(57)【要約】【課題】水室を分解することなく冷却管を補修することができる復水器の冷却管補修方法を提供する。【解決手段】蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修方法において、ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、前記水室内で前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、前記ドロップレットエロージョンを下側に向けた状態で、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する。【選択図】  図３Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修方法であって、
ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、
前記水室内で前記冷却管の端部を切断し、
端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、
前記ドロップレットエロージョンを下側に向けた状態で、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する
ことを特徴とする復水器の冷却管補修方法。
【請求項２】
蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修方法であって、
欠陥部が発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、
前記水室内で前記欠陥部を含めて前記冷却管の端部を切断し、
端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、
前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する
ことを特徴とする復水器の冷却管補修方法。
【請求項３】
請求項１又は２の復水器の冷却管補修方法において、前記管板の厚みに重ならないように前記管板の厚みよりも長く前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に前記補修用短管をノンフィラー溶接により接合することを特徴とする復水器の冷却管補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電プラントにおいてタービン排気蒸気を凝縮させる復水器の冷却管補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントにおけるタービン排気蒸気は、一般に復水器内部に設けた多数の冷却管からなる管巣に導かれ、冷却管内部を流れる冷却液との熱交換により凝縮される。冷却管の両端は管板で固定されており、管板に接続された水室を介して冷却管内部に冷却液が供給される。冷却管は、耐腐食性に優れたチタンを材料とすることが多く、伝熱効率の観点から肉厚０．４〜０．７ｍｍ程度の薄肉管に成形される。薄肉管であるため、これら冷却管には蒸気流に含まれる水滴によるエロージョン（ドロップレットエロージョン）や欠陥が生じることがあり、ドロップレットエロージョンや欠陥が生じた冷却管は止栓又は交換が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０３７１４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、止栓施工は管巣の冷却面積の減少に繋がり、止栓する冷却管が増加すると熱交換性能が要求値を下回りかねない。一方、冷却管の交換は冷却面積を維持することはできるが、冷却管の引き抜き及び挿し込みのために水室等の分解及び組み付けの作業を伴うため工数が増大してしまう。
【０００５】
本発明は、水室を分解することなく冷却管を補修することができる復水器の冷却管補修方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修において、ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、前記水室内で前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、前記ドロップレットエロージョンを下側に向けた状態で、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する。
