(57)【要約】【課題】  復水器の空気の混入箇所を能率よく特定できるようにすること。【解決手段】  内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室１０、２０からなり、各復水器室１０、２０に少なくとも一つの水室１１、２１等を有し、複数の復水器室１０、２０内に導かれた蒸気を水室１１、２１等に連なる冷却水管で冷却して復水する復水器１にて、稼動中の各水室１１、２１等の管清浄度を測定し、この測定された管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室１０、２０に空気吸い込みが発生していると推定する。さらに、稼動中の各水室１１、２１等の管清浄度を経時的に測定し、相対的に管清浄度が低下している時点の復水器１が組み込まれたプラントの操作履歴を参照し、相対的に管清浄度が低下している復水器室１０、２０の相対的に管清浄度が低下している時点に操作がなされた部位に空気吸い込みが発生していると推定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有し、前記複数の復水器室内に導かれた蒸気を前記水室に連なる冷却水管で冷却して復水する復水器において、
稼動中の各水室の管清浄度を測定し、この測定された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室に空気吸い込みが発生していると推定する復水器の空気吸い込み部位の特定方法。
【請求項２】
内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有し、前記複数の復水器室内に導かれた蒸気を前記水室に連なる冷却水管で冷却して復水する復水器において、
稼動中の各水室の管清浄度を経時的に測定し、測定された各水室の管清浄度を比較して相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室を特定するとともに、
相対的に管清浄度が低下している時点の復水器が組み込まれたプラントの操作履歴を参照し、前記相対的に管清浄度が低下している復水器室の前記相対的に管清浄度が低下している時点に操作がなされた部位に空気吸い込みが発生していると推定する復水器の空気吸い込み部位の特定方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載した復水器の空気吸い込み部位の特定方法であって、
各水室の管清浄度の比較に際して、各水室の管清浄度のバラツキを求め、通常よりも前記バラツキが大きくなったときに前記復水器室の復水器室を真空にするための空気抽出部材側と反対側で空気吸い込みが発生していると更に推定することを特徴とする復水器の空気吸い込み部位の特定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の復水器の空気吸い込み部位の特定方法に使用する装置であって、
管清浄度を算出する要素である前記各水室の冷却水流量測定手段、前記各水室の入口の冷却水温度測定手段、前記各水室の出口の冷却水温度測定手段および前記復水器のホットウェル内の復水温度測定手段を備え、
さらに、前記各手段の測定値を使用して、復水器の水室の表面積をＡとし、水室の入口の冷却水温度をＴｉｎとし、水室の出口の冷却水温度をＴｏｕｔとし、復水器のホットウェル内の復水の温度をＴｈｗとし、復水器から水室の表面を通過して水室内に熱が貫流する率の設計上の値を基準熱貫流率とし、下記式により
【数１】
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前記管清浄度を自動的に算出する管清浄度算出手段およびこの算出された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室を特定する復水器室特定手段を備えることを特徴とする復水器の空気吸い込み部位の特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所の発電機等を駆動する蒸気タービン等から排出される蒸気を復水する復水器の空気吸い込み部位の特定方法および装置に関し、特に、復水器の稼動中に空気吸い込み部位を特定できる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力発電所、原子力発電所等にて発電機等を駆動する蒸気タービンから排出される蒸気を復水する復水器が使用され、この復水器で復水された水は再度加熱されて蒸気になり蒸気タービンに供給されている。
前記復水器は真空状態に保たれ、蒸気タービンから復水器内に導かれた蒸気は冷却水管により冷却されて水に変わる。しかし、復水器に空気が混入すると、復水器の性能が劣化するので、空気の混入箇所を特定して空気の混入を防ぐ必要があるが、現状では、復水器（復水器に接続された蒸気用配管、蒸気用配管のバルブ等を含む。）における空気混入箇所を手作業で調べている。
