JP2012102933A - 蒸気発生器の製造方法および振止部材の挿入治具 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入すること。
【解決手段】伝熱管5の間に、振止部材14を配置する蒸気発生器の製造方法において、水平に配列される伝熱管層5Aを2層重ねる態様で設ける工程と、各伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する工程と、を含み、各工程を下から上へと交互に行う。この蒸気発生器の製造方法によれば、振止部材14の上に1層の伝熱管層5Aのみしか存在しないことから、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認することができる。この結果、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入することができる。
【選択図】図7
【解決手段】伝熱管5の間に、振止部材14を配置する蒸気発生器の製造方法において、水平に配列される伝熱管層5Aを2層重ねる態様で設ける工程と、各伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する工程と、を含み、各工程を下から上へと交互に行う。この蒸気発生器の製造方法によれば、振止部材14の上に1層の伝熱管層5Aのみしか存在しないことから、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認することができる。この結果、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入することができる。
【選択図】図7
Description
本発明は、例えば、積層された伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入して成る蒸気発生器の製造方法、および蒸気発生器を製造する際に振止部材を位置合わせするために用いられる振止部材の挿入治具に関するものである。
蒸気発生器は、U字形状の伝熱管が複数整列されたものである。この蒸気発生器では、伝熱管外に気液二相流体が流れる際のU字形状の円弧部での流体励起振動を防ぐため、振止部材が用いられている。振止部材は、円弧部において伝熱管の間に挿入されたほぼV字形状のものである。そして、十分な防振性能を得るため、ほぼV字形状の振止部材の内側に、さらにほぼV字形状の振止部材を挿入したものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このような振止部材は、蒸気発生器の製造時において、円弧部が水平になるように積層された伝熱管の間に、ほぼV字形状の屈曲部側から挿入され、かつ最外周伝熱管の円弧部の外側にほぼV字形状の両端部が突出される。その後、振止部材は、それぞれの端部を連結する態様で保持部材が溶接される。さらにその後、伝熱管における最外周とその内側との間に取付部が挿入され、該取付部の両端と保持部材とが溶接されることで振止部材が伝熱管(蒸気発生器)に対して保持される。
ところで、振止部材は、V字形状の屈曲部が、伝熱管の間の所定位置に配置されることが防振効果を得る上で好ましい。
しかしながら、振止部材は、伝熱管の僅かな隙間に挿入されるものであり、水平に多数積層された伝熱管の間に挿入する際、伝熱管の間に挿入する振止部材の正確な位置を担保することは難しい。例えば、金属カウンタを用いた場合、伝熱管何本分過ぎた位置まで振止部材を挿入できたことが分かるだけで、正確な振止部材の位置を把握できない。また、伝熱管の円弧部の外側に突出した振止部材の端部の出寸法から挿入寸法を判断しようとしても、振止部材自体の寸法誤差により振止部材の正確な位置を把握できない。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入することのできる蒸気発生器の製造方法および振止部材の挿入治具を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明の蒸気発生器の製造方法は、伝熱管の間に、振止部材を配置する蒸気発生器の製造方法において、水平に配列される伝熱管層を2層重ねる態様で設ける工程と、各前記伝熱管層の間に前記振止部材を挿入する工程と、を含み、各前記工程を交互に行うことを特徴とする。
この蒸気発生器の製造方法によれば、振止部材の上に1層の伝熱管層のみしか存在しないことから、振止部材の位置を上方から目視により確認することができる。この結果、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入することができる。
また、本発明の蒸気発生器の製造方法は、前記振止部材を挿入する工程では、前記振止部材の挿入位置が標された透明板を2層重なる上層の前記伝熱管層の上側に重ねた後、各前記伝熱管層の間に前記振止部材を挿入することを特徴とする。
