JPH01193008A

JPH01193008A - 蒸気タービンプラント運転制御装置

Info

Publication number: JPH01193008A
Application number: JP1638088A
Authority: JP
Inventors: Toshio Onuki; 大貫　俊夫
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1989-08-03
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JP2633601B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、蒸気タービンプラント運転制御装置に係り、
特に湿り蒸気から水分を分離加熱する加熱器を有する蒸
気タービンプラントの運転制御装置に関する。

（従来の技術）一般に、沸騰水形原子炉或は加圧水彩原子炉等を有する
原子力発電プラントにおいては、原子炉で発生する蒸気
は飽和蒸気または若干の湿り蒸気である。この蒸気は発
電用蒸気タービン中で膨張する過程で蒸気中の湿分が増
加するが、この湿分はタービンの熱効率およびタービン
プラントの構成材料の侵食の観点から好ましいものでは
なく、従来稲々の方法によって、この除去が図られてい
る。

その方法の一つとしては、高圧タービンで熱膨張して湿
り度が高くなった高圧タービン排気蒸気を、高圧タービ
ンと低圧タービンとを連結する導管の途中に設けられた
湿分分離器および加熱器により水分を除去し加熱する方
法がある。

ところで、一般に上記加熱器の段数としては、プラント
熱効率と経済性の観点から二段加熱方式が採用されてい
る。そして、第一段加熱器の加熱蒸気としては高圧ター
ビンの途中から抽気した蒸気を用い、第二段加熱器の加
熱蒸気としては主蒸気が用いられている。

しかして、高圧タービンで熱膨脹した蒸気（サイクル蒸
気）は一般に１２〜１３％の湿り度を有する湿り蒸気と
なり、導管により湿分分離器に導かれ、ここで蒸気中の
水分が除去されて約１〜２％の湿り蒸気となる。その後
第二段加熱器に導かれ、高圧タービンの途中から抽気さ
れた加熱蒸気により約３０℃過熱された蒸気となり、更
に第二段加熱器に導かれて主蒸気により加熱されて約７
０℃過熱された過熱蒸気となる。そしてこの過熱蒸気は
導管を経て低圧タービンに導かれ熱膨脹する。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、このように加熱器を有する蒸気タービン発電
プラントにおいては、加熱器が停止している場合すなわ
ち加熱蒸気が加熱器を流れていない場合には、低圧ター
ビンに入る蒸気の状態値が定常運転時と比較して大きく
変る。つまり、第二段加熱器のみが停止した場合には、
低圧タービンに入る蒸気の圧力が定常運転時に比較して
約９０％の圧力となり、第一段と第二段の加熱器が両方
とも停止した場合には約８０％の圧力となる。

このことは、加熱器の作動停止により低圧タービン入口
圧力が低下し、これによって導管を通して連通している
高圧タービン排気圧力が低下することによる。

第５図は、原子力タービンプラントの蒸気の熱膨脹線図
であって、横軸にエントロピ、縦軸にエンタルピをとり
蒸気の状態値を示したものである。

この熱膨脹線図からもわかるように、高圧タービンの排
気圧力が低下すると、高圧タービン内でのエンタルピ差
が増加するため、必然的に高圧タービンでの出力が増加
することになる。このことは蒸気の熱膨脹と出力の関係
が次式で表わせることからもわかる。

出力−（単位換算係数）×（蒸気量）Ｘ（エンタルピ差
）このように、プラント定格負荷運転中に加熱器が停止す
ると、上述のように高圧タービン内でのエンタルピ差が
増加する方向であり、蒸気量も加熱蒸気量が加熱器停止
により増加する方向になるため、高圧タービンにおける
出力が定格時の出力より大幅に増加する。

しかして、この場合高圧タービンの羽根には過大な力が
加わることになる。

この高圧タービンの羽根に過大な力が加わるようなこと
を防止するためには、加熱器停止の条件を設計条件とし
て高圧タービン羽根等を設計しておくことも考えられる
が、この加熱器停止の条件を考えて設計することは機器
の設計からは過大な方向となり不経済となる。このよう
なことから、従来のプラントにおいては、加熱器停止に
対する対策は格別行なわれていないのが実情であった。

