(57)【要約】  【課題】  内部に液体を循環させるプラントにおいて、プラント内部を循環する液体に最適な量の薬品を投入し、該液体の性質が短時間で一定の条件内に収まるようにする。  【解決手段】    流量検出工程と、濃度検出工程と、薬品投入工程とを有し、前記流量検出工程にて検出される流量と前記濃度検出工程にて検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラント内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路とを有するプラントへの薬品投入を制御する薬品投入制御装置であって、
前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出部と、
前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出部と、
前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、
前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、
前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部と、
前記薬品の投入の制御を行う薬品投入制御部とを有しており、
前記プラントは前記循環液体を前記脱塩装置内に流入させ、該循環液体の脱塩処理を行う脱塩状態と、前記循環液体を前記バイパス路に流入させ、該循環液体の脱塩処理を行わないバイパス状態とを切り替えて運転するものであり、
前記薬品投入制御部は前記脱塩状態又は前記バイパス状態いずれかのとき、前記流量検出部より検出される流量と前記濃度検出部より検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、
前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とする薬品投入制御装置。
【請求項２】
前記薬品投入部はピストンポンプを備えており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方を基に、回転数を残りの一方を基に決定するものであり、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値に補正し、その補正値を基に薬品投入量を決定することを特徴とする請求項１に記載の薬品投入制御装置。
【請求項３】
前記薬品投入部は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、
前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、
前記特殊薬品投入量決定方法は前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の薬品投入制御装置。
【請求項４】
前記特殊運転モードの所定の条件は切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の薬品投入制御装置。
【請求項５】
前記特殊運転モードの所定の条件は前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の薬品投入制御装置。
【請求項６】
プラント内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路と、前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部とを有するプラントへの薬品投入を制御する薬品投入制御方法であって、
前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出工程と、
前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出工程と、
前記薬品投入部より前記循環液体に薬品を投入する薬品投入工程とを有しており、
前記隔離弁が開きバイパス弁が閉じて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動する脱塩状態、又は前記隔離弁が閉じて前記バイパス弁が開いているバイパス状態いずれかのとき、前記流量検出工程にて検出される流量と前記濃度検出工程にて検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、
前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とする薬品投入制御方法。
【請求項７】
前記薬品投入部はピストンポンプを有しており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方を及び回転数は残りの一方を基に決定し、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値を基に薬品投入量を決定するものを有することを特徴とする請求項６に記載の薬品投入制御方法。
【請求項８】
前記薬品投入部は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、
前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、
前記特殊薬品投入量決定方法は前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の薬品投入制御方法。
【請求項９】
前記特殊運転モードの所定の条件は切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであることを特徴とする請求項６、請求項７又は請求項８に記載の薬品投入制御方法。
【請求項１０】
