JP2002071870A

JP2002071870A - 給水タービン制御装置

Info

Publication number: JP2002071870A
Application number: JP2000263058A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Hoshi; 弘幸星; Yukio Furukawa; 幸雄古川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba System Technology Corp
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-12

Abstract

(57)【要約】【課題】冗長構成された速度検出器や制御回路等の一
方の系統に異常が発生しても常に適切な給水制御が継続
できるようにする。【解決手段】２重に冗長化された制御回路４０（４０
ａ，４０ｂ）の出力が入力されて、これらのいずれか一
方の信号を選択出力する制御信号選択回路５０との間に
異常検出切替回路８０を設ける。この異常検出切替回路
８０は、切替器８１，８２及び図示しない異常診断器に
より構成されている。そして、例えば異常診断器が制御
回路４０ａに異常があると診断した場合、切替器８１を
動作させて、制御回路４０ｂからの信号が制御信号選択
回路５０の２入力端子にそれぞれ入力されるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉隔離時冷却
系等における冗長化された回路の一つに異常が発生して
も、常に正常な回路からの信号に基づき給水タービンの
制御が行えるようにした給水タービン制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】今日、原子力発電プラントにおいては、
原子炉に冷却水を送り炉心冷却等を行うために給水系が
設けられている。

【０００３】ところが、何らかの理由により主タービン
復水器を水源とする給水系からの冷却水の喪失が発生す
る場合があり、このような場合には原子炉の隔離が行な
われる。しかし、かかる事態が発生しても原子炉に冷却
水を送って炉心冷却及び炉水位維持を図る必要がある。

【０００４】そこで、格納容器内における原子炉の補助
設備として原子炉隔離時冷却系（以下、ＲＣＩＣと呼
ぶ）システムが設けられている。なお、以下の説明では
原子炉隔離時冷却系を例に説明するが、原子炉非隔離時
冷却系（ＨＰＩＣ）についても同様の説明ができること
を敢て付言する。

【０００５】図６はＲＣＩＣの構成を説明するための図
で、原子炉格納容器１内に原子炉２が設けられ、原子炉
２内で発生した蒸気は主蒸気ライン３から取出される。

【０００６】この主蒸気ライン３は途中で分岐し、その
先には電動弁４、蒸気止弁５及び蒸気加減弁６が順次接
続されてなるＲＣＩＣ蒸気ライン７が設けられて、蒸気
がＲＣＩＣタービン８に導かれるようになっている。

【０００７】そして、この蒸気によりＲＣＩＣタービン
８を駆動し、その後原子炉２に付設された圧力制御プー
ル９に戻る。

【０００８】一方、主蒸気ライン３は、原子炉格納容器
１内で逃安全弁１０を介して圧力制御プール９に分岐接
続されている。

【０００９】また、原子炉２への給水は給水ライン１１
を介して行われる。

【００１０】ＲＣＩＣタービン８の駆動軸には、復水貯
蔵タンク１２から原子炉２に冷却水を供給するＲＣＩＣ
ポンプ１３とＲＣＩＣタービン８に油を供給する油ポン
プ１４が連結されている。

【００１１】このように構成されたＲＣＩＣは、原子力
発電所において原子炉２への給水停止等が発生して原子
炉２が隔離された際に、原子炉水位が低下すると電動弁
４を開弁し全開状態で待機している蒸気止弁５及び蒸気
加減弁６を介してＲＣＩＣタービン８に原子炉蒸気を供
給することにより、当該ＲＣＩＣタービン８を起動す
る。

【００１２】これによりＲＣＩＣポンプ１３が駆動され
て、復水貯蔵タンク１２から原子炉２に冷却水が供給さ
れ、また油ポンプ１４によりＲＣＩＣタービン８に油が
供給されるようになっている。

