JP4494945B2 - 発電機ガス純度計校正装置 - Google Patents

Description

本発明は基準ガスを用いて校正される発電機ガス純度計の校正装置に関する。

Ｈ２ガスを冷却媒体とする発電機では、運転時に発電機系統内をＨ２ガスが充満している。定期検査時は、定検作業者が発電機内に入って点検保守をするため、Ｈ２ガスの代わりに空気を充満させる必要がある。但し、Ｈ２ガス雰囲気中に直接空気を流入するとＨ２と空気中のＯ２が化学反応して爆発の危険性がある。このため、発電機系統内に空気を流入する前に、Ｎ２もしくはＣＯ２ガスを発電機系統内に流入してＨ２ガスを追い出し、その後に空気を流入する。定期検査の終了後にＨ２ガスを充満するときは、同様の理由により、Ｎ２もしくはＣＯ２ガスにて空気を置換した後に、Ｈ２ガスを流入する。

発電機内のガス濃度の監視を長期間実施する場合は、発電機ガス純度計の測定精度を保つ為に定期的な校正が必要となる。従来、発電機ガス純度計が校正完了状態か否かの判断は、特許文献１に記載のように、校正対象となる発電機ガス純度計自身を用いて実施されていた。

特開Ｈ９−３１８５３２号公報 特開Ｈ６−２０１５０８号公報

発電機ガス純度計の校正に２種類以上の基準ガスを用いる場合、基準ガスの切り替えによる発電機ガス純度計の基準点設定に際して、基準ガスの切替の直後に配管系統内残留ガスとの混合によって濃度が低下することがある。このため、充分な時間、配管系統内に基準ガスを流し続けた後に、発電機ガス純度計の基準点設定操作が実施される。

原子力発電所等の大型発電設備では、発電機ガス純度計を校正する場合、ボンベ庫にある基準ガスを発電機及び発電機システムを構成する配管内に充満させた後、系統内残留ガスを完全に排除する為、充分に時間を掛けて基準ガスを流し続けてから設定操作が実施される。さらに設定操作時も、基準ガスを流し続けることになるので、大量の基準ガスを消費する。

また、発電機ガス純度計に流入される基準ガスの流量・圧力調整、及び発電機ガス純度計のガス濃度表示の確認は校正作業者によっており、作業状況によりバラツキが発生し易く、校正誤差の要因となっていた。

なお、ガス漏れ検知器の校正方法として、本管から分岐する閉管路にサンプリングガスを循環して校正するものが特許文献２に開示されている。しかし、文献２は校正用ガスの希釈・調合を目的としたものであり、本願の対象とする運転モードとは異なり、発明の課題も相違している。

本発明の目的は、上記従来技術の状況に鑑み、校正に使用される基準ガスの消費量を減らすこと、及び基準ガスの流量・圧力及び流入時間を自動制御して校正ミスを低減する発電機ガス純度計構成装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、発電機配管系統に流れる発電機冷却ガスを測定する発電機ガス純度計を、基準ガスを用いて校正する発電機ガス純度計校正装置において、前記発電機ガス純度計と、該発電機ガス純度計の両側で発電機冷却ガスの計装配管から分岐した分岐配管と、及びこれら分岐配管に接続し校正用ガス純度計と基準ガスボンベを有する校正手段と、から構成される校正用配管系統と、該校正用配管系統に大気放出用の放出配管と、前記放出配管を開閉する弁を設け、かつ、前記放出配管が閉の場合に、前記校正用配管系統を閉管路として前記基準ガスを一定流量で循環させ、前記発電機ガス純度計の基準点設定を可能とする制御部を設けることを特徴とする。

また、前記校正用配管系統にはファンが設けられ、前記制御部は前記基準ガスの基準点ガス流量が一定になるように前記ファンを制御する。また、前記制御部は前記校正用ガス純度計による基準ガス濃度が基準点濃度であるかを判別する。

