JP7034759B2

JP7034759B2 - 復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶

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Publication number: JP7034759B2
Application number: JP2018031063A
Authority: JP
Inventors: 卓也田村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery and Equipment Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Marine Machinery and Equipment Co Ltd
Priority date: 2018-02-23
Filing date: 2018-02-23
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2038-02-23
Also published as: CN112041628B; JP2019143945A; KR20200124654A; CN112041628A; WO2019163467A1; KR102499921B1

Description

本発明は、復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶に関する。

船舶や発電システムに採用される蒸気プラントが備える蒸気タービンにおいて、蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮することで復水を生成する復水器が知られている。

特許文献１に開示されている発明では、復水器の底部に設けられた復水器ホットウェルに貯留された復水を復水ポンプによって脱気器に供給する場合において、復水ポンプの回転数を下げることによって供給する復水の流量を低減させることとしている。

特開２０１０－２７０６３７号公報

復水器には、復水器の性能を維持するために、蒸気タービンから排出される蒸気に混合して流入する非凝縮性のガスを連続的に復水器外に排出して、復水器内を真空状態にする真空ポンプが設けられることがある。蒸気タービン運転中や蒸気タービン補機停止前の蒸気タービン停止中など真空ポンプによって復水器内が真空状態にある時と、蒸気プラント停止中や蒸気タービン補機起動・停止過程時などの真空状態にない時とでは、復水を吸込む復水ポンプに要求される能力が異なる場合がある。

特許文献１に開示されている発明では、復水ポンプの回転数によって供給する復水の流量を低減させているものの、復水器内の真空状態が考慮されていないので、復水器内の真空状態によっては、適切に流量を制御できない可能性がある。つまり、復水器内の復水レベルを適切に維持できない可能性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、復水器内の真空状態に変化があった場合でも、復水器内の復水レベルを適切に維持できる復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法は、蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮して復水とする復水器と、該復水器からの復水を加熱するグランドコンデンサと、該グランドコンデンサからの復水の一部を貯留するタンクと、前記復水器と前記グランドコンデンサの復水流入側との間に設けられた復水ポンプと、前記グランドコンデンサの復水吐出側と前記復水器との間に設けられた復水レベル制御弁と、前記復水器内の圧力を検出可能な復水器内圧力検出部とを備えた復水システムの制御方法であって、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水ポンプの最低回転数を調節する回転数切替工程を含む。

本態様に係る復水システムの制御方法は、復水器内圧力検出部で得られた復水器内の圧力に応じて、復水ポンプの最低回転数を調節する回転数切替工程を含む。ここで、復水システムを構成する主要機器の配置について、例えば、ヘッドの高い順に、タンク（流入側）、グランドコンデンサ（吐出側）、グランドコンデンサ（流入側）、復水器、復水ポンプとされる。これによれば、例えば、復水器内が低真空となった場合、これに応じて復水ポンプの最低回転数を下げる（即ち、復水ポンプの吐出ヘッドの最小値を下げる）ことで、復水ポンプから吐出される復水の圧力を下げることができる。これによって、復水器内の復水がグランドコンデンサを通過してタンクに過剰に流入することを防止できる。つまり、グランドコンデンサの吐出側に接続された復水器およびタンクのそれぞれに流入する復水を適切に確保することができるので、復水器内が低真空の場合でも、復水器内の復水レベルを適切に維持できる。また、復水器内の復水レベル低下による復水ポンプの空運転を防止できる。仮に、復水器内が低真空とされた場合において、復水ポンプの吐出ヘッドを下げることができない場合（即ち、高真空時の高い吐出ヘッドのままの場合）、復水ポンプからの復水の吐出によってグランドコンデンサからタンクに、両機器間のヘッド（高低差分による差圧）を超えて復水が流入してしまい、復水器に流入するはずの復水を確保できずに、復水器内の復水レベル低下によって復水ポンプが空運転してしまう可能性がある。なお、復水器内が高真空の場合は、復水器内が低真空の場合と比べて、復水器から復水を吸込むために大きな圧力が必要になるので、復水ポンプの吐出ヘッドの最小値を下げずとも、復水器から復水を吸込む時に復水ポンプから吐出される復水の圧力が低くなる。
ここで言う低真空とは、例えば、ゲージ圧で－０．５ｂａｒ～０ｂａｒ（大気圧含む）程度とされ、高真空とは、例えば、ゲージ圧で－１ｂａｒ～－０．５ｂａｒ程度とされる。また、最低回転数とは復水ポンプの実際の回転数ではなく、それ以下の回転数で復水ポンプが運転しないように設定された回転数のことを言う。

