JPH049503A - 給水加熱器ドレン水位制御装置 - Google Patents

給水加熱器ドレン水位制御装置

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JPH049503A
JPH049503A JP11272190A JP11272190A JPH049503A JP H049503 A JPH049503 A JP H049503A JP 11272190 A JP11272190 A JP 11272190A JP 11272190 A JP11272190 A JP 11272190A JP H049503 A JPH049503 A JP H049503A
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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、発電プラント等の熱交換器の給水加熱器ドレ
ン水位制御装置に関する。
(従来の技術) 通常、発電プラントにおいては、タービンプラントの熱
効率を出来るだけ向上させるために、その熱交換器に複
数の給水加熱器がカスケード状に配設されている。
これらの給水加熱器では、蒸気タービン等からの抽気等
の蒸気を導入して、ボイラー等の蒸気発生装置に供給さ
れる給水の予熱・昇温を行なっている。さらに、給水加
熱器内で給水と熱交換した蒸気は、凝縮しドレンとなり
、器内圧力の高い給水加熱器から順次器内圧力の低い給
水加熱器へカスケード方式によりドレンを流し復水系統
等に回収するようになっている。すなわち、発電プラン
ト等が通常定格負荷時には、高圧系給水加熱器からのド
レンは高圧系最終段の給水加熱器より脱気器に回収され
、また、低圧系給水加熱器からのドレンはドレンポンプ
により復水系統に回収される。
一方、発電プラント等の負荷が低下して高圧系最終段の
給水加熱器(第1高圧給水加熱器)の器内圧力が低下し
、これよりも数10m高所に設置されている脱気器への
ドレンの回収が出来なくなると、低圧系給水加熱器ヘド
レンが回収される。
このような給水加熱器では、熱交換系の熱交換率の低下
の防止および抽気管を介して蒸気タービンヘドレンが逆
流する、いわゆるウォータ・インダクション(wate
r 1nduction)を防止するために給水加熱器
内の水位を一定とする制御を行なっている。また、熱交
換系の熱交換率を向上させるために、高圧系給水加熱器
からのドレンを脱気器へ回収する配管を最終段の高圧系
給水加熱器だけでなく、他の高圧系給水加熱器にも接続
してドレンを回収する場合もある。さらに、これら給水
加熱器の加熱源として、主蒸気タービンからの油気のほ
かに、抽背型ボイラ給水ポンプタービン(BFP−Tと
略称する)からの抽気と背気を用いる場合もある。
ここで、従来の給水加熱器ドレン水位制御装置の制御方
式を第3図について説明する。
まず、脱気器1に貯水されている給水は、給水ポンプ2
によって給水管3を通じ第1高圧給水加熱器6、第2高
圧給水加熱器7および第3高圧給水加熱器8を経て予熱
・昇温された後、ボイラー(図示せず)に送水される。
高圧給水加熱器6゜7.8には給水と熱交換し、それを
予熱・昇温させるために抽気蒸気管9,10.11から
油気蒸気が、また、それらの前段に配置した高圧給水加
熱器からドレン配管43,44,45によりドレンが供
給されるようになっている。高圧給水加熱器6. 7.
