JP6529034B2 - コンデンスポット及びこれを用いた差圧式流量計 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、蒸気タービン発電装置付きの廃棄物焼却処理プラントや原子力発電プラント等に使用され、ボイラや原子炉で発生した蒸気を蒸気タービン発電装置等へ導く蒸気配管に設けられ、蒸気配管内を流れる蒸気流量の測定用として用いられるコンデンスポット及びこれを用いた差圧式流量計に関するものである。

一般に、蒸気配管内を流れる蒸気流量を測定する場合、コンデンスポットを備えた差圧式流量計が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

前記差圧式流量計２０は、図１０に示す如く、蒸気Ｓが流れる蒸気配管２１内に設けたオリフィスプレートから成る絞り機構２２と、２つの圧力を受けてこの両者の差を信号に変換し、外部へ発信する差圧発信器２３と、絞り機構２２の高圧側（上流側）の圧力を差圧発信器２３に伝える高圧側の導圧配管２４と、絞り機構２２の低圧側（下流側）の圧力を差圧発信器２３に伝える低圧側の導圧配管２５と、高圧側の導圧配管２４に介設され、蒸気Ｓを凝縮する高圧側のコンデンスポット２６と、低圧側の導圧配管２５に介設され、蒸気Ｓを凝縮する低圧側のコンデンスポット２７と、高圧側の導圧配管２４及び低圧側の導圧配管２５に設けた三岐弁２８等を備えている。

而して、前記差圧式流量計２０によれば、蒸気配管２１内の絞り機構２２の高圧側（上流側）及び低圧側（下流側）からそれぞれ取り出された蒸気Ｓは、高圧側の導圧配管２４及び低圧側の導圧配管２５を介して高圧側のコンデンスポット２６及び低圧側のコンデンスポット２７にそれぞれ導かれ、各コンデンスポット２６，２７内で凝縮して水となる。

高圧側のコンデンスポット２６から差圧発信器２３までの高圧側の導圧配管２４と低圧側のコンデンスポット２７から差圧発信器２３までの低圧側の導圧配管２５は、予めシール水で満たされており、高温の蒸気Ｓが直接差圧発信器２３に触れないようにし、差圧発信器２３を熱から保護している。

高圧側のコンデンスポット２６内の蒸気圧力及び低圧側のコンデンスポット２７内の蒸気圧力が高圧側の導圧配管２４内のシール水及び低圧側の導圧配管２５内のシール水を加圧することにより差圧発信器２３に圧力が伝達され、その結果、差圧発信器２３がプロセス値を測定し、蒸気配管２１内の蒸気流量が算出される。

ところで、コンデンスポット２６，２７を用いた差圧式流量計２０においては、高圧側のコンデンスポット２６内及び低圧側のコンデンスポット２７内で蒸気Ｓを冷却して水へ凝縮しているが、次の（１）及び（２）の状況下にある場合には、各コンデンスポット２６，２７における凝縮速度に差異が生じることがある。

（１）高圧側の導圧配管２４と低圧側の導圧配管２５の長さに相違がある場合。
（２）高圧側のコンデンスポット２６と低圧側のコンデンスポット２７の設置環境に相違がある場合（例えば、設置した各コンデンスポット２６，２７の周囲温度が異なる場合や風等による影響を受ける場合）。

そのため、差圧式流量計２０を設置する場合、蒸気配管２１から高圧側のコンデンスポット２６までの高圧側の導圧配管２４の長さと蒸気配管２１から低圧側のコンデンスポット２７までの低圧側の導圧配管２５の長さをできるだけ短くすると共に、前記両導圧配管２４，２５の長さが同じになるようにし、差圧発信器２３で測定するプロセス値に誤差が生じないように施工してきた。

しかしながら、図１１に示す如く、設置スペースの問題で高圧側のコンデンスポット２６又は低圧側のコンデンスポット２７の配置に制限があり、高圧側の導圧配管２４又は低圧側の導圧配管２５の何れかの一方の導圧配管を長くせざるを得ない場合がある。

