JPS5855321B2 - 発電プラントにおける復水器の冷却水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は火力、原子力等の発電プラントにおける復水器
の冷却水制御装置に関する。

火力、原子力発電プラントにおけるタービンの熱効率は
ボイラから発生する蒸気条件や復水器真空度、給水温度
、給水加熱段数などの熱サイクル条件、およびタービン
本体の性能によって決められる。

中でも復水器真空度はタービンの効率に大きな影響を与
えることが知られている。

火力、原子力発電プラントでは、ボイラから発生した蒸
気はタービンに送られ、タービン内において膨張し、か
つ仕事をしたのち復水器に排気される。

この復水器は蒸気タービンの排気を冷却凝縮して復水す
ると共に、高度の真空状態を作って排圧を低めることに
より蒸気タービン中の熱落差を犬にし、タービンの出力
および効率を増進させる装置である。

ここに、復水器の真空度は復水器に排気される排気量、
排気温度、復水器冷却水の温度と冷却水量、復水器の形
状ならびに冷却面積等によって変化することは周知の如
くである。

そして復水器の最適真空度はタービンがその負荷に応じ
た最大効率運転となるように決められる。

次に従来の復水器真空度制御について説明する。

第１図は復水器の冷却水系統図、第２図は従来の復水器
真空度制御装置の回路を示すブロック図である。

第１図において、取水口１の冷却水は、調節電動機３Ａ
、３Ｂにより開度調節される循環水ポンプ２Ａ、２Ｂに
よって必要流量が復水器５の水室４Ａ、４Ｂに送給され
、復水器５における冷却管群（図示せず）を実線矢印方
向に通過する間に蒸気タービン６の排気と熱交換される
。

温められた冷却水は排水として排水ロアから排出される
。

このような復水器冷却水系統における復水器の真空度制
御は復水器の冷却水量を調節することにより行なわれ、
冷却水の流量制御は第２図の最適真空度制御装置で行な
われる。

ところで、最適真空度は前述のようにタービン６の負荷
率によって決まり、一方、復水器真空度は蒸気タービン
の排気量、排気温度、復水器の冷却水量、冷却水温度、
復水器の形状ならびに冷却面積で決定される。

したがって最適真空度を得るための冷却水流量は蒸気タ
ービンの負荷率（排気量）に比例した発電機負荷と冷却
水温度により決まる。

その他のファクターは一定であるので係数として扱う。

流量調節にあたっては、負荷値Ｇ１と冷却水入口温度検
出器８による冷却水温度Ｔ１とが流量設定回路１１に入
力され、設定回路１１において最適真空度を得るための
復水器流量設定値Ｑ１が算出される。

この流量設定値Ｑ１は復水器流量検出器９Ａ。

９Ｂにより検出された復水器流量Ｑ２Ａ、Ｑ２Ｂと加算
器１２Ａ、１２Ｂにおいてそれぞれ比較される。

その偏差値は電動機駆動回路１３Ａ、１３Ｂに与えられ
、この入力によって調節電動機３Ａ。

３Ｂが駆動され、そして循環ポンプ２Ａ、２Ｂの開度調
節が行なわれて所要の復水器流量を得る。

さて、以上の復水器真空度制御方式では、真空度を最適
値とするために復水器流量すなわち循環ポンプ流量を調
節しているが、循環水ポンプが冷却水をくみ上けるのに
要するポンプ動力は非常に大きく、したがって最適質空
度を得てタービン効率を増したとしても逆にポンプ駆動
損失が増し、結果的には発電プラントの逆電端損失は増
えてしまうこととなる問題があった。

そこで本発明は、発電プラントの送電端における利得を
向上するために復水器冷却水の流量を自動調節し、エネ
ルギーの有効活用を図った復水器の冷却水制御装置を提
供することを目的とする。

以下本発明を図示する実施例によって説明する。

第３図は本発明による冷却水制御装置の一例を示すブロ
ック図である。

１４は定格真空度設定器で、蒸気タービン運転上の定格
真空度Ｖａｃ１を設定するためのものである。

１５は最適真空度算出回路で、発電機負荷検出器１０に
より検出された負荷値Ｇ１が蒸気タービン６の排気量に
比例した信号として入力され、発電機負荷率に応じた最
適真空度値■ａｃ２を算出する。

