JPH06241408A - ヒ−タドレン設備の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】標準水位検出器７は、湿分分離器ドレンタンク
２の水位を検出して水位検出信号ｓ１を調節手段８Ａへ
出力する。調節手段８Ａでは、水位設定器８ａの、水位
設定信号ｓ２が加算器８ｂへ入力され、加算器８ｂは、
水位検出信号ｓ１と水位設定信号ｓ２の偏差信号ｓ３を
出力し、水位調定率８ｃが乗算されて水位調整信号ｓ４
が切替スイッチ８ｅへ出力される。切替スイッチ８ｅ
は、通常のプラント負荷時に水位調定率８ｃの出力側Ｂ
へ切替え、プラント低負荷時に全開設定信号ｓ５を出力
する弁全開設定器８ｆの出力側Ａに切替える。弁駆動器
８ｄは、切替スイッチ８ｅからの出力信号に応じて調節
弁９を開閉駆動する。 【効果】ウォータハンマーの発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、発電プラントの給水加
熱器と湿分分離器等からなるヒータドレン設備の制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図３にヒータドレン設備の系統
を示す。図中、湿分分離器１には、湿分分離器ドレンタ
ンク２が設けられており、湿分分離器ドレンタンク２
は、常用ドレン管３によって給水加熱器４に接続すると
共に、非常用ドレン管５によって復水器６に接続してい
る。湿分分離器ドレンタンク２には、常用水位検出のた
め標準水位検出器７が配置されており、この標準水位検
出器７の信号線が調節手段８に接続され、そして、制御
線が常用ドレン管３に配置される調節弁９に接続されて
いる。

【０００３】さらに、湿分分離器ドレンタンク２には、
非常時の高水位を検出するための高水位検出器１０が配
置されており、この高水位検出器１０の信号線が調節手
段１１に接続され、制御線が非常用ドレン管５に配置さ
れる調節弁１２に接続されている。

【０００４】なお、１３，１４は、逆止弁を示してい
る。

【０００５】湿分分離器１では、図示省略する高圧ター
ビンから抽気が流入して湿分が除去されて低圧タービン
へ供給され、除去した湿分が凝縮されて湿分分離器ドレ
ンタンク２にドレンとして貯えられる。湿分分離器ドレ
ンタンク２の水位は、常用の標準水位検出器７によって
検出され、水位検出信号として調節手段８に入力され
る。

【０００６】調節手段８は、図４に示すように構成さ
れ、まず、水位検出信号ｓ１と水位設定器８ａからの水
位設定信号ｓ２とが加算器８ｂで加算され、偏差信号ｓ
３が算出される。そして、この偏差信号ｓ３に水位調定
率８ｃが乗算され水位調整信号ｓ４として出力される。
弁駆動器８ｄでは、水位調整信号ｓ４を入力して弁駆動
信号ｓ６を調節弁９へ出力する。これによって、調節弁
９が開閉され湿分分離器ドレンタンク２の水位が一定に
制御されつつ、給水加熱器４にドレンが逆止弁１３を介
して供給される。

【０００７】一方、湿分分離器ドレンタンク２の高水位
は、高水位検出器１０によって検出され、水位検出信号
として調節手段１１へ入力される。調節手段１１では、
調節手段８の水位設定信号より高水位に設定される水位
設定信号との偏差に基づいて調節弁１２が開閉制御され
る。これによって、湿分分離器ドレンタンク２の水位が
高くなった非常時に、調節弁１２が開動作して逆止弁１
４を介してドレンが復水器６へ排出される。

【０００８】次に、タービン負荷変動および停止時の作
用を説明すると、この場合、タービン抽気量が減少し、
給水加熱器４および湿分分離器ドレンタンク２内の圧力
が低下する。このため、その内部に滞留しているドレン
および常用ドレン管３および非常用ドレン管５内のドレ
ンが過飽和状態になりフラッシュを始める。

【０００９】通常、湿分分離器ドレンタンク２および給
水加熱器４には、圧力差がなく流れは、水頭の差によっ
ているが、負荷変動および停止時には、内在するドレン
容量の関係から湿分分離器ドレンタンク２の圧力の降下
スピードが給水加熱器４の降下スピードよりも速く、給
水加熱器４の圧力の方が湿分分離器ドレンタンク２の圧
力よりも高くなり、重力によるドレンの排出ができなく
なるという事象が発生する。

