特開2015-184224(P2015-184224A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 三菱日立パワーシステムズ株式会社の特許一覧
<>
  • 特開2015184224-配管の破損検出方法及び装置 図000003
  • 特開2015184224-配管の破損検出方法及び装置 図000004
  • 特開2015184224-配管の破損検出方法及び装置 図000005
  • 特開2015184224-配管の破損検出方法及び装置 図000006
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-184224(P2015-184224A)
(43)【公開日】2015年10月22日
(54)【発明の名称】配管の破損検出方法及び装置
(51)【国際特許分類】
   G01M 3/26 20060101AFI20150925BHJP
   G01M 3/04 20060101ALI20150925BHJP
   F01D 25/00 20060101ALI20150925BHJP
   F02C 7/00 20060101ALI20150925BHJP
【FI】
   G01M3/26 M
   G01M3/04 U
   F01D25/00 W
   F01D25/00 V
   F01D25/00 X
   F01D25/00 H
   F02C7/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】15
(21)【出願番号】特願2014-62783(P2014-62783)
(22)【出願日】2014年3月25日
(71)【出願人】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100089118
【弁理士】
【氏名又は名称】酒井 宏明
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】井上 昌和
【テーマコード(参考)】
2G067
【Fターム(参考)】
2G067AA11
2G067AA34
2G067BB03
2G067CC02
2G067DD02
2G067EE05
(57)【要約】
【課題】配管の破損検出方法及び装置において、配管内における流体の有無に拘わらず配管の破損を適正に検出することができる。
【解決手段】伝熱チューブ51,52の出口部を出口側遮断弁63により閉止する工程と、脱塩水ポンプ62により伝熱チューブ51,52内に高温水を供給する工程と、伝熱チューブ51,52に高温水が充填された状態で伝熱チューブ51,52の入口部を入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57により閉止する工程と、入口部と出口部が閉止された伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する工程とを有する。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1流体が流通する容器内に第2流体が流通する配管が配置され、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する熱交換装置において、
前記配管の出口部を閉止する工程と、
ポンプにより前記配管内に第2流体を供給する工程と、
前記配管内に第2流体が充填された状態で前記配管の入口部を閉止する工程と、
前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定する工程と、
を有することを特徴とする配管の破損検出方法。
【請求項2】
前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに前記配管の破損を判定することを特徴とする請求項1に記載の配管の破損検出方法。
【請求項3】
前記所定の圧力領域は、前回検出した前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力に基づいて設定されることを特徴とする請求項2に記載の配管の破損検出方法。
【請求項4】
前記熱交換装置における前記配管への第2流体の供給後に、前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の配管の破損検出方法。
【請求項5】
前記熱交換装置における前記配管の圧力上昇後に、前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の配管の破損検出方法。
【請求項6】
前記入口部と前記出口部を閉止した後、前記ポンプを停止してからの前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の配管の破損検出方法。
【請求項7】
前記熱交換装置は、複数の熱交換部が直列に接続されて構成され、前記配管内に第2流体が充填された状態で前記配管の入口部と出口部と前記複数の熱交換部の間を閉止し、閉止された前記配管内の各領域における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の配管の破損検出方法。
【請求項8】
第1流体が流通する容器と、
前記容器内に配置されて第2流体が流通する配管と、
前記配管内に第2流体を供給するポンプと、
前記配管の入口部と出口部を閉止する入口側遮断弁及び出口側遮断弁と、
前記入口部と前記出口部が入口側遮断弁と出口側遮断弁により閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力を検出する圧力センサと、