また、高圧側のコンデンスポット２６と低圧側のコンデンスポット２７の設置環境（設置した各コンデンスポット２６，２７の周囲温度等）にどうしても相違が生じる場合がある。

これらの場合には、高圧側のコンデンスポット２６と低圧側のコンデンスポット２７における凝縮速度に差異が生じることになり、その結果、各コンデンスポット２６，２７内の蒸気圧力がシール水を加圧する力にも差異が生じ、差圧発信器２３で測定するプロセス値の誤差となり、正確な蒸気流量を測定できないという問題があった。

従って、コンデンスポット２６，２７を用いた差圧式流量計２０を上述した（１）や（２）の状況下において、例えば、蒸気タービン発電装置付きの廃棄物焼却処理プラントに使用した場合、蒸気流量の測定値に１０％位の誤差が生じることになり、廃棄物焼却処理プラントが自動燃焼制御を行っている場合には、廃棄物供給量や燃焼空気量等を正確に制御できないという問題が発生していた。

即ち、前記自動燃焼制御を行っている廃棄物処理プラントにおいて、ボイラ蒸発量を一時間当たり１０ｔｏｎとし、廃棄物の一日当たりの焼却量を１００ｔｏｎに設定している場合、差圧式流量計２０で測定した蒸気流量が一時間当たり１１ｔｏｎと表示されると、自動燃焼制御装置によりボイラ蒸発量が一時間当たり１０ｔｏｎになるように自動制御することになる。そのため、実際の蒸気流量は１０×１０／１１ｔｏｎ／ｈｏｕｒになり、廃棄物焼却量も１００×１０／１１ｔｏｎ／ｄａｙになり、廃棄物供給量等を正確に制御できないことになる。

特開昭５７−１２２３１５号公報 特開昭５７−１４４４２１号公報

本発明は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、コンデンスポットに冷却手段を設けてコンデンスポット内の蒸気の凝縮速度を調整できるようにすることによって、正確な蒸気流量の測定を行えるようにしたコンデンスポット及びこれを用いた差圧式流量計を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るコンデンスポットは、蒸気流量の測定用として用いられ、導圧配管により導かれた蒸気を凝縮するコンデンスポットにおいて、前記コンデンスポットに、コンデンスポット内の蒸気の凝縮速度を調整する冷却手段を設け、前記冷却手段は、コンデンスポットの外面に着脱自在に取り付けた複数枚の放熱フィンから成り、前記複数枚の放熱フィンは、金属板をＬ字状に折り曲げることにより形成されており、コンデンスポットの外周面に密着してコンデンスポットの軸線方向に沿う板状の取り付け部と、取り付け部に連設され、コンデンスポットの半径方向で且つ軸線方向に沿う板状の放熱部と、前記取り付け部と放熱部の境界部分に形成され、コンデンスポットの外周面に巻き付け固定される金属製の取り付けバンドが挿通される一つ又は複数のバンド通し穴とを備えていることに特徴がある。

本発明に係る差圧式流量計は、蒸気が流れる蒸気配管内に設けた絞り機構と、差圧発信器と、絞り機構の上流側の圧力を差圧発信器に伝える高圧側の導圧配管と、絞り機構の下流側の圧力を差圧発信器に伝える低圧側の導圧配管と、高圧側の導圧配管に介設され、蒸気を凝縮する高圧側のコンデンスポットと、低圧側の導圧配管に介設され、蒸気を凝縮する低圧側のコンデンスポットとを備えた差圧式流量計において、前記高圧側のコンデンスポット及び低圧側のコンデンスポットの何れか一方のコンデンスポット又は両方のコンデンサスポットを、請求項１に記載のコンデンスポットとしたことに特徴がある。

前記高圧側のコンデンスポット及び低圧側のコンデンスポットのうち、蒸気の凝縮速度の遅い方のコンデンスポットを、請求項１に記載のコンデンスポットとすることが好ましい。