また、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法において、前記回転数切替工程では、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以上となった場合、前記復水ポンプの最低回転数を下げる。

本態様に係る復水システムの制御方法において、回転数切替工程では、復水器内圧力検出部で得られた復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以上となった場合、復水ポンプの最低回転数を下げる。これによれば、復水器内が低真空となった場合、これに応じて復水ポンプの最低回転数を下げる（即ち、復水ポンプの吐出ヘッドの最小値を下げる）ことで、復水ポンプから吐出される復水の圧力を下げることができる。これによって、復水器内の復水がグランドコンデンサを通過してタンクに過剰に流入することを防止できる。つまり、グランドコンデンサの吐出側に接続された復水器およびタンクのそれぞれに流入する復水を適切に確保することができるので、復水器内が低真空の場合でも、復水器内の復水レベルを適切に維持できる。また、復水器内の復水レベル低下による復水ポンプの空運転を防止できる。
ここで言う低真空とは、例えば、ゲージ圧で－０．５ｂａｒ～０ｂａｒ（大気圧含む）程度とされる。

また、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法は、前記復水器内の圧力がゲージ圧で－０．５ｂａｒ以上０ｂａｒ以下のとき、前記復水ポンプの最低回転数を下げる。

本態様に係る復水システムの制御方法は、前記復水器内の圧力がゲージ圧で－０．５ｂａｒ以上０ｂａｒ以下のとき、前記復水ポンプの最低回転数を下げる。これによれば、低真空状態のとき、これに応じて復水ポンプの最低回転数を下げる（即ち、復水ポンプの吐出ヘッドの最小値を下げる）ことで、復水ポンプから吐出される復水の圧力を下げることができる。

また、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法は、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水レベル制御弁の最大開度を調節する開度切替工程を含む。

本態様に係る復水システムの制御方法は、復水器内圧力検出部で得られた復水器内の圧力に応じて、復水レベル制御弁の最大開度を調節する開度切替工程を含む。これによれば、例えば、復水器内が高真空となった場合、これに応じて復水レベル制御弁の最大開度を下げることができる。これによって、復水レベル制御弁の開度が必要以上に大きくなることを防止することで、復水器内の圧力が高くなる（低真空に近づく）ことを防止できる。つまり、復水器内の復水が、最低回転数で運転している復水ポンプからの復水の吐出によって、グランドコンデンサからタンクに流入することを防止できる。したがって、グランドコンデンサに接続された復水器に流入する復水を適切に確保することができるので、復水器内の復水レベルを適切に維持できる。また、復水器内の復水レベル低下による復水ポンプの空運転を防止できる。仮に、復水レベル制御弁の開度が過度に大きくなってしまうと、復水ポンプから吐出される復水の圧力が高くなり、復水ポンプが最低回転数の場合でも、復水ポンプからの吐出によって、復水がグランドコンデンサを通過してタンクに流入してしまい、復水器に流入するはずの復水を確保できずに、復水器内の復水レベル低下によって復水ポンプが空運転してしまう可能性がある。
ここで言う高真空とは、例えば、ゲージ圧で－１ｂａｒ～－０．５ｂａｒ程度とされる。また、最大開度とは復水レベル制御弁の実際の開度ではなく、復水レベル制御弁の開度がこれ以上大きくならないように設定された開度のことを言う。

また、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法において、前記開度切替工程では、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以下となった場合、前記復水レベル制御弁の最大開度を下げる。

本態様に係る復水システムの制御方法において、開度切替工程では、復水器内圧力検出部で得られた復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以下となった場合、復水レベル制御弁の最大開度を下げる。これによれば、復水器内が高真空となった場合において、復水ポンプが最低回転数で回転しているにも関わらず、復水ポンプからの吐出によって、復水がグランドコンデンサを通過してタンクに流入してしまい、復水器に流入するはずの復水を確保できずに、復水器内の復水レベルが低下することを防止できる。つまり、グランドコンデンサに接続された復水器に流入する復水を適切に確保することができるので、復水器内の復水レベルを適切に維持できる。

