JP3092173B2 - 蒸気発生プラントの給水制御装置 - Google Patents

蒸気発生プラントの給水制御装置

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JP3092173B2
JP3092173B2 JP03023112A JP2311291A JP3092173B2 JP 3092173 B2 JP3092173 B2 JP 3092173B2 JP 03023112 A JP03023112 A JP 03023112A JP 2311291 A JP2311291 A JP 2311291A JP 3092173 B2 JP3092173 B2 JP 3092173B2
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気発生プラントの給
水制御装置に係り、特に、沸騰水型原子力プラントに適
用するのに好適な蒸気発生プラントの給水制御装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の沸騰水型原子力プラントの給水制
御装置は、特開昭57−197499号公報に示されているよう
に、原子力圧力容器内の水位(以下、原子炉水位とい
う)、給水流量及び主蒸気流量の各信号を取込み、これ
らの信号に基づいて原子炉圧力容器に供給される給水流
量を制御する。これによって、原子炉水位が所定のレベ
ルに保たれる。
【0003】並列に配置した三台のモータ駆動給水ポン
プを備えた沸騰水型原子力プラントでは、二台のモータ
駆動給水ポンプが定速回転の電動機で駆動されるため、
モータ駆動給水ポンプ吐出側に設けられた給水調節弁の
開度が給水制御装置から出力された弁開度要求信号によ
って制御される。給水流量はこのようにして調整され
る。
【0004】このような沸騰水型原子力プラントにおい
て、選択制御棒(SRI)の挿入等により原子炉水位低
下が発生した場合、同じ反応度の投入量であってもSR
Iのパターンにより、図4の実線のように−15cm程度
の水位低下になるケース、及び図4の破線のように−4
0cm程度の水位低下となる場合がある。
【0005】前者の場合では、水位低下に合わせて給水
制御装置11により給水調節弁が開けられ、給水流量が
一時的に110%まで増加する。しかし、原子炉水位の
回復に伴って給水流量も低下する。
【0006】後者の場合では、給水流量は、破線が示す
ように、給水制御装置の出力信号により、初期の原子炉
水位の低下に伴って増加し、約135%まで達する。こ
の時、給水ポンプはランアウト状態となっており、給水
ポンプが破損する可能性があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、給水
ポンプのランアウト保護及び過負荷防止の点について考
慮されておらず、選択制御棒挿入等により、原子炉水位
が低下する事象が発生した場合に、給水流量を増加させ
過ぎるためランアウト流量を越える可能性があった。
【0008】本発明の目的は、給水ポンプのランアウト
を防止できる蒸気発生プラントの給水制御装置を提供す
ることにある。
【0009】
【0010】
【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成する
発明の特徴は、前記給水流量信号が保護設定値以上にな
った場合にポンプ保護信号を出力する手段と、前記ポン
プ保護信号が出力されたとき、前記給水流量信号、及び
前記ポンプ保護信号が出力される前に入力した前記給水
調節弁の開度に基づいて第2給水流量制御信号を出力す
る給水流量制御手段と、前記第1給水流量制御信号と前
記第2給水流量制御信号のうち低値の給水流量信号を出
力する信号選択手段とを備え、前記信号選択手段から出
力された給水流量信号である給水調節弁開度制御信号に
基づいて前記給水調節弁を制御することにある。
【0011】
【0012】発明は、ポンプ保護信号が出力されたと
き、第1給水流量制御信号より低値の第2給水流量制御