前記特殊運転モードの所定の条件は前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであることを特徴とする請求項６から請求項９のいずれかに記載の薬品投入制御方法。
【請求項１１】
内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、
前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路と、
前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出部と、
前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出部と、
前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、
前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、
前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部と、
前記薬品の投入の制御を行う薬品投入制御部とを有するプラントであって、  前記プラントは前記循環液体を前記脱塩装置内に流入させ、該循環液体の脱塩処理を行う脱塩状態と、前記循環液体を前記バイパス路に流入させ、該循環液体の脱塩処理を行わないバイパス状態とを切り替えて運転するものであり、
前記薬品投入制御部は前記脱塩状態又は前記バイパス状態いずれかのとき、前記流量検出部より検出される流量と前記濃度検出部より検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、
前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とするプラント。
【請求項１２】
前記薬品投入部はピストンポンプを備えており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方を基に及び回転数を残りの一方を基に決定するものであり、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値に補正し、その補正値を基に薬品投入量を決定することを特徴とする請求項１１に記載のプラント。
【請求項１３】
前記薬品投入手段は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、
前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、
前記特殊薬品投入量決定方法は前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有することを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のプラント。
【請求項１４】
前記特殊運転モードの所定の条件は切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであることを特徴とする請求項１１、請求項１２又は請求項１３に記載のプラント。
【請求項１５】
前記特殊運転モードの所定の条件は前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載のプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電二次系統、火力発電、コンバインドタービンプラント等のプラント内部を流動する流体に投入する薬品の投入量を制御する制御装置、制御方法及び該プラントの運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電二次系統（復水系統）、火力発電、コンバインドタービンプラント等のプラントでは、配管の腐食等を防止するために、薬品を投入して該プラント内を流れる水のｐＨの調整を行っている。
【０００３】
図１に前記二次系統の概略配置図を示す。図１に示すプラントＰＴは、蒸気発生器ＳＧにて発生した蒸気でタービンを回すことで発電するものであり、蒸気発生器ＳＧと、高圧タービン１と、湿分分離加熱器２（ＭＳＲ）と、低圧タービン３と、復水器４と、脱塩装置５と、低圧ヒータ６と、脱気器７と、高圧ヒータ８とを有している。これらの機器は、以上に示す順番で配管を用いて接続されている。脱塩装置５と並列に配置され循環水が脱塩装置５をバイパスするバイパス路９が備えられている。脱塩装置５及びバイパス路９の上流には隔離弁１０、バイパス弁１１も備えられている。
【０００４】
プラントＰＴ内部を循環する水（以下、循環水という）は図示を省略した循環ポンプにて圧送されることで、プラントＰＴ内部を循環する。プラントＰＴにおいて、プラントＰＴ内部の循環水は蒸気発生器ＳＧ内部で加熱され蒸気になる。蒸気発生器ＳＧで発生した蒸気（ここでは主蒸気）は高圧タービン１に送られる。主蒸気は高圧タービン１を駆動させるとともに、圧力も低下する。高圧タービン１を駆動させた蒸気の大半は湿分分離加熱器２に送られる。また、一部の蒸気は後述する高圧ヒータ８に高圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、高圧ヒータ８に送られた高圧抽気は凝縮され高圧ドレン水ＨＰ−ｄとして脱気器７に送られる。
【０００５】
主蒸気は湿分分離加熱器２にて余分な水分を分離され、低圧タービン３に送られる。湿分分離加熱器２で分離された水分は凝縮されＭＳドレン水ＭＳ−ｄとして脱気器７の下流側に配置される脱気器タンク７１に送られる。湿分分離加熱器２より排出された主蒸気は低圧タービン３に送られ低圧タービン３を駆動させる。低圧タービン３を駆動させた蒸気のうち大半は復水器４に流入する。蒸気の一部は後述する低圧ヒータ６に低圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、低圧ヒータ６を流動した低圧抽気は水に凝縮され低圧ドレン水ＬＰ−ｄとして低圧ヒータ６に流入する水と混合される。
