(57)【要約】【課題】プラント負荷が急激に変化した時においても、ポンプのNPSH余裕を確保でき、プラントを小型化できる給水システムを提供する。【解決手段】蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される脱気器１と、脱気器１からボイラー等へ液状作動流体が給送される給水ブースターポンプ３と、給水ブースターポンプ３に直列に接続され、給水ブースターポンプから液状作動流体が給送される給水メインポンプ４と、蒸気タービンを含むプラントの事故発生に伴う緊急負荷減少運転の開始時にポンプの回転速度を所定の値に移行させるように給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４の少なくとも一方の吐出量を低減する制御装置６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される貯蔵タンクと、
当該貯蔵タンクからボイラー等へ液状作動流体が給送される第１のポンプと、
当該第１のポンプに直列に接続され、当該第１のポンプから液状作動流体が給送される第２のポンプと、
前記蒸気タービンを含むプラントの事故発生に伴う緊急負荷減少運転の開始時にポンプの回転速度を所定の値に移行させるように前記第１のポンプと前記第２のポンプの少なくとも一方の回転速度を低減する制御装置とを備える、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項２】
請求項１に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕に基づいて前記第１のポンプの回転速度を低減する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項３】
請求項１に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が第１閾値以上のときに前記第１のポンプの回転速度を低減する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項４】
請求項３に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値未満のときに前記第１のポンプの回転速度を増加する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項５】
請求項１に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が第１閾値未満のとき、または、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が第２閾値未満のときに、前記第２のポンプの回転速度を低減する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項６】
請求項５に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値以上のとき、かつ、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第２閾値以上のときに、前記第２のポンプの流量を最上位制御出力値の流量に設定する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項７】
請求項３に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値未満のとき、または、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が第２閾値未満のときに、前記第２のポンプの回転速度を低減する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項８】
請求項７に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値以上のとき、かつ、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第２閾値以上のときに、前記第２のポンプの流量を最上位制御出力値の流量に設定する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項９】
請求項３に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕を、前記第１のポンプの入口部における温度、前記第１のポンプの入口部における圧力、前記第１のポンプの回転速度、前記第２のポンプの回転速度、及び前記第２のポンプの出口部の流量に基づいて演算する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項１０】
請求項５に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、
前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕を、前記第１のポンプの入口部における温度、前記第１のポンプの入口部における圧力、前記第１のポンプの回転速度、前記第２のポンプの回転速度、及び前記第２のポンプの出口部の流量に基づいて演算し、
前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕を、前記第１のポンプの入口部における温度、前記第１のポンプの入口部における圧力、前記第１のポンプの回転速度、及び前記第２のポンプの出口部の流量に基づいて演算する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項１１】
請求項１に記載の給水システムにおいて、
前記第１のポンプは前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕を大きくする、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の給水システムにおいて、
前記貯蔵タンクが脱気器で、
前記第１のポンプが給水ブースターポンプで、
前記第２のポンプが給水メインポンプである、
ことを特徴する給水システム。
【請求項１３】
請求項１１に記載の給水システムにおいて、
前記貯蔵タンクが復水器で、
前記第１のポンプが復水メインポンプで、
前記第２のポンプが復水ブースターポンプである、
ことを特徴する給水システム。
【請求項１４】
請求項１に記載の給水システムを備える発電プラント。
【請求項１５】
蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される貯蔵タンクと、当該貯蔵タンクからボイラー等へ液状作動流体が給送される第１のポンプと、当該第１のポンプに直列に接続され、当該第１のポンプから液状作動流体が給送される第２のポンプとを備える給水システムの運転方法において、
前記蒸気タービンを含むプラントの事故発生に伴う緊急負荷減少運転の開始時にポンプの回転速度を所定の値に移行させるように前記第１のポンプと前記第２のポンプの少なくとも一方の回転速度を低減する、
ことを特徴とする給水システムの運転方法。
【請求項１６】
蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される貯蔵タンクから液状作動流体が給送される第１のポンプ、及び、当該第１のポンプから液状作動流体が給送される第２のポンプの少なくとも一方の回転速度を制御する制御装置を備える給水システムの制御プログラムが記録された記録媒体において、
前記制御プログラムは、前記蒸気タービンの緊急負荷減少運転の開始の発生時に前記第１のポンプと前記第２のポンプの少なくとも一方の回転速度を低減する処理を前記制御装置に実行させる、
ことを特徴とする給水システムの制御プログラムが記録された記録媒体。
【請求項１７】
請求項３に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値未満のとき、または、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が第２閾値未満のときに、前記第２のポンプの下流側の流量を低減する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第１閾値以上のとき、かつ、前記第１のポンプのＮＰＳＨ余裕が前記第２閾値以上のときに、前記第２のポンプの下流側の流量を最上位制御出力値の流量指令値に向かうように制御される
ことを特徴とする給水システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプの下流側の流量を、前記第２のポンプの回転速度により制御する、
ことを特徴とする給水システム。
【請求項２０】
請求項１８に記載の給水システムにおいて、
前記制御装置は、前記第２のポンプの下流側の流量を、前記第２のポンプの下流側に設けた流量調節弁の開度により制御する、
ことを特徴とする給水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給水システム、発電プラント、給水システムの運転方法及び給水システムの制御プログラムが記録された記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンを含む発電プラントには脱気器を備えるものがある。この種のプラントでは、ボイラーで発生させた蒸気により、発電機に連結した蒸気タービンを駆動し発電している。そして、蒸気タービンを駆動させた蒸気は復水器で冷却されて復水となり、復水ポンプにより圧送される。圧送された復水は、加熱器で加熱された後、脱気器へ流入する。脱気器で非凝縮性ガスが除去された復水は、降水管を介して給水ブースターポンプに送られる。給水ブースターポンプは復水を給水メインポンプに圧送し、給水メインポンプはボイラーに復水を圧送する。給水ブースターポンプは脱気器の下方に設けられ、脱気器に溜まった復水が降水管を介して給水ブースターポンプに下降するようになっている。
