JPH09281284A

JPH09281284A - 湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラントの制御方法及びその制御装置

Info

Publication number: JPH09281284A
Application number: JP8095569A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Murata; 裕村田; Akira Takahashi; 晃高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-17
Filing date: 1996-04-17
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】湿分分離加熱器の利点を活用しつつ、運用に応
じて加熱蒸気の圧力及びその再熱後のドレン水位を正確
に且つ安定に制御でき、例えば加熱蒸気導入時での熱影
響により湿分分離加熱器等が受けるダメージを軽減す
る。【解決手段】湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発
電プラントの制御方法として、加熱蒸気圧力を制御する
圧力制御装置１３を用いる。この制御装置２０は、湿分
分離加熱器の起動時に暖気運転用に定めた開度指令ＭＶ
１に切り換えて圧力調節弁の開度を全閉状態から一定変
化率（β％／min ）で暖気開度（α％）まで上昇するよ
うに調整し、その後で圧力センサからの加熱蒸気圧力の
測定値ＰＶとプラント運用下での負荷で定まる加熱蒸気
圧力の設定値ＳＶとに基づく開度指令ＭＶ２に切り換え
て圧力調節弁の開度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、湿分分離加熱器
を用いた原子力タービン発電プラントの制御方法及びそ
の制御装置に係り、とくに湿分分離加熱器内の加熱蒸気
圧力及びドレンタンク内のドレン水位の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力タービン発電プラントでは、原子
炉の性能上、蒸気の圧力及びその温度が火力発電プラン
トに比べて極めて低いために高圧タービンの入口での湿
り度が０．２〜０．４％程度あり、この湿分を含んだ蒸
気をそのまま高圧タービンの入口から低圧タービンの出
口まで膨脹させると最終段出口での湿り度が約２５％に
も達する。従って、この蒸気を用いてタービンを運転す
れば、その蒸気の水分によりタービン羽根の浸食が著し
く進行するだけでなく、タービンの内部効率を大幅に低
下させてしまう原因となる。そこで、このようにタービ
ンの蒸気膨脹過程で発生する湿分を有効に取り除くた
め、通常、原子力タービン発電プラントでは湿分分離器
が用いられている。

【０００３】図６は、湿分分離器を用いた原子力タービ
ン発電プラントの制御方法及びその制御装置の一例を説
明する全体系統図である。

【０００４】同図に示す原子力タービン発電プラント
は、原子炉の主蒸気Ｇ１０を高圧タービン１００に導入
し、その排気蒸気Ｇ２０の湿分を湿分分離器１０１で除
去した蒸気Ｇ３０を低圧タービン１０２に導入すること
により、タービンを回して発電機１０３を駆動するよう
になっている。このとき、高圧タービン１００の排気蒸
気Ｇ２０から分離された水分（以下、「ドレン」）Ｗ１
０は、湿分分離器１０１の分離機能部（図示しない）を
超えて上昇しないように又はドレンラインに蒸気が流出
しないように一定レベルに水位制御され、熱効率向上を
目的とした加熱源として給水加熱器又は湿分分離器１０
１のオーバーフロー防止を目的として復水器に回収され
る（復水器には低圧タービン１０２の排気蒸気Ｇ４０も
回収される）。

【０００５】上記の水位制御方法については、一般に図
６に示す如く、湿分分離器１０１の外部に分離配置され
たドレンタンク１０４内のドレン水位を水位検出器１０
５、１０５で検出し、この検出値を制御対象とした定値
制御を制御装置１０６、１０６で実施して水位調節弁１
０７、１０７の開度を調整することにより、湿分分離器
１０１のドレンＷ１をドレンタンク１０４から水位調節
弁１０７、１０７を介して給水加熱器又は復水器に回収
する方法が知られている。

【０００６】図７は、制御装置１０６の一例を説明する
ブロック図である。このブロック図において、制御装置
１０６は、水位検出器１０５で検出されたドレン水位の
測定値（水位信号）と予め設定された設定値との差を減
算器１１０で求め、この減算値に基づく水位調節弁１０
７の開度を演算器（ＰＩ演算器）１１１で求め、この開
度指令（操作信号）を水位調節弁１０７に与えることに
より、ドレン水位を調整する。

【０００７】ところで一方、湿分分離器には、上述のド
レン分離機能のほか、高圧タービンの排気蒸気を加熱す
る機能を加え、より一層の熱効率向上を志向した「湿分
分離加熱器」も知られている。この湿分分離加熱器は、
通常、加熱源として原子炉の主蒸気（以下、必要に応じ
て「加熱蒸気」と呼ぶ）を用い、この加熱蒸気で高圧タ
ービンの排気蒸気を再熱し、これを低圧タービンに供給
する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラント
にあっては、上述の湿分分離器を用いた場合の制御に加
え、再熱サイクルを実施するための制御が新たに必要と
なるにもかかわらず、特に加熱蒸気の圧力及びその再熱
後のドレン水位に関する制御については必ずしも実際の
運用を意識したものではなかったため、運用によっては
加熱蒸気及びその再熱後のドレンに起因して機器や配管
等にダメージを与えたり、その運用効率が低下するとい
った不都合が生じることがあった。

