JPS5922152B2 - 復水器冷却水系統における流量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力又は原子力発電プラントにおける復水器
冷却水系統における流量制御装置に関する。

従来の火力又は原子力発電プラントにおける復水器冷却
水系統は、第１図に示すように、主として取水ピット４
、循環水ポンプ５、取水管６、復水器７、排水管８及び
排水ピット９から構成されている。

冷却水は取水口１から取水路８を経て取水ピット４に入
り込み、取水ピット４に設けられた循環水ポンプ５の運
転により取水管６を上昇して復水器７内供給される。

復水器７においてタービン排気と熱交換して温度上昇し
た冷却水は排水管８を経て排水ピット９に排出され一旦
大気に開放される。

取水ピット４から排水ピット９に到る上記冷却水系統は
サイフオンを構成している。

排水ピット９に排水された循環水は放水路１０を経て放
水口１２に到る。

第２図は第１図に示す復水器冷却水系統な線図的に示し
ており、循環水ポンプ５が２台並列で運転され、軽負荷
の際は１台の単独運転が行われるようになっている。

第３図は、前記復水器冷却水系の各部位（横軸）に発生
する損失水頭（縦軸）を示す線図であって、折線Ａは循
環水ポン１２台並列運転した場合、折線Ｂは循環水ポン
プ１台単独運転した場合を示す。

取水口１から取水路３を経て取水ピット４に到る部位■
において、水頭損失はＬＷＬで示す水位からピット動水
位２との差で示される。

取水ピット４で循環水ポンプ５の運転により汲上げられ
てサイフオンを構成し、取水管の部位■における水頭損
失は循環水ポンプ２台又は１台の場合にそれぞれＨ２Ａ
、Ｈ２Ｂで示される。

復水器、排水管、放水路の各部位■、■、■におけろ水
頭損失と同じようにして求められる。

４は復水器出口弁の部位を示している。

同図において、復水器氷室頂部レベル１３と、復水器出
口全水頭■、＠との差（負圧）を運転サイフオン高さＨ
ｏ、Ｈ２と称し、実験値及び実績等より、サイフオンが
破壊されないで安全に運転できる限界をサイフオン限界
と称し、本図中Ｈｍａｘで示す。

一般にＨｍａｘの値は７．９〜８．２ｍとされている。

通常循環水ポンプ２台並列運転時は、水量が多いために
復水器出口側（部位■、■）における損失水頭は大きく
、従って運転サイフオン高さＨｌは、Ｈｍａｘより小さ
くサイフオンが維持される。

しかしながら、循環水ポンプ１台単独運転時には、水量
が少なく復水器出口側■、■における損失水頭が流計比
の２乗で減少するため、復水器出口全水頭は図中Ｏに示
されるように、サイフオン限界における復水器出口全水
頭Ｏより低く、別言すれば運転サイフオン高さＨ４はサ
イフオン限界Ｈｍａｘより犬となって、運転不能となっ
てしまう。

このような状態は、可動翼型循環水ポンプを用いて負荷
により水量を減少させる場合にも発生する。

従来、このような運転不能におち入ることを避けるため
に、復水器出口弁Ｖ（第１図及び第２図参照）を絞り込
むことによって、水頭損失ｈ２を発生させ、復水器出口
側損失水頭を増加させて復水器出口全水頭＠を得、Ｈ２
〈ＨｍａＸになるように調整していた。

上記の関係を第３図にシステムヘッド曲線として示す。

すなわち、横軸に水量係をとり、縦軸に全揚程係をとれ
ば、循環水ポン１２台並列運転時仕様点は、水量１００
係、全揚程１００係の点■であり、循環水ポンプ１台単
独運転時仕様点は水ｉ ５ （）係、全揚程１００係の
点＠となっており、曲線２−ＣＷＰ及び１−ＣＷＰはそ
れぞれ循環水ポンプが２台及び１台のときの予想特性曲
線である。

また図中原点から右上りになっている曲線■。［有］、
Ｏはシステム抵抗を示す曲線である。

本図において、循環水ポンプ１台単独運転時の復水器出
口側絞りによる水頭はｈｌ となるが、一般に循環水
ポンプの所要ＮＰＳＨ１所要没水所要等水深で余裕を有
し多少の過大容量側での運転は許容され、又サイフオン
高さの面で問題がない限り点○で運転され、弁絞りによ
る水頭はｈ２ となる例が多い。

前述のように、循環水流量が少ない場合に弁開度を絞り
込む復水器出目弁は、一般にバタフライ弁の形式が採用
されるが、絞りによる弁、配管のキャビテーションによ
る損傷及び振動等が発生するおそれがある。

