JP3388320B2

JP3388320B2 - 容器の液面制御方法及び装置

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Publication number: JP3388320B2
Application number: JP06419092A
Authority: JP
Inventors: 中原　　貢; 順一丹治; 芳明市川; 英正加藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 2003-03-17
Anticipated expiration: 2018-03-17
Also published as: JPH05265569A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沸騰する液体を保有す
る容器の液面を所望する値に制御するために好適な液面
制御方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に蒸気発生器を有する発電プラント
では、蒸気発生器の冷却材の確保、あるいは冷却材がタ
ービンに流入しないようにタービン保護の観点から、蒸
気発生器の水位変動を所定範囲内に抑制する必要があ
る。しかし、蒸気発生器の冷却材中のボイドの増減に伴
う水位変動は、その過渡的な変化速度が早いため、蒸気
発生器への給水流量を制御するだけでは、十分な水位変
動の抑制を出来ない場合がある。

【０００３】この冷却材中のボイドの増減に伴う水位変
動を抑制することを主な目的とした従来技術は、特開昭
５４−１５２７８７号公報：「蒸気ドラムを有する原子
炉の制御装置」に記述されている。

【０００４】上記の従来技術では、発電プラントとして
は、原子力発電プラントの一つである新型転換炉発電プ
ラントを取り上げている。新型転換炉発電プラントは、
蒸気発生の為に蒸気ドラムを有しており、蒸気ドラムの
水位変動の抑制は重要な問題である。

【０００５】以下、従来技術による蒸気ドラムの水位変
動の抑制方法について説明する。新型転換炉発電プラン
トでは、原子炉にて燃料の核分裂で発生した熱により冷
却材である軽水を加熱沸騰させる。加熱された冷却材は
蒸気ドラムに送られ、蒸気と水とに分離される。そし
て、蒸気はタービンへ、水は再循環ポンプにより原子炉
へ再び供給される。一方、蒸気ドラムから流出する蒸気
流量は、タービン出力制御系の圧力制御装置によりター
ビンヘッダ圧力が一定となるよう、タービン加減弁の開
度の調節により制御される。蒸気ドラムへ流入する給水
流量は、給水制御装置により蒸気ドラムの水位が一定と
なるよう、主給水調節弁あるいは低流量給水調節弁の開
度の調節により制御される。

【０００６】発電プラントの起動時には、原子炉出力の
増加に応じて、再循環ポンプの回転数を低速から高速に
切り替える。この時、原子炉内の圧力の変化や冷却能力
の増加により、原子炉や蒸気ドラムの冷却材中のボイド
が減少し、蒸気ドラム水位が低下する。このため、再循
環ポンプの速度切り替え信号に基づいて、圧力制御装置
のタービンヘッダ圧力の設定点を変更し、蒸気ドラムの
圧力を一時的に低下させる。この操作により、蒸気ドラ
ムの中の冷却材が減圧沸騰しボイドが増加するため、再
循環ポンプの速度切り替え時における蒸気ドラム水位の
低下は、抑制されることになる。

【０００７】さらに、蒸気ドラムの水位が低下すると給
水制御装置が応答し、エンタルピーの低い多量の給水が
蒸気ドラムに供給される。その結果、冷却材中のボイド
が減少し蒸気ドラムの水位がさらに低下することにな
る。このことを防止するために、蒸気ドラムの水位設定
点を再循環ポンプの速度切り替え信号に基づいて一時的
に低下させ、給水制御装置による過剰な給水流量の応答
に起因する蒸気ドラムの水位変動を抑制する。

【０００８】以上説明したように、従来技術では、再循
環ポンプの速度切り替え信号に基づいて圧力制御装置の
圧力設定点を変更することにより、蒸気ドラム内の圧力
を制御することで冷却材中のボイドを調節し、蒸気ドラ
ムの冷却材中のボイドの増減による水位変動を抑制す
る。また、冷却材中のボイドの過渡的な増減による水位
変動に対し、給水制御装置による給水流量が過剰に応答
しないように、再循環ポンプの速度切り替え信号に基づ
いて、給水制御装置の蒸気ドラムの水位設定点を変更す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術は、
再循環ポンプの速度切り替え時における蒸気ドラムの水
位変動を抑制する効果的な方法である。しかしながら、
再循環ポンプの速度切り替え信号に基づいて圧力制御装
置のタービンヘッダ圧力の設定点、あるいは給水制御装
置の蒸気ドラム水位の設定点をそれぞれ変更するもので
あり、必ずしも蒸気ドラムの水位変動状態を考慮した水
位制御方法ではない。

