JP2559293B2 - 三要素式液位制御方法 - Google Patents
三要素式液位制御方法Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
Landscapes
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Description
槽内の液位を、液位信号と流体の流入流量及び流出流量
を基に三要素制御する方法に関する。更に詳しく述べる
と、流量測定誤差、流量評価誤差、あるいは流量信号異
常を過去の制御実績を評価することにより補正し、液位
のオフセットが生じないように制御する方法に関するも
のである。
例えば新型転換炉の蒸気ドラムの水位制御などに有用で
ある。
って説明する。
炉から生じる蒸気と水の混合した冷却材を集めて気水分
離し、蒸気のみをタービン系へ送り、水はタービン系か
ら戻ってきた給水と混合して再び原子炉へ送り込む役割
をもつ。この時、原子炉の中の燃料の除熱を確保すると
ともに、タービンへの水のキャリーオーバを防ぐ意味か
ら、蒸気ドラム水位は適切な範囲に保たれていなければ
ならない。そのため、蒸気ドラム水位を設定値に維持す
るように給水流量を制御する。この水位を一定に制御す
るには、原理的には気水分離された蒸気の流量と給水の
流量が合致するように給水調節弁によって給水流量を制
御すればよい。
すような三要素制御方式が多く利用されてきた。即ち、
蒸気ドラム水位L(t)と水位設定値S(t)との偏差
に給水流量FF(t)と蒸気流量SF(t)の流量偏差を加
えた信号をPI(比例積分)方式などの制御演算器にかけ
ることにより制御信号U(t)を得る。給水流量FF
(t)は測定値を使用するか、あるいは給水調節弁開度
と弁前後の差圧からCV曲線を用いて推定した値を使う。
蒸気流量も同様に測定値を使用するか、あるいはタービ
ンバイパス弁開度と流量の相関曲線を用いて推定した値
を使う。これらの信号から三要素制御を行うための制御
偏差信号LE(t)を導く式は次のようになる。
…(1) ところでタービン系から蒸気ドラムに至る給水系に
は、通常、容量の異なる2種の給水調節弁が並列に設置
されており、原子炉出力に応じて使い分けられている。
具体的には原子炉出力約18%以下の低出力領域(低流量
領域)では低流量給水調節弁が使用され、それ以上の高
出力領域(高流量領域)では大容量の主給水調節弁が使
用されている。
誤差がある場合には、液位は設定値からその誤差に相当
する分だけ離れたレベルで制御されるようなオフセット
が生じてしまう。多くの場合は流出及び流入流量が精度
良く測定可能なため、このオフセットの量も小さく問題
とはならないが、流量測定誤差が大きい場合や、測定信
号の異常により大きな誤差が生じた場合等は、大きなオ
フセットが生じることになり問題とされていた。
域では蒸気流量及び給水流量を精度良く測定できるた
め、容量の大きな主給水調節弁の方は三要素制御方式が
使用されている。しかし18%以下の低出力領域では蒸気
流量及び給水流量を精度良く測定できないため上記のよ
うなオフセットの問題が生じる。そのため低流量給水調
節弁の方は蒸気ドラム水位信号のみによる一要素制御方
式が用いられてきたが、水位が変化した後でないと給水
調節弁の開度調整操作が行われないため、原子炉出力が
変化した場合等に大きな水位変動が生じる傾向がある。
重化するなどの方式も用いられているが、それには冗長
化による経済性の面でのデメリットがあり、今後改造す
る場合においては設備面から3重化することが不可能な
場合もあった。
し、流量測定誤差による液位オフセットの発生を防止
し、流量測定誤差あるいは推定誤差が大きい系にも液位
の三要素制御方式を適用できる方法を提供することにあ
る。
制御への影響を小さく抑えると共に、異常を検知した場
合に警報を発するか、あるいはインターロックを作動さ
せて、制御系の信頼性及び安全性を向上させることがで
きる方法を提供することにある。
貯液槽内の液位を、液位信号と流体の流入流量及び流出
流量の情報を使用して三要素方式で制御する方法を前提
としている。そして本発明の特徴は、上記の方法におい
て、過去の一定期間の液位変化からその期間の実際の液
の収支を求め、それとその期間の流入・流出流量情報か
ら求まる液の収支の推定値とからその期間の平均誤差を
