JPS6364758B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸気バイパス装置に係り、特に原子力
発電プラント等において用いられるタービンバイ
パスシステムの弁テストを行うに好適な蒸気バイ
パス装置に関する。

一般に、原子力発電プラントにおいては、系統
の事故等による負荷しや断時に蒸気タービン側の
出力と発電機側の出力のアンバランスを検知し
て、蒸気タービン入口に設けられた加減弁を急閉
する。同時に、加減弁の上流側よりタービンをバ
イパスしてコンデンサに直接蒸気を流すバイパス
ラインの入口に設けられたバイパス弁を急開し
て、原子炉から送り出される蒸気をタービンを通
さずにバイパスラインを通してコンデンサに送り
込む。これは、加減弁急閉により閉じ込められた
蒸気をバイパスラインに流すことによつて原子炉
に与える影響を緩和ないしは無くして原子炉を保
護するためである。この様なバイパスシステムを
設けることによつて、事故が原子炉以外の系統側
で生じた場合には、原子炉をスクラム、つまり緊
急停止させることなく、原子炉側は連続運転さ
せ、系統の事故が修復された後にタービンを直ち
に起動することを可能としている。併せて、加減
弁の急閉時における原子炉の炉圧の上昇を防ぎ、
原子力発電プラントの信頼性を高めるという効果
もある。

しかしながら、この様なバイパスシステムにお
いては、加減弁急閉時にバイパス弁のステイツク
等の故障によつてバイパス弁が急開しない場合、
原子炉の圧力が上昇して燃料棒過熱による破損等
重大な事故をひき起こす恐れがある。この様な事
故を防ぐためには、定期的にバイパス弁の開閉テ
ストを行ない、ステイツク防止と弁作動の確認を
行う必要がある。

ところで、バイパス弁は通常複数個の弁で構成
されているが、今ｎ個の弁で全負荷時の蒸気流量
をバイパスして流し得るバイパスシステムを想定
する。かかるバイパスシステムでは、弁テストの
際に１弁毎に作動を確認するにしても蒸気がバイ
パスラインに流れ込むことになるため、１弁全開
すると主タービンの全負荷の１／ｎだけタービン
出力が減少し負荷変動を起こすこととなる。ま
た、蒸気が急速に弁下流路に流れ込むため、弁テ
ストを実施する毎にバイパス弁に多大な熱応力が
発生し、熱疲労の防止のために作動テストの回数
に制限が設けられることになる。また、バイパス
弁の下流側配管もテストの回数が重なるとエロー
ジヨンが発生し易くなり、更にコンデンサもバイ
パスラインからの蒸気の流入によつて悪影響を受
ける。一方、弁テスト時にバイパスラインを流れ
る蒸気は全くの損失となり、無駄が多い。

従つて、本発明の目的は上記従来技術の欠点を
除去し、バイパス弁の作動テスト時においても蒸
気がバイパス弁下流に流れ込むのを防ぎ、タービ
ン側の出力に影響を与えることなくバイパス弁の
熱応力の発生を防ぎ、バイパス弁下流配管やコン
デンサの保護を可能とし、更に弁テスト時に負荷
しや断等が発生して加減弁が急閉してもバイパス
弁が通常の機能を発揮して原子炉に影響を与えな
い様な保護動作を行うことを可能ならしめた蒸気
バイパス装置を提供するにある。

以下、図面に従つて本発明を更に詳細に説明す
る。

第１図は本発明の一実施例に係る蒸気バイパス
装置のシステム図で、同図中１は蒸気を発生する
原子炉、２は原子炉１から蒸気を導出する蒸気
管、３は蒸気管２からライン４、主蒸気止め弁
６、加減弁７を介して蒸気を供給されるタービ
ン、２２はタービン３によつて駆動される発電
機、８はタービン３の排気を凝縮するコンデン
サ、５は蒸気管２から蒸気をバイパスさせるバイ
パスライン、１０₁〜１０_N+1はバイパスライン５
に複数個設けられたテスト用弁、１１₁〜１１_N+1
はテスト用弁１０₁〜１０_N+1に直列に複数個設け
られたバイパス弁、９₁〜９_N+1はバイパス弁１１
_１〜１１_N+1のコンデンサ８側に設けられたライ
ン、１１３₁〜１１３_N+1はライン９₁〜９_N+1に設
けられた複数個の減圧減温装置、１２₁〜１２_N+1
はそれぞれテスト用弁１０₁〜１０_N+1に対応して
設けられ、これらを駆動する駆動部、１３₁〜１
３_N+1はそれぞれバイパス弁１１₁〜１１_N+1に対
応して設けられ、これらを駆動する駆動部、２３
は発電機２２の出力信号ライン、２４はタービン
３の出力信号ライン、２１は信号ライン２３と２
４の各信号の状態を検出して動作するパワーロー
ドアンバランスリレー、２５はパワーロードアン
バランスリレー２１から出力される急開信号ライ
ン、２６はパワーロードアンバランスリレー２１
から出力される弁テスト停止信号ライン、１５は
弁テスト開始信号ライン、１８は主蒸気止め弁前
圧力信号ライン、１４は駆動装置１２₁〜１２_N+1
及び駆動装置１３₁〜１３_N+1に対してそれぞれ弁
開度要求信号を信号ライン１９₁〜１９_N+1及び信
号ライン２０₁〜２０_N+1を介して出力する制御装
置、１６₁〜１６_N+1はテスト用弁１０₁〜１０_N+1
の弁開度信号ライン、１７₁〜１７_N+1はバイパス
弁１１₁〜１１_N+1の弁開度信号ラインである。

