JP2685204B2 - 給水ポンプ制御方法および装置 - Google Patents

給水ポンプ制御方法および装置

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JP2685204B2 JP63046992A JP4699288A JP2685204B2 JP 2685204 B2 JP2685204 B2 JP 2685204B2 JP 63046992 A JP63046992 A JP 63046992A JP 4699288 A JP4699288 A JP 4699288A JP 2685204 B2 JP2685204 B2 JP 2685204B2
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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、蒸気タービンの抽気と復水との熱交換によ
り給水加熱器において発生したヒータドレンを、ドレン
ポンプによって昇圧して復水管に注入するとともに、復
水およびタービンドレンを互いに並列に接続された複数
の給水ポンプおよび予備給水ポンプによって蒸気発生装
置に供給するようにした蒸気タービンプラントにおける
給水ポンプの制御方法およびその装置に関する。
(従来の技術) 一般に、蒸気タービンプラントにおいては、給水加熱
器において発生したヒータドレンをドレンポンプによっ
て昇圧して復水管に注入するヒータドレンポンプアップ
システムが採用されている。
すなわち、第4図は上記ヒータドレンポンプアップシ
ステムを採用した蒸気タービンプラントの概略系統図で
あって、原子炉1で発生した主蒸気は、主蒸気弁2を経
て高圧タービン3に供給され、そこで仕事を行なった主
蒸気は気水分離加熱装置4を経て低圧タービン5に至
り、その後復水器6において海水で冷却されて復水せし
められる。この復水は互いに並列に接続された複数の低
圧復水ポンプ7によって昇圧された後、空気抽出器8お
よびグランド蒸気復水器9を経て互いに並列に接続され
た複数の高圧復水ポンプ10に送給され、そこで昇圧され
た復水は低圧給水加熱器11で昇温され、さらに互いに並
列に接続された複数の給水ポンプ12で昇圧された後高圧
給水加熱器13で昇温され、原子炉1に給水される。
一方、高圧タービン3からの抽気は高圧給水加熱器13
で給水と熱交換した後ヒータドレンとなり高圧ドレンタ
ンク14に集められる。そして、この高圧ドレンタンク14
に集められたヒータドレンは、高圧ドレンポンプ15によ
って昇圧された後に給水ポンプ12の吸込側に注入され
る。なおこの場合、高圧ドレンポンプ15の吐出側に設置
された水位調節弁16によって高圧ドレンタンク14の水位
が一定に保たれるように制御される。
また、低圧タービン5から抽気された蒸気が低圧給水
加熱器11に送られ、そこで復水と熱交換せしめられた後
ヒータドレンとなり低圧ドレンタンク17に集められる。
そして、上記低圧ドレンタンク17に集められたヒータド
レンは低圧ドレンポンプ18によって昇圧された後に高圧
復水ポンプ10の吸込側に注入される。なお、図中符号19
は低圧ドレンタンク17の水位を一定に保つように制御さ
れる水位調節弁である。
ところで、高圧ドレンポンプ15および低圧ドレンポン
プ18は、復水系の圧力が高い低負荷時には運転されず、
復水系の圧力が高圧ドレンポンプ15および低圧ドレンポ
ンプ18の吐出圧力とほぼ同等になる約50%負荷時に運転
開始される。
第5図に給水ポンプのシステムヘッドカーブを示す。
すなわち、プラント出力が約50%未満ではヒータドレ
ンは復水系に注入されず直接復水器に回収されるため、
ヒータドレンポンプアップシステムを構成するポンプの
うち運転しているのは低圧復水ポンプと高圧復水ポンプ
10と給水ポンプ12である。このため、プラント出力が約
50%になるまでの給水ポンプの吸込圧力は低圧復水ポン
プと高圧復水ポンプによって確保されている。
そこで、プラント出力が約50%になると高圧ドレンポ
ンプ15および低圧ドレンポンプ18が運転開始するため、
給水ポンプの吸込圧力は高くなる。これは、高圧ドレン
ポンプ15および低圧ドレンポンプ18によって給水流量の
一部が送水されるために、低圧復水ポンプおよび高圧復