一方、この復水器の性能を自動的に診断する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この場合、火力または原子力発電所等の熱サイクルプラントに設置されている復水器の性能劣化を診断し、その経済的運用を可能にするとともに、予防保全の支援を行う。その際、復水器の冷却水管の管清浄度を基準値と比較することによって、復水器の性能劣化の原因や部位をオンラインで自動的に特定できるようにしている。
【特許文献１】特開平５−１４１８７９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述のように手作業により復水器の空気の混入箇所を調査することは、多大な労力が必要となるとともに、調査に時間が掛かるという問題があった。
また、上記の特許文献１の発明では、復水器の冷却水管の管清浄度については冷却水管の汚れまたはポンプの異常の判定に用いられており、復水器の空気吸い込みの有無については空気抽出量の増加の有無によって判定するものであるため、復水器の空気吸い込み部位を特定できるものではなかった。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、復水器の空気の吸い込み箇所を能率良く特定できる復水器の空気吸い込み部位の特定方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室（復水器室に接続された蒸気用配管、蒸気用配管のバルブ等を含む。）からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有し、前記複数の復水器室内に導かれた蒸気を前記水室に連なる冷却水管で冷却して復水する復水器において、稼動中の各水室の管清浄度を測定し、この測定された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室に空気吸い込みが発生していると推定する復水器の空気吸い込み部位の特定方法である。
これにより、内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有する復水器の稼動中の各水室の管清浄度を測定し、測定された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室が空気吸い込みの影響を最も受けているので、この相対的に管清浄度が低下している水室に空気吸い込みが発生していると容易に推定することができる。なお、管清浄度とは水室に連なる冷却水管の管清浄度をいう。
【０００５】
さらに、請求項２記載の発明は、内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有し、前記複数の復水器室内に導かれた蒸気を前記水室に連なる冷却水管で冷却して復水する復水器において、稼動中の各水室の管清浄度を経時的に測定し、測定された各水室の管清浄度を比較して相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室を特定するとともに、相対的に管清浄度が低下している時点のプラントの操作履歴を参照し、前記相対的に管清浄度が低下している復水器室の前記相対的に管清浄度が低下している時点に操作（プラントの運転、保守点検および修理を含み、例えば復水器室の蒸気用配管のバルブの開閉、この配管の修理等を含む。）がなされた部位に空気吸い込みが発生していると推定する復水器の空気吸い込み部位の特定方法である。
これにより、内部が真空にされ、隔壁で分割された複数の復水器室からなり、各復水器室に少なくとも一つの水室を有する復水器の稼動中の各水室の管清浄度を経時的に測定し、測定された各水室の管清浄度を比較して相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室を特定するとともに、相対的に管清浄度が低下している時点のプラントの運転操作履歴を参照し前記相対的に管清浄度が低下している復水器室の操作がなされた部位に前記操作に起因する空気吸い込みが発生していると容易に推定することができる。
【０００６】
さらに、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、各水室の管清浄度の比較に際して、各水室の管清浄度のバラツキ（例えば最大値と最小値との差）を求め、通常よりも前記バラツキが大きくなったときに復水器室の復水器室を真空にするための空気抽出部材（空気抽出管を含む。）側と反対側で空気吸い込みが発生していると更に推定することである。
