JP5932539B2

JP5932539B2 - 蒸気タービンシステム

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Publication number: JP5932539B2
Application number: JP2012162971A
Authority: JP
Inventors: 俊行長田; 孝行新名
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2016-06-08
Anticipated expiration: 2032-07-23
Also published as: JP2014020348A

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンシステムに関する。

原子力発電所のタービン駆動原子炉給水ポンプや高圧ドレンポンプ等は、プラント起動過程においてプラント中間負荷帯で系統にインサービス、すなわちこれらのポンプの通常の送水状態に入る。このため、これらのポンプの出口止め弁は、運転状態に入るまでは全閉された状態である。

一方、これらのポンプがインサービスされるまでの所定の期間は、それぞれのミニマムフローラインを使用した循環運転、すなわちミニマムフロー運転が行われている。このミニマムフロー運転によって循環ラインの流体の温度は徐々に上昇する。

ポンプ出口逆止弁からポンプ出口止め弁までの空間は、ポンプ出口止め弁が全閉状態にあるため密閉空間となっている。循環ラインはポンプ出口逆止弁の上流側で分岐しているが、循環ラインの流体温度が上昇するにつれて熱伝導によってこの密閉空間内の流体温度も上昇する。このため異常昇圧が発生することが知られている。

異常昇圧の防止対策としては、ポンプ出口逆止弁からポンプ出口止め弁までの密閉空間に安全弁を設置したり、あるいは、ポンプ出口逆止弁の弁体にバランスホールを設けたりする方法が知られている。

特開２０１０−２４９２９２号公報

異常昇圧の防止対策として安全弁を取り付ける方法の場合、安全弁は定期的にメンテナンスや吹出圧の確認を行う必要がある。また、弁単体の故障の場合には異常昇圧時に安全弁が正常に作動しない可能性もあり得る。

ポンプ出口止め弁の弁体にバランスホールを設ける方法は、具体的には、弁体の下流側にバランスホールを有する構造により圧力を逃すものであるが、弁体のリミット調整不足により弁体が弁座に入り込み、バランスホールが機能しない可能性が考えられる。

以上のような背景から、確実に異常昇圧を防止する方法が望まれている。

そこで、本発明による実施形態は、蒸気タービンシステムの弁間における異常昇圧の発生を確実に防止することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の実施形態は、高圧蒸気を受け入れて熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する高圧タービンと、前記高圧タービンの排気蒸気を受け入れて熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する低圧タービンと、前記低圧タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させる主復水器と、前記主復水器により凝縮した復水を移送する復水ポンプと、前記復水ポンプの出口側に設けられて前記復水を加熱する低圧給水加熱器と、前記低圧給水加熱器で加熱された復水を昇圧して給水を送水するタービン駆動給水ポンプと、前記タービン駆動給水ポンプに並列に設けられて前記低圧給水加熱器で加熱された復水を昇圧して給水を送水する電動駆動給水ポンプと、前記タービン駆動給水ポンプおよび前記電動駆動給水ポンプの出口側に設けられて前記高圧タービンからの抽気蒸気または前記高圧タービンの排気蒸気を給水加熱用蒸気として前記給水を加熱する高圧給水加熱器と、を備える蒸気タービンシステムであって、２つの端弁と、これらの端弁に挟まれて密閉空間が形成される中間配管とを有し、出力上昇過程において前記２つの端弁が閉じた状態から当該２つの端弁の少なくとも一方が開いた状態に移行して連通状態となり、前記開いた状態への移行までは周囲の系統の温度上昇により前記中間配管内の水の温度が上昇する低出力時閉止ラインと、前記低出力時閉止ラインの前記２つの端弁の両外側で接続され前記低出力時閉止ラインと並行する並行ラインと、前記中間配管と前記並行ラインとを接続する圧力開放管と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、蒸気タービンシステムの弁間における異常昇圧の発生を確実に防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンシステムの構成を示すブロック図である。本発明の第１の実施形態による蒸気タービンシステムの高圧給水加熱器まわりの詳細な構成を示すブロック図である。本発明の第２の実施形態による蒸気タービンシステムのタービン駆動給水ポンプまわりの詳細な構成を示すブロック図である。本発明の第３の実施形態に係る蒸気タービンシステムの構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る蒸気タービンシステムについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る蒸気タービンシステムの構成を示すブロック図である。