水ポンプの吐出流量が減少してポンプの流量−吐出圧力
特性(以下Q−H特性という)により吐出圧力が高くな
るからである。
また、給水ポンプの吸込圧力は下記の式で求めること
ができる。
PREF=PLPCP+PHPCP−ΔP1−ΔP2 ………(1) ここで、PREFは給水ポンプの吸込圧力 PLPCPは低圧復水ポンプのQ−H特性から求ま る低圧復水ポンプの吐出圧力 PHPCPは高圧復水ポンプのQ−H特性から求ま る高圧復水ポンプの吐出圧力 ΔP1は復水器から給水ポンプに至るまでの機器 圧力損失と配管圧力損失の和 ΔP2は静水頭 一方、各ポンプの吐出流量は次のようになる。
ここで、Qは給水流量 Q1は運転中の低圧復水ポンプ(通常運転中は 2台運転)の吐出流量の和 Q2は運転中の高圧復水ポンプ(通常運転中は 2台運転)の吐出流量の和 QHは運転中の高圧ドレンポンプの吐出流量の 和 QLは運転中の低圧ドレンポンプの吐出流量の 和 ところで、一般的なヒータドレンポンプアップシステ
ムにおけるQ1,Q2,QH,QLとQとの関係は次のようであ
る。
Q1≒0.55×Q QL≒0.15×Q ………………(3) Q2≒0.7×Q QH≒0.3×Q (2)式と(3)式に示すように、高圧ドレンポンプ
と低圧ドレンポンプが運転を開始する約50%以上のプラ
ント出力では、高圧復水ポンプと低圧復水ポンプと給水
ポンプの吐出流量は同じではなく、 Q>Q2>Q1 …………………(4) の関係が成り立つ。
また、ポンプの容量は100%プラント出力時の各ポン
プの吐出流量を基に設計するため、各ポンプ1台の容量
は第1表に示すようになる。
(発明が解決しようとする課題) ヒータドレンポンプアップシステムにおいては、各ポ
ンプの設計容量が第1表に示すようにしてあるため、通
常運転中において高圧ドレンポンプ及び低圧ドレンポン
プからの送水が喪失した場合には、低圧復水ポンプと高
圧復水ポンプが過流量運転になり、ポンプのQ−H特性
により吐出圧力が減少する。ところが、このように低圧
復水ポンプおよび高圧復水ポンプの吐出圧力が減少する
と、(1)式からも明らかなように、給水ポンプの吸込
圧力が低下して、給水ポンプにキャビテーションが発生
する可能性がある。そこで、上記給水ポンプのキャビテ
ーション発生を防止するため、一般には吸込圧力が一定
の値より低下した場合には、給水ポンプを全て停止させ
るようにしてある。
第6図は、一般的なポンプのQ−H特性を示す図であ
って、ポンプの吐出圧力は流量が増加していくと減少し
ていくが、設計最大流量を越えると吐出圧力が急激に低
下して、結果的にポンプによる送水が不可能になる。こ
の事象を給水ポンプのシステムヘッドカーブから説明す
ると、第7図のようになる。
すなわち、高圧ドレンポンプおよび低圧ドレンポンプ
の吐出流量が喪失した場合には、第1表における給水ポ
ンプの吐出流量の和を高圧復水ポンプと低圧復水ポンプ
で送水することになる。このため、高圧復水ポンプにお
いては、約150%(1/0.7×100)、また低圧復水ポンプ
においては約180%(1/0.55×100)の過流量運転になる
可能性がある。しかして、各復水ポンプとも第6図で示
す設計最大流量を越えて吐出圧力が急激に低下し、この
低圧復水ポンプと高圧復水ポンプの吐出圧力の低下によ
って、第7図の曲線Aで示すように給水ポンプの吸込圧
力が低下し、給水ポンプ全台停止になる設定圧力B以下
になって、給水ポンプが全台停止されることとなる等の
問題がある。
ところで、高圧ドレンポンプと低圧ドレンポンプから
の送水が喪失する原因としては、タービンの流入蒸気が
喪失した場合がある。すなわち、高圧ドレンポンプ15と
低圧ドレンポンプ18は、高圧タービン3と低圧タービン
5から抽気した蒸気が給水或は復水と熱交換して発生し
たヒータドレンを送水しているため、タービンの流入蒸
気が喪失した場合には、ドレンタンク14,17に流入する
ヒータドレンが無くなってしまうこととなり、ドレンタ
ンク14,17の水位が低下し、水位調節弁16,19がそれぞれ
徐々に閉まっていきやがて全閉し、両ドレンポンプ15,1
8からの送水が喪失することとなる。
また、タービンの流入蒸気が喪失する事象の代表的な
ものとして、原子炉スクラムがある。一般に原子炉スク
ラムが発生した場合には、原子炉の水位が低下するため
に、原子炉からは通常運転時より多くの給水量が給水ポ