前記圧力センサが検出した検出圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに前記配管の破損を判定する判定装置と、
を有することを特徴とする配管の破損検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、コンバインドサイクル発電プラントなどに適用される配管の破損検出方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせた複合発電プラントである。このコンバインドサイクル発電プラントは、圧縮空気に燃料ガスを供給して燃焼することで発生した燃焼ガスによりガスタービンを駆動して発電すると共に、ガスタービンから排出された高温の排気ガスを排熱回収ボイラに送り、この排熱回収ボイラの加熱ユニットを用いて蒸気を生成し、生成した蒸気により蒸気タービンを駆動して発電するものである。
【0003】
このようなコンバインドサイクル発電プラントにて、排熱回収ボイラからの高温水により燃料ガスを加熱する燃料ガス加熱装置が設けられている。この燃料ガス加熱装置は、加熱装置本体内に多数のチューブが配置されて構成されており、燃料ガスが加熱装置本体に供給される一方、多数のチューブに高温水が供給されることで、燃料ガスと高温水との間で熱交換が行われる。
【0004】
この燃料ガス加熱装置にて、長期の使用により、チューブの破損による燃料ガスや高温水のリーク(漏洩)が発生するおそれがあることから、運転中や停止中にチューブのリークを検出するようにしている。従来、燃料ガス加熱装置の運転中は、燃料ガスの圧力より給水圧力の方が高いことから、チューブから加熱装置本体へ漏洩する水量を検出することで、チューブのリークを検出している。また、燃料ガス加熱装置の停止中は、冷却された燃料ガスの圧力が給水圧力より高くなることから、給水圧力の低下傾向に応じてチューブのリークを検出している。
【0005】
なお、燃料ガス加熱装置におけるチューブリークの検出方法としては、例えば、下記特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1に記載されたガス加熱装置におけるチューブの破損検出装置及び方法は、チューブへの流体の供給を停止してチューブ外へ排出後に、容器出口側でのチューブ内の圧力と容器内を通過するガス圧の差圧が略0である状態が規定時間以上継続したときにチューブの破損と判断するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2010−091221号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
燃料ガス加熱装置におけるチューブリークが検出された場合、コンバインドサイクル発電プラントの稼働を停止してから、燃料ガス加熱装置のチューブを交換する必要があり、稼働率が低下してしまうという問題がある。そこで、コンバインドサイクル発電プラントの定期点検時に、燃料ガス加熱装置におけるチューブリークを検出したいという要望がある。ところが、コンバインドサイクル発電プラントの定期点検時には、燃料ガス加熱装置におけるチューブから水を排出してしまうことから、上述した従来の技術のように、チューブに水がある状態でこのチューブの破損を検出する技術を適用することはできない。
【0008】
本発明は上述した課題を解決するものであり、容器内における流体の有無に拘わらず配管の破損を適正に検出することができる配管の破損検出方法及び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】
【0009】
上記の目的を達成するための本発明の配管の破損検出方法は、第1流体が流通する容器内に第2流体が流通する配管が配置され、前記第1流体と前記第2流体との間で熱交換する熱交換装置において、前記配管の出口部を閉止する工程と、ポンプにより前記配管内に第2流体を供給する工程と、前記配管内に第2流体が充填された状態で前記配管の入口部を閉止する工程と、前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定する工程と、を有することを特徴とするものである。
【0010】
従って、配管内に第2流体が充填され、且つ、配管の入口部と出口部が閉止された状態で、この配管内における第2流体の圧力変化により配管の破損を判定する。そのため、配管に破損があると、その破損部から第2流体が漏洩して圧力が低下することとなり、容器内における流体の有無に拘わらず配管の破損を適正に検出することができる。
【0011】
本発明の配管の破損検出方法では、前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに前記配管の破損を判定することを特徴としている。
【0012】
従って、配管内に閉じ込められた第2流体の圧力は、温度などにより変動することから、判定の基準値を所定の圧力領域に規定することで、配管の破損を適正に検出することができる。
【0013】
本発明の配管の破損検出方法では、前記所定の圧力領域は、前回検出した前記入口部と前記出口部が閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力に基づいて設定されることを特徴としている。
【0014】
従って、判定の基準値を前回検出した第2流体の圧力とすることで、配管の破損を適正に検出することができる。
【0015】
本発明の配管の破損検出方法では、前記熱交換装置における前記配管への第2流体の供給後に、前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴としている。
【0016】
従って、配管への第2流体の供給後における第2流体の圧力変化により配管の破損を判定するため、熱交換器の稼働準備前に配管の破損を判定することができ、容器への第1流体の無駄な供給を停止することができる。
【0017】
本発明の配管の破損検出方法では、前記熱交換装置における前記配管の圧力上昇後に、前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴としている。
【0018】
従って、配管の圧力上昇後における第2流体の圧力変化により配管の破損を判定するため、配管の小規模な破損を検出することができる。
【0019】
本発明の配管の破損検出方法では、前記入口部と前記出口部を閉止した後、前記ポンプを停止してからの前記配管内における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴としている。
【0020】
従って、配管の破損だけでなく、入口部の閉止位置での漏洩をも検出することができる。
【0021】
本発明の配管の破損検出方法では、前記熱交換装置は、複数の熱交換部が直列に接続されて構成され、前記配管内に第2流体が充填された状態で前記配管の入口部と出口部と前記複数の熱交換部の間を閉止し、閉止された前記配管内の各領域における前記第2流体の圧力変化により前記配管の破損を判定することを特徴としている。
【0022】
従って、配管の入口部と出口部と複数の熱交換部の間を閉止した状態で、配管内における各領域における第2流体の圧力変化により配管の破損を判定するため、複数の熱交換部における各配管の破損を同時に検出することができる。
【0023】
また、本発明の配管の破損検出装置は、第1流体が流通する容器と、前記容器内に配置されて第2流体が流通する配管と、前記配管内に第2流体を供給するポンプと、前記配管の入口部と出口部を閉止する入口側遮断弁及び出口側遮断弁と、前記入口部と前記出口部が入口側遮断弁と出口側遮断弁により閉止された前記配管内における前記第2流体の圧力を検出する圧力センサと、前記圧力センサが検出した検出圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに前記配管の破損を判定する判定装置と、を有することを特徴とするものである。
【0024】
従って、出口側遮断弁により配管の出口部を閉止してからポンプにより配管内に第2流体を供給し、配管内に第2流体が充填されると、入口側遮断弁により配管の入口部を閉止する。そして、入口部と出口部が閉止された配管内における第2流体の圧力を圧力センサにより検出し、判定装置は、検出圧力が所定の圧力領域から外れたときに配管の破損を判定する。そのため、配管に破損があると、その破損部から第2流体が漏洩して圧力が低下することとなり、容器内における流体の有無に拘わらず配管の破損を適正に検出することができる。
【発明の効果】
【0025】
本発明の配管の破損検出方法及び装置によれば、配管内に第2流体が充填され、且つ、配管の入口部と出口部が閉止された状態で、この配管内における第2流体の圧力変化により配管の破損を判定するため、容器内における流体の有無に拘わらず配管の破損を適正に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
図1図1は、第1実施形態の配管の破損検出装置を表す概略構成図である。
図2図2は、水張り時における配管の破損検出方法を説明するためのタイムチャートである。
図3図3は、ボイラ起動時における配管の破損検出方法を説明するためのタイムチャートである。
図4図4は、第2実施形態の配管の破損検出装置を表す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下に添付図面を参照して、本発明の配管の破損検出方法及び装置の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
【0028】
[第1実施形態]
図1は、第1実施形態の配管の破損検出装置を表す概略構成図、図2は、水張り時における配管の破損検出方法を説明するためのタイムチャート、図3は、ボイラ起動時における配管の破損検出方法を説明するためのタイムチャートである。
【0029】
第1実施形態の配管の破損検出方法及び装置は、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントにおける燃料ガス加熱装置(熱交換器)に適用される。この燃料ガス加熱装置は、燃料ガス(第1流体)が流通する容器内に高温水(第2流体)が流通する配管が配置され、燃料ガスと高温水との間で熱交換することで、高温水により燃料ガスを加熱するものである。
【0030】
第1実施形態にて、図1に示すように、コンバインドサイクル発電プラント10は、ガスタービン11と、発電機12と、排熱回収ボイラ(HRSG)13と、蒸気タービン14と、発電機15と、燃料ガス加熱装置16とを有している。
【0031】
ガスタービン11は、圧縮機21と燃焼器22とタービン23を有しており、圧縮機21とタービン23は、回転軸24により一体回転可能に連結されている。圧縮機21は、空気取り込みライン25から取り込んだ空気を圧縮する。燃焼器22は、圧縮機21から圧縮空気供給ライン26を通して供給された圧縮空気と、燃料ガス供給ライン27から供給された燃料ガスとを混合して燃焼する。タービン23は、燃焼器22から排ガス供給ライン28を通して供給された燃焼ガスにより回転する。発電機12は、タービン23と同軸上に設けられており、タービン23が回転することで発電することができる。なお、ここでは、燃焼器22に供給する燃料ガスとして、例えば、液化天然ガス(LNG)を用いている。
