JPH03260502A - 給水加熱器のドレン水位制御装置 - 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） 本発明は火力または原子力発電プラント等の熱交換器と
して使用される給水加熱器のドレン水位制御装置に関す
る。

（従来の技術） 火力または原子力発電プラントにおいては、蒸気タービ
ンで仕事を終えた蒸気を復水器に導いて復水化させ、こ
れによって得られた復水を複数段の給水加熱器を通して
加熱し昇温させた後、ホイラまたは原子炉内に環流させ
るようにしている。

上記給水加熱器の熱源としては、高圧或いは低圧タービ
ンから抽気した蒸気が利用される。この蒸気は、給水加
熱器での復水との熱交換によって冷却され、ドレン水と
なって給水加熱器内に貯溜された後、次段の給水加熱器
及び復水器に送り込まれる。

給水加熱器には、一般に高圧な給水が行われるため、給
水加熱器として管式熱交換器（加熱管）が通常採用され
、この加熱管（給水加熱器）は、管内に給水を、管外に
上記抽気蒸気及びその凝縮したドレン水を夫々流動させ
ることによって、加熱管の内外表面で熱交換を行うよう
構成され、ドレン冷却部にこれらドレン水が貯溜される
。

ここに、給水加熱器の効率は、この貯溜されたドレン水
の水位によって大幅に変動するため、給水加熱器には、
ドレン水の水位を所定のレベルに制御するための水位制
御装置が一般に備えられている。

第５図は、従来の一般的なドレン水位制御装置を夫々備
えた給水加熱器を複数段（図示では６段）に配置したも
のを示し、第１給水加熱器１で発生したドレン水は、順
次次段、即ち、第２給水加熱器２、第３給水加熱器３、
第４給水加熱器４、第５給水加熱器５、第６給水加熱器
へとカスケードに導入されるとともに、その一部は復水
器７へ導入される。

各給水加熱器１〜６には、ドレン水位制御装置が夫々備
えられているのであるが、ここで第１給水加熱器１を代
表して説明する。

第１給水加熱器１には、２個の第１および第２水位検出
器８，９が設けられ、各水位検出器８゜９に標準水位（
Ｎ　Ｗ　Ｌ　ｍｍ　）を設定値とする第１水位調節計ｌ
Ｏとこの標準水位よりも所定量だけ高い値（ＮＷＬ＋α
モ）を設定値とする第２水位調節計１１がそれぞれ接続
される。上記第１水位検出器８の出力は、第１水位調節
計１０に伝えられ、第１給水加熱器１と第２給水加熱器
２との間を連結する配管に介装された水位調節弁１２に
導かれてその開度を制御し、また上記第２水位検出器９
の出力は、第２水位調節計１１に伝えられ、第１給水加
熱器１と復水器７との間を連結する配管に介装されたバ
イパス調節弁１３に導かれてその開度を制御する。

ここに、これらの両水位調節弁１２．１３は、夫々独立
した制御ができるようなされている。

そして、各水位調節弁１２．１３の動作は、各水位検出
器８．９の水位信号と、各水位調節計１０．１１の持つ
水位設定値との偏差に基づく水位調節計１０．１１での
制御演算（ＰＩＤ演算）による出力信号によって行われ
る。

一般に、発電プラントの運用上、通常時のドレン水位は
、水位調節弁１２のみによって標準水位（Ｎ　Ｗ　Ｌ　
ｍｍ　）に制御され、プラント負荷変化が著しい場合等
により水位調節弁１２のみではドレン水の排出が不可能
となり、これによってドレン水位が標準水位よりも高い
値（ＮＷＬ＋αｍｍ）に達した時に、バイパス調節弁１
４が開いて、ドレン水の復水器７への回収が行われるよ
うなっている。

第２図に給水加熱器の内部構造により決定されるドレン
溜り部での水位位置に対する断面積（これを、制御面積
という）を示す。これにより、水位位置により制御面積
が変化することが判る。

このことは、各水位位置のおいて同一の制御面積を有す
るものに対し、制御対象として安定した水位制御を行う
ことが困難であることを意味する。

特に、プラント負荷変化が大きい場合には、この傾向が
助長され、水位変動がかなり大きくなる。

即ち、水位調節計の比例演算定数である比例ゲを高めた
り、積分時間を短くすることにより、ドレン水位の変動
を小さくすることが考えられるが、それはあくまでも各
水位位置で同一の制御面積を有するとうい条件の下のみ
であり、かつ制御演算定数の設定は、ある一つのポイン
トに限られる。

したがって、制御面積がその水位位置により急激に変化
する構造を有するものにあっては、このような調整を行
っても、ドレン水位の異常上昇若しく下降に繋がってし
まうのである。