本発明によれば、蒸気を凝縮するコンデンスポットに、コンデンスポット内の蒸気の凝縮速度を調整する冷却手段を設けているため、導圧配管の長さが変化したり、コンデンスポットの設置環境が変化したりした場合でも、高圧側のコンデンスポット内と低圧側のコンデンスポット内の蒸気の凝縮速度に差異が生じないようにすることができ、各コンデンスポット内の蒸気圧力による導圧配管内のシール水への加圧が正常になり、差圧発信器で測定するプロセス値に誤差を生じるということがなく、正確な蒸気流量の測定を行える。その結果、コンデンスポットを自由に配置することが可能となる。

また、本発明によれば、コンデンスポットに設ける冷却手段を複数枚の放熱フィンとし、当該放熱フィンをコンデンスポットに対して着脱自在としているため、放熱フィンの大きさや枚数を変えることによって、放熱量を自由に調整することができ、その結果、コンデンスポット内の蒸気の凝縮速度を調整することができる。

本発明の一実施形態に係るコンデンスポット用いた差圧式流量計の概略図である。 冷却手段を設けたコンデンスポットの斜視図である。 同じくコンデンスポットの正面図である。 同じくコンデンスポットの左側面図である。 冷却手段を構成する放熱フィンの斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るコンデンスポットの一部破断正面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るコンデンスポットの正面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るコンデンスポットの正面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るコンデンスポットの正面図である。 従来のコンデンスポット用いた差圧式流量計の概略図である。 同じく従来のコンデンスポット用いた差圧式流量計の概略図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るコンデンスポットを用いた差圧式流量計１の概略図を示し、当該差圧式流量計１は、例えば、蒸気タービン発電装置付きの廃棄物焼却処理プラントや原子力発電プラント等に使用されており、ボイラや原子炉で発生した蒸気Ｓを蒸気タービン発電装置等へ導く蒸気配管２に設けられ、蒸気配管２内を流れる蒸気流量の測定用として用いられている。

即ち、前記差圧式流量計１は、図１に示す如く、蒸気Ｓが流れる蒸気配管２内に設けたオリフィスプレートから成る絞り機構３と、２つの圧力を受けてこの両者の差を信号に変換し、外部へ発信する差圧発信器４と、絞り機構３の高圧側（上流側）の圧力を差圧発信器４に伝える高圧側の導圧配管５と、絞り機構３の低圧側（下流側）の圧力を差圧発信器４に伝える低圧側の導圧配管６と、高圧側の導圧配管５に介設され、蒸気Ｓを凝縮する高圧側のコンデンスポット７と、低圧側の導圧配管６に介設され、蒸気Ｓを凝縮する低圧側のコンデンスポット８と、高圧側の導圧配管５及び低圧側の導圧配管６に設けた三岐弁９等を備えている。
尚、差圧発信器には、温度・圧力補正機能を備えた差圧発信器が使用されている。また、絞り機構には、オリフィスプレートに替えてベンチュリやＶコーンを使用しても良い。更に、高圧側の導圧配管５及び低圧側の導圧配管６の外周面は、保温材（図示省略）により覆われている。

而して、前記差圧式流量計１によれば、蒸気配管２内の絞り機構３の高圧側（上流側）及び低圧側（下流側）からそれぞれ取り出された蒸気Ｓは、高圧側の導圧配管５及び低圧側の導圧配管６を介して高圧側のコンデンスポット７及び低圧側のコンデンスポット８にそれぞれ導かれ、各コンデンスポット７，８内で凝縮して水となる。

蒸気配管２から高圧側のコンデンスポット７までの高圧側の導圧配管５と蒸気配管２から低圧側のコンデンスポット８までの低圧側の導圧配管６は、各コンデンスポット７，８により凝縮された水が蒸気配管２に戻る流れと、蒸気配管２内の蒸気Ｓが各コンデンスポット７，８内へ流れ込む流れとがあり、また、蒸気圧力を各コンデンスポット７，８内に伝達する機能を有する。