【0032】
排熱回収ボイラ13は、ガスタービン11(タービン23)からの排ガスライン29が連結されており、排ガスライン29から供給される高温の排ガスと給水ライン30から供給される水との間で熱交換を行うことで、蒸気を生成する。なお、排熱回収ボイラ13は、給水ライン30から供給される水との間で熱交換して熱が回収された排ガスから有害物質を除去し、排出ライン31により大気へ放出する。
【0033】
蒸気タービン14は、タービン32を有している。タービン32は、排熱回収ボイラ13で生成された蒸気が蒸気供給ライン33により供給されることで回転することができる。そして、タービン32を回転駆動して仕事をした蒸気は、給水ライン30により排熱回収ボイラ13に戻される。給水ライン30は、復水器34と給水ポンプ35が設けられており、蒸気は、復水器34により冷却されて復水となり、給水ポンプ35により排熱回収ボイラ13に送給される。発電機15は、タービン32と同軸上に設けられており、タービン32が回転することで発電することができる。
【0034】
燃料ガス加熱装置16は、複数(本実施形態では、2個)の加熱器41,42を有している。燃料ガス加熱装置16(加熱器41,42)は、燃料ガス供給ライン27を通して燃焼器22に供給される燃料ガスを排熱回収ボイラ13の高温水により加熱するものである。第1加熱器41と第2加熱器42は、ほぼ同様の構成をなし、容器43,44を有している。燃料ガス供給ライン27は、容器43,44を直列に連通しており、上流側に燃料ガス入口弁45が設けられ、下流側に燃料ガス出口弁46が設けられている。また、燃料ガス供給ライン27は、容器43,44を迂回するバイパスライン47が設けられており、燃料ガス供給ライン27とバイパスライン47の分岐部に燃料ガス温度調節弁48が設けられている。
【0035】
また、第1加熱器41と第2加熱器42は、容器43,44内に伝熱チューブ(配管)51,52が屈曲状態で配置されている。この伝熱チューブ51,52は、直列に連結され、伝熱チューブ52に排熱回収ボイラ13からの高温水供給ライン53が連結され、伝熱チューブ51に高温水返送ライン54が連結されている。
【0036】
高温水供給ライン53は、排熱回収ボイラ13側から給水ポンプ55と入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57が設けられている。入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57は、高温水供給ライン53に並列に設けられている。また、高温水供給ライン53は、給水ポンプ55と各遮断弁56,57との間に入口側ドレン通路58及び入口側ドレン弁59が設けられている。給水タンク60は、所定量の水を貯留可能であり、水張りライン61により給水ポンプ55と入口側ドレン通路58との間に連結されている。水張りライン61は、脱塩水ポンプ62が設けられている。そのため、給水タンク60の水は、水張りライン61により高温水供給ライン53に合流し、排熱回収ボイラ13で加熱されてから加熱器42に送られる。
【0037】
高温水返送ライン54は、出口側遮断弁63が設けられており、下流側が排熱回収ボイラ13へ至る第1返送ライン64と復水器34に至る第2返送ライン65に分岐されている。第1返送ライン64と第2返送ライン65は、それぞれ温度調節弁66,67が設けられている。また、高温水返送ライン54は、第1加熱器41と出口側遮断弁63との間に給水ベントライン68が設けられ、この給水ベントライン68に給水ベント弁69と給水レベルセンサ70が設けられている。そして、高温水返送ライン54は、給水ベントライン68と出口側遮断弁63との間に給水圧を検出する圧力センサ71が設けられている。更に、高温水返送ライン54は、第1加熱器41と給水ベントライン68との間に給水ドレン通路72及び給水ドレン弁73が設けられている。
【0038】
第1加熱器41と第2加熱器42は、伝熱チューブ51,52から容器43,44内に漏洩した給水の漏洩量を検出するレベルセンサ74,75が設けられている。
【0039】
そのため、燃料ガス加熱装置16にて、燃料ガス入口弁45及び燃料ガス出口弁46を開放し、燃料ガス温度調節弁48を所定開度とすることで、燃料ガスが燃料ガス供給ライン27及びバイパスライン48を通して第1加熱器41と第2加熱器42の各容器43,44に送られる。一方、入口側主遮断弁56と出口側遮断弁63を開放し、温度調節弁66,67を所定角度とし、給水ポンプ55を駆動することで、排熱回収ボイラ13からの高温水が高温水供給ライン53を通して第1加熱器41と第2加熱器42の各伝熱チューブ51,52に送られる。すると、各容器43,44に送られた燃料ガスと各伝熱チューブ51,52を流れる高温水との間で熱交換が行われ、燃料ガスが高温水により加熱される。
【0040】
このように構成された燃料ガス加熱装置16では、長期の使用により各伝熱チューブ51,52に破損が発生し、燃料ガスや高温水の漏洩が発生するおそれがある。そのため、本実施形態では、コンバインドサイクル発電プラント10の定期検査時に、伝熱チューブ51,52の破損状態を検出するようにしている。
【0041】
本実施形態の配管の破損検出方法は、出口側遮断弁63を閉止する工程と、脱塩水ポンプ62(または、給水ポンプ55)により伝熱チューブ51,52内に高温水を供給する工程と、伝熱チューブ51,52内に高温水が充填された状態で入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を閉止する工程と、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された伝熱チューブ51,52における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する工程とを有している。
