JPH04241705A - 蒸気タ―ビン制御装置 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は発電プラントにおける蒸
気タ―ビン制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントにおけるタ―ビン蒸
気系統の一例を図４に示す。

【０００３】図４において、原子炉１で発生した蒸気は
主蒸気止め弁２および蒸気加減弁（以下ＣＶと呼ぶ）３
を通ってタ―ビン４に流入してタ―ビンを駆動し、復水
器５で復水される。また、一部の蒸気は主蒸気止め弁２
の手前からタ―ビンバイパス弁（以下ＴＢＶと呼ぶ）６
を通ってタ―ビン４をバイパスして復水器５に排出され
る。常時は主蒸気止め弁２を全開とし、ＣＶ３とＴＢＶ
６の弁開度を調節してタ―ビン入口蒸気圧力およびタ―
ビン速度の制御が行われる。この場合、実圧力および実
速度はそれぞれ主蒸気止め弁２の手前に設けた圧力検出
器７およびタ―ビン軸に取付けた速度検出器８によって
検出される。従来の蒸気タ―ビン制御装置の機能ブロッ
ク図を図５に示す。

【０００４】図５において、速度設定器９で設定された
設定速度ｖ１　と速度検出器８で検出された実速度ｖ２
　とは加算器１０で減算され、速度偏差ｖ３　（＝ｖ１
　−ｖ２　）が速度制御指令値ｖ３　として出力される
。一方、圧力設定器１１で設定される設定圧力ｖ４　と
圧力検出器７で検出された実圧力ｖ５　は加算器１２で
減算され、圧力偏差ｖ６　（＝ｖ５　−ｖ４　）が位相
補正器１３を介して圧力制御指令値ｖ７　として取出さ
れる。

【０００５】上記速度制御指令値ｖ３　と圧力制御指令
値ｖ７　は低値選択器１４に入力され、低い方の指令値
が選択されてＣＶ開度指令値ｖ８　として出力され、弁
位置変換器１５によって検出されたＣＶ３の実開度信号
ｖ９　と加算器１６によって比較され、その偏差信号ｖ
１０（＝ｖ８　−ｖ９　）が弁駆動器１７を介してＣＶ
３の弁開度指令値ｖ８に対応して制御する。

【０００６】一方、上記圧力制御指令値ｖ７　とＣＶ開
度指令値ｖ８　とは加算器１８で減算されその差がＴＢ
Ｖ６のＴＢＶ開度指令値ｖ１１として出力され、弁位置
変換器１９で検出されたＴＢＶ６の実開度信号ｖ１２と
加算器２０で比較されその偏差ｖ１３（＝ｖ１１−ｖ１
２）が弁駆動器２１を介してＴＢＶ６の弁開度をＴＢＶ
開度指令値ｖ１１に対応して制御する。

【０００７】上記の蒸気タ―ビン制御装置を用いて、常
時は下記のような圧力制御運転が行われる。圧力制御運
転では速度制御指令値ｖ３　が圧力制御指令値ｖ７　よ
り少し高くなるように設定速度ｖ１　を高く設定し、圧
力制御指令値ｖ７　が低値選択されてＣＶ開度指令値ｖ
８となるようにしている。従って、ｖ７　＝ｖ８　とな
ってＴＢＶ開度指令値ｖ１１は零となり、ＴＢＶ６は全
閉となって、ＣＶ３のみで圧力制御が行われる。

【０００８】圧力制御運転中に実速度ｖ２　が上昇する
と速度制御指令値ｖ３　が減少し、ｖ３＜ｖ７　となる
ので、ＣＶ開度指令値ｖ８　は速度制御指令値ｖ３　と
なり、ＣＶ３の開度は閉方向に制御される。

【０００９】この時はｖ７　＞ｖ８　となるので、ｖ１
１＞０となりＴＢＶ６は開方向に制御される。すなわち
ＣＶ３の閉によってタ―ビン４に流入する蒸気量は減少
し、余剰蒸気はＴＢＶ６に流れ、原子炉１から見た蒸気
流量は一定となり、タ―ビン４の入口蒸気圧力も一定と
なる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように通常の圧
力制御運転時には実速度ｖ２　や実圧力ｖ５　が変動し
てもＣＶ３およびＴＢＶ６の開度がそれぞれの指定値に
対して遅れなく追従するので、問題は生じないが、系統
事故などで急激な外欄が発生したときは下記のような問
題が生じる。

