JP2558700B2 - プラントのウォ−ミング制御装置 - Google Patents

プラントのウォ−ミング制御装置

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JP2558700B2
JP2558700B2 JP62129631A JP12963187A JP2558700B2 JP 2558700 B2 JP2558700 B2 JP 2558700B2 JP 62129631 A JP62129631 A JP 62129631A JP 12963187 A JP12963187 A JP 12963187A JP 2558700 B2 JP2558700 B2 JP 2558700B2
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徳幸 竹島
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

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おいて蒸気を
過熱する過熱器やその過熱器の入口配管および出口配管
等のウォーミングを行なうためのプラントのウォーミン
グ制御装置に関する。
(従来の技術) 高速増殖炉発電プラントは、一般に液体ナトリウムを
冷却材とする原子炉と、この原子炉内で発生した熱ネネ
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
た二次冷却材を蒸気発生器へ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へ移送する水・
蒸気系から構成されている。
このような高速増殖炉発電プラントにおける水・蒸気
系は、蒸発器で発生した蒸気を過熱器で過熱してから蒸
気タービンへ送る構成となっているが、プラントの起動
運転時には上記過熱器および過熱器の入口配管や出口配
管等は常温となっているため、ウォーミングを行なって
過熱器等に加わるサーマルストレスを低減する必要があ
る。このウォーミングは通常補助ボイラからの低温蒸気
を用いて行なわれ、運転員が過熱器の入口温度および出
口温度、その温度上昇率等を監視しながら過熱器ウォー
ミング用調整弁の弁開度を操作して行なっている。
しかしながら、このようなウォーミング操作は熟練し
た運転員の経験を必要とするばかりでなく、運転員数の
増加および運転員への負担増加を招き、また運転員の操
作ミスにより過熱器および過熱器の入口配管や出口配管
等に過大なサーマルストレスが加わり、プラントの健全
性が損われる可能性があった。
(発明が解決しようとする問題点) 上述したように従来例では過熱器の入口温度および出
口温度、その温度上昇率等を運転員が監視しながら過熱
器ウォーミング用調整弁の弁開度を操作していたため、
熟練した運転員の経験を必要とし、さらに運転員数の増
加および運転員への負担増加を招いていた。また、運転
員の操作ミスにより過熱器および過熱器の入口配管や出
口配管に過大なサーマルストレスが加わり、プラントの
健全性が損われる可能性もあった。
また、通常補助ボイラからの蒸気は例えば200℃の低
温度であるため、過熱器の入口側に補助蒸気ラインを設
け、過熱器を通過させた高温蒸気で過熱器出口配管等を
過熱器の通気温度、例えば450℃までウォーミングを行
なう。ここで過熱器のナトリウム側は制御棒の引抜操作
に対応して昇温するため、過熱器を通過した蒸気温度も
次第に高くなり、このようなウォーミング用蒸気温度の
変化に対応した制御装置が要求されていた。
本発明はこのような事情に基づいてなされたもので、
その目的は、過熱器や過熱器の入口配管および手口配管
等のウォーミングを運転員の手を介さず自動的に行なう
ことができ、運転員の削減および負担軽減を図ることが
できるとともに、プラントの信頼性向上を図ることがで
きるプラントのウォーミング制御装置を提供することに
ある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、過熱器に蒸気を導入する過熱器入口配管に
