JPH0682178A - 循環水系統設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】取入口２から循環水ポンプ３により復水器５に
外洋の海水１を取入れ、冷却水として用いた海水を再び
外洋へ放流して形成される循環水系統の放水庭８または
放水路７にサイホンの作用を維持するため所定の水位を
確保する没水堰９と外洋への放流で泡が発生する現象を
抑制するために没水堰９の下流側の水位を上下させる水
門１０とが設けられる。取入れた海水１の流量が流量計
１３により検出され流量信号が出力され、海水１の流量
に応じて没水堰９の上流側と下流側の水位差を所定値以
内に保つ水門１０の開度を予め測定し、この流量と開度
との関係を水門制御部１１に設定し、運転時にこの設定
された前記関係と流量信号とから水門１０へ水門開度指
令信号を出力して水門の開度を増減させる。 【効果】サイホンの作用を維持し、泡が発生する現象を
抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン排気蒸気
を凝縮させる復水器を海水で冷却する蒸気タービン発電
プラントの循環水系統設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、発電プラントの蒸気タービン排
気蒸気を凝縮させる復水器の冷却水としては、海水が利
用されている。図１１に、この種の発電プラントの循環
水系統設備の１例を示す。図において、外洋の海水１
は、取水路２を通じて取水口から循環水ポンプ３により
揚水され、循環水管４により復水器５へ送水される。復
水器５に流入した海水１は、伝熱管６により蒸気タービ
ン排気蒸気と熱交換が行われた後に、放水庭８に放水さ
れ、放水路７を通り外洋の海水１へと戻される。

【０００３】この場合に、タービン建屋内に設置される
復水器５の据付レベルは、土木工事における掘削量低減
や地下岩盤レベル等から、海水面よりも高い場合があ
る。また、発電プラントの大型化に従って復水器５へ通
水する海水量が多くなり、その結果、循環水ポンプ３の
必要な動力は大きくなる状況から循環水ポンプ３の動力
低減のため、循環水系統にサイホンを持たせる方策が採
られている。ところが、サイホンが何らかの原因により
切れた場合、一般に循環水系統の最頂部となる復水器内
に絶対真空、あるいは、それに近い部分が生じること
で、管束上部の伝熱管６では冷却水が流れなくなり除熱
能力が低下する。また、サイホンブレーク後に循環水系
統内圧力が上昇すると発生していた真空部が消失しウォ
ータハンマの発生を起こし機器配管の損傷の可能性があ
るため循環水系統のサイホンが切れないようにする必要
がある。

【０００４】ところで、サイホンの維持は、復水器５の
水室最頂部と放水庭８における水面高との高低差を一定
以内（一般には７〜９ｍ以内）に保つことにより行われ
る。このことから、復水器５の機器サイズおよび据付高
さにより放水庭８での水面の高さが制約される放水庭８
の水位は、循環水系統の流量増減により上下するため、
サイホンの形成に必要な放水庭８の水位が外洋の海水１
の面より高い場合、没水堰９を設けることで必要となる
最低水位の確保が行われる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た没水堰９を設置した場合には、この没水堰９の前後で
水位差が発生するため、この水位差によって泡が発生
し、この泡が外洋の海水１へ流出するという問題があ
る。

【０００６】例えば、循環水管４から放水庭８に放出さ
れた海水は、没水堰９の前後で図１１に示すように水位
差Ｆが生じ、この水位差Ｆが約４０ｃｍ以上（Ｆ＞４０
ｃｍ）になると、没水堰９の後側の海水１の流れが乱れ
たり、海水１の巻き込みが海水１の流れ内に小さな気泡
を巻き込むという現象が生じる。この現象は一度泡が発
生すると、海水１では泡が消滅しないのが一般であり、
この泡が海に放出されると、泡の付着による漁網の汚
染、泡の飛散による塩害等を引き起こすという問題があ
る。

【０００７】これを解決するために、海水中に巻き込ん
だ気泡を取り除く大きな貯水槽を設け、例えば、没水堰
９から海までの間に、流れの速度を約０．２ｍ／ｓ以下
にして小さな気泡が海水表面まで浮き上がる時間を採る
ことが考えられる。また、最近は、循環水ポンプ３とし
て可動翼形循環水ポンプが採用され、復水器５に供給す
る海水量をタービンの出力に応じて変化させて、循環水
ポンプ３の動力を低減させることができるが、没水堰９
を設置した場合には、海水流量の変化に応じて没水堰９
の前後の水位差Ｆが変化するという問題がある。

