JPS6380005A

JPS6380005A - 原子力発電所のタ−ビン制御装置

Info

Publication number: JPS6380005A
Application number: JP61223616A
Authority: JP
Inventors: Mitsugi Nakahara; 貢中原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-24
Filing date: 1986-09-24
Publication date: 1988-04-11

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、原子力発電所のタービン制御装置に係り、特
に、沸騰水型原子炉の原子炉圧力変動及び原子炉水位変
動の抑制に好適なタービン制御装置に関する。

〔従来の技術〕

原子力発電所のタービン制御装置として、電力系統の事
故時のタービン蒸気加減弁及びタービンバイパス弁の関
度制御に関する例が、特開昭６１−５８９０３号公報「
原子炉のタービン制御装置」に開示されている。

すなわち、第４図において原子炉１で発生した蒸気は、
タービン蒸気加減弁２を介してタービン３へ導びかれ、
タービン３を回転させ、これにより発電器７で電気エネ
ルギーを発生する。タービン３を回転させた蒸気は、復
水器４で水となり、給水ポンプ５により再び原子炉１に
戻される。タービンバイパス弁６は、発電器７が接続さ
れている電力系統８の負荷変動による周波数変動を抑制
する際に原子炉１の余剰蒸気を排出する機能をもつ。ま
た、原子炉１あるいは電力系統８の異常による原子炉１
の圧力上昇を抑制する等の機能をもつ。

圧力検出器１１で検出された原子炉圧力信号Ｓ１と設定
圧力信号Ｓ２との偏差信号である圧力偏差信号Ｓ３は、
圧力制御器１２の入力信号となる。圧力制御器１２は、
圧力調定率、及び、進み遅れ補償に従った演算により、
全蒸気流量要求信号Ｓ４を出力する。他方、タービン速
度信号Ｓ５と設定速度信号Ｓ６との偏差信号である速度
偏差信号Ｓ７は、速度制御器１３の入力信号となる。

速度制御器１３は、速度調定率に従った演算により速度
制御器出力信号８７１を出力する。全蒸気流量要求信号
Ｓ４と速度制御器出力信号Ｓ７１に負荷設定信号Ｓ８を
加算した負荷要求信号Ｓ９は、低値選択回路１４により
比較され、いずれか低い値を示す信号が加減弁開度要求
信号Ｓ１４として出力される。通常、負荷設定信号Ｓ８
は全蒸気流量要求信号Ｓ４より負荷設定バイアス相当だ
け高値であることから、低値選択回路１４は全蒸気流量
要求信号Ｓ４を選択し１Ｍ子炉圧力を一定化する圧力優
先制御を行う。また、タービン加減弁開度要求信号５１
４と全蒸気流量要求信号Ｓ４及びチャタリング防止用バ
イアス信号Ｂ２に基づいて、タービンバイパス弁開度要
求信号５１５１が得られる。

負荷要求信号Ｓ９と全蒸気流量要求信号Ｓ４及び負荷設
定バイアス信号Ｂ２に基づいた負荷要求誤差信号Ｓ１０
は、再循環流量制御系１０に入力され、再循環ポンプ９
の回転数を制御する。これにより、炉心流量を変えるこ
とができ、ｙＸ子炉出力を制御するすることができる。

タービン加減弁開度要求信号５１４は、加減弁開度検出
器１７の出力信号である加減弁開度信号８１７との偏差
による加減弁サーボ駆動信号５１４１となり、加減弁サ
ーボ１５に入力され、タービン蒸気加減弁２の開度を制
御する。また、全蒸気流量要求信号Ｓ４と加減弁開度信
号Ｓ１７及びバイアス信号Ｂ３に基づいた補正タービン
バイパス弁開度要求信号Ｓ１６は、タービンバイパス弁
開度要求信号Ｓ１５とともに、高値選択回路１８の入力
信号となる。通常、タービン加減弁開度要求信号Ｓ１４
と加減弁開度信号５１７は等しいことから、また負荷設
定バイアス信号Ｂ２よりバイアス信号Ｂ３が大となるよ
うに設定することから、高値選択回路１８はタービンバ
イパス弁開度要求信号Ｓ１５を選択し、バイパス弁サー
ボ駆動信号ビンバイパス弁６の開度を制御する。

