JPH02161202A - 蒸気タービンサイクルにおける脱気器圧力制御装置 - 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、蒸気タービンサイクルにおける脱気器圧力制
御装置に係り、特に脱気加熱室の圧力が補助蒸気の供給
量により調整されるようにした蒸気タービンサイクルに
おける脱気２ｇ圧力制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に蒸気タービンプラントにおける復水ラインには、
復水中の酸素、炭酸ガスを除去するための脱気器が設置
され、ボイラ、その他付属装置を腐蝕させないようにし
ている。

この脱気器には種々な形式のものがあるが、代表的なも
のとしては脱気加熱室と貯水タンクとを内部配管と均圧
配管とにより連結した構造のものがよく用いられている
。

この脱気器およびその蒸気圧力制御装置は、第３図およ
び第４図に示すようなもので以下これについて説明する
。

全体を１０で示す脱気器は、脱気加熱室１１と貯水タン
ク１２とからなり、これ等が図示のように内部配管１３
と均圧配管１４とにより連結されている。脱気加熱室１
１の上部には蒸気タービン・サイクルの復水器等に接続
される復水管１５が連結され調整弁１６により調整され
た復水が脱気加熱室１１に流される。この復水管１５が
開口する脱気加熱室１１の内部にはスプレィ１７が設け
られ復水管１５から流された復水が微粒子とされる。

前記脱気加熱室１１の側部には蒸気タービンに連結され
逆止弁１８を有する抽気管１９が連結され、この抽気管
１９から蒸気タービンの加熱抽気蒸気が供給される。こ
の加熱抽気蒸気は脱気加熱室１１の内部で前記微粒子に
接触させられ、前記微粒子が飽和）Ｈ度の高温蒸気と酸
素、炭酸ガス等の非凝縮性ガスとに分離される。この高
温蒸気は脱気加熱室１１の壁等で凝縮させられ飽和温度
の復水として前記貯水タンク１２に貯蔵され、また、非
凝縮性ガスは脱気加熱室１１の上部からベンドコンデン
サ（図示せず）を介して大気に放出され復水の脱気が行
われる。

前記貯水タンク１２には給水ポンプ２０が設けられ、こ
の給水ポンプ２０により蒸気タービンサイクルのボイラ
等に貯水タンク１２の復水が送られる。また、この貯水
タンク１２の復水は、タービンプラントが緊急停止した
場合においてボイラ等の給水源して利用され、あるいは
復水供給量が変動した場合における供給量の変動防止用
の調整水源として使用される。

そこで貯水タンク１２には復水の水位を検出する水位検
出器２１が設けられ、この信号により調節計２２を介し
て前記、１２！整弁１６が調整され蒸気タービンサイク
ルの復水管１５から復水が脱気加熱室１１に供給され所
定水位を維持し得るようになっている。

また、蒸気タービンプラントでは起動からある負ｒ１（
一般的に約２５％負荷）までは抽気蒸気が得られないの
で、この期間中においては脱気加熱室１１への加熱脱気
用の加熱蒸気は補助蒸気発生装置（図示せず）の補助蒸
気が使用される。そのため脱気加熱室１１には圧力検出
器２３が設けられ、圧力調節計２４を介して前記補助蒸
気発生装置に連結された調整弁２５が調整され、上記脱
気加熱室１１内の圧力が所定以下になったとき補助蒸気
発生装置からの蒸気が補助蒸気供給管２６を介して脱気
加熱室１１に供給されるようになっている。

この圧力制御装置は、上述のように脱気加熱室１１内の
圧力を一定に保持するものであるが、その他にタービン
トリップで抽気が遮断されることにより起こる脱気器圧
力の急降下を緩和させる脱気器圧力低下防止の機能がも
たせられることがある。すなわち、油気が遮断されると
脱気加熱室１１や貯水タンク１２の圧力が急に降下する
のに対し、貯水温度はすぐには変化しないので、貯水タ
ンク１２内の水が１１蒸発して気水混合状態となり、給
水ポンプ２０に必要な正味吸込水頭（以下ＮＰＳＨと言
う）を下回る状態になり、給水ポンプ２０にキャビテー
ション現象を発生ずることがある。そこで圧力降下割合
が一定値以上になると圧力調整計２４を介して調整弁２
５が作動され、脱気加熱室１１の圧力に無関係に補助蒸
気が脱気加熱室１１に供給される。

