JP3002797B2 - 熱交換器の運転方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一束の管を有する熱交
換器の吸水多岐管の中に管を洗浄するために送り込まれ
る洗浄体の洗浄効果を監視するための方法およびその装
置の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術・発明が解決しようとする課題】洗浄体
は、個々の管を通して水流により強制的に動かされ、排
水多岐管の中に集められ、そして制御可能なロックを経
由して、吸水多岐管内にふたたび送り戻される。監視さ
れる洗浄体は水の入った管の中を通過させられ、この管
には洗浄効果の監視機能が備えられている。さらに、本
発明は、洗浄体の洗浄効果を監視すなわち、広義の意味
において、スチームから冷却水に復水される間の復水器
の一つあるい複数の冷却水管内の熱伝達を監視する方法
に関し、また本発明は、それに対応する装置および、ま
たはプラントについて提案を行っている。

【０００３】洗浄体による洗浄は、洗浄体が研かれた管
の内径よりも大きいという効力に基いている。洗浄体の
有効性を監視するために、いくつかの提案がなされてい
る。その一例がドイツ特許明細書第3316202 号により開
示されている。循環される洗浄体は、位置付られている
測定管内の無作為選択にしたがって側管を通して案内さ
れ、監視される洗浄体の移動方向に生じた排水量が、摩
擦力として測定される。測定管は数センチの長さがあ
り、洗浄体は測定中に冷却水によりその中を通して強制
的に動かされる。

【０００４】この種の洗浄のために洗浄体の有効性の監
視には、原則的に、復水器で用が足りる。しかし、必要
な機器が複雑であるため、それに対応する測定装置は高
価になる。さらに付け加えられた欠点は、測定管の長さ
が短いことである。洗浄体は、それが既に多少使用され
ているとき、またはそれが理想的な球形ではなくて、む
しろ樽形状を有しているときには、それに相対する位置
の管を常に通過しない。球が熱交換器の中に入ること
は、進入後直ちに、球が自動的に最も低い抵抗の位置を
占めるようになるので、したがって最も不適切な効果が
もたらされる。測定管の中に進入するときの偶然の位置
に依存して、より高いかまたはより低いかいづれかの通
過中の摩擦力が、信号で伝えられるので、洗浄体が実際
に望みどおりの洗浄効果をもたらしているかどうかにつ
いて残留不確実性があることになる。洗浄体の監視と洗
浄体の実際の洗浄との間に不一致がある可能性があり、
洗浄体はもはや理想的な球形状ではない。

【０００５】本発明の目的は、残留不確実性が除外され
必要な機器が簡素化されるようするために、前述の種類
の方法を改善することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段・作用】上記目的を満たす
ために、本発明は、管の内部に入っている水が管を通し
て作用する熱源により暖められることを提案し、また管
に沿って予め決められた位置において、洗浄体がその位
置を通過するときに、温度の順序が測定され計算される
ことを提案している。

【０００７】驚くべきことに、洗浄体の前と後ろにある
最小域に温度変動があり、前記温度変動は、洗浄体の摩
擦力から依存しており、流れている水により駆動された
洗浄体が押されるときに、また管が外部から加熱される
間に、それに相当する管の内側上の不純物を取り除く力
を形成することが発見されている。洗浄体を管を通して
駆動させることを起こす圧力降下は、本体と管の内壁と
の間の隙間を通して洗浄体により圧搾される水が原因で
あり、いわゆるジェット効果により、洗浄体の下流を管
内に入っている水柱の境界層の強い乱流まで直ちに導く
効果がある。洗浄体の上流では直ちに、流れの静まりを
検出することができるので、少ない熱が管から流体まで
伝達する。したがって流体はきわめて乱れて流れている
流体よりも少し冷たくなっている。

【０００８】これらの事実の結果、洗浄体の下流と上流
の領域間で生じる強い摩擦力を有する洗浄体の通過中の
著しい温度上昇およびきわめておおきな温度降下は、測
定位置において測定される。たとえば、洗浄体が実際に
通過する瞬間に生じる温度降下では、温度が水の通常温
度以下の値まで著しく降下してから、その後、温度が通
常レベルまで上昇する。したがって温度の順序は、上
昇、急激な降下、０．５秒以内での実質的な初期値まで
の復帰により特徴付けられている。

【０００９】信頼のおける監視は、熱交換器の洗浄が良
好に実施できることにしたがって、経験に基く前述の温
度の順序についての判断が必要となる。監視が実施され
るプラントの補正のためには、まず第一に、知られてい
る洗浄、直径および真円度のための圧力を管洗浄体を通
して通すことが好ましい。それに対応する多数のサイク
ルを記録することにより、洗浄体の理想的な状態を表す
温度変動量を求めることができる。そして、より小さな
直径と理想的な球形状を有する洗浄体を使用することが
可能になり、それにより、それに対応する機械の助けに
より、より大きな直径の球を研磨して小さくすること
で、より小さな直径を達成することができる。ふたた
び、それに対応する測定値を記録することにより、洗浄
体の代表的な使用形状を表している温度変動のスペクト
ルを決めることができる。洗浄体の直径が管の内径と一
致するときは、圧力降下による駆動が一切ないが、洗浄
体がいずれかの加えられた圧力なしに管を通して単に浮
遊する。そのように限られた場合には、認識できる温度
変動は事実上皆無である。洗浄効果も一切ないので、洗
浄体がもはや使用されない使用限度は、無効果とならな
いように設定される。上記で述べられたプラントの補正
は、プラントの各々の設置中だけでなく、この種の最初
のプラントを操業する以前に最終的にも、たった一度だ
け必要であることが強調される。したがって一定の限界
とスペクトルは、このときから決められる。