また、口径が１３００〜２２００φ程度の大口径バタフ
ライ弁を負荷変動に伴なう所要水量に見合って制御する
ことは困難で、システムの信頼性からも問題がある。

一方、バタフライ弁は、中間開度で使用中に万一駆動部
ギヤー破損等が発生して弁体がフリーになると、水流に
より急閉する特性があるため、水流急遮断によるウォー
タハンマーを発生することが懸念され、一般には全開又
は全開の状態で使用するのが望ましいとされている。

そこで、上記の欠点を克服するために、バタフライ弁の
絞り込みによる制御をせずに、第５図に示すように、排
水ピット９の底部に固定ダム１４を立設したことを特徴
とする固定ダムアップ方式が考えられている。

すなわち、同図において、固定ダムがなくて、循環水ポ
ン１２台並列運転した場合排水管■における水頭の変化
は■−■′であり、循環水ポンプ１台単独運転した場合
には、復水器出口弁を絞っているので＠−＠’−＠／／
であったが、適宜な高さの固定ダム１４を設けることに
より、前者の水頭は■〃−■“となり、後者の水頭は復
水器出口弁を絞らずにすむから、〇−＠“どなる。

つまり、少水量時の復水器出口弁の絞りによる損失水頭
■相当分を固定ダム１４により取排水のレベル差で吸収
しようとするものであり、少水量時における復水器出目
弁の絞り込みは不要となり、システムの信頼性を向上さ
すことができる。

しかしながら、少水量時の運転サイフオン高さをサイフ
オン限界値以下になるように固定ダム１４の高さを決め
る必要があり、大流量時（循環水ポン１２台並列運転時
）は、前述したように、排水管■における水頭曲線■〃
−■′は、従来の水頭曲線■−■′ より上昇（排水ピ
ット動水位１１が上昇）し、取排水レベル差が犬となっ
て、循環水ポンプの所要全揚程が増加することになる。

第６図は、第５図に示す関係を循環水ポンプシステムヘ
ッド曲線で示したものである。

同図において、曲線２− ＣＷＰ ’及び１−ＣＷＰ’
は、それぞれ固定ダムを有する場合に、循環水ポンプが
２台並列及び１台単独で運転するときの予想特性曲線で
あって、固定ダムを有しないときの循環水ポン１２台並
列運転時特性曲線２−ＣＷＰに比し前記２−ｃｗｐ’は
全揚程において上昇している。

水量０係における全揚程ｈ３ 、ｈ４は循環水ポンプが
１台、２台で運転する場合のダムアップ高さを示し、曲
線Ｅ−［Ｆ］、Ｄ−０はそれぞれシステム抵抗を示して
いて、これらの曲線と前記特性曲線との交点が仕様点Ｏ
及び■である。

すなわち循環水ポン１２台並列運転時の仕様点■は固定
ダムを有しないときの仕様点■とより全揚程が上昇して
いる。

また、システム抵抗曲線Ｄ−Ｑと特性曲線 １−ｃｗｐ
’ との交点のは循環水ポンプ１台単独運転時のランア
ウト流量点であり、循環水ポンプ１台単独運転時におけ
る運転点■は特性曲線１−ＣＷＰ’上の仕様書θとラン
アウト流量点のとの中間に存在する。

以上の説明によって明らかなように、固定ダムアップ方
式は、循環水ポンプの要求性能（機器仕様）が大となり
、運転中の消費動力も大きくなって設備費及び運転経費
の両面において不経済になってしまう欠点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解決して、
信頼性及び経済性の高い復水器冷却水系統における流量
制御装置を提供することにある。

本発明は、この目的を達成するために、循環水量が少な
いときに水流を堰止める向きに移動する可動堰止め手段
を排水ピットに設けたことを特徴としている。

以下、図示の実症例につき詳細に説明する。

第７図において、９Ａは排水ピットを示し、排水ピッ）
９Ａには、可動堰止め手段たる可動堰１５が上下方向に
移動可能なように案内部９Ａａが底部に形成されている
。

可動堰１５の上部は図示しない吊上げ手段を介して引上
げられるようになっている。

すなわち、循環水ポン１２台並列運転時には可動堰天端
高さが位置ｌに位置させられ、循環水ポンプ１台単独運
転時には可動堰の天端高さは位置ｋにまで引上げられる
。

以上のような構成になっているので、通常のプラント高
負荷運転時は、循環水ポンプは２台並列運転され、復水
器出口側全水頭は、排水管及び放水路の部位■、■にお
いて、折線■−＠−〇で示される。