ここで、復水器の空気吸い込みにより復水器内に侵入した空気は空気抽出部材によって復水器室外に排出されるので、復水器室内に侵入した空気は侵入した箇所から空気抽出部材（図１の後側）に向かって流れることになる。したがって、空気抽出部材と反対側（図１の前側）で空気吸い込みが発生した場合には、空気抽出部材側で空気吸い込みが発生した場合に比べて、復水器室内に侵入した空気流が特定の水室の冷却水管の表面と接触する範囲が大きくなると考えられ、該水室の管清浄度の低下も大きいと考えることができる。このため、水室の管清浄度のバラツキが通常（空気吸い込みが発生していないとき）よりも大きくなったときに、復水器室の空気抽出部材側と反対側で空気吸い込みが発生していると更に推定することができる。
【０００７】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項１に記載の復水器の空気吸い込み部位の特定方法に使用する装置であって、管清浄度を算出する要素である前記各水室の冷却水流量測定手段、前記各水室の入口の冷却水温度測定手段、前記各水室の出口の冷却水温度測定手段および前記復水器のホットウェル内の復水温度測定手段を備え、さらに、前記各手段の測定値を使用して、復水器の水室の表面積をＡとし、水室の入口の冷却水温度をＴｉｎとし、水室の出口の冷却水温度をＴｏｕｔとし、復水器のホットウェル内の復水の温度をＴｈｗとし、復水器から水室の表面を通過して水室内に熱が貫流する率の設計上の値を基準熱貫流率とし、下記式により
【数１】
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前記管清浄度を自動的に算出する管清浄度算出手段およびこの算出された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室を特定する復水器室特定手段を備えることを特徴とする復水器の空気吸い込み部位の特定装置である。
これにより、各水室の管清浄度を算出するのに必要な前記水室の冷却水流量、前記水室の入口の冷却水温度、前記水室の出口の冷却水温度および前記復水器のホットウェル内の復水の温度を測定して容易に管清浄度を算出して、この算出された各水室の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室を特定し、この特定された水室を有する復水器室に空気吸い込みが発生していると推定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、復水器の複数の復水器室において、空気吸い込みを生じている復水器室を容易に特定できる。
さらに、請求項２記載の発明によれば、復水器が複数の復水器室を有する場合に、水室の管清浄度の低下の要因となる空気吸い込みは、復水器を有するプラントの運転操作によって生じるものと推定され、相対的に管清浄度が低下した時点に運転操作がなされている復水器室（復水器室に接続された蒸気用配管等を含む。）に空気吸い込みの現象が発生していると推定されることから、点検部位をより絞り込むことができる。
さらに、請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の発明の効果とともに、空気吸い込み現象が、復水器室の空気抽出部材側で生じているのか復水器室の空気抽出部材側と反対側で生じているのかを容易に推定できる。
さらに、請求項４記載の発明に係る復水器の空気吸い込み部位の特定装置はその構成が簡単であり、これを使用することにより、複数ある復水器室において、空気吸い込みを生じている復水器室を容易に特定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る復水器の概略を示し、図２は本発明の復水器の空気吸い込み部位の特定装置を示すブロック図であり、図３は前記空気吸い込み部位の特定方法を示す。
【００１０】
図１に示すように、復水器１は内部が真空にされ、隔壁２で分割された２つの復水器室（Ａ復水器室１０およびＢ復水器室２０）を備えている。なお、隔壁２のうちＡ復水器室１０部分を２ａとし、隔壁２のうちＢ復水器室２０部分を２ｂとする。さらに、Ａ復水器室１０とＢ復水器室２０とを連通させる連通部３が形成されている。連通部３はＡ復水器室１０内とＢ復水器室２０内との圧力差を無くすことができるものである。
Ａ復水器室１０は図示しない蒸気タービン等から排出される蒸気を取り入れる取入口１３を備え、Ｂ復水器室２０は前記蒸気タービン等から排出される蒸気を取り入れる取入口２３を備えている。矢印１４は取入口１３に流れ込む蒸気の流れの方向を示し、矢印２４は取入口２３に流れ込む蒸気の流れの方向を示している。また、Ａ復水器室１０の下端部にホットウェル１５が形成され、Ｂ復水器室２０の下端部にホットウェル２５が形成されている。
