JPS6248799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、火力、原子力発電プラントに設置さ
れる復水器の循環水系統において、復水器出口水
室圧力に応じて復水器出口バタフライ弁開度を自
動制御する場合の過大開度運転を防止するバタフ
ライ弁の制御装置に関する。

火力、原子力発電プラントの循環水系統は、通
常、サイフオン効果を利用して循環水を流すよう
に設計されているため、系統中に具備される復水
器の据付高さは運転中に系路のサイフオンが切れ
ないように決定されている。しかしながら、発電
所の立地条件によつて復水器が海面から10m以上
の位置に据付けられ、かつ循環水系統の運転水量
を復水器入口と出口の冷却水温度差等の要因によ
り任意に変化せしめるように構成されたプラント
においては、運転中の復水器出口サイフオン高さ
をサイフオン効果を得るに必要な高さ以内に維持
することができなくなる。このため、復水器冷却
水管放水口をダムアツプしてサイフオン高さを維
持する方法や、復水器出口水室圧力に応じて復水
器出口のバタフライ弁に絞り抵抗を与えることに
よりサイフオン高さを維持する方式が採用されて
いる。

これらの方式のうち、前者の方式は系路抵抗に
ダムアツプによる固有損失を付加するものである
から、循環水ポンプの動力損を生じるという不利
がある。一方後者の方式は、系路の運転水量に対
応して変化するサイフオン高さに対応させて復水
器出口バタフライ弁に絞り抵抗を与えることによ
り、サイフオン高さを維持するものであり、前者
の方式より優れている方式である。

しかしながら、後者の方式においては、前記バ
タフライ弁の制御動作によりサイフオン高さを維
持する方式であるため、バタフライ弁が開きすぎ
ると系路のサイフオンが切れてしまい、循環水系
統の安定運転が不可能となるだけでなく、水柱分
離と再結合による水撃現象を誘発し、復水器や配
管、弁に損傷を与えるおそれがある。このバタフ
ライ弁の制御動作によりサイフオン高さを維持す
る方式を、循環水系統を示す第１図と、その水力
勾配曲線を示す第２図により説明する。

第１図において、１は循環水ポンプ、２は復水
器、３はその入口弁、４は出口弁であるバタフラ
イ弁、５は復水器連絡弁、６は復水器の入口水
室、７は復水器の出口水室、８は取水路、９は放
水路であり、通常運転時には、入口弁３とバタフ
ライ弁４を開、連絡弁５を閉とし、循環水ポンプ
１を運転する。循環水ポンプ１により汲み上げら
れる冷却水は、通常、第２図に示す水頭曲線１０
のように、取水路損失１２、復水器入口配管損失
１３、復水器損失１４、サイフオン損失１５、復
水器出口配管損失１６、排水速度損失１７、放水
路損失１８の各損失によりその水頭が減じられ、
放水路９に放出される。循環水系統のサイフオン
高さは復水器出口水室７の高さと内部流体圧力と
の差によつて定まり、サイフオン効果を得るため
の必要サイフオン高さ１９は、一般に水柱で8m
〜9mの負圧以内と考えられている。系路の運転
水量が100％の時の水頭曲線１０においては、運
転サイフオン高さ２０は必要サイフオン高さ１９
よりも小さくなるように設計されているので、サ
イフオン効果が期待できる。しかし、運転水量を
減じた時の水頭曲線１１においては、前記各損失
１２〜１８が小さくなることにより、バタフライ
弁４を絞らないと運転サイフオン高さ２１は必要
サイフオン高さ１９より大きくなり、サイフオン
が切れてしまうため、バタフライ弁４を絞つて絞
り抵抗２２を与え、これによつて必要サイフオン
高さ１９を維持することになる。

しかしながら、バタフライ弁４を制御信号によ
り自動制御させる場合においては、誤動作によつ
てバタフライ弁４の開度が開きすぎになつた際に
必要サイフオン高さ１９を維持できず、出口水室
７でサイフオンが切れてしまい、冷却水中に溶存
されている空気が気泡となつて発生し、系路抵抗
が急激に増加すると共に、系統運転水量が減少す
ることになる。この系路抵抗の増加による循環水
ポンプ１の吐出流量の減少は、ポンプ特性からみ
ると必然的にポンプ吐出圧力を高くすることとな
り、このため復水器出口部の運転サイフオンは必
要サイフオン高さを維持でき、冷却水量は増加す
る。しかしバタフライ弁４の開度が必要サイフオ
ン高さ１９を維持する開度以上に開いているた
め、この時点で再びサイフオンが切れることにな
り、系路の運転がハンチングし、ブラントの安定
運転が不可能となるばかりでなく、水撃現象が発
生する危険も考えられる。

