JPH037869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、１管束でかつ冷却水折流数が２パス
である発電プラント用等の復水器の逆洗運転制御
装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に、発電プラントにおいてはタービン排気
を凝縮させる目的のために復水器が設けられてお
り、その復水器の冷却水としては殆んど海水が使
用される。ところが、この海水中には貝類、木片
等の異物が含まれており、さらにこの冷却水は冷
却管内を流れるため、復水器の長期運転によつて
上記海水中の異物が冷却管の入口側を閉塞した
り、管内につまつたりする場合があり、復水器の
効率を低下させたり伝熱管等の破損を生ずること
もある。そこで、これらの異物を除去する目的
で、冷却水給排管路中に逆洗弁を設け、冷却水を
冷却管の逆方向から流して付着した異物等を除去
するいわゆる逆洗運転が一般に行なわれている。
しかもこの逆洗運転の回数は、異物の量によつて
異なるが、多い場合には１日１回の割合で行なわ
れる。

ところで、上記冷却水の逆洗運転系統は、逆洗
弁が非常に高価であること、系統が逆洗弁を有し
ない系統に較べて複雑であり、冷却水配管は大量
の冷却水を送水する観点から１〜３ｍと大口径で
あるため設備費が多大となる問題がある一方、逆
洗運転を行うことは冷却管の詰まりをなくす等の
理由から、プラントの運転効率上昇を可能とする
利点を有する。

従来の発電プラントの冷却水系統としては、上
記両面のコスト比較によつて、大型の発電プラン
トでは殆どの場合運転効率上昇によるメリツトの
観点から逆洗運転が可能な系統とされ、小型の発
電プラントでは、初期設備投資のメリツトの観点
から逆洗運転系統は採用されていなかつた。

しかしながら、昨今の石油等の燃料費の膨大な
コスト上昇に伴なつて、発電プラントの費用の中
で運転コストの占める比率が非常に大きなものと
なつており、最近計画される小型の発電プラント
では運転効率上昇を目指して逆洗運転系統が採用
されるものが多くなつている。

一方、タービン排気量の少ない小型のプラント
における復水器としては、１復水器当り１管束で
構成され、さらに所要冷却水量が少ない場合に
は、復水器冷却管本数は少なくかつ冷却管長を長
くする必要があるため、１管束を２区画に区分
し、冷却水が管束内で往復する２パス型復水器が
使用される。すなわち、主に小型のプラントで所
要冷却水量が少ない場合には、１管束２パス型の
復水器が使用される。

第１図および第２図は、１管束２パス型の復水
器の冷却水系統に逆洗弁を設けたものの概略系統
図であつて、復水器１の前部水室２は仕切板３に
より区劃され入口水室２ａおよび出口水室２ｂが
構成され、この前部水室２と後部水室４との間は
複数の冷却管５により連絡され、上記冷却管５は
出入口水室との接続の関連から入口管束５ａ、出
口管束５ｂに区分されている。

前記入口水室２ａおよび出口水室２ｂにはそれ
ぞれ止弁６，７を有する冷却水配管８，９が接続
されており、その両冷却水配管８，９の他端は四
方切換弁からなる逆洗弁１０の２つの出入口座に
接続され、また上記逆洗弁１０の他の２つの出入
口座の一方には止弁１１および取水ポンプ１２を
有する冷却水供給管１３が連接され、他方には止
弁１４を有する冷却水排出管１５が連接されてい
る。なお、１６は逆洗弁１０の弁体である。

しかして、逆洗弁１０の弁体１６が第１図に示
す位置に回動されると、冷却水供給管１３が冷却
水配管８に連通し、冷却水配管９が冷却水排出管
１５に連通する。したがつて、取水ポンプ１２に
より汲み上げられた海水は、冷却水として逆洗弁
１０、冷却水配管８、および止弁６を経て復水器
入口水室２ａに流入する。この入口水室２ａに流
入した冷却水は入口管束５ａ、後部水室４および
出口管束５ｂを順に流れ出口水室２ｂに入り、さ
らに止弁７、冷却水配管９、逆洗弁１０および冷
却水排出管１５を経て再び海に戻される。

