JP2557930B2 - 蒸気タービン排気冷却用循環水ポンプ翼開度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は火力発電プラントまたは原子力発電プラント
等に適用される蒸気タービン排気冷却用循環水ポンプ翼
開度制御装置に関する。

（従来の技術） 火力発電プラントまたは原子力発電プラントにおいて
は、蒸気タービンから復水器へ流入するタービン排気を
冷却する手段として、海水、河川水、湖水等の自然水を
用いた循環水系統が採用されることはよく知られてい
る。

従来このような循環水系統には翼開度が一定の固定翼
型循環水ポンプが用いられていたが、近年、省エネルギ
の観点から蒸気タービン負荷（出力）見合った量の循環
水を供給できる可動翼型循環水ポンプが適用されるよう
になった。この可動翼型循環水ポンプはポンプ翼開度を
可変構造としたものであり、予め蒸気タービン負荷に見
合う循環水量を計算によって求めておき、運転時には検
出される実際の蒸気タービン負荷に相当するポンプ翼開
度になるように制御される。

（発明が解決しようとする課題） ところが、これまでの翼開度制御は、タービン負荷に
応じて循環水量、即ちポンプ翼開度を単に比例的に増減
するものであったことから下記の問題がある。

海水、河川水、湖水などの自然水の温度は季節により
変動し、例えば夏場の如く水温が上昇した場合には冷却
能力が低下して、それだけ復水器の真空度が低下する。
なお、復水器チューブ内に汚れが付着して復水器清浄度
が低下した場合などにも前記同様に復水器の真空度が低
下する。

復水器の真空度が低下したままで運転すると、その分
だけタービン負荷も低下するため、蒸気タービン負荷を
一定値に保持させる必要がある場合には、蒸気タービン
への蒸気供給量を多くしなければならない。しかるに蒸
気タービンへの蒸気供給量が多くなると、復水器での熱
交換量が増大することになり、復水器出口での循環水温
度（出口温度）が制限値（例えば７℃）を超えて運転さ
れる可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、循
環水温度が上昇したような場合でも出入口温度差を制限
値以内保持して所定タービン負荷運転が行なえ、可動翼
型循環水ポンプを有効に運用できる蒸気タービン排気冷
却用循環水ポンプ翼開度制御装置を提供することを目的
とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、発電プラントの蒸気タービン排気冷却用循
環水系統に用いる循環水ポンプの翼開度を制御するもの
において、蒸気タービン負荷を検出するタービン負荷検
出器と、循環水ポンプ翼開度を検出するポンプ翼開度検
出器と、これら両検出器の検出信号を入力し、タービン
負荷検出信号に基づいて求められるポンプ翼設定開度と
ポンプ翼開度検出信号に基づく実際のポンプ翼開度とを
比較して必要なポンプ翼開度を演算し、その演算値に基
づいてポンプ翼開度指令信号を出力する第１の比較演算
手段と、循環水の系統入口温度を検出する入口温度検出
器と、循環水の系統出口温度を検出する出口温度検出器
と、これら両温度検出器から温度検出信号を入力して循
環水の出入口温度差を求めるとともに、その温度差が一
定の制限値を超えた場合にポンプ翼開度を増大するため
の開度増指令信号を出力する第２の比較演算手段と、前
記第１、第２の比較演算手段からの指令信号を入力し、
循環水の出入口温度差が制限値以下の場合には第１の比
較演算手段に基づくポンプ翼開度指令信号を出力し、循
環水の出入口温度差が制限値を超える場合には第１の比
較演算手段から出力されるポンプ翼開度指令信号に基づ
くポンプ翼開度を所定割合で加算した加算ポンプ翼開度
指令信号に切換えて信号出力するポンプ翼開度設定切換
手段と、このポンプ翼開度設定切換手段から出力される
ポンプ翼開度指令信号を入力し、循環水ポンプの翼開度
を調整するポンプ翼開度調整装置とを備えたことを特徴
とする。

