JP2011180013A - System and method for operating feed water system in nuclear power plant - Google Patents

System and method for operating feed water system in nuclear power plant Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a feed water operation system which attains a stable and continuous plant operation, even when there is a trip of a low-pressure condensate pump 2 during a thermal output improved operation. <P>SOLUTION: When a normal operation function 22 of stand-by machines of condensate pumps is actuated, three pumps of low-pressure condensate pumps 2 to 4 and high-pressure condensate pumps 8 to 10 go into operation. The suction pressure of feed water pumps 12 and 13 for driving turbines in a normal operation rises in comparison with the time when the normal operation function 22 of the stand-by machines of the condensate pumps is not actuated ( state with two pumps working). Even in case of a trip of the low-pressure condensate pump 2, moreover, the degree of the degradation in the suction pressure of the feed water pumps 12 and 13 for driving the turbines is lower than that when the normal operation function 22 of the stand-by machines of the condensate pumps does not actuate. The suction pressure of the feed water pump 13 for driving the turbines is never lower than the trip set point, and there is no risk that the pump 13 for driving the turbines is in a danger for automatic stop. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は原子力発電所の給水運用システムに係わり、特に既設原子力発電所の熱出力向上運転における給水運用システムに関する。   The present invention relates to a water supply operation system of a nuclear power plant, and more particularly to a water supply operation system in a heat output improvement operation of an existing nuclear power plant.

原子力発電所の給水運用システムは、復水器で凝縮された復水を復水ポンプ、給水ポンプを経由して原子炉へ供給するよう構成されている。一般に、復水ポンプは、低圧復水ポンプ(常用2台と予備1台の並列ポンプ群)と、高圧復水ポンプ(常用2台と予備1台の並列ポンプ群)で構成される。高圧復水ポンプは低圧復水ポンプの下流側に設置される。低圧復水ポンプは1台当り50%の容量を持つ。高圧復水ポンプは1台当り50%の容量を持つ。給水ポンプは、タービン駆動給水ポンプ2台と予備機である電動機駆動給水ポンプ2台とで構成される。タービン駆動給水ポンプは1台当り50%の容量を持ち、電動機駆動給水ポンプは1台当り25%の容量を持つ。   The water supply operation system of a nuclear power plant is configured to supply condensate condensed by a condenser to a nuclear reactor via a condensate pump and a water supply pump. In general, the condensate pump is composed of a low-pressure condensate pump (a group of two regular pumps and one spare pump) and a high-pressure condensate pump (a group of two regular pumps and one spare pump). The high pressure condensate pump is installed downstream of the low pressure condensate pump. Each low-pressure condensate pump has a capacity of 50%. Each high-pressure condensate pump has a capacity of 50%. The feed water pump is composed of two turbine-driven feed water pumps and two motor-driven feed water pumps which are spare machines. Turbine-driven water pumps have a capacity of 50% per unit, and motor-driven water pumps have a capacity of 25% per unit.

このような給水運用システムにおいて、低圧復水ポンプ2台と高圧復水ポンプ2台とタービン駆動給水ポンプ2台の運転中にトラブルが発生し、復水ポンプ(たとえば低圧復水ポンプ)の1台がトリップし、もう一方の復水ポンプ1台が運転継続する場合、上流側と下流側のポンプ間に運転台数のアンバランスが発生し、結果として下流側に設置された給水ポンプの吸込圧力が低下する。給水ポンプの吸込圧力が低下すると、ポンプの有効吸込水頭が低下し、キャビテーションが発生する可能性がある。キャビテーション発生はポンプ故障の原因になる。   In such a water supply operation system, a trouble occurs during operation of two low-pressure condensate pumps, two high-pressure condensate pumps, and two turbine-driven feed water pumps, and one of the condensate pumps (for example, a low-pressure condensate pump). Trips and one of the other condensate pumps continues to operate, there is an imbalance in the number of units operating between the upstream and downstream pumps. As a result, the suction pressure of the water supply pump installed downstream is descend. When the suction pressure of the feed water pump decreases, the effective suction head of the pump decreases and cavitation may occur. Cavitation can cause pump failure.

このようなキャビテーション発生を防止するために、原子力発電所の給水運用システムはインターロック機能を設けている(例えば、特許文献1)。インターロック機能は、上流側ポンプの運転台数が下流側ポンプの運転台数より少ないといった運転台数のアンバランスを検知し、下流側ポンプを自動停止させた後、各ポンプ予備機を上流側から順次起動させる。例えば、低圧復水ポンプの1台がトリップし、もう一方の低圧復水ポンプ1台が運転継続する場合、低圧復水ポンプの運転台数が1台に対し、高圧復水ポンプ、タービン駆動給水ポンプの運転台数は各2台となり、運転台数のアンバランスが生じることから、高圧復水ポンプ1台とタービン駆動給水ポンプ1台を自動停止し、低圧復水ポンプ予備機を起動させた後、順次高圧復水ポンプ予備機を起動させ、電動機駆動給水ポンプ2台を起動させるような、制御を行う。なお、インターロック機能は、高圧復水ポンプの1台がトリップした場合、高圧復水ポンプの運転台数が1台に対し、タービン駆動給水ポンプの運転台数は2台となり、運転台数のアンバランスが生じることから、タービン駆動給水ポンプ1台を自動停止し、高圧復水ポンプ予備機を起動させた後、順次電動機駆動給水ポンプ2台を起動させるような、制御を行う。   In order to prevent the occurrence of such cavitation, the water supply operation system of a nuclear power plant is provided with an interlock function (for example, Patent Document 1). The interlock function detects an imbalance of the number of operating pumps, such as the number of upstream pumps operating less than the number of downstream pumps, automatically stops the downstream pumps, and then starts each pump spare unit sequentially from the upstream side. Let For example, when one of the low-pressure condensate pumps trips and the other low-pressure condensate pump continues to operate, the number of low-pressure condensate pumps operated is one high-pressure condensate pump, turbine-driven feed water pump. Since there will be two operating units each, and there will be an imbalance in the number of units in operation, one high-pressure condensate pump and one turbine-driven feed water pump are automatically stopped, and after starting the low-pressure condensate pump spare machine, Control is performed such that the high-pressure condensate pump spare machine is activated and two motor-driven feed water pumps are activated. The interlock function means that when one of the high-pressure condensate pumps trips, the number of operating high-pressure condensate pumps is one, whereas the number of turbine-driven feed pumps that operate is two, and the number of operating units is unbalanced. Therefore, after one turbine-driven feed water pump is automatically stopped and a high-pressure condensate pump spare machine is started, control is performed such that two motor-driven feed water pumps are sequentially started.

このようなインターロック機能作動時において、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ1台の吸込圧力が過渡的に低下する。すなわち、2台運転中の低圧復水ポンプのうち何らかの理由で低圧復水ポンプの1台がトリップした場合、インターロック機能作動時において下流側の高圧復水ポンプ1台とタービン駆動給水ポンプ1台が自動停止する。夫々の予備機が順次起動するまでの間、過渡的に1台運転状態となった低圧復水ポンプを流れる流量は運転台数減少により増加するため、運転を継続する低圧復水ポンプ揚程が低下し、その結果、高圧復水ポンプの吸込圧力が低下する。更に、過渡的に1台運転状態となった高圧復水ポンプを流れる流量は運転台数減少により増加するため、運転を継続する高圧復水ポンプ揚程が低下し、その結果、給水ポンプの吸込圧力が低下する。   During such an interlock function operation, the suction pressure of one turbine-driven feed water pump that continues to operate is transiently reduced. That is, if one of the two low-pressure condensate pumps is tripped for some reason, one high-pressure condensate pump on the downstream side and one turbine-driven feed water pump when the interlock function is activated. Automatically stops. The flow through the low-pressure condensate pumps that have been transiently operated by one unit is increased by the decrease in the number of operating units until each spare unit is started up sequentially, so the head of the low-pressure condensate pump that continues to operate decreases. As a result, the suction pressure of the high-pressure condensate pump decreases. Furthermore, since the flow rate flowing through the high-pressure condensate pump that has been transiently operated by one unit increases due to a decrease in the number of operating units, the head of the high-pressure condensate pump that continues to operate decreases, and as a result, the suction pressure of the feed water pump decreases. descend.

一方、タービン駆動給水ポンプは、その吸込圧力が所定のトリップ設定値を下回ると、ポンプ保護のため自動停止する。原子力発電所の給水運用システムは、後述する定格出力運転時において、インターロック機能作動時にタービン駆動給水ポンプの吸込圧力が低下しても、所定のトリップ設定値を下回らないように、プラント設計段階で諸元が設定されている。これにより、低圧復水ポンプの1台がトリップし、インターロック機能が作動した場合でも、原子炉熱出力を下げることなくプラント運転を安定して継続できる。   On the other hand, when the suction pressure falls below a predetermined trip set value, the turbine-driven feed water pump automatically stops to protect the pump. At the time of rated output operation, which will be described later, the nuclear power plant water supply operation system is designed at the plant design stage so that even if the suction pressure of the turbine-driven water supply pump drops when the interlock function is activated, it does not fall below the specified trip set value. Specifications are set. Thereby, even if one of the low-pressure condensate pumps trips and the interlock function is activated, the plant operation can be stably continued without lowering the reactor heat output.

ところで、既設原子力発電所を有効利用することを企図して、既存の原子力発電所の設備改造を行うことにより、原子炉の熱出力向上運転が検討されている(例えば、非特許文献1)。既存の原子力発電所は、定格出力(100%出力)運転を前提に、各設備の諸元が設定されていた。このような既存の原子力発電所において、熱出力向上(例えば定格の110%出力)運転を行おうとすると、出力増加に連動して、給水システムは給水流量を増加させる必要がある。   By the way, an attempt is made to effectively utilize an existing nuclear power plant, and an operation of improving the heat output of a nuclear reactor has been studied by remodeling the existing nuclear power plant (for example, Non-Patent Document 1). In the existing nuclear power plant, the specifications of each facility were set on the assumption of rated output (100% output) operation. In such an existing nuclear power plant, if it is attempted to improve the heat output (for example, 110% of the rated output), the water supply system needs to increase the water supply flow rate in conjunction with the increase in output.

特昭63−271005号公報Japanese Patent Publication No. 63-271005

経済産業省総合資源エネルギー調査会原子力安全・保安院原子炉安全小委員会原子炉熱出力向上ワーキンググループ第1回配布資料1−1Ministry of Economy, Trade and Industry Comprehensive Resource and Energy Study Group Nuclear Safety and Security Agency Nuclear Safety Safety Subcommittee Reactor Thermal Power Improvement Working Group 1st Handout 1-1

一般にポンプは、給水流量が増加するとポンプの出入口圧力差である揚程が低下するポンプ特性を有する。   In general, a pump has a pump characteristic that a head, which is a difference in pressure between the inlet and outlet of the pump, decreases as the feed water flow rate increases.

