JPH0577841B2

JPH0577841B2 -

Info

Publication number: JPH0577841B2
Application number: JP62237053A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Tsuji; Takumi Kawai; Sadao Yanagida
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd Ibaraki; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Industry and Control Solutions Co Ltd
Priority date: 1987-09-21
Filing date: 1987-09-21
Publication date: 1993-10-27
Also published as: JPS6480706A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、タービン制御装置に係り、特に原子
力発電用タービン制御装置の負荷追従運転状態に
おける系統変動に対しても加減弁とバイパス弁の
協調制御により、安定した炉圧制御ができるター
ビン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来装置は、特開昭61−32102に記載のように、
バイパス弁急開回路は、多重化の観点では、誤動
作防止等の考慮がされているが、系統変動による
タービン速度の変動に対するバイパス弁急開につ
いては、特に配慮されていなかつた。

以下、従来装置を、第２図〜第４図により説明
する。

第２図は、沸騰水型軽水炉（BWR）を設備し
たBWR発電所の概略系統図を示す。原子炉１で
発生した蒸気は、主蒸気止め弁２および加減弁３
を通つて高圧タービン４に流入し、高圧タービン
４を回転させる。この蒸気はさらに、中間蒸気止
め弁５およびインターセプト弁６を経て低圧ター
ビン７に流入し、低圧タービン７を回転させる。
前記高圧タービン４および低圧タービン７によつ
て、発電機１０が駆動される。このようにして仕
事をした蒸気は、その復水器８において水に戻さ
れる。

通常運転時は、原子炉１で発生した蒸気は上述
の系統で復水器８に至るが、タービントリツプ等
でタービンに蒸気を流入させることができないと
きのために、主蒸気止め弁２の前側からバイパス
し、バイパス弁９を経て復水器８に至る系統が準
備されている。

タービン制御装置１１は、蒸気プラントから主
蒸気圧力検出器１２および中間蒸気圧力検出器１
４によつて圧力信号を、速度検出器１３によつて
タービン速度信号を、また電流検出器１５によつ
て発電機１０の出力電流を、それぞれ検出し、加
減弁３、インターセプト弁６およびバイパス弁９
などを制御するものである。

第４図に、タービン制御装置の制御系統ブロツ
ク図を示す。速度設定器２１で設定された信号
は、加算器２２にて速度検出器１３からの信号と
比較される。比較後の偏差信号は、速度調定率回
路２３において調定率に応じたゲインを乗ぜら
れ、加算器２５に送られる。加算器２５では、さ
らに負荷設定器２４で設定された負荷信号Ｃが加
えられ、速度指令信号Ｂとなる。この速度指令信
号Ｂは、低値選択回路２７に加えられる。一方、
圧力設定器３０で設定された信号は、圧力検出器
１２からの主蒸気圧力、すなわちフイードバツク
信号Ｄと、加算器３１で比較される。比較後の偏
差信号は、圧力調定率回路３２で調定率に応じた
ゲインを乗ぜられ、全蒸気流量信号Ａとして低値
選択回路２７に送られる。低値選択回路２７で
は、加算器２５からの速度指令信号Ｂおよび圧力
調定率回路３２からの全蒸気流量信号Ａに、さら
に負荷制限器２６からの制限信号を加えた３つの
信号のうち、最小の信号を負荷信号Ｗとして加減
弁制御回路２８に伝え、加減弁３の開度を調整し
て、タービンの負荷を制御する。また、負荷遮断
時には、加減弁急閉弁２００より、機械的に急閉
とする。

タービンバイパス弁制御回路３４は、減算器３
３の出力によつて制御される。正常運転時に、加
減弁３が全蒸気流量信号Ａ（圧力制御信号）によ
り制御されている場合は、減算器３３の２つの入
力は等しく、減算器３３の出力は零となるので、
バイパス弁９は全閉している。一方、負荷遮断等
のために、加減弁３が速度指令信号Ｂ（速度制御
信号）によつて制御されている場合は、信号Ａが
信号Ｂよりも大であるので、その差が減算器３３
より出力され、バイパス弁制御回路３４はバイパ
ス弁９を開くように動作する。すなわち、加減弁
３が開方向に動作した場合、つまり信号Ｂが増加
した場合には、減算器３３の出力は減少して、逆
にバイパス弁を閉じる方向に制御する。これによ
り、原子炉１から流出する全蒸気流量が常に一定
になるように制御する。また、バイパス弁開度指
令信号１００と、バイパス弁開度１０１の偏差信
号１０２を、偏差検出１０３により検出し、規定
値以上となつた場合、バイパス弁急開弁１０４に
より、バイパス弁を機械的に急開させるようにし
ている。