蒸気タービンシステムは、流体の流れの方向に沿って、高圧タービン２、低圧タービン３、主復水器４、復水ポンプ５、低圧給水加熱器６、高圧給水加熱器１０を有する。原子炉容器１と高圧タービン２とを主蒸気管１ａが接続している。高圧タービン２と低圧タービン３とを高圧タービン排気管２ａが接続している。高圧給水加熱器１０には、高圧タービン２の抽気を導く高圧給水加熱器加熱蒸気管１０ａが接続されている。

低圧給水加熱器６の下流であって高圧給水加熱器１０の上流には、タービン駆動給水ポンプ７、第１の電動駆動給水ポンプ８および第２の電動駆動給水ポンプ９が並列に設けられている。すなわち、これらの３台のポンプが給水ポンプ入口ヘッダ６ａおよびその下流の給水ポンプ出口ヘッダ６ｂ間に並列に設けられている。

タービン駆動給水ポンプ７は、給水ポンプ駆動用タービン７ａにより駆動される。給水ポンプ駆動用タービン７ａには、高圧タービン２の排気蒸気を導く給水ポンプ駆動用タービン蒸気管７ｂが接続されている。

タービン駆動給水ポンプ７の出口には、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２およびタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３が設けられている。同様に、第１の電動駆動給水ポンプ８の出口には、第１の電動駆動給水ポンプ出口逆止弁８ａおよび第１の電動駆動給水ポンプ出口止め弁８ｂが、第２の電動駆動給水ポンプ９の出口には、第２の電動駆動給水ポンプ出口逆止弁９ａおよび第２の電動駆動給水ポンプ出口止め弁９ｂが設けられている。

高圧給水加熱器１０で熱交換した加熱用蒸気は凝縮して凝縮水となる。この凝縮水を一時的に貯留する高圧ヒータドレンタンク１８が設けられている。また、高圧ヒータドレンタンク１８に貯留されている凝縮水を給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点１５ｂに戻すために高圧ヒータドレンポンプ１１が設けられている。

この合流点１５ｂの上流であって高圧ヒータドレンポンプ１１の出口側には、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２、高圧ヒータドレンポンプ出口調節弁１３および高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４が設けられている。

図２は、本発明の第１の実施形態による蒸気タービンシステムの高圧給水加熱器まわりの詳細な構成を示すブロック図である。なお、図２に示すラインのうち細線で示すラインは図１では図示を省略している。

高圧ヒータドレンポンプ１１およびその周りの配管のウォーミングのために、高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６が設けられている。

高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６は、分岐点１６ｆで高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５と分岐し、合流点１６ｇで、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５と合流する高圧ヒータドレンポンプウォーミング配管１６ｅとその上に設けられた弁等を有する。また、多段オリフィス１６ｃと並列に高圧ヒータドレンポンプ１１に至る配管上に多段オリフィス１６ｄが設けられている。

高圧ヒータドレンポンプウォーミング配管１６ｅ上には、戻り弁１６ａ、戻り逆止弁１６ｂおよび多段オリフィス１６ｃ、１６ｄが設けられている。

高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６は、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５とは近接して設けられており、この高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６における流れの向きは高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５における流れの向きとは逆向きである。

すなわち、戻り逆止弁１６ｂは、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５における流れの向きと同じ向きの流れに対しては、流れを阻止し、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５における流れとは逆の向きの流れに対しては、流れを許容する。

また、高圧ヒータドレンポンプ１１のミニマムフロー運転のために高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン１７が設けられている。高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン１７は、高圧ヒータドレンポンプミニマムフロー配管１７ｅ、および高圧ヒータドレンポンプミニマムフロー配管１７ｅ上に設けられた高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン止め弁１７ａ、高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン閉止弁１７ｂ、高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン多段オリフィス１７ｃおよび高圧ヒータドレンポンプミニマムフローラインオリフィス１７ｄを有する。

なお、たとえば、高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン止め弁１７ａは空気作動弁であり、高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン閉止弁１７ｂは手動弁である。

高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５の高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２と高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４の間と、高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６の戻り逆止弁１６ｂと多段オリフィス１６ｃとの間を接続するように圧力開放管１９が設けられている。なお、図２では、圧力開放管１９の一方は、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２と高圧ヒータドレンポンプ出口調節弁１３との間に接続されているが、高圧ヒータドレンポンプ出口調節弁１３と高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４との間に接続されていてもよい。