【０００９】例えば、湿分分離加熱器への加熱蒸気導入
時には、機器や配管がダメージを受けやすいといった問
題があった。湿分分離加熱器は、加熱蒸気を用いて低圧
タービンの入口蒸気を全量加熱するといった制約のため
従来の湿分分離器よりもサイズが大きく、冷えた状態で
加熱蒸気を瞬時に受け入れると熱変形しやすい。配管
も、冷えた状態で加熱蒸気を瞬時に受け入れると蒸気が
凝縮したり、そのドレンが滞留してハンマー現象が生じ
やすい。その結果、最悪の場合には、機器や配管を破損
してしまう可能性があった。

【００１０】また、運転時には、低圧タービンの入口に
導入すべき再熱蒸気の温度を負荷要求に応じて安定制御
できないことがあった。湿分分離加熱器は、その最終的
な制御目的として、低圧タービンの入口温度を負荷要求
に応じて調整しなければならない。通常、このような温
度制御としては応答遅れが大きい検出器ではなく、加熱
蒸気圧力を制御対象とし、また負荷要求に相当する信号
としては高圧タービン排気圧力を用いて、低圧タービン
の入口温度の要求値とほぼ等しい変化率として設定値を
決定している。即ち、この設定値は、負荷要求そのもの
ではなく、負荷要求に相当するプラント状態量を用いた
算出値であるため変動しやすいほか、制御対象も揺らぎ
やすいことから、運用時の負荷要求に応じた制御が設定
値の変動と制御対象の揺らぎとの互いの相乗効果で不安
定になりやすく、運用効率が低下してしまう可能性があ
った。

【００１１】さらに、負荷遮断時には、主蒸気圧力（炉
圧）が低下する恐れもあった。負荷遮断時には、通常、
湿分分離加熱器に加熱蒸気が導入されなくなる程度まで
負荷が降下した時点で湿分分離加熱器の不用なドレンを
排出するため、加熱側のドレン弁を強制的に開ける。こ
のとき、ドレン弁が急開する一方、原子炉の主蒸気管及
び湿分分離加熱器間の加熱蒸気元弁の閉速度が電動弁で
あるために遅く、両弁の開閉動作ずれによりドレン弁を
介して不用なドレンだけでなく、蒸気自体も排出される
ことがあった。即ち、ドレンの全量排出後に加熱蒸気元
弁からの蒸気もドレン弁を介して排出されると、主蒸気
圧力が低下してしまう可能性があった。

【００１２】一方、湿分分離加熱器にチューブリーク等
の不具合が生じた場合でも、運用上、プラントを停止す
ることなく、その系統から湿分分離加熱器のみを隔離し
たいといった要求もあるが、再熱サイクルを実施する上
で、この要求を満足すべき隔離方法は知られていない。

【００１３】この発明は、上述した従来の問題を考慮し
てなされたもので、湿分分離加熱器を用いた原子力ター
ビン発電プラントでの再熱サイクルを実施する上で、湿
分分離加熱器の利点を活用しつつ、運用に応じて加熱蒸
気の圧力及びその再熱後のドレン水位を正確に且つ安定
に制御でき、プラント運用効率を高めることを、主要な
目的とする。

【００１４】特に、この発明は、加熱蒸気の圧力及びそ
の再熱後のドレン水位制御に関して、１）：加熱蒸気導
入時での熱影響により湿分分離加熱器等が受けるダメー
ジを軽減すること、２）：加熱蒸気導入時に冷えた配管
による蒸気の凝縮や配管内に滞留するドレンに起因した
ハンマー現象を軽減すること、３）：微妙な負荷変化で
生じる設定値変動を抑制して安定制御を図ること、
４）：負荷遮断時での主蒸気圧力低下を回避すること、
５）：湿分分離加熱器の不具合時にプラントを停止する
ことなく隔離することを、目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明者は以下の点に着目した。

【００１６】１）：加熱蒸気導入時での機器ダメージ対
策としては、蒸気導入開始時に設定値に基づく加熱蒸気
圧力の制御は実施せずに、蒸気導入時の設定値に対する
圧力調節弁の整定開度＋α％を暖気開度（ウォーミング
アップ開度）として設定し、この暖気開度に向けて圧力
調節弁の開度を一定速度で上昇させながら湿分分離加熱
器の暖気運転を実施し、暖気開度に達し且つ設定値との
偏差が無くなった時点で設定値に基づく制御に切り換え
て圧力調節弁の開度を調整しながら通常運転を実施する
ことに着目した。