【００１０】このため、ドレンは逃げ場を失い調節弁９
と逆止弁１３との間の配管内に滞留し給水加熱器４の圧
力降下に伴いフラッシュにより蒸気層が形成される。

【００１１】その後、常用ドレン管３からドレンの排出
ができないため、湿分分離器ドレンタンク２の水位が上
昇する。これによって、高水位検出器１０の水位検出信
号が上昇して調節手段１１によって調節弁１２が開動作
して、湿分分離器ドレンタンク２内のドレンが非常用ド
レン管５を通して復水器６に排出される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たヒータドレン設備の制御装置では、タービン負荷減少
後の負荷上昇に伴って、いわゆるウォータハンマー現象
が発生して、配管を支持するサポート部に損傷を与えた
り、調節弁９の故障の原因になるという問題がある。

【００１３】ウォータハンマー現象が発生する過程を図
５および図６を参照して説明すると、タービン負荷の時
間変化を示すｇは、時刻ｔ１から時刻ｔ２の間にＬ１か
らＬ２に降下し、再び時刻ｔ３から時刻ｔ４の間にＬ２
からＬ１に上昇し、また、湿分分離器ドレンタンク２内
の圧力ｈは、湿分分離器１がタービンに直結しているた
めほとんど負荷ｇと同じように変化して、Ｐ１からＰ３
に降下し、再度の負荷上昇時にＰ３からＰ１に上昇す
る。

【００１４】一方、給水加熱器４の器内圧力ｉは負荷降
下に伴うタービン抽気量の減少に従って降下し、再度の
負荷上昇時に、タービン抽気量の増加により圧力が上昇
し、初期の圧力Ｐ２に戻る。なお、図中の斜線部ｊは、
湿分分離器ドレンタンク２内圧力ｈと給水加熱器４の器
内圧力ｉが逆になる範囲を示している。

【００１５】このような状態では、前述した如く、常用
ドレン管３は過飽和の状態になり、ドレンがフラッシュ
して蒸気と水の気液二層流の状態となって、ドレンの体
積が増加する。また、調節弁９を通過する流量が、気液
二層流となったことにより見かけの流量が増加し、流動
が滞る。さらに、湿分分離器ドレンタンク２と給水加熱
器４の器内圧力が逆転することなどにより、常用ドレン
管３内の気液二層流が湿分分離器ドレンタンク２の方へ
逆流し始める。このとき、逆止弁１３が全閉し、常用ド
レン管３内の気液二層流は、調節弁９と逆止弁１３との
間に滞留する。

【００１６】一度、滞留した気液二層流は、給水加熱器
４の器内と常用ドレン管３内の圧力差が小さく、調節弁
９の弁開度も小さいため、少しずつ給水加熱器４の側に
排出されるだけで、ドレン管内の圧力も時間をかけない
と下がらない。このため、滞留した気液二層流では、次
第にドレン１５が分離し、常用ドレン管３内の上部に蒸
気部１６が形成される。

【００１７】一方、湿分分離器ドレンタンク２では、常
用ドレン管３によるドレンの排出が無くなったことによ
り水位が上昇し、非常時に高水位を調節する調節弁１２
が開動作して、湿分分離器ドレンタンク２内のドレンが
所定の水位分だけ非常用ドレン管５を通って復水器６に
排出される。そして、湿分分離器ドレンタンク２内には
低温のドレンが貯えられる。

【００１８】その後に、タービンの負荷が上昇すると、
ドレンタンク圧力ｈが、給水加熱器４の器内圧力より高
くなり、逆止弁１３が開き始める。この結果、常用ドレ
ン管３内に常用ドレン管３内の飽和温度よりもかなり低
い温度のドレンが湿分分離器ドレンタンク２から流入す
る。蒸気部１６は低い温度のドレンによって液化され、
瞬時に凝縮して消滅する。この急激な体積の減少により
流入したドレンが加速されて、常用ドレン管３内に衝撃
を与えるという、いわゆるウォータハンマー現象が発生
する。このウォータハンマー現象は、再度の負荷上昇時
に一度発生するに過ぎないが、急激な負荷変化において
は、非常に大きなものとなる。このため配管を支持する
サポート部材に損傷を与えたり、調節弁９の故障の原因
となるという問題があった。