【０００６】
復水器４は外部の冷たい水（ここでは海水）を図示を省略した内部の配管内を流動させ、蒸気の熱を海水に渡すことで、蒸気を循環水に凝縮させるものである。凝縮された循環水は脱塩装置５又はバイパス路９に送られる。脱塩装置５は、それには限定されないが、イオン交換樹脂であり、プラント内を循環する水が吸収したイオン成分等の不純物の除去を行うことができる。
【０００７】
脱塩装置５又はバイパス路９から流出してきた水は低圧ヒータ６に流入する。低圧ヒータ６には上述したとおり低圧タービン６より低圧抽気が流入している。低圧ヒータ６では低圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。低圧ヒータ６で加熱された循環水は脱気器７に送られ脱気される。そして、脱気器７の下流に設けられた脱気器タンク７１内に回収され、ＭＳＲ２より送られてきたＭＳドレン水ＭＳ−ｄと混合される。循環水を低圧ヒータ６で加熱することで、脱気器７で脱気するときに循環水に加える熱量を減らすことができ、それだけ消費エネルギを減らすことが可能である。
【０００８】
混合された循環水は高圧ヒータ８に流入する。高圧ヒータ８には上述したとおり高圧タービン１より高圧抽気が流入している。高圧ヒータ８では高圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。高圧ヒータ８で加熱された水は蒸気発生器ＳＧに流入し、蒸気発生器ＳＧで再度蒸気となる。循環水を高圧ヒータ８で加熱することで蒸気発生器ＳＧでの加熱量を減らすことができ、エネルギ消費量を減らすことができる。
【０００９】
蒸気発生器ＳＧには、溜まっている循環水の一部を脱塩装置５に送るためのブローダウン配管１４が接続されている。ブローダウン配管１４は脱塩装置５と上流に設けられた隔離弁１０との間に接続している。このことにより、ブローダウン水は常に脱塩装置５に流入され不純物が取り除かれる。このように、蒸気発生器ＳＧの水の一部を脱塩装置５に送り不純物を取り除くことで、プラントＰＴ内の循環水の水質を略一定に保っている。
【００１０】
前記プラントＰＴを循環する水が脱塩装置５を通過するとき、該水に含まれる不純物と共にｐＨ調整を行っている薬品の成分も除去される。また、循環水をバイパス路９に流動させる場合でも、プラントＰＴを循環する間に系内の二酸化炭素、酸素等を吸収することで、ｐＨが低下する。そこで、前記脱塩装置５の下流側に薬品を投入するための薬品投入用ポンプ装置５１が配置されている。
【００１１】
薬品投入用ポンプ装置５１による循環水への薬品投入量はプラントＰＴの蒸気発生器ＳＧの上流に配置された薬品濃度検出手段１３（ここでは導電率計）にて検出された循環水の薬品濃度及び低圧ヒータ６の下流に設けられた流量計１２にて検出された流量を基に、循環水のｐＨが設定値になる薬品濃度設定値を設定し、薬品投入量を決定するフィードバック制御が行われている。
【００１２】
プラントＰＴが安定運転しているとき、バイパス路９を流動する。また、蒸発器ＳＧからブローダウン配管１４を流動するブローダウン水が脱塩装置５を通過し、不純物及び薬品が取り除かれることで、プラントＰＴ内部の水の性質は略一定に保たれる。循環水の内部の不純物が多くなったときに、復水器４より流出する循環水の全量又は一部を脱塩装置５に流入させて不純物を取り除く。
【００１３】
一方、プラントＰＴは起動時及び停止時には、海水リーク等の不意な水質の外乱が発生しやすい。プラントＰＴは不意な水質の外乱の発生に備えて、起動時は循環水を脱塩装置５に全量通水する結果通常運転時より循環水のｐＨを低め、すなわち、循環水の薬品濃度を低めに調整して運転を開始する。循環水が安定して流れるようになると、循環水をパイパス路９に通水し薬品濃度を上げる。循環水の濃度が所定の設定値に到達した後、通常運転に切り替える。また、停止時は循環水の濃度を下げ低めに調整し、安定した状態で停止する。
【特許文献１】特開２００１−１３７８３４号公報
【特許文献２】特開平１０−２６３０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
通常、蒸気発生器ＳＧにおいて、流入する水のｐＨが低くなることで腐食等の不具合が発生しやすいので、薬品濃度検出手段１３は蒸気発生器ＳＧに流入する水に溶存する薬品の濃度を検出するために、蒸気発生器ＳＧの直前に配置されている。一方、プラントＰＴを循環する水に薬品を投入する薬品投入点は、水に溶存する薬品の濃度が最も低下する脱塩装置５の下流に設けられている。薬品投入点を流れる水が、薬品濃度検出手段１３が配置されている場所にたどり着くのに一定の時間がかかる。
【００１５】
循環水の薬品濃度設定値を一定のまま、循環水がバイパス路９に流入している状態から脱塩装置５に流入する状態に切り替える場合を考える。脱塩装置５から流出した循環水は脱塩装置５にて薬品が取り除かれており、薬品濃度が低下している。しかしながら、切り替え後、薬品濃度が低下した循環水が薬品投入点から薬品濃度検出手段１３が配置されている場所にたどり着くまでは、薬品濃度検出手段１３で検出される薬品濃度はバイパス路９を流動していたときの循環水濃度である。その濃度を基に薬品投入のフィードバック制御を行うので、薬品投入点での濃度が低下しているにもかかわらず薬品の投入量が少なく(バイパス路９を流動していたときと同じ量）、薬品濃度設定値に比べて低い濃度の循環水がプラントＰＴ内部を流れる。
【００１６】
同様に、反対に脱塩装置５に流入している状態から、バイパス路９に流入する状態に切り替えた場合、薬品が取り除かれなくなる。薬品濃度の高い循環水が薬品投入点から薬品濃度検出手段１３の配置場所にたどり着くまでの間、薬品濃度検出手段１３で検出される循環水の薬品濃度は、薬品濃度設定値に近い値であり、薬品投入点では循環水が脱塩装置５に流入していたときの薬品投入量が投入され続ける。バイパス路９に流入し薬品濃度が低下していない循環水に対して、脱塩装置５にて薬品が取り除かれたときの薬品投入量を投入すると、循環水は薬品濃度設定値よりも、高濃度となり、必要以上の薬品投入を続けることとなる。
