(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラと、液体状態の水を前記ボイラに供給するタービン系統側水流経路と、該タービン系統側水流経路に介装され水が蓄えられる貯水手段と、前記タービン系統側水流経路に介装され、差圧に基づいて水の流量を検出するタービン系統側流量計とを備えた蒸気タービン発電システムにおいて、
前記貯水手段は脱気器であり、該脱気器から前記ボイラに水が供給される前記タービン系統側水流経路に前記タービン系統側流量計としての給水流量計が介装され、さらに、該給水流量計の下流側において前記タービン系統側水流経路から分岐する検定用流路が設けられていることを特徴とする蒸気タービン発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気タービン発電システムにおいて、
前記貯水手段は脱気器であり、前記ボイラに水が供給される前記タービン系統側水流経路には、前記脱気器の上流側に前記タービン系統側流量計としての復水流量計が介装され、さらに、前記脱気器の下流側において前記タービン系統側水流経路から分岐する前記検定用流路が設けられていることを特徴とする蒸気タービン発電システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の蒸気タービン発電システムにおいて、
前記貯水手段内の水量を検出する水位検出手段と、該水位検出手段の検出出力が入力されると共に、前記タービン系統側流量計の検出出力が入力され、さらに演算される演算手段とを備え、
該演算手段は、前記貯水手段内の水量変化と前記タービン系統側流量計により検出される差圧に基づいてタービン系統側流量計における流量係数を求めるよう構成されていることを特徴とする蒸気タービン発電システム。
【請求項４】
請求項１から３いずれかに記載の蒸気タービン発電システムにおいて、
前記貯水手段内の水量を検出する水位検出手段と、該水位検出手段の検出出力が入力されると共に、前記タービン系統側流量計の検出出力が入力される演算手段とを備え、
該演算手段は、タービン系統側流量計において検出された差圧と前記水位検出手段からの検出出力とに基づいてタービン系統側流量計における流量係数を求めるよう構成されていることを特徴とする蒸気タービン発電システム。
【請求項５】
ボイラと、液体状態の水を前記ボイラに供給するタービン系統側水流経路と、該タービン系統側水流経路に介装され水が蓄えられる貯水手段と、前記タービン系統側水流経路に介装され、差圧に基づいて水の流量を検出するタービン系統側流量計とを備えた蒸気タービン発電システムにおける流量計検定方法において、
前記タービン系統側水流経路から分岐する検定用流路が設けられ、該検定用流路には、該検定用流路を流動する水の流量を差圧に基づいて検出する検定用流量計が介装され、
前記ボイラへの給水を停止することなくタービン系統側水流経路と検定用流路とに水を流し、このとき前記検定用流量計によって検出された差圧に基づいて流量係数を求めることにより、前記タービン系統側流量計の較正を運転中に行うことを特徴とする蒸気タービン発電システムの検定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の蒸気タービン発電システムの検定方法において、
前記タービン系統側水流経路を介してボイラへ給水している状態から、給水の一部を前記検定用流路に分岐させ、この状態でタービン系統側流量計において検出された差圧と、検定用流量計によって検出された流量とに基づいて流量係数を求めることにより、タービン系統側流量計の較正を行うことを特徴とする蒸気タービン発電システムの検定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水流量を測定することができる流量計を備えた蒸気タービン発電システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示したものは従来の蒸気タービン発電システムの例である。図において、符号１は蒸気を発生するボイラ、２は蒸気によって駆動される蒸気タービン、３は蒸気が液体に戻される復水器、４は水中の酸素分を取り除く脱気器である。水は脱気器４から再びボイラ１に導入され、蒸気とされて蒸気タービンの駆動に用いられる。
さて、復水器３から脱気器４への水流経路には、ポンプ６と復水流量計７が介装されている。また、脱気器４からボイラ１への水流経路には、ポンプ８と給水流量計９が介装されている。
復水流量計７および給水流量計９による復水流量および給水流量の計測には、運転管理上および性能管理上、高い精度が要求される。このため、システム構築の際に、次のようにして復水流量計７および給水流量計９の測定が予めメーカ等、設置場所以外で行われる。なお、以下では給水流量計９について説明するが復水流量計７も同様である。