【０００３】
特許文献１には、給水ポンプが停止した時、脱気器の上流に設けられた低圧給水加熱器で加熱される前の復水（冷水）を、脱気器を経由することなく降水管に直接注入する管（バイパス管）と、このバイパス管に設けられた冷水注入弁とを備えたボイラー給水装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２１３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたボイラー給水装置では、バイパス管に設けた冷水注入弁を急開して、脱気器内の復水よりも低温の復水（冷水）を、バイパス管を介して降水管に直接注入することで、給水ポンプ入口部での給水の自己蒸発現象によるポンプキャビテーションの発生と、降水管でのウォーターハンマーの発生の防止を図っている。しかし、特許文献１に記載されたボイラー給水装置では、バイパス管や冷水注入弁の追加が必要でプラントを小型化することが難しい。
【０００６】
また、緊急負荷減少運転（例えば、事故、プラント停止）時のように何らかの原因でプラント負荷が急激に低下して脱気器内の圧力が低下した時にも、給水ブースターポンプ内や給水メインポンプ内の圧力が飽和水蒸気圧を下回ってキャビテーションが発生することがないように、脱気器と給水ブースターポンプ及び給水メインポンプとの高低差は充分確保（例えば数十メートル）する必要がある。この観点からもプラントは大規模となり莫大な建設費用が必要となる。上記の課題は、復水メインポンプと復水ブースターポンプにより復水器から脱気器に復水を供給する給水システムにも当て嵌まる。
【０００７】
本発明の目的は、プラント負荷が急激に変化するような緊急負荷減少時においてもポンプの余裕を確保でき、プラントを小型化できる給水システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される貯蔵タンクと、当該貯蔵タンクからボイラー等へ液状作動流体が給送される給水ブースターポンプ（第１のポンプ）と、当該第１のポンプに直列に接続され、当該第１のポンプから液状作動流体が給送される給水メインポンプ（第２のポンプ）と、プラント等の事故の発生に伴う緊急負荷減少運転の開始時にポンプの回転速度を所定の値に移行させるように前記第１のポンプと前記第２のポンプの少なくとも一方の回転速度を低減する制御装置とを備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラント負荷が急激に変化した場合でも、ポンプのＮＰＳＨ余裕（後述）を確保でき、プラントを小型化できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態による給水システムの構成を示す図である。
【図２】脱気器頂部からの高低差と水頭圧の関係を示すグラフであり、（ａ）は従来の給水システムの場合、（ｂ）は本発明の第１の実施形態による給水システムの場合、を示す。
【図３】ブースターポンプの各回転速度における流量と必要NPSHの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施形態による給水ブースターポンプの電動機制御装置の構成図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による給水システムの構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による給水ブースターポンプ制御装置の構成と給水システムの回路を示す概略図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による給水システムの構成を示す概略図である。
【図８】本発明の第３の実施形態による給水メインポンプ制御装置の構成と給水システムの回路を示す概略図である。
【図９】本発明の実施形態による給水システムを用いた蒸気タービンプラントの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を用いて、本発明の第１〜第３の実施形態による給水システムの構成及び動作について説明する。なお、各図において、同一符号は同一部分を示す。
【００１２】
本発明の実施形態による給水システムを用いた蒸気タービンプラントの模式図を図９に示す。蒸気タービンプラント１００は、復水を加熱して蒸気を発生するボイラー１０１と、ボイラー１０１に供給された給水を高温高圧の蒸気に加熱する過熱器１０２と、過熱器１０２からの蒸気によって駆動される複数の蒸気タービン（例えば図示の超高圧タービン１０３と、高圧タービン１０５と、中圧タービン１０６と、低圧タービン１０７）と、蒸気タービン（例えば図示の超高圧タービン１０３と、高圧タービン１０５）から排気された蒸気を再熱する再熱器１０４と、各蒸気タービンを駆動した蒸気を復水する復水器１０８と、復水器１０８の復水を圧送する復水メインポンプ１０９と、復水メインポンプ１０９からの復水を低圧給水加熱器１１１に圧送する復水ブースターポンプ１１０と、復水ブースターポンプ１１０から圧送される復水を加熱する低圧給水加熱器１１１と、脱気器１と、脱気器１から給水を圧送する給水ブースターポンプ３と、給水ブースターポンプ３からの給水をボイラー１０１に圧送する給水メインポンプ４と、給水メインポンプ４の駆動源である給水蒸気タービン７と、給水メインポンプ４から吐出された給水を加熱する高圧給水加熱器１１２と、熱交換器である節炭器１１３及び蒸発器１１４と、蒸気タービン（例えば図示の超高圧タービン１０３と、高圧タービン１０５と、中圧タービン１０６と、低圧タービン１０７）によって駆動される発電機１１５と、を構成部材として備えている。図９には蒸気タービンとして超高圧タービン１０３を含んだ構成としているが、超高圧タービン１０３がない構成としてもよい。
【００１３】
なお、図９では互いに直列接続された給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４を１組のみ記載しているが、これらと同様に直列接続された給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４が複数組並列接続されている。また、給水メインポンプ４の上流に給水ブースターポンプ３を設けているのは、給水ブースターポンプ３により給水メインポンプ４の入口部の水頭圧を高めて、給水メインポンプ４においてキャビテーションが発生し難くするためである。
【００１４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態による給水システム１０は、図１に示すように、脱気器１と、降水管２と、給水ブースターポンプ３と、給水メインポンプ４と、電動機５と、電動機制御装置６と、給水蒸気タービン７と、加減弁８と、給水流量制御装置９と、を有する。
【００１５】
脱気器１は、脱気器１内の圧力（飽和蒸気圧）に相当する飽和温度まで蒸気タービンの液状作動流体（復水）を加熱することで当該液状作動流体中の非凝縮性ガスを除去する機器である。脱気器１には、復水器１０８（図９参照）からの復水、中圧タービン１０６（図９参照）からの抽気蒸気、高圧給水加熱器１１２からのドレンが流入する。そのようなことにより、脱気器１では、復水と抽気蒸気とドレンが混合され、これらの液状作動流体（復水）から非凝縮性ガスが除去される。また、脱気器１では、通常、これらが混合することにより飽和状態となっており、作動流体は汽相部と液相部に分離している。
【００１６】
降水管２は、脱気器１の下部の出口部と給水ブースターポンプ３の入口部を連通し、脱気器１から給水ブースターポンプ３に流体を給送する管である。給水ブースターポンプ３は、給水メインポンプ４を補助するポンプで、降水管２から給送された流体を給水メインポンプ４に圧送する。給水メインポンプ４は、給水ブースターポンプ３から送られてきた流体をボイラー１０１等に圧送するポンプである。
【００１７】
電動機５は、給水ブースターポンプ３を駆動する装置である。電動機制御装置６は電動機５の回転速度を制御する装置である。給水蒸気タービン７は、中圧タービン１０６の抽気蒸気を利用して給水メインポンプ４を駆動する装置である。中圧タービン１０６からの抽気蒸気が流下する配管（抽気配管）には給水蒸気タービン７を回転する蒸気の流量を調節する加減弁８が設けられている。加減弁８の弁開度は給水流量制御装置９によって制御される。すなわち、給水流量制御装置９によって加減弁８の開度を制御することで、給水メインポンプ４の吐出量が制御可能な構成となっている。なお、給水流量制御装置９は、プラント出力に合わせてプラント全体を統括する制御装置である最上位制御装置ＨＣからの指令値に従う構成となっている。
【００１８】
図２（ａ）及び（ｂ）は、脱気器１の頂部からの高低差（鉛直方向距離）と水頭圧（ヘッド）の関係を示すグラフで、縦軸は圧力、横軸は脱気器１の頂部からの高低差を示す。また、実線は定格運転時などの通常時を、点線は緊急負荷減少運転（ランバック運転）などにより定格運転時と比較して脱気器１の圧力が低下した過渡変化時を示す。
【００１９】
図２（ａ）は、脱気器１と給水ブースターポンプ３及び給水メインポンプ４との高低差を充分確保した従来の給水システムの場合の高低差と水頭圧の関係を示すグラフで、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差（Ｃ−Ｄ間の高低差）は、過渡変化時でも給水ブースターポンプ３内部のインペラーの最低圧力部（Ｅ）の水頭圧Pirが給水ブースターポンプ３内の飽和蒸気圧Ps以上に確保されるように例えば約２０ｍと大きくなっている。
【００２０】
図２（ａ）に示すＡ−Ｂ間の実線グラフは、図１の脱気器１の頂部（Ａ）から脱気器１の液面（Ｂ）までの水頭圧の変位を示す。上記のとおり、脱気器１内は飽和状態で、汽相部は蒸気が充満している。蒸気の密度は水の密度に比べてはるかに小さく、蒸気の静水頭も水の静水頭と比べて小さいことから、Ａ−Ｂ間の汽相部の圧力Paは実線で示すように飽和蒸気圧Psでほぼ一定となっている。なお、脱気器１の圧力が一定の場合、脱気器１と降水管２と給水ブースターポンプ３を流れる流体の比エンタルピは等しく、脱気器１内と降水管２内と給水ブースターポンプ３内の飽和蒸気圧Psは等しいとみなすことができる。
