JPH0651094A - 圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】運転員の負担軽減と信頼性向上のため、フラッ
シュタンクと脱気器の圧力監視とフラッシュタンクドレ
ン回収調節弁の徐開操作を自動化し、さらに脱気器の圧
力制御が自動的に開始される圧力制御装置を提供する。 【構成】フラッシュタンクドレンの回収に際して、脱気
器圧力をフラッシュタンクドレン回収調節弁31の操作に
より制御する圧力制御装置で、脱気器圧力と設定値との
偏差を制御演算して前記フラッシュタンクドレン回収調
節弁31の開度指令を出力するＰＩ演算器34と、前記フラ
ッシュタンク圧力と前記脱気器圧力の偏差に対応した関
数から開度指令を出力する関数発生器41と、前記ＰＩ演
算器34および関数発生器41からの開度指令を比較し、低
値を選択して前記フラッシュタンクドレン回収調節弁31
に開度指令信号として出力する低値選択回路42と自動手
動切替器35を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速増殖炉の発電プラ
ントにおいて給水に熱回収することを目的にフラッシュ
タンクから脱気器へドレンを回収して脱気器内の圧力制
御を実施するに際し、フラッシュタンクから脱気器への
ドレン逆流を防止した圧力制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、高速増殖炉における給水・蒸気系
は、図３の系統構成図に示すようにプラントの定格運転
時においては、給水は蒸発器１により図示しない２次主
冷却系と熱交換して蒸気となり、気水分離器２により水
分を分離して、さらに過熱器３で再び２次主冷却系と熱
交換して高温の過熱蒸気となる。この高温の過熱蒸気は
蒸気加減弁４を介してタービン５に送られ、タービン５
を回転させて発電機６を駆動し発電する。

【０００３】タービン５の回転に供せられた蒸気は復水
器７において復水となり、次いで復水ポンプ８、低圧給
水加熱器９、脱気器10、給水ポンプ11および高圧給水加
熱器12を経由して蒸発器１へ還流される。また定格運転
時は、図示しないタービン抽気ラインからタービン抽気
を、前記低圧給水加熱器９と脱気器10、および高圧給水
加熱器12に送り込んで熱回収を行っている。

【０００４】しかしながらプラントの起動過程において
は、蒸発器１からの発生蒸気の一部を気水分離器２から
気水分離器ドレン弁13を介して、フラッシュタンク14へ
送り込んでフラッシュさせる。このフラッシュタンク14
でフラッシュされた蒸気は、フラッシュタンク発生蒸気
止め弁15を開くことにより、低圧給水加熱器９と脱気器
10、および高圧給水加熱器12に送り込まれて熱回収が行
われる。

【０００５】すなわち、この起動過程では、タービン抽
気を熱回収として使用することはできず、また蒸発器１
から蒸気が発生するようになった時点では、所内ボイラ
ーからの補助蒸気による熱回収の必要もなくなるので、
このような熱回収の方法を採っている。またフラッシュ
タンク14内の圧力は、フラッシュタンク14から復水器７
へ連通されているのラインに設置されたフラッシュタン
ク圧力調節弁16を、フラッシュタンク圧力検出器17から
のフィードバック信号に基づく開閉動作によって制御
し、余剰蒸気は復水器７へ回収される。

【０００６】さらに、高速増殖炉では特に２次主冷却系
の冷却材であるナトリウムの過冷却防止のために、常時
給水温度をある一定値以上に保持する必要がある。この
ために給水を蒸発器１へ通水する以前に、図示しない所
内ボイラーからの補助蒸気によって昇温を実施する。

【０００７】この時に給水は蒸発器１の入口ラインに設
置された給水調節弁18の上流から分岐し、蒸発器バイパ
ス管止め弁19を介してフラッシュタンク14へ接続された
ラインから流出する。また過熱器３からの過熱蒸気がタ
ービン５の要求より余った場合には、タービンバイパス
弁20を開いて、余剰蒸気を復水器７へ送り込む。

【０００８】図４は給水系の昇温操作系統図で、復水ポ
ンプ８から供給される復水は、低圧給水加熱器９と脱気
器10を通過し給水ポンプ11によって昇圧され、さらに高
圧給水加熱器12を経て給水調節弁18の上流で分岐し、蒸
発器バイパス管止め弁19を介してフラッシュタンク14へ
流入する。

【０００９】このフラッシュタンク14へ流入した給水
は、フラッシュタンク水位検出器21の信号をフィードバ
ックしてフラッシュタンク水位調節弁22を開閉操作する
水位制御により、余剰ドレンとして復水器７へ回収され
る。また、この時フラッシュタンク14内のエンタルピは
高くならず発生する蒸気量が少ないために、フラッシュ
タンク圧力調節弁16およびフラッシュタンク発生蒸気止
め弁23は全閉状態としている。

