JPS62131905A - タ−ビン制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えば、原子力発電所における蒸気タービン
のタービン制御装置に係り、特に、タービン運転中のス
クラム時に、タービン制御装置における蒸気弁を急速閉
弁するディスクダンプ弁の開閉検出装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

一般に、原子力発電所では、原子炉の安全性を損なうよ
うな誤動作に対し、原子炉を保護するために原子炉をス
クラムさせる必要がある。

又一方、原子炉は不必要なスクラムを避ｔノなければな
らないので、高度な信頼性が要求される。

そこで、原子炉のスクラム条件の１つとして、タービン
蒸気加減弁の急速閉動作がある。この蒸気加減弁の急速
閉動作は、タービン負荷遮断時にタービンへ流入する蒸
気台を遮断するため、他のタービン制御弁と共に迅速な
動作が要求される。

しかも、原子炉のスクラムへの蒸気弁による急速閉動作
は、同時に、原子炉の保護の見地からも迅速に動作する
ことが望まれている。

又一方、大容量にして遠距離送電を行う電力系統におい
て、何等かの原因で短絡や地絡等の事故があると、上記
電力系統に変動を生じるため、この電力系統の変動を最
小限に押えて速やかに電力系統の送電安定度をもたらす
ことが必要である。

この送電安定度を向上させる技術手段としてＥ　、　Ｖ
、　Ａ　（ＥａｒｇＶａｌｖｅ　Ａｃｔｕａｔｉｏｎ）
がある。このＥ、Ｖ、Ａは、電力系統事故時に、低圧タ
ービンに流入する蒸気をインターセプト弁を急速閉弁及
び急速開弁させることによって絞り込み、蒸気タービン
の発電機の出力を一時的に低減させ、電力系統の安定度
を保つようにしている。従って、上記インターセプト弁
による蒸気弁では、急速閉弁や急速開弁というきびしい
動作が要求される。

このように、上記インターセプト弁の開閉動作は、油圧
シリンダに組込まれたディスクダンプ弁の動きにより行
われるが、蒸気加減弁やインターセプト弁による蒸気弁
では、急速閉弁時、上記ディスクダンプ弁の離座（開弁
）後、ディスクダンプ弁の復帰のばねの弾力により着座
（閉弁）するけれども、従来は、この着座までの所要時
間が不明確なため、タイマーの作動により、一定時間の
経過後に閉弁動作へ移行するようにしている。

即ち、蒸気加減弁やインターセプト弁による蒸気弁の急
速閉弁動作は、ディスクダンプ弁の下部室の油圧や急速
作動電磁弁の作動を示すリミットスイッチで検出してい
るけれども、これは、実際のディスクダンプ弁の動作に
よるものではないので、誤動作による原子炉スクラムを
するおそれがあり、信頼性に問題がある。

又一方、上記ディスクダンプ弁の着座の確認手段は、タ
イマーによっである程度の時間的なゆとりをもってタイ
マ一時間を設定しており、インターセプト弁による蒸気
弁の急速開弁への復帰動作に対し時間的な無駄があり、
しかも、上記ディスクダンプ弁の着座が明確に確認でき
ないため、急速作動電磁弁のリセットタイミングのずれ
によって、着座前にリセットとされると、ディスクダン
プ弁を内蔵した油圧シリンダの油圧変動が大きくなり、
これに起因して、誤動作によるタービントリップに至る
おそれがある。

既に提案されているこの種の蒸気タービンにおけるター
ビン制御装置は、第６図乃至第８図に示されるように構
成されている。

即ち、第６図において、例えば、原子炉のような蒸気発
生器（ボイラー）１で発生した蒸気は、主蒸気止め弁２
及び蒸気加減弁３を通って高圧タービン４へ移送され、
こ）で仕事を了えた蒸気は、インターセプト弁５を通っ
て低圧タービン６へ移送され、こ）で仕事をして発電機
７を駆動し、他方、仕事を了えた蒸気は、復水器８へ送
られて復水され、しかる後、上記蒸気発生器１へ還流す
るようになっている。一方、主蒸気止め弁２、熱気加減
弁３及びインターセプト弁５は、タービントリップ時、
トリップ信号によってタービン４．６へ流入する蒸気を
遮断するのに急速閉弁し、タービンの運転を停止するよ
うになっている。

