JP3537219B2 - 給水系のウォータハンマ防止装置 - Google Patents

給水系のウォータハンマ防止装置

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  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は発電用タービンプラント
のボイラ給水系に組み込んで使用するウォータハンマ防
止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は発電用タービンプラントに使用さ
れている従来のボイラ給水系を示す図である。図におい
て、低圧給水加熱器(図示せず)からの復水は脱気器1
内において抽気管3からの抽気蒸気によって加熱脱気さ
れ、下部の貯水タンク2へ流入する。そして脱気器降水
管4a、遮断弁5a、給水ブースタポンプ6a、連絡管
7a、給水ポンプ8aを経て高圧給水加熱器に送られ、
図示しないボイラに給水される。
【0003】プラントの起動時にはボイラ給水中に大量
に溶解している空気を除去するために脱気器降水管4a
から分岐した脱気器循環管9を用いて脱気器循環ポンプ
10を稼働させることにより、ボイラ給水が脱気器1内を
循環して空気が除去される。
【0004】一般に、給水ポンプは複数台系列に分かれ
て構成されており、給水ポンプ8a系の他に脱気器降水
管4a、遮断弁5b、給水ブースタポンプ6b、連絡管
7b、給水ポンプ8b等が設置されている。これらのポ
ンプ類は蒸気タービンや電動機などによって駆動され、
一般に常用は蒸気タービン駆動、非常用は電動機駆動と
なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】プラント運転中、蒸気
タービンの負荷が低下すると、脱気器1内の圧力はこの
負荷にほぼ比例して低下し、貯水タンク2内の給水も器
内圧力の飽和温度に追従する。しかし、負荷遮断・所内
単独運転等で急激に負荷が低下すると、脱気器1へのタ
ービン抽気蒸気の給供も急激に減少することから、器内
圧力も急激に減少するが、貯水タンク2および脱気器降
水管4内の給水は負荷変化前の温度で残されることにな
り、器内圧力の飽和温度のままとなる。このため、貯水
タンク2および脱気器降水管4内の給水が自己蒸発し、
この気泡を含む給水が給水ブースタポンプ6aまで到達
する場合がある。運転中の給水ポンプ8a系ではこの給
水はそのまま連続して流れ、給水ブースタポンプ6aに
吸込まれて異常は生じないが、予備機として停止中の給
水ポンプ8b系の配管では水撃現象(以下ウォータハン
マと称する)が発生し、その振動によって配管系を損傷
したり、停止中の給水ブースタポンプ6bや給水ポンプ
8bの起動を不能にしたりする。また、貯水タンク2内
の気泡を含む水は貯水タンク2のレベル制御を不安定に
することがある。
【0006】このため、従来の給水ポンプにおいては特
定の負荷域で脱気器降水管4内の給水を置換する目的で
脱気器循環ポンプ10を稼働させたり、脱気器1内の圧力
降下率を極力低くするため補助蒸気管11から補助蒸気を
投入したりして、給水ポンプ8b系のトラブルを防止し
ている。
【0007】しかしながら、このような従来の給水系に
おけるウォータハンマ防止方法で対処しようとすると、
本来起動時の空気抜きを目的として設置している脱気器
循環ポンプ10の容量が不足し、意図した効果が得られな
い。また、補助蒸気量の制約があるため、気泡を含む水
によるトラブルを完全には防止できず、予備機としてス
タンドバイ中の給水ポンプ8b系の配管にウォータハン
マが発生したり、スタンドバイ中の給水ブースタポンプ
6bや給水ポンプ8bの起動が不能になることがある。
【0008】そこで、本発明の目的は負荷遮断・所内単
独運転等が発生したとき、脱気器降水管および貯水タン
クでの給水の自己蒸発を確実に防ぐようにした給水系の
ウォータハンマ防止装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
脱気器と連通させた貯水タンクと、この貯水タンク内の
給水を給水ポンプに導く脱気器降水管とを備えたものに
おいて、脱気器に不凝縮ガスを注入するガス注入制御弁
を備えた不凝縮ガス注入管を設け、負荷遮断・所内単独
運転時、前記ガス注入制御弁を開けて前記脱気器に不凝
縮ガスを注入することを特徴とする。