【００１７】２）：加熱蒸気導入時のドレンハンマー対
策としては、加熱蒸気側の制御を開始した後でも、滞留
ドレンや暖管によるドレン排出が十分に実施されるまで
の間はドレン弁を強制的に開けておき、所定の負荷以上
で通常の水位制御に切り換えて実施することに着目し
た。

【００１８】３）：設定値変動対策としては、圧力設定
値のもとになる高圧蒸気圧力の変動を抑制するため、圧
力を検出後に十分に大きいフィルタ（一次送れ演算器
等）を加えて実施することに着目した。

【００１９】４）：負荷遮断時の主蒸気圧力低下対策と
しては、滞留ドレンを極力少なくするため、停止時に強
制開としているドレン弁の開タイミングを負荷信号では
なく、加熱蒸気元弁の全閉状態を確認した後に強制開と
することに着目した。

【００２０】５）：湿分分離加熱器の隔離方法として
は、外部から指令を与えて隔離を実施することにより、
予め定めた隔離条件（例えば、運用上、ある程度負荷を
降下させてからでないと隔離できない制約に基づく条件
等）が成立したときに加熱蒸気圧力を負荷相当による設
定値から一定の降下率で下げる制御に切り換え、加熱蒸
気圧力が十分に低下した時点で加熱蒸気元弁を全閉して
隔離を完了させることに着目した。

【００２１】以上の着目点に基づいて、本発明者は以下
の知見を得た。

【００２２】即ち、請求項１記載の発明は、加熱蒸気と
して原子炉の主蒸気を加熱蒸気元弁から圧力調節弁を介
して導入し、この加熱蒸気で高圧タービンの排気蒸気を
再熱し、この再熱後の蒸気を低圧タービンに供給すると
共に、上記再熱後の加熱蒸気のドレンをドレンタンクか
ら水位調節弁を介して排出する湿分分離加熱器を用いた
原子力タービン発電プラントの制御方法であって、上記
湿分分離加熱器内の加熱蒸気圧力に関する条件可変の設
定値に基づいて上記圧力調節弁の開度を調整する処理
と、上記ドレンタンク内のドレン水位に関する条件可変
の設定値に基づいて上記水位調節弁の開度を調整する処
理との内の少なくとも一方を実施することを特徴とす
る。

【００２３】請求項２記載の発明では、前記圧力調節弁
の開度を調整する処理は、前記湿分分離加熱器の起動時
に暖気運転用に定めた設定値に基づいて上記開度を調整
し、その後にプラント運用下での負荷で定まる前記加熱
蒸気圧力の設定値に基づいて上記開度を調整する処理で
ある。

【００２４】請求項３記載の発明では、前記圧力調節弁
の開度を調整する処理は、前記設定値としてプラント運
用下での負荷変動状態を演算フィルタを用いて抑制した
ときの負荷で定まる前記加熱蒸気圧力の設定値を用いた
処理である。

【００２５】請求項４記載の発明では、前記圧力調節弁
の開度を調整する処理は、前記湿分分離加熱器を隔離す
るときに当該隔離用に定めた設定値に基づいて上記開度
を調整し、その後に当該開度を全閉状態に調整する処理
である。

【００２６】請求項５記載の発明では、前記水位調節弁
の開度を調整する処理は、前記湿分分離加熱器の起動時
にドレン排出用に定めた条件が成立するまでは上記開度
を全開状態に調整し、上記条件が成立したときに前記設
定値に基づいて上記開度を調整する処理である。

【００２７】請求項６記載の発明では、前記水位調節弁
の開度を調整する処理は、プラント運用下での負荷遮断
時に前記加熱蒸気元弁が全閉状態になるまでは上記開度
を全閉状態に調整し、上記加熱蒸気元弁が全閉状態にな
ったときに上記開度を全開状態に調整する処理である。

【００２８】請求項７記載の発明は、加熱蒸気として原
子炉の主蒸気を加熱蒸気元弁から圧力調節弁を介して導
入し、この加熱蒸気で高圧タービンの排気蒸気を再熱
し、この再熱後の排気蒸気を低圧タービンに供給すると
共に、上記再熱後の加熱蒸気のドレンをドレンタンクか
ら水位調節弁を介して排出させる湿分分離加熱器を用い
た原子力タービン発電プラントの制御装置であって、上
記湿分分離加熱器内の加熱蒸気圧力に関する条件可変の
設定値を求める設定手段と、この設定手段が求めた設定
値に基づいて上記圧力調節弁の開度を調整する開度調整
手段とを備えたことを特徴とする。

【００２９】請求項８記載の発明は、加熱蒸気として原
子炉の主蒸気を加熱蒸気元弁から圧力調節弁を介して導
入し、この加熱蒸気で高圧タービンの排気蒸気を再熱
し、この再熱後の排気蒸気を低圧タービンに供給すると
共に、上記再熱後の加熱蒸気のドレンをドレンタンクか
ら水位調節弁を介して排出させる湿分分離加熱器を用い
た原子力タービン発電プラントの制御装置であって、上
記ドレンタンク内のドレンに関する条件可変の設定値を
求める設定手段と、この設定手段が求めた設定値に基づ
いて上記水位調節弁の開度を調整する開度調整手段とを
備えたことを特徴とする。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
を参照して説明する。

