JPS63192903A - 発電プラントの主蒸気圧力制御方法 - 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、火力発電プラント、原子力発電、プラント等
蒸気により発電用タービンを回転させて発電を行なう発
電プラントの主蒸気圧力Ｍ決方法に関する。

（従来の技術） 一般に、火力発電プラント、原子力発電プラント等蒸気
により発電用タービンを回転させて発電を行なう発電プ
ラントには、タービンバイパス系が配置されている。こ
のようなタービンバイパス系は、そのバイパス容量を１
００ｘとすることが望ましいが、建設コストの増大を招
くことから、通常は、数１０χ程度とされている。

そして、例えば原子力発電プラント等では、上述のター
ビンバイパス系のタービンバイパス弁およびタービン加
減弁の弁開度をＥ　ＨＣ（Ｅｌｅｃｔｔｒ。

Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　）により
、コントロールし、主蒸気圧力およびタービンの速度を
、以下に示すようにして制御している。

このＥＨＣは、タービン加減弁開度要求とその実開度（
およびタービンバイパス弁開度要求とその実開度）が一
致するようにハードを構成した場合、タービン加減弁開
度要求、その実開度、タービン流入蒸気流量、タービン
出力との間にほぼ比例関係が成り立つという事実に基づ
き、第３図に示すように、主蒸気圧力から全流量要求信
号を算出する全流量要求信号算出部２１、タービンの速
度から加減弁流量要求信号を算出する加減弁流量要求信
号算出部２２、低値優先回路２３．２４．２５、関数発
生器２６．２７等からなり、操作量としてタービン加減
弁の開度要求とタービンバイパス弁の開度要求を出力す
る演算回路によって構成されている。

そして、プラントが通常運転中あるいはプラント制御系
による出力変更中等の電力系統からの周波数外乱がない
状態での運転では、加減弁流量要求信号は、全流量要求
信号より大となり、タービン加減弁開度要求は、全流量
要求信号によって与えられ、圧力優先制御が行なわれる
。

一方、これに対して負荷喪失等の電力系統周波数が加わ
り、タービンの回転数が上昇し１．加減弁流量要求信号
が、全流量要求信号より小となる状態での制御では、タ
ービン加減弁の開度要求は、加減弁流量要求信号によっ
て与えられ、タービン速度優先制御が行なわれる。

また、ＥＨＣは、緊急時のタービン過速防止のためにパ
ワー／ロードアンバランスリレー（ＰＬＵリレー）を備
えている。

このＰＬＵリレーは、プラントが任意の負荷で運転中に
、例えば定格負荷換算で４０％以上等の大幅な負荷喪失
が生じ、発電機負荷とタービン出力との間に所定の値以
上の差、例えば（４０％／１０ミリ秒）以上の差が生じ
た場合に、タービン加減弁を数ミリ秒で全閉とし、ター
ビンへ流入する蒸気を急速遮断するものである。

また、ＰＬＵリレー作動時には、同時にタービンバイパ
ス弁を数ミリ秒で急速に開とし、行き場を失った蒸気を
復水器ヘダンプするとともに、タービンの出力を制御す
る負荷設定（通常運転時には圧力制御を優先させるため
１１０ｘ程度に設定されている）をＯｚに突変させ、Ｐ
ＬＵリレーがリセットされるまで保持する。

タービンへ流入する蒸気が遮断されると、タービンの出
力は急速に低下する。この時、ＥＨＣは、発電機負荷と
タービン出力との間の差が前述の所定の値（４０％）以
下となるまでタービン出力が低下したことを検知すると
、ＰＬＵリレーをリセットするとともに、負荷設定を旧
位に突変させ、復帰させる。負荷設定が復帰すると、負
荷を喪失した系統は、周波数が所定値より高い状態にあ
るので、タービン加減弁は、加減弁流量要求信号によっ
て再び開き始める。

そして、プラント制御系の出力司令信号の要求に基づい
て、炉出力を減少させるとともに、給水流量等を減少さ
せて、蒸気発生器出口蒸気流量を減少させるセットパッ
ク運転を行なう、なお、セットパック運転による蒸気発
生器出口蒸気流量の減少速度は、例えば高速増殖炉プラ
ント等では、−５％／分程度とされている。

セットパック運転が進むと、タービン加減弁の前圧（主
蒸気圧力）が低下する。このため、ＥＨＣの内部で計算
される全流量要求が低下して、ついには加減弁流量要求
を下まわる状態となる。タービンバイパス弁の開度要求
は、全流量と加減弁流量要求の差で与えられるので、こ
のとき、タービンバイパス弁は全閉とされ、セットパッ
ク運転は停止される°。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の従来の発電プラントの制御方法で
は、次のような問題がある。

