JPS583155B2 - ドレン弁の開閉を制御する方法と装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的にプロセス・プラント及び原動所に対す
る自動化装置、特に、蒸気流を通す導管に対して用いる
自動ドレン装置及び方法に関する。

２相流体を或る点から別の点に移送するプロセス・プラ
ント又は原動所では、流体の流路に沿って凝縮物（例え
ば凝縮した水）が発生した場合、それを排出することが
重要である。

特に、原動所のタービン機械より上流側の位置では、動
翼の腐食の惧れがあるという観点から、流体送出し用管
寄せ内の凝縮水を排出することにより、水滴が蒸気に巻
き込まれてタービン機械に持ち込まれることがない様に
保証することが重要である。

更に、タービン機械のケーシングの温度勾配が不平等に
なるとタービン機械のケーシングが歪む惧れがあるので
、こういう不平等な温度勾配を生じないようにタービン
機械のケーシングから直ちに凝縮した水を排出すること
が望ましい。

自動的な排出制御を行う従来の１つの装置が米国特許第
３６９４１０３号に記載されている。

この米国特許の装置では、タービンの負荷状態を圧力ス
イッチにより感知して、タービンの蒸気圧が例えば定格
負荷の２０％に対応する様な予定の設定点まで下がった
時、ドレン弁を作動して、ドレン弁を開いている。

この装置はタービン機械の大幅な圧力変化の際、ドレン
弁の位置を制御することが出来るが、低圧時と同様に水
の凝縮が生じる惧れのある高圧時の蒸気温度の変化には
対処することが出来ない。

蒸気導管内に凝縮による水分が発生したことを検出する
従来の別の装置が米国特許第４０６３２２８号に記載さ
れている。

この特許の装置は、水分が存在することを検出する為に
、蒸気導管中の温度変化率を検出している。

本発明は、上記の従来の方式とは異なる方式を提供する
もので、本発明では、流体導管内の実際の流体圧力に基
づいて、流体の凝縮物又は水分が生じ得る状態を表わす
、ドレン弁を作動するため設定点を定め、これを実際の
流体温度と比較し、この結果、ドレン弁の開閉を制御す
るようにしたものである。

したがって、本発明の目的は、流体導管内で生じる種々
の流体圧力及び流体温度に正確に応答してドレン弁の開
閉を制御する自動ドレン装置用の方法及び装置を提供す
ることである。

また、本発明は、原動所の始動運動のための種々の自動
運転方式に適用できるようなドレン弁の開閉を制御する
方法及び装置を提供することを目的とする。

更に、本発明は、流体導管内の実際の流体圧力及び温度
を感知し、この感知した状態に従ってドレン弁の開閉設
定点を定める自動ドレン装置用の方法および装置を提供
することを目的とする。

本発明は、基本的には、蒸気圧力と蒸気温度の間の関係
に基づいて定まる飽和曲線を利用する。

本発明の方法は、流体導管内の実際の蒸気圧力を感知し
、感知した蒸気圧力をその蒸気圧力に於ける飽和温度に
変換し、実際の蒸気温度を感知し、感知した実際の蒸気
温度と飽和温度とを比較し、この比較の結果に応じてド
レン弁を開閉する工程を含む。

本発明の一実施例によれば、感知した実際の蒸気温度が
飽和温度よりも予定の量を越えて増加した場合はドレン
弁を閉じ、また実際の蒸気温度が飽和温度の方へ向って
飽和温度より予定の量だけ高い温度よりも下がった時に
はドレン弁を開く。

本発明の装置は、上記方法を実施するため、流体導管内
の実際の蒸気圧力を測定する装置と、実際の蒸気温度を
測定する装置と、実際の蒸気圧力に基づいてこの蒸気圧
力に於ける飽和温度を求める装置と、この飽和温度と実
際の蒸気温度とを比較する装置と、この比較装置の出力
に従ってドレン弁を作動する装置とを有する。

本発明の一実施例によれば、比較装置は、実際の蒸気温
度と飽和温度の温度差が増加する方向では飽和温度より
予定の値だけ高い、ドレン弁を閉鎖するための設定点と
、温度が減少する方向では前記飽和温度より予定の点だ
け高い点と飽和温度との間のドレン弁を開放するための
設定点とを含む。

以上のように、本発明では、導管内における蒸気圧力と
蒸気の飽和温度との関係を利用して、実際の蒸気圧力に
基づいてこの実際の蒸気圧力に於ける飽和温度を求める
。

この飽和温度は蒸気の凝縮又は水分が生じる温度を表わ
しているので、飽和温度を用いてドレン弁を開閉するた
めの設定点を定め、実際の蒸気温度が該設定点よりも大
きい又は小さいかに応じてドレン弁を開閉することによ
り、導管内蒸気の凝縮物又は水分が生じる場合に該凝縮
物を自動的に排出することが出来る。

