JPS6139637B2

JPS6139637B2 -

Info

Publication number: JPS6139637B2
Application number: JP50076729A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Shimizu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1975-06-24
Publication date: 1986-09-04
Also published as: JPS521397A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は原子力プラントの給水ポンプ制御装
置に関する。特に、蒸気タービンにより駆動され
る給水ポンプを備えた原子力プラントにおける該
給水ポンプの制御装置に関するものである。

従来の原子力プラントは第１図に示すように、
原子炉１、蒸気タービン３、復水器４、復水ポン
プ１１および給水ポンプ６から構成され、原子炉
１で発生した蒸気は主蒸気管２を経て蒸気タービ
ン３に導入されて仕事をした後に復水器４に導入
されて復水される。この復水は給水管５を経て復
水ポンプ１１に導入して昇圧された後に給水管１
３、給水ポンプ６および給水管１４を経て原子炉
１に給水される。

上記復水ポンプ１１はモータ１２により駆動さ
れ、給水ポンプ６は給水ポンプ用蒸気タービン７
により駆動される。この蒸気タービン７には主蒸
気管２に接続する蒸気管８あるいは蒸気タービン
３に接続する抽気管９を介して蒸気が供給され、
排気は排気管１０を介して復水気４に排出され
る。

復水ポンプ１１としては一般に渦巻ポンプが使
用されているため、蒸気タービン３の出力が減少
しこれに伴つて給水流量も減少した場合、復水ポ
ンプ１１の回転数は一定であるからその吐出圧力
は高くなる。この復水ポンプ１１の吐出流量Ｑと
吐出圧力Ｐの図示すると第２図の曲線Ｂのように
なる。

一方、給水ポンプ６では給水流量の減少に伴つ
て給水管１４を流通する給水の流速は低下するた
め、管路抵抗力は減少し吐出圧力Ｐは低下する。
この給水ポンプ６の吐出流量Ｑと吐出圧力Ｐの関
係を図示すると第２図の曲線Ａのようになる。こ
の曲線ＡとＢ間のハツチング部分は給水ポンプ６
自体の昇圧を示す。

給水ポンプ６は駆動する蒸気タービン７は、そ
の危険速度Ncが通常運転時の回転数の50〜60％
になるように設計されている。危険速度Ncと
は、タービン機器全体の固有振動数等との関係か
ら、この速度においては振動振幅がきわめて大き
くて危険なものであるから、かかる速度でのター
ビン運転は避けなければならない。このような制
限と、蒸気タービン７の制御特性上の問題とによ
り、該タービン７を50％回転以下までの広範囲な
領域で精度よく制御することは困難であ。

この発明は上記欠点を解消し、給水ポンプの流
量が低下した場合、該ポンプ駆動用蒸気タービン
が危険速度に至ることを確実に防ぎ得る制御装置
を提供することを目的とする。

この目的を達成すべく、本発明の給水ポンプ制
御装置は、蒸気タービンにより駆動される給水ポ
ンプの吐出側の主給水管に締切弁を設けると共
に、調整弁を有するバイパス管を該締切弁をバイ
パスするように配設し、該バイパス管は主管路よ
りも流路抵抗を大にし、更に該締切弁より上流側
の主給水管に流量検出器を設置し、かつ、この流
量検出器により検知された給水流量に応じて前記
締切弁と調整弁とを切換え操作する制御装置を備
え、上記制御装置は前記給水ポンプ駆動用蒸気タ
ービンの回転数が低下して危険域に接近したと
き、流路抵抗を増加させるように前記調整弁を制
御して、回転速度が危険速度よりも高い回転数を
保持せしめる機能を有するものとしたことを特徴
とする。

このように構成すると、給水ポンプ駆動用蒸気
タービンの許容最低回転数を設定し、それを下回
らない範囲でのタービン回転が行われるように給
水ポンプの流量を上記各弁を用いて制御できるの
で、該蒸気タービンが危険速度に至ることも防止
でき、かつ低給水流量時でのプラントの運転特性
も向上できる。

