JPS62189385A - ポンプ運転台数の制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、発電プラントにおける復水給水系ポンプの運
転制御に係り、特に原子炉給水ポンプの予備機を１台化
した場合の給水ポンプ駆動タービンの危険回転数での運
転を防止するのに好適な。

ポンプ運転台数の制御装置に関する。

［従来接衝〕 発電プラントにおいて、タービン駆動原子炉給水ポンプ
（以下Ｔ−ＲＦＰと略す）の予備機として、電動機駆動
原子炉給水ポンプ（以下Ｍ　−ＲＦＥと略す）を１台の
み設置した場合には、プラント起動時のＭ−ＲＦＰＩ台
運転時は予備機がなく故障によりトリップした場合は全
給水喪失となる。

原子炉出力がある程度高い段Ｖδで全給水喪失が生じる
と、原子炉水位の低下景が大きく非常用系の原子炉炉心
スプレー系が作動してしまうという問題が有る。この対
策として、原子炉出力が小さい段階でＴ−ＲＦＰを運転
投入する事により、Ｔ−ＲＦＰトリップ時は予備機であ
るＭ−ＲＦＩ’が起動し原子炉給水を確保することがで
きる。

以上の様に、Ｍ−ＲＦＰを１台化した場合は。

Ｔ−ＲＦＰの運転範囲が従来は２０％〜２５％負荷以上
であったが、１０％〜１５％負荷以上より運転する必要
があり、給水ポンプ駆動用タービン（以下ＲＦＰ−Ｔと
略す）の危険回転数域での運転が必要となってしまう。

ＲＦＰ−Ｔの危険回転数での運転を回避する装置として
従来有るのは、特告昭５９−３２６７２号に記載のよう
に、Ｔ−ＲＦＰ出口に流量調節弁を設置して制御する方
法がある。この方法はＲＦＰ−Ｔ回転数を危険回転数以
上に保持し、流量調節弁により原子炉給水流量を制御す
ることによって低負荷でのＴ−ＲＦＰ運転を可能にして
いるといえる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし本方法では、流ｆ調節弁、及び制御装置が必要で
あり、ＲＦＰ−Ｔ回転数制御と流量調節弁開度制御を行
う必要があり複雑な制御方法となってしまうこと、流量
調節弁の圧力損失分だけＴ−ＲＦＰｍ程及びＲＦＰ−Ｔ
軸動力を高くする必要が有ること、ＲＦＰ−７１１１１
動力増大によりプラント出力が低下してしまうこと、流
量調節弁制御と、ＲＦＰ−Ｔ回転数制御を切替え時に給
水流量の変動による原子炉水位動があること、及び設備
として高価なものとなってしまうことが配慮されていな
かった。

本発明の目的は、発電プラント復水船水系において、原
子炉給水ポンプの予備機を１台化した場合において、プ
ラント低負荷時の原子炉給水ポンプ駆動用タービンの危
険回転数運転を防止し、給水ポンプ及びタービンの健全
性を確保し、又、原子炉水位変動量を／ｈさくして、原
子炉給水ポンプ予備機の１台化を可能とする、ポンプ運
転台数の制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

従来の復水給水系統において、原子炉に冷却水を供給す
る原子炉給水ポンプは、約５０％容量のタービン駆動原
子炉給水ポンプ（以下Ｔ−Ｉ（ＦＰと略す）２台を約２
５％容量の予備の電動機駆動原子炉給水ポンプ（以下Ｍ
−ＲＦＰと略す）２台によって構成されていた。Ｍ−Ｒ
ＦＰはプラント起動、停止時の低負荷時に１台運転し１
台は待機秋期にあり、運転中のＭ−ＲＦＰが故障により
トリップした場合は待機中のＭ−ＲＦＰが急速に起動し
原子炉への給水を確保していた。これは、Ｔ−ＲＦＰは
タービン（以下ＲＦＰ−Ｔと略す）によって駆動される
が、プラントが低負荷時は原子炉給水流量も小さくＴ−
ＲＦＰを運転すると危険回転数で運転され、ＲＦＰ−Ｔ
の振動による損傷が有り運転できないからである。

