JPH0643803B2 - 蒸気タ−ビン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は迅速かつ安定した起動特性を得るための蒸気タ
ービン制御装置に関するものである。

（従来の技術） 蒸気タービンプラントの中には、蒸気発生源は持ってい
るが、タービン制御や潤滑のための油圧源や補助動力源
を他に持つことなく、タービンみずから油ポンプを駆動
することによりタービン自体の制御や潤滑のための油を
自給する方式がある。この種のタービンプラントとして
は、例えば駆動信号などわずかの期間だけ利用するに足
る直流電源しか持っていない地熱発電プラントや、非常
時における所内バックアップ電源供給用のタービン、原
子力発電プラントにおける緊急時のバックアップ用原子
炉補助系のひとつある原子炉隔離時冷却系（以下、ＲＣ
ＩＣという）に用いられるるＲＣＩＣタービンポンプシ
ステムなどがある。

以下、本発明の対象となる蒸気タービンシステムをＲＣ
ＩＣタービンシステムを代表例として説明を進めること
にする。ＲＣＩＣというのは、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、炉心の冷却を全
うするための原子炉補助設備であり、第３図に示すよう
な系統構成を持っている。

第３図においてＲＣＩＣは圧力抑制プール７を有する格
納容器１内に収納された原子炉２の補助設備として設け
られている。原子炉２内発生された蒸気は、主蒸気ライ
ン４から分岐して電動弁９，蒸気止め弁10，および蒸気
加減弁11を有するＲＣＩＣ蒸気ライン８を介してＲＣＩ
Ｃタービン（以下、単にタービンと略称する）12に導か
れてこれを駆動する。そのタービン12を駆動した排気
は、蒸気タービン排気ライン15を介して原子炉２に付設
されている圧力抑制プール７に戻される。主蒸気ライン
は格納容器１内で逃し安全弁６を介して圧力制御プール
７へと分岐接続されている。

原子炉２への給水は給水ライン５を介して行われる。タ
ービン12の軸すなわちＲＣＩＣタービン駆動軸（以下、
タービン軸という）14には、復水貯蔵タンク３から原子
炉２へ冷却水を供給するＲＣＩＣ給水ポンプ（以下、給
水ポンプという）13と、図示していないタービン制御装
置に潤滑油を供給する油ポンプ16が直結されている。

このように構成されたＲＣＩＣは、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が隔離されて炉水位が低下することによって電動弁９
が開き始め、すでに開いた状態で待機している蒸気止め
弁10および蒸気加減弁11を介して原子炉蒸気を通すこと
によってタービン12が起動され、これにより給水ポンプ
13を駆動して復水貯蔵タンク３から原子炉２へ冷却水を
供給して炉心を冷却するという機能を持っている。この
機能からして給水ポンプ13は所定給水量を確保して原子
炉２に冷却水を供給しなければならないため、タービン
12ＲＣＩＣ起動信号を受けたらできるだけ急速に起動
し、かつ安定運転に入らなければならない。

第４図はタービン12の制御装置を示すものである。ＲＣ
ＩＣ起動指令が発せられて電動弁９が開き始めると、す
でに全開状態で待機している蒸気止め弁10および蒸気加
減弁11を介してタービン12に蒸気が流入し、タービン12
が起動することすでに述べた。タービン12の起動と同時
にそれに直結された油ポンプ16が駆動され、それが所定
回転速度以上になるとこの油ポンプ16から給送される制
御油32の圧力が確立され、電油変換器31および油筒33を
介して蒸気加減弁11の制御が可能となる。

また通常運転中は、給水ポンプ13の吐出流量を一定に制
御するために、給水ポンプ13の吐出側に例えば差圧発信
器式の流量検出器19を設け、その出力である流量信号19
aと、流量設定器20から出力される設定流量20aとを偏差
演算器21に導き、ここから設定流量と実際流量の差を表
す流量偏差信号22を目標速度信号演算器25に送る。目標
速度信号演算器25は流量偏差を零にするための目標速度
信号26を形成して速度制御演算器29に送る。

速度制御演算器29には、タービン軸14に取付けられた速
度検出歯車17とこれに対向して配設された電磁ピックア
ップ18とからなる速度検出器の出力パルスを基にして速
度演算器27によって求められた実際速度を表す実際速度
信号28も速度制御マイナーループの帰還信号として導入
され、ここで両入力信号の偏差、すなわち目標速度と実
際速度の偏差を零とするための速度目標信号30を形成し
て電油変換器31に送り、蒸気加減弁11を開閉制御する。

タービン12の起動時にその昇速率すなわち加速度を一定
に保つようにランプ信号発生器23が設けられており、電
動弁９に設けたリミットスイッチにより電動弁９の開き
始めに連系して入力される起動信号34によって始動し、
時間と共に所定の傾斜で増加するランプ信号24を演算器
37に送る。演算器37には同様に起動信号34によって作動
状態となるアイドル信号演算器35からのアイドル信号36
も入力される。アイドル信号36はランプ信号24の、時間
零（起動開始直後）の時の速度値すなわちアイドル速度
値を与えるためのものであって、演算器37はそれとラン
プ信号24とから所望のランプ関数に従う目標ランプ信号
38を作って目標速度信号演算器25に送る。目標速度信号
算器25は、この目標ランプ38と流量偏差信号22に対応す
る速度信号のうち、常に低値の信号を選択して目標速度
信号26を形成する。

（発明が解決しようとする問題点） これらの関係を第５図に図示する。ＲＣＩＣ起動指令前
は当然タービン12が起動していないため、給水ポンプ13
の吐出流量は零であり、流量偏差信号22は100%の出力信
号を出しているため低値である目標ランプ信号38が起動
信号34により優先されてタービン回転数49も目標ランプ
信号38にそって蒸気加減弁11が制御され、タービン回転
数が追従することになる。流量偏差信号22は、実流量50
が出始めた点から流量設定値20aに向かって10%から徐々
に減少され目標ランプ信号38との交点で流量制御器に切
替わる。

