JPH01179805A - 給水ポンプ再循環装置 - 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、火力、原子力発電プラン１−の給水ポンプの
許容量ノＪ）流量を確保する給水ポンプ再循環装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５７−８７５０３号に記載のよう
に再循環流量制御を必要とする場合、給水ボンプ保護に
必要な流量まで再循環調節弁を急開し、その後一定レー
トで徐開することで蒸気発生器への給水流量変動を緩和
する工夫がされていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、ポンプ側の所要である大きな許容最
小流量を即座に確保することを重視しており、原子炉水
位変動の大きな外乱となる許容最小流量そのものの低減
については配慮されておらず、再循環弁の開閉速度を緩
慢なレートで変化させてもまだ大きな原子炉水位変動を
もたらしている。更に流量制御をする再循環制御弁が高
差圧設計となるためキャビテーションローション損傷を
受けたり、最少流量増大に伴う軸馬力増加により駆動タ
ービンの蒸気加減弁が低圧から高圧に切換る領域と相互
干渉し更に大きな原子炉水位変動を伴うなどで２次的な
弊害も生じている。

給水ポンプは、高速、高馬力、高温で運転されるため許
容最少流量をポンプ側より指定されるが、その内容を分
析してみると、低流量域における温度上昇を許容値以下
に抑制する過熱防止流量と低流量域で生じる異常現象で
あるキャビテーションエロージョン、水圧脈動増大、振
動増大、軸スラスト増大、ラジアルスラスト変動・増大
を回避する安定運転流量に分類される。通常、前者のＡ
量はポンプ仕様流量の］０〜１５％であり、ポンプ吸込
流量が低下した時即座に確保する必要がある。

一方、後者の流量は２５％程度で低流量域での連続運転
中に確保されれば良い。

従来技術では、後者の大きな安定運転流量を１個の再循
環制御弁で処理し、前者の過熱防止機能から急開作動と
している。また温度上昇した給水を閉回路のままで循環
して給水ポンプ吸込に戻すことができないため、復水器
へ排出している。このため、給水ポンプ吸込圧力の低下
に伴う応答性低下、給水加熱された高温水の排出に伴う
熱効率の低下、復水量の増加に伴う弊害等が生じる。

本発明の目的は、第１の過熱防止機能と第２の安定運転
流量確保機能を分割して、プランＩ・運転制御に最適な
系統構成を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

一ヒ記目的は、各給水ポンプの吐出より単独に復水器に
至る第１の過熱防止ラインと別に、給水ポンプ吐出母管
から吸込母管へ戻る第２の最少流量再循環ラインを設は
第１のラインの再循環制御弁と第２のラインの再循環制
御弁を組合せて給水ポンプの許容最小流量を確保するこ
とにより、達成される。

〔作用〕

第１の過熱防止ラインは、給水ポンプからの入熱による
温度」二部を許容値以内に抑えるに必要な過熱防止流量
を復水器へ排出し、ポンプ入熱を除去する。また再循環
制御弁は急速開動作を行うのでポンプの保護機能を損う
ことがない。

第２の最少流量再循環ラインは、第１の過熱防止ライン
で不足する低流量域での安定運転確保に必要な流量を補
なう。

それによって、給水ポンプ再循環装置は、給水ポンプの
保護機能としての過熱防止流量確保と安定運転に必要な
最小流量を確保でき、第２の再循環制御弁を第１の再循
環制御弁と開閉タイミングをすらすか、又は連続制御す
ることにより蒸気発生器の水位変動を最小限に抑制する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。蒸気
発生器１で発生した主蒸気は蒸気タービン２に入り、タ
ービン排気は復水器３にて復水となり、低圧復水ポンプ
４にて昇圧され、復水浄化装置５で復水浄化後、さらに
、高圧復水ポンプ６で昇圧され、タービン油気を間接加
熱源とする低圧給水加熱器７で昇温され給水ポンプ８へ
流入する。給水ポンプ８で昇圧された給水は高圧給水加
熱器９で昇温され蒸気発生器１へ送り込まれる。

特に原子カブラン１への場合、脱気器がないため、復水
は復水器３にて脱気され低圧復水ポンプ４、高圧復水ポ
ンプ６および給水ポンプ８はシリーズで運転される。給
水ポンプ８の過熱防止系統は個個のポンプ吐出側から過
熱防止配管１０を分岐し第１の再循環制御弁１１とアン
チフラッシュオリフィス１２を経て復水器３に接続され
る。また最少流量再循環配管１３は給水ポンプ８の吐出
母管から分岐し第２の再循環制御弁１４を経て給水ポン
プ吸込配管へ接続される。

給水ポンプ８の設備台数は、通常複数台で駆動方式も異
なるため、第２図に具体的実施例を示して動作を説明す
る。通常、給水ポンプの構成は５０％容量×２台のター
ビン駆動給水ポンプ８ａ。

