JPS61116184A - バイパス弁の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分封〕 本発明はボイラプラントの配管系に用いられるバイパス
弁に保り、特にこのバイパス弁の熱応力を減するバイパ
ス小弁の制御装置に関するものである。

〔完調の宵掌〕

肛年急瑠するシ刀砺女に応えゐために大谷麓の火力発電
所が建設されているが、これらのボイラは部分負荷時に
おいても高い発電効率を得るｔめに、超臨界圧から亜臨
界圧へ変圧運転を行なうことが請求されている。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、原子力発電の安定な運用に伴い原子力発電を常
に全負荷で運転を行なってベースロード用として用い、
火力発′亀は′電力ＷＩ要に即応して中間負荷を担う火
力発電プラントへ移行しつつある。

この中間負荷を担う火力発電プラントにおいては、全負
荷で運転されるものは少なく、負荷を８０％負荷、５０
％負荷、２５％負荷へと負荷を上げ、下げして運転し九
り、運転を停止するなど、いわゆる高頻度起動停止（Ｄ
ａｉｌｙ　５ｔａｒｔ　５ｔｏｐ以下単にＤＳＳという
）運転を行なう。

このように火力発電は部分負荷での運転が増えた場合、
負荷に応じて圧力を変化させてｉ４私する、いわゆる全
負荷では超臨界圧板、部分負荷では北臨界圧域で運転す
る変圧運転ボイラとすることによって、部分負荷での発
電効率を数％向上させることができる反面蒸気条件を隔
温、高圧化するためにバイパス弁は過酷な条件で使用さ
れ、る。

第４図は震王運転強制買流ボイラの概略系統図を示す。

給水ポンプ１で昇圧された給水は給水管路２で耐水加熱
器３で加熱された後、節炭器４に入り、予熱されて火炉
水冷壁５，６で熱吸収し、天井壁７、ケージ壁８で再び
熱吸収されて蒸発し、気水分離器９に加入する。

気水分離器９で分離された給水は循環管路１０の再イｉ
Ｈ環ポンプ１１で昇圧され、再循環九量鉤整弁圧により
火炉水冷壁５．６を冷却するために必貴な流量に調螢さ
れ、給水管路２の給水と合流する。

一方、気水分離器９のレベルは気水分ｍａ水位制−升１
３によりＦＡ整され、気水分離器９で分離された蒸気は
一次處熱器バイパス官路１４、−次過熱器バイパス升１
５を経てフラッジ島タンク１６に導かれる。

この導かれた死体はフラッジ島タンク１６で気水分離さ
れ液状流体はフラッシュタンクドレン弁１７を有する液
体戻し管路１８より復水器１９の液側に供給され、蒸気
状光体はフラッシェタ／り蒸気ダンプ弁間を有する蒸気
戻し管路２１より復水器１９の蒸気佃に供給されそれぞ
れ回収される。

この復水器１９で回収された復水は給水となって復水管
路ｎより復水ポンプｎで圧送されて脱気器寓に導かれて
、ここで脱気されその後再び給水管路２に導かれる。

他方、ケージ壁８の蒸気温度及び蒸気圧力が上昇するに
つれて発生蒸気の一部は蒸気供給管路５を経て一次過熱
器あに供給され、ここでさらに過熱された蒸気は二次過
熱器バイパス管路Ｉ、二次過熱器バイパス弁あを経てフ
ラッジ島タンク１６へ導かれる。

また−次週熱器がで加熱された蒸気は過熱器減圧弁加を
経て二次過熱器間で過熱され友主蒸気管鮎３１へ供給さ
れる。

この様に主蒸気管路３１が暖まるヱでは絞り弁３２が閉
じられて蒸気はタービンバイパス管路お、ター　ヒフ　
バイパス弁３４を経てフラッシュタンク１６へ導かれる
。

その後に主蒸気管路３１が暖まると絞り弁３２をやや開
いてタービンバイパス弁あを閉じて高圧タービンあへ蒸
気を供給しタービン暖機運転に入る。

高圧タービンあを出た蒸気は再熱器間によって加熱され
、低圧タービン３７會経て排気管路あより復水器１９に
導かれる。３９は脱気器加熱蒸気弁である。

以上は強制′Ａ鬼ボイラの給水、蒸気の一般的な泥れの
説明であるが、超臨界圧ボイラの一次過熱器バイパス管
路１４、二次過熱器バイパス管路が。

タービンバイパス管路３３はボイラ起動時にバイパス系
統として用いられるが、通常運転時においてもボイラ圧
力の異常上昇時には圧力逃しとして作動するために、常
時ウオーミングを行ない、急激な蒸気九人によって一次
過熱器バイパス官路１４、二次過熱器バイパス管路ｎ、
タービンバイパス管路翼などの管路や、−次週熱器バイ
パス弁１５、二次過熱器バイパス弁路、タービンバイパ
ス弁讃などの弁への過度の熱応力を緩和する目的で常時
ウオーミングを行なっている。