ここで、以上のように構成された蒸気タービンシステムの定格出力時における流れを以下に説明する。

高圧タービン２は、原子炉容器１内で発生した高圧蒸気を主蒸気管１ａを経由して受け入れて、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する。

高圧タービン２で仕事をした蒸気は、高圧タービン２を出て、低圧タービン３に入る。低圧タービン３は、この高圧タービン２の排気蒸気を受け入れて、熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する。低圧タービン３で仕事をして排気された蒸気は、主復水器４で冷却されて凝縮し復水となる。

復水は、主復水器４から復水ポンプ５によって低圧給水加熱器６に移送され、低圧給水加熱器６において図示しない加熱用蒸気管により供給された加熱用蒸気により加熱される。

低圧給水加熱器６で加熱された復水は、第１の電動駆動給水ポンプ８、第２の電動駆動給水ポンプ９あるいはタービン駆動給水ポンプ７によって加圧され圧送される。復水が加圧された後は、これを給水と称する。給水は、高圧給水加熱器１０に移送される。

給水は、高圧給水加熱器１０において、高圧給水加熱器加熱蒸気管１０ａを経由して供給された加熱用蒸気により加熱される。給水は、高圧給水加熱器１０において加熱された後に、原子炉容器１に送られる。

高圧給水加熱器１０で給水は加熱されて温度上昇する一方、高圧給水加熱器加熱蒸気管１０ａ経由で供給される加熱用の蒸気は熱交換により高圧給水加熱器１０内で凝縮する。

凝縮した凝縮水は高圧給水加熱器１０から排出された後に高圧ヒータドレンタンク１８に貯留され、さらに高圧ヒータドレンポンプ１１により圧送されて、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２および高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４を経由して給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点１５ｂに戻される。

以上が定格出力時における流れであるが、一方、たとえば、５０％電気出力以下の低出力時においては、凝縮水は給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点１５ｂには戻されない。この間、凝縮水は、高圧ヒータドレンタンク１８に貯留される。５０％電気出力に到達した時点で高圧ヒータドレンポンプ１１による圧送が行われる。高圧ヒータドレンポンプ１１による圧送の前には、高圧ヒータドレンポンプ１１は高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン１７を用いて、高圧ヒータドレンタンク１８との間で循環運転が行われる。

プラントの出力上昇に伴い、系統の温度は上昇する。高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５の接続先である給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点１５ｂの温度も上昇していくため、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５も主にその下流側からの熱伝導によって温度が上昇していく。

また、高圧ヒータドレンポンプ１１の高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン１７を用いてのミニマムフロー運転によって循環ラインの温度が上昇するため、これによっても、高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５の温度が上昇する。

この間、高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４は閉止状態であるので、このラインでの流れはないが、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２の上流側と、高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４の下流側からの熱伝導で、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２と高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４との間の高圧ヒータドレンポンプ出口配管１５（以下、中間配管１５ａ）内の水の温度は上昇し体積膨張する。

いま、圧力開放管１９がない場合は、中間配管１５ａ内は、入口側の高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２には中間配管１５ａ内の圧力がかかり、この方向は高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２の流れの方向と逆方向であるため高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２を完全に閉鎖させる方向に水圧がかかる。したがって、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２と閉止状態にある高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁１４間の中間配管１５ａ内は完全密閉状態となり、過大な内圧が発生する。

一方、本実施形態による構成では、体積膨張した結果、中間配管１５ａ内の体積を超えた分の水は、圧力開放管１９を経由して隣接する高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６に逃げるため、中間配管１５ａ内の圧力が異常に上昇することは確実に回避される。

なお、電気出力５０％以上における、高圧ヒータドレンタンク１８に貯留された凝縮水が高圧ヒータドレンポンプ１１により圧送されて給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点に戻される状態の流れの向きからみると、中間配管１５ａと高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６とは並列ではあるが、戻り逆止弁１６ｂがこの方向の流れを阻止することになる。

したがって、高圧ヒータドレンポンプ１１からの流れは、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２側と多段オリフィス１６ｃ側に分流した後、多段オリフィス１６ｃ側に分流した流れは圧力開放管１９を経由して、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２の下流の中間配管１５ａに流入するため、高圧ヒータドレンポンプ１１による凝縮水の移送には支障とならない。