【００１３】このような緊急時においては速やかに所定
流量の冷却水を原子炉２に供給しなければならないた
め、給水タービン制御装置はＲＣＩＣ起動信号を受信す
るとＲＣＩＣタービン８を可能な限り速やかに起動し、
かつ、安定運転に入るように制御しなければならない。

【００１４】図７は、給水タービン制御装置の機能概要
を説明する図で、ＲＣＩＣタービン８の回転速度を検出
する速度検出器３０（３０ａ，３０ｂ）、中央制御室等
に設けられた主制御回路２０からの給水制御指令Ｓ１、
起動指令Ｓ２及び速度検出器３０からの速度信号Ｓ３，
Ｓ４が入力して所定の演算処理を行い出力する制御回路
４０（４０ａ，４０ｂ）、該制御回路４０からの信号を
選択する制御信号選択回路５０、該制御信号選択回路５
０からの信号を蒸気加減弁６の動作信号とする電油変換
器６０等を有している。

【００１５】制御回路４０は、起動制御回路４１（４１
ａ，４１ｂ）、低値選択回路４２（４２ａ，４２ｂ）、
速度信号選択回路４４（４４ａ，４４ｂ）、偏差演算器
４５（４５ａ，４５ｂ）、速度制御回路４６（４６ａ，
４６ｂ）等を有している。

【００１６】なお、速度検出器３０（３０ａ，３０ｂ）
及び制御回路４０（４０ａ，４０ｂ）は、２重冗長構成
となっており、それぞれの回路構成は同じである。そこ
で、以下の説明では、特にこれらを区別する必要がある
場合を除き総括番号を付して説明する。例えば、制御回
路４０、起動制御回路４１のように記載する。

【００１７】起動制御回路４１は、起動指令Ｓ２に基づ
き時間に比例して増大するランプ信号を生成して起動時
の起動速度指令Ｓ５（Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ）として低値選択
回路４２に出力する。

【００１８】このとき、低値選択回路４２には主制御回
路２０から給水制御指令Ｓ１が入力しており、当該低値
選択回路４２ではこの給水制御指令Ｓ１と起動速度指令
Ｓ５とを比較して低い値の信号を選択して偏差演算器４
５に出力する。

【００１９】先に述べたように、起動速度指令Ｓ５はラ
ンプ信号であり、給水制御指令Ｓ１は一定値信号である
ので、低値選択回路４２から出力される信号は当初起動
速度指令Ｓ５であり、所定時間が経過すると給水制御指
令Ｓ１となる。

【００２０】一方、速度信号選択回路４４には、２つの
速度検出器３０ａ，３０ｂからの速度信号Ｓ３，Ｓ４が
入力し、これらのうち高値又は低値のいづれか一方の信
号が選択されて偏差演算器４５に出力される。

【００２１】これにより、偏差演算器４５には低値選択
回路４２からの信号と速度信号選択回路４４からの信号
とが入力し、これらの信号の偏差が当該偏差演算器４５
で求められて速度制御回路４６に出力される。

【００２２】そして、速度制御回路４６は、偏差演算器
４５からの信号に基づき加減弁６を制御する加減弁制御
指令を生成して制御信号選択回路５０に出力する。

【００２３】制御信号選択回路５０は、予め設定された
条件で速度制御回路４６ａ及び速度制御回路４６ｂの信
号を選択して電油変圧器６０に出力して、当該電油変圧
器６０で蒸気加減弁６の開閉度指令に変換されて当該蒸
気加減弁６が開閉される。

【００２４】これにより蒸気加減弁６の開閉度は、起動
から所定時間までは起動制御回路４１からの起動速度指
令Ｓ５のランプ信号の特性に応じて制御されて、その開
閉度に応じた量の原子炉蒸気がＲＣＩＣタービン８に供
給される。

【００２５】そして、所定時間経過すると（給水流量が
目標値に到達すると）、それ以降は低値選択回路４２に
より給水制御指令Ｓ１が選択されて蒸気加減弁６の開閉
度が一定し、これによりＲＣＩＣタービン８に供給され
る原子炉蒸気の量も一定して当該ＲＣＩＣタービン８が
定常運転状態になる。

