JPH07208879A - 凝縮器の水位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】火力発電プラントなどに設置された凝縮器へ、
蒸気の流入する起動時及びプラントの負荷上昇時にも、
水位検出装置が正確に容器内の復水液面の水位を検出で
きるようにする。 【構成】容器１の上下に接続された蒸気側計装配管１３
と水側計装配管１１との間に配置された計測機器１４〜
１９を備えた凝縮器の水位検出装置２０の、蒸気側計装
母管１２の外周に巻かれた蒸気側計装母管ヒータ２１及
び蒸気側計装配管１３の外周に巻かれた蒸気側計装配管
ヒータ２２を設け、これらの母管及び配管をあらかじめ
加熱するので、凝縮器９へ蒸気が流入する起動時及びプ
ラントの負荷上昇時にもこれらの管内の蒸気の凝縮は最
小となり、水位検出装置２０は復水液面５の水位を正確
に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、外部から供給される
蒸気とこの蒸気が冷却され凝縮して形成された復水とを
容器に内在する凝縮器の復水液面の水位を検出する水位
検出装置、特に火力発電プラント等に使用される凝縮器
の水位検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントでは蒸気と水との特性
を利用して燃料のもつエネルギーをボイラで蒸気のエネ
ルギーに変換し、この蒸気のエネルギーを蒸気タービン
にて機械的エネルギーに変換し、さらにこの機械的エネ
ルギーを発電機により電気エネルギーに変換している。
したがってこのような火力発電プラントでは蒸気と水と
が内在する容器を有する凝縮器が多数設置される。この
場合、凝縮器では容器に水位検出装置を備えて容器内の
復水液面の水位を検出し、外部に排出する容器内の水の
排出量を制御して水位を調節している。

【０００３】このような水位検出装置を備えた凝縮器９
として図２に示す系統のものが知られている。図２にお
いて、容器１には容器１に供給される蒸気３と、伝熱管
６内を流通する冷却媒体により蒸気３を冷却，凝縮させ
た復水４とが復水液面５を形成して貯留され、上部に蒸
気入口２が、また下部に接続された水位調節弁７を備え
た復水排出系８が配列されている。

【０００４】なお、容器１には容器内の復水液面５の水
位を検出する下記構成からなる水位検出装置２０が設け
られている。水位検出装置２０は、容器１の上部に接続
され蒸気に接する蒸気側計装母管１２と、蒸気側計装母
管１２から下向きに分岐された複数の蒸気側計装配管１
３と、容器１の下部に接続され復水に接する水側計装母
管１０と、水側計装母管１０から下向きに分岐された複
数の水側計装配管１１と、これらの蒸気側計装配管１３
と水側計装配管１１との間に配置され水位を検出して水
位制御の信号を発信する水位制御器１４，水位検出器と
しての水位低警報スイッチ１５，水位高警報スイッチ１
６，水位高高警報スイッチ１７，水位非常高警報スイッ
チ１８，現場指示水面計１９から構成されている。これ
らの制御器１４，警報スイッチ１５〜１７，水面計１９
を計測機器と呼ぶ。蒸気側計装配管１３と計測機器１４
〜１９と水側計装配管１１とから、それぞれ水位制御用
計装配管３１，水位低用計装配管３２，水位高用計装配
管３３，水位高高用計装配管３４，水位非常高用計装配
管３５，現場用計装配管３６が構成されている。

【０００５】このような構成により、火力発電プラント
サイクルの一機器として配される凝縮器において、この
プラントサイクルの他の機器から蒸気入口２を経て容器
１内に流入した蒸気３を、伝熱管６を流れる冷却媒体に
より冷却し凝縮させて復水となし、容器１内に復水液面
５が形成される。この復水液面５の水位は、水側計装母
管１０と蒸気側計装母管１２との間に接続されている水
位制御用計装配管３１，水位低用計装配管３２，水位高
用計装配管３３，水位高高用計装配管３４，水位非常高
用計装配管３５，現場用計装配管３６に形成される水面
の水位と同一となる。

【０００６】ここで、容器１内に貯留された復水４は、
水位制御用計装配管３１にて示される水位を検出し、こ
の検出水位に基づく水位制御器１４からの信号により水
位調節弁７を制御し、復水排出系８を経て外部に排出す
る復水水量を制御して容器１内の復水液面５の水位が一
定範囲内に入るようにしている。このようにして容器１
の復水液面５の水位を制御するのは、液面が上昇した場
合には、蒸気の空間が狭くなって蒸気と冷却媒体との熱
交換量が減少し、また液面が低下した場合には、液面よ
り下に設置された図示しない復水と冷却媒体との熱交換
部分が機能しなくなるのを防ぐためである。