すなわち、縦軸を蒸気流量、横軸を時間とした第４図の
グラフに示すように、例えばタービンバイパス容量を５
０％とされた原子力発電プラントにおいて、定格出力運
転中に５０％の負荷喪失が生じたような場合、ＰＬＵリ
レーが一旦作動すると、ＰＬＵリレーがリセットされた
瞬間の加減弁開度要求が例えば全開要求であっても、弁
を駆動する油圧系統の作動速度には上限があり、実開度
は、速やかに全開とはならず、例えば１砂径度で開き始
め、１０数秒程度で全開となる。このなめ、タービン蒸
気流量は、実線ａで示すように一旦ゼロとなり、ＰＬＵ
リレーがリセットされると数秒から１０数秒後に５０％
となる。

また、タービンバイパス蒸気流量は、点線すで示すよう
に、ＰＬＵリレーの作動後、直ちに５０％となり、−５
％／分程度で行なわれるセットパック運転にともなって
徐々に減少する。

したがって、タービン蒸気流量とタービンバイパス蒸気
流量の和は、一点鎖線Ｃで示すように、１００χから一
旦５０Ｘとなり、数秒から１０数秒後にほぼ１００ｘと
なるが、蒸気発生器出口蒸気流量は、実線ｄで示すよう
に、セットパック運転によるプロセス量の変化速度が、
分オーダと遅いためほとんど変化せず、斜線で示す領域
に相当する蒸気のミスマツチが生じる。

このため、斜線領域に相当する余剰な蒸気による圧力上
昇のために、逃し弁、安全弁が開となり、蒸気の大気放
出が行なわれる。

このような蒸気の大気放出は、高度に水質管理された水
を損失することであり、好ましくない。

また、給水加熱器および脱気器の加熱蒸気として、通常
は、タービンから蒸気の一部を抽気して用いているため
、タービン蒸気流量がゼロとなっている間は、これらの
加熱蒸気が失われるため、給水の急激な温度低下や給水
ポンプのキャビテーションの発生等を招く恐れがあると
いう問題がある。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、タービンバイパス容量が１００ｚ未満とされた発電プ
ラントにおいて、タービンバイパス容量を越える運転中
にＰＬＵリレーが作動し、タービン加減弁が急速全閉と
された場合でも、主蒸気圧力を逃し弁および安全弁の作
動圧力以下に抑制することができ、主蒸気の大気放出を
防止することができ、かつ、給水加熱器および脱気器の
加熱蒸気を確保することができ、給水の急激な温度低下
および給水ポンプのキャビテーションの発生を防止する
ことのできる発電プラントの主蒸気圧力制御方法を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、タービンバイパス容量が１００ｘ未
満とされた発電プラントの主蒸気圧力ｍＩＩ御方法にお
いて、タービンバイパス容量を越える運転中にパワー／
ロードアンバランスリレーが作動し、タービン加減弁が
急速全閉とされた場合は、起動バイパス系のドレンセパ
レータのドレン弁開度を繰作して余剰蒸気をフラッシュ
タンクへ導入し、主蒸気圧力を逃し弁および安全弁の作
動圧力以下に抑制することを特徴とする。

（作　用） 本発明の発電プラントの主蒸気圧力制御方法では、ター
ビンバイパス容量を越える運転中にパワー／ロードアン
バランスリレーが作動し、タービン加減弁が急速全閉と
された場合は、起動バイパス系のドレンセパレータのド
レン弁開度を操作して余剰蒸気をフラッシュタンクへ導
入し、主蒸気圧力を逃し弁および安全弁の作動圧力以下
に抑制する。

したがって、新たな設備の追加を行なうことなく、既設
の起動バイパス系を使用して、逃し弁および安全弁から
の余剰蒸気の大気放出を防止することができる。また、
通常の発電プラントでは、フラッシュタンクから、給水
加熱器および脱気器へ加熱蒸気を供給する配管が設置さ
れており、給水加熱器および脱気器の加熱蒸気も確保す
ることができる。

（実施例） 以下本発明の発電プラントの主蒸気圧力制御方法を、図
面を参照して一実施例について説明する。

第１図は、高速増殖炉発電プラントを示すもので、蒸気
発生器１内で、２次ナトリウム系と熱交換を行なって発
生した蒸気は、起動バイパス系のドレンセパレータ２を
通った後、タービン加減弁３等を介挿され、安全弁４ａ
、逃し弁４ｂを備えた主蒸気配管５を通ってタービン６
に導入され、発電機７を回転させて発電を行なう。

タービン６を回転させた後の蒸気は、復水器８で水に戻
され、脱気器９で蒸気分を取り除かれた後、駆動用ター
ビン１０によって駆動される給水ポンプ１１、（起動時
等はモータ駆動の給水ポンプ１１ａ）によって給水加熱
器１２に送られ、ここで加熱された後、蒸気発生器１へ
送られる。

なお、ドレンセパレータ２は、ドレン弁１３を介してフ
ラッシュタンク１４に接続されており、フラッシュタン
ク１４に導入された蒸気は、復水器８、脱気器９、給水
加熱器１２に送られ、水は復水器８に送られる。

