JPS588905A - 蒸気発生装置の給水制御方法 - Google Patents

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】 本発明は、蒸気発生装置の給水制御方法に係り、特に、
ポンプトリップ時においても安定に冷却水を供給できる
蒸気発生装置の給水制御方法に関するものである。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器で発生した蒸気は、主
蒸気配管を通ってタービンに供給され１タービンを回転
させる。タービンから排気された蒸気は、復水器で凝縮
され、冷却水に戻る。その後、冷却水は、復水ポンプ、
脱塩器、低圧給水加熱器、給水ポンプおよび高圧給水加
熱器を通って原子炉圧力容器内に戻される。復水ポンプ
（１台当りの容量５０％）は、常駆動２台、予備１台の
合計３台が設置されている。給水ポンプは、常駆動のタ
ービン駆動給水ポンプ（１台当りの容量５０％）２台、
予備のモータ駆動給水ポンプ（１台当りの容量２５％）
２台の４台が設置されている。

沸騰水型原子炉の給水制御は、原子炉圧力容器内の冷却
水の水位が一定となるように制御される。

このため、原子炉圧力容器内の冷却水水位、主蒸気流量
および給水流量の測定値に基づく三要素制御が行なわれ
、タービン駆動給水ポンプの回転数が調節される。給水
とは、原子炉圧力容器に供給される冷却水を意味する。

本発明の目的は、ポンプトリップ時における蒸気発生装
置の運転停止を防止することにある。

本発明の特徴は、下流側に配置された複数の第１ポンプ
とその上流側に配置された複数の第２ポンプの各々１台
がトリップした時、第１ポンプから吐出される給水流量
を増大させることにある。

本発明は、従来の沸騰水型原子炉の給水制御を詳細に検
討することによってなされたものである。

その検討結果を以下に詳細に説明する。

沸騰水型原子炉の運転中、２台の復水ポンプおよび２台
のタービン駆動給水ポンプが運転され、原子炉圧力容器
内に冷却水を供給している。運転中のタービン駆動給水
ポンプが１台トリップした場合でも、予備のモータ駆動
給水ポンプが定格状態になるまでの過渡期に残りの１台
のタービン駆動給水ポンプで原子炉に必要な給水量を確
保するために、タービン駆動給水ポンプは定格流量の約
１２５％まで運転できるようになっている。すなわち、
第１図に示すタービン駆動給水ポンプ定格特性曲線１に
おいて、ボンプランアウトフロー制限ｆ［ｉｉ（％　タ
ービン駆動給水ポンプの定格流量の約１２５％になって
いる。

タービン駆動給水ポンプの定格運転条件は、復水ポンプ
２台運転時、すなわち、第２図の流量特性１０に基づく
揚程曲線３により規定される。この定格運転条件は、タ
ービン駆動給水ポンプが２台運転されている場合のもの
である。タービン駆動給水ポンプが１台トリップした過
渡状態では、タービン駆動給水ポンプの運転条件は、揚
程曲線４に移行する。このため、タービン駆動給水ポン
プのランアウトフロー制限に抑える必要があり、ポンプ
給水量制御の条件上、ポンプの回転数に上限を設け、タ
ービン駆動給水ポンプの回転数は、ボンプランアウトフ
ロー制限回転数時におけるポンプ特性曲線２の回転数に
抑えられる。

タービン駆動給水ポンプおよび復水ポンプがそれぞれ１
台トリップした場合には、第２図の復水ポンプ１台運転 れないので、タービン駆動給水ポンプの運転条件は、第
１図の揚程曲線５に移行する。ポンプ特性曲＠２の回転
数の制限を受けているので、運転中の１台のタービン駆
動給水ポンプの運転状態は、点８になり、復水ポンプ１
台運転時における制限流量７となる。したがって、運転
中のタービン駆動給水ポンプの給水能力は、モータ駆動
給水ポンプの起動までの過渡状態に原子炉が必要とする
ポンプ定格流量の１２５％の流量を下廻ることになる。