【００１０】すなわち、従来技術では、再循環ポンプの
速度切り替え操作以外の要因により、蒸気ドラムの水位
が変動した場合についての配慮がなく、迅速な水位変動
の抑制の効果を発揮できる事象が限定される。例えば、
制御棒操作により原子炉出力を変更する場合に、制御棒
の操作速度によっては蒸気ドラムの水位が、冷却材中の
ボイドの増減により変化することがある。また、再循環
ポンプの性能の変化や蒸気ドラムの動特性の変化等によ
る、蒸気ドラムの水位変動の変化に迅速には対応できな
い。

【００１１】本発明の課題は、沸騰する液体を保有する
容器の液面変動を制御することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題は、熱源により
加熱されて沸騰する液体を保有する容器の液面計からの
出力信号が一定の値になるように容器に供給される液体
の流量を制御する給液制御を行うとともに、容器から流
出する蒸気の圧力を、液面計からの出力信号の変化率が
増加する場合に上昇させ、変化率が減少する場合に低下
させる圧力制御、または、熱源の熱出力を、液面計から
の出力信号の変化率が増加する場合に低下させ、変化率
が減少する場合に増加させる熱出力制御のいずれか一方
の制御を行う容器の液面制御方法であって、熱出力制御
によって液面が変動する場合は給液制御と圧力制御を行
い、圧力制御によって液面が変動する場合は給液制御と
熱出力制御とを行うことにより達成される。

【００１３】また、容器の液面計からの出力信号の時間
あたりの変化率が比較的大きい場合に圧力制御を行い、
容器の液面計からの出力信号の時間あたりの変化率が比
較的小さい場合に容器へ供給する給液制御を行うことが
できる。

【００１４】また、本発明は、液体を加熱する熱源と、
この熱源により加熱されて沸騰する液体を保有する容器
と、この容器の液面を検出し出力する液面計と、この液
面計からの出力信号が一定の値になるように容器に供給
される液体の流量を制御する給液制御手段と、容器から
流出する蒸気の圧力を、液面計からの出力信号の変化率
が増加する場合に上昇させ、変化率が減少する場合に低
下させる圧力制御手段と、熱源の熱出力を、液面計から
の出力信号の変化率が増加する場合に低下させ、変化率
が減少する場合に増加させる熱出力制御手段とを備え、
圧力制御手段及び熱出力制御手段のいずれか一方と給液
制御手段により液面を制御する容器の液面制御装置にお
いて、熱出力制御手段によって液面が変動する場合は給
液制御手段と圧力制御手段とで制御を行い、圧力制御手
段によって液面が変動する場合は給液制御手段と熱出力
制御手段とで制御を行うことを特徴とする。

【００１５】

【００１６】上記課題は、前記容器の液面計からの出力
信号に含まれる高周波成分に基づいて前記熱源の出力を
制御し、前記容器の液面計からの出力信号に含まれる低
周波成分に基づいて前記容器へ供給する給液流量を制御
することにより達成される。

【００１７】ここで、前記容器が原子力発電プラントの
蒸気発生器であり、前記給液制御手段が前記液面計から
の出力信号により給水調節弁開度あるいは給水ポンプ回
転数を制御する手段であり、前記圧力制御手段がタービ
ン入口圧力を検出してタービン加減弁開度を操作する手
段を備えた構成とすることができる。

【００１８】また、前記液面計からの出力信号により前
記給液制御手段の水位設定点と、前記圧力制御手段の圧
力設定点とをそれぞれ一時的に変更することもできる。

【００１９】上記課題は、液体を加熱する熱源と、該熱
源の熱出力を制御する熱出力制御手段と、前記熱源によ
り加熱されて沸騰する液体を保有する容器と、該容器の
液面を液面計により検出して供給される液体の流量を制
御する給液制御手段と、前記容器から流出する蒸気の圧
力を制御する圧力制御手段と、前記液面計からの出力信
号により前記熱出力制御手段と前記給液制御手段と前記
蒸気圧力制御手段とを制御し前記容器の液面を所望の値
とする手段とを有することにより達成される。