ンプに要求される。しかし、原子炉スクラム時には高圧
ドレンポンプと低圧ドレンポンプによる送水がなくなる
ので、低圧復水ポンプと高圧復水ポンプが過流量運転と
なり、前述のように給水ポンプが全台停止することとな
る。すなわち、上述のように原子炉スクラム時には、給
水ポンプが通常運転時より多くの給水が要求されている
にかかわらず、給水ポンプの全台が停止してしまう可能
性がある等の問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、給水ポンプによる給水
の要求があるときに給水ポンプが全台とも停止してしま
うようなことがないようにした給水ポンプ制御方法およ
び装置を得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) 本発明は、蒸気タービンの抽気と復水との熱交換によ
り給水加熱器において発生したヒータドレンを、ドレン
ポンプによって昇圧して復水管に注入するとともに、復
水およびヒータドレンを互いに並列に接続された複数の
給水ポンプおよび給水ポンプ停止時に自動起動する予備
給水ポンプによって蒸気発生装置に給水するようにした
ものにおいて、タービンへの流入蒸気がしゃ断された場
合には、1台の給水ポンプを停止させるとともに、予備
給水ポンプの自動起動を阻止するようにしたことを特徴
とするものである。
また、上記方法を実施するために、タービンへの流入
蒸気がしゃ断されたことを示す信号によって1台の給水
ポンプを停止させる給水ポンプ停止装置と、上記タービ
ンへの流入蒸気、しゃ断信号によって予備給水ポンプの
自動起動を阻止するインタロックを設けたことを特徴と
するものである。
(作用) 原子炉スクラム信号等によって、タービンへの流入蒸
気が喪失したことが検出されると、その信号によって給
水ポンプ停止装置が作動され、互いに並列に接続された
給水ポンプの1台が停止せしめられ、またこれと同時に
インタロックが作動して予備給水ポンプの起動が阻止さ
れる。しかして、タービン流入蒸気が喪失する原子炉ス
クラム時等において、給水ポンプによる給水が必要にも
かかわらず給水ポンプが全台停止してしまうようなこと
が確実に防止され、少なくとも1台の給水ポンプが継続
運転を行なうことができ、しかも上記給水ポンプの吸込
圧力の低下をも防止することができる。
(実施例) 以下、第1図乃至第3図を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、第1図中第4図と同一部分には
同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
第1図において、符号20は原子炉スクラム信号発生器
であって、この原子炉スクラム信号発生器20から原子炉
スクラム信号が発生すると、このスクラム信号が給水ポ
ンプ停止装置21に加えられ、この給水ポンプ停止装置21
によって、互いに並列に接続された2つの給水ポンプ12
のいずれか一方の運転が停止せしめられるようにしてあ
る。
また、上記2つの給水ポンプ12と並列に接続され、給
水ポンプ停止時に自動起動する予備給水ポンプ12aには
インタロック22が設けられており、前記原子炉スクラム
信号発生器20からの原子炉スクラム信号が上記インター
ロック22に加えらるようにしてある。
しかして、原子炉スクラムが発生すると、その原子炉
スクラム信号が前記給水ポンプ停止装置21およびインタ
ロック22に加えられ、1つの給水ポンプ12が運転停止せ
しめられるとともに予備給水ポンプ12aの自動起動が阻
止される。
すなわち、第2図(a)に示すように、従来から給水
ポンプ停止条件として用いられている「吸込圧力低」、
「手動トリップ信号」等とともに、「原子炉スクラム」
信号が加えられるとともに、予備給水ポンプの起動条件
として、従来の「復水系ポンプ起動」および「吸込圧力
が低くない」等の条件に「原子炉スクラムNOT」すなわ
ち「原子炉スクラムが発生していない」ことが新たに加
えらている(第2図(b))。
したがって、原子炉スクラム信号により給水ポンプが
1台停止されるとともに予備給水ポンプの自動起動が阻
止されることにより、給水ポンプの運転台数および低圧
復水ポンプと高圧復水ポンプの運転台数は第2表のよう
になり、その各ポンプの吐出流量の関係は、Q′=Q1