第３図において、時刻T₁に何らかの原因で系
統変動が発生し、タービン速度が突変（波形Ｖで
上昇）した場合、速度検出器１３の出力が増大す
るので、加算器２５の出力である速度指令信号Ｂ
（波形Ｂ）が減少する。そして、時刻T₂におい
て、速度指令信号Ｂが全蒸気流量信号Ａ（波形Ａ）
よりも小さくなると、低値選択回路２７が信号Ｂ
を選択するので、加減弁制御回路２８によつて加
減弁３はその開度（波形Ｆ）が小さくなるように
制御される。一方、バイパス弁９（波形Ｔ）は、
全蒸気流量信号Ａ（波形Ａ）が信号Ｂよりも大と
なるので、その差が減算器３３より出力され、バ
イパス弁制御回路３４により開くように動作す
る。また、時刻T₃において、バイパス弁指令信
号１００とバイパス弁開度１０１の偏差が偏差検
出１０３により規定値以上を検出し（波形Ｘ）し
た場合、バイパス弁開度指令１００にかかわら
ず、バイパス弁急開弁１０４により、バイパス弁
９（波形Ｔ）は全開する。このため、タービン速
度が定常状態に復帰した時刻T₄では、加減弁３
の開度は、全蒸気流量信号Ａによる制御に復帰す
るため、バイパス弁９はバイパス弁制御回路３４
により閉制御（波形Ｓ）するが、バイパス弁急開
弁１０４により機械的に急開しているため、加減
弁３とバイパス弁９による全蒸気流量の一定制御
のバランスがくずれ、原子炉１の圧力変動（波形
ＡのT_X〜T_Y間）となる。

前述のように、従来のタービン制御装置におい
ては、系統変動によるターピン速度の変動（突
変）に対して、速度指令信号Ｂの変化によつて、
バイパス弁９が急開動作となる可能性があつた。
このため、通常運転時の系統変動において、加減
弁３とバイパス弁９の協調制御がくずれ、原子炉
１から流出する全蒸気流量を一定となるように制
御する動作が阻害されることになつていた。

なお、火力機の場合、負荷追従運転であるガバ
ナフリー運転時の出力設定コントロールおよび圧
力コントロールは、ボイラ制御装置側で制御して
おり、タービン制御装置には、ガバナ制御のみで
ある。原子力発電所のタービン制御装置は、カバ
ナ制御のほかに原子炉の圧力制御を有しているた
め、プラントの安定した運用の観点から、加減弁
とバイパス弁の協調が非常に重要な位置付けにあ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術における加減弁とバイパス弁による原
子炉圧力制御回路では、通常運転時の系統変動に
よるタービン速度変化に対するバイパス弁の制御
について配慮されていなかつたため、負荷遮断以
外の要因で系統が変動した場合、加減弁とバイパ
ス弁の協調動作による炉圧一定制御とすべきであ
るのに、加減弁がサーボ弁であるにもかかわら
ず、バイパス弁が急開動作となり、原子炉から流
出する全蒸気流量一定制御がくずれ、原子炉圧力
変動が生じるという問題があつた。

本発明の目的は、負荷遮断以外の系統変動によ
るタービン速度の変動に対しては、加減弁とバイ
パス弁の制御による協調制御を維持すめため、バ
イパス弁を急開動作しないようにバイパス弁急開
禁止回路を設け、バイパス弁急開を必要とする負
荷遮断時、トリツプ時のみバイパス弁急開とする
回路とし、加減弁とバイパス弁の協調制御をプラ
ント運転状態により判断し、安定した炉圧制御す
るようにしたタービン制御装置を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、原子炉より、発生する主蒸気の主
蒸気圧力設定値と主蒸気圧力検出値の偏差に基づ
く主蒸気流量信号、該主蒸気により駆動されるタ
ービンのタービン速度設定値とタービン速度検出
値の偏差に基づく速度調定率信号と該タービンの
負荷設定値との和に基づく速度指令信号、のいず
れか低値を選択する低値選択手段と、該低値選択
手段の選択出力を入力し主蒸気流量を調整する加
減弁の開度を制御する加減弁制御手段と、前記低
値選択手段の選択出力と前記主蒸気流量信号の偏
差に基づいて主蒸気流量のバイパス弁開度指令値
を出力しバイパス弁の開度を制御するバイパス弁
制御手段と、所定の異常時前記加減弁を急閉させ
る加減弁急閉手段と、前記低値選択手段の選択出
力と前記主蒸気流量信号の偏差に基づいて主蒸気
流量のバイパス弁開度指令値を出力しバイパス弁
の開度を制御するバイパス弁制御手段と、所定の
異常時前記加減弁を急閉させる加減弁急閉手段
と、前記バイパス弁開度指令値と前記バイパス弁
の開度検出値との差が所定の値を超えたときで、
かつ前記加減弁急閉手段の作動時にのみ、前記バ
イパス弁を急開させるバイパス弁急開手段と、有
するタービン制御装置によつて解決される。