【００２０】

【作用】上記構成によれば、容器が保有する液体は沸騰
状態にあり、蒸気によるボイドが存在し、そのボイド変
化による過渡的な液面変動は時間当りの変化率が大きい
為に容器へ供給される液体の流量制御では液面変動に追
従した制御が出来ないから、容器から流出する蒸気の圧
力を制御することによりボイドが変化し、ボイド変化に
よる過渡的な液面変動の抑制が可能と成る。

【００２１】また、液体中のボイド変化が主原因で発生
する液面変動の他に、容器から流出する蒸気流量と容器
へ流入する給液流量との差により発生する容器の保有液
量の変化による液面変動については、時間当りの変化率
が小さい為に容器の液面計の出力信号と液面設定値との
偏差に基づいて給液制御手段により給液流量を制御する
ことで抑制する。

【００２２】そして、液面計からの出力信号の変化率が
液面の低下を示す場合には前記容器から流出する蒸気圧
力を一時的に低下させると、液体中のボイドが増加して
液面が上昇する。反対に液面計からの出力信号の変化率
が液面の上昇を示す場合には前記容器から流出する蒸気
圧力を一時的に上昇させると、液体中のボイドが減少し
て液面が低下する。このようにして液面の変化に対して
蒸気圧力を変化させると液面変動を抑制することが出来
る。

【００２３】更に、熱源の出力を制御することにより、
容器が保有する液体のボイドを変化させて液面変動を抑
制することが出来る。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて詳細
に説明する。

【００２５】第１実施例図１は本発明を適用した新型転換炉発電プラントの蒸気
サイクルの制御ブロック図である。本図に示すように新
型転換炉発電プラントは、原子炉１で加熱された水から
気水分離し蒸気を発生させる機器として蒸気ドラム２を
有している。

【００２６】本図において、原子炉冷却材である水は、
原子炉１の核分裂反応の熱により加熱沸騰され、蒸気ド
ラム２に送られる。蒸気ドラム２では冷却材が蒸気と水
に分離され、蒸気は主蒸気配管３を通ってタービン４
へ、また、水は再循環ポンプ５を用いて原子炉１へ再び
供給される。発電機６にて発電させるためにタービン４
を回転させた蒸気は、復水器７にて凝縮されて水とな
る。その後、復水ポンプ８や給水ポンプ９により昇圧さ
れ、蒸気ドラム２に給水される。

【００２７】蒸気ドラム２の水位は、蒸気ドラム２から
流出する主蒸気流量と蒸気ドラム２へ流入する給水流量
との差、及び原子炉１や蒸気ドラム２の冷却材中のボイ
ドの量でほぼ定まる。主蒸気流量はタービン蒸気加減弁
１０の開度により、また、給水流量は主給水調節弁１１
の開度により、それぞれ制御される。

【００２８】主給水調節弁１１の開度は、以下のように
給水制御装置により制御される。すなわち、水位計１２
により蒸気ドラム２の水位が検出され、給水制御装置の
水位加算器１３にて蒸気ドラム水位信号Ｓ１とその設定
値信号Ｓ２との水位偏差信号Ｓ３が求められる。水位偏
差信号Ｓ３は、一次遅れ要素１４にて変化率が大きな高
周波成分が取り除かれる。この修正水位偏差信号Ｓ４、
給水流量信号Ｓ５、及び主蒸気流量信号Ｓ６に時間遅れ
要素１５による演算を行なった修正主蒸気流量信号Ｓ７
の三つの信号が、最終的にミスマッチ加算器１６にて加
算される。その後、比例積分制御器１７による演算が行
なわれて主給水調節弁１１の開度要求信号Ｓ８となる。
これにより、蒸気ドラム２の水位が一定となるよう主給
水調節弁１１の開度が調節され、給水流量が制御され
る。

【００２９】蒸気ドラム２の水位制御に関する本実施例
の特徴は以下の処理内容にある。先ず、蒸気ドラム２の
水位偏差信号Ｓ３をタービンヘッダの圧力設定点調節器
１８に入力する。次に、圧力設定点調節器１８では水位
偏差信号Ｓ３の変化率を演算し、その変化率に基づいて
タービンヘッダの圧力設定点の変更信号Ｓ９を出力する
構成である。