また、本発明の一態様に係る復水システムの制御方法は、前記復水器内の圧力がゲージ圧で－１ｂａｒ以上－０．５ｂａｒ以下のとき、前記復水レベル制御弁の最大開度を下げる。

本態様に係る復水システムの制御方法は、前記復水器内の圧力がゲージ圧で－１ｂａｒ以上－０．５ｂａｒ以下のとき、前記復水レベル制御弁の最大開度を下げる。これによれば、高い真空状態のとき、これに応じて復水レベル制御弁の最大開度を下げることができる。これによって、復水レベル制御弁の開度が必要以上に大きくなることを防止することで、復水器内の圧力が高くなる（低真空に近づく）ことを防止できる。

本発明の一態様に係る復水システムは、蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮して復水とする復水器と、該復水器からの復水を加熱するグランドコンデンサと、該グランドコンデンサからの復水の一部を貯留するタンクと、前記復水器と前記グランドコンデンサの復水流入側との間に設けられた復水ポンプと、前記グランドコンデンサの復水吐出側と前記復水器との間に設けられた復水レベル制御弁と、前記復水器内の圧力を検出可能な復水器内圧力検出部とを備え、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水ポンプの最低回転数を調節する制御部を備える。

グランドコンデンサに接続された復水器に流入する復水を適切に確保することができ、復水器内の復水レベルを適切に維持できる復水システムを提供できる。

また、本発明の一態様に係る復水システムにおいて、前記制御部は、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水レベル制御弁の最大開度を調節する。

また、本発明の一態様に係る船舶は、前述の復水システムを備える。

本発明に係る復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶によれば、復水器内の真空状態に変化があった場合でも、復水器内の復水レベルを適切に維持できる。

本発明の一実施形態に係る復水システムにおいてカスケードタンクに復水が流入していない状態を示す構成図である。本発明の一実施形態に係る復水システムにおいてカスケードタンクに復水が流入している状態を示す構成図である。復水ポンプの最低回転数における流量特性における復水器内の真空状態による差異を示した図である。本発明の一実施形態に係る復水システムにおける復水ポンプ回転数、復水器内圧力、復水器内の復水レベル、復水レベル制御弁の開度の関係の一例を示した図である。

以下に、本発明に係る復水システムの制御方法並びに復水システム及びこれを備えた船舶の一実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本実施形態に係る復水システム１の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る復水システム１は、復水器１０、グランドコンデンサ１２、カスケードタンク（タンク）１４、復水ポンプ１６、復水レベル制御弁１８を備え、配管Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３（Ｗ３ａ，Ｗ３ｂ）によって接続されている。また、復水システム１は、ＴＣＰ（Turbine Control Panel：制御部）２０と、ＶＦＤコントローラ（ＶＦＤ：Variable Frequency Drive）２２を備えている。復水システム１は、船舶に採用されて好適であり、前述の構成要素が船舶の船体構造内すなわち外板４０で囲まれた空間内に収容される形態で、船舶に備えられている。

ＴＣＰ２０およびＶＦＤコントローラ２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

図１に示す復水システム１が備えている上記の構成要素は、それぞれ鉛直方向（紙面上下方向）の高さ位置が異なって配置されており、例えば、図１においては、鉛直方向上からカスケードタンク１４の流入側、グランドコンデンサ１２の吐出側、グランドコンデンサ１２の流入側、復水器１０、復水ポンプ１６とされている。この時、最下部にある復水ポンプ１６が設置されている面を基準面Ｐ１とし、グランドコンデンサ１２およびカスケードタンク１４が設置されている面を設置面Ｐ２としている。なお、基準面Ｐ１や設置面Ｐ２は、船舶に設けられた機関室の各階層である。

