JPS58153008A - 蒸気タ−ビン湿分分離器の水位制御装置 - 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】 発明の技術分野 本発明は、沸騰水型原子力発電所（以下ＢＷＲという）
などの蒸気タービンにおいて、高圧段タービンを出て低
圧段タービンを駆動する蒸気に含まれる水分によってタ
ービン減が腐蝕し、あるいはタービン効率が低下するの
を防止するために設置される湿分分離器のドレン水位を
制御するようにした蒸気タービン湿分分離器の水位制御
装置に関する。

発明の技術的背景 ＢＷＲ用蒸気ターヒンにおける湿分分離器では、蒸気の
湿り（水分）を分離する原理と構造は、蒸気の流路に波
形の板を適当な間隔で配置し、板の表面効果と波形流の
小さな遠心力作用とによって水分を板に付着されて分離
するものであり、小さな圧力損失で＾い分離効率が得ら
れる。波形の板で分離された水分（ドレンと称する）は
、波形の板を伝って下方に流れ、湿分分離器の下部に接
続されたドレンタンクに溜る。ドレンタンクに溜ったド
レンは、その水位がある設定値に達するとドレン弁を開
いて逃し、ドレンタンクの水位高をこよって湿分分離器
の分離効率が低下し高圧タービンへの湿分キャリオーバ
ー増加が起るのを抑制する。

従来技術の問題点 ところで、原子炉の出力、すなわち高圧タービンへ流入
する蒸気流量が減少したときは、このような原子炉出力
の低下に拘わらず高圧タービンは同一の仕事をするため
、湿分分離器の入口蒸気圧力は低下する。１１００　Ｍ
Ｗｅ級ＢＷＲの例を示すと、高圧タービン入口圧力は約
６７．８〜／ａｌｌ　・ａのほぼ一定値を示すが、湿分
分離器人口°圧力は１００　％出力で約１４．５Ｉｃｇ
／ｃｍ・ａ　　、　７５％出力で約１１．１ｋｇ／ｍ−
ａ、５０％出力で約７．５　ｋｇ／ａｉｌ　・ａ、５チ
出力で約４．０ｋｇΔＪ−ａと線型性を以って低下する
。

このような湿分分離器入口圧力の低下は、とくに原子炉
出力が急激に低下するような事故（たとえば再循環ポン
プトリップ）が発生した場合に、急激に表われ、器内圧
力も急減してドレンタンクの水位がスウェリング現象で
急上昇する。このため高圧タービンへの湿分キャリオー
バ防止のために設けられたドレンタンク水位の設定値に
達して。

タービントリップおよび原子炉の緊急停止Ｆという早態
に至る。

発明の目的 本発明は、上記の事情に鑑み、湿分分離器の器内圧力を
監視することによって、原子力出力が大　。

巾に変動した際でも極めて安定に湿分分離器ドレンタン
クの水位上昇を抑制して不必要なタービン停止と原子炉
停止を防止するようにした蒸気タービン湿分分離器の水
位制御装置を提供する。

発明の概要 本発明の蒸気タービンの湿分分離器の水位制御装置は、
湿分分離器内の水位を検出する水位計と、器内圧力を検
出する圧力計を備え、この検出圧力から圧力の単位時間
当りの変化率を演算すると共に、その器内圧力変化率信
号と器内水位信号とを入力として湿分分離器内のドレン
タンクに設けた常用ドレン弁と非常用ドレン弁の開度を
制御する弁制御装置を備える。こうして原子炉出力の低
下率が大きいとき、単位時間当りの圧力変化率ｄｐ／ａ
ｔが大きくなるのを検出し、その時の水位との比較にお
いて常用および非常用のドレン弁を開いて水位を下げ、
器内圧力低下によるスエリング現象で水位が設定水位を
越えてタービントリップや原子炉トリップに至るのを防
止するものである。

発明の実施例 本発明の一実施例を添付図面を参照して詳しく説明する
。

第１図はＢＷＲの全体構成の概要を示し、湿分分離器を
中心に図示する。原子炉１で発生した蒸気は蒸気圧力調
整器（図示しない）によって蒸気圧力をほぼ一定に保っ
て高圧タービン２に供給される。高圧タービン２を駆動
した蒸気は、仕事をした分だけ圧力が低下し、通常２台
設置される湿分分離器３ａ、３ｂへ導かれる。圧力低下
によって生じた蒸気中の湿分は湿分分離器３ａ　、　３
ｂで除去されて乾燥蒸気が低圧タービン４ａ　、　４ｂ
　、　４ｃに導かれる。低圧タービン４ａ、４ｂ、４ｃ
を回転させて仕事をした蒸気は更に圧力が低下して復水
器５ａ。

５ｂ、５ｃで凝縮される。凝縮水は復水ポンプ６で昇圧
され、給水加熱器７で加温された後、給水ポンプ８によ
って原子炉１に戻される。低圧タービン５ａ、５ｂ、５
ｃは発電機９を駆動し、起電電力は電力系統１０へ送ら
れる。

