(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の斜流ポンプまたは軸流ポンプを並列に接続し通常運転状態において並列運転をするポンプ吐出系統を備えたポンプ設備において、前記ポンプの吐出止め弁と並列に設けられ必要最低流量以上のポンプ吐出流量を流し得るバイパス系統と、このバイパス系統に設けられ前記必要最低流量でのポンプ吐出圧力にて開となる逆止弁とを備えたことを特徴とするポンプ設備。
【請求項２】
必要最低流量は、その流量においてポンプを駆動するモータのトルクがポンプのトルクよりも大きく、かつポンプ軸動力がモータの容量を超えない範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１記載のポンプ設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の斜流ポンプあるいは軸流ポンプを並列に接続して火力発電プラントや原子力発電プラントにおける循環水の移送等に使用されるポンプ設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
並列運転をする斜流ポンプあるいは軸流ポンプを備えたポンプ設備として、火力及び原子力発電プラントにおける循環水ポンプ設備がある。
火力及び原子力発電プラントにおける復水器冷却用循環水ポンプ吐出系統の一例を図３に示す。循環水は取水口１から循環水ポンプ２ａ，２ｂにて吸上げ昇圧され、復水器３を通り放水口に放水される。この循環水は必要流量が大きいので、全必要流量の50％容量、もしくは33％容量をポンプ１台分とし、プラント全体で複数台設置し、通常は並列運転される。
【０００３】
この循環水ポンプ２ａ，２ｂには比速度の大きい斜流ポンプもしくは軸流ポンプが使用されるが、これらのポンプの吐出流量と吐出圧力の関係を示す曲線の例を図４に示す。この図に示すように、ポンプの締切圧Ｐ２は運転点圧力Ｐ１より非常に大きい値となる。比速度が高いポンプほど締切圧Ｐ２は高くなり、締切圧Ｐ２は運転点圧力Ｐ１の２倍以上に達することもある。
【０００４】
ところで、循環水ポンプを駆動するモータの容量を決定する場合、締切圧Ｐ２での締切軸動力をとれるようにモータ容量を決定すると、モータ容量が通常の運転点における消費動力に比べてかなり大きくなってしまい、過剰な設備と無駄な動力の消費になり経済的でない。
【０００５】
これに対する対策として、循環水ポンプ２ａ，２ｂの吐出止め弁４ａ，４ｂを半開した状態で起動する方式とし、モータは締切圧Ｐ２での運転を行わないようにしたものがある。つまり、図４に示すように、常にある一定値（以下、必要最低流量という）Ｑ３以上のポンプ吐出流量で運転することを条件に、モータ容量を低減して構成する。
【０００６】
このように構成したポンプ設備を起動する場合、まず１台目のポンプ２ａの吐出止め弁４ａを半開してポンプ２ａを起動し、時間をおいて２台目のポンプ２ｂを起動させる。このとき、２台目のポンプ２ｂの起動前にその吐出止め弁４ｂを半開すると、すでに運転中の１台目のポンプ２ａの吐出水が２台目のポンプ２ｂへ逆流する。
【０００７】
ここでポンプとモータの始動トルク曲線の例を図５に示す。ポンプを駆動させるには、モータトルクがポンプトルクを上回っている必要がある。通常、ポンプ吐出止め弁が閉状態のままポンプを起動させる場合、回転数は０（ゼロ）であるため図５に示された通りモータトルクはポンプトルクを上回っているので容易に起動する。一方、ポンプが吐出口から逆流水を受け、逆転している状態でこれを起動する場合には、その逆転回転数における逆流量Ｑ４において、モータトルクがポンプトルクを上回っていることが必要である。
【０００８】