更に、高圧側のコンデンスポット７から差圧発信器４までの高圧側の導圧配管５と低圧側のコンデンスポット８から差圧発信器４までの低圧側の導圧配管６は、予めシール水で満たされており、高温の蒸気Ｓが直接差圧発信器４に触れないようにし、差圧発信器４を熱から保護している。

高圧側のコンデンスポット７内の蒸気圧力及び低圧側のコンデンスポット８内の蒸気圧力が高圧側の導圧配管５内のシール水及び低圧側の導圧配管６内のシール水を加圧することにより差圧発信器４に圧力が伝達され、その結果、差圧発信器４がプロセス値を測定し、蒸気配管２内の蒸気流量が算出される。

そして、前記差圧式流量計１においては、高圧側のコンデンスポット７及び低圧側のコンデンスポット８のうち、蒸気Ｓの凝縮速度の遅い方のコンデンスポット７にコンデンスポット７内の蒸気Ｓの凝縮速度を調整する冷却手段１０を設け、高圧側のコンデンスポット７の凝縮速度と低圧側のコンデンスポット８の凝縮速度が同じになるようにしている。

例えば、図１に示す如く、設置スペースの問題で低圧側のコンデンスポット８が高圧側のコンデンスポット７よりも蒸気配管２から離れた位置に配置され、低圧側のコンデンスポット８の導圧配管６が長くなっている場合には、高圧側のコンデンスポット７の方が低圧側のコンデンスポット８よりも凝縮速度が遅くなっているため、高圧側のコンデンスポット７に冷却手段１０を設ける。

尚、図示していないが、高圧側のコンデンスポット７及び低圧側のコンデンスポット８の両方に冷却手段１０を設け、高圧側のコンデンスポット７に設ける冷却手段１０の放熱量が低圧側のコンデンスポット８に設ける冷却手段１０の放熱量よりも多くなるようにし、高圧側のコンデンスポット７の凝縮速度と低圧側のコンデンスポット８の凝縮速度が同じになるようにしても良い。

図２〜図４は冷却手段１０を設けた低圧側又は高圧側のコンデンスポット７，８を示し、当該コンデンスポット７，８は、両端が閉鎖された中空円筒状の胴部７ａ，８ａの外周面に冷却手段１０を設けたものであり、胴部７ａ，８ａの一端面に蒸気配管２からの蒸気Ｓを導く導圧配管５，６が接続される入口７ｂ，８ｂが形成され、また、胴部７ａ，８ａの外周壁の下側面にシール水で満たされた導圧配管５，６が接続される出口７ｃ，８ｃが形成されている。

前記冷却手段１０は、コンデンスポット７，８の外面（この実施形態では、胴部７ａ，８ａの外周面）に設けた複数枚の放熱フィン１１から成り、各放熱フィン１１は、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に着脱自在に取り付けられている。

即ち、複数枚の放熱フィン１１は、図２〜図５に示す如く、放熱性に優れた金属板をＬ字状に折り曲げることにより形成されており、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に密着し、コンデンスポット７，８の軸線方向に沿う細長い板状の取り付け部１１ａと、取り付け部１１ａに垂直に連設され、コンデンスポット７，８の半径方向で且つ軸線方向に沿う長方形の板状の放熱部１１ｂと、前記取り付け部１１ａと放熱部１１ｂの境界部分に形成され、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に巻き付け固定される金属製の取り付けバンド１２が挿通される複数のバンド通し穴１１ｃとを備えている。

また、各放熱フィン１１の取り付け部１１ａは、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に密着するように胴部７ａ，８ａの外周面に沿う円弧状に形成されている。

更に、放熱フィン１１には、大きさの異なる放熱フィン１１が数種類用意されており、放熱フィン１１の大きさと使用枚数を変えることによって、放熱量を自由に調整できるようになっている。

前記取り付けバンド１２は、放熱フィン１１のバンド通し穴１１ｃに挿通され、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に巻き付けられる可撓性を有する金属製のバンド部１２ａと、バンド部１２ａの一端に設けられ、バンド部１２ａの他端を着脱自在に係止する係止金具１２ｂとを備えている。この取り付けバンド１２には、従来公知の金属製の結束バンド等が使用されている。