【００２６】なお、制御信号選択回路５０で制御回路４
ａと制御回路４ｂとから出力される信号のうちどの信号
を選択するかは、システムの初期設定で設定される。例
えば、２つの入力値のうち高値の信号を選択するように
設定される。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では冗長構成された速度検出器３０や制御回路４の一
方に異常が生じた場合、以下のような不都合が発生する
問題があった。

【００２８】即ち、制御信号選択回路５０が低値選択に
設定されている場合に、一方の制御回路４０に異常が生
じて出力がダウンスケールすると、制御信号選択回路５
０は当該異常が発生した制御回路４０からの信号を選択
してしまう。

【００２９】また逆に、制御信号選択回路５０が高値選
択に設定されている場合に、一方の制御回路４０に異常
が生じて出力がアップスケールすると、当該異常が発生
した制御回路４０からの信号が選択されてしまう。

【００３０】また、速度検出器３０からの速度信号に信
号突変が生じたり、当該信号を伝える信号線が断線した
りする場合が想定されるが、かかる場合に速度信号選択
回路４４が低値選択に設定されていると断線等によりダ
ウンスケールした方の速度信号が選択されてしまう。

【００３１】逆に、速度信号選択回路４４が高値選択に
設定されていると、突変等によりアップスケールした方
の速度信号が選択されてしまう。

【００３２】このように、設定条件により異常信号が選
択されて、当該異常信号に基づきＲＣＩＣタービン８の
制御が行われてしまう場合が生じて、適切な給水制御の
継続が困難となる。

【００３３】そこで、本発明は、冗長構成された速度検
出器や制御回路等の一方の系統に異常が発生しても常に
適切な給水制御が継続できるようにした給水タービン制
御装置を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、同一回路の冗長要素が２
以上設けられて冗長化されてなる回路から出力される各
冗長要素の出力信号を選択して出力する信号選択装置を
備えて、当該信号選択装置からの信号に基づき給水ター
ビンが駆動制御される給水タービン制御装置において、
各冗長要素に異常がないか否かを診断して診断信号を出
力する異常診断手段と、当該異常診断手段が特定の冗長
要素に異常があると診断した際には、当該異常が診断さ
れた冗長要素からの信号を信号選択装置に入力させない
ようにする切替手段とを設けて、冗長構成された速度検
出器や制御回路等の一方の系統に異常が発生しても常に
適切な給水制御が継続できるようにしたことを特徴とす
る。

【００３５】請求項２にかかる発明は、切替手段が、異
常が診断された冗長要素からの信号を信号選択装置に入
力させないようにする際に、当該異常が診断された冗長
要素からの信号を正常な冗長要素からの信号に置換える
ようにして、冗長構成された速度検出器や制御回路等の
一方の系統に異常が発生しても常に適切な給水制御が継
続できるようにしたことを特徴とする。

【００３６】請求項３にかかる発明は、切替手段が、異
常が診断された冗長要素からの信号を信号選択装置に入
力させないようにする際に、当該異常が診断された冗長
要素からの信号をダミーの信号に置換えるようにして、
冗長構成された速度検出器や制御回路等の一方の系統に
異常が発生しても常に適切な給水制御が継続できるよう
にしたことを特徴とする。

【００３７】請求項４にかかる発明は、信号選択装置が
複数の信号のうち最も大きな信号を選択するように設定
されている場合には、ダミー信号は想定される値の最小
値に設定され、また当該信号選択装置が複数の信号のう
ち最も小さい信号を選択するように設定されている場合
には、ダミー信号は想定される値の最大きい値に設定さ
れて、冗長構成された速度検出器や制御回路等の一方の
系統に異常が発生しても常に適切な給水制御が継続でき
るようにしたことを特徴とする。