第２図は本発明による湿分分離器の水位制御装置を組込
んだ湿分分離器３ａとその周辺部分を示す。湿分分離器
３ｂは同様であるので省略した。

高圧タービン２の出口蒸気は湿分分離器３ａで湿分が除
去された後低圧タービン４ａ、４ｂ、４ｃへ送られ、復
水器５ａ　、　５ｂ　、　５ｃで凝縮される。湿分分離
器３ａの器内水位は水位計１１で測定され、器内圧力は
圧力計１２で測定されて水位制御装置１３の入力信号と
なる。水位制御装置ｉ１３は湿分分離器３ａの水位信号
と圧力変化率信号とによってドレンタンク１４の常用ド
レン弁１５と通常開じている非常用ドレン弁１６の開度
を制御し湿分分離器水位１７の上昇を抑制する。常用ド
レン弁１５と非常用ドレン弁１６とから流出するドレン
は復水器５ｃおよび給水加熱器７へ導かれる。

次に作用を説明する。

第３図（ＮおよびＩＢ）は第１図において原子炉１の出
力低下すなわち高圧タービン２の出口蒸気離着の低下時
における湿分分離器３ａの圧力と水位の変化を示す。破
線は緩慢な出力低下の場合を示し、実線は急激な出力低
下の場合を示す。湿分分離器の器内圧力変化率（以下ｄ
ｐ／ｄｔと略す）は、原子炉１の出力低下率と定常状態
においては比例関係にある。第３図ｔＡｌおよびｔ１３
１において、ｄｐ　／ａｔが小さい場合すなわち原子炉
１出力低下率が小さい場合には、湿分分離器水位１７の
上昇はゆるやかなので、第２図において水位制御装置１
３は水位計１１の信号によって常用ドレン弁１５および
非常用ドレン弁１６の開度を制御する（水位信号制御）
。この場合通常は非常用ドレン弁１６は全閉であり、常
用ドレン弁１５が出力低下に応じてゆっくり開くことに
なる。

一方、第３図（Ａｌおよびｊ１３１においてｄｐ／ｄｔ
が大きい場合すなわち出力低下率が大きい場合湿分分離
器の水位１７は、湿分分離器ドレンタンク１４の保有水
の減圧膨張によって過渡的に急激な上昇がみられるが、
上記水位信号制御では水位上昇を抑制できない。これは
常用、非常用ドレン弁１５　、１６の開度を制御する水
位計１１の信号がドレンタンク１４の水位が変化し始め
て制御が開始されるために遅れがあるためである。

そこでｄｐ／ｄｔがある設定値を上回ると、引続き　。

湿分分離器ドレンタンク１４の水位上昇が発生するのを
予測して、上記の水位信号制御１４１と併せて、第２図
において水位制御装置１３は圧力計１２の信号に基づく
負のｄｐ／ｄｔ信号によって急速に常用ドレン弁］５と
非常用ドレン弁１６を開く（圧力賀化率信号制御）。な
お原子炉１の出力上昇時には湿分分離器水位１７は低下
するので、上述の制御方法を用いれば問題は生じない。

また本発明の他の実施例として、圧力計１２の信号によ
る圧力変化率を用いる代りに、湿分分離器３ａの入口流
ｔと出口流量の差分を水位制御装置１３番こよる常用ド
レン弁１５および非常用ドレン弁１６の制御信号として
用いる。

発明の詳細 な説明したように本発明による蒸気タービン湿分分離器
の水位制御装置は、原子炉の大巾な出力低下時における
湿分分離器水位の急激な上昇を抑制し、原子炉の出力変
化に対して良好な制御追随性を持つことにより、従来の
ＢＷＲで頻発した不必要なタービン停止とそのために起
る原子炉の緊急停止を回避する機能を有し、ＢＷＲの稼
働率向上に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＢＷＲの全体構成の概要を示す構成図、第２図
は本発明の湿分分離器の水位制御装置の１実施例を組込
んだ湿分分離器の構成図、第３図（Ａｌおよび（＾３）
は原子炉の出力低下時における湿分分離器内の圧力と水
位の変化を示す図表である。 １・・・原子炉、２・・・高圧タービン、３ａ、３ｂ・
・・湿分分離器、４ａ、４ｂ、４ｃ・・・低圧タービン
、１１・・・水位計、１２・・・圧力計、１３・・・湿
分分離器水位制御装置、１５・・・常用ドレン弁、１６
・・・非常用ドレン弁。 （９） 粥２図 ４０ ３８− 第３Ｍ ＋Ａ１ 時Ｐｅ１ （８） 萌間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １沸騰水型原子力発電所蒸気タービンなどの高圧タービ
   ン効率と低圧タービン入口の間に設置される湿分分離器
   の器内水位を検出する水位計と、器内圧力を検出する圧
   力計と、器内圧力の単位時間当りの変化率を演算すると
   共に、この器内圧力変化率信号と上記器内水位信号とを
   入力してドレンタンクの常用ドレン弁および非常用ドレ
   ン弁の開度を制御する弁制御装置とによって構成したこ
   とを特徴とする蒸気タービン湿分分離器の水位制御装置
   。 ２、圧力計による器内圧力変化率信号を湿分分離器の入
   口と出口の流量の差分の信号で代替させたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン湿分分離
   器の水位制御装置。