一方、復水器１の逆洗に際しては、逆洗弁１０
の弁体１６は第２図の点線で示す状態に回動され
る。すると、取水ポンプ１２で汲み上げられた海
水は、逆洗弁１０、冷却水配管９、止弁７を経て
出口水室２ｂに流入し、さらに矢印で示すように
第１図に示す正洗時と逆に出口管束５ｂ、後部水
室４、入口管束５ａを順に流れ入口水室２ａに入
り、さらに冷却水配管８、逆洗弁１０および冷却
水排出管１５を経て海に戻される。

このように復水器の逆洗運転を行なうには、上
述の如き逆洗弁を使用することにより可能である
が、この種逆洗弁にはその特性として次のような
問題がある。

すなわち、逆洗弁１０の弁体１６が正洗状態か
ら逆洗状態に移動する場合、第３図に示すように
弁体１６が回動範囲のほゞ中間点（弁変位点）に
くると、冷却水供給管１３から冷却水配管８へ向
う流れは、その下流側に復水器１等の抵抗体があ
るため殆どなくなり、冷却水供給管１３から送ら
れた冷却水は直接冷却水排出管１５へ流入する傾
向となる。換言すると、取水ポンプ１２から送ら
れる冷却水は、逆洗弁１０および冷却水排出管１
５を介して海に送られることになり、復水器１に
は冷却水は流れなくなる。第４図はこの正洗状態
から逆洗状態に移行する場合における復水器側に
向う冷却水量の変化を示す図であつて、弁体１６
の回動に応じて100％正流として流れていた冷却
水が除々に減少し、弁体１６が第３図に示す状態
なすわち弁変位点位置にくると、復水器に向う冷
却水流量は零となり、その後逆流の状態で徐々に
100％迄増加していく。

この場合、上記逆洗弁は同弁部でのウオータハ
ンマ現象発生を防止する目的で、通常正洗状態に
おける流量100％の正洗時状態から流量０％の中
間位置状態迄60秒、中間位置状態から流量100％
の逆洗時状態まで60秒の計120秒で一回の動作が
終了するようにしてある。

一方、発電プラント用復水器は、常用運転時に
設定される設計真空度（約720mmHg）で運転され
るが、何らかの原因で復水器真空が過渡に低下し
た場合に発電プラントに悪影響を与えないよう
に、必らずタービントリツプ制限真空度が設定さ
れている。このタービントリツプ制限真空度は復
水器に接続して配設されるタービンの安全性を考
慮して定められるものであつて、プラントの種類
にかかわらず600〜650mmHg近傍の一定値にセツ
トされる。

そこで、復水器において前述のように冷却水が
零の状態まで減少していく現象が発生すると、そ
の冷却水の変化に見合つた量だけタービン排気の
凝縮能力が低下し、その結果復水器の真空が異常
に低下し、トリツプ制限値以下迄低下して、逆洗
運転時に100％の発電負荷を負うことができなく
なることがある。

ところで、大型の発電プラントにおいては、冷
却水量が非常に多く管束を構成する冷却管本数が
多くなる等の理由から管束数は２管束以上とな
り、第５図ａ，ｂ，ｃに示すように各管束５ａ，
５ｂごとに入口水室２ａおよび出口水室２ｂが独
立に設けられ、また冷却水系統も各管束に独立し
て設けられ、その各々に逆洗弁１０が取付けられ
ている。

しかして、管束が２つからなる場合に両管束５
ａ，５ｂ共正洗運転時においては冷却水は第５図
ａに矢印で示すように流され、また逆洗運転時に
おいては、両管束５ａ，５ｂのいずれか一方のみ
に、第５図ｂおよびｃに矢印で示すように、冷却
水が正洗運転時と逆方向に流される。

したがつて、両方の管束はそれぞれ単独に逆洗
運転が可能であり、逆洗運転時に冷却水量が変化
するのは必らず複数管束の中の１管束のみであ
り、他の管束には常に設計冷却水量全量が通水さ
れている。そのため、逆洗運転を行なつても冷却
水の変化が全体の復水器真空に与える影響は非常
に小さく、一般に10〜20mmHg程度の真空低下で
あつて、トリツプ制限真空に影響を与える程真空
低下を生ずることは殆どない。