【００１７】
このとき、薬品濃度が設定値より低くなる場合、配管を流れる水によって配管内部が腐食しやすい状態になり、プラントを長期運転することで腐食が進行する。また、薬品濃度が設定値よりも高くなる場合は腐食の問題は発生しないが、必要以上の薬品を投入しており、プラント使用材料に影響を与えたり、ランニングコストが高くなる。
【００１８】
さらに、起動時のように、最初は循環水を脱塩装置５に流入させ循環水のｐＨ（薬品濃度設定値）を低く設定しておき、循環水の流れが安定した状態でｐＨ（薬品濃度設定値）を上げる場合、ｐＨ（薬品濃度設定値）が上昇するまでに非常に長い時間がかかる。例えば、起動時の循環水のｐＨが９．２で安定運転時のｐＨが１０の場合、投入する薬品がアンモニアであるとすると、ｐＨ９．２のときのアンモニア濃度が０．５ｐｐｍであり、ｐＨ１０のときのアンモニア濃度が１０ｐｐｍとなり、これだけ濃度をあげるには長い時間がかかり、その間、プラントＰＴが安定運転に移行する時間が必要となる。
【００１９】
また、逆に停止時のようにバイパス路９に流動させていた循環水を脱塩装置５に流動させ、その後、循環水のｐＨを下げて運転する場合、循環水が脱塩装置５に流入するように切り替えた直後では、薬品濃度検出手段１３で検出される薬品濃度は薬品濃度設定値よりも高いので、薬品の投入量を停止する。しかしながら、脱塩装置５から流出する循環水の濃度は非常に低くなっており、その濃度の低い循環水が薬品濃度検出手段１３にて検出されるまで、濃度が低い循環水がプラントＰＴ内を流動する。
【００２０】
このような問題を鑑みて、本発明は、内部に液体を循環させるプラントにおいて、プラント内部を循環する液体に最適な量の薬品を投入し、該液体の性質が短時間で一定の条件内に収まるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記目的を達成するために本発明は、プラント内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路とを有するプラントへの薬品投入を制御する薬品投入制御装置であって、前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出部と、前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出部と、前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部と、前記薬品の投入の制御を行う薬品投入制御部とを有しており、前記薬品投入制御部は前記隔離弁が開きバイパス弁が閉じて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動する脱塩状態、又は前記隔離弁が閉じて前記バイパス弁が開いているバイパス状態いずれかのとき、前記流量検出部より検出される流量と前記濃度検出部より検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えるときに、プラント内部を循環する液体の薬品濃度が薄くなったり、濃くなったり等の変動が起こりにくく、それだけ、安定してプラントを運転することが可能である。また、循環液体の薬品濃度が低くなりすぎることがないので、薬品濃度が低い循環液体が流動することで発生する不具合を防止することができる。ここで脱塩状態とは、前記隔離弁が開きバイパス弁が閉じて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動し、前記循環水の脱塩処理を行う状態である。また、バイパス状態とは前記隔離弁が閉じて前記バイパス弁が開いて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動せず、前記循環水の脱塩処理が行われない状態である。
【００２３】
上記構成の薬品投入部はピストンポンプを備えており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方を基に及び回転数は残りの一方を基に決定するものであり、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値に補正し、その補正値を基に薬品投入量を決定してもよい。
【００２４】
また上記構成の薬品投入部は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、前記特殊薬品投入量決定方法は、前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに、循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有していてもよい。
【００２５】
この構成によると、備えられているポンプ全てをフル稼働して薬品を投入するので、前記循環液体の薬品濃度を迅速に高めることが可能である。
【００２６】
上記構成において、前記特殊運転モードの所定の条件は、切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであってもよく、前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであってもよい。
【００２７】