このように、加熱器を有する原子力タービンプラントの
加熱器停止運転が低圧タービンの入口圧力の大幅な低下
となり、高圧タービン羽根の過負荷を招き、高圧タービ
ンの信頼性を低下させる恐れがあることに鑑み、本発明
は、加熱器が停止した場合、原子力タービンプラントの
出力を制限するように制御することにより、プラントを
安全に運転させることができる蒸気タービンプラント運
転制御装置を得ることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は、高圧タービンと低圧タービンとの間に湿分分
離加熱器を設けた蒸気タービンプラントの運転制御装置
において、加熱器の作動停止を検出する装置を設けると
ともに、その検出装置からの加熱器停止信号に応じてプ
ラントの出力を制御するプラント制御装置を設けたこと
を特徴とするものである。

（作　用）高圧タービンと低圧タービンの間に設けられた加熱器の
作動が何らかの原因によって停止されると、加熱器作動
停止検出装置によってその作動停止が検出され、その停
止信号によってプラント制御装置が作動せしめられてプ
ラントの出力が制限され或はプラントの運転が停止され
、高圧タービンの過負荷運転が回避される。

（実施例）以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

第１図は原子力発電プラントの概略系統図であって、原
子炉１で発生した高温、高圧の主蒸気は主蒸気ライン２
を介して高圧タービン３に導かれる。この主蒸気の状態
は一般に約７０ｋｇ／ｃｄの飽和蒸気であって、この蒸
気は高圧タービン３で熱膨張して仕事をした後、導管４
を経て湿分分離器５に流入し、そこで湿分を除去された
後、第一段加熱器６および第二段加熱器７に順次流入し
て加熱され、約８０℃過熱された蒸気となって低圧ター
ビン８に導入される。上記低圧タービン８に導入された
蒸気はそこで仕事を行ない、低圧タービン８に直結され
た発電機９を駆動して発電する。

また仕事を行った蒸気は復水器１ｏに流入して復水せし
められ、その復水は復水ポンプ１１、給水加熱器１２ａ
、１２ｂを順次通って原子炉１に戻される。

上記湿分分離器５、第一段加熱器６、および第二段加熱
器７は一体構造の容器内に収容されるのが一般的な構造
で、湿分分離加熱器と総称されている。

ところで、上記第一段加熱器６の加熱蒸気としては高圧
タービン３の途中がら抽気した蒸気が使用されるように
しである。すなわち、上記高圧タービン３の途中段落に
一端が接続された第一段加熱蒸気ライン１３が第一段加
熱器６に接続され、さらにその第一段加熱器６を経て給
水加熱器１２ｂに接続されている。そして、上記第一段
加熱蒸気ライン１３には第一段加熱器６の入口側に第−
段加熱蒸気止め弁１４が設けられている。

また、主蒸気ライン２には第二段加熱蒸気ライン１５が
分岐導出されており、この第二段加熱蒸気ライン１５が
第二段加熱器７に接続され、さらにその第二段加熱器７
を経て給水加熱器１２ａに接続されている。そして、上
記第二段加熱蒸気ライン１５には、第二段加熱蒸気止め
弁１６と発電端出力約５０％以下で第二加熱蒸気圧力を
制御する第二段加熱蒸気制御弁１７が設けられている。

しかして、タービンプラントの運転中においては、高圧
タービン３の途中段落から導出された蒸気が第−段加熱
蒸気止め弁１４を経て第一段加熱器６に送られ、また主
蒸気ライン２から分岐導出された主蒸気の一部が第二段
加熱蒸気止め弁１６および第二段加熱蒸気制御弁１７を
経て第二段加熱器７に送られ、低圧タービン８への蒸気
の加熱が行なわれる。

一方、第−段加熱蒸気止め弁１４、第二段加熱蒸気止め
弁１６、および第二段加熱蒸気制御弁１７には、それぞ
れ各弁の開閉を検出するリミットスイッチ或は弁開度計
等の検出器１８．１９゜２０が設けられており、また発
電機９にはその出力を検出する出力検出器２１が設けら
れている。

上記弁の開閉を検出する検出器１８．１９゜２０および
出力検出器２１の検出信号はそれぞれ加熱器制御装置２
２に入力され、ここで各加熱器６．７の運転状態が判別
され、それぞれの運転条件に応じた指令信号がプラント
制御装置２３内の出力制御器２４に入力される。

