JPH0730889B2 - 給水加熱器ドレン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電プラント等の蒸気タービンプラント
の給水制御装置に係り、特に給水加熱器ドレンポンプア
ップシステムを備えた原子力発電プラントにおける給水
加熱器ドレン制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、原子力発電プラントでは、復水器から原子炉に
至る原子炉復水・給水系に給水加熱器が設けられてお
り、この給水加熱器でタービン抽気により復水器からの
復水あるいは給水が加熱される。加熱された復水あるい
は給水は蒸気発生器としての原子炉に送給される。一
方、各給水加熱器で復水あるいは給水を加熱したタービ
ン抽気は凝縮され、ドレンとなって順次低圧側の給水加
熱器にカスケード状に送られ、最終的には復水器へ回収
される。

最近、原子力発電プラントのプラント効率をより一層向
上させる手段として給水加熱器のドレンをカスケード状
に案内して復水器に回収するのではなく、復水管にドレ
ンポンプを介して給送するシステム、すなわち、給水加
熱器ドレンポンプアップシステムが用いられつつある。

この給水加熱器ドレンポンプアップシステムでは、給水
加熱器で凝縮された飽和ドレンを復水器からの復水と直
接混合させるため、復水温度ひいては給水温度の上昇に
大いに寄与し、原子力発電プラントの効率を約0.5％程
度向上させることができる。このため、最新鋭の原子力
発電プラントにおいて、給水加熱器ドレンポンプアップ
システム技術の採用が検討されている。

ところで、給水加熱器ドレンポンプアップシステムは大
別して、低圧給水加熱器で発生したドレンをポンプアッ
プして復水管に給送する低圧給水加熱器ドレンポンプア
ップシステムと、高圧給水加熱器のドレンをポンプアッ
プして復水管に給送する高圧給水加熱器ドレンポンプア
ップシステムとの２種類があり、各ドレンポンプアップ
システムは各々単独にあるいは組み合されて用いられ
る。

第６図は高圧および低圧給水加熱器ドレンポンプアップ
システムを備えた原子力発電プラントの原子炉復水・給
水系を例示的に示す系統図である。

原子力発電プラントは蒸気発生器としての原子炉１で発
生した蒸気により駆動される蒸気タービン２を備える。
この蒸気タービン２で仕事をし、膨張した蒸気は復水器
３に案内され、ここで凝縮されて復水となる。この復水
は復水器３内に一時滞留された後、復水ポンプ４によっ
て昇圧され、復水浄化装置５により濾過・脱塩処理され
る。濾過・脱塩処理された復水は、続いて低圧給水加熱
器６において加熱され、給水ポンプ７に送られ、この給
水ポンプ７でさらに昇圧される。給水ポンプ７で昇圧さ
れた復水は、給水となって高圧給水加熱器８に案内さ
れ、ここでさらに加熱された後、給水管９を通って原子
炉１に戻される。

一方、低圧および高圧給水加熱器6,8へは、タービン抽
気が蒸気タービン２から延びるタービン抽気管（図示せ
ず）を通って供給され、各給水加熱器6,8において熱交
換を行ない復水を加熱しており、この復水加熱により凝
縮されてドレンとなる。このドレンはドレン管11を通っ
て順次低圧側の給水加熱器に送られた後、ドレンタンク
12に回収される。ドレンタンク12に回収されたドレンは
一時貯溜された後、ドレンポンプ13に導かれ昇圧され
る。昇圧されたドレンは復水管10に送られ、復水と混合
せしめられる。

また、ドレンタンク12の水位は水位計15によって検出さ
れる。検出された水位信号はドレンタンク水位調節計1
6,17によって水位設定値と比較されてその偏差を補正す
る信号が水位調節弁18,19に与えられる。この水位調節
弁18,19の開度を調節することによりドレンタンク12の
水位は一定に保持される。