復水器１０は、例えば、船舶の動力源となる蒸気プラント（図示せず）が備える蒸気タービン等（図示せず）から排出された蒸気を凝縮させて復水するものであり、胴内の上部に冷却管（図示せず）を備え、下部に復水を貯留する下部タンク（図示せず）を備えている。蒸気タービンから排出された蒸気は、復水器１０の胴内に導かれ、冷却管によって冷却されることで復水される。復水は、前述の通り、下部タンクに一時的に貯留される。
復水器１０には、下部タンク内の復水の液面レベルを計測可能なレベル計（図示せず）が設けられている。レベル計の出力信号は、ＴＣＰ２０に送信されるようになっており、ＴＣＰ２０はレベル計によって復水の液面レベルを取得できる。
また、復水器１０には、復水器１０内を大気圧から真空状態にする図示しない真空装置（例えば、真空ポンプ）と復水器１０の圧力を検出できる復水器内圧力検出部（図示せず）とが設けられており、これらの出力信号もＴＣＰ２０に送信されるようになっている。図示しない真空装置は、ＴＣＰ２０からの指令によって復水器１０を真空状態にするように制御される。また、ＴＣＰ２０は図示しない復水器内圧力検出部によって復水器１０内の圧力を取得できる。

グランドコンデンサ１２は、船舶が備える蒸気タービン等（図示せず）のグランド部から漏出した蒸気を凝縮させて復水するものであり、復水器１０に貯留された復水を冷却水として使用する。つまり、漏出した蒸気はグランドコンデンサ１２で復水によって冷却され、復水はグランドコンデンサ１２で漏出した蒸気によって加熱される。

復水器１０とグランドコンデンサ１２（流入側）とは、復水が流通する第１配管Ｗ１によって接続されている。第１配管Ｗ１の途中には、復水ポンプ１６が設けられており、この復水ポンプ１６によって復水システム１の復水の流れが形成される。また、第１配管Ｗ１における復水ポンプ１６の吐出側には、復水ポンプ１６の吐出圧力が検出可能な吐出圧力検出部２６が設けられている。

復水ポンプ１６は、ＶＦＤコントローラ２２と電気的に接続されており、ＶＦＤコントローラ２２は復水ポンプ１６の回転数を変更できる。また、ＶＦＤコントローラ２２は、ＴＣＰ２０と電気的に接続されており、ＴＣＰ２０からの指令によって復水ポンプ１６の回転数が設定される。また、吐出圧力検出部２６の信号は、ＴＣＰ２０に送信されるようになっており、ＴＣＰ２０は吐出圧力検出部２６によって、復水ポンプ１６から吐出された復水の圧力を取得できる。

グランドコンデンサ１２（吐出側）と復水器１０とは、復水が流通する第２配管Ｗ２によって接続されている。第２配管Ｗ２の途中には、復水レベル制御弁１８が設けられており、グランドコンデンサ１２（吐出側）から復水器１０へ流れる復水の流量を、その開度によって調節できる。

復水レベル制御弁１８は、ＴＣＰ２０と電気的に接続されており、ＴＣＰ２０からの指令によって復水レベル制御弁１８の開度が調節される。

また、復水システム１は、カスケードタンク１４を備えている。カスケードタンク１４は、グランドコンデンサ１２からの復水の一部を貯留できるものであり、復水システム１を備えている船舶に設けられているエコノマイザの上流側に設置され、貯留した復水はエコノマイザに供給される。

グランドコンデンサ１２（吐出側）に接続された第２配管Ｗ２とカスケードタンク１４とは、復水が流通する第３配管Ｗ３によって接続されている。つまり、第２配管Ｗ２に流通する復水の一部（即ち、グランドコンデンサ１２からの復水の一部）を第３配管Ｗ３によってカスケードタンク１４に導くことができる。第３配管Ｗ３の途中には、復水ヒータ２４が設けられており、第３配管Ｗ３を流通する復水を加熱できる。また、第３配管Ｗ３は、水平方向に設置された第３配管水平部Ｗ３ａと、第３配管水平部Ｗ３ａから立ち上げられた第３配管立上り部Ｗ３ｂとに分けられる。

次に、本実施形態に係る復水システム１運転時の復水の流れについて説明する。
前述の通り、復水システム１を流通する復水は、復水ポンプ１６によってその流れを形成する。以下、復水器１０を始点として、復水システム１の復水の流れについて説明する。

