JPS5819606A

JPS5819606A - 蒸気発生プラントの湿分分離器ドレンタンク液位制御方法

Info

Publication number: JPS5819606A
Application number: JP11974781A
Authority: JP
Inventors: 均石川; 豊彦増田; 今泉　辰雄; 永井　洋次
Original assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1983-02-04
Also published as: JPH0331962B2

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、蒸気発生プラントの湿分分離器ドレンタンク
液位制御装置に係り、特に、原子力発電プラントの蒸気
発生器ランバック時および蒸気発生器出力降下時の蒸気
発生プラントの湿分分離器ドレンタンク液位制御装置に
関する。

従来の湿分分離器ドレン系の問題点について一般的な発
電プラントを例にとシ第１図にょ夛説明する。

沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器（一種の蒸気発生器）
ｌで発生した蒸気は、主蒸気管４ｏを通って高圧タービ
ン２に流入し、約１２％程度の湿シ蒸気として湿分分離
器３に排出され、そこで除湿され、その後低湿度の蒸気
として低圧タービン１０に流入する。低圧タービン１ｏ
がら排出された蒸気は、復水器１２で凝縮されて復水と
なる。

この復水は、給水として給水配管４３を通って原子炉圧
力容器１内に供給される。この給水は、給水配管４３を
通る間に復水ポンプ１３Ａおよび１３Ｂにて昇圧され、
低圧給水加熱器１４で加熱され、さらにタービン駆動の
給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂで昇圧され、高圧給水加
熱器１６で加熱され″る。１９は原子炉圧力容器１内の
炉心に冷却水を供給する再循環ポンプであシ、２０は再
循墳流量制御装置である。復水ポンプ１３Ｃは予備機で
ある。１５Ｃおよび１５Ｄは、モータ駆動の給水ポンプ
であり、給水ポンプ１５Ａおよび１５Ｂの予備機である
。一方１、湿分分離器３で除湿されたドレンは、湿分分
離器ドレンタンク４に蓄えられる。ドレンタンク４の水
位は、水位発信器５により検出され、水位調節計６を介
し常用水位調節弁１７を制御する。このようにドレンタ
ンク４の水位を一定制御しつつ、ドレンタンク４内のド
レ／は常用ライン４１を通って高圧給水加熱器１６に回
収される。高圧給水加熱器１６から排出されたドレンは
、低圧給水加熱器１４を通って復水器１２内に導かれる
。常用ライ／４１で排出能力が不足し水位が上昇した場
合には、水位発信器５で水位を検出し、水位調節計７を
介し非常用水位調節弁１８’ｊ−制御しつつ、常用ライ
ン４１かも分岐して復水器１２へ接続しでいる非常用ラ
イン４２にて排出する。

しかし、湿分分離器ドレンタンク４のドレンは飽和水の
ため、原子炉出力低下に伴う原子炉圧力容器１内での蒸
気発生量減少時において、蒸気系の圧力急減によシ湿分
分離器ドレンタンク４内でドレンがフラッシュする。こ
のため、ドレンタンク４内の水位の急上昇をまねく。タ
ービントリップレベルスイッチ８まで水位が上昇すると
、タービン１０へのウオータインダクションを防ぐため
、タービントリップ装置９の働きによってタービンをト
リップさせる。タービントリップにより結果的にプラン
ト停止、給電停止となり原子炉の稼働率低下となるため
、湿分分離器ビレ／タンク水゛位制御は、安定性に優れ
たよシ信頼性の高いものとする必要がある。

本発明の目的は、蒸気発生器の蒸気発生量を抑制する状
態になった時にタービントリップを回避できる蒸気発生
プラントの湿分分離器ドレンタンク液位制御装置を提供
することにある。

本発明の特徴は、蒸気発生器の蒸気発生量の抑制状態を
検出する手段を設け、蒸気発生量抑制状悪役４手段の出
力信号を入力してしかもドレンタンク内のドレンを加熱
器に導く通路に設けられた第１調節弁およびドレンタン
ク内のドレンヲ復水器に導く通路に設けられた第２調節
弁を開にする制御手段を設けることにある。

本発明は定格負荷において蒸気発生器ランパック時およ
び蒸気発生器出力降下時のシミュレーション解析および
実験により、上記の蒸気発生器ランバンクおよび蒸気発
生器出力降下信号が発してから５〜１０秒の遅れ後、蒸
気発生器の急激な負荷降下とともに湿分分離器ドレンタ
ンク内のドレン水位の上昇を確認した。蒸気発生器ラン
バックとは、沸騰水型原子炉を例にとって説明すると、
復水ポンプ１台トリップ後の予備機不起動時、給水ポン
プ１台トリップ後の予備機不起動時、復水器１２として
サイドストリーム方式の復水器を用いた場合の第２ホッ
トウェル水位低下時等における給水能力減少に基づく原
子炉出力降下、すなわち、蒸気発生量の抑制のように、
ある現象が生じた後、それの波及効果によって間接的に
原子炉の出力を下げて蒸気発生量を抑制する現象をいう
。

