JPS631486B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は原子力発電タービン用気水分離器のド
レンレベル検出器サポートに関するものである。 気水分離器は、高圧タービンからの排気中の湿
分を分離し、分離後の蒸気を低圧タービン等に供
給する役割を果たす。ドレンレベル検出器はその
湿分レベルを検出するために設置される。 従来、このような気水分離器のドレンレベル検
出器は、気水分離器に固定された受台に固定して
取付けている。かかる固定取付けの場合、気水分
離器・ドレンレベル検出器間の配管、および受台
の熱膨脹差により熱応力が発生する。これを避け
るべく従来技術においては配管と受台の熱膨脹差
は、配管を長く引き廻して、配管のたわみにより
配管に発生する該熱応力を減少させて対処してい
る。ところがこの従来技術の構成では、配管曲げ
部や継手部等へ応力が集中したり、また配管に振
動が発生するという問題がある。このため、かよ
うな熱応力集中や振動により、配管に亀裂を生じ
る虞れが有る。この欠点は、かかる気水分離器が
原子力発電において使用されるものなので、きわ
めて重大な問題となる。沸騰水形原子力発電に使
用される循環蒸気には放射能が含まれているが、
この蒸気が漏洩し、被曝する事故は絶対に防止し
なければならないからである。 この問題は、ドレンレベル検出器用配管の材質
が近年、防蝕及び信頼性の向上を図るべく、炭素
鋼からステンレス鋼に変つたことにより、一層助
長されている。つまり材料としてのステンレス鋼
は、オーステナイト系材料が一般に使用されてい
るが、この材料は炭素鋼に比べ熱膨脹率が約1.3
倍と大きく、従つて上記熱膨脹差は一層大きくな
つているからである。（熱膨脹率は、発電用原子
力設備に関する構造等の技術基準により、200℃
時での比較。） よつてドレンレベル検出器を、このような大き
い熱膨脹を吸収し、しかも信頼性を確保しつつ設
置する技術が望まれているわけである。 更に上記問題に付髄して、従来技術にあつて
は、熱膨脹による熱応力の減少のために配管を長
く引き廻す結果、機器廻りに配管設置スペースを
大きく必要とするという問題もある。配管の振動
により、ドレンレベル検出器の誤動作の可能性な
どの不具合の生じる処のあることは言うまでもな
い。 この従来技術の問題につき、第１図乃至第５図
を参照して一層詳しく説明すると、下記の如くで
ある。 第１図は原子力発電の仕組を系統的に示したも
のである。原子炉１で作られた蒸気２は、高圧タ
ービン３に入り仕事をし、気水分離器４を通り低
圧タービン５に入り仕事をした後、復水器６で水
７となり、給水加熱器８で加熱され、原子炉１に
入り再利用される。 このような原子力発電系において、気水分離器
４は、高圧タービン３より出た蒸気２ａ中に含ま
れている多量の湿分を分離し、乾き蒸気に近い蒸
気２ｂを低圧タービン５に供給して、効率向上、
タービンのエロージヨン発生防止を達成する役割
を果たす。分離されたドレン９はヒーター８に導
入される。ドレンレベル検出器１０は、湿分分離
器４のドレンレベル１８（第５図参照）を検出す
べく、該湿分分離器４の胴体下部に設置される。 第２図は、第１図で示した主要機器の設定状態
を立体的に示したものである。 高圧タービン３、低圧タービン５はタービン架
台１４上に設定され、気水分離器４はその横位置
に設定され、クロスアラウンド管１２及び１３に
より、高圧タービン３と低圧タービン５が連結さ
れている。クロスアラウンド管１２及び１３内に
は通常200℃前後の蒸気が流れるので熱膨脹が生
ずる。これを吸収する必要があるが、気水分離器
４は一般に１缶の重量が約100＄もあるため固定
方法で設置することが困難である。 従つて、気水分離器４は第３図に示す如くター
ビン建屋１５よりハンガー１６により吊り下げら
れて設置される。このように設置すると、タービ
ン稼動時において熱膨脹があつても気水分離器４
は第４図に示すように移動してこれを吸収でき
る。つまりクロスアラウンド管１２及び１３の熱
膨脹により、気水分離器４は水平方向に50mm前後
移動するのであるが、この移動はハンガー１６の
傾斜により吸収されるものである。 次に第５図を参照して、従来技術におけるドレ
ンレベル検出器１０の設置状態を説明する。 前述した如く高圧タービン３で仕事をし多量の
湿分を含んだ蒸気２ａは、気水分離器４を通過す
る間にドレン１７が分離され、乾き蒸気に近い蒸
気２ｂで低圧タービン５に供給される。 分離されたドレン９は通常スムースにヒーター