（作用） 循環水温度が一定以下である等、出入口温度差が制限
値内にある場合には、第１の比較演算手段から出力され
るポンプ翼開度指令信号、即ち蒸気タービン負荷に対応
したポンプ翼開度指令信号に基づいて、通常運転が行な
われる。

これに対し、夏場の如く循環水温度が上昇し、または
復水器清浄度が低下した場合等、復水器真空度が低下し
て出入口温度差が制限値を超える場合には、ポンプ翼開
度設定切換手段によりポンプ翼開度が加算された開度指
令信号が出力され、これにより循環水量が増大する。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は火力発電プラントの蒸気タービン蒸気系統お
よびタービン排気冷却系統の構成を示している。

ボイラ等の蒸気発生装置１から導出した主蒸気管２に
主蒸気止め弁・加減弁３を介して蒸気タービン４を接続
し、蒸気タービン４には発電機５を接続している。

蒸気タービン４には復水器６を接続し、復水器６にタ
ービン排気冷却系統７を設けている。タービン排気冷却
系統７は、冷却用循環水として海水を用いるもので、海
水汲上げ用の可動翼型循環水ポンプ８、ポンプ出口弁９
および復水器入口弁10を有する給水用の循環水管11を備
えている。また、復水器出口弁12を有する排水用の循環
水管13を備え、この循環水管13を放水路14に導いてい
る。

循環水ポンプ８にはそのポンプ８の翼開度を制御する
ポンプ翼開度調整装置15およびその開度を検出するポン
プ翼開度検出器16を設けている。循環水管11,13には入
口温度検出器としての復水器入口海水温度検出器17と、
出口温度検出器としての復水器出口温度検出器18とを設
け、また発電機５には負荷検出器19を設けている。

運転時には、蒸気発生装置１で発生した蒸気が主蒸気
管２により主蒸気の止め弁・加減弁３を介して蒸気ター
ビン４に送られ、仕事（発電機駆動）に供された後、復
水器６に送られる。

復水器６に送られたタービン排気は、循環水ポンプ８
によって供給される海水と熱交換されて復水化し、また
温度上昇した海水は放水路14に流出される。この復水器
６への循環水供給量は、ポンプ翼開度調整装置15によっ
て循環水ポンプ８の翼開度を制御することにより定めら
れる。

第２図は翼開度調整装置15を駆動する循環水ポンプ翼
開度制御装置のシステム構成を示している。入力信号と
しては、発電機５に設けた負荷検出器19から出力される
タービン負荷検出信号101、循環水ポンプ８に設けたポ
ンプ翼開度検出器16から出力されるポンプ翼開度検出信
号102、循環水管11,12に設けた復水器出口海水温度検出
器17および復水器出口海水温度検出器18から出力される
入口海水温度検出信号103および出口海水温度検出信号1
04を用いる。

タービン負荷検出信号101およびポンプ翼開度検出信
号102は第１の比較演算手段20に入力される。この第１
の比較演算手段20では、タービン負荷検出信号101に対
応して予め設定されたポンプ翼設定開度と、ポンプ翼開
度検出信号102に基づく実際のポンプ翼開度とが比較さ
れ、現在必要なポンプ翼開度が演算され、その演算値に
基づいてポンプ翼開度指令信号105が出力される。

ここで第３図〜第５図によりポンプ翼設定開度につい
て説明する。第３図は循環水ポンプの翼開度ごとのポン
プ特性を示している。蒸気タービン４の負荷A,B,C,D
（Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ）に見合う翼開度をa,b,c,dとする
と、各開度ごとの循環ポンプ開度は第３図に示す特性曲
線で表わされる。この各翼開度は、復水器６の真空度を
定格真空度（通常722mmHgVAC）とし、復水器出入口温度
差を例えば6.8℃（制限７℃に0.2℃余裕を与えたもの）
として、必要循環水量を求め、循環水系のシステムヘッ
ド曲線Ｈとの交点により求められる。