【０００７】
また、本発明は、蒸気タービンから排出された蒸気を冷却する冷却液を通す複数の冷却管、前記複数の冷却管の両端を固定する管板、及び前記管板に接続する水室を備えた復水器の前記冷却管の補修において、ドロップレットエロージョンが発生した冷却管の両端を管板から取り外して前記水室内に引き込み、前記水室内で前記ドロップレットエロージョンを含めて前記冷却管の端部を切断し、端部を切断した前記冷却管に補修用短管を継ぎ足して前記冷却管を切断前の長さに戻し、前記補修用短管を継ぎ足した冷却管の両端を前記管板に固定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水室を分解することなく復水器の冷却管を補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】復水器の模式図である。
【図２Ａ】管板に対する冷却管の固定部の一例の概略図である。
【図２Ｂ】管板に対する冷却管の固定部の他の例の概略図である。
【図３Ａ】冷却管にドロップレットエロージョンが発生した様子を表した図である。
【図３Ｂ】第１実施形態に係る補修方法の説明図である。
【図３Ｃ】第１実施形態に係る補修方法の説明図である。
【図４Ａ】冷却管に欠陥部が発生した様子を表した図である。
【図４Ｂ】第２実施形態に係る補修方法の説明図である。
【図４Ｃ】第２実施形態に係る補修方法の説明図である。
【図５】補修用短管の接合に用いる溶接装置の一構成例の模式図である。
【図６】補修用短管の接合に用いる溶接装置の他の構成例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（復水器）
図１は復水器の模式図である。図１に示した復水器１は、火力発電や原子力発電等で発電機を駆動する蒸気タービン、或いはポンプ等の負荷機器を駆動する蒸気タービンで仕事をした蒸気をその本体容器２内に流入させて冷却液と熱交換させて凝縮させるものである。特に図示していないが、復水器１で凝縮された復水は蒸気タービンを駆動する蒸気を生成する蒸気発生装置に循環供給される。
【００１２】
この復水器１は、冷却管３の集合体である複数（単数の場合もある）の管巣４を本体容器２に収容して概略構成されている。本体容器２は、上部胴２ｂ及び下部胴２ｃを含む箱型の部材である。管巣４は下部胴２ｃに収容されている。上部胴２ｂは上部に開口した流入口２ａから下部胴２ｃに向かって拡径していて、流入口２ａから流入した蒸気タービン（不図示）からの蒸気流Ｓを下部胴２ｃに案内する。下部胴２ｃの図１中の左右両側には、入口側（図１中右側）及び出口側（図１中左側）の水室５ａ，５ｂが備えられている。水室５ａ，５ｂは、各冷却管３の両端を支持する管板７にそれぞれ接続し、これら管板７により下部胴２ｃの内部空間と区画されている。これら水室５ａ，５ｂには、作業者が水室５ａ，５ｂに出入りするためのマンホール５Ａが設けられている。
【００１３】
本例において、蒸気流Ｓは図１における上から下へ向かい、流入口２ａは本体容器２の上方に開口して設けられている。また、下部胴２ｃの底部は、管巣４によって復水（凝縮）された復水を貯留するホットウェル６に接続されている。ホットウェル６の底部には、復水を流出させる流出口（図示せず）が少なくとも１つ備えられている。流出口から出た復水は、一部が復水管を介して蒸気発生装置（図示せず）に戻される。
【００１４】
管巣４を構成する各冷却管３は流入口２ａから流入する蒸気流Ｓを横切る方向（本例では水平方向）に延在している。冷却管３には、蒸気流Ｓを冷却し凝縮するための冷却液（例えば海水や工業用水等）が矢印Ｗに示したように入口側の水室５ａから出口側の水室５ｂへと方向に流通する。
【００１５】
（冷却管）
図２Ａは管板７に対する冷却管３の固定部の概略図である。この図に示したように、冷却管３の端部は治具（不図示）により内側から押し広げられた拡管部３ａとなっておいる。この拡管部３ａが管板７に設けた貫通孔７ａの内壁を押圧することによって、管板７に冷却管３の端部が固定されている。同図に示した管板７は冷却管３と同材質の金属のクラッド７ｂを有する例であるが、図２Ｂに示したように管板７が冷却管３と同材料の無垢材で構成される場合もある。次に、図２Ａの構成例を例に挙げて冷却管補修方法の実施形態について説明するが、図２Ｂの構成例についても同様の手順で冷却管を補修することができる。
【００１６】
（第１実施形態）