【0042】
そのため、本実施形態の配管の破損検出装置は、本発明の判定装置としての制御装置80を有しており、この制御装置80は、高温水供給ライン53と伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54に高温水が充填され、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63が閉止された状態で、圧力センサ71が検出した検出圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに伝熱チューブ51,52の破損を判定する。
【0043】
ここで、制御装置80は、給水ポンプ55と脱塩水ポンプ62を駆動及び停止可能である。また、制御装置80は、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63と給水ベント弁69を開閉操作可能となっている。そして、制御装置80は、給水レベルセンサ70が検出した給水ベントライン68における給水レベルと、圧力センサ71が検出した高温水の検出圧力が入力される。
【0044】
なお、制御装置80は、上述した各弁56,57,63,69だけでなく、他の各弁45,48,59,66,67,73も開閉操作可能となっている。また、制御装置80は、レベルセンサ74,75が検出した第1加熱器41と第2加熱器42における伝熱チューブ51,52からの高温水の漏洩量が入力される。
【0045】
以下、第1実施形態の配管の破損検出方法について、図2のタイムチャートを用いて具体的に説明する。コンバインドサイクル発電プラント10の定期検査時は、各ラインの水が全て排出された状態で実施される。そのため、定期検査後にコンバインドサイクル発電プラント10を起動する場合、まず、各ラインへの水張り作業が行われる。
【0046】
第1実施形態の配管の破損検出方法において、図1及び図2に示すように、時間t1にて、入口側ドレン弁59と給水ドレン弁73を閉止する。時間t2にて、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を開放し、出口側遮断弁63を閉止状態に維持すると共に、脱塩水ポンプ62を駆動する。なお、時間t2にて、入口側副遮断弁57を開放後、所定時間が経過してから入口側主遮断弁56を開放する。すると、高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54に給水が開始され、内部の空気が給水ベントライン68(給水ベント弁69)から排出されることから、給水圧力(圧力センサ71)が上昇する。
【0047】
そして、時間t3にて、給水レベルセンサ70が検出した給水ベントライン68における給水レベルが予め設定された所定の給水レベルに達すると、給水ベント弁69を閉止すると共に、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を閉止する。ここで、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63で仕切られた高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54は、所定圧に維持される。
【0048】
制御装置80は、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。即ち、時間t3から所定時間が経過した時間t4にて、高温水の圧力(給水圧力)Pが一定に保持されていれば、伝熱チューブ51,52からの漏洩がなく、破損していないと判定する。一方、時間t4にて、高温水の圧力(給水圧力)Pが圧力P1のように低下していれば、伝熱チューブ51,52からの高温水の漏洩があり、この伝熱チューブ51,52が破損している可能性があると判定する。
【0049】
実際に、制御装置80は、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54における高温水の圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに伝熱チューブ51,52の破損を判定する。高温水の圧力は、そのときの温度などにより若干のばらつきがあることから、その温度のばらつきを考慮して漏洩がなしと判定する圧力領域を設定することが望ましい。そして、この所定の圧力領域を設定する場合、前回(過去)に検出した高温水の圧力に基づいて設定するとよい。つまり、今回検出した高温水の圧力と前回検出した高温水の圧力の偏差が所定値以上あれば、伝熱チューブ51,52からの漏洩があり、破損していると判定する。
【0050】
また、時間t4にて、脱塩水ポンプ62を停止する。ここで、高温水の圧力(給水圧力)Pが一定に保持されていれば、伝熱チューブ51,52からの漏洩がなく、破損していないと判定する。一方、ここで、高温水の圧力(給水圧力)Pが圧力P2のように低下していれば、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と伝熱チューブ51,52からの高温水の漏洩があり、入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57が故障し、伝熱チューブ51,52が破損していると判定する。
【0051】
