JPH076607B2 - 給水加熱器ドレンポンプアップシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は発電プラントの給水加熱器ドレンポンプアップ
システムに係り、特に、給水加熱器ドレン流量制御に好
適な給水加熱器ドレンポンプアップシステムに関する。

〔発明の背景〕

従来の給水加熱器ドレンを復水給水系にポンプアップす
るシステム構成として、三菱重工技報Val.17,No.2（198
0−３）があるがこれは、PWRプラントにおけるもので、
タービンプラントの復水を直接原子炉に供給するBWRプ
ラントでは、浄化装置による水質の確保が必要である。
さらに、この文献ではドレンポンプトリップ時における
プラント制御法も示されていた。

BWRプラントに給水加熱器ドレンポンプアップシステム
を採用するには、ドレンポンプトリップ時における原子
炉給水の浄化方法と、原子炉給水流量の確保を行った上
で、安定して運転継続させる事が可能な制御装置を開発
する必要があった。

従来、給水加熱器ドレンポンプは50％容量で三台のポン
プを設置しており、故障時は予備機を投入していた。予
備機を削除して設備費を低減すると、原子炉への給水水
質が低下し、原子炉給水供給能力が低下し、プラントス
クラムに到る。

〔発明の目的〕

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、その目
的とするところは、給水加熱器ドレンポンプ故障時にお
いても、給水加熱器ドレンポンプの予備機を用いること
なく、発電プラントを安定して運転継続できる信頼性の
高い給水加熱器ドレンポンプアップシステムの提供する
にある。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明は、復水ポンプを介
して送水された復水を加熱する給水加熱器と、前記給水
加熱器から排出されたドレンを溜めるドレンタンクと、
前記ドレンタンクのドレンを前記復水を前記給水加熱器
に導く管に供給する複数のドレンポンプとを有する給水
加熱器ドレンポンプアップシステムにおいて、前記複数
のドレンポンプの入口側から前記復水ポンプの入口側に
接続され、第１の流量調整弁を有する第１の導管と、前
記復水ポンプの出口側から前記複数のドレンポンプの出
口側に接続され、第２の流量調整弁を有する第２の導管
と、前記複数のドレンポンプのトリップを検出するトリ
ップ検出装置と、ドレンポンプのトリップ検出により動
作すると共に、前記第１の導管を流れる流量とトリップ
したドレンポンプが送水していたドレン量とを比較し、
この比較結果に基づいて前記第１の流量調整弁を制御す
る第１の制御手段と、ドレンポンプのトリップ検出によ
り動作すると共に、前記第２の導管を流れる流量とトリ
ップしたドレンポンプが送水していたドレン量とを比較
し、この比較結果に基づいて前記第２の流量調整弁を制
御する第２の制御手段とを設けたものである。

これにより、ドレンポンプのトリップ時に、給水水質を
低下させることなく、原子炉への給水流量を確保でき、
発電プラントの出力を低下させることなく安定した運転
が継続可能となり、ドレンポンプの予備機を設ける必要
がなくなる。

また、本発明は、前記第１の流量調整弁を、前記ドレン
タンクの水位制御弁として切替える切替装置を設けたも
のである。

これにより、プラントの起動・停止時の原子炉への給水
が低い状態では、ドレンポンプを運転する必要がなくな
るため、ドレンポンプの揚程を低くでき、駆動用モータ
の出口を小さくできる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。原子
炉１によって発生した蒸気は蒸気タービン２を駆動して
発電を行う。蒸気タービン２の排気蒸気は復水器３で凝
縮され、低圧復水ポンプ４によって昇圧され、復水過
装置５、復水脱塩装置７によって浄化処理されて、高圧
復水ポンプ９で昇圧され、低圧給水加熱器10で蒸気ター
ビン２の抽気蒸気によって加熱されて給水ポンプ11に送
られる。給水ポンプ11によってさらに昇圧され、高圧給
水加熱器12によって蒸気タービン２の抽気蒸気により、
さらに加熱され、原子炉１に送水される。高圧給水加熱
器12を加熱した抽気蒸気は、凝縮してドレンとなり、低
圧給水加熱器10に送られる。低圧給水加熱器10を加熱し
た抽気蒸気も凝縮してドレンとなる。低圧給水加熱器10
内のドレンは、ドレンタンク13に送られる。ドレンタン
ク13内のドレンはドレンポンプ14によって昇圧されてド
レン過装置16に送られ浄化処理されて水質を向上させ
て復水系統である高圧復水ポンプ９の入口もしくは出口
に注入される。