【００２１】
また、図２（ａ）に示すＢ−Ｃ間の実線グラフは、図１の脱気器１の液面（Ｂ）から降水管２の入口部（Ｃ）までの水頭圧の変位を示す。このＢ−Ｃ間は脱気器の液相であるため、脱気器１の液面（Ｂ）からの高低差に重力加速度と流体の密度を乗じた値がＢ−Ｃ間における水頭圧であり、その水頭圧差は脱気器１の静水頭H1となる。
【００２２】
また、図２（ａ）に示すＣ−Ｄ間の実線グラフは、図１の降水管２の入口部（Ｃ）から給水ブースターポンプ３の入口部（Ｄ）までの水頭圧の変位を示す。これは、降水管２内の水頭圧の変位であるため、降水管２の高低差に重力加速度と流体の密度を乗じた値であり、降水管２の静水頭H2となる。したがって、給水ブースターポンプ３の入口部（Ｄ）の水頭圧P3inは、下記の式（１）に示すように、脱気器１の汽相部の圧力Paと脱気器１の静水頭H1と降水管２の静水頭H2とを加算した値となる。なお、圧力損失は無視した。
P3in＝Pa＋H1＋H2‥‥‥（１）
【００２３】
また、図２（ａ）に示すＤ−Ｅ間の実線グラフは、図１の給水ブースターポンプ３入口部（Ｄ）から給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部（Ｅ）までの水頭圧の変化を示す。給水ブースターポンプ３の内部では、インペラーが高速で回転しており、それに接する水の速度も高速となるため、押し出される水の運動エネルギーに相当する速度水頭Pv3が給水ブースターポンプ３入口部（Ｄ）の水頭圧P3inから低下し、給水ブースターポンプ３内部のインペラーの最低圧力部（Ｅ）の水頭圧PiはP3inからPv3を差し引いた値となる。
【００２４】
ここで、従来の蒸気タービンプラントを含む火力発電所において、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差（Ｃ−Ｄ間の高低差）を大きくし降水管２を長くしている理由は以下の通りである。すなわち、火力発電所では、様々な過渡変化（例えば負荷遮断、ランバック、負荷変化中等）が生じ、ボイラーへの給水流量や脱気器１の圧力が変化するとともに、給水ブースターポンプ３や給水メインポンプ４のNPSH余裕（後述）が変化し得る。例えば、この種の過渡変化として、図９に図示した給水メインポンプ４とボイラー１０１に対して並列接続されている他の給水メインポンプが何らかの原因で停止すると、その停止した給水メインポンプ４に直列接続されている給水ブースターポンプ３が自動停止するとともに、機器保護等の目的から発電出力の指令値を低下させるランバック運転（ランバック操作）が行われる。これによりボイラー１０１への給水流量が減少してプラント出力が低減することにより復水温度が低下して脱気器１の汽相部の圧力がPaからParに低下する。このとき、図２（ａ）の点線で示すように給水ブースターポンプ３入口部（Ｄ）の水頭圧P3inからP3inrに低下する。そして、給水ブースターポンプ３のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pirは、P3inrから給水ブースターポンプ３の内部のインペラーにより押し出される水の運動エネルギーに相当する速度水頭Pv3rを差し引いた値となる。このとき脱気器１の汽相部の圧力の低下（Pa→Par）に伴い、脱気器１内の流体の比エンタルピｈ１も低下する。ただし、脱気器１内の流体が給水ブースターポンプ３に達するには、降水管２を通過することから、所定の時間を要し、給水ブースターポンプ３の比エンタルピｈ３は直ぐには低下しない。ｈ１とｈ３の関係は、下記の式（２）により表すことができる。
ｈ３（ｔ）＝ｈ１（ｔ−τ）‥‥‥（２）
ｈ３：給水ブースターポンプ３の比エンタルピ
ｈ１：脱気器１内の流体の比エンタルピ
ｔ：時刻
τ：流体が脱気器１を出てから給水ブースターポンプ３に到達するまでに要する時間
【００２５】
ここで、上記式のτは、上記のとおり、流体が脱気器１を出てから給水ブースターポンプ３に到達するまでに要する時間で、下記の式（３）によりに表すことができる。
τ＝Ｌ×Ｓ×ρ÷Ｆ‥‥‥（３）
Ｌ：配管の長さ
Ｓ：配管の流路断面積
ρ：流体の質量密度
Ｆ：配管通過質量流量
【００２６】
よって、時刻ｔにおける比エンタルピｈ３は、時刻ｔよりτ時間前の比エンタルピｈ１となる。したがって、給水ブースターポンプ３内の飽和蒸気圧Psは、脱気器１の圧力Paが過渡的に変化しても、その変化に即時に同期して変化しない。したがって、ポンプ内の水の飽和圧力も直ぐには低下せずにPsに保持される。一方、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部の水頭圧Piは、脱気器１の圧力の過渡的変化に即時に同期して変化する。その結果、図２（ａ）に示すように、給水ブースターポンプ３入口部の圧力P3inr(=Par+H1+H2)から、速度水頭Pv3rと飽和蒸気圧Psを差し引いた値であるNPSH余裕は一時的に減少し、場合によっては負の値をとってキャビテーションが発生するおそれがある。この対策として、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差（Ｃ−Ｄ間の高低差（H2））を充分大きくすることで、過渡変化中もNPSH余裕を０（ゼロ）以上に保持することが行われる。すなわち、NPSH余裕の確保のために発電所の建屋の高さを高くしたり、土地を深く掘り下げたりする必要があり、その分コストが発生する。
【００２７】
脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差（Ｃ−Ｄ間の高低差（H2））を大きく確保した場合には、前述のように図２（ａ）の点線に示す過渡変化時にもNPSH余裕が０以上となり、脱気器１の汽相部の圧力が低下した直後であっても、給水ブースターポンプ３内の水頭圧Pirは飽和蒸気圧Ps以上となり、キャビテーションの発生を防止できる。なお、給水流量が低下するような過渡変化後、脱気器１の圧力が一定となった場合、脱気器１と降水管２と給水ブースターポンプ３を流れる流体の比エンタルピは等しく、脱気器１内と降水管２内と給水ブースターポンプ３内の飽和蒸気圧Psは等しいとみなすことができることから、脱気器１内の比エンタルピｈ１が低下した流体が給水ブースターポンプ３に到達すると飽和蒸気圧は低下するため、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部のNPSH余裕は、図３に示すように事象発生前と同等の値に復帰する（必要NPSHの流量依存性が小さいため）。
【００２８】
一方、図２（ｂ）は、本発明の第１の実施形態による給水システムの場合を示し、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差が図２（ａ）に示した従来の給水システムの場合よりも小さくなっている。図２（ｂ）に示すＡ−Ｂ間とＢ−Ｃ間の実線グラフは、図１の脱気器１の汽相部位（Ａ）から脱気器１の液面（Ｂ）までの水頭圧の変位と図１の脱気器１の液面（Ｂ）から降水管２の入口部（Ｃ）までの水頭圧の通常時の変位を示し、上記の図２（ａ）に示すＡ−Ｂ間とＢ−Ｃ間の実線グラフと同一であるため説明を省略する。
【００２９】
図２（ｂ）に示すＣ−Ｄ'間の実線グラフは、図１の降水管２を図２（ａ）に示した従来の長さより短くした場合の入口部（Ｃ）から給水ブースターポンプ３の入口部（Ｄ'）までの水頭圧の通常時の変位を示す。これのＣ−Ｄ'間の水頭圧は、図２（ａ）に示す従来の給水システムの場合と同様に、降水管２内の水頭圧の変位である。この降水管２内の水頭圧の変位は、図２（ａ）に示す従来の給水システムの場合と同様に、降水管２の入口部（Ｃ）から給水ブースターポンプ３の入口部（Ｄ'）までの高低差に重力加速度と流体の密度を乗じた値である。ただし、降水管の高低差が小さくなっているため、降水管２の静水頭H2'は、図２（ａ）に示す従来の給水システムの場合の降水管２の静水頭H2より小さくなる。
【００３０】
また、図２（ｂ）に示すＤ'−Ｅ'間の実線グラフは、図１のブースターポンプ３入口部（Ｄ'）からブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部（Ｅ'）までの水頭圧の通常時の変化を示す。Ｄ'−Ｅ'間の高低差は従来の給水システムの場合のＤ−Ｅ間の高低差と同一となる。
【００３１】
ここで、脱気器１の汽相部の圧力Paが、ランバック運転などによりParに低下すると、図２（ｂ）に示す点線のように、給水ブースターポンプ３入口部（Ｄ'）の水頭圧P3'inはP3'inr(=Par+H1+H2')に低下する。そして、給水ブースターポンプ３のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pi'rは、P3'inrから速度水頭Pv3rを差し引いた値となり、給水ブースターポンプ３入口部の圧力P3'inrから、速度水頭Pv3rを差し引いた値は飽和蒸気圧Psより小さくなる。すなわち、給水ブースターポンプ３入口部（Ｄ'）の水頭圧P3'inrから速度水頭Pv3r差し引いた値である給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部（Ｅ'）の水頭圧Pi'rから飽和蒸気圧Psを差し引いた値であるNPSH余裕は０より小さく、負の値となる。
【００３２】
このように、NPSH余裕が０より低くなる、つまり、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pi'rが飽和蒸気圧Psより小さくなってしまうと、給水ブースターポンプ３内でキャビテーションが発生し、給水ブースターポンプ３を損傷してしまう可能性がある。
【００３３】
