JPS6314004A - 蒸気タ−ビンプラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は例えば原子力発電所等に適用する蒸気タービン
プラントに係り、特に発電機負荷が変動したような場合
でも給水系の運転が安定して行なえるようにした蒸気タ
ービンプラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置に関す
る。

（従来の技術） 第６図に蒸気タービンプラントの従来例を示す。原子炉
等の蒸気発生器１で発生した蒸気は主蒸気系２を介して
蒸気タービン、即ち高圧タービン３および低圧タービン
４等に供給され、タービン駆動に供された蒸気ドレンは
復水器５から給水系６を介して蒸気発生器１に還流する
。主蒸気系２は主蒸気配管７、主蒸気弁８および湿分分
離器９等を含む構成となっている。なお、主蒸気配管７
の主悪気弁８上流側から、バイパス弁９を含むバイパス
配管１０が分岐し、このバイパス配管１０は復水器５に
接続されている。一方、給水系６は給水配管１１に流れ
方向に沿って順次に復水ポンプ１２、低圧給水加熱器１
３、給水ポンプ１４および高圧給水加熱器１５等を設置
した構成となっている。

高圧給水加熱器１５は、逆止弁１６を有する抽気配管１
７を介して高圧タービン３からタービン抽気を受け、給
水を熱交換により加熱するようになっている。この高圧
給水加熱器１５にドレンタンク１８をドレン配管１９に
よって接続し、ドレンタンク１８内には給水加熱に供し
たタービン抽気のドレンが貯留される。なお、第６図で
はドレンタンク１８を高圧給水加熱器１５よりも高所に
示したが、実際はドレンタンク１８が高圧給水加熱器１
５よりも低所に配置される。

この高圧給水加熱器１５とドレンタンク１８とは均圧管
２０を介して接続され、各内部が均等圧に保持される。

そして、ドレンタンク１８はドレンポンプ２１、ドレン
調節弁２２等を含むドレンアップ配管２３により、給水
配管１１の給水ポンプ１４吸込み側に接続され、ドレン
水が復水に合流するようになっている。なお、２４はド
レン調節弁２２の開度をドレンタンク１８内のドレンレ
ベルに応じて制御するための水位計である。また、ドレ
ンタンク１８には逆止弁２５を含むドレン配管２６を介
して湿分分子ｌａｔ器９等が接続され、高圧タービン排
蒸気からのドレン等も受けるようになっている。

ところで、このような蒸気タービンプラントにおいて、
従来では蒸気タービンに接続した発電機２７の出力が低
下したような場合、制御器２８によってバイパス弁９を
聞き、タービンへの蒸気供給量を減少させる等の手段が
とられている。しかし、このような構成のちとでは、発
電機出力が急激に低下する過渡変化が生じた場合に、高
圧給水加熱器１５の器内圧力が降下するとともに、ドレ
ンタンク１８内の器内圧力も急激に低下する。このため
、ドレンタンク１８内のドレンおよびドレンアップ配管
２３内のドレンがフラッシュ現粂を起こし、ドレンポン
プ２１内でキャビチーシコンが発生する。主１１ビテー
２３２発生後も運転を継続すると、ドレンポンプ２１内
体に損傷が生じるおそれがあるため、そのような場合は
ドレンポンプ２１を停止さゼることになる。

ドレンポンプ２１を停止させると、給水ポンプ１４の吸
込み側にドレンを導入することができなくなり、復水ポ
ンプ１２が過流運転となる一方、給水ポンプ１４の吸込
み圧力が停止する。そして、給水ポンプ１４の吸込み圧
力が規定値以下になった場合には、ポンプ保護のためそ
の給水ポンプ１４も停止せざるを得ず、悪気発生器１へ
の給水が不安定となる可能性がある。

（発明が解決しようとする問題点） 従来では、負荷が急激に低下するなどの過渡変化が生じ
た場合には、ドレンタンクの器内Ｊｆ力が低下して、ド
レンフラッシュ等によりドレンポンプの運転停止ひいて
は給水系の運転が不安定になるなどの問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、過渡
変化時においてもドレンタンクの３内圧力の降下速度を
減少させることができ、それによリドレンボンブ内での
キＩＩビテーション発生を防止し、ドレンポンプひいて
は給水系の安定運転が図れる蒸気タービンプラントの給
水加熱器ドレン圧力制御装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、給水加熱器と、これに均圧管を介して連通し
ているドレンタンクとの少なくともいずれか一方を、調
節弁を含む補助配管によって主蒸気配管に接続し、これ
により給水加熱器およびドレンタンク内に主蒸気圧を導
入可能とし、その調節弁は蒸気タービンの負荷変動検出
器からの信号に基づいて給水加熱器およびドレンタンク
内の圧力を設定する制御器により開度調節可能としたも
のである。

