JPH03134402A - 発電プラントの給水流量制御装置 - 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、汽力を用いた発電プラントの給水流量制御装
置に係り、特に小流量運転時の制御特性を改善した発電
プラントの給水流量制御装置に関する。

（従来の技術） 汽力発電プラントの蒸気発生装置への給水流量は、発電
機を駆動する蒸気タービンに付設された復水器で回収さ
れた水を、給水ポンプと給水調節弁が直列に介挿された
配管を経て例えば蒸発器等の蒸気発生手段へ環流させる
にあたり、給水ポンプを運転しながら給水調節弁の開度
を調節して制御している。この際給水ポンプは通常複数
台が並列に用いられ、発電プラントの出力が大きく給水
流量も多くを要するときには、例えばプラントの発生し
た蒸気を用いるタービン駆動ポンプを使用し、例えば発
電プラントの起動時などの蒸気発生量が少なく給水流量
も少ないときには、これに代えて電動機駆動のポンプを
用いるようにされている。

このような小流量の給水流全制御時における水・蒸気系
配管とその制御系統の要部は、例えば高速増殖炉を用い
た原子力発電所の蒸気発生系についてみると、第４図に
示すように、図示を省略した復水ポンプから導かれた給
水配管３３には給水加熱器８．起動用給水ポンプ２４．
給水加熱器８．給水調節弁１０および蒸発器５がこの順
に介挿されて気水分離器２３に至っている。気水分離器
２３からの蒸気成分は止め弁３２を経て過熱器へ配管接
続され、同じく水分は復水器へ導かれるように配管接続
されている。給水調節弁１０の出口側配管には主給水流
量の検出器２５が、また蒸発器５の出口側配管には蒸気
温度の検出器２６がそれぞれ設けられ、それらの出力信
号は給水流量制御装置４２に入力されている。給水流量
制御装置４２の出力信号は給水調節弁１０に接続されて
いる。

ここで小流量の給水制御を要する場合として、原子炉を
起動して例えば定格出力の４０％まで出力上昇させると
きについて述べると、原子炉が核加熱を開始するまでは
給水流量は最大流量の１０％程度の小流量に保たれ、そ
の後原子炉の核加熱が開始され、蒸発器５から蒸発発生
が行なわれる前に給水流量は１０％から４０％まで増大
される。

この間の給水流量は、検出器２５と検出器２６の検出値
に基づいて給水調節弁１０を調節して制御される。この
場合給水流量制御装置４２の詳細は、第５図に示すよう
に、蒸気温度の検出器２６の出力信号は、関数発生器２
７を通じて給水流２１０％から４０％までに相当する設
定値に自動変更して加減演算器２８に与えられ、主給水
流量の検出器２５の出力信号との偏差がとられたのち、
これをＰＩ演算器２９を通して給水調節弁１０の開閉信
号としている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した給水流量制御装置では、主給水流量の検出器２
５は給水流量１０％から４０％までの低流量範囲から定
格流量までの広範囲に使用され、この場合特に低流量領
域での検出精度が悪化する傾向があり、これによって低
流量範囲における給水流全制御が不安定となることがあ
った。

本発明の目的は、給水流量の低流量域から高流量域まで
安定に制御することができる発電プラントの給水流量制
御装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明では、給熱されて発電機駆動用タービンに蒸気を
供給する蒸発器への給水配管に給水ポンプと給水調節弁
が介挿され、給水配管に設けられた流量検出器の検出値
に基づいて給水調節弁の開度を調節する発電プラントの
給水流量制御装置において、これに比較的高流量時に専
用される給水ポンプと並列設置された比較的低流量時に
専用される給水ポンプの流路に設けられた第２の流量検
出器と、この第２の流量検出器と給水配管に設けられた
第１の流量検出器の検出値の偏差が定められた値以下に
なったとき出力する設定器と、この設定器の出力の有無
によって２入力のいづれかを選択出力する切替器とが設
けられ、設定器の出力が無いとき切替器を通じて第２の
流量検出器の検出値に基づいた信号によって給水調節弁
の開度が調節され、設定器の出力が有るとき切替器を通
じて第１の流量検出器の検出値に基づいた信号によって
給水調節弁の開度が調節されるようにした。

（作　用） 比較的低流量時には、第１の流量検出器と第２の流量検
出器の検出値の偏差が大きく設定器の出力が無いので、
給水調節弁の開度は第２の流量検出器の検出値に基づい
て制御され、給水流量が増加して第１の流量検出器と第
２の流量検出器の検出値の偏差が少なくなり、これが定
められた値以下となって設定器の出力が生じると、その
後は給水調節弁の開度が第１の流量検出器の検出値に基
づいて制御されるようになる。比較的低流量時には第２
の流量検出器の検出値の精度が良く、高流量になると第
１の流量検出器の検出値の精度も良くなるので、給水流
量の大小にかかわりなく常に高精度の給水流量制御が可
能となる。

