JPS58104404A - 給水ポンプのミニマムフロ−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】 本発明は、給水ポンプのミニマムフロー制御装置に関す
るものである。

第１図にＢＷＲ型原子力発電所の概装ヲ示す。

原子炉１より発生した蒸気は、主蒸気管２を通り主ター
ビン３に導かれる。ここで、熱エネルギー（１） が機械エネルギーに変換され、主発電機４を回し、電気
的エネルギーに変換される。さて主タービン３にて仕事
をした蒸気は、復水器５で水にもどされ、低圧復水ポン
プ（図示せず）、高圧復水ポンプ（図示せず風ヒータ（
図示せず）等を経て、給水ポンプ５ａ、６ｂに導かれる
。−ｆｆＫ、ＢＷＲ型原子力発電所では、初期のものを
除いて、給水ポンプに、タービン駆動給水ポンプ６８２
台と、モータ駆動給水ポンプ６ｂ２台の計４台が設けら
れている。これら給水ポンプを出た水（給水）は、原子
炉に再びもどされる。

さて、この給水量を制御する系統として、給水流量制御
系７がある。給水流量制御系の主たる目的は、原子炉水
位をある定められた値に一定に保つことであり、主蒸気
流量検出器８の信号、主蒸気流量信号９、給水流量検出
器１ｏの信号、給水流量信号１１及び原子炉水位信号１
２を大刀し、タービン駆動給水ポンプ回転数指令信号１
３ａ１及びモータ駆動給水ポンプ６ｂの出口に設けられ
た給水調節弁１４の開度指令信号１３ｂｉ出カす（２） る。

ところで給水ポンプにはキャビテーションの防ＩＥなど
から最低流量（ミニマムフロー）を確保する必要があり
、ミニマムフＯ−弁１５ａ、１５ｂが設けられている。

即ち、給水流量制御系７がらの要求信号が低くなり、各
給水ポンプの最低流量近くになると、ミニマムフロー弁
１５ａ、１５ｂが、各々開いて給水を復水器５へもどす
ことにより、各ポンプのミニマムフローを確保する。以
下第２図を用いて詳細に説明する。

各給水ポンプ６ａ、６ｂの入口には、入口流量を検出す
る検出器１６ａ、１６ｂが設けら゛れており、従来の一
般的な制御法は、検出器１６ａ。

１６ｂで検出された給水ポンプ入口流量信号１７ａ、１
７ｂが、各ポンプに対し設定された最低流量以下になる
と、各ポンプ出口に設けられているミニマムフロー弁１
５　ａ、　１’、５　ｂ’ｉ全開としていた。ここで各
ミニマムフロー−Ｔｈ１５ａ、１５ｂｆｄオン−オフ弁
であり、従来の制御はオン−オフ制御であったと言える
。このミニマムフロー弁のオン−オフ制御は、給水流量
制御系に対しては大きな外乱要素となるが、従来の７０
力ＫＷクラス程度のＨＷＲ型原子力発電所においては、
このミニマムフロー流量が比較的少なくてよいこともあ
って、給水流量制御系に対する影響か少なかった。

しかるに、昨今のいわば標準ＢＷＩ（、プラントともい
うべ＠１１０万ＫＷクラスのプラントにおいては、この
ミニマムフロー流量が相当に大きな値となりており、原
子炉水位の安定側＃を危うくするばかりか、給水流量の
大幅変化に伴う給水温度変化により過度な熱応力を与え
ることなどから問題視され、従来のオン−オフ制御に変
る制御方法が要求されてきた。

ところで、従来の給水ポンプ廻りの系統構成は第２図に
も示す様に、入口止め弁１８、出口止め弁１９の他に、
チェック弁２０があり、それぞれ、・１ のラインが共通今ツダ２１に接続されている。