また、高圧ヒータドレンポンプ１１による凝縮水の移送を行わない低出力時においては、給水ポンプ入口ヘッダ６ａの上流側の合流点から高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６を通して復水が供給されるが、この場合は、高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁１２により中間配管側の逆流が阻止されるため、圧力開放管１９の存在は、高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン１６の機能に影響を与えない。

以上のように、本実施形態によれば、高圧ヒータドレンポンプ１１からの凝縮水の移送ライン上の弁間における異常昇圧の発生を確実に防止することができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態による蒸気タービンシステムのタービン駆動給水ポンプまわりの詳細な構成を示すブロック図である。図１で示した蒸気タービンシステムのうちの、タービン駆動給水ポンプまわりの構成を示している。なお、図３に示すラインのうち細線で示すラインは図１では図示を省略している。

前述のように、タービン駆動給水ポンプ７の出口のタービン駆動給水ポンプ出口配管２４上に、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２およびタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３が設けられている。

タービン駆動給水ポンプ７およびその周りの配管のウォーミングのために、タービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５が設けられている。

タービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５は、分岐点２５ｅでタービン駆動給水ポンプ出口配管２４と分岐し、合流点２５ｆでタービン駆動給水ポンプ出口配管２４と合流するタービン駆動給水ポンプウォーミング配管２５ｄと、タービン駆動給水ポンプウォーミング配管２５ｄ上に設けられた弁等を有する。

タービン駆動給水ポンプウォーミング配管２５ｄ上には、戻り弁２５ａ、戻り逆止弁２５ｂおよび多段オリフィス２５ｃが設けられている。

タービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５は、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４とは、近接して設けられており、このタービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５における流れの向きはタービン駆動給水ポンプ出口配管２４における流れの向きとは逆向きである。

すなわち、戻り逆止弁２５ｂは、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４における流れの向きと同じ向きの流れに対しては、流れを阻止し、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４における流れとは逆の向きの流れに対しては、流れを許容する。

また、タービン駆動給水ポンプ７のミニマムフロー運転のためにタービン駆動給水ポンプミニマムフローライン２６が設けられている。タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン２６は、タービン駆動給水ポンプミニマムフロー配管２６ｅ、およびタービン駆動給水ポンプミニマムフロー配管２６ｅ上に設けられたタービン駆動給水ポンプミニマムフローライン止め弁２６ａ、タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン閉止弁２６ｂ、タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン多段オリフィス２６ｃおよびタービン駆動給水ポンプミニマムフローラインオリフィス２６ｄを有する。

タービン駆動給水ポンプ出口配管２４のタービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２とタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３間と、タービン駆動給水ポンプウォーミング配管２５ｄの戻り逆止弁２５ｂと多段オリフィス２５ｃとの間を接続するように圧力開放管２９が設けられている。

タービン駆動給水ポンプ７は、高出力において起動するため、低出力においては、タービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３は閉止状態である。低出力においては、第１の電動駆動給水ポンプ８の単独運転、あるいは、第１の電動駆動給水ポンプ８および第２の電動駆動給水ポンプ９の２台並列運転が行われる。

この間、給水ポンプ出口ヘッダ６ｂの圧力が高いため、タービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５を高温の給水が微小流量、給水ポンプまわりの配管に流れてくる。

プラントの出力上昇に伴い、系統の温度は上昇する。タービン駆動給水ポンプ出口配管２４の接続先である給水ポンプ出口ヘッダ６ｂの温度も上昇していくため、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４も主にその下流の給水ポンプ出口ヘッダ６ｂ側からの熱伝導によって温度が上昇していく。

タービン駆動給水ポンプ出口配管２４のタービン駆動給水ポンプ７に近い範囲についても、また、タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン２６を用いてのミニマムフロー運転によって循環ラインの温度が上昇するため、これによっても、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４の温度が上昇する。

この間、タービン駆動給水ポンプ出口配管２４のミニマムフロー運転による循環ラインを形成する部分と、下流の給水ポンプ出口ヘッダ６ｂ側に近い部分との間に挟まれているタービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２とタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３との間のタービン駆動給水ポンプ出口配管２４（以下、中間配管２４ａ）については、タービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３は閉止状態であるので、このラインでの流れはない。