図３Ａは冷却管３にドロップレットエロージョンが発生した様子を表した図である。ドロップレットエロージョン１４は蒸気流Ｓに含まれる水滴が冷却管３に衝突することにより発生する。蒸気流Ｓは冷却管３に上方から衝突するので、冷却管３の上半側に発生する。この冷却管３のドロップレットエロージョン１４が冷却管３の管壁を破るに至っていない場合、ドロップレットエロージョン１４を含む部分（中央部３Ａ）を残して冷却管３を補修する。本実施形態による冷却管の補修は、作業者がマンホール５Ａを開けて水室５ａ，５ｂ内に入って行うものである。
【００１７】
具体的には、まずドロップレットエロージョン１４が発生した冷却管３の両端を管板７から工具を用いて取り外し、一方の水室５ａ内に冷却管３の一端を引き込んで水室５ａ内でこの冷却管３の一端部（図３Ａでは右端部）を切断する（図３Ｂ）。切断方法は、例えばレーザ切断やガス切断等である。その際、後述する補修用短管１３の接合部２０（図３Ｃ）が管板７の厚みに重ならないように、管板７の厚みよりも長く冷却管３の端部を切断する。そして、一端部を切断した冷却管３（中央部３Ａ）に補修用短管１３を継ぎ足して冷却管３を切断前の長さに戻す。補修用短管１３は、冷却管３と同一の管材を、切断前の冷却管３の長さと中央部３Ａの長さとの差分程度の長さに切断して形成した部材である。補修用短管１３の長さＬは、補修後に補修用短管の接合個所２０が管板７の厚みに重ならないよう、管板７の厚みより少し厚い程度（例えば１５０ｍｍ程度）が好ましい。また、補修用短管１３の継ぎ足しは溶接によるが、ノンフィラー溶接が好ましい。その際に用いる溶接装置については後に図５及び図６を用いて説明する。水室５ａ又は５ｂ内の制約されたスペースでは一度の補修用短管１３の接合で冷却管３の長さを元通りにできない場合、複数回に分けて補修用短管１３を継ぎ足しても良い。
【００１８】
その後、他方の水室５ｂに移動して水室５ｂ内に冷却管３の他端を引き込み、以上と同様の手順で冷却管３の他端部を補修用短管１３で置換する。冷却管３の両端に補修用短管１３を接合する場合、それら補修用短管１３の長さＬは勿論同一である必要はない。
【００１９】
最後に、補修用短管１３を継ぎ足した冷却管３を反転（回転）させて、蒸気流Ｓがドロップレットエロージョン１４に直接当たらないようにドロップレットエロージョン１４を下側に向け、この状態で冷却管３の両端を管板７に固定する。管板７に対する補修用短管１３の固定方法は、所定の工具により内側から補修用短管１３を押し広げて管板７の貫通孔７ａに押圧させることにより行う。
【００２０】
（第２実施形態）
第１実施形態ではドロップレットエロージョン１４を残して冷却管３を補修する場合を例に挙げて説明した。それに対し、第２実施形態は、図４Ａに示したように亀裂等の冷却液の漏洩を許容する欠陥部１１が冷却管３に存在する場合、その欠陥部１１を除去して冷却管３を補修する例である。作業者が水室５ａ，５ｂ内で施工する点は第１実施形態と同様である。
【００２１】
本実施形態においても、まず水室５ａ，５ｂに入って冷却管３の両端を管板７から取り外して一方の水室５ａ又は５ｂの内部に冷却管３の一端を引き込み、水室５ａ又は５ｂ内で欠陥部１１を含む一端部を切断し除去する（図４Ｂ）。切断方法は第１実施形態と同様である。そして、欠陥部１１を除去した冷却管３の中央部３Ａに対して、水室５ａ又は５ｂ内で補修用短管１３を継ぎ足して冷却管３を切断前の長さに戻す。この工程も第１実施形態と同様である。欠陥部１１を除去した後の中央部３Ａの長さや水室５ａ又は５ｂのスペース上の制約により、１本の補修用短管１３の接合では冷却管３の長さが元に戻らない場合、複数の補修用短管１３を継ぎ足していくことになる。この場合、接合個所２０が後々管板７の厚みに重ならないように、最後に継ぎ足す補修用短管１３の長さＬを管板７の厚みより少し長い程度（例えば１５０ｍｍ程度）にすることが好ましい。補修用短管１３の継ぎ足しの方法も第１実施形態と同様である。
【００２２】
その後、他方の水室５ｂに移動して水室５ｂ内に冷却管３の他端を引き込み、第１実施形態と同様の手順で冷却管３の他端部を補修用短管１３で置換する。冷却管３の両端に補修用短管１３を接合する場合、それら補修用短管１３の長さＬは勿論同一である必要はない。
【００２３】
最後に、補修用短管１３を継ぎ足した冷却管３の両端を管板７に固定する。固定方法も第１実施形態と同様である。補修後の冷却管３においては欠陥部１１が除去されているので、第１実施形態のように冷却管３の外周面の向きを調整する必要はない。
【００２４】
（溶接装置）