（作用） 蒸気タービン９荷に過渡変化が発生した場合、制１ｉｌ
ｌ器により補助配管の調節弁が開き、ドレンタンクに直
接に、または給水加熱器を介して主蒸気圧が導入される
。主蒸気圧が導入されると、タービン抽ス圧の低下分が
補償されるので、ドレンタンクの器内圧力の降下速度が
減少し、ドレンポンプ内でのキャごチージョンの発生が
防止される。

よって、ドレンポンプが過渡変化に拘らず継続連転でき
、給水ポンプの吸込み流晴が十分に確保され、給水系の
運転安定化が図れるようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実論例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

第１図に蒸気タービンプラント全体の構成を示している
。

原子炉等の蒸気発生器３１で発生した蒸気は主蒸気系３
２を介して蒸気タービン、即ち高圧タービン３３および
低圧タービン３４等に供給される。

タービン駆動に供された蒸気ドレンは復水器３５から給
水系３６を介して蒸気発生器３１に還流する。

主蒸気系３２は主蒸気配管３７、主蒸気弁３８および湿
分分Ｉｌｌ器３９等を含む構成となっている。

なお、主蒸気配管３７の主蒸気弁３８上流側から、バイ
パス弁３９を含むバイパス配管４０を分岐させ、このバ
イパス配管４０は復水器３５に接続している。

一方、給水系３６は給水配管４１に流れ方向に沿って順
次に復水ポンプ４２、低圧給水加熱器４３、給水ポンプ
４４および高圧給水加熱器４５等を設置した構成として
いる。

高圧給水加熱器４５は、逆止弁４６を有する抽気配管４
７を介して高圧タービン３３からタービン抽気を受け、
給水を熱交換により加熱するようになっている。この高
圧給水加熱器４５にドレンタンク４８をドレン配管４９
によって接続し、ドレンタンク４８内には給水加熱に供
したタービン抽気のドレンが貯留される。なお、第１図
ではドレンタンク４８を高圧給水加熱器４５よりも高所
に示したが、実際はドレンタンク４８を高圧給水加熱器
４５よりも低所に配置して、ドレンを流下させるように
している。

このｎ圧給水加熱器４５とドレンタンク／Ｉ８とを均圧
管５０を介して接続し、各内部を均等圧に保持している
。そして、ドレンタンク／１８はドレンポンプ５１、ド
レン調節弁５２等を含むドレンアップ配管５３により、
給水配管３１の給水ポンプ４４吸込み側に接続し、ドレ
ン水を復水に合流させるようにしている。なお、５４は
ドレン調節弁５２の開度をドレンタンク４８内のドレン
レベルに応じて制御するための水位計である。また、ド
レンタンク４８には逆止弁５５を含むドレン配管５６を
介して湿分分ｍ器３９等を接続し、高圧タービン排蒸気
からのドレン等も受けるようにしている。

このものにＪ３いて、高圧給水加熱器４５を主蒸気配管
３７の主蒸気弁３８上流側に補助配管５７を介して接続
している。そして、補助配管５７には調節弁５７ａを設
け、その間口ａは制御器５８によって設定するようにし
ている。

制御器５８は蒸気タービンの負荷変動検出器からの信号
に基づいて高圧給水加熱器４５Ｊ５よびドレンタンク４
８内の圧力を設定するものである。

例えばタービン軸に連結した発電機５９の出力信号１０
１と、高圧給水加熱器４５に設けた圧力計６０からの圧
力信号１０２とが制ｇＢ器５８に入力される。制御器５
８には出力信号１０１に基づいて発電機出力の変化量を
検出する検出器および圧力信号１０２に基づいて調節弁
５７ａの開口量を設定する演算器等が組込まれ、調節弁
５７ａに開度指令信号１０３が出力される。なお、制御
器５８には主蒸気弁３８およびバイパス弁３９の開度設
定器も組込まれ、これらに開度指令信号１０４゜１０５
が出力される。

