JPS63169409A

JPS63169409A - 湿分分離再熱器の制御装置

Info

Publication number: JPS63169409A
Application number: JP31541086A
Authority: JP
Inventors: 政明松本; 孝一林田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1988-07-13
Anticipated expiration: 2009-11-16
Also published as: JPH0692808B2

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）本発明は蒸気タービンプラントにおける湿分分離再熱器
の制御装置に係り、特にプラント起動／停止時や異常発
生時において湿分分離再熱器だけでなく低圧タービンの
保護も考慮した湿分分離再熱器の制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図は従来の湿分分離再熱器制御装置を用いた原子力
発電プラントの主要系統を示す図であって、原子炉１で
発生した蒸気は主蒸気加減弁２で負荷に応じその流量が
制御され、高圧タービン３に流入する。高圧タービン３
で仕事をした蒸気は圧力、温度とも低下し湿り度も増加
しているため、湿分分離器４で湿分が分離され、さらに
第１段再熱器５、第２段再熱器６で加熱蒸気と熱交換し
たのち、低圧タービン７へ流入する。低圧タービン７で
仕事をした蒸気は復水器８へ導かれ、また各タービンに
与えられた仕事は発電機９により電力に変換される。プ
ラントの熱効率改善に寄与する湿分分離再熱器１０は湿
分分離器４、第１段再熱器５および第２段再熱器６によ
り構成され、第１段再熱器５の加熱蒸気としては高圧タ
ービン抽気が、また第２段再熱器６の蒸気源としては原
子炉１より発生した主蒸気が用いられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、各負荷帯での湿分分離再熱器１０の運転を考
えた場合、第１段再熱器５では被加熱蒸気である高圧タ
ービン３からのサイクル蒸気及び第１段加熱蒸気である
高圧タービン油気のそれぞれの圧力が負荷に対し比例す
るので、伝熱管内外の温度差は問題となるような熱応力
が生じるほど大きくはならない。

しかし、第２段再熱器６に流れるサイクル蒸気の圧力は
負荷に対し比例するが、第２段加熱蒸気である主蒸気圧
力は第４図に点線で示すように一定となるため、低負荷
では伝熱管内外面の温度差が大きくなり過大な熱応力が
生ずる。

この問題に対し、一般的には第３図に示されるように第
２段加熱蒸気管に蒸気量を調節する制御弁１１を設け、
湿分分離再熱器制御装置１２により上記制御弁１１を制
御することによって、第２段加熱蒸気圧力が低負荷帯に
おいて第４図の実線で示すように負荷の一次関数となる
ように制御することか行なわれている。なお、負荷信号
としては高圧タービン排気圧力検出器１３や発電機検出
器１４等の信号が用いられる事が多い。

しかしこの方法によると、第２段再熱器の熱応力に対す
る保護は可能であるが、湿分分離再熱器本体に関しては
湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差による熱応力
、また低圧タービンに関しては湿分分離再熱器出口サイ
クル蒸気温度が急激に変化した場合に発生する熱応力に
対する保護機能はない。したがって何らかの原因により
湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差や湿分分離再
熱器出口サイクル蒸気温度変化率が過大となった場合に
は、湿分分離再熱器本体や低圧タービンの寿命を太き（
縮めるという問題点があった。

そこで本発明の目的は、通常第２段加熱蒸気圧力を負荷
の一次関数となるように制御している制御弁に対し、湿
分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差や湿分分離出口
サイクル蒸気温度変化率が制限値を越えた場合には、そ
れらの値が制限値に留まるような制御信号を優先的に出
力する湿分分離再熱器の制御装置を提供する事にある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明は、主蒸気および高圧タービン抽気をそれぞれの
加熱源とする２段の再熱器を有する湿分分離再熱器の制
御装置において、第２段再熱器の入口部にその第２段再
熱器に流入する加熱蒸気の量を調節する制御弁を設ける
とともに、第２段再熱器の加熱蒸気圧力を負荷の関数と
して決定される圧力設定値と比較演算して、上記制御弁
への弁開度指令信号を出力する制御器と、湿分分離再熱
器出入口サイクル蒸気温度差、低圧タービン入口上記温
度変化率をそれぞれの制限値と比較演算する複数個の制
御器と、これらの制御器の出力信号を上記弁開度指令信
号と比較し高値或は低値を選択し最終的な弁開度指令信
号を出力する選択器とを設けたことを特徴とする。