このようなことから、降水管２（Ｃ−Ｄ間）の静水頭H2を、過渡変化時の圧力低下幅(Pa-Par)に速度水頭Pv3rを加算し、脱気器の水頭H1を減じた値より大きくし、NPSH余裕が０以上となるように大きく、すなわち、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差を大きくする必要がある。
【００３４】
ここで、給水ブースターポンプ３入口部の圧力P3inから、速度水頭Pv3と飽和蒸気圧Psを減算した値は、上記のとおり給水ブースターポンプ３の「NPSH余裕」と呼ばれる。この「NPSH余裕」は、ポンプがキャビテーションを起こし易いか否かを表わす指標であり、ポンプのインペラーの最低圧力部の水頭圧Piからポンプ内の飽和蒸気圧Psを差し引いた値である。なお、NPSHとは、Net Positive Suction Headの略であり、正味吸込ヘッドなどと称されることがある。
【００３５】
したがって、「NPSH余裕」を計算することによりキャビテーションの有無を判断することができる。すなわち、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部の水頭圧Piが飽和蒸気圧Ps以上である「NPSH余裕≧０」の場合には、キャビテーションが発生する可能性が低いと考えられる。一方、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部の水頭圧Piが飽和蒸気圧Psより小さい「NPSH余裕＜０」の場合には、キャビテーションが発生する可能性が高いと考えられる。
【００３６】
また、インペラーの最低圧力部の水頭圧Piは、下式（４）に示されるように、給水ブースターポンプ３入口部の圧力P3inから、インペラーの回転速度Ｒｂに基づく速度水頭Pv3を差し引くことにより求めることができる。
Pi＝P3in−Pv3‥‥‥（４）
【００３７】
ここで、速度水頭Pv3は、給水ブースターポンプ３が所定の回転速度Ｒｂで稼働した時の水頭である。なお、その速度水頭は、ポンプがキャビテーションを起こさないために必要な水頭であり、キャビテーションを起こさないために必要な揚程である必要NPSH（Required NPSH：必要吸込水頭）と同等である。そこで、各回転速度における流量と必要NPSHの関係を示すグラフの一例を図３に示す。図３より、流量が減少すると必要NPSHは減少し、回転速度Ｒが減少すると必要NPSHは減少することがわかる。また、速度水頭Pv3は必要NPSHとほぼ同等であるため、式（４）は、次の式（５）に書き換えることができる。
Pi＝P3in−必要NPSH‥‥‥（５）
【００３８】
これらより、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕は、下記の式（６）となる。
NPSH余裕＝Pi−Ps＝（P3in−必要NPSH）−Ps‥‥‥（６）
【００３９】
この式（６）から、必要NPSHが小さい方が、NPSH余裕が大きくなることが分かる。また、必要NPSHを小さくするためには、上記のとおり図３から流量と回転速度の少なくとも一方を小さくすればよいことがわかる。ところが、流量を減らすとボイラーの温度が許容値を超えてしまうなどの理由から流量を減らすことは難しい。このため、本実施形態では、NPSH余裕が減少するような過渡事象時に、給水ブースターポンプ３の回転速度を適宜低下させることにより必要NPSHを低下させ、NPSH余裕を確保する。
【００４０】
すなわち、図２（ｂ）に示す点線グラフのように、脱気器１の汽相部の圧力Paがランバック運転などによりParに低下した場合に給水ブースターポンプ３の回転速度が通常時から保持されているときには、給水ブースターポンプ３のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pi'rが飽和蒸気圧Psより小さくなってしまう。そこで、本実施形態では過渡変化時には給水ブースターポンプ３の回転速度を通常時よりも低下させることにより、必要NPSH（＝速度水頭Pv3r）を減少させ、図２（ｂ）の一点鎖線で示すように給水ブースターポンプ３のインペラーの最低圧力部の水頭圧をPi'dに増加させる。すると、給水ブースターポンプ３のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pi'dは、飽和蒸気圧Psより大きくなり、キャビテーションの発生を防止することができる。
【００４１】
なお、給水ブースターポンプ３の回転速度を低下することにより吐出圧力が低下し、給水流量が所望の流量に満たなくなる虞がある。しかし、給水ブースターポンプ３の吐出圧力は給水メインポンプ４の吐出圧力に比べて十分小さいことや、必要な給水流量を出力するための回転速度に自動的に制御する機能が給水メインポンプ４の基本的な機能として備わっていることから流量の減少を補うように給水メインポンプ４の回転速度は自動的に上げられ、流量は所望の値に保持され得る。
【００４２】
次に、本発明の第１の実施形態による給水ブースターポンプ３を駆動する電動機５を制御する電動機制御装置６について説明する。図４に示すように、電動機制御装置６は、変圧器６ａと、切り替えスイッチ６ｂと、緊急負荷減少検出装置２８を備える。変圧器６ａは、交流電源ＡＰから供給される電気を変圧し、電動機５を所定の速度で回転させる機器である。切り替えスイッチ６ｂは、電動機５が変圧器６ａのコイルに接続する箇所を切り替える１極双投形スイッチで、複数の切り替えスイッチの端子６ｂＭ、６ｂＬ、６ｂＳを有する。
【００４３】
緊急負荷減少検出装置２８は、事故発生時の緊急負荷減少運転などによる蒸気タービン負荷の過渡変化の有無を検出してそのことを示す緊急負荷減少検出信号（ＯＮ信号）を発信する装置であり、その信号は切り替えスイッチ６ｂに入力されている。緊急負荷減少検出装置２８が緊急負荷減少検出信号を出力するトリガーとしては、例えば、プラントの緊急負荷減少運転（ランバック運転）が開始されたことを示すランバック運転開始信号がある。
【００４４】
通常時、切り替えスイッチ６ｂは切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＬを接続するが、過渡変化を示す信号（ＯＮ信号）が緊急負荷減少検出装置２８から入力されると切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＳを接続する。切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＳが接続されると、電動機５が接続される回路におけるコイルの巻数は切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＬが接続される場合よりも低減する。これにより電動機５に印加される電圧が低減して電動機５の回転速度が低下する。
【００４５】
蒸気発電プラントが正常に稼働し、給水ブースターポンプ３を通常の速度で回転させる場合には、緊急負荷減少検出装置２８よりＯＦＦ信号が発信され、切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＬが接続するように切り替えスイッチ６ｂが作動する。一方、蒸気発電プラントがランバック運転時のように急激に負荷が低下した場合には、緊急負荷減少検出装置２８よりＯＮ信号が発信され、給水ブースターポンプ３が低速で回転するように、切り替えスイッチの端子６ｂＭと切り替えスイッチの端子６ｂＳが接続するように切り替えスイッチ６ｂが作動する。
【００４６】
また、その切り替えのタイミングは、緊急負荷減少検出装置２８により発せられる緊急負荷減少検出信号がＯＦＦからＯＮに変化した後、タイマーなどを用いて最適なタイミングで行う。なお、低速の回転速度とタイマーの設定時間の最適値は、設計段階において、脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差などを想定し、NPSH余裕を評価できるシミュレーションにより決定する。なお、図４では電動機制御装置６は単相回路で表記されているが、交流電源ＡＰに三相交流電源を用いた三相交流回路が一般的である。
【００４７】
このように、本発明の第１の実施形態による給水システム１０は、過渡変化時に、適切なタイミングで給水ブースターポンプ３の回転速度を所定の速度まで移行させることにより、必要NPSHを通常の時より小さくできる。そのため、図２(ｂ)に示すように脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差を小さくしても、給水ブースターポンプ３内のインペラーの最低圧力部の水頭圧Pi'dを飽和蒸気圧Psより大きい値に保持でき、給水ブースターポンプ３におけるキャビテーションの発生を防止し、ポンプの運転を継続できる。
【００４８】
なお、キャビテーションの発生防止に必要な高低差は、給水ブースターポンプ３の回転速度を所定の速度まで移行させた時の速度水頭Pv3dにより求めることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態に係る給水システムについて説明する。本実施形態は、給水メインポンプ４のNPSH余裕（NPSH余裕m）がゼロ以上に確保されるようにリアルタイムにモニターしながら、給水ブースターポンプ３でもキャビテーションが発生しないよう給水ブースターポンプ３の回転速度を低下させるものである。
【００５０】
本発明の第２の実施形態による給水システム２０は、図５に示すように、脱気器１と、降水管２と、給水ブースターポンプ３と、給水メインポンプ４と、電動機５と、給水蒸気タービン７と、加減弁８と、給水流量制御装置９と、温度計２１と、圧力計２２と、回転計２３、２４と、流量計２５と、給水ブースターポンプ制御装置２６と、流量計２７と、緊急負荷減少検出装置２８と、から構成される。なお、第１の実施形態と同様に、給水蒸気タービン７は給水メインポンプ４の駆動源であり、中圧タービン１０６の抽気蒸気を利用して給水メインポンプ４を駆動している。中圧タービン１０６からの抽気蒸気が流下する配管（抽気配管）には給水蒸気タービン７を回転する蒸気の流量を調節する加減弁８が設けられている。加減弁８の弁開度は給水流量制御装置９によって制御される。すなわち、給水流量制御装置９によって加減弁８の開度を制御することで、給水メインポンプ４の回転速度が制御可能な構成となっており、その結果、給水メインポンプ４の吐出量を、最上位制御装置ＨＣからの指令値に従わせることができる。