第２図は第１図の従来の起動バイパス系統図である。

第５図において符号１３から３９は第４図のものと同一
であり、　４０．４１．４２はバイパス小弁（ウオーミ
ングオリフィス）、招は安全弁、具はドレントラップで
ある。

この様な構造において、−次週熱器バイパス弁１５、二
次過熱器バイパス弁あおよびタービンバイパス弁あは通
常運転中は常に閉じられているが、このバイパス弁１５
．２８．３４にはバイパス小弁（ウオーミングオリフィ
ス）４Ｑ、　４１．４２が取付けられている。

従って、通常運転時であっても一次過熱器バイパス管路
１４、二次過熱器バイパス管路ｎおよびタービンバイパ
ス管路おへはバイパス小弁（ウオーミングオリフィス）
　４０．４１．４２よりボイラ蒸気を常時フラッシュタ
ンク１６へ供給し、−次週熱器バイパス管路１４、二次
過熱器バイパス省略ｎおよびタービンバイパス管路おや
、−入退熱器バイパス弁１５、二次過熱器バイパス弁あ
およびタービンバイパス升諷は常に加熱されている。

この様に従来のバイパス弁１５．２８．３４においては
ボイラの運に時、夜間バンキング時にバイパス小弁４０
．４１．４２へ常時蒸気ｔｆｉｔしているので、エネル
ギー損失は大きい。

一方、Ｄ８Ｓ運転を行なうボイラにおい℃は、ボイラの
起動、停止に伴ってバイパス弁１５，２８゜翼が頻素に
開、閉されるために起動時にはバイパス弁１５．２８．
３４の内面と外面の温度差により熱も力が大きくなり、
定常運転時にはバイパス弁１５゜２８、３４の上流側と
下宛塊の温度差による熱応力が大きくなることから、こ
のバイパ小弁１５，２８．３４の熱応力戦域する公安が
ある。

〔発明の目的〕

本発明ｔユかかる従来の欠点ｔ−牌ｆｆ１Ｌようとする
もので、その目的とするところは、バイパス弁のＩＮｋ
度走を制御することによってバイパス弁の熱応力、寿領
消賀童を戦域するとともに、エネルギー損失７ｉｉ−最
少限にするバイパス弁の制御Ａｌ装置を得ようとするも
のである。

〔発明の概要〕

本発明は前述の目的全達成するために、バイパス弁の上
流側外面と、下流側の内、外面に温度を検出する温度検
出器を設け、温度検出器からの温度実測値と設定値との
偏差値によってバイパス小弁を開、閉するようにしたも
のである。

〔発明の実施例〕

第１図は本発明の実施例に保る制−装置の概略系統図、
第２図（ａ）、―）はバイパス弁１５，２８．３４の温
度変化を示す等温曲線図、Ｉ！３図（ａ）は縦軸に発電
機の出力、横軸に時間金示した運転状態の変化を示す特
性曲線図、第３図［有］）、　（Ｃ）は従来のバイパス
弁１５．２８．３４におけるメタル温度と熱応力の変化
を示した特性曲線図、第３図（ｄ）、　（ｅ）は本発明
のバイパス弁１５．２８．３４の制−によるメタル温度
と熱応力の変化を示す％性曲縁図である。

まず、第１図の実施例を説明する前に、第２図（ａ）、
（ｂ）および第３図（ｂ）によってバイパス弁１５．２
８゜あの温度変化および第３図（Ｃ）を用いてバイパス
弁１５．２８．３４の熱応力について述べる。

第２図（ａ）、（ｂ）において１５．２８．３４はバイ
パス弁、封は弁体、４５はバイパス弁１５．２８．３４
の上流側、４６は下加狙１ｊ、４７は上流側４５の外面
、拐、４９は下流側４６の外面および内面で、図示の破
線は等温曲線である。

そして、銅３図（ａ）の曲線Ａはボイラの運転状態を示
し、嬉３図中）の曲［１１３はバイパス弁１５．２８゜
箕の上几側６の外面４７の温度、曲線Ｃは下流側４６の
外面４８の温度および曲線りは内面４９の温度を示す。

第３図（Ｃ）の曲ＨｋＵは上流側必の外面４７の温度と
下ｔｉｔ　９１ｉ１４５の内面４９との温度差による熱
応力、曲線Ｐ″は下流側４６の外面化と内面４９との温
度差による熱応力、曲Ｍｕは曲線Ｅ、ｉ、ｉ”の合計応
力、Ｈは応力の震動幅を示す。