【００３８】請求項５にかかる発明は、切替手段が、診
断信号に基づき自動又は手動で動作し、また復帰するよ
うにして、冗長構成された速度検出器や制御回路等の一
方の系統に異常が発生しても常に適切な給水制御が継続
できるようにし、また信頼性を高めたことを特徴とす
る。

【００３９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。なお、これまで説明した構成と同一構成に
関しては説明を適宜省略する。

【００４０】図１は、本実施の形態にかかる給水タービ
ン制御装置の機能概要を説明する図で、これまで説明し
た速度検出器３０、制御回路４０、制御信号選択回路５
０、電油変圧器６０等を有し、さらに異常検出切替回路
８０を有している。

【００４１】また、制御回路４もこれまで説明した起動
制御回路４１（４１ａ，４１ｂ）、低値選択回路４２
（４２ａ，４２ｂ）、速度信号選択回路４４（４４ａ，
４４ｂ）、偏差演算器４５（４５ａ，４５ｂ）、速度制
御回路４６（４６ａ，４６ｂ）等を有している。

【００４２】なお、速度検出器３０（３０ａ，３０ｂ）
及び制御回路４０（４０ａ，４０ｂ）は、２重冗長構成
となっており、それぞれの回路構成は同じであり、これ
までと同様に特にこれらを区別する必要がある場合を除
き総括番号を付して説明する。

【００４３】この異常検出切替回路８０は、切替器８
１，８２及び図示しない異常診断器を有して、当該異常
診断器が制御回路４０（４０ａ，４０ｂ）の一方に異常
あると診断すると、その制御回路４０からの信号が制御
信号選択回路５０に入力しないようにする。

【００４４】なお、切替器８１，８２は図１において矢
印方向に独立動作し、これにより制御信号選択回路５０
に入力する信号を切換えるようになっている。

【００４５】例えば、異常診断器が制御回路４０ａに異
常があると診断した場合、切替器８１を動作させる。こ
れにより切替器８１は図１に示すように一点鎖線の状態
となり、制御回路４０ｂからの信号が制御信号選択回路
５０の２入力端子にそれぞれ入力される。

【００４６】従って、制御信号選択回路５０が高値又は
低値のいずれに設定されていても異常が発生した制御回
路４０ａからの信号が制御信号選択回路５０に入力して
いないので常に適切な給水制御が継続できるようになり
信頼性が向上する。

【００４７】なお、切替器８１，８２は、診断結果信号
に基づき自動的に動作させてもよく、無論手動で動作さ
せても良い。

【００４８】また、異常検出切替回路８０としては主制
御回路２０又は制御回路４０自身が定期的に診断を行
い、その診断方法は特定の信号を入力させたときの出力
から判断したり、ソフトウエア的に判断したりする方法
が可能である。

【００４９】加えて、制御回路４０の異常が一過的なも
ので、その後回復する場合がある。このような場合に
は、自動復帰又は手動復帰できるようにすることが好ま
しいことは言うまでもない。

【００５０】次に、本発明の第２の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構
成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００５１】本実施の形態では、冗長構成されている速
度検出器の一方に異常が生じた場合に、当該異常な速度
検出器３０からの速度信号が選択されないように正常な
速度信号のみを速度信号選択回路４４に入力させる異常
検出切替回路を設けたものである。

【００５２】即ち、図２に示すように、速度検出器３０
と速度信号選択回路４４との間に異常検出切替回路８４
が設けられている。この異常検出切替回路８４には、切
替器８５（８５ａ，８５ｂ），８６（８６ａ，８６ｂ）
が設けられると共に図示しない異常診断器が設けられて
いる。

【００５３】そして、速度検出器３０の一方に異常を検
出すると、異常な速度検出器３０からの速度信号が速度
信号選択回路４４に入力しないようにしている。

【００５４】例えば、異常診断器が速度検出器３０ａに
異常があると診断すると、切替器８５（８５ａ、８５
ｂ）を動作させ、速度検出器３０ｂに異常があると診断
すると、切替器８６（８６ａ、８６ｂ）を動作させる。