８ｂと２５％容量×２台の電動機駆動給水ポンプ８ｃ、
８ｄから成り、蒸気発生器１の水位制御は、駆動タービ
ン１５ａ、１５ｂの回転数制御および給水制御弁１６ａ
、１６ｂの開度制御によって行なわれる。

過熱防止配管１０ａ〜１０ｄは例えば各ポンプ吐出側の
逆止弁１７ａ〜１７ｄの上流より分岐され、各ポンプ毎
に設置される。最少流量再循環配管１３は各給水ポンプ
の共用ラインとして設置される。第１の再循環制御弁１
１ａ〜ｌｉｄと第２の再循環制御弁１４は各給水ポンプ
８ａ〜８ｄの吸込ラインに単独に設置された吸込流量計
１８ａ〜１８ｄからの出力を入力とする給水ポンプ再循
環制御装置１００によって各ポンプの要求する許容最小
流量以」二に制御される。

ところで、給水ポンプは、通常蒸気発生器１の器内圧力
が上昇して高圧復水ポンプ６が給水不能となる前に、電
動機駆動給水ポンプ８ｃ、８ｄの１−合口を起動し、負
荷上昇と共に２０〜２５％負荷に達するとここでタービ
ン駆動給水ポンプ８ａ。

８ｂの１台目を起動し４０〜５０％負荷で８ａ。

８ｂの２台目を起動する。尚、負荷上昇の途中で８ｃ、
８ｄの１台目は停止される。負荷降下の場合は上記の逆
となる。起動、負荷変更・停止時のポンプ運転台数制御
は上記のように行なわれるが、他方蒸気発生器１への給
水量制御についてみると、第３図に示すように特に低負
荷時に給水ポンプとしては２５％流量以上を吸い込み、
再循環流量を制御することで、蒸気発生器１．への給水
量をＯ〜１００（％）の範囲で可変に制御する。この給
水ポンプの切替、台数変更時において、大きな容量の再
循環制御弁１１ａ〜ｌｉｄが開閉すると、給水流量の大
きな外乱となり蒸気発生器１の大きな水位変動となって
あられれる。一般に負荷降下時タービン駆動給水ポンプ
を２台から１台に変更する際再循環制御弁が開動作する
時の炉水位低下が大きい。

第３図により本発明の給水ポンプの再循環制御を説明す
る。まず、第１の再循環制御弁１１は開閉制御弁とされ
低負荷時にほぼ一定の再循環量（第３図領域Ｉ）第２の
再循環制御弁１４は連続制御弁とされ、総再循環量を最
小とすべく領域Ｈのように連続制御される。これは給水
ポンプ許容最少流量を確保するよう最低値制御をする例
を示すが、開閉時の流量変化が少なくなるため第１の再
循環制御弁１１の開閉時期とずらせば簡単なオンオフ制
御も可能である。同様に、第１の再循環制御弁１１も流
量変化が少なくなるため一定の開閉レートで連続制御せ
ずどもオンオフ制御が可能となる。この具体例を第４図
に示す。

第２の実施例として、第２の最少流量再循環配管１３に
再循環流量計１９を設置した例を第５図に示す。再循環
流量を計測することにより、その分バイアスをかけて各
給水ポンプ８８〜８ｄの給水流量の比率を変更し再循環
運転をする給水ポンプを特定することも可能である。ま
た第１と第２の再循環制御弁１１と１４でＰＩ制御をさ
せ、系外の復水器３へ排出する第１の再循環弁１１を閉
した後、給水ポンプを再循環する第２の再循環制御弁１
４を閉めることにより水位変動をさらに小さくすること
も可能である。

第３の実施例として、給水ポンプ８をバイパスする配管
２０に第２の再循環制御弁１４を設置した例を第６図に
示す。通常、給水復水系統をクリーンアップ運転する際
、給水ポンプ８は運転せずバイパス配管２０を経由して
高圧復水ポンプ６によって行なう。このバイアス配管２
０を利用して第２の最少流量再循環配管１３と第２の再
循環制御弁１４を設置すると配管長を短縮でき合理的な
設計となることは自明である。

第４の実施例として高圧給水加熱器９のドレンをドレン
ポンプ２１にて昇圧し給水ポンプ８の吸込母管へ回収す
る高圧給水加熱器トレンアップ系統を有する給復水系統
構成での実施例を第７図に示す。再熱プラントで湿分分
離加熱器（図示せず）のドレンを高圧給水加熱器９へ回
収する場合、高圧給水加熱器のドレン量は全給水流量の
３０％にも達するため、上流側の低圧復水ポンプ４、復
水浄化装置５、高圧復水ポンプ６、低圧給水加熱器７の
通水量は給水ポンプ８の容量の約７０％で設計される。