【００３０】一方、タービン蒸気加減弁１０の開度制御
は、以下の方法による。圧力計１９によりタービンヘッ
ダ圧力が検出され、タービン出力制御系の圧力加算器２
０に入力されてタービンヘッダ圧力信号Ｓ１０とその設
定値信号Ｓ１１、及び圧力設定点調節器１８の出力との
圧力偏差信号Ｓ１２が求められる。この圧力偏差信号Ｓ
１２は、圧力制御装置２１により進み遅れ補償を行った
後に圧力調定率を乗算し、全蒸気流量信号Ｓ１３となっ
て低値選択回路２２の一つの入力信号となる。また、タ
ービン４の回転数の検出信号Ｓ１４とタービン回転数の
設定値Ｓ１５との回転数偏差は、タービン出力制御系の
回転数加算器２３にて求められる。この回転数偏差信号
Ｓ１６には、速度制御装置２４により速度調定率が乗算
され、さらに負荷加算器２５により負荷信号Ｓ１７が加
算され負荷追従信号Ｓ１８となる。負荷追従信号Ｓ１８
は、もう一つの入力信号である全蒸気流量信号Ｓ１３と
共に、前述した低値選択回路２２に入力される。通常、
負荷信号Ｓ１７にはバイアス信号が加算されており、低
値選択回路２２では、全蒸気流量信号Ｓ１３が選択され
タービン蒸気加減弁１０の開度要求信号Ｓ１９となる。
これにより、タービンヘッダ圧力が一定となるようター
ビン蒸気加減弁１０の開度が調節され、主蒸気流量が制
御される。

【００３１】なお、タービンバイパス弁２６は、タービ
ン４の回転数が何らかの原因にて異常に上昇した場合、
タービン４の保護の観点からタービン蒸気加減弁１０の
開度を減少させるとともに、余剰となった蒸気ドラム２
の蒸気を復水器７に直接バイパスさせて、蒸気ドラム２
の異常な圧力の上昇を防止するために使用する。この
時、低値選択回路２２では、負荷追従信号Ｓ１８が選択
されることになる。

【００３２】蒸気ドラム２の水位は、以下の要因にて変
動する。蒸気ドラム２から流出する主蒸気流量と蒸気ド
ラム２へ流入する給水流量とに差がある場合は、蒸気ド
ラム２の保有水量が変化することになるため、蒸気ドラ
ム水位が変化する。また、原子炉１や蒸気ドラム２の保
有水におけるボイドの量が変化することでも、蒸気ドラ
ム２の水位は変化する。特に、保有水のボイドの増減に
伴う水位変動は、蒸気ドラム２の保有水量の変化に伴う
水位変動に比較して、その過渡的変化の速度が早いため
給水制御装置による給水流量の制御だけでは、十分に水
位変動を抑制することができない場合がある。その為に
蒸気ドラム２の保有水のボイド変化に伴う、過渡的な水
位変動を抑制する必要がある。

【００３３】ここでは、再循環ポンプ５の速度の切り替
え操作を例に取り、第１実施例の具体的な動作について
さらに説明する。

【００３４】新型転換炉発電プラントの起動時には、原
子炉１の出力の増加に応じて原子炉１の冷却能力を増す
ために、切り替え信号Ｓ２０により再循環ポンプ５の回
転数を低速Ｓ２１から高速Ｓ２２に切り替え、冷却材で
ある再循環流量を増加させる操作が必要となる。これ
は、例えば電動機の極数変換の為に電源２７と再循環ポ
ンプ５を駆動する電動機巻線との接続を変更することに
より対応する。再循環流量の増加により、原子炉１や蒸
気ドラム２等の冷却材中のボイドが減少し、蒸気ドラム
２の水位は低下する。この蒸気ドラム２の水位偏差信号
Ｓ３をタービンヘッダの圧力設定点調節器１８に入力
し、水位偏差信号Ｓ３の変化率を求める。そして、蒸気
ドラム２の水位信号Ｓ１の変化率が水位の減少を示す場
合には、水位変化率に応じて圧力設定点を一時的に下げ
る信号を圧力設定点調節器１８からタービン出力制御系
に出力する。これにより、圧力制御装置２１が制御動作
してタービン蒸気加減弁１０の開度が増加し、蒸気ドラ
ム２から流出する主蒸気流量が増加することにより蒸気
ドラム２内の圧力が低下する。その結果、蒸気ドラム２
内の冷却材である水が減圧沸騰しボイドが再び増加し、
蒸気ドラム２の水位が上昇し水位変動が抑制されること
になる。一方、蒸気ドラム２の水位信号Ｓ１が水位の増
加を示す場合には、タービンヘッダ圧力の設定点を一時
的に高くする信号が、圧力設定点調節器１８から出力さ
れる。