 8で熱回収を終了したドレンは、流量ajli5弁2
0,21,22,23,24.25を経てそれぞれ所定
の機器へ排出される。すなわち、第3高圧給水加熱器8
からのドレンは、ドレン配管44と流量調節弁25を経
て第2高圧給水加熱器7へ排出される。第2高圧給水加
熱器7からのドレンは、ドレン配管45.45aと流j
l:A節弁23をさらに脱気器1および流量調節弁24
を経て第1高圧給水加熱器6へそれぞれ排出される。
また、高圧給水加熱器6からのドレンは、ドレン配管4
6,46a、46bと流量調節弁20゜21.22を経
て脱気器1および低圧給水加熱器4と復水器5へそれぞ
れ排出される。このように、ドレンの排出先が複数ある
場合、それぞれの振り分けは次のようにする。
すなわち、第1高圧給水加熱器6では、これに付設され
た水位検出器12からの水位信号とそれぞれのドレン配
管46a、46bと低圧給水加熱器4に配設した水位調
節計20.21.22の目標設定値との偏差により振り
分けを行う。また、第2高圧給水加熱器7では、これに
付設された水位検出器13からの水位信号を受けて作動
する設定切替器42をもつPI水位調節計40の作動に
よりドレン配管45aに配設した流量調節弁23をスト
ップ制御し、あるいは設定切替器41をもつPI水位調
節計41の作動によりドレン配管45に配設した流量調
節弁24をストップ制御して振り分けを行っている。つ
まり、第1高圧給水加熱器6ては、ドレンは、ます脱気
器1に回収され、次いで低圧給水加熱器4、復水器5の
順に回収されるようになっている。すなわち、それぞれ
の水位設定値は、標準水位(NWL) 、NWL十α、
NWL+βとなり、かつ、それらの値はNWL<NWL
+α<NWL+βのカスケード状になっている。
このため、高負荷時においては、ドレン系は、第1高圧
給水加熱器6よりも数10m高い位置に設置されている
脱気器1ヘドレンを排出するのに十分な圧力を有してい
るので、標準水位(NWL)になるよう流量調節弁20
の弁開度を調節してドレンを排出する。一方、負荷が減
少し、第1高圧給水加熱器6の圧力が低下すると、脱気
器1ヘドレンの回収が出来なくなり、そのため第1高圧
給水加熱器6内の水位が上昇しNWL+α(>NWL)
となる。そこで、水位調節計18を作動して流量調節弁
21の弁開度を調節して低圧給水加熱器4ヘドレンを排
出する。この場合、復水器5へは、通常、ドレンを排出
しない。第1高圧給水加熱器6内のドレン水位に大きな
レベル変動(NWL 十α以上)が生じた場合、そのバ
ックアップとしてドレンを復水器5に排出する。
また、第2高圧給水加熱器7では、上述した第1高圧給
水加熱器6から脱気器1へのドレン回収条件をヒートバ
ランスや実運転結果より負荷を把握、決定する。すなわ
ち、高負荷時には、第1高圧給永加熱器6よりドレンを
脱気器1へ回収しているため、そのPI水位調節計39
の設定値をNWLとして第1高圧給水加熱器6ヘドレン
を回収し、またPI水位調節計40の設定値をNWL+
αとする。そして、脱気器1への回収ラインはこのバッ
クアップとして待機している。一方、低負荷時には、こ
の逆の動作を行う。
ところで、このような給水・ドレン系統においては、ボ
イラー変圧運転およびBFP−Tの運転モードの変化に
より、給水の加熱源である抽気圧力が負荷に対し規定圧
力運転時よりも大きく低下することがある。このため、
第1高圧給水加熱器6からのドレンは、脱気器1へ回収
されずに、低圧給水加熱器4へ継続して回収される。ま
た、この回収条件により回収の切替を行っている第2高
圧給水加熱器7は、脱気器1へのドレン回収を継続して
いる。
しかしながら、第2高圧給水加熱器7よりも前段にある
第3高圧給水加熱器8およびv44高圧給水加熱器(図
示せず)は、その抽気圧力が高いこと、および抽背型B
FP−Tの抽背気を使用していないこと等により、その
ドレン量と圧力は、規定圧力運転時とほぼ同等となって
いる。そして、ボイラー変圧運転をし、かつ抽背気を用
いている発電プラントでは、このような回収状態がその
負荷の80%〜90%近くになるまで継続する。このた
め、第2高圧給水加熱器7では、ここへの流入ドレンは
、はぼ定格状態であり、かつ、これらのドレンを全量脱
気器1へ回収することとなり、通常の運行と比較して配
管係数が3〜5倍となる。
また、第4図に示すような従来の他の給水加熱器ドレン
