JPH0554002B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、蒸気タービン発電設備の例えばボ
イラの火勢急減による保護動作であるFCB（フア
ースト・カツト・バツク）に伴なうタービン発電
機の負荷遮断時や負荷遮断直後のタービン発電機
の起動時に発生し易い顕著なフラツシング（フラ
ツデイング）と称する脱気器貯水槽から脱気器へ
の蒸発逆流現象を抑制できる脱気器器内圧力制御
装置に関する。

（従来の技術） 従来、蒸気タービン発電設備においては、給水
を再使用する関係上からランキンサイクルと称し
て閉サイクルを形成しており、閉サイクルを流動
する蒸気又は水には概ね過不足は起こらないが、
閉サイクルの系外に微量の漏洩が生じた場合で
も、これを補給する補給水系統を備えている。
又、閉サイクルで大気圧以下の低圧力に至る系統
からは微量の大気の侵入があることも考慮され
る。

この様なランキンサイクルにおける閉サイクル
外部からの補給水は空気侵入には、当然のことな
がら大気中の酸素をとり込み、閉サイクル内を流
動する水の溶存酸素として存在している。この溶
存酸素は、炭素鋼の配管類、特にボイラーチユー
ブを腐食させる要因となる。そこで、蒸気タービ
ン発電設備では、復水器において溶存酸素を真空
脱気により14ppb以下まで脱気し、更に脱気器に
おいて7ppb以下にまで過熱脱気させたのち、ボ
イラ給水ポンプ群により昇圧し（数段の高圧給水
加熱器を経由し）てボイラへ給水する。

ところで、溶存酸素を取り除くに当り、次の原
理が適用されている。すなわち、液体中のガス溶
解度は、その液面に作用するガスの分圧に比例し
ており、このためガスの分圧を強制的に下げる
か、あるいは酸素を含んだ液体を加温し、その蒸
発によつて酸素と液とを分離する方法が良く知ら
れている。

従来、蒸気タービン発電設備に使用されている
脱気方法には、真空脱気と加熱脱気がある。真空
脱気は、一般に加熱源の無い場合や、低温で脱気
する場合等にしか用いられず、復水器における脱
気がこの方法であり、大気圧に対し−722mmHgま
で真空側に圧力を下げて脱気する。これだけでは
溶存酸素がまだ多いので更に脱気器において加熱
脱気を行なう。

この手法は溶存酸素を含む復水をスプレーバル
ブを介して微細化して噴霧し、噴霧水の下からあ
たかも加熱蒸気を吹き上げるごとく直接接触さ
せ、これによつて噴霧水を飽和温度まで上昇させ
ることによつてガス分圧を下げると同時に噴霧水
により表面積を大きくして酸素を噴霧水から分割
するものである。

噴霧水から酸素を分離する加熱蒸気は、通常、
蒸気タービンから抽気した蒸気を脱気器に送るよ
うになつているが、蒸気タービン発電機の起動時
からは低負荷時は蒸気温度が低いこともあつて、
他の補助蒸気源からの蒸気が使用されている。

第５図は、従来の脱気器器内圧力制御装置の概
略系統図である。第５図において、脱気器１は電
動弁４、脱気器器内圧力調節弁３を経て、補助蒸
気管（乃至は補助蒸気源）２に結ばれている。ま
た脱気器１に復水器（図示せず）から復水を送る
復水管９と蒸気タービン抽気を送る抽気管１０が
結ばれている。脱気器１で脱気された水は脱気器
貯水槽８へ数本の降水管（図示せず）で送られ、
また脱気器１と脱気器貯水槽８は数本のバランス
管（図示せず）によつて通常運転時は器内圧力が
等しくなるように結ばれている。また降水管１１
は貯水槽８の水をボイラ給水ポンプ（以下BFP
という）へ送る。

脱気器１には圧力検出器５が取り付けられてお
り、圧力検出器５は脱気器１の器内実圧力を検出
して圧力調節計（又は圧力調節装置）６に送り、
ここで予め定められた圧力設定器７からの出力信
号（通常は0.35Kg／cm²ｇ）と突合せ、その偏差分
を比例、積分、微分等の演算を行ない、演算信号
を脱気器器内圧力調節弁３に与えて弁開度を調節
し、補助蒸気管２から補助蒸気を脱気器１に導入
する量を加減して脱気器１の器内圧力を制御す
る。

