(57)【要約】【課題】蒸気タービンプラント給水系統で、入口・出口バイパス弁の上流側の配管圧力が弁の作動に必要な圧力よりも低い場合であっても弁を作動可能とする。【解決手段】給水・復水ポンプ２と、給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁４と、調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器１２を含む加熱系統８と、調整弁の下流側で加熱系統をバイパスできるバイパス系統１０と、加熱系統とバイパス系統を選択的に切り替えるための入口バイパス弁６および出口バイパス弁１４と、を有する蒸気タービンプラント給水系統である。入口バイパス弁および出口バイパス弁は、水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、ピストンを駆動するためにピストンに水圧を与える弁作動水圧系統４８が給水・復水ポンプと調整弁の間から分岐されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統をバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を選択的に切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統において、
前記入口バイパス弁および出口バイパス弁の少なくとも一方は、水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、
前記ピストンを駆動するために前記ピストンに水圧を与える弁作動水圧系統が前記給水・復水ポンプと前記調整弁の間から分岐されていること、
を特徴とする蒸気タービンプラント給水系統。
【請求項２】
復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統を選択的にバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統において、
前記入口バイパス弁および出口バイパス弁の少なくとも一方は、水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、
前記ピストンを駆動するために前記ピストンに水圧を与える弁作動水圧系統が前記入口バイパス弁の上流側で分岐されており、この弁作動水圧系統には、前記水圧を高めるための弁作動水圧ポンプが配置されていること、
を特徴とする蒸気タービンプラント給水系統。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸気タービンプラント給水系統において、前記入口バイパス弁は前記加熱系統とバイパス系統の分岐部に配置された２方切り替え弁であり、前記出口バイパス弁は前記加熱系統の前記熱交換器の下流側に配置された開閉弁であること、を特徴とする蒸気タービンプラント給水系統。
【請求項４】
請求項３に記載の蒸気タービンプラント給水系統において、前記入口バイパス弁は水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、
前記調整弁と前記入口バイパス弁の間で分岐して、前記加熱系統の前記入口バイパス弁と前記熱交換器の間に接続される水張りラインが配置され、この水張りラインに水張り弁が配置されていること、を特徴とする蒸気タービンプラント給水系統。
【請求項５】
復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統をバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を選択的に切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して、復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統を用いた給水方法において、
前記入口バイパス弁および出口バイパス弁を駆動するにあたり、
前記給水・復水ポンプから出た高圧水の一部を前記調整弁の上流側で分岐し、この分岐した高圧水を、前記入口バイパス弁および出口バイパス弁を駆動する各ピストンの一方の側に供給するとともに、前記ピストンの前記高圧水が供給されるのと反対側にある水を排水すること、
を特徴とする蒸気タービンプラント給水方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電プラントや原子力発電プラントなどの蒸気タービンプラントにおいて復水器から蒸気発生器（ボイラ）に水を送る給水系統とその給水方法に関し、特に、熱交換器を含む加熱系統と、この加熱系統をバイパスするバイパス系統とを弁の切り替えによって選択できるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の典型的な蒸気タービンプラントの給水系統では、給水加熱器として熱交換器が設けられ、この熱交換器をバイパスするバイパス系統が設けられている。そして、熱交換器を通るライン（加熱系統）とバイパス系統を切り替えるために、入口バイパス弁と出口バイパス弁が設けられている。
【０００３】
入口バイパス弁は、２方切り替え弁であって、加熱系統とバイパス系統との分岐部に設けられ、加熱系統とバイパス系統の２方向のうち一方を選択して切り替えることができる。また、出口バイパス弁は、加熱系統の熱交換器の下流側でバイパス系統との合流点より上流側に配置される開閉弁である。
【０００４】
