JPH08166106A - 給水制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】復水系の低圧復水ポンプまたは高圧復水ポンプ
の１台が停止した状況下において、原子炉水位が過度に
低下するのを防止する給水制御装置を提供する。 【構成】偏差検出部２１で主蒸気流量信号ａと、給水流
量信号ｂとの間で偏差が求められる。さらに、偏差検出
部２２で水位設定器２３による設定値信号と原子炉水位
信号ｄとの偏差に偏差信号を加算した修正値が求めら
れ、偏差信号ｅとして出力される。この偏差信号ｅに基
づいて比例積分制御演算器２４において給水ポンプ駆動
タービンが保持すべき速度が算定され、速度要求信号ｆ
として制限器２５を介してタービン速度制御器１７に出
力される。この制限器２５によるタービン速度の上限は
低圧復水ポンプ、高圧復水ポンプの運転台数により予め
決められた値に制限される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は原子力発電プラントの原
子炉水位を安定に保持する給水制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来技術による復水系および給水
系を示している。復水は復水器１から低圧復水ポンプ２
ａ、２ｂによって抽出され、復水管３を通して復水浄化
装置４に送られ、そこで復水中の不純物が除去される一
方、イオン交換樹脂を用いて適切な水処理が施される。
この復水は高圧復水ポンプ５ａ、５ｂでさらに昇圧さ
れ、給水加熱器６で加熱された後、給水ポンプ７ａ、７
ｂへと導かれる。給水ポンプ７ａ、７ｂから給水管８を
通して原子炉９へ送られる給水は、原子炉水位を一定に
保つように流量を調節する必要がある。このため、後記
の給水制御装置によって各給水ポンプ７ａ、７ｂに直結
された給水ポンプ駆動タービン１０が速度制御される。

【０００３】ところで、低圧復水ポンプ、高圧復水ポン
プおよび給水ポンプは上記した常用機として２台、予備
機として１台ないし２台のポンプが備えられる。図中こ
の予備機は低圧復水ポンプ２ｃ、高圧復水ポンプ５ｃお
よび給水ポンプ７ｃとして示される。また、各ポンプが
担う復水流量および給水流量は次のようになっている。
低圧復水ポンプ２ａ、２ｂは１台が定格負荷時の流量に
１０％の流量変動を考慮した設計流量の５０％容量で、
高圧復水ポンプ５ａ、５ｂもこれと同じ考え方によって
いる。給水ポンプ７ａ、７ｂも１台が定格時の流量に１
０％の流量変動を考慮した設計流量の５０％容量であ
り、給水ポンプ７ｃは１台が設計流量の２５％容量で、
これを２台備えている。

【０００４】こうした予備機の起動は、たとえば、低圧
復水ポンプ２ａ、２ｂの１台が停止した時点で下流側の
高圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよび給水ポンプ７ａ、７ｂ
も１台を停止させ、予備の低圧復水ポンプ２ｃの起動が
確認できたとき、予備の高圧復水ポンプ５ｃおよび給水
ポンプ７ｃを起動させるようにしている。この方法は高
圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよび給水ポンプ７ａ、７ｂの
吸込圧力が低圧復水ポンプ２ａ、２ｂの停止によって急
激に低下することで、高圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよび
給水ポンプ７ａ、７ｂの自動停止が発生するのを避ける
ために用いられる。

【０００５】すなわち、高圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよ
び給水ポンプ７ａ、７ｂの吸込圧力の低下が起こると、
各ポンプ５ａ、５ｂ、７ａ、７ｂ内部でキャビテーショ
ンが起こる可能性が高くなるため、吸込圧力が低下した
時点で検出器からの信号で高圧復水ポンプ５ａ、５ｂお
よび７ａ、７ｂが自動停止するように保護回路が組まれ
ており、これにより機器の安全性が保たれることにな
る。

