JPS63129401A - 給水タ−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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は１例えば原子力発電プラントの原子炉隔離時冷
却系の給水タービン制御装置に関する。

（従来の技術） 原子力発電プラントの原子炉隔離時冷却系（以下、ＲＣ
ＩＣという）システムは、原子炉が主蒸気系および給水
系から隔離されたとき、原子炉に冷却水を送って必要な
水位および冷却水流量を確保することを主目的としてい
る。また、このＲＣＩＣシステムとしては、上記の主目
的を満足するだけでなく、迅速に流量を確保して安定な
流量制御を行なうことが必要とされている。

また、このシステムの特徴は、蒸気発生源は持つている
が、タービン制御や軸受潤滑のための油圧源や補助動力
源を他に持つことはなく、タービン自ら油ポンプを駆動
することによりタービン自体の制御や軸受潤滑のための
油を自給する方式となっていることである。このため、
油圧を確保するためのタービン速度はミニマム速度以上
に保つ必要がある。

従来のＲＣＩＣシステムの給水タービン制御装置の構成
を第３図に示す。給水タービン制御装置１は大きく分け
ると流量制御部２．速度制御部３．弁開度制御部４より
なる。

流量制御部２は、制御装置の最上位に位置し、下位の速
度制御部３に与える速度指令信号ａを作成する部分であ
り、起動時の起動速度指令信号すを作成する起動制御回
路５と、起動完了後の常用時の速度指令信号Ｃを作成す
る常用制御回路６と、起動速度指令信号すおよび常用時
の速度指令信号Ｃのうち低値を選択する低値優先回路７
よりなっている。

常用制御装置６は、給水流量目標値ｄを設定するだめの
流量設定値８と、この流量設定値８からの給水流量目標
値ｄと実際の給水流量ｄ′との偏差を出力する減算器９
と、この減算器９からの出力信号をＰＩＤ制御演算し、
常用時の速度指令信号Ｃを出力するＰＩＤ演算器１０よ
りなる。

速度制御部３は、流量制御部２からの速度指令信号ａと
実際のタービン回転速度ａ′を入力し、その偏差を出力
する減算器１１と、この減算器１１からの出力信号を制
御演算し、弁開度指令信号ｅを出力する速度制御回路１
２よりなる。

弁開度制御部４は、速度制御部３からの弁開度指令信号
ｅと実際の弁開度ｅ′を入力し、その偏差を出力する減
算器１３と、この減算器１３からの出力信号を制御演算
し、弁開度制御信号ｆを出力する弁開度制御回路１４よ
りなる。

弁開度制御部４から出力される弁開度制御信号ｆは、給
水タービン制御装置１の出力信号であり。

電油変換器１５を介して蒸気加減弁１６に出力される。

この蒸気加減弁１６は、ＪＭ子炉１７からの主蒸気を制
御し、ＲＣＩＣ給水タービン１８およびＲＣＩＣポンプ
１９を回転させ、復水貯蔵タンク２０内の冷却水を原子
炉１−７に送るようになっている。また、給水タービン
制御装置１内の減算器９，１１．１３へフィードバック
される実際の給水流量ｄ′、給水タービンの回転速度ａ
′および弁開度ｅ′はそれぞれ圧カドランスミッタ２１
を介して給水流量検出器２２．タービン速度検出器２３
および弁開度検出器２４により検出される。

以上の構成で、ｉ子炉１７を隔雛する上で、原子炉１７
を冷却するための給水を行なうには、起動制御回路５に
起動指令を与え、０から時間と共に比例して増大するラ
ンプ信号を起動速度指令信号すとして出力させる。また
、流量設定器８には原子炉１７への最終目標である給水
流量目標値ｄを設定する。