信号(給水調節弁開度制御信号)を、ポンプ保護信号が出
力される前に入力した給水調節弁の開度に基づいて得て
いる。このため、給水調節弁開度制御信号は、ポンプ保
護信号が出力された時点における、給水調節弁の実際の
開度を反映したものとなる。従って、保護設定値からの
給水流量のオーバーシュートを抑制でき、給水流量が給
水ポンプトリップ値に到達しなくなる。
【0013】
【実施例】沸騰水型原子力プラントに適用した本発明の
好適な一実施例である蒸気発生プラントの給水制御装置
を、図1,図2及び図3に基づいて以下に説明する。沸
騰水型原子力プラントの原子炉圧力容器は蒸気発生器で
ある。
【0014】沸騰水型原子力プラントの通常運転時にお
いて、原子炉圧力容器1内の炉心2で加熱された冷却水
は蒸気となる。この蒸気は、原子炉圧力容器1から吐出
され、主蒸気管3を通ってタービン4に送られる。ター
ビン4から排気された蒸気は、復水器5によって凝縮さ
れて水になる。復水器5から吐出された凝縮水、即ち、
原子炉の冷却水となる給水は、給水配管6により、復水
脱塩器(図示せず)、復水ポンプ7、及び給水加熱器
(図示せず)に供給される。
【0015】更に、給水は、給水配管6の分岐管8A,
8B,8Cに個々に設けられた三台のモータ駆動給水ポ
ンプ(MD−RFP)9A,9B,9Cのうちの二台によ
り加圧され、さらに二台の給水調節弁10A,10Bが
給水制御装置11からの弁開度指令信号12により調節
され適切な給水流量となり、原子炉圧力容器1に供給さ
れる。給水調節弁10A,10Bによる給水流量の制御
は、原子炉圧力容器1内の水位を計測する水位計13に
よる水位信号14,給水配管15に設けられた給水流量
計16による給水流量信号17、及び主蒸気配管3に設
けられた主蒸気流量計18による主蒸気流量信号19の
三要素信号により、給水流量制御装置11により制御さ
れる。
【0016】給水流量制御装置11は、図2に示すよう
に、三要素に基づく給水調節弁開度要求信号12を出力
する水位制御器23,ポンプ台数判定部27,給水流量
制御判定部30及び給水流量制御器36を有する。
【0017】通常運転時における、この給水流量制御装
置11の作用を以下に説明する。主蒸気流量信号19と
給水流量信号17との偏差信号が得られる。この偏差信
号にミスマッチゲイン20がかけられて得られた信号と
原子炉水位信号14との和信号が求められる。この和信
号と原子炉水位設定信号21との偏差が、水位偏差信号
22となる。水位制御器23は、水位偏差信号22を入
力して比例積分演算を行い、給水調節弁開度要求信号1
2を出力する。低値優先回路42は、スイッチ35を介
して100%信号発生器34からの出力信号、及び給水
調節弁開度要求信号12を入力し、給水調節弁開度要求
信号12を選択して弁開度要求信号41として出力す
る。この給水調節弁開度要求信号12が、給水流量制御
装置11から出力され、給水調節弁10A,10Bを制
御する。
【0018】ポンプ台数判定部27は、2アウトオブロ
ジックにより、給水ポンプモータ24A,24B,24
Cそれぞれの遮断器25A,25B,25Cの閉状態を
検出した信号26A,26B,26Cにより、給水ポン
プ一台運転中か二台運転中かを判定する。ポンプ台数判
定部27は、この判定により得られた一台運転信号2
9、または二台運転信号28を給水流量制御判定部30
に送る。
【0019】給水流量制御判定部30は、図3に示すよ
うに、給水流量信号17(c)が、給水ポンプ二台運転
中に規定値Dを上回るか、或いは、給水ポンプ一台運転
中に規定値Eを上回った場合に、オアゲート31より給
水ポンプ保護信号32を出力する。給水ポンプ保護信号
32は、自己保持がかかり、給水ポンプ保護信号33と
して出力される。
【0020】給水ポンプ保護信号33が給水流量制御判
定部30から出力されると、スイッチ35は、通常時に
おける低値優先回路42と100%信号発生器34との
接続を、低値優先回路42と給水流量制御器36との接
続に切替える。
【0021】給水流量制御器36は、給水ポンプ台数判