このように、給水加熱器ドレンポンプアップシステムに
よれば、給水加熱器6,8のドレンを復水と直接混合さ
せ、復水温度ひいては給水温度を上昇させることができ
るため、原子力発電プラントのプラント効率を向上させ
ることができる。

（発明が解決しようとする問題点） 給水加熱器ドレンポンプアップシステムを採用した原子
力発電プラントにおいて、蒸気発生器としての原子炉１
への給水制御は、第６図および第７図に示す通り、原子
炉１の水位および給水流量、主蒸気流量によって給水ポ
ンプ７の回転数を変化させて原子炉の炉水位を一定に保
持している。

一方、給水加熱器ドレンポンプアップシステムのドレン
タンク12,12の水位は、水位調節弁18,19の開度調整によ
り一定に保たれるが、このドレンタンク12の水位制御の
ために、水位調節弁18の開度が変化すると、復水管10に
供給されるドレン流量が変化するため、原子炉１に送ら
れる給水流量が時間遅れを持って変動する。

この結果として、原子炉の炉水位が変動するという悪影
響が生ずる。特にドレンポンプ13を起動した場合のよう
に復水管10に供給されるドレン流量が急増した場合、原
子炉１への給水流量の変化として表われるまでには時間
遅れがあるため給水制御が迅速に行なえず、原子炉１の
炉水位が異常に高くなり、著しい場合は原子炉のスクラ
ムを引き起す等原子力発電プラントの健全な運転に支障
が生じる恐れがあった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ドレ
ンタンクから復水・給水系へ給送されるドレン流量を安
定化させ、ドレンタンク内のタンク水位変動に伴うドレ
ン流量変動を未然にしかも確実に防止し、給水制御を迅
速かつ安定的に行ないプラントの健全な運転を保証でき
る給水加熱器ドレン制御装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明に掛かる給水加熱器ドレン制御装置は、復水・給
水系に復水あるいは給水を加熱する給水加熱器を設け、
この給水加熱器で凝縮されたドレンをドレンタンクに貯
溜した後、ドレンポンプを介して前記復水・給水系に給
送する給水加熱器ドレンポンプアップシステムを備えた
給水加熱器ドレン制御装置において、前記給水加熱器ド
レンポンプアップシステムは、高圧給水加熱器で発生し
たドレンを復水・給水系に給送する高圧給水加熱器ドレ
ンポンプアップシステムと低圧給水加熱器で発生したド
レンを復水・給水系に給送する低圧給水加熱器ドレンポ
ンプアップシステムとを有し、両ドレンポンプアップシ
ステムはドレンタンクからのドレン流量を所定量に流量
制御して復水・給水系に給送するドレン流量調節装置
と、上記ドレンタンク内のタンク水位を水位制御するド
レンタンク水位制御装置とをそれぞれ備える一方、前記
高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムのドレンタ
ンク水位制御装置はドレンタンク内のドレンを低圧給水
加熱器に導くドレンラインを有するものである。

（作用） この給水加熱器ドレン制御装置は、給水加熱器ドレンポ
ンプアップシステムを備え、この給水加熱器ドレンポン
プアップシステムは、ドレンタンクから所定量のドレン
流量を復水・給水系に給送するドレン流量調節装置を備
えたから、このドレン流量調節装置により、復水・給水
系に所要量の安定したドレン流量を給送でき、しかもこ
のドレン流量はドレンタンク内の水位変動に伴うドレン
流量変動がない形で給送できるので、ドレン流量が復水
・給水系の給水流量の外乱となることを確実に防止で
き、給水制御を安定的にしかも迅速に行なうことができ
る。

また、給水加熱器ドレンポンプアップシステムはドレン
タンク水位制御装置を備えるので、ドレンタンク内のタ
ンク水位を所要のレベルに保つことができる。その際、
高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムのドレンタ
ンク水位制御装置はドレンタンク内のドレンをドレンラ
インを介して低圧給水加熱器に導くようにしたので、高
温ドレンを低圧給水加熱器ドレンポンプアップシステム
に回収でき、この低圧給水加熱器ドレンポンプアップシ
ステムでポンプアップして復水・給水系に給送するよう
にしたので、高温ドレンの有効利用を図ることができ
る。

