JPH0481503A - タービン制御装置 - 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、タービン制御装置に係り、特に電力系統外乱
発生等によりタービンの速度変動が生じた場合に、例え
ば原子炉スクラムを招くようなことがなく原子炉運転を
継続させることかできるようにしたタービン制御装置に
関する。

（従来の技術） 第３図は、−船釣な発電プラントの主管系統を示す図で
あり、蒸気発生器１で発生した蒸気は主蒸気管２を通り
、蒸気加減弁３でその量が制御されてタービン４に流入
する。そして、このタービン４で仕事を行ない、タービ
ン４に同軸的に連結されている発電機５を駆動して発電
し、その発電機５で発生した電力はしゃ断器６を介して
系統７に供給される。そして、上記蒸気タービン４で仕
事をした蒸気は復水器８で復水される。また、蒸気発生
器１で発生した蒸気のうち蒸気加減弁３を経てタービン
４に流入しなかった蒸気は、パイパス弁９を経由して直
接復水器８に流入する。

一方、主蒸気圧力およびタービン速度がそれぞれ圧力セ
ンサ１０および速度センサ１１によって検出されるよう
になっており、これらの各検出値か上記蒸気加減弁３お
よびバイパス弁９の開度制御用のパラメータとなる。

第４図は蒸気加減弁３およびバイパス弁９の制御装置の
一例を示す図であって、圧力センサ１０で検出された主
蒸気圧力Ａと圧力設定器２０で設定された圧力設定値Ｂ
とが加算器２１に加えられ、その加算器２１で両者の偏
差か演算される。そして、この偏差に増幅器２２でゲイ
ンに１が乗ぜられ圧力制御信号Ｅとなる。ここで、１７
に１は一般に圧力調定率と呼ばれており、例えば一方、
前記速度センサ１１で検出されたタービン速度Ｃと速度
設定値りの偏差も加算器２３で演算され、その偏差に増
幅器２４てゲインに２が乗ぜられ、速度制御信号Ｆとな
る。ここで、］／に２は一般に速度調定率と呼ばれてお
り、例ところで、上記速度制御信号Ｆは負荷設定器２５
で設定された負荷設定値Ｊと加算器２６で加算され、そ
の加算信号か速度負荷制御信号Ｇとして出力する。

上記圧力制御信号Ｅと速度負荷制御信号Ｇはともに低値
優先回路２７に入力され、その低値信号が加減弁流量要
求信号りとして出力し蒸気加減弁３に制御信号として加
えられる。一方、前記圧力制御信号Ｅおよび加減弁流量
要求信号りは加算器２８にも印加され、上記圧力制御信
号Ｅと加減弁流量要求信号りとの偏差信号がバイパス弁
流量要求信号にとなりバイパス弁９に制御信号として加
えられる。

このような制御装置においては、発電プラントの通常運
転時には、通例負荷設定値Ｊか通常運転時の加減弁流量
要求信号よりも１０％大きく設定されているために、圧
力制御信号Ｅの方か速度負荷制御信号Ｇよりも小さくな
り、加減弁流量負荷制御信号りは圧力制御信号Ｅに等し
くなり、バイパス弁流量要求信号には零となる。すなわ
ち、蒸気発生器１で発生した蒸気は全て蒸気加減弁３を
通ってタービン４に流入し、バイパス弁９は全開となる
ような制御が行なわれる。

したがって、通常運転時に、速度設定値りとタービン速
度Ｃとの偏差からなる速度制御信号Ｆが一１０％以内（
５０Ｈｚの場合０．２５Ｈｚに相当する）となるタービ
ン速度上昇に対して蒸気加減弁３は応答せず、圧力制御
が優先的になされている。

一方、速度制御信号Ｆが一１０％以下（５０Ｈｚの場合
０．２５Ｈｚ以上の周波数上昇）となるタービン速度上
昇となった場合、速度負荷制御信号Ｇが圧力制御信号Ｅ
以下となり、蒸気加減弁３は絞り込まれる。この蒸気加
減弁の絞り動作により余剰となった蒸気は、圧力制御信
号Ｅから加減弁流量要求信号りを差引いた信号からなる
バイパス弁流量要求信号Ｋにより開制御されるバイパス
弁９により処理される。このように、蒸気加減弁３とバ
イパス弁９とを協調動作させると、原子炉圧力は殆ど変
化することなく、プラント運転を安定に継続できること
になる。