図５において、符号１５はフローノズル、オリフィス等のフローエレメントである。フローエレメント１５の前後には、発電所等において実配管形状の影響を受けないように十分な長さの直管部１６，１７を設ける必要がある。メーカ等において、フローエレメント１５および直管部１６，１７の特性を検定する。すなわち、フローエレメント１５の前後の差圧をΔｐ、流量をＧとおくと、差圧Δｐと流量Ｇとの間には、
Ｇ  ∝  √Δｐ
の関係がある。メーカ等において予めこの関係をテストすることで、実際に蒸気タービン発電システムに用いた際に、差圧Δｐから流量Ｇを正確に導出することができるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の蒸気タービン発電システムにおいては、計器メーカ側の検定で用いられる検定設備の容量が小さいため、実際に発電システムで実用される大流量域でのテストを行うことができない。また、直管部１６，１７を設ける必要があるため、配管レイアウトの自由度を阻害しているという問題がある。また、通常運転中におけるスケール付着等の影響で、タービン系統側流量計の流量係数が経時的に変化することがあるという問題がある。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、実機での検定を行うことができると共に、配管の自由度を向上させることができ、また、通常運転中でもタービン側系統流量計の較正ができる蒸気タービン発電システムおよびその流量計検定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ボイラと、液体状態の水を前記ボイラに供給するタービン系統側水流経路と、該タービン系統側水流経路に介装され水が蓄えられる貯水手段と、前記タービン系統側水流経路に介装され、差圧に基づいて水の流量を検出するタービン系統側流量計とを備えた蒸気タービン発電システムにおいて、前記貯水手段は脱気器であり、該脱気器から前記ボイラに水が供給される前記タービン系統側水流経路に前記タービン系統側流量計としての給水流量計が介装され、さらに、該給水流量計の下流側において前記タービン系統側水流経路から分岐する検定用流路が設けられていることを特徴とする。該検定用流路には、該検定用流路を流動する水の流量を差圧に基づいて検出する検定用流量計を介装することで通常運転中でもタービン系統側流量計を較正できる。
【０００６】
この発明においては、ボイラへの給水を停止すると共にタービン系統側水流経路と検定用流路とに水を流し、このときの貯水手段内の水の変化量と前記給水流量計によって検出された差圧とに基づいて流量係数を求めることにより、前記タービン系統側流量計の較正が可能となる。
また、タービン系統側水流経路を介してボイラへ給水している状態から、給水の一部を前記検定用流路に分岐させ、タービン系統側流量計において検出された差圧と、検定用流量計によって検出された流量とに基づいて流量係数を求め、タービン系統側流量計の較正を運転中に行うことが可能となる。
【０００８】
この発明においては、貯水手段として従来から蒸気タービン発電システムに用いられている脱気器が利用可能である。また、給水流量計の較正が可能である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の蒸気タービン発電システムにおいて、前記貯水手段は脱気器であり、前記ボイラに水が供給される前記タービン系統側水流経路には、前記脱気器の上流側に前記タービン系統側流量計としての復水流量計が介装され、さらに、前記脱気器の下流側において前記タービン系統側水流経路から分岐する前記検定用流路が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
この発明においては、貯水手段として従来から蒸気タービン発電システムに用いられている脱気器が利用可能である。また、復水流量計の較正が可能である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の蒸気タービン発電システムにおいて、前記貯水手段内の水量を検出する水位検出手段と、該水位検出手段の検出出力が入力されると共に、前記タービン系統側流量計の検出出力が入力され、さらに演算される演算手段とを備え、該演算手段は、前記貯水手段内の水量変化とタービン系統側流量計により検出される差圧に基づいてタービン系統側流量計における流量係数を求めるよう構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明においては、実機停止中においてタービン系統側流量計の較正が可能となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３いずれかに記載の蒸気タービン発電システムにおいて、前記貯水手段内の水量を検出する水位検出手段と、該水位検出手段の検出出力が入力されると共に、前記タービン系統側流量計の検出出力が入力される演算手段とを備え、該演算手段は、タービン系統側流量計において検出された差圧