さらに、Ａ復水器室１０はＡ水室１１およびＢ水室１２を有し、Ｂ復水器室２０はＣ水室２１およびＤ水室２２を有している。各水室１１、１２、２１、２２は箱状であり、各水室１１、１２、２１、２２には図示しない複数の冷却水管が取り付けられている。海水等の冷却水は各水室１１、１２、２１、２２および各水室１１、１２、２１、２２にそれぞれ連なる複数の冷却水管内を流れる。なお、矢印１１ａ、１２ａ、２１ａ、２２ａはそれぞれ各水室１１、１２、２１、２２を流れる冷却水の流れる方向を示す。
【００１１】
Ａ復水器室１０内に導かれた蒸気は各水室１１、１２に連なる冷却水管で冷却されて復水されホットウェル１５内に溜り、Ｂ復水器室２０内に導かれた蒸気は各水室２１、２２に連なる冷却水管で冷却されて復水されホットウェル２５内に溜る。
各ホットウェル１５、２５に溜まった復水は図示しないドレイン管により各復水器室１０、２０の外に取り出されて、図示しない加熱手段により加熱されて再度蒸気になって前記蒸気タービン等の駆動源となる。
【００１２】
なお、各復水器室１０、２０を真空にする真空ポンプ３０が空気抽出管３１によりＡ復水器室１０の図示後側（各水室１１、１２の冷却入水口側）部分およびＢ復水器室２０の図示後側（各水室２１、２２の冷却水入口側）部分に接続され、各復水器室１０、２０の真空度を調整する真空調整弁３２が管３３によりＢ復水器室２０の図示後側部分に接続されている。
【００１３】
図２に示すように、各水室１１、１２、２１、２２の冷却水流量測定手段４１、各水室１１、１２、２１、２２の冷却水入口側の冷却水の温度測定手段４２、各水室１１、１２、２１、２２の冷却水出口側の冷却水の温度測定手段４３および各ホットウェル１５、２５内の復水温度測定手段４４はそれぞれコンピュータシステム５０のインターフェース５３に接続されている。このコンピュータシステム５０は、前記インターフェース５３の他にＣＰＵ等の演算手段５１、入力手段５２、メモリ５４および出力手段５５を備えており、本発明でいう管清浄度算出手段および復水器特定手段を構成するものである。なお、入力手段５２、インターフェース５３、メモリ５４および出力手段５５は演算手段５１に接続されている。また、メモリ５４は前記〔数１〕の管清浄度算出式を実施するプログラムおよび図３のフローチャートを実施するプログラム等を記憶するプログラム記憶部５４ａおよびデータ記憶部５４ｂを備えている。
【００１４】
上記構成の復水器の空気吸い込み部位の特定装置は、図３に示すフローチャートのように動作する。
まず、各復水器室１０、２０および各水室１１、１２、２１、２２が稼動中にて、冷却水流量測定手段４１、各水室の入口の冷却水温度測定手段４２、各水室の出口の冷却水温度測定手段４３およびホットウェル１５、２５内の復水温度測定手段４４の各測定値がインターフェース５３および演算手段５１を経由してメモリ５４のデータ記憶部５４ｂに記憶される。そして、メモリ５４のプログラム記憶部５４ａに記憶されたプログラムにより演算手段５１が上記データ記憶部５４ｂに記憶された前記各測定値を利用してＡ〜Ｄの各水室１１、１２、２１、２２の管清浄度を算出する（ステップＳ１）。
この場合、水室１１、１２、２１、２２の表面積をＡとし、水室１１、１２、２１、２２の入口の冷却水温度をＴｉｎとし、水室１１、１２、２１、２２の出口の冷却水温度をＴｏｕｔとし、ホットウェル１５、２５内の復水の温度をＴｈｗとし、各復水器室１０、２０から水室１１、１２、２１、２２の表面を通過して水室１１、１２、２１、２２内に熱が貫流する率の設計上の値を基準熱貫流率とし、下記式により
【数１】
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前記管清浄度を各水室１１、１２、２１、２２ごとに自動的に算出する（管清浄度算出手段）。
【００１５】
つぎに、各水室１１、１２、２１、２２のうち管清浄度が相対的に低い水室を特定する（ステップＳ２）。これにより、相対的に管清浄度が低下している水室を有する復水器室が特定される（復水器特定手段）。この場合は、図１の左右方向の判定であり、相対的に管清浄度が低下している水室（１１、１２、２１または２２）を有する復水器室（１０または２０）に空気吸い込みが発生していると推定して推定結果を出力手段５５が出力する（ステップＳ４）。
また、各水室１１、１２、２１、２２の管清浄度のバラツキ（管清浄度の最大値と最小値の差）を算出する（ステップＳ３）。この場合は、図１の前後方向の判定であり、通常よりも前記バラツキが大きくなったときに、各復水器室１０、２０の空気抽出管３１側と反対側（図１の前側）で空気吸い込みが発生していると推定して推定結果を出力手段５５が出力する（ステップＳ４）。ここで、復水器室１０または２０に侵入した空気は空気抽出管３１を通じて復水器室１０または２０外に排出されるので、復水器室内に侵入した空気は侵入した箇所から空気抽出管３１側（図１の後側）に向かって流れることとなる。したがって、空気抽出管３１と反対側（図１の前側）で空気吸い込みが発生した場合には、空気抽出管３１側で空気吸い込みが発生した場合に比べて、復水器室内に侵入した空気流が特定の冷却水管の表面と接触する範囲が大きくなると考えられ、該水室の管清浄度の低下も大きいと考えることができるので、図１の前後方向の判定が可能となる。なお、管清浄度のバラツキ（管清浄度の最大値と最小値の差）が通常よりも大きいか否かの判定は、しきい値（プラントにより異なるが、例えば０．０６〜０．０８程度）を超えるか否かにより判定する方法が考えられる。