上記目的を達成するために本発明は、プラント内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路と、前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部とを有するプラントへの薬品投入を制御する薬品投入制御方法であって、前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出工程と、前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出工程と、前記薬品投入部より前記循環液体に薬品を投入する薬品投入工程とを有しており、前記隔離弁が開きバイパス弁が閉じて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動する脱塩状態、又は前記隔離弁が閉じて前記バイパス弁が開いているバイパス状態いずれかのとき、前記流量検出工程にて検出される流量と前記濃度検出工程にて検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とする。
【００２８】
この構成によると、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えるときに、プラント内部を循環する液体の薬品濃度が薄くなったり、濃くなったり等の変動が起こりにくく、それだけ、安定してプラントを運転することが可能である。また、循環液体の薬品濃度が低くなりすぎることがないので、薬品濃度が低い循環液体が流動することで発生する不具合を防止することができる。
【００２９】
上記構成の薬品投入部はピストンポンプを備えており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方により決定し、回転数は残りの一方により決定し、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値に補正し、その補正値を基に薬品投入量を決定するものであってもよい。
【００３０】
また上記構成の薬品投入部は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、前記特殊薬品投入量決定方法は前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有しているものであってもよい。
【００３１】
この構成によると、備えられているポンプ全てをフル稼働して薬品を投入するので、前記循環液体の薬品濃度を迅速に高めることが可能である。
【００３２】
上記構成において、前記特殊運転モードの所定の条件は切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであってもよく、前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであってもよい。
【００３３】
上記目的を達成するために本発明は、内部を循環する液体の不純物を取り除く脱塩装置と、前記循環液体が前記脱塩装置を迂回して流れるようにするバイパス路と、前記プラント内部に流れる循環液体の流量を検出する流量検出部と、前記プラント内部に流れる循環液体に溶存する薬品の濃度を検出する濃度検出部と、前記循環液体が前記脱塩装置に流入するのを防止する隔離弁と、前記循環液体が前記バイパス路に流入するのを防止するバイパス弁と、前記循環液体に薬品を投入する薬品投入部と、前記薬品の投入の制御を行う薬品投入制御部とを有するプラントであって、前記薬品投入制御部は前記隔離弁が開きバイパス弁が閉じて前記循環液体が前記脱塩装置内を流動する脱塩状態、又は前記隔離弁が閉じて前記バイパス弁が開いているバイパス状態いずれかのとき、前記流量検出部より検出される流量と前記濃度検出部より検出される濃度を基に薬品投入量を決定する通常薬品投入量決定方法にて運転する通常運転モードと、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えたとき、所定の条件を満たすまで、前記通常薬品投入量決定方法とは異なる特殊薬品投入量決定方法にて薬品投入量を決定して運転する特殊運転モードとを有することを特徴とする。
【００３４】
この構成によると、前記脱塩状態から前記バイパス状態又は前記バイパス状態から前記脱塩状態に切り替えるときに、プラント内部を循環する液体の薬品濃度が薄くなったり、濃くなったり等の変動が起こりにくく、それだけ、安定してプラントを運転することが可能である。また、循環液体の薬品濃度が低くなりすぎることがないので、薬品濃度が低い循環液体が流動することで発生する不具合を防止することができる。
【００３５】
上記構成の薬品投入部はピストンポンプを備えており、前記通常薬品投入量決定方法は前記ピストンポンプのストロークを前記流量又は濃度のいずれか一方を及び回転数は残りの一方を基に決定し、前記特殊運転モードへの切り替え前後で前記循環液体の濃度に変化がない場合、前記特殊薬品投入量決定方法は前記ストローク及び回転数のうち濃度に基づいて決定される方の値を、切り替え後の状態に合わせて予め与えられている値を基に薬品投入量を決定するものであってもよい。
【００３６】
また上記構成の薬品投入部は薬品投入量に応じて大小２種類の常時運転ポンプと、前記常時運転ポンプが停止しているときに運転する予備ポンプとを有しており、前記特殊薬品投入量決定方法は前記脱塩状態から前記バイパス状態に切り替えるときに循環液体の薬品濃度を前記脱塩状態のときよりも高くする場合、前記常時運転ポンプ及び前記予備ポンプの能力の最大値を薬品投入量とするものを有しているものを例示することができる。
【００３７】
この構成によると、備えられているポンプ全てをフル稼働して薬品を投入するので、前記循環液体の薬品濃度を迅速に高めることが可能である。
【００３８】
上記構成において、前記特殊運転モードの所定の条件は切り替え時からの経過時間が所定時間に達することであってもよく、前記濃度検出部にて検出される濃度が、所定濃度に達することであってもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によると、内部に液体を循環させるプラントにおいて、プラント内部を循環する液体に最適な量の薬品を投入し、該液体の性質が短時間で一定の条件内に収まるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。図１に本発明にかかる薬品投入制御方法を利用したプラントの一例の概略斜視図を示す。図１に示すプラントは原子力発電設備の二次系統である。