【００１０】給水昇温は、図示しない所内ボイラーから
補助蒸気ヘッダ24に送り込まれた補助蒸気を低圧給水加
熱器圧力調節弁25を介して低圧給水加熱器９へ、脱気器
圧力調節弁26を介して脱気器10に、また高圧給水加熱器
圧力調節弁27により高圧給水加熱器12へ順次供給し、各
部の低圧給水加熱器圧力検出器28、脱気器圧力検出器2
9、高圧給水加熱器圧力検出器30からの信号をフィード
バックして対応する前記各圧力調節弁25〜27の開閉操作
により圧力制御を行わせることで実施する。

【００１１】また給水昇温によるフラッシュタンク14内
のエンタルピの上昇に伴い、フラッシュタンクドレンを
熱回収に使用することを目的として、高圧給水加熱器12
へ補助蒸気を供給する過程でフラッシュタンク14から脱
気器10へドレンを供給するラインに設置されたフラッシ
ュタンクドレン回収調節弁31の開操作を開始し、脱気器
圧力検出器29からの圧力信号をフィードバックして圧力
制御を実施する。

【００１２】この操作により脱気器10への熱回収源は、
図示しない所内ボイラーによる補助蒸気からフラッシュ
タンクドレンへ切り替わり、所内ボイラーからの補助蒸
気使用量を削減することができる。

【００１３】図５の制御回路ブロック図は、従来のフラ
ッシュタンクドレン回収調節弁31による脱気器10の圧力
制御を示したもので、この制御回路では自動モードにお
いて脱気器圧力検出器29からの圧力信号と、設定器32か
らの設定信号は減算器33によって減算されて偏差信号と
してＰＩ演算器34へ出力し、制御演算された開度信号を
自動手動切替器35を介してフラッシュタンクドレン回収
調節弁31へ出力される。

【００１４】この時に設定器32における設定値は、前記
脱気器圧力調節弁26による脱気器圧力制御回路の設定値
よりも高く設定することで、フラッシュタンクドレン回
収調節弁31による圧力制御実施時には、脱気器圧力調節
弁26が自動的に全閉して、脱気器10への補助蒸気の供給
が停止される。

【００１５】またフラッシュタンクドレン回収調節弁31
による脱気器圧力制御の実施に当たっては、予め自動手
動切替器35を手動側（Ｍ）とした手動モードにて運転員
が手動設定器36の設定を変更し、これによりフラッシュ
タンクドレン回収調節弁31の徐開操作を行い、脱気器圧
力が設定値まで上昇した時点で、自動手動切替器35を自
動側（Ａ）に切り替える運用を行う。

【００１６】図６の特性曲線図は高圧給水加熱器12へ補
助蒸気を供給する過程で、フラッシュタンクドレン回収
調節弁31を開操作して脱気器10の一定圧力制御に移行さ
せる際の、各部における圧力の推移を示し、縦軸に圧
力、横軸は時間を表している。前記高圧給水加熱器圧力
調節弁27の徐開操作により、曲線37で示す高圧給水加熱
器圧力は上昇し、設定値Ｐ3 に達した時点で自動モード
に投入されて圧力一定制御が行われる。

【００１７】この際に曲線38で示すフラッシュタンク圧
力は、高圧給水加熱器12からフラッシュタンク14への流
体の輸送遅れや、系統の持つ熱容量等により大きく遅れ
てから上昇を開始し、上昇速度も小さいものとなってい
るが、最終的には前記高圧給水加熱器圧力とほぼ同じ圧
力（Ｐ3 ）に達する。

【００１８】この間にフラッシュタンクドレン回収調節
弁31を開操作して脱気器10の圧力制御を行わせるが、脱
気器圧力は曲線39で示すように、初期においては脱気器
圧力調節弁26により圧力Ｐ1 に制御されており、フラッ
シュタンク圧力（曲線38）よりも高くなっている。

【００１９】このため、この期間にフラッシュタンクド
レン回収調節弁31を開操作すると、脱気器10からフラッ
シュタンク14への逆流現象が発生し、給復水系のヒート
マスバランスを崩すこととなるため、これを回避するこ
とが必要である。従って、フラッシュタンクドレン回収
調節弁31の開操作は、フラッシュタンク圧力が脱気器圧
力よりも大きくなる時刻ｔ1 以降に徐々に行わねばなら
ない。