原子炉１への給水流量は、図示しない原子炉水位検出装
置によって図示しない給水ポンプ11の駆動タビンによっ
て制御される。

ドレンタンク13に設けられた水位検出装置19によって水
位が検出され、水位制御弁によってドレンタンク13の水
位を一定に保ち、ドレンポンプ14の安定運転を行ない、
ドレンタンク13内のドレンを、復水系統に注入し、原子
炉１への給水流量が不足する事がない様に水位が制御さ
れている。

50％容量の低圧復水ポンプ４を三台、50％容量の高圧復
水ポンプ９を三台と、50％容量の給水ポンプ11と、図示
しない予備の給水ポンプと、50％容量のドレンポンプ14
を二台設ける。

復水浄化設備は、原子炉１への給水流量に対して、約60
％流量を処理可能な、復水過装置５と、復水脱塩装置
７と、約40％流量を処理可能な、ドレン過装置16を設
けている。

本システムは一般的に低圧ヒータドレンポンプアップシ
ステムと呼ばれ、給水加熱器10,12のドレンを復水器３
にカスケードして冷却する事なく、高温のまま復水系に
注入するため、プラント熱効率が向上し、プラント出力
の増加が得られ、さらに、復水脱塩装置７の容量を低減
できるため、設備費の低下と建屋容積低減により設備費
が低下する。

本発明において、ドレンタンク13の出口のドレンポンプ
14の入口から復水器３へ接続する導水管20と、導水管20
に設けられた流量制御弁17と流量検出装21をもち、低圧
復水ポンプ４の出口より、ドレン過装置16の入口に接
続する導水管22と、導水管22に設けられた流量制御弁18
と流量検出装置18を設ける。

本システムにおける問題点を以下に示す。

低圧ドレンポンプ14は50％容量を二台設置しているた
め、一台が故障によりトリップした場合には、ドレンタ
ンク13内のドレンを復水系に注入する能力が低下する。
よって、ドレンタンク13の水位が上昇し、ひいては、低
圧給水加熱器10の水位も上昇し給水加熱能力が低下し、
プラント出力も低下する。さらに、復水系への注入復水
量も低下するため、原子炉１への給水流量も低下し、原
子炉１の水位が低下してプラントスクラムに至ってしま
うため、プラント出力を下げる必要が生じる。この様
に、ドレンポンプ14の故障により、プラントスクラムに
至る可能性があり、これを避けるためにプラント出力を
何らかの手段により下げて原子炉１の必要給水量を強制
的に下げる必要が生じてしまう。

この対策として、本発明では、ドレンポンプ14のトリッ
プをトリップ検出装置26によって検出し、流量設定装置
24,25を作動させる。流量設定装置24は、トリップした
ドレンポンプ14の送水していたドレン量相当を設定して
おき、流量検出装置21では検出した流量と比較し、流量
制御弁17を制御して、導水管20を介して所定のドレンを
復水器３にカスケードする。これによって、トリップし
ていないドレンポンプ14による送水と、復水器３へのカ
スケード分によりドレンタンク13への流入ドレンを処理
する事によってドレンタンク13の水位を一定に保つ事が
できる。

一方、流量設定器25は、流量設定器24と同一の流量設定
がされており、トリップ検出装置26よりの信号により作
動し、流量検出装置23により検出した流量と比較し、流
量制御弁18を制御して、導水管20によって復水器３にカ
スケードしたドレン量を、導水管22によって低圧復水ポ
ンプ４の出口からドレン過装置16の上流に注入して浄
化処理し、高圧復水ポンプ９の入口側に注入する事によ
って原子炉１の必要給水量を確保することができる。