本発明の目的は、循環水系統の任意の運転水量
に対して復水器出口のバタフライ弁の開度を自動
制御する装置において、誤動作によつて系統内に
ハンチング現象や水撃現象が生じることのない構
成の制御装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明においては、
必要サイフオン高さよりさらに負圧域に限界サイ
フオン高さを設定し、バタフライ弁の制御信号と
は独立した制御信号により限界サイフオン高さ以
上にバタフライ弁が開かないようにするようにし
たことを特徴とする。

第３図は本発明の原理を説明する図で、復水器
冷却水量と水頭との関係を示す。曲線３０，３１
は循環水ポンプの吐出量と揚程の特性を示すもの
で、３０は吐出量が大である場合、３１は吐出量
が小である場合である。３２，３３，３４は循環
水系路の冷却水量と損失水頭の関係を示す曲線で
ある。このうち曲線３２は前記バタフライ弁４に
絞り抵抗を与えない場合のシステムヘツド曲線、
曲線３３は第２図に示したように、復水器の出口
水室７におけるサイフオン高さを必要サイフオン
高さ１９に維持するため、前記バタフライ弁４に
絞り抵抗２２を与えたときのシステムヘツド曲線
であり、また曲線３４は前記必要サイフオン高さ
１９よりさらに負圧域に限界サイフオン高さを与
えたときのシステムヘツド曲線である。

第３図において、復水器冷却水量Qaにおける
循環水ポンプ１の運転点は、ポンプ特性曲線３０
と、バタフライ弁４に絞りを与えない場合のシス
テムヘツド曲線３２との交点Ａである。この状態
から、循環水ポンプを制御して冷却水量を減少さ
せると、循環水ポンプ特性曲線は曲線３０から曲
線３１に変化するため、バタフライ弁４に絞り抵
抗を与えないと運転点がB₁に移るが、運転点B₁
は系路の運転サイフオン限界より低い水頭圧であ
るため、サイフオンが切れてしまう。このような
事態の発生を防止するため、本発明においては、
冷却水量に対しての限界システムヘツド曲線３４
の上に運転点が乗る様にバタフライ弁４を絞り込
むのである。そしてこの絞り込みを行う場合、循
環水流量とバタフライ弁の開度との関係により決
定し、制御を行う。

第４図はこのような制御を行う本発明の制御装
置の一実施例であり、循環水ポンプ１はその翼角
度を変えることによつてその吐出流量すなわち冷
却水流量が変えられるものであることを前提とし
ている。２５はこの前提により、冷却水流量検出
手段として設けられた翼角度検出器である。２６
はバタフライ弁４の関度検出器である。２７は翼
角度検出器２５により検出される翼角度を冷却水
流量に変換する演算器、２８は該演算器２７によ
り求められる冷却水流量に対応するバタフライ弁
４の弁開度、すなわち出口水室７の必要サイフオ
ン高さを維持するための冷却水流量に対するバタ
フライ弁４の弁開度を求める演算器であり、この
冷却水流量と弁開度との関係は、第５図に示すよ
うに二次曲線となる。２９は復水器水室負圧がさ
らに負圧域の安全側となるうに、関数発生器３０
から演算器２８の出力信号に対してバイアスをか
ける加算器である。３１は該加算器２９の出力信
号すなわち目標とする弁開度と、前記開度検出器
２６による実測弁開度とを比較する比較器、３２
は比較器３１によつて得られる偏差が予め定めら
れた値以内であれば不動作とする不感帯回路、３
３は不感帯回路３２により設定された不感帯を逸
脱した偏差が得られた場合にバタフライ弁４を駆
動する弁駆動装置である。

