JP6359308B2

JP6359308B2 - 配管の破損検出方法及び装置

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Publication number: JP6359308B2
Application number: JP2014062783A
Authority: JP
Inventors: 昌和井上
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2018-07-18
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Description

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１０−０９１２２１号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

［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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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、
前記配管内の空気を外部に排出する工程と、
前記配管内の空気が排出されて前記配管内に第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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、
前記配管内の空気を外部に排出する給水ベントラインと、
前記ベントラインに設けられる給水ベント弁と、
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ると共に前記給水ベントラインが前記給水ベント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。