(57)【要約】    【課題】  発電効率の低下を招かない条件の下、新規な効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御装置を提供すること    【解決手段】  発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置であって、前記復水器水室の海水水面データと該海水水面の許容値とを比較し、該海水水面データが該海水水面の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記復水器水室の海水水面データと該海水水面の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する、制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記海水水面データが該海水水面の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動する、制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記海水水面データは、前記復水器水室に付設された水面計より取得される、制御装置。
【請求項４】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記復水器の真空データと該復水器真空の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する、制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記復水器の真空データが該復水器真空の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動する、制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記復水器の真空データは、プラントデータ収集装置より取得される、制御装置。
【請求項７】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記冷却用海水の復水器出入口温度差データと該復水器出入口温度差の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する、制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記冷却用海水の復水器出入口温度差データが該復水器出入口温度差の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動する、制御装置。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の復水器水室空気抜きポンプの制御装置において、
前記冷却用海水の復水器出入口温度差データは、プラントデータ収集装置より取得される、制御装置。
【請求項１０】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法において、
前記海水水面データを取得するステップと、
前記海水水面データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む、制御方法。
【請求項１１】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法において、
前記復水器の真空データを取得するステップと、
前記真空データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む、制御方法。
【請求項１２】
発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法において、
前記冷却用海水の復水器出入口温度差データを取得するステップと、
前記復水器出入口温度差データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む、制御方法。
【請求項１３】
コンピュータに対して、
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法の各ステップを実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１４】
請求項１３記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水器水室空気抜きポンプの制御装置及び制御方法に関し、更に具体的には火力発電所等で使用される、復水器水室に接続する空気抜きポンプの制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所では、石炭・油・ガスなどの燃料のもつ熱エネルギーを機械的エネルギーに変え、更に電気エネルギーに変えている。
【０００３】
図１に示すように、例えば石炭を燃料とする火力発電所では、石炭をボイラ１５で燃焼して給水１０を蒸気１１に変えて、高圧タービン１７，中圧タービン１８及び低圧タービン１９に送っている。蒸気の熱エネルギーは、これらタービンで機械エネルギーに変換されタービン翼を回転し、夫々のタービンに連結された発電機２０，２１を回転し、電気エネルギーを生成している。
【０００４】