【００５１】
給水システム２０では、脱気器１から給水ブースターポンプ３へ供給される流体（液状作動流体）の温度と圧力を温度計２１と圧力計２２で、給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４の回転速度を回転計２３、２４で、給水メインポンプ４の流量を流量計（例えばオリフィス）２５によりモニターリングする。そして、これらの測定値に基づいて給水ブースターポンプ制御装置２６により給水ブースターポンプ３を駆動する電動機５を給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４でキャビテーションが発生しないよう制御し、給水ブースターポンプ３の回転速度を制御するシステムである。
【００５２】
具体的には、温度計２１は、給水ブースターポンプ３の入口部における流体の温度T3inを測定する。圧力計２２は、給水ブースターポンプ３の入口部の圧力P3inを測定する。回転計２３は、給水ブースターポンプ３の回転速度Ｒ３を測定する。また、回転計２４は、給水メインポンプ４の回転速度Ｒ４を測定する。流量計２５は、給水メインポンプ４の出口部の流体の流量F4outを測定する。流量計２７は、複数の給水系統からボイラー１０１に圧送される流体の流量Fbinを測定する。緊急負荷減少検出装置２８は、第１実施形態の緊急負荷減少検出装置２８（図４参照）と同様に過渡変化発生時に当該事象を検出して緊急負荷減少検出信号を発信する装置であり、緊急負荷減少発生時にはＯＮ信号が、通常時にはＯＦＦ信号が、否定論理積演算装置２６ｉ（後述）に発信される。
【００５３】
給水ブースターポンプ制御装置２６には、温度計２１と、圧力計２２と、回転計２３、２４と、流量計２５の測定値が入力され、それらに基づいて給水ブースターポンプ３を駆動する電動機５は給水ブースターポンプ制御装置２６により制御される。図６に示すように給水ブースターポンプ制御装置２６は、ポンプ出口圧力計算装置２６ａと、飽和蒸気圧計算装置２６ｂと、必要NPSH計算装置２６ｃと、流体密度計算装置２６ｄと、乗算器２６ｅと、加算器２６ｆと、比較器２６ｇと、否定論理積演算装置２６ｉと、回転速度指令設定器２６ｊと、変化率制限器２６ｋと、回転速度制御装置２６ｌを備える。
【００５４】
ポンプ出口圧力計算装置２６ａは、まず回転計２３により測定された給水ブースターポンプ３の回転速度Ｒ３と、流量計２５より測定された給水メインポンプ４の出口部の流体の流量F4outより、給水ブースターポンプ３の水頭（ヘッド）H3を計算する。そして、圧力計２２により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の圧力P3inにH3を加算し、給水ブースターポンプ３の出口部の圧力P3outを計算する。なお、給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４の間の圧力損失は無視できるほど小さいため式(７)のとおり、圧力P3outは給水メインポンプ４の入口部の圧力P4inと等しいとみなすことができる。
P3out＝P4in‥‥‥（７）
ここでは、給水メインポンプ４（第２のポンプ）の入口圧力を計算により求めているが、実測して求めてもよい。
【００５５】
飽和蒸気圧計算装置２６ｂでは、温度計２１により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の温度T3inから給水ブースターポンプ３の入口部の飽和蒸気圧Ps3inを計算する。また、給水ブースターポンプ３に入った復水は、給水ブースターポンプ３でほとんど加熱されないことから、給水メインポンプ４の入口部の飽和蒸気圧Ps4inは式(８)のとおり、給水ブースターポンプ３の入口部の飽和蒸気圧Ps3inと等しいとみなすことができる。
Ps3in＝Ps4in‥‥‥（８）
【００５６】
また、必要NPSH計算装置２６ｃでは、回転計２４により測定された給水メインポンプ４の回転速度Ｒ４と流量計２５より測定された給水メインポンプ４の出口部の流体の流量F4outと、各回転速度における流量と必要NPSHの関係を示すグラフ（図３と同様なグラフ）により給水メインポンプ４の必要NPSH（必要NPSHｍ）を計算する。
【００５７】
流体密度計算装置２６ｄでは、ポンプ出口圧力計算装置２６ａで計算された給水ブースターポンプ３の出口部の圧力P3outと、温度計２１により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の温度T3inから給水メインポンプ４の流体の密度ρ４を計算する。乗算器２６ｅは、必要NPSH計算装置２６ｃで計算された給水メインポンプの必要NPSHmと、流体密度計算装置２６ｄで計算された密度ρ４を乗算し、その乗算値（圧力）を加算器２６ｆに出力する装置である。乗算器２６ｅは加算器２６ｆへの乗算値の出力に際して必要に応じて単位の変換（例えば[kg/cm2]から[MPa]への変換）を行う。加算器２６ｆは、飽和蒸気圧計算装置２６ｂで計算された飽和蒸気圧Ps3inと、乗算器２６ｅで乗算された乗算値（圧力）を加算し、その加算値を比較器２６ｇに出力する装置である。
【００５８】
比較器２６ｇは、入力された二つのデータを比較する装置で、一方の入力データを非反転入力（＋入力）と、他方の入力データを反転入力（−入力）とし、＋入力が−入力より大きいか同じ場合は「１」の信号を出力し、＋入力が−入力より小さい場合は「０」の信号を出力する。具体的には、図６に示すように、ポンプ出口圧力計算装置２６ａにより計算された給水ブースターポンプ３の出口部の圧力P3out（＝P4in）（＋入力）と、加算器２６ｆで加算された加算値（＝必要NPSHm×ρ４＋Ps4in）（−入力）を比較し、＋入力が−入力より大きいか同じ場合は「１」の信号を出力し、＋入力が−入力より小さい場合は「０」の信号を出力する。すなわち、比較器２６ｇの出力値は下記式（９）の通りとなる。ただし、以下の説明では、比較器２６ｇの出力値が１の場合（NPSH余裕mが０以上の場合）にはＯＮ信号が、比較器２６ｇの出力値が０の場合（NPSH余裕mが０未満の場合）にはＯＦＦ信号が否定論理積演算装置２６ｉに出力されるものとして説明する。なお、＋入力（圧力P3out＝P4in）から−入力（必要NPSHm×ρ４＋Ps4in）を減算した値は、下記式（１０）の通り、給水メインポンプ４のNPSH余裕mに相当し、比較器２６ｇはNPSH余裕mが０以上か０より小さいかを判断することとなる。
【００５９】
【数１】
2020139659.tif 000003
【００６０】
緊急負荷減少検出装置２８は第１実施形態と同様に過渡変化発生時に当該事象を検出して緊急負荷減少検出信号を発信する装置であり、緊急負荷減少発生時にはＯＮ信号が、通常時にはＯＦＦ信号が否定論理積演算装置２６ｉに発信される。
【００６１】
否定論理積演算装置２６ｉは、比較器２６ｇと緊急負荷減少検出装置２８それぞれから発せられた信号を否定論理積演算し、その演算結果に基づいた指令信号を回転速度指令設定器２６ｊへ発信する装置である。具体的には、比較器２６ｇと緊急負荷減少検出装置２８の信号がともに「ＯＮ」信号の場合は「ＯＦＦ」の信号を、それ以外の場合は「ＯＮ」の信号を回転速度指令設定器２６ｊへ発信する。
【００６２】
回転速度指令設定器２６ｊは、否定論理積演算装置２６ｉの出力値（ＯＮ／ＯＦＦ）に基づいて電動機５の回転速度指令を設定する装置である。具体的には、否定論理積演算装置２６ｉの出力値が「ＯＦＦ」の場合、電動機５の定格回転速度の０％を出力する。また、否定論理積演算装置２６ｉの出力値が「ＯＮ」の場合、電動機５を定格回転速度の１００％を出力する。回転速度指令設定器２６ｊから出力された回転速度指令値は、変化率制限器（ＲＬ：Rate Limiter）２６ｋに入力される。
【００６３】
変化率制限器２６ｋは、回転速度指令設定器２６ｊから出力される回転速度指令値に対して、その回転速度指令値の時間変化率を所定の変化率に制限し，その制限後の回転速度指令値（制限回転速度指令値）を電動機５の制御信号として回転速度制御装置２６ｌに出力する。変化率制限器２６ｋを設けることで、定格回転速度の１００％と０％にステップ状に変化する回転速度指令値を、例えばランプ（傾斜路）状に変化する制限回転速度指令値に変化させることができる。これにより指令値の急変が防止されるので給水システム２０を構成する機器を保護できる。なお、所定の変化率は定数である必要はなく、例えば時間とともに変化する値にしても良い。
【００６４】
回転速度制御装置２６ｌは、変化率制限器２６ｋから入力された制限回転速度指令値に従って電動機５の回転速度を電源の周波数などにより制御する装置（例えばインバータ装置等）である。
【００６５】
上記のように構成された給水システム２０において、例えば給水メインポンプ４と給水ブースターポンプ３がともに定格回転速度で制御されている場合に、給水メインポンプ４のNPSH余裕mが０以上（比較器２６ｇから否定論理積演算装置２６ｉに対してＯＮ信号が出力されたとき）かつ緊急負荷減少検出装置２８により緊急負荷減少運転の開始が検出されたとき（緊急負荷減少検出装置２８から否定論理積演算装置２６ｉに対してＯＮ信号が出力されたとき）には、電動機５の回転速度を定格回転速度（１００％）からゼロ（０％）又は最小値に向かって徐々に低減する指令（減速指令）が給水ブースターポンプ制御装置２６から電動機５に出力される。これにより給水ブースターポンプ３の回転速度は定格回転速度（１００％）からゼロ（０％）又は最小値に向かって徐々に低減するように制御される。給水ブースターポンプ３の回転速度が低下すると、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕（NPSH余裕b）が図３に示すように増大するので給水ブースターポンプ３にキャビテーションが発生することを防止できる。なお、このときの給水メインポンプ４のNPSH余裕mは０以上なのでキャビテーションが発生することはない。ただし、給水ブースターポンプ３の回転速度が徐々に低下すると、給水ブースターポンプ３の吐出圧が低下するので給水メインポンプ４のNPSH余裕mも徐々に減少する。