=Q2′=0.55Qとなり、低圧復水ポンプ7と高圧復水ポ
ンプ10の設計最大流量を上回ることはない。
ところで、通常の原子力プラントにおいては、発電機
負荷しゃ断およびタービントリップが発生すると原子炉
はスクラムするが、例えば100%タービンバイパスシス
テムを有する原子力プラントでは必ずしも原子炉スクラ
ムは発生しない。そこで、タービンの流入蒸気が喪失し
ても原子炉スクラム信号が検出できない事象が発生した
場合に、給水ポンプの全台停止を防止するために、第3
図(a),(b)に示すように、原子炉スクラム信号以
外に、発電機負荷しゃ断信号やタービントリップ信号が
発生したときにも、これらをタービンの流入蒸気喪失信
号に代えて使用して1台の給水ポンプをトリップさせる
とともに予備給水ポンプの自動起動阻止を行なわせるよ
うにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明はタービンへの流入蒸気
がしゃ断された場合に1台の給水ポンプを停止させ、か
つ予備給水ポンプの自動起動を阻止するようにしたの
で、上記タービンへの流入蒸気が喪失したときには確実
に給水ポンプの稼働台数が減少され、給水ポンプの吸込
圧力が異常に低下して給水ポンプによる給水要求がある
にもかかわらず給水ポンプが全台停止してしまうような
ことが防止され、少なくとも1台の給水ポンプが継続さ
れる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の給水ポンプ制御装置を用いた蒸気ター
ビンプラントの概略系統図、第2図(a),(b)はそ
れぞれ本発明の作動説明図、第3図(a),(b)はそ
れぞれ本発明の他の実施例の作動説明図、第4図はヒー
タドレンポンプアップシステムを採用した蒸気タービン
プラントの概略系統図、第5図は給水ポンプのシステム
ヘッドカーブを示す図、第6図はポンプのQ−H特性線
図、第7図はドレンポンプが運転していないと仮定した
場合の給水ポンプのシステムヘッドカーブを示す図であ
る。 1……原子炉、3……高圧タービン、5……低圧タービ
ン、7……低圧復水ポンプ、10……高圧復水ポンプ、12
……給水ポンプ、14……高圧ドレンタンク、15……高圧
ドレンポンプ、17……低圧ドレンタンク、18……低圧ド
レンポンプ、20……原子炉スクラム信号発生器、21……
給水ポンプ停止装置、22……インタロック。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸気タービンの抽気と復水との熱交換によ
    り給水加熱器において発生したヒータドレンを、ドレン
    ポンプによって昇圧して復水管に注入するとともに、復
    水およびヒータドレンを互いに並列に接続された複数の
    給水ポンプおよび給水ポンプ停止時に自動起動する予備
    給水ポンプによって蒸気発生装置に給水するようにした
    ものにおいて、タービンへの流入蒸気がしゃ断された場
    合には、1台の給水ポンプを停止させるとともに、予備
    給水ポンプの自動起動を阻止するようにしたことを特徴
    とする、給水ポンプ制御方法。
  2. 【請求項2】蒸気タービンの抽気と復水との熱交換によ
    り給水加熱器において発生したヒータドレンを、ドレン
    ポンプによって昇圧して復水管に注入するとともに、復
    水およびヒータドレンを互いに並列に接続された複数の
    給水ポンプおよび給水ポンプ停止時に自動起動する予備
    給水ポンプによって蒸気発生装置に給水するようにした
    ものにおいて、タービンへの流入蒸気がしゃ断されたこ
    とを示す信号によって1台の給水ポンプを停止させる給
    水ポンプ停止装置と、上記タービンへの流入蒸気しゃ断
    信号によって予備給水ポンプの自動起動を阻止するイン
    タロックを設けたことを特徴とする、給水ポンプ制御装
    置。
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CN113107832B (zh) * 2021-04-25 2022-08-26 西安热工研究院有限公司 一种测试带勺管调节的电动给水泵特性的方法

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