JPS6134073B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気タービン発電プラントにおいて、
復水浄化系統が主系統から分離されて設けられた
サイドストリーム復水系統に係り、特に複数台設
置される復水浄化循環ポンプが１台で運転される
時の過大流量運転を防止するように改良した構成
に関する。

従来のサイドストリーム復水系統を第１図によ
り説明する。サイドストリーム復水系統において
は、復水器１内に第１ホツトウエル２と第２ホツ
トウエル１３とが設けられており、第１ホツトウ
エル２には、蒸気タービン排気蒸気、及び給水加
熱器ドレンが導入される。第１ホツトウエル２内
の復水は、復水浄化系統４０を循環する間に浄化
される。即ち、第１ホツトウエル２の復水は、複
数台（３台）の復水浄化循環ポンプ（以下ポンプ
と略す）３により昇圧され、流量検出装置４、流
量制御弁５を経て復水濾過装置６及び復水脱塩装
置７を有する復水浄化装置に送られ、水質処理
（不純分除去）される。その後、タービン及び弁
のグランド部の封入蒸気を凝縮するグランド蒸気
復水器８、及び復水器１内の非凝縮気体を抽出す
るために使用される蒸気式エゼンタの排出蒸気を
凝縮させる空気抽出器９へ送られる。これらの装
置での熱交換により温度上昇した復水は、前記流
量制御弁５用の流量検出器１０、主止弁３１、水
位制御弁１２を介して第２ホツトウエル１３に戻
る。１１は復水浄化系統に設けられた中間貯槽
で、該中間貯槽は、サイドストリーム復水系統に
静水頭によつて圧力印加を行い、水柱分離再結合
を防止する事を目的として設置され、水位制御弁
１２により水位を一定に保たれている。

第２ホツトウエル１３に戻された復水は、発電
プラントの運転負荷に応じた必要流量分が復水ポ
ンプ１４により主系統１５へ送られ、余剰分は第
２ホツトウエル１３からオーバーフローして第１
ホツトウエル２へ戻る。

上述のように、復水浄化系統４０には、ポンプ
３により復水が循環されるが、このポンプは復数
台（一般には図示のように３台）設置され、通常
運転中はその内の複数台（一般には２台）が運転
され、残りの１台は予備となる。

第２図はポンプの特性と系統の抵抗とを表わし
た図表で、横軸に復水流量をとり、縦軸に圧力を
とつてある。この圧力軸は、ポンプに関しては吐
出圧を意味し、系統流路に関しては損失圧力を意
味する。

カーブ２２は、ポンプ２台の圧力−流量カーブ
であつて、流量の増加に伴つて圧力が漸減し、若
干右下がりになつている。

同様に、カーブ２１はポンプ１台の圧力−流量
カーブである。前記のカーブ２２を横軸方向に1/
２に圧縮すると、ほぼカーブ２１に相当する形と
なる。

一方、圧力損失はこれを大別すると静水頭、管
路等の圧力損失、および流量制御弁５による絞り
損失となる。

静水頭P₁は、カーブ５１の如く復水流量と関係
なく一定値である。

管路等の圧力損失は復水流量の増加とともに増
大する。カーブ２３は、前記の静水頭と上記の管
路等圧力損失との和を示している。

ポンプ２台運転時の定格流量Q₂において、管
路等の圧力損失は図示のP₂となる。

流量制御弁による圧力損失も復水流量の増加に
伴つて増大する。前記のカーブ２３に弁損失を加
えると、全損カーブ（２台運転時）２４となる。

定格流量Ｑにおける弁損失は図示のP₃となる。

而して、通常運転（２台運転）中においては、
ポンプ２台の圧力−流量カーブ（ポンプ特性カー
ブ）２２と、全損圧力カーブ２４との交点２６が
運転点となり、この点の流量が定格流量Q₂、こ
の点の圧力が定格圧力Ｐである。

定格運転におけるポンプ吐出圧Ｐは、図に示し
たように、静水頭P₁＋管路等損失P₂＋弁損失P₃に
相当する。

なお、管路等による圧力損失P₂は変動要因を含
んでおり、例えば復水脱塩装置７（第１図参照）
の経時的性能変化によつて圧力損失が変化する
が、流量制御弁５（第１図）の絞り加減P₃を調節
して定格運転が維持される。