【０００７】容器１内の復水液面５の水位は上記のよう
にして一定の範囲に制御されるが、何等かの異常が発生
して水位が一定の範囲に保たれないとき、例えば一定の
範囲より低いときは水位低用計装配管３２にて示される
水位を検出して、水位低警報スイッチ１５から警報を発
し、また高いときには水位高用計装配管３３にて示され
る水位を検出して水位高警報スイッチ１６から警報を発
し、運転監視者に異常を知らせる。

【０００８】また、容器１内の復水液面５の水位が極め
て高くなった場合には、水位高高用計装配管３４にて示
される水位を検出して水位高高警報スイッチ１７から警
報を発し、運転監視者に異常を知らせるとともに、図示
しない弁を閉じて蒸気３の流入を止める等の操作を指示
する。さらに、容器１内の復水液面５の水位が水位高高
用計装配管３４の水位より高くなれば、もはやプラント
の運転不可能の水位となるので、水位非常高用計装配管
３５にて示される水位を検出して水位非常高警報スイッ
チ１８からの信号によりプラントの停止を指示する。

【０００９】なお、現場指示水面計１９は現場用計装配
管３６にて示される水位で容器１内の復水液面５の水位
を直接運転監視者が確認するとともに、水位制御器１
４，水位低，高，高高警報スイッチ１５，１６，１７及
び水位非常高警報スイッチ１８の動作が正確かどうかの
確認を行う。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前述のように火力発電
プラントに設置されプラントサイクルの他の機器から蒸
気が供給される凝縮器において、水位検出装置を備えた
凝縮器の容器に蒸気を流入して起動した際、あるいは急
激にプラントの負荷が上昇した際、容器１の内部圧力が
急激に上昇する。このような場合でも容器１内の復水液
面５は、一定の範囲内に保たれている必要があり、水位
制御器１４，水位低警報スイッチ１５，水位高警報スイ
ッチ１６，水位高高警報スイッチ１７，水位非常高警報
スイッチ１８，現場指示水面計１９も正確に作動する必
要がある。

【００１１】しかしながら、蒸気のように容器１に蒸気
を流入させる起動時や急激な負荷上昇時には、容器１の
復水液面５が適正な水位にあるにも関わらず、水位制御
器１４，水位低，高，高高警報スイッチ１５，１６，１
７，水位非常高警報スイッチ１８，現場指示水面計１９
はあたかも水位が異常に高くなったという誤信号を発信
し、この誤信号により容器１内の復水液面５の水位制御
が正しく行われず、また誤信号により警報を発したり、
蒸気を流入させる弁の閉じの操作やプラント停止の操作
を行わせたりして運転の継続に支障を来すという問題が
ある。

【００１２】上記の誤信号を発信する原因は下記の通り
である。容器１に蒸気を流入しはじめる起動時には、容
器１や計装配管等のシステム全体が高温であり、また容
器１内の復水液面はこれまでの運転で貯留していた復水
がそのまま残っており、したがって復水の水面も規定の
水位に保たれている。このような状態からシステム全体
の起動が開始されると、まず伝熱管６には冷却媒体が流
れ、次に蒸気入口２から蒸気３が流入される。ここで、
容器１の内部は蒸気の流入とともに内部圧力が上昇し、
水位制御器１４，水位低，高，高高警報スイッチ１５，
１６，１７，水位非常警報スイッチ１８，現場指示水面
計１９等の計測機器の内部圧力も上昇する。この計測機
器には水側計装母管１０，水側計装配管１１による水側
からと、蒸気側計装母管１２，蒸気側計装配管１３によ
る蒸気側から圧力が伝達される。このとき水側水側計装
母管１０，水側計装配管１１の内部は水であるため、そ
の圧力上昇は迅速に計測機器へ伝達するが、蒸気側計装
母管１２，蒸気側計装配管１３では内部流体が蒸気のた
め冷たい蒸気側計装母管１２，蒸気側計装配管１３に接
触して凝縮してしまい、内部圧力の上昇は迅速には伝達
されない。

【００１３】このため、各計測機器の上下で圧力差が生
じ、この圧力差により計測機器の内部へ水が上昇する現
象を生じる。その結果容器１の復水液面５の水位が適切
な位置にあるにも関わらず、水位が異常に上昇したと受
け取られ、計測機器から異常信号が誤発信される。例え
ば、水位高高警報スイッチ１７が作動した場合、起動の
ために流入開始した蒸気３を止めてしまい運転に支障を
来す。また水位制御器１４が誤発信するため凝縮器の運
転を混乱させる。