電力系統８に落雷等の事故が発生した場合は、事故箇所
を電力系統８から一時分離し、事故復旧後再び電力系統
８に接続する操作を行う。この時電力系統８の負荷の分
離及び接続により、タービン速度信号Ｓ５は一担上昇し
た後、事故復旧操作により２〜３秒後には定常値に復帰
することになる。これに伴い、負荷要求信号Ｓ９が負荷
設定信号Ｓ８の負荷設定バイアス信号以上に減少すると
、低値選択回路１４は負荷要求信号Ｓ９を選択し、ター
ビン加減弁開度要求信号５１４として出力する。ここで
、負荷要求信号Ｓ９の変化が急速であると加減弁サーボ
１５がその構造上の制約等により充分追従できないため
、タービン加減弁開度要求信号３１４に対して、加減弁
開度信号８１７は一致しない、このため、高値選択回路
１８の入力信号であるタービンバイパス弁開度要求信号
Ｓ１５と、補正タービンバイパス弁開度要求信号Ｓ１６
すなわち、負荷要求信号Ｓ９の変動に伴うタービンバイ
パス弁開度要求信号Ｓ１５と補正タービンバイパス弁開
度要求信号Ｓ１６の入力に基づい、　　て高値選択回路
１８は、バイパス弁サーボ駆動信号５１５２を出力する
。この時、タービンバイパス弁６はタービン蒸気加減弁
２と比較してその応答速度が速いことから、バイパス弁
サーボ駆動信号５１５２に対して充分追従することがで
きる。

このため、バイパス弁サーボ駆動信号５１５２は、ター
ビンバイパス弁６の開度とみなすことができる。

このようなタービン蒸気加減弁２とタービンバイパス弁
６の弁開度制御により、電力系統８の事故の発生による
負荷の減少に伴うタービン速度信号Ｓ５の上昇に対して
、タービン蒸気加減弁２の開度を減少してタービン３へ
流入する蒸気流量を減少させる。同時に、タービンバイ
パス弁６の関度を増加させ、原子炉１の余剰蒸気を復水
器４に排出する。また、事故復旧による負荷の増加に伴
うタービン速度信号Ｓ５の下降に対しては、減少したタ
ービン蒸気加減弁２の開度を増加させ、タービンバイパ
ス弁６の開度をタービン蒸気加減弁２の開度の増加に応
じて減少させる。このようなタービン蒸気加減弁２とタ
ービンバイパス弁６の協調的な開度制御により、従来タ
ービン蒸気加減弁２とタービンバイパス弁６の弁開度特
性の違いに基づいて発生していた原子炉１の圧力上昇を
抑制することができる。また、原子炉圧力変動に伴う中
性子束の大幅な上昇も抑制することができる。

また、電力系統の負荷の急変時におけるタービン蒸気加
減弁とタービンバイパス弁の関度制御に関して特開昭６
０−２５６０９８号公報［原子炉圧力制御装置」に述べ
られている。この例では、タービンバイパス弁開度要求
信号の開方向及び閉方向動作の変化率が、タービン蒸気
加減弁の動作速度を超える場合は、タービンバイパス弁
開度要求信号の動作変化率をタービンバイパス弁動作制
限器により、タービン蒸気加減弁の動作変化率程度に制
限している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

原子炉のタービン制御装置は、電力系統の事故時にター
ビン蒸気加減弁とタービンバイパス弁の弁開度特性の違
いに基づいて発生していた原子炉圧力上昇を抑制するた
めに、タービンバイパス弁の閉方向動作に対して、ター
ビン蒸気加減弁の弁動作特性に一致させた弁開度制御を
行なっている。

しかし、タービンバイパス弁の開方向動作に基づく原子
炉圧力の下降に対する考慮がないために、原子炉水位上
昇によるタービントリップの可能性があった。また、タ
ービン蒸気加減弁とタービンバイパス弁の弁開度制御が
完全には協調していないため、原子炉圧力が変動し、さ
らに、中性子束が変動する問題があった。

また、原子炉圧力制御装置のタービンバイパス弁動作制
限器は、その構成が複雑となる間層があった。

本発明の目的は、タービン蒸気加減弁の弁動作特性によ
り、タービンバイパス弁の開方向及び閉方向の弁動作を
制御することにより、原子炉圧力の変動を抑制し、これ
により中性子束変動及び原子炉水位変動を抑制する、タ
ービン制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

電力系統の事故のように、急速な負荷変動が発生した場
合に、タービン蒸気加減弁の弁動作特性により、タービ
ンバイパス弁の開方向及び閉方向の弁開度を制御するた
めに、タービン蒸気加減弁の加減弁開度信号、及び、タ
ービン速度制御器の出力信号と負荷設定信号との加算信
号である負荷要求信号とに基づき、タービンバイパス弁
の開度を制御するための修正負荷要求信号を得る手段を
採用した。

