JPH11118680A - サンプル希釈分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サンプル希釈分析装置の分析精度を向上させ
る。 【解決手段】 サンプル水を取り込むサンプル水導入配
管Ａに希釈用の純水を取り込む純水導入配管Ｂを接続
し、サンプル水を純水で希釈した希釈水について残留ヒ
ドラジンの濃度測定を行ない、該測定結果をサンプル水
の希釈倍率で補正するようにしたサンプル希釈分析装置
において、サンプル水導入配管Ａと純水導入配管Ｂに各
々定量ポンプ７、８を設けてサンプル水の流量と純水の
流量の変動を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所等のプ
ラントの蒸気／復水／給水等を採取して得たサンプル水
を希釈して分析処理するサンプル希釈分析装置に関する
のものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所の発電プラントでは、例えば
蒸気、復水、給水系統水中に溶け込んでいる酸素により
配管が腐食するので、これを防止する目的で、この溶存
酸素に対して還元作用を行うヒドラジンを注入してい
る。

【０００３】このヒドラジンのサンプル水中での濃度
（残留ヒドラジン濃度）には前記還元作用が必要且つ十
分に行われるような基準値が設定されており、通常の運
転状態（起動工程から通常運転の間）では、その残留ヒ
ドラジン濃度をヒドラジン計で計測してフィードバック
制御によりヒドラジン補給量を調整し、その残留ヒドラ
ジン濃度が基準値となるように制御している。あるい
は、系統水の流量に見合うヒドラジン量を予め計算して
その補給量を系統水の流量に比例して制御し、その残留
ヒドラジン濃度が基準値となるようにヒドラジン計で監
視している。

【０００４】ところが、発電プラントを停止して系統水
配管を大気開放した後の立ち上げの時、あるいはプラン
トの竣工後の立ち上げの時等のように、停止時から次の
起動時までの間では、多量の空気（酸素）が混入してい
るので注入ヒドラジンの量を通常の運転時よりも多くす
る必要があり、そのとき制御すべき残留ヒドラジン濃度
は最大で、例えば１００ｐｐｍ程度にまで高濃度とな
る。

【０００５】しかしながら、通常市販されているヒドラ
ジン計の計測範囲は、０〜１０ｐｐｍであって上記した
ような高濃度の測定は不可能であった。このため、手分
析で残留ヒドラジン濃度を計測して、その計測結果に基
づく補給を手動操作で行うのが現状であった。また、あ
る程度自動化を行う場合であっても、プラントの動作内
容に合わせて、予め決められた量を注入するだけで、適
量制御を行うものではなく、どうしても多めに補給せざ
るを得ず、ヒドラジンの無駄な補給を余儀なくされてい
た。

【０００６】そこで、このような問題を解決するため
に、高濃度の残留ヒドラジンであっても従来の市販のヒ
ドラジン計による計測を可能にして、これに基づき適量
なヒドラジンの自動補給制御ができるようにした技術と
して、本出願人により出願した実開平６−８６０５６号
公報「純水希釈サンプリング装置」がある。この装置
は、系統水から採取したサンプル水を純水により希釈し
てから所望の分析を行い、その分析結果を希釈倍率によ
り補正して、真の分析計測値を得るようにしたものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この装
置では、サンプル水と純水の量を流量計で計測している
ものの、流量変動があった場合には、その変動時の流量
値に基づく希釈倍率により行う分析値の補正処理のタイ
ミングが遅れて、分析補正値に誤差が含まれるようにな
るという問題がある。

【０００８】また、このようなタイミングの遅れを小さ
くするためには、流量計から分析計までの配管長をでき
るだけ短くする必要があるが、短くすればするほど、サ
ンプル水と純水の撹拌効果が低下するので、やはり分析
補正値の精度が劣化するという問題がある。

【０００９】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、サンプル水と純水に流量変動が
生じないようにして分析補正精度の向上を図り、前記し
た問題を解決することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、第１の本発明は、サンプル水を取り込むサンプル水
導入配管に希釈用の純水を取り込む純水導入配管を接続
し、前記サンプル水を前記純水で希釈した希釈水につい
て測定部において各種測定を行ない、該測定結果を前記
サンプル水の希釈倍率で補正するようにしたサンプル希
釈分析装置において、前記サンプル水導入配管と前記純
水導入配管に各々流量安定化手段を設けて構成した。