よってＲＦＰ−Ｔを危険回転数で運転する事を防止して
プラント低負時も運転可能なものとすれば、原子炉水位
の異常低下を防止できるので、Ｍ−ＲＦＰを１台とする
ことができる。

ＲＦＰ−Ｔの危険回転数運転を防止する方法として、特
告昭５９−３２６７２があるが、これは、Ｔ−ＲＦＰ出
口に流量調節弁と、その制御装置を設置するものである
が、使用法として、プラント低負荷時で給水流量が小さ
い場合は、ＲＦＰ−Ｔの回転数を、危険回転数以上に固
定しておき、出口の流量調節弁によって原子炉給水流量
を制御し、プラント負荷が上昇し給水流量が増大し、Ｒ
ＦＰ−Ｔの危険回転数以上の運転が可能になれば、流元
関節弁のｇ１１度を全開近くで固定し、ＲＦＰ−Ｔの回
転数を制御し、給水流量を制御するものである。

しかしながら、この方法では以下に示すデメリットが有
る。

（１）Ｔ−ＲＦＰの制御として１回転数制御の他に、流
量調節弁及び流量制御装置を設置して流量制御も行う為
に、制御が複雑となってしまう。

（２）Ｔ−ＲＦＰ出口に流量調節弁を設置するので。

圧力損失があり、、ｍ子炉ら給水する為にＴ−ＲＦＰの
揚程を大きくする必要があると共に。

ＲＦ　Ｐ　−’［’の軸動力も大きくする必要がある。

さらに、ＲＦＰ−Ｔの軸動力が増大する。よってＲＦＰ
−Ｔを駆動する主タービン油気蒸気云が増大するので、
発電機の出力が約１００ＫＷ減少してしまうにれは相当
建設費に換算すると杓子万円の損失になる。

（３）流景調節弁及び制御装置が必要であるので、設置
として、約１〜２億円を必要とし高価なものとなってし
まう。

本発明においては、Ｔ−ＲＦＰ出口に流Ｍ調節弁を設置
しなくても、ＲＦＰ−Ｔの危険回転数運転を防止可能で
ある。この防止法の概要を以下に示す。

復水給水系は、原子炉給水ポンプの上流に、約５０％容
量の低圧復水ポンプ３台と、約５０％容量の高圧復水ポ
ンプ３台を設置しており、３ｆｆｉ常は２台ｉｔであり
１台は予備機として待機している。

原子炉への給水は、復水器を出て、低圧復水ポンプによ
って昇圧されて高圧復水ポンプで更に昇圧され原子炉給
水ポンプで原子炉に給水される。

ポンプの運転台数は、ポンプの性能を確保する事及び、
吸込圧力の低下によるキャビテーション発生によりポン
プが損傷する事を防止する目的で上流側ポンプ運転台数
は下流側ポンプ運転台数以上となる様な運転法及びイン
ターロックとしている。

例えば、通常運転中は低圧復水ポンプ２台、高圧復水２
台、Ｔ−ＲＦＰが２台それぞれ運転しているが、低圧復
水ポンプが１台故障によりトリップすると、高圧復水ポ
ンプ及びＴ−ＲＦＰの吸込圧力が低下１キヤビテーシヨ
ンを発生するので。

この場合、高圧復水ポンプ１台とＴ−ＲＦＰＩ台を強制
的に停止し下流側ポンプ運転台数が大きくならない様に
し、下流側ポンプの吸込圧力の低下を防止するインター
ロックを使用している。ここで、低圧復水ポンプの予備
機が起動すれば、高圧復水ポンプの予備機及び、Ｍ−Ｒ
ＦＰが起動していた。

上流側ポンプ運転台数によって下流側ポンプ運転台数が
問題となるのは給水流量が多く、圧力損失が大きくなる
事により吸込圧力が低下するプラント高負荷時である。

しかし従来の方法では、上流景運転台数を常時多くする
インターロックを採用しているので、プラント起動・停
止時の給水流量が、小さい時でも、上流側ポンプ運転台
数が多く必要であり、Ｔ−ＲＦＰの吸込圧力が必要以上
に高くなり、ＲＦＰ−Ｔは危険回転数での低回転運転が
必となり、Ｔ−ＲＦＰ、ＲＦＰ−Ｔの損傷の問題があっ
た。

