(57)【要約】【課題】復旧に必要な時間及びコストを削減しつつ、タービン排気室及び復水器の破損を防止する。【解決手段】復水器１０７、蒸気タービンと復水器とを一体で覆うタービン排気室ケーシング１０６、タービン排気室ケーシングの内部の圧力が第１の所定値になると破断する大気放出板１００ａ、１００ｂ、タービン排気室ケーシング内の温度を計測する温度計測手段１０２ａ、１０２ｂ、第２の所定値を設定する設定器２０５、計測された温度と第２の設定値とに基づき、計測温度に対応する圧力が圧力に関する第２の所定値以上になると、又は計測温度が温度に関する第２の所定値以上になると外部出力を出力する比較器２０６、外部出力がなされるとタービン排気室ケーシング内の蒸気を放出する真空破壊弁１０３とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンから排気された蒸気を冷却し凝縮する復水器と、
前記蒸気タービンと前記復水器とを一体で覆うタービン排気室ケーシングと、
前記タービン排気室ケーシングの内部の圧力が第１の所定値になると破断する大気放出板と、
前記タービン排気室ケーシングの内部の温度を計測する温度計測手段と、
第２の所定値を設定する第１の設定器と、
前記温度計測手段により計測された前記温度と、前記第１の設定器に設定された前記第２の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第２の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第２の所定値以上になると、外部出力がなされる出力手段と、
前記出力手段から前記外部出力がなされると、前記タービン排気室ケーシングの内部の蒸気を外部へ放出する放出手段と、
を備えることを特徴とするタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項２】
前記出力手段は、前記温度計測手段により計測された温度を与えられ、対応する圧力に変換して出力する変換器と、
前記変換器により変換された前記圧力と、前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第２の所定値とを比較し、前記圧力が前記第２の所定値以上になると出力する比較器とを有することを特徴とする請求項１記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項３】
前記出力手段は、前記温度計測手段により計測された前記温度と、前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第２の所定値とを比較し、前記温度が前記第２の所定値以上になると出力する比較器を有することを特徴とする請求項１記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項４】
前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第２の所定値、又は前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第２の所定値に対応する圧力は、前記第１の所定値より低い値であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項５】
前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第２の所定値、又は前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第２の所定値に対応する圧力は、正圧以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項６】
前記放出手段は、前記復水器の内部と外部とを連通する配管に設けられ、直流電源により駆動される真空破壊弁であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項７】
第３の所定値を設定する第２の設定器と、
前記温度計測手段により計測された前記温度と、前記第２の設定器に設定された前記第３の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第３の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第３の所定値以上になると、警報を出力する警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の保護装置。