したがって、ポンプ起動時にその吐出止め弁開度を設定するにあたっては、図５のようにポンプ逆流、逆転時にモータトルクがポンプトルクを上回るようにするために、モータトルクとポンプトルクの値が交差する逆流量Ｑ５より小さくなるように、起動するポンプ２ｂの吐出止め弁４ｂの開度を小さく設定する必要がある。一方、その開度にてポンプ起動後のポンプ吐出流量は、モータの許容出力から要求されるある必要最低流量Ｑ３を上回る流量を確保している必要がある。仮に起動後のポンプ吐出流量が必要最低流量Ｑ３を下回った場合には、ポンプ軸動力がモータ容量を超え、モータの巻線温度高にてモータがトリップすることになる。
【０００９】
このように、ポンプ締切圧力の大きい斜流ポンプや軸流ポンプを用いたポンプ設備において、モータ容量を低減して構成した場合には、２台目以降に起動するポンプの吐出止め弁４ｂの開度は、起動前にはモータトルクがポンプトルクを上回る逆流、逆回転数となるように小さくし、しかも起動後には、必要最低流量を上回るように大きくする調整が必要となる。
【００１０】
そこで、２台目以降起動するポンプ２ｂへの逆流を防止し、吐出止め弁４ｂの起動時における開度調整を不要とするために、ポンプ吐出管に逆止弁５ａ，５ｂを設置する場合がある。しかし、この逆止弁５ａ，５ｂは定常時は大きな流量を流すので、ポンプ吐出管と同じ口径でなければならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、複数の軸流ポンプあるいは斜流ポンプを備え、ポンプを駆動するモータの容量を比較的小さくし、起動時における吐出止め弁の開度調整が不要で、ポンプ吐出系統に吐出配管と同じ口径の逆止弁を設置することなしに、２台目以降のポンプを逆流、逆転させることなく、モータの許容出力以下で安全に起動することのできるポンプ設備を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に対応する発明は、複数の斜流ポンプまたは軸流ポンプを並列に接続し通常運転状態において並列運転をするポンプ吐出系統を備えたポンプ設備において、前記ポンプの吐出止め弁と並列に設けられ必要最低流量以上のポンプ吐出流量を流し得るバイパス系統と、このバイパス系統に設けられ前記必要最低流量でのポンプ吐出圧力にて開となる逆止弁とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に対応する発明は、必要最低流量は、その流量においてポンプを駆動するモータのトルクがポンプのトルクよりも大きく、かつポンプ軸動力がモータの容量を超えない範囲内に設定されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態のポンプ設備を、図１を参照して説明する。すなわち、比速度の大きい斜流ポンプあるいは軸流ポンプを用いた循環水ポンプ２ａ，２ｂの吐出止め弁４ａ，４ｂに並列に、ポンプ吐出系統10ａ，10ｂに比べ小口径でポンプ吐出流量を必要最低流量Ｑ３以上流しうるバイパス系統６ａ及び６ｂを設け、このバイパス系統６ａ及び６ｂに、ポンプの必要最低流量Ｑ３でのポンプ吐出圧力Ｐ３にて開する逆止弁７ａ及び７ｂを設置する。バイパス系統６ａ，６ｂの流量容量はポンプ吐出系統10ａ，10ｂの流量容量の15〜25％とする。
【００１６】
このような構成とした本実施の形態のポンプ設備は、ポンプモータの容量を低減するためポンプ締切圧Ｐ２での締切軸動力を考慮せずモータ容量を設定したポンプにて１台目を起動させる。この際に、ポンプ２ａの吐出止め弁４ａは全閉のまま起動させるが、ポンプの必要最低流量Ｑ３をバイパス系統６ａにて流しうるため、１台目に起動するポンプは必要最低流量Ｑ３でのポンプ吐出圧Ｐ３にて運転される。
【００１７】