【００１０】説明されたこの種の測定温度の順序と洗浄
効果との間の相関関係とは異なり、新しい状態である実
際に操業しているプラントを使用することができる。そ
して、既に指定された洗浄体が使用される。したがって
直径が知られており、真円度が保証されている。測定温
度の順序に基いて、洗浄効果などの摩擦力に対する関係
は、洗浄された管と新しい洗浄体により確立される。ふ
たたび、多大な摩擦力を与えるより小さな直径を有する
洗浄体の助けにより、温度の順序の変化は、新しい管や
洗浄された管内にある摩耗した洗浄体の状態に応じて、
監視することができる。この種の対応するプラントの補
正には、温度変動に関わる全ての媒介変数も組み入れら
れるという長所がある。これら長所には、温度レベル、
対応する熱交換器管の長さ、熱交換器管を通しての通過
中に吸収される熱量が含まれる。

【００１１】本発明の方法にしたがった洗浄効果の結果
は、直径だけでなく各洗浄体の硬さをも含んでおり、各
洗浄体の硬さは、例えば、直径が膨らみによって増加す
る一方、冷却水の中に炭化水素が存在すると減少する。
それに対応する洗浄体の洗浄効果は、より低い摩擦力の
ために直径が増加しているのにもかかわらず、良好では
ないので、管を通しての搬送中の洗浄体における圧力降
下がより小さくなる。それゆえに、洗浄体と管の内壁と
の間の接触域での説明されたジェット効果がより小さく
なり、そのことはそれに対応してより小さくなった温度
降下をもたらす。本発明にしたがった方法では、欠陥の
ある洗浄体の監視も行える。間接的に、測定されるもの
であり、また洗浄効果にとって単に唯一決定的であるも
のは、常に摩擦力である。

【００１２】本発明にしたがって測定を実施する条件が
すべて満たされている熱交換器管に対して直接的な監視
を実施することは、特に役に立つことである。測定が実
施される位置としては、温度感知器やその配線やいずれ
かの信号発信機に容易に近づくことが可能な管の末端が
好ましい。満たされなければならない唯一の条件は、摂
氏十分の一度以下の精密な識別をもたらす精度を有する
それに対応する処理方法だけでなく、洗浄体の通過中に
温度変動をほとんど慣性なしに測定することである。

【００１３】もちろん、測定は熱交換器に対して何度も
実施することができるので、熱交換器の管の束におい
て、または多方向熱交換器の一方向以内において、洗浄
球がどのように配分されているかに関する同時情報を得
ることができる。今だに検出可能な洗浄効果を有する洗
浄体の各通過は、同時に、洗浄体が存在していることの
信号でもあり、それに対応する情報に利用することがで
きる。必要な機器はきわめて簡素になっているので、温
度測定のための位置を１０個所以上設置することができ
る。それにより、同時に、測定位置の一個所の故障の影
響は、他の測定位置が洗浄効果の測定を満足に継続する
ために充分である限り、小さくなる。

【００１４】洗浄体の通過中の洗練された信号処理およ
び近似慣性なしの測定のよる感度は、さらに応用を可能
にする。すなわち、熱交換器管の出口に据え付けられた
温度感知器の助けにより、熱交換器管内に入っている冷
却水の流量速度（流速）を測定することである。ただ
し、同一の測定配置が管の入口に存在しており、充分に
著しい温度変化が冷却水の入る場所に発生しており、管
の出口で測定された温度変化の曲線の比較により、管の
入口に存在する著しい温度変化の曲線を再識別するため
に、それに対応する計算装置が設けられている場合に限
る。充分に著しい温度変化をふたたび区別することが可
能なので、冷却水が管の入口を通過する時点から冷却水
が管の出口を通過する時点までに経過する時間を決める
ために、温度変化を利用することができる。再識別は、
たとえ冷却水が管内で暖められていても、うまく成功す
ることが強調される。驚くべきことに、提案された熱吸
収による撹乱にもかかわらず、充分に著しい温度変化
は、温度変化が管の入口で吸収されたときに管の末端で
温度変化を再識別するために、熱交換器に通じる途中に
おいて安定していることが既に発見されている。