これによって、復水器３にカスケードしたドレン量を復
水過装置５、復水脱塩装置７に通水しなくてすむた
め、過大流量通水による水質の劣化や装置の損傷、高圧
復水ポンプ９の入口圧力の低下を防止することができ、
さらに、ドレン過装置に通水後、高圧復水ポンプ９に
注入するため、水質の劣化を防止することができ、原子
炉１の必要給水量を確保できる。従って、ドレンポンプ
14のトリップ時時に、給水水質を低下させる事なく、原
子炉１への給水流量を確保できるため、プラント出力を
低下させる事なく安定して運転が継続可能となる。

次に、ドレンポンプ14のトリップ後の流量変化について
第２図、第３図により説明する。

第２図は、ドレンポンプ14廻りの流量変化を示したもの
である。ドレンポンプ14のトリップにより、トリップし
たドレンポンプ14の流量は低下し、健全なドレンポンプ
14には、処理できうる流量まで流すがドレンポンプ14の
合計流量は低下する。

低下した流量分を導水管20により復水器３にカスケード
する事によって、ドレンタンク13への流入量を処理でき
るため、ドレンタンク13の水位を一定に保つ事ができ
る。一方、ドレン過装置16の通水量は、ドレンポンプ
14よりの送水量は導水管20を通る分だけ低下するが、第
３図に示すように導水管22より送られる分によりドレン
ポンプ14のトリップ前と同一に保てる。

第３図は、低圧復水ポンプ４の廻りの流量変化を示した
ものであるが、ドレンポンプ14のトリップにより、第２
図に示す導水管20よりの流量分だけ、低圧復水ポンプ４
の通水量は増加する。導水管22の通水量の増加によっ
て、ドレン過装置16に通水するため、復水過装置
５、復水脱塩装置７の通水量は、ドレンポンプ14のトリ
ップ前と同一に保つ事ができる。

ここでドレンポンプ14のトリップの後に、健全なドレン
ポンプ14と低圧復水ポンプ４の流量が増加するが、あら
かじめこの流量で運転できるように設計しておく事は容
易である。これができない場合は、健全なドレンポンプ
14の流量は増加させず、導水管20を通過する給水の流量
を増加させ、低圧復水ポンプ４の流量を増加させずに、
予備の低圧復水ポンプ４を運転投入する事によって対処
可能である。

第２図、第３図に示すように、ドレンポンプ14のトリッ
プも発生しても、原子炉１への給水は復水過装置５、
復水脱塩装置７及びドレン過装置を通して運転でき、
さらに、流量も低下しない。

よって、水質の確保と、給水流量の確保が可能となり、
プラント出力を低下させたりする必要がなく、安定して
運転継続可能である。

本システムにおけるもう一つの問題を以下に示す。

低圧ドレンポンプ14の所要揚程において、高圧復水ポン
プ９の入口圧力にドレン過装置16等の系統圧力損失を
加えた圧力以上とする必要がある。ここで高圧復水ポン
プ９の入口圧力は、低圧復水ポンプ４の揚程から復水
過装置５、復水脱塩装置７等の系統圧力損失を差し引い
た圧力になるが、プラント起動時の低出力運転時は、原
子炉１への給水流量が小さいため、低圧復水ポンプ４の
特性として、吐出圧力が増加し、系統圧力損失も低下し
てしまう。この相剰効果により、高圧復水ポンプ９の入
口圧力は非常に高くなる。よって、ヒータドレンポンプ
14の所要揚程も高くなり、過大な設備仕様となってしま
う。

この対策として、本発明では、プラント起動時の原子炉
１への給水量が小さい時には、ドレンタンク13に流入す
るドレン全量を、導水管20を通して流量制御弁17により
復水器３にカスケードする。この時、流量制御弁17の制
御信号は、切替装置27により、流量設定装置24からの信
号から、水位検出装置19の信号に切替えられ、ドレンタ
ンク13の水位を一定に保つことができる。

一方、復水器３にカスケードされたドレンは、低圧復水
ポンプ４により復水過装置５、復水脱塩装置７により
浄化処理されて原子炉１へ給水される。ここで、プラン
ト起動時の給水量が低い状態なので、復水ポンプ４の送
水能力、復水過装置５、復水脱塩装置７の浄化能力は
充分満足される。

