JPH02240599A

JPH02240599A - 原子炉の圧力制御装置

Info

Publication number: JPH02240599A
Application number: JP1061357A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Tsuji; 真太郎辻; Masamichi Motono; 本野　正道; Takumi Kawai; 河合　巧
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1990-09-25

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ＢＷＲ型原子発電プラントに係り、特に原子炉
の圧力を制御するに好適な制御装置に関する。

【従来の技術〕

従来の装置は、文献火力原子力発電１９８８年２月号８
８頁に記載のように、原子炉圧力を設定する設定圧力を
規定する手段がない為、原子炉の運転状態とは無関係に
任意に設定値を可変出来るようになっており、炉制御状
態に適した圧力設定範囲を越える操作に対する保護に関
し、特に考慮されていなかった。

以下、従来の装置を第２図、第３図、第４図にて説明す
る。

第２図は、沸騰水形軽水炉（ＢＷＲ）を設備したＢＷＲ
発電プラントの概略系統図を示す。原子炉１で発生した
蒸気は、主蒸気止め弁２および加減弁３を通って高圧タ
ービン４に流入し、高圧タービン４を回転させる。この
蒸気は更に、中間蒸気止め弁５およびインターセプト弁
６を経て低圧タービン７に流入し、低圧タービン７を回
転させる。前記高圧タービン４および低圧タービン７に
よって、発電機１０が駆動される。前述のようにして仕
事をした蒸気はその後、復水器８において凝縮し復水と
なる。原子炉起動、タービン起動前は、原子炉１で発生
した蒸気は、主蒸気止め弁２、加減弁３は、全閉してい
るのでバイパス弁９を経て復水器８に放出し、通常運転
では、上述の系統で復水器８に至る。

タービン制御装置１１は上記プラントから主蒸気圧力検
出器１２および中間蒸気圧力検出器１４によって圧力信
号を、速度検出器１３によってタービン速度信号を、ま
た電流検出器１５によって発電機１０の出力電流をそれ
ぞれ検出し、加減弁３、インターセプト弁６およびバイ
パス弁９などを制御するものである。

第３図にタービン制御装置の制御系統ブロック図を示す
。速度設定器２１で設定された信号は、加算器２２にて
速度検出器１３からの信号と比較される。比較後の偏差
信号は、速度調定率回路２３において調定率に応じたゲ
インを乗ぜられ、加算器２５に送られる。加算器２５で
は、更に負荷設定器２４で設定された負荷信号Ｃが加え
られ、速度調定率信号Ｂとなる。この速度調定率信号Ｂ
は、低値選択回路２７に加えられる。一方圧力設定器３
０で設定された信号は、圧力検出器１２からの主蒸気圧
力すなわちフィードバック信号りと、加算器３１で比較
される。比較後の偏差信号は。

圧力調定率回路３２で調定率に応じたゲインを乗ぜられ
、圧力制御信号Ａとして低値選択回路２７に送られる。

低値選択口ｌ！ｔ２７では、加算器２５からの速度調定
率信号Ｂおよび圧カ調定率回ＭＰ！３２からの圧力制御
信号Ａに、更に負荷制限器２６からの制限信号を珈えた
３つの信号のうち、最小の信号を負荷信号Ｗとして加減
弁制御口Ｎ２８に伝え、第２図の加減弁３の開度を調整
してタービンの回転数を制御する。

タービンバイパス弁制御口！４３４は減算器３３の出力
によって制御される。原子炉起動時は、タービンは停止
している為、速度調定率信号Ｂは、零であり低値選択回
路２７を介して減算器３３に入力される。圧力制御信号
Ａだけが、減算器３３を経て、すべてバイパス弁制御回
路３４に入力され、バイパス弁９を開閉動作させること
で、原子炉１の圧力が一定になるように制御する１通常
運転は、タービン発電機を駆動していることがら、加減
弁３が圧力制御信号Ａにより制御されており。

減算器３３の２人力は等しく、減算Ｄ３３の出方は雰と
なるので、バイパス弁９は全閉している。

一方、負荷遮断等のために、加減弁３が速度調定率信号
Ｂ（速度制御信号）によって制御されている場合は、信
号Ａが信号Ｂよりも大であるので。

その差が減算器３３より出力され、バイパス弁制御回路
３４はバイパス弁９を開くように動作する。

すなわち、加減弁３が開方向に動作した場合、つまり信
号Ｂが増加した場合には、減算器３３の出力は減少して
逆にバイパス弁９を閉じる方向に制御する。これにより
原子炉１の圧力が常に一定となるように制御する。