水位制御装置では、次のようにして振り分けを行ってい
る。
すなわち、第1高圧給水加熱器6では、これに付設され
た水位検出器からの水位信号とそれぞれのドレン配管に
配設した水位調節計の目標設定値との偏差により振り分
けを行う。また、第2高圧給水加熱器7では、これに付
設された水位検出器13からの水位信号を受けて水位を
調節する唯一の水位調節計43の作動によりドレン配管
45゜45aに配設した流量調節弁23.24をストッ
プ制御し、負荷条件により作動する電磁弁または手動切
替器47により振り分けを行っている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の給水加熱器ドレン水位
制御装置には、次のような問題点があった。
すなわち、第2高圧給水加熱器の切替条件を第1高圧給
水加熱器の回収条件で行なう場合には、第2高圧給水加
熱器から脱気器へのドレン回収が発電プラントの高負荷
時まで継続する。このため、ドレン配管内のドレンの過
流速や気相分離等にょリドレン配管に配管振動が生じ、
全体としてドレン配管系に大きな振動を招き、その破損
につながることになる。
また、第2高圧給水加熱器の切替条件を発電プラントの
負荷や高圧給水加熱器と脱気器間の圧力差で行なう場合
には、通常、発電プラントの50〜75%負荷で第2高
圧給水加熱器は脱気器へのドレン排出から第1高圧給水
加熱器への切替えを行う。一方、第1高圧給水加熱器か
ら脱気器へのドレン排出ができないため、全量のドレン
は、低正高圧給水加熱器へ排出される。このため、低圧
高圧給水加熱器から次段ヘドレンを排出できなくなり、
その液位が大巾に変動して、低圧給水加熱器および第1
高圧給水加熱器からドレン水位の高、極高を告知する警
報が頻発されることになる。このようなことは、発電プ
ラントの運転上好ましくない。
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、第1、
第2高圧給水加熱器および脱気器の器内圧力ならびに第
2高圧給水加熱器のドレン温度を常時検圧し、第2高圧
給水加熱器と脱気器の器内圧力、さらには流!調節弁の
弁開度によりドレン配管のドレン量と配管流速を算出す
る。次いで、算出したドレン量と配管流速ならびに第1
高圧給水加熱器と脱気器の器内圧力差により第1高圧給
水加熱器と脱気器間のドレン回収条件を算出し、第2高
圧給水加熱器からのドレンをこの回収条件により脱気器
または第1高圧給水加熱器へ振り分けるようにした給水
加熱器ドレン水位制御装置を提供することを目的として
いる。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、第1高圧給水加熱器および第2高圧給水加熱
器から脱気器へのドレン配管を有し、かつ、抽気および
抽背気を給水加熱源として用いる給水加熱器において、
第1および第2高圧給水加熱器ならびに脱気器の器内圧
力を検出する手段と、第2高圧給水加熱器のドレン温度
を検出する手段と、脱気器へのドレン配管に配設した流
量調節弁と、第2高圧給水加熱器および脱気器の器内圧
力、ドレン温度ならびに流ffi調節弁の弁開度に基づ
いてドレン配管のドレン量と配管流速とを算出する手段
と、ドレン量と配管流速ならびに第1高圧給水加熱器と
脱気器の器内圧力差に基づいて第1高圧給水加熱器と脱
気器間のドレン回収条件を算出する手段と、算出した回
収条件に基づいて第2高圧給水加熱器からのドレンを脱
気器または第1高圧給水加熱器へ切替える手段と、を有
することを特徴とする給水加熱器ドレン水位制御装置に
関する。
(作 用) 上記のように構成された給水加熱器ドレン水位制御装置
において、第1、第2高圧給水加熱器および脱気器の器
内圧力ならびに第2高圧給水加熱器のドレン温度を、常
時検出し、第2高圧給水加熱器と脱気器の器内圧力、さ
らにはtf、量調節弁の弁開度によりドレン配管のドレ
ン量と配管流速を算出する。次いで、算出したドレン量
と配管流速ならびに第1高圧給水加熱器と脱気器の器内
圧力差により第1高圧給水加熱器と脱気器間のドレン回
収条件を算出し、第2高圧給水加熱器からのドレンをこ
の回収条件により脱気器または第1高圧給水加熱器へ振
り分ける。
(実施例) 以下本発明の給水加熱器ドレン水位制御装置の実施例を
その系統を示す第1図と、それに用いる水位調節計の構
成を示す第2図について説明する。
