JPH05222904A - タービン排気復水系統の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、蒸気タービンに流入する蒸気流量
及び蒸気タービンを迂回する蒸気流量を加算し、全蒸気
量の変化によって復水器用の冷却ファンの運転台数制御
を行なうタービン排気復水系統の制御装置である。 【構成】 復水器における蒸気圧力変動を速やかに吸収
させ復水器の保全を保つことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン設備等に
用いられるタービン排気復水系統の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、復水器はタービンの排気を冷却凝
結し、真空をつくるとともに復水として回収する装置で
あり、復水器には表面復水器と直接接触復水器（バロメ
トリックコンデンサ、ジェットコンデンサ、エゼクタコ
ンデンサ）があり、火力・原子力発電所に広く用いられ
るのは表面復水器である。

【０００３】復水器胴は蒸気を凝縮させる部分で、その
下部には復水のホットウェルを設け、冷却管はその内部
を冷却水が流れ、熱交換を行う復水器の機能上最も重要
な部分である。

【０００４】冷却水の折流数には単流・二流などの区別
があるが、冷却管の寸法・冷却水量・冷却面積などによ
って経済的なものが選ばれ、大形プラントでは、配置上
ならびに低圧抽気管の配管の面から復水器胴本体の上部
に低圧給水加熱器を内蔵するのが一般的であり、貫流ボ
イラを使用するプラントや原子力プラントでは、始動時
や非常時にタービンをバイパスさせて蒸気の一部を復水
器に放出する必要がある。この場合には減圧装置・減温
装装置あるいは復水器冷却管保護装置・低圧タービン保
護装置などを設ける。

【０００５】冷却水の水質によって逆流あるいはスポン
ジボールなどによる洗浄を実施して、冷却面の清浄度を
高め、更に水室やふたを中央で二分して、運転中にも片
側の検査・手入れなどができるようにしたものが多い。

【０００６】そして、冷却水の不足に対処するばかりで
なく、冷却水単価の軽減を図ることを目的として、冷却
池または冷却塔によって冷却水を循環冷却して使用する
こともある。冷却池は大きな池であり、底面に近い部分
から冷水を取り出し、使用後の温水を再び吸込口から離
れた表面に近い場所へ放流する自然冷却方法である。噴
射器を設け上方に水を噴霧し、空気との直接接触によっ
て水を冷却するものと、噴射器を設けないものとがあ
り、その所要面積は気象関係によって著しく左右される
が、だいたい噴射器を設けたものは冷却水量０．２６７
ｋｇ／Ｓ（１，０００ｋｇ／ｈ）につき１．８〜１．３
ｍ²、噴射器を設けないものは３０〜５０ｍ²になる。

【０００７】冷却塔は熱交換の原理によって湿式と乾式
に分けられ、通風方式によってファンを利用した機械通
風式と、巨大な中空塔を利用した自然通風式に分けら
れ、湿式冷却塔は温水を充てん物の上部から散水し、充
てん物上で塔の下部または側部から、機械通風力または
自然通風力で吸引された空気と直接接触させることによ
って温水を冷却する。熱交換をした温湿空気は塔頂部か
ら排出され、冷水は塔下部の貯水槽にためられる。湿式
冷却塔は冷却効率も良く、価格も低廉であるが、排出さ
れる湿湿空気が寒冷時などに冷却されて可視白煙（プル
ーム）を発生することがあり、周辺環境への影響を考慮
しなければならない。設計空気温度としては湿球温度が
使用され、補給水量は冷却水量の約３〜４％である。乾
式冷却器は冷却水の確保が非常に困難な場合に採用され
る。温水は管寄せを通り多数のフィン付管からなる伝熱
エレメントに入り、フィン付管を介して、塔の下部から
機械通風力または自然通風力によって流入した空気と間
接接触して冷却され、温空気は塔頂部から排出される。
乾式冷却塔は湿式冷却塔に比較して冷却効率は低く価格
も高いが、冷却水系を完全な閉サイクルにできることの
特徴がある。