第４図は、第３図で示された循環水ポンプ８の翼開度
a,b,c,dと、タービン負荷A,B,C,Dとの関係を示してい
る。タービン負荷に対応して、翼開度は段階的に高ま
る。この第４図に示す対応関係が第１の比較演算手段20
の中にプログラム化してあり、タービン負荷検出信号10
1が入力されると、これに対応したポンプ翼設定開度が
求められる。

第５図は翼開度設定例を示したものである。即ち、タ
ービン負荷ＬがＡ未満（Ｌ＜Ａ）のときは翼開度がａ
％、Ａ以上Ｂ未満（Ａ≦Ｌ＜Ｂ）のときはｂ％、Ｂ以上
Ｃ未満（Ｂ≦Ｌ＜Ｃ）ときはｃ％、Ｃ以上Ｄ未満（Ｃ≦
Ｌ＜Ｄ）のときはｄ％となる。

前述した第１の比較演算手段20では、これらの翼開度
の値と、ポンプ翼開度検出信号102に基づく実際のポン
プ翼開度とが比較され、必要とするポンプ翼開度指令信
号105がポンプ翼開度調整装置21に出力されるものであ
る。

なお、ポンプ翼開度指令信号105は、ポンプ翼開度設
定切換手段22を経由する。このポンプ翼開度設定切換手
段22は、加算手段23と回路切換スイッチ24とを有し、回
路切換スイッチ24は第２の比較演算手段25によって制御
される。

第２の比較演算手段25には、前記の入口海水温度検出
信号103と、出口海水温度検出信号104とが入力される。
そして、この第２の比較演算手段25では出入口温度差
（△ｔ）が求められ、その温度差（△ｔ）が一定の制限
値を超えた場合に、ポンプ翼開度を増大するための開度
増指令信号106を回路切換スイッチ24に出力する。

回路切換スイッチ24は、開度増指令信号106が入力さ
れない場合には、第１の比較演算手段20から出力される
ポンプ翼開度指令信号105を直後、ポンプ翼開度調整装
置21に送る回路構成とする。また、第２の比較演算手段
25からの開度増指令信号106が入力された場合には、第
１の比較演算手段20からポンプ翼開度指令信号105を一
旦、加算手段23で加算した加算ポンプ翼開度指令信号10
7をポンプ翼開度調整装置21に送る回路切換を行なう。

第６図は加算手段23に組込まれる加算プログラムを示
している。即ち、たて軸に循環ポンプ翼開度増加分
（％）を示し、よこ軸にタービン負荷（％）を示してい
る。この第６図に示すように、各タービン負荷A,B,C,D
に対し、一定の割合（ｘ％）だけポンプ翼開度が増大す
るプログラムが設けられ、これに応じて加算手段23から
加算ポンプ翼開度指令信号107がポンプ翼開度調整装置2
1に出力される。

しかして、運転時には、タービン負荷検出器19で検出
されたタービン負荷検出信号101と、ポンプ翼開度検出
器16で検出されたポンプ翼開度信号102とにより第１の
比較演算手段20で比較演算が行なわれ、蒸気タービン負
荷（出力）に見合った循環水ポンプ翼開度が算出され
る。そして、ポンプ翼開度指令信号105がポンプ翼開度
切換装置22を経由してポンプ翼開度調整装置15に送ら
れ、ポンプの翼開度が設定される。

