JPS63243405A - 給水制御装置 - 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〕 （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービンにより油ポンプ、給水ポンプなど
を駆動し、これらポンプで発生する圧油、冷却水などに
より、蒸気タービンの制御さらには蒸気源の冷却を行な
うようにしたプラントにおける給水制御装置に関する。

（従来の技術） 蒸気タービンプラントの中にはタービン制御や潤滑のた
めの動力源を持たず、タービン自体により油ポンプを駆
動し、タービン制御や潤滑のための油を自給する方式の
ものがある。この種のタービンに駆動されるポンプシス
テムとしては、原子力発電プラントにおける緊急時のバ
ックアップ用原子炉補助系の一つとしての原子炉隔離時
冷却システムがある。

このシステムは、原子炉がタービン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し、炉心の冷却を行なうための原
子炉補助設備であり、第３図に示すような系統構成を持
っている。

第３図において、符号１は原子炉を示し、この原子炉１
は底部に圧力抑制ブール２を備えた格納容器３内に格納
されている。原子炉１内で発生した蒸気は主蒸気ライン
４から分岐し、電動弁５、蒸気止め弁６および蒸気加減
弁７を有する蒸気ライン８を経てタービン９に導入され
、これを駆動し、その排気は排気ライン１０を介して圧
力抑制ブール２に戻される。主蒸気ライン４内の蒸気の
一部は格納容器３内で逃し安全弁１１を介して圧力抑制
ブール２に戻される。原子炉１への給水は給水ライン１
２を介して行なわれる。タービン９のタービン軸１３に
は、復水貯蔵タンク１５から原子炉１へ冷却水を供給す
る給水ポンプ１６およびタービン制御装置（図示せず）
に潤滑油を供給する油ポンプ１７が直結されている。

原子炉への給水が停止するなどの緊急時には、原子炉１
が隔離され、炉内の水位が低下する。すると、電動弁５
が開き始め、すでに開いた状態にある蒸気止め弁６およ
び蒸気加減弁７を介して主蒸気が流れ、タービン９が起
動される。これにより給水ポンプ１６が駆動され復水貯
蔵タンク１５から原子炉１へ冷却水が供給され炉心が冷
却される。ここで、給水ポンプ１６は原子炉１に所定量
の冷却水を供給しなければならず、タービン９は起動信
号を受けたら急速に起動し、かつ安定運転に入らなけれ
ばならない。

第４図はタービン９の制御装置を示してる。起動指令が
発せられて電動弁５が開き始めると、主蒸気はすでに全
開状態にある蒸気止め弁６および蒸気加減弁７を介して
タービン９に流入し、タービン９が起動する。タービン
９の起動と同時に直結された油ポンプ１７が駆動される
。所定回転速度以上に増速されると油ポンプ１７から給
送される制御油２０の圧力が確立し、これにより、電油
変換器２１および油筒２２に圧油が送られ、蒸気加減弁
７が制御される。一方、給水ポンプ１６の吐出流量を一
定に制御するために、給水ポンプ１６の吐出側には例え
ば差圧発信器式の流量検出器２３が設けられている。

通常運転中には、流量検出器２３からの流量信号２３ａ
と、流量設定器２５から出力される設定流量信号２５ａ
とが偏差演算器２６に導かれ、ここから設定流量と実際
流量の差を表す流量偏差信号２６ａが比例演算器２７お
よび積分演算器２８に送られる。これらの信号は加算演
算器２９で加算され、流量偏差信号２６ａを零にするた
めの目標速度信号２９ａが形成され、目標速度設定演算
器３１を経て設定速度信号３１ａとして速度制御演算器
３２へ送られる。速度制御演算器３２には、タービン軸
１４に積付けられた速度検出歯車３３およびこれに対向
して配設された電磁ピックアップ３４からなる速度検出
器の出力パルスを基に速度演算器３５によって求められ
た実際速度信号３５ａ（実際速度を表わす）も速度制御
マイナーループの帰還信号として導入され、ここで両人
力信号の偏差、すなわち目標速度と実際速度の偏差を零
にするための速度制御信号３２ａが形成され重油変換器
２１に送られる。これにより蒸気加減弁７は開閉制御さ
れる。また、タービン９の起動時にその昇速率を一定に
保つためのランプ信号発生器３８が設けられており、こ
れは電動弁５に設けられたリミットスイッチにより電動
弁５の開き始めに入力される起動信号３９ａで始動する
。

タービン９の起動時には時間と共に所定の傾斜で増加す
るランプ信号３８ａが演算器４１に送られる。演算器４
１には同様に起動信号３９ａによって作動するアイドル
信号演算器４２からのアイドル信号４２ａも入力される
。アイドル信号４２ａはランプ信号３８ａ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って、演算器４１はそれとラン
プ信号３８ａとから所望のランプ関数に従う目標ランプ
信号４１ａを作り出し目標速度信号演算器３１に送る。