【００１１】すなわち、図６のタイムチャ―トに示すよ
うに、圧力制御運転中に時点ｔ１　で実速度ｖ２　が基
準速度から急上昇したとすると、速度制御指令値ｖ３　
が低下しｖ３　＜ｖ７　となる時点ｔ２　からＣＶ開度
指令値ｖ８　が減少してＣＶ３の実開度信号ｖ９　も減
少させ、同時にＴＢＶ６の開度指令値ｖ１１が上昇し、
ＴＢＶ６の実開度信号ｖ１２もＴＢＶ開度指令値ｖ１１
と共に増大する。

【００１２】この場合ＣＶ３の閉動作量（＝ｖ９　）と
ＴＢＶ６の開動作量（＝ｖ１２）とは大きさが等しいの
で、タ―ビンの実圧力ｖ５には変動を生じない。しかし
、実速度ｖ２　が時点ｔ４　で急激に基準速度に復帰す
るときは、ＣＶ開度指令値、ｖ８　は開方向にＴＢＶ開
度指令値ｖ１１は閉方向に変化する。

【００１３】この場合双方の開度指令値ｖ８　、ｖ１１
の変化速度および開閉量は同じであるが、実際のＣＶ３
の開速度とＴＢＶ６の閉速度は異り、ＴＢＶ６が速く閉
るので、原子炉１からの蒸気が制限され、入口実圧力ｖ
５　が上昇する。

【００１４】このため、圧力制御指令値ｖ７　が開方向
となって、ＴＢＶ６は時点ｔ７　から開き始め、時点ｔ
８　で全開となるが、この時点で入口実圧力ｖ５　は制
限値を越え、原子炉保護インタロックが作動して原子炉
スクラムに至る可能性がある。

【００１５】この対策としてＣＶ３の開速度をＣＶ開度
指令値ｖ８　に早く追従させる方法があるが、時点ｔ４
　〜ｔ５　開の時間差が数秒以下と短いので、ＣＶ３の
開速度を早めることがタ―ビン側の機械的な熱応力の点
で問題となり、またＣＶ３を操作する油圧系統からの制
限もあり、開速度を速くすることは困難である。

【００１６】本発明は、ＣＶの急開指令が入力されたと
きにＣＶの実開度に追従してＴＢＶの閉速度を制御し、
これによってタ―ビン入口蒸気圧の変動を防止する蒸気
タ―ビン制御装置を提供することを目的としている。 ［発明の構成］

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明はタ―ビン入口蒸気実圧力が与えられる圧力制
御信号とタ―ビン実速度から与えられる速度制御信号と
を比較し双方の信号から低値を選択する手段と、選択さ
れた信号を蒸気加減弁開度指令信号として蒸気加減弁開
度を制御する手段と、圧力制御信号から蒸気加減弁開度
指令信号を減算し、タ―ビンバイパス弁開度指令信号と
してタ―ビンバイパス弁開度を制御する手段とを有する
蒸気タ―ビン制御装置において、蒸気加減弁開度指令信
号をタ―ビンバイパス弁の閉速度が蒸気加減弁の最大開
速度を越えないように、緩やかに変化させる変化率制限
器を設けたことを特徴とするものである。

【００１８】

【作用】上記構成により変化率制限器を経た蒸気加減弁
開度指令信号を緩やかに変化させタ―ビンバイパス弁の
実開度が蒸気加減弁の実開度と同じ速度で逆方向に変化
させるようにする。

【００１９】これによってタ―ビン速度が低下し、磁気
加減弁の開度を増大するときにも、バイパス弁開度の減
少を蒸気加減弁の開度の増大に見合せて行い、タ―ビン
入口蒸気圧力が、急上昇するのを防止することが可能に
なる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。

【００２１】図１において、低値選択器１４から出力さ
れるＣＶ初期開度指令値ｖ８　は変化率制限器２３に入
力され、ＣＶ開度指令値ｖ１５として取出される。この
ＣＶ開度指令値ｖ１５に基づきＣＶ３あるいはＴＢＶ６
の実開度信号ｖ９　，ｖ１２との間で加算器１６、２０
にて偏差が求められ、弁駆動器１７、２１を介してＣＶ
３あるいはＴＢＢ６の弁開度が制御される。次に、蒸気
構成による作用を図２を参照して説明する。