沸騰水型原子炉では、蒸気発生器ランバックの時には、
再循環ボングの回転数を下げ（再循環ボンプランバック
）て炉心を流れる冷却水流量を低下させ、原子炉出力を
低下させる。上記の例のほか原子炉運転中に最小限界出
力比の制限値が満たされなくなるような運転上の制限値
を守るために再循環ボンプランバックを行なう現象も、
蒸気発生器ランバックである。一方、蒸気発生器出力降
下とは、再循環ポンプトリップのように機器の故障が、
直接蒸気発生量の抑制につながるものである。

蒸気発生器ランバックおよび蒸気発生器出力降下とも、
蒸気発生器の出力が減少し、蒸気発生量が抑制される。

ドレンタンク内のドレン水位の上昇を防止するため、蒸
気発生器ランバック及び蒸気発生器出力降下信号、すな
わち、蒸気発生器の蒸気発生量の抑制状態信号（以下、
蒸気発生量抑制状態信号という）を先行的にとらえ前記
の急開制御装置にとシ込み、その信号を急開装置に伝え
て水位調節弁を強制的に急開してドレンを復水器および
高圧給水加熱器に排出する。これによって、湿分分離器
ドレンタンクの水位を先行的に降下させ、５〜１０秒後
の負荷急減による水位上昇レベルをタービントリップレ
ベル以下にすることによりタービントリップを防止した
ものである。

本発明の推奨される一実施例においては、負荷安定時に
通常水位制御へ切換える場合、負荷降下がとまり、かつ
湿分分離器ドレンタンクレベルが規定値以下であること
に基づいて水位調節弁急開信号をワイプアウトすること
によシ、過度なレベル低下を防ぎ通常の水位制御へ早１
に復帰することが可能となる。

沸騰水型原子炉に適用した本発明の一実施例を第２図に
基づいて説明する。従来例と同一の構成は、同一符号で
示しである。本実施例は、弁開制御装置２１を設けたも
のである。復水ポンプ１３Ａ。

１３Ｂおよび１３Ｃおよび給水ポンプ４５Ａ。

４５Ｂ、４５Ｃおよび４５Ｄの吐出側に圧力検出器４４
Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ，４５Ａ、４５Ｂ。

４５Ｃおよび４５Ｄが設けられている。これらの圧力検
出器は、それぞれのポンプの運転状態を検出している。

これらの圧力検出器の出力信号は、図示されていないが
、再循環流量制御装置２０に入力される。

原子炉の通常運転時には、復水ポンプ１３Ａおよび１３
Ｂ１給水ポンプ１５Ａおよび１５−Ｂが運転され、給水
が給水配管４３を通して原子炉圧力容器１内に導入され
ている。復水ポンプ１３Ａのトリップは圧力検出器４４
Ａの測定値低下で検出でき、図示されている。制御装置
によって待機状態にある復水ポンプ１３Ｃが起動される
。復水ポンプ１３Ｃの起動は、圧力検出器４４Ｃの測定
値によって確認できる。復水ポンプ１３Ｃの吐出圧が上
昇しない場合は、復水ポンプ１３Ｃが不起動の状態であ
シ、原子炉圧力容器１への給水能力が低下することにな
る。再循環制御装置２０は、入力した圧力検出器４４Ａ
、４４Ｂおよび４４Ｃの測定値から復水ポンプ１３Ａの
トリップおよび復水ポンプ１３Ｃの不起動の状態を把握
し、再循環ポンプ１９をランバックさせてその回転数を
所定値まで低下させる。これによって、原子炉の出力が
低下し、原子炉圧力容器１に供給される給水流量とそこ
から流出する蒸気流量がバランスして原子炉圧力容器１
内の冷却水水位が低下しない。

給水ポンプ１５Ａがトリップした場合も、待機状態にあ
る給水ポンプ１５Ｃまたは１５Ｄが起動される。再循環
制御装置２０は、入力した圧力検出器４５Ａ、４５Ｂ、
４５Ｃおよび４５Ｄの測定値から給水ポンプ１５Ａのト
リップおよび給水ポンプ１５Ｃおよび１５Ｄの不起動の
状態を把握し、再循環ポンプ１９をランバックさせてそ
の回転数を所定値まで低下させる。