（実施例） 以下本発明の一実施例として、高速増殖炉（以下ＦＢＲ
という）型原子力発電所の給水流口制御装置に適用した
ものを、第１図乃至第３図を参照して説明する。

第３図はＦＢＲ型原子力発電所の制御系統図であり、第
３図において、原子炉容器１には中間熱交換器２と１次
主冷却系循環ポンプ３が介挿された１次主冷却系配管４
５が設けられ、液体ナトリウムからなる冷却材をこれに
循環させて原子炉容器１内で発生した熱を中間熱交換器
２に与えるようにされている。中間熱交換器２の２次側
には、過熱器４、蒸発器５および２次主冷却系循環ポン
プ６が介挿された２次主冷却系配管４６が設けられ、同
じく液体ナトリウムからなる冷却材をこれに循環させて
、中間熱交換器２で交換された熱を蒸発器５と過熱器４
に与えるようにされている。

過熱器４と蒸発器５の２次側は直列とされ、これらは以
下に述べる水蒸気系の循環路の一部を構成している。す
なわち過熱器４の２次側は蒸気加減弁１１を経て高圧タ
ービン１３に配管接続され、蒸発器５の２次側で発生し
、過熱器４で過熱された過熱蒸気が高圧タービン１３に
供給されるようになっている。高圧タービン１３の排気
側は低圧タービン１４を付勢するように接続され、これ
らのタービン１３．１４に軸結された発電機１５を回転
させるようにされている。

低圧タービン１４の排気側には復水器１６が設けられ、
これに連結された給水配管３３には復水ポンプ７、給水
加熱器８Ａ、並列接続された主給水ポンプ９および起動
用給水ポンプ２４．給水加熱器８Ｂ、給水調節弁１０が
順次介挿されて蒸発器５の２次側に至っており、復水器
１６で凝縮された水が蒸発器５に環流されるようになっ
ている。また蒸気加減弁１１の人口側からは、タービン
バイパス弁１２が介挿されて復水器１６に至るバイパス
路が設けられている。

このような原子力発電装置に対する制御系として出力指
令装置１７が設けられ、この出力指令装置エフの出力信
号は原子炉出力制御装置Ｌ８．　１次主冷却系流量制御
装置１９，２次主冷却系流量制御装置２０、給水流２制
御装置２１にそれぞれ与えられるように接続されている
。

原子炉出力制御装置１８には、１次主冷却系配管４５の
原子炉容器１からの出口に設けられた温度検出器３４と
、原子炉容器１内に設けられた中性子検出器３５の各検
出値が入力され、その出力は原子炉容器１内の原子炉出
力調整用の制御棒を制御するように接続されている。

１次主冷却系流量制御装置１９には、１次主冷却系循環
ポンプ３の回転数検出器３６と、１次主冷却系循環ポン
プ３の吐出側に設けられた流量検出器３７の各検出値が
入力され、その出力は１次主冷却系循環ポンプ３の回転
数を制御するように接続されている。

２次主冷却系流量制御装置２０には、２次主冷却系循環
ポンプ６の吐出側に設けられた流量検出器３８の検出値
が入力され、その出力は２次主冷却系循環ポンプ６の回
転数を制御するように接続されている。

給水流量制御装置２１には、蒸発器５の２次側出口配管
に設けられた温度検出器２６と、給水調節弁１０の出口
側配管に設けられた流量検出器２５と、給水調節弁１０
の出入口間に設けられた差圧計３９の各検出値が入力さ
れるとともに、これらに加えて起動用給水ポンプ２４の
入口側配管に設けられた流量検出器４０の検出値が入力
され、その出力は給水調節弁ＩＯの弁開度を制御するも
のと、主給水ポンプ９の回転数を制御するものとが導出
されている。

またこれら各制御装置の他に主蒸気圧力制御装置２２が
設けられ、これには蒸気加減弁１１の入口側配管に設け
られた圧力検出器４■の検出値が入力されるとともに、
蒸気加減弁１１とタービンバイパス弁１２の開度をそれ
ぞれ制御する出力線が導出されている。