定部27からの信号により選択される給水ポンプ一台運
転時(或いは二台運転時)の設定値38と給水流量信号2
7との偏差信号39を入力する。設定値38は、一台運
転信号29が出力されるときには給水ポンプ一台運転時
の設定値となり、二台運転信号28が出力されるときに
は給水ポンプ二台運転時の設定値となる。給水流量制御
器36は、偏差信号39を用いて比例・積分演算を行
い、得られた結果としての給水流量制御信号37を出力
する。
【0022】通常運転時、即ち、給水ポンプ保護信号3
3がオフの場合、給水調節弁開度検出信号52が給水流
量制御器36へタイバックされる。給水ポンプ保護信号
33がオンになると、給水調節弁開度検出信号52の給
水流量制御器36へのタイバックが停止される。このた
め、給水流量制御器36は、給水ポンプ保護信号33が
オンになった時点での給水調節弁開度検出信号52を反
映した給水流量制御信号37を出力する。給水ポンプ保
護信号33がオンになると、低値優先回路42は、給水
流量制御信号37を選択して弁開度要求信号41として
出力する。これにより、給水流量が給水ポンプ運転台数
により定まる保護設定値を上回った場合に、給水流量一
定制御が行われる。
【0023】給水調節弁10A,10Bの開度は、給水
流量制御信号37により、給水ポンプ保護信号33がオ
ンになった時点での給水調節弁開度から引き続いて制御
されることになる。このため、保護設定値からの給水流
量のオーバーシュートが抑制され、給水流量が一度も給
水ポンプトリツプ値に達することはない。
【0024】一方、給水ポンプ保護信号33がオンの場
合に、バイアス(+10%)40が給水流量制御信号3
7に加算されて得られた積分器上限制限値43が、水位
制御器23に入力される。水位制御器23の積分器出力
の上限は、積分器上限制限値43により制限される。こ
れにより、給水ポンプ保護動作が長く続いても、水位制
御器23の積分器は飽和することがないので、原子炉水
位が回復して低値優先回路42で給水調節弁開度要求信
号12が選択された場合でも、給水調節弁開度要求信号
12による水位制御を速やかに再開できる。
【0025】また、水位制御器23の出力である給水調
節弁開度要求信号12、及び低値優先回路42の出力で
ある弁開度要求信号41が、給水ポンプ保護リセット判
定部44に入力される。給水ポンプ保護リセット判定部
44は、図3に示すように、信号比較器45及びタイマ
46を有する。信号比較器45は、給水調節弁開度要求
信号12が弁開度要求信号41以下になったことを検出
し、リセット信号47を出力する。タイマ46は、入力
したリセット信号47を、この入力して約5秒経過した
後に、給水制御判定部30に対して出力する。給水制御
判定部30は、リセット信号47の入力で自己保持回路
をリセットすることにより、給水ポンプ保護信号33を
リセットする。給水制御判定部30は、給水ポンプ保護
信号33の出力を停止する。スイッチ35は100%信
号発生器34側の端子に接続される。これにより、給水
調節弁開度要求信号12による給水調節弁10A,10
Bの制御が行われる。同時に、積分器上限制限値43の
水位制御器23への入力が停止されると共に、給水調節
弁開度検出信号52が給水流量制御器36へタイバック
される。
【0026】以下に、本実施例の作用を具体的に説明す
る。
【0027】図5は、主蒸気隔離弁全閉時の、給水流
量,原子炉水位,制御器出力の変化を実線(従来の三要
素制御法)及び破線で示したものである。
【0028】従来の三要素制御法(実線)は、主蒸気隔
離弁閉による原子炉水位低下に対応して水位制御器にて
給水流量を約140%まで増加させている。このため、
給水ポンプ二台運転時のランアウトフロー設定値110
%を上回る。
【0029】図6は、給水流量制御器のタイバック先
を、水位制御器出力信号(実線)にした場合と、給水調
節弁開度信号(破線,本実施例)にした場合の、給水流
量,原子炉水位,制御器出力の変化を示したものであ
る。
【0030】水位制御器出力信号にタイバックした場合
は、給水ポンプ保護機構の作動直後の給水流量のオーバ