【００１１】第２の発明は、第１の発明において、前記
流量安定化手段として、一定の流量の液体を吐き出す定
量ポンプ及び／又は流入液体を一定の水頭圧で送り出す
ヘッドベッセルを使用するようにした。

【００１２】第３の発明は、第１又は第２の発明におい
て、前記測定部の前段に、前記希釈水を撹拌する撹拌手
段を設けて構成した。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態のサン
プル希釈分析装置の系統図であり、火力発電所の系統水
の残留ヒドラジン濃度の計測に適用したものである。Ａ
は発電プラントの蒸気配管、給水配管、又は復水配管等
の系統水から採取して減温、減圧したサンプル水を取り
込むサンプル水導入配管であり、その初段には電磁弁
１、フロートスイッチ２ａ付きのヘッドベッセル２、脱
泡器３等が配置されている。ここでは、電磁弁１で取り
込まれたサンプル水が、ヘッドベッセル２によって所定
の水頭圧に設定されると共に、脱泡器３によって内部の
エアー抜きが行われる。ヘッドベッセル２のフロートス
イッチ２ａは、作動することによりサンプル水の供給量
が所定値以下（例えば、供給断等）であることの検知信
号を出力する。この検知信号は警報その他に使用され
る。

【００１４】Ｂは希釈用の純水をタンク（図示せず）か
ら取り込むための純水導入配管であり、その初段には電
磁弁４、フロートスイッチ５ａ付きのヘッドベッセル
５、脱泡器６等が設けられている。ここでは、電磁弁４
で取り込まれた純水が、ヘッドベッセル５によって所定
の水頭圧（サンプル水と同一である必要はない。）に設
定されると共に、脱泡器６によって内部のエアー抜きが
行われる。ヘッドベッセル５のフロートスイッチ５ａ
は、作動することにより純水の供給量が所定値以下（例
えば、供給断等）であることの検知信号を出力する。こ
の検知信号も警報その他に使用される。

【００１５】７、８は各々サンプル水導入配管Ａ、純水
導入配管Ｂに取り付けられたプランジャ式の定量ポンプ
であり、共通のモータ９により駆動され、その吐き出し
流量は、サンプル水側の定量ポンプ７が例えば３．６〜
３６cc／min、純水側の定量ポンプ８が例えば３０〜３
００cc／minであり、その細かい流量調整は、ストロー
ク長を調整することにより行われるようになっている。

【００１６】１０はサンプル水のポンプ７の吐き出し側
に所定の背圧を与えるための背圧弁、１１はポンプ７の
吐き出し側の圧力が所定値以上になるのを防ぐためのリ
リーフ弁である。また、１２は純水のポンプ８の吐き出
し側に所定の背圧を与えるための背圧弁、１３はポンプ
８の吐き出し側の圧力が所定値以上になるのを防ぐため
のリリーフ弁である。

【００１７】１４〜１７は手動弁、１８、１９は流量計
である。一方の流量計１８はサンプル水の流量を計測表
示し、他方の流量計１９は純水の流量を計測表示する。

【００１８】Ｃは上記したサンプル水導入配管Ａと純水
導入配管Ｂを連結してサンプル水と純水を混合するため
の希釈水配管であり、そこにはラインミキサ２０が設け
られている。このラインミキサ２０は、流量計１８、１
９から吐き出されたサンプル水と純水との混合水である
希釈水を、内部に形成された螺旋状の通路を通過させる
ことにより撹拌して、その希釈水中の残留ヒドラジン等
の測定対象物質の濃度分布を均一化するためのものであ
る。

【００１９】２１はヘッドベッセル、２２はヒドラジン
計である。ラインミキサ２０から吐き出された希釈水
は、定量ポンプ７、８の吐き出し時の脈流の影響を受け
ており、ヘッドベッセル２１によって所定の安定した水
頭圧に設定された状態で、ヒドラジン計２２に送られ
て、残留ヒドラジンの濃度が計測される。２３、２４は
手動弁である。

【００２０】さて、この実施の形態では、サンプル水と
純水は、その各々が所定の水頭圧で且つエアー抜きされ
てから、定量ポンプ７、８に吸引されてそこで所定の流
量に設定されてから混合希釈され、さらにラインミキサ
２０で撹拌され、ヒドラジン計２２で残留ヒドラジン濃
度が計測される。