従って、ＲＣＩＣタービンの目的であるできるだけ急速
に原子炉２に冷却水を供給しかつ安定運転に入ることを
ランプ信号発生器23の設定のみで決定されてしまい、冷
却水の供給時間短縮は望めない状態であった。

本発明の目的は、以上に述べたランプ関数発生器にたよ
らずさらに流量確保の時間短縮を計りより安定した蒸気
タービン制御装置を提供するものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段および作用） 本発明による蒸気タービン制御装置は、蒸気タービンの
蒸気源の圧力を検出しこの圧力検出器によって検出され
た圧力で目標速度設定を作成する目標速度設定器を付加
し、タービン起動時はこの目標速度設定器からの信号を
優先させこの炉圧による目標速度設定器の信号と流量偏
差信号とを比較演算しその演算信号がある設定内に到達
した点で切替えることを特徴としたものである。

本発明においては、蒸気源の圧力に対応する目標速度設
定信号と流量偏差信号との偏差が所定値内になったら、
バイアス器で目標速度設定信号を上限値につき上げるよ
う構成される。したがって、安定した制御特性が得られ
るとともに、流量確保時間が大幅に短縮される。

（実施例） 以下本発明を第１図に示す実施例を参照して説明する。
第１図において、第４図と同一符号は同一部分を示すも
のであるから、その説明を省略する。

第１図に示す本発明によるる制御装置と第４図に示す従
来の制御装置の違いは、従来のランプ関数信号発生器23
に変わり本発明では本ＲＣＩＣシステムのシステムヘッ
ドの関数から、原子炉圧力に応じて蒸気タービンへの要
求指令値が変化する特徴を活かし、蒸気源である原子炉
２の圧力を検出する炉圧検出器40を設けた点にある。

またこの炉圧信号42によって得られる給水ポンプ13の給
水出始め回転数を作成し、この給水出始め回転数を目標
速度設定器43とし、その目標速度設定信号44と前記流量
偏差信号22とを演算器46によって演算する点にある。

さらに演算器46で得られた偏差信号47がある設定内に到
達したことで前記流量偏差信号22切替えるため、前記目
標設定信号44と目標速演度算器25との間に加算器45を設
け、バイアス器48によって目標速度信号44を上限値にす
ることで流量制御器の流量偏差信号切替える点にある。

次に第１図に示すように構成された本発明の蒸気タービ
ン制御装置の作動を第１図および第２図によって説明す
る。第２図は、本発明による作用状態を示したものであ
る。流量制御器系の演算器21からの流量偏差信号22は、
従来と同様起動指令前は流量零であるから100%出力信号
となっているが、目標速度設定器43の目標標設定信号44
は、実流量出始め回転数相当する値に設定されているた
め、タービン回転数49は起動指令34によって、上昇して
目標速度設定信号44に整定する。

その後、１次遅れで実流量50が出始めた時点で流量偏差
信号22が定格点に向って減少するため、目標速度設定信
号44と流量偏差信号22はほぼ一致する値なる。そして演
算器46によってこの偏差信号47がある設定内で動作し、
バイアス器48で目標速度設定信号44が第２図のように上
限値につき上げられるから、安定した制御特性が得られ
るとともに流量確保時間が大幅に短縮されることにな
る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、蒸気源の圧力に対応する
目標速度設定信号と流量偏差信号との偏差が所定値にな
ったら、目標速度設定信号を上限値につき上げるように
構成したことにより安定した制御特性が得られるととも
に、蒸気源に対する流量確保の時間も大幅に短縮するこ
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一実施例を示
すブロック系統図、第２図は本発明の作用を説明するた
めのタービン起動特性図、第３図原子炉発電プラントに
おける原子炉隔離時冷却系統図、第４図は従来の蒸気タ
ービン制御装置を示すブロック系統図、第５図はそのタ
ービン起動特性図である。 ２……原子炉（蒸気源），11……蒸気加減弁 12……ＲＣＩＣタービン，13……給水ポンプ 16……油ポンプ，19……流量検出器 20……流量設定器，21……偏差演算器 22……流量偏差信号，25……目標速度演算器 26……目標速度信号，27……速度演算器 30……速度信号，31……電油変換器 34……起動信号，40……炉圧検出器 42……炉圧信号，43……目標速度設定器 44……目標速度設定信号，45……加算器（切替器） 46……演算器，47……偏差信号 48……バイアス器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気源から蒸気加減弁を介して供給される
   蒸気によって駆動される蒸気タービンに、少なくとも前
   記蒸気加減弁を制御する制御部に用いられる制御油を供
   給するための油ポンプと、少なくとも前記蒸気源に却水
   を供給するための給水ポンプとが連結されており、起動
   指令によって前記給水ポンプの吐出流量が流量制御器か
   ら与えられた所定の値となるように前記蒸気タービンを
   速度制御する速度制御器を備えた蒸気タービン制御装置
   において、前記冷却水が供給される蒸気源の圧力を検出
   し、その圧力に対応する目標速度を設定する目標速度設
   定器と、この目標速度設定器の信号と前記流量制御器か
   らの流量偏差信号との偏差を演算する演算器と、この偏
   差が規定値以下になったことを検出し前記タービンの速
   度制御信号を目標速度設定器の信号から前記流量制御器
   からの流量偏差信号に切替る加算器と、切替完了により
   前記目標速度設定器の信号にバイアスを加えるバイアス
   器とにより構成される事を特徴とした蒸気タービン制御
   装置。