目標速度信号演算器３１は、この目標ランプ信号４１ａ
と目標速度信号２９ａのうち、常に低値の信号を選択し
て目標速度信号を形成する。

第５図に示すように、時間零な不時点ｔ。で起動指令が
発せられたものとすると、電動弁５の開放と共に、若干
の遅れをもって時点ｔ１でタービン９の起動が行われ、
その速度は速度曲線Ｃ１に従って急速に一ヒ昇する。し
かし、その後は、アイドル信号４２ａによって規定され
るアイドル速度ｎ１からランプ信号３８ａによって規定
される加速塵に従って昇速させる目標ランプ信号４１ａ
により、速度制御演算器３２を介して蒸気加減弁７の制
御が行われ、目標ランプ信号４１ａに対応する目標ラン
プ特性線Ｃ２に従って徐々に上昇して行く。

一方、給水ポンプ１６の流量が零から次第に増加するに
つれて、流量偏差信号２６ａは設定流量信号２５ａに対
応する１００％値から徐々に低下して行くが、目標速度
信号２９ａは、流量偏差信号２６ａの積分出力が加算さ
れているため、起動後一時オーバーシュートする。その
後、流量が設定流量信号２５ａより多いため流量偏差信
号２６ａが負となり積分器２８の出力が減少し所定の流
量へ戻ったところで安定した制御が行われる。

時点ｔ２ではＰ点において流量制御系から得られる目標
速度信号２９ａのラインと速度曲線Ｃ１とが交わる。１
点以降ランプ特性から離れ目標速度設定に従ってタービ
ン運転は継続される。

以上の装置で、給水ポンプ１６の負荷は原子炉１内の圧
力により異なるため、所定の流量を流し得る給水ポンプ
１６の回転数は原子炉圧力により変化することになる。

（発明が解決しようとする問題点） ここで問題となるのは、タービン９は目標ランプ信号４
１ａに従って起動され、給水流量が出始めたのち流量偏
差信号２６ａから得られる目標速度信号２９ａによる制
御へ移行するが、起動時には流量偏差信号２６ａは１０
０％であり、このため積分器２８の出力はほぼ上限に近
い値となっており、流量が所定流量を越え、この積分出
力を引戻すまでの間口転数が上昇する。このため、ター
ビン９が規定回転数以上に増速されることになり、オー
バースピードトリップが作動したり、その後の流量制御
が安定しなくなる等の問題が生じる。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、自立式タ
ービンの起動から安定運転に至るまでの時間を短縮し、
安定した給水制御を可能にした給水制御装置を提供する
ことを目的とするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、蒸気源から蒸気
加減弁を介して供給される蒸気により駆動される蒸気タ
ービンと、この蒸気タービンにより駆動され、前記蒸気
加減弁への制御油を供給する油ポンプおよび前記蒸気源
への冷却水を供給する給水ポンプと、起動指令に基づい
て前記給水ポンプ流量が所定流量となるよう前記蒸気タ
ービンをランプ関数に従って速度制御する速度制御器と
、前記給水ポンプの吐出流量と設定流量とを比較しポン
プ流量が所定流量になるよう前記蒸気タービンを制御す
る流量制御器とを備えた給水制御装置において、前記蒸
気源の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、ここで検出さ
れた蒸気圧力に基づいて前記蒸気タービンの目標回転数
を設定する目標速度設定器と、前記速度制御器からの信
号で前記蒸気タービンが制御されているとき前記流量制
御器からの信号を前記目標速度設定器からの信号に追従
させる手段と、前記蒸気タービンが前記目標回転数に到
達したとき前記追従を解除し前記蒸気タービンを前記流
量制御器からの信号による制御に切替える手段とを備え
たことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、主蒸気圧力検出器５０で検出された主
蒸気圧力信号５０ａと、流量設定信号２５ａとから、目
標速度設定器５１．により所定流量に相当する目標速度
設定信号５１ａを演算し、目標ランプ信号４１ａに従っ
て回転数が上昇している間は、第１切替器５５、第２切
替器５６をそれぞれｄ側、ｂ側とし、加算演算器２９の
出力を目標速度設定信号５１ａに追従させ、所定の速度
に到達した時点で第１および第２切替器５５゜５６をａ
側、ａ側へ戻し、これにより積分器２８は目標速度設定
信号５１ａの値を初期値として積分を開始できる。

（実施例） 以下、本発明による給水制御装置の一実施例を第１図お
よび第２図を参照して説明する。なお、第４図と同一部
分には同一符号を付して示し説明を省略する。

第１図において、原子炉１から電動弁５に至る分岐ライ
ンの途中には、原子炉１内の圧力を検出する主蒸気圧力
検出器５０が設けられており、ここで検出された主蒸気
圧力信号５０ａは目標速度設定器５１に入力され、ここ
では主蒸気圧力信号５０ａと流量設定器２５から出力さ
れる設定流量信号２５ａとを演算し、積分演算器２８の
追従信号としての目標速度設定信号５１ａを追従偏差演
算器５３へ出力する。

