがある。そして、このように温度が急激に上昇した状態の（例えば、１５分間で０．３℃など）取水口における海水が、復水器の冷却水として使用されると、この使用後の海水が放水口から排出される際に測定される放水口海水温度が上昇する。

図６には、取水口海水温度、及び放水口海水温度と時間との関係を示している。取水口海水温度が測定され、冷却水として使用された後、放水口において海水の温度が測定されるまでに必要な時間は、一般的に、使用されるポンプの能力等の要因により異なるが、図の例では２０分に固定して説明する。

また、図のグラフでは、縦軸に温度Ｔ（℃）、横軸に時間ｔ（分）をとっており、取水口における海水温度をＴ_ｉｎ（ｔ）、放水口における海水温度をＴ_ｏｕｔ（ｔ）、環境協定値を７．０℃、警報設定値を６．８℃とする。ただし、Ｔ（ｔ）は、温度Ｔが時間ｔの関数であることを示している。

そして、実線で取水口温度を示し、破線で放水口温度を示しており、説明の簡略化のために、微小な海水温度の変化（０．０１℃以下程度）は無視している。取水口で測定される海水温度は、外気等の要因により種々変化するが、図の例では、特別な変化のない静的な状態において、取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）が一定の１０℃であるとする。

そして、同様に特別な変化のない静的な状態において、復水器の負荷状況も一定で、放水口から放出される海水の温度は、取水口で測定された海水の温度＋６．５℃であるとする。すなわち、放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）＝１６．５℃であり、放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）と取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）との差である両口海水温度差が、Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ）＝６．５℃となっている。

この状態では、警報設定値６．８−各口温度差（Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ））＝０．３＞０であるので、警報が鳴ることなく復水器は正常に運転される。ここで、突発的な自然現象により、時刻１０≦ｔ≦１７の間で海水温度が上昇する場合について説明する。この１０≦ｔ≦１７の間における時刻ｔ１で、両口海水温度差Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１）の値は６．５℃なので警報設定値６．８を超えることはないが、取水口における海水温度上昇の影響を受けた海水が２０分後に放水口から放出される際には、放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔが上昇する。従って、時刻ｔ＝３０以降の時刻において放水口の海水の温度が上昇すると、Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ）の値が定められた警報設定値を超え、作業員に報知が行われる。

そして、ｔ＝３０で報知を受けた作業員は、復水器の負荷抑制を行い、放水口における海水温度が低くなるようにし、取水口と放水口における海水の温度差が警報設定値６．８を下回るように調整する。

特開２００２−３４０４８３号公報

しかし、時刻ｔ＝３０で報知を受けた作業員が、速やかに復水器の負荷抑制を行っても、放水口の海水温度が実際に低下するとき（図のｔ＝ｔ２）までにタイムラグがあり、その間に上記両口海水温度差Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ）が、時刻３０≦ｔ≦ｔ２において警報設定値６．８を超えてしまう。そして、場合によっては、図６で示される状態のように、両口海水温度差Ｔ_ｏｕｔ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ）が、協定値７．０を超えてしまうという事態も起こりうる。また、このように協定値の超過が起こらなかったとしても、放水口の海水温度が実際に低下するまでのタイムラグの間に温度の高い海水が放水口から放出されてしまうという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、自然現象等による突発的な海水温度の上昇を検出した際に、この海水温度上昇に対応して速やかに温度差上昇警報を発生することのできる温度差上昇警報発生方法を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に記載の温度差上昇警報発生方法は、
取水口から取水された海水を発電所の復水器の冷却水として使用し、所定時間後に使用後の海水が放水口から放出される復水器冷却システムで、前記取水口で測定される海水温度と予測算出される前記放水口における海水温度の温度差が予め設定された値を超えると温度差上昇警報を発する温度差上昇警報発生方法であって、前記取水口における海水の温度を測定して監視し、該海水温度の上昇を検出する温度測定監視工程と、前記温度上昇が検出された時点から前記所定時間後の前記放水口の海水温度と前記取水口の海水温度との差を予測して算出する温度差予測算出工程と、前記温度差予測算出工程で予測算出された温度差が、前記予め設定された値を超えた場合、前記温度差上昇警報を行う温度差上昇警報発生工程と、を有することを特徴とする。