（発明が解決しようとする課題） このように通常運転においては、タービン速度が変動し
ても蒸気加減弁およびバイパス弁の開度がそれぞれ指令
値に対して遅れなく追従するので問題は生じないが、系
統事故などで急激な外乱か生じた場合には、下記のよう
な問題が生しる。

すなわち、第５図のタイムチャートに示すように、圧力
制御運転中に、時点ｔ１でタービン速度Ｃが基準速度か
ら急上昇したとすると、速度負荷制御信号Ｇが低下し、
圧力制御信号Ｅより小さくなった時点ｔ２から蒸気加減
弁３の開度が減少され、同時にバイパス流量要求信号Ｋ
が上昇し、バイパス弁９の開度もともに増大する。

この場合、蒸気加減弁３の閉動作量とバイパス弁９の開
動作量とは大きさがほぼ等しいので、主蒸気圧力Ａには
変動は生じない。しかし、タービン速度Ｃが時点ｔ４で
急激に基準速度に復帰するときは、加減弁流量要求信号
りは開方向に、バイパス弁流量要求信号には閉方向に変
化する。

この場合、加減弁流量要求信号りとバイパス弁流量要求
信号りとバイパス弁流量要求信号にとの変化速度および
開／閉量は同じであるか、実際の蒸気加減弁３の開速度
とバイパス弁９の閉速度は弁の機械的制約から特性が異
なり、バイパス弁９の閉速度に対して蒸気加減弁３の開
速度が遅れるため、蒸気発生器１からの蒸気が制限され
、主蒸気圧力Ａが上昇する。

このため圧力制御信号Ｅが開方向に変化し、バイパス弁
９は時点ｔ　から開らき始め時点ｔ８で全開となり、こ
の時点で圧力制御が許容制御範囲を越え、時点ｔ９で主
蒸気圧力Ａが制限値を越え、原子炉保護インターロック
か作動して原子炉スクラムに至る恐れがある。

この対策として蒸気加減弁或はバイパス弁開閉特性を調
整することが考えられるか、バイパス弁は負荷しゃ断又
はタービントリップ発生時等に極めて高速に動作するこ
とか要求されており、一方加減弁は弁構成上および法規
制上の制約があるため弁本体を改善することは困難であ
る。

本発明はこのような点に鑑み、電力系統外乱によるター
ビン速度変動が生じ蒸気加減弁が開閉動作する場合にも
、不要な原子炉スクラムを回避しながら原子炉運転を継
続可能なタービン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、蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの流
入量を制御する蒸気加減弁と、上記蒸気発生器で発生し
た蒸気のうちタービンへ流入しない蒸気を復水器等に逃
す蒸気量を制御するバイパス弁とを有し、主蒸気圧力と
設定圧力との偏差信号およびタービン速度と設定速度と
の偏差信号によって前記蒸気加減弁およびバイパス弁の
開度を制御し、タービン入口蒸気圧力およびタービン速
度を制御するようにしたタービン制御装置において、タ
ービン速度と設定速度との偏差信号からなる速度制御信
号或は速度負荷制御信号に蒸気加減弁の実動作速度相当
の変化率特性を持たせる変化率制限器を設けたことを特
徴とする。

（作用） 上述のように蒸気加減弁の実動作速度相当の変化率特性
を持たせた変化率制限器を設けたので、電力系統外乱な
どによるタービン速度変動時において、蒸気加減弁およ
びバイパス弁の開閉動作速度および動作量が一致し、タ
ービン速度変動に対して不要なタービン入口蒸気圧力の
変動が生ずることが防止される。

（実施例） 以下、第１図および第２図を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。

圧力センサで検出された主蒸気圧力Ａは圧力設定器２０
で設定された圧力設定値Ｂと加算器２１で比較され、そ
の偏差信号に増幅器２２でゲインに１が乗ぜられて圧力
制御信号Ｅとなり、低値優先回路２７および加算器２８
に入力される。

一方、速度センサで検出されたタービン速度Ｃと速度設
定値りとの偏差信号には増幅器２４でゲインに２が乗ぜ
られ、速度制御信号Ｆとなり、加算器２６でその速度制
御信号Ｆに負荷設定値Ｊが加算され、速度負荷制御信号
Ｇが出力される。