【００３５】蒸気ドラム２の保有水のボイドの増減に伴
う水位変動は、その過渡的な変化速度が早いため、前述
したようにタービン出力制御系の応答速度の早い圧力制
御装置２１の機能を用いて、蒸気ドラム２の圧力を一時
的に操作することにより、冷却材中のボイドの量を調整
し、その結果として蒸気ドラム２の水位を制御するもの
である。しかし、主蒸気流量と給水流量との差により、
蒸気ドラム２内の冷却材の保有水量が変化し、蒸気ドラ
ム２の水位が変化することに対しては、冷却材中のボイ
ドの量を調節するだけでは不十分である。このため、蒸
気ドラム２の水位信号Ｓ１と水位設定値Ｓ２との偏差の
大きさに応じて、給水制御装置により給水流量を制御す
る。

【００３６】すなわち、蒸気ドラム２の水位信号Ｓ１
は、冷却材中のボイドの量の増減による変化と、冷却材
の保有水量の変化とが加算されたものである。冷却材中
のボイドの量の増減による変化率の早い過渡的な水位変
動については、前述したように、タービン出力制御系の
圧力制御装置２１による蒸気ドラム２の圧力の操作によ
り、一時的には対応する。これに対し、冷却材の保有水
量の変化による比較的変化率の遅い水位変動、及び冷却
材中のボイドの量の増減による長期的な水位変動に対し
ては、給水制御装置による給水流量の調整にて対応する
必要がある。このため、蒸気ドラム２の水位偏差信号Ｓ
３に対して一次遅れ要素１４を作用させ、冷却材中のボ
イドの量の過渡的な増減に起因するような変化速度の早
い成分については、水位偏差信号Ｓ３から取り除き、給
水制御装置への蒸気ドラム２の修正水位信号Ｓ４とす
る。

【００３７】図２は本発明の実施例の蒸気ドラム２の水
位の応答を示す図表である。

【００３８】本図は上記の再循環ポンプ５の回転速度を
低速Ｓ２１から高速Ｓ２２に切り替えた場合の蒸気ドラ
ム２の水位の応答を示す。

【００３９】再循環ポンプ５の回転速度を低速信号Ｓ２
１から高速信号Ｓ２２に切り替えることにより、再循環
流量信号Ｓ２３は増加する。この再循環流量信号Ｓ２３
の増加により、原子炉の冷却能力が増加するため原子炉
１あるいは蒸気ドラム２の冷却材中のボイドが減少し、
それに伴い蒸気ドラム２の水位信号Ｓ１も低下する。こ
の水位信号Ｓ１の負の変化率に応じて、圧力設定点調節
器１８によりタービンヘッダの圧力信号Ｓ２４の設定点
を一時的に低下させる。これにより、蒸気ドラム２の圧
力が低下し冷却材が減圧沸騰する。その結果、冷却材中
のボイドが増加し蒸気ドラム２の水位変動が抑制され
る。

【００４０】第２実施例図３は本発明を適用した他の新型転換炉発電プラントの
蒸気サイクルの制御ブロック図である。本実施例が第１
実施例と異なるのは、新型転換炉発電プラントの蒸気ド
ラム２の水位変動抑制の為に、原子炉出力を制御する点
である。原子炉１の出力制御は、基本的には以下の方法
による。

【００４１】すなわち、本図において原子炉出力制御装
置２９では、原子炉出力の設定信号Ｓ２４０と原子炉出
力検出器３１による原子炉出力信号Ｓ２６との偏差を出
力加算器２８により求め、原子炉出力要求信号Ｓ２５と
して出力する。この原子炉出力要求信号Ｓ２５に基づい
て制御棒３０により原子炉出力は制御されることにな
る。