〔作用〕

タービン蒸気加減弁の関度信号及びタービン速度制御器
の出力信号と負荷設定信号との加算信号である負荷要求
信号とに基づいて得られた修正負荷要求信号は、タービ
ン加減弁開度要求信号と加減弁開度信号が一致いている
場合は、負荷要求信号と等しい。タービン加減弁開度要
求信号と加減弁開度信号が一致していない場合は、加減
弁開度′信号と等しくなるようにする。これにより、全
蒸気流量要求信号と修正負荷要求信号を入力とする低値
選択回路の出力であるタービン蒸気加減弁開度要求信号
が修正負荷要求信号を選択した場合は、タービンバイパ
ス弁の開度はタービン蒸気加減弁の動作特性により制御
されることになる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図、第２図によリ、詳細
に説明する。

第１図において、第４図の従来例と異なっているのは以
下の部分である。すなわち、速度制御器１３の出力信号
である速度制御器出力信号Ｓ７１は、負荷設定信号Ｓ８
と加算され負荷要求信号Ｓ９となる。関数発生器１５６
からの出力信号である加減弁開度信号Ｓ１３と負荷要求
信号Ｓ９との偏差は、加減弁開度偏差信号Ｓｌｌとなる
。この加減弁開度偏差信号Ｓｌｌと負荷要求信号との偏
差が、修正負荷要求信号８１２となる。低値選択回路１
４は、修正負荷要求信号Ｓ１２及び圧力制御器１２の出
力である全蒸気流量要求信号Ｓ４を入力とし、タービン
加減弁開度要求信号Ｓ１４を出力する。タービン加減弁
開度要求信号Ｓ１４は、関数発生器１５５を経て加減弁
サーボ１５に入力され、タービン蒸気加減弁２の開度を
制御する。また、全蒸気流量要求信号Ｓ４とタービン加
減弁開度要求信号Ｓ１４及びチャタリング防止用バイア
ス信号Ｂ２に基づいた、タービンバイパス弁開度要求信
号Ｓ１５はバイパス弁サーボ１６に入力され、タービン
バイパス弁６の開度を制御する低値選択回路１４の出力であるタービン加減弁開度要求
信号Ｓ１４は、関数発生器１５５により補正された後、
ピストン位置検出器１５４の出力信号５１３１と偏差が
とられる。この偏差信号は、加減弁サーボ増幅器で増幅
され、加減弁サーボ弁１５２に伝えられる。加減弁サー
ボ弁１５２は、増幅された偏差信号に基づいて加減弁油
圧シリンダー５３のピストンを作動させる。加減弁油圧
シリンダー５３のピストンに結合されたタービン蒸気加
減弁２は、ピストンの移動に伴って開閉する。

ピストン位置検出器１５４の出力信号５１３１は、関数
発生器１５６により補正され、加減弁開度信号Ｓ１３と
なる。加減弁開度検出器とみなすことができるピストン
位置検出器１５４の出力信号５１３１が、加減弁サーボ
１５の構造等の制約により利用できない場合は、別にタ
ービン蒸気加減弁２の開度検出器を設け、この加減弁開
度検出器の出力信号に適当な補正処理を施すことにより
。

加減弁信号Ｓ１３として使用する。

第１図において、低値選択回路１４が圧力制御器１２の
出力である全蒸気流量要求信号Ｓ４を選択し、タービン
蒸気加減弁開度要求信号８１４として出力している場合
は、タービンバイパス弁開度要求信号Ｓ１５は、加減弁
開度信号Ｓ１３とは無関係であり、タービンバイパス弁
は閉じたままである。これに対し、低値選択回路１４が
負荷要求信号Ｓ９と加減弁開度信号Ｓ１３とに基づいた
、修正負荷要求信号Ｓ１２を選択し、タービン蒸気加減
弁開度要求信号Ｓ１４として出力している場）は、ター
ビン蒸気加減弁開度要求信号Ｓ１４と加減弁開度信号Ｓ
１３とは、はぼ等しくなる。このため、全蒸気流量要求
信号Ｓ４とタービン蒸気加減弁開度要求信号８１４及び
チャタリング防止用バイアス信号Ｂ２に基づいたタービ
ンバイパス弁開度要求信号Ｓ１５は、加減弁開度信号Ｓ
１３により制御される。

電力系統８の事故により、短時間に負荷の分離及び接続
操作が行なわれた場合のタービン蒸気加減弁２及びター
ビンバイパス弁６の応答の一例を第２図に示す。電力系
統８の負荷の増減に伴い、速度制御器出力信号Ｓ７１が
第２図のように変化した場合、タービン蒸気加減弁２の
動作特性とみなすことができる加減弁開度信号Ｓ１３に
従って、タービンバイパス弁６の動作が制御されるため
、タービン蒸気加減弁２とタービンバイパス弁６の動作
特性は、はぼ等しくなる。