〔作用〕

バイパス弁開度指令値とバイパス弁の開度検出
値との差が所定の値を超えたとき、バイパス弁を
急開させるバイパス弁急開手段を、加減弁を急開
させる所定の異常時のみ急開させ、それ以外のと
きは、加減弁とバイパス弁を協調制御する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第５図、第
６図により説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロツク図であ
り、第５図、第６図はその動作を説明するための
波形図である。

第１図は、タービン制御装置の制御系統ブロツ
ク図を示す。速度設定器２１で設定された信号
は、加算器２２にて速度検出器１３からの信号と
比較される。比較後の偏差信号は、速度調定率回
路２３において調定率に応じたゲインを乗ぜら
れ、加算器２５に送られる。加算器２５では、さ
らに負荷設定器２４で設定された負荷信号Ｃが加
えられ、速度指令信号Ｂとなる。この速度指令信
号Ｂは、低値選択回路２７に加えられる。一方、
圧力設定器３０で設定された信号は、圧力検出器
１２からの主蒸気圧力、すなわちフイードバツク
信号Ｄと加算器３１で比較される。比較後の偏差
信号は、圧力調定率回路３２で調定率に応じたゲ
インを乗ぜられ、全蒸気流量信号Ａとして低値選
択回路２７に送られる。低値選択回路２７では、
加算器２５からの速度指令信号Ｂおよび圧力調定
率回路３２からの全蒸気流量信号Ａに、さらに負
荷制限器２６からの制限信号を加えた３つの信号
のうち、最小の信号を負荷信号Ｗとして加減弁制
御回路２８に伝え、加減弁３の開度を調整して、
タービンの負荷を制御する。また、負荷遮断時に
は、加減弁急閉弁２００より、機械的に急閉とす
る。

タービンバイパス弁制御回路３４は、減算器３
３の出力によつて制御される。正常運転時に、加
減弁３が全蒸気流量信号Ａ（圧力制御信号）によ
り制御されている場合は、減算器３３の２つの入
力は等しく、減算器３３の出力は零となるので、
バイパス弁９は全閉している。一方、負荷遮断時
等のために、加減弁３が速度指令信号Ｂ（速度制
御信号）によつて制御されている場合は、信号Ａ
が信号Ｂよりも大であるので、その差が減算器３
３より出力され、バイパス弁制御回路３４はバイ
パス弁９を開くよう動作する。すなわち、加減弁
３が開方向に動作した場合、つまり信号Ｂが増加
した場合は、減算器３３の出力は減少して、逆に
バイパス弁９を閉じる方向に制御する。これによ
り、原子炉１から流出する全蒸気流量が常に一定
となるように制御する。また、バイパス弁開度指
令信号１００とバイパス弁開度１０１の偏差信号
１０２を偏差検出１０３により検出し、規定値以
上となつた場合、バイパス弁急開弁１０４によ
り、バイパス弁を機械的に急開させるようにして
いる。