ーシュートが約120%に達する。なお、復水ろ過装置
及び復水脱塩装置が設置されている沸騰水型原子力プラ
ントでは、一時的に給水ポンプトリツプ値に達してい
る。
【0031】一方、本実施例では給水流量の最大値は約
114%であり、これは、給水ポンプトリツプ値117
%を下回っている。本実施例は、給水ポンプが破損する
可能性を解消できる。
【0032】沸騰水型原子力プラントに適用した本発明
の他の実施例である上記発生プラントの給水制御装置に
ついて説明する。
【0033】前述の実施例では給水流量制御器36は給
水ポンプ保護信号33が発生するまで給水調節弁開度信
号52を入力していたが、本実施例は、図7に示すよう
に、給水調節弁開度信号52を給水流量制御器36に入
力しない構成となっている。替りに、本実施例の給水流
量制御器36は、給水ポンプ保護信号33が発生するま
で、水位制御器23の出力である給水調節弁開度要求信
号12からバイアス49である偏差(5%)を差し引い
た値を、入力している。給水ポンプ保護信号33が発生
したとき、給水流量制御器36は、給水ポンプ保護信号
33が発生した時点のその値を反映した給水流量制御信
号37を出力する。
【0034】これにより、図6に示したと同様に、給水
ポンプトリツプ値に達する事を回避できる。
【0035】
【0036】
【発明の効果】 発明によれば、保護設定値からの給水
流量のオーバーシュートを抑制でき、給水ポンプトリッ
プの発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による給水制御装置と沸騰水型原子力プ
ラント系統図。
【図2】本発明による給水制御装置の詳細図。
【図3】本発明による給水制御装置の詳細図。
【図4】従来給水制御装置によるSRI挿入時のプラン
ト挙動説明図。
【図5】従来給水制御装置による主蒸気隔離弁閉時のプ
ラント挙動説明図。
【図6】本発明給水制御装置による主蒸気隔離弁閉時の
プラント挙動説明図。
【図7】本発明の他の実施例の系統図。
【符号の説明】
1…原子炉圧力容器、2…炉心、4…主蒸気配管、4…
タービン、5…復水器、6,15…給水配管、7…復水
ポンプ、8A,8B,8C…給水分岐管、9A,9B,
9C…電動駆動給水ポンプ、10A,10B…給水調節
弁、11…給水制御装置、12…給水調節弁開度要求信
号、13…原子炉水位検出器、14…原子炉水位信号、
16…給水流量検出器、17…給水流量検出信号、18
…主蒸気流量検出器、19…主蒸気流量検出信号。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G21D 3/04 G21D 3/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】復水器から蒸気発生器に給水を導く給水配
    管と、前記給水配管に設けられた複数の給水ポンプ及び
    複数の給水調節弁とを備えた蒸気発生プラントの給水制
    御装置において、 蒸気発生器の水位信号、前記蒸気発生器に供給される給
    水の流量信号及び前記蒸気発生器から吐出される主蒸気
    の流量信号に基づいて第1給水流量制御信号を出力する
    水位制御手段と、前記給水流量信号が保護設定値以上に
    なった場合にポンプ保護信号を出力する手段と、前記ポ
    ンプ保護信号が出力されたとき、前記給水流量信号、及
    び前記ポンプ保護信号が出力される前に入力した前記給
    水調節弁の開度に基づいて第2給水流量制御信号を出力
    する給水流量制御手段と、前記第1給水流量制御信号と
    前記第2給水流量制御信号のうち低値の給水流量信号を
    出力する信号選択手段とを備え、前記信号選択手段から
    出力された給水流量信号である給水調節弁開度制御信号
    に基づいて前記給水調節弁を制御することを特徴とする
    蒸気発生プラントの給水制御装置。
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