上記したように、加減弁３あるいは、バイパス弁９によ
る原子炉１の圧力を一定にして制御する制御量は、圧力
設定器３０で設定された信号と圧力検出器１２からの主
蒸気圧力Ｄの偏差信号Ｅに依存することになり、運転員
が行なう圧力設定が非常に重要となる。

原子炉１起動開始から負荷上昇までの圧力制御過程を第
４図に示す。

原子炉１起動時、制御棒引抜により炉内の核反応を徐々
に増加させることで、炉出方を増加させ、原子炉圧力を
約６５ｋｇ／ａｄまで上昇させる。この間、圧力設定器
３０の位置によっては、バイパス弁９を開き、炉圧一定
制御を行なう。

原子炉１の圧力が約６５ｋｇ／ａＪまで上昇した時点で
、圧力設定点３０と主蒸気圧力の偏差より求まる原子炉
出力蒸気流量をバイパス弁９で制御している状態でター
ビンを起動し、加減弁３でタービン制御、バイパス弁９
で加減弁３に流入する蒸気量と原子炉出力蒸気量の差量
を制御し、原子炉圧カ一定制御を行なう。また併入、負
荷上昇時は。

加減弁３のみで、原子炉１の圧力制御を行なう。

いずれにしても、原子炉圧力制御目標は、圧力設定器３
０により決定される。昇圧時には、炉水温度を昇温率で
制御する為、圧力設定器３０を原子炉圧力に対し微小値
上あるいは下に間欠的に変化させ、原子炉１の圧力を規
定値内に押さえ、昇温率が目標値以上とならないように
する必要がある。また、原子炉１の圧力が約６５ｋｇ／
Ｊとなった以降も、圧力設定器３ｏの位置により、原子
炉の圧力が規定される。

以上により、原子炉１の起動過程において第４図に示す
Ｔ１の状態で、原子炉１の不調による原子炉１の圧力上
昇が発生すると第５ａ図、第５ｂ図に示すよう圧設定器
３ｏの設定によっては、原子炉１の圧力が規定値以上と
なり、炉水温度急上昇、炉水位低下の現象が発生し、原
子炉１へ大きなインパクトを与えることになる。また、
原子炉１の圧力約ｅ　５　ｋｇ　／　ａＪの状態におい
ても、Ｔ２の状態で原子炉１の圧力が上昇すると第６ａ
図、第６ｂ図に示すよう圧力設定器３０の設定によって
は、炉圧力の運転点がずれている状態での圧力変動とな
る為、炉水位等のプラント全体の制御が不安定となる可
能性がある。

前述したように、圧力設定器３０が、原子炉１の圧力運
転点を決定するが、従来のタービン制御装置においては
、原子炉１の圧力すなわち原子炉運転状履に対する圧力
設定器３０設定範囲規定回路がなかった為、圧力設定器
３０位置の設定ずれによっては、原子炉側不調時に、炉
側への影響をより大きくする可能性があった。

いずれにしても、圧力設定器３０と原子炉１の圧力との
数ｋｇ／ｃｊの微小偏差による制御となることから、圧
力設定範囲を制御側で規定するとともに、制御信号を拡
大して表示することにより、運転操作を支援することは
、原子カプラントの運用上、重要な位置付けにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、原子炉の圧力を設定する圧力設定器の
微小設定に対する操作保護の点について配慮がされてお
らず、圧力設定器の設定値によっては、原子炉不調時に
原子炉の圧力と設定値との偏差が大きくなり比例制御の
範囲に制御動作が進む迄バイパス弁操作信号が出力され
ず、圧力制御開始が遅れ圧力の突然変化となりプラント
への影響が重大になるという問題があった。

本発明の目的は、原子炉の状態に適した圧力設定を行い
、その圧力設定値と、圧力設定値と原子炉の圧力との偏
差を拡大して表示し運転操作を支援することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、原子炉の主蒸気圧力を検出して主蒸気圧力
信号を出力する主蒸気圧力検出器と、前記原子炉の設定
圧力の増・減指令を出力する設定圧力操作端末と、該増
・減指令を入力して前記原子炉の運転圧力を設定する圧
力設定信号を出力する圧力設定器と、該圧力設定信号と
前記主蒸気圧力信号を加算し偏差を出力する第１加算器
と、該偏差を入力して圧力制御信号を出力する圧力制御
器と、を有する原子炉の圧力制御装置において、前記主
蒸気圧力信号を入力し許容上限圧力と許容下限圧力を演
算して出力する演算器と、該許容上限・下限圧力と前記
圧力設定信号を加算し偏差を出力する第２加算器と、該
偏差を入力し該偏差によって前記圧力設定信号は該許容
上限圧力若しくは許容下限圧力を越えると判断される場
合には前記設定圧力の増・減指令を前記圧力設定器へ出
力しない設定圧力範囲制限器と、を設は更に前記演算器
の出力である許容上限圧力と許容下限圧力の何れか若し
くは両方を表示する第１表示器を設け、そして前記第１
加算器の出力である偏差を表示する第２表示器を設けた
原子炉の圧力制御装置を提供することにより達成される
。

