JPS63243404A - 蒸気タ−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】 「発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービン制御装置に係り、特に迅速、かつ
安定した起動特性を得るのに好適な蒸気タービン制御装
置に関する。

（従来の技術） 一般に、蒸気タービンにはタービン制御あるいは軸受の
潤滑のために制御油めるいは潤滑油を供給する高圧の油
圧源が備えられる。これらの制御油あるいは潤滑油を一
定の圧力で供給するには油ポンプの動力が安定している
必要があり、蒸気タービン自らがこれを駆動する方式の
ものがある。

この方式の例としては原子力発電プラントにおける緊急
時のバックアップ用としての原子炉隔離時冷却系（以下
、ＲＣＩＣという）に用いられるＲＣＩＣタービン、さ
らには原子力、火力発電プラント等における非常時の所
内バックアップ電源供給用タービンなどがおる。

以下、ＲＣＩＧタービンをこれらの代表例として採りあ
げ、系統構成を説明する。なお、ＲＣＩＣとは原子炉が
復水器から隔離されたときに復水貯蔵タンクから原子炉
へ冷却水を補給して原子炉の水位を維持するように機能
する炉心冷却のための保安設備である。

第３図において、図中符号１は格納容器であって、この
格納容器１内には原子炉２が収納され、ざらに原子炉２
の下部には圧力制御プール３が設けられている。一方、
符号４はＲＣＩＣの原動機としてのＲＣＩＣタービンを
示しており、このＲＣＩＣタービンは原子炉２の発生蒸
気を主タービン（図示せず）に導く主蒸気管５から分岐
されたＲＣＩＣ蒸気管６により作動蒸気を得て動力を発
生し、また、その排気を排気管７を通して圧力制御プー
ル３に戻すように構成されている。ざらにＲＣＩＣター
ヒン４の駆動軸８には給水ポンプ９が直結され、復水貯
蔵タンク（図示せず）から送られる冷却水が給水管１０
を通して原子炉２に供給されるようになっている。

また、符号１１は油ポンプであって、給水ポンプ９が設
けられる駆動ｆｌＩＩＩ８の反対側に羽根車に一体的に
設けられている。なお、図中の符号１２．１３．１４は
隔離弁、蒸気止め弁、蒸気加減弁、また符＠１５は安全
弁をそれぞれ示している。

上記構成において、原子炉２への給水が停止するなどの
緊急時に原子炉２が隔離され、その水位が低下すると、
隔離弁１２が開き始め、既に問いた状態にて待機してい
る蒸気止め弁１３および蒸気加減弁１４を通して原子炉
２の発生蒸気がＲＣＩＣタービン４に導かれ、起動が開
始される。このＲＣＩＣタービン４の回転により駆動軸
８が回され、給水ポンプ９の運転開始により復水貯蔵タ
ンク（図示せず）からの冷却水が給水管１０を通して原
子炉２に供給され、炉心を冷却するようになっている。

このようにＲＣＩＣでは起動信号を受けたならば直ちに
ＲＣＩＣタービン４が起動し、給水ポンプ９が速やかに
立ち上がって所定量の冷却水を原子炉２に送ることが何
よりも大切である。

ところで、上記ＲＣＩＣタービン４の起動特性はタイム
チャート上において次のように表わされる。すなわち、
第４図において、時間経路が零の時点１０にて起動指令
が発せられたものとすると隔離弁１２の開放と共に若干
の遅れた時間ｔ１にてＲＣＩＣタービン４の起動が行な
われ、アイドル速度ｎ１から勾配をもって延長される目
標ランプ特性線しに従って徐々に−Ｆ昇するように回転
数が制御される。一方、給水ポンプ９の流量は流量偏差
信号１００％値で示される零から流量偏差信号値の減少
を下り勾配で示される流量特性線Ｑに沿って徐々に増加
し、時間ｔ２においてＲＣＩＣタービン４の実際の速度
曲線Ｒと交わる。この交点Ｐが安定速度点となり、以後
この安定速度点Ｐに対応する速度でＲＣＩＣタービン４
が運転される。すなわち、目標ランプ特性線りからは切
り離されて定格速度Ｓにて運転される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のようにＲＣＩＣタービン４の起動特性は速度零の
状態から始まって急速に速度を高め、交点Ｐに達して速
度上昇が停止し、以後一定に保たれる。このために適正
なアイドル速度ｎ１が定められ、ランプ関数も目標ラン
プ特性線りとして決められている。しかしながら、速度
変化が急激なこともあり、適切な制御が行われないと、
ＬＣＩＣタービン４が過速度トリップを引き起こす危険
性がある。すなわち、通常、目標ランプ特性線りを出力
するランプ信号発生器は隔離弁１２に付属するリミット
スイッチが動作した場合に出力される信号に基づいて与
えられる起動信号により働くが、この場合リミットスイ
ッチには機械的な設定誤差があって正確さに欠けており
、一方、ＬＣＩＣタービン４の起動時、隔離弁１２から
ＬＣＩＣタービン４の入口までの間に滞留している蒸気
ドレン、およびＲＣＩＣ蒸気管６の温度が周囲の温度ま
で低下しているなどの影響を受は易い。このため、ラン
プ信号発生器の起動時点と、ＲＣＩＣタービン４の速度
上昇開始時期とが時間的にずれてしまい、望ましい速度
曲線が得られない。たとえば、第４図に示されるように
速度曲線Ｒは定格速度Ｓを超えてしまうこともあり（Ｓ
１点）ＲＣＩＣタービンが過速度トリップを引き起こす
。また、速度曲線Ｒ′のように時間的なずれが大きく、
不安定な傾向を示す。