【請求項８】
第１の所定値を設定する第１の設定器と、
蒸気タービンから排気された蒸気を冷却し凝縮する復水器と、前記蒸気タービンとを一体で覆うタービン排気室ケーシングの内部の計測された温度と、前記第１の設定器に設定された前記第１の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第１の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第１の所定値以上になると、外部出力を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とするタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【請求項９】
前記出力手段は、前記タービン排気室ケーシングの内部の計測された前記温度を与えられ、対応する圧力に変換して出力する変換器と、
前記変換器により変換された前記圧力と、前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第１の所定値とを比較し、前記圧力が前記第１の所定値以上になると出力する比較器とを有することを特徴とする請求項８記載のタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【請求項１０】
前記出力手段は、前記タービン排気室ケーシングの内部の計測された前記温度と、前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第１の所定値とを比較し、前記温度が前記第１の所定値以上になると出力する比較器を有することを特徴とする請求項８記載のタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【請求項１１】
前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第１の所定値、又は前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第１の所定値に対応する圧力は、前記第１の所定値より低い値であることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【請求項１２】
前記第１の設定器に設定された圧力に関する前記第１の所定値、又は前記第１の設定器に設定された温度に関する前記第１の所定値に対応する圧力は、正圧以上であることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【請求項１３】
第２の所定値を設定する第２の設定器と、
前記温度計測手段により計測された前記温度と、前記第２の設定器に設定された前記第２の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第２の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第２の所定値以上になると、警報を出力する警報手段をさらに備えることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれか１項に記載のタービン排気室及び復水器の監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン排気室及び復水器の保護装置並びにタービン排気室及び復水器の監視制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンを有する発電プラントには、タービンの排気蒸気を冷却して凝縮するための復水器が設けられている。プラント運転中は、復水器内が負圧に保たれている。
【０００３】
タービンの排気蒸気を冷却するための海水は、循環水ポンプにより供給される。しかし、何らかの原因で循環水ポンプによる冷却水の供給が停止することがある。あるいは冷却水の流量が不足する事態として、例えば発電所内の電源が全て喪失する所内全停（ブラックアウト）事故が起こりうる。この場合には、復水器の冷却機能と凝縮機能は喪失する。
【０００４】
このような事故が発生すると、ボイラと蒸気タービンが緊急停止する。しかし、停止直後のボイラは残熱を有する。この残熱を逃がすために、タービンバイパス弁、各種ドレン弁等を経由して、蒸気や熱ドレン水が復水器に流入する。