ここで、運転中の２台のポンプのうちの１台が
何らかの事情で緊急停止され、その上、予備の１
台の起動に失敗した場合、運転点は、１台運転時
特性曲線２１と、系統損失曲線２４との交点であ
る２７となる。この運転点における流量Q₁は、
ポンプ３の定格容量の約160％に相当する。しか
し、ポンプ設計上からみると、ポンプの連続運転
流量はポンプ最高効率点の±30％が限度とされ、
160％という様な過大流量で運転すれば、ポンプ
のインペラにキヤビテーシヨンを発生し、ポンプ
の破損をもたらすと共に、激しい騒音を発する。
従来のポンプ設計技術からみても、ランアウト流
量160％での連続運転という設計は不可能に近
い。これは、ポンプ３の運転範囲が、約80％から
約160％の範囲に有る為、最高効率点をどの流量
に設定しても±30％以内に収まらない事によるも
のである。又、強いて±30％以内に収まるように
設計しても通常運転中には、定格流量付近で運転
する様に制御される為に、最高効率点から遠く離
れた効率点で運転されることとなり、経済性の面
から不合理である。

他の問題点として流量制御弁５の過大絞りの問
題がある。即ち、プラントの起動、停止時におけ
るポンプ３の１台運転時には該ポンプの定格流量
で運転するが、第２図に示すように、ポンプ１台
の場合の圧力−流量カーブは２１（既述）であ
る。この特性のポンプ１台を定格圧力Ｐで運転す
る場合は、該特性カーブ２１が圧力Ｐの高さを過
ぎる点２８を運転点としなければならない。この
場合の流量は図示のＱである。

上記の如く、流量Ｑ、圧力Ｐで運転する場合、
静水圧P₁は一定値であり、管路等による損失圧力
は図示のP₂′である。従つて図示P₄に相当する圧
力損失を流量制御弁５（第１図）で発生させなけ
ればならない。

（注）前記のP₄は、Ｐ−P₁−P₂′に相当する。

正常運転時における弁損失圧力P₃に比して、ポ
ンプ１台運転時に必要とされる弁損失圧力P₄は著
しく大きい（本例において６倍以上）。このよう
に流量制御弁を異常に絞りこんで大きい圧力損失
を発生させなければならないのが、前述の過大絞
りの問題である。

この過大絞りの問題は、前記の如くプラントの
起動、停止の際にも生じるが、その他にも、２台
運転中のポンプの１台が何らかの原因で緊急停止
した場合や、ポンプの起動に失敗した場合にも生
じる。

この様な過大絞りは流量制御弁５のキヤビテー
シヨン発生をもたらす。このキヤビテーシヨン
は、弁の絞り部で流体の流速が増大すると共に圧
力が低下し、絞り部分のわずか下流側の縮流部で
は流体の圧力がさらに飽和蒸気圧力以下に降下
し、流体中に気泡が形成され、縮流部を過ぎた流
体が再び飽和蒸気圧力以上の圧力に回復した時点
で気泡が圧壊することにより発生する。このキヤ
ビテーシヨンにより、騒音が発生し、流量制御弁
５の内壁及び接続配管に損傷が発生、進行する。

このキヤビテーシヨン発生に対する対策とし
て、過大流量でもキヤビテーシヨンを発生しない
型式の流量制御弁を選定する事が考えられる。し
かし、例えば1100MW級プラントでは流量制御弁
５は10個以上設置され、全体の価格は非常に高価
となるので経済性が低下する。また、流量制御弁
５は、復水濾過装置６の上流又は下流に設置され
るのが一般的であるが、配置スペースに制限があ
り、この面からも流量制御弁形式選定は制限をう
け、キヤビテーシヨン防止形流量制御弁の適用は
困難である。

本発明の目的は、復水浄化系統に設けられた複
数台のポンプの内の一部運転における過大流量運
転を防止すると共に、流量制御弁の過大絞りを回
避し得る構成のサイドストリーム復水系統を提供
し、経済性、信頼性を向上させることにある。

この目的を達成するため、本発明のサイドスト
リーム復水系統は、主止弁と並列に流量制限装置
を有するバイパス流路を設けると共に、ポンプが
１台のみ稼動中であることを判定する判定装置
と、該判定装置の出力によつて前記主止弁を閉じ
て前記バイパス流路に復水を流す制御装置とを設
けることにより、ポンプ１台運転中に前記流量制
限装置により系統に流路抵抗を付加するように構
成したことを特徴とする。

以下本発明の詳細を図面に示す実施例により説
明する。第３図は本発明の一実施例であり、図中
第１図と同一符号は同じものを示す。４１は主止
弁３１に並列に設けられたバイパス流路であり、
該バイパス流路には流路制限装置としてオリフイ
ス３３が設けられている。３５は、各ポンプ３に
対応して設けられた作動検出器３４からの信号を
入力してポンプが１台のみ稼動中であるか否かを
判定する判定装置、３６は該判定装置３５の出力
により主止弁３１を閉じてバイパス流路４１にの
み復水を通す制御装置である。

