JPH01180500A - 原子力発電プラントの給水制御装置 - 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給水制御装置に係り、
特に給水制御部の制御性能の向上に有効である給水制御
装置に関する。　　　　、〔従来の技術〕 原子力発電プラントは、原子炉と、この原子炉で発生さ
せた蒸気が導入されて駆動するタービンおよび発電機と
、ここを出た蒸気を凝縮させる復水器と、この復水器内
の水を前記原子炉に、返送して給水する給水ポンプを基
本構成要素とする。［子炉への給水ラインには、給水調
節弁が設けられている。この給水量調節弁は、給水量制
御部から出力される関度要求信号により制御される。給
水量制御部は、例えば原子炉への給水流量と原子炉から
タービンへ導入される主蒸気流量の差であるミスマツチ
量を水位換算器よって水位相当信号に換算し、この信号
を原子炉の水位計からの出力信号と加算器で加算し、そ
の結果値と原子炉水位設定値との差をＰ／Ｉ　（比例積
分演算回路）に入力し、このＰ／Ｉから開度要求信号を
前記給水調節弁に出力する。ここで、水位換算器は、ゲ
インとして一定の換算定数または換算関数が設定されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術における給水制御装置は、水位換算器が定
格運転時に最適となるように一つのゲインを設定してい
たことから、過渡時や事故時のような負荷急変時には必
ずしも最適なゲインとなっておらず、制御性能が低下し
てしまうという問題があった。

本発明の目的は、給水制御系のゲインを常に最適な値に
設定することのできる原子力発電プラントの給水制御装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、原子炉への給水量を制御する給水制御部を備
え、この給水制御部は原子炉内の水位変動に関係する物
理量を他の物理量に換算する換算部を有し、この換算を
経て前記給水量が定まる原子力発電プラントの給水制御
装置において、前記換算部の換算定数または換算関数を
換算量を異ならせて複数設け、原子力発電プラントの負
荷急変時の急変検出信号に−より他の換算定数または換
算関数に切り替え可能に形成したものである。

すなわち、ゲインを複数個用意して、プラントの運転状
態により切り替えるものである。

〔作用〕

プラントが定格運転にあるときは、それに対応するゲイ
ン、すなわち換算定数または換算関数によって給水制御
部が動作し、負荷急変時には、この状態に対応する他の
ゲインによって給水制御部が動作し、過渡時や事故時で
あって゛も制御性能の低下を招くことがない。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は、沸騰水型原子力発電プラントの給水□制御装
置へ本発明を適用した例である。沸騰水型原子力発電プ
ラントは、原子炉１′で発生した蒸気を主蒸気配管８を
介して夕」ビン３へ運び、発電機２を回わすことにより
発電を行うものである。

このと門、原子炉１内の冷却水は蒸気となって炉外に運
び出されることから、原子炉１内の冷却水を確保するた
めに、発電機２を回わしたのちの冷却水を復水器４から
復水ポツプ５ｔ′給水ポンプ６を介して原子炉１内に補
給している。

このとき、原子炉１内の水位は、原子炉の安全性を確保
し、プラントの運転を安定に継続するために、ある一定
の範囲に制御する必要がある。給水制御部１００は、こ
の機能を担うために設けられており、給水ポンプ６の出
口側に設置されている給水調節弁９の開度を、その出力
信号によって制御することにより、給水流量を制御し、
最終的に原子炉ｌの水位の制御を行っている。

給水調節弁９の開度要求信号２１は、基本的に原子炉水
位計１１により測定した実水位２２と原子炉水位設定値
６０との差２３を加算器２４で求め、その信号をＰ／Ｉ
２０のゲインにより処理することにより算出するもので
ある。しかしながら、実際には原子炉水位をより安定に
制御するために、給水流量計１０と主蒸気流量計１２で
測定した給水流量と主蒸気流量のミスマツチ量３２を、
換算部である水位換算器で水位に換算して、この換算後
の信号２６を加算器２５によって前記実水位２２に加え
ることにより、原子炉水位の変動を先行的に制御してい
る。

