JPS61205306A - タ−ビン制御装置 - 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］ 本発明は原子力発電所等におけるタービン制御装置に関
する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 第３図に原子力発電所のタービン制御系統図の一例を示
す。原子炉１から発生した蒸気は、主蒸気止め弁２と蒸
気加減弁（以下ＣＶと略称する）３を通してタービン４
に流入し、仕事を終えた蒸気は復水器５に排気される。

一方、主蒸気止め弁２の手前からタービンバイパス弁（
以下ＴＢＶと略称する）６を通して復水器５に落とす蒸
気ラインが設けられる。

そして、この制御系統図において、常時は主蒸気止め弁
２を全開にしてＣＶ３とＴＢＶ６の弁開度を調節してタ
ービン入口蒸気圧力制御とタービン速度制御が行なわれ
るが、これらの制御のための実圧力と実速度を検出する
ために、主蒸気止め弁２の前には圧力検出器７が、ター
ビン軸には速度検出器８が取り付けられる。

第４図に従来のタービン制御装置を示す。タービンの速
度制御を行なうため、速度設定器９によって設定された
速度設定値ｖ１と、実速度ｖ２は加算器１０に入力され
、得られる速度誤差ｖ３は係数ｆｉｌｌに入力される。

この係数器１１は速度誤差値に対しでどのぐらいの割合
でＣｖ開度を変化させるかを決めるもので、一般に速度
調定率と呼ばれている。

そして係数器１１の出力ｖ４は速度制御指令値として低
値選択器１２に入力される。

一方、圧力設定器１３によって設定された圧力設定値ｖ
５と実圧力ｖ６は加算器１４に入力され、得れらる圧力
誤差ｖ７は位相補償器１５に入力される。この位相補償
器１５は圧力制御を安定に行なうためと、圧力誤差に対
してどのぐらいの割合でｃｖ開度を変化させるかを決め
るためのものである。そして、゛位相補償器１５の出力
ｖ日は圧力制御指令値として低値選択器１２に入力され
る。

低値選択器１２は１両者の入力値のうち低い方の信号を
選択してＣｖ開度指令値ｖ９とし、この信号によりＣＶ
３の開度調節が行なわれる。

また、圧力指令値ｖ６とＣｖ開度指令値ｖ９は、加算器
１６に入力されて両者の差ＶＩＯが係数器１７に入力さ
れる。この係数器１７はＴＢＶ６に流し得る蒸気容量に
よって決定される。すなわち、主蒸気止め弁２とＣＶ３
は原子炉から発生する定格蒸気流量まで流すことができ
るが、ＴＢＶ６は定格蒸気流量の数１０％（一般には２
５％）までしか流せないような設計になっている。この
ため、この係数器１７によってＣＶ３とＴＢＶ６の容量
比の係数を乗じている。すなわちｃｖ容量を１００％と
してＴＢＶが２５％の場合にはこの係数器はｇ＝４と設
定される。そして係数器１７の出力ＶｌｌはＴＢＶ開度
指令値となってこの信号によりＴＢＶ６の開度調節が行
なわれる。

以上のタービン制御装置において、発電機が系統に併入
されて系統と同期運転を行なっている場合には、圧力制
御指令値Ｖ＠よりも速度制御指令値ｖ４をわずか高くな
るように速度設定器９を設定して圧力制御指令値ｖ８を
Ｃｖ開度指令値Ｖｓとしてタービンが原子炉に追従する
制御が行なわれる。すなわち、原子炉の再循環流量又は
制御棒位置を制御して原子炉の発生蒸気流量を変えると
、タービン入口蒸気圧力が変化するので、この圧力値を
圧力制御機能によって圧力を一定にするようにＣＶ３を
調節する。これにより、タービンには、原子炉で発生し
た蒸気量をそのまま流入させることになり、タービン出
力が制御される。したがって、このような圧力制御運転
ではｖ８とｖ３が等しい状態であるため、ＴＢＶ開度指
令値ＶＬＩは零でＴＢＶ６は全閉となっている。