Ｍ−ＲＦＰＩ台化する場合は、プラント起動停止時には
Ｍ−ＲＦＰＩ台運転となり、故障によりトリップが生じ
た場合は、全給水喪失となり原子炉水位が異常に低下し
てしまう、よって原子炉出力が低く、給水流量が小さい
段階で、Ｔ−ＲＦＰを運転可能にし、Ｍ−ＲＦＰを予備
機として待機させる事ができれば、Ｍ−ＲＦＰの１台化
は可能となる。

従来の復水給水系ポンプ運転台数の制御方法では、Ｍ−
ＲＦＰによってプラント起動し、Ｔ−ＲＦＰを投入する
段階では、給水ポンプが２台となるので、上流の低圧復
水ポンプ、高圧復水ポンプもそれぞれ２台運転する必要
があった。この為、Ｔ−ＲＦＰ吸込圧力が必要以上に高
くなり、ＲＦＰ−Ｔの運転に必要な回転数が小さくなり
危険回転数で運転されてしまう。

本発明においては、復水給水系のポンプ運転台数を、プ
ラント負荷によって制御し、プラント起動時の低負荷時
は給水流量が小さいので、Ｔ−ＲＦＰ上流の低圧復水ポ
ンプ、高圧復水ポンプをそれぞれ１台運転となる様制御
し、Ｔ−ＲＦＰ吸込圧力を適正にし、ＲＦＰ−Ｔ回転数
を高くできる様にして危険回転数運転を防止し、制御装
置及び設備をＳ素にして、Ｍ−ＲＦＰを１台とする事を
可能にするものである。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を第１図により説明する。

まず流体の流れを説明する。

原子炉１によって発生した蒸気は高圧タービン２に入り
、その排気は低圧タービン３に流入し、タービンを駆動
する。タービン排気蒸気は復水器４によって凝縮され復
水となる。復水器４で凝縮した復水は低圧復水ポンプ５
で昇圧され、復水濾過装［６、復水脱塩装置７で浄化処
理された後、高圧復水ポンプ８しこ送られる。高圧復水
ポンプ８で更に昇圧され、低圧給水加熱器９で、低圧タ
ービン３の抽気蒸気により！ｊ１．温され、タービン駆
動給水ポンプ１０、電動機駆動給水ポンプ１１によって
昇圧され原子炉１に給水される。

タービン駆動給水ポンプ１０は、原子炉１発生蒸気又は
高圧タービン２排気蒸気によって駆動する給水ポンプ駆
動タービン２１によって駆動される。電動機駆動給水ポ
ンプ１１は、電動機２２によって駆動される。プラント
起動・停止時は電動機駆動給水ポンプ１１の１台で給水
し、低負荷時はタービン駆動給水ポンプ１０１台で給水
し、高負荷時はタービン駆動給水ポンプ１０２台で給水
する。

次に制御方法の一実施例について説明する。

原子炉１への給水流量の制御は図示しない給水流量制御
装置によって、ｆｆｉ動機駆動給水ポンプ１ユを運転す
る場合は給水流景調節弁２０の開度を制御して行い、タ
ービン駆動給水ポンプ１０を運転する場合は給水ポンプ
駆動タービン２１の回転数を制御して行う。

復水給水系ポンプ運転台数の制御は、切替装置１４によ
って、プラント負荷に相当する信号として給水流量を流
量検出装置１３によって検出、入力しプラント負荷ｌこ
よってポンプ運転台数を指示する。低圧復水ポンプ５の
運転台数を検出装置１８によって検出し、高圧復水ポン
プ８の運転台数を検出装置１６によって検出し、切替装
置１４の信号により、検出袋［１８，１６によって検出
した現状の運転台数と比較し、低圧復水ポンプ５の運転
台数を指示装置１９によって指示し、高圧復水ポンプ８
の運転台数を指示袋ｆｆ１１７によって指示し、タービ
ン駆動給水ポンプ１０及び電動機駆動給水ポンプ１１の
運転台数を指示袋Ｔ１１５によって、それぞれ指示する
。