再循環ポンプトリップ判定装置２６は、再循環ポンプの
トリップを検出する。再循環制御装置２０は蒸気発生器
ランバックを検出する手段であり、再循環ポンプトリッ
プ判定装置２６は蒸気発生器出力降下検出手段であって
、いずれも蒸気発生量の抑制状態を検出する手段と称さ
れるものである。

再循環制御装置２０および再循環ポンプトリップ判定装
置２６よシ出力された蒸気発生量抑制状態信号は、弁開
制御装置２１に入力される。弁開制御装置２１のロジッ
クを第３図に示す。弁開制御装置２１には、蒸気発生器
フンバック信号および蒸気発生器出力降下信号の蒸気発
生量抑制状態信号以外に、発電機１１の負荷を検出する
負荷検出装置２３および湿分分離器ドレンタンク４に設
けられる水位計２２の信号が入力される。蒸気発生器ラ
ンバック信号または蒸気発生器出力降下信号が入力され
た時にＯＲ回路３５は、出力信号を出し、この信号が常
用側急開装置２４および非常側急開装置２５に入力され
る。この時、急開装置２４および２５は、水位調節弁１
７および１８の開度を急速に開く。このため、ビレ／タ
ンク４内のドレンを高圧給水加熱器１６および低圧給水
加熱器１４を介して復水器１２に、また直接、復水器１
２に排出することができる。

再循環ポンプトリップ判定装置２６の出力信号は、短い
パルスであるが、回路３４を設けることによづてそれを
連続的に持続させることができる。

３７はＮＯＴ回路である。

第４図は従来の制御系の特性であシ、第５図は蒸気発生
量抑制状態信号を利用した本実施例の特性である。いず
れの場合も、湿分分離器ドレンタンク４内の圧力と水位
の変化を示して゛いる。従来　′は、通常時、非常用水
位調節弁１８は全閉で、常用水位調節弁１７によシ水位
制御を行なう。この時、ドレンフラッシュまたは何如か
らの理由によりドレンタンク４内の水位が上昇した場合
、常用水位調節弁１７の開度は増加するがなお水位が上
昇し、非常用水位調節弁１８の設定水位以上にて非常用
水位調節弁１８は開き始める。特性２９が通常のドレン
タンク４内の水位である。負荷急減開始時間Ｔ、と共に
湿分分離器ドレンタンク４内の圧力が特性２７のように
急激に低下し、水位もドレンのフラッシュによシ急激に
上昇する。しかし、常用および非常用水位調節弁１７．
１８の弁動作がこの水位上昇に追従できないため、湿分
分離器ドレンタンク４内の水位は、特性２８Ａのように
急上昇を続けてやがてタービントリップレベル３０まで
達し、タービントリップに至ってしまう。しかし、本実
施例では、第５図に示すように蒸気発生量抑制状態を検
出した時点Ｔ。で水位調節弁１７．ｉｓを強制的に急開
し、湿分分離器ドレンタンク４内の水位を特性２８Ｂの
ように先行的に降下させておき、負荷急減開始時間Ｔ、
からドレンのフラッシュによる水位上昇が発生してもタ
ービントリップレベル３０に至ラス、タービントリップ
が防止できる。本実施例では、１１時点でドレンタンク
４内の水位を湿分分離器ドレンタンク４およびドレン配
管４１および４２の容積の１／３０相当のレベルに下げ
ることができる。

したがって、本実施例は、安定性に優れたより信頼性の
高い制御をもたらし、かつプラントの稼働率を向上させ
る。

また、負荷安定後は、負荷検出波装置２３によシ負荷変
化率が規定値以内になシ、しかも湿分分離器ドレンタン
ク４内の水位が規定レベル３１以下となった場合は、負
荷が安定化された時であシ、この時′、第３図のＡＮＤ
回路３６の出力信号がワイパアラ）ＷＯを操作して、Ｏ
Ｒ回路３５の出力信号の急開装置２４および２５への入
力を阻止する。すなわち、強制覚開信号を解除し通常水
位制御へ移行し過度なレベル低下を防ぎ安定した水位制
御へ早目に移行できる。第５図の点Ｔ２が、負荷変化率
および水位が規定値以下になった時点である。

第６図は、本発明の他の実施例を示すもので、第２図と
同一部分は同一符号で示す。第２図と異なるのは、常用
水位制御系に水位調節弁開度ロック（保持）装置３−２
を設は通常制御よシ蒸気発生器ランパック及び蒸気発生
器出力降下により急開制御装置からの信号により通常制
御の水位調節弁１７の開度に保持するものである。この
実施例では、さらに通常制御へ移行した場合によりすみ
やかな水位制御へ移行できる。