設けられ過熱器の入口温度を検出する過熱器入口温度検
出器と、前記過熱器で過熱された蒸気を導出する過熱器
出口配管に設けられ、過熱器の出口温度を検出する過熱
器出口温度検出器と、前記過熱器にナトリウムを導入す
る過熱器ナトリウム側入口配管に設けられ、過熱器のナ
トリウム側入口温度を検出する過熱器入口ナトリウム温
度検出器と、前記過熱器入口配管に接続されウォーミン
グ用補助蒸気を導入するウォーミング用補助蒸気配管
と、このウォーミング用蒸気の流量を調整するウォーミ
ング用補助蒸気流量調整弁と、前記過熱器入口温度検出
器、過熱器出口温度検出器および過熱器入口ナトリウム
温度検出器からの検出信号に基づいて前記ウォーミンウ
用補助蒸気流量調整弁の弁開度を制御する弁開度制御装
置とを具備したことを特徴としている。
(作用) 本発明に係るプラントのウォーミング制御装置は、過
熱器入口温度検出器および過熱器出口温度検出器で検出
された過熱器入口温度および過熱器出口温度をそれぞれ
固定設定値と過熱器入口ナトリウムの温度の関数で定ま
る設定値と比較して偏差の高い方の値を温度偏差信号と
し、上記過熱器入口温度および過熱器出口温度の温度変
化率をそれぞれ固定設定値と比較して偏差の低い方の値
を温度変化率偏差積分信号とし、これらの温度偏差信号
と温度変化率偏差積分信号とを比較して低い値の信号を
比較積分してウォーミング用補助蒸気流量調整弁の弁開
度制御信号とするものである。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図は本発明の一実施例を示し、高速増殖炉発電プ
ラントにおけるウォーミング制御装置の構成を示したも
のである。図中符号1は蒸発器で発生した蒸気を過熱器
2に供給する過熱器入口配管であり、この過熱器2で過
熱された蒸気が過熱器出口配管3を通って図示しない蒸
気タービンへ送られるようになっている。過熱器入口配
管1および過熱器出口配管3にはそれぞれ止め弁4,5が
設けられており、それぞれ規定の過熱度を有さない蒸気
が蒸発器から過熱器2に流入しないように、またウォー
ミング蒸気がタービンに流入しないように、ウォーミン
グ時には閉としている。
前記過熱器入口配管1にはウォーミング用補助蒸気配
管6が接続されている。このウォーミング用補助蒸気配
管6にはウォーミング用補助蒸気流量調整弁7が設けら
れ、この流量調整弁7でウォーミング用補助蒸気の流量
調整を行なうようになっている。ウォーミング用補助蒸
気は図示しない補助ボイラから供給され、その温度は約
200℃程度である。
また、過熱器入口配管1および過熱器出口配管3には
それぞれ過熱器入口ドレン配管8および過熱器出口ドレ
イン配管9が設けられており、図示しないドレンタンク
に接続されている。前記過熱器入口ドレン配管8および
過熱器出口ドレン配管9には、それぞれ過熱器入口ドレ
ン弁10および過熱器出口ドレン弁11が設けられている。
また、過熱器入口配管1および過熱器出口配管3にはそ
れぞれ過熱器入口温度検出器12および過熱器検出口温度
検出器13が取付けられている。
過熱器2には過熱器ナトリウム側入口配管14および過
熱器ナトリウム側出口配管15も接続されており、前者に
は過熱器入口ナトリウム温度検出器16が取付けられてい
る。これらの温度検出器12,13,16からの信号は弁開度制
御装置17に入力され、この弁開度制御装置17から出力さ
れる制御信号で前記ウォーミング用補助蒸気流量調整弁
7の弁開度制御を行なわれるようになっている。
第2図は弁開度制御装置17の構成を示すもので、過熱
器入口温度検出器12から入力される過熱器入口温度検出
信号T1および過熱器出口温度検出器13から入力される過
熱器出口温度検出信号T2は、弁開度制御装置17の比較器
21,22でそれぞれ過熱器入口温度設定値S1および過熱器
出口温度設定値S2と比較された後、高値選択回路23によ
って偏差の高い方の値が温度偏差信号Sとして選択され
る。
温度検出器16から入力される過熱器の入口ナトリウム
温度検出信号T3は関数演算器24に入力され、その演算結
果が過熱器出口温度設定値S2となる。
