JPH0146681B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タービン再熱器の制御装置に係
り、特にタービンに供給される蒸気の一部を加熱
源として高圧タービン排気を再熱する原子力ター
ビン再熱器に使用して好適な制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の原子力タービン再熱器の系統の１例を第
１図に示す。本系統は、蒸気を発生する原子炉
１、タービンへ流入する蒸気量を加減してタービ
ンの速度、タービン入口蒸気圧力、タービン出力
を制御する蒸気加減弁２、蒸気の熱エネルギを回
転エネルギに変換する高圧タービン３、前記高圧
タービン３の排気を前記高圧タービンの入口蒸気
の一部を用いて再熱する再熱器４、再熱蒸気の熱
エネルギを回転エネルギに変換する低圧タービン
５、前記低圧タービンの排気の復水する復水器
６、復水を昇温し原子炉へ給水する給水加熱器
７、タービンの回転エネルギを電気エネルギに変
換する発電機９、前記再熱器４への加熱蒸気の流
量を制御する加熱蒸気制御弁８、加熱蒸気制御弁
開度を制御し加熱蒸気量を加減する加熱蒸気制御
装置１０、再熱蒸気温度検出器１１、タービン速
度及び高圧タービン入口蒸気圧力を検出してター
ビンの出力を制御する出力制御装置１２、出力制
御装置１２よりの出力制御信号により前記蒸気加
減弁２を制御する蒸気加減弁制御装置１３より構
成される。本系統では、タービン回転数と高圧タ
ービン入口圧力により蒸気加減弁開度を調整しタ
ービン出力を制御する。原子炉１を出た蒸気は蒸
気加減弁２により流量を制御され、高圧タービン
３に流入する。高圧タービン３で仕事をした蒸気
はいわゆる低温再熱管を通り再熱器４に導かれ
る。再熱器４において、高圧タービン入口蒸気の
一部によつて加熱された後、再熱蒸気は高温再熱
管を通つて低圧タービン５へ導かれ仕事をする。
低圧タービン５を出た蒸気は復水器６にて復水す
る。一方、高圧タービン入口蒸気の一部は蒸気加
減弁２の手前にて分枝した加熱蒸気管を通り、加
熱蒸気制御弁８にて流量を制御され再熱器４に流
入し熱交換した後、給水加熱器７へ熱回収され
る。この加熱蒸気量はある負荷以上では一定であ
るが、部分負荷には高圧排気温度が低いことによ
り再熱器内及び低圧タービン内に過度の熱応力が
発生する惧れがあるので、これを防ぐ為には流量
を絞りこむ必要がある。

第１図においては、再熱蒸気温度を検出して加
熱蒸気制御装置１０により加熱蒸気制御弁８を制
御し蒸気量を加減している。即ち、加熱蒸気によ
つて加熱した蒸気の温度をフイードバツクして加
熱蒸気量を制御している。この方式によると、加
熱蒸気制御弁８によつて蒸気量を調整してから再
熱蒸気温度が変化する迄の遅れ時間が大きく、応
答性がきわめて悪い。

これを改善するために、第２図に示した如く、
加熱蒸気制御弁８出口側の圧力を加熱蒸気圧力検
出器１４にて検出し、その圧力検出信号を加熱蒸
気制御装置１０に入力させる。つまり加熱蒸気制
御弁８出口側の圧力をフイードバツクする方式も
従来から行われている。この方式では、再熱蒸気
温度により加熱蒸気制御弁８出口側の圧力目標値
を決定して加熱蒸気量を制御する。

また、第３図に示す如く、再熱蒸気温度の代り
に再熱蒸気圧力を再熱蒸気圧力検出器１５にて検
出し、その圧力検出信号を加熱蒸気制御装置１０
に入力させる方式も従来から行われている。

前述した２例においては、ローカルループであ
る加熱蒸気制御弁８出口側の圧力と加熱蒸気制御
弁開度の間の遅れはほとんどなく、応答性はよい
が、再熱蒸気温度又は圧力に対する応答性はよく
ない。この為、制御系の安定性がよくないという
問題点はいぜんとして残る。また再熱蒸気圧力又
は温度は、蒸気流量が変動することにより変動す
る。従つて、蒸気加減弁の開度により変化するこ
ととなる。即ち、出力制御装置１２の制御信号に
より変動する量である。よつて、制御信号により
タービン出力を変更する場合、制御信号より加熱
蒸気制御弁８が整定し所定の再熱蒸気圧力（温
度）となるのには大きな遅れが存在し、その間蒸
気温度と蒸気流路構造物の温度差が大きく再熱器
４及び低圧タービン５部には過大な熱応力が発生
することとなる。またタービン出力が連続的に変
動した場合には、加熱蒸気制御弁のハンチング等
の問題も起こりうる。また再熱蒸気の圧力や温度
は流路のある断面において必ずしも均一でない
為、検出器の部分のみが局部的に温度又は圧力が
高い（低い）ことが考えられ、この場合、やはり
過大な熱応力を発生させる原因となる。