第７図は、本発明の他の実施例を示すもので、第２図と
同一部分は同一符号で示す。第２図と異なるのは、水位
制御系への急開信号を解除し通常制御へ移行させる方法
として第２図の実施例での水位計２２に替え湿分分離器
ドレンタンク４の水位発信器５の信号をとらえ弁開制御
装置２１へ空・電変換器３３を介しとり込んだものであ
る。その効果については第２図の実施例と同じである。

第８図は、弁開制御装置２１の他の実施例を示すもので
、第３図と同一部分は同一符号で示す。

第３図と異なるのは、蒸気発生器ランパック及び蒸気発
生器出力降下信号のＯＲ回路３５の信号をタイマー３７
と負荷検出装置２３の信号とのＡＮＤ回路３８の信号と
第２図の実施例のＡＮＤ回路３６の信号をＯＲ回路３９
にてワイプアウトする方法である。この実施例では、さ
らに急開信号を解除する系統の安全性が向上する。

以上が本発明の詳細な説明で湿分分離器ドレンタンク水
位制御系が空気式の場合について述べたが、電気式の場
合についても利用できる。

復水器１２の代りにサイドストリーム方式の復水器を用
いた場合には、第２ホツトウエルの水位が低下すると給
水能力が減少し、復水ポンプのトリップめ場合と同様に
原子炉出力を下げなければならない。第２ホツトウエル
は、復水器で蒸気の凝縮によって生じ九復水を溜める第
１ホツトウエルからの復水を浄化した後、一時貯蔵する
ものである。第２ホツトウエル内の復水け、給水として
原子炉圧力容器１に供給される。第２ホツトウエルの水
位は、再−循環制御装置２０に入力される。

この水位が所定値以下に下がった場合は、蒸気発生器ト
リップ信号が弁開制御装置２１に入力され、第２図の実
施例と同様に調節弁１７および１８が強制的に開される
。

本発明は、沸騰水型原子炉だけでなく、加圧水型原子炉
および高速増殖炉の蒸気発生器とタービンとを連絡する
蒸気通路に設けられる湿分分離器ドレンタンクの水位制
御、さらには火力プラントのボイラとタービンを連絡す
る通路に設けられ乞湿分分離器ドレンタンクの水位制御
に適用することができる。

本発明によれば、蒸気発生器の蒸気発生量を抑制する状
態になった時に湿分分離器ドレンタンク内の液位上昇に
よるタービントリップを防ぐことができる。このため、
プラントの稼働率が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の湿分分離器ドレンタンク水位制御を適用
した沸騰水型原子カプラントの系統図、第２図は沸騰水
型原子炉に適用した本発明の好適な一実施例の系統図、
第３図は第２図の弁開制御装置のインターロック線図、
第４図は従来の制御方法によるドレンタンク内の圧力と
水位の変化を示す特性図、第５図は第２図の制御方法に
よるドレンタンク内の圧力と水位の変化を示す特性図、
第６図および第７図は本発明の他の実施例の系統図、第
８図は弁開制御装置のインターロックの他の実施例を示
す説明図である。１・・・原子炉圧力容器、２・・・高圧タービン、４・
・・湿分分離器ドレンタンク、５・・・水位発信器、６
・・・常用水位調節計、７・・・非常用水位調節計、１
２・・・復水器、１６・・・高圧給水加熱器、１７・・
・常用水位調節弁、１８・・・非常用水位調節弁、１９
・・・再循環ポンプ、２０・・・再循環流量制御装置、
２１・・・弁開制御装置、２２・・・水位計、２３・・
・負荷検出装置、２４・・・常用側急開装置、２５・・
・非常用側急開装置、２６・・・再循環ポンプトリップ
判定装置。代理人　弁理士　高橋明夫／ｂυ ＩＬｚｆＪ葛４図草５図Ｔ′７′　　　　碕ｙ３　　７ｚ第８図３ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

１、蒸気発生器と、タービンと、憚水器と、前記蒸気発
生器にて発生した蒸気を湿分分離器を介して前記タービ
ンに導く第１通路と、前記復水器内の冷却材を刀ｎ熱器
を介して前記蒸気発生器に導く第２通路と、前記湿分分
離器に設けられるドレンタンク内のドレンを前記加熱器
に導く第１調節弁を有する第３通路と、前記ドレンタン
ク内のドレンを前記復水器に導く第２調節弁を有する第
４通路とを有する蒸気発生プラントの湿分分離器ドレン
タンク液位制御装置において、蒸気発生器の蒸気発生量
の抑制状態を検出する手段を設け、前記蒸気発生量抑制
状態検出手段の出力信号を入力して前記第１および第２
調節弁を開にする制御手段を設けたことを特徴とする蒸
気発生プラントの湿分分離器ドレンタンク液位制御装置
。