次にこれの作用について述べる。

比較的大きな例えば原子炉の定格出力の４０％乃至１０
０％の範囲における運転時には、出力指令装置１７は、
所望するプラント出力に対応する設定値を与えられると
、これに応じたプラント出力指令信号を原子炉出力制御
装置１８．１次主冷却系流量制御装置１９，２次主冷却
系流量制御装置２０および給水流量制御装置２１にそれ
ぞれ伝達する。プラント出力の設定値が現在のプラント
出力から増減される場合には、プラント出力指令信号は
所定の変化率によって上述した各制御装置に伝達される
。

このとき原子炉出力制御装置１８は、温度検出器３４が
検出した原子炉容器１の出口のナトリウムの温度をこの
プラント出力指令信号と対比して炉心への制御棒（いづ
れも図示省略）の挿入量を加減し、原子炉出力がプラン
ト出力の設定値になるように制御する。このときナトリ
ウムの温度検出値の熱的な遅れを補うため、中性子検出
器３５の出力信号を併用して制御の即応性と安定性を改
善している。

同じく１次主冷却系流量制御装置１９は、流量検出器３
７が検出した１次主冷却系の循環流量、および回転数検
出器３６が検出した１次主冷却系循環ポンプ３の回転数
信号を、プラント出力指令信号と対比して１次主冷却系
循環ポンプ３の回転数を調整し、１次主冷却系の循環流
量がプラント出力の設定値に対応した値となるように制
御している。

同じく２次主冷却系流量制御装置２０は、流量検出器３
８が検出した２次主冷却系の循環流量をプラント出力指
令信号と対比して２次主冷却系循環ポンプ６の回転数を
調整し、２次主冷却系の循環流量がプラント出力の設定
値に対応した値となるように制御している。

同じく給水流量制御装置２１は、温度検出器２６が検出
した蒸発器５の出口の蒸気温度が定められた一定値に保
たれるように、給水調節弁１０の開度を調節し、また差
圧計３９が検出した給水調節弁１０の出入口間の差圧が
一定値になるように、主給水ポンプ９の回転数を調節す
る制御を行なっている。

又プラント出力の設定値が現在のプラント出力から増減
された場合には、流量検出器２５の検出値をプラント出
力指令信号と対比させて制御の応答性を改善している。

また主蒸気圧力制御装置２２は、圧力検出器４１が検出
した主蒸気圧力が一定値に保たれるように、蒸気加減弁
１１の開度を調節する。なお主蒸気圧力が急上昇した場
合、タービンバイパス弁１２を開くように制御を行なっ
ている。

このようにして主冷却系の流量がプラント出力指令信号
とほぼ比例するように制御され、同時に原子炉出力が調
整され、タービン発電機出力を原子炉出力に追従させて
いる。

これに対し次に原子炉の起動時、例えば定格出力の４０
％までに至る間の制御について述べる。

この場合には原子炉出力制御装置１８．１次主冷却系流
量制御装置１９．２次主冷却系流量制御装置２０および
給水流量制御装置２１の各装置は出力指令装置１７から
切離される。そうして１次主冷却系循環ポンプ３、およ
び２次主冷却系循環ポンプ６はそれぞれ１次主冷却系流
量制御装置１９、および２次主冷却系流量制御装置２０
によって各県の循環流量が一定になるように制御される
。また原子炉出力制御装置１８では、一定の変化率で原
子炉の出力が上昇するように原子炉容器１内の制御棒（
図示省略）を操作する制御が行なわれる。

水蒸気系の給水配管３３を含む給水系統では、主給水ポ
ンプ９は切離され起動用給水ポンプ２４が使用される。

この起動用給水ポンプ２４を含む復水ポンプ７から過熱
器４に至る間の要部の詳細は、第２図に示すように、蒸
発器５の出口配管は気水分離器２３に導入され、蒸気分
は止め弁３２が介挿された配管を経て過熱器４に導かれ
、水分は復水器ＩＧに導かれている。給水流量制御装置
２１には流量検出器２５、温度検出器２６および流量検
出器４０の各検出値が入力され、これらの各検出値に基
づいて給水調節弁１０の弁開度が制御される。

ここで給水流量制御装置２１の詳細構成は、第１図に示
すように、温度検出器２６から入力される関数発生器２
７が設けられ、その出力が加減演算器２８と４３に接続
されている。加減演算ｒｔ２８と４３の他の入力には流
量検出器２５および流量検出器４０の各出力が接続され
ている。また流量検出器２５および流量検出器４０から
入力される加減演算器４４が設けられ、その出力は設定
器３１を経て切替器３０の開閉を制御するように接続さ
れている。この切替器３０には加減演算器２８と４３の
両出力が接続され、その出力はＰＩ演算器２９を経て給
水調節弁１０に接続されている。

