JPH01131802A - 湿分分離器ドレンタンク水位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は原子力発電プラントの湿分分離器ドレンタンク
の水位制御装置に係り、特に、制御演算装置としてディ
ジタル式制御装置を採用した場合の制御演算の改良に関
する。

〔従来の技術〕

湿分分離器ドレンタンクの制御装置の信頼性向上等は、
既に実公昭６１−９２０８号公報の流量制御装置があり
、常用調節弁への制御信号、および、非常用調節弁への
制御信号を夫々監視する監視装置を設け、制御信号の異
常を検出した場合に、他の制御信号を導入する方法が採
られていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は湿分分離器ドレンタンクの水位制御装置
として、常用水位制御系と非常用水位制御系を設けてい
るものの、その制御系はドレンタンクのレベル信号を発
生する信号発生装置と調整弁（調節弁に同じ）より構成
される単純な制御系に対するものであり、制御信号異常
時に他方の制御信号を導入して制御を継続させ、制御系
の信頼性を高めようとしたものである。この制御系はド
レンタンクの水位制御面積がそのドレン流量（ｍ　３／
　Ｈ）に対し十分大きい場合、又は、負荷変化速度が遅
くドレンタンクの水位変化が遅い場合には有効であるが
、原子力発電プラントで実際に採用されるドレンタンク
は経済性も考慮して設計されるため、比較的小さい容′
ｍ（水位制御面積も相対的に少）となる場合が多く、制
御系としては水位発信器（ドレンタンクのレベル信号を
発生する信号発生装置）と調節弁の他に、水位発信号よ
りの水位信号を受けて制御演算を施す制御演算器を設け
、この出力信号により調節弁を制御する事が多い。　実
公昭６１−９２０８号公報は常用水位制御系と非常用水
位制御系の制御信号を相互にバックアップできるように
、夫々の制御信号ラインに信号伝達遮断装置（隔離弁）
を設け、面制御系間のタイラインを設け、そのラインに
も信号伝達遮断装置を設けたものである。この従来技術
では、常用系と非常用系の相互バックアップ機能を設け
る事のみを主眼にしており、異常発生時の制御系切換時
の制御性については考慮されておらず、切換時には水位
変動が大きくなる問題があると推測される。

また、制御装置の構成が単純であり、これを適用するに
はドレンタンク側の制御性に対する設計裕度が十分であ
る必要があると思われる。

本発明の目的は個々の水位制御系が、ドレンタンクの水
位発信器と制御演算器と調節弁とより構成されるものに
おいて、常用水位制御系と非常用水位制御系の相互バッ
クアップ機能を付加した湿分分離器ドレンタンク水位制
御装置を提供することにある。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 制御系の信頼性向上策は多重化の方法があるが。

多重化の場合には建設費の増大を伴う他、保守費も増大
する。経済性の高い原子力発電プラントで、且つ、信頼
性を高めるには、現在設備の機能の向上を図るのが特に
有効である。制御演算装置としてディジタル式制御装置
が採用される場合、そのソフトウェア（制御演算手法）
の改良、充実により機能向上が図れる。本発明はこのソ
フトウェア充実により、湿分分離器ドレンタンクの非常
用水位制御系のバックアップ機能をより強化しようとす
るものであり、非常用制御演算器に、非常用水位発信器
よりの水位信号が異常か否かを判定する入力信号異常診
断機能を付加し、入力信号の異常時には、常用制御演算
器より水位信号を受は入れ、その水位信号が規定値以上
に達した時、非常用調節弁を開く信号を作り、非常用水
位発信器よりの入力信号により制御演算出力の代りに、
この信号を非常用制御演算器の出力とする機能を付加す
ることにより達成される。

また、湿分分離器ドレンタンクの常用水位制御系に対し
ては、常用制御演算器に、常用水位発信器よりの水位信
号が異常か否かを判定する入力信号異常診断機能を付加
し、入力信号異常時には、非常用制御演算器より水位信
号を受入れ、その非常用系の水位信号を常用系の水位信
号に補正し、これを常用水位発信器よりの入力信号の代
りとして採用し、制御演算を施して常用制御演算器の出
力とする機能を付加する。