タービン蒸気加減弁２とタービンバイパス弁６の動作特
性がほぼ等しくなることにより、原子炉１で発生した蒸
気は、タービン蒸気加減弁２とタービンバイパス弁６と
により協調的にその流れが制御されるため、原子炉１の
圧力変動はほとんど発生しない。また、これにより中性
子束及び原子炉水位の変動を抑制することができる。

以上は、タービン蒸気加減弁２の容量とタービンバイパ
ス弁６の容量が等しい場合である。タービンバイパス弁
６の容量がタービン加減弁２の容量の、例えば、２５％
であるような場合は、タービン蒸気加減弁２の開閉に伴
う蒸気流量を吸収するため、タービン蒸気加減弁開度要
求信号８１４を四倍した信号と全蒸気流量要求信号Ｓ４
とに基づいて、タービンバイパス弁開度要求信号Ｓ１５
を得ることになる。

第３図は、本発明の原子力発電所のタービン制御装置の
その他の実施例である。第１図と異なる部分は、圧力制
御器１２の出力である全蒸気流量要求信号Ｓ４とチャタ
リング防止用バイアス信号Ｂ２及び加減弁開度信号Ｓ１
３とに基づいた。修正バイパス弁開度要求信号５１５３
によりタービンバイパス弁６の動作を制御している点で
ある。

すなわち、タービンバイパス弁６の開方向及び閉方向の
動作は、タービン蒸気加減弁２の動作特性である加減弁
開度信号Ｓ１３により制御されることになる。これによ
り、急速な負荷変動に伴うタービン蒸気加減弁２及びタ
ービンバイパス弁６の゛動作、原子炉圧力は、第２図の
ような応答を示すことになる。また、原子炉１の圧力が
タービン蒸気加減弁２の動作速度以上に急速に上昇した
場合は、全蒸気流量要求信号Ｓ４と加減弁開度信号Ｓ１
３とが一致せず、タービン蒸気加減弁２．及び。

タービンバイパス弁６の応答により原子炉圧力の安定化
が図れる。

本発明の原子力発電所のタービン制御装置では。

タービン蒸気加減弁の動作速度と比較してタービンバイ
パス弁の動作速度が速い場合に有効となる。

タービン蒸気加減弁の動作速度がタービンバイパス弁の
動作速度と比較して速くすることができる場合には、タ
ービンバイパス弁開度信号とタービンバイパス弁開度要
求信号との偏差信号及びタービン蒸気加減弁開度要求信
号に基づいた修正タービン加減弁開度要求信号により、
タービン蒸気加減弁の開度制御を行う、これにより、タ
ービンバイパス弁開度信号によりタービン蒸気加減弁の
開度制御を行うことができ、第３図と同様な効果が得ら
れる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービン蒸気加減弁とタービンバイパ
ス弁の動作特性をほぼ等しくすることができる。これに
より、電力系統の負荷の増減によるタービン蒸気加減弁
及びタービンバイパス弁の協調動作において、原子炉圧
力の変動を、抑えることができる。また、原子炉水位及
び中性子束の変動も抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原子力発電所のタービン制御装置の
一実施例の系統図、第２図は、本発明の応答特性図、第
３図は１本発明の他の実施例の系統図、第４図は、ター
ビン制御装置の従来例の系統図、第５図は、従来例にお
ける応答特性図である。１・・・原子炉、２・・・タービン蒸気加減弁、３・・
・タービン、４・・・復水器、５・・・給水ポンプ、６
・・・タービンバイパス弁、７・・・発電機、８・・・
電力系統、１２・・・圧力制御器、１３・・・速度制御
器、１４・・・低値選択回路、１５・・・加減弁サーボ
、１６・・・バイパス井サーボ、Ｓ４・・・全蒸気流量
要求信号、Ｓ９・・・負荷要求信号、Ｓ１１・・・加減
弁開度偏差信号、３１２・・・修正負荷要求信号、８１
３・・・加減弁。

Claims

【特許請求の範囲】１、原子炉圧力信号に基づいて原子炉圧力を制御する圧
力制御器と、タービン速度信号に基づいてタービン速度
を制御する速度制御器と、前記圧力制御器と前記速度制
御器及びタービン蒸気加減弁の開度検出器の出力信号に
基づいて前記タービン蒸気加減弁及びタービンバイパス
弁の開度を制御する手段とを備えた原子炉圧力制御装置
において、前記速度制御器の出力信号と負荷設定信号との加算信号
である負荷要求信号と前記開度検出器の出力信号とに基
づいて前記タービンバイパス弁の開度を制御する手段を
設けたことを特徴とする原子力発電所のタービン制御装
置。２、前記圧力制御器の出力信号である全蒸気流量要求信
号と前記開度検出器の出力信号とに基づいて、前記ター
ビンバイパス弁の開度を制御する手段を設けたことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の原子力発電所のタ
ービン制御装置。