従来の脱気器器内圧力制御装置が有効に作用す
るのは、プラント起動停止時に限定され、蒸気タ
ービン発電機が起動して負荷を増加してゆき、蒸
気タービン抽気１０の圧力が前述の圧力設定0.35
Kg／cm²ｇを越えると脱気器器内圧力調節弁３は全
閉し、それ以上の負荷では蒸気タービン抽気圧力
も増加し、蒸気タービン抽気１０によつて脱気器
１の脱気が行なわれる。

（発明が解決しようとする問題点） ここで、蒸気タービン発電機の負荷遮断や、
FCB発生時に伴なう負荷遮断において、蒸気タ
ービン抽気１０の圧力は急激に低下する。一方脱
気器貯水槽８の貯水の温度は負荷遮断前の抽気圧
力に対応した飽和温度から僅かにアンダークール
した温度であり、脱気器器内圧力が急激に低下す
ることによつて一気に蒸発（フラツシユ）をはじ
める。

このとき脱気器器内圧力制御装置は圧力設定
0.35Kg／cm²ｇであり、フラツシユを抑えるに足る
圧力（数Kg／cm²ｇ乃至十数Kg／cm²ｇ）には程遠い
圧力設定である。このためにその比例、積分機能
はその設定値以下に脱気器器内圧力が低下してこ
ないと調節弁３を開けるように作用しないので作
動が遅れるが、その微分機能が圧力降下を把えて
調節弁３を開けて補助蒸気を脱気器１に導入し、
脱気器器内圧力の低下を緩和する。しかしフラツ
シユを抑えるに足る脱気器１の器内圧力を確保す
るだけの補助蒸気量を導入するようになつていな
いので、フラツシユ現象は継続する。

他方では、蒸気タービン抽気温度、圧力が低下
することにより、脱気器１に至る給水加熱器（図
示せず）の加熱作用が減少し、復水器（図示せ
ず）の下部ホツトウエルの復水（約40℃）があま
り加熱されない冷たい復水の状態で復水管９から
脱気器１に流入するため、ますます脱気器１の器
内圧力を低下させる。脱気器１より貯水槽８の圧
力が高いフラツシユ時は、脱気器１下部に溜つた
水は貯水槽８に流下しなくなるが、貯水槽８から
ボイラへの給水は比較的少量ながら継続されてお
り、貯水槽８の水位は異常低下に至る。

脱気器水位制御装置（図示せず）がこの水位低
下に応じた多量の復水を脱気器に送り、脱気器１
に溜る水はフラツシユ現象が続くと増加の一途を
たどるが、この静水頭と圧力差とがバランスする
と貯水槽８に流下し、貯水温も低下しフラツシユ
を抑制するが、この変化が急激なため、脱気器１
から貯水槽８へ一気に水が落下して貯水槽８の水
位を異常高にしてフラツシユ現象も終わるが、貯
水槽８の水位が異常低から異常高に激変するため
に、脱気器水位制御装置は大きくスウイングす
る。

これら一連のフラツシユに伴なう現象のうち、
フラツシユにより脱気器１および貯水槽８が冷た
い復水の飽和蒸気圧（最大−722mmHg gauge）
になるため脱気器貯水槽８からBFPまでの水頭
差10mにほぼ近づき降水管１１から水が降りてこ
なくなる危険があり、BFPの必要正味吸込水頭
（NPSH）を確保できなくなる危険もある。ま
た、脱気器１に異常に溜つた水は、抽気管１０を
通つて途中の逆止弁で止まらない場合、蒸気ター
ビンに流入してウオーターインダクシヨンに不測
のトラブルを発生させる危険性を有している。