即ち、時間t4では、脱塩水ポンプ62が駆動しているため、入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57が故障し、且つ、伝熱チューブ51,52が破損していると、伝熱チューブ51,52から漏洩している水量が入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57を通して伝熱チューブ51,52に供給されているおそれがある。そのため、ここで、高温水の圧力(給水圧力)Pが一定に保持されていても、伝熱チューブ51,52が破損していないとは確実に判定できない。そこで、脱塩水ポンプ62を停止したとき、高温水の圧力(給水圧力)Pが圧力P2のように低下していると、入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57が故障し、伝熱チューブ51,52が破損していると判定することができる。
【0052】
その後、入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57に故障がなく、伝熱チューブ51,52が破損していないと判定されると、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を開放し、脱塩水ポンプ62を駆動することで、各ラインへの水張り作業を継続する。そして、全てのラインへの水張り作業が完了すると、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を閉止し、脱塩水ポンプ62を停止する。
【0053】
全てのラインへの水張り作業が完了すると、コンバインドサイクル発電プラント10を起動する。即ち、図3に示すように、時間t11にて、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を開放し、出口側遮断弁63を閉止状態に維持すると共に、給水ポンプ55を駆動する。なお、時間t12にて、入口側副遮断弁57を開放後、所定時間が経過してから入口側主遮断弁56を開放する。すると、高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54に給水が開始され、内部に充填されている高圧水の圧力(圧力センサ71)が上昇する。
【0054】
そして、時間t12にて、高圧水の圧力(圧力センサ71)が所定圧力に達すると、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を閉止する。ここで、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63で仕切られた高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54は、所定の高圧状態に維持される。
【0055】
制御装置80は、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。即ち、時間t12から所定時間が経過した時間t13にて、高温水の圧力(給水圧力)Pが一定に保持されていれば、伝熱チューブ51,52からの漏洩がなく、破損していないと判定する。一方、時間t13にて、高温水の圧力(給水圧力)Pが圧力P3のように低下していれば、伝熱チューブ51,52からの高温水の漏洩があり、この伝熱チューブ51,52が破損していると判定する。
【0056】
このように第1実施形態の配管の破損検出方法にあっては、伝熱チューブ51,52の出口部を出口側遮断弁63により閉止する工程と、脱塩水ポンプ62により伝熱チューブ51,52内に高温水を供給する工程と、伝熱チューブ51,52に高温水が充填された状態で伝熱チューブ51,52の入口部を入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57により閉止する工程と、入口部と出口部が閉止された伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する工程とを有している。
【0057】
従って、伝熱チューブ51,52内に高温水が充填され、且つ、伝熱チューブ51,52の入口部と出口部が閉止された状態で、この伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。そのため、伝熱チューブ51,52に破損があると、その破損部から高温水が漏洩して圧力が低下することとなり、容器43,44内における燃料ガスの有無に拘わらず伝熱チューブ51,52の破損を適正に検出することができる。
【0058】
第1実施形態の配管の破損検出方法では、入口部と出口部が閉止された伝熱チューブ51,52内のおける高温水の圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに伝熱チューブ51,52の破損を判定する。従って、伝熱チューブ51,52内に閉じ込められた高温水の圧力は、温度などにより変動することから、判定の基準値を所定の圧力領域に規定することで、伝熱チューブ51,52の破損を適正に検出することができる。
【0059】
第1実施形態の配管の破損検出方法では、所定の圧力領域は、前回検出した入口部と出口部が閉止された伝熱チューブ51,52内のおける高温水の圧力に基づいて設定する。従って、判定の基準値を前回検出した高温水の圧力とすることで、伝熱チューブ51,52の破損を適正に検出することができる。
【0060】
第1実施形態の配管の破損検出方法では、伝熱チューブ51,52への高温水の流体供給後に、伝熱チューブ51,52内のおける高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。従って、燃料ガス加熱装置16の稼働準備前に伝熱チューブ51,52の破損を判定することができ、容器43,44への燃料ガスの無駄な供給を停止することができる。