したがって、本発明の目的は自立駆動式の蒸気タービン
における起動時の速度制御を安定に保つことのできる蒸
気タービン制御装置を提供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明による蒸気タービン制御装置は、蒸気源から蒸気
加減弁を介して供給される蒸気によって駆動される蒸気
タービンを有し、蒸気タービンには少なくとも蒸気加減
弁の制御部に対して高圧の制御油を供給する油ポンプと
、蒸気源に対して冷却水を供給する給水ポンプとが連結
されており、起動指令により給水ポンプの吐出流量が所
定値となるように蒸気タービンが所定のランプ関数に従
って速度制御されるようになっている蒸気タービン制御
装置において、蒸気タービンの速度を規定するランプ関
数を出力するにあたり、そのランプ信号発生器に蒸気タ
ービンの回転数に基づき与えられるタービン駆動スター
ト信号を起動信号として加えることを特徴とするもので
ある。

（作　用） 本発明においては蒸気タービンの速度を規定するランプ
関数を出力する時期は蒸気タービンの回転数を検出する
手段から与えられるタービン駆動スタート信号がランプ
信号発生器に与えられた時とする。つまり、蒸気タービ
ンの起動時期とのマツチングが図られる。これにより、
蒸気タービンの回転数上昇ピークが低く抑えられ、蒸気
タービンが過速度トリップを引き起こす危険性がなくな
る。また、起動の早い時期にタービン速度がランプ信号
に従うことから、短時間で通常の回転数制御へ移行させ
ることができ、原子炉への冷却水の供給が円滑に行なわ
れる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図を参照して説明する。

第１図において、原子炉２とＲＣＩＣタービン４との間
はＲＣＩＣ蒸気管６を介して結ばれており、この経路内
に隔離弁１２、蒸気止め弁１３、蒸気加減弁１４を設け
るのは従来と同様である。

また、ＲＣＩＣタービン４の駆動軸８に給水ポンプ９を
直結すること、そして油ポンプ１１を備えることも従来
と同様である。

本実施例は上記構成に以下の制御要素が付加される。給
水ポンプ９の吐出流量を一定に制御するためにその吐出
側に設けられた流量検出器１６の出力である流量信号ｑ
１と、流量設定器１７から出力される設定流ｉｑＯとが
偏差演算器１８で比較され、流量偏差信号ｑ２として目
標速度信号演算器１９に与えられる。目標速度信号演算
器１９では流量偏差を零にするための目標速度信号ＶＱ
がつくられ、速度制御演算器２０に加えられる。

この速度制御演算器２０には駆動軸８に取付けられた速
度検出歯車２１と、これに対向して設置された電磁ピッ
クアップ２２とからなる速度検出器２３の出力パルスを
基にして速度演算器２４によって求められた実際速度を
表わす実際速度信号Ｖ１が負帰還信号として導かれ、こ
こで両人力信号の偏差、すなわち目標速度と実際速度と
の偏差を零とするための速度制御信号■２が形成され、
電油変換器２５を介して蒸気加減弁１４の開閉制御が行
なわれる。