（実施例） 以下、本発明に係る給水加熱器ドレン制御装置の一実施
例について添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明の給水加熱器ドレン制御装置を原子力発
電プラントの原子炉復水・給水系に適用した例を示す。
この原子力発電プラントの原子炉復水・給水系20は、第
６図および第７図に示された原子炉復水・給水系と異な
らないので、同一符号を付して説明を省略する。

上記原子炉復水・給水系20には高圧および低圧給水加熱
器8,6で凝縮されて発生したドレンを原子炉復水・給水
系20に注入する給水加熱器ドレンポンプアップシステム
21が備えられている。この給水加熱器ドレンポンプアッ
プシステム21は高圧給水加熱器８で発生したドレンを原
子炉復水・給水系20の復水管10に注入する高圧給水加熱
器ドレンポンプアップシステム22と低圧給水加熱器６で
発生したドレンを復水管10に注入する低圧給水加熱器ド
レンポンプアップシステム23とを有する。なお、高圧お
よび低圧給水加熱器8,6で給水あるいは復水を加熱する
ことによりタービン抽気は凝縮されてドレンとなり、こ
のドレンは、ドレン管24を通って順次低圧側の給水加熱
器に送られた後、ドレンタンク25に回収される。

前記高圧および低圧給水加熱器ドレンポンプアップシス
テム22,23は、ドレンタンク25から所要量のドレン流量
（例えば原子炉復水・給水系20の総給水流量の約30％お
よび約15％のドレン流量）を原子炉復水・給水系20に給
送するドレン流量調節装置27と、上記ドレンタンク25内
のタンク水位制御を行なうドレンタンク水位制御装置28
（第２図参照）とを備えている。高圧および低圧給水加
熱器ドレンポンプアップシステム22,23はドレンタンク2
5内に貯溜されるドレン処理原理は高圧および低圧側で
異ならないので、第２図には高圧給水加熱器ドレンポン
プアップシステム22を例にとって説明する。

高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステム22のドレン
流量調節装置27はドレンタンク25から原子炉復水・給水
系20の復水管10に接続されるドレン回収ライン30を備
え、このドレン回収ライン30にドレンポンプ31、ドレン
流量調節弁32およびオリフィス等のドレン流量計33が順
次設けられる。このドレン回収ライン30に、原子炉復水
・給水系20に回収されるドレンの水質を向上させるた
め、図示しないドレン浄化装置を設けてもよい。しかし
て、ドレンタンク25内に一旦貯溜されたドレンはドレン
ポンプ31でポンプアップされた後、ドレン流量調節計32
でドレン流量が所要量（例えば全給水流量の約30％）に
調節されて復水管10に注入される。

また、ドレンタンク水位制御装置28はドレンタンク25内
のドレンを次段以後の給水加熱器６に導くドレンライン
35と、上記ドレンを復水器３に導くドレンライン36とを
備えており、各ドレンライン35,36にドレンタンク水位
制御弁37,38が設けられている。このドレンタンク水位
制御弁37,38はドレンタンク水位調節計40,41からの出力
信号により弁開度が調節制御させる。ドレンライン36は
ドレンライン35のバックアップラインであり、ドレンタ
ンク25内のタンク水位はドレンライン36の水位制御弁38
に優先するドレンライン35の水位制御弁37の作動により
所定レベルに優先的に水位制御される。