これによれば、突発的な自然現象などの理由により起こる取水口の海水温度上昇の影響により、所定時間後に上昇するであろう放水口の海水温度と該海水温度上昇が起こる前の取水口の海水温度との差（両口海水温度差）を予測算出し、この予測温度差値が予め定められた設定値を超えた場合に、温度差上昇警報を発生させるようにしたので、実際に両口海水温度差が上昇してしまう前に、その上昇を防止するための復水器の負荷抑制を速やかに行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の温度差上昇警報発生方法において、
前記温度差予測算出工程における予測算出は、前記取水口の海水温度の上昇が検出された時点の放水口の海水温度に、前記取水口の海水温度の上昇値を加算し、該加算により得られた値から前記取水口の前記温度上昇前の海水温度を減じることで行われることを特徴とする。これによれば、上記両口海水温度差の予測算出を容易に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の温度差上昇警報発生方法において、前記温度測定監視工程では、前記取水口における海水の温度の変化中の所定の海水温度変化時刻ｔ１における取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１）と、前記海水温度の上昇が発生する前の温度変化前時刻ｔ１−ａ（ａは、正の実数）における取水口海水温度である基準海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）との差Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を、監視し、前記温度差予測算出工程では、前記取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）と、前記温度変化時刻ｔ１における放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）と前記取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１）との差である両口海水温度差Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１）とを用いて、以下の式Ｉ

により、前記予測の温度差ΔＴ_ａｌａを算出することを特徴とする。
本発明は、予測温度差値ΔＴ_ａｌａの算出の具体的な態様を与えたものであり、これにより、時刻ｔ１の時点において予測温度差値ΔＴ_ａｌａを周知の演算処理法で容易に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の温度差上昇警報発生方法において、前記取水口海水温度変化の絶対値｜Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）｜が、予め設定された設定値を超えると、海水温度が変化したことを知らせる海水温度変化警報を発する海水温度変化警報工程をさらに有することを特徴とする。

これによれば、取水口海水温度変化の絶対値｜Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）｜が、予め定められた設定値を超える、すなわち、取水口における海水温度に所定基準値以上の変化が生じた場合、この変化を作業員に知らせることができる。従って、その後、作業員がこの変化を確認し、取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＞０、すなわち、取水口海水温度が上昇していると確認された場合には、作業員は自然現象による海水温度の変化の兆しとして該温度変化に備えることができる。

一方で、上述の作業員による変化の確認で、取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＜０、すなわち、取水口海水温度が降下していると確認された場合には、作業員は取水口の海水温度と放水口の海水温度の温度差を低下させるような復水器の負荷抑制等の作業に備えることができる。

本発明によれば、突発的な自然現象などの理由により起こる取水口の海水温度上昇の影響により、所定時間後に上昇するであろう放水口の海水温度と該海水温度上昇が起こる前の取水口の海水温度との差（両口海水温度差）を予測算出し、この予測温度差値が予め定められた設定値を超えた場合に、温度差上昇警報を発生させるようにしたので、実際に両口海水温度差が上昇してしまう前に、その上昇を防止するための復水器の負荷抑制を速やかに行うことができる。

復水器冷却システムの概略構成を示す図である。 本実施の形態にかかる温度差上昇警報方法に使用するハードウェア構成を示すブロック図である。 温度差上昇警報を発生させる制御の流れを示す図である。 取水口における海水温度及び放水口における海水温度の時間変化を示した図である。 他の実施の形態における、取水口における海水温度及び放水口における海水温度の時間変化を示した図である。 従来技術を示す図である。

以下、本発明にかかる実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、上記背景技術の項目で説明した各要素と同様の要素には、同一の記号を用い、その説明を省略する。

図１は、本実施の形態における発電所の復水器冷却システムの概略構成を示す図である。図示のように、復水器冷却システム１０は、海中に設けられた取水口１２から循環ポンプＰにより海水を吸水し、復水器１４における冷却水として使用した後の所定時間後（本実施の形態では、２０分後）に、使用後の海水を海中に設けられた放水口１６から放出するシステムである。そして、取水口１２の付近には、吸水する海水の温度を測定する取水口海水温度測定器２０が設けられ、放水口１６の付近には、排出する海水の温度を測定する放水口海水温度測定器２２が設けられている。

図２は、上記復水器冷却システム１０において、海水温度差上昇警報を発生させるためのハードウェア構成を示すブロック図である。図示のように、取水口海水温度測定器２０及び放水口海水温度測定器２２において測定されたそれぞれの海水温度が送信される制御コンピュータ２４が設置されている。

この制御コンピュータ２４は、取水口海水温度測定器２０より受信した取水口海水温度を記憶する取水口海水温度メモリ２５と、放水口海水温度測定器２２より受信した放水口海水温度を記憶する放水口海水温度メモリ２６と、これら取水口海水温度メモリ２５と放水口海水温度メモリ２６にそれぞれ記憶された取水口海水温度及び放水口海水温度をパラメータとして、特定の演算を行い演算結果を出力する演算手段２７と、警報発生の設定値を記憶した警報発生設定値メモリ２８と、演算手段２７により出力された演算結果の数値と警報発生設定値を比較して、当該演算結果の数値が上記警報発生設定値を超えた場合に、警報発生設定値超過信号を送信する数値判定手段２９を有している。