【００２０】一方、所内ボイラーからの補助蒸気使用量
を可能な限り少なくするためには、フラッシュタンクド
レンの脱気器10への回収は早い時期に行われることが必
要となる。このため運転員は、高圧給水加熱器圧力調節
弁27の徐開操作と併行して脱気器圧力、およびフラッシ
ュタンク圧力を監視し、時刻ｔ1 を過ぎて脱気器10から
フラッシュタンク14への逆流が回避可能であることを確
認し、できるだけ早い時期からフラッシュタンクドレン
回収調節弁31の開操作を実施する。

【００２１】このようにすることによって、脱気器圧力
（曲線39）はフラッシュタンク14からのドレンが熱回収
として使用されるために徐々に上昇し、設定値Ｐ2 に達
した時点で自動モードに切り替えられて、フラッシュタ
ンクドレン回収調節弁31による圧力制御が開始される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】フラッシュタンクドレ
ン回収調節弁31を開操作して脱気器10の圧力制御を行う
際に、脱気器10からフラッシュタンク14への逆流現象が
発生し、かつ給復水系のヒートマスバランスを崩すこと
を回避しなければならない。このためには、高圧給水加
熱器圧力調節弁27の徐開操作を行いながらフラッシュタ
ンク圧力が脱気器圧力を上回るタイミングを待った上
で、フラッシュタンクドレン回収調節弁31の徐開操作を
実施する必要があった。

【００２３】しかしながら、この操作は運転員が長時間
にわたり各部のプロセス量を監視しながら作業を行うこ
とになり、運転員に求められる経験と負担が非常に大き
く、また誤操作等を招く可能性がある等の対策が課題と
されていた。

【００２４】本発明の目的とするところは、高速増殖炉
運転に際して運転員の負担軽減と信頼性向上のため、フ
ラッシュタンク圧力と脱気器圧力の監視とフラッシュタ
ンクドレン回収調節弁の徐開操作を自動的に実施し、さ
らに脱気器圧力の上昇に伴う脱気器の圧力制御が自動的
に開始される圧力制御装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】フラッシュタンクから流
出するドレンの一部を分岐してフラッシュタンクドレン
回収調節弁を介し脱気器へ回収するラインを備え、前記
脱気器圧力を前記フラッシュタンクドレン回収調節弁の
操作により制御する圧力制御装置において、前記脱気器
圧力と設定値との偏差を制御演算して前記フラッシュタ
ンクドレン回収調節弁の開度指令を出力するＰＩ演算器
と、前記フラッシュタンク圧力と前記脱気器圧力の偏差
に対応した関数から開度指令を出力する関数発生器と、
前記ＰＩ演算器および関数発生器からの開度指令を比較
し、低値を選択して前記フラッシュタンクドレン回収調
節弁に開度指令信号として出力する低値選択回路および
開度指令信号の自動手動切替器を備えたことを特徴とす
る。

【００２６】

【作用】高圧給水加熱器圧力調節弁徐開操作に伴い、フ
ラッシュタンクの圧力が上昇する。この上昇過程におい
て自動手動切替器を自動モードにしておくことで、フラ
ッシュタンク圧力と脱気器圧力の偏差に関数発生器を介
して得た開度指令と、脱気器圧力による開度指令を低値
選択回路で選択する。

【００２７】前記フラッシュタンク圧力と脱気器圧力の
偏差が一定値に達するまではフラッシュタンクドレン回
収調節弁を全閉としてフラッシュタンクドレンの逆流を
阻止し、その後フラッシュタンク圧力が脱気器圧力より
上昇すると自動的にフラッシュタンクドレン回収調節弁
の徐開を行う。なお、脱気器圧力が上昇して、ある一定
値に達した以降は、自動的にこのフラッシュタンクドレ
ン回収調節弁の開閉による脱気器の圧力制御を実施す
る。

【００２８】

【実施例】本発明の一実施例について図面を参照して説
明する。なお、上記した従来技術と同じ構成部分につい
ては同一符号を付して詳細な説明を省略する。本発明は
図１の制御回路ブロック図に示すように、脱気器圧力検
出器29からの圧力信号と設定器32の設定信号とを入力し
て偏差を出力する減算器33と、この偏差信号を制御演算
してフラッシュタンクドレン回収調節弁31の開度指令を
出力するＰＩ演算器34を備える。

【００２９】さらにフラッシュタンク圧力検出器17から
の圧力信号と、前記脱気器圧力検出器29からの圧力信号
とを入力し、その偏差を演算する減算器40と、この減算
器40からの偏差信号を関数処理する関数発生器41を設け
る。

