JPH0211805A - 湿分分離加熱器異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービンプラントに係り、特に高圧タービ
ンと低圧タービンとの間にあってサイクル蒸気中に含ま
れる湿分を取除き、さらにこれを加熱するように構成さ
れた湿分分離加熱器に付設される異常検出装置に関する
。

（従来の技術） 一般に、原子力発電用蒸気タービンプラントでは原子炉
で発生する蒸気は飽和蒸気または若干の湿り蒸気であり
、この蒸気か高圧タービン内で膨張を遂げたときに湿り
度は１０％を超える程の大きな値となる。この湿分を多
量に含む蒸気がそのまま低圧タービンに送られると、蒸
気の流動は湿分のために著しく阻害され１、効率の低Ｆ
を招くと共に、湿分によって動翼等か浸食を受ける等の
不具合が生しるため、湿分を１％以内に抑えるための様
々な工夫かなされている。その代表的な仕組は高圧ター
ビンと低圧タービンとを結ぶ再熱蒸気管の経路に湿分分
離加熱器を設ける方法であり、およそ次のように構成さ
れている。

すなわち、第３図において、原子炉１で発生した蒸気は
主蒸気管２を介して高圧タービン３に導かれ、そこで膨
張を遂げて後、高圧タービン３から再熱蒸気管４を通し
て湿分分離器５ａ、５ｂ、第１段加熱器６ａ、６ｂおよ
び第２段加熱器７ａ、７ｂを有する湿分分離加熱器８に
導かれる。湿分分離器５ａ、５ｂでは蒸気中の大部分の
湿分が除去され、続いて導かれる第１段および第２段加
熱器６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂて残りの湿分も加熱蒸気に
よって蒸発させられ、湿分分離加熱器８の出口では過熱
蒸気となる。ここで、第１段加熱器６ａ、６ｂの加熱蒸
気としては高圧タービン３の適当な圧力の段落から抽出
されて第１段加熱蒸気管９ａ、９ｂを通して送られる蒸
気が、また第２段加熱器７ａ、７ｂの加熱蒸気には主蒸
気管２から抽出されて第２段加熱蒸気管１０ａ、１０ｂ
を通して送られる蒸気かそれぞれ用いられる。この後、
蒸気は湿分分離加熱器８から再熱蒸気管４を通って低圧
タービン１１に導かれ、そこで膨張して仕事を行ない、
排気として復水器１２に排出され、そこで凝縮させられ
る。復水は復水器１２から復水ポンプ１３によって抽出
され、低圧給水加熱器１４へ、さらに給水ポンプ１５に
よって高圧給水加熱器１６へ送られ、高温の給水となっ
て原子炉１へ供給される。

また、第１段および第２段加熱器６．７にて加熱蒸気か
凝縮してドレンが生じるため、第１段加熱蒸気用ドレン
タンク１７ａ、１７ｂおよび第２段加熱蒸気用ドレンタ
ンク１８ａ、１８ｂが設けられ、それらの間は各々トレ
ン回収管１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂによって結ば
れてドレンか回収されるようになっている。さらに、ド
レンタンク］　７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂに備えら
れる水位計（図示せず）によってドレン管２１ａ、２　
ｌ　ｂ、２２ａ、２２ｂの経路に設けられた調節弁２３
ａ、２３ｂ、２４　ａ、２４ｂの開度が調節され、ドレ
ンの水位が一定に保たれる。また、第１段および第２段
加熱器６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂと高圧給水加熱器１６と
の間は第１段加熱蒸気用ベント管２５ａ、２５ｂおよび
第２段加熱蒸気用ベント管２６ａ、２６ｂによって結ば
れ、常時、微量の加熱蒸気かこれらのベント管２５ａ、
２５ｂ、２６ａ、２６ｂを通って高圧給水加熱器１６に
流れるようになっている。なお、図中句号２７および２
８ａ、２８ｂは第１段および第２段加熱蒸気止め弁をそ
れぞれ示している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、第１段および第２段加熱器６ａ、６　ｂ　−
、７ａ、７ｂは、いわゆる多管式熱交換器の一種であり
、伝熱面を構成する要素として伝熱管が多数使用されて
いる。この場合、加熱蒸気は伝熱管の内側を流動しつつ
、伝熱面によって隔てられたサイクル側の蒸気に熱を放
出して温度降下させられるが、何らかの原因により伝熱
管に破断事故が発生すると、圧力差により加熱蒸気が破
損箇所を通ってサイクル側の蒸気に噴き出し、双方の蒸
気が混ざり合って湿分分離加熱器８を通過し、再熱蒸気
管４に流れてしまう。このような不ｌ１ｌｌｌの事態が
発生し、そのまま放置されると低圧タービン１１および
湿分分離加熱器８において次のような問題が生じる。