【００１５】管内に入っている冷却水の流速についての
知識は、２回使用することができる。その一方、管の摩
擦係数は知られている管寸法以外に粗さにより決まるの
で、熱交換器の管束における圧力降下をさらに測定する
ことにより、管の内壁の表面の粗さを計算することがで
きる。粗さは、特に科学的な影響による不洗浄化または
腐食のために、沈澱物についての目安を与える。その一
方、蒸気から復水器の冷却水まで伝わる熱伝達は、蒸気
の温度が知られているときに、計算することができる。
蒸気の温度は、隣接している管を塞いでからその塞がれ
た管の内部に温度測定装置を設置することにより、きわ
めて容易に測定することができる。この種の蒸気の温度
の測定は、それ自体知られている。さらに付け加えられ
た状態は、管の入口とそれに対応する復水器の管の出口
との間の温度変化の曲線が再識別されることだけでな
く、実際の温度が常に間違がって知られていることであ
る。速度の測定から派生した冷却水の流量と検出された
温度変化に関連して、熱伝達係数ｋを通常の方法で計算
することができる。

【００１６】充分に著しい温度変化は、たとえば、充分
に著しい温度変化の曲線は、それが再識別可能なときに
存在している。たとえば、このような温度変化の曲線
は、多方向熱交換器の第２方向で発生させられる。管束
の異なる領域における異なる加熱を理由として、第１方
向の出口のところに異なる冷却水温度があり、それらは
不充分な混合を原因として第２方向の入口でまだ完全に
均一にされていない。これとは反対に、１秒以内に約２
℃の差があり、その差は、本発明にしたがって温度測定
が実施されるときに、たとえば、感度が高く慣性がな
く、そして計算施設が、たとえば相互の相関関係より、
再識別を可能にするときに、再識別のためには充分であ
る。

【００１７】熱交換器の管束による流速についての同じ
測定方法が、第１方向または単方向熱交換器において実
施されるときは、著しい温度変化が人工的に発生されな
ければならなず、それは単純な手段により実施すること
ができる。入口と出口に温度エレメントを有する管の入
口の近くに蒸気や暖められた水または冷却された水を供
給することは、充分である。この場合、特に水が使用さ
れており、その水が熱交換器により暖められており、こ
の熱がエネルギーの追加利用なしに存在しているからで
ある。さもないと、冷却水の流れの中に暖かいまたは冷
えた部分の流れを発生させる可能性があり、その可能性
は技術的に応用可能であり、また利用可能である。した
がって熱交換器の管の内容物は、熱交換器の冷却水入口
の中に押し込めることができ、そこでは冷却水入口の内
部で熱交換器の装置を使用することができる。それによ
り、特に冷却水入口のチューブプレートは、熱供給面と
して使用することができる。チューブプレートは、その
後部側が復水される蒸気または冷却される媒体により接
触されているので、基本的に周囲よりも暖かくなってい
る。また、一本の管または複数本の管は、暖かい水また
は冷たい水を供給するために使用することができ、それ
らを通して、洗浄体が冷却水入口の中に供給される。特
に重要なことは、流速の測定のために備えられているそ
の管の近辺に充分に著しい温度変動があることである。

【００１８】もちろん、洗浄体の洗浄効果と流量速度
は、一本の同じ管において測定することができる。温度
降下が洗浄体の通過を示す場合には、信号が流量速度の
ために拒絶されなけらばならない。その理由は、復水器
の管を通って通過する洗浄体が流量速度を低下させるか
らである。温度降下が管の末端で一切得られない場合に
は、流量速度のための信号を使用することができる。

【００１９】本発明は上記目的を達成するために、一束
の管16を有する熱交換器において洗浄体20の洗浄効果を
測定する方法および装置に関し、蒸気から復水器管（熱
交換管）の壁を通して冷却水まで伝わる熱伝達が測定さ
れる方法および装置について、提案がなされている。測
定については、慣性のない温度感知器15の助けにより実
施されるので、ある一定の制限量の温度順序を高い感度
で測定することにより、洗浄体の洗浄効果を導き出すこ
とができる。

【００２０】

【実施例】図１では、蒸気復水器１が図解されて示され
ているが、蒸気経路が示されていない。冷却水吸水多岐
管２を通して、冷却水は、復水器管６の中にポンプで汲
み上げられ、冷却水出水多岐管３を経由して復水器１か
ら去って行く。冷却水吸水多岐管２の入口には、粗大な
不純物を留めるために逆流濾過器４がある。冷却水出水
多岐管３の出口には、保持器７があり、それにより、単
復水器管６を洗浄するために単復水器管６を通して循環
される洗浄体20（図２参照）が捕えられる。冷却水吸水
多岐管２の中に導管５があり、その導管５を通して、洗
浄体20が冷却水の中に送り込まれる。導管５は、冷却体
が捕えられ、区別され、補充され、検査され、測定さ
れ、またはいずれかのその他の方法で取り扱われる場所
であるロック９により供給される。ポンプ８は、ロック
９の中とロック９を通して、洗浄体20の前進をもたら
す。

