スチームジェットおよび液封真空システムの性能監視

発電所では、排気蒸気を再利用し、最適なタービン動作のために適切な真空を維持するために、大面積の凝縮器が使用されています。 凝縮器内の真空漏れにより動作圧力 (タービン背圧と呼ばれる) が増加し、タービンの出力と効率が低下します。

真空ポンプ システムは、漏れ (空気流入漏れとも呼ばれます) によって引き起こされる凝縮器内の空気と非凝縮性ガスの蓄積を除去するために使用されます。 凝縮器の真空システムの容量が低下すると、過剰な空気の流入と同様に凝縮器の性能に悪影響が生じます。

どちらも、タービンからの蒸気を凝縮するために使用される冷却剤を運ぶチューブを囲む空気除去セクションを超えて空気と非凝縮性ガスが局所的に蓄積するため、凝縮器の圧力が上昇します。 この蓄積は空気貯蔵と呼ばれ、その領域内の熱伝達を低下させます。

通常、凝縮器の設計性能曲線により、真空システムへの入口圧力が決まります。 空気の流入漏れが多い、または真空ポンプ システムの性能が低いために空気の蓄積が発生するため、真空システムが凝縮器の圧力を決定します。 これは、凝縮器が設計性能曲線どおりに動作しなくなったことを意味し、その結果、プラントの動作効率が低下し、発電量の低下につながる可能性があります。

この関係は、空気の流入漏れと真空システムの動作能力の両方を監視することの重要性を強調しています。 凝縮器と真空システム入口の間の空気抽出ラインに配置されたマルチセンサー計器は、空気流入と真空システムの動作能力を直接測定することで、これら 2 つの状態を区別できます。 この機器によって提供される測定値は、真空システムの性能の分析に使用できます。

真空システム内で真空を生成するために使用される 2 つの主要コンポーネントは、スチーム ジェット エア エジェクター (SJAE) と液封真空ポンプ (LRVP) です。 SJAE の性能は、吸入口における質量流量と絶対圧力によって定義されます。 メーカーは、これら 2 つのパラメータ間の予想される関係を示す設計性能曲線を提供しています。 実際の動作性能は、測定された総質量流量と絶対圧力を経時的に評価することによって決定されます。 LRVP は容積測定ポンプであり、その性能は容積流量と絶対圧力によって定義されます。 これらのパラメータ間の関係は、メーカーが提供する設計性能曲線に示されています。 LRVP の実際の動作性能は、吸入口における実際の体積流量と絶対圧力を経時的に評価することによって決定されます。

画像1にスチームジェットエジェクターの性能評価を示します。 この評価では、SJAE の測定された動作容量が色付きのデータ ポイントとして示され、メーカーの性能曲線が黒で重ねられています。 測定されたデータ ポイントは、温度の季節変動によるパフォーマンスの影響を明らかにする時間スケールに基づいて色付けされます。 真空システムの出力は、凝縮器の圧力が変化すると、メーカーの性能曲線に沿って上下に変動します。 この例で測定された SJAE 容量は、設計曲線とほぼ一致しています。

真空ポンプ システムは通常、100% の予備容量セットとして設置されます。SJAE または LRVP の 1 つは稼働し、もう 1 つは独立したスタンバイ スペアとして稼働しないように設計されています。 この構成により、運転能力を並べて比較し、劣化したポンプを特定することで、迅速かつ簡単に性能評価を行うことができます。 ポンプ容量の比較テストは、一度に 1 台のポンプを実行し、相互の容量とメーカーの性能曲線を比較することによって実行されます。 これは、SJAE ジェットの場合は質量流量 (ポンド/時 [lbs/hr]) 対圧力を観察することで実行でき、LRVP の場合は体積流量 (実際の立方フィート/分 [ACFM]) 対圧力を観察することによって実行できます。

テストの実行中、発電ユニットの負荷はテスト期間中 ±2% 以内で安定している必要があり、少なくとも 1 時間の安定した負荷をテスト用にスケジュールできます。 プロセスパラメータが安定するのに十分な時間を確保するために、安定した状態は少なくとも 30 分間維持されます。 各ポンプの実際の体積流量 (または蒸気ジェットの質量流量) と圧力測定値が相互に比較され、メーカーの性能曲線と比較されて、ポンプの性能が確立され、ポンプが劣化しているかどうかが評価されます。