【００３０】次に関数発生器41の出力のフラッシュタン
クドレン回収調節弁31の開度指令と、前記ＰＩ演算器34
から出力された開度指令の両者を比較して、低値を選択
出力する低値選択回路42を備えると共に、この低値選択
回路42が出力する開度指令と、手動設定器36からの開度
指令を切り替えて前記フラッシュタンクドレン回収調節
弁31に開度指令信号を出力する自動手動切替器35により
構成されている。

【００３１】なお、図２の特性図は前記関数発生器41に
おける関数特性の設定例を示したもので、横軸のフラッ
シュタンク圧力と脱気器圧力の偏差に対し、偏差が−か
ら０を超えて＋のある値になるまでは、縦軸で示したフ
ラッシュタンクドレン回収調節弁31の開度指令は０％で
あり、この偏差がさらに所定値まで大となるまでに、開
度指令を０％から 100％までリニアに上昇させるように
設定している。

【００３２】また前記低値選択回路42は、前記ＰＩ演算
器34から出力された開度指令と、前記関数発生器41から
の開度指令との比較演算を行ない、低値の信号を選択し
てフラッシュタンクドレン回収調節弁31に対する開度指
令信号として出力する。従って、この出力の開度指令信
号により自動モードにおいては自動手動切替器35を介し
てフラッシュタンクドレン回収調節弁31を駆動させるよ
うに構成される。

【００３３】次に上記の構成および関数設定による作用
について説明する。プラントの起動過程で、自動手動切
替器35を自動モードに切り替えておくことにより、高圧
給水加熱器圧力調節弁27の徐開操作によるフラッシュタ
ンク圧力の上昇過程において、脱気器圧力検出器29から
の圧力信号と設定器32からの設定信号との偏差は減算器
34より出力され、ＰＩ演算器34を介して一方のフラッシ
ュタンクドレン回収調節弁31の開度指令として低値選択
回路42に出力される。

【００３４】なお、前記設定器32の設定値は、前記脱気
器圧力調節弁26による脱気器圧力制御回路の設定値より
も高く設定することで、フラッシュタンクドレン回収調
節弁31による圧力制御実施時に、脱気器圧力調節弁26が
自動的に全閉して、脱気器10への補助蒸気の供給が停止
される。

【００３５】またフラッシュタンク圧力検出器17からの
圧力信号は、減算器40において前記脱気器圧力検出器29
からの圧力信号との偏差が演算され、この偏差信号は関
数発生器41を介して他方のフラッシュタンクドレン回収
調節弁31の開度指令として前記低値選択回路42に出力さ
れる。

【００３６】先ず、切替え初期で脱気器10における圧力
がフラッシュタンク14の圧力に比べて高い。従って、こ
こでフラッシュタンクドレン回収調節弁31を開くと、こ
のフラッシュタンクドレン回収調節弁31を介して脱気器
10からフラッシュタンク14への逆流現象が発生する。

【００３７】しかしながら、このような系統状態におい
ては、低値選択回路42に入力される一方の脱気器圧力検
出器29からの圧力信号による開度指令に対して、他方の
フラッシュタンク圧力検出器17からの圧力信号は、この
フラッシュタンク圧力に比較して高い脱気器圧力検出器
29からの圧力信号が減算器40において演算されて−に現
れる。この結果から前記図２で示したように、関数発生
器41より出力される開度指令は０％となる。

【００３８】これにより、この時低値選択回路42におい
ては、脱気器圧力からの開度指令に比較して、低値であ
るフラッシュタンク圧力からの０％開度指令を選択し、
自動手動切替器35を介してフラッシュタンクドレン回収
調節弁31への開度指令信号として０％を出力する。この
ため、フラッシュタンクドレン回収調節弁31は全閉した
ままであり、前記逆流現象の発生は回避される。

【００３９】またフラッシュタンク圧力が上昇して、フ
ラッシュタンク圧力に対する脱気器圧力が同等、若しく
は若干フラッシュタンク圧力の方が脱気器圧力を上回っ
た場合でも、前記関数発生器41の特性から、上記切替え
初期と同様に低値選択回路42に出力される他方のフラッ
シュタンク圧力からの開度指令は０％として出力され
る。

【００４０】このため、フラッシュタンクドレン回収調
節弁31は全閉が維持され、従って、脱気器とフラッシュ
タンクにおける圧力の逆転過程で、圧力差が小さい状態
での切り替えを阻止して切り替え作業の確実性と信頼性
を確保している。

【００４１】次に、高圧給水加熱器圧力調節弁27の徐開
操作により、フラッシュタンク14の圧力は緩やかに上昇
する。この圧力が前記脱気器圧力を十分に超えると、前
記フラッシュタンクドレン回収調節弁31は徐開する。し
かし、脱気器10からフラッシュタンク14への逆流現象は
発生しない。