【００１９】そこで、本発明は、タービン負荷変化時お
よび起動、停止後、再度起動操作時にウォータハンマー
現象が発生することを防止するヒータドレン設備の制御
装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、ドレンを貯え
る湿分分離器ドレンタンクが、常用の水位のとき前記ド
レンを排出する常用ドレン管によって常用の逆止弁を介
して熱交換器に接続されると共に、前記湿分分離器ドレ
ンタンクが、高水位のとき前記ドレンを排出する非常用
ドレン管によって非常用の逆止弁を介して復水器に接続
されて構成されるヒータドレン設備の前記常用の水位を
検出して、この検出された水位と予め設定された水位と
の偏差に基づいて、前記常用ドレン管に配置される常用
の調節弁を開閉制御し、前記高水位のとき前記非常用ド
レン管に配置される非常用の調節弁を開動作として前記
ヒータドレン設備を制御するヒータドレン設備の制御装
置において、タービン低負荷時に前記常用の調節弁と前
記常用の逆止弁との間の前記常用ドレン管にフラッシュ
蒸気が停滞する状態を回避するためにタービン低負荷時
に前記常用の調節弁を全開とする手段を設けるようにし
たものである。

【００２１】

【作用】上記構成により、プラント低負荷時に常用の調
節弁が全開とされるために、常用の調節弁と常用の逆止
弁との間の常用ドレン管にドレンが停滞する状態が回避
される。また、仮に、ドレンが常用ドレン管に停滞して
も熱交換器側へ排出されてドレンが消滅する。この結
果、プラント再立上げ時に常用ドレン管内で蒸気層の凝
縮により起こるウォータハンマー現象を防止することが
でき、機器の損傷を回避できる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施例を示す調節手段の
構成図である。図４と同一符号は、同一部分または相当
部分を示し、両者の異なる点は、後述する低負荷信号に
よって切替わる切替スイッチ８ｅと弁全開設定器８ｆと
を追設したことである。

【００２４】切替スイッチ８ｅは、弁全開設定器切替信
号によって弁全開設定器８ｆの出力側Ａに切替えまたは
通常制御信号によって水位調定率８ｃの出力側Ｂに切替
えるものである。弁全開設定器８ｆは、調節弁９を全開
させるための弁全開信号を出力するものである。

【００２５】上記構成で、通常のプラントの定格負荷時
には、図２に示すインタロック手段１７の低負荷時信号
ａがＯＦＦ信号となっているから、ＮＯＴ回路１７ａか
らＯＮ信号が出力され、通常制御切替信号が出力され
る。これによって、切替スイッチ８ｅでは、水位調定率
８ｃの出力側Ｂに切替えられ、図４で説明したと同様の
通常の水位制御がされている。

【００２６】すなわち、標準水位検出器７からの水位検
出信号ｓ１と水位設定器８ａの水位設定信号ｓ２との偏
差が加算器８ｂで算出され、この偏差信号ｓ３が水位調
定率８ｃで水位調定率が乗ぜられ水位調整信号ｓ４とし
て切替スイッチ８ｅに出力される。そして、弁駆動器８
ｄによって弁開度が決定され調節弁９が開閉される。こ
れによって、湿分分離器ドレンタンク２の水位が、所定
値に維持され、湿分分離器１で発生したドレンが調節弁
９の開閉に応じて給水加熱器４に供給される。

【００２７】一方、プラント負荷が低負荷となると、図
２に示す低負荷時信号ａがＯＮ信号としてインタロック
手段１７へ入力される。インタロック手段１７では、弁
全開設定器切替信号ｂがＯＮ信号となるから、通常制御
切替信号ｃがＯＦＦ信号となる。これに伴って、切替ス
イッチ８ｅは弁全開設定器８ｆの出力側Ａに切替わる。
従って、弁全開設定器８ｆの全開設定信号が弁駆動器８
ｄに入力され、調節弁９が全開にされる。