以上のようにして得られた定格真空度Ｖａｃ１（設定値
）と最適真空度値Ｖａｃ１は加算器１６に入力され、加
算器１６において両値Ｖａｃ１とＶａ ｃ ２の差値Ｖ
ａｃ３が算出され、この差値Ｖａｃ３は蒸気タービン出
力増加分算出回路１７に入力される。

タービン出力増加分算出回路１７には発電機負荷値Ｇ１
も入力されており、最適真空度の状態にて蒸気タービン
を運転した場合の蒸気タービンの出力増加分を電力値で
算出しＰｌを得る。

一方、復水器冷却水取水口１の入口温度Ｔ１は温度検出
器８によって検出され、この入口温度Ｉと真空度差Ｖａ
ｃ３とは冷却水増加分算出回路１８に入力される。

そして、ここで最適真空度制御を行うために流すべき定
格真空度状態における冷却水量増加分Ｑ３が算出され、
Ｑ３は循環水ポンプ動力増加分算出回路１９に出力され
る。

また、循環水ポンプ動力増加分算出回路１９には循環水
ポンプの開度値ηとポンプ揚程Ｍも入力され、最適真空
度制御を行うことによって生じた循環水ポンプの動力増
加分を電力値Ｐ２として算出回路１９から出力される。

この循環水ポンプ動力増加分電力値Ｐ２と蒸気タービン
効率増加分電力値Ｐ、とは加算器２０に入力されて両値
の電力差Ｐ３が求められ、冷却水流量増加分算出回路２
１に入力される。

この算出回路２１には循環水ポンプの開度値ηとポンプ
揚程Ｍも入力されており、算出回路２１は電力差Ｐ３が
正極性、つまり、ポンプ動力増加分電力値Ｐ２が効率増
加分電力値Ｐ１よりも高レベルであるときのみ損失電力
差Ｐ３に比例した補正冷却水流量Ｑ４を出力する。

一方、最適真空度値Ｖａｃ２と入力温度Ｔ１は最適真空
度制御必要冷却水流量算出回路２２に入力され、算出回
路２２において最適真空度制御をするための必要冷却水
流量Ｑ５が算出される。

そして、必要冷却水流量Ｑ、から補正冷却水流量Ｑ４が
差し引かれ、総合冷却水量設定値Ｑ１が求められる。

このＱ１以降の制御系は従来行なわれている循環水ポン
プの流量制御系と同様であるので省略する。

ところで、復水器の定格真空度Ｖａｃｌは蒸気タービン
運用上の制限値として復水器冷却水温度変動、およびタ
ービンの負荷率の平均値等により決められる。

一方、タービンの最適効率を得るための最適真空度は、
タービン負荷率（タービン排気量）、排気温度、復水器
冷却面積、復水器冷却水量（循環水ポンプ流量）および
その温度等によって決まることは先にも述べた通りであ
る。

この中で排気温度は、一般に、一定温度とされており、
また復水器５の冷却面積も固定値である。

さらにタービン負荷率すなわらタービン排気量は排気温
度が一定なので発電機負荷に比例した値となる。

したがって最適真空度Ｖａｃ２を得る復水器冷却水流量
は発電機負荷と冷却水温度の変数とその他の固定係数に
よって求められることは明らかである。

かくして、第３図の最適真空度算出回路１５は発電機負
荷Ｇ１を入力として最適真空度Ｖａ Ｃ２を得、そして
このＶａｃ２が最適真空度制御必要冷却水流量算出回路
２２に入力されて、最適真空度制御をするための冷却水
量すなわち循環水ポンプ流量Ｑ、か得られる。

一方、定格真空度Ｖｑ ｃ １と最適真空度Ｖａｃ２と
の差Ｖａｃ３は蒸気タービン出力増加分算出回路１７に
入力され最適真空度制御することによって蒸気タービン
の効率と定格真空度下における蒸気タービン効率差とそ
のときの発電機負荷Ｇ１に応じて効率向上による発電々
力の増加分Ｐ１が得られる。

さらに真空差Ｖａｃ３と冷却水温度Ｔ１は冷却水流量増
加分算出回路１８に入力され、最適真空度制御するため
に流す冷却水量の定格真空度制御時からの増加分Ｑ３が
算出され、このＱ３は循環水ポンプ動力増加分算出回路
１９に入力され、そのときの循環水ポンプの開度値ηと
揚程Ｍから増加流量Ｑを流すために必要な循環水ポンプ
の動力増加分Ｐ２が得られる。