【００５５】これにより、正常な速度検出器３０からの
速度信号のみが速度信号選択回路４４に入力されるよう
になるので、異常のある速度検出器３０からの信号が選
択されることがなくなり、常に適切な給水制御が継続で
きて信頼性が向上する。

【００５６】この場合も切替器８５，８６の動作は診断
結果信号に基づき自動的に、又は手動で動作させてもよ
く、異常検出切替回路８４としては主制御回路２０又は
制御回路４０自身が定期的に診断を行い、その診断方法
は特定の診断信号を入力させたときの出力から判断した
り、ソフトウエア的に判断したりする方法が可能であ
る。

【００５７】なお、速度検出器３０の異常内容は異常診
断器の診断内容に依存して決り、速度検出器３０本体の
異常のみならず信号線の断線や信号の突変等の異常も含
まれる。

【００５８】加えて、速度検出器３０の異常が一過的な
もので、その後回復する場合もあるので、自動復帰又は
手動復帰できる構成にすることが好ましい。

【００５９】次に、本発明の第３の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構
成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００６０】上記実施の形態においては、制御回路又は
速度検出器の一方に異常が検出されると、正常な制御回
路又は速度検出器からの信号のみを制御信号選択回路又
は速度信号選択回路に入力させるようにした。

【００６１】これに対し、本実施の形態では、異常が検
出されると、それの出力を予め設定された上限値又は下
限値のダミー信号に置換えるようにしたものである。

【００６２】即ち、図１及び図２に示す構成に対して、
図３及び図４に示す構成として、ダミー信号出力器８
３，８７を設けている。

【００６３】図３に示す構成の場合には、例えば異常診
断器が制御回路４０ａに異常があると診断した場合、切
替器８１を動作させる。これによりダミー信号出力器８
３からの信号が制御回路４０ａからの信号に置き換わり
制御信号選択回路５０に入力するようになる。

【００６４】このとき、制御信号選択回路５０が高値選
択に設定されている場合にはダミー信号出力器８３の出
力は下限値に設定され、逆に低値選択に設定されている
場合にはダミー信号出力器８３の出力は上限値に設定し
ておく。

【００６５】これにより、制御信号選択回路５０は当該
ダミー信号出力器８３からの信号を選択することなく、
正常な制御回路４０からの信号を選択するようになっ
て、常に適切な給水制御が継続できて信頼性が向上す
る。

【００６６】同様に、図４に示す構成の場合には、例え
ば異常診断器が速度検出器３０ａに異常があると診断し
た場合、切替器８５ａを動作させる。これによりダミー
信号出力器８７からの信号が速度検出器３０ａからの信
号に置き換わり速度信号選択回路４４に入力するように
なる。

【００６７】このとき、速度信号選択回路４４が高値選
択に設定されている場合にはダミー信号出力器８７の出
力は下限値に設定され、逆に低値選択に設定されている
場合にはダミー信号出力器８７の出力は上限値に設定し
ておくことは先の場合と同様である。

【００６８】これにより、速度信号選択回路４４は当該
ダミー信号出力器８７からの信号を選択することなく、
正常な速度検出器３０からの信号を選択するようになっ
て、先に述べた実施の形態と同様の効果を得ることが可
能になる。

【００６９】次に、本発明の第４の実施の形態を図を参
照して説明する。なお、これまで説明した構成と同一構
成に関しては同一符号を用いて説明を適宜省略する。

【００７０】これまでの実施の形態では、冗長化されて
いる速度検出器３０又は制御回路４０の一方に異常が発
生するとした場合について説明した。即ち、第１の実施
の形態においては制御回路４０ａ又は制御回路４０ｂの
いずれかに異常が発生した場合について説明し、第２の
実施の形態においては速度検出器３０ａ又は速度検出器
３０ｂのいずれかに異常が発生した場合について説明し
た。

