JPH0331962B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蒸気発生プラントの湿分分離器ドレ
ンタンク液位制御方法に係り、特に、原子力発電
プラントの蒸気発生器ランバツク時および蒸気発
生器出力降下時の蒸気発生プラントの湿分分離器
ドレンタンク液位制御方法に関する。

従来の湿分分離器ドレン系の問題点について一
般的な発電プラントを例にとり第１図により説明
する。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器（一種の蒸気
発生器）１で発生した蒸気は、主蒸気管４０を通
つて高圧タービン２に流入し、約12％程度の湿り
蒸気として湿分分離器３に排出され、そこで除湿
され、その後低湿度の蒸気として低圧タービン１
０に流入する。低圧タービン１０から排出された
蒸気は、復水器１２で凝縮されて復水となる。こ
の復水は、給水として給水配管４３を通つて原子
炉圧力容器１内に供給される。この給水は、給水
配管４３を通る間に復水ポンプ１３Ａおよび１３
Ｂにて昇圧され、低圧給水加熱器１４で加熱さ
れ、さらにタービン駆動の給水ポンプ１５Ａおよ
び１５Ｂで昇圧され、高圧給水加熱器１６で加熱
される。１９は原子炉圧力容器１内の炉心に冷却
水を供給する再循環ポンプであり、２０は再循環
流量制御装置である。復水ポンプ１３Ｃは予備機
である。１５Ｃおよび１５Ｄは、モータ駆動の給
水ポンプであり、給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂ
の予備機である。一方、湿分分離器３で除湿され
たドレンは、湿分分離器ドレンタンク４に蓄えら
れる。ドレンタンク４の水位は、水位発信器５に
より検出され、水位調節計６を介し常用水位調節
弁１７を制御する。このようにドレンタンク４の
水位を一定制御しつつ、ドレンタンク４内のドレ
ンは常用ライン４１を通つて高圧給水加熱器１６
に回収される。高圧給水加熱器１６から排出され
たドレンは、低圧給水加熱器１４を通つて復水器
１２内に導かれる。常用ライン４１で排出能力が
不足し水位が上昇した場合には、水位発信器５で
水位を検出し、水位調節計７を介し非常用水位調
節弁１８を制御しつつ、常用ライン４１から分岐
して復水器１２へ接続している非常用ライン４２
にて排出する。

しかし、湿分分離器ドレンタンク４のドレンは
飽和水のため、原子炉出力低下に伴う原子炉圧力
容器１内での蒸気発生量減少時において、蒸気系
の圧力急減により湿分分離器ドレンタンク４内で
ドレンがフラツシユする。このため、ドレンタン
ク４内の水位の急上昇をまねく。タービントリツ
プレベルスイツチ８まで水位が上昇すると、ター
ビン１０へのウオータインダクシヨンを防ぐた
め、タービントリツプ装置９の働きによつてター
ビンをトリツプさせる。タービントリツプにより
結果的にブラント停止、給電停止となり原子炉の
稼働率低下となるため、湿分分離器ドレンタンク
水位制御は、安定性に優れたより信頼性の高いも
のとする必要がある。

本発明の目的は、蒸気発生器の蒸気発生量を抑
制する状態になつた時にタービントリツプを回避
できる蒸気発生プラントの湿分分離器ドレンタン
ク液位制御方法を提供することにある。

本発明の特徴は、蒸気発生器の蒸気発生量の抑
制状態を検出する手段を設け、蒸気発生量抑制状
態検出手段の出力信号を入力してしかもドレンタ
ンク内のドレンを加熱器に導く通路に設けられた
第１調節弁およびドレンタンク内のドレンを復水
器に導く通路に設けられた第２調節弁を開にする
制御手段を設けることにある。