【０００５】
しかし、復水器の冷却機能及び凝縮機能の喪失により、蒸気が凝縮しない。このため、復水器内、及び圧力容器として復水器と一体であるタービン排気室内の圧力が蒸気圧によって徐々に上昇し、遂には負圧から正圧、即ち大気圧以上に転じる。この正圧の状態は、もともと負圧で使用することが前提で設計される復水器やタービン排気室にとって好ましくない。
【０００６】
そこで、復水器及びタービン排気室の保護装置として、大気放出板が用いられている。
【０００７】
大気放出板はタービン排気室の天井部に設置され、タービン排気室の一部を成すものである。タービン排気室の圧力が正圧になると、具体的にはゲージ圧が２０ｋＰａから４０ｋＰａ程度の正圧になると、大気放出板が破断する。このようにして、復水器内の蒸気を大気中に開放するように設計されている。
【０００８】
即ち、大気放出板は自らが破断することで、重要なタービン排気室及び復水器の破損を防ぐために設けられている。
【０００９】
従来の保護装置を開示した以下の特許文献１の第３頁第５欄第３６〜４１行には、次のような記載が存在する。
【００１０】
「現用の多くの蒸気タービンは、負圧に耐える構造にしてある。このため、この従来技術の様に、冷却のために外気を蒸気タービン内に押し込んで蒸気タービン内を正圧にすると、大気放出板等が破壊されてしまうなど、予期せぬ破損を生じてしまう。」
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公平３−４７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
大気放出板が破断すると、その復旧工事には数日程度を要する。このため、発電プラント停止を余儀なくされ、例えば電力需要逼迫時においては社会に大きな影響を与える。
【００１３】
また、事業用電力会社との売電契約の下で発電プラントを運用するＩＰＰ事業者（Independent Power Producer、独立系発電事業者）にとって、これは大きな経済的損失に直結する。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑み、復旧に多くの時間やコストを要することなくタービン排気室及び復水器の破損を防ぐことが可能なタービン排気室及び復水器の保護装置並びにタービン排気室及び復水器の監視制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一実施形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置は、
蒸気タービンから排気された蒸気を冷却し凝縮する復水器と、
前記蒸気タービンと前記復水器とを一体で覆うタービン排気室ケーシングと、
前記タービン排気室ケーシングの内部の圧力が第１の所定値になると破断する大気放出板と、
前記タービン排気室ケーシングの内部の温度を計測する温度計測手段と、
第２の所定値を設定する第１の設定器と、
前記温度計測手段により計測された前記温度と、前記第１の設定器に設定された前記第２の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第２の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第２の所定値以上になると、外部出力がなされる出力手段と、
前記出力手段から前記出力がなされると、前記タービン排気室ケーシングの内部の蒸気を外部へ放出する放出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施の形態によるタービン排気室及び復水器の監視制御装置は、
第１の所定値を設定する第１の設定器と、
蒸気タービンから排気された蒸気を冷却し凝縮する復水器と、前記蒸気タービンとを一体で覆うタービン排気室ケーシングの内部の計測された温度と、前記第１の設定器に設定された前記第１の所定値とに基づいて、前記温度に対応する圧力が圧力に関する前記第１の所定値以上になると、又は前記温度が温度に関する前記第１の所定値以上になると、外部出力を出力する出力手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のタービン排気室及び復水器の保護装置並びにタービン排気室及び復水器の監視制御装置によれば、復旧に多くの時間やコストを要することなくタービン排気室及び復水器の破損を防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】飽和蒸気圧力と飽和蒸気温度との関係を示すグラフである。