（作　用）通常時においては、第２段再熱器加熱蒸気圧力が負荷の
一次関数となるように制御弁の制御が行なわれるが、負
荷急変時等において、湿分分離再熱器出入口サイクル蒸
気温度差や、低圧タービン入口蒸気変化率が設定値を越
えた場合には、上記制御弁の開度が制御され、第２段再
熱器加熱蒸気の流入量が制御され、湿分分離再熱器出入
口サイクル蒸気温度差や低圧タービン人口蒸気温度変化
率が設定値以内になるように調節される。そして、これ
によって湿分分離器本体および低圧タービンを熱応力発
生による寿命消費から保護することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。第１図には本発明を適用した湿分分離再熱
器制御装置の構成図を第２図には本発明を適用した原子
力発電プラントの主要系統図を示す。

原子炉１で発生し高圧タービン３で仕事をしたサイクル
蒸気は、湿分分離再熱器１０に導かれ湿分分離器４、第
１段再熱器５、第２段再熱器６にて加熱された後、低圧
タービン７に導入され、そこで仕事を行なう。ところで
上記第２段加熱蒸気としては原子炉１より発生する主蒸
気が用いられ、その蒸気は制御弁１１により制御される
。

ところで、上記制御弁１１の開度制御を行なう湿分分離
再熱器制御装置１２には、第２段再熱器６の入口部にお
ける蒸気圧を検出する第２段加熱蒸気圧力検出器１５か
らの検出信号、高圧タービンの排気圧力を検出する高圧
タービン排気圧力検出器１３からの検出信号、および低
圧タービン入口部に設けられた低圧タービン入口蒸気温
度検出器１６からの検出信号がそれぞれ入力せしめられ
ている。

そこで、まず高圧タービン排気圧力検出器１３からの信
号は２つに分岐され、その一方は関数発生器１７により
負荷信号に変換され、次の第２の関数発生器１８に入力
され、そこで第２段再熱器６の温度制限により負荷の一
次関数として決定される圧力設定信号に変換される。そ
してこの圧力設定信号が減算器１９に入力される。

上記減算器１９には前記第２段加熱蒸気圧力検出器１５
からの検出信号も入力されており、そこで上記圧力設定
信号と第２段加熱蒸気圧力検出器からの信号との偏差が
演算され、その後ＰＩＤ制御器２０に入力され、弁開度
指令信号が演算される。このようにしてＰＩＤ制御器２
０で演算された弁開度指令信号は、高値選択器２１、低
値選択器２２、および低値選択器２３を経て制御弁１１
に制御信号として出力される。

また高圧タービン排気圧力検出器１３からの信号の他方
は関数発生器２４にて高圧タービン排気温度に変換され
減算器２５に入力される。減算器２５には低圧タービン
入口蒸気温度検出器１６からの信号も入力され、ここで
湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差が演算され、
次の減算器２６で湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温
度設定値２７との偏差が演算され、ＰＩＤ制御器２８に
て弁開度指令信号として低値選択器２３に出力され、こ
こで前記弁開度指令信号と比較され、低値が選択される
。

また低圧タービン人口蒸気温度は微分器２９にて変化率
が演算され、減算器３０および減算器３１でそれぞれ低
圧タービン入口蒸気温度上昇率制限値３２および低圧タ
ービン入口蒸気温度下降率制限値３３との偏差が演算さ
れ、さらにそれぞれがＰＩＤ制御器３４およびＰＩＤ制
御器３５にて弁開度指令信号が演算され前者は低値選択
器２２に、後者は高値選択器２１に入力され、ＰＩＤ制
御器２０からの出力信号と比較される。

この制御回路により、通常時にはＰＩＤ制御器２０から
の制御信号が制御弁１１に対し出力されるが、湿分分離
再熱器出入口サイクル蒸気温度差が過大になった場合に
は、ＰＩＤ制御器２８の信号が低値選択器２３により選
択され制御弁１１に対して出力される。

すなわち、湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差が
過大になると、ＰＩＤ制御器２８から制御弁１１の弁閉
方向の制御信号が出力され、これが低値選択器２３を経
て制御弁１１に加えられ、制御弁１１が閉方向に制御さ
れる。このようにして第２段再熱器６への加熱蒸気の流
量が制御されて、上記温度差が設定値以内となるように
制御される。

同様に、低圧タービン入口蒸気温度上昇率或は低圧ター
ビン入口蒸気温度下降率がそれぞれの制限値を越えた場
合には、それぞれＰＩＤ制御器３４およびＰＩＤ制御器
３５の出力信号がそれぞれ低値選択器２２および高値選
択器２１により選択され、制御弁１１に対して出力され
、低圧タービン入口蒸気温度変化率が制限値になるよう
に制御される。

