JPH0367903A - 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１−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
含まれる湿分を取り除き、さらにこれを加熱する様に構
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、
この蒸気が高圧タービン内で膨脂を遂げたときに湿り度
は１０％を越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、効率の低下を招く
と共に、湿分によって動翼等が侵食をうける等の不具合
が生しるため、湿分を１％以内に抑えるための様々な工
夫がなされている。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、およそ次の様に構成されている
。

すなわち、第３図において原子炉上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、そこで膨脂
を遂げた後、高圧タービン３から再熱蒸気管４を通して
湿分分離器５、第１段加熱器６および第２段加熱器７を
有する湿分分離加熱器８に導かれる。湿分分離器５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↓
段および第２段加熱器６，７で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、第上段加熱器６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９を通して送られる蒸気が、また、第２
段加熱器７の加熱蒸気には主蒸気管２から抽出されて第
１段加熱蒸気管９Ｏを通して送られる蒸気がそれぞれ用
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、そこで膨脂して仕事を
行い、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１ｚから復水ポンプ】３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
が凝縮してドレンが生じるため、第１段加熱蒸気用トレ
ンタンク１７および第２段加熱蒸気用ドレンタンク１８
が設けられ、その間は各々ドレン回収管］９．２０によ
って結ばれてドレンが回収されるようになっている。さ
らにトレンタンク１７，１．８には水位計２１．２２が
それぞれ設けられており、ドレンタンク１７．１８と高
圧給水加熱器１６とを結ぶドレン管２３．２４の経路に
設けられた調節弁２５．２６の開度がこの水位計２１．
２２から出力される水位信号によって調節され、その水
位が一定に保たれる。

また、第１段および第２段加熱器６，７と高圧給水加熱
器１６との間は、第１段加熱用ベント管２７および第２
段加熱用ベント管２８によって結ばれ、常時、微量の加
熱蒸気がこれらのベント管２７．２８を通って高圧給水
加熱器１６に流れるようトニなっている。なお、図中符
号２９および３０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、第工段および第２段加熱器６，７は、いわゆ
る多管式熱交換器の一種であり、伝熱３ 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を通過し、再熱蒸気管４に流
れてしまう。この様な不測の事態が発生し、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
おいて次の様な問題が生じる。

すなわち、湿分分離加熱器８は第４図において簡略化さ
れて１台が示されているが、複数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
れる蒸気が低圧タービン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
に温度分布の偏りが生しる危険性がある。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脹が生
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ぼす。

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、共振が引
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での異常な熱膨脹等を引き起こす伝熱管の異
常事態に対する有効な対策は採用されてなく、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様にし
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） 上記目的を達成するために本発明はそれぞれ６ 与えられる加熱器入口サイクル蒸気および加熱蒸気温度
信号と、熱交換率定数とに基づいて演算し、加熱器基準
温度信号を出方する第１の演算器と、検出された加熱器
出口サイクル蒸気温度信号と、前記第１の演算器から与
えられる加熱器基準温度信号との偏差を演算する第２の
演算器と、前記第２の演算器からの偏差信号が予め決め
られた値を超えたとき、湿分分離加熱器異常信号を出力
する温度異常検出回路とを備えることを特徴とするもの
である。

（作　用） 第１の演算装置は検出器から与えられる加熱器入口サイ
クル蒸気および加熱蒸気温度と設定器によるところの熱
交換率定数とに基づいて演算を行ない、加熱器基準温度
信号を出力する。

第２の演算器は検出器の出方である加熱器出口サイクル
蒸気温度信号と、入力される上記の加熱器基準温度信号
とから偏差を求める演算を行ない、偏差信号を出力する
。温度異常検出回路は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出力信号を発生せず、その範囲を
超えたときに湿分分離加熱器異常信号を出力する。かく
して、本発明は伝熱管における異常の発生を速やかに検
知することができる。したがって、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。

（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
のには同一の符号を付しており、これらについては説明
を省略する。