求め、その平均誤差分を制御偏差演算に加えて相殺しこ
れらの誤差に起因する液位オフセットを解消させるよう
に流入流量及び/又は流出流量を制御する点にある。
脱した時には警報を発するか、又はインターロックを作
動させることで液位検出信号及び流量検出信号の異常を
検出する。
過去の制御実績から評価され、次ステップ以降の制御に
反映される。つまり過去の一定期間における実際の液の
収支と、流入・流出流量情報から推定される液の収支と
の平均誤差を制御偏差値から取り除くように補正制御す
ると、流量測定誤差に起因する液位オフセットが解消さ
れる。更に流量信号に異常が生じても、それはステップ
状の誤差が生じているものとなるため上記補正により取
り除かれる。
系でも三要素制御方式が適用できるようになる。
系統の一例を示す概略図である。先ずプラント全体の構
成について概略説明する。
ラム12に入り気水分離される。分離された蒸気は、蒸気
隔離弁14を通り、蒸気止弁16及び蒸気加減弁18を通って
タービン20に入り発電機22を駆動し、復水器24に至る。
蒸気隔離弁14からの蒸気の一部は、タービンバイパス弁
26を通って復水器24に至る。復水器24の水は、復水ポン
プ28、脱塩器29、給水加熱器30、給水ポンプ32、主給水
調節弁34又は低流量給水調節弁35を通って蒸気ドラム12
に戻る。この給水は蒸気ドラム12で分離された水と混合
され、再循環ポンプ36により原子炉10へ戻る。また蒸気
ドラム12の水の一部は脱塩器38を通って蒸気ドラム12に
戻される。
蒸気系の蒸気流量を測定する蒸気流量計44、給水系の給
水流量を測定する給水流量系46の各信号が給水制御装置
48に送られ、本実施例では前記の各信号によって前記主
給水調節弁34の開度が三要素制御される。低流量給水調
節弁35の制御には上記の各信号を使用してもよいが、こ
こでは給水流量については給水調節弁開度と弁前後の差
圧からCV曲線を用いて推定した値を、また蒸気流量につ
いてはタービンバイパス弁開度と流量の相関曲線を用い
て推定した値を使っている。
す。基本的な部分(図面の上半分)は前記第2図と同様
であるから、それについての記載は省略する。
(1)式において、蒸気流量SF(t)及び給水流量FF
(t)に誤差がある場合、実際の蒸気流量をSF′(t)
及び実際の給水流量をFF′(t)として、SF(t)−FF
(t)の誤差をΔF(t)とすれば、水位が整定する条
件は、 LE(t)=0 且つ SF′(t)−FF′(t)=0 であるため、(1)式より以下の式が導かれる。
(t)だけ離れたレベルで水位が整定してしまう。
果から計算により求めて補正するのが本発明の特徴であ
る。今、この評価すべき時間区間を〔t−Δt,t〕とす
ると、この間の蒸気ドラムへの水の流入・流出収支ΔV
の推定値は次式で表される。
(t)だけの誤差が存在するから、実際の水の収支Δ
V′は、次式で表される。
ラム水位変化となって現れるはずであるから、蒸気ドラ
ム水位L(t)と水位から保有水量を与える関数FV(L
(t))を用いて、次式により求めることができる。
(5) ここでαは蒸気ドラム水位変化の応答送れ時間であ
る。よって(4)及び(5)式より評価期間Δtにおけ
る平均誤差ΔF(t)が次式で求まる。
つ補正を連続的に行っていくことにより、流量測定誤差
ないしは推定誤差に起因するオフセットを解消させるこ
とができる。つまり平均誤差ΔF(t)を補正流量とし
て蒸気ドラム水位L(t)に加えて水位設定値S(t)
との偏差をとる。このようにして流量情報に誤差が存在
しても、それが平均誤差ΔF(t)により補正され、誤
差が取り除かれた制御誤差LE(t)に基づいて主給水調
節弁34または低流量給水調節弁35の開度を制御すること
になる。
誤差ΔF(t)が印加されたものと考えることができる
から、本発明方法で時間遅れΔtをもって完全にその異
常による誤差を消去でき、異常による制御結果への影響
を小さく抑制することができる。更に、補正流量演算の
結果、平均誤差ΔF(t)が予め設定した範囲を逸脱し
た場合に、自動警報動作を起動させたり、信号系を自動
的に切替え若しくは弁の自動制御を停止するなどのイン
ターロック動作を起動させることもできる。
評価時間に対して十分遅いことを仮定している。通常の
系統では、流量の測定ないしは推定誤差が頻繁に大きく
変動することは少なく、評価期間Δtの設定を適切に行