この蒸気発生器の製造方法によれば、透明板によって振止部材の位置が所定位置にあることを確認することができる。この結果、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入する効果を顕著に得ることができる。
また、本発明の蒸気発生器の製造方法は、前記伝熱管層を設ける工程では、下層の前記伝熱管層の上側に、前記振止部材が挿入される間隔分の厚さを有するスペーサを配置した後、当該スペーサの上に上層の前記伝熱管層を重ねて設けることを特徴とする。
この蒸気発生器の製造方法によれば、スペーサによって振止部材を挿入する隙間が得られるため、振止部材の挿入を容易に行うことができ、かつ振止部材を挿入する際に、伝熱管層への傷付きを防ぐことができる。
上述の目的を達成するために、本発明の振止部材の挿入治具は、水平に配列される伝熱管層を2層重ねる態様で設ける工程と、各前記伝熱管層の間に振止部材を挿入する工程とを含み、各前記工程を下から上へと交互に行う蒸気発生器の製造方法に用いられる振止部材の挿入治具であって、前記振止部材の挿入位置が標されており、前記振止部材を挿入する工程において、2層重なる上層の前記伝熱管層の上側に重ねられる透明板を備えることを特徴とする。
この振止部材の挿入治具によれば、透明板によって振止部材の位置が所定位置にあることを確認することができる。この結果、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入することができる。
また、本発明の振止部材の挿入治具は、前記振止部材が挿入される間隔分の厚さを有しており、前記伝熱管層を設ける工程において下層の前記伝熱管層の上側に配置され、かつ上層の前記伝熱管層が重ねて設けられるスペーサをさらに備えることを特徴とする。
この振止部材の挿入治具によれば、スペーサによって振止部材を挿入する隙間が得られるため、振止部材の挿入を容易に行うことができ、かつ振止部材を挿入する際に、伝熱管層への傷付きを防ぐことができる。
本発明によれば、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入することができる。
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
図1は、本実施の形態に係る蒸気発生器の側断面概略図である。蒸気発生器1は、例えば、加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)に用いられる。加圧水型原子炉は、原子炉冷却材および中性子減速材として軽水を使用している。加圧水型原子炉は、軽水を炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水としての一次冷却水を蒸気発生器1に送る。蒸気発生器1では、高温高圧の一次冷却水の熱を二次冷却水に伝え、二次冷却水に水蒸気を発生させる。そして、この水蒸気によりタービン発電機が回されて発電する。
蒸気発生器1は、上下方向に延在され、かつ密閉された中空円筒形状を成し、上半部に対して下半部が若干小径とされた胴部2を有している。胴部2は、その下半部内に、該胴部2の内壁面と所定間隔をもって配置された円筒形状を成す管群外筒3が設けられている。この管群外筒3は、その下端部が、胴部2の下半部内の下方に配置された管板4近傍まで延設されている。管群外筒3内には、伝熱管群51が設けられている。伝熱管群51は、逆U字形状をなす複数の伝熱管5から成る。各伝熱管5は、U字形状の円弧部を上方に向けて配置され、下端部が管板4に支持されていると共に、中間部が複数の管支持板6を介して管群外筒3に支持されている。管支持板6には、多数の貫通孔(図示せず)が形成されており、この貫通孔内に各伝熱管5が貫通されている。
胴部2は、その下端部に水室7が設けられている。水室7は、内部が隔壁8により入室71と出室72とに区画されている。入室71は、各伝熱管5の一端部が連通され、出室72は、各伝熱管5の他端部が連通されている。また、入室71は、胴部2の外部に通じる入口ノズル711が形成され、出室72は、胴部2の外部に通じる出口ノズル721が形成されている。そして、入口ノズル711は、加圧水型原子炉から一次冷却水が送られる冷却水配管(図示せず)が連結され、出口ノズル721は、熱交換された後の一次冷却水を加圧水型原子炉に送る冷却水配管(図示せず)が連結される。
胴部2は、その上半部内に、給水を蒸気と熱水とに分離する気水分離器9、および分離された蒸気の湿分を除去して乾き蒸気に近い状態とする湿分分離器10が設けられている。気水分離器9と伝熱管群51との間には、外部から胴部2内に二次冷却水の給水を行う給水管11が挿入されている。さらに、胴部2は、その上端部に、蒸気排出口12が形成されている。また、胴部2は、その下半部内に、給水管11からこの胴部2内に給水された二次冷却水を、胴部2と管群外筒3との間を流下させて管板4にて折り返させ、伝熱管群51に沿って上昇させる給水路13が形成されている。なお、蒸気排出口12は、タービンに蒸気を送る冷却水配管(図示せず)が連結され、給水管11は、タービンで使用された蒸気が復水器(図示せず)で冷却された二次冷却水を供給するための冷却水配管(図示せず)が連結される。