【００６６】
この給水ブースターポンプ３の減速制御は、０以上であった給水メインポンプ４のNPSH余裕mが０より小さくなる（負の値）になるまで、または、プラントの状態が緊急負荷減少運転の開始状態から通常状態に復帰するまで継続される。そして、これら前者と後者の条件の少なくとも一方が満たされた場合にはそのときの回転速度から定格回転速度に向かって回転速度を徐々に増加する指令（増速指令）が給水ブースターポンプ制御装置２６から電動機５に出力される。これにより給水ブースターポンプ３の回転速度はそのときの回転速度から定格回転速度に向かって徐々に増加するように制御される。給水ブースターポンプ３の回転速度が増加すると、給水ブースターポンプ３の吐出圧が上昇して給水メインポンプ４のNPSH余裕mが増大するので給水メインポンプ４にキャビテーションが発生することを防止できる。
【００６７】
以上のように構成した本実施形態によれば、ランバック運転時などの過渡変化時に給水メインポンプ４のNPSH余裕（NPSH余裕m）をモニターしながら、給水ブースターポンプ３の回転速度を所定の速度に制御することにより、給水メインポンプ４のキャビテーションが発生することを防止することができ、また、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕（NPSH余裕b）を、従来技術のもの（給水ブースターポンプ３の回転速度一定）より拡大することができる。すなわち、降水管の高低差が小さい給水系において、ランバック運転時のように急激に蒸気タービンプラント全体の負荷が低下して脱気器１内の圧力が低下した時でも、給水ブースターポンプ３の回転速度を制御することで対応することができる。なお、給水ブースターポンプ３においては、想定した降水管の高低差でもキャビテーションが発生しないことをシミュレーションにより確認する。よって、脱気器１と給水メインポンプ４の高低差を小さくでき、蒸気発電プラントを小型化できる。
【００６８】
なお、上記の説明では、比較器２６ｇの出力値が０以上の場合（NPSH余裕mが０以上の場合）にＯＮ信号を出力することとしたが、当該出力値が所定の閾値α（但しα＞０）以上の場合にＯＮ信号を出力するように比較器２６ｇを構成しても良い。このように構成するとNPSH余裕mが閾値α以上の場合に比較器２６ｇがＯＮ信号を出力するようになるので、上記で説明した場合に比して給水メインポンプ４にキャビテーションが発生することを確実に防止できる。なお、閾値αを設定する代わりに、加算器２６ｆの出力に所定の正の数値をマージンとして加算したのちに比較器２６ｇに出力する構成を採用しても同様の効果が得られる。
【００６９】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態に係る給水システムについて説明する。本実施形態は、第２の実施形態で説明した給水ブースターポンプ３の速度制御に加えて、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bと給水メインポンプ４のNPSH余裕mがゼロ以上に確保されるように、両者をリアルタイムにモニターしながら協調して給水メインポンプ４の回転速度を制御指令値に従わせるものである。これにより本実施形態では給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４の少なくとも一方の回転速度が制御指令値に従わされ得る。
【００７０】
本発明の第３の実施形態による給水システム３０は、図７に示すように、脱気器１と、降水管２と、給水ブースターポンプ３と、給水メインポンプ４と、電動機５と、給水蒸気タービン７と、加減弁８と、給水流量制御装置９と、温度計２１と、圧力計２２と、回転計２３、２４と、流量計２５と、給水ブースターポンプ制御装置２６と、流量計２７と、給水メインポンプ制御装置３１から構成される。このうち第２の実施形態と異なる構成は給水メインポンプ制御装置３１である。
【００７１】
給水システム３０は、脱気器１から給水ブースターポンプ３へ供給される流体の温度と圧力を温度計２１と圧力計２２で、給水ブースターポンプ３及び給水メインポンプ４の回転速度を回転計２３、２４で、給水メインポンプ４の流量を流量計２５によりモニターリングする。そして、それらの測定値に基づいて、第２の実施形態と同様に給水ブースターポンプ制御装置２６により給水ブースターポンプ３を駆動する電動機５を制御する。また、給水メインポンプ制御装置３１により、給水蒸気タービン７を回転する蒸気の流量を調節する加減弁８の弁開度を制御する信号を給水流量制御装置９に対して発信し、給水メインポンプ４の回転速度を制御する。なお、給水ブースターポンプ制御装置２６の構成と動作は、第２の実施形態と同様であるため省略する。
【００７２】
給水メインポンプ制御装置３１には、給水ブースターポンプ制御装置２６と同様に、温度計２１と、圧力計２２と、回転計２３、２４と、流量計２５の測定値が入力され、それらに基づいて給水流量制御装置９に対して給水流量制限信号が給水メインポンプ制御装置３１から発せられる。図８に示すように給水メインポンプ制御装置３１は、ポンプ出口圧力計算装置２６ａと、飽和蒸気圧計算装置２６ｂと、必要NPSH計算装置２６ｃと、流体密度計算装置２６ｄと、乗算器２６ｅと、加算器２６ｆと、比較器２６ｇと、飽和蒸気圧計算装置３１ａと、必要NPSH計算装置３１ｂと、流体密度計算装置３１ｃと、乗算器３１ｄと、加算器３１ｅと、比較器３１ｆと、論理積演算装置３１ｇとを備える。
【００７３】
このうちポンプ出口圧力計算装置２６ａ、飽和蒸気圧計算装置２６ｂ、必要NPSH計算装置２６ｃ、流体密度計算装置２６ｄ、乗算器２６ｅ、加算器２６ｆ及び比較器２６ｇは、第２の実施形態の給水ブースターポンプ制御装置２６内の構成と同じであるため説明を省略する。
【００７４】
飽和蒸気圧計算装置３１ａは、温度計２１により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の温度Ｔ3inから給水ブースターポンプ３の入口部の飽和蒸気圧Ps3inを計算する。
【００７５】
必要NPSH計算装置３１ｂは、回転計２３により測定された給水ブースターポンプ３の回転速度Ｒ３と、流量計２５より測定された給水メインポンプ４の出口部の流体の流量Ｆ4outと各回転速度における流量と必要NPSHの関係を示すグラフ（図３）により給水ブースターポンプの必要NPSHbを計算する。
【００７６】
流体密度計算装置３１ｃは、圧力計２２により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の圧力P3inと、温度計２１により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の温度Ｔ3inから給水ブースターポンプ３の流体の密度ρ３を計算する。
【００７７】
乗算器３１ｄは、必要NPSH計算装置３１ｂで計算された給水ブースターポンプの必要NPSHbと、流体密度計算装置３１ｃで計算された密度ρ３を乗算し、その乗算値（圧力）を加算器３１ｅに出力する装置である。この際、第２の実施形態の乗算器２６ｅと同様に、加算器３１ｅへの乗算値（圧力）の出力に際して単位の変換を行っても良い。
【００７８】
加算器３１ｅは、飽和蒸気圧計算装置３１ａで計算された飽和圧力Ps3inと、乗算器３１ｄで乗算された乗算値（圧力）を加算し、その加算値を比較器３１ｆに出力する装置である。
【００７９】
比較器３１ｆは、第２の実施形態の比較器２６ｇと同様に、入力された二つのデータを比較する装置で、一方の入力データを非反転入力（＋入力）と、他方の入力データを反転入力（−入力）とし、＋入力が−入力より大きいか同じ場合は「１」の信号を出力し、＋入力が−入力より小さい場合は「０」の信号を出力する。具体的には、図８に示すように、圧力計２２により測定された給水ブースターポンプ３の入口部の圧力P3in（＋入力）と、加算器３１ｅで加算された加算値（必要NPSHb×ρ３＋Ps3in）（−入力）を比較し、＋入力が−入力より大きいか同じ場合は「１」の信号を出力し、＋入力が−入力より小さい場合は「０」の信号を論理積演算装置３１ｇに出力する。すなわち、比較器３１ｆの出力値は下記式（１１）の通りとなる。ただし、以下の説明では、比較器３１ｆの出力値が１の場合にはＯＮ信号が、比較器３１ｆの出力値が０の場合にはＯＦＦ信号が、比較器３１ｆより出力され、論理積演算装置３１ｇに入力されるものとして説明する。なお、＋入力（圧力P3in）から−入力（必要NPSHb×ρ３＋Ps3in）を減算した値は、下記式（１２）の通り、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bに相当し、比較器３１ｆはNPSH余裕bが０以上か０より小さいかを判断することとなる。
【００８０】
【数２】
2020139659.tif 000004
【００８１】
比較器２６ｇは、第２の実施形態と同様に、ポンプ出口圧力計算装置２６ａにより計算された給水ブースターポンプ３の出口部の圧力P3out（＝P4in）（＋入力）と、加算器２６ｆで加算された加算値（＝必要NPSHm×ρ４＋Ps4in）（−入力）を比較し、＋入力が−入力より大きいか同じ場合は「１」の信号を出力し、＋入力が−入力より小さい場合は「０」の信号を出力する。すなわち、比較器２６ｇが行う計算式は上述の式（９）の通りとなる。なお、＋入力（圧力P3out＝P4in）から−入力（必要NPSHm×ρ４＋Ps4in）を減算した値は、上記式（１０）の通り、給水メインポンプ４のNPSH余裕mに相当し、比較器２６ｇはNPSH余裕mが０以上か０より小さいかを判断することとなる。
【００８２】
そして、比較器２６ｇの出力値が０以上である場合にはＯＮ信号が、比較器２６ｇの出力値が０より小さい場合にはＯＦＦ信号が、比較器２６ｇより出力され、論理積演算装置３１ｇに入力される。