入口バイパス弁と出口バイパス弁は、作動用のピストン室を有し、自圧が満ちてくると、ピストンの両側の差圧によって、入口バイパス弁はバイパス系統側から加熱系統側への切り替わり動作、出口バイパス弁は開動作を起こす。このとき、ピストン室内のピストンの反対側にあった水は、系外に排出される。この機構では、駆動源を自圧水とすることにより、作動源を不要とし、しかも速い開閉動作が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来の入口・出口バイパス弁は、作動源を自圧としているため簡素である点は長所であるが、配管圧力が入口・出口バイパス弁の作動に必要な圧力よりも低い場合には弁の開閉ができなかった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、入口・出口バイパス弁の上流側の配管圧力が弁の作動に必要な圧力よりも低い場合であってもこれらの弁を作動できるようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統をバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を選択的に切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統において、前記入口バイパス弁および出口バイパス弁の少なくとも一方は、水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、前記ピストンを駆動するために前記ピストンに水圧を与える弁作動水圧系統が前記給水・復水ポンプと前記調整弁の間から分岐されていること、を特徴とする。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統を選択的にバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統において、前記入口バイパス弁および出口バイパス弁の少なくとも一方は、水圧で作動するピストンによって駆動される構造であって、前記ピストンを駆動するために前記ピストンに水圧を与える弁作動水圧系統が前記入口バイパス弁の上流側で分岐されており、この弁作動水圧系統には、前記水圧を高めるための弁作動水圧ポンプが配置されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、請求項５記載の発明は、復水器からの復水を昇圧する給水・復水ポンプと、この給水・復水ポンプの下流側に配置された調整弁と、この調整弁の下流側に配置されて水を加熱するための熱交換器を含む加熱系統と、前記調整弁の下流側で前記加熱系統をバイパスできるバイパス系統と、前記加熱系統とバイパス系統を選択的に切り替えるための入口バイパス弁および出口バイパス弁と、を有して、復水を蒸気発生器に供給する蒸気タービンプラント給水系統を用いた給水方法において、前記入口バイパス弁および出口バイパス弁を駆動するにあたり、前記給水・復水ポンプから出た高圧水の一部を前記調整弁の上流側で分岐し、この分岐した高圧水を、前記入口バイパス弁および出口バイパス弁を駆動する各ピストンの一方の側に供給するとともに、前記ピストンの前記高圧水が供給されるのと反対側にある水を排水すること、を特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１を参照して本発明に係る蒸気タービンプラント給水系統の一実施の形態を説明する。蒸気タービン（図示せず）で仕事をし、復水器（図示せず）で凝縮してできた復水は、蒸気発生器（図示せず）に戻される前に給水・復水ポンプ２で昇圧される。通常、復水ポンプと給水ポンプが熱交換器をはさんで直列に接続されるが、この発明はこれらいずれのポンプにも適用できるので、ここではこれらのポンプを合わせて給水・復水ポンプと呼ぶ。給水・復水ポンプ２の下流側に調整弁４が配置され、ここでの圧力降下を調整して流量調整が行なわれる。
【００１１】
調整弁４の下流側に入口バイパス弁６が配置されている。入口バイパス弁６は２方向切り替え弁であって、流路を、加熱系統８とバイパス系統１０のいずれかに任意に切り替えることができるようになっている。加熱系統８には熱交換器（ヒーター）１２が配置されている。熱交換器１２には、蒸気発生器で発生した蒸気の一部が抽出されて導入され、給水（復水）がここで加熱される。
【００１２】
加熱系統８の熱交換器１２の下流側には出口バイパス弁１４が配置され、さらにその下流側はバイパス系統１０と合流して蒸気発生器へ給水として供給されるようになっている。なお、給水・復水ポンプ２や加熱系統８等の組み合わせが直列に複数段ある場合は、加熱系統８とバイパス系統１０との合流点の下流側に、さらに次の段の給水・復水ポンプを接続してもよい。
【００１３】
入口バイパス弁６および出口バイパス弁１４には、それぞれ、入口バイパス弁ピストン室２４、出口バイパス弁ピストン室２６が取り付けられ、各ピストン室２４、２６内にはそれぞれ、入口バイパス弁ピストン２８、出口バイパス弁ピストン３０が配置されている。各ピストン２８、３０は、それぞれのピストン室２４、２６内で往復動が可能であり、各ピストン２８、３０によって各ピストン室２４、２６が区画される。各ピストン２８、３０は、それぞれ、入口バイパス弁６および出口バイパス弁１４の弁体（図示せず）と連動するようになっている。
【００１４】
入口バイパス弁ピストン室２４の入口バイパス弁ピストン２８で区画された各空間には、それぞれ、第１のポート３２、第２のポート３４が設けられている。同様に、出口バイパス弁ピストン室２６の出口バイパス弁ピストン３０で区画された各空間には、それぞれ、第３のポート３６、第４のポート３８が設けられている。
【００１５】