ここで原子炉の起動時から通常の運転状態、すなわち例
えば定格出力の４０％以上に移行するまでの作用につい
て述べる。

原子炉出力制御装置１８によって制御棒が引抜かれ原子
炉の核加熱が始まるまでは、給水流量は最大流量の１０
％程度に保たれている。次いで制御棒の引抜きを始め原
子炉の核加熱が開始されるが、発熱量が増加し蒸発器５
の発生蒸気が十分確保されるまでの間、止め弁３２は閉
じられ蒸発器５から出る水分蒸気は気水分離器２３を経
て全量復水器１６に環流されている。この間の環流量と
なる給水流量は最大流量の１０％から４０％まで順次増
大するように給水流量制御装置２１によって制御される
。

給水流量制御装置２１では、関数発生器２７が蒸気温度
の検出器２６の検出値に応じて給水流量の１０％乃至４
０％に相当する流量値信号を出力し、この信号は加減演
算器２８および加減演算器４３においてそれぞれ流量検
出器２５および流量検出器４０の各検出信号と比較され
、各偏差値が切替器３０の両入力に与えられてそれらの
内のいづれかが選択され、これがＰＩ演算器２９を経た
のち給水調節弁ＩＯの開度が調節される。

一方加減演算器４４にも入力されている流量検出器２５
および流量検出器４０の各検出信号は、給水流量が増加
するに従って流量検出器２５の検出値誤差は減少するの
で流量検出器２５と流量検出器４０の検出値は接近し、
したがって両者の比較偏差値が減少してゆく。

ここでこの偏差値が次第に減少して最大流量の４０％の
給水流量時における偏差値に達したとき、その入力によ
って設定器３Ｉの出力が生じるように設定器３１の設定
値を設定しておき、また切替器３０の出力は、この設定
器３１の出力が生じたとき加減演算器４３の信号から加
減演算器２８の信号に切替えられるように定めておけば
、最大流量の４０％の給水流量までは起動用給水ポンプ
２４の入口側配管に設けられた流量検出器４０と、温度
検出器２６の各検出値に基づいて給水調節弁１０の開度
が調節され、給水流量が４０％を超えると、前述したよ
うに給水調節弁１０の出口側配管に設けられた流量検出
器２５と、温度検出器２６の各検出値に基づいて給水調
節弁１０の開度が調節される。

これによって、最大流量の４０９６の給水流量までは最
大定格が小さい流量検出器４０を用いて制御されるので
流量検出精度が低下することがなく、給水流量が少ない
ときでも安定な給水流全制御を行なうことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、低流量域から高流量域まで安定な給水
を行なうことができる発電プラントの給水流量制御装置
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第２図の給水流量制御装置の詳細を示す回路図
、第２図は第３図の要部を取出して示した配管図、第３
図は本発明の一実施例が適用されるＦＢＲ型原子力発電
所の制御系統図、第４図は従来のＦＢＲ型原子力発電所
の蒸気発生系の要部を示す配管図、第５図は第４図の給
水流量制御装置を示す回路図である。 ５・・・蒸発器　　　　　　９・・・主給水ポンプｌＯ
・・・給水調節弁　　　　１３・・・高圧タービン１４
・・・低圧タービン　　　１５・・・発電機（ ２４・・・起動用給水ポンプ　２５．４０・・・流量検
出器３０・・・切替器　　　　　　３１・・・設定器３
３・・・給水配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、給熱されて発電機駆動用タービンに蒸気を供給する
   蒸発器への給水配管に給水ポンプと給水調節弁が介挿さ
   れ、前記給水配管に設けられた流量検出器の検出値に基
   づいて前記給水調節弁の開度を調節する発電プラントの
   給水流量制御装置において、比較的高流量時に専用され
   る前記給水ポンプと並列設置された比較的低流量時に専
   用される前記給水ポンプの流路に設けられた第２の流量
   検出器と、この第２の流量検出器と前記給水配管に設け
   られた第１の前記流量検出器の検出値の偏差が定められ
   た値以下になったとき出力する設定器と、この設定器の
   出力の有無によって２入力のいづれかを選択出力する切
   替器とが設けられ、前記設定器の出力が無いとき、前記
   切替器を通じて前記第２の流量検出器の検出値に基づい
   た信号によって前記給水調節弁の開度が調節され、前記
   設定器の出力が有るとき前記切替器を通じて前記第１の
   流量検出器の検出値に基づいた信号によって前記給水調
   節弁の開度が調節されるようにされてなることを特徴と
   する発電プラントの給水流量制御装置。