JPH059605B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば原子炉隔離時冷却系のタービ
ンポンプシステム等におけるように急速起動を要
する蒸気タービンの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景およびその問題点〕

一般に、蒸気タービンプラントにおいては、例
えば駆動信号などわずかの期間だけ利用するに足
る直流電源しか持つていない地熱発電プラント
や、非常時における所内バツクアツプ電源供給用
のタービンや、原子力発電プラントにおける緊急
時のバツクアツプの原子炉補助系の一つである原
子炉隔離時冷却系タービンポンプシステム等のよ
うに、蒸気タービンプラントの中に蒸気源は有し
ているが、タービン制御や潤滑のための油圧源や
補助動力源を他にもたず、タービン自ら油ポンプ
を駆動することにより油を供給する機能を果たす
ようにしたものがある。

すなわち、第４図は、原子炉がタービン復水器
から隔離されたときに、復水貯蔵タンクから原子
炉へ冷却水を補給して原子炉の水位を維持し、炉
心の冷却を行なう原子炉隔離時冷却系の系統図で
あり、格納容器１内に配設された原子炉２には、
給水ライン３を経て冷却材が供給され、そこで発
生した蒸気は主蒸気ライン４を経て主蒸気タービ
ン（図示せず）に供給される。一方、上記主蒸気
ライン４には、原子炉隔離時冷却系蒸気ライン５
が分岐されており、主蒸気の一部が蒸気原子炉隔
離時処理冷却系蒸気ライン５に設けられた電動弁
６、蒸気止め弁７、および蒸気加減弁８を経て、
原子炉隔離時冷却系タービン（RCICタービン）
９に導入され、その後蒸気タービン排気ライン１
０を経て圧力抑制プール１１に戻される。また、
上記RCICタービン９には、タービン制御装置に
潤滑油を送る油ポンプ１２および復水貯蔵タンク
内の冷却水を原子炉２に送給する原子炉隔離時冷
却系給水ポンプ１３とが直結されている。

しかして、原子炉発電システムにおいて、原子
炉給水が停止するなどの緊急時に原子炉２が隔離
され、炉水位が低下して原子炉隔離時冷却系起動
信号が出力されると、電動弁６が開き始め、すで
に全開状態で待機している蒸気止め弁７および蒸
気加減弁８を介して主蒸気がRCICタービン９に
供給され、RCICタービン９が駆動され、原子炉
隔離時冷却系給水ポンプ１３によつて復水貯蔵タ
ンクから原子炉２に冷却水が送給されて炉心の冷
却が行なわれる。

ところで、第５図は原子炉隔離時冷却系の制御
装置の系統図であつて、上記原子炉隔離時冷却系
の起動信号ａが発生されると、その起動信号ａは
ランプ信号演算器１４に印加され、そのランプ信
号演算器１４からランプ信号ｂが出力されて、低
値優先回路からなる速度要求信号演算器１５に加
えられる。一方、原子炉隔離時冷却系給水ポンプ
１３の吐出側には、流量検出器１６が設けられて
おり、その流量信号ｃは流量演算器１７に加えら
れ、流量要求信号ｄとして速度要求信号演算器１
５に入力され、そこで前記ランプ信号ｂとの低値
信号が速度要求信号ｅとして速度制御信号演算器
１８に加えられる。

上記速度制御信号演算器１８には、タービン軸
に設けられた回転数検出歯車１９と電磁ピツクア
ツプ２０並びに回転数演算器２１を介してRCIC
タービン９の実速度信号ｆも加えられ、前記速度
要求信号ｅとの偏差信号が速度制御信号ｇとして
電油変換器２２に加えられ、その電油変換器２２
の出力によつて、油ポンプ１２により供給された
制御油の油筒２３への給排制御が行なわれ、蒸気
加減弁８の開度制御が行なわれる。

すなわち、RCICタービン９の起動初期におい
ては、タービンの昇速率を一定に保つようにラン
プ信号ｂが速度要求信号演算器１５を経て速度要
求信号となり、速度制御信号演算器１８を介して
電油変換器２２に加えられ、それによつて蒸気加
減弁８の開度が制御される。このようにして
RCICタービン９が起動し原子炉隔離時冷却系給
水ポンプ１３からの給水量が増加し、流量要求信
号ｄが所定値に達すると、この流量要求信号ｄが
速度要求信号として速度要求信号演算器１５から
出力し、その信号にもとづいて蒸気加減弁８の開
度制御が行なわれるようになる。