以下、第３図〜第５図を参照して、本発明の一
実施例について説明する。

本実施例の概要を説明すれば、この装置は、第
３図に示す如く蒸気タービン７により駆動される
給水ポンプ６を備えた原子力プラントにおける該
給水ポンプ６を制御する装置であつて、給水ポン
プ６の吐出側の主給水管１４に締止弁１５を設け
ると共に、調整弁を有するバイパス管１６を締切
弁１５をバイパスするように配設し、更に第４図
の如く該締切弁１５より上流側の主給水管に流量
検出器２２を設置し、かつこの流量検出器２２に
より検知された給水流量に応じて前記締切弁１５
と調整弁１７とを切換え操作する制御装置（操作
スイツチ２３、流量設定器２６）を備えて成る。

更に詳しく述べれば、本実施例の構成及び作用
は、下記に記すとおりである。

第３図において、給水ポンプ６の吐出側の主給
水管１４には締切弁１５が設けられると共にバイ
パス管１６が並列に接続されている。このバイパ
ス管１６には調整弁１７を直列に介装するととも
にオリフイス１８を直列に配設し、バイパス管１
６の流路抵抗を主管路１４の流路抵抗よりも大な
らしめてある。その他の構造は第１図に示すもの
と同一であるから説明を省略する。

通常の給水流量が多量であるときには、締切弁
１５は開き調整弁１７は閉じられているから、給
水は主給水管１４を経て原子路１に供給される。
給水流量が減少したときには、締切弁１５を閉じ
ると共に調整弁１７を開きバイパス管１６を経て
原子炉１に給水する。

前記締切弁１５および調整弁１７は第４図に示
すように、流量設定器２６に連結された操作スイ
ツチ２３により操作される弁駆動装置２４，２５
にそれぞれ連結されている。操作スイツチ２３は
主給水管１４に設けた流量オリフイス２１の流入
出側の流量を検出する流量検出器２２に接続され
ている。

給水ポンプ６より吐出された給水が流量オリフ
イス２１を流通する際に流量検出器２２により主
給水管１４の流量は検出され、この検出信号によ
り操作スイツチ２３が作動される。この操作スイ
ツチ２３は流量設定器２６によりあらかじめセツ
トされた流量以上の給水が流量オリフイス２１を
流通するときに、締切弁１５を開くと共に調整弁
１７を閉じるように弁駆動装置２４，２５をそれ
ぞれ駆動させる。主給水管１４の給水流量が流量
設定器２６のセツト値以下の場合には、操作スイ
ツチ２３により弁駆動装置２４，２５を介して締
切弁１５が閉じられると共に調整弁１７は開かれ
る。

前記復水ポンプ１１、給水ポンプ６の吐出圧力
Ｐと吐出流量Ｑの関係を図示すると第５図のよう
になる。すなわち復水ポンプ１１の吐出圧力は従
来のもの（第２図）と同一の曲線Ｂのようにな
り、給水ポンプ６の吐出圧力は主給水管１４を経
て給水しているときには、従来のものと同一の破
線Ｃを含む曲線Ａのようになる。しかし給水流量
が減少し、バイパス管１６に切換えた場合には、
調整弁１７とオリフイス１８によりバイパス管の
圧力損失は増加するため、給水ポンプ６の吐出圧
力は実線Ｄを含む曲線Ａのようになる。その実線
Ｄ部分は前記破線Ｃ部分より吐出圧力は高くな
る。このため給水ポンプ６自体の揚程を高くしな
ければならないから回転数は増加する。したがつ
て主給水管よりバイパス管への切換を行う場合の
給水ポンプ６の回転数をその駆動用蒸気タービン
７の許容最低回転数にセツトしておけば、プラン
トを前記蒸気タービン７の危険速度以上の回転数
により自動的に精度よく制御することできる。

第６図は、第５図を別の表現で表わしたもの
で、横軸に給水流量Ｑをとり、たて軸にポンプ揚
程Ｈをとつて両者の関係を示したグラフである。
N₁，N₂，N₃は回転数を示している。ポンプは給
水系統の圧力損失によつて決まるシステムヘツド
曲線Ｓに沿つて運転されることになるが、流量が
Q₁の時に必要な回転数はN₁となる。給水流量Ｑ
が少なくなると、回転数Ｎも低くなり、蒸気ター
ビンの危険速度（通常、最大回転数の50〜60％回
転数）Ncと一致した時、給水流量Qcとなる。こ
のような状態では蒸気タービン回転数は軸の危険
速度Ncと一致した運転となり危険であるため避
けられねばならない。このため許容最低回転数
Nmpinが設定される必要があるのであつて、こ
の時の流量はQminとなる。第４図において給水
流量が減少して、給水流量計２１で検出された流
量がQminに達した時、流量設定器２６により操
作スイツチ２３を介して弁駆動装置２４，２５を
操作し、締切弁１５、調整弁１７を制御して、シ
ステムヘツドを上昇させる。