復水器１０に貯留された復水は、第１配管Ｗ１を流通しながら復水ポンプ１６を通過してグランドコンデンサ１２に流入する。グランドコンデンサ１２に流入した復水は、グランドコンデンサ１２で熱交換された後、第２配管Ｗ２に流入する。第２配管Ｗ２に導かれた復水は、復水レベル制御弁１８を通過して復水器１０に戻る。また、第２配管Ｗ２に導かれた復水の一部は、第３配管Ｗ３に導かれ、所定の条件の場合（後述）に、カスケードタンク１４に流入する。

蒸気タービン運転中や蒸気タービン補機停止前のタービン停止中は、真空装置（図示せず）によって復水器１０内の圧力が高真空（例えば、ゲージ圧で－１ｂａｒ～－０．５ｂａｒ程度）に保たれており、蒸気タービン等（図示せず）から排出された蒸気が、復水器１０内に吸込まれる構成となっている。

この時、復水ポンプ１６の運転によって第３配管Ｗ３に導かれた復水が、第３配管立上り部Ｗ３ｂの間（図１で示すＣｍとＦｍとの間）で復水の液面高さ（図１で示すＧｍ）を保つように、復水ポンプ１６の最低回転数（第１最低回転数）、即ち、最低吐出ヘッド（揚程）が設定されている。ここで、Ｃｍは基準面Ｐ１（復水ポンプ１６の設置位置）とカスケードタンク１４の流入口との間の高さ（以後、「ポンプ－タンク間高さＣｍ」と言う。）、Ｆｍは基準面Ｐ１（復水ポンプ１６の設置位置）とグランドコンデンサ１２の吐出口との間の高さ（以後、「ポンプ－コンデンサ間高さＦｍ」と言う。）、Ｇｍは復水の液面高さ（以後、「液面高さＧｍ」と言う。）である。この時、カスケードタンク１４の流入口の高さは、第３配管立上り部Ｗ３ｂ上端の高さに等しく、グランドコンデンサ１２の吐出口の高さは、第３配管立上り部Ｗ３ｂ下端の高さに等しい。

復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力は、基準面Ｐ１（復水ポンプ１６の設置位置）に対する復水器１０のヘッド（図１で示すＢｍであり、以後、「ポンプ－復水器高さＢｍ」と言う。）、復水ポンプ１６の吐出ヘッド（図１で示すＤｍであり、以後、「吐出ヘッドＤｍ」と言う。）、復水器１０内の圧力（図１で示すＡｍであり、以後、「復水器圧力Ａｍ」と言う。）を加算したものである。つまり、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力は、Ａｍ＋Ｂｍ＋Ｄｍで表すことができる。この時、復水器圧力Ａｍは、真空時には負値となる。また、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍは、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力（Ａｍ＋Ｂｍ＋Ｄｍ）、その他、各配管にて発生する圧力損失（以後、「配管損失Ｅｍ」と言う。）に依存する。つまり、液面高さＧｍは、下式で表すことができる。
Ｇｍ＝Ａｍ＋Ｂｍ＋Ｄｍ－Ｅｍ
仮に、同一の復水システム１であれば、ポンプ－復水器高さＢｍ、配管損失Ｅｍは等しいと考えられるので、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍは、吐出ヘッドＤｍ、復水器圧力Ａｍに依存することになる。更に、復水器圧力Ａｍがほぼ一定であれば、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍは、吐出ヘッドＤｍ、即ち、復水ポンプ１６の回転数に依存する。つまり、復水ポンプ１６の回転数が上がれば液面高さＧｍが上昇して、復水ポンプ１６の回転数が下がれば液面高さＧｍが下降する。

なお、例えば、蒸気プラントの停止中や蒸気タービン補機起動・停止過程時などは、復水器１０内圧力が低真空（例えば、ゲージ圧で－０．５ｂａｒ～０ｂａｒ（大気圧含む）程度）となる。