なお、第3図と第4図に示した従来の給水加熱器ドレン
水位制御装置と共通する部分については、同一符号を付
し、その説明をここでは省略する。
第1図に示す給水加熱器ドレン水位制御装置の系統図に
おいて、ボイラー等の蒸気発生装置(図示せず)に送ら
れる給水は、脱気器1の貯水部より給水ポンプ2により
給水管3、第1高圧給水加熱器6(最終段の高圧給水加
熱器)、第2高圧給水加熱器7(最終段の前段にある高
圧給水加熱器)、さらに、その前段にある第3高圧給水
加熱器8および第4高圧給水加熱器(図示せず)を経て
予熱・昇温後、蒸気発生装置へ送水される。また、各高
圧給水加熱器、例えば第1、第2および第3高圧給水加
熱器6,7.8には、主タービンまたはBFP−Tの抽
背気の蒸気が抽気蒸気管9゜10.11から流入すると
ともに、前段の高圧給水加熱器からのドレンかドレン配
管43.44゜45によりそれぞれ流入している。これ
らの油気蒸気とドレンとをエネルギー源として、高圧給
水加熱器で熱交換して給水を予熱・昇温する。
一方、ドレン配管43,44,45,45a46.46
a、46bは、高圧給水加熱器、例えば第3.第2およ
び第1高圧給水加熱器8,7゜6、脱気器1、低圧給水
加熱器4、復水器5へ接続されて、それぞれドレンを排
出する。また、ドレン配管44.45,45a、46a
、46bi:は、第1図に示すように、流量調節弁20
,21゜22.23,24.25が配設されている。こ
れらの流量調節弁20,21,22,23.24は、脱
気器1、低圧給水加熱器4、復水器5、第1゜第2およ
び第3高圧給水加熱器6,7.8にそれぞれ付設された
PI(比例、積分)水位調節計15.16.17,18
.19からの操作信号により作動する。また、第1高圧
給水加熱器6、第2高圧給水加熱器7および脱気器1の
器内圧力がそれぞれに付設された圧力検出器26. 2
7゜28により検出される。
また、第1.第2および第3高圧給水加熱器6゜7.8
内のドレン水位は、それぞれに付設した水位検出器12
,13.14により検出されるとともに、第2高圧給水
加熱器7内の温度は、それに付設した温度検出器29に
より検出される。また、水位調節計18には、第2高圧
給水加熱器7に付設した水位検出器13、第1.第2高
圧給水加熱器6,7および脱気器1に付設した圧力検出
器26.27.28ならびに第2高圧給水加熱器7に付
設した温度検出器29で検出した各出力信号が入力され
るようになっている。さらに、復水器5に付設された流
量調節弁22とPI水位調節計17の出力ラインには、
水位調節計18からの出力信号によりカスケード動作す
る機能をもつ優先器30が付設されている。
このようにして構成された給水加熱器ドレン水位制御装
置においては、ボイラー変圧運転およびBFP−Tの運
転モードの相異により発生する配管振動、給水加熱器の
水位の不安定を防止する演算は、次のような構成をもつ
水位調節計18により行うようになっている。すなわち
、第2図に示すように、この水位調節計18には、PI
演算器31.32、設定切替器33,34、比較器35
、比較演算器36、流量演算器37および制限演算器3
8が内蔵されている。そして、第1.第2高圧給水加熱
器6.7と脱気器1に付設された圧力検出器26.27
.28により検出されたそれぞれの器内圧力および第2
高圧給水加熱S2の出口に配設された温度検出器29に
より検出されたドレン温度、水位検出器13により検出
された第2高圧給水加熱器2のドレン水位および流量調
節弁開度指令が水位調節計18の演算器37に人力され
る。また、この演算器37には、ドレン・クーリングゾ
ーンロス、配管損失、流jil1節弁取付は位置差等の
諸条件(諸損失)が予め入力されている。これらの入力
条件に基づいて演算器37は、まず第2高圧給水加熱器
7〜脱気器1間のドレン流量およびドレン配管の配管流
速を演算する。この演算によりドレン配管の過流速ポイ
ントが明確になる。
また、演算器38では、演算器37で求めたドレン流量
とPI演算器31からの弁開度指令とに基づいて、脱気
器1へのドレン配管45aに配設した流量調節弁23へ
の制限値を比較器35へ出力するとともに、流量調節弁
22をカスケード制御する。これにより、発電プラント
が高負荷で、かつ、第1高圧給水加熱器6から脱気器1
へのドレン回収ができない場合、ドレン配管が過流速と
なるまで第2高圧給水加熱器7からのドレンは脱気器1