このようにして、ドレンポンプ14を高揚程とする事が避
けられ、合理的設備設計が可能となる。

本実施例によれば、 （１）ドレンポンプ14の故障時にも、給水加熱器ドレン
を適正に処理できるため、ドレンタンクの水位を一定に
保つ事ができ、原子炉１への給水全量を、復水過装置
５、復水脱塩装置７及び、ドレン過装置16に適正量で
通水、浄化処理できるため、水質を確保でき、原子炉１
の所要給水流量を確保できるので、プラント出力を低下
させる必要がなく、安定して運転継続が可能となる。こ
れにより、ドレンポンプ14の予備機を設置する必要がな
い。

（２）プラント起動、停止時の原子炉１への給水量が低
い状態では、ドレンポンプ14を運転する必要がなくなる
ため、ドレンポンプ14の揚程を低くでき、駆動用モータ
出力を小さくできる。

第４図に本発明の他の実施例を示す。

本実施例の特長は、ドレンタンク13内にオーバーフロー
管41を設けて、Ｕシールを付して、ドレンタンク13と復
水器３の差圧を確保し、オーバーフロー管41に導水管20
を接続している所にある。

本実施例によれば、第１図の実施例の効果に対して、導
水管20に設けた流量制御弁17、流量検出装置21、流量設
定装置24、切替装置27が不要であり、制御装置として簡
素化が計れる。

オーバーフロー管41はドレンポンプ14のトリップや、プ
ラント起動時の高圧復水ポンプ９の入口圧力が高い時な
どのようにドレンポンプ14の送水能力が低下して、ドレ
ンタンク13内の水位が上昇した時に、水位上昇をおさえ
るよう、オーバーフロー管より、Ｕシール介して導水管
20に送水し復水器３にカスケードを行う。

〔発明の効果〕

本発明によれば、給水加熱器ドレンポンプ故障時におい
ても、給水加熱器ドレンポンプの予備機を用いることな
く、発電プラントを安定して運転継続できる信頼性の高
い給水加熱器ドレンポンプアップシステムの提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の系統図、第２図、第３図は
流量と時間の特性図、第４図は本発明の他の実施例の系
統図である。 ４……低圧復水ポンプ、９……高圧復水ポンプ、10……
低圧給水加熱器、12……高圧給水加熱器、13……ドレン
タンク、14……ドレンポンプ、20……導水管、、22……
導水管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 俊樹 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内 (72)発明者 増田 豊彦 東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地 株式会社日立製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】復水ポンプを介して送水された復水を加熱
   する給水加熱器と、前記給水加熱器から排出されたドレ
   ンを溜めるドレンタンクと、前記ドレンタンクのドレン
   を前記復水を前記給水加熱器に導く管に供給する複数の
   ドレンポンプとを有する給水加熱器ドレンポンプアップ
   システムにおいて、 前記複数のドレンポンプの入口側から前記復水ポンプの
   入口側に接続され、第１の流量調整弁を有する第１の導
   管と、前記復水ポンプの出口側から前記複数のドレンポ
   ンプの出口側に接続され、第２の流量調整弁を有する第
   ２の導管と、前記複数のドレンポンプのトリップを検出
   するトリップ検出装置と、 ドレンポンプのトリップ検出により動作すると共に、前
   記第１の導管を流れる流量とトリップしたドレンポンプ
   が送水していたドレン量とを比較し、この比較結果に基
   づいて前記第１の流量調整弁を制御する第１の制御手段
   と、 ドレンポンプのトリップ検出により動作すると共に、前
   記第２の導管を流れる流量とトリップしたドレンポンプ
   が送水していたドレン量とを比較し、この比較結果に基
   づいて前記第２の流量調整弁を制御する第２の制御手段
   とを設けたことを特徴とする給水加熱器ドレンポンプア
   ップシステム。
2. 【請求項２】前記第１の流量調整弁を、前記ドレンタン
   クの水位制御弁として切替える切替装置を設けたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の給水加熱器ドレ
   ンポンプアップシステム。