本発明は定格負荷において蒸気発生器ランバツ
ク時および蒸気発生器出力降下時のシミユレーシ
ヨン解析および実験により、上記の蒸気発生器ラ
ンバツクおよび蒸気発生器出力降下信号が発して
から５〜10秒の遅れ後、蒸気発生器の急激な負荷
降下とともに湿分分離器ドレンタンク内のドレン
水位の上昇を確認した。蒸気発生器ランバツクと
は、沸騰水型原子炉を例にとつて説明すると、復
水ポンプ１台トリツプ後の予備機不起動時、給水
ポンプ１台トリツプ後の予備機不起動時、復水器
１２としてサイドストリーム方式の復水器を用い
た場合の第２ホツトウエル水位低下時等における
給水能力減少に基づく原子炉出力降下、すなわ
ち、蒸気発生量の抑制のように、ある現象が生じ
た後、それの波及効果によつて間接的に原子炉の
出力を下げて蒸気発生量を抑制する現象をいう。
沸騰水型原子炉では、蒸気発生器ランバツクの時
には、再循環ポンプの回転数を下げ（再循環ポン
プランバツク）で炉心を流れる冷却水流量を低下
させ、原子炉出力を低下させる。上記の例のほか
原子炉運転中に最小限界出力比の制限値が満たさ
れなくなるような運転上の制限値を守るために再
循環ポンプランバツクを行なう現象も、蒸気発生
器ランバツクである。一方、蒸気発生器出力降下
とは、再循環ポンプトリツプのように機器の故障
が、直接蒸気発生量の抑制につながるものであ
る。蒸気発生器ランバツクおよび蒸気発生器出力
降下とも、蒸気発生器の出力が減少し、蒸気発生
量が抑制される。

ドレンタンク内のドレン水位の上昇を防止する
ため、蒸気発生器ランバツク及び蒸気発生器出力
降下信号、すなわち、蒸気発生器の蒸気発生量の
抑制状態信号（以下、蒸気発生量抑制状態信号と
いう）を先行的にとらえ前記の急開制御装置にと
り込み、その信号を急開装置に伝えて水位調節弁
を強制的に急開してドレンを復水器および高圧給
水加熱器に排出する。これによつて、湿分分離器
ドレンタンクの水位を先行的に降下させ、５〜10
秒後の負荷急減による水位上昇レベルをタービン
トリツプレベル以下にすることによりタービント
リツプを防止したものである。

本発明の推奨される一実施例においては、負荷
安定時に通常水位制御へ切換える場合、負荷降下
がとまり、かつ湿分分離器ドレンタンクレベルが
規定値以下であることに基づいて水位調節弁急開
信号をワイプアウトすることにより、過度なレベ
ル低下を防ぎ通常の水位制御へ早目に復帰するこ
とが可能となる。

沸騰水型原子炉に適用した本発明の一実施例を
第２図に基づいて説明する。従来例と同一の構成
は、同一符号で示してある。本実施例は、弁開制
御装置２１を設けたものである。復水ポンプ１３
Ａ，１３Ｂおよび１３Ｃおよび給水ポンプ４５
Ａ，４５Ｂ，４５Ｃおよび４５Ｄの吐出側に圧力
検出器４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃ，４５Ａ，４５
Ｂ，４５Ｃおよび４５Ｄが設けられている。これ
らの圧力検出器は、それぞれのポンプの運転状態
を検出している。これらの圧力検出器の出力信号
は、図示されていないが、再循環流量制御装置２
０に入力される。

原子炉の通常運転時には、復水ポンプ１３Ａお
よび１３Ｂ、給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂが運
転され、給水が給水配管４３を通して原子炉圧力
容器１内に導入されている。復水ポンプ１３Ａの
トリツプは圧力検出器４４Ａの測定値低下で検出
でき、図示されている。制御装置によつて待機状
態にある復水ポンプ１３Ｃが起動される。復水ポ
ンプ１３Ｃの起動は、圧力検出器４４Ｃの測定値
によつて確認できる。復水ポンプ１３Ｃの吐出圧
が上昇しない場合は、復水ポンプ１３Ｃが不起動
の状態であり、原子炉圧力容器１への給水能力が
低下することになる。再循環制御装置２０は、入
力した圧力検出器４４Ａ，４４Ｂおよび４４Ｃの
測定値から復水ポンプ１３Ａのトリツプおよび復
水ポンプ１３Ｃの不起動の状態を把握し、再循環
ポンプ１９をランバツクさせてその回転数を所定
値まで低下させる。これによつて、原子炉の出力
が低下し、原子炉圧力容器１に供給される給水流
量とそこから流出する蒸気流量がバランスして原
子炉圧力容器１内の冷却水水位が低下しない。

給水ポンプ１５Ａがトリツプした場合も、待機
状態にある給水ポンプ１５Ｃまたは１５Ｄが起動
される。再循環制御装置２０は、入力した圧力検
出器４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃおよび４５Ｄの測定
値から給水ポンプ１５Ａのトリツプおよび給水ポ
ンプ１５Ｃおよび１５Ｄの不起動の状態を把握
し、再循環ポンプ１９をランバツクさせてその回
転数を所定値まで低下させる。