ここで、本発明においては、上記速度負荷制御信号Ｇが
変化率制限器２９に入力されるようにしである。この変
化率制限器２９は、実際の蒸気加減弁の開閉速度に合う
ように速度負荷制御信号の変化率を制限するものであっ
て、上記速度負荷制御信号Ｇはこの変化率制限器２９に
おいて実際の蒸気加減弁の開閉速度に合った変化率を有
する速度負荷制御信号Ｈに変えられる。

そして、この速度負荷制御信号Ｈが前記低値優先回路２
７に入力される。

一方、上記低値優先回路２７で選択された低値信号は、
従来装置と同様に加減弁流量要求信号りとして蒸気加減
弁に加えられるとともに、加算器２８に入力され圧力制
御信号Ｅと比較され、その偏差信号がバイパス弁流量要
求信号にとしてバイパス弁に加えられる。

第２図は第１図に示す装置の動作を示すタイムチャート
であって、通常の圧力制御運転中に、時点ｔ１で系統外
乱によりタービン速度Ｃが上昇しはじめると、速度負荷
制御信号Ｈが閉方向に変化し、時点ｔ２で、速度負荷制
御信号Ｈく圧力制御信号Ｅとなり、加減弁流量要求信号
りが弁閉方向に変化し、蒸気加減弁が閉方向に制御され
る。この時、バイパス弁流量要求信号には圧力制御信号
Ｅからの加減弁流量要求信号りを引いた偏差分弁開方向
に変化し、バイパス弁が開方向に制御される。

そこで、時点ｔ４でタービン速度Ｃが基準値に戻りはじ
めると、速度負荷制御信号Ｇはタービン速度Ｃの変化と
同等の変化率で上昇するが、速度負荷制御信号Ｈは、変
化率制限器２９で制限された変化率、すなわち加減弁の
開速度相当の上昇率で負荷設定値Ｊを目標に復帰して行
く。

これによって、加減弁流量要求信号りは、蒸気加減弁自
体のもつ開方向速度の変化率特性で上昇し、同時に、バ
イパス弁流量要求信号には、圧力制御信号Ｅと加減弁流
量要求信号りの偏差からなることから、蒸気加減弁自体
のもつ開方向速度の変化率特性で低下して行く。そして
時点ｔ６でタービン速度Ｃが基準値に復帰しても、速度
負荷制御信号Ｈは変化率制限器のもつ特性で制御される
ため、実際の蒸気加減弁およびバイパス弁の開度も、加
減弁流量要求信号りおよびバイパス弁流量要求信号Ｋに
よりゆっくりと制御される。

このようにして、加減弁開速度とバイパス弁閉速度が同
じで且つその変化量が等しくなるため、主蒸気圧力Ａの
変動が防止される。

なお、上記実施例においては、速度負荷制御信号Ｇを変
化率制限器２９に入力するようにしたものを示したが、
速度側？ａ信号Ｆを変化率制限器に入力するようにして
も全く同一である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては速度制御信号或
は速度負荷制御信号に蒸気加減弁の実動作速度相当の変
化率特性をもたせる変化率制限器を設けたので、電力系
統外乱によるタービン速度変動が生じ加減弁およびバイ
パス弁が開閉動作する場合、特にタービン速度が上昇後
急激に復帰側に変化しても、蒸気加減弁の開方向速度と
バイパス弁の閉方向速度の変化率が等しくなるため、蒸
気加減弁とバイパス弁に流れる蒸気の総流量が変化せず
、タービン入口蒸気圧力に変動が生じるようなことがな
い。したがって、原子カプラントにおいては、系統外乱
による不要な原子炉スクラムを避けることができ、原子
カプラントの稼動率を向上させることができる。

２９・・・変化率制限器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気発生器で発生した蒸気のタービンへの流入量を制御
   する蒸気加減弁と、上記蒸気発生器で発生した蒸気のう
   ちタービンへ流入しない蒸気を復水器等に逃す蒸気量を
   制御するバイパス弁とを有し、主蒸気圧力と設定圧力と
   の偏差信号およびタービン速度と設定速度との偏差信号
   によって前記蒸気加減弁およびバイパス弁の開度を制御
   し、タービン入口蒸気圧力およびタービン速度を制御す
   るようにしたタービン制御装置において、タービン速度
   と設定速度との偏差信号からなる速度制御信号或は速度
   負荷制御信号に蒸気加減弁の実動作速度相当の変化率特
   性を持たせる変化率制限器を設けたことを特徴とする、
   タービン制御装置。