熱出力向上運転時に給水流量が増加した場合、ポンプ特性に従い、低圧復水ポンプの揚程が低下し、低圧復水ポンプ下流に設置されている高圧復水ポンプの吸込圧力が低下する。また、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプの揚程が低下する。その結果、更に下流側に設置されている給水ポンプの吸込圧力が熱出力向上前(定格出力運転時)と比べて低下する。   When the feed water flow rate increases during the heat output improvement operation, the head of the low pressure condensate pump is lowered according to the pump characteristics, and the suction pressure of the high pressure condensate pump installed downstream of the low pressure condensate pump is lowered. In addition, the head of the high-pressure condensate pump decreases according to the pump characteristics. As a result, the suction pressure of the water supply pump installed further downstream is reduced as compared with that before the heat output is improved (during rated output operation).

低圧復水ポンプの1台がトリップし、インターロック機能が作動すると、運転を継続するタービン駆動給水ポンプ1台の吸込圧力が過渡的に低下することは、前述したとおりである。   As described above, when one of the low-pressure condensate pumps trips and the interlock function is activated, the suction pressure of one turbine-driven feed water pump that continues to operate decreases transiently.

定格出力(100%出力)運転時においては、インターロック機能作動時にタービン駆動給水ポンプの吸込圧力が低下しても、所定の設定値を下回らないように、諸元が設定されている。運転を継続するタービン駆動給水ポンプは、自動停止することはない。   During rated output (100% output) operation, the specifications are set so that even if the suction pressure of the turbine-driven feed water pump decreases during the interlock function operation, it does not fall below a predetermined set value. The turbine-driven feed water pump that continues to operate does not automatically stop.

しかし、熱出力向上運転時においては、インターロック機能作動前の給水ポンプの吸込圧力が定格出力運転時と比べて低下しているため、インターロック機能が作動し、運転を継続するタービン駆動給水ポンプ1台の吸込圧力がさらに低下すると、所定の設定値を下回り、運転を継続するタービン駆動給水ポンプは、自動停止するおそれがある。   However, during the heat output improvement operation, the suction pressure of the water supply pump before the interlock function is activated is lower than that during the rated output operation, so the interlock function is activated and the turbine-driven water supply pump continues to operate. When the suction pressure of one unit further decreases, the turbine-driven feed water pump that continues to operate below a predetermined set value may automatically stop.

2台のタービン駆動給水ポンプが停止すると、原子炉への給水が停止する、いわゆる全給水喪失となる可能性がある。全給水喪失事象そのものは、安全解析の事故事象として評価されており原子炉の安全に対しては対策がとられているが、プラント稼働率に影響することになる。   When the two turbine-driven feed water pumps are stopped, there is a possibility that so-called total feed water loss will occur. The total water loss event itself is evaluated as an accident event in the safety analysis and measures are taken for the safety of the reactor, but it will affect the plant availability.

このような課題の対応策として、復水ポンプの高揚程型への取り替えや、復水ポンプの追設も考えられるが、既設原子力発電所を有効利用するという趣旨に反し、プラント経済の観点から好ましくない。   As countermeasures for such problems, replacement of the condensate pump with a high head type and additional installation of a condensate pump are conceivable. However, contrary to the purpose of effectively using the existing nuclear power plant, from the viewpoint of the plant economy. It is not preferable.

本発明の目的は、既設原子力発電所の熱出力向上運転中に復水ポンプ1台がトリップした場合でもプラント運転を安定して継続できる原子力発電所の給水運用システムを提供することにある。   The objective of this invention is providing the water supply operation system of the nuclear power plant which can continue a plant operation stably, even when one condensate pump trips during the heat output improvement operation of the existing nuclear power plant.

(1)上記目的を達成するために、本発明は、蒸気を凝縮する復水器と、復水器で凝縮された復水を昇圧し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される復水ポンプと、この復水ポンプの下流側に設置され、復水ポンプの吐出水を更に昇圧して原子炉へ送水し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される給水ポンプと、この復水ポンプとこの給水ポンプとを制御する制御手段とを備え、この制御手段は、前記復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、前記復水ポンプと前記給水ポンプの運転台数のアンバランスを検知して前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記給水ポンプ予備機を自動起動させるインターロック機能を有する原子力発電所の給水運用システムにおいて、前記制御手段は、熱出力向上運転時において、前記復水ポンプ予備機を常時運転させる復水ポンプ予備機常時運転機能を有する。   (1) In order to achieve the above object, the present invention includes a condenser that condenses steam, and condensate condensed in the condenser, and includes a plurality of regular machines and spare machines, Condensate pumps arranged in parallel, and installed downstream of the condensate pump, further boosting the discharge water of the condensate pump and feeding it to the reactor, including a plurality of regular machines and spare machines, A water supply pump arranged in parallel, and a control means for controlling the condensate pump and the water feed pump are provided, and the control means is configured to control the condensate pump when one of the condensate pump regular machines trips. And detecting an imbalance in the number of operating water pumps, automatically stopping one of the water pump regular machines, automatically starting the condensate pump spare machine, and then automatically starting the water pump spare machine. Water supply operation of nuclear power plant with lock function In the stem, wherein, during the heat output increase operation, having a condensate pump spare machine continuously operating function to operate the condensate pump spare machine at all times.

このように構成した本発明においては、復水ポンプ予備機常時運転機能が作動すると、復水ポンプは全台運転状態となり、各ポンプの吐出流量は減少し、ポンプ特性に従い、各ポンプの揚程が上昇する。その結果、通常時の給水ポンプの吸込圧力が復水ポンプ予備機常時運転機能未作動時と比べて上昇する。更に、この状態で復水ポンプがトリップしても、復水ポンプ予備機常時運転機能未作動時と比べて給水ポンプの吸込圧力低下の程度は少ない。給水ポンプの吸込圧力はトリップ設定値を下回ることはなく、給水ポンプが自動停止するおそれはない。これにより、既設原子力発電所の熱出力向上運転中に復水ポンプ1台がトリップした場合でもプラント運転を安定して継続できる。   In the present invention configured as described above, when the condensate pump preliminary machine continuous operation function is activated, all the condensate pumps are in an operating state, the discharge flow rate of each pump is reduced, and the head of each pump is adjusted according to the pump characteristics. To rise. As a result, the suction pressure of the water supply pump at the normal time increases compared to when the condensate pump spare machine always-on function is not activated. Furthermore, even if the condensate pump trips in this state, the suction pressure drop of the feed water pump is less than that when the condensate pump preliminary machine continuous operation function is not activated. The suction pressure of the feed water pump does not fall below the trip set value, and there is no possibility that the feed water pump automatically stops. Thereby, even when one condensate pump trips during the heat output improvement operation of the existing nuclear power plant, the plant operation can be stably continued.

(2)上記(1)において、好ましくは、前記複数の復水ポンプは、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される低圧復水ポンプと、この低圧復水ポンプの下流側に設置され、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される高圧復水ポンプとを含み、前記制御手段の前記インターロック機能は、前記低圧復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、前記低圧復水ポンプと前記高圧復水ポンプ、前記給水ポンプの運転台数のアンバランスを検知して前記高圧復水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記低圧復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記高圧復水ポンプ予備機を自動起動させ、前記給水ポンプ予備機を自動起動させ、前記制御手段の復水ポンプ予備機常時運転機能は、熱出力向上運転時において、少なくとも前記低圧復水ポンプ予備機を常時運転させる。   (2) In the above (1), preferably, the plurality of condensate pumps include a plurality of regular units and a spare unit, which are arranged in parallel, and downstream of the low pressure condensate pump. A high-pressure condensate pump that is installed on the side and includes a plurality of regular machines and spare machines, and the interlock function of the control means is one of the low-pressure condensate pump regular machines. When a trip occurs, one of the high-pressure condensate pumps is automatically stopped by detecting an imbalance in the number of operating low-pressure condensate pumps, the high-pressure condensate pumps, and the feed water pumps, One of the machines is automatically stopped and the low-pressure condensate pump spare machine is automatically activated, then the high-pressure condensate pump spare machine is automatically activated, the feed water pump spare machine is automatically activated, and the control means is restored. Water pump spare machine always Operation function, at the time of the heat output increase operation, thereby continuously operating at least the low-pressure condensate pump spare machine.

一般に、復水ポンプは、低圧復水ポンプと、その下流側に設置される高圧復水ポンプで構成される。低圧復水ポンプ1台トリップした場合と、高圧復水ポンプ1台トリップした場合を比較すると、最上流側にある、低圧復水ポンプがトリップした場合の方が、下流側にある給水ポンプの吸込圧力への影響が大きい。   Generally, the condensate pump is composed of a low-pressure condensate pump and a high-pressure condensate pump installed downstream thereof. Comparing the case where one low-pressure condensate pump trips and the case where one high-pressure condensate pump trips, the suction of the feed pump located downstream is more when the low-pressure condensate pump trips on the most upstream side. Large impact on pressure.

少なくとも低圧復水ポンプ予備機を常時運転させることにより、既設原子力発電所の熱出力向上運転中に低圧復水ポンプ1台がトリップした場合でもプラント運転を安定して継続できる。   By always operating at least the low-pressure condensate pump spare machine, plant operation can be stably continued even when one low-pressure condensate pump trips during the heat output improvement operation of the existing nuclear power plant.

(3)上記目的を達成するために、本発明は、蒸気を凝縮する復水器と、復水器で凝縮された復水を昇圧し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される復水ポンプと、この復水ポンプの下流側に設置され、復水ポンプの吐出水を更に昇圧して原子炉へ送水する、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される給水ポンプとを備えた原子力発電所の給水システムの運用方法であって、定格出力運転時において、前記復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、給水システムの有するインターロック機能が作動し、前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記給水ポンプ予備機を自動起動させる原子力発電所給水システムの運用方法において、熱出力向上運転時において、前記復水ポンプ予備機を常時運転させる。   (3) In order to achieve the above object, the present invention includes a condenser that condenses steam, and condensate condensed in the condenser, and includes a plurality of regular machines and spare machines. Condensation pumps arranged in parallel, and a plurality of regular machines and spare machines installed downstream of the condensate pumps, further boosting the discharge water of the condensate pumps and feeding them to the reactor, An operation method of a water supply system of a nuclear power plant provided with a water supply pump arranged in parallel, and when one of the condensate pump regular machines trips during rated output operation, the interlock of the water supply system In the operation method of the nuclear power plant water supply system in which the function is activated, one of the water pump regular machines is automatically stopped, the condensate pump spare machine is automatically started, and then the water pump spare machine is automatically started. During operation to improve heat output There are, thereby driving the condensate pump spare machine at all times.

本発明の給水運用システムによれば、既設原子力発電所の熱出力向上運転中に復水ポンプ1台がトリップした場合でもプラント運転を安定して継続できる。   According to the water supply operation system of the present invention, plant operation can be stably continued even when one condensate pump trips during the heat output improvement operation of the existing nuclear power plant.