〔作用〕

原子炉の主蒸気圧力信号から許容設定上限圧力と許容設
定下限圧力を決め、１２定圧力操作端末より原子炉の設
定圧力の増・滅相令を入力すると。

その増・減指令が許容設定上限圧力若しくは許容設定■
眼圧力を越えると判断される場合には設定圧力の増・減
指令を圧力設定器へ出力しないので圧力設定値は許容設
定圧力範囲を越えることがなく適正な制御範囲内で制御
動作が行われ、従って圧力制御の遅れが無く原子炉の圧
力の突然変化を防止出来、プラントの安全運転が可能と
なる６そして許容設定圧力と、原子炉の主蒸気圧力と圧
力設定値との偏差を拡大表示することにより制御状態の
把握が出来、運転におけるヒユーマンエラーを防止する
ことが出来る。

〔発明の実施例〕

本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は本実施例のブロック図である。第７図はその動
作を説明する説明図である。これらの図において第３図
と同一符号は、同−又は同一部分を表わしている。第１
図は第３図の圧力制御信号Ａを作り出す範囲である。原
子炉の運転圧力点を設定する圧力設定器操作回路に主蒸
気圧力りの値から圧力設定範囲を演算する演算器３００
．３０１を設けその出力である許容設定上限圧力若しく
は許容設定下限圧力と圧力設定器３０の出力である圧力
設定値とを加算器３２０．３２１に入力しその偏差を求
め、その偏差を比較器３０２．３０３に入力し圧力設定
値と許容設定上限圧力若しくは許容設定下限圧力との比
較をする。圧力設定増端末３０４．圧力設定減端末３０
５から入力された増・減指令と比較器３０２，３０３か
らの比較信号とを論理判断器３１１，３１２に入力し論
理積により圧力設定値が許容設定上限圧力若しくは許容
設定下限圧力を越えていない場合にはそのまま増・減指
令を圧力設定器３０へ出力し圧力設定器３ｏの出力は増
・滅する。このようにして増・減指令を続けて入力する
と圧力設定器３０の出力が許容設定上限圧力若しくは許
容設定下限圧力を越え、比較器３０２，３０３からの比
較信号が反転し論理判断器３１１，３１２における論理
積は禁止の状態となり圧力設定増端末３０４．圧力設定
減端末３０５から入力された増・減指令は出力されなく
なり、圧力設定器３０の出力は変化しなくなり以後増・
滅の操作は無効となる。

第７図に原子炉の圧力上昇過程における動作例を示す。

圧力設定信号末３０４から増指令を入力し区間Ｔ工。で
は圧力設定Ｆが許容設定上限圧力を越える操作を行って
いるが、実際は増操作が無効となり圧力設定Ｆは許容設
定上限圧力を越えていない。一方圧力設定減端末３０５
から減指令を入力し区間Ｔよ、では圧力設定Ｆが許容設
定下限圧力を越える操作を行っているが、実際は増操作
が無効となり圧力設定Ｆは許容設定下限圧力を越えてい
ない。

従って主蒸気圧力りに対し圧力設定値を定めることから
第５ａ図、第６ａ図に示すように原子炉の不調による主
蒸気圧力の上昇時、バイパス弁が速やかに開き許容設定
上限圧力以上の圧力上昇を防止する圧力制御を行うとと
もに、主蒸気圧力の下降時、バイパス弁が速やかに閉じ
許容設定下限圧力以下上の圧力下降を防止する圧力制御
を行うことが可能となる。

又第１図に示すように圧力制御信号となる主蒸気圧力り
と圧力設定Ｆの偏差Ｅは数ｋｇ／ａｄと微小であり、表
示器３０９に拡大表示することにより制御状態を正確に
把握出来、許容設定上限圧力若しくは許容設定下限圧力
を切り換えスイッチ３０６で切り換えて表示器３１０に
表示して運転支援をすることによりヒユーマンエラーを
防止出来る。