（発明が解決しようとする課題） このように脱気器において種々な安全装置、補助装置が
備えられ、脱気加熱室には適正な蒸気量が供給され、貯
水タンクの復水量も所望値に維持されている。しかし、
最近の蒸気タービンサイクルにはＦＣＢ運転（Ｆａｓｔ
−Ｃｕｔ−Ｂａｃｋ）と言われ送電線が事故を起こした
場合に定格負ｒＪから所内のみに電力を供給する急激な
低負荷運転が行なわれることがある。このＰＣＢ運転時
においては、脱気加熱室１１に供給される蒸気タービン
からの抽気蒸気が少なくなったりまたは遮断され、脱気
加熱室１１や貯水タンク１２内の圧力が急激に低下し、
脱気加熱室１１に供給される加熱蒸気は瞬時的に補助蒸
気発生装置からの補助蒸気に切替えられる。しかし圧力
検出器２３、圧力調節計２４および調整〈５の圧力低下
防止装置の圧力低下率の設定は負荷状態によって異なる
ため、低負荷からのＰＣＢ運転では圧力低下率が小さく
、高負荷からでは圧力低下率が大きくなるので、ある負
荷からのＰＣＢ運転では調整弁２５が所望通りに調整で
きなかだつり、調整できても所望の蒸気を脱気器加熱室
１１に供給できないことがある。

そこで貯水タンク１２の復水がフラッシュし再蒸発して
気水混合状態になる。これは脱気器加熱室１１の圧力が
貯水タンク１２の圧力より小さくなるために貯水タンク
１２の復水が再蒸発させられるためである。

これ等の関係を第４図によりさらに詳細に説明すると、
ＰＣＢ運転では脱気器加熱室１１と貯水タンク１２との
圧力が急激に低下するのに対し、貯蔵された復水の温度
はほぼ飽和温度を維持するためこの復水が再蒸発させら
れる。この再蒸発気体は均圧配管１４を通って矢印のよ
うに脱気器加熱室１１に送られ圧力バランスをするが、
再蒸発気体が多くなると均圧配管１４から脱気器加熱室
１１には送れない状態即ちチョークが生じ、圧力バラン
スが乱れてしまう。また、内部配管１３においても貯水
タンク１２から脱気器加熱室１１に逆流する再蒸発気体
が流れ対向二相流状態になり、脱気加熱室１１から貯水
タンク１２に流れる復水が制限され、最悪の場合には全
く流れない状態になる。そのため、貯水タンク１２の水
位は一時的に急低下してしまいＮＰＳＨを維持できず、
給水ポンプのトリップおよびボイラトリップが生じる。

本発明は、これ等の問題を解決するためにＰＣＢ運転時
においても貯水タンクの水位を維持することができるよ
うに、調整弁により最適の補助蒸気を脱気加熱室に供給
するようにした蒸気タービンサイクルの脱気器圧力、５
Ｊｆｉ装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、復水中の酸素、炭酸ガス等を加熱蒸気により
脱気させる脱気加熱室の圧力を検出する圧力検出器と、
前記脱気加熱室からの復水を貯蔵する貯水タンクの貯蔵
水温度を検出する温度検出器と、この温度検出器の温度
信号および圧力検出器の圧力信号を受けて前記脱気加熱
室に供給する補助蒸気供給量を算出制御する制御装置と
、この制御装置の出力信号により調整される調整弁とを
設けたものであり、また、復水中の酸素、炭酸ガス等を
加熱蒸気により脱気させる脱気加熱室の圧力を検出する
圧力検出器と、前記脱気加熱室からの復水を貯蔵する貯
水タンクの貯蔵圧力を検出する圧力検出器と、・これ等
両正力検出器からの圧力信号を受けその圧力偏差から前
記脱気加熱室に供給する補助蒸気供給量を算出制御する
制御装置と、この制御装置の出力信号により調整される
調整弁とを設けたものである。