第２図は第１図の制御回路１４の構成を示すブ
ロツク図で、同図中２７は信号ライン１５，２
６，１６₁〜１６_N+1，１７₁〜１７_N+1からの信号
に基き弁開度要求信号を信号ライン１９₁〜１９_N
＋１及び２０₁〜２０_N+1に送出するテスト装置、２
９はテスト用弁１０₁〜１０_N+1の弁開度信号ライ
ン１６₁〜１６_N+1からの信号に基いてバイパス信
号を信号ライン３０に送出するバイパス発生装
置、３１は信号ライン１８からの主蒸気止め弁前
圧力信号に対する目標値の信号ライン、２８₁〜
２８_N+1は各バイパス系統毎に設定される複数個
の信号ライン毎に対応して設けられた接点、３２
_１〜３２_Nは接点２８₁〜２８_N+1に対応する信号ラ
インの中のＮ本のラインに対応してバイパス信号
を与えるための信号ラインである。

各図を通じて明らかな如く、原子炉１の出口に
は蒸気管２が設置され、タービン３につづくライ
ン４とタービン３をバイパスするライン５に分岐
される。ライン４には緊急時に蒸気をしや断する
ための主蒸気止め弁６及び蒸気流入量を制御する
加減弁７が設置されている。タービン３の排気は
コンデンサ８に導出される。バイパスライン５は
Ｎ＋１本のライン９₁〜９_N+1に分岐され、各ライ
ン９₁〜９_N+1の入口にはそれぞれテスト用弁１０
_１〜１０_N+1と各バイパス弁１１₁〜１１_N+1が直列
に設置され、その下流には減圧減温装置１１３₁
〜１１３_N+1が設けられコンデンサ８に接続して
いる。各テスト用弁１０₁〜１０_N+1は各駆動部１
２₁〜１２_N+1に、各バイパス弁は各駆動部１３₁
〜１３_N+1にて駆動される。制御装置１４は、弁
テスト開始信号、テスト用弁開度信号、バイパス
開度信号及び主蒸気止め弁前圧力信号をそれぞれ
信号ライン１５，１６₁〜１６_N+1，１７₁〜１７_N
＋１，１８を通じて入力され、各テスト用弁１０₁
〜１０_N+1及び各バイパス弁１１₁〜１１_N+1にそ
れぞれ弁開度要求信号を信号ライン１９₁〜１９_N
＋１、２０₁〜２０_N+1を介して送出する。また、パ
ワーロードアンバランスリレー２１は信号ライン
２３からの発電機２２の出力信号と信号ライン２
４からのタービン３の出力信号を入力信号とし
て、各バイパス弁１１₁〜１１_N+1に対して制御信
号１４を介して急開信号を信号ライン２５を介し
て送出すると共に、制御信号１４に弁テスト停止
信号を信号ライン２６を介して送出する。

一方、第２図に示す如く、テスト装置２７は、
弁テスト開始信号、各テスト用弁開度信号、各バ
イパス弁開度信号及び弁テスト停止信号をそれぞ
れ信号ライン１５，１６₁〜１６_N+1，１７₁〜１
７_N+1及び２６を介して入力され、各テスト用弁
１０₁〜１０_N+1及びバイパス弁１１₁〜１１_N+1に
弁開度要求信号をそれぞれ信号ライン１９₁〜１
９_N+1，２０₁〜２０_N+1を介して送出する。また、
テスト装置２７は各信号ラインの接点２８₁〜２
８_N+1に接点オンオフ信号を送る。バイアス発生
装置２９は各テスト用弁１０₁〜１０_N+1の弁開度
信号を信号ライン１６₁〜１６_N+1を介して入力さ
れ、制御信号ラインの１つに信号ライン３０から
のバイアス信号を送る作用を有する。制御装置１
４は主蒸気止め弁前圧力信号１８を介して入力さ
れ、信号ライン３１からの目標値との偏差信号に
よつて各バイパス弁１１₁〜１１_N+1に弁開度要求
信号を信号ライン２０₁〜２０_N+1を介して送出す
る。各信号ラインのうちＮ本の信号ライン３２₁
〜３２_Nについてはそれぞれに対応したバイアス
信号が加えられる。

