JPS6032002B2 - タ−ビン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発電機駆動用タービンの制御装置に関するもの
である。

一般に発電機駆動用タービン例えば蒸気発生用ボィラと
しての沸騰水型原子炉と組み合せた蒸気タービンにおい
ては、通常時、タービン制御装置が圧力制御を行ってお
り、速度／負荷制御が行なわれていない。

このようなプラントにおいては発電機と負荷回路をしや
断後あるいは送電系統から切り離され、蒸気タービンの
みの単独運転を続行しようとする際に、一旦は速度／負
荷制御に移行するが、再度圧力制御に移行しようとし、
タービンの速度／負荷制御が行なわれなくなるという不
具合が生ずる。この結果タービンを定格回転数に維持出
来なくなる。従って、何らかの方法で圧力制御から速度
／負荷制御へ移行させる手段を必要とする。以下、添付
図面を参照して、従釆装置の作用および欠点を説明する
。

第１図は蒸気発生用ボィラとして原子炉を用いた沸騰水
型原子力タービンの給気系統を示す図で、原子炉１０１
より出た蒸気は主蒸気止め弁１０３、蒸気加減弁１０４
を通り、高圧タービン１０７へ流入する。

この高圧タービン１０７を出た蒸気は湿分分離器１０５
ａ，１０５ｂを通り、中間止め弁１０６ａ〜１０６ｆを
通り、低圧タービン１０８ａ〜１０８ｃに流入し、それ
ぞれの排気は復水器１１０へ導かれる。優水器１１０で
復水された水は、原子炉給水ポンプ１１１により、再び
原子炉へ戻される。一方、タービンの要求する蒸気流量
に比して原子炉から発生する蒸気量が多い場合はタービ
ンバイパス弁１０２を通じて復水器１１０へ直接流され
る。第２図は沸騰水型原子炉に適用したタービン制御装
置の構成を示す図で、図中１は加算器でタービンの回転
数を検出して得られる速度信号とタービンの回転速度を
設定する速度設定信号との偏差を抽出する。

２は増幅器、３は加算器で増幅器２の出力および発電機
の負荷設定信号とが与えられ、１〜３により速度／負荷
制御回路を構成する。

４は加算器で原子炉から発生する蒸気の圧力を検出して
偽られる圧力信号および原子炉から発生する蒸気の圧力
を設定する圧力設定信号とが与えられる。

５は増幅器で、この４，５により圧力制御回路を構成す
る。

７は低値優先回路で、前記速度／負荷制御回路と圧力制
御回路の出力信号を比較し、低値信号のみを優先して通
過させ、この通過信号により蒸気加減弁を開閉する。

７，８は加算器、９はバイアス設定器で、前記圧力制御
回路の出力信号に対して一定の割合の信号を発生するも
の、１０はリミツタで制御対象に見合う信号を発生する
。

また、各構成要素を接続する線上の符号Ａ，Ｂ，Ｃ〜Ｎ
は作用を設明するためのものである。第２図において、
タービンの回転速度信号Ａは加算器１で速度設定信号Ｂ
と比較され、その偏差信号Ｃは調定率に見合ったゲイン
を有する増幅器２で増幅され、その出力信号Ｄと負荷設
定信号Ｅとが加算器３で加算され、蒸気タービンの負荷
に対応してタービンの要求する蒸気流量を表わす蒸気流
量信号Ｆとなる。

一方、原子炉圧力信号Ｇは圧力設定信号日と加算器４に
より比較され、その偏差信号Ｊはやはり調定率に見合っ
たゲインを有する増幅器５で増幅され、原子炉から発生
する蒸気流量を表わす蒸気流量信号Ｋとなる。

このように二個の異つた検出器、すなわち、速度／負荷
制御回路と圧力制御回路とにより作り出されたそれぞれ
の信号Ｆ，Ｋは低値優先回路６により比較され、低い値
の信号のみが通過し、蒸気加減弁流量信号Ｌとなる。

さらに、加算器７において、原子炉から発生する蒸気流
量の信号すなわち圧力制御回路の出力Ｋから加減弁流量
信号Ｌを減じ、タービンバイパス弁流量信号Ｍとする。

また「加算器８によりＦからＫを減じ、さらに、バイア
ス設定器９より発生する信号すなわち前記信号Ｋの１０
〔％〕に相当する信号を減じ、得られた信号はリミッタ
１０を介して原子炉制御装置へ与える信号Ｎとなる。上
記の如く構成されたタービン制御装置において、タービ
ンの要求する蒸気流量に比し、原子炉から発生する蒸気
流量が多い場合、例えば、発奮機負荷８０〔％〕、原子
炉出力９０〔％〕のときは、それぞれ「 タービンの要
求する蒸気流量の信号Ｆが８０〔％〕「原子炉から発生
する蒸気流量の信号Ｋが９０〔％〕となり、低値優先回
路６を通して蒸気加減弁を開閉する信号Ｌを８０〔％〕
とすると共に、原子炉から発生する蒸気流量の信号Ｋと
蒸気加減弁流量信号Ｌが、加算器７により比較演算され
、この加算器７の出力に基きタービンバイパス弁より１
０〔％〕の蒸気を逃がすこととなる。