再循環ポンプトリツプ判定装置２６は、再循環
ポンプのトリツプを検出する。再循環制御装置２
０は蒸気発生器ランバツクを検出する手段であ
り、再循環ポンプトリツプ判定装置２６は蒸気発
生器出力降下検出手段であつて、いずれも蒸気発
生量の抑制状態を検出する手段と称されるもので
ある。

再循環制御装置２０および再循環ポンプトリツ
プ判定装置２６より出力された蒸気発生量抑制状
態信号は、弁開制御装置２１に入力される。弁開
制御装置２１のロジツクを第３図に示す。弁開制
御装置２１には、蒸気発生器ランバツク信号およ
び蒸気発生器出力降下信号の蒸気発生量抑制状態
信号以外に、発電機１１の負荷を検出する負荷検
出装置２３および湿分分離器ドレンタンク４に設
けられる水位計２２の信号が入力される。蒸気発
生器ランバツク信号または蒸気発生器出力際下信
号が入力された時にOR回路３５は、出力信号を
出し、この信号が常用側急開装置２４および非常
側急開装置２５に入力される。この時、急開装置
２４および２５は、水位調節弁１７および１８の
開度を急速に開く。このため、ドレンタンク４内
のドレンを高圧給水加熱器１６および低圧給水加
熱器１４を介して復水器１２に、また直接、復水
器１２に排出することができる。

再循環ポンプトリツプ判定装置２６の出力信号
は、短いパルスであるが、回路３４を設けること
によつてそれを連続的に持続させることができ
る。３７はNOT回路である。

第４図は従来の制御系の特性であり、第５図は
蒸気発生量抑制状態信号を利用した本実施例の特
性である。いずれの場合も、湿分分離器ドレンタ
ンク４内の圧力と水位の変化を示している。従来
は、通常時、非常用水位調節弁１８は全閉で、常
用水位調節弁１７により水位制御を行なう。この
時、ドレンフラツシユまたは何如からの理由によ
りドレンタンク４内の水位が上昇した場合、常用
水位調節弁１７の開度は増加するがなお水位が上
昇し、非常用水位調節弁１８の設定水位以上にて
非常用水位調節弁１８は開き始める。特性２９が
通常のドレンタンク４内の水位である。負荷急激
開始時間T₁と共に湿分分離器ドレンタンク４内
の圧力が特性２７のように急激に低下し、水位も
ドレンのフラツシユにより急激に上昇する。しか
し、常用および非常用水位調節弁１７，１８の弁
動作がこの水位上昇に追従できないため、湿分分
離器ドレンタンク４内の水位は、特性２８Ａのよ
うに急上昇を続けてやがてタービントリツプレベ
ル３０まで達し、タービントリツプに至つてしま
う。しかし、本実施例では、第５図に示すように
蒸気発生量抑制状態を検出した時点T₀で水位調
節弁１７，１８を強制的に急開し、湿分分離器ド
レンタンク４内の水位を特性２８Ｂのように先行
的に降下させておき、負荷急激開始時間T₁から
ドレンのフラツシユによる水位上昇が発生しても
タービントリツプレベル３０に至らず、タービン
トリツプが防止できる。本実施例では、T₁時点
でドレンタンク４内の水位を湿分分離器ドレンタ
ンク４およびドレン配管４１および４２の容積の
１／３０相当のレベルに下げることができる。

したがつて、本実施例は、安定性に優れたより
信頼性の高い制御をもたらす、かつプラントの稼
働率を向上させる。

また、負荷安定後は、負荷検出装置２３により
負荷変化率が規定値以内になり、しかも湿分分離
器ドレンタンク４内の水位が規規定レベル３１以
下となつた場合は、負荷が安定化された時であ
り、この時、第３図のAND回路３６の出力信号
がワイパアウトWOを操作して、OR回路３５の
出力信号の急開装置２４および２５への入力を阻
止する。すなわち、強制覚開信号を解除し通常水
位制御へ移行し過度なレベル低下を防ぎ安定した
水位制御へ早目に移行できる。第５図の点T₂が、
負荷変化率および水位が規定値以下になつた時点
である。

第６図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第２図と同一部分は同一符号で示す。第２図と異
なるのは、常用水位制御系に水位調節弁開度ロツ
ク（保持）装置３２を設け通常制御より蒸気発生
器ランバツク及び蒸気発生器出力降下により急開
制御装置からの信号により通常制御の水位調節弁
１７の開度に保持するものである。この実施例で
は、さらに通常制御へ移行した場合によりすみや
かな水位制御へ移行できる。