また、過熱器入口温度検出信号T1および過熱器出口温
度検出信号T2は弁開度制御装置17の微分回路25,26でそ
れぞれ温度変化率に変換された後、比較器27,28でそれ
ぞれ過熱器入口温度変化率設定値L1および過熱器出口温
度変化率設定値L2と比較され、さらに積分回路29,30で
積分された後、低値選択回路31によって積分値の低い方
の値が温度変化率偏差積分信号Lとして選択される。そ
して、前記高値選択回路23から出力される温度偏差信号
Sおよび低値選択回路31から出力される温度変化率偏差
積分信号Lは、低値選択回路32を介して比例積分回路33
に入力され、この比例積分回路33の出力信号を前記ウォ
ーミング用補助蒸気流量調整弁7に供給する構成となっ
ている。
このような構成において、過熱器2、過熱器入口配管
1および過熱器出口配管3のウォーミングを行なう場合
は過熱器入口ドレン弁10および過熱器出口ドレン弁11
「開」とした後にウォーミング用補助蒸気配管6よりウ
ォーミング用補助蒸気を導入し、過熱器入口配管1、過
熱器2、過熱器出口配管3の順でウォーミングを行なう
が、ウォーミング用補助蒸気を急激に導入すると過熱器
入口配管1や過熱器2および過熱器出口配管3にサーマ
ルストレスが加わる恐れがあるため、ある一定の温度変
化率に従って昇温させる必要がある。
ウォーミング開始時においては、過熱器入口温度検出
器12および過熱器出口温度検出器13から出力される過熱
器入口温度検出信号T1および過熱器出口温度検出信号T2
はほぼ常温に近い値であるのに対し、過熱器入口温度設
定値S1および過熱器出口温度設定値S2は過熱器2の運転
時に合せた高い温度設定(例えば200℃に近い値)とな
っている。したがって、ウォーミング開始時に高値選択
回路23から出力される温度偏差信号Sは大きな正の値と
なり、その結果、比例積分回路33からはウォーミング用
補助蒸気流量調整弁7を「開」に操作する制御信号が出
力される。
このようにしてウォーミング用補助蒸気流量調整弁7
が開となり、ウォーミング用補助蒸気配管6から過熱器
入口配管1にウォーミング用補助蒸気が導入されると、
過熱器入口温度検出信号T1または過熱器出口温度検出信
号T2は過熱器入口温度変化率設定値L1または過熱器出口
温度変化率設定値L2を超えて急激に上昇する。このと
き、低値選択回路31から出力される温度変化率偏差積分
信号Lは負の値となり、比例積分回路32からはウォーミ
ング用補助蒸気流量調整弁7を「閉」に操作する制御信
号が出力される。
このとき正の温度偏差信号Sと零近傍の温度変化率偏
差積分信号Lとでは後者が低値選択されるため、過熱器
2の入口温度および出口温度は過熱器入口温度変化率設
定値L1および過熱器出口温度変化率設定値L2を超えない
範囲で昇温されることになる。
一方、通常補助ボイラからのウォーミング蒸気の温度
は約200℃程度であり、過熱器入口配管1はこの温度ま
でウォーミングされる。過熱器入口温度設定値S1はこの
近傍として設定する。しかし、過熱器出口配管3はウォ
ーミング蒸気が過熱器2を過熱するときにほぼ過熱器入
口ナトリウム温度T3近傍まで過熱される。過熱器入口ナ
トリウム温度T3は制御棒の引抜により温度上昇し、これ
に伴って過熱器2出口の蒸気温度も上昇する。過熱器出
口温度T2は最終的に過熱器通気温度(例えば450℃)に
保持されればよい。
ここで、過熱器出口温度設定S2をこの過熱器通気温度
に固定設定すると、ウォーミング開始時点においては過
熱器出口配管側に大きな正の偏差信号が出力され、常に
過熱器出口温度検出信号T2で温度制御が行なわれ、過熱
器入口温度検出信号T1が無視される。ウォーミング時に
常に過熱器入口配管1、過熱器出口配管3をバランスよ
く温度制御するためには、過熱器出口温度設定値S2を過
熱器入口ナトリウム温度の関数とする必要があり、関数
演算器24に第3図に示す特性を設定する。
次に、ウォーミングが充分行なわれ、過熱器入口温度
検出信号T1および過熱器出口温度検出信号T2がほぼ過熱
器入口温度設定値S1および過熱器出口温度設定値S2に近
付くと、温度上昇が飽和状態となり、それぞれの温度変