一方、ドレンタンク25内のタンク水位は水位計43で検出
しており、この水位計43で検出された実タンク水位信号
はドレンタンク水位調節計40,41および流量設定器44に
それぞれ送られる。このうち、ドレンタンク水位調節計
40,41では入力された実タンク水位信号が水位設定信号
（水位設定値）と比較演算され、その偏差を補正する信
号がドレンタンク水位制御弁37,38に付与され、この開
度が調節される。この弁開度調節によりドレン流出量が
制御され、ドレンタンク25内のタンク水位は所定レベル
に水位制御される。

また、流量設定器44は水位計43から実タンク水位信号を
入力してドレン流量設定値を補正するようになってお
り、流量設定器44からのドレン水量設定信号（ドレン流
量設定値）は流量調節計45に出力される。

流量調節計45にはドレン流量計33で検出された実ドレン
流量信号が入力されるようになっており、この実ドレン
流量信号は上記流量調節計45でドレン流量設定信号と比
較され、その偏差信号がドレン流量調節弁32に出力され
る。ドレン流量調節弁32は上記偏差信号を入力して弁開
度が調節され、原子炉復水・給水系20の復水管10に注入
（回収）されるドレン流量が所要の安定した値をとるよ
うに設定される。

この高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステム22で
は、ドレンタンク25から原子炉復水・給水系20の復水管
10に注入されるドレン流量（ドレン回収量）はドレン流
量調節弁32で調節制御され、ドレン流量の安定化を図る
一方、ドレンタンク25内水位制御のためのドレン回収を
次段以後の給水加熱器６や復水器３に求めている。

そして、この高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステ
ム22において、ドレンタンク25内のドレン量は第３図に
示すように処理され、ドレンタンク25から原子炉復水・
給水系20の復水管10に注入される（回収される）ドレン
流量はドレン流量調節弁32の開度調節により一定に調節
され、ドレンタンク25内のタンク水位変動によるドレン
流量変化を防止し、所定量のドレン流量を安定的に供給
できるので、復水流量変化ひいては給水流量変化への外
乱を無くすことができる。この場合、ドレンタンク25内
の水位制御は、貯溜されたドレンの一部をドレンタンク
水位調節弁37,38の開度調節により次段以後の給水加熱
器６や復水器３に案内することにより行なわれる。

したがって、この高圧給水加熱器ドレンポンプアップシ
ステム22を採用することにより、ドレンタンク25内の水
位変動が直接原子炉１への給水流量の外乱とならない給
水加熱器ドレン制御装置を提供できる。

ただ、ドレンタンク25内のドレン水位が急激かつ大幅に
低下した場合には、このドレン水位の変化を水位計43で
検出して流量設定器44に送り、この流量設定器44でドレ
ン流量設定値を下げ、タンク水位を上昇させることがで
きる。

次に、本発明に係る給水加熱器ドレン制御装置の他の実
施例を第４図および第５図を参照して説明する。

第４図に示された給水加熱器ドレン制御装置は、原子炉
復水・給水系20の給水管10に給水流量系48を設け、この
給水流量計48で検出された実給水流量をドレン流量調節
装置27の流量設定器44に入力させた点が第２図に示され
た構成と基本的に相違し、他の構成は異ならないので同
一符号を付し、説明を省略する。

この第４図に示された給水加熱器ドレン制御装置27は、
流量設定器44によるドレン流量設定値を必ずしも一定値
としたものではなく、例えば原子炉復水・給水系20の給
水流量の変化を給水流量計48にて検出し、その実給水流
量信号を流量設定器44に送り、この流量設定器44で給水
流量変化設定値に対応するドレン流量設定値を第５図に
示すように流量設定器44からのドレン流量設定信号とし
て出力したものである。

この場合、ドレンタンク25から原子炉復水・給水系に給
送されるドレン流量は第５図に示すように表され、ドレ
ン流量は原子炉復水・給水系20の給水流量の増加に比例
するように増大するようになっている。発生ドレン量が
ドレン流量を上廻るとき、発生ドレン量の一部は次段以
後の給水加熱器あるいは復水器３に案内される。