更には、第４図に示す如く、発電機９の出力を
加熱蒸気制御装置１０にフイードバツクする方式
も従来から行われているが、これも前述した方式
と同様な問題がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、再熱器への加熱蒸気量を出力
制御装置からの出力制御信号により制御できるよ
うにして、制御遅れがなく、かつ再熱蒸気と再熱
器や低圧タービン等の機器との温度差を最小に
し、過大な熱応力の発生を皆無にできる蒸気ター
ビン再熱器の制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明の蒸気ター
ビン再熱器の制御装置は、加熱蒸気制御弁出口側
の加熱蒸気圧力を検出する加熱蒸気圧力検出器を
設け、加熱蒸気制御装置において出力制御装置よ
りの出力制御信号を入力しタービン出力に見合つ
た加熱蒸気圧力要求信号に変換すると共に、該信
号と前記加熱蒸気圧力検出器よりの圧力信号とを
比較し、その偏差信号により加熱蒸気制御弁の開
閉制御を行うよう構成したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図に
より説明する。第５図は本発明による再熱器制御
装置を備えた原子力タービン系統図を示し、第１
図ないし第４図と同一符号のものは同じもの、も
しくは相当するものを表わし、その説明を省略す
る。

本発明による再熱器制御装置は、加熱蒸気制御
弁８の出口側の圧力を検出する加熱蒸気圧力検出
器１６を具え、加熱蒸気制御装置１０において出
力制御装置１２よりの出力制御信号を入力しター
ビン出力に見合つた加熱蒸気圧力要求信号に変換
すると共に、該信号と前記検出器１６よりの圧力
信号とを比較し、その偏差信号により加熱蒸気制
御弁８の開閉制御を行い、加熱蒸気量を制御する
ようになつている。

第６図は加熱蒸気制御装置の内部ロジツクの制
御ブロツク図を示している。この加熱蒸気制御装
置１０は、出力制御信号受信部１７、出力−加熱
蒸気圧力変換部１８、加熱蒸気圧力信号受信部１
９、加熱蒸気圧力比較部２０より構成されてい
る。そして、出力制御装置１２よりの出力制御信
号は出力制御信号受信部１７で受信されタービン
出力信号となる。次に出力−加熱蒸気圧力変換部
１８で予め定められた関数によりタービン出力に
見合つた加熱蒸気圧力要求信号に変換される。

一方、加熱蒸気制御弁８出口側の圧力は、加熱
蒸気圧力検出器１６にて検出され、その圧力信号
が加熱蒸気圧力信号受信部１９で受信される。そ
して、ここで実加熱蒸気圧力信号となり加熱蒸気
圧力比較部２０で前記加熱蒸気圧力要求信号と比
較され、その偏差信号により加熱蒸気制御弁８の
開閉制御がなされる。即ち、この方式では、ター
ビンの出力制御信号により加熱蒸気流量の目標値
を加熱蒸気制御弁８出口側の圧力として設定し、
加熱蒸気制御弁８の出口側圧力をフイードバツク
して該加熱蒸気制御弁８の開度を制御しているこ
とになる。

また一方、タービンの出力制御は、第５図に示
したように、前記出力制御装置１２からの出力制
御信号により蒸気加減弁制御装置１３を介して蒸
気加減弁２を調整し蒸気流量を制御することによ
り行われる。

例えば、出力上昇時には、出力制御信号を上げ
て蒸気加減弁２を開方向に動作させ、蒸気流量を
増せば、これに伴ない高圧タービン排気流量も増
す。従つて再熱器４の加熱蒸気流量が一定である
と、再熱蒸気温度は低下する。しかしながら低圧
タービン入口構造部温度は容易には下がらないか
ら、蒸気と構造物の温度差が大きくなり過大な熱
応力が発生する。