次に、作用を説明する。

通常運転時は補助配管５７の調節弁５７ａおよびバイパ
ス４０のバイパス弁３９が閉となっており、主蒸気弁３
８が開となっている。

蒸気発生器３１で発生した蒸気は、まず高圧タービン３
３に送られ、駆動に供された後、湿分分離器３９で湿分
が除去された後、低圧タービン３４を通って復水器３５
で復水となる。復水は復水ポンプ４２で昇圧されて低圧
給水加熱器３７を通った侵、給水ポンプ４４に送られる
。

一方、＾圧タービン３３から抽気された高圧然気は、抽
気配管４７を通って高圧給水加熱器４５に導入され、給
水と熱交換してこれを加熱する。

そして熱交換後のタービン抽気は高圧給水加熱器４５の
器内圧力に相当する飽和ドレンとなり、ドレンタンク４
８に流入する。高圧給水加熱器４５とドレンタンク４８
とは均圧管５０で連結しであるため、通常運転中は高圧
給水加熱器４５とドレンタンク４８との器内圧力は略等
しくなっている。

ドレンタンク４８内に集められたドレンはドレン調節弁
５２によって水位を調節されながら、ドレンポンプ５１
により、ドレンアップ配管２３を通って給水ポンプ４４
の吸込み側に供給される。給水ポンプ４４の吸込み側に
供給されたドレンは復水と合流し、給水ポンプ４４によ
って高圧給水加熱器４５を通り、蒸気発生器３１に送ら
れる。

一方、発電１５９の出力が＠激に低下する等の過渡変化
が生じた場合、例えば負荷遮断が発生した場合には、発
？Ｈｎ出力の変化量が予め設定された閾値（例えば運転
中に考えられる最大の発電機出力の変化量）よりも大き
くなる。そこで、発電機５９の出力信号に基づいて制御
器５８から弁開度信号１０４．１０５が出力され、主蒸
気弁３８が閉、バイパス弁３９が開となって高圧タービ
ン３３への蒸気供給聞が減少する。したがって、抽気配
管４７を介して高圧給水加熱器４５へ送られるタービン
抽気間が減少し、高圧給水加熱器４５およびドレンタン
ク４８内の器内圧力が低下することになる。

しかし、この実施例の構成によれば、過渡変化が発生し
た場合は、制御器５８から補助配管５７の調節弁５７ａ
に開度指令信号１０３が出力され、調節弁５７ａが所定
開度で開き、主蒸気配管３７から補助配管３７を介して
高圧給水加熱″ａ４５に主蒸気が導入される。これによ
り、高圧給水加熱器４５およびドレンタンク４８の器内
圧力の降下速度が低減する。したがって、ドレンポンプ
５１内でのキャビテーションの発生防止が図られ、この
ドレンポンプ５１ひいては給水ポンプ４４の安定運転が
可能となる。

なお、高圧給水加熱器４５の器内圧力は圧力計６０によ
って検出され、その圧力信号１０２に駐づいて高圧給水
加熱器４５の器内圧力静定後は補助配管５７の調節弁５
７ａが閉じられる。第２図は圧力計６０によって検出し
た高圧給水加熱器４５の器内圧力（たて軸）と、時開（
よこ＠）との関係を例示したものである。第２図に示す
ように、負荷′ａ所発生時は器内圧ノコが上昇し、その
後緩やかに降下し、やがて一定時間後に静定状態となる
。

このように、高圧給水加熱器４５の器内圧力が静定した
ら、過渡変化が完了したものと判定し、制御４５８から
調節弁５７ａへの開度指令信号１゜３は閉信号となる。

また、負荷遮断が発生した場合、前記の如く主蒸気弁３
８が閉、バイパス弁３９が開となり、主蒸気がバイパス
配管４０を介して復水器３５に直接流れ、蒸気タービン
のオーバスピードが防止されるが、バイパスする蒸気聞
は少ないことが望ましい。実施例の場合は、主蒸気の一
部が高圧給水加熱器４５に供給されるので、バイパス然
気量を減少する利点も得られる。

なお、前記実施例では制御器５８に制御信号を供給する
負荷変動検出器を、発電ｖ１５９の出力の変化量を検出
する出力検出器としたが、負荷変動検出器としては他の
手段を適用することも可能である。

例えば第３図は本発明の他の実施例を示すもので、負荷
変動検出器を、主蒸気系３２の蒸気圧力の変化量、例え
ばタービン排気圧を検出する圧力検出器６１としたもの
である。このような構成でも、過渡変化時における主蒸
気圧力の急激な変化量を検出し、その圧力信号１０６を
制ｍ器５８に入力することによって前記実施例と同様の
効果が奏される。