この構成において、プラントの起動・停止時、
あるいは通常運転中に１台のポンプ３が何らかの
事情によつて緊急停止し、予備のポンプの起動が
電源系統や空気信号の故障もしくは軸封水が無い
等の理由により失敗した場合、複数個の作動検出
器３４中の何れか１個のみから信号が得られ、判
定装置３５は制御装置３６にその旨の信号を加え
る。これにより、制御装置３６は主止弁３１を閉
じさせ、復水をバイパス流路４１に流し、オリフ
イス３３により圧力損失を増大させ、流量制御弁
５による圧力損失の負担分を減少させて過大絞り
を回避すると共に、ポンプ３（詳しくは３台のポ
ンプ３の内の運転中の１台）の過大流量運転を防
ぐ。

これを第２図により説明すると、ポンプ３の１
台運転点を２８にした場合の前記損失P₄は、オリ
フイス３３による損失分P₄₁と、流量制御弁５に
よる損失分P₄₂とを加えたものとなる。即ち、流
量制御弁５を過大絞りにしなくても、オリフイス
３３が圧力損失P₄₁を生じるので、流量制御弁５
はP₄₂に相当する圧力損失を分担すれば足りる。

第４図は本発明の他の実施例であり、本実施例
においては、前記バイパス流路４１に切替弁３２
を設けると共に、制御装置として、主止弁３１、
切替弁３２の各々に対応した制御装置３６，３８
と、各弁の開度検出器３７，３９を設け、弁切替
えの際には弁の開閉が緩やかな速度で行われるよ
うにして安定した流路切替えが行えるようにした
ものである。

この装置において、ポンプ３の予備機の起動失
敗時の弁切替動作の一例を第５図により説明す
る。ポンプ３の予備機の起動失敗により、判定装
置３５は制御装置３６，３８に信号を出力する。
主止弁３１の制御装置３６は主止弁３１を閉め始
め、開度検出器３７が主止弁３１の開度が75％に
なつたことを検出すると制御装置３６，３８に信
号を送る。制御装置３６は該信号を受けるとその
時の開度（75％）を保持させる。一方制御装置３
８は判定装置３５からの信号と開度検出器３７か
らの信号とにより、切替弁３２を開く動作を開始
する。この切替弁３２の開動作開始は、開度検出
器３９により検出され、制御装置３６にその検出
信号を送る。この信号により、制御装置３６は更
に主止弁３１を閉じ始め、最終的には主止弁３１
が全閉、切替弁３２が全開となり、復水はバイパ
ス流路４１のみに流れる。

この様な制御によつて、給水喪失に対する信頼
性を確保したまま、ポンプ３は安定した運転に移
行できる。なお、第４図の装置において、切替弁
３２を開け始めてから主止弁３１を閉め始めるよ
うにしてもよい。さらに、通常運転中は切替弁３
２をロツクドオープンとして、主止弁３１を全開
して運用する事も可能であり、このような制御を
行えば、給水喪失に対する信頼性はさらに向上す
る。

以上述べたように、本発明によれば、ポンプ１
台運転の状態となつたとき、自動的に復水浄化系
統に流路抵抗を付加して１台運転時におけるポン
プの過大流量運転が防止され、かつ流量制御弁の
過大絞りが回避される。従つて本発明によれば、
発電プラントにおけるポンプ設計及び流量制御弁
の形式選定を容易にするとともに、ポンプ及び流
量制御弁の信頼性が向上し、配置、配管計画に裕
度を持たせる事が可能となり、又経済性の向上が
計れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のサイドストリーム復水系統を示
す系統図、第２図は復水浄化循環ポンプの特性曲
線図、第３図は本発明の一実施例を示す系統図、
第４図は本発明の他の実施例を示す系統図、第５
図は第４図の装置の弁切替動作説明図である。 １……復水器、３……復水浄化循環ポンプ、５
……流量制御弁、３１……主止弁、３２……切替
弁、３３……流量制限オリフイス、３４……作動
検出器、３５……判定装置、３６，３８……制御
装置、３７，３９……開度検出器、４０……復水
浄化系統、４１……バイパス流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水浄化系統を復水主系統から分離させ、復
   水浄化系統には通常時に２台が運転される複数台
   の復水浄化循環ポンプ、流量制御弁、及び主止弁
   を設置したサイドストリーム復水系統において、
   前記主止弁と並列に流量制限装置を有するバイパ
   ス流路を設けると共に、前記復水浄化循環ポンプ
   が１台のみ稼動中であることを判定する判定装置
   と、該判定装置の出力によつて前記主止弁を閉じ
   て前記バイパス流路に復水を流す制御装置とを設
   けたことを特徴とするサイドストリーム復水系
   統。 ２ 前記バイパス流路に切替弁を設けると共に、
   前記制御装置は前記判定装置の出力により前記主
   止弁を漸次閉としかつ前記切替弁を漸次開とする
   機能を有するものとすることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のサイドストリーム復水系
   統。