しかしながら、本発明が対象とする小型の発電
プラントにおける復水器においては、前述のよう
に管束が一管束となるために逆洗運転への切換時
に復水器管束に対して冷却水が全く送水されない
場合が生じ、そのため復水器の真空低下も多大と
なり、前述のようにトリツプ制限真空度を割る状
態が発生することがある。

したがつて、１管束２パスを採用した小型プラ
ントにおける復水器において、上述の如き状態を
避けるためには、逆洗運転開始前に、過度的流量
零の状態の際にもトリツプを発生させない負荷、
例えば30％負荷に発電プラントを設定した後、逆
洗運転へまたは正洗運転へ移行させることが必要
となる。

しかしながら、この場合には負荷減少、負荷増
加の操作が逆洗運転の度に必要でありプラントの
運転が煩雑となり、また逆洗運転を行なう度に負
荷を低下させなければならないし、かつ負荷変化
の操作は短時間に行なえるものではないため、年
間を通じてのプラントの熱効率は低下し、プラン
ト熱効率を上げようとする昨今の動向に逆向する
結果をもたらす。しかも従来の負荷変化の回数に
比べてその回数が著るしく増加することになり、
プラントの信頼性確率が低下することにつながる
等の問題点がある。

ところで、第６図ａ，ｂは、逆洗弁の開閉に伴
なう復水器性能変化状態を試験結果を基にした理
論計算により計算機によつて解析した過度解析結
果として示す図であつて、第６図ａは横軸に時
間、縦軸に復水器へ向う流量をとつた冷却水流量
変化を示す図、第６図ｂは横軸に時間、縦軸に復
水器真空をとつた復水器性能変化状況を示す図で
あり、両図は時間軸を同一として相対変化がわか
るようにしてある。第６図ａにおいて曲線Ａ，
Ｂ，Ｃはそれぞれ逆洗弁の動作速度が変化した場
合における冷却水流量変化を示すものであつて、
曲線Ａは従来より使用されている弁動作120秒の
場合、曲線Ｂは約90秒、曲線Ｃは約60秒の場合に
相当しており、この図によれば、逆洗弁が正洗時
より逆洗時に向うにつれて復水器の真空は低下し
ていき、流量０％の時よりわずかに遅れて復水器
最低真空が発生し、その後逆洗弁の動作に伴なつ
て復水器の真空は回復していくことが解る。ま
た、これらＡ，Ｂ，Ｃの最低真空点を結んだ最低
真空曲線Ｄから判るように、最低真空の値は逆洗
弁の動作時間が短かくなるにつれて上昇してい
く。

したがつて、従来のウオータハンマ現象の発生
を考慮して設定された曲線Ａの状態では最低真空
値がトリツプ制限真空値Ｅより低下することにな
るが、逆洗弁動作時間を短くすれば、トリツプ制
限真空値Ｅより最低真空値が高くなる。

ところが、上述のように弁動作時間を短かくす
ることは、一方において逆洗弁部においてウオー
タハンマ現象の発生をもたらすことにつながる。

上記ウオータハンマ現象は、一般に弁の開動作
時および閉動作時に発生し、弁の開動作時におい
ては、主として管路内に停止していた水が開動作
に伴なつて急速に流速を増し、その水の動圧増加
分に相当する静圧低下によつて管路内に気相が発
生することによるものであり、また弁の閉動作時
においては、流れていた水が弁の閉動作により急
激に止められることに伴なう水の衝突作用による
ものである。そのため、弁の開閉時間が短くなれ
ばウオータハンマの大きさも大きくなつてくる。

しかしながら、逆洗弁においては普通の弁とは
異なり、逆洗弁の切換前後においても水は流動し
ているのであるから静圧低下は発生せず、逆洗弁
の動作開始時におけるウオータハンマ現象は問題
とならない。そして弁の動作終了時においてだ
け、一般の弁よりは小さいがウオータハンマ現象
が発生する。