第２図は、上記加熱器制御装置２２のインタロック機構
の説明図であり、第−段加熱蒸気止め弁の閉信号が入力
され、かつ第二段加熱蒸気止め弁および第二段加熱蒸気
制御弁の開信号が入力された場合には、発電端出力が８
０％となる信号が出力され、第−段加熱蒸気止め弁の閉
信号、第二段加熱蒸気止め弁あるいは第二段加熱蒸気制
御弁のいずれか一方の閉信号が入力され、発電端出力が
８０％以上の場合には、発電端出力が８０％となるよう
な制御信号が出力される。また、第−段加熱蒸気止め弁
の開信号、および第二段加熱蒸気止め弁あるいは第二段
加熱蒸気制御弁のいずれか一方の閉信号が人力され、発
電端出力が９０％以上の場合には、発電端出力が９０％
となるような制御信号が出力される。しかして、これら
の制御信号がプラント制御装置２３内の出力制御器２４
に入力され、この出力制御器２４から原子炉再循環制御
装置等に出力低下信号が入力されて、原子炉１の熱出力
が低下せしめられる。したがって、タービンに流入する
蒸気量が低下し、発電機９の出力が低下せしめられる。

すなわち、一般に高圧タービンと低圧タービンとの間に
２段の加熱器を介装したものにおいて、例えば第一段加
熱器のみが作動停止した場合には、第一段加熱器におけ
るサイクル蒸気の加熱がなくなるので、第二段加熱器に
おいてはサイクル蒸気と加熱蒸気との温度差がその設計
値より大幅に大きくなる。したがって、第二段加熱器に
おける安全性が損われる可能性があるので、この場合に
は第二段加熱器の作動が停止され、それと同時にプラン
トの出力が所定％に制限される。

また、第二段加熱器のみが作動停止した場合には、第二
段加熱器におけるサイクル蒸気の加熱がなくなるだけで
あるので、プラントの出力を所定％に低下させるだけで
、高圧タービン羽根の過負荷等を防止することができ、
さらに両論熱器が作動停止した場合には加熱器がない場
合と同じであるので、プラント出力をさらに小さい所定
出力に制限することによって上記高圧タービン羽根の過
負荷等の発生を防止でき、プラントの安全な運転継続を
行なうことができる。

なお、上記実施例においては出力の制限値として約８０
％と約９０％としたが、この数値は代表的なものであり
、適宜変更することは可能である。

第３図は、本発明の他の実施例を示す図であり、第一段
加熱蒸気ライン１３および第二段加熱蒸気ライン１５に
、それぞれ加熱蒸気の流量を検出する流量計２５．２６
が設けられており、この両流置針２５．２６からの流量
信号が加熱器制御装置２２に入力せしめられている。し
かして、各流量５Ｆ２５．２６の流量信号が０となるこ
とによって各段の加熱器６，７の作動停止が判断され、
これによって第１実施例と同様に作用する。

また、第４図は本発明のさらに他の実施例を示す図であ
って、第一段加熱蒸気ライン１３および第二段加熱蒸気
ライン１５にはそれぞれ加熱蒸気の圧力を検出する圧力
計２７．２８が設けられており、両正力計２７．２８の
検出信号が加熱器制御装置２２に人力せしめられている
。

しかして、この実施例においても加熱蒸気の異常な圧力
低下によって各加熱器の作動停止を検出することができ
、前記両実施例と同様な作用を行なう。

なお、上記各実施例においては２段の加熱器を有するも
のについて説明したが、２段以外の加熱器を有するもの
にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明においては高圧タービンと
低圧タービンとの間に設けられた加熱器の作動停止を検
出し、その状態によってプラントの出力を制御するよう
にしたので、加熱器の作動停止に伴う高圧タービンの過
負荷運転を回避することができ、プラントの安全運転を
行なうことができ、プラントの設計を経済的なものとす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービンプラント運転制御装置の
系統図、第２図は本発明における加熱器制御装置のイン
タロツタ機構の説明図、第３図および第４°図はそれぞ
れ本発明の他の実施例を示す系統図、第５図はタービン
サイクル内の蒸気熱膨張を示す図である。１・・・原子炉、３・・・高圧タービン、６・・・第一
段加熱器、７・・・第二段加熱器、１３・・・第一段加
熱蒸気ライン、１４・・・第−段加熱蒸気止め弁、１５
・・・第二段加熱蒸気ライン、１６・・・第二段加熱蒸
気止め弁、１７・・・第二段加熱蒸気制御弁、１ｇ、１
９゜２０・・・検出器、２２・・・加熱器制御装置、２
３・・・プラント制御装置、２４・・・出力制御器、２
５．　２６・・・流量計、２７．２８・・・圧力計。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄地３図為４図

Claims

【特許請求の範囲】

高圧タービンと低圧タービンとの間に湿分分離加熱器を
設けた蒸気タービンプラントの運転制御装置において、
加熱器の作動停止を検出する装置と、その停止検出信号
に応じてプラントの出力を制御するプラント制御装置と
を有することを特徴とする、蒸気タービンプラント運転
制御装置。