原子力発電所の給水運用システムの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the water supply operation system of a nuclear power plant. ポンプ一般の特性を示す図である。It is a figure which shows the general characteristic of a pump. インターロック機能の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a process of an interlock function. (A)給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。(B)給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時の圧力状態の概要を説明する図である。(定格出力運転時)(A) It is a figure explaining the outline | summary of the normal pressure state in a water supply operation system. (B) It is a figure explaining the outline | summary of the pressure state at the time of the low pressure condensate pump trip in a water supply operation system. (At rated output operation) (A)低圧復水ポンプトリップ時の給水ポンプの流量挙動を示す図である。(B)低圧復水ポンプトリップ時のタービン駆動給水ポンプの吸込圧力の挙動を示す図である。(定格出力運転時)(A) It is a figure which shows the flow volume behavior of the feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (B) It is a figure which shows the behavior of the suction pressure of the turbine drive feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (During rated output operation) (A)給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。(B)給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時の圧力状態の概要を説明する図である。(熱出力向上運転時・復水ポンプ予備機常時運転機能未作動)(A) It is a figure explaining the outline | summary of the normal pressure state in a water supply operation system. (B) It is a figure explaining the outline | summary of the pressure state at the time of the low pressure condensate pump trip in a water supply operation system. (During heat output operation / condensate pump spare machine continuous operation function not activated) (A)低圧復水ポンプトリップ時の給水ポンプの流量挙動を示す図である。(B)低圧復水ポンプトリップ時のタービン駆動給水ポンプの吸込圧力の挙動を示す図である。(熱出力向上運転時・復水ポンプ予備機常時運転機能未作動)(A) It is a figure which shows the flow volume behavior of the feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (B) It is a figure which shows the behavior of the suction pressure of the turbine drive feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (During heat output operation / condensate pump spare machine continuous operation function not activated) (A)給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。(B)給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時の圧力状態の概要を説明する図である。(熱出力向上運転時・復水ポンプ予備機常時運転機能作動)(A) It is a figure explaining the outline | summary of the normal pressure state in a water supply operation system. (B) It is a figure explaining the outline | summary of the pressure state at the time of the low pressure condensate pump trip in a water supply operation system. (During heat output improvement operation / Condensate pump spare machine continuous operation function operation) (A)低圧復水ポンプトリップ時の給水ポンプの流量挙動を示す図である。(B)低圧復水ポンプトリップ時のタービン駆動給水ポンプの吸込圧力の挙動を示す図である。(熱出力向上運転時・復水ポンプ予備機常時運転機能作動)(A) It is a figure which shows the flow volume behavior of the feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (B) It is a figure which shows the behavior of the suction pressure of the turbine drive feed water pump at the time of a low-pressure condensate pump trip. (During heat output improvement operation / Condensate pump spare machine continuous operation function operation) 給水流量とタービン駆動給水ポンプの揚程の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a feed water flow rate and the head of a turbine drive feed water pump.

<第1実施形態>
〜構成〜
本発明の給水運用システムについて、図面を用いて詳細に説明する。
<First Embodiment>
~Constitution~
The water supply operation system of this invention is demonstrated in detail using drawing.

図1は、原子力発電所の給水運用システムの概略構成図である。原子力発電所は、原子炉19から発生した蒸気によりタービン31を回転させ、タービンに直結された発電機32により電力を発生させる。給水運用システムは、原子炉19に給水するものであり、上流側から、復水器1と、低圧復水ポンプ2〜4と、空気抽出器復水器5、グランド蒸気復水器6、復水ろ過・脱塩装置7と、高圧復水ポンプ8〜10と、低圧給水加熱器11と、給水ポンプ12〜15と、高圧給水加熱器18と、原子炉19と、制御装置20とを備えている。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water supply operation system of a nuclear power plant. In the nuclear power plant, the turbine 31 is rotated by the steam generated from the nuclear reactor 19 and electric power is generated by the generator 32 directly connected to the turbine. The water supply operation system supplies water to the nuclear reactor 19. From the upstream side, the condenser 1, the low pressure condensate pumps 2 to 4, the air extractor condenser 5, the ground steam condenser 6, the condenser A water filtration / desalination device 7, a high pressure condensate pump 8 to 10, a low pressure feed water heater 11, a feed water pump 12 to 15, a high pressure feed water heater 18, a nuclear reactor 19, and a control device 20 are provided. ing.

給水運用システムにおける圧力状態の概要を説明する(後述する図4A参照)。復水器1は、タービン31で仕事を取り出した後の水蒸気を冷却して凝縮させ、低圧の飽和液(復水)に戻す。低圧復水ポンプ2〜3は、復水器1で凝縮された復水を昇圧する。空気抽出器復水器5、グランド蒸気復水器6、復水ろ過・脱塩装置7を経由するとき圧力損失が生じる。高圧復水ポンプ8,9は、空気抽出器復水器5、グランド蒸気復水器6、復水ろ過・脱塩装置7を経由した復水を昇圧する。低圧給水加熱器11は復水を加熱するが、通水するときに圧力損失が生じる。給水ポンプ12,13は更に復水を昇圧する。高圧給水加熱器18は復水を加熱するが、通水するときに圧力損失が生じる。加熱された復水は原子炉19へと送水される。これにより、所定の原子炉圧力が得られる。   An outline of the pressure state in the water supply operation system will be described (see FIG. 4A described later). The condenser 1 cools and condenses the water vapor after taking out work by the turbine 31, and returns it to a low-pressure saturated liquid (condensate). The low pressure condensate pumps 2 to 3 increase the pressure of the condensate condensed in the condenser 1. Pressure loss occurs when passing through the air extractor condenser 5, the ground steam condenser 6, and the condensate filtration / desalination device 7. The high pressure condensate pumps 8 and 9 increase the pressure of the condensate via the air extractor condenser 5, the ground steam condenser 6, and the condensate filtration / desalination device 7. The low-pressure feed water heater 11 heats the condensate, but pressure loss occurs when the water is passed. The feed pumps 12 and 13 further boost the condensate. The high-pressure feed water heater 18 heats the condensate, but pressure loss occurs when water is passed. The heated condensate is sent to the nuclear reactor 19. Thereby, a predetermined reactor pressure is obtained.

ここで、ポンプの吸込み側の復水の圧力を吸込圧力と、ポンプの吐出側の復水の圧力を吐出圧力と、吐出圧力と吸込圧力の差をポンプ揚程と定義する。言い換えると、吐出圧力は、吸込圧力に対しポンプ揚程相当昇圧したものである。   Here, the condensate pressure on the suction side of the pump is defined as the suction pressure, the condensate pressure on the discharge side of the pump is defined as the discharge pressure, and the difference between the discharge pressure and the suction pressure is defined as the pump head. In other words, the discharge pressure is a pressure that is equivalent to the pump head with respect to the suction pressure.

低圧復水ポンプ2〜4は、並列に設置される。定格出力(100%出力)運転時は、低圧復水ポンプ2,3を常時運転とし、低圧復水ポンプ4を予備機とする。熱出力向上(例えば110%)運転時は、低圧復水ポンプ2〜4を常時運転とする。   The low pressure condensate pumps 2 to 4 are installed in parallel. During rated output (100% output) operation, the low-pressure condensate pumps 2 and 3 are always operated, and the low-pressure condensate pump 4 is a spare machine. During the heat output improvement (for example, 110%) operation, the low pressure condensate pumps 2 to 4 are always operated.

高圧復水ポンプ8〜10は、並列に設置される。定格出力運転時は、高圧復水ポンプ8,9を常時運転とし、高圧復水ポンプ10を予備機とする。熱出力向上運転時は、高圧復水ポンプ8〜10を常時運転とする。   The high-pressure condensate pumps 8 to 10 are installed in parallel. During the rated output operation, the high-pressure condensate pumps 8 and 9 are always operated, and the high-pressure condensate pump 10 is a spare machine. During the heat output improvement operation, the high-pressure condensate pumps 8 to 10 are always operated.

給水ポンプは、タービン駆動給水ポンプ12,13と電動機駆動給水ポンプ14,15とから構成される。タービン駆動給水ポンプ12,13,電動機駆動給水ポンプ14,15は並列に設置される。定格出力運転時、熱出力向上運転時とも、タービン駆動給水ポンプ12,13を常時運転とし、電動機駆動給水ポンプ14,15を予備機とする。電動機駆動給水ポンプ14,15を使用する場合は、吐出側に設置された給水制御弁16,17により流量を制御する。   The feed water pump is composed of turbine-driven feed water pumps 12 and 13 and electric motor-driven feed water pumps 14 and 15. The turbine-driven feed water pumps 12 and 13 and the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are installed in parallel. In both the rated output operation and the heat output improvement operation, the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are always operated, and the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are used as spare machines. When the electric motor driven feed water pumps 14 and 15 are used, the flow rate is controlled by the feed water control valves 16 and 17 installed on the discharge side.

図2は、低圧復水ポンプ2〜4、高圧復水ポンプ8〜10、給水ポンプ12〜15などポンプ一般の特性を示す図である。ポンプ流量が増えると、ポンプ揚程は低下する傾向がある。   FIG. 2 is a diagram showing general pump characteristics such as the low pressure condensate pumps 2 to 4, the high pressure condensate pumps 8 to 10, and the feed water pumps 12 to 15. As the pump flow rate increases, the pump head tends to decrease.

制御装置20は、低圧復水ポンプ2〜4、高圧復水ポンプ8〜10、給水ポンプ12〜15を制御する。制御装置20は、インターロック機能21を有している。図3は、インターロック機能21の処理を示すフローチャートである。インターロック機能21は、低圧復水ポンプ2がトリップし、もう一方の低圧復水ポンプ3が運転継続していると、低圧復水ポンプ3と高圧復水ポンプ8,9、給水ポンプ12,13の間で運転台数のアンバランスが生じていると判断し(S1)、高圧復水ポンプ8とタービン駆動給水ポンプ12を自動停止し(S2〜3)、低圧復水ポンプ予備機4を起動させた後(S4)、順次高圧復水ポンプ予備機10を起動させ(S5)、電動機駆動給水ポンプ14,15を起動させる(S6)ような、制御を行う。   The control device 20 controls the low pressure condensate pumps 2 to 4, the high pressure condensate pumps 8 to 10, and the feed water pumps 12 to 15. The control device 20 has an interlock function 21. FIG. 3 is a flowchart showing the processing of the interlock function 21. When the low-pressure condensate pump 2 is tripped and the other low-pressure condensate pump 3 is continuously operated, the interlock function 21 is operated when the low-pressure condensate pump 3 and the high-pressure condensate pumps 8 and 9 and the feed water pumps 12 and 13 are operated. (S1), the high-pressure condensate pump 8 and the turbine-driven feed water pump 12 are automatically stopped (S2-3), and the low-pressure condensate pump spare machine 4 is started. After that (S4), the high pressure condensate pump preliminary machine 10 is sequentially activated (S5), and the motor driven feed water pumps 14 and 15 are activated (S6).

