JP2531755B2 - 給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高速増殖炉発電プラント等に設けられた蒸気
発生器に給水する給水ポンプを制御する給水制御装置に
関する。

（従来の技術） 一般に、高速増殖炉発電プラントは液体金属ナトリウ
ムを冷却材とする原子炉と、この原子炉内で発生した熱
エネルギを一次冷却材を介して中間熱交換器へ移送する
一次冷却系と、中間熱交換器で一次冷却材と熱交換を行
なった二次冷却材（液体金属ナトリウム）を蒸気発生器
に移送する二次冷却系と、蒸気発生器で発生した蒸気を
蒸気タービンに移送する水・蒸気系から構成されてい
る。

第３図は高速増殖炉プラントの水・蒸気系の一例を示
す構成図である。この水・蒸気系は蒸気発生器１で発生
した蒸気により蒸気タービン２を駆動するために設けら
れたものである。第３図において、原子炉（図示せず）
で発生した熱エネルギは一次冷却材および二次冷却材を
介して蒸気発生器１に伝えられる。蒸気発生器１は蒸発
器３および過熱器４から構成され、水あるいは蒸気と熱
交換を行なう。

過熱器４で発生した高温高圧の蒸気は、主蒸気止め弁
５および蒸気加減弁６を通って蒸気タービン２に案内さ
れ、ここで膨張して蒸気タービン２を駆動し、発電機７
により発電を行なう。蒸気タービン２を駆動した蒸気は
復水器８で凝縮して復水となり、この復水器８に一旦貯
留される。なお、主蒸気止め弁５の上流から復水器８
へ、タービンバイパス弁９が介装されたタービンバイパ
ス配管10が連絡されている。

復水器８を出た復水は復水ポンプ11、低圧給水加熱器
12および脱気器13を順に経て給水ポンプ14に案内され
る。給水ポンプ14は50％容量のものが３台並列に設けら
れており、タービン抽気により駆動される一対の主給水
ポンプ15、主給水ポンプ16および電動機駆動の起動用給
水ポンプ17から構成される。起動用給水ポンプ17の下流
には起動用給水調節弁18が設けられる。給水ポンプ14を
出た給水は高圧給水加熱器19を通り、その後３ループに
分岐し、それぞれ給水調節弁20を経て、各ループの蒸気
発生器１に供給される。

この水・蒸気系において、通常運転時の給水流量制御
は、蒸発器出口蒸気温度21が一定となるように給水調節
弁20の開度を操作し、かつ給水調節弁開度変化の結果変
わり得る給水調節弁差圧22が一定となるように、主給水
ポンプ15、主給水ポンプ16の回転数を操作して、給水流
量23を調整するようになっている。主給水ポンプ15、主
給水ポンプ16の回転数は、それぞれ給水ポンプ駆動用タ
ービン蒸気加減弁24,25の開度を操作することによって
行なわれる。

第４図（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ給水調節弁制御
系および給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系を
示す構成図である。

まず、給水調節弁制御系においては、蒸発器出口蒸気
温度21が蒸発器出口蒸気がある過熱度を持つように定め
られた蒸発器出口蒸気温度設定値26と比較され、比例積
分要素27で制御演算が行なわれる。この場合、温度計測
信号の応答遅れを補償するために給水流量23と給水流量
目標値28の偏差信号が制御特性改善用の補助信号29とし
て用いられる。補助信号29は比例積分要素信号30に加算
され、比例積分要素31により制御演算が行なわれた後、
この比例積分要素31からの給水調節弁制御信号32により
給水調節弁20が制御される。この給水調節弁制御系は各
ループに独立に設けられる。

次に、給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系に
ついて説明する。給水調節弁20が動作すると、その結果
給水調節弁差圧22が変化する。各ループの給水調節弁差
圧22は平均要素33により平均値処理が行なわれ、この平
均値が給水調節弁差圧設定値34と比較された後、比例積
分要素35で制御演算が行なわれる。そして、この比例積
分要素35からの給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制
御信号36により給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁2
4,25が制御され、トータル給水流量が調節される。

一方、第４図（Ｃ）に示す起動用給水調節弁制御系
は、主給水ポンプ15、主給水ポンプ16を使用することが
できない起動時に使用する起動用給水ポンプ17の給水流
量を調節するためのものであり、給水調節弁制御系、給
水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系とは独立した
制御系となっている。この起動用給水調節弁制御系にお
いては、高圧給水加熱器入口給水圧力37が一定となるよ
うに起動用給水調節弁18を制御する。すなわち、高圧給
水加熱器入口給水圧力37と高圧給水加熱器入口給水圧力
設定値38を比較し、比例積分要素39により制御演算を行
なった後、この比例積分要素39からの起動用給水調節弁
制御信号40により起動用給水調節弁18を調節し、起動用
給水ポンプ17からの給水流量を調節するようになってい
る。

