JPS6056109A - 蒸気タ−ビン再熱器の制御装置 - 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〕 本発明は蒸気タービン再熱器の制御装置に係り、特にタ
ービンに供給される蒸気の一部を加熱源として高圧ター
ビン排気を再熱する原子力タービン再熱器に使用して好
適な制御装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の原子力タービン再熱器の系統の１例を第１図に示
す。本系統は、蒸気を発生ずる原子炉１、タービンへ流
入する蒸気量を加減してタービンの速度、タービン入口
蒸気圧力、タービン出力を制御する蒸気加減弁２、蒸気
の熱エネルギを回転エネルギに変換する高圧タービン３
．前記高圧タービン３の排気を前記高圧タービンの入口
蒸気の一部を用いて再熱する再熱器４、再熱蒸気の熱エ
ネルギを回転エネルギに変換する低圧タービン５、前記
低圧タービンの排気の復水する復水器６、復水を昇温し
原子炉へ給水する給水加熱器７、タービンの回転エネル
ギを電気エネルギに変換する発電機９、前記再熱器４へ
の加熱蒸気の流量を制御する加熱蒸気制御弁８．加熱蒸
気制御装置丸を制御し加熱蒸気量を加減する加熱蒸気制
御装置１０、再熱蒸気温度検出器１１、タービン速度及
び高圧タービン入口蒸気圧力を検出してタービンの出力
を制御する出力制御装置１２、出力制御装置１２よりの
出力制御信号により前記蒸気加減弁２を制御する蒸気加
減弁制御装置１３より構成される。

本系統では、タービン回転数と高圧タービン入口圧力に
より蒸気加減弁開度を調整しタービ〉Ｉ出力を制御する
。原子炉１を出た蒸気は蒸気力ｌｊ＆弁２によシ流量を
制御され、高圧タービン３に１５１Ｌ入う′る。高圧タ
ービン３で仕事をした蒸気はいわゆる低温Ｐ）熱管を通
シＰ５熱器４に導かれる。再熱器４においで、高圧ター
ビン入口蒸気の一部によって力ｕ熱された仮、再熱蒸気
は高温杓熱唱に通つで低圧タービン５へ堺かれ仕事をす
る。低圧タービン５を出た蒸気に復水器６にて復水する
。一方、高圧タービン人口蒸気の一部ｒｉ、蒸気加蝕４
弁２の手前にて分枝した加熱蒸気管を通υ、加熱蒸気ｆ
ｌｉ！Ｉ御弁８にて流ｔ′Ｌを制御されＰ＋熱器４に流
入し熱交換した後、給水加象：器７へ熱回収される。こ
の加熱蒸気量はめる負荷以上では一定であるが、部分負
荷には高圧排気温夏が低いことにより再熱器内及び低圧
タービン内に過度の熱応力が発生ずる惧れがあるので、
これを防ぐ為にはがし飢を絞υこむ必俄かある。

第１図においては、再熱蒸気圧力を検出して加熱蒸気制
御装置１０により加熱蒸気制御弁８を制御し蒸気量を加
減し１いる。即ち、加熱蒸気によって加熱した蒸気の温
度をフィードバックして加熱蒸気量を制御し１いる。こ
の方式によると、加熱蒸気制御弁８によって蒸気量を軸
部してから再熱蒸気温度が変化する迄の遅れ時間が犬す
く、応答性がきわめて悪い。

これを改ｉするために、抛２図に示した如く、加熱蒸気
制御装置出口側の圧力を加熱蒸気圧力検出器１４にて検
出し、その圧力検出（Ｍ号を加熱蒸気制御装置１０に人
力させる。つま９加熱蒸気制御弁８出口側の圧力をフィ
ードバックする方式も従来から行われている。この方式
では、再熱蒸気温度によシ加熱蒸気制御弁８出ロ側の圧
力目標値を決定して加熱蒸気量を制御する。

まだ、第３−に示す如く、再熱蒸気温度の代υにＰ＋熱
蒸気圧力を再熱蒸気圧力検出器１５にで検出し、その圧
力検出イら号を加熱蒸気制御装置１０ｐＬ入力させる方
式も従来から行われでいる。

前述した２的においては、ローカルルーズである加熱蒸
気制御弁８出口側の圧力と加熱蒸気制御弁υＩ護間の違
れ＃−ｉ＃まとんどなく、応答性はよいが、再熱蒸気温
度又は圧力に対する応答性はよくない。この為、制御系
の安定性がよくムいという間朗点はいせんとして残る。