【０００６】一方、ポンプ駆動タービン１０の速度制御
は低圧復水ポンプ２ａ、２ｂおよび高圧復水ポンプ５
ａ、５ｂが正常に運転中の給水ポンプ７ａ、７ｂの吸込
圧力で最大流量が確保できるようにタービン回転数が保
たれる。通常、原子炉９から主タービン１１への主蒸気
流量を検出する流量検出器１２、原子炉水位を検出する
水位検出器１３、給水流量を検出する流量検出器１４の
出力である３要素信号に基づいて主制御器１５で設定値
信号との間で偏差が求められ、得られた速度要求信号が
給水ポンプ制御器１６を介してタービン速度制御器１７
に出力され、蒸気加減弁の開度が調節されてタービン回
転数が変えられるようになっている。ちなみに、給水ポ
ンプ制御器１６への速度指令信号は過大流量を抑えるた
めに制限器によって上限が制限される。このため、給水
ポンプ駆動タービン１０の回転数が制限され、これによ
り給水ポンプ７ａ、７ｂの吐出量も制限される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】定格負荷運転中、復水
系の低圧復水ポンプ２ａ、２ｂおよび高圧復水ポンプ５
ａ、５ｂの運転により復水量が適性に保たれているが、
低圧復水ポンプ２ａ、２ｂのうちの１台が何らかの原因
により停止し、さらに予備機である低圧復水ポンプ２ｃ
の起動にも失敗することがある。この状況に陥ると、高
圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよび給水ポンプ７ａ、７ｂも
保護回路が働いて、たとえば高圧復水ポンプ５ａおよび
給水ポンプ７ａのみの運転に移行する（なお、これらの
ポンプは５ｂおよび７ｂであってもよい）。このときの
給水系では給水量が減少し、原子炉９では原子炉水位が
大きく低下する。

【０００８】この原子炉水位の低下が発生したとき、原
子炉９では原子炉出力を急減させるようにランバック機
能が働くが、流量の減少が大きいことから場合により原
子炉水位低スクラム水位まで原子炉水位が低下する可能
性がある。

【０００９】特に、ランバック機能を持たない原子力発
電プラントにおいては急激な水位の低下に伴ない、原子
炉スクラムが起こり、スクラム水位よりも下に決められ
る非常用炉心冷却系（以下、ＥＣＣＳと称する）の作動
水位まで原子炉水位が低下する可能性がある。

【００１０】本発明の目的は復水系の低圧復水ポンプま
たは高圧復水ポンプの１台が停止した状況下において、
原子炉水位が過度に低下するのを防止するようにした給
水制御装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は原子炉に給水を
供給する２台の給水ポンプを備え、給水ポンプに駆動力
を与える給水ポンプ駆動タービンの速度制御器に送る速
度要求を給水流量、主蒸気流量および原子炉水位信号に
基づいて求めるようにそれぞれの制御器を構成してなる
給水制御装置において、各制御器の速度要求を演算する
演算器に復水系の低圧復水ポンプおよび高圧復水ポンプ
の運転台数から決めるそれぞれ異なる速度設定値に従い
タービン速度要求信号を制限する制限器を設けたことを
特徴とするものである。

【００１２】

【作用】給水制御に用いられる主制御器からタービン速
度制御器へは給水ポンプ駆動タービンの速度制御信号が
出力される。この信号に従いタービン回転数が変化し、
直結される給水ポンプ回転数が増減するように構成され
ている。

【００１３】給水流量、主蒸気流量および原子炉水位の
３要素制御に基づくタービン速度制御信号は、通常、制
限器により出力の上限が決まり、このとき、給水ポンプ
駆動タービン回転数に従う給水ポンプの回転数上昇が押
えられている。この給水ポンプの回転数の上昇を抑える
ことで、緊急に給水流量の増加を必要とするときも、吐
出量を増すことができず、原子炉では原子炉水位の異常
な低下に見舞われることになる。

