JP2511908B2 - タ−ビン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力発電所のタービン制御装置に係り、
タービン本体の動特性の変化を考慮し、起動時と定格運
転時の速度制御ゲインを切替えることで安定した速度制
御をするのに好適なタービン制御方式に関する。

〔従来の技術〕

従来アナログの装置は、第６図に記載するように速度
制御ゲインとして、CV調定率が常に加味されており、タ
ービン昇速時のタービン本体の動特性の変化に対する制
御性の向上に関しては、特に配慮されていなかつた。ま
た、特公昭53−44964号公報に記載の技術は、タービン
の加速度を制御する方法に関するものであり、速度制御
全範囲に対して制御することを考慮する必要性が生じ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術は、タービン昇速制御においてタービン本体
のロータ損失等の動特性の変化の点について配慮がされ
ておらず、タービン昇速時も定格速度制御と同様な制御
ゲインとしていることからタービン昇速制御の安定性に
ついて問題があつた。

本発明の目的は、起動時の昇速（加速）制御、速度一
定（昇速途中一定）制御、および定格速度（調速制御）
制御である速度制御の基本制御に対し、タービン速度を
モニターすることで、加減弁制御ゲインを切替、速度制
御の安定化を図るとともに、加減弁速度制御ゲインの可
変に対しても、速度制御の対象となる蒸気加減弁とイン
ターセプト弁の協調制御の関係を常に成立させ、速度制
御の基本動作を満足することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、タービン速度制御の機能である昇速制御
（加速率制御）、速度一定（昇速途中一定）制御および
定格速度（調速）制御の３つの制御モードに対し、各々
の加減弁制御に対する制御ゲイン回路を独立に設置し、
タービン速毒信号をモニターし、これら３つのモードを
切替選択する回路を付加することにより、達成される。

また、上記のように加減弁制御ゲインを制御の安定性
を目的に可変することから、速度制御の対象となる加減
弁のインターセプト弁の協調制御に関する制御回路に対
しても、加減弁とインターセプト弁の基本動作を満足す
る回路構成とする。

〔作用〕

タービンの速度制御は、昇速制御（加速率制御）、速
度一定（昇速途中一定）制御である起動過程と定格速度
制御である調速制御に分類され、起動時の速度制御はPI
制御とし、定格速度制御は加減弁調定率制御とする。

このようにタービン速度を上昇させる起動過程と定格
速度にて一定制御を行なう調速制御の加減弁制御ゲイン
回路を各々設置することから、各々の制御状態に適した
制御方式をとれるようになるので、安定した速度制御が
実現出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

第４図はBWR発電所の系統を示す。原子炉１で発生し
た蒸気は、主蒸気止め弁２、加減弁３を通り高圧タービ
ン４に流入し、タービンを回転させ、さらに中間蒸気止
め弁5,インターセプト弁６を経て低圧タービン７に流入
してタービンを回転させる。仕事した蒸気はその後、復
水器８で水に戻される。通常運転時、原子炉で発生した
蒸気は上述の系統で復水器８に至るが、タービントリツ
プ等でタービンに蒸気を流入させることができない時の
ために、主蒸気止め弁２の前側からバイパスしてバイパ
ス弁９を経て復水器に至る系統をもつている。タービン
制御装置11はプラントから主蒸気圧力検出器12,中間蒸
気圧力検出器14で圧力を、速度検出器13でタービン速度
信号を、電流検出器15で発電機出力電流をそれぞれ検出
して、加減弁3,インターセプト弁6,バイパス弁９などを
制御する。

第５図に制御装置系統図を示す。速度設定器21で設定
された信号は、加算点22で速度検出器13からの信号と比
較され、比較後の偏差信号は速度制御回路23で制御状態
に応じたゲインを乗せられ、加算点25に送られる。加算
点25では更に負荷設定器24で設定された負荷信号が加え
られ、加減弁指令信号として低値選択回路27へ送られ
る。