従来例を表わす第４図との対比から明らかなよ
うに、本実施例は、バイパス弁偏差検出１０３の
出力に、負荷遮断40％以上検出信号、トリツプ信
号、および負荷遮断40％以下検出信号の論理和、
論理積等により、バイパス弁急開禁止回路を追加
したことにより、通常運転時の系統変動に伴うタ
ービン速度上昇による速度指令信号Ｂの急減すな
わち加減弁開度指令２０２による閉制御となるこ
とで、バイパス弁９が開制御となつた場合でも、
バイパス弁急開偏差１０３の出力を中止し、加減
弁３とバイパス弁９のサーボ弁２０４，１０５に
よる協調制御を維持する。つまり、第５図に示す
ように、バイパス弁急開動作を中止することで、
加減弁３とバイパス弁９のサーボ弁２０４，１０
５による連続制御が行われ、原子炉から出力され
る全蒸気流量を実質上ほぼ一定値に制御されるこ
とになる。すなわち、第５図に示したように、時
刻T₁において、タービン速度（波形Ｖ）上昇が
発生すると、速度指令信号Ｂ（波形Ｂ）は減少す
る。

時刻T₂〜T₃にて、加減弁３は、信号Ｂにより
閉制御に移行し、加減弁指令２０２は減方向とな
り、加減弁３はサーボ弁２０４によりその開度
（波形Ｆ）が小さくなるよう制御される。また、
バイパス弁９は、全蒸気流量信号Ａ（波形Ａ）が
信号Ｂ（波形Ｂ）より大きくなるため、バイパス
弁指令１００（波形Ｓ）が増方向となり、バイパ
ス弁９は開動作（波形Ｔ）となるが、負荷遮断、
トリツプでないかぎり、バイパス弁急開動作を中
止しているので、時刻T₁₀，T₁₁にて偏差検出１
０３が規定値以上（波形Ｘ）となつても、バイパ
ス弁９は加減弁３同様、バイパス弁のサーボ弁１
０５により制御される。言い換えれば、時刻T₂
〜T₃のように、ガバナフリー運転時の系統変動
時に対しても、バイパス弁９が急開することな
く、サーボ弁１０５により制御が継続される。し
たがつて、ガバナフリー運転状態でも、加減弁３
とバイパス弁９は、原子炉から流出する全蒸気流
量信号（波形Ａ）を常に一定にするよう、加減
弁、バイパス弁のサーボ弁２０４，１０５のみ
で、連続的に制御を行うことで炉圧変動を最小に
抑制し、安定した圧力制御を可能にする。

以上、通常運転時の系統変動によるタービン速
度の上昇に対するが減弁３とバイパス弁９の協調
制御を述べたが、加減弁が急閉あるいは全閉とな
る事象、すなわち負荷遮断、トリツプ時は、バイ
パス弁を急開させる機能を合わせて持ち、原子炉
から流出する全蒸気流量をすべて加減弁３からバ
イパス弁９に移行し、バイパス弁９のみで全蒸気
流量一定制御を行う。

バイパス弁９を急開させる事象として、40％以
上の負荷遮断、40％未満を含む負荷遮断、および
トリツプがある。これらの検出は、40％以上の負
荷遮断は、パワーロードアンバランス検出回路２
０１、40％未満を含む負荷遮断は、一旦加減弁３
にて流量、すなわち出力をとつたのち、主遮断器
３００が開放（OFF）されたことを検出する回
路４００、およびトリツプは、トリツプ状態を検
出するリレー回路５００を設けることで行う。

すなわち、負荷遮断検出回路４００は、上記の
動作をする低値選択回路２７の出力が規定値以上
で主遮断器３００がONすると、フリツプフロツ
プ４０３がセツトされる。この状態で負荷遮断が
発生すると、主遮断器３００がOFFするため、
AND回路４００の出力が“１”となる。

上記により、40％以下の負荷遮断を検出してい
る。

上記のうち、具体例として40％以上の負荷遮断
（パワーロードアンバランス検出）を例に、第１
図および第６図により説明する。

第１図より、40％以上の負荷遮断が発生する
と、パワーロードアンバランス検出２０１により
負荷設定２４出力が瞬時“０”となり、信号Ｃが
“０”となることから、低値選択回路２７は、速
度指令信号Ｂを選択し、加減弁制御回路２８に伝
えられる。同時に、負荷遮断検出２０１により加
減弁急閉弁２００を動作させ、加減弁３は急速閉
となる。すなわち、第６図に示すように、時刻
T₁において負荷遮断が発生すると、タービン速
度（波形Ｖ）が上昇するとともに負荷設定Ｃが
“０”となり、速度指令信号Ｂ（波形Ｂ）が“０”
以下となる。