【００１４】本発明は低圧復水ポンプおよび高圧復水ポ
ンプの運転状況に見合う制限器での設定値出力の変更を
可能にしたもので、主制御器の制限器に低圧復水ポンプ
および高圧復水ポンプの運転台数に応じ、低圧復水ポン
プおよび高圧復水ポンプ各２台の運転条件（条件）に
合致する設定値、低圧復水ポンプ２台、高圧復水ポンプ
１台の運転条件（条件）に合致する中位の設定値なら
びに低圧復水ポンプ１台、高圧復水ポンプ１台の運転条
件（条件）に合致するより高位の設定値を与えて出力
させる。すなわち、復水系で復水ポンプが停止すると、
給水ポンプの吸込圧力の低下が起こるため、プラント
が、、条件による運転を強いられたときは、図３に
示すように揚程を十分に上げる必要がある。そこで、設
定値を条件に合うように変更してタービン速度制御信号
を出力し、給水ポンプの回転数をたとえば、条件で
あれば、最大吐出量を送り出す回転数まで上昇させる。
こうして、復水系および給水系に備えられる低圧復水ポ
ンプ、高圧復水ポンプおよび給水ポンプの健全性を損ね
ることなく、原子炉水位が原子炉スクラム水位以下に低
下するのを防止することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２を
参照して説明する。

【００１６】図１において、主制御器１５の偏差検出部
２１で主蒸気流量信号ａと給水流量信号ｂとの間で偏差
が求められ、偏差信号ｃとして出力される。偏差検出部
２２は水位設定器２３による設定値信号と原子炉水位信
号ｄとの間で求められる偏差と共に、偏差信号ｃを加算
した修正値が求められ、偏差信号ｅとして出力される。
この偏差信号ｅは比例積分制御演算器２４に入力され、
給水ポンプ駆動タービン１０が保持すべき速度が求めら
れ速度要求信号ｆとして出力される。制限器２５では速
度要求信号ｆの上限を後に詳述されるそれぞれの値の異
なる制限値に基づいて制限し、これを給水ポンプ制御器
１６を介してタービン速度制御器１７に出力する。

【００１７】制限器２５は図２に示すように第１設定器
２６、第２設定器２７および第３設定器２８を有する。
それぞれ第１、第２および第３設定器２６、２７、２８
に接点２９、３０、３１を介して低値選択器３２の入力
端に接続されている。したがって、各設定値信号は接点
２９、３０、３１が閉じられたときに低値選択器３２に
出力される。各接点２９、３０、３１は制限器２５に付
設される切換器３３によって開閉される。

【００１８】ここで、第１設定器２６は低圧復水ポンプ
２ａ、２ｂおよび高圧復水ポンプ５ａ、５ｂの各２台の
運転条件に基づいて決める設定値信号（第１制限値）
を、第２段設定器２７は低圧復水ポンプ２ａ、２ｂの２
台、高圧復水ポンプ５ａ、５ｂの１台の運転条件に基づ
いて決める第１制限値よりも高い設定値信号（第２制限
値）を、第３設定器２８は低圧復水ポンプ２ａ、２ｂお
よび高圧復水ポンプ５ａ、５ｂの１台の運転条件に基づ
いて決める第２制限値よりも高い設定値信号（第３制限
値）を低値選択器３２に入力している。

【００１９】次に、上記構成による作用を説明する。

【００２０】定格負荷運転時、低圧復水ポンプ２ａ、２
ｂ、高圧復水ポンプ５ａ、５ｂおよび給水ポンプ７ａ、
７ｂは２台とも運転され、原子炉９では水位が適正な範
囲に保たれている。この定格負荷運転時に何らかの原因
により、たとえば低圧復水ポンプ２ａ、２ｂのうちの１
台が停止する状況が発生する。このとき、復水流量が減
少するため保護回路が働いて下流側の高圧復水ポンプ５
ａ、５ｂおよび給水ポンプ７ａ、７ｂも２台のうちの１
台が停止する。通常、予備機である低圧復水ポンプ２ｃ
が起動して復水流量の減少を補うことが可能であるが、
万一起動に失敗すると、高圧復水ポンプ５ｃ、給水ポン
プ７ｃも起動せず、復水系および給水系はそれぞれポン
プ１台だけの運転になる。このとき、主制御器１５では
原子炉水位の低下が水位検出器１３で検出され、偏差検
出部２２で演算される原子炉水位信号ｄと水位設定器２
３による設定値信号との偏差が大きくなって、比例積分
制御演算器２４から出力される速度要求信号ｆが増加す
る。この間、制限器２５では予備機の低圧復水ポンプ２
ｃ、高圧復水ポンプ５ｃおよび給水ポンプ７ｃのすべて
が起動しない条件のもとで切替器３３から切替信号が出
力され、接点２８が閉じる。このとき、制限器２５は低
値選択器３２によって第３設定器２８による第３制限値
に基づいて出力の上限を制限する。