【０００８】また、新年時と経年時では放水路７内に藻
等が付着することによって放水路７の水路抵抗が異な
り、また、潮位によっても水面レベルが変化するが従来
の循環水系統設備では、これらの水位レベル変化条件を
考慮して循環水ポンプ３の動力を低減し、かつ、泡の発
生を防止することができなかった。

【０００９】さらに、近年の発電プラントの大容量化に
従って、復水器２で使用する海水は、例えば、１１００
ＭＷ級原子力プラントで約８５ｍ３ ／ｓまたは８００
ＭＷ級原子力プラントで約６０ｍ３ ／ｓとなるため、
仮に上記条件を満たす貯水槽を設置すれば、非常に大き
なもの（４００〜６００ｍ２ ）となり、大きな設置ス
ペースが必要となると共に、土木工事の費用が嵩み経済
的でない。

【００１０】そこで、本発明は、循環水系統流量の変動
に応じて、没水堰９前後での水位差の増大を抑制し、泡
の発生の抑制を図る循環水系統設備を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、取入
口から循環水ポンプにより復水器に外洋の海水を取入
れ、この復水器で冷却水として用いた海水を放水庭およ
び放水路を経由して再び外洋へ放流して形成される循環
水系統と、この循環水系統の放水庭および放水路に設け
られたサイホンの作用を維持するため所定の水位を確保
する没水堰とからなる循環水系統設備において、循環水
ポンプにより取入れた海水の流量を検出して流量信号を
出力する流量検出手段と、外洋への放流で泡が発生する
現象を抑制するために没水堰の下流側の水位を上下させ
る水門駆動部を有する水門と、海水の流量に応じて没水
堰の上流側と下流側の水位差を所定値以内に保つ水門の
開度とを予め測定し、この測定した海水の流量と水門の
開度との関係を設定し、運転時にこの設定された海水流
量と前記水門の開度との関係を流量信号とから水門駆動
部へ対応する水門開度指令信号を出力して水門の開度を
増減させる水門制御部とを設けるようにしたものであ
る。

【００１２】請求項２の発明は、外洋の水位を検出し、
外洋水位信号を出力する外洋水位計と、予め設定された
計画外洋水位信号と外洋水位信号との水位差を算出し水
位差信号を出力する計画外洋水位差算出手段と、予め水
位差に応じて水門開度指令信号の補正値を測定し、この
水位差と補正値との関係を設定し、運転時にこの設定さ
れた水位差と補正値との関係と水位差信号とから水門開
度指令信号を補正する外洋水位補正手段とを設けるよう
にしたものである。

【００１３】

【作用】請求項１の発明では、海水の流量に応じて没水
堰の上流側と下流側の水位差を所定値以内に保つ水門の
開度を予め測定しこれらの関係を設定し、運転時にこの
設定された海水流量と水門の開度との関係と流量信号と
から水門の開度を増減させる。これにより、海水の流量
の変動に対して没水堰の上流側と下流側の水位差が最適
な応答をして追従する。従って、海水の流量が変動して
も泡の発生を抑制する。

【００１４】請求項２の発明では、予め水位差に応じて
水門開度指令信号の補正値が測定され、この水位差と補
正値との関係が設定される。運転時には予め設定された
計画外洋水位信号と外洋水位信号との水位差が算出さ
れ、前記関係と水位差とから補正値を求められ水門の開
度が補正される。従って、外洋の水位が変動しても泡の
発生を抑制する。

【００１５】

【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。

【００１６】図１は、本発明の第１実施例を示す循環水
系統設備の説明図である。図１１に示す従来の循環水系
統設備と同一部分は同一符号を示し、その説明を省略す
る。図１が図１１と異なる点は、放水庭８の没水堰９の
下流側に水門１０を設けると共に、循環水ポンプ３から
復水器５へ海水を供給する循環水管４に流量計１３を設
けて、流量計１３の検出した流量変化に基づいて水門制
御部１１により水門１０の開度を制御する。

【００１７】ここで、水門制御部１１は、図２に示す如
く、水門開度指令信号出力手段１１ａと比較手段１１ｂ
とで構成されている。

【００１８】水門開度指令信号出力手段１１ａは、プラ
ント建設時に予め流量信号と水門開度指令信号との最適
な関係を次のように算出しておき、プラント建設後は実
測によって補正する。すなわち、流量と水門開度を変数
として放出側の外洋までの圧力損失を求める。この圧力
損失は水門１０の上流側の水位と外洋の海水１の水位差
に等しくこの水位差に外洋の海水１の水位を加算する
と、水門１０の上流側の水位となる。この水門１０の上
流側の水位と没水堰９の内の水位との差が泡を発生させ
ない水位となるように、種々の流量と水門開度との関係
を繰り返して算出する。