また、前記制御部はゼロ点設定モードとスパン設定モードを有し、前記基準点設定がゼロ点設定の場合は前記基準ガスに窒素ガス、前記基準点設定がスパン点設定の場合は前記基準ガスに水素ガスを用いる。

さらに、前記校正用配管系統を前記発電機配管系統に着脱可能に配置する複数の配管コネクタを設けることを特徴とする。

本発明によれば、発電機ガス純度計の校正を実施するときは、容積の大きな発電機に基準ガスを流さない。また、校正装置による基準点の判定完了から発電機ガス純度計の設定が終了するまでの間は基準ガスの大気放出を停止するので、校正に用いる基準ガスの消費量を大幅に減少できる。

さらに、制御部は流量や圧力を自動制御するので、作業者の勘違いや技量不足による発電機ガス純度計の校正ミスを回避できる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図２は、大型発電設備に用いられる発電機冷却系の概略図である。発電機ガス純度計２を接続する計装配管４，５が発電機１に接続され、発電機内ガス濃度を監視している。

発電機１には運転中、冷却用のＨ２ガスをガス供給建屋から供給する。発電機内ガス濃度の監視時は、発電機１から計装配管４を通して流入されたガス濃度が発電機ガス純度計２により測定される。このとき、計装配管４，５から発電機ガス純度計２を隔離するために設けられている弁８，９は開いているので、発電機ガス純度計２により測定された発電機内ガスは計装配管５を通して再び発電機１に戻される。発電機内ガスの戻りラインとなる計装配管５と発電機１を隔離するための弁１０は開き、発電機内ガスを大気放出６するための弁１１は閉じている。これにより、発電機１、計装配管４，５および発電機ガス純度計２から成る発電機ガス系統が構成されている。

図１は校正装置を含む発電機ガス系統の一実施例を示す。本系統は校正作業時の構成を示すもので、発電機ガス系統に付加された校正装置１４を具備している。計装配管４，５からそれぞれ分岐した配管１２，１３、大気放出配管７から分岐した配管２１をそれぞれ設け、配管１２，１３，２１に接続される校正装置１４を、配管コネクタ１８，１９，２０により追設したものである。配管コネクタ１８，１９，２０は着脱可能な配管の接続部を構成する。

校正装置１４の内部配管には基準ガスボンベ３が接続され、校正用ガス純度計１５が配管コネクタ１９と弁３３との間に接続され、弁３３の他方は基準ガスボンベ３とファン１６の入口に接続されている。ファン１６の出口は配管コネクタ１８に、弁３３と配管コネクタ２０との間に弁１７が接続されている。また、配管コネクタ１８，１９，２０と配管１２，１３，２１の間にはそれぞれ手動弁３４，３５，３６が設けてある。

基準ガスボンベ３の基準ガス３’を用いて校正装置１４による校正作業が実施される。発電機ガス純度計２による発電機内ガス濃度の監視時や、校正装置１４の点検時及び修理時は手動弁３４，３５，３６は閉じられ、校正作業時には開かれる。校正作業時に弁８，９，１１を閉めれば、基準ガス３’が計装配管４，５を通じて発電機１に流入することはない。

基準ガス３’が流れる校正用配管系統は校正装置１４，配管１２，発電機ガス純度計２，配管１３，配管２１,大気放出配管７,大気放出６により構成される。このとき、大気放出６に向かう弁１７を閉めると、校正用配管系統は校正装置１４、配管１２，１３、発電機ガス純度計２からなる閉管路となる。この状態で弁３３を開いて、内部配管に設置されたファン１６を運転すると、閉管路の校正用配管系統に基準ガス３’を循環させることができる。