また、速度制御回路23で検出された速度偏差信号と負
荷設定器24で設定された負荷信号は、インターセプト弁
演算回路60に送られ、加減弁指令信号が零以下となつた
時点で制御状態となるように演算した信号をインターセ
プト弁全開バイアス63と加算点64で加えて、インターセ
プト弁制御回路61に送られる。

一方、圧力設定器30で設定された信号は、圧力検出器
12からのフイードバツク信号と加算点31で比較され、比
較後の偏差信号は圧力調定率回路32で調定率に応じたゲ
インを乗せられ、全流量信号として低値選択回路27に送
られる。低値選択回路27では加算点25からの信号、圧力
調定率回路32からの全流量信号にさらに負荷制限器26か
らの制限信号を加えた三つの信号のうち最小の信号を、
負荷信号として加減弁制御回路28に伝え、加減弁を開閉
してタービンの負荷を制御する。

タービンの速度制御は、第５図で示す速度制御回路23
と負荷設定器24で設定された負荷信号により、加減弁指
令信号が決定され、加減弁を開閉することで行なわれる
とともに、負荷遮断およびタービン本体不具合等により
タービン速度の過速に対しては、インターセプト弁も、
インターセプト弁演算回路60および制御回路により開閉
制御を行なうことでタービン速度の制御を行なう。

タービン速度制御回路は、起動特の昇速（加速）制
御、速度一定（昇速途中一定）制御、および定格速度
（調速）制御の３モードに分類されるが、第６図に示す
従来の制御回路では、タービン速度状態により変化する
タービン本体のロータ損失等の動特性に対し、常に固定
である加減弁調定率（以下CV調定率と記す）が乗じられ
る方式としている為、タービン速度が変化する起動過程
においては、制御状態に応じた最適制御ゲインとする手
段がとられていなかつた。

第１図は、上記の問題をタービン速度をモニターする
ことで、起動時の昇速（加速）制御、速度一定（昇速途
中一定）制御および定格速度制御の制御状態に応じて、
制御ゲインを切替える回路としたタービン速度制御方式
である。

起動時の昇速（加速）制御、速度一定（昇速途中一
定）制御、および定格速度制御の３つのモードに分類
し、各々の制御ゲインを独立して設置するようにして、
またタービン速度をモニターすることで第１図の接点15
0,151,152を切替えることにより、タービン速度制御を
行なう。

（１）昇速（加速）制御 以下に、各過程におけるタービン速度制御方法につい
て説明する。

昇速（加速）制御は、第１図に示す接点150を選択
し、タービン速度102を微分107して得た加速度160と設
定加速度103との偏差を、減算点109に演算した後、昇速
用制御ゲインである比例積分（PI）110の演算値により
制御する。タービン速度102が上昇して設定速度（昇速
途中設定速度）101に近くなると、設定速度101のタービ
ン速度102の偏差114が小さくなり、偏差114をゲインＫ
倍した値115が、設定加速度103より小さくなることか
ら、低値優先回路（LVG）108により選択された目標加速
度200が徐々に小さくなり、速度一定制御に移行する。
尚、前記低値優先回路（LVG）108は、入力された複数の
無次元の信号のうち、最小の大きさの信号を選択して、
無次元の信号として出力する回路である。すなわち、設
定速度101とタービン速度102との偏差114をゲインＫ倍
した値115の設定加速度103のいずれか小さい方の信号を
選択して、目標加速度200として出力するものである。
（ゲインＫは、任意に決定する。） （２）速度一定制御 速度一定（昇速途中一定）制御は、第１図に示し接点
151を選択し、タービン速度102と設定速度101との偏差1
14を速度一定制御ゲインである比例積分（PI）111の演
算値により制御する。

（３）定格速度（調速）制御 定格速度制御、すなわち調速制御では、タービン速度
102が定格速度設定100からずれる偏差117に応じてCV調
定率に従い加減弁を制御するように第１図の接点152を
選択する。