【００４２】このような構成において、蒸気ドラム２の
水位偏差信号Ｓ３を原子炉出力設定点調節器１８１に入
力し、水位偏差信号Ｓ３の変化率を求める。そして、例
えば、蒸気ドラム２の水位信号Ｓ１の変化率が水位の減
少を示す場合には、原子炉出力設定点を一時的に高める
ための原子炉出力設定点調整信号Ｓ２３０を出力加算器
２８に出力する。これにより、原子炉出力が一時的に増
加し、これに伴い原子炉１や蒸気ドラム２内の冷却材中
のボイドが増加し、蒸気ドラム２の水位の低下が抑制さ
れることになる。

【００４３】なお、蒸気ドラムの圧力を変更操作したこ
とが蒸気ドラムの水位変動の原因となった場合には、制
御棒操作による原子炉出力制御により対応することにな
る。また、原子炉の出力を変更操作したことが蒸気ドラ
ムの水位変動の原因となった場合には、タービン蒸気加
減弁による蒸気ドラムの圧力制御にて対応することにな
る。

【００４４】第３実施例本実施例は本発明を沸騰水型原子力発電プラント（ＢＷ
Ｒ）に適用したものである。

【００４５】図４は本発明を適用した沸騰水型原子力発
電プラントの蒸気サイクルの制御ブロック図である。第
１実施例と異なるのは、原子炉１０１にて冷却材である
水が加熱沸騰され、蒸気ドラムでは無く原子炉１０１自
身において蒸気が発生する点である。また、原子炉出力
の調整は、再循環ポンプ５１による再循環流量の調節
と、図示していないが原子炉１０１に挿入される制御棒
操作とにより行われる。原子炉水位の変動の抑制方法
は、第１実施例と同様である。

【００４６】第４実施例本実施例は本発明を加圧水型原子力発電プラント（ＰＷ
Ｒ）に適用したものである。

【００４７】図５は本発明を適用した加圧水型原子力発
電プラントの蒸気サイクルの制御ブロック図である。本
図において、原子炉冷却材である一次系の水は、原子炉
１０２の核分裂反応の熱により加熱され、蒸気発生器２
０１に送られる。途中、原子炉１０２内にて冷却材が沸
騰しないように加圧器３３にて加圧される。蒸気発生器
２０１では、熱が一次系の水から二次系の水に交換さ
れ、二次系の水を加熱沸騰させる。その後、一次系の水
は、一次冷却材ポンプ５２により原子炉１０２へ再び戻
される。蒸気発生器２０１にて発生した蒸気は、タービ
ン４を通過した後復水器７にて凝縮され水となる。この
水は、給水ポンプ９１にて蒸気発生器２０１に給水され
る。

【００４８】蒸気発生器２０１からの主蒸気流量はター
ビン蒸気加減弁１０にて、また、蒸気発生器２０１への
給水流量は主給水調節弁１１１にて制御される。この給
水流量の調節により蒸気発生器２０１の水位が制御され
る。

【００４９】主給水調節弁１１１の開度制御方法は、第
１実施例の場合と同様である。タービン蒸気加減弁１０
の開度制御は、以下の方法による。圧力計１９によりタ
ービン入口圧力が検出され、圧力加算器２０にてタービ
ン圧力信号Ｓ１０とその設定値信号Ｓ１１１、及び圧力
設定点調節器１８の出力との圧力偏差信号Ｓ１２が求め
られる。タービン圧力の設定値信号Ｓ１１１は、原子炉
出力検出器３２にて検出した原子炉出力信号Ｓ３２に基
づいて、圧力設定点発生器３４により設定する。圧力偏
差信号Ｓ１２は、圧力制御装置２１１により進み遅れ補
償を行った後に圧力調定率を乗算し、全蒸気流量信号Ｓ
１３となって低値選択回路２２１の一つの入力信号とな
る。また、タービン４の回転数の検出信号Ｓ１４とター
ビン回転数の設定値信号Ｓ１５との回転数偏差は、回転
数加算器にて求められる。この回転数偏差信号Ｓ１６
は、速度制御装置２４により速度調定率が乗算され、速
度制御信号Ｓ２７となる。さらに、速度制御信号Ｓ２７
には、定格負荷信号Ｓ２８が加算され系統負荷信号Ｓ２
９となり、低値選択回路２２１の入力となる。

