JP2014159883A - Steam condenser - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電プラントにおけるタービン排気蒸気を凝縮させるための復水器に関する。 The present invention relates to a condenser for condensing turbine exhaust steam in a power plant.
一般に復水器はタービン排気蒸気を容器内に流入させ、容器内に設けた多数の冷却管からなる管巣に蒸気を導いて凝縮する。冷却管の両端は管板によって固定され、管板に接続される水室を介して冷却管内に冷却水が供給される構造である。 In general, a condenser causes turbine exhaust steam to flow into a container, and the steam is led to a tube nest composed of a number of cooling pipes provided in the container to condense. Both ends of the cooling pipe are fixed by a pipe plate, and cooling water is supplied into the cooling pipe via a water chamber connected to the pipe plate.
大型の発電プラントにおいては、復水器も大型であり、特に蒸気の凝縮機能を有する管巣が大型となる。そのため、建設現場での据付スペースの確保や輸送方法が問題となることから、一般的に、復水器の管巣は、工場において適切なサイズに分割モジュールとして製作され、現地で組立て接続される。 In a large power plant, the condenser is also large, and the tube nest having a steam condensing function is particularly large. Therefore, securing the installation space at the construction site and the transportation method become a problem. Generally, the condenser tube nest is manufactured as a divided module in an appropriate size at the factory and assembled and connected on site. .
分割モジュールを現地で組立て接続する方法として、例えば、特開2011-137562号公報(特許文献1)が提案されている。特許文献1では、両端部に第1の小管板が取り付けられた第1の小管束と、両端部に第2の小管板が取り付けられた第2の小管束と、水室フランジの中央部に位置し、両端が当該水室フランジに接合され、当該水室フランジと共に1つの共通した面を構成するつなぎ板とを具備し、第1の小管板と第2の小管板とを互いに繋ぎ合わせることなく、第1の小管板を、水室フランジとつなぎ板とで構成される共通した第1の面に取り付け、第2の小管板を、水室フランジとつなぎ板とで構成される共通した第2の面に取り付けるようにした復水器が提案されている。 As a method for assembling and connecting the divided modules locally, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2011-137562 (Patent Document 1) has been proposed. In patent document 1, the 1st small tube bundle with which the 1st small tube plate was attached to both ends, the 2nd small tube bundle with which the 2nd small tube plate was attached to both ends, and the center part of the water chamber flange A connecting plate that is located at both ends and is joined to the water chamber flange and forms a common surface together with the water chamber flange, and connects the first small tube plate and the second small tube plate to each other; The first small tube plate is attached to a common first surface constituted by the water chamber flange and the connecting plate, and the second small tube plate is formed by a common first structure constituted by the water chamber flange and the connecting plate. A condenser that is attached to the surface of No. 2 has been proposed.
また、特許文献1を含め、従来、管板と水室フランジとは、シート状のゴムパッキンを介して接続されている。 Conventionally, including Patent Document 1, the tube plate and the water chamber flange are connected via a sheet-like rubber packing.
しかしながら、本発明者等の検討によれば、復水器の管巣を分割モジュールとして構成した場合、一般的に用いられるシート状のゴムパッキンでは、シール機能が低下することが見出された。 However, according to the study by the present inventors, it has been found that when the pipe nest of the condenser is configured as a split module, the sheet-like rubber packing generally used has a reduced sealing function.
すなわち、分割モジュールの組立接続時の溶接や輸送中の荷重によって分割モジュールに変形が生じる場合があり、この変形により、管板面の傾きや分割モジュール間で段差が生じる可能性がある。一般的に用いられるシート状のゴムパッキンによるシール構造では、管板面の傾きや分割モジュール間で段差が生じた場合には、シールを十分に押し付けられない箇所が生じて、シール機能が低下する可能性がある。 In other words, the split module may be deformed by welding during assembly connection of the split module or a load during transportation, and this deformation may cause an inclination of the tube sheet surface or a step between the split modules. In the seal structure using a sheet-like rubber packing that is generally used, if the tube sheet surface is inclined or a step is generated between the divided modules, a portion where the seal cannot be pressed sufficiently occurs, and the sealing function is deteriorated. there is a possibility.