起動制御回路５から出力される起動速度指令信号すと、
流量設定器８で設定される給水流量目標値ｄが減算器９
およびＰＩＤ演算器１０を介して出力される常用時の速
度指令信号Ｃは低値優先回路７に入力されるが、低値優
先回路７は常用時の速度指令信号Ｃよりも起動速度指令
信号すを速度指令信号ａとして出力する。低値優先回路
７より出力された速度指令信号ａは速度制御部３に入力
し、弁開度指令信号ｅとなって弁開度制御部４に入力し
、さらに弁開度制御信号ｆとなって給水タービン制御装
置１より出力される。この出力された弁開度制御信号ｆ
は、電油変換器１５を介して原子炉１７からの主蒸気を
制御する蒸気加減弁１６を開く。そして、蒸気加減弁１
６は起動制御回路５の出力である起動速度指令信号すの
ランプ特性に合わせて５弁を徐々に開き、主蒸気を給水
タービン１８に送る。主蒸気が送られた給水タービン１
８はポンプ１９を回転させ、復水貯蔵タンク２０内の冷
却水を原子炉１７に供給する。そして、原子炉１７に供
給される給水流量が最終目標である流量設定器８で設定
された給水流量目標値ｄに到達すると、それ以降は低値
優先回路７により常用制御回路６からの出力である常用
の速度指令信号Ｃを選択し、これを速度指令信号ａとし
て出力する。これにより、以後、原子炉１７へ供給され
る給水流量は常用制御回路６により一定に制御される。

（発明が解決しようとする問題点） 原子炉１７への給水流量を制御する上で、給水流量目標
値への到達時間が長く、原子炉１７への給水流量が不足
すると、いわゆる空炊き状態になってしまう。また、到
達時間が短いと、原子炉１７への給水流量は確保される
が、タービン速度が急激に上昇し、タービンの安全速度
限界あるいはタービン等各機器の疲労限界を越えること
が考えられる。そこで、原子炉１７への給水流量の目標
到達時間は一定範囲内であることが望ましい。

ところが、従来のシステムを起動する場合、原子炉１７
からの主蒸気圧力の状態は必ずしも一定ではなく、例え
ば主蒸気圧力が３０ｋｇ／ｃＪと低い場合あるいは７０
ｋｇ／ｃｉと高い場合に起動されることもある。一般に
知られるように、主蒸気圧力とタービントルクの関係は
略比例となっており、第４図に示すように１時間と共に
一定の昇速率で増加する起動速度指令信号すによって、
タービンを起動させると、主蒸気圧力が高い場合と倣い
場合では、タービントルクの違いによって原子炉１７へ
の給水流量の目標までの到達時間が大幅に異なってしま
う。従って、主蒸気圧力が低い場合は破線で示すように
給水流量到達時間がかかり過ぎ、また、主蒸気圧力が高
い場合は実線で示すように今度はタービンの安全速度を
越えてしまうという問題点があった。

また、さらに従来の起動速度指令信号すは零からの昇速
信号となっており、特に主蒸気圧力が低くタービンが低
回転のときは電油変換器１５の油圧が確保できず、蒸気
加減弁１６の弁開度を保つことができず、弁が閉じてし
まい、タービンのミニマム速度が確保できないという問
題点もあった。

そこで本発明は、主蒸気圧力の如何にかかわらず、ター
ビン起動から口振給水流量の確保に至るまでの時間を一
定となるよう制御し、かつタービンのミニマム速度を確
保し、円滑な流量制御を行ないプラント全体の安定化を
達成し得る給水タービン制御装置を提供することを目的
とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、タービン起動待必要となる起動信号を作成す
る起動制御回路内に、起動指令によって起動バイアス信
号を出力する起動バイアス設定器と、この起動バイアス
設定器から出力された起動バイアス信号を主蒸気圧力に
応じて補正する第１の補正器と、起動指令によって起動
信号の最終目標値を設定し、！！！定した起動信号の最
終目標値に追従する起動信号を出力する起動信号発生器
と、この起動信号発生器の出力する起動信号の昇速率を
主蒸気圧力に応じて補正する第２の補正器と。

