JPS5882196A - 原子炉給水制御装置 - Google Patents

原子炉給水制御装置

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JPS5882196A
JPS5882196A JP56180390A JP18039081A JPS5882196A JP S5882196 A JPS5882196 A JP S5882196A JP 56180390 A JP56180390 A JP 56180390A JP 18039081 A JP18039081 A JP 18039081A JP S5882196 A JPS5882196 A JP S5882196A
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JP
Japan
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reactor
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water
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JP56180390A
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奥谷 徹郎
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Toshiba Corp
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Control Of Non-Electrical Variables (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  発明の分野 本発明は原子炉の給水ポンプを制御し、原子炉の水位を
一定に保つ原子炉給水、制御装置に関する。
(b)  従来技術 一般に沸騰水形原子炉、においては、、原子炉を安定に
運転するために必要な原子炉基準水位が定められており
、原子炉のいか愈る運転状態忙°おいても、この原子炉
基準水位に、対する原子炉水位の偏差は許容された範囲
内になければならない。万一原子炉水位が、この許容範
囲を逸脱した場合は、原子炉スクラムにより、原子炉を
停止しなければならず、原子炉水位を基準値に保つこと
は沸騰水形原子炉においては極めて重要なことである。
一方、原子炉水位は原子炉出力により、原子炉からター
ビンへ流出する蒸気流量が変わることにより常に変動し
ようとするため、原子炉水位を基準値に保つためには、
原子炉へ送り込まれる給水流量を制御しなければなら々
い、この目的のために設けられている装置が原子炉給水
制御装置であり、通、常、原子炉給水ポンプの回転速度
あるいは、原子炉給水ポンプの出口に設けられた流量調
整弁の開度を変えることにより、原子炉へ送り込まれる
給水流量を制御する。
第1図はその一例を示したもので、IF!、4子炉。
2は原子炉内に水を送lり込むための給水ポンプ、3は
給水ポンプ2d出口に設けられ給水流量を調整するため
の流量調整弁、4は原子炉基準水位を与える水位設定器
、5は原子炉水位を検出する水位検出器、6は水位設定
器4からの水位設定信号L1  及び水位検出器5から
の水位信号L1を入力し給水流量指令信号L4を演算す
る水位制御器、7は給水流1指令信号L4に基づき、流
量調整弁3の開度を制御する流量制御器である。
第2図は上記の構成の動作を示すブロック線図であり、
G1(S)は水位制御器6を表わす伝達関数%Gl (
8)  は給水流量制御器7及び流量調整弁3を表わす
伝達関数、Gs(8)は原子炉1′を表わす伝達関数で
ある。水位設定信号Lll(8)及び水位信号Ls(8
)の偏差信号(水位偏差信号) Ls(8)は水位制餐
器伝達関数G舊(8)K入力され、給水流量指令信号L
4(8)は流量制御器及び流量調整弁の伝達関数G、(
8)K入力される。流量制御器及び流量調整弁の伝達関
数Gm(8)の出力線給水流量Ls(8)とな抄、蒸気
流量L・(8)と減算された彼、原子炉伝達関数G、(
8)K入力される。原子炉伝達関数G、(8)の出力は
、水位信号Lm(8)となっている、ここで、蒸気流量
L6(8)がIE2図中に表われている理由は、蒸気流
量が原子炉給水制御系に対して、外乱信号として作用し
ているためである。このとき水位偏差信号L4(8)は
次式で表わせる。
L、0)・・・・・・(1) 通常、水位制御器6は比゛例ゲイン、流量制御器7及び
流量調整弁3を合わせたものはO形(すなされるので、 Gs (S)−K                ・
