JPH02254206A - 給水ポンプ最小流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンプラントの給水ポンプの最小流
量制御装置に係わり、特にタービン駆動給水ポンプの予
備機となる電動機駆動給水ポンプが１台のみ設置された
蒸気タービンプラントの電動機駆動給水ポンプ最小流量
制御装置に関する。

（従来の技術） 第４図は、電動機駆動給水ポンプ１台、タービン駆動給
水ポンプ２台を設けた原子力発電プラントの概略系統図
であって、原子炉１で発生した蒸気はタービン２に供給
され、そこで仕事を行なって発電機３を回転駆動して電
力を発生させる。上記タービン２で膨張して仕事を行な
った蒸気は復水器４に導かれ、そこで外部から供給され
る冷却水によって冷却され復水となる。この復水は低圧
復水ポンプ５および高圧復水ポンプ６によって順次昇圧
された後低圧給水加熱器７に送られ、そこでタービン２
から抽気された油気蒸気によって加熱されて温度上昇さ
れる。そして、この温度上昇した復水は給水ポンプ８で
さらに昇圧され、高圧給水加熱器９でさらに所定温度ま
で加熱された後、原子炉１に送給される。

上記給水ポンプ８は、タービン２の抽気によって駆動さ
れるタービン駆動給水ポンプ１０と電動機によって駆動
される電動機駆動給水ポンプ１１とによって構成されて
おり、上記各給水ポンプ１０．１１は互いに並列に接続
され、電動機駆動給水ポンプ１１は、タービン駆動給水
ポンプ１０が使用できないプラント起動・停止時や、タ
ービン駆動給水ポンプ１０の故障時の予備給水ポンプと
して使用される。

ところで、一般にポンプには締切運転による加熱を避は
安定に運転を継続させる必要から、必要最小流量が決め
られており、給水要求量が上記必要最小流量を下回る場
合には、上記ポンプには必要最小流量を流し、余分の水
を復水器に逃がすことが行なわれている。すなわち、上
記タービン駆動給水ポンプ１０および電動機駆動給水ポ
ンプ１１には、上記最小流量を保つために給水ポンプか
ら復水器に給水を循環させるための、給水ポンプミニマ
ムフロー系統が設けられている。

上記給水ポンプミニマムフロー系統は、タービン駆動給
水ポンプ１０および電動機駆動給水ポンプ１１の吐出側
から、それぞれミニマムフロー配管１２．１３を分岐導
出し、そのミニマムフロー配管１２．１３を復水器４に
接続したものであって、各ミニマムフロー配管１２．１
３には、それぞれミニマムフロー弁１４，１５が設けら
れている。

上記タービン駆動給水ポンプ１ｏの吸込側には、タービ
ン駆動給水ポンプ吸込流量検出器１６がそれぞれ設けら
れており、各タービン駆動給水ポンプ吸込流量検出器】
６によって検出された吸込流量信号が、ミニマムフロー
弁制御装置１７に入力され、タービン駆動給水ポンプの
吸込流量が所定値以下になったとき、ミニマムフロー弁
１４を開けるようにしである。また、同様に電動機駆動
給水ポンプ１１の吸込側にも図示しない電動機駆動給水
ポンプ吸込流量検出器が設けられており、その検出信号
によりミニマムフロー弁制御装置を介してミニマムフロ
ー弁１５が開閉制御されるようにしである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、プラント起動時においては、給水ポンプとし
てはまず電動機駆動給水ポンプ１１を使用し、その後所
定のプラント負荷まで上昇してからタービン駆動給水ポ
ンプ１０を起動し、電動機駆動給水ポンプ１１を停止す
るという運転を行なうのが一般的であり、これをＭ／Ｔ
切替と呼んでいる。また、プラント停止時には起動時と
逆の運転となるＴ／Ｍ切替を行なう。

ところが、電動機駆動給水ポンプが１台のプラントに、
おいては、Ｍ／Ｔ切替は次の理由から、電動ｍ駆動給水
ポンプが２台設けられたプラントに較べてプラント負荷
が低い時点で行なう必要がある。

すなわち、電動機駆動給水ポンプが２台設けられたプラ
ントにおいては、電動機駆動給水ポンプ１台運転中に他
方の電動機駆動給水ポンプが予備機となっており、運転
中の電動機駆動給水ポンプが故障で停止した場合には、
予備機が起動し、原子炉への給水が継続できるようにな
りている、しかし、電動機駆動給水ポンプが１台のプラ
ントにおいては、電動機駆動給水ポンプが運転中にその
予備機がないため、電動機駆動給水ポンプが故障で停止
した際には、原子炉給水が喪失し、原子炉等の水位に大
きな影響を与える可能性がある。

そこで、電動機駆動給水ポンプ１１が１台のみのプラン
トにおいては、上記原子炉等の水位への影響ができるだ
け小さくてすむような給水流量が小さい、すなわちプラ
ント負荷が低い時期にＭ／Ｔ切替を行なう必要がある。