復水器出口全水頭■と復水器氷室頂部１３との差Ｈ１は
運転時サイフオン高さを示し、一般にサイフオン限界高
さＨｍａｘより小さいから安定した運転が得られる。

放水路の部位■における損失水頭は全水頭＠〜Ｏの水頭
差で示され、このときの可動堰１５の天端高さｌは、排
水ピット動水位＠の位置から堰の水深■を差引いた値と
して制御される。

従って、このような大流量時には、可動堰１５は低位置
に設定されるため、堰を設けない場合の全水頭曲線と同
一となる。

次に、プラント低負荷運転時は、循環水ポンプが１台単
独運転され又は可動翼循環水ポンプがポンプ自体で水量
を絞って運転され、もし堰を設げないと、復水器出口全
水頭は折線Ｏ−■−〇で示され、この場合のサイフオン
高さＨ３はサイフオン限界高さＨｍａｘを超えてしまう
が、可動堰１５が天端高さを位置ｋにまで上昇させられ
て、サイフオン高さＨｍａｘより少ないサイフオン高さ
Ｈ２を得るようにしである。

この場合復水器出口全水頭は折線［Ｆ］−■−■−Ｇで
示される（但し、■−■間の点線は図示されていない）
。

そして可動堰１５の天端高さｋは、サイフオン高さの面
から設定された復水器出口全水頭■から、排水管損失を
差引いた排水ピット動水位■に対して堰の水深■を差引
いて制御される。

また、プラントの負荷に従って変化する復水器真空度、
サイフオン高さ、復水器出入口冷却水温度差等を検出し
、この検出信号によって可動堰の吊上げ手段を制御する
ようにすることは極めてのぞましく、これらの検出手段
や制御手段は公知の技術によって提供される。

第８図に吊上げ手段の一例が示されている。

すなわち、前記検出信号に相当する制御信号によってモ
ータＭの運転を制御し、モータ出力軸に取付けた歯車と
、可動堰２２と一体に形成されたラック部とからなる駆
動装置を介して上下方向の位置を調整するようになって
いる。

２３は可動堰２２を収納できる収納部であって、排水ピ
ッ）９Ａの底部に形成されている。

排水ピットの動水位は、可動堰２２の上下動によって高
さＨ３だげ変化する。

以上の構成、動作によって、本発明による復水器冷却水
系における流量制御装置は、プラント低負荷運転時で流
量が低下しても、サイフオンが確保されるから、運転は
安定し、復水器出口弁を絞らずにすむから、弁や配管の
キャビテーションによる損傷、振動等の発生がなくなっ
てシステムの信頼性が向上し、また循環水ポンプの機器
仕様は従来のままでよいから経済性を悪化させるおそれ
もない。

第９図に本発明の別の実症例を示す。

この場合の可動堰＋ｈめ手段は可動ゲート２４からなり
、排水ピッ）９Ｂを流れる冷却水は可動ゲート２４の下
部を全量通過させるようになっている。

すなわち排水の流路面積を変化させ、これにより圧力損
失の変化分をシステム抵抗の増加分として、循環水量、
圧力を制御しようとするものである。

この場合の特徴は前記例のような収納部又は案内部を必
要としないから建設費が節約され、ピット内の清掃も容
易であることである。

可動ゲートによる効果は前記実姉例と何ら異なるところ
はない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の復水器冷却水系統を示す構成
図及びフローシート、第３図は前記冷却水系統の全水頭
を示す曲線図、第４図は前記冷却水系統における循環水
ポンプのシステムヘッドを示す曲線図、第５図は固定ダ
ムを設けた冷却水系統の全水頭を示す曲線図、第６図は
前記冷却水系統における循環水ポンプのシステムヘッド
を示ス曲線図、第７図は本発明の実施例を示す説明図、
第８図は前記実施例に適用される可動堰吊上げ手段の一
例を示す図、第９図は本発明の別の実施例を示す図であ
る。 ２・・・取水ピット、５・・・循環水ポンプ、７・・・
復水器、９．９Ａ、９Ｂ・・・排水ピット、１５ 、２
２・・・可動堰、２４・・・可動ゲート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取水ピットより循環水ポンプを介して復水器を経て
   排水ピットへ至るサイフオンを構成していて、循環水量
   が少ないときにも前記サイフオンを維持するために、前
   記復水器の出口側損失水頭を増加させる手段を有する復
   水器冷却水系統における流量制御装置において、排水ピ
   ットに設けられていて、循環水量が少ないときに水流を
   堰止める向きに移動する可動堰止め手段を備えたことを
   特徴とする復水器冷却水系統における流量制御装置。