なお、関数発生器１７への入力信号としては高圧タービ
ン第１没後蒸気室圧力検出器３６からの信号を用いても
よく、また第２の関数発生器１８の入力信号に直接発電
機出力検出器１４からの信号を用いてもよい。さらに、
より最適な制御を行なう目的で、高圧タービンメタル温
度検出器３７或は低圧タービンメタル温度検出器３８か
らの信号によって、第２の関数発生器１８の関数の傾き
を変化させるようにしてもよい。すなわち上記メタル温
度が高い時程、関数の傾きを大きくするようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、負荷急変時等にお
いて湿分分離再熱器出入口サイクル蒸気温度差や低圧タ
ービン入口蒸気温度変化率が設定値を越えた場合にも、
第２段再熱器への加熱蒸気量が制御され、上記温度差や
変化率が設定値に制御され、湿分分離再熱器本体および
低圧タービンを熱応力発生による寿命消費から保護する
ことができ、プラント全体の信頼性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る湿分分離再熱器制御装置の一実施
例の構成図、第２図は本発明の一実施例を適用した湿分
分離再熱器を中心として示される原子力発電プラントの
主要系統図、第３図は従来の湿分分離再熱器を中心とし
て示される原子力発電プラントの主要系統図１、第４図
は従来の制御方式による負荷に対する湿分分離再熱器各
蒸気温度を示す線図である。１・・・原子炉、２・・・主蒸気加減弁、３・・・高圧
タービン、４・・・湿分分離器、５・・・第１段再熱器
、６・・・第２段再熱器、７・・・低圧タービン、８・
・・複水器、９・・・発電機、１０・・・湿分分離再熱
器、１１・・・制御弁、１２・・・湿分分離再熱器制御
装置、１３・・・高圧タービン排気圧力検出器、１４・
・・発電機出力検出器、１５・・・第２段加熱蒸気圧力
検出器、１６・・・低圧タービン入口蒸気温度検出器、
１７・・・関数発生器、１８・・・関数発生器、１９・
・・減算器、２０・・・ＰＩＤ演算器、２１・・・高値
選択器、２２・・・低値選択器、２３・・・低値選択器
、２４・・・関数発生器、２５・・・減算器、２６・・
・減算器、２７・・・湿分分離再熱器出入口サイクル蒸
気温度差設定値、２８・・・ＰＩＤ制御器、２９・・・
微分器、３０・・・減算器、３１・・・減算器、３２・
・・低圧タービン入口蒸気温度上昇率制限値、３３・・
・低圧タービン入口蒸気温度下降率制限値、３４・・・
ＰＩＤ制御器、３５・・・ＰＩＤ制御器、３６・・・高
圧タービン第１没後蒸気室圧力検出器、３７・・・高圧
タービンメタル温度検出器、３８・・・低圧タービンメ
タル温度。検出器。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄第３目０両　〔％〕第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、主蒸気および高圧タービン抽気をそれぞれの加熱源
とする２段の再熱器を有する湿分分離再熱器の制御装置
において、第２段再熱器の入口部に設けられその第２段
再熱器に流入する加熱蒸気の量を調節する制御弁と、第
２段再熱器の加熱蒸気圧力を負荷の関数として決定され
る圧力設定値と比較演算して、上記制御弁への弁開度指
令信号を出力する制御器と、湿分分離再熱器出入口サイ
クル蒸気温度差および低圧タービン入口蒸気温度変化率
をそれぞれの制限値と比較演算する複数個の制御器と、
これらの制御器の出力信号を上記弁開度指令信号と比較
し高値或は低値を選択し最終的な弁開度指令信号を出力
する選択器とを有することを特徴とする、湿分分離再熱
器の制御装置。２、負荷信号として高圧タービン排気圧信号を使用する
ことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の湿分分
離再熱器の制御装置。３、負荷信号として高圧タービン第１段後蒸気室圧力信
号を使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の湿分分離再熱器の制御装置。４、負荷信号として発電機出力信号を使用することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の湿分分離再熱器の
制御装置。５、負荷に応じて第２段加熱蒸気圧力設定値を演算する
関数発生器の関数を、高圧タービンメタル温度或は低圧
タービンメタル温度により変化させることを特徴とする
、特許請求の範囲第１項記載の湿分分離再熱器の制御装
置。