なお、加減弁急閉弁２００が動作するため、加
減弁３は急速に全閉（波形Ｆ）となる。また、低
値選択回路２７の出力が“０”以下となるため、
全蒸気流量信号Ａ（波形Ａ）は、すべてバイパス
弁制御回路３４に伝えられ、バイパス弁９のみで
原子炉から発生する全蒸気流量を一定に制御する
ことになる。したがつて、負荷遮断時には、加減
弁急閉弁２００動作となるため、バイパス弁９も
バイパス弁サーボ弁１０５による制御ではなく、
加減弁３の逆方向に急開動作させる必要があるこ
とから、時刻T₁〜T₂の間のみ、バイパス弁急開
偏差検出１０３の出力（波形Ｘ）をバイパス急開
弁１０４に伝え、バイパス急開動作（波形Ｔ）と
加減弁３の動作と協調をとる。また、バイパス急
開動作（波形Ｘ）は、負荷遮断直後時刻T₁〜T₂
の規定時間内とし、時刻T₂以降は、バイパス弁
サーボ弁１０５のみによる制御に移行させ、不必
要なバイパス急開をさけ、バイパス弁のみで原子
炉から流出する全蒸気流量を一定制御（波形Ａ）
とする。

以上より、プラント運転状態を判断し、加減弁
３とバイパス弁９の協調制御を可能とする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バイパス弁開度指令値とバイ
パス弁の開度検出値との差が所定の値を超えたと
き、バイパス弁を急開させるバイパス弁急開手段
を、加減弁を急開させる所定の異常時のみ急開さ
せ、それ以外のときは加減弁とバイパス弁を協調
制御するので、ガバナフリー運転状態で系統変動
によるタービン速度が変動しても、バイパス弁が
急開動作することなく、加減弁とバイパス弁のサ
ーボ弁により協調制御が継続され、安定した原子
炉圧力制御できる効果がある。また、負荷遮断、
トリツプ時には、加減弁急閉となることから、バ
イパス弁も急開動作とし、加減弁とバイパス弁の
協調制御とすることで、原子炉圧力変動を最小に
抑える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は本発明を適用するのに好適な原子力発電
所の系統を示す概略構成図、第３図は従来のター
ビン制御装置の動作を説明するための波形図、第
４図は従来のタービン制御装置のブロツク図、第
５図、第６図は実施例によるタービン制御装置の
動作を説明するための波形図である。１……原子炉、３……加減弁、４……高圧ター
ビン、７……低圧タービン、９……バイパス弁、
１２……主蒸気圧力検出器、１３……速度検出
器、２１……速度設定器、２２，２５，３１，３
３……加算器、２３……速度調定率回路、２４…
…負荷設定器、２６……負荷制限器、２７……低
値選択回路、２８……加減弁制御回路、３０……
圧力設定器、３２……圧力調定率回路、３４……
バイパス弁制御回路、１００……バイパス弁開度
指令、１０１……バイパス弁開度、１０２……バ
イパス弁開度偏差、１０３……バイパス弁開度偏
差検出、１０４……バイパス弁急開弁、２００…
…加減弁急閉弁、２０１……パワーロードアンバ
ランス検出、２０２……加減弁開度指令、２０３
……加減弁開度、１０５……バイパス弁サーボ
弁、２０４……加減弁サーボ弁、３００……主遮
断器、４００……負荷遮断検出、５００……トリ
ツプリレー、６００……切換えスイツチ（パワー
ロードアンバランス検出で“０”）、７００……ワ
ンシヨツト回路。

Claims

【特許請求の範囲】１原子炉より発生する主蒸気の主蒸気圧力設定
値と主蒸気圧力検出値の偏差に基づく主蒸気流量
信号、該主蒸気により駆動されるタービンのター
ビン速度設定値とタービン速度検出値の偏差に基
づく速度調定率信号と該タービンの負荷設定値と
の和に基づく速度指令信号、のいずれか低値を選
択する低値選択手段と、該低値選択手段の選択出力を入力し主蒸気流量
を調整する加減弁の開度を制御する加減弁制御手
段と、前記低値選択手段の選択出力と前記主蒸気流量
信号の偏差に基づいて主蒸気流量のバイパス弁開
度指令値を出力しバイパス弁の開度を制御するバ
イパス弁制御手段と、所定の異常時前記加減弁を急閉させる加減弁急
閉手段と、前記バイパス弁開度指令値と前記バイパス弁の
開度検出値との差が所定の値を超えたときで、か
つ前記加減弁急閉手段の作動時にのみ、前記バイ
パス弁を急開させるバイパス弁急開手段と、を有するタービン制御装置。