【００３１】図１は、この実施形態の湿分分離加熱器を
用いた原子力タービン発電プラントの制御方法及び制御
装置を説明する全体系統図である。

【００３２】同図に示す原子力タービン発電プラントに
あっては、原子炉（図示しない）からの主蒸気Ｇ１の流
れは、高圧タービン１を回し、その排気蒸気Ｇ２が湿分
分離加熱器２に導入される。この湿分分離加熱器２にて
ドレンＷ１が分離された排気蒸気Ｇ２は、加熱蒸気Ｇ３
で再熱される。この加熱蒸気Ｇ３は、原子炉出口の主蒸
気Ｇ１を高圧タービン１を介さずに加熱蒸気元弁３を介
して圧力調節弁４にて負荷に応じた圧力に制御され、湿
分分離加熱器２の加熱源として導入されるものである。
この加熱蒸気Ｇ３で再熱された排気蒸気Ｇ４は、低圧タ
ービン５に導入され、発電機５ａを駆動させると共に、
その排気ガスＧ５が復水器（図示しない）に回収され
る。

【００３３】ここで、湿分分離加熱器２にて高圧タービ
ン１の排気蒸気Ｇ２から分離されたドレンＷ１は、湿分
分離用のドレンタンク６に導かれ、水位調節弁７、７の
開度調整で所定のドレン水位に制御され、図示しない給
水加熱器及び復水器に熱回収又は回収される。また、湿
分分離加熱器２にて排気蒸気Ｇ２と熱交換された加熱蒸
気Ｇ３は、ドレン化され、そのドレンＷ２が湿分分離加
熱用のドレンタンク８に導かれ、水位調節弁９、９の開
度調整で所定のドレン水位に制御され、上記と同様に熱
回収又は回収される。

【００３４】上記の原子力発電プラントには、湿分分離
加熱器２を制御するシステムとして、加熱蒸気Ｇ３の圧
力制御系１０及びドレンＷ１、Ｗ２の水位制御系１１、
１１とが装備されている。

【００３５】圧力制御系１０は、湿分分離加熱器２に導
入される加熱蒸気Ｇ３の圧力を検出する圧力センサ（圧
力発信器）１２と、この圧力センサ１２からの加熱蒸気
Ｇ３の圧力測定値ＰＶを受けて圧力調節弁４の開閉状態
を制御する圧力制御装置１３とを備えた構成で、再熱サ
イクルでの運用形態に応じて加熱蒸気Ｇ３の圧力を適宜
に調整するようになっている（後述参照）。

【００３６】水位制御系１１は、上述の２系統のドレン
タンク６、８内のドレン水位を個別に検出する水位セン
サ（水位発信器）１４ａ（排気蒸気Ｇ２のドレンＷ１
側）、１４ｂ（加熱蒸気Ｇ３のドレンＷ２側）と、この
水位センサ１４ａ、１４ｂからのドレンＷ１、Ｗ２の水
位測定値ＰＶを受けて水位調節弁７、９の開閉状態を個
別に制御する水位制御装置１５ａ、１５ｂとを備えた構
成で、再熱サイクルでの運用形態に応じてドレン水位を
適宜に調整するようになっている（後述）。ここで、２
系統の水位センサ１４ａ、１４ｂ及び水位制御装置１５
ａ、１５ｂの夫々は、更に給水加熱器側及び復水器側に
分かれて配置されている。

【００３７】以下、再熱サイクルでの運用形態毎に分け
て、加熱蒸気Ｇ３の圧力制御及びそのドレンＷ１の水位
制御に関する要部構成及びその動作を図２〜図５に基づ
いて説明する。

【００３８】図２は、加熱蒸気導入時での運用に用いる
圧力制御装置１３の要部構成を説明するものである。

【００３９】同図に示す圧力制御装置１３は、圧力調節
弁４の開度を制御する複数の開度指令を生成し、その中
の１つの開度指令を所定の切換指令に基づいて選択し、
これをＭＶ値（圧力調節弁開度指令）として圧力調節弁
４に供給する開度指令部２０と、加熱蒸気導入時での運
用プロセスで定めた複数の条件に基づいて複数の切換指
令を生成し、これを開度指令部２０に供給する切換指令
部２１とを備える。

