JPS60117002A - 原子炉給水制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子炉水位信号及び主蒸気・給水流量偏差信号
をフィードバック信号とする原子炉給水制御装置構成わ
り、特に制御系の制御定数自動変更機能を有する原子炉
給水制御装置に関する。

〔発明の背景〕

第１図に沸騰水型原子カプラントの原子炉給水制御装置
構成を示す。

ここで、給水ポンプは常用系として使用されるタービン
駆動給水ポンプ２個とそのバックアップ系あるいはプラ
ント起動時用として使用されるモータ駆動給水ポンプ２
個より成る。給水制御系は原子炉水位信号７と炉水位設
定値８との偏差信号９により給水ポンプ駆動タービン速
度あるいは給水調節弁開度の調整を行うことにより給水
流量制御を行う。

ここで、原子カプラントの起動停止過程では原子炉出力
に応じて給水ポンプ運転台数及びポンプの種類を変更し
ている。これに対し給水制御系は４台の給水ポンプに対
し全く同一の制御信号を与えており、また、どのような
給水ポンプ運転状態に対しても同一の制御ゲインを使用
している。

このため、運転している給水ポンプの種類及び台数によ
り同一の制御信号に対する給水流量変化のゲインが変化
するにも拘らず、常に同一の制御ゲインにて制御を行う
ことになる。従って、各運転状態毎の最適ゲインが異な
る場合も全運転状態を幅広く包ぼできるよう準最適なゲ
インに設定せざるを得なかった。

また、原子炉水位変動の生じる過渡事象においても原子
炉内のボイド等の状態変化によるものと主蒸気給水流量
の偏差によるものとでは最適なミスマツチゲイン５が異
るにも拘らず常に同一のゲインに設定せざるを得ないた
め、と記２つの事象共に差し支えのない値に設定せざる
を得す制御方式の特性を十分発揮できなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、給復水ポンプ運転状態及び過渡事象を
判別することによシ給水制御系の制御ゲインを自動的に
変更し各場合において常に最適な制御定数を与えること
のできる原子炉給水制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、給水制御系の最適な制御ゲインが給水ポンプ
運転状態により異なること、及び主蒸気・給水流量ミス
マツチゲインも過渡事象によりその最適値が異なること
に注目し、運転状態あるいは過渡事象を検出することに
より制御系の制御定数が自動的に変わるようにしたもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は原子炉給水制御装置の構成を示す図である。

給水制御装置は入力信号として原子炉水位信号１、主蒸
気流量信号２及び給水流量信号３を取シ込んでいる。こ
こで、主蒸気・給水流量偏差信号４はあらかじめ定めら
れた変換ゲイン５により原子炉水位補正信号６に変換さ
れ、これと原子炉水位信号１を加算することにより主蒸
気・給水流量偏差にて補正された原子炉検出水位信号７
を作成する。

上記にて作成された補正後の検出水位信号７と原子炉水
位設定値８との水位偏差信号９を主水位制御器１０に入
力することにより比例／積分制御動作を行い、給水流量
要求信号１１を作成する。

ここで、上記給水流量要求信号１１はタービン駆動給水
ポンプに対しては等価的にタービン速度要求信号、また
、モータ駆動給水ポンプに対しては等価的に給水調節弁
開度要求信号となっている。

以上の給水制御装置において、給水流量要求信号１１は
常時各給水ポンプ側に与えられており、給水制御装置側
にとって常に同一の制御を行うことになるが、実際に同
一の制御信号の動きに従い変化する給水流量は運転中の
ポンプ台数あるいは自動モード状態にあるポンプ台数に
よシ異なる。

従って、同様な炉水位変動あるいは炉水位設定変更に対
しポンプ運転状態によシ給水流量の応答が異な如、場合
によっては炉水位のハンチング現象等が生じることにな
る。

第２図により給水ポンプ運転状態の判定方式の実施例を
説明する。

第２図において、モータ駆動給水ポンプの動作中を示す
信号としてはモータ駆動電源しゃ断器の６閉”信号２１
を使用する。また、タービン駆動給水ポンプの動作中を
示す信号としてはタービンガバナ制御用油圧の確立信号
１８及びポンプ入口流量が規定値以上の信号１９のＡＮ
Ｄ信号とする。

以上のポンプ動作中を示す信号と各ポンプの制御が主水
位制御器１０の出力する給水流量要求信号１１にて行わ
れていることを示す自動／手動切換えスイッチ１３の自
動モード側信号２０のＡＮＤ条件が成立した場合に制御
定数切換え判定用信号２２を出力する。