校正装置１４内に基準ガスボンベ３を搭載しているため、発電機システムの定期検査やメンテナンス中であっても、制約されることなく校正が可能である。さらに、校正装置１４は配管コネクタ１８，１９，２０により発電機システムと接続／取外しが可能で、校正装置１４の下部に設置したキャスター３９，４０により移動も可能である為、サイト内に複数基の発電機システムがある場合には、校正装置１４を共用できる。

図３は校正装置の制御構成を示したものである。校正装置１４は、制御部２５に指示を与える運転操作指示部２４を有する。運転操作指示部２４への信号は、押しボタンスイッチ等により校正作業者から与えられる。図中の点線は計器からの測定信号ライン、一点鎖線は弁及び表示灯などへの制御ラインを示している。校正装置１４内の元弁となる弁３７，３８を閉めると、校正用配管１２，１３から校正装置１４を隔離することができる。

校正装置１４の内部配管の流量・圧力・ガス濃度を測定するために、制御部２５は流量計２８、圧力計２９、校正用ガス純度計１５の測定値を読み込む。その測定値に基づいて、弁１７、２６、２７、３３、３７、３８の開閉、ファン１６の回転速度制御、表示灯３０、３１および異常表示灯３２、４２、４３の点滅を行う。

また、校正用ガス純度計１５が測定するガスの対象を、ゼロ点ガスボンベ２２またはスパン点ガスボンベ２３のいずれかに切り替える、測定ガスの切替機能を有する。弁２６，２７はそれぞれゼロ点ガスボンベ２２とスパン点ガスボンベ２３の元弁である。ゼロ点ガス２２’としてはＮ２ガス濃度100％、スパン点ガス２３’としてはＨ２ガス濃度100％が用いられる。

表示灯３０，３１の点滅は、それぞれ校正用ガス純度計１５によるゼロ点設定可能、スパン点設定可能を作業者に明示する。また、異常表示灯３２，４２，４３の点滅は、異常信号感知を作業者に明示する。

なお、制御部２５にはガス流入時間等を計測する為のタイマー４１が設けられ、校正装置１４による校正作業を実施する前に、校正作業の各行程の所要時間をあらかじめ設定しておく。これにより、校正作業の各行程において作業者が時間計測する手間を省くことができる。

図４はゼロ点ガス設定モードの校正手順を示すフローチャートである。本実施例で、校正用ガス純度計１５の測定対象ガスはゼロ点ガス２２’またはスパン点ガス２３’のいずれかで、図４はゼロ点ガスの場合である。

校正装置１４がコネクタ１８、１９、２０に接続された後に校正作業が開始される。まず、校正作業者が弁８、９、１１を全閉にして、計装配管４，５から発電機ガス純度計２および校正装置１４を隔離させた後、運転操作指示部２４からゼロ点設定が指示を制御部２５に与える（ｂ）。

制御部２５は弁１７、２６、３７、３８を全開し、弁３３を閉じて、校正用ガス純度計１５をゼロ点ガス測定モードに設定する（ｂ−１）。この状態では、ゼロ点ガス２２’（Ｎ２ガス）は発電機ガス純度計２、校正用ガス純度計１５を通った後、配管２１，７を通じて大気放出６され続ける。

制御部２５は校正用ガス純度計１５がＮ２ガス濃度100％の状態が、たとえば５分間継続したことを検知すると、圧力制御しながら弁１７，２６を閉じ、弁３３を全開する。これにより、ゼロ点ガス２２’の大気放出６を止めて、校正装置１４、配管１２，１３、発電機ガス純度計２からなる閉管路を構成する。なお、弁１７，２６は、圧力計２９が発電機ガス純度計２または校正用ガス純度計１５の最高使用圧力（588.4Kpa）以下になるように制御して閉鎖する。同時に、流量計２８の測定信号によってファン１６の回転数を制御し、閉管路内のゼロ点ガスを一定流量（＝1.5 ｌ/min）で循環させる（ｂ−２）。