次に、第２図によりポンプ運転台数の制御方法の一実施
例について説明する。

プラント負荷に相当する信号として給水流量を流址検出
装置１３により検出し切替装置１４に入力する。プラン
ト負荷に相当する信号としては、他に高圧タービン２の
初段後圧力であっても、図示しない発電機出力でもかま
わない。

切替装置１４には、低圧復水ポンプ５及び高圧復水ポン
プ８がそれぞれ１台運転で、タービン駆動給水ポンプ１
０及び電動機駆動給水ポンプ１１が２台以上運転しても
、吸込圧力が充分高く、ポンプに損傷を及ぼさない負荷
として２５％負荷相当信号を設定しである。プラント負
荷が２５％以下の場合には、低圧復水ポンプ５（第２＠
ではＬＰＣＰと略す）及び、■反復水ポンプ８（第２図
ではＨＰＣＰと略す）の運転台数を指示装置１９．１７
によって１台運転とし、タービン駆動給水ポンプ１０運
転時の吸込圧力が必要以上に高くなる事こ防止して、給
水ポンプ駆動タービンの危険回転数運転を防止する。

プラント負荷２５％以上の場合には、逆に、給水ポンプ
駆動タービン２１の回転数は高くなり危険回転数運転の
問題はなくなるが、タービン駆動給水ポンプ１０及び電
動機駆動給水ポンプ１１の吸込圧力を高く保つ為に、検
出袋ｖ！１．１８によって低圧復水ポンプ５の運転台数
が１台以下の場合は、指示袋ｆｌ！１７により高圧復水
ポンプ８の運転台数を１台以下とし、指示装置Ｉ！１５
により給水ポンプ（第２図ではＲＦＰと略す）の運転台
数を指示袋ｗ１１５により１台以下とする。

次に本発明における、給水ポンプ駆動タービン１０の危
険回転数運転の防止と、タービン駆動給水ポンプ１０及
び電動機駆動給水ポンプ１］の吸込圧力の確保について
説明する。

第３図により給水ポンプ駆動タービン１０の危険回転数
運転の防止について説明する。

第３図は、低圧復水ポンプ５、高圧復水ポンプ８がそれ
ぞれ、１台運転の場合と、２台運転の場合のシステムヘ
ッド曲線と、タービン駆動給水ポンプ１０が１台運転と
、２台運転の場合で、給水ポンプ駆動タービン２１が危
険回転数で運転される場合の揚程曲線を示す。ここで、
タービン駆動給水ポンプ１０は、システムヘッド曲線と
、揚程曲線の交点で運転される。

プラン１−起動時、電動機駆動給水ポンプ１１を運転し
、プラント出口１０％からタービン駆動給水ポンプ１０
を１台運転投入するが、徒来の電動制御法では、この時
、給水ポンプ退転台数が電動機駆動給水ポンプ１１と、
タービン駆動給水ポンプ１０の２台の運転になるので、
低圧復水ポンプ５及び直圧復水ポンプ９をそれぞれ２台
運転する必要があったので、給水ポンプｒｇ、！ＰＩＩ
タービン２１の回転数は危険回転数を下回って運転され
る。よって負荷上昇により、給水ポンプ駆動タービン２
１の回転数は約１８％プラント負荷で危険回転数運転を
される事になってしまい、振動による損傷が発生してし
まったが、本発明では、２５％プラント負荷以下では低
圧復水ポンプ５及び高圧復水ポンプ８はそれぞれ１台運
転に制御されるので。

給水ポンプ駆動タービン２１の回転数は當に、危険回転
数以上に有り機器損傷を防止可能となる。

第４図によりタービン駆動給水ポンプ１０及び、Ｗｉｔ
ｌ＋機駆動給水ポンプ２２の吸込圧力確保について説明
する。

第４図は、プラント負荷に対する。低圧復水ポンプ５及
び高圧復水ポンプ８がそれぞれ１台運転時のタービン駆
動給水ポンプ１０と電動機駆動給水ポンプ１１の吸込圧
力の変化を示している。