このようなことから、復水器の正洗状態から逆
洗状態へ或はその逆への切換動作時においては、
逆洗弁の動作時間を短かくすれば、復水器の最低
真空低下をトリツプ制限真空以下におとさないよ
うにすることができ、さらに逆洗弁の動作終了前
のみにウオータハンマ現象の対策を講ずれば、ウ
オータハンマ現象の発生も防止でき、逆洗運転へ
または正洗運転への移行に際してその都度格別発
電プラントの負荷を減少せしめるような必要がな
く、前述の如き問題点を解消し得ることが判明し
た。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、逆洗弁動作速度
と復水器の性能変化の関係に着目し、逆洗運転或
は正洗運転への移行に際して復水器の真空がトリ
ツプ制限値以下まで低下することを確実に防止で
き、負荷を低下させることなく100％負荷運転を
可能にすると同時に、逆洗弁作動時にウオータハ
ンマ現象の発生を防止し得るような、復水器の逆
洗運転制御装置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、１管束でかつ冷却水折流数が２パス
である復水器の逆洗運転制御装置において、その
復水器の真空度を検出する真空検出器と、四方切
換弁からなる逆洗弁の作動位置検出器と、上記逆
洗弁の切換に際し、上記作動位置検出器からの逆
洗弁の弁変位点を過ぎたことを示す信号および上
記真空検出器からの復水器の設計真空度とタービ
ントリツプ制限真空度間に設定した規定真空度よ
り高い信号を受けるまでは、逆洗弁を復水器真空
がタービントリツプ制限真空以下に低下しないよ
うに高速で作動せしめ、それ以後は冷却水管等に
ウオータハンマ現象が発生しない程度の低速度で
作動せしめるような制御信号を出力する制御信号
発生器と、その制御信号発生器からの出力信号に
よつて逆洗弁を作動させる逆洗弁駆動装置とを有
することを特徴とするものであつて、逆洗運転等
への切換に際して、復水器真空がタービントリツ
プ制限真空度以下に低下することがなく、またプ
ラント負荷を低減させることをも必要がないよう
にしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、第７図乃至第１１図を参照して本発明の
実施例について説明する。なお、第７図中第１図
と同一部分については同一符号を付し、その詳細
な説明は省略する。

第７図は本発明の制御装置の一実施例の概略系
統図であつて、復水器１には復水器真空検出器２
０が設けられており、その復水器真空検出器２０
からの出力信号は逆洗弁駆動装置２１に制御信号
を発生する制御信号発生器２２に入力せしめられ
ている。また、逆洗弁１０には逆洗弁作動位置検
出器２３が取り付けられており、逆洗弁１０の弁
体１６が中間開度以上になつたときすなわち弁変
位点を過ぎたとき信号を出力し、その出力信号も
上記制御信号発生器２２に印加され、この制御信
号発生器２２からの出力信号によつて逆洗弁駆動
装置２１が制御されるようにしてある。

すなわち、上記逆洗弁駆動装置は、逆洗弁の切
換動作時に、弁体１６が第３図に示すような中間
開度を過ぎ、かつ復水器真空が復水器の設計真空
度とタービントリツプ制限真空度間に設定した規
定値より高い、例えば復水器真空度が最低真空度
から設計真空度と最低真空度との差の1/4〜1/2に
達した真空値より高くなるまでは、復水器真空が
タービントリツプ制限真空度以下にならないよう
な高速で逆洗弁１０を動作させ、それ以後は復水
器内にウオータハンマ現象が生じないような比較
的低速で逆洗弁１０の動作を行なわせる。この場
合、逆洗弁駆動装置の速度変化は、駆動装置であ
る電動機に供給する電源電圧を抵抗器で変化させ
ることにより行なわせることができ、その他周波
数変換装置により電動機の速度を変化させる等の
手段によつて行なわせることもできる。