【００７１】しかし、現実にはこのように一方のみに異
常が発生すると限定することはできない。このような一
般的な場合についても対応するためには、図５に示すよ
うに図１及び図２に示す構成を合成した構成とすること
が好ましい。

【００７２】無論、図３と図４に示す様な構成を合成し
ても良いことは言うまでもない。

【００７３】図５のような構成にすることにより、速度
検出器３０で異常が検出された場合には異常検出切替回
路８４が動作し、制御回路４０で異常が検出された場合
には異常検出切替回路８０が動作して、信頼性をより向
上させることが可能になる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
冗長要素に異常がないか否かを診断して診断信号を出力
する異常診断手段と、当該異常診断手段が特定の冗長要
素に異常があると診断した際には、当該異常が診断され
た冗長要素からの信号を信号選択装置に入力させないよ
うにする切替手段とを設けたので、冗長構成された速度
検出器や制御回路等の一方の系統に異常が発生しても常
に適切な給水制御が継続できるようになり信頼性が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の説明に適用される
給水タービン制御装置の制御ブロック図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態の説明に適用される
給水タービン制御装置の制御ブロック図である。

【図３】本発明の第３の実施の形態の説明に適用される
給水タービン制御装置の制御ブロック図である。

【図４】図３に代る構成の給水タービン制御装置の制御
ブロック図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態の説明に適用される
給水タービン制御装置の制御ブロック図である。

【図６】従来の技術の説明に適用される原子炉の給水系
統を示す図である。

【図７】従来の技術の説明に適用される給水タービン制
御装置の制御ブロック図である。

【符号の説明】

２０主制御回路３０速度検出器４０制御回路４４（４４ａ，４４ｂ）速度信号選択回路５０制御信号選択回路８０，８４異常検出切替回路８１，８２，８５（８５ａ，８５ｂ），８６（８６ａ，
８６ｂ）切替器８３，８７ダミー信号出力器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古川幸雄東京都府中市晴見町二丁目24番地の１東芝システムテクノロジー株式会社内Ｆターム(参考） 2G075 AA03 BA12 CA18 CA24 CA27 DA02 EA01 FA20 FB04 FB08 FC04 GA17 GA18 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同一回路の冗長要素が２以上設けられて
冗長化されてなる回路から出力される各冗長要素の出力
信号を選択して出力する信号選択装置を備えて、当該信
号選択装置からの信号に基づき給水タービンが駆動制御
される給水タービン制御装置において、前記各冗長要素に異常がないか否かを診断して診断信号
を出力する異常診断手段と、当該異常診断手段が特定の冗長要素に異常があると診断
した際には、当該異常が診断された冗長要素からの信号
を前記信号選択装置に入力させないようにする切替手段
とを設けたことを特徴とする給水タービン制御装置。
【請求項２】前記切替手段が、異常が診断された冗長
要素からの信号を前記信号選択装置に入力させないよう
にする際に、当該異常が診断された冗長要素からの信号
を正常な冗長要素からの信号に置換えるようにしたこと
を特徴とする請求項１記載の給水タービン制御装置。
【請求項３】前記切替手段が、異常が診断された冗長
要素からの信号を前記信号選択装置に入力させないよう
にする際に、当該異常が診断された冗長要素からの信号
をダミーの信号に置換えるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の給水タービン制御装置。
【請求項４】前記信号選択装置が複数の信号のうち最
も大きな信号を選択するように設定されている場合に
は、前記ダミー信号は想定される値の最小値に設定さ
れ、また当該信号選択装置が複数の信号のうち最も小さ
い信号を選択するように設定されている場合には、前記
ダミー信号は想定される値の最大きい値に設定されてい
ることを特徴とする請求項３記載の給水タービン制御装
置。
【請求項５】前記切替手段が、前記診断信号に基づき
自動又は手動で動作し、また復帰するようにしたことを
特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の給水ター
ビン制御装置。