本発明では、ドレン弁を開閉する設定点を、実際の蒸気
圧力に於ける飽和温度により定めているので、導管内の
実際の蒸気圧力および蒸気温度が種々に変化しても、蒸
気の凝縮が生じる状態を正確に検出して、凝縮物を排出
するようにドレン弁を開くことが出来る。

この発明は以下図面について好ましい実施例を説明する
所から、更によく理解されよう。

この発明は、主として、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
が１つ又は更に多くの蒸気タービンに蒸気を供給する様
な複合サイクル原動所に対して・考案されたものである
。

複合サイクル原動所は原動所の分野で周知であり、少な
くとも１台のガスタービンと、１台の蒸気タービンと、
熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを有する。

ＨＲＳＧがガスタービンと蒸気タービンを熱力学的に結
合し、ガスタービンの排ガスを給水と熱交換する様に通
し、給水を蒸気に変換する。

２台以上のＨＲＳＧ及び２台以上の蒸気タービンがあっ
てもよい。

図示の特定の例は、この発明の本来の設計目標を反映し
たものであるが、この発明が２相流体を通す任意のプロ
セス用流体導管に適用することが出来ることは云うまで
もない。

更に、動力流体として蒸気を利用する原動所では、この
発明はタービン・ケーシングのドレン及び流体が凝縮す
る惧れがあるその他の点に同じ様に適用することが出来
る。

第１図は、本発明を用いた電子制御式ドレン装置を例示
するもので、１つの熱回収蒸気発生器（図に示してない
）及び少なくとも１台の蒸気タービン（図に示してない
）に接続された流体管寄せ１１と、流体管寄せの低い箇
所に固定されたドレン収集ポットｌ３，１５，１７を含
み、これらの収集ポットからドレン弁６１，６３，６５
を介して水を排出する。

感知手段を使って、管寄せ及びドレン収集ポットから温
度及び圧力データを求める。

例えば、圧力変換器２５が管寄せ１１内の流体圧力を測
定し蒸気圧力に比例する出力電流Ｉを発生する。

出力電流■が、電流／電圧変換器２７で電圧■に変換さ
れる。

変換壽２７の出力が関数発生器２９の入力に入り、この
関数発生器が測定された圧力に於ける飽和温度に相当す
る電気出力を発生ずる。

後で説明するが、この飽和温度は圧力によって変化し、
ドレン弁を開閉するための設定点を定めるために用いら
れる。

各々のドレン・ポット１３，１５，１７は熱電対３３，
３５，３７を備えており、これらの熱電対が主蒸気管寄
せに接続された各々の導管内の流体温度を測定する。

各々の熱電対の出力は、測定された温度に比例する電圧
である。

各々の熱電対の出力が電圧増幅器４１，４２．４３に選
択的に送られる。

夫々の電圧増幅器は、各々の熱電対に対して別々の電圧
信号を出力し、この電圧信号が夫々の信号比較器４５．
４７．４９に送られる。

各々の信号比較器４５ ．４７ ，４９に対する２番目
の入力は関数発生器２９の出力である。

各々の信号比較器の出力が夫々の接点出力隔離装置５５
，５７ ，５９に送られ、これらの隔離装置が弁作動装
置たとえばモータＭに接続され、これらのモータがドレ
ン弁６１，６３，６５を作動して開閉させる。

各々の信号比較器から、２番目の出力として、各々の電
気接点装置に接続された故障警報器Ｆで表わす様な、装
置の故障を表わす電気信号を取出すことが出来る。

第２図には、蒸気温度と蒸気圧力との関係が示されてい
る。

実線Ａは、圧力によって変化する飽和温度を示す。

関数発生器２９は、例えばザ・フォックスボロー・カン
パ二社によって製造されるモデルＮｏ．２ＡＰ＋ＳＧＣ
のプログラマブル装置で構成することが出来、実線Ａで
示すデータを電子式に再現して、比較器に送込むことが
出来る。