（発明が解決しようとする課題） 上記のように、従来の一般的なドレン水位制御装置にお
いては、例え水位調節計の制御演算定数の調整によって
制御性を改善しようとしても、この制御演算定数の最適
設定は、ある一つのポイントに限られてしまうため、各
水位位置で同一の制御面積を有するという条件の下では
可能であっても、制御面積がその水位位置によって急激
に変わる場合にはドレン水位の安定を図ることが困難で
、ドレン水位の異常上昇若しくは下降を招いてしまうと
ともに、ドレン水位整定までに多くの時間がかかってし
まうのが現状である等の問題点があった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、制御
面積がその水位位置によって急激に変わる場合にあって
も、ドレン水位を安定させ、ドレン水位の異常上昇若し
くは下降を押えて、ドレン水位をより素早く整定できる
ようにしたものを提供す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） 上記目的を達成するため、本発明に係る給水加熱器のド
レン水位制御装置は、給水加熱器に標準水位を設定する
水位調節計を設置し、この水位調節計からの信号に基づ
き下段に位置する給水加熱器との間を連結するドレン配
管に介装した水位調節弁の開度を制御するようにした給
水加熱器のドレン水位制御装置において、給水加熱器内
におけるドレン水の流入量と流出量の差、水位位置にお
ける制御面積、およびドレン水位の制御範囲から積分時
間を算出し、この算出した積分時間が安定な系として必
要な積分時間より長くなるよう前記水位調節弁の開度の
制御を補正するドレン水位演算制御器を設けたものであ
る。

（作用） 上記ように構成した本発明によれば、給水加熱器におけ
る水位変動による制御面積の変化に合わせた実際の積分
時間をもとに、標準水位との編差による水位調節計の水
位調節弁の制御をドレン水位演算制御器で補正して、各
水位位置において常に安定な系として必要な積分時間を
確保し、これによってドレン水位の異常な上昇若しくは
降下を防止しかつドレン水位の整定を早めることができ
る。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係るドレン水位制御装置を備えたｎ
段目の給水加熱器ｎと、この下段の給水加熱器ｎ＋ｌを
取出して示すもので、上記従来例と同様に、上段の給水
加熱器ｎで発生したドレン水は次段の給水加熱器ｎ＋１
のカスケードに順次導入され、その一部は復水器７へ導
入されるようなされている。

また、給水加熱器ｎ（なお、給水加熱器ｎ＋１も同様で
あるので、ここでは給水加熱器ｎのみについて説明する
）には、２個の第１および第２水位検出器８．９が設置
され、各水位検出器８，９は標準水位（Ｎ　Ｗ　Ｌ　ｍ
ｍ　）を設定値とする第１水位調節計１０とこの標準水
位よりも所定量高い値（ＮＷＬ＋αｍｍ）を設定値とす
る第２水位調節計１１がそれぞれ接続される。第１水位
検出器８の出力は、第１水位調節計１０に伝えられ、給
水加熱器ｎと給水加熱器ｎ＋１との間を連結するドレン
配管に介装された水位調節弁１２に導かれてその開度を
制御している。また上記第２水位検出器９の出力は、第
２水位調節計１１に伝えられ、給水加熱器ｎと復水器７
との間を連結するドレン配管に介装されたバイパス調節
弁１３に導かれてその開度を、同様にして制御している
。

さらに、給水加熱器ｎのドレン水位制御装置には、積分
時間演算器１４、弁容量演算器１５、流量演算器１６、
制御面積演算器１７、比重補正演算器１８、温度検出器
１９、入口圧力検出器２０、弁差圧演算器２１および出
口圧力検出器２２が備えられる。これらの積分時間演算
器１４、弁容量演算器１５、流量演算器１６、制御面積
演算器１７、比重補正演算器１８および弁差圧演算器２
１等により、給水加熱器ｎのドレン水位を安定させるド
レン水位演算制御器２５が構成される。また、水位調節
弁１２には、この弁開度を検出する開度検出器２３がそ
れぞれ設置されている。

そして、第１水位検出器１０の出力信号は、制御面積演
算器１７にも伝えられる。この制御面積演算器１７には
、第２図に示す、給水加熱器ｎの持つ構造により決定さ
れる制御面積Ａと水位位置との関係を示す関数カーブが
設定され、水位位置により制御面積Ａの値が出力される
ようなされており、この出力信号は積分時間演算器１４
に入力される。

一方、水位調節弁１２の開度を検出する開度検出器２３
から出力信号は、弁容量演算器１５に入力される。この
弁差圧演算器（Ｃ，演算器）１５には、第３図に示す、
弁開度（弁リフト）と弁容量Ｃ７との関係を示す関数カ
ーブが設定され、弁開度により弁容量Ｃの値（Ｃ，値）
が出力されるようになっており、この出力信号は流量演
算器１６に人力される。この弁容量Ｃｖは、水位調節弁
１２の持つ固有の値であり、弁リフトに対する値として
表すことができるものである。