かかる構成において、次にその作用、動作を説
明する。

通常運転時においては、各バイパス弁１１₁〜
１１_N+1は全閉であり、バイパスライン９₁〜９_N+
１のＮ＋１個の各テスト用弁１０₁〜１０_N+1のう
ちＮ個は全開、１個が全閉となつている。いま、
説明の便宜上テスト用弁１０₁〜１０_N+1の中でこ
れが全閉しているラインを９_N+1とし、ダミーの
ラインと呼ぶことにする。

さて、原子炉１より発生した蒸気は蒸気管２を
通り、全開された主蒸気止め弁６を通り、加減弁
７にて流量制御されてタービン３に供給され、こ
れを駆動してコンデンサ８に入る。この様な運転
状態において負荷しや断が発生すると、パワーロ
ードアンバランスリレー２１はタービン３の出力
信号２４と信号ライン２３からの発電機２２の出
力信号のアンバランスを検知して各バイパス弁１
１₁〜１１_Nを急開するべく、信号ライン２５に急
開信号を出力する。その結果、バイパス弁１１₁
〜１１_Nが全開してタービン３を流れていた全蒸
気はＮ個のバイパス弁１１₁〜１１_Nに全て吸収さ
れる。その後、主蒸気止め弁前圧信号を信号ライ
ン１８を介して入力している制御装置１４によつ
て主蒸気止め弁入口圧力が制御される。通常、バ
イパス弁１１₁〜１１_Nは制御性の観点から第３図
の特性図に示す如く圧力偏差信号に対してシーケ
ンシヤルに弁が開く。つまり、圧力偏差信号が小
さい時は第１弁のみが開き、偏差信号が大きくな
るにつれて第２弁〜第Ｎ弁とバイパス弁が開く様
に設定される。この様なシーケンシヤルオープン
にするために、各バイパス弁１１₁〜１１_N毎に対
応する各信号ラインには、信号ライン３２₁〜３
２_Nを通じてバイアス信号が与えられており、信
号ライン２０₁〜２０_Nに圧力偏差に応じて順次弁
開度要求信号を出力するように構成される。

一方、バイパス弁１１₁〜１１_N+1の弁テストに
際しては、弁テスト指令信号が信号ライン１５を
通じてテスト装置２７に入力されるが、その結
果、最初にテスト用弁１０_N+1が全閉しているダ
ミーのバイパスライン９_N+1のバイパス弁１１_N+1
に全開、全閉の作動信号を送り、その作動の確認
がなされる。このバイパス弁１１_N+1の全開、全
閉の弁開度信号を信号ライン１７_N+1を介して入
力して、テスト装置２７はテスト用弁１０_N+1に
開信号を送り全開させる。このテスト用弁１０_N+
１の信号ライン１６_N+1からの全開信号を入力とし
てテスト装置２７は第１弁のバイパス弁１１₁の
信号ラインに設けられた接点２８₁をオフにし、
ダミーのラインの接点２８_N+1をオンにする。こ
の時、信号ライン１６_N+1からの開度要求信号を
入力としてバイアス発生装置２９は第１弁に信号
ライン３２₁から加えられているバイアス信号と
同等のバイアス信号を信号ライン３０を通じてダ
ミーのラインに送る。かかる動作によつて、第１
弁の機能をダミーのライン９_N+1のバイパス弁１
１_N+1がもつことになる。この時、第１のバイパ
ス弁１１₁は接点２８₁がオフになつているため、
外部からの負荷しや断信号、つまり信号ライン２
５からの急開信号や信号ライン１８からの主蒸気
止め弁前圧力信号によつては作動しない。次に、
テスト装置２７はライン９₁のテスト用弁１０₁を
全閉し、この全閉信号１６₁を入力としてバイパ
ス弁１１₁に全開、全閉を表わす開度要求信号を
信号ライン２０₁を介して送りその作動を確認す
る。この弁の全開、全閉の様子を信号ライン１７
_１からの弁開度信号に基いて確認した後、テスト
装置２７は信号ライン１９₁から弁開度要求信号
を出力してライン９₁のテスト用弁１０₁を全開さ
せる。このテスト用弁１０₁の全開状態を信号ラ
イン１６₁からの弁開度信号で確認したテスト装
置２７は、第１の信号ラインの接点２８₁をオン
にして、次に第２の信号ラインの接点２８₂をオ
フにする。また、バイアス発生装置２９は第１の
テスト用弁１０₁の全開状態を信号ライン１６₁か
らの弁開度信号にて確認し、ダミーの信号ライン
に第２弁のバイアス信号と同等のバイアス信号を
信号ライン３０を通じて送出する。