【００２１】いま、定量ポンプ７から吐き出されたサン
プル水の流量がｆ１、定量ポンプ８から吐き出された純
水の流量がｆ２であったとすると、サンプル水は純水に
よって、 １／Ｋ＝ｆ１／（ｆ１＋ｆ２） ・・・・（１） に希釈され、その希釈倍率はＫ倍となる。そして、この
ときのヒドラジン計２２により計測したヒドラジン濃度
がｄであったとすると、真の濃度Ｄは、 Ｄ＝Ｋｄ ・・・・（２） により求めることができる。

【００２２】図２はこのヒドラジン濃度の計測システム
の構成を示す図である。定量ポンプ７、８には、そのス
トローク長（流量）を設定するためのアクチュエータと
してのサーボモータを使用したドライブユニット７ａ、
８ａと、その設定ストローク長を検出するセンサ（図示
せず）が備えられている。

【００２３】２５はサンプル水流量制御装置、２６は純
水流量制御装置、２７はサンプル水流量設定器、２８は
純水流量設定器である。サンプル水流量設定器２７によ
って定量ポンプ７のストローク長が設定されると、サン
プル水流量制御装置２５がその設定信号Ｓ１を取り込ん
で、その設定信号Ｓ１に対応したストローク長となるよ
うにドライブユニット７ａを制御し、そのときの実際の
ストローク長の信号がセンサで検知され流量ｆ１として
フィードバックされ、目標値制御が行われる。このとき
の流量ｆ１は、サンプル水流量設定器２７に送り返さ
れ、表示される。

【００２４】また、純水流量設定器２８によって定量ポ
ンプ８のストローク長が設定されると、純水流量制御装
置２６がその設定信号Ｓ２を取り込んで、その設定信号
Ｓ２に対応したストローク長となるようにドライブユニ
ット８ａを制御し、そのときの実際のストローク長の信
号がセンサで検知され流量ｆ２としてフィードバックさ
れ、目標値制御が行われる。このときの流量ｆ２は、純
水流量設定器２７に送り返され、表示される。

【００２５】２９は演算装置であり、上記流量ｆ１、ｆ
２と、ヒドラジン濃度の計測値ｄを取り込んで、前記し
た式（１）、（２）を演算して、希釈倍率Ｋや真のヒド
ラジン濃度値Ｄを算出する。希釈倍率Ｋは希釈倍率表示
器３０で表示され、真のヒドラジン濃度Ｄはヒドラジン
濃度表示器３１で表示されるとともに、ヒドラジン補給
制御装置３２に制御信号として入力される。

【００２６】以上から、サンプル水導入配管Ａにより取
り込まれたサンプル水中のヒドラジン濃度が、ヒドラジ
ン計２２の測定範囲を超えた高濃度であったとしても、
純水による希釈倍率Ｋを所定の値に設定することによ
り、ヒドラジン計２２の測定範囲の内に入るように希釈
してから計測することができ、ヒドラジンの補給制御の
自動化を実現することができる。

【００２７】しかも、本実施の形態では、ヘッドベッセ
ル２、５によりサンプル水や純水を所定の水頭圧に変換
しているので、サンプル水や純水の取り込みの流量が多
少変動してもこれを吸収することができる。このとき余
剰のサンプル水や純水はドレインに排水される。さらに
このヘッドベッセル２、５の後段に定量ポンプ７、８を
介在させているので、そのサンプル水や純水の取り込み
流量の変動をほぼ完全に吸収することができる。

【００２８】また、この定量ポンプ７、８はその吐出し
流量をかなり広い範囲で任意に設定することができるの
で、サンプル水の希釈倍率を任意に設定することができ
る。このときは、例えば、弁１４を閉じ弁１５を開い
て、予めサンプル水のヒドラジン濃度を手分析で計測し
てから希釈倍率の設定を行えばよい。このようにするこ
とにより、ヒドラジン計２２の計測感度がその濃度範囲
によって異なるような場合には、その最も高感度な計測
濃度範囲に入るよう希釈濃度を設定することができる。