【００４１】
図１に示すプラントＰＴは、蒸気発生器ＳＧにて発生した蒸気でタービンを回すことで発電するものであり、蒸気発生器ＳＧと、高圧タービン１と、湿分分離加熱器２（ＭＳＲ）と、低圧タービン３と、復水器４と、脱塩装置５と、低圧ヒータ６と、脱気器７と、高圧ヒータ８とを有している。これらの機器は、以上に示す順番で配管を用いて接続されている。
【００４２】
プラントＰＴ内部を循環する水（以下、循環水という）は図示を省略した循環ポンプにて圧送されることで、プラントＰＴ内部を循環する。脱塩装置５と並列に配置され循環水が脱塩装置５をバイパスするバイパス路９が備えられている。脱塩装置５の上流には隔離弁１０、バイパス路９にはバイパス弁１１もそれぞれ備えられている。
【００４３】
原子力発電の二次系統では、配管の腐食を防ぐために配管内を流れる水に薬品を投入している。薬品はそれには限定されないが、ここではアンモニア（ＮＨ３）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、エタノールアミン等が用いられている。二次系統内を循環する循環水に薬品を所定量投入することで、流動水のｐＨを上げることができる。ｐＨを上げることで配管及び機器の腐食を防ぐことができ、応力腐食割れも防ぐことができる。
【００４４】
本実施例では脱塩装置５及びバイパス路９の下流側に上述した薬品を投入する薬品投入用ポンプ装置５１が設けられており、脱塩装置５及びバイパス路９を通ってきた循環水に対して薬品を投入している。薬品投入用ポンプ装置５１は、循環水がバイパス路９に流入しているときに用いられる小型ポンプ５１１と、循環水が脱塩装置５に流入しているときに用いられる大型ポンプ５１２とを有している。薬品投入用ポンプ装置５１に用いられる小型ポンプ５１１及び大型ポンプ５１２はそれには限定されないがここでは、ピストンポンプである。
【００４５】
また、低圧ヒータ６と脱気器７の間には循環水の流量を検出する流量計１２が、蒸気発生器ＳＧの上流には蒸気発生器ＳＧに流入する水の薬品濃度（ｐＨ）を検出する濃度検出手段１３（ここでは、循環水の導電率を検出することで薬品の濃度を検出している）が配置されている。薬品投入用ポンプ装置５１は上述したようにピストンポンプを用いており、ピストンのストロークと回転数でポンプ吐出量が決定される。
【００４６】
プラントＰＴは薬品投入制御装置Ｃ１を備えており、薬品投入制御装置Ｃ１は薬品投入用ポンプ装置５１、隔離弁１０、バイパス弁１１、流量計１２、濃度検出手段１３、制御装置Ｃｏｎｔを備えている。本実施例では、制御装置Ｃｏｎｔは流量計１２にて計測された流量を基に回転数を、濃度検出手段１３にて検出された濃度を基にストロークを決定する。
【００４７】
プラントＰＴにおいて、プラントＰＴ内部の循環水は蒸気発生器ＳＧ内部で加熱され蒸気になる。蒸気発生器ＳＧで発生した蒸気（ここでは主蒸気）は高圧タービン１に送られる。主蒸気は高圧タービン１を駆動させるとともに、圧力も低下する。高圧タービン１を駆動させた蒸気の大半は湿分分離加熱器２に送られる。また、一部の蒸気は後述する高圧ヒータ８に高圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、高圧ヒータ８に送られた高圧抽気は凝縮され高圧ドレン水ＨＰ−ｄとして脱気器７に送られる。
【００４８】
主蒸気は、湿分分離加熱器２にて余分な水分を分離され、低圧タービン３に送られる。湿分分離加熱器２で分離された水分は凝縮されＭＳドレン水ＭＳ−ｄとして脱気器７の下流側に配置される脱気器タンク７１に送られる。湿分分離加熱器２より排出された主蒸気は低圧タービン３に送られ低圧タービン３を駆動させる。低圧タービン３を駆動させた蒸気のうち大半は復水器４に流入する。蒸気の一部は後述する低圧ヒータ６に低圧抽気として送られ、内部を流れる水を加熱する。その後、低圧ヒータ６を流動した低圧抽気は水に凝縮され低圧ドレン水ＬＰ−ｄとして低圧ヒータ６に流入する水と混合される。
【００４９】
復水器４は、外部の冷たい水（ここでは海水）を図示を省略した内部の配管内を流動させ、蒸気の熱を海水に渡すことで、蒸気を循環水に凝縮させるものである。凝縮された循環水は脱塩装置５に送られる。脱塩装置５は、それには限定されないが、イオン交換樹脂であり、プラント内を循環する水が吸収したイオン成分等の不純物の除去を行うことができる。
【００５０】
脱塩装置５又はバイパス路９から流出してきた水は低圧ヒータ６に流入する。低圧ヒータ６には上述したとおり低圧タービン６より低圧抽気が流入している。低圧ヒータ６では低圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。低圧ヒータ６で加熱された循環水は脱気器７に送られ脱気される。そして、脱気器７の下流に設けられた脱気器タンク７１内に回収され、ＭＳＲ２より送られてきたＭＳドレン水ＭＳ−ｄと混合される。循環水を低圧ヒータ６で加熱することで脱気器７で脱気するときに循環水に加える熱量を減らすことができ、それだけ消費エネルギを減らすことが可能である。
【００５１】
混合された循環水は高圧ヒータ８に流入する。高圧ヒータ８には上述したとおり高圧タービン１より高圧抽気が流入している。高圧ヒータ８では高圧抽気の熱を循環水に渡すことで循環水を加熱している。高圧ヒータ８で加熱された水は蒸気発生器ＳＧに流入し、蒸気発生器ＳＧで再度蒸気となる。循環水を高圧ヒータ８で加熱することで蒸気発生器ＳＧでの加熱量を減らすことができ、エネルギ消費量を減らすことができる。
【００５２】