うことにより十分な効果が得られる。
水位制御の場合であるが、本発明はそれに限らず、流体
(液体や蒸気)流入ラインと流出ラインを有するタンク
等に適用できる。
を過去の制御実績から評価し、次ステップ以降に反映し
ていく方式であるから、液位の三要素制御において流量
測定誤差、流量評価誤差などに起因するオフセットを解
消させることができる。そのため各種液位制御におい
て、流体の流入流量や流出流量が測定できない、あるい
は精度良く求められない等の理由で三要素制御方式を適
用できなかった系統にも、本発明方法で三要素制御方式
が使用可能となり、制御性能を向上させることができ
る。
した場合であっても、本発明により短時間の間に異常を
補正し、異常による影響を小さく抑制することができ
る。更に補正流量の大きさが予め設定した範囲を逸脱し
た場合に、警報動作若しくはインターロック動作を起動
させることにより、信号異常発生を運転員に報知した
り、安全のための措置を自動的に講じることができる。
来の三要素制御方式の制御系ブロック線図、第3図は新
型転換炉発電プラントの給水・蒸気系統概略図である。 10……原子炉、12……蒸気ドラム、20……タービン、34
……主給水調節弁、35……低流量給水調節弁。
Claims (2)
- 【請求項1】流体の流入ライン及び流出ラインを有する
貯液槽内の液位を、液位信号と流体の流入流量及び流出
流量の情報を使用して三要素方式で制御する方法におい
て、過去の一定期間の液位変化からその期間の実際の液
の収支を求め、それとその期間の流入・流出流量情報か
ら求まる液の収支の推定値とからその期間の平均誤差を
求め、その平均誤差によって流入・流出流量偏差を補正
しつつ流量制御を行うことを特徴とする三要素式液位制
御方法。 - 【請求項2】請求項1において、平均誤差が設定範囲か
ら逸脱した時に、警報を発するか又はインターロックを
作動させる三要素式液位制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2306665A JP2559293B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 三要素式液位制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2306665A JP2559293B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 三要素式液位制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04178599A JPH04178599A (ja) | 1992-06-25 |
JP2559293B2 true JP2559293B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=17959846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2306665A Expired - Lifetime JP2559293B2 (ja) | 1990-11-13 | 1990-11-13 | 三要素式液位制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2559293B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5191361B2 (ja) | 2008-11-21 | 2013-05-08 | 株式会社日立製作所 | 液位制御システム。 |
JP6644619B2 (ja) | 2016-03-31 | 2020-02-12 | 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 | 抽気装置およびこれを備えた冷凍機ならびに抽気装置の制御方法 |
-
1990
- 1990-11-13 JP JP2306665A patent/JP2559293B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH04178599A (ja) | 1992-06-25 |
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