これらのシール機能の低下については、例えば、現地組合せ前に分割モジュールの寸法調整や補修作業を行うことによりある程度対応可能と考えられるが、寸法調整や補修作業に多大な時間とコストが生じる可能性がある。また、組立溶接後に管板面の傾きや分割モジュール間で段差が生じた場合には、補修することが困難であり、シール機能の低下を避けることが困難となる。 These reductions in the sealing function can be dealt with to some extent by, for example, adjusting the dimensions of the split modules and repairing work before the on-site combination. There is. Moreover, when the inclination of the tube sheet surface or a step between the divided modules occurs after assembly welding, it is difficult to repair and it is difficult to avoid the deterioration of the sealing function.
本発明の目的は、管巣を分割モジュールとして構成した復水器において、例えば、管板面の傾きや分割モジュール間で段差が生じても、管板と水室フランジとの間のシール機能の低下を抑制することが可能な復水器を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide a condenser configured with a tube nest as a divided module. For example, even if the tube plate surface is inclined or a step is generated between the divided modules, the sealing function between the tube plate and the water chamber flange is improved. It is providing the condenser which can suppress a fall.
本発明は、管板と水室フランジ間の接続部のシール部材として、Oリングを用いることを特徴とする。 The present invention is characterized in that an O-ring is used as a seal member for a connection portion between a tube plate and a water chamber flange.
本発明によれば、管板面の傾きや分割モジュール間で段差が生じても、管板と水室フランジとの間のシール機能の低下を抑制することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress a decrease in the sealing function between the tube plate and the water chamber flange even if the tube plate surface is inclined or a step is generated between the divided modules.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の第1の実施形態による復水器の概略図を示し、図2は本発明の第1の実施形態による復水器の分割モジュールの概略図を示し、図3は本発明の第1の実施形態による復水器水室の概略図を示す。 FIG. 1 shows a schematic diagram of a condenser according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 shows a schematic diagram of a split module of the condenser according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the present invention. The schematic of the condenser water chamber by 1st Embodiment of this is shown.
本実施形態による復水器は、図1に示すように、主な構成要素として、タービン蒸気が流入する容器1と、管巣の分割モジュール8と、管巣に冷却水を供給する水室10を有する。
As shown in FIG. 1, the condenser according to the present embodiment includes, as main components, a container 1 into which turbine steam flows, a tube nest dividing
容器1は、平面形状がほぼ矩形に形成されており、容器1上部にはタービン蒸気2が流入する流入口3が設置されている。容器1内の下部には、多数の冷却管4が配列された管巣6が位置する。
The container 1 has a substantially rectangular planar shape, and an
管巣6は、多数の冷却管4で構成され、管板5によって冷却管4の両端部が固定されている。そして、本実施例では、管巣8を上下二つの分割モジュールとして構成している。なお、分割の仕方は、これに限定されるものではない。また、分割モジュール8の管巣を分割モジュール管巣と称し、分割モジュール8の管板を分割モジュール管板と称する。
The tube nest 6 is composed of a large number of cooling tubes 4, and both ends of the cooling tube 4 are fixed by
分割モジュール8は、図2に示すように、分割モジュール管板5、分割モジュール管巣6及び容器胴板7で構成されている。容器胴板7は、上から見て分割モジュール管巣6の周囲を覆うように設けられ、接続線9によって他の分割モジュールの容器胴板7と溶接などにより接続されている。また、上側の分割モジュール8は容器1と溶接などにより接続される。これにより、容器1と二つの分割モジュール8の容器胴板7により大きな容器が形成される。そして、容器1からの蒸気2が二つの分割モジュール内を流下し、排気蒸気が多数の冷却管4により凝縮される。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の復水器における水室10は、図3の(b)に示すように、水室フランジ11と水室胴体12によって構成される。水室フランジ11は、図3の(a)に示すように、水室フランジ開口16-1および16-2と、水室フランジ開口16-1および16-2の周囲にそれぞれ形成されたボルト穴13を有する。そして、水室フランジ11は、図4に示すように、ボルト14によって分割モジュール8の分割モジュール管板5と接続される。図4において、図3の水室フランジ11の外周側のボルト穴13に対応する分割モジュール管板5の箇所には貫通するボルト穴24が形成されているが、図3の水室フランジ11の内側(水室フランジ開口16-1および16-2の間)に位置するボルト穴13に対応する分割モジュール管板5の箇所には、ボルト14と螺合するネジが設けられたネジ穴25が形成されている。ネジ穴25は分割モジュール管板5を貫通しないように形成されている。
The
本実施形態の復水器では、図1および図3、図4に示すように、分割モジュール管板5と水室フランジ11の間には、Oリング15が水室フランジ開口16-1および16-2をそれぞれ囲うようにフランジ面に設置される。図3では、Oリング15を水室フランジ11側のフランジ面に設置しているが、分割モジュール管板5のフランジ面に設置するようにしても良い。