なお、インターロック機能21は、高圧復水ポンプ8がトリップし、もう一方の高圧復水ポンプ9が運転継続する場合、上下流間で運転台数のアンバランスが生じていると判断し、タービン駆動給水ポンプ12を自動停止し、高圧復水ポンプ予備機10を起動させた後、電動機駆動給水ポンプ14,15を起動させるような、制御を行う。また、インターロック機能21は、タービン駆動給水ポンプ12がトリップし、もう一方のタービン駆動給水ポンプ13が運転継続する場合、電動機駆動給水ポンプ14,15を起動させるような、制御を行う。ただし、最上流側にある、低圧復水ポンプ2がトリップした場合が、下流側にある給水ポンプの吸込圧力への影響が大きいので、本実施形態では主に、低圧復水ポンプ2がトリップした場合について記載する。   When the high pressure condensate pump 8 trips and the other high pressure condensate pump 9 continues to operate, the interlock function 21 determines that there is an imbalance in the number of operating units between upstream and downstream, and the turbine drive After the feed water pump 12 is automatically stopped and the high-pressure condensate pump preliminary machine 10 is activated, control is performed such that the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are activated. Further, the interlock function 21 performs control such that the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are activated when the turbine-driven feed water pump 12 trips and the other turbine-driven feed water pump 13 continues to operate. However, when the low-pressure condensate pump 2 on the most upstream side trips, the influence on the suction pressure of the feed water pump on the downstream side is great, so in this embodiment, the low-pressure condensate pump 2 mainly trips. Describe the case.

制御装置20は、特徴的構成として、復水ポンプ予備機常時運転機能22を有する。復水ポンプ予備機常時運転機能22は、定格出力運転時に予備機であった低圧復水ポンプ4と高圧復水ポンプ10とを熱出力向上運転時において常時運転するように制御する。   The control device 20 has a condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 as a characteristic configuration. The condensate pump spare machine continuous operation function 22 controls the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 that were spare machines during the rated output operation so that they are always operated during the heat output improvement operation.

〜動作〜
(動作1)定格出力(100%出力)運転時の給水運用システムの動作について説明する。
~ Operation ~
(Operation 1) The operation of the water supply operation system during rated output (100% output) operation will be described.

まず、通常時(低圧復水ポンプトリップ前)の動作について説明する。図4Aは、給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。   First, the operation at the normal time (before the low pressure condensate pump trip) will be described. FIG. 4A is a diagram illustrating an outline of a normal pressure state in the water supply operation system.

原子炉19から発生した蒸気はタービン31を回転させ、仕事後の水蒸気は復水器1により冷却され凝縮され復水となる。復水器1で凝縮された復水は、常用機である低圧復水ポンプ2,3により昇圧され、空気抽出器復水器5、グランド蒸気復水器6といった熱交換器を経由し、復水ろ過・脱塩装置7を通り、常用機である高圧復水ポンプ8,9へ送水される。高圧復水ポンプ8,9で昇圧された復水は、低圧給水加熱器11にて加熱され、常用機であるタービン駆動給水ポンプ12、13で更に昇圧された後、高圧給水加熱器18で加熱され原子炉19へと送水される。予備機である低圧復水ポンプ4、高圧復水ポンプ10、電動機駆動給水ポンプ14,15は待機状態となる。   The steam generated from the nuclear reactor 19 rotates the turbine 31, and the steam after work is cooled and condensed by the condenser 1 to become condensed water. The condensate condensed in the condenser 1 is increased in pressure by low-pressure condensate pumps 2 and 3 which are regular machines, and passes through heat exchangers such as an air extractor condenser 5 and a ground steam condenser 6, The water passes through the water filtration / desalination device 7 and is fed to the high-pressure condensate pumps 8 and 9 which are regular machines. The condensate whose pressure has been increased by the high-pressure condensate pumps 8 and 9 is heated by the low-pressure feed water heater 11, further boosted by the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 which are regular machines, and then heated by the high-pressure feed water heater 18. Then, water is sent to the nuclear reactor 19. The low-pressure condensate pump 4, the high-pressure condensate pump 10, and the motor-driven feed water pumps 14 and 15, which are spare machines, are in a standby state.

つぎに、インターロック機能21作動時の給水運用システムの動作について説明する。図4Bは、給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時(インターロック機能21作動時)の圧力状態の概要を説明する図である。   Next, the operation of the water supply operation system when the interlock function 21 is activated will be described. FIG. 4B is a diagram illustrating an outline of a pressure state when a low-pressure condensate pump trips (when the interlock function 21 is activated) in the water supply operation system.

上流側ポンプトリップによる故障要因から下流側ポンプを保護するため、ポンプトリップ時には、インターロック機能21が作動する。なお、最上流側にある低圧復水ポンプ2がトリップした場合が、下流側にある給水ポンプの吸込圧力への影響が大きいので、本実施形態では主に、低圧復水ポンプ2がトリップした場合について記載する。低圧復水ポンプ2がトリップし、もう一方の低圧復水ポンプ3が運転を継続する。順次、高圧復水ポンプ8とタービン駆動給水ポンプ12は自動停止する。高圧復水ポンプ9とタービン駆動給水ポンプ13は運転を継続する。低圧復水ポンプ予備機4が起動した後、順次高圧復水ポンプ予備機10が起動し、更に電動機駆動給水ポンプ14,15が起動する。   In order to protect the downstream pump from the cause of failure due to the upstream pump trip, the interlock function 21 is activated during the pump trip. In addition, since the case where the low pressure condensate pump 2 on the most upstream side is tripped has a large influence on the suction pressure of the water supply pump on the downstream side, in this embodiment, the case where the low pressure condensate pump 2 is tripped mainly. Is described. The low pressure condensate pump 2 trips and the other low pressure condensate pump 3 continues to operate. In sequence, the high-pressure condensate pump 8 and the turbine-driven feed water pump 12 automatically stop. The high-pressure condensate pump 9 and the turbine-driven feed water pump 13 continue to operate. After the low-pressure condensate pump preliminary machine 4 is started, the high-pressure condensate pump preliminary machine 10 is sequentially started, and the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are further started.

このようなインターロック機能作動時において、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が過渡的に低下する。これを確認する為、発明者は動特性解析を行った。以下、解析結果を図5に示す。   During such an interlock function operation, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 that continues to operate is transiently reduced. In order to confirm this, the inventor conducted a dynamic characteristic analysis. The analysis results are shown in FIG.

図5Aは低圧復水ポンプ2トリップ時の給水ポンプ12〜15の流量挙動を示す図である。図中太線は給水ポンプ12〜15総流量(原子炉19への給水流量)を示し、破線は自動停止するタービン駆動給水ポンプ12の吐出流量を示し、中線は運転を継続するタービン駆動給水ポンプ13の吐出流量を示し、細線は電動機駆動給水ポンプ14,15各々の吐出流量を示す。   FIG. 5A is a diagram showing the flow behavior of the feed water pumps 12 to 15 when the low pressure condensate pump 2 trips. The thick line in the figure indicates the total flow rate of the feed water pumps 12 to 15 (the feed water flow rate to the nuclear reactor 19), the broken line indicates the discharge flow rate of the turbine-driven feed water pump 12 that automatically stops, and the middle line indicates the turbine-driven feed water pump that continues operation. 13 shows the discharge flow rate, and the thin line shows the discharge flow rate of each of the motor-driven feed water pumps 14 and 15.

タービン駆動給水ポンプ12が自動停止することにより、タービン駆動給水ポンプ12の吐出流量は急激に減少する。電動機駆動給水ポンプ14,15は時間遅れをもって起動し、電動機駆動給水ポンプ14,15の吐出流量は急激に増加し、所定量まで増加すると、平衡を保つようになる。タービン駆動給水ポンプ13は、タービン駆動給水ポンプ12が自動停止し電動機駆動給水ポンプ14,15が起動するまでの間、1台で運転を継続し、タービン駆動給水ポンプ13の吐出流量は増加する。電動機駆動給水ポンプ14,15が起動すると、タービン駆動給水ポンプ13の吐出流量は一旦減少するが、暫くすると平衡を保つようになる。   When the turbine drive feed pump 12 automatically stops, the discharge flow rate of the turbine drive feed pump 12 decreases rapidly. The motor-driven water supply pumps 14 and 15 are started with a time delay, and the discharge flow rate of the motor-driven water supply pumps 14 and 15 increases rapidly, and when it reaches a predetermined amount, the balance is maintained. The turbine-driven feed water pump 13 continues to operate alone until the turbine-driven feed water pump 12 automatically stops and the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are activated, and the discharge flow rate of the turbine-driven feed water pump 13 increases. When the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are activated, the discharge flow rate of the turbine-driven feed water pump 13 once decreases, but after a while, the equilibrium is maintained.

通常時は、給水流量は一定である。タービン駆動給水ポンプ13が1台で運転を継続している間、給水流量は通常時に比べて減少する。電動機駆動給水ポンプ14,15が起動すると、給水流量は増加する。なお、原子炉19の水位は一定に保たれるように制御されている。したがって、給水流量減少により低下した水位を回復する為、電動機駆動給水ポンプ14,15起動後の給水流量は通常時に比べて増加する。   Normally, the feed water flow rate is constant. While the turbine-driven feed water pump 13 continues to operate with one unit, the feed water flow rate is reduced compared to the normal time. When the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are started, the feed water flow rate increases. The water level of the nuclear reactor 19 is controlled so as to be kept constant. Therefore, in order to recover the water level that has decreased due to the decrease in the feed water flow rate, the feed water flow rate after the motor-driven feed pumps 14 and 15 are started increases compared to the normal time.

図5Bは低圧復水ポンプ2トリップ時のタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力の挙動を示す図である。低圧復水ポンプ2がトリップし、低圧復水ポンプ3が運転を継続するとき、過渡的に1台運転状態となった低圧復水ポンプ3の吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、低圧復水ポンプ3の揚程が低下する。その結果、高圧復水ポンプ9の吸込圧力が低下する。また、高圧復水ポンプ8が自動停止し、高圧復水ポンプ9が運転を継続するとき、過渡的に1台運転状態となった高圧復水ポンプ9の吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9の揚程が低下する。高圧復水ポンプ9の吸込圧力が低下し、更に高圧復水ポンプ9の揚程が低下する結果、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が過渡的に低下する(図4B参照)。   FIG. 5B is a diagram showing the behavior of the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 when the low-pressure condensate pump 2 trips. When the low-pressure condensate pump 2 trips and the low-pressure condensate pump 3 continues to operate, the discharge flow rate of the low-pressure condensate pump 3 that is transiently in operation is increased. The head of the water pump 3 is lowered. As a result, the suction pressure of the high pressure condensate pump 9 decreases. In addition, when the high pressure condensate pump 8 is automatically stopped and the high pressure condensate pump 9 continues to operate, the discharge flow rate of the high pressure condensate pump 9 that is transiently in operation is increased. The head of the high-pressure condensate pump 9 is lowered. As a result of the suction pressure of the high-pressure condensate pump 9 being lowered and the lift of the high-pressure condensate pump 9 being further lowered, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 that is continuing to operate is transiently lowered (see FIG. 4B). .

ところで、タービン駆動給水ポンプ13は、その吸込圧力が所定のトリップ設定値を下回ると、ポンプ保護のため自動停止するように設定されている。図中、トリップ設定値が示されている。   By the way, the turbine drive feed pump 13 is set to automatically stop for pump protection when the suction pressure falls below a predetermined trip set value. The trip set value is shown in the figure.