これによって生じる問題を第３図および第４図に基づい
て説明する。運転中のタービン駆動給水ポンプおよび復
水ポンプがそれぞれ１台トリップすると、原子炉圧力容
器に供給される給水流量が低下するので、再循環ポンプ
の回転数がランバックされ、原子炉圧力容器内の炉心部
を通過する冷却水流量が減少する。沸騰水型原子炉の出
力も低下する。これにより、原子炉の蒸気発生量は、第
３図の特性１２のように低下する。しかし、給水流量が
特性１３のように急激に減少するので、原子炉圧力容器
内の水位は、第４図に示すように基準水位１６より低下
して特性１８のように変化し、スクラム水位１７まで低
下してしまう。スクラム水位１７に到達すると、原子炉
はスクラムされる。

本発明は、タービン駆動給水ポンプおよび復水ポンプが
各々１台トリップした時に原子炉がスクラムされるのは
、残っているタービン駆動給水ポンプの運転状態が点８
の状態となり制限流量７以上の給水流量が得られないと
いうことに着目してなされたものである。このような現
象に着目してなされた本発明は、給水ポンプのランアウ
ト７０−制限回転数を変更し、給水ポンプ１台トリップ
時における給水流量の減少を抑制するものである。

沸騰水型原子炉に適用した本発明の好適な一実施例を第
５図および第６図に基づいて以下に説明する。原子炉圧
力容器２１で発生した蒸気は、主蒸気配管３２を通って
タービン２２に送られ、タービン２２を駆動する。この
ような沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器２１は、一種の
蒸気発生器である。発電機２３は、タービン２２ととも
に回転する。タービン２２より排気された蒸気は、復水
器２４で凝縮されて冷却水となる。この冷却水は、給水
配管３３を通って原子炉圧力容器２１に戻される。復水
ポンプ２５Ａ，２５Ｂおよび２５Ｃ１脱塩器３８、低圧
給水加熱器２６、タービン駆動給゛水ポンプ２７Ａおよ
び２７Ｂ，モータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび２９Ｂお
よび高圧給水加熱器３０が、給水配管３３に設置されて
いる。沸騰水型原子炉の運転中、復水ポンプ２５Ａおよ
び２５Ｂ１タービン駆動給水ポンプ２７Ａおよび２７Ｂ
が運転状態にある。タービン駆動給水ポンプ２７Ａおよ
び２７Ｂは、主蒸気配管３２より抽気配管（図示せず）
に流入する蒸気を駆動用タービン２８Ａおよび２８Ｂに
導くことによって回転される。復水ポンプ２５Ｃおよび
モータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび２９Ｂは、予備機で
あり待機状態にある。

復水器２４内の冷却水は、復水ポンプ２５Ａおよび２５
Ｂで昇圧され、脱塩器３８で浄化された後、低圧給水加
熱器２６で加熱される。冷却水は、タービン駆動給水ポ
ンプ２７Ａおよび２７Ｂでさらに昇圧され、高圧給水加
熱器３０を通って原子炉圧力容器ｌに達する。

原子炉への給水制御は、従来と同様、原子炉圧力容器１
内の冷却水の水位が一定となる様に制御される。原子炉
圧力容器の水位は、水位検出器２８により検出され制御
装置３７へ入力される。

通常、制御性を向上させるために流量計３１で測定した
主蒸気流量及び流量計３６で測定した給水流量を制御装
置３７へ入力し三要素制御を行う。

制御装置１７の出力は、タービン駆動給水ポンプ２７Ａ
および２７Ｂの場合には駆動用タービン２８Ａおよび２
８Ｂの回転数制御信号となり、モータ駆動給水ポンプ２
９Ａおよび２９Ｂの場合には回転数一定で給水調整弁３
５Ａおよび３５Ｂの開度制御信号となって、原子炉圧力
容器１への給水量の制御を行う。