また、この数値判定手段２９による警報発生設定値超過信号を受信すると、作業員等に復水器１４の負荷を低下させることを促す報知として、警報を発する警報発生手段３０が設置されている。

図３は、温度差上昇警報を発生させる制御の流れを示す図であり、図４は、本実施の形態における取水口の海水温度及び放水口の海水温度の時間変化を示した図である。なお、以下で説明する時間、及び温度の単位は、全て、それぞれ、分、及び℃であるので、簡略化のためその記載を省略する

先ず、自然現象等の原因により時刻ｔ＝１０において突発的な海水温度の上昇が起こり、ｔ＝１７まで取水口における海水温度Ｔ_ｉｎが、１０から１０．６に上昇する。すなわち、１０≦ｔ≦１７を満たすあるｔ＝ｔ１に対して、取水口１２における海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１）＝１０．６（図３のＳ１）であり、海水温度変化前の通常の静的な状態であるａ分前における取水口海水温度メモリ２５に記録された取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＝１０（Ｓ２）である。なお、ａは、０より大きい任意に設定される実数（好ましくは、整数）である。従って、取水口１２における海水温度変化は、Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＝０．６（Ｓ３）として算出される。

そして、この取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）の絶対値化を行い（Ｓ４）、その絶対値｜Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）｜が、予め定められた設定値０．２を超えているかどうかを判定手段２９により判定する（Ｓ５）。この判定により絶対値｜Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）｜が、０．２を超えていると判定された場合、警報発生手段３０は海水温度が変化したことを作業員等に知らせる温度変化警報を発生させる（Ｓ６）。本実施の形態では、Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＝０．６であるので、温度急変警報の設定値０．２を超えているので、温度変化警報を発生させる。

これにより、作業員は温度変化警報を聞いて温度変化の事実を知り、取水口海水温度が上昇しているのか、或いは、降下しているのか、すなわち、Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）が正であるか負であるかの確認を行う。本実施の形態では、取水口海水温度が上昇している（Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）＞０）ので、作業員は、潜在的な両口海水温度の上昇に備え、復水器の負荷を低減させる作業の準備を行うことができる。
なお、作業員により温度の降下が確認された場合（取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ）―Ｔ_ｉｎ（ｔ−ａ）＜０の場合）、作業員は取水口の海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ）と放水口の海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）の温度差を低下させるように、復水器１４の負荷抑制作業を速やかに行うことができる。

一方で、時刻ｔ１の時点における放水口１６の海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）は、取水口海水温度が変化した直後はまだ変化しておらず、Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）＝１６．５（Ｓ７）である。従って、時刻ｔ１における取水口海水温度と放水口海水温度の差である両口海水温度差はＴ_ｏｕｔ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１）は、６．５と算出される（Ｓ８）。なお、本実施の形態における両口海水温度差６．５は、復水器１４の負荷状態等の要因に応じて変動するものであり、６．５という値に限定されるものではない。
そして、上述の取水口における海水温度上昇値Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）と、両口海水温度差はＴ_ｏｕｔ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１）を用いて、以下の式、

より、予測温度差ΔＴ_ａｌａを算出する（Ｓ９）。すなわち、このΔＴ_ａｌａは、取水口の温度上昇時における放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）に、取水口の海水温度上昇値Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を加算し、得られた値に温度変化前の取水口の海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を減じたものである。

そして、この予測温度差ΔＴ_ａｌａが、予め定められた警報設定値６．８を超えているかどうかを判定し（Ｓ１０）、予測温度差ΔＴ_ａｌａが、警報設定値６．８を超えている場合、警報発生手段３０は取水口１２と放水口１６の温度差が大きくなったことを作業員等に知らせる温度差上昇警報を発生する（Ｓ１１）。

これにより、突発的な自然現象などの理由により起こる取水口１２の温度上昇の影響により、２０分後の放水口１６の放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１＋２０）と、海水温度が上昇する前の平静な状態における取水口１２の海水温度との差を、上記式１を用いて時刻ｔ＝ｔ１の時点で予測算出し、この予測温度差値ΔＴ_ａｌａが設定値の６．８を超えた場合に、温度差上昇警報を発生させるようにしたので、実際に両口海水温度差が上昇してしまう前に、作業者等はその上昇を防止するために、復水器１４の負荷を抑制することができる。なお、本実施の形態では、温度上昇が終了する時刻ｔ＝１７の時点で復水器１４の負荷抑制が実行され、時刻ｔ＝２０の時点において、両口海水温度差は、温度差上昇警報が発生しない程度に低下している。従って、時刻ｔ＝３０の時点における放水口の海水温度上昇が発生しても、この時刻において両口海水温度差が、協定値７．０を超えることをほぼ確実に防止することができる。