図中、状態Aは、低圧復水ポンプ2トリップに起因して、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が過渡的に低下した状態を示している。状態Aにおいて、タービン駆動給水ポンプ13は、その吸込圧力がトリップ設定値を下回っておらず、自動停止することはない。逆にいえば、定格出力運転時においてインターロック機能作動時にタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が低下しても、トリップ設定値を下回らないように、プラント設計段階で諸元が設定されている。これにより、低圧復水ポンプ12がトリップし、インターロック機能21が作動した場合でも、原子炉熱出力を下げることなくプラント運転を安定して継続できる。   In the figure, the state A shows a state where the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is transiently lowered due to the trip of the low-pressure condensate pump 2. In the state A, the turbine-driven feed water pump 13 does not automatically stop because its suction pressure is not lower than the trip set value. In other words, the specifications are set at the plant design stage so that even if the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is reduced during operation of the interlock function during rated output operation, the trip set value is not reduced. Thereby, even when the low pressure condensate pump 12 trips and the interlock function 21 is activated, the plant operation can be stably continued without lowering the reactor heat output.

その後、低圧復水ポンプ予備機4が起動すると、低圧復水ポンプ3と2台運転状態となり、ポンプ1台当りの吐出流量は減少するため、ポンプ特性に従い、低圧復水ポンプ2の揚程が上昇する。その結果、高圧復水ポンプ9の吸込圧力が上昇する。更に、高圧復水ポンプ予備機10が起動すると、高圧復水ポンプ9と2台運転状態となり、ポンプ1台当りの吐出流量は減少するため、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9の揚程が上昇する。高圧復水ポンプ9の吸込圧力が上昇し、高圧復水ポンプ9の揚程が上昇する結果、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が過渡的に上昇する。   After that, when the low-pressure condensate pump preliminary machine 4 is started, two units of the low-pressure condensate pump 3 are operated, and the discharge flow rate per pump decreases, so that the head of the low-pressure condensate pump 2 increases according to the pump characteristics. To do. As a result, the suction pressure of the high-pressure condensate pump 9 increases. Furthermore, when the high-pressure condensate pump spare machine 10 is started, two high-pressure condensate pumps 9 are in operation, and the discharge flow rate per pump decreases, so the head of the high-pressure condensate pump 9 increases according to the pump characteristics. To do. As a result of the suction pressure of the high-pressure condensate pump 9 increasing and the lift of the high-pressure condensate pump 9 increasing, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 that continues to operate increases transiently.

低圧復水ポンプ予備機4、高圧復水ポンプ予備機10、電動機駆動給水ポンプ14,15が起動すると、給水流量減少により低下した原子炉19の水位を回復する為、給水流量は通常時に比べて増加する。低圧復水ポンプ3,4の吐出流量が増加すると、ポンプ特性に従い、低圧復水ポンプ3,4の揚程が低下し、高圧復水ポンプ9,10の吸込圧力が低下する。高圧復水ポンプ9,10の吐出流量が増加すると、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9,10の揚程が低下する。高圧復水ポンプ9,10の吸込圧力が低下し、高圧復水ポンプ9,10の揚程が低下する結果、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が徐々に低下しつつ、通常時に比べて低下した状態で平衡を保つようになる。   When the low-pressure condensate pump spare machine 4, the high-pressure condensate pump spare machine 10, and the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are activated, the water level of the reactor 19 that has dropped due to the reduction of the feed water flow rate is recovered. To increase. When the discharge flow rate of the low-pressure condensate pumps 3 and 4 increases, the head of the low-pressure condensate pumps 3 and 4 decreases according to the pump characteristics, and the suction pressure of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 decreases. When the discharge flow rate of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 increases, the head of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 decreases according to the pump characteristics. The suction pressure of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 is lowered, and the lift of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 is lowered. As a result, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is gradually lowered and lowered compared to the normal time. To maintain equilibrium.

図中、状態Bは、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が通常時に比べて低下した状態で平衡を保つ状態を示している。状態Bにおいて、タービン駆動給水ポンプ13は、その吸込圧力がトリップ設定値を下回っておらず、自動停止することはない。逆にいえば、定格出力運転時においてインターロック機能作動後の原子炉19水位回復時にタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が低下しても、トリップ設定値を下回らないように、プラント設計段階で諸元が設定されている。これにより、インターロック機能21が作動した後、原子炉19の水位を回復する場合でも、原子炉熱出力を下げることなくプラント運転を安定して継続できる。   In the figure, state B shows a state in which equilibrium is maintained in a state where the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is lower than that in the normal state. In the state B, the turbine-driven feed water pump 13 does not automatically stop because its suction pressure is not lower than the trip set value. Conversely, at the time of rated output operation, there are various factors at the plant design stage so that even if the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 drops when the reactor 19 water level recovers after the interlock function is activated, it does not fall below the trip set value. The origin is set. Thereby, even when the water level of the reactor 19 is recovered after the interlock function 21 is activated, the plant operation can be stably continued without lowering the reactor heat output.

(動作2)本実施形態の特徴的な構成である復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動しない場合の熱出力向上運転時の給水運用システムの動作について説明する。   (Operation 2) The operation of the water supply operation system during the heat output improvement operation when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 which is a characteristic configuration of the present embodiment does not operate will be described.

図6Aは、給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動しない場合、すなわち、低圧復水ポンプ4、高圧復水ポンプ10が予備機として待機状態となる場合、通常時の給水運用システムの動作は、定格出力運転時の通常時の給水運用システムの動作と同じである。ただし、熱出力向上運転時は、出力増加に連動して、給水流量が定格出力運転時と比べて増加する(図7A参照)。したがって、各ポンプ2,3,8,9の吐出流量が増加し、ポンプ特性に従い、各ポンプ2,3,8,9の揚程が低下する。その結果、通常時においても、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が熱出力向上前(定格出力運転時)と比べて低下する(図7B参照)。   FIG. 6A is a diagram illustrating an outline of a normal pressure state in the water supply operation system. When the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 does not operate, that is, when the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 are in a standby state as spare units, the normal operation of the water supply operation system is the rated output operation. It is the same as the operation of the normal water supply operation system. However, during the heat output improvement operation, the feed water flow rate increases in comparison with the rated output operation in conjunction with the output increase (see FIG. 7A). Accordingly, the discharge flow rate of each pump 2, 3, 8, 9 increases, and the head of each pump 2, 3, 8, 9 decreases according to the pump characteristics. As a result, even during normal times, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is lower than before the heat output is improved (during rated output operation) (see FIG. 7B).

図6Bは、給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時(インターロック機能21作動時)の圧力状態の概要を説明する図である。低圧復水ポンプトリップ時、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が通常時に比べて低下することは、図4Bで説明した内容と同様である。   FIG. 6B is a diagram illustrating an outline of the pressure state when the low-pressure condensate pump trips (when the interlock function 21 is activated) in the water supply operation system. When the low-pressure condensate pump trips, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 that continues to operate is lower than that in the normal state, similar to the content described in FIG. 4B.

発明者は熱出力向上(例えば110%出力)運転時に、最上流側にある低圧復水ポンプ2がトリップしインターロック機能21が作動したと想定して、動特性解析を行った。以下、解析結果を図7に示す。   The inventor performed dynamic characteristic analysis on the assumption that the low pressure condensate pump 2 on the most upstream side tripped and the interlock function 21 was activated during the heat output improvement (for example, 110% output) operation. The analysis results are shown in FIG.

図7Aは低圧復水ポンプ2トリップ時の給水ポンプ12〜15の流量挙動を示す図である。図示内容は図5Aと同様である。比較の為、定格出力運転時の通常時の給水流量を追記してある。定格出力運転時の流量挙動(図5A)と似たような流量挙動を示すが、全体的に流量変動が大きくなる。   FIG. 7A is a diagram showing the flow behavior of the feed water pumps 12 to 15 when the low pressure condensate pump 2 trips. The contents shown are the same as in FIG. 5A. For comparison, the normal water supply flow rate during rated output operation is added. A flow rate behavior similar to the flow rate behavior at the rated output operation (FIG. 5A) is shown, but the flow rate fluctuation becomes large as a whole.

図7Bは低圧復水ポンプ2トリップ時のタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力の挙動を示す図である。図示内容は図5Bと同様である。比較の為、定格出力運転時の通常時のタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力を追記してある。定格出力運転時の圧力挙動(図5A)と似たような圧力挙動を示す。挙動の詳細については、図5Bで説明した内容と同様であるので省略する。ただし、定格出力運転時の圧力挙動と比較して、全体的に吸込圧力が低下している。   FIG. 7B is a diagram showing the behavior of the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 when the low-pressure condensate pump 2 trips. The contents shown are the same as in FIG. 5B. For comparison, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 at the normal time during the rated output operation is added. It shows a pressure behavior similar to the pressure behavior during rated power operation (FIG. 5A). Details of the behavior are the same as those described in FIG. However, the suction pressure as a whole is lower than the pressure behavior during rated output operation.

状態Aにおいて、タービン駆動給水ポンプ13は、その吸込圧力がトリップ設定値を下回る。したがって、タービン駆動給水ポンプ13は自動停止するおそれがある。   In the state A, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is lower than the trip set value. Therefore, there is a possibility that the turbine-driven feed water pump 13 is automatically stopped.

また、仮に状態Aにおいてタービン駆動給水ポンプ13は自動停止しなかったとしても、状態Bにおいて、タービン駆動給水ポンプ13は、その吸込圧力がトリップ設定値を下回り、自動停止するおそれがある。   Further, even if the turbine-driven water supply pump 13 does not automatically stop in the state A, the turbine-driven water supply pump 13 in the state B may be automatically stopped because its suction pressure falls below the trip set value.

2台のタービン駆動給水ポンプ12,13が停止すると、原子炉への給水が停止し、全給水喪失となる可能性がある。   When the two turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are stopped, the water supply to the nuclear reactor is stopped, and there is a possibility that the entire water supply is lost.

なお、上記の動作は、諸条件を想定した動特性解析結果に基づくものであり、実際に図7Bの状態Aや状態Bの課題が生じるものではない。   The above operation is based on the dynamic characteristic analysis result assuming various conditions, and does not actually cause the problem of the state A or the state B in FIG. 7B.

(動作3)本実施形態の特徴的な構成である復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動する場合の熱出力向上運転時の給水運用システムの動作について説明する。   (Operation 3) The operation of the water supply operation system during the heat output improvement operation when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 which is a characteristic configuration of the present embodiment operates will be described.

図8Aは、給水運用システムにおける通常時の圧力状態の概要を説明する図である。復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動すると、予備機であった低圧復水ポンプ4、高圧復水ポンプ10が常用機として常時運転状態となる。その結果、3台の低圧復水ポンプ2〜4と、3台の高圧復水ポンプ8〜10と、2台のタービン駆動給水ポンプ12、13が常時運転状態となる。電動機駆動給水ポンプ14,15は待機状態のままである。   FIG. 8A is a diagram illustrating an outline of a normal pressure state in the water supply operation system. When the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 which are the spare machines are in a normal operation state as regular machines. As a result, the three low-pressure condensate pumps 2 to 4, the three high-pressure condensate pumps 8 to 10, and the two turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are always in operation. The motor driven feed water pumps 14 and 15 remain in a standby state.