【００１９】まず、循環水系統流量が流量計１３により
検出され、その流量信号が水門制御部１１に入力され
る。水門制御部１１では予め設定された流量信号と水門
開度指令信号との関係と入力された流量信号をもとに水
門１０の開度指令信号を決定し、この開度指令信号に水
門実開度検出部１２ａの実開度信号が一致するように水
門駆動部１２を制御する。これによって、水門１０を上
下させることで水門１０の下流の流量を増減し、没水堰
９前後の水位および水位差Ｆが変更される。

【００２０】すなわち、水門１０の開度を小さくする
と、没水堰９の前後とも水位は上昇し、水位差Ｆは０に
近づくが、水位上昇に伴い循環水ポンプ３の必要動力は
大きくなる。これに対して水門１０の開度を大きくする
と、没水堰９の前後の水位は低下するが、没水堰９の前
側の水位よりも没水堰９の後側の水位の低下量が大きい
ため水位差Ｆが大きくなり泡の発生が顕著になる。ま
た、水門１０の開度が同じとき、循環水系統流量の増減
に従って没水堰９前後の水位差Ｆが拡大減少する。この
ように、流量変化に速応して泡を発生させることなく水
門１０の開度変更が可能となる。

【００２１】図３は、循環水系統流量の検出手段として
ポンプ性能曲線から系統流量を検出する本発明の第２実
施例の循環水系統設備を示すものである。

【００２２】循環水系統の流量は全ての循環水ポンプ３
の吐出流量の合計と一致するから個々の循環水ポンプ３
の吐出流量を検出することで、循環水系統流量を検出す
る。具体的には、循環水ポンプ３の吐出流量は、固定翼
型の循環水ポンプ３の場合、流量はポンプ吐出圧力およ
びポンプ回転数から求められる。例えば、循環水ポンプ
３の吐出圧力と吐出流量とは、図４に示すような関係が
予め設定されており、吐出圧力の検出により循環水ポン
プ３の吐出流量を流量信号として、図２に示した構成の
水門制御部１１へ出力する。

【００２３】また、可動翼型の循環水ポンプ３では、図
５に示すように、吐出圧力、ポンプ回転数および翼角度
（図示、４０％、６０％、８０％、１００％）によりポ
ンプ性能曲線を用いて一義的に求められる。そこで、図
６に示す如く圧力計１４により吐出圧力信号、回転数計
１５によるポンプ回転数信号、可動翼型循環水ポンプで
は、翼角度検出器１６によりポンプ翼角度信号を加えた
信号を流量演算部１７に入力し、流量演算部１７にてポ
ンプ性能曲線を用いて循環水ポンプ３の吐出流量を求め
る。この場合、ポンプ１・・・ポンプｎと複数では各流
量演算部１７の流量信号を加算手段１９で加算して全体
の流量信号とする。従って、水門制御部１１は流量演算
部１７にて算出された循環水ポンプ３の吐出流量をもと
に水門１０の開度制御を行うことで図１に示した実施例
と同様な効果を得ることができる。

【００２４】次に、本発明の第３実施例を図７および図
８を参照して説明する。

【００２５】図１に示す本発明の第１実施例と異なる点
は、外洋水位計２０と計画外洋水位差算出手段２１と外
洋水位補正手段２２とを追設し、さらに、水門制御部１
１に外洋水位補正手段２２の補正信号加算する加算手段
１１ｃを追設した点である。

【００２６】本発明の第１実施例では、外洋の水位が大
きく変動しないことを想定し実施しているが、現実には
外洋の水位が大きく変動することが多いから本実施例で
は外洋の水位の変動に応じて水門１０の開度指令信号を
補正するようにしている。

【００２７】外洋水位計２０では、外洋の海水１の水位
を検出し、この検出信号が計画外洋水位差算出手段２１
に入力される。計画外洋水位差算出手段２１では予め設
定された計画外洋水位と比較され、偏差信号が外洋水位
補正手段２２に入力される。外洋水位補正手段２２で
は、予め実測により偏差信号と補正信号との関係が設定
されており、計画外洋水位差算出手段２１の偏差信号に
応じた補正信号が水門制御部１１の加算手段１１ｃに入
力される。これにより、例えば、外洋の水位が３０ｃｍ
上昇すれば水門１０の上流の水位も上昇するが、このよ
うな外洋の水位を考慮して本発明を実施することができ
る。