【００１４】プラントの負荷が急激に上昇した場合に
は、負荷運転中に蒸気側計装母管１２及び蒸気側計装配
管１３の内部の圧力はほぼ飽和温度に近い状態で運転さ
れているが、負荷状態に伴う圧力上昇とともに、これら
の配管１２，１３の内部で一部蒸気の凝縮が発生し、蒸
気側は水側よりも圧力の上昇が遅れる。このため計測機
器は起動時と同様な誤発信を生じる。

【００１５】この発明は、蒸気と、この蒸気が冷却され
凝縮して形成された復水とを容器に内在する凝縮器の復
水液面の水位を検出する水位検出装置において、凝縮器
に蒸気の流入する起動時及びプラントの負荷上昇時にも
正確に容器内の復水液面の水位を検出することができる
凝縮器の水位検出装置を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】外部から供給される蒸気
と、この蒸気が冷却媒体により冷却され凝縮して形成さ
れた復水とを容器に内在する凝縮器、この凝縮器の容器
の上部に接続され前記蒸気に接する蒸気側計装母管と、
この蒸気側計装母管から分岐された複数の蒸気側計装配
管と、前記凝縮器の容器の下部に接続され復水に接する
水側計装母管と、この水側計装母管から分岐された複数
の水側計装配管と、前記蒸気側計装配管と前記水側計装
配管との間に配置された計測機器とを備え、前記凝縮器
の復水液面の水位を検出する凝縮器の水位検出装置にお
いて、前記蒸気側計装母管の外周及び前記蒸気側計装配
管の外周に加熱装置を設けたことによって、上記目的を
達成する。

【００１７】また、加熱装置は蒸気側計装母管の外周及
び蒸気側計装配管の外周に巻かれた電熱線とすれば、蒸
気側の配管内の蒸気を加熱する上に好適である。さら
に、加熱装置は蒸気側計装母管の外周及び蒸気側計装配
管の外周に巻かれた蒸気管とすれば、蒸気側の配管内の
蒸気を加熱する上に好適である。

【００１８】

【作用】外部から供給される蒸気と、この蒸気が冷却媒
体により冷却され凝縮して形成された復水とを容器に内
在する凝縮器、この凝縮器の復水の水位は、容器の上部
に接続された蒸気側計装母管，蒸気側計装配管と、容器
の下部に接続された水側計装母管，水側計装配管と、蒸
気側計装配管と水側計装配管との間に配置された計測機
器からなる水位検出装置で検出される。システムが起動
する際あるいはプラントの急激な負荷上昇があった場
合、容器内の圧力は上昇するがこの容器に接続されてい
る蒸気側計装母管の外周及び蒸気側計装配管の外周が加
熱装置で加熱されているため、蒸気側の母管及び配管の
温度上昇はないかあるいはあっても緩慢である。これは
蒸気側計装母管及び蒸気側計装配管に流入した蒸気を凝
縮させる割合が低いことを意味し、したがって蒸気側計
装配管内部での蒸気の凝縮が最小となり、圧力の伝達が
迅速となる。このように、蒸気側の圧力の伝達は容器の
下部から計測機器までの水側計装配管の内に導かれる復
水の圧力の伝達に遅れないようになるので、計測機器で
の水位の誤信号の発信を防止できる。

【００１９】

【実施例】以下図１に基づいてこの発明の実施例を説明
する。図１はこの発明の実施例による水位検出装置を備
えた凝縮器の系統図である。なお従来例と対応する部分
には同一の符号を用いその説明を省略する。図１におい
て図２の従来例と異なるのは、蒸気側計装母管の外周及
び蒸気側計装配管の外周に加熱装置を設けたことであ
る。実施例１ 図１において加熱装置として、蒸気側計装母管１２の外
周に巻かれた電熱線からなる蒸気側計装母管ヒータ２１
及び蒸気側計装配管１３の外周に巻かれた電熱線からな
る蒸気側計装配管ヒータ２２を設けた。これらのヒータ
は例えばＡＣ２００Ｖで通電される。蒸気側計装母管１
２と蒸気側計装母管ヒータ２１との間並びに蒸気側計装
配管１３と蒸気側計装配管ヒータ２２との間には絶縁が
施される。このように蒸気側計装母管１２の外周及び蒸
気側計装配管１３の外周にそれぞれ電熱線からなるヒー
タ２１，２２を設け、あらかじめ加熱するのでこれらの
蒸気側計装母管１２及び蒸気側計装配管１３は所定の温
度に保たれる。この際ヒータ２１及び２２により蒸気側
計装母管１２及び蒸気側計装配管１３は例えば１００℃
位に保たれる。容器１に蒸気が流入しはじめるシステム
の起動時、またはプラントの急激な負荷上昇時でも、蒸
気側計装母管１２及び蒸気側計装配管１３における圧力
の伝達が正確に行われる。このようにして、水位制御器
１４における正確な水位検出により水位調節弁１７を制
御し、容器１内の復水液面５を一定に保つことができ
る。また、水位低，高警報スイッチ１５，１６，水位高
高警報スイッチ１７，水位非常高スイッチ１８，現場指
示水面計１９をそれぞれ正確に動作させることができ
る。