破線Ｂは、電子制御式ドレン弁を閉じる為の設定点を表
わす曲線である。

この線は線Ａに基づいて設定されるが、或る一定の温度
差、例えば線Ａより５５．６℃（１００’Ｆ）高い。

これは、装置の状態並びに条件の知識並びに経験に基づ
く任意の設定点である。

線Ｃ（ドットと短線）は、飽和温度線より約２７．８℃
（５００Ｆ）の差だけ高い所にあるドレン弁を開くため
の設定点を表わす。

比較器４５ ．４７ ，４９は、こういう値に合せて予
め設定され、従って夫々のドレン弁を第２図に従って制
御する。

すなわち、比較器は、実際の蒸気温度が飽和温度（線Ａ
）より高くなるように増加して練りのドレン弁閉鎖設定
点を越えたとき、ドレン弁を閉じるための出力を発生し
、また実際の蒸気温度が飽和温度（線Ａ）に近づくよう
に減少して線Ｃのドレン弁開放設定点よりも下がったと
き、ドレン弁を開放するための出力を発生する。

このような比較器の動作特性は、ヒステリシス特性をも
つ装置を比較器中に設けることにより達成することが出
来る。

実際の蒸気温度が飽和温度（線Ａ）に向って減少する場
合、奨隙の蒸気温度が飽和温度よりも充分に高い温度か
ら下って行くので、蒸気の凝縮が生じる温度、すなわち
ドレン弁を開くための設定点（線Ｃ）はドレン弁閉鎖設
定点（線Ｂ）よりも低い温度でよく、また逆に、実際の
蒸気温度が蒸気の凝縮の生じていた低い温度から増加す
る場合、蒸気の凝縮が生じないようになるには温度が充
分高くなる必要があり、このためドレン弁を閉じる設定
点（線Ｂ）はドレン弁開放設定点よりも高い温度に設定
する。

この発明の方法は、次の工程によって実施され（イ）流
体導管内の実際の流体圧力を感知する。

（ロ）流体圧力をこの流体圧力に於ける飽和温度を表わ
す電圧に変換する。

（ハ）ドレン位置に於ける流体温度を感知する。

（ニ）飽和温度を各々のドレン位置に於ける感知された
実際の流体温度と比較する。

（ホ）この比較工程の出力に従って、各々のドレン弁を
弁開位置又は弁閉位置のいずれかに位置ぎめする。

この方法で実施する際、温度差が増加している場合、実
際の流体温度が飽和温度を５５．６℃（ １ ０ ０’
Ｆ）越えた時は、何時でもドレン弁を閉じ、更に、温度
差が減少している場合、実際の流体温度が飽和温度より
２７，８℃（５０゜Ｆ）高い点よりも下がった時は、何
時でもドレン弁を開く工程を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図は、蒸気導管、アナログ感知手段、電子式処理装
置及び弁作動装置を示す装置の系統図、第２図は蒸気温
度と蒸気圧力との関係を示すグラフであり、更にドレン
弁を開閉する為の設定点並びに飽和温度曲線を示してい
る。 主な符号の説明、２５：圧力変換器、２９：関数発生器
、３３，３５，３７：熱電対、４１，４２，４３：比較
器、６１，６３，６５： ドレン弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 流体導管の途中にあるドレン弁を作動する方法に於
   て、流体導管内の流体圧力を測定し、該流体圧力を飽和
   温度信号に変換し、実際の流体温度を測定し、飽和温度
   信号を実際の流体温度と比較し、温度差が増加している
   場合、実際の流体温度が、飽和温度信号より予定の温度
   だけ高い温度を越えた時は、、何時でもドレン弁を閉へ
   また温度差が減少している場合、実際の流体温度が、飽
   和温度信号より予定の温度差だけ高い温度よりも下がっ
   た時は、何時でもドレン弁を開くことを特徴とする方法
   。 ２ 流体導管の途中にある少なくとも１つのドレン弁を
   自動的に作動する装置に於で、実際の流体圧力を測定す
   る装置と、実際の流体温度を測定する装置と、実際の流
   体圧力に基づいて飽和温度を求める装置と、飽和温度を
   実際の流体温度と比較する装置であって、温度差の増加
   する方向で第１の予定の温度だけ飽和温度よりも高いド
   レン弁閉鎖設定点、および温度差の減少する方向で前記
   第１の予定の温度差の点と飽和温度との間のドレン弁開
   放設定点を含んでいる比較装置と、該比較装置の出力に
   従ってドレン弁を作動する装置とを有する、ドレン弁を
   自動的に作動する装置。 ３ 特許請求の範囲２に記載したドレン弁を自動的に作
   動する装置に於て、実際の流体圧力を測定する装置が圧
   力変換器であり、実際の流体温度を測定する装置が熱電
   対であり、実際の流体圧力に基づいて飽和温度を求める
   装置が前記圧力変換器にの出力に基づいて飽和温度を導
   き出す電子式関数発生器であり、飽和温度を実際の流体
   温度と比較する装置が信号比較器で構成されている、ド
   レン弁を自動的に作動する装置。