このような状況では、蒸気加減弁およびタービンバイパ
ス弁に対して「速度／負荷制御回路の信号が優先し、タ
ービン速度信号Ａの変化分、または、負荷設定信号Ｅの
変化分が蒸気加減弁に作用する速度／負荷制御となる。
一方「 この逆にタービンの要求する蒸気流量が原子炉
から発生する蒸気流量より多い場合、例えば発電機負荷
要求９０〔％〕、原子炉出力８０〔％〕の場合にはＦ＝
９０〔％〕、Ｋ＝８０〔％〕で低値優先回路６の出力は
、蒸気加減弁流量信号Ｌ＝８０〔％〕となり、圧力制御
回路の信号が優先して蒸気加減弁に与えられる。

すなわち「蒸気流量は蒸気圧力に比例することから、実
質的には蒸気加減弁は原子炉から発生する蒸気圧力によ
り制御される圧力制御となる。この圧力制御時にはＫ＝
Ｌにより、加算器７の出力すなわちタービンバイパス弁
信号Ｍは零で、この弁は閉じる。

常時、タービンバイパス弁を開いて運転することはェネ
ルギの損失を伴うもので、蒸気加減弁はこのように圧力
制御が行なわれるのが普通である。

結局、原子炉から発生する蒸気流量の信号Ｋとタービン
の要求する蒸気流量の信号Ｆとの間に、Ｆ−Ｋ＞１０〔
％〕の状態においては原子炉へ出力上げの信号が送られ
、Ｆ一Ｋ＜１０〔％〕 の状態においては原子炉へ出力下げの信号が送られる。

上記の説明の如く作用するタービン制御装置において、
タービン発電機の負荷しや断時、または、単独運転への
切換時にはタービン速度が上昇することにより、前記信
号Ｆと信号Ｋの間に、Ｆ−Ｋ＜１０〔％〕の関係が成立
し、一旦は速度／負荷制御に移行するが、再度Ｆ−Ｋ＞
１０〔％〕 となり圧力制御を続行するため「 タービン発電機の負
荷や回転速度による制御が不可能となる欠点を有する。

第３図は発電機の負荷回路をしや断する負荷しや断時Ｔ
，より速度／負荷制御が行なわれ時刻Ｔ３にて圧力制御
に移行する過程を示すもので、負荷しや断時Ｔ，よりタ
ービン速度が急上昇し、タービン速度信号Ａが急速に増
加すると、タービンの要求する蒸気流量の信号が急速に
下降し蒸気加減弁を全閉する。同時にタービンバイパス
弁を開にし、原子炉制御装置へ与えられる信号Ｎが出力
下げとして作用する。このように原子炉出力が降下する
と原子炉から発生する蒸気流量の信号Ｋは緩やかに下降
する。一方、蒸気加減弁の全閉に伴いタービンは風損等
により減速を続けトタービンの要求する蒸気流量の信号
Ｆは緩やかに上向き、原子炉から発生する蒸気流量の信
号Ｋとの間にＦ＝Ｋとなる時亥ＵＬにおいて加減弁流量
信号Ｌにより蒸気加減弁は開き、タービンに若干の蒸気
が送られ同時にタービンバイパス弁も閉じる。さらに、
Ｆ一Ｋ＝１０〔％〕となる時刻Ｔ３において、原子炉へ
出力下げの信号Ｎが零となり、以後圧力制御となる。結
局、原子炉から発生する出力をタービンが要求する蒸気
流量の信号より１０〔％〕低く抑えたことで、負荷の変
動に起因したタービン速度の変動分は低値優先回路によ
り阻止され、蒸気加減弁の調節が出来ない欠点を持つこ
とになる。

本発明の目的は上記の欠点を除去するためになされたも
ので、タービン発電機の負荷しや断時、または、単独運
転時に速度／負荷制御を可能にするタービン制御装置を
提供することにある。

以下添付図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第４図は本発明のタービン制御装置の構成を示す図で、
第１図に示す従来装置を構成するバイアス設定器に対し
て、絶対値が大きく符号が反対の第２のバイアス設定器
１１を付加し、継電器１２を介して加算器８に信号を与
えるように構成されている。