第１のポート３２および第３のポート３６は、ともに、第１の弁作動配管４４に接続されていて、第１の弁作動配管４４は、第１の排水弁４０を介して排水されるようになっている。同様に、第２のポート３４および第４のポート３８は、ともに、第２の弁作動配管４６に接続されていて、第２の弁作動配管４６は、第２の排水弁４２を介して排水されるようになっている。
【００１６】
給水・復水ポンプ２と調整弁４の間から分岐して、第３の弁作動水圧配管４８が設けられている。第３の弁作動水圧配管４８には開閉弁５０が配置され、開閉弁５０の下流側で分岐して、分岐の一方は第１の高圧作動水供給弁５２を介して第１の弁作動配管４４に接続され、分岐の他方は第２の高圧作動水供給弁５４を介して第２の弁作動配管４６に接続されている。
【００１７】
調整弁４と入口バイパス弁６の間から分岐して加熱系統８の熱交換器１２の上流側と連絡する水張りライン１６が設けられ、水張りライン１６には水張り弁１８が配置されている。また、加熱系統８の水張りライン１６との合流部より下流側で熱交換器１２より上流側から排水ライン２０が分岐していて、その途中に第３の排水弁２２が配置されている。
【００１８】
ここで、この実施の形態の動作を説明する。まず、バイパス系統１０側に通水しているとき、入口バイパス弁６はバイパス系統１０側に切り替えられており、出口バイパス弁１４、水張り弁１８、第１の排水弁４０、第２の排水弁４２、第３の排水弁２２、第１の高圧作動水供給弁５２、第２の高圧作動水供給弁５４は閉じている。
【００１９】
このとき、加熱系統８側への通水に切り替えるためには、まず、水張り弁１８を開いて、加熱系統８側へ通水する。これにより加熱系統８側の圧力が上がる。こうして入口バイパス弁６の弁体の前後差圧を極力小さくした上で、第１の高圧作動水供給弁５２を開く。これにより、調整弁４を通らない比較的高圧の作動水が、第３の弁作動水圧配管４８、第１の高圧作動水供給弁５２、第１の弁作動配管４４を通して、入口バイパス弁ピストン室２４の第１のポート３２と出口バイパス弁ピストン室２６の第３のポート３６に供給される。
【００２０】
この後直ちに第２の排水弁４２を開く。これによって、ピストン２８、３０それぞれの前後差圧が確保され、ピストン２８、３０はそれぞれポート３４、３８のある側に向かって移動する。これによって、入口バイパス弁６は加熱系統８側へ切り替わり、出口バイパス弁１４は開く。
【００２１】
次に、加熱系統８側に通水している状態からバイパス系統１０側通水に切り替える場合は、初めに第１の高圧作動水供給弁５２および第２の排水弁４２を閉じておく。また、第１の排水弁４０および第２の高圧作動水供給弁５４は閉じたままである。この状態から、第２の高圧作動水供給弁５４を開く。これにより、調整弁４を通らない比較的高圧の作動水が、第３の弁作動水圧配管４８および第２の高圧作動水供給弁５４、第２の弁作動配管４６を通して、入口バイパス弁ピストン室２４の第２のポート３４と出口バイパス弁ピストン室２６の第６のポート３８に供給される。
【００２２】
この後直ちに第１の排水弁４０を開く。これによって、ピストン２８、３０それぞれの前後差圧が確保され、ピストン２８、３０はそれぞれポート３２、３６のある側に向かって移動する。これによって、入口バイパス弁６はバイパス系統１０側へ切り替わり、出口バイパス弁１４は閉じる。また、切り替えを確実なものにするために、第３の排水弁２２を開く。
【００２３】
すべての作動が終わった時点で、水張り弁１８、第３の排水弁２２、第１の排水弁４０、第２の排水弁４２、第１の高圧作動水供給弁５２、第２の高圧作動水供給弁５４は閉じている。
【００２４】
以上説明したように、この実施の形態によれば、通水配管系統の圧力が、入口バイパス弁６、出口バイパス弁１４の作動に必要な圧力よりも低い場合であっても、これらの弁を作動させることができる。
【００２５】
上記実施の形態の変形例として、第３の弁作動水圧配管４８の例えば開閉弁５０の上流側に追加のポンプ（図示せず）を設置し、これによって第１、第２の弁作動配管４４、４６へ供給する水の圧力をさらに高めることもできる。また、そのように追加のポンプを設置する場合は、第３の弁作動水圧配管４８の取り出し分岐点を調整弁４の下流側とすることもできる。さらに、追加のポンプ（図示せず）によって第１、第２の弁作動配管４４、４６へ供給する水の圧力を高める場合には、給水・復水ポンプ２を通さずにこの作動水を供給することも可能である。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、入口・出口バイパス弁の上流側の配管圧力が弁の作動に必要な圧力よりも低い場合であっても、これらの弁を作動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービンプラント給水系統の一実施の形態の系統図。
【符号の説明】
２…給水・復水ポンプ、４…調整弁、６…入口バイパス弁、８…加熱系統、１０…バイパス系統、１２…熱交換器（ヒーター）、１４…出口バイパス弁、１６…水張りライン、１８…水張り弁、２０…排水ライン、２２…第３の排水弁、２４…入口バイパス弁ピストン室、２６…出口バイパス弁ピストン室、２８…入口バイパス弁ピストン、３０…出口バイパス弁ピストン、３２…第１のポート、３４…第２のポート、３６…第３のポート、３８…第４のポート、４０…第１の排水弁、４２…第２の排水弁、４４…第１の弁作動配管、４６…第２の弁作動配管、４８…第３の弁作動水圧配管、５０…開閉弁、５２…第１の高圧作動水供給弁、５４…第２の高圧作動水供給弁。
【図１】
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