蒸気発生器ＳＧには、溜まっている循環水の一部を脱塩装置５に送るためのブローダウン配管１４が接続されている。ブローダウン配管１４は脱塩装置５と上流に設けられた隔離弁１０との間に接続している。このことにより、ブローダウン水は隔離弁１０が閉じ循環水がバイパス路９を通過するときであっても、脱塩装置５に流入し不純物が取り除かれる。このように、蒸気発生器ＳＧの水の一部を脱塩装置５に送り不純物を取り除くことで、プラントＰＴ内の循環水の水質を略一定に保っている。
【００５３】
薬品投入用ポンプ装置５１の薬品投入は通常運転モードと過渡運転モードの異なる運転モードを備えている。循環水が常に脱塩装置５又はバイパス路９に流入している状態であり、循環水に溶存している薬品の濃度は安定しており規定値と大きく変化しないときに通常運転モードが採用される。通常運転モードでは、流量計１２にて計測された流量と、濃度検出手段１３にて検出された濃度を基に小型ポンプ５１１又は大型ポンプ５１２の回転数及びストロークを決定する（フィードバック制御）。
【００５４】
図２に通常運転モードのときの薬品投入のフローチャートを示す。流量計１２にて循環水の流量を検出し（ステップＳ１）、薬品濃度検出手段１３にて循環水の薬品濃度を検出する（ステップＳ２）。そして、隔離弁１０が開いているかどうか検出する（ステップＳ３）。隔離弁１０が開いている場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、制御装置Ｃｏｎｔは循環水が脱塩装置５に流入し、脱塩装置５出口に注入する薬品量は多いと認識し、多くの薬品を投入することができる大型ポンプ５１２を採用する（ステップＳ４）。制御装置ＣｏｎｔはステップＳ１において流量計１２で検出された流量を基に大型ポンプ５１２の回転数を決定し（ステップＳ５）、ステップＳ２において濃度検出手段１３で検出された薬品濃度を基に大型ポンプ５１２のストロークを決定する（ステップＳ６）。ステップＳ５で決定された回転数とステップＳ６で決定されたストロークにのっとって大型ポンプ５１２を駆動し（ステップＳ７）、ステップＳ１に戻る。
【００５５】
隔離弁１０が閉じている場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、制御装置Ｃｏｎｔは循環水がバイパス路９に流入し、バイパス路９出口(脱塩装置５出口)に注入する薬品量は小さいと認識し、薬品投入が少ない小型ポンプ５１１を採用する（ステップＳ８）。制御装置ＣｏｎｔはステップＳ１において流量計１２で検出された流量を基に小型ポンプ５１１の回転数を決定し（ステップＳ９）、ステップＳ２において濃度検出手段１３で検出された薬品濃度を基に小型ポンプ５１１のストロークを決定する（ステップＳ１０）。ステップＳ９で決定された回転数とステップＳ１０で決定されたストロークにのっとって小型ポンプ５１１を駆動し（ステップＳ１１）、ステップＳ１に戻る。
【００５６】
以上のように薬品投入用ポンプ装置５１を制御することで通常運転モードにおける循環水の薬品濃度を一定の濃度になるように制御することができる。また、循環水が脱塩装置５に流入している状態からバイパス路９に流入するように切り替えた直後、又は、循環水がバイパス路９に流入している状態から脱塩装置５に流入するように切り替えた直後であって循環水の薬品濃度が規定値より大きく変化する場合において、過渡運転モードが採用される。過渡運転モードはさらに以下に示すように細分化される。
【００５７】
（第１の過渡運転モード）
第１の過渡運転モードは循環水の薬品濃度は切り替え前後で変わらないように、バイパス路９を流動している循環水が脱塩装置５に流入するように切り替えるものである。図３に第１の過渡運転モードでの運転のフローチャートを示す。制御装置Ｃｏｎｔは隔離弁１０が閉でバイパス弁１１が開状態のとき、隔離弁１０を開き、バイパス弁１１を閉じる動作を行う（ステップＳＡ１）。循環水が脱塩装置５に流入開始すると循環水の薬品濃度が低下するので、制御装置Ｃｏｎｔは、小型ポンプ５１１から大型ポンプ５１２に切り替える（ステップＳＡ２）。流量計１２にて循環水の流量を検出し（ステップＳＡ３）、薬品濃度検出手段１３にて循環水の薬品濃度を検出する（ステップＳＡ４）。
【００５８】
このとき薬品濃度検出手段１３にて検出される濃度にかかわらず、予め設定されているストロークに設定し（ステップＳＡ５）、ステップＳＡ３において流量計１２で検出される流量を基に回転数（ステップＳＡ６）を決定する。ステップＳＡ５で設定したストロークとステップＳＡ６で設定した回転数を基に大型ポンプ５１２を運転する（ステップＳＡ７）。ステップＳＡ１で隔離弁１０及びバイパス弁１１を切り替えてからの時間ｔが所定時間Ｔよりも長いかどうか判定する（ステップＳＡ８）。時間ｔが所定時間Ｔよりも短い場合（ステップＳＡ８でＮＯの場合）、ステップＳＡ８に戻る。時間ｔが所定時間Ｔよりも長い場合（ステップＳＡ８でＹＥＳの場合）第１の過渡運転モードを終了し図２に示す通常運転モードに切り替える。
【００５９】
ここで、ステップＳＡ５で決定されたストロークはそれには限定されないが、循環水が脱塩装置５に流入している通常運転モードのときのストロークを基に決定されるものであり、ステップＳＡ８で用いられる所定時間Ｔは循環水が脱塩装置５から薬品濃度検出手段１３の設置部に到達するまでの時間を基に決定されている。このように、循環水がバイパス路９に流入する状態から脱塩装置５に流入する状態に切り替わったのち、脱塩装置５より流出した循環水が薬品濃度検出手段１３の設置場所に到達するまでの間、強制的に薬品を投入するので、薬品濃度の低い循環水が系統内を流れるのを防ぐことができる。
【００６０】
（第２の過渡運転モード）
第２の過渡運転モードは循環水の薬品濃度は切り替え前後で変わらないように、脱塩装置５を流動している循環水がバイパス路９に流入するように切り替えるものである。図４に第２の過渡運転モードでの運転のフローチャートを示す。制御装置Ｃｏｎｔは隔離弁１０が開でバイパス弁１１が閉状態のとき、隔離弁１０を閉じ、バイパス弁１１を開く動作を行う（ステップＳＢ１）。循環水が脱塩装置５に流入しなくなると循環水の薬品が取り除かれず濃度の変動が小さくなるので、制御装置Ｃｏｎｔは、大型ポンプ５１２から小型ポンプ５１１に切り替える（ステップＳＢ２）。流量計１２にて循環水の流量を検出し（ステップＳＢ３）、薬品濃度検出手段１３にて循環水の薬品濃度を検出する（ステップＳＢ４）。