又一方、原子炉スクラム時には、蒸気加減弁３やインタ
ーセプト弁５を急速閉弁させている。さらに、上記Ｅ、
Ｖ、Ａ時には、インターセプト弁５は瞬時に急速閉弁や
急速開弁させることにより、低圧タービン６の仕事を低
減し、これによって、発電機７の出力を一時的に低減す
るようになっている。

このように蒸気タービンにおけるタービン制御装置は、
負荷遮所時にタービンへ流入する作動流体（蒸気）を急
速に遮断し、タービン回転数をできるだけ低くおさえ、
その速度及び負荷を制御するための蒸気弁或は保安弁が
設けられており、通常の速度、負荷制御装置とは別に、
上記８弁を急速閉鎖することができる装置が設けられて
いる。

第７図は、上記インターセプト弁５による蒸気弁の制御
装置を示す図であって、このインターセプト弁５の弁体
５ａは、連結杆１０及び弁棒１１を介して油圧シリンダ
１２の油圧ピストン１３に連結されており、この油圧ピ
ストン１３は、上記油圧シリンダ１２の上部に付設され
た弁全開用ばね１４によって弁全開方向へ付勢されてお
り、その油圧ピストン１３の下部室１５には、タービン
制御装置２５による弁位置指令信号によって作動するサ
ーボ弁１６を経た高圧制御油が供給されており、この高
圧制御油は上記油圧ピストン１３を開弁方向へ作動する
ように構成されている。さらに、上記油圧シリンダ１２
の下部のシリンダ１２ａ内には、ディスクダンプ弁１７
が復帰ばね１８の弾力によって上記シリンダ１２ａの弁
座１２ｂ１．：着座するようにして設けられており、こ
のディスクダンプ弁１７の下部室１９には、急速作動電
磁弁２０を介して非常油圧ライン２１から供給される圧
油が供給され、通常運転時においては、上記ディスクダ
ンプ弁１７を全閉するようにしである。又、上記急速作
動電磁弁２０を経た圧油の一部は、前記サーボ弁１６へ
の高圧制御油の供給と遮断を行う遮断弁２２に供給され
るようにしである。

一方、上記油圧シリンダ１２の弁棒１１には、蒸気弁と
してのインターセプト弁５の開度を検出する開度位置検
出器２３が、スイッチロッド２４を介して設けられてい
る。又、上記急速作動電磁弁２０の非常油圧ライン２０
ａには、圧力検出器２６が付設されており、この圧力検
出器２６は、タイマー２７を作動し得るようになってい
る。

従って、通常運転時、ディスクダンプ弁１７が全閉され
ているので、インターセプト弁５は開弁じている。又、
上記インターセプト弁１７の開度は、サーボ弁１６の制
御によって油圧シリンダ１２のピストン下部室１５に高
圧制御油ライン１６ａの高圧制御油を給排油され、弁棒
１１及び連結杆１０を介して制御される。

一方、上記急速作動電磁弁２０が切換えられると、上記
ディスクダンプ弁１７の下部室１９の圧油が排油され、
第８図に示されるように、ディスクダンプ弁１７が急速
開弁し、油圧ピストン１３が急速度に時下してインター
セプト弁５が急閉弁される。

このようにして上記インターセプト弁５は、通常運転中
の蒸気タービン４．６への流入蒸気量の制御を行うと共
に、負荷遮断時における蒸気タービン過回転υ制御を行
うために急速閉弁される。

一方、リセット時、上記急速作動電磁弁２０は、非常油
ライン２０ａの減圧動作に起因して、一定時間経過後、
圧力検出器２６に連動するタイマー２７の動作によって
、励磁解除される。即ち、上記急速作動電磁弁２ｏは切
換えられ、非常油ライン２１の非常油は、ディスクダン
プ弁１７の下部へ圧送されるから、このディスクダンプ
弁１７は上記シリンダー１２８の弁座１２ｂに着座する
。