【００４０】開度指令部２０は、変化率制限器２２にて
第１開度設定器２３で定めた開度（α％）を変化率設定
器２４で定めた変化率（β％／min ）で制限し、この制
限開度を第１開度指令ＭＶ１とすると共に、圧力センサ
１２からの加熱蒸気Ｇ３の圧力測定値ＰＶと設定値関数
発生器２５で定めた負荷要求に応じた圧力設定値ＳＶと
の偏差Δ（＝ＰＶ−ＳＶ）を減算器２６にて演算し、そ
の演算値ΔをＰＩ演算器（ＰＩＤ演算器でもよい）２７
にて比例積分し、ここで求まる開度を第２開度指令ＭＶ
２とし、これら２つの開度指令ＭＶ１、ＭＶ２のいずれ
か一方を第１切換器２８を介して第２切換器２９に供給
する。

【００４１】第１切換器２８は、第１切換指令Ｓ１（後
述）を受けたときに第１開度指令ＭＶ１を優先して第２
切換器２９に供給すると共に、第２切換指令Ｓ２（後
述）を受けたときに第２開度指令ＭＶ２に切り換え、こ
れを第２切換部２９に供給する。

【００４２】第２切換器２９は、第２開度設定器３０で
定めた全閉開度を第３開度指令ＭＶ３として圧力調節弁
４に供給すると共に、第３切換指令Ｓ３（後述）を受け
たときに第１切換器２８からの第１又は第２開度指令Ｍ
Ｖ１、ＭＶ２に切り換え、これを圧力調節弁４に供給す
る。

【００４３】切換指令部２１は、例えばロジック回路を
搭載してなり、運用で定めた加熱蒸気導入条件が成立し
たときにパルス発生器（ワンショット回路）３１にて制
御パルスを発生し、これを第１切換指令Ｓ１としてオア
回路３２を介して第１切換器２８に供給すると共に、同
じく加熱蒸気導入条件が成立したときに第３切換指令Ｓ
３をノット回路３３を介して第２切換器２９に供給す
る。

【００４４】また、この切換指令部２１は、加熱蒸気Ｇ
３の圧力測定値ＰＶと圧力設定値ＳＶとの互いの偏差Δ
が０以上の条件（Δ＝ＰＶ−ＳＶ≧０）と、第２開度指
令ＭＶ２がα％以上の条件（ＭＶ２≧α）との両方が成
立したときにアンド回路３４にて制御パルスを生成し、
これを第２切換指令Ｓ２としてワイプアウト（wipeou
t）回路３５に出力し、オア回路３２を介して第１切換
器２８に供給する。

【００４５】ここで、上記運用での圧力制御装置１３の
動作を説明する。

【００４６】まず、湿分分離加熱器２の起動前は、加熱
蒸気導入条件が未成立であるため、第３開度指令ＭＶ３
が第２切換器２９を介して出力され、圧力調節弁４の開
度が全閉となるように制御される。従って、加熱蒸気Ｇ
３は湿分分離加熱器２に導入されない。

【００４７】この状態から湿分分離加熱器２を起動さ
せ、加熱蒸気導入条件が成立したとする。このとき、第
１切換指令Ｓ１が第１切換器２８に、第３切換指令Ｓ３
が第２切換器２９に供給されるため、第３開度指令ＭＶ
３に代わりに、第１開度指令ＭＶ１が第１切換器２８か
ら第２切換器２９を介して出力され、圧力調節弁４の開
度が全閉から［α％］の開度となるように［β％／ｍｉ
ｎ］の一定レートで制御される。これにより、加熱蒸気
Ｇ３が湿分分離加熱器２に徐々に導入され、この湿分分
離加熱器２の暖気運転が開始される。

【００４８】次いで、圧力調節弁４の開度がα％に達
し、上記の偏差Δが０になると、第２切換指令Ｓ２が第
１切換器２８に供給され、第１開度指令ＭＶ１の代わり
に、第２開度指令ＭＶ２が第２切換器２９を介して出力
され、圧力調節弁４の開度が負荷要求に応じた設定値で
制御される。これにより、負荷要求に応じた圧力での加
熱蒸気Ｇ３が湿分分離加熱器２に導入され、この湿分分
離加熱器２の暖気運転から通常運転への切り換えを実施
する。

【００４９】従って、原子力タービン発電プラントにお
ける再熱サイクル実現のため湿分分離加熱器の制御を実
施するに際し、圧力調節弁の開度指令値を暖気開度まで
ランプで上昇させた後、ＰＩＤ演算による開度指令値に
切り換えるようにしたため、加熱蒸気導入時に暖気運転
を行って、湿分分離加熱器に与えるダメージを少なく
し、その後で通常の設定値に基づく制御にスムーズに切
り換えることができる。

【００５０】図３は、ドレン水位制御の起動及び停止時
での運用に用いる水位制御装置１５ａの要部構成を説明
するものである。

【００５１】同図に示す水位制御装置１５ａは、水位調
節弁９の開度を制御する複数の開度指令を生成し、その
中の１つの開度指令を所定の切換指令に基づいて選択
し、これをＭＶ値（水位調節弁開度指令）として水位調
節弁９に供給する開度指令部４０と、ドレン水位制御の
起動及び停止時での運用プロセスで定めた複数の条件に
基づいて複数の切換指令を生成し、これを開度指令部４
０に供給する切換指令部４１とを備えている。