【００５０】一方、負荷制御器からの負荷制御信号Ｓ３
０と速度制御信号Ｓ２７とは、高値選択回路３５に入力
され負荷信号Ｓ３１となり、低値選択回路２２１の入力
となる。低値選択回路２２１では、これらの三つの信号
Ｓ１３、Ｓ３１、及びＳ２９から低値の信号を選択し、
タービン蒸気加減弁１０の開度要求信号Ｓ１９として出
力する。通常、加圧水型原子力発電プラントでは、負荷
信号Ｓ３１が低値選択回路２２１で選択され、タービン
圧力を一定とする運転形態ではなく、負荷制御を優先す
る運転形態を採用している。タービン圧力の変動は、本
図では図示していないが、原子炉１０２に挿入する制御
棒の操作にて補償することになる。

【００５１】本実施例の動作について、以下に説明す
る。蒸気発生器２０１の水位信号Ｓ１は、二次系冷却材
中のボイドの量の増減による変化と、冷却材の保有水量
の変化とが加算されたものである。冷却材中のボイドの
量の増減による変化率の早い過渡的な水位変動に対して
は、これまで説明してきたように、タービン蒸気加減弁
１０の操作による蒸気発生器２０１の圧力を制御する方
法が、一時的には有効である。しかしながら、加圧水型
原子力発電プラントでは、通常、タービン圧力信号Ｓ１
０に基づいて、タービン蒸気加減弁１０の制御をする構
成とはなっていない。このため、圧力設定点調節器１８
により水位偏差信号Ｓ３の変化率に応じて、タービン圧
力設定点の変更信号Ｓ９を出力する場合には、タービン
蒸気加減弁１０が圧力制御器２１１の出力である全蒸気
流量信号Ｓ１３が選択されるようにするために、負荷制
御信号Ｓ３０をタービン蒸気加減弁１０の開度制御に関
して調整する。具体的には、圧力設定点を変更すること
で全蒸気流量信号Ｓ１３が増加する場合には、負荷制御
信号Ｓ３０も増加させ、負荷信号Ｓ３１より全蒸気流量
信号Ｓ１３が低値となるようにする。

【００５２】以上の説明では、蒸気発生器２０１の水位
偏差信号Ｓ３の変化率に応じて、タービン圧力の設定点
信号Ｓ１１１を圧力設定点調節器１８により一時的に変
更する例を述べた。この時、負荷制御信号Ｓ３０も合わ
せて調節する必要がある。一方、圧力設定点調節器１８
の機能を変え、タービン圧力の設定点信号Ｓ１１１を変
更するのではなく、負荷制御信号Ｓ３０を変更すること
でも同様な効果がある。以上述べたように、本実施例
の蒸気発生容器の水位制御方法及び装置では、蒸気発生
器の圧力、あるいは蒸気発生器にて蒸気を発生させるた
めの熱出力を一時的に変更する。これにより、蒸気発生
器内の過渡的なボイド変動に起因する水位変動について
は、効果的に抑制するができる。この時、蒸気発生器を
有する発電プラントの安全な運転を損なうことがないよ
うに、圧力の変更幅や弁開度変化幅、熱出力の変更幅等
に制限を設けることは当然である。

【００５３】なお、本発明の適用は上述した原子力発電
プラントの蒸気ドラムや蒸気発生器に限定されものでは
無く、如何なる沸騰する液を保有する容器に適用しても
同等の効果が得られる。その具体例として、例えば化学
プラントの蒸発缶に適用して後続する機器に液が流入す
ることを防止出来る。このように以上に示す実施の形態
によれば、容器が保有する液体のボイド変化による時間
当りの変化率の大きい過渡的な容器から流出する蒸気の
圧力を制御することによりボイドが変化し、ボイドによ
る過渡的な液面変動の抑制が可能となる効果が得られ
る。また、時間当りの変化率が小さい液面変動に対して
は、給液制御手段により給液流量を制御して液面変動の
抑制が可能となる効果が得られる。