・・(2−A )’s (S) = ’/TR8(TR
:原子炉の時定数)・・・(2−C’)となりfl)式
は以下の様に変形される。
Ls (s+  ・・・・・・・(3)従ってLs(8
)及びLs(8)のステップ状変化に対してはラプラス
変換の最終値定理を用いゐことにより、L4の定常値は
、 Lm = 、    Lm    ・・・・・・(4)
1+にα となることが分かる。従ってKを充分大きくすることに
よってLmすなわち外乱信号となる蒸気流量に影響され
ず、L3キOとでき、水位設定信号LIK対する水位信
号L3の偏差を許容範〒内に収めるこ17かしながら実
際上は制御系の安定性等の蔗からKの値を大きくできな
いため、水位偏差信号り。
を零にすることができず、水位設定信号L1と水位信号
り、の間には制御上無視できない偏差が生じてしまう、
さら健その偏差は(4)式から明らか力様に蒸気流量信
号L−に比例して大きくなる“ため、原子炉出力が大き
いほど、制御系一対するわずかの外乱でも基準水位に対
する水位偏差が、1子炉の安全運転上必要な許容範囲を
逸脱する可能性が大きくなる。
通常このような偏差信号を完全に零にするためI/cは
%PID等の積分要素を含んだ制御器を使用すガげ良い
が、原子炉給水御系愛では原子炉1自体が積分特性であ
るため、水位制御器6にPID郷積分要素を含んだ伝達
関数を採用すると制御系は必ず不安定となり、PID等
積分要素を含んだ制御器を用いることはできない。
また、第1図及び第2図においては説明を簡単にするた
めに、7原子炉給水ポンプ2を1台とし友ものであるが
、実際のプラントでは、モータ駆動給水ポンプ、タービ
ン駆動給水ポンプ婢、特性の異なるポンプが複数台設置
されており、原子炉の運転状態に応じてポンプの運転台
数を切換るため(4)式におけるαがポンプ運転台数楠
換えにより変わり、結果的に水位に変動を与−える。
以上の説明は水位制御器6へのフィードバック信号が水
位信号L!のみの場合であるが(この場合を一般に単要
素制御と言う)、他に水位制御器6へのフィードバック
信号として、水位信号IJ1の他に蒸気流量信号及び給
水流量信号を用いる制御方式(この場合を三要素制御と
言う)があ抄、通常の水位制御器6は単要素制御、三要
素制御両方の機能を有し、どちらかの制御方式が選択可
能となっている。三要素制御時は、主蒸流量信号をフィ
ードバック信号として用いているために1水位偏差信号
り、を零にすることは可能であるが、実際上蒸気流量信
号及び給水流量信号はそれぞれの検出器の精度が低流量
域では不正確であるため制御に使用することができず、
三要素制御は原子炉出力が大きい領域でないと使用でき
ない。従がってたとえ水位制御器が三要素制御機能を有
していても原子炉の低出力領域では単要素制御を選択し
なければならず、前述した不具合点が解消されるわけで
はない。さら゛に水位制御器6が単要素制御から三要素
制御、あるいは三要素制御から単要素制御へ切換えられ
た場合必ず水位が変動し、運転操作上好ましくない。
(C)  発明の目的 本発明の目的は原子炉の水位信号とその設定水位信号と
の偏差に起因する水位変動を取り除き。
安穿な原子炉給水制御装置を提供することにある。
(d)  発明の構成 以下1本発明を第3図および第4図に示した一実施例に
基づいて説明する。第3図は本発明の一実施例を示す原
子炉給水制御装置の構成図である。
図中、第1図と同一符号は同一またはその相当部分を示
す。第1図の構成と異なる点は水位信号L1を安定化器
8を通して、水位制御器6の出力点に減算する安定化ル
ープを設けた点、及び水位制御器6KPIDコントロー
ラを採用している点である。
第4図は上記構成の動作を示すブロック線図である。図
中、第1図と同一記号は第3図と同一または相当部分を
示し、第3図のブロック線図と異なる点は安定化器8の
伝達関数04(8)が当該場所に挿入されている点、及
び炉水位制御器の伝達関数Gs(8)が以下に示される
PIDコントローラとなっている点である。
Gi (8)= Kp + K■/ 8 + KデS 
  ・・・曲(5)このとき水位偏差信号Ls(8)は
次式で表わされる。
ここで水位制御器6の伝達関数は(5)式、原子炉1の
伝達関数は(2−C)式で表わされ、かつ簡単化のため
、安定化器8の伝達関数を Ga @) =Kr なる比例ゲインとすると、(6)式は以下の様に変形で
きる。
従ってLs(8)、L・(8)のステップ状変化に対し
てはラプラス変換の最終値室理及び(2−B)式を用い
る。ことKより、 L3=0         ・・・・・・(8)となる
、従って蒸気流量に影響されること無く。
水位偏差信号Lsを完全に零にすることが可能となる。
以上は説明を簡単にするため、水位制御器6へのフィー