他方、上記遮断弁２２は、ディスクダンプ弁１７の閉弁
動作に伴って復動されると共に、上記油圧シリンダー１
２の油圧ピストン１３の下部室１５の圧油をサーボ弁１
６へ高圧制御油ライン１６ａを通して遠流し、これによ
って、上記インターセプト弁５は、前述した逆の動作で
開弁される。

なお、上記インターセプト弁５の開度は、スイッチロッ
ド２４を介して連結された開度位置検出器２３で検出さ
れる。

因に、上述したインターセプト弁５の動作は、前記蒸気
加減弁３も同様にして同一構成して同じ作用をするよう
になっている。

又一方、Ｅ、Ｖ、Ａ時、上記インターセプト弁５は、急
速閉弁後、速やかに急速開弁することが望ましいけれど
も、第８図に示されるように、ディスクダンプ弁１７は
、上記油圧ピストン１３の下部室１５の高圧制御油を排
出されるまで下方へ押付けられているため、急速閉時、
非常油ライン２０ａの非常油の油圧低下は、上記油圧検
出器２６で検出され、これによってタイマー２７が働き
、一定時間経過後、ディスクダンプ弁１７は上記急速作
動電磁弁２０の非常圧油によって閉弁されるので、上記
油圧ピストン１３の下部室１５に油圧が加わっていたと
しても、ディスクダンプ弁１７の上・下面積差による油
圧で上記ディスクダンプ弁１７の閉弁動作が維持される
。

このように上記ディスクダンプ弁１７は、リセット動作
を、予め設定されたタイマー２７で作動するようになっ
ているため、無駄な時間も多くなり、これに起因して、
制御系統の安定度への障害となるばかりでなく、ディス
クダンプ弁１７の離座（Ｉ７１弁）及び着座（閉弁）を
正確に検出して急速閉弁と急速開弁時のリセット時間を
短縮することが困難である。

又一方、原子ノコ発電所において、負荷遮断時、蒸気加
減弁３に連動する急速作ｉ１１電磁弁においては、上述
したインターセプト弁５に連動するディスクダンプ弁１
７を作動して急速閉弁動作を検出して原子炉スクラムす
るときも、上述した圧力検出器２６を備えたタイマー２
７による制御手段では、リセット時間を短縮して通常運
転の効率化を図ることは困難家ある。

（発明の目的） 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって
、ディスクダンプ弁の離座及び着座をディスクダンプ弁
の下部室内に付設された圧力センサで検出し、この圧力
センサの検出信号でインターセプト弁や蒸気加減弁によ
る蒸気弁を正確に急速閉弁し、しかも、リセット時間を
短縮して蒸気弁を制御し、併せて、通常運転効率の向上
を図ることを目的とするタービン制御装置を提供するも
のである。

〔発明の概要〕

本発明は、蒸気弁にディスクダンプ弁を備えた油圧シリ
ンダを接続し、この油圧シリンダにサーボ弁、急速作動
電磁弁及び′ａ所弁を接続したタービン制御装置におい
て、上記急速作動電磁弁の上流がわの非常油ラインに第
１圧力センサを付設し、上記ディスクダンプ弁の下部室
に第２圧力セン勺を設け、この両圧力センサーを接続し
た検出ラインに比較器を接続し、この比較器に上記サー
ボ弁を介して直接若しくは間接的に上記蒸気弁を制御す
るように構成したものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示の一実施例について説明する。

なお、本発明は、上述した具体例と同一構成部材には同
じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。

第１図において、符号１２は、例えば、インターセプト
弁５による蒸気弁に連結杆１０及び弁棒１１を介して作
動する油圧シリンダであって、この油圧シリンダ１２の
上部には、上記弁棒１１に連結した油圧ピストン１３が
下部室１５を形成して、摺動自在に設けられており（第
７図参照）、上記油圧ピストン１３の下位に位置するシ
リンダー１２ａには、ディスクダンプ弁１７が復帰ばね
１８の弾力によって上記シリンダ１２ａの弁座１２ｂに
着座するようにして設けられている。又、このディスク
ダンプ弁１７の下部室１９には、急速作動電磁弁２０の
非常油圧ライン２１が接続されており、この非常油圧ラ
イン２１には、第７図に示されるように遮断弁２２及び
サーボ弁１６が接続されており、このサーボ弁１６の高
圧制御油ライン１６ａは、上記油圧ピストン１３の下部
室１５へ給・排油するようにして接続されている。