ところが、このような装置においては、常に急
速起動する必要があるにもかかわらず、油ポンプ
１２がタービン軸に直結されているため、RCIC
タービン９の回転数が或一定回転数に達して油筒
２２を作動せしめるに必要な油圧が確立するまで
には、或程度時間がかかり、RCICタービン９の
回転数が定格回転数を超えるような異常な初期ピ
ーク回転数となることがある等の問題がある。

すなわち、第６図は原子炉隔離時冷却系の起動
時の各状態値を示す図であり、前述のように
RCICタービンは大きな起動トルクを得ることが
できるように蒸気加減弁開度が全開の状態で起動
されるため、タービン回転数が第６図に示すよう
に急激に上昇する。そして、このタービン回転数
がランプ信号を超えるとともに、タービン回転数
の上昇に伴つて制御油圧が確立された段階で始め
て蒸気加減弁が全閉方向に作動される。つまり蒸
気加減弁が作動するまでには時間遅れがある。し
たがつて、この間にタービンの回転数が急上昇
し、タービン回転数が定格回転数を超える異常な
初期ピーク回転数ｎを発生し、これにより非常調
速機等が通して緊急停止する恐れがあり、原子炉
はさらに危険な状態となる等の問題がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、RCICタービン
のような蒸気タービンの起動時における突発的な
過速や振動の発生を防止し、安定した回転数の上
昇を行ない得るようにした蒸気タービンの制御装
置を得ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、タービン起動前に全開状態とされて
いる蒸気加減弁を、タービン起動に際して、ラン
プ信号および流量要求信号の低値信号によつて上
記蒸気加減弁の開度制御を行なうようにした蒸気
タービン制御装置において、タービン起動信号に
よつて作動し、タービンが所定作動状態になるま
で弁閉信号を出力する弁閉信号演算器を設けると
ともに、蒸気弁閉信号を、低値優先回路からなり
前記蒸気加減弁に速度要求信号を出力する速度要
求信号演算部に、ランプ信号および流量要求信号
とともに入力せしめるようにしたことを特徴とす
るものであり、タービン起動直後から所定時間だ
け蒸気加減弁を閉方向に作動せしめ、その後上記
蒸気加減弁をランプ制御および流量制御に移行せ
しめるようにしたものである。

〔発明の実施例〕

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５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、符号２４は弁閉信号演算器で
あつて、その弁閉信号演算器２４に原子炉隔離時
冷却系の起動信号ａが入力せしめられると、弁閉
信号ｉが出力せしめられ、その弁閉信号ｉがラン
プ信号演算器１４からのランプ信号ｂおよび流量
演算器１７からの流量要求信号ｄとともに速度要
求信号演算器１５に加えられる。また、上記弁開
信号演算器２４には、回転数演算器２１からの実
速度信号ｆおよびランプ信号演算器１４からのラ
ンプ信号ｂも加えられており、上記実速度信号ｆ
がランプ信号ｂを超えると、弁閉信号ｉの出力が
停止されるようにしてある。その他は第５図に示
す従来装置と全く同一である。

しかして、原子炉隔離時冷却系の起動信号が発
生すると、電磁弁６が開かれRCICタービン９に
上記が供給されてその起動が開始されるととも
に、起動信号ａがランプ信号演算器１４と弁閉信
号演算器２４に入力され、ランプ信号ｂおよび弁
閉信号ｉがそれぞれ速度要求信号演算器１５に送
られる。速度要求信号演算器１５は、ランプ信号
ｂ、弁閉信号ｉ、および流量要求信号ｄのうち最
も低い弁閉信号ｉを選択してマイナスの速度要求
信号ｅとしてその弁閉信号を速度制御信号演算器
１８に入力させる。

ところで、上記速度制御信号演算器１８では、
まだタービン回転数がOrmpであるが速度要求信
号ｅがマイナスであるため、蒸気加減弁を閉じさ
せるような速度制御信号が出力され、その信号が
電油変換器２２に送られる。しかしこの場合には
まだ油圧が確立していないため、蒸気加減弁８の
閉操作は行われない。

そこで、やがてRCICタービン９が起動し油圧
が上昇すると、それと同時に電油変換器２２を介
して油筒２３が作動され、蒸気加減弁８が閉方向
に制御され、タービンへの流入蒸気量が減少して
タービン回転数の上昇率は鈍くなる。