タービン駆動給水ポンプ１０及び？Ｉｌｔ動Ｖ＆駆動給
水ポンプ１１の必要吸込圧力３０ａｔｙに対して。

プラント負荷２５％以下では３０ａｔｙ以上あり低圧復
水ポンプ５及び高圧復水ポンプ８はそれぞれ１台運転で
あっても間頭ない。又２プラン［−負荷２５％以上では
、低圧復水ポンプ５及び高圧復水ポンプ８は２台運転す
るので吸込圧力は高く保たれる。よって吸込圧力の低下
によるキャビテーション発生によるポンプの損傷は防止
可能となる９・本発明によるポンプ運転台数の制御方法
の他の実施例を第５，６図によって説明する。

第５図はプラント設備と制御設備の初成を示す。

流体の流れ及び機能は１１図に示す実施例と同一である
が、タービン駆動給水ポンプ１０と電動機駆動給水ポン
プ１１の入口に圧力検出装［２３をＭＵしている事を特
徴としている。

切替装置１４への入力信号は圧力検出装置２３よりの給
水ポンプ吸込圧力として３０ａｔｙを設定している。

第６図により制御方法を説明する。

圧力検出装置２３で検出したタービン駆動給水ポンプ１
０及び電動機駆動給水ポンプ１１の入口圧力が３０ａｔ
ｙ以下か以上かを切替装置１４によって判定する９判定
後の復水船水系ポンプの運転台数の制御は、第２図に示
す実施例と同一である。

このような実施例によれば、第１図に示す実施例の効果
をそのまま有すると同時に、給水ポンプ入口圧力によっ
てポンプ運転台数を制御するのでポンプトリップ時等の
過渡時においても速溶性の有る制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば
、プラント負荷によって、復水給水系ポンプ運転台数を
制御可能となるので、給水ポンプ１駆動タービンの危険
回転数での運転を防止可能とすることができ、振動によ
る給水ポンプ及び駆動タービンの損傷を防止できるよう
になる。更に、給水ポンプ吸込圧力の確保が可能である
のでポンプのキャビテーション発生による損傷を防止で
きるという効果を奏する。

純であり、高価な設備を必要としない効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の系統図、第２図は本発明実施例
の制御ロジック図、第３図は給水ポンプ運転特性のグラ
フ、第４図は給水ポンプ入口圧力のグラフ、第５図は他
の実施例の系統図、第６図は他の実施例の制御ロジック
図を示す。 １・・・原子炉、２・・・高圧タービン、３・・・低圧
タービン、４・・・復水器、５・・・低圧復水ポンプ、
６・・・復水濾過装置、７・・・復水脱塩装置、８・・
・高圧和水ポンプ、９・・・低圧給水加熱器、１０・・
・タービン駆動給水ポンプ、１１・・・電動機駆動給水
ポンプ、１２・・・高圧給水加熱器、１３・・・流派検
出装置、１４・・・切Ｖ装置、１５，１．７．１９・・
・指示装置、１８゜１６・・・検出装置、２０・・・流
景調節弁、２１・・・給水ポンプ即動タービン、２２・
・・電動機、２３・・・圧力検出装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数台を並列に設置した低圧の復水ポンプと、その
   下流に複数台を並列に設置した高圧の復水ポンプと、そ
   の下流に複数台のタービン駆動の給水ポンプおよび１台
   の電動機駆動の給水ポンプを並列に設置した発電プラン
   トにおいて、プラント負荷の低下および給水ポンプ吸込
   圧力の増大の少なくともいずれか一方を検出する手段と
   、この検出手段によつて低圧の復水ポンプおよび高圧の
   復水ポンプの運転台数を少なく制御する制御手段を備え
   たことを特徴とするポンプ運転台数の制御装置。 ２、複数台を並列に設置した低圧の復水ポンプと、その
   下流に複数台を並列に設置した高圧の復水ポンプと、そ
   の下流に複数台のタービン駆動の給水ポンプおよび１台
   の電動機駆動の給水ポンプを並列に設置した発電プラン
   トにおいて、プラント負荷の増大および給水ポンプ吸込
   圧力の増大の少なくともいずれか一方を検出する手段と
   、この検出手段によつて高圧の復水ポンプおよび給水ポ
   ンプの運転台数を多く制御する制御手段を備えたことを
   特徴とするポンプ運転台数の制御装置。