〔作用〕

湿分分離器ドレンタンクの非常用水位制御系は。

第−１常用調節弁の故障等によりドレンタンクの水位が
上昇した時、この水位上昇を検出して非常用調節弁を開
くのが主目的となる。これは湿分分離器ドレンタンクの
水位が過度に上昇し、湿分分離器の「水位高」を検出す
ると、タービンへの水流入防止のため低圧タービン入口
の遮断弁を閉止しタービンをトリップ（原子炉スクラム
に至る）させる事になるため、ドレンタンクの水位上昇
は必ずさけなければならないためである。通常、非常用
水位制御系は常用系の制御レベル（ＮＷＬ）より若干高
い制御レベル（ＤＷＬ）に制御目標値を設け、水位制御
を行っているが、非常用水位発信器よりの水位信号が異
常になった場合には、常用制御演算器より水位信号（常
用水位発信器で検出したもの）を受は入れ、その水位信
号が規定値（ＤＷＬとは直接関係なく、常用水位発信器
の水位検出範囲内での上限付近の値とする）以上に達し
た時、非常用調節弁を開く信号を作り、これを非常用調
節弁に与える。この時１例えば、常用水位発信器の検出
範囲の上限部５０ａａで非常用調節弁を全開より全開ま
で変化させるような信号を作る事により、非常用水位発
信器が異常となった場合にも、非常用水位制御系として
の主目的である「水位上昇時非常用調節弁開」の機能を
付加する事が可能となり、ドレンタンクの過度の水位上
昇を防止する事ができる。

また、湿分分離器ドレンタンクの常用水位制御系の水位
信号が異常になった時には、非常用制御演算器より水位
信号（非常用水位発信器よりの信号）を受入れ、その非
常用系の水位信号を常用系の水位信号に補正し、これを
常用水位発信器よりの入力信号の代りとして採用し、制
御演算を施して常用制御演算器の出力として常用調節弁
を制御する。この場合、常用水位発信器と非常用水位発
信器の検出範囲の差異によって、制御目標値、制御性等
が若干左右されるが、一般には非常用水位発信器の検出
範囲の下限側の一部を常用水位制御系にとり込み制御を
行う事が可能となるため、常用水位発信器異常の場合に
も、は望正常に、常用調節弁による制御を継続する事が
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第５図により説
明する。第１図は本発明の利用分野である原子力発電プ
ラントの湿分分離器ドレンタンクの水位制御装置に関す
る概略配管系統図を示して、第２図及び第３図は制御演
算器のブロック図を示す。

第１図により湿分分離器ドレンタンクの水位制御装置の
概要を説明する。厚子炉１で蒸気を発生し、主蒸気管２
を介して高圧タービン３に送って仕事をさせる。この排
出蒸気は湿り蒸気となっているので、蒸気管４を介して
湿分分離器５に送り気水分離を行う。分離されたドレン
は湿分分離器ドレンタンク６に集められる。一方、湿分
を減じた蒸気は低圧タービン７に送られ再度仕事を行う
。

高圧タービン３．及び、低圧タービン７は発電機８を回
して発電を行う。低圧タービン７で仕事を終えた蒸気は
復水器１０により冷却され、復水になる。この復水を復
水管１１に設置された復水ポンプ１２で加圧し、低圧給
水加熱器１３（三、四台を直列設置する場合が多い）に
送り、低圧タービン７よりの油気（図示省略）により加
熱する。

この復水を給水ポンプ１４でさらに加圧して、高圧給水
加熱器１６（二、王台直列設置の場合が多い）に送り、
高圧タービン３よりの油気、又は、排出蒸気（図示省略
）により加熱し、給水管１５を介して原子炉１に給水と
して送水する。

一方、湿分分離器ドレンタンク６に集められたドレンは
、常用ドレン配管２１により低圧給水加熱器１３に送ら
れ、復水を加熱する。また、非常時には、常用ドレン配
管２１より分岐された非常用ドレン配管３１により復水
器１０ヘドレン排出可能な構成となっている。

湿分分離器ドレンタンク６は空状になると湿分分離器５
の蒸気を低圧給水加熱器１３に流す事になり、プラント
の熱効率低下をきたすので、これを防止するため、一般
に規定水位に保つよう水位制御される。

このため、湿分分離器ドレンタンク６の水位制御装置と
して、第１図に示すように次の装置が設置される。すな
わち、通常運転水位を検出するため、常用水位発信器４
１が設置され、検出水位を水位信号４２として常用制御
演算器４３に送る。