熱出力向上運転時は、出力増加に連動して給水流量が定格出力運転時と比べて増加する(図9A参照)。一方、低圧復水ポンプ2〜4、高圧復水ポンプ8〜10のそれぞれ3台運転状態により、2台運転状態(復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動)に比べて、各ポンプ2〜4,8〜10の吐出流量は減少し、ポンプ特性に従い、各ポンプの揚程が上昇する。その結果、通常時においても、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が2台運転状態と比べて上昇する(図9B参照)。   During the heat output improvement operation, the feed water flow rate increases in comparison with the rated output operation in conjunction with the output increase (see FIG. 9A). On the other hand, each of the two low-pressure condensate pumps 2 to 4 and the high-pressure condensate pumps 8 to 10 are operated in three units, compared to the two-unit operation state (the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated). The discharge flow rate of 4, 8 to 10 decreases, and the head of each pump increases according to the pump characteristics. As a result, even during normal times, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 increases compared to the two-unit operation state (see FIG. 9B).

低圧復水ポンプ2がトリップし、低圧復水ポンプ3,4が運転を継続すると、2台運転状態となる。低圧復水ポンプの運転台数2台に対し、高圧復水ポンプの運転台数は3台となり、運転台数のアンバランスが生じることから、インターロック機能21により高圧復水ポンプ8が自動停止する。一方、タービン駆動給水ポンプの運転台数は2台であり、上流側ポンプの運転台数とのアンバランスが生じないため、タービン駆動給水ポンプ12,13は自動停止しない。   When the low-pressure condensate pump 2 trips and the low-pressure condensate pumps 3 and 4 continue to operate, two units are in operation. The number of operating high-pressure condensate pumps is 3 with respect to the number of operating low-pressure condensate pumps, and the number of operating units is unbalanced. Therefore, the interlock function 21 automatically stops the high-pressure condensate pump 8. On the other hand, the number of operating turbine-driven feed pumps is two, and there is no imbalance with the number of operating upstream pumps, so the turbine-driven feed pumps 12, 13 do not stop automatically.

図8Bは、給水運用システムにおける低圧復水ポンプトリップ時の圧力状態の概要を説明する図である。   FIG. 8B is a diagram illustrating an outline of a pressure state when a low-pressure condensate pump trips in the water supply operation system.

発明者は熱出力向上(例えば110%出力)運転時に、復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動した状態で、最上流側にある低圧復水ポンプ2がトリップしたと想定して、動特性解析を行った。以下、解析結果を図9に示す。   The inventor assumes that the low pressure condensate pump 2 on the most upstream side has tripped in the state in which the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated during the heat output improvement (for example, 110% output) operation, and the dynamic characteristics. Analysis was performed. The analysis results are shown in FIG.

図9Aは低圧復水ポンプ2トリップ時の給水ポンプ12〜15の流量挙動を示す図である。図示内容は図5Aと同様である。比較の為、定格出力運転時の通常時の給水流量を追記してある。   FIG. 9A is a diagram showing the flow behavior of the feed water pumps 12 to 15 when the low pressure condensate pump 2 trips. The contents shown are the same as in FIG. 5A. For comparison, the normal water supply flow rate during rated output operation is added.

上流側の低圧復水ポンプ2トリップ、高圧復水ポンプ8の自動停止により、一時的に給水流量が僅かに減少し、下流側にあるタービン駆動給水ポンプ12,13の吐出流量も一時的に僅かに減少する。低圧復水ポンプ2,3、高圧復水ポンプ9,10の2台運転状態が安定すれば、タービン駆動給水ポンプ12,13の吐出流量も通常時に戻る。一連の動作の間、給水流量が著しく減少することもなく、原子炉19の水位が著しく低下することもない。このように、復水ポンプ予備機常時運転機能22作動時の流量挙動は、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時の流量挙動(図7A参照)と比較して安定している。   The upstream low-pressure condensate pump 2 trip and the high-pressure condensate pump 8 are automatically stopped, so that the feed water flow rate is temporarily reduced slightly, and the discharge flow rates of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 on the downstream side are also temporarily slightly reduced. To decrease. If the operation state of the two low-pressure condensate pumps 2 and 3 and the high-pressure condensate pumps 9 and 10 is stabilized, the discharge flow rates of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 also return to normal times. During the series of operations, the feed water flow rate is not significantly reduced, and the water level of the reactor 19 is not significantly lowered. As described above, the flow behavior when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated is more stable than the flow behavior when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated (see FIG. 7A).

図9Bは低圧復水ポンプ2トリップ時のタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力の挙動を示す図である。図示内容は図5Bと同様である。比較の為、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時(2台運転状態)の通常時のタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力を追記してある。タービン駆動給水ポンプ12も運転を継続し、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力の挙動と同じ圧力挙動をするが、図示を省略する。   FIG. 9B is a diagram showing the behavior of the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 when the low-pressure condensate pump 2 trips. The contents shown are the same as in FIG. 5B. For comparison, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 at the normal time when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not operated (two-unit operation state) is additionally shown. The turbine-driven feed water pump 12 also continues to operate and exhibits the same pressure behavior as the suction pressure behavior of the turbine-driven feed water pump 13, but is not shown.

低圧復水ポンプ2がトリップし、低圧復水ポンプ3,4が運転を継続するとき、2台運転状態となった低圧復水ポンプ3,4のそれぞれの吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、低圧復水ポンプ3,4の揚程が低下する。その結果、下流側の高圧復水ポンプ8〜10の吸込圧力が低下する。また、高圧復水ポンプ8が自動停止し、高圧復水ポンプ9,10が運転を継続するとき、2台運転状態となった高圧復水ポンプ9,10のそれぞれの吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9,10の揚程が低下する。その結果、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が低下する。ただし、2台の復水ポンプが1台となる場合(動作2)と3台の復水ポンプが2台になる場合(動作3)を比較すると、動作3の場合の方が、吐出流量増加の程度が少ない。従って、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時と比較して、圧力低下の程度は少ない(図8B参照)。   When the low-pressure condensate pump 2 trips and the low-pressure condensate pumps 3 and 4 continue to operate, the discharge flow rate of each of the low-pressure condensate pumps 3 and 4 in the two-unit operation state increases. The lift of the low-pressure condensate pumps 3 and 4 is lowered. As a result, the suction pressure of the high-pressure condensate pumps 8 to 10 on the downstream side decreases. Further, when the high pressure condensate pump 8 is automatically stopped and the high pressure condensate pumps 9 and 10 continue to operate, the discharge flow rates of the high pressure condensate pumps 9 and 10 that are in the two-unit operation state increase. According to the pump characteristics, the heads of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 are lowered. As a result, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 decreases. However, comparing the case where two condensate pumps are one (operation 2) and the case where two condensate pumps are two (operation 3), the discharge flow increases in the case of operation 3. Is less. Accordingly, the degree of pressure drop is small compared to when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated (see FIG. 8B).

更に、通常時において、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が2台運転状態と比べて高いため(図8A参照)、低圧復水ポンプ2トリップ、高圧復水ポンプ8自動停止によりタービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が僅かに低下しても、トリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ12,13が自動停止するおそれはない。すなわち、図7Bの状態Aのような課題は生じない。   In addition, since the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is higher than that in the operation state of two units at normal times (see FIG. 8A), the turbine-driven feed water is automatically stopped by tripping the low-pressure condensate pump 2 and the high-pressure condensate pump 8 automatically. Even if the suction pressure of the pumps 12 and 13 is slightly reduced, the trip set value is not lowered, and there is no possibility that the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are automatically stopped. That is, the problem like the state A of FIG. 7B does not arise.

低圧復水ポンプ2台、高圧復水ポンプ2台運転状態安定後の流量挙動が安定しているため、圧力挙動も安定しており、タービン駆動給水ポンプ12,13は、その吸込圧力がトリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ12,13が自動停止するおそれはない。すなわち、図7Bの状態Bのような課題は生じない。   Since the flow behavior after two low-pressure condensate pumps and two high-pressure condensate pumps are stable, the pressure behavior is also stable, and the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 have their suction pressure set to trip. There is no possibility that the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are automatically stopped. That is, the problem like the state B of FIG. 7B does not arise.

(動作4)動作2〜3では、熱出力向上運転時の低圧復水ポンプ2トリップ時の給水運用システムの動作について説明したが、熱出力向上運転時の高圧復水ポンプ8トリップ時の給水運用システムの動作について説明する。   (Operation 4) In operations 2-3, the operation of the water supply operation system when the low pressure condensate pump 2 trips during the heat output improvement operation has been described. However, the water supply operation when the high pressure condensate pump 8 trips during the heat output improvement operation The operation of the system will be described.

復水ポンプ予備機常時運転機能22が未作動であると、高圧復水ポンプ8,9は2台運転状態となる。この状態で高圧復水ポンプ8がトリップすると、1台の高圧復水ポンプ9が運転を継続し、インターロック機能21が作動する。タービン駆動給水ポンプ12は自動停止し、高圧復水ポンプ予備機10が起動した後、順次、電動機駆動給水ポンプ14,15が起動する。   If the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated, the two high-pressure condensate pumps 8 and 9 are in an operating state. When the high-pressure condensate pump 8 trips in this state, one high-pressure condensate pump 9 continues to operate, and the interlock function 21 is activated. The turbine-driven feed water pump 12 automatically stops, and after the high-pressure condensate pump preliminary machine 10 is activated, the motor-driven feed water pumps 14 and 15 are sequentially activated.

このようなインターロック機能作動時において、過渡的に1台運転状態となった高圧復水ポンプ9の吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9の揚程が低下する。その結果、運転を継続しているタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が過渡的に低下する。   When such an interlock function is activated, the discharge flow rate of the high-pressure condensate pump 9 that is transiently in operation is increased, so that the head of the high-pressure condensate pump 9 is lowered according to the pump characteristics. As a result, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 that continues to operate decreases transiently.

タービン駆動給水ポンプ13吸込圧力低下の要因は、高圧復水ポンプ9揚程低下のみであり、低圧復水ポンプ2トリップ時と比較して、圧力低下の程度は少ない。したがって、高圧復水ポンプ8トリップによりタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力がトリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止する可能性は低い。ただし、プラント運転の安定性はより向上することが好ましい。   The cause of the decrease in the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is only a decrease in the lift of the high-pressure condensate pump 9, and the degree of the pressure decrease is small as compared with the low-pressure condensate pump 2 trip. Therefore, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 does not fall below the trip set value due to the high-pressure condensate pump 8 trip, and the possibility that the turbine-driven feed water pump 13 automatically stops is low. However, it is preferable to improve the stability of plant operation.

復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動すると、高圧復水ポンプ8〜10は3台運転状態となる。この状態で高圧復水ポンプ8がトリップし、高圧復水ポンプ9,10の2台が運転を継続するときは、インターロック機能21は作動しない。   When the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, three high-pressure condensate pumps 8 to 10 are in an operating state. When the high pressure condensate pump 8 trips in this state and the two high pressure condensate pumps 9 and 10 continue to operate, the interlock function 21 does not operate.

2台運転状態となった高圧復水ポンプ9,10のそれぞれの吐出流量は増加するため、ポンプ特性に従い、高圧復水ポンプ9,10の揚程が低下する。その結果、下流側のタービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が低下する。ただし、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時と比較して、圧力低下の程度は少ない。   Since the discharge flow rates of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 in the two-unit operation state are increased, the heads of the high-pressure condensate pumps 9 and 10 are lowered according to the pump characteristics. As a result, the suction pressure of the turbine drive feed pumps 12 and 13 on the downstream side decreases. However, the degree of pressure drop is small compared to when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated.