タービン１７，１８，１９から排気された蒸気１１は、復水器５に送られる。復水器５は、タービンの排気（蒸気）を冷却凝縮し、真空をつくるとともに復水として回収する装置である。
【０００５】
復水器５において蒸気１１を冷却する冷媒には、海水が利用される。深層取水口１を介して取水口３から取水された海水は、循環ポンプ４によって復水器５に送られ、タービン１７，１８，１９から排出された蒸気１１を冷却凝縮し、放水路６から再び海中へ水中放流９される。
【０００６】
一方、復水器５において冷却対象である蒸気１１は、タービン１７，１８，１９から復水器５に送られ冷却凝縮され、給水ポンプ２６によって給水１０として再びボイラ１５に送られる。
【０００７】
復水器５は、タービン１７，１８，１９からの蒸気１１と海水とを取り込み、非接触の熱交換を行って蒸気を冷却して復水（給水）１０として回収する装置である。
【０００８】
図２は、この復水器５及び関連機器に関する海水系統図である。復水器５は、真ん中でＡ，Ｂの二室に区分けされており、これに対応して海水の系統もＡ及びＢの二系統からなる。Ａ系統に関して説明すると、Ａ循環ポンプ４−１で汲み上げられた海水は、Ａ循環ポンプ出口弁４８，Ａ復水器循環水入口弁４０を介して、復水器５のＡ室に送られる。タービンからの蒸気１１と熱交換後、Ａ復水器循環水入口弁４１を介して、放水路６から放流される。Ｂ系統も同じであり、Ｂ循環ポンプ４−２で汲み上げられた海水は、Ｂ循環ポンプ出口弁４７，Ｂ復水器循環水入口弁４２を介して、復水器５のＢ室に送られる。タービンからの蒸気１１と熱交換後、Ｂ復水器循環水入口弁４３を介して、放水路６から放流される。
【０００９】
このように、Ａ，Ｂ系統の海水は、復水器５に対してクロスする方向で流入し、流出している。図では明かでないが、Ａ系統の海水の流路は、復水器５の入口水室３７に流入した後、多数の細い管(パイプ)に流入し、更に出口水室３６に流入して、復水器５から排出される。水室３７，３６と多数の管との境界には管板が夫々設けられ、海水流路は閉じた流路となっている。Ｂ系統の海水の流路も同様である。タービンからの蒸気１１は、復水器５の上部へ流入し、海水の通過する多数の管に衝突しながらその近傍を通過して冷却凝
縮され、下部から復水となって排出される。こうして両者間で非接触な熱交換が行われている。
【００１０】
なお、本発明者は、本発明に関連する先行特許文献等の存在を知らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
入口水室３７，３８から流入した海水は、タービンからの蒸気１１と熱交換して出口水室３６，３４に達するため、入口側海水より出口側海水の方が約７度Ｃ程度温度が上昇する。更に、図１から分かるように、海洋の取水口３から取水された海水は、ほぼ同じ高度の海洋の放水路６へ排出されるため、所謂サイフォン効果を利用して、循環ポンプ４は最小の駆動力で海水を送っている。その間で復水器５に達する部分が一番高い高度となっており、この部分の海水は、必然的に水圧が非常に低くなっている。
【００１２】
従って、復水器５の出口水室３６，３４内の海水は、高温度且つ低圧力の状態にあり、海水に溶け込んだ空気が現れ易い（分離し易い）状態にある。即ち、出口水室３６，３４内には、空気溜まりが発生し易い状況にある。
【００１３】
空気が抽出され、海水と共に復水器５の管（パイプ）の中に流れると、蒸気１１に対する冷却効果が薄れ、復水器５の真空が低下する。蒸気の圧力差が大きいほどその蒸気の有する熱エネルギが大きくなるので、復水器５の真空の低下は、発電効率の低下に繋がることになる。従って、特に出口水室３６，３４に現れる空気は、直ちに除去する必要がある。
【００１４】
図２から分かるように、復水器５のＡ系統の出口水室３６に現れる空気(空気溜まり)は、Ａ復水器水室空気抜弁４４を介して復水器水室空気抜ポンプ４６により吸引され、大気へ放出している。同様に、復水器５のＢ系統の出口水室３４に現れる空気は、Ｂ復水器水室空気抜弁４５を介して復水器水室空気抜ポンプ４６により吸引され、大気へ放出している。
【００１５】
従来、プラントメーカの指導により、この復水器水室空気抜ポンプ４６は、火力発電所の起動時から運転終了時まで、常時稼働していた。しかし、その根拠は必ずしも明確ではなかった。もし、復水器水室空気抜ポンプ４６の駆動を停止又は断続的な駆動にすることが出来たなら、火力発電所の運転費用の低減となり、ひいては電力料金の引き下げにも繋がるものでる。
【００１６】
従って、発電効率の低下を招かない条件の下、効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御装置及び制御方法の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
従って、本発明は、発電効率の低下を招かない条件の下、新規な効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御装置を提供することを目的とする。
【００１８】
更に、本発明は、発電効率の低下を招かない条件の下、新規な効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御方法を提供することを目的とする。
【００１９】
上記目的に鑑みて、本発明に係る制御装置は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置であって、前記復水器水室の海水水面データと該海水水面の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する。