【図３】同タービン排気室及び復水器の保護装置が備える監視制御装置の構成を示す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置が備える監視制御装置の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
前述したように、タービン排気室の圧力が正圧になると大気放出板が破断し、復水器内の蒸気を大気中に開放することで、重要なタービン排気室及び復水器の破損を防ぐことができる。このような大気放出板は、自らが破断することで役立つものである。よって、大気放出板は最終的な保護手段として備える必要がある。しかし、大気放出板が破断する前に、タービン排気室が正圧となったことを検知し、タービン排気室内の蒸気を大気中に放出することが可能であれば、上述したような無駄な復旧工事を避けることができる。
【００２０】
ここで重要なのは、大気圧近傍の極く小さな正圧を高い精度で計測することである。
【００２１】
一般に、圧力計測は圧力トランスミッタや圧力スイッチ等を使用して行われる。しかし、これらを使用して極小の正圧を精度よく計測しようとすると、「圧力トランスミッタや圧力スイッチは、タービン排気室の器内圧ではなく大気温度の飽和圧力を計測してしまう」という問題がある。以下、このような現象について説明する。
【００２２】
一般に、圧力トランスミッタを用いた圧力の計測では、計測点の実プロセス、即ち計測対象となる蒸気、水、油等を、計装配管とも呼ばれるキャピュラリチューブを通じて圧力トランスミッタに導びき、その実プロセスの圧力が計測される。
【００２３】
このような圧力トランスミッタを用いて、大気放出板近傍の圧力を計測する場合について考える。
【００２４】
タービン排気室の大気放出板近傍に、実プロセスである蒸気を取り込む、例えばバスケットチップが設置される。タービン排気室内の蒸気がバスケットチップに入り、キャピュラリチューブを介してタービン排気室外へ導出され、圧力トランスミッタに送られて圧力が計測される。
【００２５】
このとき蒸気圧は、タービン排気室外のキャピュラリチューブを取り巻く環境温度、即ち大気温度の影響を受けたものとなる。より詳細には、キャピュラリチューブ内の圧力は、大気温度の飽和圧力、あるいはその影響を受けて飽和圧力近傍の圧力となる。
【００２６】
その結果、圧力トランスミッタはタービン排気室内の圧力ではなく、タービン排気室外の大気温度の飽和圧力あるいはその近傍の圧力を計測することとなる。このような不都合は、同様にタービン排気室外へキャピュラリチューブを用いて蒸気を導出して測定する圧力スイッチにおいても同様である。
【００２７】
この現象は、実プロセスが大気に較べてはるかに高温、高圧である場合は無視することができる。しかし、大気圧近傍の圧力や温度を有する実プロセスの計測においては無視できず、測定精度を低下させることとなる。
【００２８】
このような事態を緩和するために、キャピュラリチューブの周囲に断熱材を施す等の対策も考えられる。しかし、このような対策では、圧力計測の精度を根本的に向上させることは非常に困難である。
【００２９】
そこで、本発明の実施の形態では、発明者らは、タービン排気室内の蒸気が飽和蒸気であることに着目し、圧力計測に替えてタービン排気室内の温度を計測することを見出した。計測した温度を蒸気の飽和圧力に変換する。得られたタービン排気室内の圧力が、所定の正圧になったことを検知する。これにより、大気放出板が破断する前に、いずれかの放出手段を作動させてタービン排気室内の蒸気を大気中に放出する点に特徴がある。
【００３０】
以下、本発明の実施の形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置について、図面を参照して説明する。
【００３１】
（１）第１の実施の形態
図１に、本発明の第１の実施の形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置の構成を示す。図１には、発電プラントにおける低圧タービンロータ１０４、インナーケーシング１０５、タービン排気室ケーシング１０６及び復水器１０７の断面構成が示されている。タービン排気室ケーシング１０６は、タービンと復水器１０７とを容器として一体で覆うように形成されている。
【００３２】