次に、第２配管Ｗ２に導かれた復水の一部がカスケードタンク１４に流入する場合について説明する。

復水器１０に貯留された復水は、その液面レベルが予め設定された液面レベルを保つようにＴＣＰ２０によって制御されている。具体的には、レベル計（図示せず）によって取得した復水の液面レベルと予め設定された液面レベルとをＴＣＰ２０が比較することで、液面レベルを調節する制御を実行している。なお、以下において、液面レベルの制御に関わる機器（復水ポンプ１６、復水レベル制御弁１８、ＶＦＤコントローラ２２、吐出圧力検出部２６、復水器内圧力検出部等を含む）に対する指令や情報の取得は、ＴＣＰ２０によって実行されているものとする。

復水器１０に貯留された復水の液面レベルが上昇した場合は、例えば、復水ポンプ１６の回転数を上げて、吐出ヘッドＤｍを増大させる。吐出ヘッドＤｍが増大すれば、それに応じて、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力が高くなり、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍが上昇して、復水がカスケードタンク１４に流入する（図２参照）。これによって、復水器１０に貯留された復水の過剰分をカスケードタンク１４に導くことで、液面レベルを下降させることができる。

これに対して、復水器１０に貯留された復水の液面レベルが下降した場合は、例えば、復水ポンプ１６の回転数を下げて、復水器１０からグランドコンデンサ１２に流入する復水の流量を抑えることで、復水器１０に貯留された復水の液面レベルを上昇させることができる。

それでもなお、復水器１０に貯留された復水の液面レベルが下降する場合は、復水レベル制御弁１８の開度を調節することで液面レベルを保つようにする。例えば、復水レベル制御弁１８の開度を大きくすることで、グランドコンデンサ１２から復水器１０側に流入する復水の流量を増やす。これによって、グランドコンデンサ１２からカスケードタンク１４に流入する復水の流量を抑える、または、流入しないようにすることで、復水器１０に貯留された復水の液面レベルを上昇させることができる。

本実施形態においては、図示しない復水器内圧力検出部で得られた復水器１０内の圧力（真空状態）に応じて、復水ポンプ１６の最低回転数を調節するようにＴＣＰ２０によって制御される。具体的には、復水器１０内の圧力が低真空になった場合、復水ポンプ１６の最低回転数を前述の第１最低回転数から、第１最低回転数よりも低い回転数とされた第２最低回転数に下げることとした。つまり、ＴＣＰ２０が、復水器内圧力検出部から取得した復水器１０内の圧力が高真空であると判断した場合は、最低回転数が第１最低回転数に設定され、ＴＣＰ２０が、復水器内圧力検出部から取得した復水器１０内の圧力が低真空であると判断した場合は、最低回転数が第２最低回転数に設定される（回転数切替工程）。これにより、図３に示すように、真空状態によって吐出ヘッドＤｍを変化させることができる。

ここで、第２最低回転数とは、復水器１０内の圧力が低真空の時に、復水ポンプ１６の運転によって第３配管Ｗ３に導かれた復水が、第３配管立上り部Ｗ３ｂの間（図１で示すＣｍとＦｍとの間）で液面高さＧｍを保つような吐出ヘッドＤｍとなるように設定された復水ポンプ１６の回転数である。この時、低真空の復水器圧力Ａｍ（真空状態のときＡｍは負値）は、高真空の復水器圧力Ａｍ（真空状態のときＡｍは負値）よりも高いため、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力を低真空時と高真空時で等しくしたい場合、即ち、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍを等しくしたい場合、復水ポンプ１６の最低回転数を下げて吐出ヘッドＤｍを下げることで、低真空時においても高真空時と同程度の液面高さＧｍを維持する。つまり、高真空時は、復水ポンプ１６が復水器１０内の真空圧力に負けない圧力で復水を引かなければならないが、低真空時は、復水器１０内の真空圧力が高真空時よりも弱いため、復水ポンプ１６が復水器１０内の復水を引く圧力を小さくする必要がある。そのため、第２最低回転数は第１最低回転数よりも低い回転数となる。