また、本実施の形態では、上述のように、Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）が、上記温度急変警報の設定値である０．２を超えており、且つΔＴ_ａｌａが温度差上昇警報の設定値である６．８を超えていた。従って、温度急変警報、及び温度差上昇警報の両方を発生させている。しかし、一方で、Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）が、上記温度急変警報の設定値である０．２を超えており、且つΔＴ_ａｌａが温度差上昇警報の設定値である６．８を下回っている場合には、温度差上昇警報は発生せず、温度急変警報のみを発生する。従って、作業員は、潜在的に温度差上昇警報の設定値や環境協定値を超えてしまうような両口海水温度差の変化に備えることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、図４等から明らかなように、説明の簡略化のため、取水口１２や放水口１６の海水温度の上昇時間が極めて短時間で行われるものとみなし（例えば、Ｔ_ｉｎ（ｔ）はｔ＝ｔ１で、１０から１０．６となっている。）、また、取水口及び放水口の海水温度変化が一定であるものとしているが（例えば、Ｔ_ｉｎ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ−ａ）は、１０≦ｔ≦１７で、常に０．６である。）、図５に示すように、海水温度変化が一定で無い場合でも、本発明は、適用可能である。

この場合、具体的には、取水口海水温度差Ｔ_ｉｎ（ｔ）−Ｔ_ｉｎ（ｔ−ａ）が、１０≦ｔ≦１７で最大値をとるｔをｔ１とし、このｔ１において、上記式１を計算することで予測温度差ΔＴ_ａｌａを算出することが可能である。

また、本実施の形態では、上述のように、予測温度差ΔＴ_ａｌａを、取水口の温度上昇時における放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）に、取水口の海水温度上昇値Ｔ_ｉｎ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を加算し、得られた値に温度変化前の取水口の海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を減じることで算出しているが、これに限られるものではなく、例えば、復水器１４の稼働状況等をパラメータとして、予測温度差ΔＴ_ａｌａを式１以外の式により算出するようにしても良い。

１０ 復水器冷却システム
１２ 取水口
１４ 復水器
１６ 放水口
２０ 取水口温度測定器
２２ 放水口温度測定器
３０ 警報発生手段

Claims (4)

1. 取水口から取水された海水を発電所の復水器の冷却水として使用し、所定時間後に使用後の海水が放水口から放出される復水器冷却システムで、前記取水口で測定される海水温度と予測算出される前記放水口における海水温度の温度差が予め設定された値を超えると温度差上昇警報を発する温度差上昇警報発生方法であって、
   前記取水口における海水の温度を測定して監視し、該海水温度の上昇を検出する温度測定監視工程と、
   前記温度上昇が検出された時点から前記所定時間後の前記放水口の海水温度と前記取水口の海水温度との差を予測して算出する温度差予測算出工程と、
   前記温度差予測算出工程で予測算出された温度差が、前記予め設定された値を超えた場合、前記温度差上昇警報を行う温度差上昇警報発生工程と、
   を有することを特徴とする温度差上昇警報発生方法。
2. 前記温度差予測算出工程における予測算出は、
   前記取水口の海水温度の上昇が検出された時点の放水口の海水温度に、前記取水口の海水温度の上昇値を加算し、該加算により得られた値から前記取水口の前記温度上昇前の海水温度を減じることで行われることを特徴とする請求項１に記載の温度差上昇警報発生方法。
3. 前記温度測定監視工程では、
   前記取水口における海水の温度の変化中の所定の海水温度変化時刻ｔ１における取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１）と、前記海水温度の上昇が発生する前の温度変化前時刻ｔ１−ａ（ａは、正の実数）における取水口海水温度である基準海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）との差Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）を監視し、
   前記温度差予測算出工程では、
   前記取水口海水温度変化Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）と、前記温度変化時刻ｔ１における放水口海水温度Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）と前記取水口海水温度Ｔ_ｉｎ（ｔ１）との差である両口海水温度差Ｔ_ｏｕｔ（ｔ１）−Ｔ_ｉｎ（ｔ１）と、を用いて、以下の式Ｉ
   

   

   
   
   により、前記予測の温度差ΔＴ_ａｌａを算出することを特徴とする請求項２に記載の温度差上昇警報発生方法。
4. 前記取水口海水温度変化の絶対値｜Ｔ_ｉｎ（ｔ１）―Ｔ_ｉｎ（ｔ１−ａ）｜が、予め設定された設定値を超えると、海水温度が変化したことを知らせる海水温度変化警報を発する海水温度変化警報工程をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の温度差上昇警報発生方法。

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