この構成において、開度検出器２５により検出
された翼開度を、演算器２７は冷却水流量に変換
し、演算器２８によりこの冷却水流量の場合に必
要サイフオンを維持するためのバタフライ弁開度
を算出し、加算器２９において、関数発生器３０
からのバイアス信号を逆極性にて加算して限界サ
イフオン高さに対応した弁開度を算出し、比較器
３１にて開度検出器２６からの信号との偏差を求
める。比較器３１による弁開度信号の偏差が不感
帯回路３２に設定された不感帯を逸脱して予め設
定された規定値を超える正の偏差となつた場合
は、出口水室７の運転負圧が限界サイフオン高さ
に一致したことであり、この場合は弁駆動装置３
３からバタフライ弁４に対して閉動作信号を発す
る。これによりバタフライ弁４が閉動作を開始す
ると共に、出口水室７の運転負圧が小さくなり、
偏差が前記規定値内となつた際に前記弁閉信号を
オフとし、これによつてバタフライ弁の弁閉動作
を停止させる。逆に、偏差が予め設定された負の
偏差を超えた場合には、運転負圧が小さくなりす
ぎたことであり、サイフオン維持上は問題がない
が、バタフライ弁４の絞り抵抗分だけ循環水ポン
プの消費動力損となるので、弁駆動装置３３はバ
タフライ弁４に対して開動作信号を与え、水室７
の負圧が値定値内に復帰するまでバタフライ弁４
を開とする。

前記実施例においては、冷却水流量検出手段と
して、循環水ポンプの翼開度検出器２５を用いた
が、循環水ポンプとして可変速のものを用いた場
合には、冷却水流量検出手段として、第６図に示
すように循環水ポンプ回転数検出器３４を用いて
もよく、また第７図に示すように実流量検出器３
５を用いるようにしてもよい。

以上述べたように、本発明のバタフライ弁の制
御装置は、復水器の冷却水流量検出手段と、冷却
水流量に対応する必要サイフオン高さより負圧域
の限界サイフオン高さに相当するバタフライ弁開
度を算出する演算手段と、バタフライ弁の弁開度
を検出する開度検出器と、該開度検出器による実
測弁開度と前記演算手段による弁開度との偏差が
規定値内に納まるようにバタフライ弁を駆動する
弁駆動装置とを備えたことにより、バタフライ弁
の誤動作によつてサイフオンが切れてしまうこと
が防止されて循環水系統の安全運転が確保される
と共に、バタフライ弁の絞り抵抗による循環水ポ
ンプ消費動力損を少なくすることができ、循環水
系統の効率の良いサイフオン運転が確保される。

【図面の簡単な説明】

第１図は循環水系統の概略を示す系統図、第２
図は循環水系統の水力勾配曲線図、第３図は本発
明の原理を説明する循環水系統の運転特性図、第
４図は本発明による制御装置の一実施例を示す構
成図、第５図は冷却水流量に対応する必要サイフ
オン高さの関係を示す曲線図、第６図、第７図は
それぞれ本発明の他の実施例を示す構成図であ
る。 １…循環水ポンプ、２…復水器、４…バタフラ
イ弁、７…出口水室、１９…必要サイフオン高
さ、２０…運転サイフオン高さ、２５…循環水ポ
ンプ翼角度検出器、２６…開度検出器、２７，２
８…演算器、２９…加算器、３０…関数発生器、
３１…比較器、３２…不感帯回路、３３…弁駆動
装置、３４…循環水ポンプ回転数検出器、３５…
冷却水流量検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 取水路より復水器に冷却水を供給する循環水
   ポンプおよび復水器出口水室から放水路に至る系
   路に設けられる出口バタフライ弁を備え、サイフ
   オン効果を利用して冷却水を取水路から復水器を
   経て放水路へ循環させるものにおいて、前記冷却
   水の流量を検出する手段と、冷却水流量に対応す
   る必要サイフオン高さより負圧域の限界サイフオ
   ン高さに相当するバタフライ弁開度を算出する演
   算手段と、バタフライ弁の弁開度を検出する開度
   検出器と、該開度検出器による実測弁開度と前記
   演算手段による弁開度との偏差が規定値内に納ま
   るようにバタフライ弁を駆動する弁駆動装置とを
   備えたことを特徴とする復水器出口バタフライ弁
   の制御装置。