【００２８】次に、本発明の第４実施例を図９および図
１０を参照して説明する。

【００２９】本実施例が図３に示す第２実施例と異なる
点は、第３実施例と同様に外洋の水位に基づいて水門１
０の開度を補正する点である。第２実施例ではポンプ吐
出圧力等から流量を求めているが外洋の水位の増減によ
りポンプ吐出圧力も増減するから図１０に示すように流
量演算部２４を設けて、外洋水位計２０の検出信号と計
画外洋水位との偏差を計画外洋水位差算出手段２１で求
め、この偏差と圧力計１４の検出信号とを加算手段２３
で加算して吐出圧力として流量演算部１７に入力するよ
うにしている。また、外洋水位信号は水門制御部１１に
入力して第３実施例と同様に計画外洋水位との補正がさ
れる。これによつて、外洋の水位が大きく変動したとき
流量信号が補正され、泡の発生を防止することができ
る。

【００３０】このように循環水系統流量が変化した場合
であっても流量変化が検出されて水門開度制御を開始す
ることができるため、循環水系統流量の変化が大きな場
合であっても没水堰における泡発生の抑制および発生時
間の短縮が可能となる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明で
は、海水の流量の変動に応じて水門の開度を増減させる
から海水の流量の変動に対して没水堰の上流側と下流側
の水位差が最適な応答をして迅速に追従することができ
る。従って、海水の流量が変動しても泡の発生を抑制す
ることができる。

【００３２】請求項２の発明では、予め設定された計画
外洋水位信号と外洋水位信号との水位差に応じて水門開
度指令信号が補正されるから外洋の水位が変動しても泡
の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の循環水系統設備を示す説
明図である。

【図２】図１の水門制御部の構成図である。

【図３】本発明の第２実施例の循環水系統設備を示す説
明図である。

【図４】ポンプ吐出圧力と流量との関係を示す特性図で
ある。

【図５】可動翼型ポンプの翼開度に応じたポンプ吐出圧
力と流量との関係を示す特性図である。

【図６】ポンプのデータから流量を検出する一例を示す
説明図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す循環水系統設備の説
明図である。

【図８】図７の水門制御部の構成図である。

【図９】本発明の第４実施例を示す循環水系統設備の説
明図である。

【図１０】図９のポンプのデータから流量を検出する一
例を示す説明図である。

【図１１】従来の循環水系統設備を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 海水 ２ 取水路 ３ 循環水ポンプ ４ 循環水管 ５ 復水管 ６ 伝熱管 ７ 放水路 ８ 放水庭 ９ 没水堰 １０ 水門 １１ 水門制御部 １２ 水門駆動部 １３ 流量計 １４ 圧力計 １５ 回転数計 １６ 翼角度検出器 １７ 流量演算部 ２０ 外洋水位計 ２１ 計画外洋水位差算出手段 ２２ 外洋水位補正手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 取入口から循環水ポンプにより復水器に
   外洋の海水を取入れ、この復水器で冷却水として用いた
   前記海水を放水庭および放水路を経由して再び前記外洋
   へ放流して形成される循環水系統と、この循環水系統の
   前記放水庭または放水路に設けられるサイホンの作用を
   維持するため所定の水位を確保する没水堰とからなる循
   環水系統設備において、 前記循環水ポンプにより取入れた前記海水の流量を検出
   して流量信号を出力する流量検出手段と、前記外洋への
   放流で泡が発生する現象を抑制するために前記没水堰の
   下流側の水位を上下させる水門駆動部を有する水門と、
   前記海水の流量に応じて前記没水堰の上流側と下流側の
   水位差を所定値以内に保つ前記水門の開度とを予め測定
   し、この測定した前記海水の流量と前記水門の開度との
   関係を設定し、運転時にこの設定された前記海水流量と
   前記水門の開度との関係を前記流量信号とから前記水門
   駆動部へ対応する水門開度指令信号を出力して前記水門
   の開度を増減させる水門制御部とを備えたことを特徴と
   する循環水系統設備。
2. 【請求項２】 前記外洋の水位を検出し、外洋水位信号
   を出力する外洋水位計と、予め設定された計画外洋水位
   信号と前記外洋水位信号との水位差を算出し水位差信号
   を出力する計画外洋水位差算出手段と、予め前記水位差
   に応じて前記水門開度指令信号の補正値を測定し、この
   水位差と補正値との関係を設定し、運転時にこの設定さ
   れた水位差と補正値との関係と前記水位差信号とから前
   記水門開度指令信号を補正する外洋水位補正手段とを付
   加したことを特徴とする請求項１記載の循環水系統設
   備。