制御部２５は校正装置１４内のタイマー４１により、ゼロ点ガスが一定流量となってから校正用ガス純度計１５がＮ２ガス濃度100％を１０分継続したことを確認して表示灯３０を点滅させる。これにより、校正作業者に発電機ガス純度計２のゼロ点設定が可能であることを明示する。

校正作業者は、表示灯３０の点滅を確認すると、発電機ガス純度計２のゼロ点を設定し、ゼロ点設定作業を完了する（ｂ−３）。なお、（ｂ−１），（ｂ−２）において、ゼロ点ガス供給して１０分経過後にガス濃度が１００％未満であれば表示灯３２を、圧力計２９が最高使用圧力以上の場合は表示灯４２をそれぞれ点滅する。また、ガス循環時に、流量計２８の測定値が一定流量とならない時間が３０秒以上継続したら表示灯４３を点滅し、校正作業者に異常を知らせる。

異常表示灯３２の点滅条件としては、校正装置１４によるゼロ点ガス２２’（またはスパン点ガス２３’）の校正用配管系統への流入時、１０分経過しても校正用ガス純度計１５がゼロ点ガス濃度（またはスパン点ガス濃度）＝100％を示さなかった場合である。校正用配管系統内からのガスリークの可能性、または校正用配管系統の閉管路とするために必要となる弁８，９，１１，２６，２７，１７の開閉の機能不全などが考えられる。

異常表示灯４２の点滅条件としては、校正用配管系統内の圧力計２９の測定信号が発電機ガス純度計２または校正用ガス純度計１５の最高使用圧力を超えたとき、各純度計の破損を防ぐために点滅する。

異常表示灯４３の点滅条件としては、弁２７を閉じて弁３３を開いて、ゼロ点ガス２２’（またはスパン点ガス２３’）を閉管路の校正用配管系統に循環させている時、長時間(例えば３０秒)経過しても流量計２８の測定信号が一定値(＝1.5 ｌ／min)とならない場合である。校正用配管系統内からのガスリーク、またはファン１６、弁１７，３３開度の機能不全などが考えられる。

図５はスパン点を設定する場合のフローチャートを示す。校正作業者は運転操作指示部２４のスイッチにより、スパン点設定の指示を制御部２５に与える（ｃ）。上記信号を受け、制御部２５は弁１７，２７，３７，３８を開き、弁３３を閉じ、校正用ガス純度計１５をスパン点ガス測定モードに設定する。この状態では、スパン点ガス２３’は発電機ガス純度計２、校正用ガス純度計１５を通った後、配管２１，７を通じて大気放出６され続ける（ｃ−１）。

校正用ガス純度計１５で、Ｈ２ガス濃度100％の状態が５分間継続したことを検知すると、弁１７，２７を閉じて弁３３を開くことにより、スパン点ガス２３’の大気放出６を止め、校正装置１４、配管１２，１３、発電機ガス純度計２からなる閉管路を構成する。なお、圧力計２９で、発電機ガス純度計２または校正用ガス純度計１５の最高使用圧力（588.4Kpa）以下になるように弁１７，２７制御して閉鎖する。

同時に、流量計２８の測定信号によりファン１６の回転数を制御することにより、閉管路内のスパン点ガスを一定流量（＝1.5 ｌ/min）で循環させる。制御部２５はＨ２ガスが一定流量となってから、校正用ガス純度計１５がＨ２ガス濃度100％を１０分継続したことをタイマー４１により確認して表示灯３１を点滅させる。これにより、校正作業者に発電機ガス純度計２のスパン点設定が可能であることを明示する（ｃ−２）。

校正作業者は、表示灯３１の点滅を確認して、発電機ガス純度計２のスパン点を設定し、スパン点設定作業を完了する（ｃ−３）。表示灯３２，４２，４３の点滅条件については、Ｎ２ガスをＨ２ガスに置き換えれば図４の場合と同じである。