【0061】
第1実施形態の配管の破損検出方法では、伝熱チューブ51,52の圧力上昇後に、伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。従って、高圧状態で伝熱チューブ51,52からの高温水の漏洩により伝熱チューブ51,52の破損を判定するため、伝熱チューブ51,52の小規模な破損を検出することができる。
【0062】
第1実施形態の配管の破損検出方法では、入口部と出口部を閉止した後、脱塩水ポンプ62を停止してからの伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。従って、伝熱チューブ51,52の破損だけでなく、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57での漏洩をも検出することができる。
【0063】
また、第1実施形態の配管の破損検出装置にあっては、燃料ガスが流通する容器43,44と、容器43,44内に配置されて高温水が流通する伝熱チューブ51,52と、伝熱チューブ51,52内に高温水を供給する脱塩水ポンプ62と、伝熱チューブ51,52の入口部と出口部を閉止する各入口側遮断弁56も57及び出口側遮断弁63と、入口部と出口部が各入口側遮断弁56,57と出口側遮断弁63により閉止された伝熱チューブ51,52における高温水の圧力を検出する圧力センサ71と、圧力センサ71が検出した高温水の圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに伝熱チューブ51,52の破損を判定する制御装置80とを設けている。
【0064】
従って、伝熱チューブ51,52に破損があると、その破損部から高温水が漏洩して圧力が低下することとなり、容器43,44内における流体の有無に拘わらず伝熱チューブ51,52の破損を適正に検出することができる。
【0065】
[第2実施形態]
図4は、第2実施形態の配管の破損検出装置を表す概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0066】
第2実施形態の配管の破損検出方法及び装置は、第1実施形態と同様に、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントにおける燃料ガス加熱装置(熱交換器)に適用される。この燃料ガス加熱装置は、燃料ガス(第1流体)が流通する容器内に高温水(第2流体)が流通する配管が配置され、燃料ガスと高温水との間で熱交換することで、高温水により燃料ガスを加熱するものである。
【0067】
第2実施形態にて、図4に示すように、コンバインドサイクル発電プラント10は、ガスタービン11と、発電機12と、排熱回収ボイラ(HRSG)13と、蒸気タービン14と、発電機15と、燃料ガス加熱装置16とを有している。
【0068】
燃料ガス加熱装置16は、第1加熱器41及び第2加熱器42を有し、燃料ガス供給ライン27を通して燃焼器22に供給される燃料ガスを排熱回収ボイラ13の高温水により加熱するものである。第1加熱器41と第2加熱器42は、容器43,44を有し、燃料ガス供給ライン27に直列に連通しており、上流側に燃料ガス入口弁45が設けられ、下流側に燃料ガス出口弁46が設けられている。
【0069】
また、第1加熱器41と第2加熱器42は、容器43,44内に伝熱チューブ(配管)51,52が屈曲状態で配置され、直列に連結され、伝熱チューブ52に排熱回収ボイラ13からの高温水供給ライン53が連結され、伝熱チューブ51に高温水返送ライン54が連結されている。そして、伝熱チューブ51と伝熱チューブ52との間に開閉弁91が設けられている。
【0070】
高温水供給ライン53は、給水ポンプ55と入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57が設けられている。また、高温水供給ライン53は、給水タンク60からの水張りライン61が連結され、水張りライン61に脱塩水ポンプ62が設けられている。高温水返送ライン54は、出口側遮断弁63が設けられている。また、高温水返送ライン54は、給水ベントライン68が設けられ、この給水ベントライン68に給水ベント弁69と給水レベルセンサ70が設けられている。
【0071】
そして、高温水返送ライン54は、給水ベントライン68と出口側遮断弁63との間に給水圧を検出する圧力センサ71が設けられている。また、高温水供給ライン53は、第2加熱器42と入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57との間に給水圧を検出する圧力センサ92が設けられている。
【0072】
本実施形態の配管の破損検出方法は、出口側遮断弁63を閉止する工程と、脱塩水ポンプ62(または、給水ポンプ55)により伝熱チューブ51,52内に高温水を供給する工程と、伝熱チューブ51,52内に高温水が充填された状態で入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を閉止する工程と、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された伝熱チューブ51,52における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する工程とを有している。
【0073】