すなわち、湿分分離加熱器８の適用を図る場合に第３図
に示される１台とは別にもう１台の湿分分離加熱器８が
組込まれる場合があり、別々の再熱蒸気管４を経て流れ
る蒸気か低圧タービン１１の入口で合流させられるとき
、加熱蒸気の漏洩があった方の高温蒸気と接する低圧タ
ービン１１の領域と、正常に機能している湿分分離加熱
器８を通過して流れる適正温度の蒸気と接する領域との
間に温度分布の偏りか生じる危険性がある。このため、
低圧タービン１１、特にケーシングに不均一な熱膨張か
生じて回転部分との接触を引き起こす懸念がある。

一方、−本の伝熱管の破断はこれに隣接する他の伝熱管
に高圧蒸気による励振力を及はす。このとき、他の伝熱
管の振動が激しくなり、万一伝熱管の固有振動数と一致
するようなことがあると、共振か引き起こされ、他の伝
熱管は短時間のうちに破損してしまう。

従来、このような湿分分離加熱器８の損傷および低圧タ
ービン１１ての異常な熱膨張の発生等の異常事態に対す
る有効な対策は採られてなく、これらの機器の安全性に
ついて配慮が求められている。

本発明の目的は伝熱管における異常の発生を湿分分離加
熱器の外で速やかに検出し、機器の安全性を高めるよう
にした湿分分離加熱器異常検出装置を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明による湿分分離加熱器異常検出装置は検出された
一の加熱器から流出するドレンａ量と、他の加熱器から
流出するドレン流量信号とに基づいて演算を行ない、偏
差信号を出力する演算装置と、この演算装置から入力さ
れる偏差信号が予め決められた値を超えた場合に加熱器
ドレン流量異常信号を出力する流量異常検出装置とを備
えることを特徴とするものである。

（作用） 本発明において、演算装置は検出器からの信号を受けて
、−の加熱器から流出する加熱器ドレン流量信号と、他
の加熱器から流出する加熱器ドレン流量信号とに基づい
て偏差信号を得るように構成され、またこの演算装置か
ら与えられる偏差信号を受けて、そのレベルが予め決め
られた値の範囲ないにあるうちは信号を出力せず、一方
その範囲を超えた場合には加熱器ドレン流量異常信号を
出力するように流量異常検出装置が構成される。

これにより、一つの加熱器と他の加熱器の相互の間てド
レン流量の異常の有無に従い、伝熱管の破断を検知する
ことが可能になる。

（実施例） 本発明の実施例を第１図および第２図を参照して説明す
る。

なお、第１図中、第３図に示される構成と同一のものに
は同一符号を（−１しており、これらについては説明を
省略する。

第１図において、第１段加熱器６ａ、６ｂからドレン回
収管１．９ａ、１９ｂ通して第１段加熱蒸気用トレンタ
ンク１７ａ、１７ｂに回収されるドレンの流量が流量検
出器３１ａ、３１ｂにより、また第２段加熱器７ａ、７
ｂからドレン回収管２０ａ、２０ｂを通して第２段加熱
蒸気用ドレンタンク１３ａ、１８ｂに回収されるドレン
の流量が流量検出器３２ａ、３２ｂによりそれぞれ検出
され、第１段加熱器ドレン流量信号ａ、ｂおよび第２段
加熱器ドレン流量信号ｃ、ｄとして湿分分離加熱器異常
検出装置３３に出力される。

第２図において、湿分分離加熱器異常検出装置３３では
これらの検出された信号に基づいて次の演算か行なわれ
る。すなわち、演算器３４において、第１段加熱器ドレ
ン流量信号ａと第１段加熱器ドレン流量信号すとに基づ
いて偏差を求める演算が行なわれ、第１段加熱器ドレン
流量偏差信号ｅがつくられる。同様に演算器３５にて第
２段加熱器ドレン流量信号Ｃと第２段加熱器ドレン流量
信号ｄとに基づいて偏差を求める演算が実行され、第２
段加熱器ドレン流量偏差信号ｆがつくられる。