【０００８】そして、従来のタービン排気復水器制抑装
置においては、ボイラからの蒸気は一旦蒸気だめに蓄え
られ、その後タービンを経由して復水器へ至るメイン流
路とタービンをバイパスして復水器へ至るバイパス流路
とに分岐され、メイン流路にはタービン入口流量計およ
び蒸気加減弁が各々設けられバイパス流路にはバイパス
流量計およびバイパス弁が各々設けられている。メイン
流路またはバイパス流路からの蒸気は復水器により冷却
されて復水し、復水タンクへ至る。復水器入口には入口
圧力計が設けられている。周知の如く、この種の蒸気タ
ービン設備においてはタービンのトリップが原因で入口
遮断弁が遮断され、この動作により蒸気圧力変動分を吸
収するためにバイパス弁が全開され、この蒸気量変動分
が圧力変動となってタービン復水器に悪影響を与える。

【０００９】そこで、従来この種のタービン排気復水器
設備においては、復水器の入口に設けた入口圧力計によ
って復水器入口の蒸気圧を検出し、この蒸気圧が一定と
なるように蒸気タービン入口側の蒸気加減弁を操作し、
また蒸気タービンへの蒸気流入量に応じて復水器冷却用
のファンの台数を増減させていた。

【００１０】そして、従来、高圧蒸気だめからの蒸気
は、発電時はタービン発電機により利用され、その余剰
蒸気はバイパスラインを通りタービン排気復水器により
熱交換され復水される。またタービン停止時あるいは引
外し時には全てバイパスラインを通り復水される。そし
て、タービン排気復水器入口圧力コントローラにより、
圧力一定となる様に、可変ファンの回転数制御装置で回
転数操作を行い、その回転数操作量が上限になれば台数
増とし、下限になれば台数減となる様に台数制御を行な
っている。そして、タービン排気復水器入口圧力値を目
標設定値になる様に回転数操作及び可変／固定ファンの
台数制御を行って復水させている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】蒸気流量が変動して
も、蒸気を完全に復水させることがプラントの保全上重
要であるが、従来技術においては入口流量変化を入口圧
力変化ととらえてクローズループ制御と台数制御とで構
成されているため、入口流量が急変しても圧力変動を迅
速に吸収できず、系の安定化が遅れてしまう。

【００１２】本発明は流量変動を先回りして取らえ、復
水器の保全を行うことのできるタービン排気復水器制御
装置を提供することを目的としている。

【００１３】また本発明は、タービン排気復水器入口蒸
気流量大時（圧力変動大）の台数判定回路構成により、
先回りして復水器可変ファンを起動させ、更に固定ファ
ンも起動させて、蒸気量を完全復水させることが可能と
なり、また可変ファン／固定ファンを順次起動させる構
成により、起動時の電源変動による引外しの防止が可能
となるタービン排気復水器制御装置を提供し、蒸気変動
に対しても系を安定化させ、余剰蒸気の完全復水化を行
なうことを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は蒸気タービンか
ら排出されて復水器に導入される排気蒸気の排気圧力を
測定する入口圧力計と、復水器冷却用ファンの回転速度
を調整して復水器の入口蒸気圧力を一定に保つ回転数制
御装置と、入口圧力計から出力された圧力検出値を予め
定められた圧力設定値と比較する全台運転判定器と、こ
の全台運転判定器の出力信号によって復水器冷却用ファ
ンの運転台数を制御する台数制御装置と、蒸気タービン
の蒸気貯め側に設けられて蒸気タービンに流入する流入
蒸気を調整する蒸気加減弁と、この蒸気加減弁と直列に
接続されて流入蒸気の流量を計測する蒸気流量計と、蒸
気加減弁と並列に接続されて蒸気タービンへの蒸気の流
入を迂回させるバイパス弁と、このバイパス弁と直列に
接続されてバイパスされる蒸気の流量を測定するバイパ
ス流量計と、このバイパス流量計で計測するバイパス流
量及び蒸気流量計で計測する流入蒸気流量を加算して全
台運転判定器に運転台数信号を出力する加算器と、を具
備してなるタービン排気復水系統の制御装置である。