【００２１】本発明は、洗浄体20の洗浄効果に関してお
り、この洗浄効果は、まず第一に、洗浄体20の特大の大
きさと硬さにより決まる。さらに、本発明は、蒸気から
冷却水の中まで伝わる熱伝達を測定することにより、そ
れにより洗浄効果を検査することができ、すなわち、ゲ
ージ付き復水器管６の実際の洗浄度の検査により、洗浄
効果を監視することに関している。さらに、単一の予め
決められた復水器管を測定することにより、初期故障ま
たは復水器管６の腐食についての知識が、きわめて早く
得られる。

【００２２】図２には、復水器管６の出口側が示されて
おり、それには測定装置セット10が設けられている。詳
細に述べると、それはリング13を含んでおり、リング13
は、復水器管６とともに中央に置かれており、また復水
器１のチューブプレート12の外側の上に固定されてい
る。下側には溝14があり、その溝14の中で温度感知器15
が支えられている。

【００２３】温度感知器15は、きわめて迅速に反応しな
けらばならない。外径が０．５ｍｍある囲い板を備え持
つ温度エレメントが有効であることが証されている。広
く認められているように、より小さな温度エレメント15
さえも利用できるが、不純物が時々復水器管６を通して
通過して温度エレメントに衝突する可能性があるので、
ある特定の強靭さがある。そのような負荷は、温度エレ
メント15が損傷なく取らなければならない。

【００２４】図２において、参照番号11は、復水器管６
を通して洗浄体20とともに移動する検査量の範囲を限定
している。ここで注意しなけらばならないことは、洗浄
体20は理想的な球形とは異なる形状を有しており、その
形状はほとんど樽に類似しており、また、洗浄体20は、
復水器管６の中に入った後、洗浄効果が最も少なく、し
たがって最も少ない抵抗が復水器管６に対してあるよう
な位置を占めるということである。また、この位置は、
最小の摩擦力を発生させるので、したがって最悪の洗浄
効果をもたらす。本発明の特殊な実施例によると、復水
器管６が測定装置の一構成部品になっており、洗浄体20
の通過中の温度変化曲線の測定が復水器管６の末端で実
施されるので、合理的に確実であることは、測定の場
合、この位置に、洗浄体20の最も少ない摩擦力が大いに
存在することである。摩擦力が直接的に測定される測定
装置と比べると、本発明は、最悪の洗浄状況が常に測定
に使用されることを保証しており、その測定は洗浄体20
の洗浄効果のための唯一の相対値であり、その理由は、
実際の洗浄が、不純物を分離するための最低の力で復水
器管の最大部分において発生し、数センチ後に自動的に
有効であるからである。いいかえると、摩擦力を測定す
るための測定管が、たとえば、１０ｃｍの長さである場
合には、ほどんどの場合、洗浄体20はその最も適した位
置をまだ取っておらず、まだこの位置に到達する途中で
ある。しかしながら、本発明のとおり、長さが数メート
ルの復水器管である測定管が使用される場合には、洗浄
体20が復水器管の末端に到達する時までに、最低摩擦力
の自動的に取られたこの位置が、実質上常に取られる。

【００２５】図３には、印字結果が示されており、洗浄
体20の通過中に温度エレメント15により測定されたとお
りの時間における温度の変化を示している。そこには明
らかに、上昇、この上昇の値の約２倍の急激な降下およ
び０．５秒以下の時間内に当初の温度レベルまでさらに
少々ゆっくりと戻る上昇が見られる。温度の順序は、検
査量１１以内の状態を示しており、その状態は、復水器
管６を通して流れている間に広く存在しており、そして
温度エレメント15の助けにより、リング13内の復水器管
６の末端で検出されている。ジェット効果を原因とし
て、洗浄体20の下流に渦の強い領域があり、したがって
暖かい復水器管６壁から冷却水の中に伝わるきわめて良
好な熱伝達があることについては、既に説明をしたが、
洗浄体20の上流では、より穏やかな状況があり、それに
より、流れのこの部分において、少ない熱が管壁から冷
却水の中に伝達される。

【００２６】囲い板を有する温度エレメント15は、計算
装置に接続されており、その計算装置では、図３に示さ
れた温度の順序に基いて、洗浄体20の洗浄効果が決めら
れる。さらに、全プラントの洗浄体20の循環は、統計的
方法を用いることにより調べることができるので、した
がって洗浄に従事しており、たとえば、沈滞域に押し込
まれていない洗浄体20の数を調べられる。計算された数
は、ロック９の中に入れられた洗浄体20の数に一致して
いる。測定装置10が、復水器のチューブプレート12の上
に任意に設置されており、またそれに対応する復水器管
６に固定されているような条件下では、復水器１の全管
束の洗浄体配分を調べることができる。

【００２７】洗浄体20が管末端を通過する瞬間の測定温
度の順序に基いて、全体の復水器が洗浄される洗浄強度
を判定することができる。洗浄強度は、循環している洗
浄体20の洗浄効果とその数により、たとえば、時間単位
当りに熱交換器管を通る通過回数により決められる。強
度次第により、洗浄間隔が延長されたり、または短縮さ
れたり、または、高い洗浄効果を有する新鮮な洗浄体20
が循環に導入される。