このような蒸気発生器1では、加圧水型原子炉で加熱された一次冷却水は、入室71に送られ、多数の伝熱管5内を通って循環して出室72に至る。一方、復水器で冷却された二次冷却水は、給水管11に送られ、胴部2内の給水路13を通って伝熱管群51に沿って上昇する。このとき、胴部2内で、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われる。そして、冷やされた一次冷却水は出室72から加圧水型原子炉に戻される。一方、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行った二次冷却水は、胴部2内を上昇し、気水分離器9で蒸気と熱水とに分離される。そして、分離された蒸気は、湿分分離器10で湿分が除去されてからタービンに送られる。
このように構成された蒸気発生器1において、一次冷却水が各伝熱管5内を通過する際、逆U字形状の円弧部にて流体励起振動が発生する。そこで、伝熱管5の円弧部には、振止部材が設けられている。図2は、伝熱管群の平面視概略図であり、図3は、図2のA−A断面図であり、図4は、伝熱管群の斜視概略図である。
伝熱管群51の上端部には、上述したように伝熱管5の逆U字形状の円弧部が配置されている。伝熱管5は、図3に示すように、中央から外側に向けて円弧部の径が大きなものを配列し、かつ該配列したものを、図2に示すように、側方に重ねつつ最外周伝熱管の径を変えることで、伝熱管群51の上端部を半球形状に形成している。
振止部材14は、図4に示すように、重ねられた伝熱管5の列の間に挿入されている。振止部材14は、矩形断面を成し、ほぼV字形状に折り曲げて形成され、重ねられた各伝熱管5の列における同径の部位(所定位置)に屈曲部が配置される。そして、振止部材14は、最も大きい径の伝熱管5の円弧部の外側に両端部が突出されている。この振止部材14の端部は、伝熱管群51の半球形状の円弧に沿って一列に並んで配置される。また、振止部材14は、大きいほぼV字形状のものの内側に小さいV字形状のものが配置されて対を成し、この対が伝熱管5の半円部分に例えば3つ配置されている。この振止部材14は、伝熱管5の振動を抑止するのに好ましい金属材(例えば、ステンレス405あるいは410)で形成されている。また、伝熱管5の円弧部の外側に突出されている両端部には、接合部材15が設けられている。この接合部材15は、後述する保持部材16と同一の金属材であって、高温雰囲気での耐食性に優れた金属材(例えば、インコネル690)で形成されている。
振止部材14に設けられた接合部材15は、図2〜図4に示すように、保持部材16が溶接される。保持部材16は、高温雰囲気での耐食性に優れた金属材(例えば、インコネル690)で形成され、伝熱管群51の半球状の外周に沿って取り付けられた棒状のもので、最外周の伝熱管5とその内側の伝熱管5との間に挿入されたほぼコ字形状の取付部17の両端に溶接されることで伝熱管群51に取り付けられる。このように、振止部材14は、伝熱管5の間の所定位置に挿入された形態で前記伝熱管群51に配設されている。
図5は、本実施の形態に係る蒸気発生器の製造方法を示す概略図であり、図6−1〜図6−6は、本実施の形態に係る蒸気発生器の製造方法であって伝熱管の組み立て手順を示す工程図であり、図7は、本実施の形態に係る蒸気発生器の製造方法であって伝熱管の組み立て状態を示す概略図である。
上述した蒸気発生器1を製造するにあたり、伝熱管5は、胴部2の上半部や、当該上半部に設けられる気水分離器9、湿分分離器10および給水管11が配置される以前の胴部2の下半部に取り付けられる。図5に示すように、胴部2の下半部は、架台20の上に横置きされた状態で、管群外筒3、管板4および各管支持板6が取り付けられる。その後、伝熱管5が、胴部2の下半部における上側(図5では横置きのため右側)から、両端部を各管支持板6に貫通され、かつ管板4に貫通固定され、胴部2の下半部における上側に半球形状に配置される。
管支持板6および管板4に貫通される伝熱管5は、円弧の小さい順から外側に半径が長くなるように水平に複数配列される1層の伝熱管層5A(図6および図7参照)が基準とされる。そして、この伝熱管層5Aが最下層から積層されつつ、各伝熱管層5Aの間の所定位置に振止部材14が挿入される。また、各伝熱管層5Aは、最下層から積層される順番を逆に重ねられた状態で、上から順に取り出せるように、胴部2の下半部における上側(図5の右側)において、リフタ21の上に置かれる。なお、リフタ21と胴部2の下半部との間には、伝熱管5を管支持板6および管板4に貫通する作業を行う作業者が乗るためのリフタ22が設けられる。
なお、伝熱管5は、積層された伝熱管層5A間において、伝熱管5が上下方向に重なるように、胴部2の下半部における上側(図5の右側)から見て四角形を基準とする四角配置と、積層された伝熱管層5A間において、上下方向で上下層の伝熱管5の間に伝熱管5が配置され、胴部2の下半部における上側(図5の右側)から見て三角形を基準とする三角配置とがある。