そして効率向上による利得電力Ｐ１とポンプ動力増加（
損失電力） Ｐ２との差Ｐ３が加算器２０により得られ
、この電力差Ｐ３は冷却水流量増加分算出回路２１に入
力され、そのときの循環水ポンプの開度価ηと揚程Ｍか
ら補正冷却水流量Ｑ４が得られる。

なお流量Ｑ４は利得電力Ｐ１よりも損失電力Ｐ２の方が
高いときのみ信号を出力するものであり、利得電力Ｐ１
が損失電力Ｐ２より高いときには零となっている。

そして、最適真空度制御に必要な流量Ｑ５から補正冷却
水流量を加算器２３により差し引きＱｌを得て循環水ポ
ンプの流量設定とする。

以上Ｑ）実施例では蒸気タービン排気量を発電機負荷か
ら得ているが、タービンの蒸気排出点に流量検出器をお
き、負荷の代わりに蒸気流量を入力しても同等の効果を
得ることができる。

以上の通り本発明によれば、最適真空度制御を行うこと
によって得られるタービン熱効率の向上による出力増加
分（電力利得外）と、同最適真空度制御によって生ずる
循環水ポンプの動力増加分（電力損失分）とを比較し、
発電プラントの送電端出力が常に正の利得を生ずるよう
に循環ポンプの流量制御が行なわれることとなるので、
発電プラントの送電端における電力が最大効率で出力さ
れ、エネルギーの有効活用を戊しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は復水器の冷却水系統図、第２図は従来の復水器
最適真空度制御装置のブロック図、第３図は本発明によ
る復水器冷却水制御装置の一実施例を示すブロック図で
ある。 １・・・・・・取水口、２Ａ、２Ｂ・・・・・・循環ポ
ンプ、３Ａ、３Ｂ・・・・・・循環ポンプ調節用電動機
、４Ａ。 ４Ｂ・・・・・・復水器小室、５・・・・・・復水器、
６・・・・・・蒸気タービン、７・・・・・・排水口、
８・・・・・・冷却水入口温度検出器、９Ａ、９Ｂ・・
・・・・復水器入口冷却水量検出器、１０・・・・・・
発電機負荷検出器、１１・・・・・・流量設定回路、１
２Ａ、１２Ｂ・・・・・・加算器、１３Ａ。 １３Ｂ・・・・・・電動機駆動回路、１４０．１９８．
定格真空度設定器、１５・・・・・・最適真空度算出回
路、１６・・・・・・加算器、１１・・・・・・タービ
ン出力増加分算出回路、１８・・・・・・冷却水流量増
加分算出回路、１９・・・・・・ポンプ動力増加分算出
回路、２０・・・・・・冷却水流量増加分算出回路、２
１・・・・・・最適真空度制御用冷却水量算出回路、Ｖ
ａｃ、・・・・・・定格真空度、Ｖａｃ２・・・・・・
最適真空度、Ｖａｃ３・・・・・・真空度差、Ｐｌ・・
・・・・利得電力、Ｐ２・・・・・・損失電力、Ｐ３・
・・・・・電力差、Ｔ、・・・・・冷却水取水口入口温
度、Ｑ、〜Ｑ５・・・・・・冷却水流量値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 火力または原子力発電プラントにおける復水器の冷
   却水制御装置において、復水器の定格真空度を設定する
   定格真空度設定器、タービンの排気量に比例した信号を
   入力としてタービン運転上の最適な真空度を算出する最
   適真空度算出回路、前記定格真空度と最適真空度との偏
   差を求める加算器、求められた真空度偏差に基づいてタ
   ービンの熱効率向上に伴なうタービン出力の増加分を算
   出するタービン出力増加分算出回路、前記真空度偏差に
   基づいて真空度調節に伴なう復水器冷却水の循環ポンプ
   動力の増加分を算出するポンプ動力増加分算出回路、前
   記タービン出力増加分とポンプ動力増加分との偏差を求
   めポンプ動力増加分がタービン山分増加分より高いとき
   のみ出力する加算器、その増加分偏差に基づいて補正す
   べき冷却水流量の流量増加分を算出する冷却水流量増加
   分算出回路、この補正冷却水流量増加分を最適真空度調
   節に必要な冷却水流量力）ら差し引いて総合冷却水流量
   調節信号を出力する加算器、を備えた発電プラントにお
   ける復水器の冷却水制御装置。