しかし、本発明による再熱器制御装置において
は、出力上昇の為に出力制御信号を増加させる
と、それと同時に加熱蒸気制御弁８の開度を増
し、加熱蒸気流量を増加させて、再熱蒸気温度と
構造物の温度差を最小とする。従つて従来の制御
系がフイードバツクである為に存在した制御の遅
れはほとんどなく、過大な熱応力も発生しない。

以上のように本実施例によれば、タービン出力
制御信号により加熱蒸気量制御を行なう為、制御
上の遅れはほとんどなく、再熱蒸気と低圧タービ
ンや再熱器等の機器との温度差を最小とし、過大
な熱応力の発生を皆無とすることができる。

次に出力制御装置１２及び蒸気加減弁制御装置
１３の内部ロジツクの一例を第７図に示す。出力
制御装置１２は、タービンの実出力と設定出力と
を比較する比較器２１、出力偏差により蒸気加減
弁制御装置１３へ蒸気加減弁流量要求信号を出力
する関数発生器２２より成つている。また、蒸気
加減弁制御装置１３は、蒸気加減弁流量要求信号
を蒸気加減弁開度要求信号に変換する関数発生器
２３、蒸気加減弁開度要求信号と実開度とを比較
する比較器２４より成つている。

この例では、出力制御信号として図中Ｂの位置
の蒸気加減弁流量要求信号を使用しているが、こ
れに代えて、図中Ａの位置の設定出力またはＣの
位置の蒸気加減弁開度要求信号を使用しても前述
と同じ効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、再熱器
への加熱蒸気量を出力制御装置からの出力制御信
号により制御するようにしたので、制御遅れがな
く、かつ再熱蒸気と再熱器や低圧タービン等の機
器との温度差を最小にし、過大な熱応力の発生を
皆無にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は従来技術の一例を示す原
子力タービン系統図、第５図ないし第７図は本発
明の一実施例を示し、第５図は本発明による再熱
器制御装置を備えた原子力タービン系統図、第６
図は加熱蒸気制御装置の内部ロジツクの一例を示
す制御ブロツク図、第７図は出力制御装置及び蒸
気加減弁制御装置の内部ロジツクの一例を示す制
御ブロツク図である。 １……原子炉、２……蒸気加減弁、３……高圧
タービン、４……再熱器、５……低圧タービン、
８……加熱蒸気制御弁、１０……加熱蒸気制御装
置、１２……出力制御装置、１３……蒸気加減弁
制御装置、１６……加熱蒸気圧力検出器、１７…
…出力制御信号受信部、１８……出力−加熱蒸気
圧力変換部、１９……加熱蒸気圧力信号受信部、
２０……加熱蒸気圧力比較部、２１，２４……比
較器、２２，２３……関数発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸気源、該蒸気源からの主蒸気の持つ熱エネ
   ルギを回転エネルギに変換する高圧タービン、主
   蒸気流量を調整する蒸気加減弁、高圧タービン入
   口蒸気の一部を加熱源として高圧タービン排気を
   再熱する再熱器、再熱した蒸気の熱エネルギを回
   転エネルギに変換する低圧タービン、再熱器の加
   熱蒸気量を加減する加熱蒸気制御弁、蒸気加減弁
   の開度を調整しタービン出力を制御する出力制御
   装置、加熱蒸気制御弁の開度を制御し加熱蒸気量
   を加減する加熱蒸気制御装置を備えて成る蒸気タ
   ービンにおいて、加熱蒸気制御弁出口側の加熱蒸
   気圧力を検出する加熱蒸気圧力検出器を設け、加
   熱蒸気制御装置において出力制御装置よりの出力
   制御信号を入力しタービン出力に見合つた加熱蒸
   気圧力要求信号に変換すると共に、該信号と前記
   加熱蒸気圧力検出器よりの圧力信号とを比較し、
   その偏差信号により加熱蒸気制御弁の開閉制御を
   行うよう構成したことを特徴とする蒸気タービン
   再熱器の制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、出力制御信
   号として設定出力信号を使用することを特徴とす
   る蒸気タービン再熱器の制御装置。 ３ 特許請求の範囲第１項において、出力制御信
   号として蒸気加減弁流量要求信号を使用すること
   を特徴とする蒸気タービン再熱器の制御装置。 ４ 特許請求の範囲第１項において、出力制御信
   号として蒸気加減弁の開度要求信号を使用するこ
   とを特徴とする蒸気タービン再熱器の制御装置。