【００２８】この結果、湿分分離器ドレンタンク２から
常用ドレン管３に流入したドレンは、調節弁９を介して
給水加熱器４へ流出される。このとき、常用ドレン管３
の状態によって、常用ドレン管３のドレンが消滅する
と、常用の逆止弁１３が開動作し、湿分分離器ドレンタ
ンク２からドレンが常用ドレン管３に流入するという動
作が繰り返される。そして、湿分分離器ドレンタンク２
のドレンは給水加熱器４へほとんど排出される。これに
よって、常用ドレン管３の調節弁９と逆止弁１３との間
にドレンが滞留することがなく、仮にドレンが滞留して
も、直ぐに排出されるからフラッシュ蒸気を発生する状
態にならない。

【００２９】その後、プラント負荷が上昇して定格負荷
となると、インタロック手段１７の低負荷時信号ａがＯ
ＦＦ信号となって、通常制御切替信号ｃがＯＮ信号に切
替わる。従って、水位調定率８ｃからの水位調整信号ｓ
４が弁駆動器８ｄに入力され、通常の水位制御に戻る。

【００３０】このように、プラント負荷変動あるいは停
止時には、タービン抽気量が減少し、湿分分離器ドレン
タンクおよび給水加熱器の器内圧力が低下し、これらの
機器のドレンおよびドレン管内に滞留しているドレンが
過飽和状態となる。このとき、インタロック手段により
ドレンラインの調節弁を全開させる。これにより、発生
した飽和ドレンが給水加熱器へ排出され、さらに、逆止
弁が開動作して湿分分離器ドレンタンクのドレンも排出
される。

【００３１】このため、再び負荷上昇が発生した場合で
も、蒸気層は存在せず、サブクール水もないため、蒸気
層の急激な凝縮によるウォータハンマーが防止できる。
従って、ヒータドレン設備の機器損傷が防止される。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、常
用ドレン管のドレンおよび湿分分離器ドレンタンクのド
レンがインタロック手段によって、給水加熱器側へ排出
される。その結果、プラントの再立上げ時常用ドレン管
内で蒸気層の凝縮により生じるウォータハンマーを防止
することが可能である。従って、発電プラントの構成機
器の損傷が防止されるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す調節手段の構成図であ
る。

【図２】図１の調節手段をインタロックするインタロッ
ク手段を示す説明図である。

【図３】ヒータドレン設備の概略系統図である。

【図４】従来例を示す調節手段の構成図である。

【図５】従来のヒータドレン設備の第１の作用を示す説
明図である。

【図６】従来のヒータドレン設備の第２の作用を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 湿分分離器 ２ 湿分分離器ドレンタンク ３ 常用ドレン管 ４ 給水加熱器 ５ 非常用ドレン管 ６ 復水器 ７ 標準水位検出器 ８Ａ 調節手段 ８ａ 水位設定器 ８ｂ 加算器 ８ｃ 水位調定率 ８ｄ 弁駆動器 ８ｅ 切替スイッチ ８ｆ 弁全開設定器 ９ 調節弁 １０ 高水位検出器 １１ 調節手段 １２ 調節弁 １３ 逆止弁 １４ 逆止弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドレンを貯える湿分分離器ドレンタンク
   が、常用の水位のとき前記ドレンを排出する常用ドレン
   管によって常用の逆止弁を介して熱交換器に接続される
   と共に、前記湿分分離器ドレンタンクが、高水位のとき
   前記ドレンを排出する非常用ドレン管によって非常用の
   逆止弁を介して復水器に接続されて構成されるヒータド
   レン設備の前記常用の水位を検出して、この検出された
   水位と予め設定された水位との偏差に基づいて、前記常
   用ドレン管に配置される常用の調節弁を開閉制御し、前
   記高水位のとき前記非常用ドレン管に配置される非常用
   の調節弁を開動作として前記ヒータドレン設備を制御す
   るヒータドレン設備の制御装置において、 タービン低負荷時に前記常用の調節弁と前記常用の逆止
   弁との間の前記常用ドレン管にフラッシュ蒸気が停滞す
   る状態を回避するためにタービン低負荷時に前記常用の
   調節弁を全開とする手段を備えたことを特徴とするヒー
   タドレン設備の制御装置。