このように、基準点（ゼロ点・スパン点）判定や流量調整は、校正装置１４内の制御部２５により自動化されている為、作業者の勘違いや技量不足による校正作業の操作ミスが回避され、発電機ガス純度計２の校正不良を防止することができる。

なお、上記（ｂ−１），（ｂ−２）および（ｃ−１），（ｃ−２）において、異常表示灯３２，４２，４３が点滅した場合は、制御部２５は弁１７，２６，３７，３８を全閉して校正装置１４を発電機系統より独立させる。そして、異常表示灯３２，４２，４３を点灯させることにより異常が発生したことを明示する。校正作業者は異常表示灯の点滅後、校正用配管系統の元弁である弁３４，３５，３６を閉じた後、校正装置１４を配管コネクタ１８，１９，２０から取外して、各機器の点検及び修理を行うことが可能になる。

本実施例によれば、ガス純度計を用いる全ての大型発電プラントに適用可能である。この場合、既設の発電プラントであっても、発電機ガス計装配管４，５から分岐した配管１２，１３と大気放出配管７から分岐した配管２１と機能的に同等の配管を有しているプラントであれば、校正装置１４が接続可能な配管コネクタにより追設するという改造のみで適用可能である。

本発明の一実施例による発電機ガス純度計の構成装置を示す配管構成図。 発電機ガス冷却系の配管図。 一実施例による構成装置における制御装置の構成図。 ゼロ点ガス設定の校正手順を示すフローチャート。 スパン点ガス設定の校正手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…発電機、２…発電機ガス純度計、３…基準ガスボンベ、４，５…計装配管、６…大気放出、７…大気放出配管、８，９，１０，１１，１７，２６，２７，３３，３４，３５，３６，３７，３８…弁、１２，１３，２１…配管、１４…校正装置、１５…校正用ガス純度計、１６…ファン、１８，１９，２０…配管コネクタ、２２’…ゼロ点ガス、２３’…スパン点ガス、２４…運転操作指示部、２５…制御部、２８…ガス流量計、２９…ガス圧力計、３０，３１…表示灯、３９，４０…キャスター、４１…タイマー、３２，４２，４３…異常表示灯。

Claims (6)

1. 発電機配管系統に流れる発電機冷却ガスを測定する発電機ガス純度計を、基準ガスを用いて校正する発電機ガス純度計校正装置において、
   前記発電機ガス純度計と、該発電機ガス純度計の両側で発電機冷却ガスの計装配管から分岐した分岐配管と、及びこれら分岐配管に接続し校正用ガス純度計と基準ガスボンベを有する校正手段と、から構成される校正用配管系統と、該校正用配管系統に大気放出用の放出配管と、前記放出配管を開閉する弁を設け、
   かつ、前記放出配管が閉の場合に、前記校正用配管系統を閉管路として前記基準ガスを一定流量で循環させ、前記発電機ガス純度計の基準点設定を可能とする制御部を設けることを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。
2. 請求項１において、前記校正用配管系統にファンを設け、前記制御部は前記基準ガスの基準点ガス流量が所定値になるように前記ファンを制御することを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。
3. 請求項１または２において、前記制御部は前記校正用ガス純度計による基準ガス濃度が基準点濃度であるかを判別して、前記発電機ガス純度計の基準点設定を可能とすることを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。
4. 請求項１、２または３において、前記制御部はゼロ点設定モードとスパン設定モードを有し、前記基準点設定がゼロ点設定の場合は前記基準ガスに窒素ガス、前記基準点設定がスパン点設定の場合は前記基準ガスに水素ガスを用いることを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。
5. 請求項１−４のいずれかにおいて、前記制御部は、前記発電機ガス純度計の基準点設定が可能であることを知らせる表示手段を設けることを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。
6. 請求項１−５のいずれかにおいて、前記校正用配管系統を前記発電機配管系統に着脱可能に配置する複数の配管コネクタを設けることを特徴とする発電機ガス純度計校正装置。

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