（発明が解決しようとする課題） 高速増殖炉発電プラントの給水流量は、起動時には起
動用給水ポンプ17で確保し、通常運転時には主給水ポン
プ15,16で確保する構成となっている。

しかし、通常運転時に主給水ポンプ15,16のうち１台
が不調となった場合には、定格運転を続行することがで
きず、50％負荷運転しか行なうことができない。また、
起動用給水ポンプ17を起動したとしても、両ポンプの制
御系が独立しているため、安定な運転を実施することが
できないという問題がある。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、主給
水ポンプ１台が不調の場合であっても、主給水ポンプ１
台と起動用給水ポンプとを並列運転することにより、給
水流量を安定的に確保することができる給水制御装置を
提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係る給水制御装置は、高速増殖炉発電プラン
ト等の復水器から蒸気発生器へ給水する一対の主給水ポ
ンプと起動用給水ポンプとが水・蒸気系配管に並列に介
装され、上記主給水ポンプは主給水ポンプ駆動用タービ
ン蒸気加減弁により流量が調整される一方、上記起動用
給水ポンプは起動用給水調節弁により流量が調整され、
上記蒸気発生器への給水流量を調節する給水調節弁の差
圧が一定となるように上記主給水ポンプ駆動用タービン
蒸気加減弁を制御する主給水ポンプ駆動用タービン蒸気
加減弁制御系と、上記起動用給水ポンプの下流側に介装
された高圧給水加熱器の入口給水圧力が一定となるよう
に上記起動用給水調節弁を制御する起動用給水調節弁制
御系とが備えられた給水制御装置において、上記主給水
ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系からの制御信号
を起動用給水調節弁制御系の制御信号に変換する関数演
算器を具備し、この関数演算器からの制御信号と起動用
給水調節弁制御系からの制御信号とを切替える切替器を
起動用給水調節弁制御系に具備したものである。

（作用） 通常運転時に主給水ポンプ１台が不調となった場合、
残り１台の主給水ポンプだけでは50％の給水しか送るこ
とができない。この場合、定格負荷を取るためには起動
用給水ポンプを起動し、健全な主給水ポンプとの並列運
転を行なう必要がある。

そこで、切替器を動作させ、主給水ポンプ駆動用ター
ビン蒸気加減弁制御系からの制御信号を、関数演算器で
起動用給水調節弁制御系の制御信号に変換し、この変換
された制御信号で起動用給水調節弁を制御する。したが
って、主給水ポンプおよび起動用給水ポンプを安定的、
統一的に並列運転し、安定的な給水流量を確保すること
ができる。

（実施例） 第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る給水制御装
置の一実施例を示す構成図である。

ここで、水・蒸気系および給水調節弁制御系の構成に
ついては従来と同様であるため、同一部分には同一符号
を付して説明を省略する。

給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系42には、
各ループの給水調節弁差圧22の平均値を求める平均要素
33が備えられ、その平均値と給水調節弁差圧設定値34と
の偏差信号43が比例積分要素等の演算器44に入力され
る。演算器44は偏差信号43を演算処理した後、制御信号
としての給水ポンプ駆動用タービン回転数指令信号45を
出力するようになっている。この給水ポンプ駆動用ター
ビン回転数指令信号45は給水ポンプ駆動用タービン蒸気
加減弁24,25に入力されるとともに、関数演算器46,47を
介して起動用給水調節弁制御系48に入力されるようにな
っている。

一方、起動用給水調節弁制御系48は高圧給水加熱器入
口給水圧力37と高圧給水加熱器入口給水圧力設定値38と
の偏差信号49を入力して制御演算を行なう比例積分要素
等の演算器50が備えられる。この演算器50には切替器51
が接続され、この切替器51は演算器50側ａと関数演算器
47側ｂとの間の切替を行なうようになっている。そし
て、切替器51により選択された起動用給水調節弁開度信
号52により起動用給水調節弁18の弁開度が調節される。

ここで、前記演算器44の出力は主給水ポンプ駆動ター
ビン回転数指令信号45であるため、起動用給水調節弁開
度信号52に変換する必要がある。第２図（Ａ）は主給水
ポンプ駆動タービン回転数指令信号45を示したもので、
横軸は電流信号Ｉ、縦軸は回転数指令信号Ｒである。こ
の図において4000rpm〜5000rpmが給水流量０〜100％に
対応するとすれば、これを第２図（Ｂ）に示すような起
動用給水調節弁開度信号V52に変換する必要がある。こ
の変換のための演算を関数演算器46が行なうようになっ
ている。第２図（Ｃ）の実線は起動用給水調節弁18の弁
開度Ｖ−流量Ｆ特性を示したものである。関数演算器47
はこの特性を破線に示すような線形特性に変換するため
の演算を行なうようになっている。