【００２８】全ての相対値については、監視装置の画面
上に表示することが可能であり、または作図装置の助け
により印字することが可能であり、または異なる場所ま
で、たとえば、発電所の制御室まで転送することが可能
である。自動化の量次第では、摩耗した洗浄体20の捕獲
および新しい洗浄体20の補給は、手動や、半自動で、ま
たは全自動で実施することができる。唯一重要なこと
は、洗浄効果の劣化がきわめて早期に決められ、そして
その対応策を開始することができることである。

【００２９】図２に示されており、また前記で説明され
た測定装置10は、図１の最上部に図示された復水器管６
に示されているとおり、チューブプレートに近接する冷
却水吸水多岐管２（図１参照）の所に同一装置として追
加して取り付けることができる。このようにして、該当
する復水器管６を通って移動する冷却水の流入時の水温
と流出時の水温を測定する可能性がある。この装置によ
り、横断面積、移動速度、密度、すなわち、冷却水の流
量が知られている場合には、復水器管を通って通過中に
冷却水の中に伝わる熱量を調べることができる。温度に
より決められる密度が知られており、復水器管の横断面
が設計により固定されているのに対して、移動速度は測
定されなければならない。これはそれに対応する測定装
置により実施される。

【００３０】本発明のさらに付け加えられた提案による
と、移動速度は、冷却水を復水器管６の中に入れること
により測定され、また復水器６は前部末端と後部末端に
測定装置10を有している。冷却水が復水管に入る時に充
分に著しい温度変化の曲線を有している場合には、管末
端の温度変化の曲線を再識別することが可能であること
が既に発見されている。冷却水が蒸気中から熱を吸収
し、かつ、強い渦を巻いているときでさえ、これは正し
い。充分に著しい温度変化の曲線は、異なる方法で発生
させることができる。

【００３１】図４には、測定値の２種類の印字出力が示
されており、管入口（図中、下側の線）と管出口（図中
上側の線）におけるある一定の時間間隔内の温度の順序
がそれぞれ示されている。復水器管６に通じる入口にお
ける充分に著しい温度変化の曲線は、手段を追加するこ
となく第１復水器方向を通る流れから起因している。第
１復水器段階から出て来る冷却水は、摂氏温度が数度の
異なる温度差を有する結果的に異なる領域を有してい
る。驚くべきことに、復水器の第２方向の管の入口に存
在する温度は、強い渦を巻いているにもかかわらず、ま
た冷却水により復水器管６の中の熱が吸収されているに
もかかわらず、管の末端の充分な安全限界の内において
再識別が可能になっていることが既に発見されている。
図４で２つの矢印で示されている曲線部分は形がお互い
に一致している。それらの曲線部分は、３．５秒で分離
されており、この３．５秒は、冷却水が復水器管６を通
って流れるのに必要な時間である。復水器管６の長さが
知られているので、流速をこの方法で計算することがで
きる。

【００３２】再識別は、たとえば、充分に著しい温度変
化の曲線などは、相互の相関関係の助けを借りて実施さ
れる。このような測定方法については、カールスルへ大
学の測定制御技法研究所の報告書として、３人の著者の
Ｆ・メスチ、Ｈ．−Ｈ・ダウチャ、およびＲ・フリスチ
ェにより執筆された１９７１年７月の著作である出版物
の中に述べられている。この出版物に関する参照説明が
なされている。

【００３３】流速についての知識は、２回ばかり使用す
ることができる。既に説明されたとおり、管入口と管出
口における絶対温度の測定中に、充分に著しい温度変化
の曲線を経由する流速に加えて、復水器管６を通しての
一回の通過中に冷却水により吸収され伝達された熱は、
計算することができる。蒸気の温度についての知識によ
り、蒸気から冷却水の中に伝わる熱伝達も計算すること
ができ、したがって復水器管６の洗浄度についての情報
を与える熱伝達係数ｋを計算することができる。蒸気の
温度は、温度測定装置が設置される隣接の復水器管６を
塞ぐことにより容易に測定することができる。復水器管
６の一つを塞ぐことは、復水器全体の中に１００００本
の管があることなどが心に銘記されているならば、蒸気
復水器の有効性にとって充分である。もちろん、蒸気の
温度は、温度感知器の助けを借りて直接的に測定するこ
とができ、また配置が適切に行われている時には、復水
器１の蒸気部分に存在する流れ圧力を測定することによ
り蒸気の温度を測定することができる。

【００３４】管入口と管出口との間に生じる圧力降下
は、きわめて容易に調べることができる。圧力降下と流
速に基いて、管の摩擦係数を計算することができる。こ
の係数により、表面の粗さについての情報や、したがっ
て沈澱物の存在の有無やその種類についての情報が得ら
れる。たとえば、石灰の沈澱物が復水器管６の内部に堆
積する場合、管の摩擦係数がまず最初に急激に上昇する
ことになり、その摩擦係数は前述された方法で認識する
ことができる。復水器１の入口と出口との間に同一の圧
力差が生じる条件下では、流速が著しく減少するので、
表面の摩擦係数の増大が直ちに認識される。循環してい
る洗浄体20の数を増加させることにより、または金剛砂
で被覆された特殊な洗浄体20を供給することにより、そ
の対応策を即座に開始することができる。このように、
圧力差測定装置が一台と監視される復水器管６の一本当
りに温度エレメントが２台あるだけであるが、単復水器
管６の状態についてのきわめて良好な情報と洗浄体20の
有効性についての情報が得られる。