へ回収される。そして、さきに演算器37で算出した過
流速ポイントとなった時に流量調節弁23の弁開度を制
御する。これにより、ミスマツチ分(余剰ドレン)は、
流量調節弁24を経て第1高圧給水加熱器6へ回収され
る。しかし、第1高圧給水加熱器6から脱気器1ヘドレ
ンを回収出来ないため、低圧給水加熱器4からドレンの
排出が不能となり高・極高警報を発することになる。
そこで流量調節弁22の弁開度の開動作をさせ復水器5
ヘドレンを排出する。
次に、第1高圧給水加熱器6と脱気器1に付設した圧縮
検出器26.28によりドレン回収条件を確認する。回
収可能な状態(すなわち、第1高圧給水加熱器の器内圧
力〉脱気器の器内圧力十位置差)となった時に、流量調
節弁22.23の弁開度制限とカスケード制御を中止す
る。そして、脱気器1側のPI演算器31のドレン水位
設定値をNWL−4NWL+αへ、第1高圧給水加熱器
6側のPI演算器32のドレン水位設定値をNWL+α
−NWLへそれぞれ切替えて、通常の制御状態に給水加
熱器ドレン水位制御装置を戻す。
以上の制御動作により、ボイラー変圧運転やBFP−T
運転モード変化により発生する配管振動や各給水加熱器
のドレン水位の高・極高を押えた安定したドレン水位制
御が可能となる。
また、本発明の給水加熱器ドレン水位制御装置の他の実
施例においては、第3高圧給水加熱器8にバックアップ
調節弁(流量調節弁)が配設されている場合には、これ
を前記実施例と同様の制御動作により同様の制御効果が
得られる。この場合には、第2高圧給水加熱器7への流
入ドレン量が減少するため、その結果、第1高圧給水加
熱器6へのドレン回収量が減少する。
また、さらに次段の第4高圧給水加熱器にバックアップ
調節弁(流量調節弁)が配設されている場合にも、前記
実施例と同様の制御動作により同様の制御効果が得られ
る。
さらに、ドレン量の演算の際、各給水加熱器の器内圧力
を用いているが、これに代えてタービンまたはBFP−
Tの抽気圧力を用いてもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ボイラー変圧運転およびBFP−T運
転モード変化により発生する配管振動を防止できるとと
もに最終段の高圧吸水加熱器(第1高圧給水加熱器)お
よび低圧給水加熱器のドレン水位の高・極高を抑え安定
したドレン水位制御を行うことができるので警報を頻発
することなく極めて安定した発電プラントの運転が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の給水加熱器ドレン水位制御装置の実施
例の系統図、第2図はこのドレン水位制御装置に用いる
水位調節計の構成図、第3図は従来の給水加熱器ドレン
水位制御装置の系統図、第4図は従来の他の給水加熱器
ドレン水位制御装置の系統図の一部である。 1・・脱気器、2・・・給水ポンプ、3・・・給水配管
、4・・・低圧給水加熱器、5・・・復水器、6・・・
第1高圧給水加熱器、7・・・第2高圧給水加熱器、8
・・・第3^圧給水加熱器、18・・・水位調節計、4
3〜46・・・ドレン配管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1高圧給水加熱器および第2高圧給水加熱器から脱気
    器へのドレン配管を有し、かつ、抽気および抽背気を給
    水加熱源として用いる給水加熱器において、 前記第1および第2高圧給水加熱器ならびに脱気器の器
    内圧力を検出する手段と、 前記第2高圧給水加熱器のドレン温度を検出する手段と
    、 前記脱気器へのドレン配管に配設した流量調節弁と、 前記第2高圧給水加熱器および脱気器の器内圧力、前記
    ドレン温度ならびに前記流量調節弁の弁開度に基づいて
    ドレン配管のドレン量と配管流速とを算出する手段と、 前記ドレン量と配管流速ならびに前記第1高圧給水加熱
    器と脱気器の器内圧力差に基づいて前記第1高圧給水加
    熱器と脱気器間のドレン回収条件を算出する手段と、 前記算出した回収条件に基づいて前記第2高圧給水加熱
    器からのドレンを前記脱気器または前記第1高圧給水加
    熱器へ切替える手段と、 を有することを特徴とする給水加熱器ドレン水位制御装
    置。
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