本発明の目的は、脱気器貯水槽内での復水のフ
ラツシユ現象を抑制できる脱気器器内圧力制御装
置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の脱気器器内圧力制御装置は、タービン
の起動停止時には脱気器器内圧力調節弁を介して
供給される補助蒸気によつて復水を直接接触加熱
し、タービン抽気が所定圧力を越えた後は補助蒸
気の供給を遮断しタービン抽気を供給することに
よつて復水を直接接触加熱し、復水中の溶解ガス
を分離除去する脱気器において、脱気器貯水槽内
の復水の温度に対応する飽和蒸気圧力を求め、設
定値として出力する温度／圧力変換回路と、脱気
器の器内実圧力を検知する圧力検出器と、温度／
圧力変換回路の出力と圧力検出器の出力とを突き
合せ、偏差が生じたときに復水の温度に対応する
飽和蒸気圧力となるように脱気器器内圧力調節弁
の開度を調節し、補助蒸気を脱気器へ導入するよ
うに制御する手段を備えたことを特徴とするもの
である。

（作用） 本発明においては、温度／圧力変換回路の出力
と脱気器器内実圧力を検出する圧力検出器の出力
を突き合せ、偏差が生じたときに復水の温度に対
応する飽和蒸気圧となるように脱気器器内圧力調
節弁の開度を調節し、補助蒸気を脱気器に導入す
る。これにより脱気器器内圧力をプラント起動時
には下限圧力設定値になるように、また下限圧力
設定値を超える範囲については、貯水の飽和蒸気
圧力値から一定値を差し引いた圧力値になるよう
に圧力制御する。

（実施例） 以下本発明を第１図を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す系統図で、第５図と
同一部分には同一符号を符してその説明を省略す
る。すなわち第１図において符号１２は温度検出
器を示し、貯水槽８の貯水温度を検出する。この
検出温度は符号１３の温度／圧力変換回路（又は
温度／圧力変換器）に入力され、一定の関数から
成る貯水温度にみあつた圧力設定値が出力され
る。

この圧力設定値は圧力調節計（又は演算回路）
６に入力される。またこの圧力調節計（又は演算
回路）６には脱気器１の器内実圧力を検出する圧
力検出器５の出力も入力され、前記の貯水温度に
みあつた圧力設定値と比較、演算され、この圧力
調節計（又は演算回路）６の出力で脱気器器内圧
力調節弁３の開度を調節する。

第２図は、温度／圧力変換回路１３の詳細構成
を示す一実施例である。符号１４は温度／圧力変
換器（又は温度／圧力変換部）であり、貯水槽８
の貯水温度にみあつた飽和蒸気圧力値を出力する
関数が組込まれている。この出力は加算器１５に
送られ、圧力降下バイアスを付加するバイアス設
定器１６の出力を減算させた出力と、圧力の下限
を設定する下限圧力設定器１８とのいずれかの高
値が通過できるハイセレクター１７を介して圧力
調節計（又は演算回路）６に送られる。

次に以上の構成による本発明の脱気器器内圧力
制御装置の作用を説明する。プラントの起動時又
は停止時においては、下限圧力設定器１８の設定
する下限圧力設定値（通常は0.35Kg／cm²ｇ）で脱
気器１の器内圧力を制御する。また蒸気タービン
発電機が起動して負荷をとり、蒸気タービンの抽
気圧力が前記の下限設定圧力を越えると、脱気器
器内圧力調節弁３は閉まり、蒸気タービン抽気に
よる脱気に切替わる。この様に、通常運転におい
ては従来と全く同様に作用する。

ところで、蒸気タービン発電機が負荷遮断した
場合には、蒸気タービン抽気圧力は急激に低下す
る。一方、脱気器貯水槽８の貯水は、負荷遮断前
の抽気圧力にみあつた飽和蒸気温度になつている
ので、負荷遮断前の抽気圧力つまり貯水温度にみ
あつた飽和蒸気圧力を大幅に下回らないように補
助蒸気を導入して激しいフラツシユ現象が発生し
ないようにする。

このように本発明の制御装置では、貯水槽８の
貯水温度を常時、温度検出器１２で検出し、その
貯水温度にみあつた飽和蒸気圧力に僅かな圧力降
下でバイアスを減じた圧力設定値になるように調
節弁３を駆動して補助蒸気を脱気器１に導入する
ことができる。また圧力降下バイアスによつて
除々に脱気器器内圧力を降下させて補助蒸気量を
除々に絞り込む経済的な運用ができる。