また再熱蒸気圧力又は温度は、蒸気流量が変動すること
によシ矢動する。従って、蒸気加減弁の開度により変化
することとなる。即ち、出力制御装置１２の１＋１］御
信号により変動する量である。よって、制御信号により
タービン出力を浚更する場合、制御信号より加熱蒸気制
御弁８が整定し所定の再熱蒸気圧力（温度）となるのに
は太さな遅れが存在し、ぞのｌ１ｊｊ　蒸気温度と蒸気
流路構造物の温度差が太きく再熱器４及び低圧タービン
５部には過大な熱応力が発生することとなる。堤だター
ビン出力が連１シ的に変動した場合には、加熱蒸気制御
弁のハンチング等の問題も起こりうる。またＰ＋熱蒸気
の圧力や温度１ｄ：流路のある断面においで必すしも均
一で左い為、検出器の部分のみが局部的に温度又−２圧
力が高い（低い）ことが考えられ、この場合、やはり過
大な熱応力を発生させる原因となる。

更には、第４図に示す如く、’ＡＩＫ機９の出力を加熱
蒸気制御弁ｒＪｉｉｏにフィードバックする方式も従来
から行われでいるが、これも前述した方式と同様な問題
がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、再熱器への加熱蒸気量を出力制御装置
からの出力制御信号によシ制御できるようにして、制御
遅れがなく、かつ町？蒸気と再熱器や低圧タービン等の
機器との温度差を最小にし、過大な熱応力の発生を皆無
にできる蒸気タービンｈ熱器の制御装置を提供すること
Ｋある。

〔発明の則り歎〕

この目的を達成ゴるために、本発明の蒸気ターヒン灼熱
器の制御装置は、加熱蒸気制御弁出口側の加熱Ｘ’ｔｒ
気圧力を検出する加熱蒸気圧力検出器を設り、加熱蒸気
制御装置において出力制御装置よシの出力制御イラ月を
入力しタービン出力に見合った加熱蒸気圧力要求（Ｔｈ
号に変換すると共に、該信号と前記加熱蒸気圧力検出器
よりの圧力信号とを比較し、その偏差信号により加熱蒸
気制御弁の開閉制御を行うよう栴成したことを特徴とす
る。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第５図及び第６図によシ説明
する。第５図は本発明による再熱器制御装置を備えた原
子力タービン系統図を示し、第１図ないし第４図と同−
打ちのものは同じもの、もしくは相当う°るものを表わ
し、その説明を省略する。

本発明による再熱器制御装置は、加熱蒸気制御弁８の出
口側の圧力を検出する加熱然気圧力検出器１６を具え、
加熱蒸気制御装置１０において出力制御装置１２よシの
出力制御信号を入力しタービン出力に見合った加熱蒸気
圧力要求信号に変換すると共に、核伯号と前記検出器１
６よシの圧力信号とを比較し、その偏差信号によｐ加熱
蒸気制御弁８の開閉制御を行い、加熱蒸気量を制御うる
ようになっている。

第６図は加熱蒸気制御装置の内部ロジックの制御フロッ
ク図を示している。この加熱蒸気制御弁Ｈ１０は、出力
制御信号受信部１７、出力−加熱蒸気圧力変換部１８、
加熱蒸気圧力信号受信部１９、加熱蒸気圧力比較部２０
よシ栴成されている。そして、出力制御装置１２よりの
出力制御信号は出力制御信号受信部１７で受信されター
ビン出力信号となる。次に出力−加熱蒸気圧力変換部１
８で予め定められた関数によりタービン出力に見合った
加熱蒸気圧力要求信号に変換される。

−力、加熱蒸気制御弁８出口側の圧力は、加熱蒸気圧力
検出器１６にて検出され、その圧力信号が加熱蒸気圧力
信号受信部１９で受信される。そして、ここで実加熱蒸
気圧力信号となり加熱蒸気圧力比較部２０で前記加熱蒸
気圧力要求信号と比較され、その偏差イラ号によシ加熱
蒸気制御弁８の１閉制御がなされる。即ち、この方式で
は、タービンの出力制御信号により加熱蒸気流量の目標
値を加熱蒸気制御弁８出口側の圧力として設定し、加熱
蒸気制御弁８の出口側圧力をフィードバックして該加熱
蒸気制御弁８の開度を制御していることになる。

また−力、タービンの出力制御１１１１は％第５図に示
したように、前記出力制御装置１２からの出力制御信号
によ、ＬＹｔ気加減弁制御装置１３を介して蒸気加減弁
２を調整し蒸気流量を制御することによシ行われる。

例えば、出力上昇時には、出力制御（ｆｊ号を上げて蒸
気加減弁２を１方向に動作させ、蒸気流量を増せば、こ
れに伴ない高圧タービン排気流ｂ１も増す。従って再熱
器４の加熱蒸気流量が一定であると、再熱蒸気温変位低
下する。しかしながら低圧タービン入口構造部塩度は容
易に（は下がらないから、蒸気と構造物の温度差が大き
くなり過大な熱応力が発生する。