ミスマツチ量３２を水位相当信号２６に換算する方法は
、ある一定のゲインを水位換算機によりミスマツチ量３
２に掛は合わせることにより行われる。

従来方式では、このゲインは１種類しか用意されておら
ず、最も一般的な運転状態である定格運転時に最適にな
るような換算定数が設定されていた。したがって、負荷
急変時のゲインとしては必ずしも最適な値にはなってお
らず、制御性能が低下してしまうというおそれがあった
。

ここでは、負荷急変時として負荷遮断の発生を想定し、
事攻発生時にも最適なゲインを選択できる態様について
説明する。

負荷遮断が発生すると、タービン保護のために蒸気加減
弁１０１が速やかに閉じ、はぼ同時にタービンバイパス
弁１０２が開くことにより、原子炉１からの蒸気は直接
復水器４に導かれる。また、制御棒１０４の一部である
選択制御棒（以下、ＳＲＩと略す）が原子炉１内に挿入
されることにより、原子炉出力は減少していく。

このときの原子炉水位の定性的な挙動を、第２図に示す
。負荷遮断が発生すると、蒸気加減弁１０１の閉動作が
タービンバイパス弁１０２（７）１４動作より通常早く
行われることから、原子炉１の圧力は上昇し、これに伴
い原子炉１内の冷却水中に含まれるボイドが消失するこ
とにより、原子炉水位は低下する方向に動く、またこの
とき、同時にＳＲＩが挿入されることにより、燃料棒か
らの発熱量は低下し、これに伴いボイドの発生量も減少
することになり、原子炉水位はさらに低下する。

給水制御部１００は、原子炉水位を礫≠噂定められた範
囲である水位低設定点１０７以上かつ水位高設定点１０
５以下に制御する働きを有することから、水位の低下（
時刻ｔ１参照）を検出すると同時に、給水調筋弁９への
開度要求信号２１を増加させ、結果として、原子炉水位
を回復させていく。

このとき、従来方式と同様に、定格運転時に最適となる
ようなゲインＫｌが設定されている水位換算機３０を使
用しつづけると、ゲインに１が適切でないことにより、
水位は第２図に示したカーブ１０６のように、−旦回復
したのちさらに上昇を続け、水位高設定点１０５付近ま
で上昇していく。

本発明に係る実施例では、負荷遮断発生時にも水位を安
定に制御するために、負荷遮断の発生と同時に、負荷遮
断検出信号を受けるスイッチ４１により水位換算機３０
から水位換算機４０に切り替え、負荷遮断時に最適とな
るようゲインＫｚを使用するものである。ゲインＫｚは
ゲインＫｎより大きな値、すなわち換算定数となってお
り、給水流量と主蒸気流量のミスマツチ量３２をより大
きな値として水位相当値に換算することから、水位回復
後の給水調節弁９の絞り込みが早く、第２図のカーブ１
０８のごとく水位のオーバシュートを低く抑える（時刻
ｔ２参照）という効果がある。

次に第３図により、水位換算機３０と４０の切り替えタ
イミングについて説明する。

水位換算機３０と４０の切り替えは、負荷遮断発生の検
出と共に行われることから、負荷遮断の発生を示す信号
であれば、どのような信号を用いそち切り替えは可能で
ある。しかしながら１本実施例では、水位低下の要因の
一つであるＳＲＩ信号を用いた例について示す。

負荷遮断の検出は１発電機２の回転数の上昇または出力
の負荷のアンバランスを検出することにより行われる。

同図で、ＳＲＩ信号３８は、負荷遮断の検出とほぼ同時
に出力され、ノイズ等による誤動作を防止するために、
ｎ秒間以上連続して出力され続けた場合のみ、負荷遮断
検出信号５゜として出力される。この負荷遮断検出信号
５ｏは、水位変換機３０から４０へ切り替えたのち、そ
の状態を維持しつづけるために、自己保持信号３７によ
り保持される。一方、水位が安定に制御され、給水流量
と主蒸気流量のミスマツチ量がある一定時間（ｍ秒）以
上水さい値に抑えられていることを示す信号３９が出力
された場合、あるいは運転員よりセット要求信号３３が
出力された場合には。