昇速率の補正された起動信号と補正された起動バイアス
信号を加算して起動速度指令信号を出力する加算器とを
設けたものである。

（作用） これにより、主蒸気圧力に応じて起動速度指令信号を適
宜補正することができ、主蒸気圧力の如何によらず、常
に原子炉への口振給水流量への到達時間を一定にするこ
とができる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。第３図と同一部分に
は同一符号を付し、説明は重複するため省略する。

流量制御部２内の起動制御回路５には、起動指令（図中
、起動と記す）によって設定される起動バイアス設定器
２５と、その起動バイアス設定器２５からの起動バイア
ス信号ｇを入力し、原子炉１７から蒸気加減弁１６への
主蒸気配管に設けられた圧力検出器２６からの主蒸気圧
力りによって起動バイアス信号ｇの補正を行ない、補正
された起動バイアス信号ｇｃを出力する第１の補正器２
７が設けられている。

またその起動制御回路５には、起動指令によって設定さ
れ、起動信号の最終目標値ｊを決める口振設定器２８と
、この目標設定器２８で作成された起動信号の最終目標
値ｉと、起動信号ｉ′との偏差を出力する減算器２９と
、起動信号ｉ′の昇速率を設定する昇速率設定器３０と
、この昇速率設定器３ｏで設定された昇速率設定値ｊを
入力し、圧力検出器からの主蒸気圧力りによって昇速率
を補正する第２の補正器３１と、前記減算器２９からの
出力と前記第２の補正器３１からの補正された昇速率信
号ｊｃを入力し、起動信号ｉ′を作成出力する上限リミ
ット３２と、この上限リミット３２より出方される起動
信号ｊ′を積分する積分器３３が設けられている。これ
ら起動制御回路５内の目標設定値２８．減算器２９゜上
限リミット３２．積分器３３より構成される部分を起動
信号発生器という。

さらに、その起動制御回路５には、起動信号発生器の最
終段にある積分器３３の出方信号である起動信号ｉ′と
、前記第１の補正器２７がらの出方信号である補正され
た起動バイアス信号ｇｃとを加算するための加算器３４
が設けられている。

次に１以上のように構成される給水タービン制御装置１
の原子炉隔離時の動作について説明する。

まず、予め主蒸気圧力１００％時を想定し必要な起動バ
イアス値を起動バイアス設定器２５に設定する。そして
、外部からの起動条件により起動バイアス設定器２５か
ら設定された起動バイアス信号ｇを出力させる。この起
動バイアス信号ｇは第１の補正器２７に入力され、この
第１の補正器２７により補正演算が行なわれ主蒸気圧力
に応じた起動バイアス信号ｇｃが出力される。

また、主蒸気圧力１００％時を想定して設定された昇速
率設定器３０からの出力である昇速率設定値ｊは第２の
補正器３１に入力され、この第２の補正器３１によって
補正演算が行なわれ主蒸気圧力に応じて補正された昇速
率信号ｊｃが出力される。

そして、目標設定器２８で設定された起動信号の最終目
標値ｉは、減算器２９に入力され、起動信号ｉ′との偏
差がとられ、補正された昇速原信号ｊｃと共に上限リミ
ット３２に入力される。

上限リミット３２からの起動信号ｉ′は最終的な昇速率
を決定するための積分器３３に入力され、その積分器３
３の出力が起動信号ｉ′となる。この起動信号ｉ′は前
述したように起動信号の最終目標値１との偏差を演算す
るため減算器２９にフィードバックされると共に、加算
器３４に入力される。

加算器３４は起動信号１′と前記起動バイアス信号ｇｃ
との加算を行ない加算結果を起動速度指令信号すとして
低値優先回路７へ出力する。この低値優先回路７によっ
て起動時には起動速度指令信号すが速度指令信号ａとし
て速度制御部３に出力され原子炉１７への給水流量が制
御される。