１１ さて、ポンプのミニマムフロー弁開度を、オン−オフで
はなく連続的に開側１する方法として、一般的に考えら
ねるのは、第３図の原理に基つくものである。ポンプ６
の入口には入口流量検出器１６かあり、この差圧信号は
流量発信器３０により電気信号に変換され、信号変換器
３１を通して演算レベルの信号に変換さｎた後、開平演
算器３２で線形化され、ミニマムフロー流量設定値３４
との偏差を加減演算器３３で計算され、この偏差信号が
主制御器３５に入る。主制御器３５は、例えばＰＩＤ調
節計であり、入力の偏差信号を零とすべく、出力信号を
調節する。この主制御器３５の出力信号は、バルブ特性
補正用の関数発生器３６で補正された後、信号変換器３
７全通して伝送レベルの電気信号に変換され、電空変換
器３８により空気圧信号として、エアオペのミニマムフ
ロー弁に、開度指令３９を与える。

しかしながら上記方式は、第２図に示したような構成を
とり、複数ポンプの併動運転が行なわれるシステムにと
っては、適用できない。即ち、ミニマム７０−弁が開す
ると、ポンプ吐出圧力が低下する為に、共通ヘッダ圧力
との間に圧力差が生じ、チェック弁２０が閉状態となっ
てしまい、ポンプの入口流量が急激に低下する。上記方
式は、入口流ｔ’にフィードバック信号としてとりこん
でいる為に、ますます入口流量ヲふやす方向、即ちさら
にミニマムフロー弁を開する方向に制御が働き、ポンプ
吐出圧がますます低下、結局、ミニマムフロー弁は全開
にまで行ってしまうことになり、なんら、オン−オフ制
御とは変らなくなってしまう。

本発明の目的は、給水ポンプにとって要求されるミニマ
ムフローを、給水流量制御系に大きな外乱を与えること
なく、かつ、必要以上の流量をミニマムフローラインに
流すことなく、また、ミニマムフロー弁のエロージョン
防止対策も含めて、能率よく良好に制御できる、給水ポ
ンプのミニマムフロー制御装置を提供するにある。

本発明は、実流量とミニマムフロー設定流量の偏差に基
づき制御信号を算出する制御器の出力と、実流量がミニ
マムフロ一般定流量以上または以下になったことにより
起動される一種のプログラム制御器との出力との、より
低値側をミニマムフロ〜弁開度制御信号として使用する
ことによって、良好なミニマムフロー制御を可能とした
ものである。

第４図にＢＷｕ型原子力発電所のタービン駆動給水ポン
プ６ａに、本発明になる制御系を適用した場合の一実施
例を示す。

本発明の特色は、従来技術の中で述べた制御方式と、い
わばプログラム制御方式との出方金、低入力選択５４１
により、選択し、この信号によりミニマムフロー４ｆ１
５　ａの開度を調節するものである。以下、本制御系の
構成について詳しく説明する。ポンプ６ａの入口には入
口流量検出器１６があり、この差圧信号は流量発信器３
ｏにより電気信号に変換され、信号変換器３１を通して
演算レベルの信号に変換された後、開平演算器３２で線
形化され、ミニマムフロー・流量設定値３４との偏差を
加減ｆ４：ｓｒ、器３３で求め、この信号が主制御６３
、。６゜、、お１、工３．鼠、１１え、、□。。

節計であり、制御モードが選択されている時は、この入
力信号全零とすべく出力信号全調節する。

なお、主制御器３５は、制御モードの他にタイバツクモ
ード金有し、タイバツクモードでは、変化率制限器４６
（後述）の出力信号に追従し、これと同一の信号全出力
する。

主制御器３５の出力は、低入力選択器４１に入るが、低
入力選択器４１では、こねと、変化率制限器４６の出力
とを比較し、より低い方の信号を選択し出力する。さて
、変化率制限器４６ぼ、信号発生器４２で作っている全
開信号又は全閉信号、アナログメモリ４５の出力との中
から、信号選択リレー４３．４４により選択された信号
を人力し、設定された変化率に制限しつつ出力する。こ
こで設定された変化率には２種類あり（むろん３種類以
上あっても一向にかまわないが説明が繁雑になるのでこ
こでは高速モード、低速モードの２種類とする）そｎぞ
れ選択された変化率に従った信号を出力する。　：□１ 低入力選択器４″１の出力は、必要に応じ関数発生器３
７全介し、パルプ特性に対応した補正を受けたあと、信
号変換器３７、電空変換器３８を介して、ミニマムフロ
ー弁１５（空気式パルプ）に加えられ、開度が制御され
る。