そして、伝熱管層5Aの間の所定位置に挿入した振止部材14の端部と、最も大きい径の外側の伝熱管5とを、結束バンド(図示せず)によって結束することで、振止部材14を伝熱管5(伝熱管群51)に対して仮止めする。そして、全ての伝熱管層5Aの積層および振止部材14の挿入および仮止めが終了した後、水平に積層された伝熱管層5Aを縦に起こした形態に、図3に示す中心線Sを中心に伝熱管群51を90度回転させる。そして、図には明示しないが、伝熱管群51を回転させた後、振止部材14の突出した端部の接合部材15を相互に連結する態様で、保持部材16を該接合部材15に溶接する。さらにその後、伝熱管5における最外周とその内側との間に取付部17を挿入し、該取付部17の両端と保持部材16とを溶接する。
このような蒸気発生器の製造方法において、本実施の形態では、伝熱管5の間に、振止部材14を配置する手順として、図6−1に示すように、1つの伝熱管層5Aを配置した後、当該伝熱管層5Aの上に、挿入治具としてのスペーサ25を配置する。このスペーサ25は、伝熱管層5Aの間に振止部材14が挿入される間隔分の厚さを有する長尺の板体であり、その長手方向を伝熱管層5Aの各円弧の中心線Sに沿い、最も大きな円弧の最外周の伝熱管5よりも外側に一端が延在し、かつ最も小さな円弧の最内周の伝熱管5の位置の極近くに他端が至るように設けられる。なお、図には明示しないが、スペーサ25を置く前に、当該スペーサ25を置く伝熱管層5Aの上を覆うようにシートを設ける。
次に、図6−2および図7に示すように、スペーサ25の上に、もう1つの伝熱管層5Aを配置する。これにより、スペーサ25を間に置いた2層の伝熱管層5Aの間には、スペーサ25によって振止部材14を挿入する隙間Hが形成される(図7参照)。
次に、図6−3および図7に示すように、上層の伝熱管層5Aの上側に、挿入治具としての透明板26を重ねる。透明板26は、4分の1円に形成された透明な板(例えば、アクリル板)として形成されている。この透明板26は、その直線状の1辺が、胴部2の下半部における最も上側(図5の最も右側)の管支持板6の面に一致されると共に、もう1辺が伝熱管層5Aの中心線Sに一致される。この配置において、透明板26は、後に挿入される振止部材14の屈曲部の挿入位置を標す指標26aが中心線Sを基準に円弧状に設けられている。なお、透明板26は、半円に形成されて直線状の辺が管支持板6の面に一致される形状であってもよい。
次に、図6−4および図7に示すように、2層の伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する。振止部材14は、屈曲部を先端として2層の伝熱管層5Aの間に挿入する。この際、振止部材14の上に1層の伝熱管層5Aのみしか存在しないことから、先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認する。また、透明板26の指標26aに対し、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を合わせる。なお、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を目視する場合、棹先に鏡が設けられた目視治具(図示せず)を用いると、確認が容易に行える。また、振止部材14の挿入にあたり、必要に応じてスペーサ25を抜き取る。
次に、図6−5に示すように、上層の伝熱管層5Aの上側の透明板26の位置を変える。これは、上述したように透明板26が4分の1円に形成されている場合であり、中心線Sを基準とした対称位置に反転するように透明板26の位置を変える。なお、透明板26が半円に形成されている場合は、透明板26の位置を変える必要はない。
次に、図6−6に示すように、2層の伝熱管層5Aの間に残りの振止部材14を上記と同様に挿入する。なお、透明板26が半円に形成されている場合は、先の振止部材14の挿入時に、全ての振止部材14を挿入する。
次に、全ての振止部材14を挿入した後、上述のシートを抜き取り、図6−1〜図6−6までの手順を繰り返し行う。シートは、振止部材14を挿入する際や、スペーサ25を抜き取る際に、下層の伝熱管層5Aへの傷付きを防ぐことに役立つ。
このように、本実施の形態の蒸気発生器の製造方法は、伝熱管5の間に、振止部材14を配置する方法であって、水平に配列される伝熱管層5Aを2層重ねる態様で設ける工程と、その後、2層の伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する工程とを含み、各工程を下から上へと交互に行う。
この蒸気発生器の製造方法によれば、振止部材14の上に1層の伝熱管層5Aのみしか存在しないことから、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認することができる。この結果、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入することが可能になる。