【００６１】
このとき薬品濃度検出手段１３にて検出される濃度にかかわらず、予め設定されているストロークに設定し（ステップＳＢ５）、ステップＳＢ３において流量計１２で検出される流量を基に回転数（ステップＳＢ６）を決定する。ステップＳＢ５で設定したストロークとステップＳＢ６で設定した回転数を基に小型ポンプ５１１を運転する（ステップＳＢ７）。ステップＳＢ１で隔離弁１０及びバイパス弁１１を切り替えてからの時間ｔが所定時間Ｔよりも長いかどうか判定する（ステップＳＢ８）。時間ｔが所定時間Ｔよりも短い場合（ステップＳＢ８でＮＯの場合）、ステップＳＢ８に戻る。時間ｔが所定時間Ｔよりも長い場合（ステップＳＢ８でＹＥＳの場合）第２の過渡運転モードを終了し図２に示す通常運転モードに切り替える。
【００６２】
ここで、ステップＳＢ５で決定されたストロークはそれには限定されないが、循環水がバイパス路９に流入している通常運転モードのときのストロークを基に決定されるものであり、ステップＳＢ８で用いられる所定時間Ｔは循環水がバイパス路９の出口から薬品濃度検出手段１３の設置部に到達するまでの時間を基に決定されている。このように、循環水が脱塩装置５に流入する状態からバイパス路９に流入する状態に切り替わったのち、バイパス路９より流出した循環水が薬品濃度検出手段１３の設置場所に到達するまでの間、強制的に薬品を投入量を制限するので、必要以上に高い薬品濃度の循環水が系統内を流れるのを防ぐことができ、それだけ無駄な薬品投入を防ぐことができる。
【００６３】
（第３の過渡運転モード）
第３の過渡運転モードは脱塩装置５を流動している循環水がバイパス路９に流入するように切り替えるものであり、循環水の薬品濃度は切り替え前より切り替え後に高くなるように運転するものである。図５に第３の過渡運転モードでの運転のフローチャートを示す。制御装置Ｃｏｎｔは隔離弁１０が開でバイパス弁１１が閉状態のとき、隔離弁１０を閉じ、バイパス弁１１を開く動作を行う（ステップＳＣ１）。第３の過渡運転モードでは循環水の薬品濃度をより高いものにするために、制御装置Ｃｏｎｔは小型ポンプ５１１及び大型ポンプ５１２の両方を使用する（ステップＳＣ２）。また、図示は省略しているがトラブルが発生したときのために備えられている予備の小型ポンプ及び大型ポンプも使用する（ステップＳＣ３）。
【００６４】
制御装置Ｃｏｎｔは各ポンプのストローク及び回転数を最大になるように決定する（ステップＳＣ４）。各ポンプを駆動する（ステップＳＣ５）。制御装置Ｃｏｎｔは薬品濃度検出手段１３にて循環水の薬品濃度を検出する（ステップＳＣ６）。薬品濃度検出手段１３にて検出される薬品濃度ｎが所定濃度Ｎよりも大きくなっているかどうか比較する（ステップＳＣ７）。薬品濃度ｎが所定濃度Ｎよりも小さい場合（ステップＳＣ７でＮＯ）、ステップＳＣ６にもどり濃度を検出する。薬品濃度ｎが所定濃度Ｎと同じか超えた場合（ステップＳＣ７でＹＥＳ）、第３の過渡運転モードを終了し、通常運転モードに切り替える。
【００６５】
ここで、第３の過渡運転モードは循環水の薬品濃度が低い状態から高い状態にするための運転モードであり、例えば、プラントＰＴの起動時の循環水が低濃度の状態から、通常運転時のように循環水を高濃度にするものを挙げることができる。ステップＳＣ７で用いられる所定濃度Ｎは循環水がバイパス路９の出口から薬品濃度検出手段１３の設置部に到達するまでの時間と循環水の薬品濃度の上昇度を基に決定されている。このように、循環水が脱塩装置５に流入する状態からバイパス路９に流入する状態に切り替わったのち、薬品濃度検出手段１３の濃度が高濃度に到達するまでの間、薬品投入ポンプ装置５１の能力最大で薬品の投入量を増加させるので、循環水の薬品濃度が所定の濃度に達するまでの時間を短縮することができ、それだけプラントＰＴの稼働率を上げることが可能である。
【００６６】
上述の実施例は原子力発電プラントの二次系統を例に説明しているが、それに限定されるものではなく、火力発電、コンバインドタービンプラント等の管内に水を循環させ、内部循環水に薬品を投入するプラントに広く採用することができる。また、上述の実施例では、ストロークを濃度を基に回転数を流量を基に決定しているがそれに限定されるものではなく、回転数を濃度検出手段１３にて検出された濃度を基に、ストロークを流量計１２にて計測された流量を基に決定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明にかかる薬品投入量算出方法を用いるプラントの一例の概略配置図である。
【図２】通常運転モードのときの薬品投入のフローチャートである。
【図３】第１の過渡運転モードでの運転のフローチャートである。
【図４】第２の過渡運転モードでの運転のフローチャートである。
【図５】第３の過渡運転モードでの運転のフローチャートである。
【符号の説明】
【００６８】
１  高圧タービン
２  湿分分離加熱器
３  低圧タービン
４  復水器
５  脱塩装置
５１  薬品投入ポンプ装置
５１１  小型ポンプ
５１２  大型ポンプ
６  低圧ヒータ
７  脱気器
７１  脱気器タンク
８  高圧ヒータ
９  バイパス路
１０  隔離弁
１１  バイパス路
１２  流量計
１３  濃度検出手段
１４  ブローダウン配管
ＳＧ  蒸気発生器
【図１】
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【図２】
2006224055.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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