〔発明の効果〕

本発明によれば主蒸気圧力信号を入力し許容上限圧力と
許容下限圧力を求め、この許容上限・下限圧力と圧力設
定信号との偏差を求め、この偏差によって圧力設定信号
は許容上限圧力若しくは許容下限圧力を越えると判断さ
れる場合には設定圧力の増・減指令を圧力設定器へ出力
しない回路をを設けることにより、圧力設定値は許容設
定圧力範囲を越えることがなく適正な制御範囲内で制御
動作が行われ、従って圧力制御の遅れが無く原子炉の圧
力の突然変化を防止出来、プラントの安全運転が可能と
なる。

更に、そして許容設定圧力と、原子炉の主蒸気圧力と圧
力設定値との偏差を拡大表示することにより制御状態の
把握が出来、運転におけるヒユーマンエラーを防止する
ことが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るブロック図、第２図は従
来技術に係る原子力発電プラント制御ブロック図、第３
図は従来技術に係る原子力発電プラントの圧力制御ブロ
ック図、第４図は従来技術に係る原子方便の起動過程説
明図、第５ａ図は従来技術に係る原子力発電プラントの
昇圧過程での圧力設定Ｆが許容設定上限を越えていない
場合の圧力制御の波形図、第５ｂ図は従来技術に係る原
子力発電プラントの昇圧過程での圧力設定Ｆが許容設定
上限を越えている場合の圧力制御の波形図。第６ａ図は従来技術に係る原子力発電プラントの通常時
で圧力設定Ｆが許容設定上限を越えていない場合の圧力
制御の波形図、第６ｂ図は従来技術に係る原子力発電プ
ラントの通常時で圧力設定Ｆが許容設定上限を越えてい
る場合の圧力制御の波形図、第７図は第１図の動作を説
明する説明図である。１・・・原子炉、２・・・主蒸気止め弁、３・・・加減
弁。４・・・高圧タービン、５・・・中間蒸気止め弁、６・
・・インターセプト弁、７・・低圧タービン、８・・・
復水器、９・・・バイパス弁、１０・・・発電機、１１
・・・制御装置、１２・・・主蒸気圧力検出器、１３・
・・速度検出器、１４・・・中間蒸気圧力検出器。２１・・・速度設定器、２２．２５，３１，３３．５４・・・加算器、２３・・
・速度調定率回路、２４・・・負荷設定器。２６・・・負荷制限器、２７・・・低値選択回路、２８
・・・加減弁制御回路、３０・・・圧力設定器、３２・
・・圧力調定率回路、３３・・・減算器、３４・・・バ
イパス弁制御回路、１００・・・バイパス開度指令、１０１・・・バイパス弁開度、］０２・・・バイパス弁開度偏差、１０３・・・バイパス弁開度偏差検出、１０４・・・バ
イパス弁急開弁、２００・・・加減弁急閉弁、２０１・・・パワーロードアンバランス検出、２０２・
・・加減弁開度指令、２０３・・・加減弁開度、３００
・・・演算器、３０１・・・演算器、３０２・・・比較
器、３０３・・・比較器、３０４・・・圧力設定増端末。３０５・・・圧力設定域端末、３０６・・・切り換えスイッチ、

Claims

【特許請求の範囲】１、原子炉の主蒸気圧力を検出して主蒸気圧力信号を出
力する主蒸気圧力検出器と、前記原子炉の設定圧力の増
・減指令を出力する設定圧力操作端末と、該増・減指令
を入力して前記原子炉の運転圧力を設定する圧力設定信
号を出力する圧力設定器と、該圧力設定信号と前記主蒸
気圧力信号を加算し偏差を出力する第１加算器と、該偏
差を入力して圧力制御信号を出力する圧力制御器と、を
有する原子炉の圧力制御装置において、前記主蒸気圧力
信号を入力し許容上限圧力と許容下限圧力を演算して出
力する演算器と、該許容上限・下限圧力と前記圧力設定
信号を加算し偏差を出力する第２加算器と、該偏差を入
力し該偏差によって前記圧力設定信号は該許容上限圧力
若しくは許容下限圧力を越えると判断される場合には前
記設定圧力の増・減指令を前記圧力設定器へ出力しない
設定圧力範囲制限器と、を設けたことを特徴とする原子
炉の圧力制御装置。２、前記演算器の出力である許容上限圧力と許容下限圧
力の何れか若しくは両方を表示する表示器を設けた請求
項１に記載の原子炉の圧力制御装置。３、前記第１加算器の出力である偏差を表示する表示器
を設けた請求項１に記載の原子炉の圧力制御装置。