これにより、空気の吸い込みが発生している各復水器室１０、２０の前後のいずれの部位に空気吸い込みが発生しているか特定することができる。
なお、上述の左右方向の判定と前後方向の判定を組合わせて行うことにより、空気吸い込みが発生している部位の特定が更に容易となる。
【００１６】
一方、稼動中の各水室１１、１２、２１、２２の管清浄度の経時的変化を記録する（ステップＳ５）。そして、ステップＳ２において復水器室が特定された後、この記録から相対的に管清浄度が低下している時点を判定し、その時点の該復水器が組み込まれたプラントの運転操作履歴（プラントの運転、保守点検および修理を含み、例えば各復水器室１０、２０の図示しない配管のバルブの開閉、この配管の修理等を含む。）を参照し（ステップＳ６）、前記相対的に管清浄度が低下している各復水器室１０、２０の運転操作履歴に変化を生じている部位（各復水器室１０、２０の取入口１３、２３に接続されている図示しない蒸気用配管およびそのバルブを含む。）に運転操作履歴に変化を生じている時点に空気吸い込みが発生していると推定し、推定結果を出力手段５５が出力する（ステップＳ７）。
なお、この運転操作履歴による判定に上述した前後方向の判定を組合わせて行うことにより、運転操作履歴による空気吸い込み部位の推定結果が複数あった場合でも、その複数候補のうち真に空気吸い込みが発生している部位の推定が容易となる。
【００１７】
これにより、内部が真空にされ、隔壁２で分割された復水器室１０、２０からなり、各復水器室１０、２０に水室１１、２１等を有する復水器１の稼動中の各水室１１、２１等の管清浄度を測定し、測定された各水室１１、２１等の管清浄度を比較し、相対的に管清浄度が低下している水室１１、２１等を有する復水器室１０または２０が空気吸い込みの影響を最も受けているので、この相対的に管清浄度が低下している水室１１、２１等に空気吸い込みが発生していると容易に推定することができる。
さらに、復水器１の稼動中の各水室１１、２１等の管清浄度の経時的変化を記録し、相対的に管清浄度が低下している時点のプラントの運転操作履歴を参照し前記相対的に管清浄度が低下している復水器室１０または２０の操作がなされた部位に前記操作に起因する空気吸い込みが発生していると容易に推定することができる。
さらに、各水室１１、２１等の管清浄度のバラツキが大きくなったときは、空気吸い込みによる空気流が特定の水室の表面に流れて空気抽出管３１側にて復水器室１０、２０の外部に抽出されるので、これによりこの特定の水室１１、２１等の管清浄度が低下している。このため、水室１１、２１等の管清浄度のバラツキが通常よりも大きくなったときに、復水器室１０、２０の空気抽出管３１側と反対側で空気吸い込みが発生していると更に推定することができる。
【００１８】
なお、上記の実施の形態において、復水器１は２つの復水器室１０、２０を有しているが、これに限定されず、復水器１は複数の復水器室を有するものであればよい。
また、上記実施の形態において、連通部３はなくてもよい。
また、各復水器室１０、２０は、２つの水室１１、２１等を有しているが、これに限定されず、少なくとも一つの水室を有していればよい。
また、空気抽出管３１が使用されているが、これに限定されず、真空ポンプ３０と復水器室１０、２０を接続可能な空気路を形成する空気抽出部材であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態に係る復水器の概略を示す説明図である。
【図２】本発明の空気吸い込みの検出装置を示すブロック図である。
【図３】本発明の空気吸い込みの検出方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２０】
１  復水器
２  隔壁
１０  Ａ復水器室
１１  Ａ水室
１２  Ｂ水室
１４  矢印
１５  ホットウェル
２０  Ｂ復水器室
２１  Ｃ水室
２２  Ｄ水室
２４  矢印
２５  ホットウェル
３０  真空ポンプ
３１  空気抽出管（空気抽出部材）
４１  冷却水流量測定手段
４２  水室入口の冷却水温度測定手段
４３  水室出口の冷却水温度測定手段
４４  ホットウェル内の復水温度測定手段
５０  コンピュータシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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