しかしながら、前記のように、中間配管２４ａの上流側からの熱伝導と、下流側からの熱伝導によって、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２とタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３との間の中間配管２４ａ内の水の温度は上昇し体積膨張する。

いま、圧力開放管２９がない場合は、中間配管２４ａ内は、入口側のタービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２には中間配管２４ａ内の圧力がかかり、この方向はタービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２の流れの方向と逆方向であるためタービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２を完全に閉鎖させる方向に水圧がかかる。したがって、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２と閉止状態にあるタービン駆動給水ポンプ出口止め弁２３間の中間配管２４ａ内は完全密閉状態となり、過大な内圧が発生する。

一方、本実施形態による構成では、体積膨張した結果、中間配管２４ａ内の体積を超えた分の水は、圧力開放管２９を経由して隣接するタービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５に逃げるため、中間配管２４ａ内の圧力が異常に上昇することは確実に回避される。

なお、高出力におけるタービン駆動給水ポンプ７の運転状態におけるタービン駆動給水ポンプ出口配管２４内の流れの向きからみると、中間配管２４ａとタービン駆動給水ポンプウォーミングライン２５とは並列ではあるが、戻り逆止弁２５ｂがこの方向の流れを阻止することになる。

したがって、タービン駆動給水ポンプ７からの流れは、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２側と多段オリフィス２５ｃ側に分流した後、多段オリフィス２５ｃ側に分流した流れは圧力開放管２９を経由して、タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁２２の下流の中間配管２４ａに流入するため、タービン駆動給水ポンプ７による給水の移送には支障とならない。

以上のように、本実施形態によれば、タービン駆動給水ポンプ７からの給水ライン上の弁間における異常昇圧の発生を確実に防止することができる。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係る蒸気タービンシステムの構成を示すブロック図である。本実施形態は、脱気器３１を有する蒸気タービンシステムである。

低圧給水加熱器６の下流側で給水ポンプ３４の上流側に、復水の加熱および脱気を目的として脱気器３１が設けられている。脱気器３１に高圧タービン２の排気蒸気を導入するために、脱気器加熱用蒸気管３１ａが高圧タービン２と脱気器３１間に設けられている。

脱気器３１内の水位を調節するために、低圧給水加熱器６と脱気器３１との間の復水系の配管の一部である脱気器水位調節大弁側配管３２ｃ上に、脱気器水位調節大弁３２の上流側に脱気器水位調節大弁入口止め弁３２ａが、脱気器水位調節大弁３２の下流側に脱気器水位調節大弁出口止め弁３２ｂが設けられている。

また、脱気器水位調節大弁側配管３２ｃと分岐点３３ｄで分岐し、合流点３３ｅで合流する脱気器水位調節小弁側配管３３ｃ上には、脱気器水位調節小弁３３の上流側には脱気器水位調節小弁入口止め弁３３ａが、下流側には脱気器水位調節小弁出口止め弁３３ｂが設けられている。

また、脱気器水位調節大弁３２と脱気器水位調節大弁出口止め弁３２ｂとの間と、脱気器水位調節小弁３３と脱気器水位調節小弁出口止め弁３３ｂとの間とを結合するように圧力開放管３９が設けられている。

脱気器水位調節小弁３３は相対的に小容量であり、高圧タービン２および低圧タービン３の出力が所定のしきい値、たとえば電気出力５０％相当の出力を越えていない低出力時に使用される。また、脱気器水位調節大弁３２は相対的に大容量であり、高圧タービン２および低圧タービン３の出力が所定のしきい値、たとえば電気出力５０％相当の出力を越えている高出力時に使用される。

したがって、低出力時には、脱気器水位調節大弁入口止め弁３２ａおよび脱気器水位調節大弁出口止め弁３２ｂは閉止状態である。

低出力における出力上昇にしたがって、脱気器水位調節小弁３３側の配管と、これに接続する分岐点３３ｄの上流側と合流点３３ｅの下流側の復水の温度が上昇していく。このため、熱伝導によって、脱気器水位調節大弁側配管３２ｃのうち、脱気器水位調節大弁入口止め弁３２ａおよび脱気器水位調節大弁出口止め弁３２ｂに挟まれた配管内の温度も上昇し、この配管内の水は温度上昇により体積膨張する。