【００５２】開度指令部４０は、第３開度設定器４２で
定めた全開開度を第４開度指令ＭＶ４として切換器４３
に供給すると共に、水位センサ１４ｂからのドレンＷ２
の水位測定値ＰＶと水位設定値ＳＶとの偏差Δ（＝ＰＶ
−ＳＶ）を減算器４４にて演算し、その演算値ΔをＰＩ
演算器４５にて比例積分し、これで求まる開度を第５開
度指令ＭＶ５として切換器４３に供給する。切換器４３
は、第４切換指令（後述）Ｓ４を受けたときに第４開度
指令ＭＶ４を水位調節弁９に供給すると共に、第５切換
指令（後述）Ｓ５を受けたときに第５開度指令ＭＶ５を
水位調節弁９に供給する。

【００５３】切換指令部４１は、例えばロジック回路を
搭載してなり、加熱蒸気元弁３の開度が閉状態のときに
第４切換指令Ｓ４をオア回路４６を介して切換器４４に
供給すると共に、負荷がα％以上の条件を満たすときに
第５切換指令Ｓ５をワイプアウト回路４７に出力し、オ
ア回路４６を介して切換器４４に供給する。

【００５４】ここで、上記運用での水位制御装置１５ａ
の動作を説明する。

【００５５】まず、プラント停止時には、加熱蒸気元弁
３が閉状態となっているため、第４開度指令Ｓ４により
第４開度指令ＭＶ４が切換器４４を介して水位調節弁９
に供給され、その開度が全開となるように制御される。

【００５６】この状態からプラントを起動させ、加熱蒸
気元弁３を開けたとする。このとき、制御装置１５ａ内
の自己保持回路（図示しない）により第４開度指令ＭＶ
４の出力が維持され、水位調節弁９の開度が全開に保た
れる。従って、湿分分離加熱器２に導入された加熱蒸気
Ｇ３のドレンＷ２は、ドレンタンク８から水位調節弁９
を介して排出されていく。

【００５７】次いで、負荷がα％に達すると、第５切換
指令Ｓ５により第５開度指令ＭＶ５が切換器４４を介し
て出力され、水位調節弁９の開度がＰＩ演算器４５での
設定値で求まる開度となるように制御される。従って、
負荷がα％になるまで、即ち配管内にドレンが滞留しな
くなるまで、水位調節弁９を開いておくようにしたた
め、起動時の冷えた配管や滞留するドレンによるハンマ
ー現象を殆ど回避でき、配管や湿分分離加熱器に与える
ダメージを軽減できる。

【００５８】次いで、プラント停止に際し、所定の負荷
以下では切り換えを実施せずに、加熱蒸気元弁３を閉
じ、開度指令を全開とする。従って、加熱蒸気元弁３を
全閉した後、水位調節弁９に強制開指令を与えるように
したため、従来のように負荷遮断時の急激な負荷変化に
よる加熱蒸気元弁３の動作送れに起因し、水位調節弁の
強制開動作で生じる主蒸気圧力の低下を殆ど回避でき
る。

【００５９】図４は、通常運転時での運用に用いる圧力
制御装置１３の要部構成を説明するものである。

【００６０】同図に示す圧力制御装置１３は、上記と同
様の切換指令部（図中では省略）及び開度指令部（図中
では一部省略）のほか、開度指令部２０の負荷相当値と
して高圧タービン１の排気圧力を用い、これを時定数Ｔ
ｓの大きな一次送れ演算器５０を介して開度設定器に供
給し、ここで定まる加熱蒸気Ｇ３の圧力設定値ＳＶをＰ
Ｉ制御に使用するものである。従って、微妙な負荷変化
で生じる設定値変動に伴う不安定な制御を殆ど回避で
き、加熱蒸気の圧力変動を大幅に軽減できる。

【００６１】図５は、湿分分離加熱器の不具合時での運
用に用いる圧力制御装置１３の要部構成を説明するもの
である。

【００６２】同図に示す圧力制御装置１３は、上記と同
様の開度指令部２０（図中では一部省略）及び切換指令
部２１（図中では省略）のほか、湿分分離加熱器２の不
具合時での隔離用プロセスで定めた条件に基づく切換指
令及び開度指令に関する構成が付加されている。

【００６３】開度指令部２０は、負荷要求に応じた圧力
設定値ＳＶ１を第４切換器５１に供給すると共に、圧力
変化率制限器５２にて圧力設定器５３で定めた圧力（α
kg／cm²）を圧力変化率設定器５４で定めた変化率（β
（kg／cm²）／min ）で制限し、この制限圧力、即ち負
荷に依存しない圧力設定値ＳＶ２を第４切換器５１に供
給する。