発電プラントの運転中では、タービン排気室１０１ａ、１０１ｂと復水器１０７の内部圧力（以下、器内圧力と称する）は、ほぼ真空に近い負圧に保たれている。図示されない中圧タービンの排気から、蒸気ａがクロスオーバ管１０８に流入する。この蒸気ａがインナケーシング１０５に導かれ、駆動蒸気ｂとして低圧タービンロータ１０４を駆動する。
【００３３】
駆動蒸気ｂは、低圧タービンロータ１０４の段落ごとに圧力を減じていく。最終的には、排気蒸気ｃ、ｄとして、それぞれタービン排気室１０１ａ、１０１ｂと復水器１０７とに排出される。図示されない循環水ポンプから復水器１０７内部に送水された冷却水により、排気蒸気ｃ、ｄが凝縮されて下部のホットウエル１０９に溜まる。
【００３４】
この運転状態から、何らかの事故により循環水ポンプが停止し、冷却水の供給が停止したり流量不足の状態になると、排気蒸気ｃ、dは凝縮されなくなる。これにより、器内圧力が増加し、その値が保護トリップ値にまで上昇すると、蒸気タービンやボイラを含む発電プラントは緊急停止し、排気蒸気ｃ、ｄの流入が停止する。
【００３５】
しかし、停止直後のボイラは残熱を有する。この熱が、タービンバイパス弁１１０から送られてくるバイパス蒸気ｅや、ドレン弁１１１から送られてくる熱ドレン水ｆとなって復水器１０７内に流入する。これにより、器内圧力が徐々に上昇する。
【００３６】
上述したように、タービン排気室１０１ａ、１０１ｂ内の蒸気は飽和蒸気である。このため、飽和蒸気圧力と飽和蒸気温度との間には、図２に示されるように、温度の上昇に伴い圧力が上昇していく関係が成立する。
【００３７】
大気放出板１００ａ、１００ｂは、器内圧力が上昇して負圧から正圧となったとき、例えば１２９．５１ｋＰａ・ａｂｓ（ａｂｓは絶対圧力）に到達したときに破断する。これにより、タービン排気室ケーシング１０６内の飽和蒸気を大気中に開放する。尚、以下の説明では、便宜上、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断するときの圧力を１２９．５１ｋＰａ・ａｂｓとする。
【００３８】
このような大気放出板１００ａ、１００ｂの破断圧力に到達する前の段階で飽和蒸気を開放するために、第１の実施の形態において設けられた構成について詳述する。
【００３９】
測温抵抗体（Resistance Temperature Detector）１０２ａが、タービン排気室ケーシング１０６内の大気放出板１００ａ近傍の器内温度ｇを計測し、測温抵抗体１０２ｂが大気放出板１００ｂ近傍の器内温度ｈをそれぞれ計測する。計測した温度ｇ、ｈは、それぞれケーブル１１２ａ、１１２ｂを通じて監視制御装置２０１に入力される。
【００４０】
図３に、監視制御装置２０１の内部に設けられた演算部回路２０２の構成を示す。この演算部回路２０２は、高値選択器２０３、変換器２０４、設定器２０５、比較器２０６、設定器２０７、比較器２０８を有する。変換器２０４と比較器２０６により、出力ｎを生成する出力手段を構成する。
【００４１】
測温抵抗体１０２ａ、１０２ｂが測定した器内温度ｇ、ｈが、高値選択器２０３に入力される。器内温度ｇ、ｈのうち、より高値である方が蒸気温度ｊとして出力され、変換器２０４に入力される。
【００４２】
変換器２０４の内部には、図２に示された飽和蒸気圧力と飽和蒸気温度との関係を示す特性曲線が設定されている。これにより、変換器２０４に蒸気温度ｊが入力されると、この特性曲線に基づき、蒸気温度ｊに対応する飽和圧力kが求められて出力される。より具体的には、図２に示された特性曲線において、Ｙ軸の蒸気温度ｊがＸ軸の飽和蒸気圧力ｋに変換されて出力される。
【００４３】
出力された飽和蒸気圧力ｋは、比較器２０６、２０８にそれぞれ入力される。
【００４４】
設定器２０５には、所定の設定値ｍが設定されている。比較器２０６に飽和蒸気圧力ｋと設定値ｍとが入力され、両者が比較される。飽和蒸気圧力ｋが設定値ｍ以下の間は、比較器１０６の出力ｎはオフ状態を維持する。飽和蒸気圧力ｋが設定値ｍより大きくなると、出力ｎがオンする。比較器２０８の動作については、後述する。
【００４５】
ここで、設定値ｍとして、例えば図２に示す真空破壊弁開圧力１０５．０９ｋＰａ・ａｂｓが設定されている。この設定値ｍは、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断するときの圧力１２９．５１ｋＰａ・ａｂｓより小さい値に設定されている。
【００４６】
比較器２０６からの外部出力ｎが生成されると、図１に示された監視制御装置２０１からの外部出力ｎがなされる。この出力が、ケーブル１１３を通じて駆動モータ１１４に伝達される。駆動モータ１１４の駆動により、真空破壊弁１０３が開弁する。これにより、タービン排気室ケーシング１０６内の飽和蒸気が、配管１１５を通じて大気中に開放される。