なお、第３図（ａ）〜（Ｃ）における一点鎖線Ｉから■
闇はボイラの起動過程、−魚頭ｍＩＮから■間はボイラ
の定常運鴨時、一点鎖線■からＩＶ間はボイラの停止過
程、−魚頭ＭＩからＶおよび■から■間は第２図（ｂ）
の様にバイパス弁１５．２８．３４が開いて光体（高温
蒸気）が流れている場合を示し、一点鎖線■、殊、■、
■間および亀から■間は第２図（ａ）の様にバイパス弁
１５，２８．３４が閉じて流体が流れない場合を示す。

つまり、Ｈａ図（ａ）の曲線Ａで示すようにボイラを起
動過程、定常運転時および停止過程の様に運転した場合
、バイパス弁１５，２８．３４は一魚頭線Ｉから７間で
は第２図中）に示す様に弁体必が開い℃蒸気が九れ、一
点鎖線ｖ、ｕ、ｍ、■間では第２図（ａ）に示す様に弁
体病が閉じて蒸気の流れを遮断し、一点鎖線■、■間で
はまた開き、一点鎖線■、■間では閉じることになる。

従りて、第３図［有］）の一点鎖線１，７間においては
バイパス弁１５．２８．３４は第２図（ｂ）の様に開く
ので、上流０ＩＩＩ４５から下流９ｔｌｌ　４６へ光体
（高温蒸気）が流れ、上流側４５の外面４７、下（ｆｌ
ｔ、　１ｊｌｔｌ　４６の外面４８、内面４９の温度も
第３図中）の曲線Ｂ、Ｃ，Ｌ）の様にそれぞれ上昇する
。

第３図（ｂ）の一点鎖線Ｖから■間においてはバイバス
弁１５，２８，３４は第２図（ａ）の様に閉じられても
土泥側４５には流体（高温蒸気）が充満するので土泥側
４５の温度は曲線Ｂの様に上昇するが、下流側４ｆ）へ
は流体が流れなくなり、下流側４６の外面化の温度はバ
イパス弁１５．２８．３４を開いた時の温度と、閉じた
時の飽和温度に大きな差がないために温度は曲線Ｃの様
に変らないが、下流側４６の内面４９の温度は流体が流
れなくなるので低圧の低温蒸気である友めに曲［Ｄの様
に下る。

そして、−魚船１、■間では定常運転を行なっているの
で、バイパス弁１５．２８．３４の上流ｌ！１Ｉ４５、
下戎詞４６ともに曲線Ｂ、Ｃ，Ｄの様にほぼ一定である
が、第３図（ａ）の曲線Ａの様に負荷が下ると今度はバ
イパス弁１５，２８，３４の上流１１４１１４５の外面
４７の温度が曲線Ｂの様に下り、−魚頭巌■、■用量で
は丹びバイパスｑ１５．２８．３４が開くので下流側４
６の円面４９の温度は曲ｇＤの様に上昇する。

この様にバイパス弁１５．あ、３４が第２図（ａ）の様
に閉じている時は、輪切りの方向に等温曲線を画く講度
分布と茂り、工匠−１４６の外面化と内面４９の温度は
約２００℃で温度差はなく、上流側藝の外面４７の温度
は約４００℃となり、下流側４６の内面４９の温度は約
２００℃となりでその温度差は約２００℃となる。

また、バイパス弁１５．２８．３４が第２図中）の様に
開いている時には、娘２図＜ａ＞とけ逆に流体の流れ方
向にそった等温曲線になり、上流［４５と下流側４６の
外面４７，４８同志の温度は約２００℃でほとんど温度
差はなく、下流側４６の内面４９は約４００℃、外面絽
との温度差は約２００℃と大きくなる。

第３図（Ｃ）の曲＠Ｆ、は上流１＋１１１４５の外面４
７と下ｉ測柘の内面４９との温度差による応力を示し、
曲線Ｆは下流［４６の外［４８と内面４９との温度差に
よる応力を示し、曲ｍＧは曲線Ｊ　Ｆの合計応力を示し
ている。従って第３図（Ｃ）における応力変動幅Ｈは大
きくなり好ましくない。

従って本発明の実施例においてはバイパス弁１５゜あ、
３４の上ｔＩＦｔ、四葛の外面４７と下流側４６の内面
４９の温度差を小さくして熱応力を緩和するようにした
のである。

第１図において符号１５から４９は従来のものと同一の
ものを示す。（資）、５１．５２は温度検出器、閏。

シ２節は温度実測値、あは設定値、５７は演算器、あは
バイパス小弁４０．４１．４２の偏差値である。

そして、第３図＠）、（ｅ）は本発明のバイパス弁１５
゜ア、３４の劃−によるメタル温度と熱応力の変化を不
し、第３図（ｄ）の曲線Ｉ、Ｊ、には第３図（ｂ）の曲
Ｈｋ３．Ｃ，Ｄに、第３図（ｅ）の曲ｉＬ１Ｍ、Ｎｆｉ
＆３図（Ｃ）の曲ｋＪ”Ｚ”にそれぞれ対応し、応力変
動ｌｌ！１８０１−ｉ第３図（Ｃ）の応力装動］１４　
）ｉに相当する。