【００２９】また、この高感度な計測濃度範囲から高濃
度側にはずれた場合に、その計測結果に応じて定量ポン
プ８の吐き出し流量を多くして希釈倍率を高め、低濃度
側にはずれた場合にはその流量を少なくして希釈倍率を
低くするように、定量ポンプ８にフィードバックをかけ
れば、計測濃度がヒドラジン計２２の高感度な計測濃度
範囲に入るように自動的に制御できる。

【００３０】また、本実施の形態では、サンプル水と純
水の希釈水をラインミキサ２０によって撹拌し、かつヘ
ッドベッセル２１でその水頭圧を一定にしてからヒドラ
ジン計２２に流入しているので、ヒドラジン計２２を流
れる希釈水のヒドラジンの濃度分布が均一化されるとも
に、それが安定化されるので、ヒドラジン濃度の計測精
度が高くなる。

【００３１】なお、弁１６、１７は純水の抽出用であ
り、純水の検査等に使用できる。また弁２３、２４は希
釈水の抽出用であり、ヒドラジン濃度以外の例えば全鉄
濃度、濁度、その他の希釈分析に使用できる。

【００３２】また、以上説明したサンプル水希釈分析装
置は、純水導入配管Ｂの系統を使用しない場合、つまり
サンプルの希釈を行わない場合には、定量ポンプ８の流
量設定値を０にしておけばよく、このとき必要に応じて
電磁弁４や弁１６等を閉じておく。このようにすること
により、通常の濃度範囲の残留ヒドラジン濃度を直接的
に計測することができる。

【００３３】また、以上の説明では、サンプル水の流量
ｆ１を定量ポンプ７のストローク長のフィードバック信
号により、純水の流量ｆ２を定量ポンプ８のストローク
長のフィードバック信号により、各々得ているが、流量
計１８、１９から得ても同様に処理することができるこ
とは勿論である。

【００３４】

【発明の効果】以上から第１、第２の発明によれば、サ
ンプル水と純水の流量が安定化するので、流量変動によ
る時間遅れに基づく計測誤差を防止することができる利
点がある。また、第３の発明によれは、希釈水を撹拌す
るので、希釈水の配管を特別長くしなくてもサンプル水
中の測定対象物質の濃度分布を均一化することができ、
この面からも計測精度を高めることができる利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態のサンプル希釈分析装置
の系統図である。

【図２】 同実施の形態の計測システムの構成を示す図
である。

【符号の説明】

Ａ：サンプル水導入配管、Ｂ：純水導入配管、Ｃ：希釈
水配管、１：電磁弁、２：ヘッドベッセル、２ａ：フロ
ートスイッチ、３：脱泡器、４：電磁弁、５：ヘッドベ
ッセル、５ａ：フロートスイッチ、６：脱泡器、７、
８：定量ポンプ、７ａ、８ａ：アクチュエータ、９：モ
ータ、１０：背圧弁、１１：リリーフ弁、１２：背圧
弁、１３：リリーフ弁、１４〜１７：手動弁、１８、１
９：流量計、２０：ラインミキサ、２１：ヘッドベッセ
ル、２２：ヒドラジン計、２３、２４：手動弁、２５：
サンプル水流量制御装置、２６：純水流量制御装置、２
７：サンプル水流量設定器、２８：純水流量設定器、２
９：演算装置、３０：希釈倍率表示器、３１：ヒドラジ
ン濃度表示器、３２：ヒドラジン補給制御装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サンプル水を取り込むサンプル水導入配管
   に希釈用の純水を取り込む純水導入配管を接続し、前記
   サンプル水を前記純水で希釈した希釈水について測定部
   において各種測定を行ない、該測定結果を前記サンプル
   水の希釈倍率で補正するようにしたサンプル希釈分析装
   置において、 前記サンプル水導入配管と前記純水導入配管に各々流量
   安定化手段を設けたことを特徴とするサンプル希釈分析
   装置。
2. 【請求項２】前記流量安定化手段として、一定の流量の
   液体を吐き出す定量ポンプ及び／又は流入液体を一定の
   水頭圧で送り出すヘッドベッセルを使用することを特徴
   とする請求項１に記載のサンプル希釈分析装置。
3. 【請求項３】前記測定部の前段に、前記希釈水を撹拌す
   る撹拌手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に
   記載のサンプル希釈分析装置。