また、第４図は本発明のさらに他の実施例を示すもので
、負荷変動検出器を、タービン負荷設定用の設定器６２
としたものである。このような構成でも、負荷遮断時に
ランバックする信号１０７に阜づいて前記実施例と同様
の効果が奏される。

さらに、前記実ＩＡＰ１４では主蒸気圧を高圧給水加熱
器４５に導き、ドレンタンク１８の器内圧力を均圧管４
９を介して間接的に高めるようにしたが、第５図に示す
ように、補助配管５７をドレンタンク４８に接続し、こ
のドレンタンク４８内に直接主蒸気圧を導入するように
してもよい、このような構成によれば、ドレンタンク４
８の器内圧力をより高精度で制御できるようになる。

なお、第５図では発電機出力に基づいてドレンタンク４
８内の圧力制御を行なう構成を示しているが、第３図ま
たは第４図に示すように、主蒸気圧または設定器に基づ
いてドレンタンク４８内の圧力制御を行なうものと組合
せた構成にしてもよいことは勿論である。

なお、第３図〜第５図に示す各実施例については、第１
図のものと同一構成部分に同一符号をイ・１してその説
明を省略する。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、タービン負荷が急激に
変化した過渡変化が発生した場合でも、給水加熱器およ
びドレンタンクの器内圧力の降下速度を緩和することが
可能となり、ドレンポンプひいては給水系の安定運転が
図れるようになるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例示す系統図、第２図は第１図
に示す実施例の作用説明図、第３固壁第５図はそれぞれ
本発明の他の実施例を示す系統図、第６図は従来例を示
す系統図である。 ３１・・・蒸気発生器、３２・・・主蒸気系、３３・・
・高圧タービン、３４・・・低圧タービン、３５・・・
復水器、３６・・・給水系、３７・・・主蒸気配管、３
８・・・主蒸気弁、４４・・・給水ポンプ、４５・・・
高圧給水加熱器、４７・・・抽気配管、７１８・・・ド
レンタンク、４９・・・ドレン配管、５０・・・均圧管
、５１・・・ドレンポンプ、５３・・・ドレンアップ配
管、５７・・・補助配管、５７ａ・・・調節弁、５８・
・・制御器、５９・・・発電源、６０．６１・・・圧力
８！、６２・・・設定器。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　　　　三　　俣　　弘　　文＄３　図 茶　４　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気発生器、蒸気タービンおよびこれらを接続する
   主蒸気配管を含む主蒸気系と、蒸気タービン最終段に設
   けた復水器から前記蒸気発生器に亘る給水配管、この給
   水配管に順次に組込んだ給水ポンプおよび給水加熱器を
   含む給水系とを有し、前記給水系の給水加熱器は抽気配
   管を介して導入したタービン抽気によって給水を加熱す
   る構成とする一方、その給水加熱器にドレン配管を介し
   てドレンタンクを接続し、かつこのドレンタンク内は均
   圧管を介して前記給水加熱器内に連通させて給水加熱器
   内圧と同圧に保持し、さらにドレンタンクはドレンポン
   プを含むドレンアップ配管を介して前記給水系の給水ポ
   ンプ吸込み側に接続することにより、ドレン水を復水に
   合流させるようにした蒸気タービンプラントにおいて、
   前記給水加熱器とドレンタンクとの少なくともいずれか
   一方を調節弁を含む補助配管を介して前記主蒸気配管に
   接続して主蒸気圧を導入可能とし、その調節弁は蒸気タ
   ービンの負荷変動検出器からの信号に基づいて前記給水
   加熱器およびドレンタンク内の圧力を設定する制御器に
   より開度調節可能としたことを特徴とする蒸気タービン
   プラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置。 ２、負荷変動検出器は、発電機出力の変化量を検出する
   出力検出器である特許請求の範囲第１項記載の蒸気ター
   ビンプラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置。 ３、負荷変動検出器は、主蒸気系の蒸気圧力の変化量を
   検出する圧力検出器である特許請求の範囲第１項記載の
   蒸気タービンプラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置
   。 ４、負荷変動検出器は、タービン負荷を設定する負荷設
   定器である特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンプ
   ラントの給水加熱器ドレン圧力制御装置。