このようなプラントで給水ポンプ８の最少流量を全量復
水器３へ排出すると上流側機器の過大流量を招き好まし
くなく、第２の再循環制御弁の有効性が顕著となる。

以上より、本発明の実施例によれば、給水ポンプの許容
最少流量を機能分割して確保できるため再循環制御弁が
開閉動作する際の蒸気発生器の水位変動を最小限に抑制
できる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来技術の第１の再循環制御弁の容量
を小さくでき、開閉時の給水流量変化を小さくできるの
で、蒸気発生器の水位変動を最小限に抑制できる。この
他各実施例には数多くの効果があるので以下に列挙する
。

第１の過熱防止ラインの容量は各ポンプ単独に設置され
るが従来技術に較べて２分の１の容量となるので、共用
の第２の最小流量再循環ラインを設置しても全体で配管
・弁の物量が低減しコス）〜低減となる。

第１の再循環制御弁は従来技術では容量が大きく連続制
御とする必要上、多段減圧の高差圧設計としていたが、
キャビテーションエロージョン損傷を経験していた。本
発明では容量が小さくなるのでオンオフ制御も可能でア
ンチフラッジニオリフイスを多段減圧オリフィスとし再
循環制御弁を単座弁とし、全体として合理化をＲ−する
ことが可能である。なお、第２の再循環制御弁は給水ポ
ンプ吸込母管に接続されているので、弁作動時高圧復水
ポンプで大きな押込圧力が確保されており背圧が高いの
でキャビテーションエロージョン損傷が無いことは言う
までもない。

第４図から明らかなように５０％負荷附近でターヒン駆
動給水ポンプ２台並列運転では、従来技術では第１の再
循環制御弁が開き放しで、運転軸（］】） 馬力が大きくなるだけでなく、低圧給水加熱器で昇温さ
れた高温給水をいたずらに復水器へ排出して熱効率を低
下させている。この熱効率の低下は約１％にもなるが、
本発明では回避できる。

低負荷時には給水ポンプ駆動タービンの蒸気加減弁は低
圧加減弁から高圧加減弁へ移行するが、再循環制御弁が
開く時と干渉するとゲインの変化もありさらに大きな水
位変動につながる。従来技術では第１の再循環制御弁の
容量が大きく極端な水位上昇を起した例かあるか、本発
明では回避できる。

従来技術では、第１−の再循環制御は容量が大きい上、
ポンプ保護機能を考えてフェイルオープンとしているが
、弁の誤動作は原子炉への給水そう失につながるポテン
シャルが大きかった。本発明では、第１の再循環制御弁
はフェイルオープンでも、第２の再循環弁はフェイルク
ローズと機能分割できるので、給水そう失のポテンシャ
ルを減少できる。

電動機駆動給水ポンプの吐出配管に設置されている給水
調整弁は常用運転中の天井の他に起動時の低流量運転に
対し小弁を設置しているが、第２の再循環制御弁によっ
て流量を確保できるので天井のみとし小弁を削除できる
。

従来、給水復水系のクリーンアップ運転は高圧復水ポン
プによって行ない、給水ポンプをバイパスして実施して
いたので、給水ポンプ吐出配管は第］。の過熱防止配管
取出以降吐出母管までクリーンアップ不可能であった。

本発明では、第２の最少流量再循環配管により、給水ポ
ンプ吐出配管で発生する異物を吸込母管へ戻し、第１の
過熱防止配管で復水器へ排出できる。

なお、第１と第２の再循環制御弁しこより蒸気発生器の
水位変動の補償が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は本発明の一実施例の系統図、第２図は給水ポ
ンプ廻りの具体的実施例、第３図、第４図は再循環制御
弁の制御方法、第５図は第２の実施例の系統図、第６図
は第３の実施例の系統図、第７図は高圧給水加熱器１く
レンをホッパアップする系統構成での第４の実施例の系
統図である。 １・・蒸気発生器、３・・復水器、４・・・低圧復水ポ
ンプ、５・・高圧復水ポンプ、８　給水ポンプ、１０・
第１の過熱防止配管、１１　第１の再循環制御弁、１２
・・・アンチフラッシュオリフィス、１３−第２の最少
流量再循環配管、１４・第２の再循環制御弁、１５　・
駆動タービン、１６　給水制御弁、１７　・逆止弁、１
８・・吸込流量計、１９　・再循環流量計。 毛３０ 給２渉た−＋　（４−”ンフ′者ソ〕 第　４　目 給水じ灸ｌ（ボ°ンプ肖り）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、復水器から蒸気発生器へ給水するライン上に並列に
   設置された給水ポンプ群、該給水ポンプ群の各ポンプ吐
   出より復水器に至る第１のライン、前記給水ポンプ群の
   吐出母管から給水ポンプ群の吸込母管に戻る第２のライ
   ン第１および第２のライン中に設けられた再循環制御弁
   から構成されたことを特徴とする給水ポンプ再循環装置
   。