上記により作成された各給水ポンプ毎の制御定数切換え
判定用信号２２を用いて次の６つのモードを判定する。

ｆｌ）　タービン駆動給水ポンプ２台による炉水位制御
中。（運転モード１） （２）　タービン駆動給水ポンプ１台による炉水位制御
中。（運転モード２） （３）モータ駆動給水ポンプ１台による炉水位制御中。

（運転モード３） （４）　モータ駆動給水ポンプ２台による炉水位制御中
。（運転モード４） （５）　タービン駆動給水ポンプ１台、モータ駆動給水
ポンプ２台による炉水位制御中。（運転モード５） （６）　タービン駆動給水ポンプ及びモータ駆動給水ポ
ンプ各１台による炉水位制御中。（運転モード６） 上記６つの運転モードにおいて、同一の制御信号変化に
対する給水流量変化量がほぼ等価なモードについては同
一の制御定数を用いればよいため、結局具なる制御定数
としては次の３種類を用意することになる。

（ａ）　制御定数１（運転モード１，５及び６用）（ｂ
）　制御定数２（運転モード２及び４用）（Ｃ）制御定
数３（運転モード３用） 上記３つの制御定数切換えは第２図に示すインターロッ
ク構成に従い制御定数１選択信号２３、制御定数２選択
信号２４及び制御定数３選択信号２５を作成することに
より行う。

なお、上記３つの制御定数は下記の様に値が定められる
。

（ａ）　制御定数１ 本制御定数に対応する運転モード１は原子カプラント運
転中酸も長時間に亘る。従って従来の給水制御装置の制
御ゲインは運転モード１にて最適となるよう定められて
いた。

（ｂ）　制御定数２ 運転モード２及び４では上記（ａ）の場合に比べ同一制
御信号に対する給水流量変化量は３７４〜２／３程度と
なる。従って、応答性改善のため主水位制御器１０の比
例ゲインは上記（ａ）の３／２〜４／３倍程度に設定す
る。一方、積分ゲインは安定性を増すため上記（ａ）の
３７４〜２７３程度に設定することになる。

（Ｃ）　制御定数３ 運転モード３では前記（ａ）の場合に比べ同一制御信号
に対する給水流量変化量は１７２〜１／３程度となる。

従って、応答性改善のため主水位制御器１０の比例ゲイ
ンは前記（ａ）の２〜３倍程度に設定する。一方、積分
ゲイレは安定性を増すため前記（ａ）の１／２〜１７３
程度に設定することになる。

以上の様に主水位制御器１０の比例積分ゲインを自動モ
ードにて運転中の給水ポンプ台数から自動的に変更する
ことにより、給水系の各種運転状態に対して最適な制御
ゲインを与えることが可能となり従来方式で生じていた
制御ゲインマツチングの悪さに起因する。炉水位制御の
安定性、応答性劣化を改善することが可能となる。

更に本実施例の拡張としては、プラント起動停止過程に
おける低炉出力時に使用される起動用小流量調節弁（給
水調節弁と並列に設置されている）による給水流量制御
中であることを判定することにより更に細かい制御ゲイ
ン調整を行うことも考えられる。

次に過渡変化事象によるミスマツチゲイン５の変更方式
について説明する。

原子炉水位変動の生じる過渡変化は大別すると次の２つ
に分類できる。

（ａ）　主蒸気流量と給水流量のミスマツチにより原子
炉内の保有水量が変化し炉水位が変動する事象。

（ｂ）　炉心流量の急激な変化等により炉心内のボイド
量が変化し、これに伴い炉水位の変動が生じる事象。

ここで、上記（ａ）の事象では原子炉水位変化が生じる
以前に主蒸気・給水流量の偏差が生じるため先行的に給
水制御装置にて給水流量を調整することになる。従って
前記ミスマツチゲイン５を高くすることにより先行制御
の効果を大きくすることが望ましい。

一方、上記（ｂ）の事象では原子炉水位の変動によシ給
水流量の変化が生じるため、主蒸気・給水流量偏差信号
４による炉水位補正信号６は給水制御装置による水位変
化補正動作を抑制するよう働くことになる。

従って、本事象については前記ミスマツチゲイン５を小
さくし炉水位の変化に対す給水流量制御効果を大きくす
ることが望ましい。

ここで、主蒸気給水流量アンバランスにより炉内の保有
水量が変化する事象としては、各給水ポンプ出口側に設
置された復水器への戻り流量調節弁（給水再循環弁）の
開閉動作が考えられる。

この給水再循環弁は各ポンプの入口流量があらかじめ定
められた流量以下又は以上になると数分間の動作時間に
て開閉動作する２う設計されており、各ポンプが運転中
は常に一定流量以上の入口流量が確保されるようにして
いる。

ここで、上記弁が動作すると給水ポンプにより原子炉に
給水される流量に変動が生じるため給水制御装置の補正
動作の遅れにより炉水位が変化することになる。

従って、上記給水再循環弁の動作開始を検出することに
より前記ミスマツチゲイン５を大きくし、同一の給水流
量変動による主蒸気給水流量偏差信号６の炉水位変化へ
の換算を大きくすることによシ給水制御装置の給水流量
補正効果を増すことになる。

一方、炉心流量が急激に減少し炉心内のボイド急増によ
り炉水位上昇が生じる事象としては再循環ポンプのトリ
ップ及び再循環ボンプランバックが考えられる。

従って、再循環ＭＧ上セツト動モータの電源しゃ断器の
開動作及びランバック要求を検出することにより前記ミ
スマツチゲインを小さくし給水流量減少による給水流量
絞シ量抑制の効果を小さくすることになる。

第２図により実施例を説明する。

第２図において、前記ミスマツチゲイン５の変更を必要
とする給水再循環弁としては容量の大きいタービン駆動
給水ポンプの給水再循環弁２個を考慮する。

従って、前記（ａ）の事象について給水再循環弁の動作
開始は当該弁の自動制御モード信号２９、全開（全開）
信号２８及びポンプ入口流量が規定値以下（以上）とな
ったことを示す信号３０のＡＮＤ条件にて判定し、本Ａ
ＮＤ条件の成立信号によりミスマツチゲイン５を大きい
値ミスマツチゲイン２に変更する。

また、前記（ｂ）の事象については、再循環ＭＧ上セツ
ト動モータの電源しゃ断器の開状態を示す信号３１ある
いは再循環ポンプのランバック要求信号３２の発生によ
りミスマツチゲイン５を小さい値ミスマツチゲイン３に
変更する。

なお、上記の様な事象では事象発生から数分以内に炉水
位等のパラメータははぼ整定状態となるため上記のミス
マツチゲイン切換え判定用信号３３はタイマー３７．３
８によυ数分程度で自動的に解除されるようにしておく
。

以上のミスマツチゲイン２．３及び通常運転中に使用す
るミスマツチゲイン１の切換えは第３図に示すインター
ロック構成に従いミスマツチゲイン選択信号３４、ミス
マツチゲイン２選択信号３５及びミスマツチゲイン選択
信号３６を作成することにより行う。

以上によりプラントに発生した事象に応じて最適なミス
マツチゲイン設定が可能となり常に最適な炉水位制御を
行うことが期待できる。

なお、本実施例の拡張としては第２図に示したインター
ロックに従い給水ポンプ運転台数に応じてミスマツチゲ
インの切換えを行うことも考えられる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、給水系のポンプ運転状態に応じて給水
制御系の制御ゲインを最適に設定できること、及び、炉
水位の変動が生じる４過渡変化に応じてミスマツチゲイ
ンを最適に設定できることより原子炉への給水流量制御
を良好に行う上で効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は原子炉給水制御装置の構成を示す図、第２図及
び第３図は本発明の詳細な説明する図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉水位信号、主蒸気流量信号及び給水流量信号
   により三要素制御を行う沸騰水型原子炉の給水制御装置
   において、給水ポンプの運転状態あるいは原子炉水位変
   動の起因事象を判別する信号に従い、あらかじめ定めら
   れた数種の制御定数を自動的に選択することを特徴とす
   る原子炉給水制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、給水ポンプ運転状
   態の判定を給水ポンプ制御モードが自動であることを示
   す信号及び、ポンプが動作中であることを示す信号のＯ
   Ｎ、ＯＦ’Ｆにより行い、これにより主水位制御器の比
   例積分定数の切換えを行うことを特徴とする原子炉給水
   制御装置。 ３、％許請求の範囲第１項において、原子炉水位変動の
   起因となるプラント過渡事象について、主蒸気給水流量
   のアンバランスが生じるもの、及び原子炉内のボイド等
   の状態変化が生じるものとに分類し、各事象の発生を示
   す機器の動作信号を取込むことによシ主蒸気給水流量偏
   差を原子炉水位補正信号に変換する定数（ミスマツチゲ
   イン）の切換えを行うことを特徴とする原子炉給水制御
   装置。