しかし、本発明による再熱器制御装置においては、出力
上昇の為に出力制御信号を増加させると、それと同時に
加熱蒸気制御弁８の一度を増し、加熱蒸気流量を増加さ
せで、再熱蒸気温度と構造物の温度差を最小とする。従
って従来の制御系がフィードバックでおる為に存在した
制御の遅れはｔｌとんどなく、過大な熱応力も発生しな
い。

以上のように本実施例によれば、タービン出力制御信号
によυ加熱蒸気無制御を行なう為、制御上の遅れは＃１
とんどなく、再熱蒸気と低圧タービンや再熱器等の機器
との源糺差を最ｌ」・とじ、過大な熱応力の発生を皆無
とすることかできる。

次に出力制御に懺１２及び蒸気加減弁制御装置１３の内
部ロジックの一例を第７図に示す。出力制御装置１２は
、タービンの実出力と般定出カとを比軟うる比較器２１
．出力偏差にょシゐ（気加減弁制御装置１３へ蒸気加減
弁流を髪求信号を出力する関数宛生貼２２よシ成ってい
る。また、蒸気加減弁制御装置、１３は、蒸気加減弁流
１袈求伯号をに気力ＩＩ減弁、開匿後釆（Ａ号に変換す
る閥釘妬生器２３、蒸気加減弁一度太求信号と実開度と
會比較する比較器２４よシ成っている。

とのＭでは、出力制御信号として図中おの位負の蒸気加
減弁流ｔｈｔ要求伯七を使用しているが、これに代えて
、図中Ａの位置の設に出カ祉たはＣの位置のｋ）気加減
弁して」度教水化号な使用しても前述と同じ効果が得ら
れる。

〔５ｂ明の効果〕 以上簡明したように、本発明によれば、再熱器への加熱
蒸気量を出力制御装置からの出力制御信号により制御す
るようにしたので、制御遅れがなく、かつ再熱蒸気と再
熱器や低圧タービン等の機器との温度差を最小にし、過
大な熱応力の発生を皆無にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし抛４図は従来技術の一例を示すル子カター
ビン系統図、抛５図ないし第７図は本発明の一実施例を
示し、第５図は本発明による再熱器制御装置を備えた原
子力ターヒン系統図、第６図は加熱蒸気制御装置の内部
ロジックの一例を示す制御ブロック図、氾７図は出力制
御装置及び蒸気加減弁制御装置の内部ロジックの一例を
示す制御ブロック図である。 １・・・原子炉、２・・・蒸気加減弁、３・・・高圧タ
ービン、４・・・再熱器、訃・・低圧タービン、８・・
・加熱蒸気制御弁、１０・・・加熱蒸気制御装置、１２
・・・出力制御装置、１３・・・蒸気加減弁制御装置、
１６・・・加熱蒸気圧力検出器、１７・・・出力制御信
号受信部、１８・・・出力−加熱蒸気圧力変換部、１９
・・・加熱蒸気圧力信号受信部、２０・・・加熱蒸気圧
力比較部、２１゜２４・・・比較器、２２．２３・・・
関数発生器。 代理人　弁理士　秋本正実 弔２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気源、該蒸気源からの主蒸気の持つ熱エネルギを
   回転エネルギに変換する高圧タービン、主蒸気流量を調
   整する蒸気加減弁、高圧タービン入口蒸気の一部を加熱
   源として高圧タービン排気を再熱する再熱器、再熱した
   蒸気の熱エネルギを回転エネルギに変換する低圧タービ
   ン、再熱器の加熱蒸気量を加減する加熱蒸気制御弁、蒸
   気加減弁の開度を調整しタービン出力を制御する出力制
   御装置、加熱蒸気制御弁の開度を制御し加熱蒸気量を加
   減する加熱蒸気制御装置を備えて成る蒸気タービンにお
   いて、加熱蒸気制御弁出口側の加熱蒸気圧力を検出する
   加熱蒸気圧力検出器を設け、加熱蒸気制御装置において
   出力制御装置よりの出力制御信号を入力しタービン出力
   に見合った加熱蒸気圧力要求信号に変換すると共に、該
   信号と前記加熱蒸気圧力検出器よシの圧力信号とを比較
   し、その偏差信号によシ加熱蒸気制御弁の開閉制御を行
   うよう構成したことを特徴とする蒸気タービン再熱器の
   制御装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、出力制御信号とし
   て設定出力信号を使用することを特徴とする蒸気量・−
   とン再熱器の制御装置。 ３、特許請求の範囲第１項において、出力制御信号とし
   て蒸気加減弁流量要求信号を使用することを勃徴とする
   蒸気タービン再熱器の制御装置。 ４、慣許餉求の範囲第１項において、出力制御信号とし
   て蒸気加減弁の開度要求信号を使用することを％徴とす
   る蒸気タービン再熱器の制御装置。