化率は零近くとなる。このとき過熱器入口温度変化率設
定値L1および過熱器出口温度変化率設定値L2は正の値で
あるため、温度変化率偏差積分信号Lは正の値となる。
一方、過熱器入口温度検出信号T1および過熱器出口温
度検出信号T2はそれぞれ過熱器入口温度設定値S1および
過熱器出口温度設定値S2に近付くため、その偏差の高値
選択値である温度偏差信号Sは零近傍の値となる。この
零近傍の温度偏差信号Sと正の温度変化率偏差積分信号
Lとでは前者が低値選択されるため、過熱器2の入口温
度および出口温度はそれぞれ過熱器入口温度設定値S1お
よび過熱器出口温度設定値S2近傍に保たれることにな
る。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明によれば、ウォーミング用補
助蒸気流量調整弁の弁開度を、過熱器入口温度検出器、
過熱器出口温度検出器および過熱器入口ナトリウム温度
検出器の検出信号に基づいて弁開度制御装置で制御する
ようにしたので、過熱器の入口温度および出口温度を所
定の温度変化率に沿って昇温させることができ、しかも
その温度状態を運転開始まで保つことができる。また、
制御棒の引抜操作により過熱器ナトリウム入口温度が変
化しても過熱器入口配管、過熱器出口配管のバランスの
とれたウォーミングが可能である。したがって、過熱器
入口配管、過熱器出口配管のウォーミングを運転員の手
を介さず自動的に行うことができるとともに、運転員の
削減および負担軽減を図ることができ、プラントの信頼
性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図から第3図は本発明の一実施例を説明するための
もので、第1図はウォーミング制御装置を示す構成図、
第2図は弁開度制御装置を示す構成図、第3図は関数演
算器に設定する関数を示す特性図である。 1……過熱器入口配管、2……過熱器、3……過熱器出
口配管、4,5……止め弁、6……ウォーミング用補助蒸
気配管、7……ウォーミング用補助蒸気流量調整弁、8
……過熱器入口ドレン配管、9……過熱器出口ドレン配
管、10……過熱器入口ドレン弁、11……過熱器出口ドレ
ン弁、12……過熱器入口温度検出器、13……過熱器出口
温度検出器、14……過熱器ナトリウム側入口配管、15…
…過熱器ナトリウム側出口配管、16……過熱器入口ナト
リウム温度検出器、17……弁開度制御装置、21,22……
比較器、23……高値選択回路、24……関数演算器、25,2
6……微分回路、27,28……比較器、29,30……積分回
路、31,32……低値選択回路、33……比較積分回路。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】過熱器に蒸気を導入する過熱器入口配管に
    設けられ過熱器の入口温度を検出する過熱器入口温度検
    出器と、前記過熱器で過熱された蒸気を導出する過熱器
    出口配管に設けられ、過熱器の出口温度を検出する過熱
    器出口温度検出器と、前記過熱器にナトリウムを導入す
    る過熱器ナトリウム側入口配管に設けられ、過熱器のナ
    トリウム側入口温度を検出する過熱器入口ナトリウム温
    度検出器と、前記過熱器入口配管に接続されウォーミン
    グ用補助蒸気を導入するウォーミング用補助蒸気配管
    と、このウォーミング用蒸気の流量を調整するウォーミ
    ング用補助蒸気流量調整弁と、前記過熱器入口温度検出
    器、過熱器出口温度検出器および過熱器入口ナトリウム
    温度検出器からの検出信号に基づいて前記ウォーミング
    用補助蒸気流量調整弁の弁開度を制御する弁開度制御装
    置とを具備したことを特徴とするプラントのウォーミン
    グ制御装置。
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JP6574695B2 (ja) * 2015-10-30 2019-09-11 トクデン株式会社 過熱水蒸気生成装置
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