In the condenser of this embodiment, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, an O-
冷却水17は、水室10から分割モジュール管板5と水室フランジ11の接続部を介して、冷却管4へ供給または排水される。
The
次に、分割モジュール管板5と水室フランジ11の接続部にOリング15を適用した場合の効果について詳細に説明する。
Next, the effect when the O-
工場にて製作された分割モジュール8は、建設現場にて接続線9によって組立接続される。分割モジュール8の長さは、例えば、20m程度の長さを有する。本実施形態による復水器管板−水室間の接続部は、例えば、図5及び図6に示すように、溶接時の変形や輸送中の変形によって、分割モジュール8の上側の分割モジュール管板面と下側の分割モジュール管板面との間に段差・ズレ18が生じたり(図5)、分割モジュール管板面に傾き・歪み19が生じる(図6)ことがある。図5においては、輸送中の変形によって上側の分割モジュールの長さが下側の分割モジュールの長さよりも長くなっている。図6においては、接続線9によって分割モジュールを溶接した際に溶接時の変形によって分割モジュールの接続線側が短くなっている。なお、これらの変形は一例であり、輸送や溶接の状態により異なる。
The
このような変形が生じている場合、従来のシート状のゴムパッキンでは場所によって押圧力が小さくなり十分なシール機能が得られない場合がある。すなわち、従来のシート状のゴムパッキンでは、締め付け力との関係で、例えば、3mm程度の厚さのものが用いられるが、上述のような段差や傾きがあった場合には、シート状のゴムパッキンの変形代(例えば1mm程度)では対応できない。厚いシート状のゴムパッキンを用いることも考えられるが、その場合には、大きな締め付け力を必要とし、通常のフランジでは耐えられなくなる。従って、従来のシート状のゴムパッキンでは、水室10のような一面の水室フランジ11に対して複数の分割モジュール管板5を接続する場合、分割モジュール管板面に段差・傾き・歪みがあると、フランジ面のシール機能が低下し、冷却水の漏れの原因となる。なお、従来、シート状のゴムパッキンが用いられていたのは、一面の水室フランジ11に対して一つの管板を接続する構成であり、段差や傾きが生じないので、接触面積を大きくすることができるシート状のゴムパッキンがシール機能上、適切であると考えられていたからである。このような考えから、本発明の提案以前は、接触面積が比較的小さいOリングを水室と管板の接続に用いることは、シール機能が低下することから適用は検討されておらず、適用は避けられていた。
When such deformation has occurred, the conventional sheet-like rubber packing may reduce the pressing force depending on the location, and may not provide a sufficient sealing function. That is, in the conventional sheet-like rubber packing, for example, a thickness of about 3 mm is used in relation to the tightening force, but if there is a step or inclination as described above, the sheet-like rubber is used. The deformation allowance of the packing (for example, about 1 mm) cannot be handled. Although it is conceivable to use a thick sheet-like rubber packing, in that case, a large tightening force is required, and a normal flange cannot withstand. Therefore, in the conventional sheet-like rubber packing, when a plurality of divided
本実施形態では、シール部材としてOリング15を適用している。Oリング15としては、本実施形態では、ゴム製のOリングが用いられており、Oリングの断面の径は、例えば10mm程度のものが用いられる。この場合、変形代は、一般的に、6〜7mm程度であり、従来のシート状のゴムパッキンに比して大きな変形代を有する。また、シート状のゴムパッキンよりも締め付け力が小さくて良い。従って、シール部材としてOリング15を適用することにより、図5及び図6に示すとおり、Oリング15の変形代によって、分割モジュール管板面の段差・傾き・歪みをある程度許容することが可能であり、シール機能を維持することができる。図5では、下側の分割モジュールの接続において、Oリング15が多く変形して分割モジュール管板面の段差を許容している。また、図6では、上下分割モジュールの接続側において、Oリング15が多く変形し、分割モジュール管板面の傾きを許容している。また、同時に、Oリング15の適用によりシールの許容範囲が広がることから、組立接続時の寸法調整作業および補修作業が縮減でき、短時間かつ容易に復水器の組立ができる。なお、Oリングのシール機能については、締め付け力を大きくして変形を大きくしたり、後述の実施例に記載のように、Oリングを多重化することにより、必要なシール機能を適宜確保することが可能である。
In this embodiment, an O-
従って、本実施形態によれば、一つフランジ面を有する水室に対して複数の分割モジュールの分割モジュール管板を接続するようにした復水器において、分割モジュール管板と水室の接続面にシール部材としてOリングを適用することで、輸送もしくは、組立時の溶接によって生じる分割モジュール間の分割モジュール管板面の段差や分割モジュールの分割モジュール管板面の傾きを、Oリングの変形代によって許容し、シール機能を確保することができる。そして、組立接続によって生じる段差をOリングの変形代によって許容できるため、組立時の寸法調整作業および補修作業を大幅に低減することができる。 Therefore, according to the present embodiment, in the condenser in which the divided module tube plates of the plurality of divided modules are connected to the water chamber having one flange surface, the connection surface between the divided module tube plate and the water chamber. By applying an O-ring as a seal member, the step of the split module tube plate surface between split modules and the inclination of the split module tube plate surface of the split module caused by welding during transportation or assembly can be reduced. The sealing function can be ensured. And since the level | step difference which arises by an assembly connection is accept | permitted by the deformation | transformation allowance of an O-ring, the dimension adjustment operation | work at the time of an assembly and repair work can be reduced significantly.