（作　用） 蒸気タービンサイクルの復水器から復水が調整弁、スプ
レィ等を介して微粒子化されて脱気加熱室に送られる。

また、脱気加熱室の側部からは抽気蒸気あるいは調整弁
により調整された補助蒸気が供給され前記微粒子と接触
し凝縮蒸気と非凝縮の炭酸ガス等に分離され、凝縮蒸気
は復水となって貯水タンクに貯蔵され、非凝縮の炭酸ガ
ス等は大気に放出される。この脱気器において脱気加熱
室の圧力と貯水タンクの温度とが検出され、その検出値
からボイド率等が算出されそのボイド率等により前記調
整弁の調ｆｌ量が算出され、所定の補助蒸気が脱気加熱
室に供給され、ＰＣＢ運転時においても脱気加熱室の圧
力が貯水タンクの圧力より低下しないようにされるし貯
水タンクの貯蔵水も所定以下にならないようにされる。

また、貯水タンクの圧力信号と脱気加熱室の圧力信号か
ら脱気加熱室に供給する補助加熱蒸気の供給量が算出さ
れ、この算出結果から調節弁が調整され前記補助加熱蒸
気により脱気加熱室が所定の圧力に維持される。

（実施例） 以下本発明蒸気タービンにおける脱気器圧力制御装置の
一実施例を図面により説明する。なお、同図面において
第３図および第４図の従来の蒸気タービンにおける脱気
器圧力制御装置と同一部分は同一符号を以て説明し、そ
の詳細な説明は省略する。

第１図において貯水タンク１２には、これに貯蔵される
復水の温度検出器３０が設けられ、その出力信号がボイ
ド演算器３１に送られる。また、脱気加熱室１１の圧力
を検出する圧力検出器２３の出力信号が前記ボイド演算
器３１に送られるとともに圧力調節λ１２４に送られる
。

このボイド演算器３１は、比容積とエンタルピにより求
まる演算機能を佇し、蒸気圧力信号と復水温度信号とに
より圧力降下時の過度状態における復水の理想的な再蒸
発量即ちボイド量が算出される。このボイド演算器３１
の出力信号はボリュームチョーク演算器３２に送られ、
前記均圧配管１４の蒸気通過面積とボイド量とから均圧
配管１４のチョーク条件が演算される。ボリュームチョ
ーク演算器３２の出力信号はチョーク防止用弁開度発生
器３３に送られ、必要な加圧蒸気を得るような調節弁２
５の操作信号に変換される。このチョーク防止用弁開度
発生器３３の出力信号は加ｐ比較器３４に送られ、前記
圧力調節計２４の圧力調節信号と加算されて前記調節弁
２５が調整される。

この調整制御において、チョーク防止用弁開度発生器３
３による調節弁２５の操作量を算出する方法としては、
均圧配管１４のチョーク状態から決める方法、チョーク
状態に比例ゲインを乗算し調節弁２５の操作量を決める
方法あるいは脱気加熱室１１の容積から熱収支計算を行
い貯水タンク］２の復水が再蒸発を発生しないように調
節弁２５の操作量を決める方法等があるが、いずれの方
法を採用するかは使用条件により決定される。

このように脱気加熱室１１の圧力信号と貯水タンクとの
温度信号からボイド量、チョーク条件が算出され、この
出力信号により調整弁２５が調整され、脱気加熱室１１
に供給される補助蒸気を調整するようにしたからＰＣＢ
運転のような厳しい条件でも貯水タンクの圧力を脱気加
熱室１１の圧力よりＡくすることがない。そのため、蒸
気タービンプラントが停止し抽気蒸気が遮断されるよう
なことがあっても貯水タンクでの再蒸発の発生が防止さ
れ、貯水タンクの給水を過度に低下させるようなことも
ない。

第２図は、他の実施例を示すもので第１図と同一部分は
同一符号をもって説明する。

木脱気器圧力１．す御装置では脱気加熱室１］と貯水タ
ンク１２の双方に圧力検出器２３と４０とが設けられ、
この双方圧力検出器の圧力により脱気加熱室１１に供給
する補助蒸気量が算出され制御がされる。

即ち、圧力検出器４０の圧力信号は、圧力バランスゲイ
ン調整器４１に送られ貯水タンク１２と脱気加熱室１１
との大きさ、形状等から生じる圧力伝播特性か補正され
る。この補正信号は、圧力検出器２３の圧力ａ号ととも
に比較器４２に送られ、補正信号と圧力信号とが比較さ
れ、その偏差信号が反転防止用弁開度発生器４３に送ら
れる。