ここで、脱気器水位調節大弁３２と脱気器水位調節大弁入口止め弁３２ａとの間から圧力開放管３９を経由して、脱気器水位調節小弁３３と脱気器水位調節小弁入口止め弁３３ａとの間に開放されていることから、この部分の配管に過大な圧力が発生することはない。

以上のように、本実施形態によれば、脱気器水位調節大弁３２の前後の弁間における異常昇圧の発生を確実に防止することができる。

［その他の実施形態］
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、蒸気タービンシステムの電動駆動給水ポンプあるいはタービン駆動給水ポンプの台数が異なってもよい。また、高圧タービンから高圧給水加熱器への加熱ラインが高圧排気であっても高圧タービンの抽気であってもよい。

また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。

さらに、これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１・・・原子炉容器
１ａ・・・主蒸気管
２・・・高圧タービン
２ａ・・・高圧タービン排気管
３・・・低圧タービン
４・・・主復水器
５・・・復水ポンプ
６・・・低圧給水加熱器
６ａ・・・給水ポンプ入口ヘッダ
６ｂ・・・給水ポンプ出口ヘッダ
７・・・タービン駆動給水ポンプ
７ａ・・・給水ポンプ駆動用タービン
７ｂ・・・給水ポンプ駆動用タービン蒸気管
８・・・第１の電動駆動給水ポンプ
８ａ・・・第１の電動駆動給水ポンプ出口逆止弁
８ｂ・・・第１の電動駆動給水ポンプ出口止め弁
９・・・第２の電動駆動給水ポンプ
９ａ・・・第２の電動駆動給水ポンプ出口逆止弁
９ｂ・・・第２の電動駆動給水ポンプ出口止め弁
１０・・・高圧給水加熱器
１０ａ・・・高圧給水加熱器加熱蒸気管
１１・・・高圧ヒータドレンポンプ
１２・・・高圧ヒータドレンポンプ出口逆止弁（端弁）
１３・・・高圧ヒータドレンポンプ出口調節弁
１４・・・高圧ヒータドレンポンプ出口止め弁（端弁）
１５・・・高圧ヒータドレンポンプ出口配管
１５ａ・・・中間配管
１５ｂ・・・合流点
１６・・・高圧ヒータドレンポンプウォーミングライン（並行ライン）
１６ａ・・・戻り弁
１６ｂ・・・戻り逆止弁
１６ｃ・・・多段オリフィス
１６ｄ・・・多段オリフィス
１６ｅ・・・高圧ヒータドレンポンプウォーミング配管
１６ｆ・・・分岐点
１６ｇ・・・合流点
１７・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン
１７ａ・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン止め弁
１７ｂ・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン閉止弁
１７ｃ・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフローライン多段オリフィス
１７ｄ・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフローラインオリフィス
１７ｅ・・・高圧ヒータドレンポンプミニマムフロー配管
１８・・・高圧ヒータドレンタンク
１９・・・圧力開放管
２２・・・タービン駆動給水ポンプ出口逆止弁（端弁）
２３・・・タービン駆動給水ポンプ出口止め弁（端弁）
２４・・・タービン駆動給水ポンプ出口配管
２４ａ・・・中間配管
２５・・・タービン駆動給水ポンプウォーミングライン（並行ライン）
２５ａ・・・戻り弁
２５ｂ・・・戻り逆止弁
２５ｃ・・・多段オリフィス
２５ｄ・・・タービン駆動給水ポンプウォーミング配管
２５ｅ・・・分岐点
２５ｆ・・・合流点
２６・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン
２６ａ・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン止め弁
２６ｂ・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン閉止弁
２６ｃ・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフローライン多段オリフィス
２６ｄ・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフローラインオリフィス
２６ｅ・・・タービン駆動給水ポンプミニマムフロー配管
２９・・・圧力開放管
３１・・・脱気器
３１ａ・・・脱気器加熱用蒸気管
３２・・・脱気器水位調節大弁
３２ａ・・・脱気器水位調節大弁入口止め弁（端弁）
３２ｂ・・・脱気器水位調節大弁出口止め弁（端弁）
３２ｃ・・・脱気器水位調節大弁側配管
３３・・・脱気器水位調節小弁
３３ａ・・・脱気器水位調節小弁入口止め弁
３３ｂ・・・脱気器水位調節小弁出口止め弁
３３ｃ・・・脱気器水位調節小弁側配管（並行ライン）
３３ｄ・・・分岐点
３３ｅ・・・合流点
３４・・・給水ポンプ
３９・・・圧力開放管