【００２２】圧力制御運転中に時点ｔ１　で実速度ｖ２
　が上昇し始めると、時点ｔ２　でｖ７　＞ｖ３　とな
り、ＣＶ初期開度指令値ｖ８　が閉方向に変化し、実開
度信号ｖ９　もＣＶ初期開度指令値ｖ８　に追従して閉
方向に変化する。 このときｖ７　＞ｖ８　となるのでＴＢＶ開度指令値ｖ
１１が開方向に動作する。なお、ＣＶ初期開度指令値ｖ
８　が閉方向なので、変化率制限器２３から出力される
ＣＶ開度指令値ｖ１５はＣＶ初期開度指令値ｖ８　その
ものであり、ＴＢＶ６は開方向に動作する。

【００２３】次に、時点ｔ４　で実速度ｖ２　が基準値
に戻り始めると、ＣＶ初期開度指令値ｖ８　が開方向と
なり、実速度ｖ２が基準値に戻った時点ｔ６　にＣＶ初
期開度指令値ｖ８　も元の開度に戻るが、実開度信号ｖ
９　はｖ８　に遅れてゆっくり上昇を続ける。また、Ｔ
ＢＶ開度指令値ｖ１１も変化率制限器２３がない場合は
ＣＶ初期開度指令値ｖ８　と同じ速度で下降し、時点ｔ
６　で全閉となるが、変化率制限器信号２３を経たＣＶ
開度指令値ｖ８　およびＴＢＶ開度指令値ｖ１１はＣＶ
３の開速度と同程度にゆっくりと下降するため、ＴＢＶ
６で検出される実開度信号ｖ１２もゆっくり下降する。

【００２４】これによってＣＶ３の開方向の変化速度と
ＴＢＶ６の閉方向の変化速度が同じになるので、原子炉
１からの総流量は変化せず、従ってタ―ビン入口蒸気圧
力の変動は生じない。また、図３は本発明の他の実施例
を示している。

【００２５】本実施例は図１に示される実施例に変化率
制限器除外回路３１を設けたものである。すなわち、Ｃ
Ｖ初期開度指令値ｖ８　が変化率制限器２３を経てＣＶ
開度指令値ｖ１５として取出される上記実施例に対し本
実施例は除外条件によりＣＶ開度指令値ｖ８　が変化率
制限器除外回路３１を経てそのまま加算器１６，２０に
出力される。本実施例によれば、ＴＢＶ６のみで圧力制
御中にＴＢＶ６の制御性が損なわれない利点を有する。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明したように本発明によれば、
ＣＶ開度指令値が開方向に急激に変化しても、ＴＢＶ開
度はＣＶ実開度の開方向速度と同程度の速度で閉方向に
制御され、また変化量も等しくなるので、ＣＶとＴＢＶ
に流れる蒸気の総流量は変化せず、従って、タ―ビン入
口蒸気圧力に変動を生じることがなく、発電プラントの
制御を安定に保てるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蒸気タ―ビン制御装置の実施例を
示す機能ブロック図。

【図２】本発明の蒸気タ―ビン制御装置の動作を示すタ
イムチャ―ト。

【図３】本発明の他の実施例を示す機能ブロック図。

【図４】従来の蒸気タ―ビンの系統構成を示す構成図。

【図５】従来の蒸気タ―ビン制御装置を示す機能ブロッ
ク図。

【図６】従来の蒸気タ―ビン制御装置の動作を示すタイ
ムチャ―ト。

【符号の説明】

３…蒸気加減弁　　　　　　　　　　　　　　　　６…
タ―ビンバイパス弁 １４…低値選択器　　　　　　　　　　　　　　　　１
６，１８，２０…加算器２３…変化率制限器　　　　　
　　　　　　　　　３１…変化率制限器除外回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　タ―ビン入口蒸気実圧力から与えられ
   る圧力制御信号とタ―ビン実速度から与えられる速度制
   御信号とを比較し双方の信号から低値を選択する手段と
   、選択された信号を蒸気加減弁開度指令信号として蒸気
   加減弁開度を制御する手段と、上記圧力制御信号から上
   記蒸気加減弁開度指令信号を演算し、タ―ビンバイパス
   弁開度指令信号としてタ―ビンバイパス弁開度を制御す
   る手段とを有する蒸気タ―ビン制御装置において、上記
   蒸気加減弁開度指令信号を、タ―ビンバイパイス弁の閉
   速度が蒸気加減弁の最大開速度を越えないように緩やか
   に変化させる変化率制限器を設けたことを特徴とする蒸
   気タ―ビン制御装置。
2. 【請求項２】　　タ―ビンバイパス弁で圧力制御してい
   る時点では上記変化率制限器を除外する除外回路を具備
   したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タ―ビン制御
   装置。