復水ポンプ２５Ａ、２５Ｂおよび２５Ｃの吐出圧を検出
する圧力検出器３９Ａ、３９Ｂおよび３９Ｃが設置され
る。圧力検出器３９Ａ〜３９Ｃは、復水ポンプの運転状
態を監視している、タービン駆動給水ポンプ２７Ａおよ
び２７Ｂおよびモータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび２９
Ｂの吐出側の圧力を検出する圧力検出器４ＯＡ、４０Ｂ
。

４０Ｃおよび４０Ｄが設けられる。これらの圧力検出器
は、給水ポンプの運転状態を監視している。

圧力検出器３９Ａ〜３９Ｃおよび圧力検出器４０Ａ〜４
０Ｄの測定値は、ランアウトフロー制限制御装置４１に
入力される。ランアウト７０−制限制御装置′４１の出
力は、制御装置３７に入力される。

復水ポンプ２５Ａがトリップした場合を例にとって本実
施例の作用を説明する。復水ポンプ２５Ａのトリップは
、圧力検出器３９Ａの測定値の低下によって検知される
。１台の復水ポンプ２５Ａにトラブルが発生して復水ポ
ンプ２５Ａがトリップした時、自動的に起動される。し
かし、下流側のタービン駆動給水ポンプ２７Ａおよび２
７Ｂは運転中であるため、残り１台の連続運転中である
常駆動の復水ポンプ２５Ｂにて過大流量を送水すること
になる。このため、復水ポンプ２５Ｂの吐出圧力が低下
し、結果として下流側のタービン駆動給水ポンプ２７Ａ
および２７Ｂの吸込圧力が低下してキャビテーションを
生じ、タービン駆動給水ポンプ２７Ａおよび２７Ｂの通
常運転が不可能になる。したがって、上流側の１台の復
水ポンプ２５Ａがトリップした場合、圧力検出器３９Ａ
の測定値を入力する制御装置（図示せず）によって下流
側の１台のタービン駆動給水ポンプ２７Ａを強制的にト
リップさせる。圧力検出器３９Ａの測定値は、ランアウ
トフロー制限制御装置４１に入力される。ランアウトフ
ロー制限制御装置４１のシーケンスを第６図に示す。ラ
ンアウト７０−制限制御装置４１は、圧力検出器３９Ａ
の測定値が復水ポンプトリップによるタービン駆動給水
ポンプのトリップ条件を満している場合、トリップされ
ないタービン駆動給水ポンプ２７Ｂのランアウトグロテ
クションを行なう。すなわち、タービン駆動給水ポンプ
２７Ｂのボンプランアウトフロー制限回転数を、第１図
に示す揚程曲線５とボンプランアウトフロー制限値６と
の関係から選択し、ポング特性曲線２０の回転数とする
。このため、タービン駆動給水ポンプ２７Ｂの運転条件
は、従来の点８から点９の条件に移行する。点９の条件
が制御装置３７に入力され、制御装置３７の作用により
タービン駆動給水ポンプ２７Ｂが点９の運転条件で運転
される。タービン駆動給水ポンプ２７Ｂの運転による給
水流量は、制限流量７から制限流量６へと増加する。本
実施例では、８３図の特性１・４に示すように給水流量
が増加し、特性３８で示す蒸気発生量とのミスマツチ量
を減少できる。これにより特性１５で示すように蒸気発
生量と給水流量がバランスするのに要する時間を著しく
短縮できる。原子炉圧力容器２１内の水位は、第４図の
特性１９のように変化するので、原子炉のスクラムを回
避することができる。それだけ、原子炉の稼動率が向上
する。特に、復水ポンプ２５Ａのトリップ時に予備の復
水ポンプ２５Ｃが不起動に際して、本実施例は有効に機
能する。