第８図は前記制御信号発生器２２のブロツク線
図であつて、逆洗弁に正洗動作を指令する制御ス
イツチ３１、逆洗動作を指令する制御スイツチ３
２、両動作の停止スイツチ３３、弁正洗動作から
逆洗動作時の弁開度が中間開度以上すなわち中間
開度を過ぎたとき出力信号を発生する逆洗弁位置
検出器３４、弁逆洗動作から正洗動作時の弁開度
が中間開度以上になつたとき出力信号を発生する
逆洗弁位置検出器３５、および復水器真空が規定
真空に達したとき出力信号を出力する真空検出器
３６、が設けられており、制御スイツチ３１，３
２の出力端はそれぞれOR回路３８，３９の一入
力端に接続されている。また、両OR回路３８，
３９の他の入力端には停止スイツチ３３によつて
開閉される自己保持回路４０，４１の出力端がそ
れぞれ接続され、そのOR回路３８，３９の出力
端はそれぞれAND回路４２，４３の一入力端に
接続されている。

一方、逆洗弁位置検出器３４の逆洗弁中間開度
以上信号および真空検出器３６の復水器真空規定
以上すなわち復水器の規定真空度より高い信号
は、ともにAND回路４４に入力するようにされ、
また逆洗弁位置検出器３５の逆洗弁中間開度以上
信号および真空検出器３６の復水器真空規定以上
信号はともにAND回路４５に入力されるように
してある。

上記AND回路４４，４５の出力端はそれぞれ
AND回路４６，４７の一入力端に接続されると
ともに、さらにそれぞれNOT回路４８，４９を
介してAND回路４２，４３の他入力端に接続さ
れている。またAND回路４６，４７の他入力端
にはOR回路３８，３９の出力端がそれぞれ接続
されている。

そこで、前記AND回路４２の出力端は、逆洗
弁の弁体１６を回動させる駆動装置の正洗から逆
洗方向への回動動作を高速に行なう逆洗高速回路
５０に、前記AND回路４６の出力端は逆洗方向
への回動動作を低速で行なう逆洗低速回路５１に
接続され、一方AND回路４３の出力端は、駆動
装置の逆洗から正洗方向への回動を高速に行なう
正洗高速回路５２に、またAND回路４７の出力
端は逆洗から正洗方向への回動を低速で行なう正
洗低速回路５３に接続されている。

しかして、逆洗弁の正洗状態から逆洗状態への
切換に際して、制御スイツチ３１を投入すると、
この投入信号がOR回路３８に入力され、自己保
持回路４４０との働らきで停止スイツチ３３が作
動されるまで逆洗指令信号が保持されAND回路
４２に入力される。ところで、上記制御スイツチ
３１が投入された時点では正洗中であるため、復
水器の真空度は十分高く、また当然逆洗弁の開度
も正洗運転状態にある。したがつて、AND回路
４４には逆洗弁位置検出器３４からの逆洗弁中間
開度以上信号が作用せず、AND回路４４は作用
しない。そのため、逆洗指令信号が入力されてい
るAND回路４２がNOT回路４８からの出力信号
によつて作用し、逆洗高速回路に指令信号が入力
して駆動装置が作動せしめられ、逆洗弁１０の弁
体１６が逆洗方向に急速に回動せしめられる。す
なわち、逆洗弁１０は、その回動による冷却水量
減少に伴なう復水器の最低真空値がプラントとし
て固有のタービントリツプ制限真空値を割らない
ような速い一定作動速度で回動せしめられる。

このようにして逆洗弁開度が中間開度を過ぎる
と、一度低下した復水器の真空度は再び上昇しは
じめる。そして、上記真空度が前記規定真空値に
なると、AND回路４４が作用し、そのAND回路
４４とOR回路３８との出力信号によつてAND回
路４６を経て逆洗指令信号が逆洗低速回路５１に
入力される。一方、このときNOT回路４８が作
用しなくなつてAND回路４２は不作用状態とな
り、逆洗高速指令信号は解除される。そのため、
逆洗弁駆動装置は逆洗低速回路５１による制御下
におかれ、逆洗弁１０は逆洗方向にウオータハン
マ現象が生じない程度の低速で切換が完了するま
で回動され、復水器は完全に逆洗状態となる。す
なわち、復水器１の冷却水の流れは、第７図に実
線矢印で示す方向から点線矢印で示す方向に切換
えられる。