【００８３】
論理積演算装置３１ｇは、比較器３１ｆと比較器２６ｇのそれぞれから発せられた信号を論理積演算し、その演算結果に基づいた指令信号を発する装置である。具体的には、論理積演算装置３１ｇは、比較器３１ｆと比較器２６ｇの少なくとも一方の信号が「ＯＦＦ」の場合、「ＯＦＦ」の信号を、比較器３１ｆと比較器２６ｇの双方が「ＯＮ」の信号の場合は「ＯＮ」の信号を、給水流量制御装置９に発信する。
【００８４】
最上位制御装置ＨＣは、プラント出力に合わせてプラント全体を統括する制御装置であり、給水流量指令信号（最上位制御指令値）を給水流量制御装置９に出力する。給水流量指令信号としては、例えば、給水流量低下による各機器への影響を勘案し、プラント出力を低下させる指令などが含まれる。
【００８５】
給水流量制御装置９は、論理積演算装置３１ｇからの信号に従って、加減弁８の弁開度を制御することでボイラー１０１への給水流量を制御する装置であり、図８に示すように、流量指令設定器９ａと、変化率設定器９ｂと、変化率制限器９ｃと、減算器９ｄと、フィードバック制御器９ｅと、から構成される。
【００８６】
流量指令設定器９ａは、最上位制御装置ＨＣから出力される給水流量指令信号（最上位制御指令値）によって規定される流量と、給水メインポンプ４による給水流量の下限値とのどちらに従って給水メインポンプ４を制御するかを論理積演算装置３１ｇの信号に基づいて設定する装置である。具体的には、論理積演算装置３１ｇから入力された信号がＯＮの場合、流量指令設定器９ａは最上位制御装置ＨＣから指令された給水流量指令信号を変化率制限器９ｃへ出力する。一方、論理積演算装置３１ｇから入力された信号がＯＦＦの場合、最上位制御装置ＨＣからの指令に従わず、予め設定された下限値の給水流量指令信号を変化率制限器９ｃへ出力する。
【００８７】
変化率設定器９ｂは、論理積演算装置３１ｇからの信号に基づき、給水流量指令信号の変化率の絶対値を設定する装置である。具体的には、論理積演算装置３１ｇから入力された信号がＯＦＦの場合、変化率設定器９ｂは変化率の絶対値を同信号がＯＮの場合よりも相対的に小さい第１変化率δ１に設定し、論理積演算装置３１ｇから入力された信号がＯＮの場合、変化率設定器９ｂは変化率の絶対値を第1変化率よりも大きい第２変化率δ２に設定する。すなわち、｜δ１｜＜｜δ２｜となる。そして、変化率設定器９ｂは設定した変化率を変化率制限器９ｃへ出力する。
【００８８】
変化率制限器９ｃは、変化率設定器９ｂから入力された変化率δ１，δ２に基づき、流量指令設定器９ａから入力された給水流量指令信号の変化率を制限する。これにより指令値の急変が防止されるので給水システムを構成する機器を保護できる。変化率を制限された給水流量指令信号は、減算器９ｄに入力される。
【００８９】
減算器９ｄは、変化率制限器９ｃから入力された給水流量指令信号と流量計２７により測定された流量との差分を計算して、フィードバック制御器９ｅに入力する。
【００９０】
なお、冒頭で説明したように、脱気器１内の給水をボイラー１０１に供給する給水系統を複数備える構成を採用しても良い。この場合、各給水系統は、図７に示した構成のうち少なくとも、降水管２と、給水ブースターポンプ３と、給水メインポンプ４と、流量計２５とを備えており、さらに電動機５と、給水蒸気タービン７と、加減弁８と、給水流量制御装置９と、温度計２１と、圧力計２２と、回転計２３、２４と、給水ブースターポンプ制御装置２６と、給水メインポンプ制御装置３１とを備えても良い。この場合、減算器９ｄは、変化率制限器９ｃから入力された流量値と、流量計２７により測定された流量との差分を計算して、フィードバック制御器９ｅに入力する。
【００９１】
フィードバック制御器９ｅは、減算器９ｄから入力された差分値がゼロに近づくように加減弁８の弁開度をフィードバック制御する装置である。なお、フィードバック制御の方法としてはＰＩ制御を用いることができる。このようにフィードバック制御器９ｅにより加減弁８の弁開度が制御されると、給水蒸気タービン７の回転速度が制御され、給水メインポンプ４の回転速度が制御される。これにより給水メインポンプ４の吐出流量（すなわち給水メインポンプ４の下流側の給水流量）が流量指令設定器９ａで設定された流量に向かうように制御される。
【００９２】
次に上記のように構成される本実施形態に係る給水システム３０の動作を下記（１）−（４）の４つの場合に分類して説明する。なお、ここでは説明を簡単にするために緊急負荷減少検出装置２８の出力は常にＯＮ信号、すなわち緊急負荷減少運転の開始時を前提にする。
【００９３】
（１）比較器３１ｆの出力がＯＮ（NPSH余裕b≧０）で比較器２６ｇの出力がＯＦＦ（NPSH余裕m＜０）のとき
この場合、否定論理積演算装置２６ｉ（図６参照）の出力はＯＮ信号となり、論理積演算装置３１ｇの出力（ＡＮＤ出力）はＯＦＦ信号となる。このとき給水メインポンプ４のNPSH余裕mが負であるため、給水メインポンプ４の入口圧力を増加させるために、給水ブースターポンプ３の回転速度は定格回転速度（１００％）に向かって増加し、給水メインポンプ４のNPSH余裕mが増加する。また、給水メインポンプ４の流量指令が下限値に設定されて流量が低減する方向に向かうため（その場合の変化率は相対的に小さい第１変化率δ１となる）、給水メインポンプ４の回転速度が低下することによってもNPSH余裕mが増加する。
【００９４】
（２）比較器３１ｆの出力がＯＦＦ（NPSH余裕b＜０）で比較器２６ｇの出力がＯＮ（NPSH余裕m≧０）のとき
この場合、否定論理積演算装置２６ｉ（図６参照）の出力はＯＦＦ信号となり、論理積演算装置３１ｇの出力（ＡＮＤ出力）はＯＦＦ信号となる。このとき給水メインポンプ４のNPSH余裕mが０以上であるため、給水メインポンプ４の入口圧力を低減させるために、給水ブースターポンプ３の回転速度はゼロ（０％）または最小値に向かって低減し、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bが増加する。また、給水メインポンプ４の流量指令が下限値に設定されて流量が低減する方向に向かうため（その場合の変化率は相対的に小さい第１変化率δ１となる）、給水メインポンプ４の回転速度が低下することによってもNPSH余裕mが増加する。
【００９５】
（３）比較器３１ｆの出力がＯＮ（NPSH余裕b≧０）で比較器２６ｇの出力がＯＮ（NPSH余裕m≧０）のとき
この場合、否定論理積演算装置２６ｉ（図６参照）の出力はＯＦＦ信号となり、論理積演算装置３１ｇの出力（ＡＮＤ出力）はＯＮ信号となる。このとき給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bと給水メインポンプ４のNPSH余裕mがともに０以上であるため、給水メインポンプ４の入口圧力を低減させるために、給水ブースターポンプ３の回転速度はゼロ（０％）に向かって低減し、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bが増加する。また、給水メインポンプ４の流量指令として最上位制御出力値がそのまま設定されて（その場合の変化率は相対的に大きい第２変化率δ２となる）、給水メインポンプ４のNPSH余裕mには影響を及ぼさない。
【００９６】
（４）比較器３１ｆの出力がＯＦＦ（NPSH余裕b＜０）で比較器２６ｇの出力がＯＦＦ（NPSH余裕m＜０）のとき
この場合、否定論理積演算装置２６ｉ（図６参照）の出力はＯＮ信号となり、論理積演算装置３１ｇの出力（ＡＮＤ出力）はＯＦＦ信号となる。このとき給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bと給水メインポンプ４のNPSH余裕mがともに負であるため、給水メインポンプ４の入口圧力を増加させるために、給水ブースターポンプ３の回転速度は定格回転速度（１００％）に向かって増加し、給水メインポンプ４のNPSH余裕mが増加する。また、給水メインポンプ４の流量指令が下限値に設定されて流量が低減する方向に向かうため（その場合の変化率は相対的に小さい第１変化率δ１となる）、給水メインポンプ４の回転速度が低下することによってもNPSH余裕mが増加する。この後、給水メインポンプ４のNPSH余裕mが回復すると上記（２）の場合に遷移し、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bを回復するために給水ブースターポンプ３の回転速度を下げる制御が実行されて、双方の余裕が確保される方向に向かう。なお、給水メインポンプ４の吐出圧は給水ブースターポンプ３の吐出圧に比して充分大きいので、給水メインポンプ４の流量目標が低減すれば給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bも確保される。
【００９７】
上記（１）から（４）をまとめると下記の表１となる。この表１に示すように、給水メインポンプ４と給水ブースターポンプ３の両方のポンプに余裕がある（３）の場合は、通常時のように給水メインポンプ４の流量指令を最上位制御出力値に向かって増加する制御を行っている。一方、両ポンプ３，４のどちらかに余裕がない（１）、（２）及び（４）の場合には、給水メインポンプ４の流量指令を下限値に向かって下げる制御を行っている。なお、（１）、（２）、（４）では、給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４の両方のNPSH余裕が０以上となり、最終的に（３）の状態へ移行する可能性がある。このとき、給水メインポンプ４の流量指令の下限値から最上位制御装置ＨＣの出力値の切り換えはバンプレスに行う（図示せず）。
【００９８】
【表１】
2020139659.tif 000005
【００９９】