そのため、本実施形態の配管の破損検出装置は、本発明の判定装置としての制御装置80を有しており、この制御装置80は、高温水供給ライン53と伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54に高温水が充填され、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63が閉止された状態で、圧力センサ71が検出した検出圧力が予め設定された所定の圧力領域から外れたときに伝熱チューブ51,52の破損を判定する。
【0074】
第2実施形態の配管の破損検出方法において、まず、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を開放し、出口側遮断弁63を閉止状態に維持すると共に、脱塩水ポンプ62を駆動する。すると、高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54に給水が開始され、内部の空気が給水ベントライン68から排出されることから、給水圧力が上昇する。そして、給水レベルセンサ70が検出した給水ベントライン68における給水レベルが予め設定された所定の給水レベルに達すると、給水ベント弁69を閉止すると共に、入口側主遮断弁56と入口側副遮断弁57を閉止し、開閉弁91を閉止する。ここで、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63で仕切られた高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54は、所定圧に維持される。
【0075】
制御装置80は、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。ここで、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57と出口側遮断弁63により閉止された高温水供給ライン53と各伝熱チューブ51,52と高温水返送ライン54の領域は、開閉弁91により更に伝熱チューブ51側と伝熱チューブ52側に区画されている。
【0076】
そのため、圧力センサ71により検出された伝熱チューブ51側の高温水の圧力(給水圧力)が一定に保持されていれば、伝熱チューブ51からの漏洩がなく、破損していないと判定する。一方、圧力センサ71により検出された伝熱チューブ51側の高温水の圧力(給水圧力)が低下していれば、伝熱チューブ51からの高温水の漏洩があり、この伝熱チューブ51が破損している可能性があると判定する。また、圧力センサ92により検出された伝熱チューブ52側の高温水の圧力(給水圧力)が一定に保持されていれば、伝熱チューブ52からの漏洩がなく、破損していないと判定する。一方、圧力センサ92により検出された伝熱チューブ52側の高温水の圧力(給水圧力)が低下していれば、伝熱チューブ52からの高温水の漏洩があり、この伝熱チューブ52が破損している可能性があると判定する。
【0077】
その後、入口側主遮断弁56または入口側副遮断弁57に故障がなく、伝熱チューブ51,52が破損していないと判定されると、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を開放することで、各ラインへの水張り作業を継続する。そして、全てのラインへの水張り作業が完了すると、入口側主遮断弁56及び入口側副遮断弁57を閉止し、脱塩水ポンプ62を停止する。
【0078】
このように第2実施形態の配管の破損検出方法にあっては、燃料ガス加熱装置16は、第1加熱器41と第2加熱器42が直列に接続されて構成され、各伝熱チューブ51,52内に高温水が充填された状態で伝熱チューブ51,52の入口部と出口部と両者の間を閉止し、閉止された各伝熱チューブ51,52における高温水の圧力変化により各伝熱チューブ51,52の破損を個別に判定している。
【0079】
従って、伝熱チューブ51,52内に高温水が充填され、且つ、伝熱チューブ51,52の入口部と出口部と両者間が閉止された状態で、この伝熱チューブ51,52内における高温水の圧力変化により伝熱チューブ51,52の破損を判定する。そのため、伝熱チューブ51,52に破損があると、その破損部から高温水が漏洩して圧力が低下することとなり、容器43,44内における燃料ガスの有無に拘わらず伝熱チューブ51,52の破損を適正に検出することができる。そして、開閉弁91により伝熱チューブ51,52の間が閉止されることから、各伝熱チューブ51,52の破損を同時に検出することができる。
【0080】
なお、上述した実施形態では、第1加熱器41と第2加熱器42により燃料ガス加熱装置16を構成したが、加熱器の数は、1個でも3個以上であってもよい。
【0081】
また、上述した実施形態では、本発明の配管の破損検出方法及び装置をコンバインドサイクル発電プラント10における燃料ガス加熱装置16に適用して説明したが、この分野に限定されるものではなく、容器内に配管が配置された熱交換器であれば、いずれの熱交換器にでも適用することができる。
【符号の説明】
【0082】
10 コンバインドサイクル発電プラント
11 ガスタービン
12 発電機
13 排熱回収ボイラ
14 蒸気タービン
15 発電機
16 燃料ガス加熱装置
41 第1加熱器(熱交換部)
42 第2加熱器(熱交換部)
43,44 容器
51,52 伝熱チューブ(配管)
53 高温水供給ライン
54 高温水返送ライン
55 給水ポンプ
56 入口側主遮断弁
57 入口側副遮断弁
60 給水タンク
61 水張りライン
62 脱塩水ポンプ
63 出口遮断弁
68 給水ベントライン
69 給水ベント弁
70 給水レベルセンサ
71 圧力センサ
74,75 レベルセンサ
80 制御装置(判定装置)
91 開閉弁
92 圧力センサ
図1
図2
図3
図4