ところが、給水ポンプ駆動用タービンには固有の危険回
転数が存在するので、この危険回転数付近を避けた回転
数で運転する必要がある。通常給水ポンプ駆動用タービ
ンはこの危険回転数よりも上で十分余裕がある回転数で
運転されているが、Ｍ／Ｔ切替を早い時期に低いプラン
ト負荷すなイつち低給水流量で行なうと、危険回転数に
対して余裕が少ない回転数で給水ポンプ駆動用タービン
を運転することになり、制御性が悪くまた給水ポンプ駆
動用タービの健全性にも不都合が生じる等の問題がある
。

また、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁１５につ
いては、全開−全閉制御弁であるため弁開閉時の原子炉
等の給水制御系への外乱を小さくするように、電動機駆
動給水ポンプ１１の運転中は開閉しないよう手動操作で
強制的に全開とし、電動機駆動給水ポンプ停止後全開と
する運用がとられている。

このように電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁１５
を全開しておくと、復水流量が増加するため給水ポンプ
吸込圧力は低下する。その結果タービン駆動給水ポンプ
１０は回転数を上げて原子炉への給水を確保しようとす
るため、タービン駆動給水ポンプ駆動用タービンの危険
回転数に対する余裕が増加し、制御性も一応改善される
。

ところが、上述のように電動機駆動給水ポンプミニマム
フロー弁を全開にしておくことにより、タービン駆動給
水ポンプの運転回転数を上げ、危険回転数からの余裕を
もたせることが可能となるが、実際には全閉するタイミ
ングが問題であり、早すぎるとタービン駆動給水ポンプ
の回転数が低下し、危険回転数に対する余裕がなくなり
、遅すぎると給水ポンプの動力損失が増えるという問題
がある。

本発明は、このような点に鑑み、電動機駆動給水ポンプ
からタービン駆動給水ポンプへの切替後も、電動機駆動
給水ポンプミニマムフロー弁を全開させておき、タービ
ン駆動給水ポンプの回転数が危険回転数に対して十分余
裕がある時点で、上記ミニマムフロー弁を自動的に全閉
させるような、給水ポンプ最小流量制御装置を得ること
を目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するため、タービン駆動給水ポ
ンプの他に１台の電動機駆動給水ポンプを有する蒸気タ
ービンプラントにおける電動機駆動給水ポンプ最小流量
制御装置において、電動機駆動給水ポンプが運転されて
おらずタービン駆動給水ポンプが１台のみ運転中であり
、しかも給水流量が規定値以下の場合に、電動機駆動給
水ポンプミニマムフロー弁に対して弁全開指令信号を出
力するミニマムフロー弁制御装置を有することを特徴と
する。

（作　用） Ｍ／Ｔ切替が行なわれ、電動機駆動給水ポンプの運転が
停止されるとともに、タービン駆動給水ポンプが１台の
み運転されている場合に、給水流量が規定値以下の場合
には、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁が全開と
なっている。したがって、上記切替後酸る時間は給水ポ
ンプを流れる復水流量が大きくなり、給水ポンプ駆動用
タービンの運転回転数は危険回転数に対して十分な余裕
を有することになり、しかも給水流量が所定値に達した
とき自動的に電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁が
全閉となるので、給水ポンプの動力損失も最低限におさ
えられる。

（実施例） 以下、第１図乃至第３図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。なお、第１図中第４図と同一部分には同
一符号を付しその詳細な説明は省略する。

第１図において、電動機駆動給水ポンプ１１の吸込側に
は吸込流量検出器２０が設けられ、さらに給水ポンプ８
の吐出側には給水流量検出器２１が設けられており、各
検出器２０．２１によって検出された流量信号がミニマ
ムフロー弁制御装置１７に入力されている。また、上記
ミニマムフロー弁制御装置１７には、タービン駆動給水
ポンプ１０および電動機駆動給水ポンプ１１の運転・停
止状態信号、および操作スイッチ２２の位置信号もそれ
ぞれ入力されている。

第２図は、ミニマムフロー弁制御装置１７の電動機駆動
給水ポンプのミニマムフロー制御部の演算ブロック図で
あり、前記吸込流量検出器２ｏによって検出された電動
機駆動給水ポンプ吸込流量信号は比較器２３に入力され
、上記吸込流量が所定設定値以上の場合にはその出力信
号が第１のＡＮＤ回路２４に入力され、一方吸込流量が
所定値以下の場合には第２のＡＮＤ回路２５に入力され
る。

上記第１および第２のＡＮＤ回路２４．２５には、電動
機駆動給水ポンプ１１の運転中との信号もそれぞれ入力
されており、電動機駆動給水ポンプ１１が運転中であり
かつその電動機駆動給水ポンプ１１の吸込流量が設定値
以下の場合には、第２のＡＮＤ回路２５から弁全開信号
が出力し、第１のＯＲ回路２６を介して第２のＯＲ回路
２７に入力される。一方、電動機駆動給水ポンプ１１の
吸込流量が所定値以上の場合には、第１のＡＮＤ回路２
４からの出力信号によって前記第１のＯＲ回路２６の自
己保持回路がしゃ断され、第２のＯＲ回路２７への弁全
開信号が消去される。