かかる動作を通じて、ライン９₂のバイパス弁
１１₂の機能をダミーのライン９_N+1のバイパス弁
１１_N+1がもつことになる。またバイパス弁１１₂
は信号ライン２５から負荷しや断信号が入つても
接点２８₂がオフになつているために開かない。
次に、テスト装置２７はライン９₂のバイパス弁
１１₂に全開、全閉を指示する弁開度要求信号を
信号ライン２０₂を通じて送り、その作動を信号
ライン１７₂からの弁開度信号により確認する。

以下、同様にして順次弁テストを行ない、第Ｎ
のライン９_Nのバイパス弁１１_Nの全開、全閉の作
動確認後、ライン９_Nのテスト用弁１０_Nを全開
し、その全開状態を信号ライン１６_Nからの弁開
度信号で確認した後に、テスト装置２７は接点２
８_Nをオンにし、ダミーのライン９_N+1の信号ライ
ンの接点２８_N+1をオフにする。また、バイアス
発生装置２９は第１のラインの信号ライン３３₁
に供給されるバイアスに相当するバイアス信号を
発生し、これを信号ライン３０に供給する。同時
に、ダミーのライン９_N+1のテスト用弁１０_N+1を
全閉させる。

以上説明した一連の経過を経てバイパス弁のテ
ストが完了し、通常の運転状態に戻る。そして、
このテストの間中バイパスライン５には少しも蒸
気が流れないので、負荷変動を伴うことなく、ま
た蒸気を無駄にすることなくバイパス弁のテスト
を行うことができる。また、この弁テストの最中
に負荷しや断が発生しても、弁テストの停止を指
示する信号が信号ライン２６からテスト装置に入
り、その状態で弁テストは停止される。一方、弁
テストの最中は如何なる状態においてもダミーの
バイパス弁がテスト中の弁の代行機能を果たすの
で、弁テスト中においてもバイパスライン５とし
ては通常の運転状態におけると全く同じ役割を果
たす。更に、バイパス弁テストのために、実際に
蒸気が流れないため、バイパス弁に熱応力を生じ
ることもなく、またバイパス系に熱疲労を生じる
こともない。このため、バイパス弁テストに係る
制約条件が大幅に緩和される。

以上述べた如く、本発明によれば、バイパス弁
の前にテスト用弁を設けることにより、バイパス
弁のテスト時においてもバイパスラインに蒸気が
流れ込むのを防ぎ、従つてタービン側の負荷変動
及びテスト時にバイパスラインを流れる蒸気の損
失をなくし、バイパス弁の熱応力の発生、バイパ
ス弁下流配管のエロージヨン等を防ぐことが可能
となり、更にダミーのバイパスラインを設けてテ
スト中の弁の代行をさせる様に構成したので、弁
テスト中においてもバイパスラインとして全く通
常の機能を持たせることを可能ならしめた新規の
蒸気バイパス装置を得ることが出来るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る蒸気バイパス
装置のシステム図、第２図は第１図の制御回路の
構成を示すブロツク図、第３図は第１図の蒸気バ
イパス装置の動作を説明する特性図である。 １……原子炉、３……タービン、６……主蒸気
止め弁、７……加減弁、１０₁〜１０_N+1……テス
ト用弁、１１₁〜１１_N+1……バイパス弁、１４…
…制御装置、２１……パワーロードアンバランス
リレー、２７……テスト装置、２９……バイアス
発生装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気源から負荷をバイパスする複数個のバイ
   パスラインと、前記バイパスラインと並設される
   テスト用バイパスラインと、前記バイパスライン
   及びテスト用バイパスラインに設けられたバイパ
   ス弁と、前記バイパス弁に直列に介挿されるテス
   ト弁と、前記バイパスラインの１つに対応するバ
   イパス弁の開閉テストを行うに際して、当該バイ
   パス弁に直列の前記テスト弁を閉じると共にテス
   ト用バイパスラインのバイパス弁にテスト中のバ
   イパス弁の代用制御信号を与える制御装置とから
   なることを特徴とする蒸気バイパス装置。