【0010】また、請求項2に係る発明は前記ガス注入
制御弁が不凝縮ガスの注入を通常停止時における脱気器
器内圧力の降下レートに従い制御する制御手段を備える
ことを特徴とする。
【0011】また、請求項3に係る発明は前記ガス注入
制御弁が不凝縮ガスの注入を脱気器器内圧力と給水ポン
プ入口圧力との差圧に従い制御する制御手段を備えるこ
とを特徴とする。
【0012】また、請求項4に係る発明はガス注入制御
弁が不凝縮ガスの注入を抽気逆止弁の開度信号により制
御する制御手段を備えることを特徴とする。さらに、請
求項5に係る発明は不凝縮ガス注入管の経路にガス注入
制御弁と並列に初期ガス注入制御弁を設けたことを特徴
とする。
【0013】
【作用】脱気器に接続される不凝縮ガス注入管のガス注
入制御弁はたとえば負荷遮断、所内単独運転信号が与え
られたとき、全開する。このため、不凝縮ガス注入管を
通して不凝縮ガスが脱気器に流入し、器内圧力が大きく
降下する前に上昇する。この圧力降下が避けられること
で、脱気降水管および貯水タンクで給水が自己蒸発する
のを防ぐことができる。
【0014】ガス注入制御弁は通常停止時の脱気器の圧
力降下レートに従い制御するか、脱気器器内圧力と給水
ポンプ入口圧力との差圧に従い制御する。また、抽気逆
止弁の開度信号により制御してもよい。これは時間遅れ
を最小に保って器内圧力を上昇させることができる。
【0015】さらに、初期ガス注入制御弁は開閉速度の
速い制御弁とし、これをたとえば負荷遮断の発生した初
期段階で開放する。次いで器内圧力が安定したとき、ガ
ス注入制御弁を開くようにしてもよい。このようにする
ことにより時間遅れなく、不凝縮ガスを脱気器に導入す
ることができる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の実施例を示すボイラ給水系を
示す図である。図1において、脱気器1には不凝縮ガス
を注入するための不凝縮ガス注入管12がガス注入制御弁
13を介して接続されており、また脱気器1内の圧力を検
出する圧力発信器14が設置されている。この圧力発信器
14の圧力信号が制御器15に入力され、実機の脱気器1内
の規定時間での圧力降下レートが算出され、予め設定さ
れた通常停止時の最大圧力降下レートと比較して異常に
降下レートの大きい場合にガス注入制御弁13が開弁さ
れ、脱気器1内の圧力降下レートを規定レートに制御す
るようになっている。
【0017】図2は図1におけるガス注入制御弁13の制
御説明図である。ガス注入制御弁13は制御器15に取り込
んだ実機の脱気器1内の圧力降下と予め設定された通常
停止時の脱気器器内圧力最大降下レート、即ち通常停止
時の最大負荷降下レートに対応した脱気器器内圧力降下
レートを比較し、通常停止時には考えられない降下レー
トになった時点で脱気器1内の圧力制御を開始するもの
で、脱気器降水管4および貯水タンク2での自己蒸発を
防ぎウォータハンマを確実に防止し、また貯水タンク2
の水位制御を良好に保持する。
【0018】また、図3は本発明の他の実施例を示すボ
イラ給水系を示す図である。図3において、脱気器1に
は不凝縮ガスを注入するための不凝縮ガス注入管12がガ
ス注入制御弁13を介して接続されている。また脱気器1
と給水ブースタポンプ6a、6b入口にそれぞれ配管を
介して、圧力発信器14、16a、16bが設置されており、
脱気器1内と脱気器降水管4下部、即ち給水ブースタポ
ンプ6入口の圧力が検出されるようになっている。これ
らの検出信号が制御器15に入り、差圧演算された差圧値
が規定値以下になると、制御器15からガス注入制御弁13
に制御信号が送られ差圧値が一定値になるよう脱気器1
の器内圧力を制御するようになっている。これにより脱
気器1の器内圧力は常に脱気器降水管4下部、即ち給水
ブースタポンプ6入口の圧力より一定値以上高く保持す
ることが可能となり、脱気器降水管4および貯水タンク
2での自己蒸発を防ぎ、ウォータハンマを確実に防止
し、また、貯水タンク2の水位制御を良好に保持する。
【0019】さらに、本発明の他の実施例を説明する。
図4において、ガス注入制御弁の制御開始タイミングを
上記実施例(図1)の脱気器器内圧力降下レートや、他
の実施例(図3)の脱気器器内圧力と脱気器降水管下部
の差圧信号で開始する代わりに、抽気逆止弁の開度信号
で行うようになっている。上記各実施例いずれも圧力信