一方、ＲＣＩＣタービン４の起動時にその昇速率、すな
わち加速度を一定に保つようにランプ信号発生器２６が
設けられる。このランプ信号発生器２６には速度検出器
２３の出力信号を入力している速度演算器２４からのタ
ービン駆動スタート信号ｙが入力され、ランプ回路の起
動信号としている。この起動信号がランプ信号発生器２
６に入力されると、一定の割合いで増加するランプ信号
ｒｏが演算器２７に出力される。この演算器２７には同
様に起動信号により作動状態となるアイドル信号演算器
２８からのアイドル信号ａＯも入力される。アイドル信
号ａＯはランプ信号ｒｏの時間零（起動開始直後）のと
きの速度値、すなわちアイドル速度値を・与えるための
ものであり、演算器２７はこれとランプ信号ｒｏとから
所望のランプ関数に従う目標ランプ信号ｒ１をつくり、
目標速度信号演算器１つに出力する。目標速度信号演算
器１９では目標ランプ信号ｒ１と流量偏差信号ｑ２に対
応する速度信号のうち、常に低値の信号が選択され、目
標速度信号■０としている。

なお、図中符号２９は蒸気加減弁油筒を示しており、油
ポンプ１１から送給される制御油の圧力が確立された場
合に限り電油変換器２５を介して蒸気加減弁１４の制御
が可能となるようになっている。

次に、第２図を参照して作用について説明する。

第２図はＲＧＩＣタービン４の本実施例における起動特
性を第４図と同様な方法で示すもので、速度曲線Ｒは時
間経過零の時点１０から立ち上がりアイドル速度ｎ１か
ら急な勾配で延びている目標ランプ特性線りに速い時期
に従うものとして示される。すなわち、本実施例におけ
るＲＣＩＣタービン４の実際の速度を検出する速度検出
器２３の出力信号は速度制御信＠Ｓをつくり出すのみな
らず、ランプ信号発生器２６およびアイドル信号演算器
２８の起動信号としても用いられ、これによりＲＣＩＣ
タービン４の起動時期とランプ信号のマツチングが図ら
れる。また、図から明らかなようにランプ率が従来のも
の（第４図参照）と比へて大きく取れることから、ター
ビン速度初期ピークが下がり、過速度トリップを生じる
危険性が格段に小さくなる。そして、いうまでもなく早
い時期にタービン速度がランプ信号に従うことから、短
時間で安定速度点Ｐに到達し、それ以後は回転数制御に
移行させられるためにＲＣＩＣタービン４の起動に失敗
する可能性も殆どないものといえる。

かくして、給水ポンプ９の立ち上がりが円滑になり、原
子路２へ供給される冷却水を確保するうえでの障害をな
くすことができる。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明は蒸気タービンの速度を規定す
るランプ関数を出力するにあたり、そのランプ信号発生
器に蒸気タービンの回転数に基づき与えられるタービン
駆動スタート信号を起動信号として加えるようにしてい
るので、タービン起動時の速度制御を安定に保つことが
でき、原子力発電プラントにおける緊急時の冷却水の喪
失事故が未然に防止される等の優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による蒸気タービン制御装置の一実施例
を示すブロック図、第２図は本発明の制御装置による蒸
気タービンの起動特性線図、第３図は従来の原子力発電
プラントにおける原子炉隔離性冷却系を示す系統図、第
４図は従来技術における蒸気タービンの起動特性線図で
ある。 ４・・・・・・・・・ＲＣＩＣタービン９・・・・・・
・・・給水ポンプ １１・・・・・・・・・油ポンプ １４・・・・・・・・・蒸気加減弁 １９・・・・・・・・・目標速度信号演算器２０・・・
・・・・・・速度制御演算器２１・・・・・・・・・速
度検出歯車 ２２・・・・・・・・・電磁ピックアップ２４・・・・
・・・・・速度演算器 ２５・・・・・・・・・電油変換器 ２６・・・・・・・・・ランプ信号発生器２７・・・・
・・・・・演算器 ２８・・・・・・・・・アイドル信号演算器２９・・・
・・・・・・蒸気加減弁油筒代理人　弁理士　則　近　
憲　佑 同　　三俣弘文 ＆ｆｔ　　　（ｍ） 第２図 洒　１１２！Ｊ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気源から蒸気加減弁を介して供給される蒸気によつて
   駆動される蒸気タービンを有し、該蒸気タービンには少
   なくとも前記蒸気加減弁の制御部に対して高圧の制御油
   を供給する油ポンプと、前記蒸気源に対して冷却水を供
   給する給水ポンプとが連結されており、起動指令により
   前記給水ポンプの吐出流量が所定値となるように前記蒸
   気タービンが所定のランプ関数に従つて速度制御される
   ようになつている蒸気タービン制御装置において、前記
   蒸気タービンの速度を規定するランプ関数を出力するに
   あたり、そのランプ信号発生器に蒸気タービンの回転数
   に基づき与えられるタービン駆動スタート信号を起動信
   号として加えることを特徴とする蒸気タービン制御装置
   。