更に、本実施形態においては、図示しない復水器内圧力検出部で得られた復水器１０内の圧力に応じて、復水レベル制御弁１８の最大開度を調節するようにＴＣＰ２０によって制御される。具体的には、復水器１０内の圧力が高真空になった場合、復水レベル制御弁１８の最大開度を低真空の最大開度よりも下げることとした。高真空における復水レベル制御弁１８の最大開度を第１最大開度とし、低真空における復水レベル制御弁１８の最大開度を第２最大開度としたとき、ＴＣＰ２０が、復水器内圧力検出部から取得した復水器１０内の圧力が高真空であると判断した場合は、最大開度が第１最大開度に設定され、ＴＣＰ２０が、復水器内圧力検出部から取得した復水器１０内の圧力が低真空であると判断した場合は、最大開度が第２最大開度に設定される（開度切替工程）。この時、第１最大開度は、例えば、６０％程度の開度とされ、第２最大開度は、例えば、１００％程度の開度とされる。

なお、第１最大開度とは、例えば、復水レベル制御弁１８を流通する復水の圧力損失がなくならないように設定された復水レベル制御弁１８の最大開度である。仮に、開度を過度に大きくすることで復水レベル制御弁１８での圧力損失がなくなった場合（復水レベル制御弁１８による抵抗が小さくなった場合）、復水ポンプ１６が復水器１０を介して復水レベル制御弁１８側から復水を引く時に必要な圧力が小さくなる。つまり、復水器圧力Ａｍが高くなることに等しい現象が発生する。これによって、吐出ヘッドＤｍ、復水器圧力Ａｍに依存する、第３配管立上り部Ｗ３ｂ内における液面高さＧｍが上昇することになる。そうすると、開度を上げているにも関わらず、復水がカスケードタンク１４に導かれてしまう（図２参照）。

ここで、前述の低真空とは、例えば、ゲージ圧で－０．５ｂａｒ～０ｂａｒ（大気圧含む）程度あり、高真空とは、例えば、ゲージ圧で－１ｂａｒ～－０．５ｂａｒ程度である。この場合、ＴＣＰ２０は、－０．５ｂａｒを閾値（所定圧力）として復水器１０内の真空状態を判断する。なお、真空圧力の範囲や閾値は、復水システム１の仕様によって適宜変更できることは言うまでもない。

また、前述の最低回転数とは、復水ポンプ１６の実際の回転数ではなく、それ以下の回転数で復水ポンプ１６が運転しないように設定された回転数のことを言う。更に、前述の最大開度とは復水レベル制御弁１８の実際の開度ではなく、復水レベル制御弁１８の開度がこれ以上大きくならないように設定された開度のことを言う。

図４には、前述の復水システム１の制御における、復水ポンプ１６の回転数、復水器１０内の圧力、復水器１０内の復水の液面レベル、復水レベル制御弁１８の開度の関係の一例が示されている。図４において、復水器１０内の圧力（真空状態）が図示しない真空装置によって大気圧から高真空の状態に移行する過程で、低真空から高真空に切り替わった場合（図４の一点鎖線参照）、前述の回転数切替工程によって復水ポンプ１６の最低回転数が上がり、第２最低回転数から第１最低回転数になる。それに伴い、図４の実線で示された復水ポンプ１６の回転数も増加している。また、復水器１０内の圧力（真空状態）が低真空から高真空に移行した場合（図４の一点鎖線参照）、前述の開度切替工程によって復水レベル制御弁１８の最大開度が下がり、第２最大開度から第１最大開度になる。それに伴い、図４の破線で示された復水レベル制御弁１８の開度も低下している。

本実施形態においては、以下の効果を奏する。
復水器１０内が低真空となった場合、これに応じて復水ポンプ１６の最低回転数を下げる（即ち、吐出ヘッドＤｍの最小値を下げる）ことで、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力を下げることができる。これによって、復水器１０内の復水がグランドコンデンサ１２を通過してカスケードタンク１４に過剰に流入することを防止できる。つまり、グランドコンデンサ１２の吐出側に接続された復水器１０およびカスケードタンク１４のそれぞれに流入する復水を適切に確保することができるので、復水器１０内が低真空の場合でも、復水器１０内の復水の液面レベルを適切に維持できる。また、復水器１０内の復水の液面レベル低下による復水ポンプ１６の空運転を防止できる。仮に、復水器１０内が低真空とされた場合において、吐出ヘッドＤｍを下げることができない場合（即ち、復水ポンプの最低回転数が高真空時の設定値であり、高真空時の高い吐出ヘッドのままの場合）、復水ポンプ１６からの復水の吐出によってグランドコンデンサ１２から、両機器間のヘッド差（図１で示すＣｍとＦｍとの差）を超えて、カスケードタンク１４に復水が流入してしまい（図２参照）、復水器１０に流入するはずの復水を確保できずに、復水器１０内の復水の液面レベル低下によって復水ポンプ１６が空運転してしまう可能性がある。