号で制御開始タイミングを捉えているが、圧力信号の場
合は検出遅れが生じるため脱気器1への供給加熱蒸気量
が減少すると即座に動作する抽気逆止弁の開度信号で不
凝縮ガスの初期注入が行えるようにしたものである。
【0020】さらに、上記のものと異なる実施例を説明
する。図5において、脱気器1には不凝縮ガスを注入す
るための不凝縮ガス注入管12が接続されており、不凝縮
ガス注入管12にはガス注入制御弁13と初期ガス注入制御
弁16が並列に設置されている。初期ガス注入制御弁17は
ガス注入制御弁13の開動作時間遅れを補助する目的で設
置しているので、制御器15の信号を受けて一定時間開弁
し、時間遅れなく不凝縮ガスの注入が可能なようにして
いる。これにより脱気器降水管4および貯水タンク2で
のフラッシュ発生を防止することができる。
【0021】また、上記各実施例では脱気器1への不凝
縮ガス注入管12の接続口は1個で構成しているが、注入
口を2ケ所以上取付けるようにすれば、不凝縮ガス注入
時の脱気器1内での圧力分布を均一に保つことが可能に
なる。
【0022】また、不凝縮ガスの注入と補助蒸気の注入
を規定時間で切り換えるようにすることにより、脱気器
1と脱気器降水管4の圧力偏差が微小となり、安定状態
になった時点で本来の加熱脱気運転に移行し、不凝縮ガ
スの系外への排出もスムーズに行うことができる。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明は
脱気器降水管および貯水タンクでの給水の自己蒸発を防
ぐことができ、ウォータハンマを確実に防止できると共
に、貯水タンクの水位制御を良好に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるウォータハンマ防止装置の一実施
例を示す系統図。
【図2】図1におけるガス注入制御弁の制御方法を示す
説明図。
【図3】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図4】本発明の制御回路を示す構成図。
【図5】本発明の他の実施例を示す系統図。
【図6】従来のボイラ給水系を示す系統図。
【符号の説明】
1 脱気器 2 貯水タンク 3 タービン抽気管 4 脱気器降水管 5 遮断弁 6 給水ブースタポン
プ 7 連絡管 8 給水ポンプ 9 脱気器循環管 10 脱気器循環ポンプ 11 脱気器補助蒸気管 12 不凝縮ガス注入管 13 ガス注入制御弁 14 圧力発信器 15 制御器 16 圧力発信器 17 ガス注入初期制御弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22D 1/28

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 脱気器と連通させた貯水タンクと、この
    貯水タンク内の給水を給水ポンプに導く脱気器降水管と
    を備えたものにおいて、前記脱気器に不凝縮ガスを注入
    するガス注入制御弁を備えた不凝縮ガス注入管を設け、
    負荷遮断・所内単独運転時、前記ガス注入制御弁を開け
    て前記脱気器に不凝縮ガスを注入することを特徴とする
    給水系のウォータハンマ防止装置。
  2. 【請求項2】 前記ガス注入制御弁が不凝縮ガスの注入
    を通常停止時における該脱気器器内圧力の降下レートに
    従い制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項
    1記載の給水系のウォータハンマ防止装置。
  3. 【請求項3】 前記ガス注入制御弁が不凝縮ガスの注入
    を該脱気器器内圧力と前記給水ポンプ入口圧力との差圧
    に従い制御する制御手段を備えることを特徴とする請求
    項1記載の給水系のウォータハンマ防止装置。
  4. 【請求項4】 前記ガス注入制御弁が不凝縮ガスの注入
    を抽気逆止弁の開度信号により制御する制御手段を備え
    ることを特徴とする請求項1記載の給水系のウォータハ
    ンマ防止装置。
  5. 【請求項5】 前記不凝縮ガス注入管の経路に前記ガス
    注入制御弁と並列に初期ガス注入制御弁を設けたことを
    特徴とする請求項1記載の給水系のウォータハンマ防止
    装置。
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