また、水位調節弁１２の入口圧力は、入口圧力検出器２
０で検出され信号Ｐ１として、この出口圧力は出口圧力
検出器２２で検出される信号Ｐ２として、夫々弁差圧演
算器２１に入力され、この弁差圧演算器２１で水位調節
弁１２の入口と出口の差圧ΔＰが、 ΔＰ＝Ｐ、　−Ｐ、、　　　　　　　・・・・・・（１
）として演算され、この信号が流量演算器１６に入力さ
れる。

さらに、水位調節弁１２の入口温度は、温度検出１９で
検出されて信号Ｔとして比重補正演算器１８に入力され
る。この比重補正演算器１８には、第４図に示す、温度
に対する比重補正値γの関係を示す関数カーブが設定さ
れ、温度の変化に対してその都度比重補正値γが出力さ
れ、この出力信号は流量演算器１６に人力される。

これにより、流量演算器１６には、上記の弁容量Ｃ１差
圧ΔＰおよび比重補正値γが入力され、これらの入力値
を下にして、流量演算器１６は水位調節弁１２を通過す
るドレン水の流量ＱＶを、として算出する。

一方、図示しないがこの上段に位置するｎ−１段目の給
水加熱器でも、これと同様な演算が行われて、ｎ−１段
目の給水加熱器と次段の給水加熱器ｎとの間のドレン配
管に介装した水位調節弁１２を通過したドレン水の流量
Ｑｖ′が求められ、両流量との差ΔＱｖ ΔＱＶ＝Ｑｖ−ＱＶ　　　　・・・・・・（３）が給水
加熱器ｎに対する水位変化流量となる。

この流量差ΔＱ、は、積分時間演算器１４に入力され、
この積分時間演算器１４は、この流量差ΔＱｖおよび上
記制御面積Ａとから積分時間Ｔ１即ち水位の制御範囲を
通過する時間を、として算出する。

この積分時間演算器１４には、給水加熱器のドレン水位
制御系として安定する積分時間Ｔ３ｖが予め設定され、
この安定する積分時間Ｔ８ｖと上記実際の積分時間Ｔと
が比較されて、この実際の積分時間Ｔが安定する積分時
間Ｔ、ｖより短くなった時に、出力信号Ｘが水位調節計
１０に出力される。

即ち、 Ｘ＝Ｔｓｖ−Ｔ・・・・・・（５） が演算され、このＸが正（Ｘ＞０）となった時に、出力
信号Ｘとして、水位調節計１０に出力されるのである。

そして、この水位調節計１０は、水位検出器８からの出
力信号と標準水位の編差に基ずく通常の出力信号に上記
出力信号Ｘを加算した出力信号を水位調節弁型２に出力
し、これによって水位調節弁１２の開度を制御する。

すなわち、通常は水位検出器８からの出力信号と標準水
位の偏差に基ずく出力信号により、水位調節弁１２を制
御し、これだけで応答できなくなった場合、例えば、実
際の積分時間が系として安定な積分時間を下廻った条件
の下に、出力信号Ｘを加算して水位調節弁１２を制御す
るのであり、これによって早く安定する系に導くととも
に、トレン水位の変動を最少限に押さえ、ドレン水位を
安定させることができる。

なお、上記実施例においては、水位調節弁１２を通過す
るドレン水の流量の計量を演算式に基づいて行っている
が、流量検出器を設置して直接求めることもできる。

また、水位調節弁１２の差圧および入口温度による比重
補正は、プラント負荷に対する関数カーブとして表すこ
ともできる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、ドレン水位演算
制御器によりプラント負荷変化時に伴う給水加熱器での
ドレン水位の異常上昇若しくは下降を押さえ、ドレン水
位を早く整定させ、安定させることかできる効果がある
。

２３・・・弁開度検出器、 ２５・・・ドレン水位演算制御

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給水加熱器のドレン水位制御装置
の一実施例を示す系統図、第２図は給水加熱器内の水位
位置変化に伴う制御面積の変化を示す図、第３図は弁開
度（弁リフト量）に対する弁容、量（Ｃ値）を示す図、
第４図は温度に対する比例補正値を示す図、第５図は従
来の給水加熱器のドレン水位制御装置を示す系統図であ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 給水加熱器に標準水位を設定する水位調節計を設置し、
   この水位調節計からの信号に基づき下段に位置する給水
   加熱器との間を連結するドレン配管に介装した水位調節
   弁の開度を制御するようにした給水加熱器のドレン水位
   制御装置において、給水加熱器内におけるドレン水の流
   入量と流出量の差、水位位置における制御面積、および
   ドレン水位の制御範囲から積分時間を算出し、この算出
   した積分時間が安定な系として必要な積分時間より長く
   なるよう前記水位調節弁の開度の制御を補正するドレン
   水位演算制御器を設けたことを特徴とする給水加熱器の
   ドレン水位制御装置。