この様にして、負荷遮断時の激しいフラツシユ
現象が回避できるので、従来の激しいフラツシユ
現象に伴なう脱気器貯水槽の水位異常低下や、こ
れに引き続いて発生する水位異常高や、降水管か
ら水が降りにくくなる現象は回避でき、ボイラ給
水ポンプのNPSHも確保でき、脱気器１に異常
に水が溜ることもないので、ウオーターインダク
シヨンの危険性も避けられる等の効果がある。

なお、第３図に示す本発明の他の実施例におい
ても、符号１２，１２′，１２″はそれぞれ温度検
出器であり、検出箇所は貯水槽８の温度分布の差
異の少ない他の箇所あるいは降水管１１であつて
もよい。この検出温度は、温度演算回路１９に送
られ、中間値又は平均値を演算し、その出力を温
度／圧力変換回路１３に送るようにしたもので、
この構成によつて温度検出の信頼性が向上でき
る。

さらに第４図に示す他の実施例においては、従
来構成の脱気器器内圧力制御装置（第５図）に本
発明の脱気器器内圧力制御装置を追設する場合の
実施例であり、第１図及び第２図の構成要素を一
部組替え、調節弁３の開方向信号を優先するハイ
セレクター１７′で組み合せた制御系としたもの
である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明においては、脱気器貯水槽
の温度に対応する飽和蒸気圧力を求め、設定値と
して出力する温度／圧力変換回路の出力と、脱気
器の器内実圧力の出力とを突き合せ、偏差が生じ
たときに復水の温度に対応する飽和蒸気圧力とな
るように脱気器器内圧力調節弁の開度を調節し、
補助蒸気を脱気器へ導入するように制御すること
により、脱気器器内圧力をプラント起動時には下
限圧力設定値になるように、また下限圧力設定値
を超える範囲については貯水の飽和蒸気圧力値か
ら一定値を差し引いた圧力値になるように圧力制
御せられ、脱気器器内圧力が貯水槽の貯水の飽和
蒸気圧力から大幅に下がらなければ、激しいフラ
ツシユ現象の発生を回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱気器器内圧力制御装置の一
実施例を示す系統構成図、第２図は本発明に使用
する温度／圧力変換回路を示す構成回路図、第３
図および第４図は本発明のそれぞれ異なる他の実
施例を示す系統構成図、第５図は従来の脱気器器
内圧力制御装置を示す概略系統図である。 １……脱気器、２……補助蒸気管、３……脱気
器器内圧力調節弁、５，５′……圧力検出器、６，
６′……圧力調節計（又は演算回路）、７……圧力
設定器、８……脱気器貯水槽、９……復水管、１
０……抽気管、１１……降水管、１２，１２′，
１２″……温度検出器、１３……温度／圧力変換
回路、１４……温度圧力変換器、１５……加算
器、１６……バイアス設定器、１７，１７′……
ハイセレクター、１８……下限圧力設定器、１９
……温度演算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービンの起動停止時には脱気器器内圧力調
   節弁を介して供給される補助蒸気によつて復水を
   直接接触加熱し、タービン抽気が所定圧力を越え
   た後は前記補助蒸気の供給を遮断し前記タービン
   抽気を供給することによつて前記復水を直接接触
   加熱し、前記復水中の溶解ガスを分離除去する脱
   気器において、脱気器貯水槽内の前記復水の温度
   に対応する飽和蒸気圧力を求め、設定値として出
   力する温度／圧力変換回路と、前記脱気器の器内
   実圧力を検知する圧力検出器と、前記温度／圧力
   変換回路の出力と前記圧力検出器の出力とを突き
   合せ、偏差が生じたときに前記復水の温度に対応
   する飽和蒸気圧力となるように前記脱気器器内圧
   力調節弁の開度を調節し、前記補助蒸気を前記脱
   気器へ導入するように制御する手段を備えたこと
   を特徴とする脱気器器内圧力制御装置。