８に供給され、気水分離器４内には溜らない仕組
になつているが、万一ドレン９があるレベル以上
に気水分離器４内に溜ると、折角分離したドレン
１７は蒸気２ａと共に低圧タービン５に運び込ま
れ（所謂キヤリーオーバー）、効率低下、エロー
ジヨン発生、動翼の飛散等不具合発生の原因とな
る。又、ハンガー１６にかかる荷重が増大するの
で、ハンガー１６、タービン建屋１５等の設備を
必要以上に強固にする不経済が生ずる。 従つて、ドレンレベル検出器１０は以上の不具
合の未然防止として、設置される。ドレンレベル
１８がある位置に達した場合は、これをドレンレ
ベル検出器１０で検出し、警報の発生、発電所の
稼動停止などを行つて、上記問題の発生を防ぐの
である。 かかる機能を果たさせるため、ドレンレベル検
出器１０は、気水分離器４の胴体下部に２本の配
管１９で結合される。しかしドレンレベル検出器
１０の重量は２本の配管１９で支えきれないた
め、別途受台を設ける必要が有るが、従来は第５
図のように受台２０の一方を気水分離器４に固定
し、他方でドレンレベル検出器１０を載置する構
造の、剛性の大きいサポートとなつていた。即ち
タービンの稼動時には気水分離器４は水平方向に
約50mm移動し又、ドレンレベル検出器１０は気水
分離器４胴体の熱膨脹により約２mm降下するた
め、気水分離器４と別置のレベル検出器受台は技
術上不可能なため、気水分離器４と一体に移動す
る、気水分離器４に一体的に取付けの受台２０を
用いているのである。しかし、受台２０は大気中
に有るため、タービン稼動中でも熱膨脹はない
が、配管１９中には蒸気が充満するため配管１９
の方には熱膨脹が生じる。この熱膨脹差により、
前記した如き配管１９への応力の集中、破損の可
能性などの問題が発生する。配管１９の材質が近
年SUSなどのステンレスになつて来たことが、
この傾向を助長していることは、前述したとおり
である。本発明は、この熱膨脹差を吸収する為の
サポート装置に係るものである。 即ち本発明は上記の如き事情に鑑みてなされた
もので、その目的は、気水分離器４のドレンレベ
ル検出器１０の配管１９に発生する熱応力や振動
等を緩和させ、これにより、従来技術では問題と
なる処のあつた配管１９の亀裂発生、振動による
ドレンレベル検出器１０の誤動作等の不具合を防
止して、健全で良好なドレンレベル検出を達成し
得るドレンレベル検出器を支持するサポートを提
供することにある。 以下、本発明の一実施例を、第６図乃至第８図
を用いて説明する。 このサポートは気水分離器４のドレンレベル検
出器１０を保持するものであり、ドレンレベル検
出器１０は気水分離器４中のドレンレベルを検出
すべく、該気水分離器４の下方に２本の配管１９
にて接続されている。サポートは、固定部分２０
ａと、ドレンレベル検出器１０支持用支持部とを
備えて受台２０を構成し、かつこの受台２０と配
管１９との熱膨脹差を吸収し得るスライド面２６
を具備させて構成する。本例では、固定部分２０
ａは、気水分離器４への固定となつており、支持
部は、たわみポール２２、プレート２３により構
成する（たわみポール２２の作用は後述）。 この構成の結果、配管１９が熱膨脹で伸び、受
台２０は余り伸びず、両者間に熱膨脹差が生じて
も、スライド面２６で双方が互いに摺動して、該
膨脹差で過大な応力が発生したり破損に至るなど
のことが確実に防止される。本例では、スライド
面２６は、支持部たるポール２２を取付けている
プレート２３の下面と、固定部２０がわの受座２
０ｂの上面とがスライドするように設けてある。 以下本実施例の具体的構成について、更に詳し
く説明する。 本例サポートは、検出器支持部がわが支持部を
なすたわみポール２２とそれを支持するプレート
２３、とから成り、固定部がわは該プレート２３
をスライド２６にて移動自在に載置する受座２０
ｂと、この受座２０ｂに取付け固定されたストツ
パー２５とを有している。更にストツパー２５と
プレート２３との間には、弾性部材たるスプリン
グ２４が介装されている。 ドレンレベル検出器１０はその底面１０ａと、
プレート２３の上面２３ａ間に微小な間隙２７を
設けて、ポール２２により支持される。プレート
２３はスプリング２４、ストツパー２５により受
台上面に押し付けられた状態で組立られる。 本サポートは、このような構成であるから、ド
レンレベル検出器１０の重量を受台２０で受止め
ながら、配管１９の熱膨脹によるドレンレベル検
出器１０の矢印２１方向の移動を、（スライド面
２６を構成している受台上面上をプレート２３を
スライドさせることにより）吸収できる。よつて