【００３５】復水器の第１方向または単方向復水器にあ
る冷却水吸水多岐管２（図１参照）の温度が異なる領域
は、もちろん、加熱された物質または冷却された物質を
冷却水の中に混合することにより人工的に発生させるこ
とができる。たとえば、測定される管または測定される
数本の管にとって決定的である予め決められた位置にお
いて、蒸気を吹き込むことができ、または冷却された水
または加熱された水が添加されることがある。加熱され
た水を使用するいくつかの可能性が特にあり、これは熱
交換器の出口で容易に入手できるからである。これらの
手段により、冷却水が既に復水器の第１方向を横切って
しまったかのように、類似する条件を大いに有効になら
しめるために、充分に著しい温度変化を発生させること
ができることが既に発見されている。

【００３６】図１には、いくつかの例が示されており、
測定装置10を有する両方の末端に固定された冷却水入口
２にある復水器管６の入口の直前に充分に著しい温度変
化を発生させるために、それらの例を利用することがで
きる。可能性の一つは、側導管24であり、その側導管は
保持器７の背後の加熱された冷却水を取り入れて、そし
てポンプによる圧力増加の助けを借りて、それを冷却水
入口１の中まで供給する。または、熱伝達導管25は、冷
却水吸水多岐管２から冷却水を取り入れることができ、
ポンプの助けを借りて圧力が加えられて、それを復水器
１のこの側にあるチューブプレート12と緊密に接触させ
て運搬して、最後に適切な場所において冷却水の中にそ
れを排出する。チューブプレート12と緊密に接触する部
分では、熱交換器の導管25の内部に入っている冷却水
は、より高い温度を吸収する。その理由は、蒸気の内側
にあるチューブプレート12が湿るために、より高い温度
が冷却水吸水多岐管２１の残りの領域よりもこの場所に
広がるからである。もちろん、さらに付け加えて、また
はその代わりに、そこには、蒸気により加熱されたりま
たはその他の熱またはその場所で使われるエネルギーを
有する吸水多岐管の外側方向に熱交換器があることがあ
る。

【００３７】チューブプレート12に間近にある熱交換器
の導管25の代わりに、流れ形成器または一枚の金属（図
示省略）から造られた同様の物を位置づけることが充分
である可能性がある。それにより、形成器とチューブプ
レート12との間に流れがあることになり、それはポンプ
の使用なしに自動的な流れを助ける入口と出口を形成す
ることにより必要に応じて強化されることがある。出口
が復水器管６の入口の間近に配置されている場合、必要
とする温度変化がこの場所に発生させられる。一般的
に、復水器１の冷却水吸水多岐管２においては、そのよ
うな自動的な流れを発生させるにたる充分に大きな圧力
変化がある。

【００３８】熱交換器の代わりに、ボイラー27がボイラ
ー導管26に設置されることがある。このボイラー導管27
により、同ようにポンプの助けを借りて、冷却水の圧力
上昇が発生して、水が冷却水吸水多岐管２の濾過器４の
背後の部分から取り入れられ、その水がボイラー27によ
り暖められる。もちろん、ボイラー27は、必要に応じ
て、側導管24の所かまたは熱交換器の導管25の中に設置
することができる。特に重要なことは、必要な機器を小
型にすることであり、且つ加熱に必要なエネルギーまた
は加熱された流れまたは冷却された流れの供給を多すぎ
ないようにすることである。望ましい配置とは、導管の
小さな横断面から、少量の加熱された水が問題の復水器
管６の入口に近接して常時使用されることである。暖め
られた水に比べて冷却水吸水多岐管２の内部に強い冷却
効果があるので、暖かい水を方向づけている導管には、
図１で点線で示されている保温が施されている。

【００３９】温まった水を冷却水の中に供給する可能性
は、さらに管の湾曲部28の助けを借りて隣接している２
台の復水器を接続することであり、そして本装置の長さ
に沿っていずれかの場所にポンプ29を位置づけることで
ある。温まった水の流れを接続された２本の管の内の一
方の外に保つためには、きわめて小さな圧力差のみが必
要であるので、きわめて性能が小さなポンプで用が足り
る。チューブプレートの上または吸水口または排出口の
内部の圧力差または水力動的効果を駆動力として利用す
ることが可能でさえある。