尚、取り付けバンド１２の構成は、上記の実施形態のものに限定されるものではなく、放熱フィン１１をコンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に巻き付け固定することができれば、如何なる構成であっても良いことは勿論である。

而して、前記放熱フィン１１は、複数本の取り付けバンド１２によりコンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に円周方向に所定の間隔を空けて着脱自在に取り付けられており、放熱フィン１１の大きさと取り付け枚数を変えることによって、放熱量を自由に調整できるようになっている。

上述した冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を用いた差圧式流量計１においては、高圧側と低圧側の導圧配管５，６の長さが変化したり、コンデンスポット７，８の設置環境が変化したりした場合でも、高圧側のコンデンスポット７と低圧側のコンデンスポット８内の蒸気Ｓの凝縮速度に差異が生じないようにすることができ、各コンデンスポット７，８内の蒸気圧力による導圧配管５，６内のシール水への加圧が正常になり、差圧発信器４で測定するプロセス値に誤差を生じるということがなく、正確な蒸気流量の測定を行える。その結果、コンデンスポット７，８を自由に配置することができる。

また、この差圧式流量計１においては、コンデンスポット７，８に設ける冷却手段１０を複数枚の放熱フィン１１とし、当該放熱フィン１１をコンデンスポット７，８に対して着脱自在としているため、放熱フィン１１の大きさや枚数を変えることによって、放熱量を自由に調整することができ、その結果、コンデンスポット７，８内の蒸気Ｓの凝縮速度を調整することができる。

このように、冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を用いた差圧式流量計１においては、正確な蒸気流量の測定を行えるので、例えば、蒸気タービン発電装置付きの廃棄物焼却処理プラントに設置した場合、蒸気流量の測定値に誤差が生じることがなくなり、廃棄物焼却処理プラントが自動燃焼制御を行っている場合に、廃棄物供給量や燃焼空気量等を正確に制御することができる。

尚、上記の実施形態においては、放熱フィン１１をコンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの略全周に着脱自在に取り付けたが、他の実施形態においては、胴部７ａ，８ａの外周面で且つコンデンスポット７，８内の水面より上の位置に複数枚の放熱フィン１１を着脱自在に取り付けても良い。

また、上記の実施形態においては、放熱フィン１１をコンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に着脱自在に取り付けたが、他の実施形態においては、胴部７ａ，８ａの外周面の他に胴部７ａ，８ａの端面（入口７ｂ，８ｂを形成していない方の端面）にも放熱フィン１１を着脱自在に取り付けても良い。

更に、上記の実施形態においては、放熱フィン１１を長方形の板状に形成し、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に円周方向に沿って複数枚設けたが、他の実施形態においては、放熱フィン１１を環状の板状に形成し、コンデンスポット７，８の胴部７ａ，８ａの外周面に軸方向に沿って複数枚設けても良い。

図６は冷却ジャケット１３から成る冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を示し、当該コンデンスポット７，８は、胴部７ａ，８ａの外周面に一定の間隔を空けて円筒状の外周壁１４を配設し、胴部７ａ，８ａの外周面と外周壁１４との間に冷却水Ｗが流れるジャケット１３を形成したものであり、ジャケット１３に冷却水Ｗを流すことによって、蒸気Ｓの凝縮速度を調整できるようになっている。尚、図において、１４ａは外周壁１３に形成した冷却水Ｗの入口、１４ｂは冷却水Ｗの出口である。

図７は冷却配管１５から成る冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を示し、当該コンデンスポット７，８は、冷却水Ｗが流れる冷却配管１５を胴部７ａ，８ａの外周面に密着した状態で巻き付けたものであり、冷却配管１５に冷却水Ｗを流すことによって、蒸気Ｓの凝縮速度を調整できるようになっている。尚、このコンデンスポット７，８は、冷却配管１５の巻き数を変えることにより蒸気Ｓの凝縮速度を調整することができる。