【００４２】この系統状態に到ると、脱気器10にフラッ
シュタンクドレン回収調節弁31を介してフラッシュタン
クドレンが回収され、脱気器圧力は上昇する。さらに、
フラッシュタンクドレン回収調節弁31を介しての脱気器
10へのドレンの回収に伴い脱気器10の圧力が上昇する
が、この脱気器圧力が設定器32の設定値よりも高くなっ
た時点で、低値選択回路42により脱気器圧力検出器29か
らの圧力制御信号が選択されて、フラッシュタンクドレ
ン回収調節弁31による圧力制御が自動的に開始される。

【００４３】この後のフラッシュタンクドレンの回収に
おける脱気器10の圧力は、脱気器圧力検出器29の圧力信
号のフイードバックによるフラッシュタンクドレン回収
調節弁31の開閉操作により一定に制御される。

【００４４】従って運転員は、高圧給水加熱器圧力調節
弁27の徐開操作によるフラッシュタンク圧力の上昇過程
において、自動手動切替器35を自動モードに切り替えて
おくだけで、脱気器10における補助蒸気の回収を効率良
くフラッシュタンクドレンに切り替えると共に、逆流を
生じさせずに脱気器10の圧力制御運転ができる。

【００４５】

【発明の効果】以上本発明によれば、高圧給水加熱器圧
力調節弁徐開操作に伴うフラッシュタンク圧力の緩やか
な上昇に対して、最も適当なタイミングで、しかも自動
的にフラッシュタンクドレンの脱気器への回収が開始さ
れることから、所内ボイラーからの補助蒸気使用量が効
果的に抑制可能で、かつ、脱気器からフラッシュタンク
への逆流現象が回避される。

【００４６】さらに、フラッシュタンクドレンの脱気器
への流入に伴う圧力制御の開始が自動化されるので、高
速炉プラントの運転における運転員の負担軽減と信頼性
を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例の圧力制御装置の制御回
路ブロック図。

【図２】本発明に係る一実施例の関数発生器の特性図。

【図３】高速増殖炉プラントの給水・蒸気系統構成図。

【図４】従来の給水昇温操作系の系統構成図。

【図５】従来の圧力制御装置の制御回路ブロック図。

【図６】系統昇温実施時の各部圧力特性曲線図。

【符号の説明】

１…蒸発器、２…気水分離器、３…過熱器、４…蒸気加
減弁、５…タービン、６…発電機、７…復水器、８…復
水ポンプ、９…低圧給水加熱器、10…脱気器、11…給水
ポンプ、12…高圧給水加熱器、13…気水分離器ドレン
弁、14…フラッシュタンク、15…フラッシュタンク発生
蒸気止め弁、16…フラッシュタンク圧力調節弁、17…フ
ラッシュタンク圧力検出器、18…給水調節弁、19…蒸発
器バイパス管止め弁、20…タービンバイパス弁、21…フ
ラッシュタンク水位検出器、22…フラッシュタンク水位
調節弁、23…フラッシュタンク発生蒸気止め弁、24…補
助蒸気ヘッダ、25…低圧給水加熱器圧力調節弁、26…脱
気器圧力調節弁、27…高圧給水加熱器圧力調節弁、28…
低圧給水加熱器圧力検出器、29…脱気器圧力検出器、30
…高圧給水加熱器圧力検出器、31…フラッシュタンクド
レン回収調節弁、32…設定器、33，40…減算器、34…Ｐ
Ｉ演算器、35…自動手動切替器、36…手動設定器、37，
38，39…曲線、41…関数発生器、42…低値選択回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フラッシュタンクから流出するドレンの
   一部を分岐してフラッシュタンクドレン回収調節弁を介
   し脱気器へ回収するラインを備え、前記脱気器圧力を前
   記フラッシュタンクドレン回収調節弁を操作により制御
   する圧力制御装置において、前記脱気器圧力と設定値と
   の偏差を制御演算して前記フラッシュタンクドレン回収
   調節弁の開度指令を出力するＰＩ演算器と、前記フラッ
   シュタンク圧力と前記脱気器圧力の偏差に対応した関数
   から開度指令を出力する関数発生器と、前記ＰＩ演算器
   および関数発生器からの開度指令を比較し、低値を選択
   して前記フラッシュタンクドレン回収調節弁に開度指令
   信号として出力する低値選択回路および開度指令信号の
   自動手動切替器を備えたことを特徴とする圧力制御装
   置。