と前記水位検出手段からの検出出力とに基づいてタービン系統側流量計における流量係数を求めるよう構成されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、運転中であってもタービン系統側流量計の較正が可能となる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、ボイラと、液体状態の水を前記ボイラに供給するタービン系統側水流経路と、該タービン系統側水流経路に介装され水が蓄えられる貯水手段と、前記タービン系統側水流経路に介装され、差圧に基づいて水の流量を検出するタービン系統側流量計とを備えた蒸気タービン発電システムにおける流量計検定方法において、前記タービン系統側水流経路から分岐する検定用流路が設けられ、該検定用流路には、該検定用流路を流動する水の流量を差圧に基づいて検出する検定用流量計が介装され、前記ボイラへの給水を停止することなくタービン系統側水流経路と検定用流路とに水を流し、このとき前記検定用流量計によって検出された差圧に基づいて流量係数を求めることにより、前記タービン系統側流量計の較正を運転中に行うことを特徴とする。
【００１６】
この発明においては、実機において運転中でもタービン系統側流量計の較正が可能となる。なお、貯水手段としては従来から蒸気タービン発電システムで用いられている脱気器等を利用可能である。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の蒸気タービン発電システムの検定方法において、前記タービン系統側水流経路を介してボイラへ給水している状態から、給水の一部を前記検定用流路に分岐させ、この状態でタービン系統側流量計において検出された差圧と、検定用流量計によって検出された流量とに基づいて流量係数を求めることにより、タービン系統側流量計の較正を行うことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、運転中であってもタービン系統側流量計の較正が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示したものは本発明の一実施形態として示した蒸気タービン発電システムの例である。
図において、符号１は蒸気を発生するボイラ、２は蒸気によって駆動される蒸気タービン、３は蒸気が液体に戻される復水器、４は水中の酸素分を取り除く脱気器（貯水手段）である。水は脱気器４から再びボイラ１に導入され、蒸気とされて蒸気タービンの駆動に用いられる。脱気器４には、内部の水位を検出する水位センサ（水位検出手段）４ａが設けられている。
復水器３とボイラ１の間は、水流経路Ｌ１，Ｌ２（タービン系統側水流経路）により水が流動されるようになっている。復水器３から脱気器４への水流経路Ｌ１には、ポンプ６と復水流量計（タービン系統側流量計）７が介装されている。また、脱気器４からボイラ１への水流経路Ｌ２には、ポンプ８と給水流量計（タービン系統側流量計）９が介装されている。水流経路Ｌ２の両端には、弁２０、２１が設けられている。ボイラ１側の弁２１の上流側には、終端が復水器３につながる検定用流路Ｌ３が分岐している。この検定用流路Ｌ３には、弁２５と検定用流量計２６とが介装されている。また、脱気器４出口側と復水器３とをつなげる検定用流路Ｌ４が設けられており、この検定用流路Ｌ４には、弁３０が介装されている。
検定用流量計２６には、据付前に実流量検定が行われたものが用いられており、これを用いることで通常運転中でも流量の較正を可能とする。
また、符号３５は制御装置（演算手段）であり、脱気器４の水位センサ４ａ、復水流量計７、給水流量計９、および検定用流量計２６の検出結果が入力されることをはじめ、装置系全体を制御する装置である。なお、各流量計７，９，２６から制御装置３５へは検出された差圧が入力され、制御装置３５において差圧から流量が算出されるようになっている。
【００２０】
さて、以上のように構成された蒸気タービン発電システムにおいては、弁２０，２１を開、弁２５，３０を閉とすることにより、上記従来の蒸気タービン発電システムと同様の水流回路となる。
ここで、本例の蒸気タービン発電システムの特徴点として、以下に示すように流量計７，９を較正することができる。
復水流量計７を較正する場合、弁２０、３０を閉じ、ポンプ６によって復水器３内の水を脱気器４に送る。脱気器４では、水位がｈ２からｈ１に変化する。このデータが制御装置３５に送られる。このときの重量をそれぞれＭ２、Ｍ１、計測時間をΔｔとおくと、水流経路Ｌ１を流動する水流量Ｗは、Ｗd＝（Ｍ１−Ｍ２）／Δｔ  となる。
すなわち、上記の脱気器４の水位変化から得られた流量はＷd＝（Ｍ１−Ｍ２）／Δｔであり、この時に復水流量計７において差圧Δｐを得れば、流量Ｗ＝Ａ√（２ｇΔｐ）γＫであるから、実際の運転時において、制御装置３５は復水流量計７が検出した差圧に基づいて正確な流量係数Ｋを得ることができる。
【００２１】