第７図は、本発明の他の実施例を示すもので、
第２図と同一部分は同一符号で示す。第２図と異
なるのは、水位制御系への急開信号を解除し通常
制御へ移行させる方法として第２図の実施例での
水位計２２に替え湿分分離器ドレンタンク４の水
位発信器５の信号をとらえ弁開制御装置２１へ
空・電変換器３３を介しとり込んだものである。
その効果については第２図の実施例と同じであ
る。

第８図は、弁開制御装置２１の他の実施例を示
すもので、第３図と同一部分は同一符号で示す。
第３図と異なるのは、蒸気発生器ランバツク及び
蒸気発生器出力降下信号のOR回路３５の信号を
タイマー３７と負荷検出装置２３の信号との
AND回路３８の信号と第２図の実施例のAND回
路３６の信号をOR回路３９にてワイプアウトす
る方法である。この実施例では、さらに急開信号
を解除する系統の安全性が向上する。

以上が本発明の実施例の説明で湿分分離器ドレ
ンタンク水位制御系が空気式の場合について述べ
たが、電気式の場合についても利用できる。

復水器１２の代りにサイドストリーム方式の復
水器を用いた場合には、第２ホツトウエルの水位
が低下すると給水能力が減少し、復水ポンプのト
リツプの場合と同様に原子炉出力を下げなければ
ならない。第２ホツトウエルは、復水器で蒸気の
凝縮によつて生じた復水を溜める第１ホツトウエ
ルからの復水を浄化した後、一時貯蔵するもので
ある。第２ホツトウエル内の復水は、給水として
原子炉圧力容器１に供給される。第２ホツトウエ
ルの水位は、再循環制御装置２０に入力される。
この水位が所定値以下に下がつた場合は、蒸気発
生器トリツプ信号が弁開制御装置２１に入力さ
れ、第２図の実施例と同様に調節弁１７および１
８が強制的に開される。

本発明は、沸騰水型原子炉だけでなく、加圧水
型原子炉および高速増殖炉の蒸気発生器とタービ
ンとを連絡する蒸気通路に設けられる湿分分離器
ドレンタンクの水位制御、さらには火力プラント
のボイラとタービンを連絡する通路に設けられる
湿分分離器ドレンタンクの水位制御に適用するこ
とができる。

本発明によれば、蒸気発生器の蒸気発生量を抑
制する状態すなわち再循環ポンプがトリツプ又は
ランバツクされる状態になつた時に湿分分離器ド
レンタンク内の液位上昇によるタービントリツプ
を防ぐことができる。このため、プラントの稼働
率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の湿分分離器ドレンタンク水位制
御を適用した沸騰水型原子力プラントの系統図、
第２図は沸騰水型原子炉に適用した本発明の好適
な一実施例の系統図、第３図は第２図の弁開制御
装置のインターロツク線図、第４図は従来の制御
方法によるドレンタンク内の圧力と水位の変化を
示す特性図、第５図は第２図の制御方法によるド
レンタンク内の圧力と水位の変化を示す特性図、
第６図および第７図は本発明の他の実施例の系統
図、第８図は弁開制御装置のインターロツクの他
の実施例を示す説明図である。 １……原子炉圧力容器、２……高圧タービン、
４……湿分分離器ドレンタンク、５……水位発信
器、６……常用水位調節計、７……非常用水位調
節計、１２……復水器、１６……高圧給水加熱
器、１７……常用水位調節弁、１８……非常用水
位調節弁、１９……再循環ポンプ、２０……再循
環流量制御装置、２１……弁開制御装置、２２…
…水位計、２３……負荷検出装置、２４……常用
側急開装置、２５……非常用側急開装置、２６…
…再循環ポンプトリツプ判定装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気発生器と、蒸気発生器の冷却水を循環さ
   せる再循環ポンプと、タービンと、復水器と、前
   記蒸気発生器にて発生した蒸気を湿分分離器を介
   して前記タービンに導く第１通路と、前記復水器
   内の冷却材を加熱器を介して前記蒸気発生器に導
   く第２通路と、前記湿分分離器に設けられるドレ
   ンタンク内のドレンを前記加熱器に導く第１調節
   弁を有する第３通路と、前記ドレンタンク内のド
   レンを前記復水器に導く第２調節弁を有する第４
   通路とを有する蒸気発生プラントにおいて、前記
   再循環ポンプがトリツプ又はランバツクされる状
   態になつた時、前記第１及び第２調節弁のうち少
   なくとも前記第２調節弁を開にすることを特徴と
   する蒸気発生プラントの湿分分離器ドレンタンク
   液位制御方法。