【００４７】
ここでは、比較器２０６から外部出力ｎがなされると、タービン排気室ケーシング１０６内の蒸気を外部へ放出する放出手段として、真空破壊弁１０３が用いられている。但し、比較器の出力に応答し、タービン排気室ケーシング１０６内の蒸気を外部へ放出する手段として動作し得るものであれば、真空破壊弁には限定されない。
【００４８】
ところで、真空破壊弁１０３は、復水器１０７に必ず設けられている電動弁である。この真空破壊弁１０３は、プラントの長期停止時等において、復水器１０７内を大気状態に開放する、いわゆる真空破壊を行うためのものである。
【００４９】
この真空破壊弁１０３は、上述のように、復水器１０７の内部と外部とを連通する配管１１５上に設置されている。復水器１０７の内部の負圧状態を維持する間は、真空破壊弁１０３は閉止される。真空破壊を行うときは、真空破壊弁１０３が開弁され、大気が復水器１０７の内部に流入する。
【００５０】
第１の実施の形態では、これとは逆に、タービン排気室ケーシング１０６及び復水器１０７の内部圧力が所定の正圧になったとき、真空破壊弁１０３を開弁する。これにより、内部の蒸気を大気中に放出する。
【００５１】
上述したように、タービン排気室ケーシング１０６の内部圧力は、飽和蒸気が保持している。このため、内部温度を計測することで、図３の特性曲線を用いて内部圧力を求めることができる。
【００５２】
内部温度の計測には、上述したように測温抵抗体の他に、例えば熱伝対（Thermocouple）を用いることができる。測温抵抗体や熱電対を用いて温度計測を行う場合には、内部圧力の測定時に必要なキャピュラリチューブが不要である。よって、大気温度の影響を受けることなく、高い精度で内部温度を測定し内部圧力を算出することが可能である。尚、第１の実施の形態では、一般に熱電対より測定精度が高いとされる測温抵抗体を用いている。
【００５３】
図２の特性曲線に示されるように、設定器２０５に設定値ｍとして予め設定された圧力１０５．０９ｋＰａ・ａｂｓに対応する飽和温度は、１０１℃である。これに対し、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断する圧力１２９．５１ｋＰａ・ａｂｓに対応する飽和温度は、１０７℃である。測温抵抗体１０２ａ、１０２ｂを用いることにより、この温度差６℃を確実に分別することができる。
【００５４】
そこで、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断する内部圧力に対応する内部温度１０７℃より、充分に低い内部温度１０１℃を検知したときに真空破壊弁１０３を開弁する。これにより、タービン排気室ケーシング１０６及び復水器１０７を保護することが可能となる。
【００５５】
ここで、タービン排気室ケーシング１０６及び復水器１０７の内部蒸気を放出する手段として、真空破壊弁１０３を用いている。真空破壊弁１０３は、上述したように、復水器１０７には必ず設けられている設備である。よって、新たに蒸気を放出する手段を追加して設ける必要がない。このため、コストの増加を防止することができる。
【００５６】
さらに真空破壊弁は、非常手段としてタービン回転停止を行う場合に備えて、直流（ＤＣ）電源により駆動される電動弁として通常備えられている。
【００５７】
即ち、所内全停事故では交流（ＡＣ）電源が喪失する。しかし、非常時においても直流（ＤＣ）電源は常に確保される。このため、直流（ＤＣ）電源により駆動可能な真空破壊弁１０３を用いることで、確実な保護装置とすることができる。
【００５８】
尚、真空破壊弁１０３を蒸気放出手段として使用する場合、考慮すべき点がある。それは、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断した場合には、大きな面積が破断することで内部蒸気が一気に開放される。これに対し、真空破壊弁１０３による蒸気放出では、配管１１５の寸法上の制約により、一気に開放できずに時間をかけて放出することとなる。
【００５９】
真空破壊弁１０３の開弁開始は、当然ながら、大気放出板１００ａ、１００ｂが破断する正圧より小さい正圧で行わなければならない。しかし、真空破壊弁１０３による蒸気放出では、内部圧力の低下に時間を要することを考慮しなければならない。
【００６０】