システムヘツドを上昇させれば（即ち、第６図
においてＸ座標値が同一であつてもＹ座標値が増
えると）回転数の低下が防止される。その理由に
ついて更に詳述する。

第６図のカーブＳは、第４図に示した主給水管
１４のシステムヘツドを表わしており、主給水管
１４を使用しているときＱ（流量）とＨ（ヘツ
ド）との関係は、このカーブＳによつて決せられ
る。

カーブS′は、第４図に示したバイパス管１６の
システムヘツドを示す。該バイパス管１６はオリ
フイス１８を設けて流路抵抗を大きくしてあるの
で、前記のカーブＳをＹ軸方向に上方へ平行移動
させた形に類似する。

調整弁１７を絞りこむと、上記のカーブS′は更
にS″，S″の如く上方に平行移動する。

いま、給水流量が減少してQminに接近する
と、Ｑ−Ｈの平衡点は矢印イの如くカーブＳに沿
つて左方に移動し、回転数がNminに近づく。

Nminに達すると、第４図に示した自動切替機
能により、主給水管１５からバイパス管１６に切
替えられる。このとき、給水流量が同一
（Qmin）で、平行点は、点ロから点ハへ、即ちカ
ーブＳ上からカーブS′上に移動し、回転数は
NminからNmに上昇して危険回転数Noから遠ざ
かる。

更に流量が低下すると、平衡点は点ハからカー
ブS′に沿つて左方に動き、再び危険回転数Ncに
接近する。このとき、回転数がNminに達すると
調整弁１７が自動的に絞り込まれ、システムヘツ
ドカーブはS′からS″へ、更にＳへと順次に変
化し、これに伴つて回転数はNminよりも低下し
ないように自動的に制御される（詳しくは、バイ
パス管路１６の流路抵抗を増加させる方向に調整
弁１７を自動制御して、回転数をNmin以上に保
つ）。

このようにして、Qmin以下の給水量範囲にお
いてはバイパスラインに切り替え、該バイパスラ
イン１６に設けた調整弁１７によつてシステムヘ
ツドを制御し、常に、タービン回転数を危険速度
よりも高い領域で運転することができる。

上述の如く、本発明の原子力プラントにおける
給水ポンプ制御装置は、該給水ポンプの流量を検
出し、これに基づいて締切弁やこれをバイパスす
る調整弁を切換制御して、該給水ポンプを駆動す
る蒸気タービンの速度を危険速度に至らない範囲
で制御でき、給水流量の小さい状態における給水
ポンプ駆動タービンの安全を確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子力プラントの系統図、第２
図は説明用図、第３図は本発明の原子力プラント
の一実施例を示す系統図、第４図はその弁の制御
系統図、第５図は説明用図である。第６図は第５
図を別の表現で表わした該実施例の特性を説明す
るグラフである。１……原子炉、６……給水ポンプ、７……（給
水ポンプの駆動用）蒸気タービン、１４……主給
水管、１５……締切弁、１６……バイパス弁、１
７……調整弁、２２……流量検出器、２３……制
御装置（操作スイツチ）、２６……制御装置（流
量設定器）、Ｓ……主給水管のシステムヘツドを
表わすカーブ、S′，S″，Ｓ……バイパス管の
システムヘツドを表わすカーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

１蒸気タービンにより駆動される給水ポンプを
備えた原子力プラントにおける該給水ポンプの制
御装置において、前記給水ポンプの吐出側の主給
水管に締切弁を設けると共に、調整弁を有するバ
イパス管を該締切弁をバイパスするように配設
し、上記のバイパス管は主給水管よりも流路抵抗
の大なるものとし、更に該締切弁より上流側の主
給水管に流量検出器を設置し、かつ、この流量検
出器により検知された給水流量に応じて前記締切
弁と調整弁とを切換え操作する制御装置を備え、
上記制御装置は、前記給水ポンプ駆動用蒸気ター
ビンの回転数が低下して危険域に接近したとき、
流路抵抗を増加させるように前記調整弁を制御し
て、上記回転数を危険速度よりも高い回転数に保
持せしめる機能を有するものとしたことを特徴と
する原子力プラントの給水ポンプ制御装置。