【００６４】第４切換器５１は、予め設定された隔離条
件が成立するまでは負荷要求に応じた圧力設定値ＳＶ１
を、隔離条件が成立したときに負荷に依存しない圧力設
定値ＳＶ２を互いに切り換えて設定値ＳＶとして減算器
２６に供給し、ここで演算した偏差ΔからＰＩ演算器２
７で求まる第２開度指令ＭＶ２を第２切換器２９に供給
する。

【００６５】第２切換器２９は、第６切換指令Ｓ６を受
けるまではＰＩ演算器２７からの第２開度指令ＭＶ２
を、第６切換指令Ｓ６を受けたときに第２開度設定器３
０で定めた全閉、即ち第３開度指令ＭＶ３に切り換えて
圧力調節弁４に供給する。

【００６６】切換指令部２１は、隔離条件と圧力設定値
がαkg／cm²以下の条件との両方が成立したときにアン
ド回路５２にて制御パルスを生成し、これを第６切換指
令Ｓ６として第２切換器２９に供給する。

【００６７】ここで、上記運用における圧力制御装置１
３の動作を説明する。

【００６８】まず、隔離条件が成立すると、第４切換器
５１にて負荷相当に基づく加熱蒸気の圧力設定値ＰＶか
ら負荷に依存しない圧力設定値ＳＶ２、即ちβ（kg／cm
²）／min の一定レートでαkg／cm²まで降下させる設
定ロジックへの切り換えが実行され、この設定値ＳＶ２
で定まる第２開度指令ＭＶ２が圧力調節弁４に供給さ
れ、その開度が制御される。

【００６９】次いで、圧力設定値ＳＶ２がαkg／cm²ま
で降下すると、第６切換指令Ｓ６により第３開度指令Ｍ
Ｖ３への切り換えが実施され、圧力調節弁４の開度が強
制的に全閉となるように制御され、隔離が完了する。

【００７０】従って、湿分分離加熱器の不具合時に隔離
指令により加熱蒸気圧力の制御設定値を負荷に基づく関
数から一定降下設定値に切り換えて湿分分離加熱器を隔
離するようにしたため、従来のようにプラントを停止す
ることなく、湿分分離加熱器をスムーズに系統から隔離
できる。

【００７１】上記の隔離方法については、変形例とし
て、隔離条件が成立したときに隔離用の設定値に移行す
ると共に、この設定値を自動だけではなく、手動でも切
換可能なロジック回路を用いたものでもよい。

【００７２】なお、この実施形態では圧力制御装置及び
水位制御装置を別体としてあるが、この発明はこれに限
定されるものではなく、両者を一体に搭載した構成であ
ってもよい。また、制御装置はロジック回路を要部とし
た構成としてあるが、この発明はこれに限定されるもの
ではなく、例えばＣＰＵを要部とするマイクロコンピュ
ータを用いて上記と同様の処理を実行する構成でもよ
い。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、湿分分離加熱器内の加熱蒸気圧力に関する条件可変
の設定値に基づいて圧力調節弁の開度を調整する処理
と、ドレンタンク内のドレン水位に関する条件可変の設
定値に基づいて水位調節弁の開度を調整する処理との内
の少なくとも一方を実施することを要部としたため、湿
分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラントでの
再熱サイクルを実施する際に、運用に応じて加熱蒸気の
圧力及びその再熱後のドレン水位を正確に且つ安定に制
御でき、プラント運用効率を大幅に高めることができ
る。

【００７４】特に、従来の再熱タービンを用いた原子力
発電プラントと比べると、湿分分離加熱器の起動時の熱
影響による機器等の変形やウォータハンマー現象による
配管等の変形や損傷、及び負荷遮断時の主蒸気圧力低下
を抑制できると共に、設定値変動を抑制して制御安定性
を高めることができ、湿分分離加熱器の不具合時での隔
離をスムーズに実施できるといった有利な利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の湿分分離加熱器を用いた原子力ター
ビン発電プラントの概要を示す概略系統図。