【００１５】また、本発明は、蒸気タービンに流入する
高圧蒸気の流入蒸気量を計量する入口流量計と、蒸気タ
ービンを迂回して流れる高圧蒸気のバイパス蒸気量を計
量するＢＰ流量計と、蒸気タービンの緊急停止を知らせ
る緊急停止回路と、蒸気タービンから排気された排気蒸
気を冷却して復水させる排気復水器と、この排気復水器
に付属されて一定の冷却風を送風する固定ファンと、こ
の固定ファンと併設されて冷却風を可変して送風する可
変ファンと、排気蒸気の圧力を計測する排気圧力計と、
この排気圧力計からの信号によって固定ファンおよび可
変ファンを運転制御する復水器入口圧力コントローラ
と、入口流量計およびＢＰ流量計からの蒸気流量和また
は緊急停止回路からの緊急停止信号によって、可変ファ
ンの運転台数および回転速度を最大とする台数制御回路
と、を具備してなるタービン排気復水系統の制御装置で
ある。

【００１６】

【作用】本発明によるタービン排気復水系統の制御装置
においては、蒸気タービンから排出されて復水器に導入
される排気蒸気の排気圧力を測定し、復水器冷却用ファ
ンの回転速度を調整して復水器の入口蒸気圧力を一定に
保ち、入口圧力計から出力された圧力検出値を予め定め
られた圧力設定値と比較し、全台運転判定器の出力信号
によって復水器冷却用ファンの運転台数を制御し、蒸気
加減弁で蒸気タービンに流入する流入蒸気を調整し、蒸
気流量計で流入蒸気の流量を計測し、バイパス弁で蒸気
タービンへの蒸気の流入を迂回させ、バイパス流量計に
よりバイパスされる蒸気の流量を測定し、バイパス流量
計で計測するバイパス流量及び蒸気流量計で計測する流
入蒸気流量を加算して全台運転判定器に運転台数信号を
出力する。

【００１７】また、本発明によるタービン排気復水系統
の制御装置においては、蒸気タービンに流入する高圧蒸
気の流入蒸気量を計量し、蒸気タービンを迂回して流れ
る高圧蒸気のバイパス蒸気量を計量し、緊急停止回路で
蒸気タービンの緊急停止を知らせ、蒸気タービンから排
気された排気蒸気を冷却して復水させ排気復水器に固定
ファンを付属させて一定の冷却風を送風し、固定ファン
に可変ファンを併設して冷却風を可変して送風し、排気
蒸気の圧力を計測し、排気圧力計からの信号によって固
定ファンおよび可変ファンを運転制御し、入口流量計お
よびＢＰ流量計からの蒸気流量和または緊急停止回路か
らの緊急停止信号によって、可変ファンの運転台数およ
び回転速度を最大とする。

【００１８】

【実施例】次に本発明の一実施例を説明する。図１は、
復水処理するタービン排気復水系統の制御装置であり、
蒸気タービン５の入口側に蒸気加減弁４を有するメイン
流路およびこれと並列に設けられたバイパス弁を有する
バイパス流路を有し、これら両流路からの蒸気を復水器
９に導き、複数台の復水器冷却用のファン１０を台数制
御および回転制御している。２はメイン流路に設けられ
蒸気タービンへの流入蒸気量を検出する入口蒸気流量
計、６はバイパス流路に設けられたバイパス流量計であ
り、８は復水器９の入口圧力を検出する入口圧力計であ
る。そして、この入口圧力計８の検出圧力と設定圧力と
の偏差出力により検出圧力を設定圧力に近付けるべくフ
ァン１０の回転数制御および台数制御を行う閉ループ調
節系と、入口蒸気流量計２とバイパス流量計６との出力
加算値に基づく制御出力を偏差出力に加えるオープンル
ープ調節系とを有し、入口圧力計８の出力値および両流
量計２，６の出力加算値の少なくとも一方の急増を捕
え、複数台のファン１０に対し全台運転指令を与える全
台運転判定器２２を備えている。更に、自動モードと手
動モードとを有し、自動モード時は復水器入口圧力を検
出しこれが目標値となるようにする調節系と、手動モー
ド時は手動により決定される回転数操作系と、タービン
入口圧力と外乱となるタービン入口流量とバイパス流量
との加算器出力によるオープンループ制御系と、回転数
操作量による復水器ファンの台数増減判定器と、流量変
動時または入口圧力正圧急変時には全台運転とする判定
器と、各判定器からの指令を受けて復水ファン台数制御
を行なう制御装置とで構成されたタービン排気復水器制
御装置であり、流量変動を先回りして取られる為に、タ
ービン入口流量信号およびバイパス流量信号を取り出
し、オープンループ構成をクローズループに加味し、ま
た、入口圧力の正圧移行を検知および入口蒸気量変動を
検知することにより、復水器ファンを強制全台運転させ
て圧力変動を速やかに吸収させる。

