JPH07332011A - タービン制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、タービン起動信号入力からタービン
定格回転数に達するまでの時間が短いことが要求される
場合、タービン起動時の急激な変化を改善して安全で信
頼性の高いタービン制御方法を提供することにある。 【構成】本発明は、タービン起動・停止を行なう全閉待
機の入口弁と、全開待機のトリップ絞り弁および加減弁
等にて構成された蒸気弁をタービンに蒸気を導くタービ
ン蒸気管路に配置し、前記各弁の開閉を制御してタービ
ン速度を制御するタービン制御方法において、前記ター
ビン起動前から開弁して待機する前記加減弁は、その弁
開度を任意の中間開度として待機させ、全閉待機の前記
入口弁が開弁開始直後に発生する当該タービンの過速状
態を抑制しているので、たとえ起動時に加減弁のレバー
やリンク等の駆動機構に動作不良が発生しても、加減弁
の中間開度に見合ったタービン回転数以上に上昇せず、
回転数を保持又は降下できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンの急速起動時
に急激なタービン回転数の過渡変化が起こらないように
するタービン制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、沸騰水型原子力発電プラントで
は、原子炉系の異常時に原子炉が隔離されて、タービン
系で熱が除去できなくなった場合、原子炉の熱除去を行
うために原子炉隔離時冷却系が設けられている。この原
子炉隔離時冷却系は、原子炉から発生する蒸気を利用
し、その蒸気で小形のタービン駆動ポンプを回転させて
復水貯蔵タンクの水を原子炉に供給して熱除去を行なう
ように構成されている。このような原子炉隔離時冷却系
などに使用するタービンは、機能上急速な（３０秒以
内）起動が要求される。

【０００３】図２は、原子炉隔離時冷却系で使用する蒸
気タービンの系統図である。同図に示すように、タービ
ン１には主蒸気管（図示せず）から導かれた蒸気が、電
動玉形弁であるタービン入口弁２を通過して供給される
が、通常はこのタービン入口弁２は閉じていて蒸気は遮
断されている。またタービン１とタービン入口弁２の間
には電動仕切弁であるトリップ絞り弁３と油圧駆動仕切
弁である加減弁４とが設けられていて、トリップ絞り弁
３と加減弁４とは通常全開の状態になっている（プラン
トとして全開待機している）。

【０００４】一般に、タービン１はタービン入口弁２の
開閉によって起動あるいは停止する。タービン１に供給
される蒸気が高圧の場合にはタービン１の回転数は短時
間で急激に上昇するので、タービン入口弁２とタービン
１の間には加減弁４が設けられていて、蒸気の流量が調
整されるようになっている。

【０００５】図２の状態の加減弁４は、タービン１停止
中の待機状態を示している。弁棒５と一体化された弁６
は、圧縮バネ７の反揆荷重により全開となっており、そ
の圧縮バネ７の反揆荷重は、弁棒５先端のリンク機構１
１によりレバー８を介して油圧シリンダー９のピストン
１０を上方に引き上げている。油圧シリンダー９には、
図示しないタービン調速機からの信号が油圧となってポ
ートＡ又はポートＢに供給されるが、タービン１停止中
の待機時には、ポートＡにもポートＢにも油圧は供給さ
れず圧縮バネ７の反揆荷重で弁６が全開位置となるとこ
ろで停止している。

【０００６】今、ここでタービン１に起動信号が入力し
た場合、タービン入口弁２が徐々に開弁しそれに伴い蒸
気がタービン１に流入するので、タービン１の回転数が
急上昇する。このタービン回転数上昇を図示しないター
ビン調速機が検出し、全開待機していた加減弁４を急速
に閉弁方向に絞り込み（すなわち油圧シリンダー９のポ
ートＡにタービン調速機からの制御油圧信号が供給さ
れ、ピストン１０を下方に押し下げる動作）、タービン
の回転数上昇を防止するように速度制御する。

【０００７】また、加減弁４を開弁する時は、油圧シリ
ンダー９のポートＢに油圧信号が供給される。これらタ
ービン起動時の挙動を図３及び図４の図中の実線にて示
す。図３は加減弁４の弁開度特性を示す図であり、図４
はタービン１の回転数特性を示す図である。加減弁４
は、図示しないタービン調速機のタービン速度設定値
（タービン起動から定格回転数までの間を任意速度上昇
率にて設定されている）と実タービン回転数との偏差を
修正するように動作するため、起動直後は急激なタービ
ン回転数上昇に対して急速に全閉し、図４のピーク（Ｃ
点）回転数を制御した後は、前記タービン速度設定値に
従いやがて開弁し、定格回転数までのタービン回転数制
御を行なう。このような起動直後の状態は、図３及び図
４にて明確なようにタービン回転数、加減弁開度とも急
激な変化を示している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、タービン起
動時の変化があまり急激であると、加減弁４のレバー８
やリンク機構１１及び弁棒５の摺動部にわずかな動作不
良（スティック状態）が発生した場合、加減弁４の速度
調節機能が追いつかなくなり、タービン１は図４のＣ点
でオーバースピードになってタービンがトリップすると
いう欠点がある。