このような主蒸気圧力により補正して得た起動速度指令
信号すによる原子炉１７への給水流量の流量特性を第２
図に示す。

図には、主蒸気圧力が高い場合と、低い場合の起動速度
指令信号ｂｈ、ｂｌと、それによる流量特性を比較しで
ある。起動速度指令信号ｂｈ、ｂ＋には、ともに時間零
のとき零ではない所定の指令値を与えており、主蒸気圧
力が低い場合は高い場合に比べて若干大きい値としであ
る。これは勿論前述したタービンのミニマム速度を確保
するためである。また、起動速度指令信号ｂｈ、ｂ＋の
それぞれの昇速率すなわち指令値の勾配は、主蒸気圧力
が低い場合は小さく、高い場合は大きくなっている。そ
して、それぞれの起動速度指令信号ｂｈ。

ｂ＋は一定時間後、常用時の速度指令信号Ｃより若干上
回った値で一致している。このような起動速度指令信号
ｂｈ、ｂ＋を用いることによる給水流量特性は、主蒸気
圧力が高い場合は、図中実線で示すように、常用時の速
度指令値を越えることなく。

ゆるやかに最終目標とする給水流量へ到達し、また主蒸
気圧力が低い場合は、図中破線で示すように、従来より
速やかに最終目標とする給水流量へ到達し、いずれの場
合でも最終目標とする給水流量への到達時間はほぼ一定
となる。

以上のように本実施例によれば、タービン起動時、原子
炉からの主蒸気圧力に応じて起動速度指令信号を補正す
ることにより、所定の給水流量に到達する迄の時間を主
蒸気圧力のいがんにががゎらず一定にすることができる
。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、主蒸気圧力のいかんにか
かわらず給水流量到達時間を一定にすることができ、原
子炉への給水遅れも無く、また。

タービン等の疲労も少ない安全で信頼性の高い給水ター
ビン制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による給水タービン制御装置
の構成図、第２図は第１図の給水タービン制御装置によ
る起動速度指令信号および給水流量特性図、第３図は従
来の給水タービン制御装置の構成図、第４図は第３図の
給水タービン制御装置による起動速度指令信号および給
水流量特性図である。 １・・・給水タービン制御装置、２・・・流量制御部。 ５・・・起動制御回路、６・・・常用制御回路、２５　
　・・起動バイアス設定器、２７・・・第１の補正器、
２８・・・目標設定器、２９・・・減算器、３０・・・
昇速率設定器、３１・・・第２の補正器、３２・・・上
限リミット、３３・・・積分器、３４・・・加算器。 （７３１７）　　代理人　弁理士　則　近　　憲　佑（
８１０５）　　　同　　王侯　弘文 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タービン起動時は起動制御回路から出力される起動速度
   指令信号に基づき、またタービン起動後一定の給水流量
   に到達したのちは、給水流量目標値と実際の給水流量と
   の偏差を制御演算することにより算出した速度指令信号
   に基づきタービンへの蒸気流量を制御し、タービンによ
   り駆動されるポンプの給水流量を目標値通りにフィード
   バック制御する給水タービン制御装置において、前記起
   動制御回路には、起動指令によって起動バイアス信号を
   出力する起動バイアス設定器と、この起動バイアス設定
   器から出力された起動バイアス信号を主蒸気圧力に応じ
   て補正する第１の補正器と、起動指令によって起動信号
   の最終目標値を設定し、設定した起動信号の最終目標値
   に追従する起動信号を出力する起動信号発生器と、この
   起動信号発生器の出力する起動信号の昇速率を主蒸気圧
   力に応じて補正する第２の補正器と、昇速率の補正され
   た起動信号と前記補正された起動バイアス信号を加算し
   て前記起動速度指令信号を出力する加算器とを備えるこ
   とを特徴とする給水タービン制御装置。