なお、第４図の給水加熱器ドレン制御装置においては、
流量設定器44のドレン流量設定値を変えるのに、給水流
量計48で検出される給水流量の流量変化を利用した例を
示したが、給水流量の変化に代えてタービン・発電機の
負荷信号を利用してもよい。

また、実施例ではドレン回収ラインのドレン流量調節弁
の下流側にドレン流量計を備えた例を説明したが、この
ドレン流量計はドレンタンク出口側から復水管入口に至
るドレン回収ラインであれば、どの位置に設けてもよ
い。さらに、ドレン回収ラインは原子炉復水・給水系の
復水管に接続した例を示したが、給水ポンプ吐出側の給
水管に接続してもよい。

さらにまた、各実施例では、高圧給水加熱器ドレンポン
プアップシステムを備えた例を説明したが、低圧給水加
熱器ドレンポンプアップシステムを備えた原子力発電プ
ラントの給水加熱器ドレン制御装置においても好適に実
施され得るのは勿論である。ただし、低圧給水加熱器ド
レンポンプアップシステムのドレンタンクが低圧給水加
熱器の最低圧側の場合は次段給水加熱器に導かれるドレ
ンラインが無く、復水器回収のみとなる場合もある。

また、この給水加熱器ドレン制御装置は原子力発電プラ
ントのみでなく、蒸気タービンやボイラ等の蒸気発生器
を使用した蒸気タービンプラントにも適用することがで
きる。

〔発明の効果〕

以上に述べたように本発明に係る給水加熱器ドレン制御
装置は、給水加熱器ドレンポンプアップシステムが、高
圧給水加熱器で発生したドレンを復水・給水系に給送す
る高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムと低圧給
水加熱器で発生したドレンを復水・給水系に給送する低
圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムとを有し、両
ドレンポンプアップシステムはドレンタンクからのドレ
ン流量を所定量に流量制御して復水・給水系に給送する
ドレン流量調節装置と、上記ドレンタンク内のタンク水
位を水位制御するドレンタンク水位制御装置とをそれぞ
れ備える一方、前記高圧給水加熱器ドレンポンプアップ
システムのドレンタンク水位制御装置はドレンタンク内
のドレンを低圧給水加熱器に導くドレンラインを有する
ので、ドレンタンクから復水・給水系へ給送されるドレ
ン流量を安定化させることができ、ドレンタンク内のタ
ンク水位変動に伴うドレン流量変動を未然にしかも確実
に防止し、給水流量の外乱を無くすことができるから、
給水流量制御を安定的に、かつ迅速に行なうことがで
き、プラントの健全な運転を保証でき、信頼性が向上す
る。