一方、逆洗状態から正洗状態への切換において
も、制御スイツチ３２を投入すると、前述と同様
にAND回路４３，４７が順次作用し、逆洗弁開
度が中間開度以上となりかつ復水器真空が規定真
空以上となると、逆洗弁の動作速度が高速から低
速へと変化せしめられる。

このようにして、正洗状態から逆洗状態への逆
洗弁の切換或はその逆の切換時において、復水器
真空がタービントリツプ制限真空以下になること
を防止するとともに、切換完了前のウオータハン
マ現象の発生を防ぐことができる。

第９図は本発明の他の実施例を示す図であつ
て、AND回路４６と逆洗低速回路５１との間、
およびAND回路４７と正洗低速回路５３との間
には、それぞれOR回路５４，５５が介装せしめ
られており、両OR回路５４，５５の一入力端に
はそれぞれ自己保持回路５６，５７の出力端が接
続されている。

しかして、逆洗弁が一度低速での操作を選択さ
れた後は、たとえ復水器の真空度が低下して低速
操作の条件が成立しなくなつても、低速操作が継
続される。したがつて、低速操作になつた後に何
らかの原因で復水器の真空度が急激に低下して
も、再び高速操作に移行することがなく、逆洗弁
等のウオータハンマ現象からの保護を行なうこと
ができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては上記構
成によつて逆洗弁の運転状態切換に際し、逆洗弁
の位置検出器からの逆洗弁の弁変位点を過ぎたこ
とを示す信号および真空検出器からの復水器の設
計真空度とタービントリツプ制限真空開度間の規
定真空度より高い信号を受けるまでは、逆洗弁を
復水器真空がタービントリツプ制限真空度以下に
低下しないように高速で作動せしめ、それ以後は
冷却水管等にウオータハンマ現象が発生しない程
度に低化させるようにしたので、逆洗弁の切換動
作時に、復水器真空度がタービントリツプ制限真
空度以下になることを防止することができ、逆洗
運転開始前等にその都度プラントの負荷を低減せ
しめるような必要がなく、また切換時間も短縮で
き、プラント効率の低下を防止することができ
る。しかも切換弁の作動後半においてウオータハ
ンマ現象が発生することもなく、プラントの安全
性も確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は逆洗弁を有する復水器冷
却水系統の作動説明図、第３図は逆洗弁の中間開
度位置を示す冷却水の流れ状態説明図、第４図は
逆洗弁の弁変位に対する冷却水流量変化線図、第
５図ａ，ｂ，ｃはそれぞれ従来の復水器における
正洗運転或は逆洗運転時の冷却水の流れを示す説
明図、第６図ａは逆洗弁動作時における復水器へ
の冷却水流量変化線図、第６図ｂは冷却水流量変
化に対応する復水器真空変化線図、第７図は本発
明の一実施例における逆洗運転制御装置の概略系
統図、第８図は本発明における制御信号発生器の
ブロツク線図、第９図は本発明の他の実施例にお
ける制御信号発生器のブロツク線図である。 １……復水器、２ａ……入口水室、２ｂ……出
口水室、５……管束、１０……逆洗弁、２０……
復水器真空検出器、２１……逆洗弁駆動装置、２
３……逆洗弁位置検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １管束でかつ冷却水折流数が２パスである復
   水器の逆洗運転制御装置において、その復水器の
   真空度を検出する真空検出器と、四方切換弁から
   なる逆洗弁の作動位置検出器と、上記逆洗弁の切
   換に際し、上記作動位置検出器からの逆洗弁の弁
   変位点を過ぎたことを示す信号および上記真空検
   出器からの復水器の設計真空度とタービントリツ
   プ制限真空度間に設定した規定真空度より高い信
   号を受けるまでは、逆洗弁を復水器真空度がター
   ビントリツプ制限真空度以下に低下しないように
   高速で作動せしめ、それ以後は冷却水管等にウオ
   ータハンマ現象が発生しない程度の低速度で作動
   せしめるような制御信号を出力する制御信号発生
   器と、その制御信号発生器からの出力信号によつ
   て逆洗弁を作動させる逆洗弁駆動装置とを有する
   ことを特徴とする、復水器の逆洗運転制御装置。