特に、上述した三角配置の場合、3層以上の伝熱管層5Aが積層された場合、最も下の伝熱管層5Aの伝熱管5が、最も上に伝熱管層5Aの伝熱管5に隠れて上方から見えないため、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認することができなくなる。これに対し、本実施の形態の蒸気発生器の製造方法によれば、2層重ねた伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入するため、振止部材14の先端(屈曲部)の位置を上方から目視により確認することができるので、三角配置において、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入する効果を顕著に得ることが可能になる。
また、本実施の形態の蒸気発生器の製造方法は、振止部材14を挿入する工程では、振止部材14の挿入位置が標された透明板26を2層重なる上層の伝熱管層5Aの上側に重ねた後、各伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する。
この蒸気発生器の製造方法によれば、透明板26によって振止部材14の先端(屈曲部)の位置が所定位置にあることを確認することができる。この結果、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入する効果を顕著に得ることが可能になる。
また、本実施の形態の蒸気発生器の製造方法は、伝熱管層5Aを設ける工程では、下層の伝熱管層5Aの上側に、振止部材14が挿入される間隔分の厚さを有するスペーサ25を配置した後、当該スペーサ25の上に上層の伝熱管層5Aを重ねて設ける。
この蒸気発生器の製造方法によれば、スペーサ25によって振止部材14を挿入する隙間Hが得られるため、振止部材14の挿入を容易に行うことが可能になり、かつ振止部材14を挿入する際に、伝熱管層5Aへの傷付きを防ぐことが可能になる。
また、本実施の形態の振止部材の挿入治具は、水平に配列される伝熱管層5Aを2層重ねる態様で設ける工程と、各伝熱管層5Aの間に振止部材14を挿入する工程とを含み、各工程を交互に行う蒸気発生器の製造方法に用いられる振止部材の挿入治具であって、振止部材14の挿入位置が標されており、振止部材14を挿入する工程において、2層重なる上層の伝熱管層5Aの上側に重ねられる透明板26を備える。
この振止部材の挿入治具によれば、透明板26によって振止部材14の先端(屈曲部)の位置が所定位置にあることを確認することができる。この結果、伝熱管5の間の所定位置に振止部材14を挿入することが可能になる。
また、本実施の形態の振止部材の挿入治具は、振止部材14が挿入される間隔分の厚さを有しており、伝熱管層5Aを設ける工程において下層の伝熱管層5Aの上側に配置され、かつ上層の伝熱管層5Aが重ねて設けられるスペーサ25を備える。
この振止部材の挿入治具によれば、スペーサ25によって振止部材14を挿入する隙間Hが得られるため、振止部材14の挿入を容易に行うことが可能になり、かつ振止部材14を挿入する際に、伝熱管層5Aへの傷付きを防ぐことが可能になる。
以上のように、本発明に係る蒸気発生器の製造方法および振止部材の挿入治具は、伝熱管の間の所定位置に振止部材を挿入することに適している。
1 蒸気発生器
5 伝熱管
5A 伝熱管層
14 振止部材
25 スペーサ
26 透明板
26a 指標
H 伝熱管層の隙間
S 伝熱管層の中心線
5 伝熱管
5A 伝熱管層
14 振止部材
25 スペーサ
26 透明板
26a 指標
H 伝熱管層の隙間
S 伝熱管層の中心線
Claims (5)
- 伝熱管の間に、振止部材を配置する蒸気発生器の製造方法において、
水平に配列される伝熱管層を2層重ねる態様で設ける工程と、
各前記伝熱管層の間に前記振止部材を挿入する工程と、
を含み、各前記工程を下から上へと交互に行うことを特徴とする蒸気発生器の製造方法。 - 前記振止部材を挿入する工程では、前記振止部材の挿入位置が標された透明板を2層重なる上層の前記伝熱管層の上側に重ねた後、各前記伝熱管層の間に前記振止部材を挿入することを特徴とする請求項1に記載の蒸気発生器の製造方法。
- 前記伝熱管層を設ける工程では、下層の前記伝熱管層の上側に、前記振止部材が挿入される間隔分の厚さを有するスペーサを配置した後、当該スペーサの上に上層の前記伝熱管層を重ねて設けることを特徴とする請求項1または2に記載の蒸気発生器の製造方法。
- 水平に配列される伝熱管層を2層重ねる態様で設ける工程と、各前記伝熱管層の間に振止部材を挿入する工程とを含み、各前記工程を交互に行う蒸気発生器の製造方法に用いられる振止部材の挿入治具であって、
前記振止部材の挿入位置が標されており、前記振止部材を挿入する工程において、2層重なる上層の前記伝熱管層の上側に重ねられる透明板を備えることを特徴とする振止部材の挿入治具。 - 前記振止部材が挿入される間隔分の厚さを有しており、前記伝熱管層を設ける工程において下層の前記伝熱管層の上側に配置され、かつ上層の前記伝熱管層が重ねて設けられるスペーサをさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の振止部材の挿入治具。
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