更に、通常時において、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が2台運転状態(復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時)と比べて高いため(図8A参照)、高圧復水ポンプ8トリップによりタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が僅かに低下しても、ほとんど影響を及ぼさない。   Furthermore, since the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is higher than usual in the normal operation state (when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated) (see FIG. 8A), the high-pressure condensate pump 8 trips. Therefore, even if the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 slightly decreases, there is almost no effect.

〜効果〜
復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時(動作2)と復水ポンプ予備機常時運転機能22作動時(動作3)を比較することにより、本実施形態の効果を説明する。
~effect~
The effect of this embodiment will be described by comparing the time when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not operated (operation 2) and the time when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is operated (operation 3).

復水ポンプ予備機常時運転機能22が未作動であると、低圧復水ポンプ2,3、高圧復水ポンプ8,9は2台運転状態となり、熱出力向上運転に伴う給水流量増加により、各ポンプの揚程が低下し、その結果、通常時においても定格運転時と比較して、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が低下する。この状態で、低圧復水ポンプ2がトリップし、インターロック機能21が作動すると、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が更に低下し、トリップ設定値を下回り、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止するおそれがあった(図6B,図7B参照)。   When the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated, the low-pressure condensate pumps 2 and 3 and the high-pressure condensate pumps 8 and 9 are in an operating state. As a result, the pump head is lowered, and as a result, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is reduced even during normal operation as compared to during rated operation. In this state, when the low pressure condensate pump 2 trips and the interlock function 21 is activated, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 is further reduced and falls below the trip set value, and the turbine-driven feed water pump 13 may automatically stop. (See FIGS. 6B and 7B).

復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動すると、低圧復水ポンプ2〜4、高圧復水ポンプ8〜10は3台運転状態となり、2台運転状態と比べて、各ポンプの揚程が上昇し、その結果、通常時においても、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が2台運転状態と比べて上昇する(図8A参照)。これにより、低圧復水ポンプ2がトリップし、高圧復水ポンプ8がインターロック機能21により自動停止し、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力が低下しても、トリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止するおそれはない。   When the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, the low-pressure condensate pumps 2 to 4 and the high-pressure condensate pumps 8 to 10 are in the three-unit operation state, and the head of each pump is increased as compared with the two-unit operation state. As a result, even during normal times, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 increases compared to the two-unit operating state (see FIG. 8A). Thereby, even if the low pressure condensate pump 2 is tripped, the high pressure condensate pump 8 is automatically stopped by the interlock function 21, and the suction pressure of the turbine driven feed water pump 13 is reduced, the trip set value is not lowered. There is no possibility that the turbine-driven feed water pump 13 is automatically stopped.

更に、低圧復水ポンプ2がトリップし、高圧復水ポンプ8がインターロック機能21により自動停止しても、下流側のタービン駆動給水ポンプ12,13においてキャビテーションが発生するおそれはない。低圧復水ポンプ2がトリップし、高圧復水ポンプ8が自動停止すると、低圧復水ポンプ2,3、高圧復水ポンプ9,10の2台運転状態により、低圧復水ポンプ2,3、高圧復水ポンプ9,10の揚程は低下する。その結果、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が低下する。ただし、2台の復水ポンプが1台となる場合(動作2)と3台の復水ポンプが2台になる場合(動作3)を比較すると、動作3の場合の方が、吐出流量増加の程度が少ない。従って、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時と比較して、圧力低下の程度は少ない。   Furthermore, even if the low-pressure condensate pump 2 trips and the high-pressure condensate pump 8 is automatically stopped by the interlock function 21, there is no possibility of cavitation occurring in the turbine-driven feed pumps 12 and 13 on the downstream side. When the low-pressure condensate pump 2 trips and the high-pressure condensate pump 8 automatically stops, the low-pressure condensate pumps 2, 3 and the high-pressure condensate pumps 2, 3 and The heads of the condensate pumps 9 and 10 are lowered. As a result, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 decreases. However, comparing the case where two condensate pumps are one (operation 2) and the case where two condensate pumps are two (operation 3), the discharge flow increases in the case of operation 3. Is less. Therefore, the degree of pressure drop is small compared to when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated.

以上の2点をまとめると、復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動すると、通常時のタービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時と比べて高いこと、および、低圧復水ポンプ2がトリップしても復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時と比べてタービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力低下の程度は少ないことにより、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力はトリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止するおそれはない(図8B,図9B参照)。   To summarize the above two points, when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 during normal operation is compared with that when the condensate pump preliminary machine normal operation function 22 is not activated. Turbine driven due to the fact that the suction pressure drop of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is small even when the low-pressure condensate pump 2 trips, compared to when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not activated. The suction pressure of the feed water pump 13 never falls below the trip set value, and there is no possibility that the turbine-driven feed water pump 13 automatically stops (see FIGS. 8B and 9B).

これにより、熱出力向上運転中に低圧復水ポンプ2がトリップした場合でもプラント運転を安定して継続できる。   Thereby, even when the low pressure condensate pump 2 trips during the heat output improvement operation, the plant operation can be stably continued.

また、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時、高圧復水ポンプ8がトリップしても、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止する可能性は低いが、復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動すると、プラント運転を更に安定して継続できる。   Further, when the high-pressure condensate pump 8 trips when the condensate pump spare machine continuous operation function 22 is not activated, the turbine-driven feed water pump 13 is unlikely to automatically stop. When is operated, plant operation can be continued more stably.

〜プラント安定運転継続性の確認〜
本実施形態は、復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動し、予備機であった低圧復水ポンプ4、高圧復水ポンプ10が常用機として常時運転状態となることを特徴としている。見方を変えると、予備機がなくなり、プラント安定運転継続の観点から予備機を追設する必要があるようにも思われる。
-Confirmation of plant stable operation continuity-
The present embodiment is characterized in that the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, and the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 that are spare machines are in a normal operation state as a regular machine. From a different perspective, there seems to be no need for spare machines, and it seems necessary to add spare machines from the viewpoint of continuing stable plant operation.

しかし、復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時、低圧復水ポンプ4、高圧復水ポンプ10を予備機とした場合(動作2)、全給水喪失のおそれがあったが、復水ポンプ予備機常時運転機能22作動時(動作3)は、プラント運転を安定して継続できるという効果が得られる。   However, when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not operated, when the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 are used as spare units (operation 2), there is a risk of loss of all feed water. When the spare machine always-on function 22 is activated (operation 3), an effect that the plant operation can be continued stably is obtained.

すなわち、従来の安定運転性を確保しているだけでなく、結果として、安定運転性は更に向上している。   That is, not only the conventional stable drivability is ensured, but as a result, the stable drivability is further improved.

〜別の効果〜
本実施形態の別の効果を説明する。
~ Another effect ~
Another effect of this embodiment will be described.

熱出力向上運転時は、出力増加に連動して、給水流量が定格出力運転時と比べて増加する(図9A参照)。タービン駆動給水ポンプ12,13は回転数を調整し、給水流量を調整している。しかし、タービン駆動給水ポンプ12,13の能力には限界が有り、給水流量増加の程度によっては、要求される回転数が100%回転数を超過し回転数調整だけでは対応できなくなる課題があった。   During the heat output improvement operation, the feed water flow rate increases in conjunction with the output increase as compared to the rated output operation (see FIG. 9A). The turbine-driven feed water pumps 12 and 13 adjust the rotation speed and adjust the feed water flow rate. However, the capacity of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 has a limit, and depending on the degree of increase in the feed water flow rate, the required number of revolutions exceeds 100%, and there is a problem that cannot be dealt with by adjusting the number of revolutions alone. .

図10は、給水流量とタービン駆動給水ポンプ12,13の揚程の関係を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the feed water flow rate and the heads of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13.

タービン駆動給水ポンプ12,13は回転数を調整し、給水流量を制御している。回転数は、給水流量と必要揚程特性との交点を通過するポンプ特性が選択されることにより定まる。必要揚程とは、タービン駆動給水ポンプ12,13が原子炉に給水する為に必要な揚程であり、給水ポンプ吐出圧力と給水ポンプ吸込圧力の差である。必要揚程特性は、給水流量が増加すると、給水ポンプ吸込圧力が減少し、給水ポンプ吐出圧力が増加することにより、上昇する特性を有す。復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動時の必要揚程特性は、図示の第1必要揚程特性である。なお、ポンプ特性は図2を用いて説明した。   The turbine-driven feed water pumps 12 and 13 adjust the number of rotations to control the feed water flow rate. The rotation speed is determined by selecting a pump characteristic that passes through the intersection of the feed water flow rate and the required head characteristic. The necessary head is a head necessary for the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 to feed water to the reactor, and is a difference between the feed water pump discharge pressure and the feed water pump suction pressure. The necessary head characteristic has a characteristic that, when the feed water flow rate increases, the feed water pump suction pressure decreases and the feed water pump discharge pressure increases to increase. The required head characteristics when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is not operated are the first required head characteristics shown in the figure. The pump characteristics have been described with reference to FIG.

例えば、定格出力(100%出力)運転時の給水流量が定まると、第1必要揚程特性との交点Xが定まり、交点Xを通過する80%回転数のポンプ特性が選択される。すなわち、タービン駆動給水ポンプ12,13は80%回転数に調整される。   For example, when the feed water flow rate at the time of rated output (100% output) operation is determined, the intersection point X with the first required head characteristic is determined, and the pump characteristic of 80% rotation speed passing through the intersection point X is selected. That is, the turbine drive feed pumps 12 and 13 are adjusted to 80% rotation speed.

熱出力向上運転時は、給水流量が定格出力運転時と比べて増加する。定格出力運転時の給水流量が定まると、第1必要揚程特性との交点Yが定まり、交点Yを通過する120%回転数のポンプ特性が選択される。しかし、タービン駆動給水ポンプ12,13の能力は100%回転数までであり、限界給水流量を超える送水はできない。限界給水流量とは、100%回転数に対応する給水流量である。   During the heat output improvement operation, the feed water flow rate increases compared to the rated output operation. When the feed water flow rate at the rated output operation is determined, the intersection point Y with the first required head characteristic is determined, and the 120% rotation speed pump characteristic passing through the intersection point Y is selected. However, the capacity of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is up to 100% rotation speed, and water cannot exceed the limit feed water flow rate. The limit water supply flow rate is a water supply flow rate corresponding to 100% rotation speed.

この課題に対して、能力の高い給水ポンプに更新することも考えられる。たとえば、タービン駆動給水ポンプ12,13を120%回転数相当の能力を有するポンプに更新する。しかし、既設原子力発電所を有効利用するという趣旨に反する。   In response to this problem, it may be possible to replace the water pump with a high capacity. For example, the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 are updated to pumps having a capacity corresponding to 120% rotation speed. However, it is against the idea of making effective use of existing nuclear power plants.