一方、上記急速作動電磁弁２０の上流がわの非常油圧ラ
イン２１には、第１圧力センサ（第１圧力検出器）２８
が付設されており、この第１圧力センサ２８には圧力変
換器２９が加算器３０へ送信し得るようにして接続され
ている。又、上記油圧シリンダ１２におけるディスクダ
ンプ弁１７の下部室１９には、第２圧力センリ（第２圧
力検出器）３１が付設されており、この第２圧力センサ
３１には、圧力変換器３２が上記加算器３０へ送信して
上記第１圧力センサ２Ｂからの検出圧力を加算し得るよ
うにして接続されている。ざらに、上記両用１．第２圧
力センサ２８と３１とを接続した加算器３０の検出ライ
ン３３には、圧力設定値３４ａを定めた比較器３４が接
続されており、この比較器３４には、上記第１圧力セン
サ２８の検出ライン３６へ接続したＯＲ回路３５が接続
されており、このＯＲ回路３５は上記サーボ弁１６やタ
ービン制御装置２５を介して前記インターセプト弁５に
よる蒸気弁を開閉制御するようになっている。

従って、蒸気タービンの負荷遮断時、急速作動電磁弁２
０が切換えられると、上記ディスクダンプ弁１７の下部
室１９の圧油が排油され、このディスクダンプ弁１７は
、復帰ばね１８の弾力に抗して降下して急速開弁じ、油
圧シリンダ１２の油圧ピストン１３が急速度で降下して
インターセプト弁５による蒸気弁は閉弁する。

一方、上記ディスクダンプ弁１７のリセット時、上記急
速作動°電磁弁２０は、非常油圧ライン２１の減圧動作
に起因して、上記第１圧力センサ２８と下部室１９内の
第２圧力センサ３１が作動し、この両筒１．第２圧力セ
ンサ２８．３１の雨検出信号を各圧力変換器２９．３２
を介して加算器３０へ入力し、こ）で加算された加算信
号は検出ライン３３上の比較器３４へ入力し、こ）で、
予め設定された圧力設定（ａ３４ａを越えると、この比
較器３４の出力信号は、ＯＲ回路３５へ入力し、こ）で
再度、上記第１圧力センサ２８による検出信号と比較し
、このＯＲ回路３５の出力信号は、サーボ弁１６やター
ビン制御装＠２５を介して上記急速作動電磁弁２０の励
磁を解除する。

即ち、上記急速作動電磁弁２０は、切換えられて、非常
油圧ライン２１の非常油は、ディスクダンプ弁１７の下
部室１９へ圧送されるから、このディスクダンプ弁１７
は、上記シリンダー１２ａの弁座の弁座１２ｂへ着座す
る。しかして、上記油圧シリンダ１２の油圧ピストン１
３は上昇し、これによってインターセプト弁５による蒸
気弁５は再開弁される。

第２図に示されるグラフは、ディスクダンプ弁１７の開
度と油圧動作時間を示したものであって、Ｅ、Ｖ、Ａ時
、上記ディスクダンプ弁１７は、時間Ｔ１にてＥ、Ｖ、
Ａによる弁の全開信号がサーボ弁１６を介して入力する
と、上記急速作動電磁弁２０が励磁し、前述したように
ディスクダンプ弁１７が降下して開弁する。又、時間Ｔ
２後に蒸気弁としてのインターセプト弁５は閉弁し、弁
の全ｍ時間（Ｔ２−Ｔ１）時間後、急速作動電磁弁２０
が無励磁となって上記ディスクダンプ弁１７を押上げて
閉弁すると同時に、既記開度位置検出器２３がこれらの
動作を確認する。