また、主蒸気配管５には、タービン加減弁３上流側から
分岐して、復水器８に接続され、タービンバイパス弁１
５を介挿されたタービンバイパス系が形成されており、
そのタービンバイパス容量は、例えば５０％とされてい
る。そして、脱気器９、駆動用タービン１０、給水加熱
器１２には、それぞれタービン６から主蒸気の一部を抽
気して供給する配管１６．１７．１８が接続されている
。

上記構成の発電プラントにおいて通常運転中は、ドレン
セパレータ圧力制御系の圧力目標値が十分高い値にセッ
トされており、ドレンセパレータ２のドレン弁１３は、
全閉とされている。

この実施例方法では、飼えば定格出力運転中に、５０％
負荷喪失等が生じ、ＰＬｔＪリレーが作動したような場
合は、その作動信号によってドレンセパレータ圧力制御
系の圧力目標値を変更し、ドレン弁１３の開閉を行ない
、ドレンセパレータ２からフラッシュタンク１４へ余剰
蒸気を導入する。

この圧力目標値は、縦軸を流星、横軸を時間とした第２
図のグラフに示すように、斜線領域に相当するミスマツ
チ流量に応じて、実線ｅで示すような、ドレンセパレー
タ２からフラッシュタンク１４への蒸気流量が得られる
ように、あらかじめ算出しておき、それを時間の関数と
してドレンセパレータ圧力制御系に与える。

なお、主蒸気圧力が上昇する原因は、主蒸気配管５内の
蒸気質量のバランスが崩れ、蒸気が蓄積されることによ
る。主蒸気配管５内においては、次に示す質量バランス
式、および圧力計算式が成立する。

ΣＷＳＧｉ−（ｗＴＢ＋ｗＢＹＰ＋ＷＲ＋ＷＳ＋ｗＰ■
）ｉ＝１ ＝ｄＭ／ｄｔ・・・・・・（１） ｄＰ／ｄｔ＝　　（ＫＰ／Ｍ）　　ｄＭ／ｄｔ・・・・
・・（２） ただし、 Ｗ　　：蒸気発生器ｎ基の主蒸気流量総和ＧＩ Ｗ　　：タービン蒸気流量 Ｂ ＷＢＹＰ　’タービンバイパス蒸気流量ＷＲ：逃し弁蒸
気流量 Ｗ８　：安全弁蒸気流量 Ｗ、１：給水ポンプ駆動タービン高圧側蒸気流量Ｍ：蒸
気質量 Ｐ：蒸気圧力 に：りｒ熱指数（定数） したがって、（１）式を時間で積分することによって蒸
気の蓄積量の瞬時値を求めることができ、（２）式を時
間で積分することによって蒸気圧力の瞬時値を求めるこ
とができる。したがって、前述のドレンセパレータ圧力
制御系に与える圧力目標値は、これらの式から算出する
ことができる。

すなわち、上記構成のこの実施例方法では、新たな設備
の追加を行なうことなく、既設の起動バイパス系を使用
して、安全弁４ａおよび逃し弁４ｂからの余剰蒸気の大
気放出を防止することができる。また、フラッシュタン
ク１４から、給水加熱器１２および脱気器９へ加熱蒸気
を供給することにより、給水加熱器１２および脱気器９
の加熱蒸気も確保することができる。

［発明の効果］ 上述のように、本発明の発電プラントの主蒸気圧力制御
方法では、タービンバイパス容量が１００％未溝とされ
た発電プラントにおいて、タービンバイパス容量を越え
る運転中にＰＬＵリレーが作動し、タービン加減弁が急
速全閉とされた場合でも、新たな設備の追加を行なうこ
となく、主蒸気圧力を逃し弁および安全弁の作動圧力以
下に抑制することができ、主蒸気の大気放出を防止する
ことが・でき、かつ、給水加熱器および脱気器の加熱蒸
気を確保することができ、給水の急激な温度低下および
給水ポンプのキャビテーションの発生を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例方法を説明するための高速増
殖炉発電プラントの構成図、第２図は実絶倒方法におけ
る蒸気流量の時間変化を示すグラフ、第３図はＥＨＣの
構成を示す構成図、第４図は従来方法における蒸気流量
の時間変化を示すグラフである。 １・・・・・・・・・蒸気発生器 ２・・・・・・・・・ドレンセパレータ３・・・・・・
・・・タービン加減弁 ４ａ・・・・・・安全弁 ４ｂ・・・・・・逃し弁 １３・・・・・・ドレン弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンバイパス容量が１００％未満とされた発
   電プラントの主蒸気圧力制御方法において、タービンバ
   イパス容量を越える運転中にパワー／ロードアンバラン
   スリレーが作動し、タービン加減弁が急速全閉とされた
   場合は、起動バイパス系のドレンセパレータのドレン弁
   開度を操作して余剰蒸気をフラッシュタンクへ導入し、
   主蒸気圧力を逃し弁および安全弁の作動圧力以下に抑制
   することを特徴とする発電プラントの主蒸気圧力制御方
   法。