【００２０】実施例２ 図１において加熱装置として、蒸気側計装母管１２の外
周に巻かれた蒸気管からなる蒸気側計装母管ヒータ２１
及び蒸気側計装配管１３の外周に巻かれた蒸気管からな
る蒸気側計装配管ヒータ２２を設けた。これらの蒸気管
からなるヒータ２１，２２には例えば２〜３kg／cm² の
蒸気を流通させ蒸気側計装母管１２及び蒸気側計装配管
１３を１００℃位に加熱する。蒸気管を用いた加熱装置
によっても電熱線を用いた加熱装置と同様にシステムの
起動時またはプラントの急激な負荷上昇時でも、蒸気側
計装母管１２の及び蒸気側計装配管１３における圧力の
伝達が正確に行われ、水位制御器１４における正確な水
位検出により水位調節弁７を制御し、容器１内の復水液
面５を一定に保つこことができる。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、凝縮器の水位検出装置
の蒸気側計装母管の外周及び蒸気側計装配管の外周に加
熱装置を設け、これらの蒸気側計装母管及び蒸気側計装
配管をあらかじめ加熱しておくので、起動時あるいはプ
ラントの急激な負荷上昇時にも蒸気側計装母管及び蒸気
側計装配管の温度上昇はないかまたはあっても緩慢とな
る。その結果、蒸気側計装母管及び蒸気側計装配管の内
部での蒸気の凝縮が最小となって圧力の伝達が迅速とな
り、水位検出装置は凝縮器の復水液面の水位を正確に検
出し、水位の誤発信を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例による水位検出装置を備えた
凝縮器の系統図である。

【図２】従来の水位検出装置を備えた凝縮器の系統図で
ある。

【符号の説明】

１ 容器 ２ 蒸気入口 ３ 蒸気 ４ 復水 ５ 復水液面 ６ 伝熱管 ７ 水位調節弁 ９ 凝縮器 １０ 水側計装母管 １１ 水側計装配管 １２ 蒸気側計装母管 １３ 蒸気側計装配管 １４ 水位制御器 １５ 水位低警報スイッチ １６ 水位高警報スイッチ １７ 水位高高警報スイッチ １８ 水位非常高警報スイッチ １９ 現場指示水面計 ２０ 水位検出装置 ２１ 加熱装置である蒸気側計装母管ヒータ ２２ 加熱装置である蒸気側計装配管ヒータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外部から供給される蒸気と、この蒸気が冷
   却媒体により冷却され凝縮して形成された復水とを容器
   に内在する凝縮器、この凝縮器の容器の上部に接続され
   前記蒸気に接する蒸気側計装母管と、この蒸気側計装母
   管から分岐された複数の蒸気側計装配管と、前記凝縮器
   の容器の下部に接続され復水に接する水側計装母管と、
   この水側計装母管から分岐された複数の水側計装配管
   と、前記蒸気側計装配管と前記水側計装配管との間に配
   置された計測機器とを備え、前記凝縮器の復水液面の水
   位を検出する凝縮器の水位検出装置において、前記蒸気
   側計装母管の外周及び前記蒸気側計装配管の外周に加熱
   装置を設けたことを特徴とする凝縮器の水位検出装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の凝縮器の水位検出装置にお
   いて、加熱装置は蒸気側計装母管の外周及び蒸気側計装
   配管の外周に巻かれた電熱線であることを特徴とする凝
   縮器の水位検出装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の凝縮器の水位検出装置にお
   いて、加熱装置は蒸気側計装母管の外周及び蒸気側計装
   配管の外周に巻かれた蒸気管であることを特徴とする凝
   縮器の水位検出装置。