第５図に実速度に対する各部の動作特性を示す。

実速度がｖ２−１のときには速度制御指令値はｖ４−１
で圧力制御指令値Ｖｓ−ｚよりも大きいので圧力制御運
転を行なっている。そして、実速度がｖ２−２まで上昇
したときに、速度制御指令値は、Ｖ４−２で圧力制御指
令値ｖ８−１と等しいので、Ｃｖ開度指令値ｖ３は一定
のまま変化しない、しかしさらに実速度が上昇すると速
度制御指令値Ｖ４の方が圧力制御指令値ｖ８よりも低く
なるためにこの時点から速度制御運転となってＣｖ開度
指令値が実速度に比例して減少し始める。

同時にＴＢＶ開度指令値が開き始めるので、原子炉から
発生した蒸気流量と、ＣＶ３とＴＢＶ６に流れる蒸気流
量の総和とが等しく、タービン入口蒸気圧力には変化が
生じない、従って、圧力制御指令値ｖ８は一定のままで
ある。

そしてさらに実速度が上昇してｖ２−３に達するとＴＢ
Ｖ開度指令値が全開となる。さらに実速度が上昇すると
ＣＶ３はさらに閉め方向に変化するがＴＢＶ６はすでに
全開となっているので、原子炉から発生した蒸気流量を
放出する手段がなくなる。このため、タービン入口蒸気
圧力が急上昇し、圧力制御指令値ｖ８も急上昇して蒸気
圧力高により原子炉がスクラムに至る。

この挙動は、送電線事故や揚水発電機トリップ等の負荷
脱落により系統周波数が上昇し、送電線再閉路するまで
の一時的な周波数上昇においても、この系統に接続され
ている原子力発電所の原子炉がスクラムとなり、大きな
電源脱落に発展する。

特に、原子力発電所においては、一旦電源が脱落すると
、他の発電設備に比べて再び電源を立ち上げるまで長時
間を要する。

従って、近年の原子力発電量の締める割合が増大する中
で、上述のように一時的な負荷動揺にょって電源が喪失
することは、極めて大きな問題となる。一方、これをさ
けるためにＴＢＶ６に流し得る蒸気容量を原子炉の定格
蒸気流量と等しくする方法が考えられるが、これらの設
備を設けるためには巨額な費用が必要となる。

［発明の目的］ 本発明は、ＴＢＶが全開を越えるような実速度の異常上
昇が生じたときにも、タービン発電機及び発電所内の設
備が許容し得る周波数までは、発電所を停止させないよ
うにすることにより、発電所を安全かつ効率良く運転で
きるタービン制御装置を提供することを目的とする。

［発明の概要］ このため本発明は、タービン実速度に対する速度制御指
令値を非線形とするための関数器を設け。

実速度が上昇してＴＢＶが全開となるまでの速度までは
実速度に比例した指令値とし、これ以上の実速度上昇で
は指令値を一定にしてＴＢＶが全開となるＣ■開度を一
定に保つことによりタービン入口蒸気圧力を一定に保つ
。そして、さらにタービン速度が上昇してタービン発電
機及び発電所内の設備が許容し得る値を越えたときには
再び実速度に比例してＣｖを閉め機器保護を優先させる
ように制御することを特徴としている。

［発明の実施例］ 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係るタービン制御装置の構
成図を示したものである。図中、耐述した第４図と同一
符号は同−又は相当部分を示し。

第４図の構成と異なる点は、速度設定器９の速度設定値
ｖ１と実速度ｖ２の速度誤差ｖ３を算出する加算器１０
の後に関数器１８を設けて、この関数器１８の出力を速
度制御指令値ｖ４として低値選択器１２へ入力している
点である。

この構成で、第２図に示すように、実速度ｖ２が上昇す
ると、速度制御指令値ｖ４が減少し始め、実速度ｖ２−
２で速度制御指令値ｖ４−２と圧力制御指令値ｖ８−１
が等しくなる。さらに実速度が上昇すると。