Claims

高圧蒸気を受け入れて熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する高圧タービンと、
前記高圧タービンの排気蒸気を受け入れて熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する低圧タービンと、
前記低圧タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させる主復水器と、
前記主復水器により凝縮した復水を移送する復水ポンプと、
前記復水ポンプの出口側に設けられて前記復水を加熱する低圧給水加熱器と、
前記低圧給水加熱器で加熱された復水を昇圧して給水を送水するタービン駆動給水ポンプと、
前記タービン駆動給水ポンプに並列に設けられて前記低圧給水加熱器で加熱された復水を昇圧して給水を送水する電動駆動給水ポンプと、
前記タービン駆動給水ポンプおよび前記電動駆動給水ポンプの出口側に設けられて前記高圧タービンからの抽気蒸気または前記高圧タービンの排気蒸気を給水加熱用蒸気として前記給水を加熱する高圧給水加熱器と、
を備える蒸気タービンシステムであって、
２つの端弁と、これらの端弁に挟まれて密閉空間が形成される中間配管とを有し、出力上昇過程において前記２つの端弁が閉じた状態から当該２つの端弁の少なくとも一方が開いた状態に移行して連通状態となり、前記開いた状態への移行までは周囲の系統の温度上昇により前記中間配管内の水の温度が上昇する低出力時閉止ラインと、
前記低出力時閉止ラインの前記２つの端弁の両外側で接続され前記低出力時閉止ラインと並行する並行ラインと、
前記中間配管と前記並行ラインとを接続する圧力開放管と、
を備える蒸気タービンシステム。
前記並行ラインは、流動抵抗素子および前記低出力時閉止ラインの連通状態における流れ方向にみて前記流動抵抗素子の下流側に前記低出力時閉止ラインの連通状態における流れ方向にみて逆方向に設けられた並列ライン逆止弁を有し、
前記２つの端弁のうち一方は低出力時閉止ラインが連通状態における上流側に前記低出力時閉止ラインの連通状態における流れ方向にみて順方向に設けられた連通ライン逆止弁であり、他方は前記連通ライン逆止弁の下流側に設けられた仕切弁であり、
前記圧力開放管の前記並行ラインとの接続箇所は、前記流動抵抗素子と前記並列ライン逆止弁との間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
前記給水加熱用蒸気が前記高圧給水加熱器で凝縮した凝縮水を一時的に貯留する高圧ヒータドレンタンクと、
前記高圧ヒータドレンタンク内の凝縮水を前記タービン駆動給水ポンプおよび前記電動駆動給水ポンプの吸込み側の上流に移送する高圧ヒータドレンポンプと、
をさらに備え、
前記低出力時閉止ラインは、前記高圧ヒータドレンポンプの下流側で前記タービン駆動給水ポンプおよび前記電動駆動給水ポンプの吸込み側の上流側に設けられ、
前記並行ラインは、前記高圧ヒータドレンポンプのウォーミング用ラインである、
ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンシステム。
前記低出力時閉止ラインは、前記タービン駆動給水ポンプの下流側で前記タービン駆動給水ポンプと前記電動駆動給水ポンプとの合流点の上流側に設けられ、
前記並行ラインは、前記タービン駆動給水ポンプのウォーミング用ラインである、
ことを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンシステム。
前記低出力時閉止ラインは、第１の調節弁を有し、
前記低出力時閉止ラインの前記２つの端弁は前記第１の調節弁を挟む２つの仕切弁であり、
前記並行ラインは、第２の調節弁および前記第２の調節弁を挟む２つの仕切弁を有し、
前記圧力開放管の前記並行ラインとの接続箇所は、前記第２の調節弁を挟む前記２つの仕切弁の間である、
ことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンシステム。
前記高圧タービンの排気蒸気と前記低圧給水加熱器からの前記復水との直接接触熱交換により前記復水を加熱し脱気する脱気器をさらに備え、
前記第１の調節弁は、前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの出力が所定のしきい値を越えている高出力時に前記脱気器の水位を制御する脱気器水位調節大弁であり、前記第２の調節弁は、前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの出力が所定のしきい値を越えていない低出力時に前記脱気器の水位を制御する脱気器水位調節小弁であることを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンシステム。