JPS5855401B2 - 給水制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、給水制御装置に係り、特に火力、原子力発電
所におけるタービン１駆動給水ポンプと他のポンプ例え
ばモータ駆動給水ポンプの並列運転に好適な給水制御装
置に関する。

〔発明の背景〕

度範囲を安全に通過できる給水制御装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、蒸気発生器の水位に基づいてタービン
駆動給水ポンプの第１吐出流量及びモータ駆動給水ポン
プの第２吐出流量を等しく制御するコントローラを有す
る給水制御装置において、タービン駆動給水ポンプの回
転数が所定の値になった時に、前記コントローラの制御
信号に基づく前記タービン駆動給水ポンプの制御を停止
して前記第１吐出流量が前記第２吐出流量よりも大きく
なるように前記タービン駆動給水ポンプを制御し、そし
てその制御により前記第１吐出流量と前記第２吐出流量
の合計量が所定値になった時に、前記タービン駆動給水
ポンプを前記コントローラの制御信号に基づいて制御す
る振動領域制御手段を設けたことにある。

〔発明の実施例〕

第２図は、本発明になる給水制御装置の一実施例を示し
ている。

本実施例を以下に説明する。まず、７はモータ駆動給水
ポンプ、７′はタービン駆動給水ポンプであり、それぞ
れモータ２０及びタービン６にて駆動される。

これらの給水ポンプから吐出された給水は原子炉（図示
せず）へ導かれる。

その結果として原子炉内の水位が変動する。

この給水ポンプ群の制御装置は、原子炉水位が一定とな
るように給水流量を制御するもので、原子炉水位設定信
号１と測定された原子炉水位信号２との偏差に応じてマ
スクコントローラ３が給水流量の要求信号Ｑｄを作成す
る。

この要求信号Ｑｄは、モータ駆動給水ポンプ７に対して
は制御信号５として電気／圧力変換器８に与えられ、モ
ータ駆動給水ポンプ７の出口弁９の開度を制御し、モー
タ駆動給水ポンプ７の吐出流量ＱＭを変更する。

また、要求信号Ｑｄは、タービン駆動給水ポンプ７′に
対しては制御信号４として電気／圧力変換器８を介して
蒸気加減弁３０に与えられ、その開度を制御し、タービ
ン６に与える蒸気量を制御する。

すなわち、制（財）信号４によりタービン６の回転数が
制御され、タービン駆動給水ポンプ７′の吐出流量ＱＴ
が変更される。

タービン６に与えられる蒸気は原子炉で発生した蒸気の
一部を抽気したものである。

なお、本実施例は、原子力発電プラントの場合を示して
いるので、原子炉水位が一定となるように給水流量の要
求信号Ｑｄが作成される。

これに対し、火力発電プラントの場合は、ドラム式ボイ
ラでなければ水位を制御する必要はなく、給水流量を直
接所定量に制御すればよい。

しかるに、本実施例は、火力及び原子力発電プラントを
問わず、少なくとも１台のタービン駆動給水ポンプを含
む複数の給水ポンプの各吐出流量がバランスするように
運転される給水ポンプ群であれば適用可能である。

ちなみに、第２図の場合、タービンとモータの場合とで
、制御対象部分は異なるが、いずれにしても給水流量の
要求信号Ｑｄによって制（財）され、ＱＭ＝ＱＴとなる
ように制御信号４および５のゲイン等が調節されており
バランス運転がなされる。

以上のように構成され、制御される実施例の給水制御装
置は、タービン駆動給水ポンプγのタービン速度がその
危険速度範囲に接近したことをもってタービン駆動給水
ポンプ７′のアンバランス運転に移行し、その後、総給
水流量が予定流量に達したことをもってバランス運転に
復帰し、もって振動領域である危険速度範囲の速やかな
る通過を図ったものである。

そのための具体的には、強制的にタービン駆動給水ポン
プのアンバランス運転を行なってタービンの危険速度範
囲通過を図っている。

なお、この明細書において、アンバランス運転とはＱＭ
＼ＱＴとなる運転状態をいい、バランス運転とはＱＭ−
ＱＴとなる運転状態をいう。

第２図は強制的にアンバランス運転としてタービンの危
険速度範囲の通過を行なう場合の一実施例を示し、同図
において、５０は本実施例における振動領域制御装置を
示している。

振動領域制御装置５０を簡単に言えば、タービンが危険
速度範囲に近づいたとき、タービンを加速的に制御し、
この範囲の通過を図るものである。

第３図は振動領域制御装置５０を起動する時点や停止す
る時点を決定するための操作回路で、第４図は、本実施
例の動作を説明するための図である。

第２図において、振動領域制御装置５０は簡単には以下
のように機能する。

まず、積分器１は、加速率もしくは減速率を設定した電
圧Ｖ１もしくは■２を積分する。

そして得られた信号は、速度Ｎ１もしくはＮ２に対応し
た電圧を設定したバイアス電圧ＶＢｔもしくはＶＢ２を
加えて、危険速度範囲における昇速もしくは減速パター
ンを作成する。

一方、検出器４０によりタービン速度Ｎを検出し、それ
らの偏差信号に応じて得られた調節器４１の出力を得る
。

調節器４１の出力は、危険速度範囲を通過するときのみ
、蒸気加減弁３０に与えられてこれを制御する。

以下、第４図を用いて本実施例の詳細な説明を行なう。

まず、第４図ａにおいて、総給水流量はＱｏのように増
減したものとする。

ところで、第３図の操作回路において、ブロックａは給
水流量増加時、ブロックｂはタービン速度ＮがＮ０以上
であるとき、ブロックＣは総給水流量Ｑ。

がＱ。１以下であるとき、ブロックｄは給水流量が減少
するとき、ブロックｅはタービン速度ＮがＮ２以下であ
るとき、そしてブロックｆは総給水流量Ｑ。

がＱ。

２以上であるときに゛°１パを出力する。従って各ブロ
ックの出力は、総給水流量Ｑ。

が第４図すのように変化したのに伴ない、夫々第４図ａ
〜ｆのように１”ｌ 、 ｕ Ｏｌｌに変化する。

接点Ｓ１はタービン速度ＮがＮ１に達した時点ｔ１から
、総給水流量Ｑ。

がＱ。１に達する時点ｔ２までの開閉成される。

また接点Ｓ２はタービン速度ＮがＮ１に達した時点ｔ３
から総給水流量Ｑ。

がＱ。２に達する時点ｔ４までの開閉成される。

また、接点Ｓ３は時間がｔｌからｔ２の間と、ｔ３から
ｔ４の間で閉し、接点Ｓ４は接点Ｓ３の逆接点となって
いる。

接点８１〜Ｓ４は以上のように開閉されるので、時間ｔ
１以前においては、制（財）信号４もしくは５により、
各給水ポンプの吐出流量がＱＭ＝ＱＴ となるよう制御
される。

そして時間ｔ１に達すると接点Ｓ１及びＳ３が閉して接
点Ｓ４が開放されるから、蒸気加減弁３０は制御信号４
による制御から制御信号４２の制御に切換わる。

制＠ｊ信号４２は、時間ｔ１におけるタービン速度をＮ
１とし、その後時間の経過と共に加速率α１（電圧■１
の大きさにより定まる）で昇速するように蒸気加減弁３
０の開度を定めるものである。

この結果、タービン６は急加速されて危険速度範囲（Ｎ
１−Ｎ２）を速やかに脱出する。

と同時に吐出流量ＱＴも急増する。一方、ＱＭについて
みると、吐出流量ＱＴの急増の結果、原子炉水位が上昇
気味になるためマスクコントローラ３は要求信号Ｑｄを
減少させる側に働らき、吐出流量ＱＭは吐出流量ＱＴと
対称的に減少されるように制御される。

このため、吐出流量ＱＴと吐出流量ＱＭの和は、結果的
にみると総給水流量Ｑ。

となり、アンバランス運転をすることによる総合給水流
量Ｑ。

の大きなじよう乱は発生しない。

時間ｔ２になるとＱ。

≧Ｑｏ１となるため、接点Ｓ、が開放されて接点Ｓ４が
閉成される結果、蒸気加減弁３０は再度制御信号４によ
り制御され、制御信号４に応じた開度まで急速に閉成さ
れる。

この結果、タービン速度Ｎは急減し、吐出流量ＱＴも急
激に減少する傾向になる。

従って、原子炉水位が低下気味となるためマスクコント
ローラ３は制御信号４及び５を増大させて原子炉水位回
復させるように作用する。

こういった作用の結果、ＱＭ＝ＱＴとなるところで安定
する。

このバランス運転への復帰の際も、総給水流量Ｑ。

の変動が問題となるようなことはない。本実施例は、以
上のように作用して、危険速度範囲を安定にすみやかに
通過せしめるが、これは給水流量減少の際の危険速度範
囲通過についても同様に行なえることは、勿論である。

第４図の右半分にこの場合の各部の動作状況を示す。

その動作は昇速の場合より容易に考えられることと思う
ので特徴的なことのみを述べる。

この場合は減速パターンを作ることであり、接点Ｓ２を
閉成して負の電圧■２を積分器■に与え、時間の経過と
共に減少する信号とし、バイアス電圧ＶＳ２は速度Ｎ２
に対応する大きさのものとする。

第２にバランス運転への復帰は、Ｑｏ ＜ Ｑｏ ２と
なったことをもって行なう。

以上述べた実施例において、Ｑ（，１及びＱ。

２の決定には注意を要す。

つまり、バランス運転に復帰したときの各給水ポンプの
分担はＱｏ／２であり、ＱＯ／２ を供給するときのタ
ービン６の回転数Ｎが１．Ｎ１とＮ２の間とならないよ
うにすべきである。

このことは、並列後の過渡状態においても同様である。

アンバランス運転としてタービン６の危険速度囲通過を
すみやかに行なうときの一例を述べたが、本実施例は適
宜応用可能である。

つまり、第２図のように、加速度制御とする必要は本質
的にはなく、また時間ｔ２まで加速度制御を続行する必
要もない。

また、必らずしもタービン側を制御する必要はなく、Ｑ
Ｍ ＋ ＱＴ ＝ Ｑｏであり、一方を増減すれは他方
が減増するという関係に注目すれば、時間ｔ において
モータ側を急減させれば、等価的にタービン側をすみや
かに領域外に脱出させることも可能である。

要するに、強制的にアンバランス運転として振動領域の
脱出を図ればよい。

第５図は、本発明の他の実施例である給水制御装置の他
の実施例を示す。

本実施例の振動領域制御装置５０は、危険速度範囲にお
いてタービン６を定速度で制御する機能を有する。

つまり、■１は速度Ｎ１を、■２は速度Ｎ２を設定した
もので、実速度Ｎとの偏差に応じた調節器４１の出力４
２により、蒸気加減弁３０を制御し、危険速度範囲にお
いてタービン６を一定速度に保つ。

なお、接点８１〜Ｓ４は第３図の回路により制御される
。

以下第４図Ｃにおいて、その動作を説明する。

まず、タービン速度Ｎ＜Ｎ１の状態（時間ｔ１以前）に
おいては、接点Ｓ４が閉され、接点ｓ３が開放されてい
るため蒸気加減弁３ｏは制御信号４により制御されてお
り、ＱＭ＝ＱＴとされている。

このとき、装置４１には速度信号Ｎと接点ｓ４を介して
得られた自己の出力４２との差が与えられている。

調節器４１は、積分機能を有するからその出力４２はタ
ービン速度Ｎに等しい値となっている。

時間ｔ１になると接点Ｓ、及びＳ、が閉されて接点Ｓ４
が開放されるため、振動領域制御装置、５０は電圧■、
に応じた速度Ｎ１となるように蒸気加減弁３０の開度を
制御する。

このとき、吐出流量ＱＴは速度Ｎ、に応じた量となり、
ＱＯ／２より小となるから、原子炉水位は一時的に低下
し、マスクコントローラ３はこれを回復させる方向に出
目弁９を操作する。

その結果、吐出流量ＱＭが本来の分担分Ｑ。

７２以上に増加して、ＱＭ＋ＱＴ−Ｑ。

の関係をほぼ満たす。なお、時間ｔ１以前において、信
号４２は実速度Ｎに追従しているので、時間ｔ１におい
て接点Ｓ４を開して接点ｓ１を閉したとき、接点Ｓ１を
介して与えられる信号■１とＮとはほぼ等しい値であり
、バンプレスに切換えられて制御される。

コノヨウニタービン６を定速運転としてアンバランス運
転をしている時に、Ｑｏ＞Ｑｏｌとなれば、接点Ｓ１．
Ｓ３及びＳ４が反転し元の状態に復する。

このとき、制御信号４２より制御信号４に切換るため、
蒸気加減弁３０は急速に開されて吐出流量ＱＴが急増す
る。

この結果、原子炉水位は上昇気味となり、マスクコント
ローラ３は流量を減少するように働らき、やがてＱＭ＝
ＱＴとなるところで安定する。

第５図の振動領域制御装置５ｏは、総給水流量Ｑｏ減少
時、タービン速度ＮがＮ１に達した場合も同様に働らき
、タービン６をすみやかに振動領域外に脱出せしめる。

以上述べた本実施例によれば、危険速度範囲に近づいた
ときに、少なくともタービン６が危険速度範囲を通過す
るに要する時間を所定時間よりも短かくするに十分なだ
けのアンバランス運転状態とし、その後、総給水流量Ｑ
。

が予定の流量に達したことをもってバランス運転（こ復
帰するものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、安全してすみやかなる危険速度範囲の
脱出が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は給水流量と給水タービン回転数との関係を示す
図、第２図は本発明の一実施例である給水制御装置の系
統図、第３図は第２図に示す装置の操作回路図、第４図
は第２図に示す装置の動作説明図、第５図は本発明の他
の実施例の給水側（財）装置の系統図である。 ３・・・・・・マスクコントローラ、６・曲・タービン
、７・・・・・・モータ駆動給水ポンプ、７′・・・・
・・タービン駆動給水ポンプ、９・・・・・・出口弁、
２ｏ・・・・・・モータ、３０・・・・・・蒸気加減弁
、４ｏ・・・・・・検出器、４１・・・・・・調節器、
５０・・・・・・振動領域制御装置、■・・・・・・積
分器、Ｓ、〜Ｓ４・・・・・・接点。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気発生器の水位に基づいてタービン駆動給水ポン
   プの第１吐出流量及びモータ駆動給水ポンプの第２吐出
   流量を等しく制御するコントローラを有する給水制御装
   置において、前記タービン駆動給水ポンプの回転数を検
   出する手段を設け、前記回転数検出手段の出力である回
   転数が所定の値になった時に、前記コントローラの制御
   信号に基づく前記タービン駆動給水ポンプの制御を停止
   して前記第１吐出流量が前記第２吐出流量よりも大きく
   なるように前記タービン駆動給水ポンプを制御し、そし
   てその制御により前記第１吐出流量と前記第２吐出流量
   の合計量が所定値になった時に、前記タービン駆動給水
   ポンプを前記コントローラの制御信号に基づいて制御す
   る振動領域制御手段を設けたことを特徴とする給水制御
   装置。