【発明の効果】本発明によれば、沸騰する液体を保有す
る容器の液面変動を制御することができる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、容器が保有する液体の
ボイド変化による時間当りの変化率の大きい過渡的な容
器から流出する蒸気の圧力を制御することによりボイド
が変化し、ボイドによる過渡的な液面変動の抑制が可能
となる効果が得られる。また、時間当りの変化率が小さ
い液面変動に対しては、給液制御手段により給液流量を
制御して液面変動の抑制が可能となる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した新型転換炉発電プラントの蒸
気サイクルの制御ブロック図である。

【図２】本発明の実施例の蒸気ドラムの水位の応答を示
す図表である。

【図３】本発明を適用した他の新型転換炉発電プラント
の蒸気サイクルの制御ブロック図である。

【図４】本発明を適用した沸騰水型原子力発電プラント
の蒸気サイクルの制御ブロック図である。

【図５】本発明を適用した加圧水型原子力発電プラント
の蒸気サイクルの制御ブロック図である。

【符号の説明】

１原子炉２蒸気ドラム４タービン５再循環ポンプ９給水ポンプ１０タービン蒸気加減弁１１主給水調節弁１２水位計１４一次遅れ要素１５時間遅れ要素１７比例積分制御器１８圧力設定点調節器１９圧力検出器２１圧力制御装置２２低値選択回路２４速度制御装置２９原子炉出力制御装置３０制御棒３１原子炉出力検出器３３加圧器５１再循環ポンプ１０１原子炉１８１原子炉出力設定点調節器２０１蒸気発生器Ｓ１水位信号Ｓ３水位偏差信号Ｓ４修正水位偏差信号Ｓ５給水流量信号Ｓ６主蒸気流量信号Ｓ８主給水調節弁開度要求信号Ｓ９圧力設定点変更信号Ｓ１９蒸気加減弁開度要求信号Ｓ２３再循環流量信号Ｓ２４蒸気ドラム圧力変化信号Ｓ２３０原子炉出力設定点調整信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤英正茨城県日立市森山町1168番地株式会社日立製作所エネルギー研究所内 (56)参考文献特開昭59−195008（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−187503（ＪＰ，Ａ) 実開昭55−46973（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05D 9/12 F22D 6/30 G21D 3/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源により加熱されて沸騰する液体を保
有する容器の液面計からの出力信号が一定の値になるよ
うに前記容器に供給される液体の流量を制御する給液制
御を行うとともに、前記容器から流出する蒸気の圧力を、前記液面計からの
出力信号の変化率が増加する場合に上昇させ、変化率が
減少する場合に低下させる圧力制御、または、前記熱源
の熱出力を、前記液面計からの出力信号の変化率が増加
する場合に低下させ、変化率が減少する場合に増加させ
る熱出力制御のいずれか一方の制御を行う容器の液面制
御方法であって、前記熱出力制御によって前記液面が変動する場合は前記
給液制御と前記圧力制御を行い、前記圧力制御によって
前記液面が変動する場合は前記給液制御と前記熱出力制
御とを行うことを特徴とする容器の液面制御方法。
【請求項２】前記容器の液面計からの出力信号の時間
あたりの変化率が比較的大きい場合に前記圧力制御を行
い、前記容器の液面計からの出力信号の時間あたりの変
化率が比較的小さい場合に前記容器へ供給する給液制御
を行うことを特徴とする請求項１に記載の容器の液面制
御方法。
【請求項３】液体を加熱する熱源と、該熱源により加
熱されて沸騰する液体を保有する容器と、該容器の液面
を検出し出力する液面計と、該液面計からの出力信号が一定の値になるように前記容
器に供給される液体の流量を制御する給液制御手段と、前記容器から流出する蒸気の圧力を、前記液面計からの
出力信号の変化率が増加する場合に上昇させ、変化率が
減少する場合に低下させる圧力制御手段と、前記熱源の熱出力を、前記液面計からの出力信号の変化
率が増加する場合に低下させ、変化率が減少する場合に
増加させる熱出力制御手段とを備え、前記圧力制御手段及び前記熱出力制御手段のいずれか一
方と前記給液制御手段により前記液面を制御する容器の
液面制御装置であって、前記熱出力制御手段によって前記液面が変動する場合は
前記給液制御手段と前記圧力制御手段とで制御を行い、
前記圧力制御手段によって前記液面が変動する場合は前
記給液制御手段と前記熱出力制御手段とで制御を行うこ
とを特徴とする容器の液面制御装置。