本実施形態では、復水ポンプ予備機常時運転機能22が作動し、低圧復水ポンプ2〜4、高圧復水ポンプ8〜10は3台運転状態となり、2台運転状態と比べて、各ポンプの揚程が上昇し、その結果、通常時においても、タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が2台運転状態と比べて上昇した状態が維持される(図8A参照)。   In this embodiment, the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is activated, and the low-pressure condensate pumps 2 to 4 and the high-pressure condensate pumps 8 to 10 are in the three-unit operation state, and each pump is compared with the two-unit operation state. As a result, the state in which the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 is increased as compared with the two-unit operation state is maintained even during normal operation (see FIG. 8A).

ところで、3台運転状態であっても2台運転状態でもあっても、原子炉圧力は同じである。タービン駆動給水ポンプ12,13の吸込圧力が上昇することは、タービン駆動給水ポンプ12,13の必要揚程が低下する、と言い換えることができる。復水ポンプ予備機常時運転機能22作動時の必要揚程特性は図示の第2必要揚程特性となる。   By the way, the reactor pressure is the same whether in a three-unit operation state or in a two-unit operation state. An increase in the suction pressure of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13 can be rephrased as a decrease in the required head of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13. The required head characteristic when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 operates is the second required head characteristic shown in the figure.

熱出力向上運転時の給水流量が定まると、第2必要揚程特性との交点Zが定まり、交点Zを通過する100%回転数のポンプ特性が選択される。すなわち、タービン駆動給水ポンプ12,13の能力範囲内で、送水できる。   When the feed water flow rate during the heat output improvement operation is determined, the intersection Z with the second required head characteristic is determined, and the pump characteristic of 100% rotation speed passing through the intersection Z is selected. That is, water can be fed within the capacity range of the turbine-driven feed water pumps 12 and 13.

これにより、熱出力向上運転時において、既存のタービン駆動給水ポンプ12,13を有効利用しつつ、給水流量増加に伴う上記課題を解決できる。   Thereby, at the time of heat output improvement operation, the above-mentioned subject accompanying increase in feed water flow rate can be solved while using existing turbine drive feed pumps 12 and 13 effectively.

<第2実施形態>
第1実施形態では、復水ポンプ予備機常時運転機能22は、定格出力運転時に予備機であった低圧復水ポンプ4と高圧復水ポンプ10とを熱出力向上運転時において常時運転するように制御したが、本実施形態では、復水ポンプ予備機常時運転機能22Aは、定格出力運転時に予備機であった低圧復水ポンプ4を熱出力向上運転時において常時運転するように制御する。高圧復水ポンプ10は、熱出力向上運転時においても予備機として待機状態にある。
Second Embodiment
In the first embodiment, the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 is configured to always operate the low-pressure condensate pump 4 and the high-pressure condensate pump 10 that were spare machines during the rated output operation during the heat output improvement operation. Although controlled, in this embodiment, the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22A controls the low-pressure condensate pump 4 that was a standby machine during the rated output operation so as to always operate during the heat output improvement operation. The high-pressure condensate pump 10 is in a standby state as a spare machine even during the heat output improvement operation.

復水ポンプ予備機常時運転機能22A作動時の給水運用システムの動作について説明する。   The operation of the water supply operation system when the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22A is activated will be described.

低圧復水ポンプ2がトリップすると、低圧復水ポンプ3,4が運転を継続し、2台運転状態となる。上流側の低圧復水ポンプ3,4と高圧復水ポンプ8,9との間に運転台数のアンバランスは生じず、インターロック機能21は作動しない。第1実施形態の動作3と同様な状態となり、タービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力低下は僅かであり、プラント運転を安定して継続できる。すなわち、第1実施形態と同様の効果が得られる。   When the low-pressure condensate pump 2 trips, the low-pressure condensate pumps 3 and 4 continue to operate, and two units are in operation. There is no imbalance in the number of operating units between the upstream low pressure condensate pumps 3 and 4 and the high pressure condensate pumps 8 and 9, and the interlock function 21 does not operate. It becomes the state similar to the operation | movement 3 of 1st Embodiment, the suction pressure fall of the turbine drive feed pump 13 is slight, and a plant operation can be continued stably. That is, the same effect as the first embodiment can be obtained.

高圧復水ポンプ8がトリップすると、1台の高圧復水ポンプ9が運転を継続し、インターロック機能21が作動する。第1実施形態の動作4の復水ポンプ予備機常時運転機能22未作動について述べたように、タービン駆動給水ポンプ13吸込圧力低下の程度は、低圧復水ポンプ2トリップ時と比較して、少ない。第1実施形態の効果は得られないものの、高圧復水ポンプ8トリップによりタービン駆動給水ポンプ13の吸込圧力がトリップ設定値を下回ることはなく、タービン駆動給水ポンプ13が自動停止するおそれはない。   When the high-pressure condensate pump 8 trips, one high-pressure condensate pump 9 continues to operate, and the interlock function 21 is activated. As described in the non-operation of the condensate pump preliminary machine continuous operation function 22 of the operation 4 of the first embodiment, the degree of the suction pressure drop of the turbine driven feed water pump 13 is small compared to when the low pressure condensate pump 2 trips. . Although the effect of the first embodiment cannot be obtained, the suction pressure of the turbine-driven feed water pump 13 does not fall below the trip set value due to the trip of the high-pressure condensate pump 8, and there is no possibility that the turbine-driven feed water pump 13 automatically stops.

これにより、熱出力向上運転中においても、プラント運転を安定して継続できる。   Thereby, the plant operation can be stably continued even during the heat output improvement operation.

1 復水器
2,3 低圧復水ポンプ(常用機)
4 低圧復水ポンプ(予備機)
5 空気抽出器復水器
6 グランド蒸気復水器
7 復水ろ過・脱塩装置
8,9 高圧復水ポンプ(常用機)
10 高圧復水ポンプ(予備機)
11 低圧給水加熱器
12,13 タービン駆動給水ポンプ
14,15 電動機駆動給水ポンプ
16,17 給水制御弁
18 高圧給水加熱器
19 原子炉
20 制御装置
21 インターロック機能
22 復水ポンプ予備機常時運転機能
1 Condenser 2, 3 Low pressure condensate pump (common use machine)
4 Low pressure condensate pump (spare machine)
5 Air extractor condenser 6 Ground steam condenser 7 Condensate filtration / desalination equipment 8, 9 High-pressure condensate pump (ordinary machine)
10 High pressure condensate pump (spare machine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Low pressure feed water heater 12, 13 Turbine drive feed pump 14, 15 Electric motor drive feed pump 16, 17 Feed water control valve 18 High pressure feed water heater 19 Reactor 20 Controller 21 Interlock function 22 Condensate pump spare machine always running function

Claims (3)

蒸気を凝縮する復水器と、
復水器で凝縮された復水を昇圧し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される復水ポンプと、
この復水ポンプの下流側に設置され、復水ポンプの吐出水を更に昇圧して原子炉へ送水し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される給水ポンプと、
この復水ポンプとこの給水ポンプとを制御する制御手段とを備え、
この制御手段は、前記復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、前記復水ポンプと前記給水ポンプの運転台数のアンバランスを検知して前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記給水ポンプ予備機を自動起動させるインターロック機能を有する
原子力発電所の給水運用システムにおいて、
前記制御手段は、熱出力向上運転時において、前記復水ポンプ予備機を常時運転させる復水ポンプ予備機常時運転機能を有する
ことを特徴とする原子力発電所の給水運用システム。
A condenser that condenses the steam,
A condensate pump that boosts the condensate condensed in the condenser, includes a plurality of regular machines and spare machines, and these are arranged in parallel;
Installed downstream of this condensate pump, further boosting the discharge water of the condensate pump and sending it to the reactor, including a plurality of regular machines and spare machines, these being arranged in parallel,
A control means for controlling the condensate pump and the feed pump;
When one of the condensate pumps is tripped, the control means detects an imbalance between the number of the condensate pumps and the feed pumps and automatically stops one of the feed pumps. In the water supply operation system of a nuclear power plant having an interlock function for automatically starting the feed water pump spare machine after automatically starting the condensate pump spare machine,
The water supply operation system for a nuclear power plant, wherein the control means has a condensate pump spare machine continuous operation function for constantly operating the condensate pump spare machine during a heat output improvement operation.
前記複数の復水ポンプは、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される低圧復水ポンプと、この低圧復水ポンプの下流側に設置され、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される高圧復水ポンプとを含み、
前記制御手段の前記インターロック機能は、前記低圧復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、前記低圧復水ポンプ、前記高圧復水ポンプと前記給水ポンプの運転台数のアンバランスを検知して前記高圧復水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記低圧復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記高圧復水ポンプ予備機を自動起動させ、前記給水ポンプ予備機を自動起動させ、
前記制御手段の復水ポンプ予備機常時運転機能は、熱出力向上運転時において、少なくとも前記低圧復水ポンプ予備機を常時運転させる
ことを特徴とする原子力発電所の給水運用システム。
The plurality of condensate pumps include a plurality of regular machines and spare machines, and these are installed in parallel with a low-pressure condensate pump, and a plurality of regular machines and spare machines. A high-pressure condensate pump in which these are arranged in parallel,
The interlock function of the control means detects an imbalance in the number of operating units of the low-pressure condensate pump, the high-pressure condensate pump and the feed water pump when one of the low-pressure condensate pump regular machines trips. One of the high pressure condensate pump regular machines is automatically stopped, one of the feed water pump regular machines is automatically stopped, and the low pressure condensate pump spare machine is automatically started, and then the high pressure condensate pump spare machine is Automatically start the water supply pump spare machine,
A water supply operation system for a nuclear power plant characterized in that the condensate pump spare machine always-operating function of the control means always operates at least the low-pressure condensate pump spare machine at the time of heat output improvement operation.
蒸気を凝縮する復水器と、復水器で凝縮された復水を昇圧し、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される復水ポンプと、この復水ポンプの下流側に設置され、復水ポンプの吐出水を更に昇圧して原子炉へ送水する、複数の常用機と予備機とを含み、これらが並列配置される給水ポンプとを備えた原子力発電所の給水システムの運用方法であって、
定格出力運転時において、前記復水ポンプ常用機の1台がトリップした場合に、給水システムの有するインターロック機能が作動し、前記給水ポンプ常用機の1台を自動停止させ、前記復水ポンプ予備機を自動起動させた後、前記給水ポンプ予備機を自動起動させる原子力発電所給水システムの運用方法において、
熱出力向上運転時において、前記復水ポンプ予備機を常時運転させる
ことを特徴とする原子力発電所給水システムの運用方法。
A condenser for condensing steam, a condensate condensed by the condenser, and a condensate pump including a plurality of regular machines and spare machines arranged in parallel, and a downstream of the condensate pump The water supply of a nuclear power plant including a plurality of regular machines and spare machines, which are arranged in parallel, and which further boosts the discharge water of the condensate pump and sends it to the reactor, and these are arranged in parallel A system operating method,
During rated output operation, when one of the condensate pump regular machines trips, the interlock function of the water supply system is activated to automatically stop one of the feed water pump regular machines, and the condensate pump spare In the operation method of the nuclear power plant water supply system that automatically starts the water pump preliminary machine after the machine is automatically started,
A method of operating a water supply system for a nuclear power plant, wherein the condensate pump spare machine is always operated during a heat output improvement operation.
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