【０００９】そこで、特に急速起動が要求されるタービ
ンにおいては、タービンの急速起動特性を、またその機
能を損なわない範囲で、確実にタービン回転数制御を行
ない起動時にタービンの過速状態（急激な過渡変化）が
起きてもタービントリップが発生する可能性がないよう
にすることが要求されていた。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、タービンにタービン起動信号入力
からタービン定格回転数に達するまでの時間が短いこと
が要求される場合、タービン起動時の変化が急激な変化
になり易いので、加減弁の構造及び待機方法を改善して
安全で信頼性の高いタービン制御方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、タービン起動・停止を行なう
全閉待機の入口弁と、全開待機のトリップ絞り弁および
加減弁等にて構成された蒸気弁をタービンに蒸気を導く
タービン蒸気管路に配置し、前記各弁の開閉を制御して
タービン速度を制御するタービン制御方法において、前
記タービン起動前から開弁して待機する前記加減弁は、
その弁開度を任意の中間開度として待機させ、全閉待機
の前記入口弁が開弁開始直後に発生する当該タービンの
過速状態を抑制することを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によると、待機中の加減弁の弁開度を中
間開度になるようにしたので、たとえ起動時に加減弁の
レバーやリンク等の駆動機構に動作不良が発生しても、
加減弁の中間開度に見合ったタービン回転数以上に上昇
せず、回転数を保持又は降下できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の一実施例の構成図であり、図示以外
は図２の従来例にて説明した蒸気系統と同一であるの
で、その説明は省略している。また従来例と同一部分に
は同一符号を付している。

【００１４】図１において、加減弁４はタービン停止中
の待機状態を示している。弁棒５と一体化された弁６
は、圧縮バネ７が完全に伸びきった状態（反揆力が無い
状態の圧縮バネ７の自由取付状態）で、かつバネ固定治
具２１により弁棒５に追従して動くよう（バネが弁棒か
ら離れないように）固定されている。この状態で、弁６
は任意の中間開度に保持されるように組立調整される
が、圧縮バネ７の反揆力は発生せず、油圧シリンダー９
のピストン１０には外力が作用しないため、ピストン１
０は弁６の中間弁開度に従った位置に停止している。

【００１５】本実施例によるタービン起動時の挙動を図
３及び図４の図中破線にて示す。なお基本的な挙動、動
作は従来例と同一のため相違する点のみ説明する。ター
ビンに起動信号が入力した場合、タービン入口弁が徐々
に開弁しタービンの回転数が上昇を始めるが、この時の
加減弁開度は中間開度、たとえばタービン速度設定初期
値相当又はタービンの許容最低回転数相当の弁開度まで
しか開弁しておらず、実際のタービン回転数は図４に示
す従来例のようなピーク点（Ｃ点）は発生しない。すな
わち、加減弁４はタービン起動とともに中間開度で待機
することから、不必要な全閉方向への絞り込み動作を行
なわず、起動直後より任意速度上昇率にて設定されたタ
ービン速度設定信号に従い加減弁４は開弁し、かつター
ビン回転数は急激な変動もなく回転数が上昇するので、
オーバースピードすることはない。

【００１６】本実施例において、タービンの起動時にレ
バー８やリンク機構１１及び弁棒５の摺動部にわずかな
動作不良（スティック状態）が発生した場合には、従来
同様加減弁４の速度調節機能が追いつかなくなるが、加
減弁４の弁開度が前述の中間開度位置のままであるた
め、起動直後の回転数上昇はするもののそのピーク値は
加減弁４の開度に従った回転数以上に上昇しないことは
明確である。ただし、この動作不良状態はプラント運用
上好ましくないため手動にてタービン速度設定値を下げ
てタービン回転数を降下させタービンを停止するが、こ
の時の加減弁４の動きは、油圧シリンダー９のポートＡ
に閉弁の油圧信号が入力されるので、リンク機構１１を
介して、今まで完全に伸びきった状態にあった圧縮バネ
７をより引き伸ばすようにして加減弁６を全閉させるこ
とができる。すなわち本実施例においても加減弁４は全
閉、全開が出来る。

【００１７】なお、一般に蒸気弁には、蒸気圧が作用し
た時に全閉方向に蒸気アンバランスが作用するが、図１
及び図２に示す加減弁４の弁６には、バランスホール２
０が加工されているため自己圧力バランスするためほと
んど発生しない。従って弁棒５に組立られた圧縮バネ７
の組立位置が従来例と本実施例にて相違しても、本実施
例での油圧シリンダー９の発生力が不足するようなこと
はない。

【００１８】

【発明の効果】以上説明のように、本発明によれば、タ
ービンにタービン起動信号が入力してタービン定検回転
数に達するまでの時間が短いことを要求される場合で
も、タービン起動時のタービン回転数は急激な変化をす
ることもなく、オーバースピードしてタービントリップ
することもないためタービンや加減弁などの構成機器の
健全性が維持できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図。

【図２】従来のタービン蒸気系統図。

【図３】加減弁開度特性を示す図。

【図４】タービン回転数特性を示す図。

【符号の説明】

１…タービン、２…タービン入口弁、３…トリップ絞り
弁、４…加減弁、５…弁棒、６…弁、７…圧縮バネ、８
…レバー、９…油圧シリンダー、１０…ピストン、１１
…リンク機構、２０…バランスホール、２１…バネ固定
治具。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タービン起動・停止を行なう全閉待機の
   入口弁と、全開待機のトリップ絞り弁および加減弁等に
   て構成された蒸気弁をタービンに蒸気を導くタービン蒸
   気管路に配置し、前記各弁の開閉を制御してタービン速
   度を制御するタービン制御方法において、前記タービン
   起動前から開弁して待機する前記加減弁は、その弁開度
   を任意の中間開度として待機させ、全閉待機の前記入口
   弁が開弁開始直後に発生する当該タービンの過速状態を
   抑制することを特徴とするタービン制御方法。