リセットされる。このことにより、水位変換機は４０か
ら再び定格運転時用の水位変換機３０に戻され、通常の
制御を続ける。

以上のとおり、従来１種類のゲインしか設定することが
できなかった給水制御部１００の換算部に対（て、その
運転状態に合わせた最適なゲインの設定が可能であり、
原子炉への給水量の制御性能の大幅な向上を可能として
いる。

第４図は、本発明の他実施例の要部ブロック図を示す、
第１図に示した実施例は、給水流量と主蒸気流量のミス
マツチ量３２に対して常に一定の１才 換算定数であればゲインに１６ｚを掛は合わせることに
より、水位相当信号２６を算出するものであったが、第
４図に示した新たな実施例は、関数発生器５１または５
２内の関数ＦＧＩおよびＦＧ２により、ミスマツチ量３
２およびその変化率から水位相当信号２６を算出するも
のである０本実施例によれば、ミスマツチ量３２および
その時間的な変化から最適な水位相当信号２６を算出す
るため、一定のゲインを信号３２に掛は合わせる方法（
第１図に示した実施例）より制御性能の向上を図ること
が可能である。しかしながら、負荷遮断の発生時には、
第１図に示した場合と同様な方法で関数発生器５１．５
２の切り替えを行う必要があり、以下その方法について
説明する。

関数発生器は、通常時用５１と負荷遮断発生時用５２の
２台を常時設置し、通常時は関数発生器５１を働らかせ
ることにより、通常運転時に最適となるような水位相当
信号２６を出力し、負荷遮断発生時には、負荷遮断発生
信号５０の発生と同時に、スイッチ４１により関数発生
器を負荷遮断時用５２に切り替えることにより、負荷遮
断時に最適となるような水位相当信号２６を出力するも
のである。

なお、上記いずれの実施例も換算部は２つの換算機から
なる場合を示したが、３つ以上の換算機で構成してもよ
いことはもちろんである。あるいは、換算機自体は１つ
とし、この換算機に複数のゲインを設定し、負荷急変信
号により判別プログラム等を利用して切り替え可能にし
ても同様の効果が得られる。

また、上記の説明では、物理量がミスマツチ量３２と水
位相当信号２６となる換算部に本発明を適用した例を示
したが、他の物理量の換算部であってもよいことはもち
ろんである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、給水制御部内の換算部のゲインをプラ
ントの運転状態に合わせて常に最適な値（または関数）
となるように設定することが可能、であるため、過渡時
や事故時等の負荷急変時であっても制御性能の低下を招
くおそれが少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による給水制御装置の概略構
成を示したブロック図、第２図は従来方式と本発明を適
用した給水制御装置による負荷遮断発生時のプラント応
答を定性的に説明した図、第３図は本発明−の一実施例
における負荷遮断の発生を検出するインターロックのブ
ロック構成図、第４図は本発明の他実施例を示す要部ブ
ロック図である。 １・・・原子炉、３・・・タービン、４・・・復水器、
６・・・給水ポンプ、１０・・・給水流量計、１１・・
・原子炉水位計、１２・・・主蒸気流量計、１００・・
・給水制御部、３０．４０・・・水位換算機（換算部）
、５１．５２・・・関数発生機（換算部）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉への給水量を制御する給水量制御部を備え、
   この給水量制御部は原子炉内の水位変動に関係する物理
   量を他の物理量に換算する換算部を有し、この換算を経
   て前記給水量が定まる原子力発電プラントの給水制御装
   置において、前記換算部の換算定数または換算関数を換
   算量を異ならせて複数設け、原子力発電プラントの負荷
   急変時の急変検出信号により他の換算定数または換算関
   数に切り替え可能に形成したことを特徴とする原子力発
   電プラントの給水制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、換算部は複数の換
   算機からなり、各換算機は換算量の異なる換算定数また
   は換算関数が設定されている原子力発電プラントの給水
   制御装置。３、特許請求の範囲第１項において、換算部
   は一つの換算機からなり、この換算機に複数の換算定数
   または換算関数が設定されている原子力発電プラントの
   給水制御装置。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項におい
   て、換算部は原子炉への給水流量と原子炉から出る主蒸
   気流量の差を原子炉水位相当信号に変更し、換算定数ま
   たは換算関数の切り替えは負荷遮断の発生を示す信号で
   行う原子力発電プラントの給水制御装置。