この反転防止用弁開度発生器４３は、脱気加熱室１１の
圧力が貯水タンク１２の圧力より小さくならないような
調整弁２５の開度とする反転防止の出力信号が得られる
ようにしである。この出力信号は前記圧力調節計２４の
圧力調節信号とともに加算比較器４４に送られ加算され
て前記調節弁２５が制御される。

そのため蒸気タービンプラントが停止し抽気蒸気が遮断
されるようなことがあっても脱気加熱室１１の圧力は貯
水タンク１２の圧力と比較しながら反転防止用弁開度発
生器４３が作動され、このＬＩＪ御信号により調節弁２
５が調整され補助蒸気が脱気加熱室１１に供給されるか
ら、脱気加熱室１１の圧力を貯水タンク１２の圧力より
降下させることがない。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように脱気加熱室には温度検出器を、ま
た貯水タンクには圧力検出器を設け、この雨検出器の検
出信号からボイド量、チョーク条件を算出し、この出力
信号により調整弁２５を調整し、脱気加熱室に供給する
補助蒸気量を決めるようにしたから、ＰＣＢ運転のよう
に負荷条件が急激に変動する場合であっても脱気加熱室
には常に所望の蒸気が供給され貯水タンクに再蒸気を発
生させることがないし、この貯水タンクに貯蔵される複
水量を低下させることがない、従って、給水ポンプは貯
水タンクの復水量の不足により運転不能にしたり、ボイ
ラの給水トリップを起こすことがない。

また、脱気加熱室と貯水タンクの双方に圧力検出器を設
け、この双方の検出器から脱気加熱室と貯水タンクの圧
力状態を監視しなから脱気加熱室に供給する補助蒸気量
を決めるようにしたから、ＰＣＢ運転のような急激な負
荷条件でも前記温度と圧力検出の場合と同様に脱気加熱
室には常に所望の蒸気が供給され貯水タンクの復水量を
低下させることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明蒸気タービンサイクルにおける脱気器
圧力制御装置の主要部を示すブロック線図、第２図は、
第１図の脱気器圧力制御装置の他の実施例を示すブロッ
ク線図、第３図は、従来−般に用いられている蒸気ター
ビンサイクルの脱気器圧力制御装置の主要部を示すブロ
ック線図、第４図は、第３図の一部を断面をもって示す
ブロック線図である。 １０・・・脱気器、１１・・・脱気加熱室、１２・・・
貯水タンク、１３・・・内部配管、１４・・・均圧配管
、１５・・・復水管、１６．２５・・・調整弁、１８・
・・逆止弁、１９・・・給水管、２０・・・給水ポンプ
、２１・・・水位計、２２．２４・・・調節計、２３・
・・圧力検出器、２６・・・補助給水管、３０・・・温
度検出器、３１・・・ボイド率演算器、３２・・・ポリ
ュムチョーク演算器、３３・・・チョーク防止用開度発
生器、３４・・・比較器、４゜・・・圧力検出器、４１
・・・圧力バランスゲイン調整器、４３・・・反転防止
用弁開度発生器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、復水中の酸素、炭酸ガス等を加熱蒸気により脱気さ
   せる脱気加熱室の圧力を検出する圧力検出器と、前記脱
   気加熱室からの復水を貯蔵する貯水タンクの貯蔵水温度
   を検出する温度検出器と、この温度検出器の温度信号お
   よび圧力検出器の圧力信号を受け前記脱気加熱室に供給
   する補助蒸気供給量を算出制御する制御装置と、この制
   御装置の出力信号により調節される調節弁とを有する蒸
   気タービンサイクルにおける脱気器圧力制御装置。 ２、復水中の酸素、炭酸ガス等を加熱蒸気により脱気さ
   せる脱気加熱室の圧力を検出する圧力検出器と、前記脱
   気加熱室からの復水を貯蔵する貯水タンクの貯蔵圧力を
   検出する圧力検出器と、これ等両圧力検出器の圧力信号
   を受けその圧力偏差から前記脱気加熱室に供給する補助
   蒸気供給量を算出制御する制御装置と、この制御装置の
   出力信号により調整される調整弁とを有する蒸気タービ
   ンサイクルにおける脱気器圧力制御装置。