このようにしてタービンの回転数が上昇し、こ
の回転数がランプ信号の要求する回転数と一致す
る点に達すると（第２図ｐ点）、前記弁閉信号演
算器２４において弁閉信号ｉの出力がしや断さ
れ、速度要求信号演算器１５にはランプ信号ｂと
流量要求信号ｄのみとなる。しかしこの時点では
タービンの回転数が定格回転数に到達しないた
め、ランプ信号ｂが選択されて速度制御信号演算
器１８に加えられる。ところでこの場合、タービ
ン回転数がランプ信号より高くなつているため、
電油変換器２２には引き続き弁閉信号が加えら
れ、蒸気加減弁８は引き続き閉操作される。

したがつて、タービン回転数はその後初期ピー
ク回転数に到達し降下を始め、タービン回転数が
ランプ信号より低下すると、速度制御信号演算器
１８から蒸気加減弁開方向の速度制御信号が電油
変換器２２へ送られ、蒸気加減弁８が開方向に操
作され、以後順次ランプ信号および流量要求信号
に従つて速度制御が行なわれる。

しかして、上記実施例においては、タービン起
動開始と殆んど同時から全開状態の蒸気加減弁が
閉方向に操作されるので、第２図に示すように、
タービンの初期ピーク回転数を従来装置に比べて
低くおさえることができ、急速起動時間を遅らせ
ることなく制御することができる。

また、上記実施例では、弁閉信号とランプ信号
の切り換えをタービン回転数とランプ信号とによ
つて判断するようにしたものを示したが、蒸気圧
力等が可変となつて蒸気加減弁が全開となる恐れ
がある場合には、第３図に示すように、蒸気加減
弁８作動用油筒２３の操作ロツド２３ａにポテン
シヨメータ２５を設け、上記加減弁開度信号ｋを
弁閉信号演算器２４に入力し、タービン回転数と
は無関係に蒸気加減弁開止またはストローク変化
率によつて、弁閉信号ｉとランプ信号ｂとの切り
換えを行なうようにしてもよい。

なお、蒸気両実施例においては、原子力プラン
トにおける原子炉隔離時冷却系のRCICタービン
の制御装置について説明したが、本発明は、例え
ば起動信号などにわずかの期間だけ利用できる
DC電源しかもつていない地熱発電システムや、
非常時における所内バツクアツプ電源供給用ター
ビン等、いわゆる蒸気源はもつているがタービン
制御や潤滑のための油圧源或は補助動力源を他に
もたず、自ら駆動することにより油ポンプを回転
させて油を供給する機能を果たす蒸気タービンシ
ステムにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては弁閉信
号演算器を設け、タービン起動直後から蒸気加減
弁を閉方向に制御するようにしたので、蒸気ター
ビンの起動後短時間内に回転数制御を行なうこと
ができ、起動時の突発的な過速度や振動発生を防
止することができる。しかも上述のように弁閉信
号演算器を設けてその出力信号を速度要求信号演
算器に加えるようにしただけであるから、構造も
きわめて簡単であり、他機構への影響もほとんど
ないものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービン制御装置の系統
図、第２図は本発明装置におけるタービン起動時
の各状態図、第３図は本発明の他の実施例を示す
系統図、第４図は原子力プラントにおける原子炉
隔離時冷却系の系統図、第５図は従来の原子炉隔
離時冷却系のタービン制御装置の系統図、第６図
は従来の原子炉隔離時冷却系タービンの起動時の
各状態図である。 ８……蒸気加減弁、９……RCICタービン、１
２……油ポンプ、１３……原子炉隔離時冷却系給
水ポンプ、１４……ランプ信号演算器、１５……
速度要求信号演算器、１７……流量演算器、１８
……速度制御信号演算器、２１……回転数演算
器、２２……電油変換器、２４……弁閉信号演算
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ タービン起動前に全開状態とされ、このター
   ビンによつて駆動される油ポンプの油圧によつて
   駆動される蒸気加減弁を、タービン起動に際し
   て、ランプ信号および流量要求信号の低値信号に
   よつて上記蒸気加減弁の開度制御を行なうように
   した蒸気タービン制御装置において、タービン起
   動信号によつて作動し、タービンが所定作動状態
   になるまで弁閉信号を出力する弁閉信号演算器を
   設けるとともに、上記弁閉信号を、低値優先回路
   からなり前記蒸気加減弁に速度要求信号を出力す
   る速度要求信号演算部に、ランプ信号および流量
   要求信号とともに入力せしめるようにしたことを
   特徴とする、蒸気タービン制御装置。 ２ 弁閉信号は、タービン回転数がランプ信号を
   超えるまで出力されることを特徴とする、特許請
   求の範囲第１項記載の蒸気タービン制御装置。 ３ 弁閉信号は、蒸気加減弁開度またはストロー
   ク変化率によつてその出力が停止されることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載の蒸気ター
   ビン制御装置。