次に、Oリング15の設置の仕方の具体例について図7〜図12を用いて説明する。いずれの実施例もOリング15のズレを防止するようにしている。
Next, a specific example of how to install the O-
図7においては、Oリング15のズレを防止するために、ガイド構造物23−1と23−2を設置している。ガイド構造物は、例えば鉄枠で構成されている。また、鉄枠などガイド構造物は、図3の(a)に示す水室フランジ開口16-1および16-2の周囲に設けられており、溶接などにより水室フランジ11に固定されている。溶接は全周を溶接するようにしても何カ所かを点溶接するようにしても良い。また、ガイド構造物は水室フランジ開口16-1および16-2の周囲に点在するようにしても良い。ガイド構造物の高さは、Oリング15の径を10mm程度とした場合、例えば、2mm程度とし、Oリング15が有する変形を阻害しないようにする。ガイド構造物23−1と23−2の間にOリング15が取り付けられ、位置がズレないようにしている。なお、ガイド構造物23−1と23−2は、何れか一方でも良い。外側にのみガイド構造物23−1を設けた場合、復水器稼働時における復水器内部からの圧力に対してOリング15の移動が阻止され、Oリング15を所定の位置に確実に保つことができる。内側にのみガイド構造物23−2を設けた場合、Oリング15をガイド構造物23−2の外側に引っ掛けるようにすることにより、Oリング15取り付け時の位置決めが容易に行え、作業性が向上する。
In FIG. 7, guide structures 23-1 and 23-2 are installed to prevent the O-
図8においては、ガイド溝21が、図3の(a)に示す水室フランジ開口16-1および16-2の周囲に形成されている。ガイド溝の深さは、Oリング15の径を10mm程度とした場合、例えば、2mm程度とし、Oリング15が有する変形を阻害しないようにする。この構造によって、Oリング15のズレを確実に防止することができる。
In FIG. 8, the
図9においては、ガイド面22が、図3の(a)に示す水室フランジ開口16-1および16-2の周囲に形成されている。ガイド面22の内側にOリング15が位置するようにしている。ガイド面22は、図10に示すように、ガイド面22の外側にOリング15が位置するようにしても良い。ガイド面の高さは、Oリング15の径を10mm程度とした場合、例えば、2mm程度とし、Oリング15が有する変形を阻害しないようにする。この構造によって、Oリング15のズレを防止することができる。図9のようにガイド面22を形成した場合、復水器稼働時における復水器内部からの圧力に対してOリング15の移動が阻止され、Oリング15を所定の位置に確実に保つことができる。図10のようにガイド面22を形成した場合、Oリング15をガイド面22の外側に引っ掛けるようにすることにより、Oリング15取り付け時の位置決めが容易に行え、作業性が向上する。
In FIG. 9, the
また、図9に示すガイド面22と図7に示すガイド構造物23−2を組み合わせても良いし、または、図10に示すガイド面22と図7に示すガイド構造物23−1とを組み合わせても良い。これらによって、Oリング15のズレを確実に防止することができる。
Further, the
図11及び図12においては、Oリング15を多重に設置するようにしたものである。これにより、シール機能を増強することができる。図11においては、復水器稼働時における復水器内部からの圧力に対して二つのOリング15の移動が阻止され、二つのOリング15を共に所定の位置に確実に保つことができる。図12においては、二つのOリング15をガイド構造物23−1、23−2の外側にそれぞれ引っ掛けるようにすることにより、二つのOリング15の取り付け時の位置決めが容易に行え、作業性が向上する。
11 and 12, the O-
図11及び図12において、ガイド構造物に代えて図8に示すガイド溝を多重に形成してOリング15を設置するようにしても良い。
11 and 12, the O-
また、図7〜図12に示すように、水室フランジ11側にガイド構造物などを形成した方が望ましいが、分割モジュール管板5側にガイド構造物などを形成するようにしても良い。
7 to 12, it is desirable to form a guide structure or the like on the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加,削除,置換をすることが可能である。 In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 容器
2 タービン蒸気
3 流入口
4 冷却管
5 管板(分割モジュール管板)
6 管巣(分割モジュール管巣)
7 容器胴板
8 分割モジュール
9 接続線
10 水室
11 水室フランジ
12 水室胴体
13 ボルト穴
14 ボルト
15 Oリング
16−1,16−2 水室フランジ開口
17 冷却水
18 管板面間の段差・ズレ
19 管板面の傾き・歪み
21 ガイド溝
22 ガイド面
23−1,23−2 ガイド構造物
24 ボルト穴
25 ネジ穴
1 container
2 Turbine steam
3 Inlet
4 Cooling pipe
5 Tube sheet (split module tube sheet)
6 Tube nest (split module tube nest)
7 Container shell
8 split module
9 Connection line