２台目以降に起動するポンプ２ｂの起動に際しては、逆止弁７ｂの作用により、運転中のポンプ２ａの吐出系統から２台目以降に起動するポンプ２ｂへの逆流を防ぐことが可能となる。よって、２台目以降に起動するポンプ２ｂの起動時にも、１台目と同様に吐出止め弁４ｂを全閉のまま起動可能となる。
【００１８】
ポンプ２ｂの起動後、ポンプ吐出止め弁４ａ及び４ｂを徐々に開することにより、バイパス系統６ａ及び６ｂの逆止弁７ａ及び７ｂは閉となり、通常運転となる。
【００１９】
次に本発明の参考例のポンプ設備を、図２を参照して説明する。すなわち、比速度の大きい斜流ポンプあるいは軸流ポンプを用いた循環ポンプ２ａ，２ｂの吐出系統10ａ，10ｂに、ポンプ吐出止め弁４ａ及び４ｂの手前から分岐して、止め弁９ａ及び９ｂを有してポンプ取水口１に戻る小口径のミニマムフロー系統８ａ及び８ｂを設ける。ミニマムフロー系統８ａ、８ｂの流量容量はポンプ吐出系統10ａ，10ｂの流量容量の15〜25％とする。
【００２０】
このような構成とした本参考例のポンプ設備は、ポンプモータの容量を低減するためポンプ締切圧Ｐ２での締切軸動力を考慮せずモータ容量を設定したポンプ２ａ，２ｂを設け、ポンプ２ａの起動時に、ポンプ吐出止め弁４ａは全閉のまま起動させる。このときポンプの必要最低流量Ｑ３を、吐出止め弁４ａの手前から分岐し取水口１へ戻すミニマムフロー系統８ａにて流しうるため、ポンプの必要最低流量Ｑ３でのポンプ吐出圧Ｐ３にて起動ポンプは運転される。よって、２台目以降のポンプ２ｂの起動に際しても、運転中のポンプ２ａの吐出系統から２台目に起動させるポンプ２ｂへの逆流を防ぐことが可能となり、その後ポンプ吐出止め弁４ｂを徐々に開し、ミニマムフロー系統の止め弁９ａ、９ｂを全閉することにより、通常運転となる。
【００２１】
このように本発明の実施の形態のポンプ設備においては、複数の比速度の大きい斜流及び軸流ポンプを並列に接続し、通常運転状態において並列運転をするポンプ設備において、ポンプ締切起動運転をしないことを条件にポンプモータの容量を低減させても、２台目以降のポンプを並列起動させる際に、ポンプ吐出止め弁の開度調整を不要とし、さらに、起動するポンプへの逆流を防止するためにポンプ吐出管と同じ口径の大きな逆止弁を設置することなしに、２台目以降に起動するポンプへの逆流を防止し、さらに、ポンプ吐出流量を必要最低流量以上に確保してポンプ及びモータを安全に起動させることが可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプ締切点での軸動力を考慮せずに比較的小容量のモータを備え、ポンプ吐出止め弁の起動時における開度調整を不要とし、さらに、ポンプ吐出系統に吐出配管と同口径の逆止弁を設置することなしに、２台目以降に起動するポンプへ逆流しポンプが逆転することなく、モータの許容出力以下で安全に起動することのできるポンプ設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態のポンプ設備を示す配管系統図。
【図２】  本発明の参考例のポンプ設備を示す配管系統図。
【図３】  従来のポンプ設備を示す配管系統図。
【図４】  斜流ポンプ及び軸流ポンプの吐出流量と吐出圧力の関係を示す曲線図。
【図５】  ポンプ及びモータの回転数とトルクの関係を示す曲線図。
【符号の説明】
１…取水口、２ａ，２ｂ…循環水ポンプ、３…復水器、４ａ，４ｂ…吐出止め弁、５ａ，５ｂ…吐出逆止弁、６ａ，６ｂ…バイパス系統、７ａ，７ｂ…逆止弁、８ａ，８ｂ…ミニマムフロー系統、９ａ，９ｂ…止め弁、10ａ，10ｂ…ポンプ吐出系統。
【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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