また、給水流量検出器２１から検出された給水流量信号
は第２の比較器２８に入力され、上記給水流量が設定値
以下の場合には、その信号が第３のＡＮＤ回路２９に入
力される。この第３のＡＮＤ回路２９には、電動機駆動
給水ポンプ１１が停止中であるとの信号およびタービン
駆動給水ポンプ１０が１台のみ運転中であるとの信号も
入力されており、電動機駆動給水ポンプ１１が停止中で
ありタービン駆動給水ポンプｌＯが１台のみ運転中であ
つて、かつ給水流量が所定設定値以下の場合には、上記
第３のＡＮＤ回路２９から弁全開信号が第２のＯＲ回路
２７に加えられる。したがって、第３のＡＮＤ回路２９
或いは第１のＯＲ回路２６のいずれからか弁全開信号が
発生されると、第２のＯＲ回路２７から弁全開信号が第
４のＡＮＤ回路３０に人力される。

上記第４のＡＮＤ回路３０には操作スイッチ２２の自動
位置信号も入力されており、操作スイッチ２２が自動位
置にあり、かつ第２のＯＲ回路２７から弁全開信号が出
力されていると、上記第４のＡＮＤ回路３０から弁全開
信号が出力され゛Ｃ第３のＯＲ回路３１に入力される。

この第３のＯＲ回路３１には前記操作スイッチ２２の弁
全開位置信号も入力されており、操作スイッチ２２が弁
全開位置にあるかまたは第４のＡＮＤ回路３０から弁全
開信号が出力されている場合には、上記第３のＯＲ回路
３１から、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁１５
に弁全開信号が加えられ、その弁が全開とされる。また
、第４のＡＮＤ回路３０から弁全開信号が出力されない
場合には、上記電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁
１５は全閉される。

ところで、第３図はタービン駆動給水ポンプ１台運転時
における圧力−流量特性曲線であって、従来においては
Ｍ／Ｔ切替完γ後切替時の給水流１ｉＩＱＯとシステム
抵抗曲線３２との交点でタービン駆動給水ポンプが運転
されでおり、この時の回転数は−ＮＯとなっている。

ところが、この回転数ＮＯはタービ〉駆動給水ポンプ駆
動用タービンの危険回転数Ｎ１に対して＠裕がない。と
ころが、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁を開す
ると、復水流量−タービン駆動給水ポンプ吸込圧力特性
曲線３３上に示すように、復水流量はΔＱだけ増加し、
その結果タービン駆動給水ポンプの吸込圧力はΔＰだけ
減少する。

このΔＰを考慮した新たなシステム抵抗曲線３４により
、流量が不変の場合の回転数を求めると、タービン駆動
給水ポンプ駆動用タービンの回転数はＮ２となり、危険
回転数Ｎ１に対して十分な余裕ΔＮを有している。

そこで、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁を閉と
するタイミングとしては、全閉後も回転数がＮ２以下と
ならないような給水流ｍＱ２への到達時とすればよい。

同様にタービン駆動給水ポンプの回転数でタイミングを
検出する場合は、回転数Ｎ３が上記ミニマムフロー弁を
閉とするタイミングとなる。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、電動機駆動給水ポ
ンプが１台のプラントにおいてＭ／Ｔ切替時期が早まっ
た場合でも、給水流量が所定値以上になるまでは電動機
駆動給水ボンブミニマムフロー弁が全開となっており、
上記給水ポンプ駆動用のタービンが危険回転数に近接し
た域で運転されることがなく、そのタービンの健全性お
よび制御性を損なうことなく安全な運転を行なうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電動機駆動給水ポンプミニマムフロー
制御部の概略構成図、第２図は上記ミニマムフロー制御
部の演算ブロック図、第３図はタービン駆動給水ポンプ
１台運転時における圧力−流量特性曲線図、第４図は電
動機駆動給水ポンプ１台、タービン駆動給水ポンプ２台
を設けた原子力発電プラントの概略系統図である。 １０・・・タービン駆動給水ポンプ、１１・・・電動機
駆動給水ポンプ、１５・・・電動機駆動給水ポンプミニ
マムフロー弁、１７・・・ミニマムフロー弁制御装置、
２０・・・吸込流量検出器、２１・・・給水流量検出器
。 出願人代理人　　　佐　　蒔　　−雄 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービン駆動給水ポンプの他に１台の電動機駆動給水ポ
   ンプを有する蒸気タービンプラントにおけるタービン駆
   動給水ポンプ最小流量制御装置において、電動機駆動給
   水ポンプが運転されておらずタービン駆動給水ポンプが
   １台のみ運転中であり、しかも給水流量が規定値以下の
   場合に、電動機駆動給水ポンプミニマムフロー弁に対し
   て弁全開指令信号を出力するミニマムフロー弁制御装置
   を有することを特徴とする、給水ポンプ最小流量制御装
   置。