なお、復水器１０内が高真空の場合は、復水器１０内が低真空の場合と比べて、復水器圧力Ａｍが小さいため、吐出ヘッドＤｍの最小値を下げずとも、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力が低くなる。

また、復水器１０内が高真空となった場合、これに応じて復水レベル制御弁１８の最大開度を下げることができる。これによって、高真空時に、復水レベル制御弁１８の開度が必要以上に大きくなることを防止することで、復水ポンプ１６から吐出される復水の圧力が高くなることを防止できる。つまり、復水器１０内の復水が、最低回転数で運転している復水ポンプ１６からの復水の吐出によって、グランドコンデンサ１２からカスケードタンク１４に流入することを防止できる。したがって、グランドコンデンサ１２に接続された復水器１０に流入する復水を適切に確保することができるので、復水器１０内の復水の液面レベルを適切に維持できる。また、復水器１０内の復水の液面レベル低下による復水ポンプ１６の空運転を防止できる。

１復水システム
１０復水器
１２グランドコンデンサ
１４カスケードタンク（タンク）
１６復水ポンプ
１８復水レベル制御弁
２０ＴＣＰ（制御部）
２２ＶＦＤコントローラ
２４復水ヒータ
２６吐出圧力検出部
４０外板
Ｐ１基準面
Ｐ２設置面
Ｗ１第１配管（配管）
Ｗ２第２配管（配管）
Ｗ３第３配管（配管）
Ｗ３ａ第３配管水平部（配管）
Ｗ３ｂ第３配管立上り部（配管）

Claims

蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮して復水とする復水器と、
該復水器からの復水を加熱するグランドコンデンサと、
該グランドコンデンサからの復水の一部を貯留するタンクと、
前記復水器と前記グランドコンデンサの復水流入側との間に設けられた復水ポンプと、
前記グランドコンデンサの復水吐出側と前記復水器との間に設けられた復水レベル制御弁と、
前記復水器内の圧力を検出可能な復水器内圧力検出部と、
を備えた復水システムの制御方法であって、
前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水ポンプの最低回転数を調節する回転数切替工程を含む復水システムの制御方法。
前記回転数切替工程では、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以上となった場合、前記復水ポンプの最低回転数を下げる請求項１に記載の復水システムの制御方法。
前記復水器内の圧力がゲージ圧で－０．５ｂａｒ以上０ｂａｒ以下のとき、前記復水ポンプの最低回転数を下げる請求項２に記載の復水システムの制御方法。
前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水レベル制御弁の最大開度を調節する開度切替工程を含む請求項１に記載の復水システムの制御方法。
前記開度切替工程では、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力が予め決定されている所定圧力以下となった場合、前記復水レベル制御弁の最大開度を下げる請求項４に記載の復水システムの制御方法。
前記復水器内の圧力がゲージ圧で－１ｂａｒ以上－０．５ｂａｒ以下のとき、前記復水レベル制御弁の最大開度を下げる請求項５に記載の復水システムの制御方法。
蒸気タービンから排出された蒸気を凝縮して復水とする復水器と、
該復水器からの復水を加熱するグランドコンデンサと、
該グランドコンデンサからの復水の一部を貯留するタンクと、
前記復水器と前記グランドコンデンサの復水流入側との間に設けられた復水ポンプと、
前記グランドコンデンサの復水吐出側と前記復水器との間に設けられた復水レベル制御弁と、
前記復水器内の圧力を検出可能な復水器内圧力検出部と、
を備え、
前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水ポンプの最低回転数を調節する制御部を備える復水システム。
前記制御部は、前記復水器内圧力検出部で得られた前記復水器内の圧力に応じて、前記復水レベル制御弁の最大開度を調節する請求項７に記載の復水システム。
請求項７または８に記載の復水システムを備えた船舶。