そこで、真空破壊弁１０３の開弁開始の時期は、飽和圧力が負圧から正圧に転じた直後の極く小さな正圧とすることが妥当である。このため、第１の実施の形態では、設定値ｍを１０５．０９ｋＰａ・ａｂｓとしている。このような設定は、測温抵抗体１０２ａ、１０２ｂを用いた高い精度による計測により可能となる。
【００６１】
第１の実施の形態によれば、飽和圧力が負圧から正圧に転じた直後に真空破壊弁１０３を開弁することで、それ以後にタービン排気室ケーシング１０６内に流入する残熱が大気中に逃げる。このため、開弁時より器内圧力が昇圧することが防止される。
【００６２】
尚、第１の実施の形態において、飽和圧力が負圧から正圧に転じた後に真空破壊弁１０３を開弁する構成を備えたことにより、大気放出板１００ａ、１００ｂを備えないことも考えられる。この場合には、大気放出板の製造コストや復旧に要するコストを削減することができる。
【００６３】
しかし、発電プラントの多様な事故の形態によっては、器内圧力が徐々に上昇するとは限らず、急激に上昇する可能性も否定できない。
【００６４】
このように、あらゆる事故の形態を考慮すると、より安全性を高めるためには、大気放出板１００ａ、１００ｂを設置しておくことが望ましいと考えられる。
【００６５】
ところで、飽和圧力が負圧から正圧に転じた直後の極く小さな正圧に設定値ｍを設定し、真空破壊弁１０３を開弁することが妥当と述べた。しかし、設定値ｍを正圧より低い負圧の値とし、負圧の段階で真空破壊弁１０３を開弁することで、さらに時間的余裕を持たせることも考えられる。
【００６６】
しかし、負圧で真空破壊弁１０３を開弁すると、その瞬間に器内圧力は大気圧へ向けて上昇する。
【００６７】
このときに起こり得る現象について考察する。低圧タービンロータ１０４がタービン排気室ケーシング１０６を貫通するグランド部１１６ａ、１１６ｂには、貫通部に存在する隙間を封じるためにシール蒸気が供給されている。
【００６８】
しかし、所内全停事故が一旦発生すると、グランド蒸気エキゾースタが停止しシール蒸気を回収する機能が喪失する。器内圧力が負圧である間は、シール蒸気が復水器１０７内に吸引される。このため、貫通部の隙間において漏洩は発生せず、あるいは発生したとしても軽減されている。
【００６９】
ところが、器内圧力が大気圧になると、貫通部の隙間からシール蒸気が漏れて、軸受油に蒸気、水分が混入する。あるいは、軸受油が漏れたシール蒸気に運ばれて高温物体に接触し、火災に至る可能性もある。
【００７０】
このように、大気開放板１００ａ、１００ｂの破断防止も重要である。しかし、器内圧力が負圧である間は、この負圧状態を維持することも重要となる。
【００７１】
そこで、大気開放板１００ａ、１００ｂの破断防止、並びに器内圧力の負圧状態の維持という２点を考慮し、第１の実施の形態では以下のように構成している。
【００７２】
ボイラの保有する残熱量が比較的少なく、器内圧力を正圧以上に昇圧するだけの熱量が流入しない事故様態を想定し、真空破壊弁１０３は閉弁状態を維持し、極力負圧を保持しておく。
【００７３】
この状態から、器内圧力が正圧に転じた直後の小さい正圧において、真空破壊弁１０３を開弁して蒸気を放出する。この時の正圧として、上述したように、大気圧（１０１．４２ｋＰａ・ａｂｓ）より僅かに大きい１０５．０９ｋＰａ・ａｂｓの値を設定値ｍに設定している。
【００７４】
ところで、器内圧力が負圧から正圧になることは、発電プラントの運転に大きな影響を与える。そこで、この変化を運転員に通知することも保護装置として重要である。
【００７５】
そこで、図３に示されたように、監視制御装置２０１が設定器２０７及び比較器２０８を備えている。
【００７６】
設定器２０７には、予め設定値ｐが設定されている。比較器２０８には、変換器２０４から出力された飽和圧力ｋと、設定器２０７から出力された設定値ｐとが与えられる。比較器２０８においてこの両者が比較され、飽和圧力ｋが設定値ｐより大きくなったときに、警報ｑが出力される。設定値ｐは、第１の実施の形態では、器内圧力が負圧から正圧に転じる直前の９９ｋＰａ・ａｂｓに設定されている。
【００７７】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、器内圧力が負圧から正圧に変化し１０５．０９ｋＰａに到達した時点で、真空破壊弁１０３を開弁することにより、大気放出板１００ａ、１００ｂの破壊を防止し、復旧に多くの時間やコストを要することなくタービン排気室及び復水器の破損を防ぐことが可能である。
【００７８】
（２）第２の実施の形態
本発明の第２の実施の形態によるタービン排気室及び復水器の保護装置について、図面を用いて説明する。