一方、偏差演算器２６と比例演算器２７、積分演算器２
８との間には第１切替器５５が組込まれており、この第
１切替器５５の接点すは追従偏差演算器５３へ接続され
ている。また、加算演算器２９と目標速度設定演算器３
１との間には第２切替器５６が組込まれており、この第
２切替器５６の接点ｄは目標速度設定信号５１ａの信号
線に接続されている。

比例演算器２７および積分演算器２８への入力信号は、
流量偏差信号２６ａ又は追従偏差信号５３ａのいずれか
であり、これは第１切替器５５により選択される。ここ
で、タービンの昇速中は目標ランプ信号４１ａが設定速
度信号３１ａとなり、これに従ってタービン９が昇速さ
れる。この時、第２切替器５６はｄ側になっており、目
標速度信号２９ａには目標速度設定信号５１ａが与えら
れる。同時に第１切替器５５はｂ側になっており、加算
演算器２９の出力は目標速度設定信号５１、　ａとバラ
ンスしている。目標ランプ信号４１ａが目標速度信号２
９ａより大きくなると、目標速度設定演算器３１は速度
制御演算器３２へ目標速度信号を出力すると共に、第１
切替器５５、第２切替器５６をそれぞれａ、　　ｃ側へ
切替える。

この時点から、流量偏差信号２６ａによる流量制御の状
態となる。この時、タービン９の回転数は所定の流量を
流せる回転数となっており、流量偏差信号２６ａは非常
に小さく、また積分演算器２８の初期値は加算演算器２
９の出力が目標速度設定信号５１ａとバランスする値と
なっており、この値から流量偏差信号２６ａの積分を開
始する。

したがって、流量制御に当って大きな外乱となることは
なく、安定した流量制御へ移行することが可能となる。

第２図に示すように、時間零の時点ｔ。で起動指令が発
せられたとすると、時点ｔ１でタービン９の起動が開始
し、その速度は速度曲線Ｃ３に従って急速に上昇する。

しかし、目標ランプ信号４１ａにより蒸気加減弁７が制
御されているので、目標ランプ特性線Ｃ４に従って」二
昇して行く。その後、目標ランプ特性線Ｃ４と目標速度
設定信号５１ａのラインとが交わる点Ｑを過ぎると、回
転数は目標速度設定信号５１ａに従って制御されること
になり、ポンプの必要量が確保される。

〔発明の効果〕

以上説明しんように本発明によれば、タービン起動から
安定運転に至るまでの時間を短縮でき、かつ起動に伴う
突発的な加速を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による給水制御装置の一実施例を示すブ
ロック図、第２図は第１図の装置によるタービン起動特
性を示す特性線図、第３図は原子炉発電システムにおけ
る従来の原子炉隔離時冷却系の系統図、第４図は従来の
原子炉隔離時冷却系における給水制御装置のブロック図
、第５図は第４図の装置による従来のタービン起動特性
を示す特性線図である。 １・・・原子炉、７・・・蒸気加減弁、９・・・蒸気タ
ービン、１６・・・給水ポンプ、】７・・・油ポンプ、
２０・・・流量設定器、２７・・、・速度演算器、２８
・・・積分演算器、２９・・・加算演算器、３１・・・
目標速度設定演算器、３２・・・速度制御演算器、３８
・・・ランプ信号発生器、５０・・・主蒸気圧力検出器
、５１・・・目標速度設定器、５５・・・第１切替器、
５６・・・第２切替器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 ５ａ 涜　１　図 佑５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り駆
   動される蒸気タービンと、この蒸気タービンにより駆動
   され、前記蒸気加減弁への制御油を供給する油ポンプお
   よび前記蒸気源への冷却水を供給する給水ポンプと、起
   動指令に基づいて前記給水ポンプ流量が所定流量となる
   よう前記蒸気タービンをランプ関数に従って速度制御す
   る速度制御器と、前記給水ポンプの吐出流量と設定流量
   とを比較しポンプ流量が所定流量になるよう前記蒸気タ
   ービンを制御する流量制御器とを備えた給水制御装置に
   おいて；前記蒸気源の蒸気圧力を検出する圧力検出器と
   、ここで検出された蒸気圧力に基づいて前記蒸気タービ
   ンの目標回転数を設定する目標速度設定器と、前記速度
   制御器からの信号で前記蒸気タービンが制御されている
   とき前記流量制御器からの信号を前記目標速度設定器か
   らの信号に追従させる手段と、前記蒸気タービンが前記
   目標回転数に到達したとき前記追従を解除し前記蒸気タ
   ービンを前記流量制御器からの信号による制御に切替え
   る手段とを備えたことを特徴とする給水制御装置。