給水流量計９においては、弁２１を閉、弁２０、２５を開とし、ポンプ８によって脱気器４から水を吸い、検定用流路Ｌ３をバイパスして復水器３に戻す。脱気器４の水位はｈ１からｈ２に減少する。これにより、上記復流量計７と同様に、脱気器４における水位変化に基づく流量Ｗdと検定用流量計２６によって計測された差圧Δｐから求められた流量Ｗkとの和と、給水流量計９によって計測された差圧Δｐから逆算とを比較することで、給水流量計９の流量係数Ｋを得ることができる。したがって、実際の運転時に、給水流量計９によって正確な流量Ｗを得ることができる。
【００２２】
このように、本例によれば計器メーカ等において復水流量計７および給水流量計９を実流量検定する必要が無く、実機に取り付けた状態で、しかも実際に使用される水量にて較正を行うことができる。
また、復水流量計７および給水流量計９の前後の配管に長い直管部を設ける必要はない。したがって、蒸気タービンの機能や各装置系の配置に合わせた配管の配置が可能となる。なお、検定用流量計２６の前後には必要な長さの直管部を設ける必要があるが、検定用流量計２６は実際の蒸気タービンの駆動の際には用いられることがなく、蒸気タービン発電システムの他の装置系と関係なく配置することができるため、復水流量計７および給水流量計９の前後に長い直管部を設ける場合と比較して容易に配設可能である。
【００２３】
長期の運転によって流量計内面にスケール（水中の不純物による付着物等）がつく場合、実際の流量が変わらなくとも差圧が増えて見かけ上流量が増えたようになる。この場合、流量定数Ｋを変更する必要がある。本例においては、この経年変化による流量定数Ｋの変更を実機運転中に行うことができる。
図３において、(a)では、ボイラ１の流量はＷB、検定用流量計２６の流量は０，給水流量計９の流量はＷBである。すなわち、通常の運転状態である。一方、(b)では、弁２５を微開として、ボイラ１の流量をＷBのままとし検定用流量計２６の流量をＷKとする。給水流量計９の流量はＷ＝ＷB＋ＷKとなる。
新流量定数をＫ’、図３(a)の状態での給水流量計９の前後の差圧をΔｐとおくと、
図３(a)の状態では
ＷB＝Ａ√（２ｇΔｐa）γＫ’
図３(b)の状態では
ＷB＋ＷK＝Ａ√（２ｇΔｐb）γＫ’
である。差圧ΔｐaおよびΔｐbは給水流量計９により測定され、ＷKは検定用流量計２６により測定されるため、上記２式から、次の式のごとくＷBを消去すれば、新流量定数Ｋ’を求めることができる。
ＷB＝ＡγＫ’（√（２ｇΔｐb）−√（２ｇΔｐa））
なお、検定用流量計２６は通常は使用していないためにスケールは付着せず、流量ＷKを正確に測定することができる。
以上のように、運転中であっても給水流量計９の較正を逐次行うことが可能である。
【００２４】
なお、上記では復水流量計７と給水流量計９の双方が設けられている蒸気タービン発電システムの場合を説明したが、どちらか一方が設けられている場合にも適用することができるのは言うまでもない。また、脱気器４内の水量変化を水位変化に基づいて検出することとしたが、重量を検出するようにしてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、メーカ等においてタービン系統側流量計を検定する必要が無く、実機に取り付けた状態で、しかも実際に使用される水量にて検定を行うことができる。また、タービン系統側流量計の前後の配管に長い直管部を設ける必要はない。したがって、蒸気タービンの機能や各装置系の配置に合わせた配管の配置が可能となる。
また、タービン系統用水流経路を介してボイラへ給水している状態から、給水を前記検定用流路にわずかに分岐させ、タービン系統側流量計において検出された差圧と、検定用流量計によって検出された流量とに基づいて流量係数を求めることができる。したがって、蒸気タービン発電システムの運転中であっても、タービン系統側流量計の較正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態として示した蒸気タービン発電システムの全体構成を示した概略図である。
【図２】  差圧を用いた流量計の原理を示す断面図である。
【図３】  蒸気タービン発電システム運転中において検定を行う場合の水の流れを示した図である。
【図４】  従来の蒸気タービン発電システムの全体構成を示した概略図である。
【図５】  従来の蒸気タービン発電システムにおいて、流量計の近傍を示した図である。
【符号の説明】
１  ボイラ
７  復水流量計（タービン系統側流量計）
９  給水流量計（タービン系統側流量計）
２６  検定用流量計
３５  制御手段（演算手段）
Ｌ１  水流経路（タービン系統側水流経路）
Ｌ２  水流経路（タービン系統側水流経路）
Ｌ３  検定用流路
Ｌ４  検定用流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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