ここで規定水位（ＮＷＬ）に保つように制御演算を施こ
し、弁開度指令信号４５を出力する。この信号に基づき
常用ドレン配管２１に設置された常用調節弁２２を開閉
制御する。万一、水位が異常上昇した場合には、規定水
位（ＤＷＣ）に水位を保つため、非常用水位発信器５１
で水位を検出し、その水位信号５２により非常用制御演
算器５３で制御演算を行い弁開度指令信号５５を出力し
て、非常用ドレン配管３１に設置された非常用調節弁３
２の開閉制御を行う。常用制御演算器４３と非常用制御
演算器５３はハードウェアとして個別に設置される場合
もあるが、近年、ディジタル式制御装置の発達と共に６
１で枠組みのように両者は一体のハードウェアとして準
備され、ソフトプログラムとして常用制御演算器４３と
非常用制御演算器５３の二つの機能を持たせる場合もあ
る０本発明ではこの両者を包含するものとするが、説明
を容易にするため、以下の説明は常用制御演算器４３と
非常用制御演算器５３を別体とみなすものとする。

第２図及び第３図は第１図の非常用制御演算器５３及び
常用制御演算器４３の制御ブロック図であり、本発明の
一実施例を示す。

第２図は非常用制御演算器５３の制御ブロック図である
。非常用水位発信器５１の水位信号５２を入力し、入力
信号異常診断機能をもつセンサチエツク５３．１　で入
力信号の異常の有無を判断する。入力信号の異常は最近
のディジタル制御装置では入力信号が規定範囲外、また
は、サンプリングタイム間の変化率の過大により判断す
る場合が多い。入力信号の正常時はセンサチエツク後の
信号５２．１　を備差演算器５３．２　にとり込み設定
値（図示省略）との偏差を求め、制御演算器５３．３で
比例、積分、微分−動作の演算を施し、切替器５３．４
及び手動・自動切替器５３．５　を介して非常用制御演
算器５３の出力として弁開度指令信号５５を非常用調節
弁３２に与える。従来技術では、センサチエツク５３．
１　で異常を検出した場合には、制御演算を中止し、弁
開度指令信号５５を現状の値に保持するか、または１ｍ
節弁を全開させる信号を出力するのが一般的であった。

これに対し１本発明では、常用制御演算器４３より、常
用水位発信器４１よりの水位信号４２をセンサチエツク
後の常用系水位信号５４として入力しく第３図参照）、
これを関数演算器５３．６　によって弁開度指令信号５
４．１　を作り、センサチエツク５３．１　で異常を検
出した場合には、切替器５３．４で、制御演算器５３．
３の出力信号５２．２より関数演算器５３．６の出力信
号５４．１に切替えるようにしている。尚、関数演算器
５３．６の特性図の一例を第４図に示す。常用水位発信
器４１の検出範囲をＮＷＬ±２５０ｎｗ＋＋、非常用系
の制御目標値（ＤＷＬ）をＮ　Ｗ　Ｌ　＋　２００　ｏ
ｎとし、関数演算器（ｆｚ（ｘ））５３．６ではＮＷＬ
＋２００ｗｅ（ＤＷＬ）で弁を開き始め、ＮＷＬ＋２５
０ｍｍで弁を全開させる信号を出力させる。本実施例に
よれば、非常用水位発信器５１よりの入力信号異常時に
も、水位がＤＷＬを越えて上昇した場合には非常用調節
弁３２を開くことができ、水位が過度に上昇する事を防
止できる効果をもつ。この場合、非常用調節弁３２に対
する制御ゲインは一般に過大となる傾向をもつため、調
節弁は水位変動に対し、開閉動作をくり返す場合が多い
が、非常用系としての本来の機能である水位異常上昇防
止に対しては有効に働く。

第３図は常用制御演算器４３の制御ブロック図である。

常用水位発信器４１の水位信号４２を入力し、入力信号
異常診断機能をもつセンサチエツク４３．１　で入力信
号の異常の有無を判断する。

入力信号を常時はセンサチエツク後の信号４２．１を切
替器４３．４を介して偏差演算器４３．２にとり込み設
定値（図示省略）との偏差を求め、制御演算器４３．３
で比例、積分、微分動作の演算を施し１手動・自動切替
器４３．５　を介して常用制御演算器４３の出力として
弁開度指令信号４５を常用調節弁２２に与える。従来技
術では、センサチエツク４３．１　で異常を検出した場
合には、制御演算を中止し、弁開度指令信号４５を現状
の値に保持するか、または、調節弁を全閉させる信号を
出力するのが一般であった。これに対し１本発明では、
非常用制御演算器５３より、非常用水位発信器５１より
の水位信号５２をセンサチエツク後の非常用水位信号４
４として入力しく第２図参照）、これを関数演算器４３
．６　によって常用系の水位信号４２．１と同一レベル
の信号４４．１を作り。

