JPH0252239B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、沸騰水型原子炉の水位の監視に使用
される水位検出装置に関し、更に詳細には冗長的
に複数個設けられた水位検出器が出力する原子炉
内の水位に対応する信号を比較、演算することに
より検出性能を向上させた水位検出装置に関する
ものである。

沸騰水型原子炉の水位は、原子炉の運転時や停
止時、又万一の原子炉事故時の最も重要な監視項
目の一つであり、この水位の維持は高い信頼性を
必要とする。従つて、通常運転用、事故時用、停
止時用等の各々の用途ごとに同一の水位計測範囲
（用途が異なる場合は計測範囲も異なつている）
をもつ水位検出器を冗長的に複数個設けて水位を
検出し、これに基づいて水位の監視を行なつてい
る。例えば、通常運転時の水位制御に用いられる
狭帯域水位監視系は、アナログ式水位検出器を３
個備えており、これらの水位検出器はそれぞれ水
位指示計や記録計に出力している。

運転員は、これら複数の指示計や記録計の値を
読み取り、水位を判断するのであるが、水位検出
器はそれぞれの用途に従いその計測範囲が異な
り、また正常動作時にあつてもある程度の誤差を
もつており、指示値は各々異なつている。このた
め、水位を正確に判断するのが容易でなく、又故
障中の水位検出器が含まれていれば運転員の判断
を誤まらせるおそれがあつた。このことは特にタ
ービントリツプやスクラム時等の過渡変化時、あ
るいは原子炉事故時等の原子炉の安全性に重大な
影響を及ぼすことになる。

本発明は、以上の事情に鑑み、原子炉の通常運
転時や事故時における運転員の水位監視の誤判断
をなくすことのできる信頼性の向上した水位検出
装置を提供することを目的とするものである。

この目的を達成するため本発明の水位検出装置
は、複数個の水位検出装置の出力である水位を示
す信号のうちその検出装置の計測範囲内の水位の
みを用いて、水位演算器によつて原子炉内の水位
を比較演算するようにしたことを特徴とするもの
である。

本発明によれば、複数個の水位検出器のうちの
正確な出力を示す検出器の出力のみに基づいて上
記水位信号を得るので、水位の検出が常に正確な
ものとなり、従つてこの水位信号に基づいた水位
の指示も常に正確なものとなり、運転員を誤まら
せることがない。

以下添付図面を参照して本発明の好ましい実施
例を説明する。以下説明する実施例においては、
本発明による水位検出装置を同一の水位計測範囲
をもつ３個の冗長水位検出器に適用したものを説
明する。

第１Ａ図は、第１の水位信号選択装置１０ａの
構成を示す図である。

第１の水位検出器１ａの信号Saは、第１の水
位信号選択装置１０ａの計測範囲判定器２ａに入
力するようになつている。この計測範囲判定器２
ａは、入力信号Saが所定下限値K1より大で、か
つ所定上限値K2より小のときYES信号を出力し、
それ以外のときON信号を出力する判定器であ
る。上記所定下限値および上限値K1、K2はそれ
ぞれ水位検出器１ａの計測範囲の下限値および上
限値に設定するのが通常である。計測範囲判定器
２ａの出力信号および上記水位検出器１ａの出力
信号Saは、入力スイツチ３ａに入力されるよう
になつている。この入力スイツチ３ａは、計測範
囲判定器２ａの出力信号がNoのとき０を、YES
のときSaをGaとして出力するようになつている。

第１Ｂ図は、第２の水位検出器１ｂのための第
２の水位信号選択装置１０ｂを、第１Ｃ図は、第
３の水位検出器１ｃのための第３の水位信号選択
器１ｃをそれぞれ示す図で、各符号の数字はそれ
ぞれ第１Ａ図の水位信号選択装置１０ａにおける
同一の数字で示された部分と同一の部分を示すも
のである。

次に第２図を参照して上記水位信号選択器１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの出力Ga，Gb，Gcに基づい
て原子炉の水位を演算する水位演算装置１００の
構成を説明する。

水位演算装置１００は、第１、第２および第３
の誤差演算器４ｃ，４ａ，４ｂを備えている。第
１の誤差演算器４ｃは、第１の水位信号選択装置
１０ａの出力Gaと第２の水位信号選択装置１０
ｂの出力Gbを入力とし、出力GaとGbの偏差の絶
対値D1を誤差判定器５ｃに出力する。この誤差
判定器５ｃは、D1を所定の設定値K3と比較し、
D1≦K3ときYES、D1＞K3のときNOの信号を発
生する。設定値K3としては、例えば水位検出器
の許容誤差を±δとしたとき、2δ程度が適当であ
る。上記誤差判定器５ｃの出力は、入力スイツチ
付き平均器６ｃに入力されるようになつている。
この入力スイツチ付き平均器６ｃには、この誤差
判定器５ｃの出力の他、第１および第２の水位信
号選択装置１０ａおよび１０ｂの出力Gaおよび
Gbが入力されている。この平均器６ｃは、誤差
判定器５ｃから入力される信号がYESのときGa
とGbの平均すなわちGa＋Gb／２を、NOのとき０ を出力信号G1として入力選択器付き平均器７に
出力する。