なお、モニタリレー４０は、入口流量検出用に、モニタ
リレー４７は、パルプ開度指令検出用にそれぞれ設けら
れた信号監視リレーである。

次に本制御系の動作について第５図を使用しながら説明
する。本制御系の大きな運転モードとしては、自動モー
ドと手動モードがある。自動モードとは、ポンプの運転
状況”に従って自動的にミニマムフロー弁開度を調整す
るモードであり、手動モードとは、ポンプの運転状態に
は関らず、手動にて、ミニマムフロー弁開度ヲ調整する
モードである。なおミニマムフロー弁１５ａがポンプ保
護金目的に設置されているものであるから、誤った操作
を極力防止する観点から、通常は自動モードも て運転されており、また手動モードにおいて手動へ 開のみで、手動閉はできないようにしているのが一般的
である。

なお、本実施例においては、具体的な理Ｓを助ける為に
、ポンプのミニマムフ０−１−ｔ−１２００Ｔ／（９） Ｈ，ｘローション防止の観点からのミニマムフロー弁最
小開度全３０％とし、この時、ミニマムフロー弁を流れ
る流量を３６０Ｔ／Ｈとする。従って、モニタリレー４
０（Ｍｌ（、Ｙ〜１）は、人口流量１２００Ｔ／Ｈ以下
でＯＮＬ、１６００Ｔ／ＨでＯＦＦとなるヒステリシス
特性をもった信号監視リレーであり、モニタリレー４７
（ＭＲＹ−２）は、パルプ開度３０％指令以下でＯＦ’
Ｆ、以上でＯＮする信号監視リレーである。

ポンプ停止中（トリップも含む）は、信号選択リレー４
３（Ｒ’Ｙ−１）により、信号発生器４２（ＳＧ）のＯ
チ出力（閉側）が選択される（閉モード）。信号発生器
４２０１００１出力は、開モードである。信号選択リレ
ー４４（ｇｙ−２）は、この信号を選択するモート責自
動モード）となっ−ドが選択されている。従って本制御
系の出力は０チ出力（閉指令）であり、ミニマムフロー
弁は全開している。なお、アナログメモリ４５　（ＡＭ
）、主１１ｔｌＪ　＃器３５（ＭＣ）は各々関数発生器
３６（Ｆ（１０） Ｇ）、変化率制限器４６（〉’＜）の出力に追ｄｔ 従する追従モード、タイバツクモードとなっておす、次
の運転モード変化時のバンプレス切換えにそなえている
。