また、復水器真空度がて低下し、蒸気タービン４への
蒸気供給量が増加し、復水器６への海水の出入口温度差
（△ｔ）が制限値を超えた場合には、復水器入口海水温
度検出器17で検出された入口海水に温度検出信号103
と、復水器出口海水温度検出器18で検出された出口海水
温度検出信号104とにより第２の比較演算手段25で比較
演算が行なわれ、復水器への海水の出入口温度差（△
ｔ）の値が算出される。そして、△ｔが制限値以上の場
合は、ポンプ翼開度設定切換手段22内にて第２の比較演
算手段25からのポンプ翼開度増指令信号106により、加
算手段23を経由した加算ポンプ翼開度指令信号107がポ
ンプ翼開度調整装置21に送られて、翼開度が設定され
る。なお、復水器海水出入口温度差（△ｔ）が制限値よ
りも一定以下に減少した場合には、第２の比較演算手段
25からの信号は出力されなくなり、ポンプ翼開度設定切
換手段22は第１の比較演算手段20からの信号105のみを
受けることになり、第２の加算器は経由しないため、循
環水ポンプ翼開度は通常パターンの翼開度にて運用され
ることになる。よって前記実施例によれば、復水器海水
出入口温度差が制限値を超えるような自体となっても、
循環水ポンプ翼開度は増大し、制限値以下の循環水の温
度差で運転される。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、通常運転中は蒸気タ
ービン負荷（出力）に見合った循環水ポンプ翼開度に設
定され、一方、復水器循環水出入口温度差の制限値を超
えた場合には循環水ポンプの翼開度が自動的に増加さ
れ、制限値以下に温度差を保つことができる。また、復
水器真空度が回復した時には、逆に通常運転パターンの
循環水ポンプ翼開度に保持されるように構成したことに
より、復水器の真空度変化により復水器海水出入口温度
差が制限値を超えても直ちに循環水ポンプ翼開度の増加
指令が出され、上記制限値以内に収めて、循環水ポンプ
の運用ができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略系統図、第２図は
第１図の系統を制御する制御装置部のシステム構成図、
第３図はポンプ特性を示す図、第４図はタービン負荷
と、ポンプ翼開度の関係を示す図、第５図はポンプ翼開
度設定例を示す図、第６図は翼開度増加状態を示す図で
ある。 ４……蒸気タービン、５……発電機、８……循環水ポン
プ、11,13……循環水管、16……ポンプ翼開度検出装
置、17……入口温度検出装置、18……出口温度検出装
置、19……タービン負荷検出器、20……第１の比較演算
手段、21……ポンプ翼開度調整装置、22……翼開度設定
切換装置、23……加算器、25……第２の比較演算手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発電プラントの蒸気タービン排気冷却用循
   環水系統に用いる循環水ポンプの翼開度を制御するもの
   において、蒸気タービン負荷を検出するタービン負荷検
   出器と、循環水ポンプ翼開度を検出するポンプ翼開度検
   出器と、これら両検出器の検出信号を入力し、タービン
   負荷検出信号に基づいて求められるポンプ翼設定開度と
   ポンプ翼開度検出信号に基づく実際のポンプ翼開度とを
   比較して必要なポンプ翼開度を演算し、その演算値に基
   づいてポンプ翼開度指令信号を出力する第１の比較演算
   手段と、循環水の系統入口温度を検出する入口温度検出
   器と、循環水の系統出口温度を検出する出口温度検出器
   と、これら両温度検出器から温度検出信号を入力して循
   環水の出入口温度差を求めるとともに、その温度差が一
   定の制限値を超えた場合にポンプ翼開度を増大するため
   の開度増指令信号を出力する第２の比較演算手段と、前
   記第１、第２の比較演算手段からの指令信号を入力し、
   循環水の出入口温度差が制限値以下の場合には第１の比
   較演算手段に基づくポンプ翼開度指令信号を出力し、循
   環水の出入口温度差が制限値を超える場合には第１の比
   較演算手段から出力されるポンプ翼開度指令信号に基づ
   くポンプ翼開度を所定割合で加算した加算ポンプ翼開度
   指令信号に切換えて信号出力するポンプ翼開度設定切換
   手段と、このポンプ翼開度設定切換手段から出力される
   ポンプ翼開度指令信号を入力し、循環水ポンプの翼開度
   を調整するポンプ翼開度調整装置とを備えたことを特徴
   とする蒸気タービン排気冷却用循環水ポンプ翼開度制御
   装置。