例えば第２のバイアス設定器の設定値を１０十Ｑ〔％〕
とし、負荷しや断時または単独運転時に継電器１２を作
動させることにより、加算器８に１０十Ｑ〔％〕の信号
がさらに加わり、両バイアス設定器のバイアス分１０〔
％〕が相殺され、前記圧力制御時とは反対にト原子炉か
ら発生する蒸気流量の信号Ｋが、タービンの要求する蒸
気流量の信号ＦよりＱ〔％〕多くなるまで信号Ｎを発生
させ、しかもこの信号Ｎは出力上げとして作用する。

この結果、タービンバイパス弁からはＱ〔％〕の蒸気を
逃がし、蒸気加減弁は速度／負荷制御が行なわれ、ター
ビン速度は一定値に保たれる。第５図は本発明によるタ
ービン制御装置の各信号の変化を第３図に対応して示し
たもので、時刻Ｔ，よりＴ３までは第３図の説明と同様
の傾向で変化するが、Ｔ３以降においては、タービンバ
イパス弁流量信号ＭがＱ〔％〕の値を持ってバイパス弁
を関にし、蒸気加減弁流量信号Ｌは速度ノ負荷制御回路
の信号で、タービンは定格回転速度に維持されるため、
タービン速度信号Ａは一定値をとる。

この速度／負荷制御により、タービンバイパス弁の関に
応じて原子炉から発生する蒸気の一部を無駄に消費する
ことになるが、タービンの圧力制御時間に比べて、速度
／負荷制御は短時間で、タービンの定格速度の維持を重
要視するものである。

以上の説明により明らかな如く、通常時には圧力制御が
行なわれるタービン制御装置において、発電機の負荷し
や断時、または、単独運転時に速度／負荷制御を続行す
ることが出来ると共に、通常運転中、特別に速度ノ負荷
制御の必要時に、本発明の逆バイアス設定器を作動させ
て行なうことも出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はタービンの給気系統を示す図、第２図は従来の
タービン制御装置の構成を示す図、第３図は第２図に示
す従来のタービン制御装置の動作を説明するための図、
第４図は本発明のタービン制御装置の構成を示す図、第
５図は第４図に示す本発明によるタービン制御装置の動
作を説明するための図である。 １，３，４，７，８・・…・加算器、２，５・・・・・
・増幅器、６・・・・・・低値優先回路「 ９…・・・
バイアス設定器、１０・・…’リミッタ、１０１・…・
・原子炉、１０２…・・・タービンバイパス弁、１０３
・・・・・・主蒸気止め弁、１０４…・・・蒸気加減弁
「 １０５ａ，１０５ｂ・・・・・・湿分分離器、１０
６ａ〜１０６ｆ・・・・・・中間止め弁、１０７…・・
・高圧タービン、１０８ａ〜１０８ｃ…・・・低圧ター
ビン、１０９・・・・・・発電機、１１０・・…・復水
器、１１１……原子炉給水ポンプ。 多２囚髪２図 多８囚 髪４‐ 図 多５囚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タービンの回転数を検出して得られる速度信号、前
   記タービンの回転速度を設定する速度設定信号および発
   電機の負荷説定信号とが与えられ、前記タービンの要求
   する蒸気流量信号を出力する速度／負荷制御回路と、ボ
   イラから発生する蒸気の圧力を検出して得られる圧力信
   号および前記ボイラから発生する蒸気の圧力を設定する
   圧力設定信号とが与えられ、前記ボイラから発生する蒸
   気流量信号を出力する圧力制御回路と、前記速度／負荷
   制御回路および前記圧力制御回路の出力信号とを比較し
   、低値信号のみを優先して通過させ、この通過信号によ
   り蒸気加減弁を開閉させる低値優先回路と、前記圧力制
   御回路の出力信号から前記低値優先回路の出力信号を減
   算し、この差信号によりタービンバイパス弁を開閉する
   第１の加算器と、前記圧力制御回路の出力信号に対して
   一定の割合の信号を発生するバイアス設定器と、前記速
   度／負荷制御回路の出力信号から前記圧力制御回路の出
   力信号を減じ、さらに、前記バイアス設定器の出力信号
   を減じ、得られた信号を前記ボイラの制御装置に与える
   第２の加算器とで構成されたタービン制御装置において
   、前記バイアス設定器から発生する信号に対して、絶対
   値が大きく符号が反対の信号を出力する逆バイアス設定
   器を付加して、この逆バイアス設定器の信号を前記第２
   の加算器に与え、タービン発電機の負荷しや断時、また
   は、単独運転時に速度／負荷制御を続行出来るようにし
   たことを特徴とするタービン制御装置。