また、ドレンタンク内のタンク水位はドレンタンク水位
制御装置により所定レベルに安定的に維持される。その
際、高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムのドレ
ンタンク水位制御装置は、ドレンタンク内のドレンをド
レンラインを介して低圧給水加熱器に導くようにしたの
で、高温ドレンを低圧給水加熱器ドレンポンプアップシ
ステムに有効的に熱回収でき、回収されたドレンは低圧
給水加熱器ドレンポンプアップシステムでポンプアップ
して復水・給水系に給送されるので、高温ドレンの有効
利用を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る給水加熱器ドレン制御装置の一実
施例を示すもので、この給水加熱器ドレン制御装置を備
えた原子力発電プラントの原子炉復水・給水系を示す系
統図、第２図は上記給水加熱器ドレン制御装置の一実施
例を示す構成図、第３図は上記給水加熱器ドレン制御装
置によるドレン制御例を示す図、第４図は本発明に係る
給水加熱器ドレン制御装置の他の実施例を示す構成図、
第５図は第４図に示された給水加熱器ドレン制御装置に
よるドレン制御例を示す図、第６図は従来の原子力発電
プラントの原子炉復水・給水系を示す系統図、第７図は
従来の原子力発電プラントに備えられる給水加熱器ドレ
ン制御装置を示す図である。 １……原子炉（蒸気発生器）、２……蒸気タービン、３
……復水器、４……復水ポンプ、６……低圧給水加熱
器、７……給水ポンプ、８……高圧給水加熱器、９……
給水管、10……復水管、20……原子炉復水・給水系、21
……給水加熱器ドレンポンプアップシステム、22……高
圧給水加熱器ドレンポンプアップシステム、23……低圧
給水加熱器ドレンポンプアップシステム、25……ドレン
タンク、27……ドレン流量調節装置、28……ドレンタン
ク水位制御装置、30……ドレン回収ライン、31……ドレ
ンポンプ、32……ドレン流量調節弁、33……ドレン流量
計、35,36……ドレンライン、37,38……ドレンタンク水
位制御弁、40,41……ドレンタンク水位調節計、43……
水位計、44……流量設定器、45……流量調節計、48……
給水流量計。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】復水・給水系に復水あるいは給水を加熱す
   る給水加熱器を設け、この給水加熱器で凝縮されたドレ
   ンをドレンタンクに貯溜した後、ドレンポンプを介して
   前記復水・給水系に給送する給水加熱器ドレンポンプア
   ップシステムを備えた給水加熱器ドレン制御装置におい
   て、前記給水加熱器ドレンポンプアップシステムは、高
   圧給水加熱器で発生したドレンを復水・給水系に給送す
   る高圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムと低圧給
   水加熱器で発生したドレンを復水・給水系に給送する低
   圧給水加熱器ドレンポンプアップシステムとを有し、両
   ドレンポンプアップシステムはドレンタンクからのドレ
   ン流量を所定量に流量制御して復水・給水系に給送する
   ドレン流量調節装置と、上記ドレンタンク内のタンク水
   位を水位制御するドレンタンク水位制御装置とをそれぞ
   れ備える一方、前記高圧給水加熱器ドレンポンプアップ
   システムのドレンタンク水位制御装置はドレンタンク内
   のドレンを低圧給水加熱器に導くドレンラインを有する
   ことを特徴とする給水加熱器ドレン制御装置。
2. 【請求項２】ドレンタンク水位制御装置はドレンタンク
   内のドレンを復水器に導くドレンラインによりドレンタ
   ンク水位制御を行なうように設定した特許請求の範囲第
   １項に記載の給水加熱器ドレン制御装置。
3. 【請求項３】ドレン流量調節装置はドレンタンクから復
   水・給水系に接続されるドレン回収ラインにドレンポン
   プと、ドレン流量を所定量に調節制御するドレン流量調
   節弁と、実ドレン流量を測定するドレン流量計とを備え
   た特許請求の範囲第１項に記載の給水加熱器ドレン制御
   装置。
4. 【請求項４】ドレン流量調節弁は流量調節計からの出力
   信号により弁開度が調節制御される一方、流量調節計は
   流量設定器からのドレン流量設定信号とドレン流量計か
   らの実ドレン流量信号とが比較され、その偏差信号が出
   力されるように設定された特許請求の範囲第３項に記載
   の給水加熱器ドレン制御装置。
5. 【請求項５】流量設定器はドレンタンク水位を検出する
   水位計からの実タンク水位信号が入力され、この水位信
   号に基づいてドレン流量設定値が補正された特許請求の
   範囲第４項に記載の給水加熱器ドレン制御装置。
6. 【請求項６】流量設定器は復水・給水系に設けられた給
   水流量計から実給水流量信号が入力され、この実給水流
   量信号に基づいてドレン流量設定値が補正された特許請
   求の範囲第４項に記載の給水加熱器ドレン制御装置。
7. 【請求項７】流量設定器は蒸気タービン・発電機の負荷
   信号が入力され、この負荷信号に基づいてドレン流量設
   定値が補正された特許請求の範囲第４項に記載の給水加
   熱器ドレン制御装置。