【図２】加熱蒸気導入時の運用に用いる圧力制御装置の
要部構成を示す概略ブロック図。

【図３】ドレン水位制御の起動停止時の運用に用いる水
位制御装置の要部構成を示す概略ブロック図。

【図４】通常運転時の運用に用いる圧力制御装置の要部
構成を示す概略ブロック図。

【図５】湿分分離加熱器の隔離時の運用に用いる圧力制
御装置の要部構成を示す概略ブロック図。

【図６】従来の湿分分離器を用いた原子力タービン発電
プラントの概要を示す概略系統図。

【図７】従来の湿分分離器を用いた原子力タービン発電
プラントの制御装置を示す概略ブロック図。

【符号の説明】

１高圧タービン２湿分分離加熱器３加熱蒸気元弁４圧力調節弁５低圧タービン５ａ発電機６湿分分離用のドレンタンク７、９水位調節弁８湿分分離加熱用のドレンタンク１０圧力制御系１１水位制御系１２圧力センサ１３圧力制御装置１４ａ、１４ｂ水位センサ１５ａ、１５ｂ水位制御装置２０開度指令部２１切換指令部２２変化率制限器２３第１開度設定器２４変化率設定器２５設定値関数発生器２６減算器２７ＰＩ演算器２８第１切換器２９第２切換器３０第２開度設定器３１パルス発生器３２オア回路３３ノット回路３４アンド回路３５ワイプアウト回路４０開度指令部（水位制御装置）４１切換指令部（水位制御装置）４２第３開度設定器４３切換器４４減算器４５ＰＩ演算器４６オア回路４７ワイプアウト回路５０一次送れ演算器（フィルタ）５１第４切換器５２圧力変化率制限器５３圧力設定器５４圧力変化率設定器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱蒸気として原子炉の主蒸気を加熱蒸
気元弁から圧力調節弁を介して導入し、この加熱蒸気で
高圧タービンの排気蒸気を再熱し、この再熱後の蒸気を
低圧タービンに供給すると共に、上記再熱後の加熱蒸気
のドレンをドレンタンクから水位調節弁を介して排出す
る湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラント
の制御方法であって、上記湿分分離加熱器内の加熱蒸気圧力に関する条件可変
の設定値に基づいて上記圧力調節弁の開度を調整する処
理と、上記ドレンタンク内のドレン水位に関する条件可
変の設定値に基づいて上記水位調節弁の開度を調整する
処理との内の少なくとも一方を実施することを特徴とす
る湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラント
の制御方法。
【請求項２】前記圧力調節弁の開度を調整する処理
は、前記湿分分離加熱器の起動時に暖気運転用に定めた
設定値に基づいて上記開度を調整し、その後にプラント
運用下での負荷で定まる前記加熱蒸気圧力の設定値に基
づいて上記開度を調整する処理である請求項１記載の湿
分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラントの制
御方法。
【請求項３】前記圧力調節弁の開度を調整する処理
は、前記設定値としてプラント運用下での負荷変動状態
を演算フィルタを用いて抑制したときの負荷で定まる前
記加熱蒸気圧力の設定値を用いた処理である請求項１記
載の湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラン
トの制御方法。
【請求項４】前記圧力調節弁の開度を調整する処理
は、前記湿分分離加熱器を隔離するときに当該隔離用に
定めた設定値に基づいて上記開度を調整し、その後に当
該開度を全閉状態に調整する処理である請求項１記載の
湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プラントの
制御方法。
【請求項５】前記水位調節弁の開度を調整する処理
は、前記湿分分離加熱器の起動時にドレン排出用に定め
た条件が成立するまでは上記開度を全開状態に調整し、
上記条件が成立したときに前記設定値に基づいて上記開
度を調整する処理である請求項１記載の湿分分離加熱器
を用いた原子力タービン発電プラントの制御方法。
【請求項６】前記水位調節弁の開度を調整する処理
は、プラント運用下での負荷遮断時に前記加熱蒸気元弁
が全閉状態になるまでは上記開度を全閉状態に調整し、
上記加熱蒸気元弁が全閉状態になったときに上記開度を
全開状態に調整する処理である請求項１記載の湿分分離
加熱器を用いた原子力タービン発電プラントの制御方
法。
【請求項７】加熱蒸気として原子炉の主蒸気を加熱蒸
気元弁から圧力調節弁を介して導入し、この加熱蒸気で
高圧タービンの排気蒸気を再熱し、この再熱後の排気蒸
気を低圧タービンに供給すると共に、上記再熱後の加熱
蒸気のドレンをドレンタンクから水位調節弁を介して排
出させる湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プ
ラントの制御装置であって、上記湿分分離加熱器内の加熱蒸気圧力に関する条件可変
の設定値を求める設定手段と、この設定手段が求めた設
定値に基づいて上記圧力調節弁の開度を調整する開度調
整手段とを備えたことを特徴とする湿分分離加熱器を用
いた原子力タービン発電プラントの制御装置。
【請求項８】加熱蒸気として原子炉の主蒸気を加熱蒸
気元弁から圧力調節弁を介して導入し、この加熱蒸気で
高圧タービンの排気蒸気を再熱し、この再熱後の排気蒸
気を低圧タービンに供給すると共に、上記再熱後の加熱
蒸気のドレンをドレンタンクから水位調節弁を介して排
出させる湿分分離加熱器を用いた原子力タービン発電プ
ラントの制御装置であって、上記ドレンタンク内のドレンに関する条件可変の設定値
を求める設定手段と、この設定手段が求めた設定値に基
づいて上記水位調節弁の開度を調整する開度調整手段と
を備えたことを特徴とする湿分分離加熱器を用いた原子
力タービン発電プラントの制御装置。