10 Water chamber
11 Water chamber flange
12 Water chamber fuselage
13 Bolt hole
14 volts
15 O-ring
16-1, 16-2 Water chamber flange opening
17 Cooling water
18 Level difference / displacement between tube plate surfaces
19 Inclination / distortion of tube sheet surface
21 Guide groove
22 Guide surface
23-1, 23-2 Guide structure
24 bolt holes
25 Screw holes
Claims (10)
前記管巣は、複数の分割モジュールとして構成され、
前記複数の分割モジュールはそれぞれ、前記多数の冷却管の一部の冷却管からなる分割モジュール管巣と、前記分割モジュール管巣の両端に固定される分割モジュール管板とを有し、一方の端の前記分割モジュール管板により水室に接続されており、
前記分割モジュール管板のフランジと前記水室のフランジとの接続面に、前記分割モジュール管板の開口または前記分割モジュール管板に対向する前記水室のフランジの開口を囲うようにOリングが設置されていることを特徴とする復水器。 A condenser having a tube nest constituted by a large number of cooling pipes, and allowing steam to flow into the tube nest for condensation;
The tube nest is configured as a plurality of divided modules,
Each of the plurality of divided modules has a divided module tube nest formed of a part of the plurality of cooling tubes, and a divided module tube plate fixed to both ends of the divided module tube nest. Connected to the water chamber by the split module tube plate
An O-ring is installed on the connection surface between the flange of the divided module tube plate and the flange of the water chamber so as to surround the opening of the divided module tube plate or the opening of the flange of the water chamber facing the divided module tube plate. Condenser characterized by being.
前記構造物は、前記水室のフランジ面、または、前記管板のフランジ面に取り付けられたガイド構造物であることを特徴とする復水器。 The condenser according to any one of claims 3 to 5,
The condenser is a guide structure attached to a flange surface of the water chamber or a flange surface of the tube plate.
前記構造物は、前記水室のフランジ面、または、前記管板のフランジ面に形成されたガイド溝であることを特徴とする復水器。 The condenser according to claim 5,
The condenser is a condenser formed in a flange surface of the water chamber or a flange surface of the tube plate.
前記構造物は、前記水室のフランジ面、または、前記管板のフランジ面に形成された段差形状からなるガイド面であることを特徴とする復水器。 The condenser according to claim 3 or 4,
The condenser is a condenser surface having a step shape formed on a flange surface of the water chamber or a flange surface of the tube sheet.
前記Oリングが多重に設置されていることを特徴とする復水器。 The condenser according to any one of claims 2 to 5,
A condenser having a plurality of O-rings installed therein.
前記構造物は前記Oリングの変形を阻害しないように形成されていることを特徴とする復水器。 The condenser according to any one of claims 2 to 5,
The condenser is formed so as not to inhibit the deformation of the O-ring.
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