ドバック信号は水位信号L1のみであるとしたが、水位
信号Lh蒸気流量信号り一及び給水流量信号を用い九三
要素制御方式であってもかまわ々い。また流量制御器フ
は流量調整弁3を制御するものとしたが、(8)式を導
くための仮定が(2−B)式のみであることから明らか
な様に、雛に(2−B)式を満足するものであれば良い
。従って、本発明は例えば、流量制御器7が給水デフ1
20回転、速度を制御する方式であってもまったく同様
に適用できるものである。さらに安定化器8の伝達関数
04(8)も比例ゲインのみである必要はなく、他の関
数であっても良い。
(e)  発明の詳細 な説明した様に本発明によれば、水位制御器6へのフィ
ードバック信号として水位信号L!のみしか使用しない
単要素制御時であっても、原理的に蒸気流量に無関係に
水位偏差を零にできる。従って、どの様々原子炉の運転
状態であっても水位を基準水位に一致させることが可能
であり、従来方式に比べ制御系に対する外乱等により水
位偏差が原子炉の安全運転上必要な許容範囲を逸脱する
可能性が小さくなる。また本来、水位偏差が生じたいた
め、ポンプ運転台数切換時、主要素制御から単要素制御
切換時、あるいは単要素制御から三要素制御切換時等、
水位偏差があることkより生じていた水位の変動を取ね
除くことができる。さらに単・要素制御時から水位偏差
が生じないため。
従来水位偏差を零にするために用いられていた蒸気流量
信号及・び給水流量信号のフィードバックを他の1的1
例えば給水制御系の速応度向上、安定性向上等の目的で
使用でき、かつ水位制御器6KPIDコントローラを採
用したこと及び安定化器8の伝達関数も幅広く選択−で
きることから、制御性能は従来に比べ大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
第・1図は従来の原子炉給水制御装置の構成を示すブロ
ック図、第2図は従来の原子炉給水制御装置の動作を示
すブロック図、第3”図は本発明の一実施例を示すブロ
ック図、第4図は本発明の一実施例の動作を示すブロッ
ク図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 原子炉の水位を設定する水位設定器からの水位設定信号
    と原子炉の水位を検出する水位検出器からの水位信号と
    を入力し給水流量指令信号を出力する積分要素を含む水
    位制御器と、前記水位設定信号と前記水位信号との偏差
    が常に零になるように前記水位信号に基づいて前記給水
    流量指令信号の補正信号を出力する安定化器と、前記補
    正信号を加味した給水流量指令信号により前記原子炉の
    給水ポンプの流量制御を行なう流量制御器とからまる原
    子炉給水制御装置。
JP56180390A 1981-11-12 1981-11-12 原子炉給水制御装置 Granted JPS5882196A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56180390A JPS5882196A (ja) 1981-11-12 1981-11-12 原子炉給水制御装置

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JP56180390A JPS5882196A (ja) 1981-11-12 1981-11-12 原子炉給水制御装置

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JPS5882196A true JPS5882196A (ja) 1983-05-17
JPH0368360B2 JPH0368360B2 (ja) 1991-10-28

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS534193A (en) * 1976-06-30 1978-01-14 Toshiba Corp Reactor feed-water controlling device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS534193A (en) * 1976-06-30 1978-01-14 Toshiba Corp Reactor feed-water controlling device

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JPH0368360B2 (ja) 1991-10-28

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