第２の誤差演算器４ａ、誤差判定器５ａ、入力
スイツチ付き平均器６ａからなる部分も同様に信
号Gb、Gcに基づいてG2＝Gb＋Gc／２又は０なる信 号G2を出力するように構成されている。

また第３の誤差演算器４ｂ、誤差判定器５ｂ、
入力スイツチ付き平均器６ｂからなる部分も同様
に信号Gc、Gaに基づいてG3＝Gc＋Ga／２又は０な る信号G3を出力するように構成されている。

入力選択器付き平均器７は、信号G1、G2およ
びG3が入力されており、０でない入力のみを選
択して平均し水位信号Ｌを出力する機能を有して
いる。

この平均器７の出力信号Ｌは、例えば水位表示
装置８に入力され、この水位表示装置８は入力さ
れた信号Ｌに基づいて運転員に水位が分かるよう
に水位を表示する。

第３図は、水位検出器１ａ，１ｂおよび１ｃの
出力信号Sa、SbおよびScに基づいて、水位が所
定水位範囲より低または高のときに警報する警報
装置２００を示す構成図である。

この警報装置２００は、下限比較器２１ａ，２
１ｂ，２１ｃを有しており、これらの下限比較器
はそれぞれ出力信号Sa、Sb、Scが下限値K1より
小のときYESの信号を水位下限警報器２２に出
力する。この水位下限警報器２２は、３つの入力
信号のうち２つ以上の信号がYESのとき「水位
低」を運転員に警報するようになつている。

同様に上限比較器２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、
それぞれ信号Sa、Sb、Scが上限値K2より大のと
きYESを出力し、水位上限警報器２４はこれら
のうち２以上がYESのとき「水位高」を警報す
るようになつている。

水位検出器異常警報器２５は、信号G1、G2、
G3を入力とし、これらのすべてが０のとき「水
位検出器異常」を警報するように構成されてい
る。

以上の実施例の構成要素である計測範囲判定器
２ａ，２ｂ，２ｃ、入力スイツチ３ａ，３ｂ，３
ｃ、誤差判定器５ａ，５ｂ，５ｃ、入力スイツチ
付き判定器６ａ，６ｂ，６ｃ、入力選択器付き平
均器７、警報装置２００は、トランジスタ、IC
等の半導体素子、あるいはコンピユータ、マイク
ロコンピユータ等によつて容易に製作可能であ
る。

次に以上説明した本発明の実施例による水位検
出装置の作用を警報装置等の作用と合せて、）
すべての水位検出器の出力信号が計測範囲内にあ
るとき、）１つの水位検出器の出力信号が計測
範囲より大のとき、）２つ以上の水位検出器の
出力信号が計測範囲外のときに分けて説明する。
なお以下の説明において、説明を簡単にするため
水位検出器１ａ，１ｂ，１ｃの出力信号Sa、Sb、
ScをSa＞Sb＞Scと仮定して説明するが、これに
限られるものではない。

） すべての水位検出器の出力信号が計測範囲
内にあるとき この場合は、K2＞Sa＞Sb＞Sc＞K1であり、
Sa、Sb、Scはそれぞれ水位信号選択装置を通
過し、Ga、Gb、Gcとして出力される。

―） Ga、Gb、Gcの相互の偏差がいずれも
K3以下のとき、 これらGa、Gb、Gcは、いずれも信頼度が
高いと考えられ、このとき本実施例の水位検
出装置では、D1、D2、D3≦K3となり、従
つて誤差判定器５ａ，５ｂ，５ｃはいずれも
YESを出力する。従つて入力スイツチ付き
平均器６ａ，６ｂ，６ｃの出力G1、G2、G3
はそれぞれGa＋Gb／２、Gb＋Gc／２、Gc＋Ga／２ となる。入力選択器付き平均器７は、これら
をすべてを平均し、Ｌ＝Ga＋Gb＋Gc／３を出 力する。水位表示装置８は、この信号Ｌに基
づいて水位を表示する。

―） Gc、Ga間の偏差のみがK3以上のとき この場合は、Gbの信頼度はGa、Gcの信頼
度より高いと考えられる。このとき本実施例
の水位検出装置では、D1≦K3、D2≦K3、
D3＞K3となり、誤差判定器５ａ，５ｂ，５
ｃはそれぞれYES、YES、NOを出力する。
従つて、G1＝Ga＋Gb／２、G2＝Gb＋Gc／２、Ｇ ＝０となり、入力選択器付き平均器７はG1、
G2のみを平均し、Ｌ＝Ga＋2Gb＋Gc／４を出 力する。