配管１９に下具合の生じる過大な応力の発生を確
実に防止する効果がある。なお第６図中破線で示
すのは接合面Ａで、この面Ａで材料部材を接合し
て一体化し、受台２０としたものである。 スプリング２４はドレンレベル検出器１０の振
動振幅を吸収して減少させる作用を果たす。これ
によりドレンレベル検出器１０の振動による誤動
作を防止する効果がある。 また本例では、支持部としてたわみポール２２
を用いるが、このポール２２のたわみは、一定程
度までは配管１９の伸びをポール２２がたわむこ
とで配管１９に過大な応力をかけず、かつ一定速
度以上になれば、このポール２２自体が破損する
ことにより配管１９の方に過大な力が加わるのを
防止する作用を呈する。第７図はこのポール２２
のたわみによる配管１９の熱膨脹吸収要領を示
す。例えば万一、プレート２３がスライド面２６
上をスライドしない場合は、ポールたわみ２８に
より配管１９の熱膨脹を吸収し、該配管１９の亀
裂発生を防ぐ効果がある。このポール２２は、ド
レンレベル検出器１０を支持し得るとともに、た
わみ得るように細い棒にして形成する。この時配
管１９に過大な応力が加わらないように、ポール
２２を設計する。 具体的にはポールたわみ２８により配管１９に
発生する応力は下記により設計し、配管１９に不
具合を発生させないサポートとする。 即ち、一般に知られている材料力学の公式 Ｗ＝α×δ×d⁴×１／l³ Ｗ：ポール２２をたわませる荷重、即ち配管１
９にかかる荷重 α…定数 δ…ポールたわみ２８ ｄ…ポール直径２９ ｌ…ポール高さ３０ から、ポール直径２９とポール高さ３０を調整し
て、配管１９にかかる荷重を選定する。 ドレンレベル検出器１０の底面とプレート２３
の上面間に微小な間隙２７を設けることは、ポー
ルたわみ２８が生ずる際の摩擦抵抗の発生を防止
する効果がある。 第８図はポール２２が破断した状態を示す。ポ
ール直径２９とポール高さ３０は、ポール２２が
目標のポールたわみ２８を越えたら、該ポール自
体が破断するように設計する。このようにポール
２２が破断するように設計すると、配管１９に過
大な応力がかからないので、配管１９を破損させ
ないという効果をもたらす。尚、ポール２２が破
損した場合は、プレート上面３１にドレンレベル
検出器１０が乗る構造とする。これによつても、
配管１９の破損を防止できる。 上述の如く本発明のドレンレベル検出器サポー
トは、気水分離器のドレンレベル検出器に不具合
が発生せず、破損その他熱膨脹差に帰因する問題
点などをことごとく解消できるという効果があ
る。 なお当然のことではあるが、本発明は図示の実
施例にのみ限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は従来例を示し、第１図は原
子力発電所の仕組みを系統的に示したもの、第２
図は第１図で示した主要機器の設定状態を立体的
に示したもの、第３図及び第４図は気水分離器の
各々設置状態を示したもの、第５図はドレンレベ
ル検出器の設置状態を示したものである。第６図
乃至第８図は、各々本発明の一実施例におけるド
レンレベル検出器のサポート取付状態を示した図
である。 １…原子炉、３…高圧タービン、４…気水分離
器、５…低圧タービン、１０…ドレンレベル検出
器、１９…配管、２０…受台、２０ａ…固定部
分、２２…ポール（支持部）、２３…プレート、
２４…スプリング（弾性材料）、２６…スライド
部（スライド面）、２８…ポールたわみ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子力発電タービンに使用する気水分離器に
   配管により接続されて該気水分離器のドレンレベ
   ルを検出するドレンレベル検出器を保持するサポ
   ートであつて、気水分離器本体に剛着された受台
   の上に、水平方向にスライドできるプレートを配
   置し、該プレート上にドレンレベル検出器を載置
   すると共に、該ドレンレベル検出器とプレートと
   を、たわみポールを介して接続し、かつ、上記撓
   みポールは上記配管よりも剛性の小さい部材とし
   たことを特徴とする気水分離器のドレンレベル検
   出器サポート。 ２ 前記のプレートは、該プレートを受台に向け
   て付勢するスプリングを備え、該プレートと受台
   との摩擦によつてドレンレベル検出器の振動を減
   衰させる手段を兼ねるものとしたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の気水分離器のド
   レンレベル検出器サポート。