これらの第１段および第２段加熱器ドレン流量偏差信号
ｅＳ　ｆは各々流量異常検出回路３６．３７により出力
され、信号レベルが判定されて一定のレベルを超えた場
合には第１段加熱器ドレン流量異常信号ｇおよび第２段
加熱器ドレン流量異常信号りがタイマー３８．３９に出
力される。ここで、タイマー３８．３９は限時復帰形と
して構成され、入力時間が一定時間継続して与えられる
場合に第１段加熱器伝熱管異常発生信号ｉおよび第２段
加熱器伝熱管異常発生信号ｊが出力される。

次に、上記構成による湿分分離加熱器異常検出装置の作
用を説明する。第１段加熱器６ａ、６ｂの伝熱管に異常
かないとき、演算器３４に加えられる第１段加熱器ドレ
ン流量信号ａと、逆向きの第１段加熱器ドレン流量信号
すとはほぼ等しい値であり、演算器３４から流量異常検
出回路３６に出力される偏差信号ｅはほぼ零に近く、流
量異常検出回路３６で出力を生じるまでに至らない。し
たかって、このとき第１段加熱器ドレン流量異常信号ｇ
がタイマー３８に出力されることはない。

一方、第１段加熱器６ａ、６ｂのうち、例えば第１段加
熱器６ａにおいて、−本の伝熱管に破断が生じ、内部を
流れる加熱蒸気が被加熱蒸気中に噴き出すと、ドレン回
収管１９ａを流れるドレン塁が減少し始める。このため
、第１段加熱器ドレン流量信号ａの値はそれまでと比べ
て小さくなり、演算器３４から流量異常検出回路３６に
出される偏差信号ｅは大きくなる。この大きな値の偏差
信号ｅは流量異常検出回路３６に予め与えられた値を超
えるためにタイマー３８に対して第１段加熱器伝熱異常
信号ｇか続けて出力され、湿分分離加熱器異常検出回路
３３から第１段加熱器伝熱管異常発生信号ｌが外部装置
に向けて警報として発せられる。

なお、上記説明は第１段加熱器６ａ、６ｂの伝熱管にお
いて、破断か生じた場合を想定した説明であるか、第２
段加熱器７ａ、７ｂにも同等の手段か備えられており、
伝熱管の破断事故発生時には第２段加熱器伝熱管異常発
生信号ｊが出力される。

また、本実施例のタイマー３８．３９は第１段および第
２段加熱器６ａ、６ｂ、７ａ、７ｂにおけるドレン二の
変動が一過性である場合に無用な制御動作が生じないよ
うにするために設けられるもので、適切な時間設定によ
り、装置の信頼性を高めることが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は−の加熱器がら流出する加
熱器ドレン流量信号と、他の加熱器から流出する加熱器
ドレン流量信号とに基づいて偏差信号を得て、この偏差
信号が予め決められた値の範囲内にあるうちは（５号を
出力せず、一方その範囲を超えた場合に加熱器トレン流
量異常信号を出力するようにしているから、伝熱管にお
ける異常の発生を湿分分離加熱器の外で正確に検知する
ことができ、湿分分離加熱器および低圧タービン等の機
器に悪影響が及ぶのを未然に防止することが可能である
。

したがって、本発明によれば蒸気タービンプラントの機
器の安全性が高められるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による湿分分離加熱器異常検出装置の全
体を示す構成図、第２図は異常検出装置の回路接続図、
第３図は従来の蒸気タービンプラントの系統図である。 ６ａ、６ｂ・・第１段加熱器 ７ａ、７ｂ・・第２段加熱器 ３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ−流量検出器］２ ３３　・・ ３４、３ ３６、３ ３８、３ ４０　・・ ４１　・・　・ ・湿分分離加熱器異常検出装置 ５・・演算器 ７・・・流量異常検出回路 ９・・タイマ ・・アンド回路 ・温度異常検出回路 代理人　弁理士　則　近　憲　侑 同　　　　第子丸　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 検出された一の加熱器から流出するドレン流量信号と、
   他の加熱器から流出するドレン流量信号とに基づいて演
   算を行ない、偏差信号を出力する演算装置と、この演算
   装置から入力される偏差信号が予め決められた値を超え
   た場合に加熱器ドレン流量異常信号を出力する流量異常
   検出装置とを具備してなる湿分分離加熱器異常検出装置
   。