上記速度制御モードの選択は、タービン速度をモニタ
ーすることで、第２図に示すような制御モード遷移とす
る。

また、上記のように速度制御の安定化を目的にタービ
ン速度制御状態に応じて制御ゲインを変化させた場合で
も、第６図の従来回路と同様、タービン速度上昇に対す
る加減弁とインターセプト弁の協調制御、すなわち第３
図に示す加減弁指令信号が零になつてからインターセプ
ト弁指令信号を閉制御する速度制御の基本動作を満足さ
せる必要がある（タービン本体不具合等によりタービン
の過速防止）。

本発明の速度制御回路では、第１図に示す各モードの
偏差信号出力端となる速度制御偏差信号113に対し、ゲ
インCV調定率/IV調定率120を乗じ、インターセプト弁制
御信号として加算点131に加えることにより、加減弁と
インターセプト弁の協調制御を実現している。

以下に、各過程におけるインターセプト弁信号の演算
方法について説明する。

（１）昇速過程 昇速過程では、第１図に示す接点150又は151が選択さ
れるため、速度制御偏差信号113は、比例積分（PI）11
1、又は110の演算値により決定される。

すなわち、インターセプト弁指令信号131（IVEL）
は、 にて決定される。

昇速過程では、負荷制定29の値は、零であることから
速度制御偏差信号113は加減弁指令信号131となり、ター
ビン速度102が上昇し、速度制御偏差113すなわち比例積
分（PI）110,111の演算値が零以下となつた時点からイ
ンターセプト弁指令信号131が閉方向制御となる。

よって、昇速度制御においても、第３図に示すよう
に、加減弁指令信号が全閉信号となった時点から、イン
ターセプト弁が閉制御となるように制御している。

（２）定格速度制御 定格速度制御では、第１図に示す接点152が選択さ
れ、加減弁はCV調定率制御となる。（第６図従来回路と
同様） よつてインターセプト弁指令信号131（IVEL）は、 となり、第６図の従来回路と同一演算式となる為第３図
の加減弁とインターセプト弁の協調制御を満足すること
になる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、タービン速度制御状態において、タ
ービン本体の動特性の変化を考慮し制御ゲインおよび制
御方式を切替選択することで、起動から定格速度まで安
定した速度制御を可能とした。また、速度制御に関し、
昇速時の制御ゲイン可変切替えに対しても、加減弁とイ
ンターセプト弁の協調制御を成立させるように速度制御
回路を改良し、タービン本体の不具合等によるタービン
過速防止を実現している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の速度制御回路図、第２図
は本発明の制御モード遷移図、第３図は、速度上昇によ
る加減弁とインターセプト弁の関係説明図、第４図はタ
ービン制御装置の構成図、第５図は、制御装置の制御系
統図、第６図は従来の速度制御回路図である。 100……定格速度、101……設定速度、102……タービン
速度、103……設定加速度、104,105,109……減算器、10
6……ゲイン、107……微分、108……低値優先回路、11
0,111……比例積分（PI）、112……CV調定率、113……
速度制御偏差信号、130……加減弁指令信号、131……イ
ンターセプト弁指令信号、200……目標加速度。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともタービン速度と設定加速度若し
   くは設定速度とから形成される信号、少なくともタービ
   ン速度と設定速度とから形成される信号、又は少なくと
   もタービン速度と定格速度とから形成される信号から選
   択された速度制御偏差信号を用いて、加減弁の指令信号
   とインターセプト弁の指令信号とを出力するタービン制
   御装置において、 前記加減弁の指令信号が、少なくとも前記速度制御偏差
   信号から形成され、また前記インターセプト弁の指令信
   号が、少なくとも前記速度制御偏差信号に（加減弁の調
   定率）／（インターセプト弁の調定率）を乗じた信号か
   ら形成されることを特徴とするタービン制御装置。