図５は補修用短管１３の接合に用いる溶接装置の一構成例の模式図である。図５に示した溶接装置は、溶接機３０とシールドガス供給装置３１を備えている。溶接機３０は、冷却管３の外周面に対して一定距離を保って先端を対向させた姿勢でトーチ３６が冷却管３の外周を周回するように構成されている。シールドガス供給装置３１は冷却管３の内部に挿入できるように細長く形成されている。このシールドガス供給装置３１にはシール３２が備わっている。
【００２５】
この溶接装置を用いて補修用短管１３を接合する場合、接合部２０にトーチ３６が対向するように溶接機３０を冷却管３に設置する。そして、冷却管３の内部にこの冷却管３の端部からスポンジボール３５を入れ、棒状の工具等を用いて接合部２０を越える位置までスポンジボール３５を押し込む。スポンジボール３５は冷却管３の内径よりも直径が大きいものを用いる。続いてシールドガスの供給口部が接合部２０付近に来るように、冷却管３の内部にシールドガス供給装置３１を挿入する。シールドガス供給装置３１と溶接機３０を設置する順番は逆でも良い。これにより、冷却管３の中空部において接合部２０に臨む空間がスポンジボール３５及びシール３２により区画される。その後シールドガス供給装置３１からシールドガスＧを供給しつつ、溶接機３０のトーチ３６により溶接を施工して補修用短管１３を接合する。スポンジボール３５とシール３２により空間を仕切ることにより、シールドガスが冷却管３の端部から抜けることを抑制できる。スポンジボール３５は使用後にフック等で引き出すなり棒や水で押し出すなりして取り除く。
【００２６】
図６は補修用短管１３の接合に用いる溶接装置の他の構成例の模式図である。図６に示した溶接装置は、溶接機３４とシールドガス保持器３３を備えている。溶接機３４は、冷却管３に挿入され、冷却管３の内周面に対して一定距離を保って先端を対向させた姿勢でトーチ３６が冷却管３の内周面に沿って周回するように構成されている。シールドガス保持器３３は冷却管３の溶接個所２０の外周を覆う空間を形成する。
【００２７】
この溶接装置を用いて補修用短管１３を接合する場合、接合部２０にトーチ３６が対向する位置に来るように溶接機３４を冷却管３に挿入し、シールドガス保持器３３を冷却管３の外周部に設置する。シールドガス保持器３３と溶接機３４を設置する順番は逆でも良い。その後シールドガス保持器３３により接合部２０の周囲に形成した空間にシールドガス供給装置（不図示）からシールドガスを供給しつつ、溶接機３４のトーチ３６により溶接を施工して補修用短管１３を接合する。シールドガス保持器３３を冷却管外側に設置することによって冷却管３の外側にシールドガスを供給できる。
【００２８】
冷却管は薄肉管であるため、図５及び図６に示した溶接装置ではノンフィラー溶接を採用した。溶接に際しては接合する管材（補修用短管１３とこれを接合する冷却管３）の軸がずれないよう溶接機３０（図５参照）やシールドガス保持器３３（図６参照）には芯出し機能を持たせてある。つまり、溶接機３０（図５参照）やシールドガス保持器３３（図６参照）で保持された２本の管材は互いの中心線が一致するようになっている。
【００２９】
なお、図５や図６の例ではトーチ３６が冷却管３に対して移動する構成としたが、定位置にあるトーチ３６に対して冷却管３を回転させる構成の溶接装置を適用することもできる。但し、冷却管３は直径に対して長尺であるため、好ましいのは、静止する冷却管３に対してトーチ３６を移動させる溶接装置である。
【００３０】
（効果）
冷却管３にドロップレットエロージョン１４や欠陥部１１が生じた際、切断した冷却管３に少なくとも１本の補修用短管１３を継ぎ足すことによって、冷却管３を止栓することなく、また水室５ａ，５ｂを分解することなく冷却管３を補修することができる。水室５ａ，５ｂを分解しないため、冷却管３の補修作業の工数を大幅に削減することができ、かつ補修作業を容易化することもできる。
【００３１】
また、実験の結果、第１及び第２実施形態の冷却管補修方法により補修した冷却管は素管時の化学成分及び機械的性質の要求値を満足し、また要求される疲労強度を有していることが本願発明者等によって確認されている。接合部２０においてもノンフィラー溶接によるビード寸法が要求値を満足し、素管と同等に扱えることが確認されている。
【符号の説明】
【００３２】
１…復水器、３…冷却管、３ａ…端部、３Ａ…中央部、５ａ，５ｂ…水室、７…管板、１１…欠陥部、１３…補修用短管、１４…ドロップレットエロージョン、２０…接合部、Ｓ…蒸気流
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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