速度制御指令値が圧力制御指令値よりも低くなるので、
Ｃｖ開度指令値ｖ９が閉まり始め、同時にＴＢＶ開度指
令値Ｖｌｌが開き始めるので、タービン入口蒸気圧力は
一定のままである。さらに実速度が上昇してｖ２−３に
達すると、ＴＢＶ開度指令値が全開となる。さらに実速
度が上昇したときには、速度制御指令値は一定のままと
し、Ｃ〜開度指令値をｖ４−３値以下に閉めないように
する。このため、実速度が上昇してもタービン入口蒸気
圧力は一定のままである。

そして、さらに実速度が上昇してタービン発電機又は発
電所内設備の周波数許容限界値防止に達するｖ２−５か
らは、再び速度制御指令値ｖ４を閉め方向に変化させる
。この動作はＣ■開度一定で制御しているときに負荷し
ゃ断等が発生して実速度がさらに上昇したときにタービ
ンが過速度とならないようにするための効果を持つ、Ｃ
ｖ３をこれ以上に閉めることによってタービン入口蒸気
圧力が急上昇して圧力高によって原子炉スクラムとなる
が、Ｃｖ３は実速度に比例して閉め実速度ｖ２−４でＣ
ｖが全開となる。

このようにして、本実施例では、実速度が異常上昇して
ＴＢＶ６が全開となった後は、タービン発電機及び発電
所内設備が許容し得る上昇値までは。

タービン入口蒸気圧力を一定に保つことができるため、
実速度異常上昇による原子炉スクラムに達するまでの範
囲が拡大され、発電所運用幅が広がる。

一方、タービン発電機及び発電所内設備の許容限界を越
える付近からは、再びＣｖ３を閉めるために、これら機
器への悪影響はない。

このように１本発明によるタービン制御装置は従来の制
御装置に関数器１８を附加するだけで容易に実現するこ
とができるので、原子炉の定格蒸気流量を流し得るよう
なＴＢＶ６や復水器の追加設備が不要となり、多額の設
備投資が不要となる。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、実速度が異常に上昇して
もＴＢＶ全開値以降は暫＜Ｃｖの開度を一定に維持し、
タービン入口蒸気圧力を一定に保つため、一時的な周波
数上昇からのタービン入口蒸気圧力高による無用な運転
停止を回避することができ、発電所を効率良く運用する
ことができるようになる。また、タービン発電機や発電
所内設備の許容限界を越える付近からは、再びＣｖを閉
め始めるため、発電所の安全性は確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るタービン制御装置の構
成図、第２図は第１図のタービン速度特性図、第３図は
一般的なタービン制御系統図、第４図は従来のタービン
制御装置の構成図、第５図は従来のタービン速度特性図
である。 １・・・原子炉、２・・・主蒸気止め弁、３・・・蒸気
加減弁（ＣＶ）、４・・・タービン、５・・・復水器、
６・・・タービンバイパス弁（ＴＢＶ）、７・・・圧力
検出器、８・・・速度検出器、９・・・速度設定器、　
１０，１４，１６・・・加算器、１１．１７・・・係数
器、１２・・・低値選択器、１３・・・圧力設定器、１
５・・・位相補償器、１８・・・関数器。 第１図 第２図 第３図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービン速度とタービン入口蒸気圧力を蒸気加減弁とタ
   ービンバイパス弁によって制御するタービン制御装置に
   おいて、タービン速度の設定値とタービン実速度とのタ
   ービン速度偏差を入力し、タービン速度が上昇してター
   ビンバイパス弁が全開開度に達するまでは、前記タービ
   ン速度偏差の速度上昇分に比例して出力を減少し、前記
   全開開度を越える所定のタービン速度までは出力を一定
   とし、さらにタービン速度が前記所定のタービン速度を
   越えて上昇したときにはタービン速度上昇分に比例して
   再び出力を減少する関数器を設け、速度制御運転時には
   この関数器の出力により前記蒸気加減弁開度を制御する
   ことを特徴とするタービン制御装置。