【００４０】本発明自体は、良好な有効性をもって復水
器１を作動させるためのモジュールシステムの構築を可
能とする。最も簡素な状態において、洗浄体20の洗浄効
果が、復水器管６の複数の出口に設置された測定装置10
の助けにより調べられ、そして処理や指示用のそれに相
応する機器により計算される。配置が復水器の第２方向
に据え付けられている場合には、蒸気と冷却水との間で
伝わる熱伝達を測定することができる。同じ測定装置20
が復水器管の入口にも取り付けられている場合や、処理
機器がその場所に追加して設置されている場合には、装
置が、個別の復水器管の入口と出口に生じる２種類の温
度変化の曲線を比較することにより、冷却水が復水器管
６を通過するのに必要な時間を計算するために、また冷
却水の流量速度を計算するために、相互の相関関係をも
たらす。もちろん、蒸気温度を測定する可能性がなけれ
ばならない。単方向復水器において、または多方向復水
器の第１方向においては、充分に著しい温度変化の曲線
を発生させるための前述された装置が使用されなければ
ならない。

【００４１】最後に、復水器の摩擦抵抗は、管束におい
て圧力降下を得るための差圧測定装置をさらに設置する
ことにより計算することができる。このように、水側に
面する管の表面の状態を判定することができ、したがっ
て復水器１の稼働中に最大限の情報を全体的に得られよ
うになる。どんな場合でも、少量の取付作業のみを必要
とする単純な装置のみが使用される。水が満たされた導
管に対する取付物は、単に少量であり、小さな構成部品
と同じ導管により供給される。測定点の数を増やすこと
により、洗浄体20の循環の検査が可能になる。さらに、
かなり過剰な制御システムがあり、そのシステムは、品
質に関して譲歩することなく次回の使用時まで一個所以
上の測定点の不作動を許容することができる。

【００４２】以上詳述したように、本発明によれば、熱
交換器において、洗浄体が冷却水とともに測定管（熱交
換管）の所定位置を通過する際、測定管の外部から加熱
される冷却水の局所的な温度変化の過程を測定および処
理することによって洗浄効果を監視することができる。
また、熱交換管の入口で冷却水を局所的に加熱し、熱交
換管の両端部に設けた温度センサによって検出される冷
却水の温度変化曲線をを相関解析し、特有な温度変化曲
線の発生時差および熱交換管の長さに基づいて冷却水の
流速を求めることができる。このようにして、熱交換器
の運転状態を正確に把握することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にしたがったプラントの蒸気復水器の線
図である。