【００２１】すなわち、低圧復水ポンプ２ａ、２ｂおよ
び高圧復水ポンプ５ａ、５ｂの各２台の運転条件に合わ
せて決めた第１制限値に対してこの第３制限値は大き
く、この間増加しつつある速度要求信号ｆがそのまま給
水ポンプ制御器１６を介してタービン速度制御器１７に
出力される。このため、給水ポンプ駆動タービン１０の
回転数は上昇し、運転中の給水ポンプ７ａ（または７
ｂ）の吐出量が増大し、給水流量の増加により原子炉水
位がスクラム水位以下に低下するのを免れることができ
る。

【００２２】こうして原子炉水位が過度に低下する前に
給水流量を増すことができ、この結果原子炉９ではスク
ラム水位までは低下するものの、ＥＣＣＳ系が自動起動
する水位までは低下せず、プラントが停止される。

【００２３】また、高圧復水ポンプ５ａ、５ｂの１台が
停止した場合において予備機の高圧復水ポンプ５ｃの自
動起動に失敗したときは制限器２５の第２設定器２７に
よる第２制限値に基づく出力によって速度要求信号ｆの
上限が決まり、給水ポンプ駆動タービン１０の回転数が
それに従い上昇する。この場合も給水ポンプ７ａ（また
は７ｂ）の吐出量はそのときの回転数に見合うものとな
る。望ましくは、制限値は給水ポンプ７ａ（７ｂ）が最
大吐出量に達するまで給水ポンプ駆動タービン１０の回
転数が上昇するように決める。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は制御器のタ
ービン速度要求を演算する演算器に復水系の低圧復水ポ
ンプおよび高圧復水ポンプの運転台数から決めるそれぞ
れ異なる速度設定値に従いタービン速度要求信号を制限
する制限器を設けているので、低圧復水ポンプ、高圧復
水ポンプおよび給水ポンプの健全性を損ねることなく原
子炉水位が過度に低下するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による給水制御装置の一実施例を示すブ
ロック図。

【図２】図１に示される制限器の詳細を示す構成図。

【図３】給水ポンプの必要揚程を示す特性図。

【図４】従来の原子力発電プラントを示す系統図。

【符号の説明】

２ａ、２ｂ、２ｃ 低圧復水ポンプ ５ａ、５ｂ、５ｃ 高圧復水ポンプ ７ａ、７ｂ、７ｃ 給水ポンプ １０ 給水ポンプ駆動タービン １５ 主制御器 １７ タービン速度制御器 ２４ 比例積分制御演算器 ２５ 制限器 ２６ 第１設定器 ２７ 第２設定器 ２８ 第３設定器 ３２ 低値選択器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉に給水を供給する２台の給水ポン
   プを備え、前記給水ポンプに駆動力を与える給水ポンプ
   駆動タービンの速度制御器に送る速度要求を給水流量、
   主蒸気流量および原子炉水位信号に基づいて求めるよう
   にそれぞれの制御器を構成してなる給水制御装置におい
   て、前記各制御器の速度要求を演算する演算器に復水系
   の低圧復水ポンプおよび高圧復水ポンプの運転台数から
   決めるそれぞれ異なる設定値に従いタービン速度要求信
   号を制限する制限器を設けたことを特徴とする給水制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記制限器を前記低圧復水ポンプ、前記
   高圧復水ポンプ各２台の運転条件に合致する第１設定
   値、前記低圧復水ポンプ２台および前記高圧復水ポンプ
   １台の運転条件に合致する第２設定値、ならびに前記低
   圧復水ポンプ１台および高圧復水ポンプ１台の運転条件
   に合致する第３設定値に従いタービン速度要求信号を制
   限するように構成したことを特徴とする請求項１記載の
   給水制御装置。