さて、ポンプが起動すると、まず、信号選択リレー４１
が、開モード側に切換わる。従って、制御信号は急速に
開方向に増加するが、モニタリレー４７　（ＭＲＹ−２
）が、３０％以上になったことを検出しＯＦ’Ｆ状態か
らＯＮ状態に変わる為に、移行し、変化率制限器４６（
、］＞７〒く）の出力は、３０チ以降ゆっくりと増加す
ることになる。また、主制御器３５（Ｍｅ）もタイバツ
クモードから制御モードに切換わるが、入口流量が１２
００Ｔ／Ｈ（設定値）以下では、開側に信号が増加する
。低入力選択器４１は、これら２人力のうち、より低＠
な方を選択し徐′にパ″ブ悴開いて喧ことになる。さて
、起動後のポンプ高転数の増加や、ミニマムフロー弁１
５が開いていくことに伴い、入口流量が増大し、１２０
０Ｔ／Ｈ以↓で１主制御器３５（１１） （ＭＣ）の入力信号の符号が反転する為に、それまで増
加方向にあった主制御器３５（ＭＣ）の出力は、徐々に
減少方向に向うことになる。従って低入力選択器４１（
Ｌ＜１はいずれ、主制御器３５（ＭＣ）の出力を選択す
ることとなり、ミニマムフロー弁１５は開方向に向うこ
とになる。入口流量かきらに増加し、１６００Ｔ／Ｈ以
上になると、モニタリレー４０（ＭＲＹ−１）はＯＦＦ
するから、信号選択リレー凡Ｙ−１も閉モードとなり、
変化率制限器４６（〉−ｇ＜１出力も減少方向となり、
低入力選択器４１　（Ｌ＜）も、いすでｊかの低い信号
を選択して、閉方向の信号全出力するようになる。そし
て、関数発生器３６（ＦＧ）の出力が、パルプ開度３０
％相当指令信号捷で低下すると、モニタリレー４７が再
びＯＦＦ状態にもどるため、変化率制限器４６（〉−＜
）の変化率が高速に変わり、その出力は急速に閉方向（
全閉）に向うムになる。この状態で、ミニマムフロー弁
が急閉しても、入口流量はミニマムフロー弁を通過して
いた流量３６０Ｔ／Ｈ分が減少（１２） するだけで、ミニマムフロー１２００Ｔ／Ｈはいぜん確
保された状態（原子炉側に流れている状態）となり問題
ない。

逆に、人口流量が減少してきた場合も動作は同様である
。即ち、入口流量が１２００Ｔ／Ｈ以下になるとモニタ
リレー４０　（Ｍｌ（Ｙ−１）が動作することにより、
バルブ開度３０係まではステップ速モード、信号選択リ
レー４３（）（Ｙ−１）開モード）、それ以後は、主制
御器３５（Ｍｌ又はにより、徐々に関していく。従って
従来技術の項でのべたように、チェック弁の影響でミニ
マムフロー弁が直ちに全開に行くようなことはない。

手動モードにおいては、バルブ開度Ｏ〜３０チまでは、
ステップ的に関するが、それ以後は、アナログメモリ４
５（ＡＭ）の出力に従ってミニマムフロー弁は開するこ
とになる。従ってアナログメモＩ７４５（ＡＭ）の出力
全手動で変えてやれば望みの開度まで開けることが可能
である。

（１３） 本発明によれば、ミニマムフロー弁のエロージョン発生
を防止しつつ、必要以上の流量ヲミニマムフローライン
に流さずに従来方式では不可能でアッタ、ミニマムフロ
ーの連続制御を極めて能率よく、給水制御系へも大きな
インパクトを与えずに実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢＶｌｔ型原子力発電所の概要を示す系統図、
第２図は給水ポンプ制御系統の概要を示す系統図、第３
図は従来の給水ポンプミニマムフロー制御系の系統図、
第４図は本発明による給水ポンプミニマムフロー制御系
の一実施例の系統図、第５図は本発明による給水ポンプ
ミニマムフロー制御系の動作説明図である。 １・・・原子炉、３・・・主タービン、５・・・復水器
、６ａ・・・タービン駆動給水ポンプ、６ｂ・・・モー
タ駆動給水ポンプ、１５ａ、１５ｂ・・・ミニマムフロ
ー弁、１６・・・入口流量検出器、３０・・・流量発信
器、３５・・・主制御器、４１・・・低入力選択器、４
５・・・アナ口ｆ　％　％　＋７・“６°ｆ（ＩＩ：＊
！“ｊｌＪｉ、　　　、　　、、渓洸６．。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、給水ポンプのミニマムフローを確保するための制御
   装置において、ミニマムフロ一般定値と測定された実流
   量との偏差に基づいて第１制御信号を出力する手段と、
   前記実流量が前記ミニマムフロー設定値以下または以上
   であることを検出しである変化率で変化させた第２制御
   信号を出力する手段と、各々の前記手段より出力された
   制御信号の低値側を選択しこれを制御信号としてミニマ
   ムフロー弁の開度を調節する手段を設けたことを特徴と
   した給水ポンプのミニマムフロー制御Ｍ！。