以上のように本実施形態によれば、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bがゼロ以上に保持されるように給水ブースターポンプ３の回転速度が制御されるとともに、給水メインポンプ４のNPSH余裕mがゼロ以上に保持されるように給水メインポンプ４の回転速度が制御されるので、過渡変化によって脱気器１の圧力が変化した場合に給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bと給水メインポンプ４のNPSH余裕mをゼロ以上に保持できる場面が第２の実施形態に比して増え、これにより脱気器１と給水ブースターポンプ３の高低差を第２の実施形態に比してより小さくできる。
【０１００】
なお、上記の説明では、比較器３１ｆの出力値が０以上の場合（NPSH余裕bが０以上の場合）にＯＮ信号を出力することとしたが、当該出力値が所定の閾値β（但しβ＞０）以上の場合にＯＮ信号を出力するように比較器３１ｆを構成しても良い。このように構成するとNPSH余裕bが閾値β以上の場合に比較器３１ｆがＯＮ信号を出力するようになるので、上記で説明した場合に比して給水ブースターポンプ３にキャビテーションが発生することを確実に防止できる。なお、閾値βを設定する代わりに、加算器３１ｅの出力に所定の正の数値をマージンとして加算したのちに比較器３１ｆに出力する構成を採用しても同様の効果が得られる。
【０１０１】
また、上記の説明では、給水メインポンプ４の回転速度は最上位制御出力値と下限値のいずれかに向かって制御されるものとしたが、論理積演算装置３１ｇが出力するＯＮ／ＯＦＦ信号に応じて給水流量制御装置９から大小異なる２つの目標値（第１回転速度Ｒｍ１，第２回転速度Ｒｍ２（ただし、Ｒｍ１＜Ｒｍ２））が設定されるようにすれば同様の効果が得られる。すなわち、論理積演算装置３１ｇがＯＦＦ信号を出力する場合には相対的に小さい第１回転速度Ｒｍ１に向かって制御し、論理積演算装置３１ｇがＯＮ信号を出力する場合には相対的に大きい第２回転速度Ｒｍ２に向かって制御するように構成すれば良い。なお、第１回転速度Ｒｍ１は給水メインポンプ４の定格回転速度や最大回転速度よりも小さい値となる。
【０１０２】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１０３】
また、本発明の実施形態の制御装置６，９，２６，３１に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、本発明の実施形態の制御装置６，９，２６，３１，に係る構成は、処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御装置６，９，２６，３１，の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【０１０４】
なお、本発明の実施形態は、以下の態様であってもよい。すなわち、本発明の第１の実施形態は、電動機制御装置６を変圧器６ａと切り替えスイッチ６ｂと緊急負荷減少検出装置２８とにより構成している。しかし、本発明の他の実施形態は、電動機制御装置６の変圧器６ａと切り替えスイッチ６ｂをインバータや遊星歯車や流体継ぎ手等により構成してもよい。
【０１０５】
また、本発明の実施形態は、給水ブースターポンプ３を電動機５により駆動し、給水メインポンプ４を給水蒸気タービン７により駆動し、給水蒸気タービン７を駆動する蒸気の流量を加減弁８の弁開度により制御し、加減弁８の弁開度を給水流量制御装置９により制御している。しかし、本発明の他の実施形態は、給水ブースターポンプ３を電動機５により駆動し、給水メインポンプ４を他の電動機により駆動し、当該電動機を給水流量制御装置で制御されるインバータにより制御してもよい。また、本発明の他の実施形態は、給水ブースターポンプ３を電動機５により駆動し、給水メインポンプ４を電動機５と歯車を介して接続する流体継ぎ手により駆動し、当該流体継ぎ手を給水流量制御装置で制御してもよい。また、本発明の他の実施形態は、給水ブースターポンプ３を電動機５により駆動し、歯車を介して給水メインポンプ４を電動機５により駆動し、電動機５を給水流量制御装置で制御されるインバータにより制御してもよい。また、本発明の他の実施形態は、給水ブースターポンプ３を蒸気タービンにより駆動し、歯車を介して給水メインポンプ４を当該蒸気タービンにより駆動し、当該蒸気タービンを駆動する蒸気の流量を加減弁の弁開度により制御し、加減弁の弁開度を給水流量制御装置により制御してもよい。
【０１０６】
また、第２及び第３の実施形態では、温度計２１，圧力計２２，回転計２３，２４，流量計２５の検出値から給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bと給水メインポンプ４のNPSH余裕mを演算し、その大小に応じて給水ブースターポンプ３と給水メインポンプ４（以下、各給水ポンプ３，４という。）の制御回転速度を変更したが、これに代えて、１）各給水ポンプ３，４の流量と圧力、２）各給水ポンプ３，４の異音や振動、３）各給水ポンプ３，４の駆動源（電動機やタービン）のトルク変化や駆動電流や抽気蒸気流量の変化、などを検出して各給水ポンプ３，４でのキャビテーション発生可能性を評価し、その結果に基づいて各給水ポンプ３，４の制御回転速度を変更するように構成しても良い。
【０１０７】
また、第３の実施形態は、流量指令設定器９ａで設定された流量と、流量計２７の検出値とを利用して加減弁８の弁開度（すなわち、給水蒸気タービン７回転速度であり、給水メインポンプ４の回転速度）をフィードバック制御するものであるが、この構成に代替して、給水メインポンプ４の下流側に設けた流量調節弁の開度を、流量指令設定器９ａで設定された流量と、流量調節弁の下流に設けた流量計の検出値とを利用してフィードバック制御することで給水メインポンプ４における下流側の給水流量を制御（増加・低減）しても良い。
【０１０８】
また、第１の実施形態では、給水ブースターポンプ３自身のNPSH余裕bが無くなることを、緊急負荷減少検出装置２８から発せられる緊急負荷減少検出信号がＯＮに変化したことで予兆し、その緊急負荷減少検出信号の変化をトリガーにして給水ブースターポンプ３の回転速度を低減したが、給水ブースターポンプ３自身のNPSH余裕bを演算し、その値がゼロ以上の所定の閾値（第２閾値）未満に達したことをトリガーにして給水ブースターポンプ３の回転速度を低減するように構成しても良い。なお、給水ブースターポンプ３のNPSH余裕bは、第２，第３の実施形態のように、給水ブースターポンプ３の入口部における温度、給水ブースターポンプ３の入口部における圧力、給水ブースターポンプ３の回転速度、及び給水メインポンプ４の出口部の流量から演算可能である。
【０１０９】
また、上記では、給水ブースターポンプ３（電動機５）と給水メインポンプ４（給水蒸気タービン７）の回転速度をそれぞれ別の制御装置６，９，２６，３１，で制御したが、同一の制御装置で制御しても良い。
【０１１０】
また、上記の各実施形態に係る給水システムは、蒸気タービンの液状作動流体が貯蔵される貯蔵タンクとして脱気器１を、当該貯蔵タンクから液状作動流体が給送される第１のポンプとして給水ブースターポンプ３を、当該第１のポンプから液状作動流体が給送される第２のポンプとして給水メインポンプ４を備えている。しかし、本発明の他の実施形態による給水システムは、貯蔵タンクとして図９，１０に示す復水器１０８を、当該貯蔵タンクから流体が給送される第１のポンプとして復水メインポンプ１０９を、当該第１のポンプから流体が給送される第２のポンプとして復水ブースターポンプ１１０と、を備えてもよい。すなわち上記の実施形態に係る給水システムは脱気器からボイラーへの給水システムに限らず、復水器からの給水システムにも利用可能である。
【０１１１】
また、上記では蒸気タービンプラントを例に挙げて給水システムを説明したが、ガスタービンと蒸気タービンを備えたガスタービンコンバインドサイクルプラントにも本発明の実施形態に係る給水システムが適用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１２】
１…脱気器（貯蔵タンク）、２…降水管、３…給水ブースターポンプ（第１のポンプ）、４…給水メインポンプ（第２のポンプ）、５…電動機、６…電動機制御装置、６ａ…変圧器、６ｂ…切り替えスイッチ、６ｂＬ、６ｂＭ、６ｂＳ…切り替えスイッチの端子、７…給水蒸気タービン、８…加減弁、９…給水流量制御装置、９ａ…流量指令設定器、９ｂ…変化率設定器、９ｃ…変化率制限器、９ｄ…減算器、９ｅ…フィードバック制御器、１０…給水システム、２０…給水システム、２１…温度計、２２…圧力計、２３、２４…回転計、２５…流量計、２６…給水ブースターポンプ制御装置、２６ａ…ポンプ出口圧力計算装置、２６ｂ…飽和蒸気圧計算装置、２６ｃ…必要NPSH計算装置、２６ｄ…流体密度計算装置、２６ｅ…乗算器、２６ｆ…加算器、２６ｇ…比較器、２６ｉ…否定論理積演算装置、２６ｊ…回転速度指令設定器、２６ｋ…変化率制限器、２６ｌ…回転速度制御装置、２７…流量計、２８…緊急負荷減少検出装置、３０…給水システム、３１…給水メインポンプ制御装置、３１ａ…飽和蒸気圧計算装置、３１ｂ…必要NPSH計算装置、３１ｃ…流体密度計算装置、３１ｄ…乗算器、３１ｅ…加算器、３１ｆ…比較器、３１ｇ…論理積演算装置、４１…警報装置、５１…警報装置、１００…蒸気タービンプラント、１０１…ボイラー、１０２…過熱器、１０３…超高圧タービン、１０４…再熱器、１０５…高圧タービン、１０６…中圧タービン、１０７…低圧タービン、１０８…復水器（貯蔵タンク）、１０９…復水メインポンプ（第１のポンプ）、１１０…復水ブースターポンプ（第２のポンプ）、１１１…低圧給水加熱器、１１２…高圧給水加熱器、１１３…節炭器、１１４…蒸発器、１１５…発電機、２０３…流量調節弁、２０４…流量計、ＡＰ…交流電源、ＨＣ…最上位制御装置
【図１】
2020139659.tif 000006
【図２】
2020139659.tif 000007
【図３】
2020139659.tif 000008
【図４】
2020139659.tif 000009
【図５】
2020139659.tif 000010
【図６】
2020139659.tif 000011
【図７】
2020139659.tif 000012
【図８】
2020139659.tif 000013
【図９】
2020139659.tif 000014