【００１９】そして、蒸気は復水器９を通り、復水器用
ファン１０によって冷却し、復水される。蒸気量は入口
圧力が負圧目標値になるように圧力調節計１４による閉
ループと、入口蒸気量によるオープンループの加算器２
１の操作系により回転数制御を行なっている。

【００２０】又、入口蒸気量急増／急変に対して圧力変
動を吸収するために、入口流量／入口圧力変化を先回り
して検知する全台運転判定器２２によって台数制御を行
なっている。

【００２１】即ち、入口圧力計８により得られる入口圧
力閉ループ用の圧力調節計１４により蒸気加減弁４又は
バイパス弁７が調整されて圧力一定制御がなされる。ま
た蒸気流量計３及びバイパス流量計６によって各々得ら
れる流量はオープンループとして加算器２１ａにて加算
され、復水器９を冷却するファン１０の回転数制御又は
台数制御に用いられる。２４は台数増判定器、２５は台
数減判定器であり、共にファン１０の台数制御用として
用いられる。２２は全台運転判定器であり、加算器１２
ａから出力された流量変動を検出して、ファン１０の運
転台数を判定する。２１は加算器であり加算器２１ａの
出力信号と圧力調整計１４の出力信号を加算し、蒸気タ
ービンの入口の蒸気流量の変動と復水器の入口の圧力変
動を加算し、ファン１０の台数制御及び回転数制御に用
いられている。

【００２２】また回転数制御量の増減に対して台数増減
決定器２４、２５の出力により通常の台数制御を行な
い、入口圧力計８により得られた圧力の変動または流量
変動を検知し、全台運転判定器２２により強制運転とす
る台数制御を行なっている。このように蒸気流量計３を
設置することにより、回転数／台数先行制御で圧力変動
を押えることができ、特に復水流量急増に対しても強制
全台運転及び回転数操作によって圧力正圧急変防止が可
能で復水器の保全になる。

【００２３】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
２において、３３は蒸気タービン３７に流入する高圧蒸
気の流入蒸気量を計量する入口流量計、３４は蒸気ター
ビン３７を迂回して流れる高圧蒸気のバイパス蒸気量を
計量するＢＰ流量計、４４ａは蒸気タービン３７の緊急
停止を知らせる緊急停止回路、４３は蒸気タービン３７
から排気された排気蒸気を冷却して復水させる排気復水
器、４２は排気復水器４３に付属されて一定の冷却風を
送風する固定ファン、４１は固定ファン４２と併設され
て冷却風を可変して送風する可変ファン、８ａは排気蒸
気の圧力を計測する排気圧力計、３８は排気圧力計３８
ａからの信号によって固定ファン１２および可変ファン
４１を運転制御する復水器入口圧力コントローラ、３９
は入口流量計３３およびＢＰ流量計３４からの蒸気流量
和または緊急停止回路４４ａからの緊急停止信号によっ
て、可変ファン４１の運転台数および回転速度を最大と
する台数制御回路である。

【００２４】即ち、本実施例はボイラ設備／タービン発
電設備などの余剰蒸気量を復水をさせるプラントにおい
て、余剰蒸気全てをプラントの変動に左右されずに全て
復水させることが出来るタービン排気復水器制御装置に
関するものであり、タービン排気復水器制御装置におい
て入口圧力を計測し、その圧力が目標値になるように入
口圧力コントローラで回転数制御を行ない、又、回転数
操作量の上下限値により、復水ファンの台数制御を通常
行ない、蒸気量大時は先ず可変ファンを全台起動させ、
それでも圧力変動分が吸収できない場合は、固定ファン
を順次起動させる台数制御を行っている。次に、図３に
おいて、タービン復水器入口圧力値を計測し、目標値と
なる様に回転数操作を行なう復水器入口圧力コントロー
ラ５８と圧力コントローラ５８の操作信号の上下限値に
より台数増／減させる通常台数制御装置と入口流量計５
３から得られる入口流量値、ＢＰ流量計５４から得られ
るＢＰ流量値およびタービントリップ信号６４とから蒸
気量大判定して先ず可変ファン６１を全台起動させ、そ
れでも吸収できない場合には固定ファン６２を順次起動
させる台数制御回路５９とで構成されている。