なお、こ）で、前述したタイマーによるタービン制御装
置では、弁の全開時間（Ｔ−Ｔ１）となり、上記全開時
間（Ｔ２−Ｔ１）よりも長くなり、無駄な時間が生じる
けれども、本発明は、第２図のグラフからも明らかなよ
うにタイマーによるものよりも短縮することができる。

一方、原子炉スクラム時には、ディスクダンプ弁１７の
動作は、上記急速作動電磁弁２０を第１゜第２圧力セン
サ２８．３１によって確実に圧力を検出して作動するか
ら、正確に作動し、信頼性の向上を図ることができる。

次に、第３図に示される本発明の他の実施例は、ディス
クダンプ弁１７の当接する弁座１２ｂに圧力変換器を備
えた第２圧力センサー３１′を埋設したものであり、上
述した第１実施例と同じ構成をなすものである。

又一方、第４図に示される本発明の他の実施例は、弁座
１２ｂがわに固定センサ３６ａを設け、これに接触する
可動センサ３６ｂをディスクダンプ弁１７がわに付設し
、他方、上記固定センサ３６ａと可動センサ３６ｂとを
電流発生器３７及び比較器の様能を有する電流検出器３
４′にそれぞれ接続すると共に、この電流検出器３４′
をＯＲ回路３５に接続し、これによって上記ディスクダ
ンプ弁１７が弁座１２ｂに離座（開弁）及び着座（閉弁
）状態を検出してＯＲ回路３５へ発信し得るようにした
ものである。

最後に、第５図に示される本発明の他の実施例は、上記
ディスクダンプ弁１７の下端部のｎ険路上に位置検出器
（位置センサ）３１′を設け、この位置検出器３１′を
上記比較器３４に接続して構成したものであり、上述し
た実施例と同一内容をなすものである。

〔発明の効果〕

以上２述べたように本発明によれば、蒸気弁にディスク
ダンプ弁１７を備えた油圧シリンダ１２を接続し、この
油圧シリンダ１２にサーボ弁１６、急速作動電磁弁２０
及び遮断弁２２を接続したタービン制御装置において、
上記急速作動電磁弁２０の上流がわの非常油ライン２１
に第１圧力センサ２８を付設し、上記ディスクダンプ弁
１７の下部室１９に第２圧力センサ３１を設け、この両
圧力センサ２８．３１を接続した検出ライン３３に比較
器３４を接続し、この比較器３４に上記サーボ弁１６等
を介して直接若しくは間接的に接続された上記蒸気弁を
制御するようにしであるので、リセット時間を短縮して
蒸気弁の制御することができるばかりでなく、正確に急
速閉弁及び開弁することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるタービン制御装置の要部を示す
断面図、第２図は、本発明に組込まれるディスクダンプ
弁の開度と動作時間とを示すグラフ、第３図乃至第５図
は、本発明の他の実施例を示す各図、第６図は、蒸気タ
ービンの系統図、第７図は既に提案されているインター
セプト弁の制御装置の系統図、第８図は、上記インター
セプト弁に接続されたディスクダンプ弁の断面図である
。 ５・・・インターセプト弁、１２・・・油圧シリンダ、
１３・・・油圧ピストン、１６・・・サーボ弁、１７・
・・ディスクダンプ弁、１９・・・下部室、２０・・・
急速作動電磁弁、２１・・・非常油油圧ライン、２２・
・・遮断弁、２Ｂ・・・第１圧力センサ、３１・・・第
２圧力センサ、３４・・・比較器、３５・・・ＯＲ回路
。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第５図 第６図 ＩＯ 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気弁にディスクダンプ弁を備えた油圧シリンダを接続
   し、この油圧シリンダにサーボ弁、急速作動電磁弁及び
   遮断弁を接続したタービン制御装置において、上記急速
   作動電磁弁の上流がわの非常油圧ラインに第１圧力セン
   サを付設し、上記ディスクダンプ弁の下部室に第２圧力
   センサを設け、この両圧力センサを接続した検出ライン
   に比較器を接続し、この比較器に上記サーボ弁を介して
   直接若しくは間接的に接続された上記蒸気弁を制御する
   ようにしたことを特徴とするタービン制御装置。