―） Ga、Gb間の偏差のみがK3以下のとき
この場合は、Ga、Gbに比べGcの信頼度は低
いと見なすことができる。このときはD1≦
K3、D2＞K3、D3＞K3となり、G1＝
Ga＋Gb／２、G2＝G3＝０となる。従つてＬ＝ Ga＋Gb／２を出力する。

―） Ga、Gb、Gc相互間の偏差がすべて
K3以上のとき このときは、Ga、Gb、Gcの信頼度はすべ
て低いと考えられる。この場合は、D1＞
K3、D2＞K3、D3＞K3あり、G1＝G2＝G3
＝０となる。従つて水位信号Ｌは０となり、
同時に水位検出器異常警報器２５によつて
「水位検出器異常」が警報される。

） １つの水位検出器の信号（Sa）が計測範
囲より大のとき 仮定によりSa＞K2＞Sb＞Sc＞K1であるの
で、Ga＝０、Gb＝Sb、Gc＝Scとなる。この
ときは、D1＝｜Gb｜、D3＝｜Gc｜となるが
一般的に｜Gb｜、｜Gc｜＞K3となるように水
位検出器の基準点を選択すれば、G1＝G3＝０
となる。従つて、Gb、Gc間の偏差がK3以下で
いずれも信頼度が高いときにはG2＝Gb＋Gc／２ となり、入力選択器７のうち非零要素はG2の
みであるので、Ｌ＝Gb＋Gc／２となる。

一方、Gb、Gc間の偏差が、K3より大であれ
ば信頼性のある水位検出器の出力信号はなくな
り、このときはG2も０となり、従つて水位検
出器異常警報器２５より「水位検出器異常」が
警報される。

なお、１つの水位検出器の信号（Sc）が計
測範囲より小のとき、すなわちK2＞Sa＞Sb＞
K1＞Scのときも同様に他の信号Sa、Sbの信頼
度に応じてＬ＝Ga＋Gb／２が出力されるが、「水 位検出器異常」の警報がなされる。

） ２つ以上の水位検出器の出力信号が計測範
囲外のとき このときは、G1＝G2＝G3＝０となり、「水
位検出器異常」の警報がなされるとともに、２
つ以上の信号が同時に範囲以上又は範囲以下の
ときには、それぞれ水位上限警報器２４又は水
位下限警報器２２により「水位高」又は「水位
低」の警報がなされる。

本発明によれば、複数個の水位検出器の信号の
信頼性を判断し、信頼度に応じた最適な水位を演
算し検出することができるので、運転員が個々の
水位表示器あるいは記録計の比較を行なう必要が
なくなり、従つて省力化を果すことができるとと
もに、水位監視性能の向上、誤認防止を図れ、沸
騰水型原子炉の安全性が大きく向上する。

また、本発明においては、水位検出器からの検
出信号を処理するに当り、先ず検出信号が許容誤
差範囲内にあるかどうかを判断し、次に検出信号
の２つずつの組合せを作り、２つの検出器の偏差
値が予め定められた設定値以下であるときに２つ
の検出器の平均値を演算し、これら平均値をさら
に平均して水位信号とするようにしたので通常の
水位検出装置では判定困難な状況となる部分的に
誤差が大きい場合にも最も確からしい値に重点を
置いて加重平均されリーズナブルな水位信号を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ，１Ｂ，１Ｃ図は、本発明の実施例によ
る水位検出装置における信号選択装置を示す構成
図、第２図は、水位演算装置を示す構成図、第３
図は、警報装置を示す構成図である。 １ａ，１ｂ，１ｃ…水位検出器、１０ａ，１０
ｂ，１０ｃ…信号選択器、１００…水位演算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉内の水位を検出してその検出した水位
   に対応する検出信号をそれぞれ発生する複数個の
   水位検出手段と、 前記各検出信号が前記水位検出手段の正常計測
   時の許容誤差範囲内にあるかどうかを判定し、そ
   の許容誤差範囲内にある前記検出信号については
   その検出信号に応じた信号を出力し、その許容誤
   差範囲内にない前記検出信号は零として出力する
   信号選択手段と、 この信号選択手段からの出力信号に基づいてそ
   れらの出力信号の２つずつの組合わせを作り、各
   組合わせにおける２つの前記信号間の差の絶対値
   が予め定められた設定値以下であるときにはそれ
   ら２つの出力信号の平均値を演算して平均値信号
   を作り、これら平均値信号の平均を演算して原子
   炉内の水位を示す水位信号を演算する水位演算手
   段と、 から成ることを特徴とする沸騰水型原子炉の水位
   検出装置。