【００２５】図３において基本作用は前記に述べた通り
であり、入口圧力目標値になるように入力圧力を調節す
る入口圧力コントローラ５８で回転数制御を行ない、タ
ービン入口／ＢＰ流量値／タービントリップ信号により
蒸気量大を検知して速やく可変ファンを全台強制起動さ
せ、順次圧力変動により固定ファン６２を全台起動に移
行させる台数制御を行なっている。この制御の組合せに
より、タービン入口圧力制御の安定化が実現できる。

【００２６】本実施例により、蒸気量大検知／可変、固
定ファン順次起動回路を設けることにより先回りして余
剰蒸気の完全復水が可能で、復水器入口圧力変動をおさ
えることができ、また、全台同時起動による電源容量不
足も解消できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明により、復水流量変動に対して回
転数先行操作することにより圧力変動を押え、また過渡
的な変化に対しては復水器用ファンを強制全台運転させ
ることにより、復水器に全ての蒸気を流入することが可
能で復水器の保全が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すタービン排気復水系統
の制御装置の構成図である。

【図２】本発明の他の実施例に示す制御装置の構成図で
ある。

【図３】図１の作用を示す説明図である。

【符号の説明】

３ 蒸気流量計 ６ バイパス流量計 ２１ 加算器 ２２ 全台運転判定器 ３３ 入口流量計 ３４ ＢＰ流量計 ３８ 復水器入口圧力コントローラ ３９ 台数制御回路 ４１ 可変ファン ４２ 固定ファン ４４ 緊急停止回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気タービンの入口側に加減弁を有する
   メイン流路およびこれと並列に設けられたバイパス弁を
   有するバイパス流路を有し、これら両流路からの蒸気を
   復水器に導き、複数台の復水器冷却用のファンを台数制
   御および回転数制御して、復水処理するタービン排気復
   水系統の制御装置において、前記メイン流路に設けられ
   蒸気タービンへの流入蒸気量を検出する入口蒸気流量計
   およびバイパス流路に設けられたバイパス流量計と、前
   記復水器の入口圧力を検出する入口圧力計を有し、この
   入口圧力計の検出圧力と設定圧力との偏差出力により検
   出圧力を設定圧力に近付けるべく前記ファンの回転数制
   御および台数制御を行う閉ループ調節系と、前記入口蒸
   気流量計とバイパス流量計との出力加算値に基づく制御
   出力を前記偏差出力に加えるオープンループ調節系と、
   前記入口圧力計の出力値および前記両流量計の出力加算
   値の少なくとも一方の急増を捕え、前記複数台のファン
   に対し全台運転指令を与える全台運転判定器と、を具備
   してなるタービン排気復水系統の制御装置。
2. 【請求項２】 蒸気タービンに流入する高圧蒸気の流入
   蒸気量を計量する入口流量計と、前記蒸気タービンを迂
   回して流れる高圧蒸気のバイパス蒸気量を計量するＢＰ
   流量計と、前記蒸気タービンの緊急停止を知らせる緊急
   停止回路と、前記蒸気タービンから排気された排気蒸気
   を冷却して復水させる排気復水器と、この排気復水器に
   付属されて一定の冷却風を送風する固定ファンと、この
   固定ファンと併設されて冷却風を可変して送風する可変
   ファンと、前記排気蒸気の圧力を計測する排気圧力計
   と、この排気圧力計からの信号によって前記固定ファン
   および前記可変ファンを運転制御する復水器入口圧力コ
   ントローラと、前記入口流量計および前記ＢＰ流量計か
   らの蒸気流量和または前記緊急停止回路からの緊急停止
   信号によって、前記可変ファンの運転台数および回転速
   度を最大とする台数制御回路と、を具備してなるタービ
   ン排気復水系統の制御装置。