【００７９】
第２の実施の形態は、監視制御装置４０１の構成が上記第１の実施の形態における監視制御装置２０１と異なる。図４に示されたように、この監視制御装置４０１の内部に設けられた演算部回路４０２は、高値選択器４０３、設定器４０５、比較器４０６を有する。比較器４０６により、外部出力ｎを生成する出力手段を構成する。
【００８０】
器内温度ｇと器内温度ｈとが高値選択器４０３に与えられ、より高値である方が選択されて蒸気温度ｊとして出力され、変換器を介さずに、比較器４０６に直接入力される。
【００８１】
設定器４０５には、予め設定値ｒとして１０１℃が設定されている。この設定された蒸気温度１０１℃は、図２において、真空破壊弁１０３を開弁するときの蒸気圧力１０５．０９ｋＰａに対応する。
【００８２】
比較器４０６に設定値ｒが入力され、蒸気温度ｊと設定値ｒとが比較される。蒸気温度ｊが設定値ｒより大きくなったとき、出力ｎがオンする。その後は、上記第１の実施の形態と同様に、外部出力ｎがなされると真空破壊弁１０３が開弁する。
【００８３】
このように、第２の実施の形態では設定値ｒが温度の設定値として付与されている。高値選択器４０３から出力された蒸気温度ｊは、変換器によって蒸気圧力に変換されることなく比較器４０６に入力される。変換器を必要としないことにより、演算部回路４０２の回路構成が簡易化され、コストが低減される。
【００８４】
但し、真空破壊弁が開弁するときの蒸気圧力を見直して改変する場合を考慮すると、上記第１の実施の形態のように、蒸気圧力を直接設定器２０５に設定し、比較器２０６において設定値ｍと蒸気圧力ｋとを比較する方が、より便宜である。
【００８５】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、器内圧力が負圧から正圧に変化し１０５．０９ｋＰａに相当するときの温度１０１℃に到達した時点で、真空破壊弁１０３を開弁することにより、大気放出板１００ａ、１００ｂの破壊を防止し、復旧に多くの時間やコストを要することなくタービン排気室及び復水器の破損を防ぐことが可能である。また、演算部回路４０２の構成が簡易化されコスト低減に寄与する。
【００８６】
本発明の幾つかの実施の形態について説明したが、これらの実施の形態は、例として提示したものであり、発明の技術的範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施の形態やその変形は、発明の技術的範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００８７】
例えば、第１、第２の実施の形態では、真空破壊弁１０３が開弁するときの飽和圧力を１０９．０９ｋＰａとしている。しかしこの値は一例であって、この値には限定されない。
【００８８】
また、第１の実施の形態では、警報を出力するときの圧力として９９ｋＰａ・ａｂｓという設定値が設定されている。しかし、この値には限定されず、設定値ｐを所望の値に設定することができる。
【００８９】
また第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に警報を出力するため、蒸気温度ｊが所定の圧力値になると警報を出力するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１００ａ、１００ｂ  大気放出板
１０１ａ、１０１ｂ  タービン排気室
１０２ａ、１０２ｂ  測温抵抗体（ＲＴＤ）
１０３  真空破壊弁
１０４  低圧タービンロータ
１０５  インナーケーシング
１０６  タービン排気室ケーシング
１０７  復水器
１０８  クロスオーバ管
１０９  ホットウェル
１１０  タービンバイパス弁
１１１  ドレン弁
１１２ａ、１１２ｂ、１１３、４１８  ケーブル
１１４  駆動モータ
１１５  配管
２０１  監視制御装置
２０１  演算部回路
２０３、４０３  高値選択回路
２０４  変換器
２０５、２０７、４０５  設定器
２０６、２０８、４０６  比較器
ａ  蒸気
ｂ  駆動蒸気
ｃ、ｄ  排気蒸気
ｅ  バイパス蒸気
ｆ  熱ドレン水
ｇ、ｈ  器内温度
ｊ  蒸気温度
ｋ  飽和圧力
ｍ、ｐ、ｒ  設定値
ｎ  外部出力
ｑ  警報
【図１】
2013160093.tif 000003
【図２】
2013160093.tif 000004
【図３】
2013160093.tif 000005
【図４】
2013160093.tif 000006