次に上記実施例の作用について説明する。

起動時においては、タービン抽気を使用できないた
め、電動機駆動の起動用給水ポンプ17により給水を確保
する。この時期においては切替器51を演算器50側ａに切
り替えておき、起動用給水調節弁17を高圧給水加熱器入
口給水圧力37が一定となるように制御する。

その後、主給水ポンプ１台運転、さらには主給水ポン
プ２台運転へと移行し、定格負荷を採る。この場合起動
用給水ポンプ17は停止する。この時期には、切替器51は
やはり演算器50側ａであり、主給水ポンプ15,16は給水
調節弁差圧22が一定となるように制御される。したがっ
て、通常運転時においては切替器51は常に演算器50側ａ
にある。

そして、通常運転時に主給水ポンプ１台、例えば主給
水ポンプ15が不調となった場合、残り１台の主給水ポン
プ16だけでは50％の給水しか送ることができない。この
場合、定格負荷を採るためには起動用給水ポンプ17を起
動し、健全な主給水ポンプ16との並列運転を行なう必要
がある。そこで、切替器51を関数演算器47側ｂに切り替
え、起動用給水ポンプ17を主給水ポンプ16と共に給水調
節弁差圧22が一定となるような制御を行なう。

したがって、本発明に係る給水制御装置によれば、以
下のような効果を得ることができる。

まず、通常運転時においては、起動時に起動用給水ポ
ンプ17の高圧給水加熱器入口給水圧力一定制御、定格運
転時に主給水ポンプ15,16の給水調節弁差圧一定制御と
いう従来実績のある給水制御を採用することができる。

また、定格運転時に主給水ポンプ１台が不調となって
も、給水制御装置の切替器51を関数演算器47側ｂに切り
替え、起動用給水ポンプ17を起動することにより、主給
水ポンプ１台と起動用給水ポンプ17の並列運転を安定的
に行なうことが可能となり、高負荷運転を継続すること
ができる。

さらに、これらにより運転信頼性の高い給水制御装置
を提供することができるという効果がある。

なお、上記実施例においては、起動用給水ポンプ17が
50％容量１台の場合について説明したが、25％容量２台
の場合にも同様に適用することができる。また、例えば
起動用給水ポンプの容量が40％容量１台というような場
合においても、並列運転時に90％負荷までしか採れない
ことを除き、同様に適用することができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る給水制御装置は、主給水ポンプ駆動用タ
ービン蒸気加減弁制御系からの制御信号により起動用給
水調節弁を制御可能な切替器が起動用給水調節弁制御系
に備えられたから、通常運転時に主給水ポンプ１台が不
調となった場合においても、主給水ポンプ１台と起動用
給水ポンプとを安定的かつ統一的に並列運転することが
でき、安定的な給水流量を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）および（Ｂ）は本発明に係る給水制御装置
の一実施例を示す構成図、第２図（Ａ）〜（Ｃ）は上記
実施例における関数演算器の機能を示す特性図、第３図
は高速増殖炉発電プラントの水・蒸気系を示す構成図、
第４図（Ａ）〜（Ｃ）は従来の給水制御装置を示す構成
図である。 １……蒸気発生器、２……蒸気タービン、14……給水ポ
ンプ、15,16……主給水ポンプ、17……起動用給水ポン
プ、18……起動用給水調節弁、19……高圧給水加熱器、
20……給水調節弁、24,25……給水ポンプ駆動用タービ
ン蒸気加減弁、42……給水ポンプ駆動用タービン蒸気加
減弁制御系、45……主給水ポンプ駆動タービン回転数指
令信号、46,47……関数演算器、48……起動用給水調節
弁制御系、51……切替器、52……起動用給水調節弁開度
信号。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速増殖炉発電プラント等の復水器から蒸
   気発生器へ給水する一対の主給水ポンプと起動用給水ポ
   ンプとが水・蒸気系配管に並列に介装され、上記主給水
   ポンプは主給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁により
   流量が調整される一方、上記起動用給水ポンプは起動用
   給水調節弁により流量が調整され、上記蒸気発生器への
   給水流量を調節する給水調節弁の差圧が一定となるよう
   に上記主給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁を制御す
   る主給水ポンプ駆動用タービン蒸気加減弁制御系と、上
   記起動用給水ポンプの下流側に介装された高圧給水加熱
   器の入り口給水圧力が一定となるように上記起動用給水
   調節弁を制御する起動用給水調節弁制御系とが備えられ
   た給水制御装置において、上記主給水ポンプ駆動用ター
   ビン蒸気加減弁制御系からの制御信号を起動用給水調節
   弁制御系の制御信号に変換する関数演算器を具備し、こ
   の関数演算器からの制御信号と起動用給水調節弁制御系
   からの制御信号とを切替える切替器を起動用給水調節弁
   制御系に具備した事を特徴とする給水制御装置。