【００２０】
更に、上記制御装置では、前記海水水面データが該海水水面の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動することもできる。
【００２１】
更に、上記制御装置では、前記海水水面データは、前記復水器水室に付設された水面計より取得することもできる。
【００２２】
更に、本発明に係る制御装置は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置であって、前記復水器の真空データと該復水器真空の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する。
【００２３】
更に、上記制御装置では、前記復水器の真空データが該復水器真空の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動することもできる。
【００２４】
更に、上記制御装置では、前記復水器の真空データは、プラントデータ収集装置より取得することもできる。
【００２５】
更に、本発明に係る制御装置は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御装置であって、前記冷却用海水の復水器出入口温度差データと該復水器出入口温度差の許容値との比較結果に基づいて、前記復水器水室空気抜きポンプの運転を制御する。
【００２６】
更に、上記制御装置では、前記冷却用海水の復水器出入口温度差データが該復水器出入口温度差の許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動することもできる。
【００２７】
更に、上記制御装置では、前記冷却用海水の復水器出入口温度差データは、プラントデータ収集装置より取得することもできる。
【００２８】
更に、本発明に係る制御方法は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法であって、前記海水水面データを取得するステップと、前記海水水面データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む。
【００２９】
更に、本発明に係る制御方法は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法であって、前記復水器の真空データを取得するステップと、前記真空データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む。
【００３０】
更に、本発明に係る制御方法は、発電所で使用される復水器の冷却用海水中から発生する空気を除去する復水器水室空気抜きポンプの制御方法であって、前記冷却用海水の復水器出入口温度差データを取得するステップと、前記復水器出入口温度差データがその許容値を下回ったとき、前記復水器水室空気抜きポンプを再駆動するステップとを含む。
【００３１】
更に、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに対して、上記復水器水室空気抜きポンプの制御方法の各ステップを実行させるコンピュータプログラムである。
【００３２】
更に、本発明に係る記録媒体は、上記コンピュータプログラムを記録した記録媒体である。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、発電効率の低下を招かない条件の下、新規な効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御装置を提供することができる。
【００３４】
更に、本発明によれば、発電効率の低下を招かない条件の下、新規な効率の良い復水器水室空気抜きポンプの制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る復水器水室空気抜きポンプの制御装置及び制御方法の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面に描かれた同じ要素に対しては同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る復水器水室空気抜きポンプの制御装置及び関連機器のブロック図である。空気抜きポンプ制御装置５０は、図に示していないが、ＣＰＵ、記憶装置、入出力装置、モニタ等を備えた通常のコンピュータでよい。
【００３７】
空気抜きポンプ制御装置５０に対して、(1)水面データ５１、(2)復水器真空データ５２及び(3)海水の復水器出入口温度差データ５３の３種のデータが送られている。ここでは、入力データ(1)〜(3)のいずれか１種でもよく、又は任意の２種の組み合わせ、即ち、(1)と(2)、(1)と(3)、(2)と(3)の組み合わせ、又は３種全部(1)，(2)，(3)の組み合わせでもよいことを承知されたい。
【００３８】
空気抜きポンプ制御装置５０は、送られたデータと、そのデータの示す対象の基準値（許容値）とを比較し、許容値を超えている場合には、空気抜きポンプ４６の駆動命令を出力する。これに応じて、空気抜きポンプ４６は、復水器５の出口水室３６，３４内の空気を排出する。
【００３９】
図４は、上記「(1)水面データ５１」の取得方法を説明する図である。復水器５の部分は復水器を上方から見た図であり、大きな破線で描かれた丸の中の図はＢ系統出口水室３４を図面の左側から拡大正面図（断面図）であり、水面計３２は出口水室３４の部分３５に付設された水面計を正面から見た図である。