図８は冷却ノズル１６から成る冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を示し、当該コンデンスポット７，８は、胴部７ａ，８ａの周囲に冷却気体Ａ（空気）を吹き付ける冷却ノズル１６を配設したものであり、冷却ノズル１６から胴部７ａ，８ａに冷却気体Ａを吹き付けることによって、蒸気Ｓの凝縮速度を調整できるようになっている。尚、このコンデンスポット７，８は、冷却ノズル１６の本数を変えることにより蒸気Ｓの凝縮速度を調整することができる。

図９は冷却ファン１７から成る冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を示し、当該コンデンスポット７，８は、胴部７ａ，８ａの周囲に空気Ａを送り込む冷却ファン１７を配設したものであり、冷却ファン１７から胴部７ａ，８ａに空気Ａを送り込むことによって、蒸気Ｓの凝縮速度を調整できるようになっている。

図６〜図９に示す冷却手段１０を設けたコンデンスポット７，８を用いた差圧式流量計１も、放熱フィン１１を設けたコンデンスポット７，８を用いた差圧式流量計１と同様の作用効果を奏することができる。

１は差圧式流量計、２は蒸気配管、３は絞り機構、４は差圧発信器、５は高圧側の導圧配管、６は低圧側の導圧配管、７は高圧側のコンデンスポット、７ａは胴部、７ｂは入口、７ｃは出口、８は低圧側のコンデンスポット、８ａは胴部、８ｂは入口、８ｃは出口、９は三岐弁、１０は冷却手段、１１は放熱フィン、１１ａは取り付け部、１１ｂは放熱部、１１ｃはバンド通し穴、１２は取り付けバンド、１２ａはバンド部、１２ｂは係止金具、１３は冷却ジャケット、１４は外周壁、１４ａは入口、１４ｂは出口、１５は冷却配管、１６は冷却ノズル、１７は冷却ファン、Ｓは蒸気、Ｗは冷却水、Ａは冷却気体（空気）。

Claims (3)

1. 蒸気流量の測定用として用いられ、導圧配管により導かれた蒸気を凝縮するコンデンスポットにおいて、前記コンデンスポットに、コンデンスポット内の蒸気の凝縮速度を調整する冷却手段を設け、前記冷却手段は、コンデンスポットの外面に着脱自在に取り付けた複数枚の放熱フィンから成り、前記複数枚の放熱フィンは、金属板をＬ字状に折り曲げることにより形成されており、コンデンスポットの外周面に密着してコンデンスポットの軸線方向に沿う板状の取り付け部と、取り付け部に連設され、コンデンスポットの半径方向で且つ軸線方向に沿う板状の放熱部と、前記取り付け部と放熱部の境界部分に形成され、コンデンスポットの外周面に巻き付け固定される金属製の取り付けバンドが挿通される一つ又は複数のバンド通し穴とを備えていることを特徴とするコンデンスポット。
2. 蒸気が流れる蒸気配管内に設けた絞り機構と、差圧発信器と、絞り機構の上流側の圧力を差圧発信器に伝える高圧側の導圧配管と、絞り機構の下流側の圧力を差圧発信器に伝える低圧側の導圧配管と、高圧側の導圧配管に介設され、蒸気を凝縮する高圧側のコンデンスポットと、低圧側の導圧配管に介設され、蒸気を凝縮する低圧側のコンデンスポットとを備えた差圧式流量計において、前記高圧側のコンデンスポット及び低圧側のコンデンスポットの何れか一方のコンデンスポット又は両方のコンデンサスポットを、請求項１に記載のコンデンスポットとしたことを特徴とする差圧式流量計。
3. 前記高圧側のコンデンスポット及び低圧側のコンデンスポットのうち、蒸気の凝縮速度の遅い方のコンデンスポットを、請求項１に記載のコンデンスポットとしたことを特徴とする請求項２に記載の差圧式流量計。

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