つまり、第１図のバイパス弁１５．２８．３４の上流−
４５の外面４７、下流側４６の外面４８、内面４９の温
度金温度侠出器団、　５１．５２によって測定し、温度
実測値５３，５４．胎を演算器５７に入力し、設定イ直
箕との偏差１直５８を演尊する。

この設定１ｌＩＬ５ｔ３はバイパス弁１５，２１１＋、
３４の材質、ボイラの迎用形態（起動回数、Ｌ）ＳＳ運
転、週末浄上）によっても変るが、設定値５６と温度実
測値お、５４．おの偏差値５８は１００℃程度とする。

すなわち、バイパス弁１５．２８．３４の上＃、山１ｊ
４５の外面４７と下ａ　Ｍ　４６の内面４９との温度差
が約１００℃になるとバイパス弁１５，２８．３４が閉
じていても偏差値あによってバイパス小弁４０．４１．
４２を開き、上流叫砺からバイパス小弁４０．４１．４
２を経て下流側４６へ概体′ｆｃ流して下流側ｉ４６の
内面４９を加熱し、温度量が１００℃以内になるとバイ
パス小弁４０．４１゜４２を偏差値開によって閉じるよ
うに制御する。

この様にバイパス小弁４０．４１．４２を開、閉するこ
とによって、下ｆｌｉｌｔ　１ｔ４１１４６の外面４８
、内面４９の温度は第３図（ｄ）の曲線Ｊ、Ｋに示すよ
うに上、下動して温度差は少なくなり、第３図（ｅ）の
曲線り、Ｍ。

Ｎに示す様に温度差による熱応力も少なくなる。

従って、第３図（Ｃ）に示す応力変動幅Ｒは第３図（ｅ
）に示す応力変動幅Ｏの様に少なくなる。

この様にバイパス小弁４０．４１．４２’１ｌｆｉ、閉
することによってバイパス弁１５．２８．３４の熱応力
が軽減でき、バイパス弁１５，２８．３４の寿命を延長
させることができる。

また、従来の第５図においては、バイパス小弁４０、４
１．４２を設置した場合、ボイラ運転時、夜間メンキ時
に常に一定量の蒸気をバイパス小弁４０゜４１．４２を
開いて仮水器１９へ流しているが、本発明のバイパス弁
制御装置においては、必袂な時のみにバイパス小弁４０
．４１．４２を開いて蒸気’ｋ（Ｎ、すので、損失エネ
ルギーを椴少限に８さえることができる。

〔発明の効果〕

本発明はバイパス弁の上流側の外面と、下先園の内、外
面に温度を検出する温度検出器を設け、′＠度挾出器か
らの温度夷副値と設定値との偏差値によってバイパス小
弁を開閉するようにしたので、バイパス弁の温度差によ
る熱応力、寿命消貢童で軽減することができ、エネルギ
ー損失を最少唄におさえることができる。

【図面の簡単な説明】

巣１図は本発明の実施例に係るバイパス弁の制御装置を
示す概略系統図、第２図（ａ）、（ｂ）はバイパス弁の
温度変化を示す等温曲線図、第３図（ａ）は縦軸に兄゛
−愼の出力、横軸に時間を示した連転状態を示す特性曲
線図、第３図（ｂ）、（Ｃ）は従来のバイパス弁におけ
るメタル温度と熱応力の変化を示した特性曲線図、第３
図（ｄ）、（ｅ）は本発明のバイパス弁制御におけるメ
タ、／Ｌ／温度と熱応力の変化を示す特性曲線図、第４
因は変圧運転強制貫流ボイラの概略系統図、第５図は第
４図の従来の起動バイパス系統図である。 １５、２８．３４・・・・・・バイパス弁、４０．４１
．４２・・曲バイパス小弁、４５・・・・・・上ｉ　１
１１ｊ、４６・・・・・・下流１１１１．４７・・・・
・・外面、柘・・・・・・外面、４９・・・・・・内面
、父、５１．５２・・・・・・温度検出器、犯、　５４
．５５・・・・・・温度芙劇値、あ・・・・・・設定値
、聞・・・・・・偏差値。 第１図 第２図 （ａ） 第２図 （ｂ） 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バイパス弁の上流側と下流側を接続するバイパス小弁を
   設け、バイパス弁の上流側から下流側へバイパス小弁を
   経て蒸気を流すものにおいて、前記バイパス升の上流側
   の外面と、下流側の内、外面に温度を検出する温度検出
   器を設け、温度検出器からの温度実測値と設定値との偏
   差値によってバイパス小弁を開、閉するようにしたこと
   を特徴とするバイパス升の制御装置。