【００４０】
Ａ系統の海水は、Ａ循環ポンプ４−１によって、復水器５の入口水室３７から管（パイプ）内を通過して出口水室３６に至り、放水路６から捨てられる。同様に、Ｂ系統の海水は、Ｂ循環ポンプ４−２によって、復水器５の入口水室３８から管（パイプ）内を通過して出口水室３４に至り、放水路６から捨てられる。
【００４１】
ここでは、出口水室３４を例にとって説明するが、出口水室３６も同様である。大きな破線で描かれた丸の中を見ると、出口水室３４は矩形の室からなり、向こう側の管板(図示せず。)は穿孔され多数の管（パイプ）３１につながっている。出口水室３４の内部には、海水３９と空気溜まり３３とが有る。出口水室３４の部分３５には、水面計３２が付設され、出口水室３４内の海水３９の水面（液面）を表示している。
【００４２】
上記(1)水面データ５１は、この水面計３２から取得され、空気抜きポンプ制御装置５０に送られる。水面データ５１の基準値（許容値）は任意に決定することができる。典型的には、水面が、多数の管３１の内の一番上部に位置する管に達すると管の内部に空気が流入している可能性が強いので、一番上部に位置する管の上端部を基準値（許容値）とすることができる。
【００４３】
上記「(2)復水器真空データ５２」は、最終的には発電所効率が低下しないこと、そのためには発電所効率に非常に関連性を有する復水器真空を監視することが重要であるとの観点よりパラメータとして使用するものである。上記「(3)海水の復水器出入口温度差データ５３」は、熱交換が所定通り行われているかを監視する観点よりパラメータとして使用するものである。(2)及び(3)のデータは、プラントデータ収集装置(図示せず。)から取得している。
【００４４】
図５は、図３の空気抜きポンプ制御装置５０の制御方法を示すフローチャートである。
【００４５】
ステップＳ１０で、プラントが運転開始される。
【００４６】
ステップＳ１１で、運転開始と同時に、空気抜ポンプ４６が駆動される。
【００４７】
ステップＳ１２で、プラントが定格運転に達したか否かが判断される。プラント起動時、即ち定格運転に達する迄は空気抜ポンプ４６は連続運転される。定格運転に達すると、ステップＳ１３に進む。
【００４８】
ステップＳ１３で、定格運転到達後、空気抜ポンプ４６は駆動停止される。
【００４９】
ステップＳ１４で、水面計３２からの水面データ５１が基準値（許容値）を下回ったか否かが判断される。基準値（許容値）を上回っていれば、空気抜ポンプ４６は停止されたままである。基準値（許容値）を下回るとステップＳ１５に進む。
【００５０】
ステップＳ１５で、空気抜ポンプ４６は再駆動して、出口水室内部の空気溜まり３３を除去する。
【００５１】
ステップＳ１６で、プラント運転を終了するかが判断され、終了しない場合はステップＳ１４に戻る。
【００５２】
ここでは、上記「(1)水面データ５１」を利用する場合について説明したが、他の「(2)復水器真空データ５２」や「(3)海水の復水器出入口温度差データ５３」を使用する場合も、ステップＳ１４で夫々の基準値（許容値）と比較されることを除いて、同様である。また、複数の種類の入力データを利用する場合も、各入力データを夫々の基準値（許容値）と比較すればよい。
【００５３】
なお、本発明の対象には、図５で説明したフローチャートを実現するコンピュータプログラム及びこれを記録した記録媒体も含まれることを承知されたい。
【００５４】
なお、本出願人の所有する三隅火力発電所で本発明を実施した結果、年間１００万円弱の経済的効果を得ている。
【００５５】
本発明の対象は、火力発電所に限定されない。原子力発電所等でも同じ原理の復水器が使用されているので、これらも対象となる。
【００５６】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これらは例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明を利用する火力発電所の一例を示す図である。
【図２】図２は、図１の火力発電所の復水器及び関連機器に関する海水系統図である。
【図３】図３は、本実施形態に係る復水器水室空気抜きポンプの制御装置及び関連機器のブロック図である。
【図４】図４は、図３の復水器水室空気抜きポンプの制御装置に利用される水面データの取得方法を説明する図である。
【図５】図５は、図３の空気抜きポンプ制御装置５０の制御方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５８】
３：取水口、  ４：循環ポンプ、  ４−１：Ａ循環ポンプ、  ４−２：Ｂ循環ポンプ、
５：復水器、  ６:放水路、  １０:復水，給水、  １１:蒸気、  １５:ボイラ、  １７:高圧タービン、  １８：中圧タービン、  １９：低圧タービン、  ２０：発電機、  ２１：発電機、  ２６:給水ポンプ、  ４０：Ａ復水器循環水入口弁、  ４１：Ａ復水器循環水出口弁、  ４２：Ｂ復水器循環水入口弁、  ４３：Ｂ復水器循環水出口弁、  ４６：空気抜ポンプ、  ４７：Ｂ循環ポンプ出口弁、  ４８：Ａ循環ポンプ出口弁、  ５０：空気抜ポンプ制御装置、  ５１：水面データ、  ５２：復水器真空データ、  ５３：復水器出入口温度差データ、
【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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