圧力検出器４０Ａの測定値が低下した場合、ランアウト
フロー制限制御装置４１は、タービン駆動給水ポンプ単
独によるタービン駆動給水ポンプトリップ条件を満し、
タービン駆動給水ポンプ２７Ｂのランアウトグロテクシ
ョンを行なう。タービン駆動給水ポンプ２７Ａは、当然
トリップされる。復水ポンプ２５Ａお□よび２５Ｂは駆
動されているので、揚程曲線４と制限値６との関係から
タービン駆動給水ポンプ２７Ｂのボンプランアウトフロ
ー制限回転数は、ポンプ特性曲線２０回転数とする。タ
ービン駆動給水ポンプ２７Ｂの運転条件は、制御装置３
７により点４２の条件となる。

この場合でも、給水流量は多く、原子炉圧力容器２１内
の水位の低下は少なく、原子炉はスクラムしない。

運転中のモータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび２９Ｂの１
台がトリップした場合を、第７図に基づいて説明する。

特性４３は、モータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび２９Ｂ
のポンプ特性曲線である。

４４は定格流量、２８はボンプランアウトフロー制限値
である。特性４６は、定格システムヘッド、特性４７は
復水ポンプ２台運転時の制限システムヘッドおよび特性
４８は復水ポンプ１台運転時の制限システムヘッドを示
している。

モータ駆動給水ポンプ２９Ａおよび復水ポンプ２５Ｂが
トリップした場合は、ランアウトフロー制限制御装置４
１６作用により運転中のモータ駆動給水ポンプ２９Ｂの
吐出側の給水調整弁３５Ｂの開度を、点４９から点５１
の絞り量に相当する開度から点４９から点５０の絞り量
に対する開度に増大させる。これによって、給水流量の
増加が図れ、原子炉のスクラムが回避される。

本発明は、沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器への給水制
御だけでなく、加圧水型原子炉および高速増殖炉の蒸気
発生器への給水制御にも適用することができる。また、
火力発電プラントの蒸気発生器であるボイラへの給水制
御にも適用できる。

本発明によれば、復水ポンプが１台トリップした場合で
もトリップしない他の給水ポンプがランアウト７０−を
越えることなく、蒸気発生器への給水流量を増大させる
ことができる。これにより蒸気発生プラントの運転停止
を回避でき、蒸気発生プラントの稼動率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は給水流量とタービン駆動給水ポンプの揚程との
関係を示す特性図、第２図は給水流量と復水ポンプの揚
程との関係を示す特性図、第３図は蒸気流量と給水流量
の変化を示す特性図、第４図は原子炉水位の変化を示す
特性図、第５図は沸騰水型原子炉に適用した本発明の好
適な一実施例の系統図、第６図は第５図のランアウトフ
ロー制限制御装置のシーケンスを示す説明図、第７図は
給水流量とモータ駆動給水ポンプの揚程との関係を示す
特性図である。 ２１・・・原子炉圧力容器、２４・・・復水器、２５Ａ
。 ２５Ｂ、２５Ｃ・・・復水ポンプ、２７Ａ、２７Ｂ・・
・タービン駆動給水ポンプ、２９Ａ、２９Ｂ・・・％　
−夕駆動給水ポンプ、３３・・・給水配管、３７・・・
制御装置、３９Ａ〜３９Ｂ、４０Ａ〜４０Ｂ・・・圧力
検隼１図 給米流量− １ｇ２図 兵訃木ン良量　− 慄６図 第７図 蛤＊−流量一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、並列に配置された複数の第１ポンプと前記第１ポン
   プの上流側で並列に配置された複数の第２ポンプを用い
   て蒸気発生装置に給水する制御方法において、前記第１
   および前記Ｗ１２ポンプの各々１台がトリップした時、
   トリップせずに駆動している前記第１ポンプから吐出さ
   れる給水流量を増大させることを特徴とする蒸気発生装
   置の給水制御方法。