第１図において、高圧タービンから再熱蒸気管４および
湿分分離器５を通して第１段加熱器６に導かれるサイク
ル蒸気の温度が温度検出器３１により、また、高圧ター
ビン３がら抽出され、第１段加熱蒸気管９を通して第１
段加熱器６に導がれる加熱蒸気の温度が温度検出器３５
によりそれぞれ検出され入ロサイクル蒸気温度信号ａ、
第１段加熱蒸気温度信号ｄとして湿分分離加熱器異常検
出装置３４に出力される。また、第１段加熱器６により
８ 加熱されて第２段加熱器７に導かれるサイクル蒸気の温
度が温度検出器３２により、また、主蒸気管２から抽出
され、第２段加熱蒸気管１０を通して第２段加熱器７に
導かれる加熱蒸気の温度が温度検出器３６により、それ
ぞれ検出され、第１段加熱器出ロサイクル蒸気温度信号
ｂ、第２段加熱蒸気温度信号ｅとして湿分分離加熱器異
常検出装置３４に出力される。また、第２段加熱器７に
より加熱されて低圧タービン１１に導かれる湿分分離加
熱器８の出口サイクル蒸気の温度が温度検出器３３によ
り検出され、出ロサイクル温度信号Ｃとして湿分分離加
熱器異常検出装置３４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３４では
、これらの検出された信号に基づいて次の演算が実施さ
れる。すなわち、温度検出器３５がら入力される第１段
加熱蒸気温度信号ｄと、熱交換率定数発信器３７から与
えられる熱交換率定数信号ｆとが演算器３８で加減演算
されその出力信号ｇは第１段加熱器６に導かれる入ロサ
イクル蒸気温度信号ａと演算器３９で加算演算されて、
第工段加熱器基準温度信号りがつくられる。第２段加熱
器７に導かれる第１段加熱器出ロサイクル蒸気温度信号
すとこの第１段加熱器基準温度信号りとは演算器４０に
入力され、偏差が求められる。この第１段サイクル蒸気
温度偏差信号ｉは温度異常検出回路４１に入力され、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、
第工段加熱器伝熱管異常発生信号ｊを出力し、信号レベ
ルが一定のレベルを越えない場合にこれを出力しないよ
うになっている。

一方、温度検出器３６から入力される第２段加熱蒸気温
度信号ｅと熱交換率定数発信器４２から与えられる熱交
換率定数信号にとが演算器４３で加減演算され、その出
力信号Ｑは第２段加熱器７に導かれる第１段加熱器出ロ
サイクル蒸気温度信号すと演算器４４で加算演算されて
第２段加熱器基準温度信号がつくられる。出ロサイクル
蒸気温度信号Ｃとこの第２段加熱器基準温度信号とは演
算器４５に入力され、偏差が求められる。この第２段サ
イクル蒸気温度偏差信号ｎは温度異常検出回路４６に入
１０ 力され、信号レベルが判定され一定レベルを越えた場合
には第２段加熱器伝熱管異常発生信号０を出力し、信号
レベルが一定レベルを越えない場合にこれを出力しない
ようになっている。

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６の伝熱管に異常がないと
き、演算器４０に加えられる第工段加熱器出ロサイクル
蒸気信号すは、逆向きの入ロサイクル蒸気温度信号ａと
第１段加熱蒸気温度信号ｄに熱交換定数信号ｆが加減さ
れて出力される信号ｇとから演算により求められる第１
段加熱器基準温度信号りとほぼ等しい値であり、演算器
４０から温度異常検出回路４１に出される偏差信号１は
ほぼ零に近く、温度異常検出回路４１で出力を生じるま
でには至らない。

一方、第１段加熱器６において、−本の伝熱管に破断が
生し、内部を流れる加熱蒸気が破損部分を通ってサイク
ル側の蒸気中に噴き出すと、第１段加熱器出ロサイクル
蒸気温度信号すは急激に上昇する。しかし、第１段加熱
器基準温度信号りはそれまでと変化しないため、演算器
４０から温度以上回路４１に出力される偏差信号１は大
きくなる。

この大きな値の偏差信号ｉは温度異常検出回路４１に予
め与えられた値を越えるため、湿分分離加熱器異常検出
装置３４から第１段加熱器伝熱管異常発生信号ａ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６の伝熱管において、破
断が発生した場合を想定した説明であるが、第２段加熱
器７にも同等な手段が備えられており、第２段加熱器７
の伝熱管で破断事故が発生した場合、第２段加熱器伝熱
管異常発生信号０が出力される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は加熱器入口サイクル蒸気お
よび加熱蒸気温度信号と、熱交換率定数とに基づいて得
られる加熱器基準温度信号と、加熱器出口サイクル蒸気
温度信号との偏差信号を得て、この偏差が予め決められ
た値の範囲内にあるうちは信号を出力せず、一方のその
範囲を越えた場合には加熱器伝熱管異常信号を出力する
ようにしているので、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知することができ２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。

【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一
実施例を示す構成図、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。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれ与えられる加熱器入口サイクル蒸気および加熱
   蒸気温度信号と、熱交換率定数とに基づいて演算し、加
   熱器基準温度信号を出力する第１の演算器と、検出され
   た加熱器出口サイクル蒸気温度信号と、前記第１の演算
   器から与えられる加熱器基準温度信号との偏差を演算す
   る第２の演算器と、前記第２の演算器からの偏差信号が
   予め決められた値を超えたとき、加熱器伝熱管異常信号
   を出力する温度異常検出回路とを具備してなる湿分分離
   加熱器異常検出装置。