【図２】本発明にしたがった温度測定装置を有する復水
器の管末端の領域を通しての断面図である。

【図３】本発明にしたがって備えられた場所における洗
浄体の通過中の温度の順序を説明するための印字結果の
一部分を示す図である。

【図４】復水器の管の入口と結の出口との間における充
分に著しい温度変化曲線の再識別のための２つの印字結
果を示す図である。

【符号の説明】

１ 蒸気復水器 ２ 冷却水吸水多岐管 ３ 冷却水出水多岐管 ４ 逆流濾過器 ６ 復水器管 10 測定装置 12 チューブプレート 20 洗浄体

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F28G 9/00

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸水多岐管から出水多岐管まで延びる一
   束の熱交換管を備えた熱交換器の運転方法であって、冷
   却水を前記熱交換管を通して前記吸水多岐管から前記出
   水多岐管へ流通させ、洗浄体を前記吸水多岐管へ供給す
   ることによって、前記洗浄体を前記熱交換管を通る冷却
   水の流れによって押し進めて前記熱交換管を洗浄し、前
   記洗浄体を前記出水多岐管からロックを介して前記吸水
   多岐管へ戻して循環させ、そして、前記洗浄体の１つを
   冷却水が入った測定管に通過させ、前記測定管を外部か
   ら熱源に接触させて前記測定管内の冷却水を加熱し、前
   記洗浄体が前記測定管に沿って所定位置を通過すると
   き、局所的な温度変化の過程を測定および処理すること
   により、前記洗浄体の洗浄効果を監視することを特徴と
   する熱交換器の運転方法。
2. 【請求項２】 前記測定管は、前記一束の熱交換管の１
   つであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器の
   運転方法。
3. 【請求項３】 前記温度変化の過程を、前記測定管の端
   部において測定することを特徴とする請求項１に記載の
   熱交換器の運転方法。
4. 【請求項４】 前記温度変化の過程を、複数の前記熱交
   換管において測定することを特徴とする請求項２に記載
   の熱交換器の運転方法。
5. 【請求項５】 さらに、前記測定管の両端部において、
   冷却水の温度変化の過程を所定時間にわたって測定し、
   相関解析によって前記測定管の入口における充分特有な
   温度変化曲線と前記測定管の出口におけるその再現との
   間の時差を得て、これを利用して前記測定管の長さに基
   づいて前記冷却水の流速を計算することを特徴とする請
   求項３に記載の熱交換器の運転方法。
6. 【請求項６】 前記冷却水入口における充分特有な温度
   変化曲線は、冷却水の局所的な加熱または冷却によって
   発生されることを特徴とする請求項５に記載の熱交換器
   の運転方法。
7. 【請求項７】 冷却水は、前記熱交換器内で加熱された
   冷却水を前記吸水多岐管の領域に還流させることによっ
   て加熱されることを特徴とする請求項６に記載の熱交換
   器の運転方法。
8. 【請求項８】 前記洗浄体を供給するための導管を、前
   記加熱された冷却水を還流させるために利用することを
   特徴とする請求項７に記載の熱交換器の運転方法。
9. 【請求項９】 前記熱交換管の１つの中の流れが隣接す
   る前記測定管へ反転されることを特徴とする請求項７に
   記載の熱交換器の運転方法。
10. 【請求項１０】 前記冷却水吸水多岐管に蒸気を吹き込
    むことによって冷却水が加熱されることを特徴とする請
    求項６に記載の熱交換器の運転方法。
11. 【請求項１１】 ボイラから温水を供給することによっ
    て冷却水が加熱されることを特徴とする請求項６に記載
    の熱交換器の運転方法。
12. 【請求項１２】 熱交換装置によって冷却水が加熱され
    ることを特徴とする請求項６に記載の熱交換器の運転方
    法。
13. 【請求項１３】 前記熱交換管の入口端部のプレートを
    前記熱交換装置として使用することを特徴とする請求項
    12に記載の熱交換器の運転方法。
14. 【請求項１４】 前記熱交換装置内の流れは、前記冷却
    水吸水多岐管内の圧力差によって生じることを特徴とす
    る請求項13に記載の熱交換器の運転方法。
15. 【請求項１５】 前記流速に加えて、前記冷却水吸水多
    岐管と前記冷却水出水多岐管との間の圧力差を測定し、
    これにより、前記測定管の摩擦係数を計算することを特
    徴とする請求項５に記載の熱交換器の運転方法。
16. 【請求項１６】 吸水多岐管から出水多岐管まで延びる
    一束の熱交換管を備え、冷却水を前記熱交換管を通して
    前記吸水多岐管から前記出水多岐管へ流通させ、洗浄体
    を前記吸水多岐管へ供給することによって、前記洗浄体
    を前記熱交換管を通る冷却水の流れによって押し進めて
    前記熱交換管を洗浄し、前記洗浄体を前記出水多岐管か
    らロックを介して前記吸水多岐管へ戻して循環させる熱
    交換器の運転装置であって、 前記熱交換管の前端および後端の各々に設けられた少な
    くとも１つの温度センサと、流速を決定するために相互
    相関解析を実行する処理ユニットとを備え、 前記洗浄体の１つを冷却水が入った前記熱交換管に通過
    させ、前記熱交換管を外部から熱源に接触させて前記熱
    交換管内の冷却水を加熱し、前記洗浄体が前記熱交換管
    に沿ってその端部を通過するとき、局所的な温度変化の
    過程を測定および処理することにより、前記洗浄体の洗
    浄効果を監視し、 さらに、蒸気または加熱もしくは冷却された冷却水を流
    通させて所定の開始および継続の間隔で放出する少なく
    とも１つの供給管を前記熱交換器の冷却水吸水多岐管側
    のチューブプレートの付近に終端させ、前記熱交換管の
    入口の冷却水を局所的に過熱または冷却することによっ
    て、前記熱交換管の入口における冷却水の充分特有な温
    度変化曲線を発生させ、 前記熱交換管の両端部において、冷却水の温度変化の過
    程を所定時間にわたって測定し、相関解析によって前記
    熱交換管の入口における充分特有な温度変化曲線と前記
    熱交換管の出口におけるその再現との間の時差を得て、
    これを利用して前記熱交換管の長さに基づいて前記冷却
    水の流速を計算することを特徴とする熱交換器の運転装
    置。
17. 【請求項１７】 前記供給管は、前記洗浄体を供給する
    ための導管に接続されていることを特徴とする請求項16
    に記載の熱交換器の運転装置。
18. 【請求項１８】 前記供給管は、ボイラに接続されてい
    ることを特徴とする請求項16に記載の熱交換器の運転装
    置。
19. 【請求項１９】 前記供給管は、冷却水が常時反対方向
    に流れる熱交換管であることを特徴とする請求項16に記
    載の熱交換器の運転装置。
20. 【請求項２０】 前記供給管は、冷却水出口側において
    更なる管に接続されて管ユニットを形成し、該管ユニッ
    トは、ポンプを含むか、あるいは、圧力差または前記チ
    ューブプレートの近くの水力動的効果によって生じる反
    対方向の流れを有することを特徴とする請求項19に記載
    の熱交換器の運転装置。
21. 【請求項２１】 前記冷却水吸水多岐管の前記チューブ
    プレートの上にバッフルプレートが配置され、前記供給
    管の出口が、２つの測定器が設けられた前記熱交換管の
    直近において終端し、これにより、前記冷却水吸水多岐
    管内の圧力差によって前記バッフルプレートと前記チュ
    ーブプレートとの間の空間を通って流れる冷却水が、前
    記チューブプレートを介した熱伝達によって加熱される
    ことを特徴とする請求項16に記載の熱交換器の運転装
    置。