センサチエツク４３．１　で異常を検出した場合には、
切替器４３．４で、常用系の水位信号４２．１より関数
演算器４３．６の出力信号４４．１に切替えるようにし
ている。尚、関数演算器４３．６の特性図の一例を第５
図に示す、非常用水位発信器５１の検出範囲をＮＷＬ＋
−ｉ七＋＋、常用水位発信器４１の検出範囲をＮＷＬ±
２５０ｍｍとした場合、入力信号Ｏ〜４１．７％（水位
ＮＷＬ−２５０１ｍ〜ＮＷＬ＋２５０ｍｍ相当）を出力
信号Ｏ〜１００％に変換して出力させる。本実施例によ
れば、非常用制御演算器５３よりの水位信号４４を常用
水位発信器４１よりの信号と全く同一レベルの信号に変
換することができるので、常用水位発信器４１よりの入
力信号異常時にも、信号切替によって。

正常時と同等の制御を継続することができる。

第２図及び第３図では入力信号異常時のバックアップ信
号を常用制御演算器４３及び非常用制御演算器５３より
入力しているが、常用水位発信器４１及び非常用水位発
信器５１より直接入力しても良い。

尚、第２図、第３図の説明では偏差演算器５３．２゜４
３．２　、制御演算器５３．３　．４３．３　　のよう
に個々の装置とみなして説明したが、これらの演算処理
をソフトプログラムで行う場合は、その演算機能を表す
るのとする。

〔発明の効果〕

本発明によれば、非常用系の水位発信器よりの信号が異
常となった場合にも、そのまＮ制御を継続でき、万一水
位が上昇した場合には、非常用調節弁を開くことができ
、過度の水位上昇を防ぐことができ、湿分分離器水位高
によるタービントリップ（原子炉スクラムに至る）を未
然に防ぐことができる。また、常用系の水位発信器より
の信号が異常になった場合にも、そのまＮ制御を継続で
きる。これらの効果は一般には非常用水位発信器及び常
用水位発信器を二重化する事により達成されるが、本発
明によれば、常用制御演算器、及び、非常用制御演算器
のソフトプログラムの強化により、これを達成すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の水位制御装置の系統図、第
２図及び第３図は本発明の制御ブロック図、第４図及び
第５図はその実施例における関数演算器の特性図である
。 ６・・・湿分分離器ドレンタンク、２２・・・常用調節
弁。 ３２・・・非常用調節弁、４１・・・常用水位発信器、
４３・・・常用制御演算器、５１・・・非常用水位発信
器、第２−図 尾４図 閘Ｕ反〉冑箪呑十λ（叉）特・１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子力発電プラントの湿分分離器ドレンタンクの水
   位を検出し、その水位信号を発生させる常用水位発信器
   と、その水位信号を受けて制御演算を施す常用制御演算
   器と、前記常用制御演算器の出力信号に基づき弁開度を
   調節する常用調節弁とよりなる常用水位制御系と、前記
   湿分分離器ドレンタンクの水位を検出し、水位信号を発
   生させる非常用水位発信器と、その水位信号を受けて制
   御演算を施す非常用制御演算器と、前記非常用制御演算
   器の出力信号に基づき弁開度を調節する非常用調節弁を
   含む非常用水位制御装置において、 前記非常用制御演算器に、前記非常用水位発信器よりの
   水位信号が異常か否かを判定する入力信号異常診断機能
   を付加し、入力信号の異常時には、前記常用水位制御系
   より水位信号を受入れ、その水位信号が現定値以上に達
   した時、前記非常用調節弁を開く信号を作り、前記非常
   用水位発信器よりの入力信号による制御演算出力の代り
   に、この信号を前記非常用制御演算器の出力とする機能
   を付加した事を特徴とする湿分分離器ドレンタンク水位
   制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の湿分分離器ドレンタン
   ク水位制御装置において、 前記常用制御演算器に、前記常用水位発信器よりの水位
   信号が異常か否かを判定する入力信号異常診断機能を付
   加し、入力信号異常時には、前記非常用水位制御系より
   水位信号を受入れて常用系の水位信号に補正し、これを
   前記常用水位発信器よりの入力信号の代りとして採用し
   、制御演算を施して前記常用制御演算器の出力とする機
   能を付加したことを特徴とする湿分分離器ドレンタンク
   水位制御装置。