KR910002987B1 - 전동력 범위용 증기발생기 자동 급수 제어방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

전동력 범위용 증기발생기 자동 급수 제어방법

제1도는 2개의 증기발생기를 사용한 원자로 증기 공급시스템내의 기본 급수 유로의 부분 개략도.

제2도는 재순환식 원자로 증기발생기의 개략도.

제3도는 급수 유량 및 증기발생기 수위 제어 루프의 일반 블럭도.

제4도는 본 발명에 따른 자동 급수 제어 시스템을 도시하는 기능도.

제5도는 전형적인 증기발생기를 위한 저동력 수준에서의 급수 유량 변화의 효과를 도시한 그래프.

제6도는 제5도에 도시된 증기발생기의 느린 정현파 입력에 대한 증기발생기 반응을 도시한 그래프.

제7도는 제5도에 도시된 증기발생기에서 공급 유량상의 정현파 섭동에 대한 전형적인 수위반응을 도시한 그래프.

제8도는 제5도에 도시된 증기 발생기에서 증기발생기 성능상의 급수온도의 효과를 도시한 그래프.

제9도는 발전소 시동의 경우 본 발명의 실제 작동을 도시한 도시도.

제10도는 본 발명의 실제 작동을 도시한 도시도.

제11도는 큰 섭동에 따른 증기발생기 수위를 회복시키기 위한 본 발명 능력을 도시한 도시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 증기발생기 14 : 하강관

15 : 하강관 밸브 36 : 수위

50 : 이코노 마이저 52 : 이코노 마이저 밸브

54 : 펌프 76, 86, 96, 160 : 비교기

90 : 진상/지상 회로 102 : 비례-적분 제어기

110, 112 : 함수 발생기 114, 116 : 함수 발생기

140 : 제한 회로 162 : 비례, 적분 제어기

190 : 세트/리세트 회로

본 발명은 원자로, 특히 가압 수형 원자로 증가 공급시스템(nuclear steam supply system nsss)에서의 재순환식 증기발생기의 제어방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 원자로 시스템의 증기발생기를 위한 자동 수위 제어에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 그러한 특징의 개량된 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

가압 수형 원자력 발전소에서, 원자로 증기발생기가 모니터되는 3개의 주요 작동 변소, 즉 수위(L), 증기 유량(W_s) 및 급수 유량(f_w)의 함수로 전형적으로 제어된다. 모니터 변수에 대응하는 신호는 비례/적분 및 진상/지상 회로에서 처리되어 증기 생성용 증기발생기로 유입되는 물의 양을 제어하기 위한 급수 유량 요구신호를 발생한다. 제어 작동이 주로 기초가 되는 주요관계 및 작동 변수는 증기발생기 수위이다.

실제로 NSSS의 증기발생기의 제어는 유달리 어려운 작업이라고 알려져 있다. 그 결과 주원자력 발전소 운전 정지의 중요한 몫은 소요의 범위를 넘은 증기발생기 작동에 기인하기때문에 원자로 트립에 의해 생긴다. 이러한 많은 운전 정지는 저 또는 고 증기발생기 수위상의 원자로 트립에 기인한다. 전형적으로, 증기발생기 저수위 트립의 약 80%는 시스템 정격 동력의 20% 이하에서 발생되는 거의 고수위 트립의 90%는 동력의 20%이하에서 발생된다. 적절한 한계내로 증기발생기 수위를 유지시키는 문제는 특히 조작자가 증기발생기 수위제어에 대해 비교적 경험이 없을 때 발전소 시동중 특히 심각하다.

증기발생기 제어에서, 특히 저동력 수준에서 생기기 쉬운 주요 복잡성은 증기발생기를 포함하는 시스템의 물 재순환 특성에 있다. 따라서, 저동력 작동중, 급수 유량변화에 대한 증기발생기 수위의 감도는 증가한다. 또한, 저동력에서 급수유량의 증기가 있을때 증기발생기 수위의 초기 감소에 의해서 나타난 외관상의 변칙적인 운동특성이 존재한다. 이러한 가동은 가끔 조작자를 혼동시키고 그 조작자로 하여금 급수 유량을 더 증가시키도록 하여 수위가 더욱 감소되고 수위의 제어되지 않는 진동과 원자로 트립으로 이르게 되는 시스템내의 "정 피드백"을 도입시킨다.

종래 제어기는 전술한 세변수형에서 조차도, 증기 유량 및 급수 유량 신호 그 자체가 그와 같은 작동 조건하에서 신뢰성이 없기 때문에 저동력 작동에서 신뢰성이 없다. 대부분의 경우, 이렇게 공지된 신뢰성 결여 때문에 조작자는 수위를 수동으로 제어하기 위해 선택한다. 수동 제어상의 시도는 종래에서만 제한적으로 성공을 거두었다.

따라서, 본 발명의 목적은 원자로 증기 공급시스템에서 재순환식 증기발생기를 위한 제어기술과 특히 증기 공급시스템의 전동력 작동범위상에서 자동 수위 제어를 할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 따르면, 증기발생기의 동적 특성상 동력 관련 변화를 고려한 재순환식 원자로 증기발생기를 위한 제어시스템 및 제어방법이 제공된다.

따라서, 본 발명은 정상 상태 작동 및 다음과 같은 부하 조종 동안 충분한 하강관 수위를 유지하기 위해 증기발생기의 급수유량을 지동적으로 제어한다.

(a) 15%와 100% NSSS 동력사이의 NSSS부하에서 10% 단계

(b) 0%와 15% NSSS 동력사이의 NSSS부하에서 1%/분 경사와 15%와 100% NSSS 동력 사이의 NSSS부하에서 5%/분 경사.

(c) 어떤 크기의 부하차단, 만일 본 발명이 다음과 같은 발전소 조건일 경우, 자동 작동을 제공한다.

(a) 원자로 트립

(b) 2개의 급수 펌프 작동 동안 급수 펌프의 손실

(c) 높은 증기발생기 하강관 수위

상술한 것을 수행하기 위해, 본 발명은 하강관 및 이코노 마이저 급수 제어 밸브를 연속적인 방법으로 자동개폐한다. 게다가, 본 발명은 증기발생기 수위를 제어하기 위하여 0%와 100% NSSS 동력 사이의 급수 유량을 자동적으로 조절하도록 이코노 마이저 급수 제어 밸브, 하강관 급수 제어 밸브 및 주 급수 펌프 속도 설정점의 조정을 통합한다.

양호한 실시예에 따라서, 본 발명은 관련된 제 냉각제 루프로부터 T_AVG신호를 감지함으로써 원자로 트립 후 증기발생기 하강관 수위를 제어하기 위해 급수 유량을 조절한다. 이러한 동작은 원자로 트립 후 주 냉각제 루프를 과냉각할 가능성을 최소화한다. 이 시스템은 그 설정점으로 되돌아올때 저동력 수준 제어형태로 자동적으로 귀환한다.

본 발명에 따른 제어 시스템은 급수 펌프 속도 설정점과 급수 제어 밸브의 수동 작동동안 조작자에 의해서 분리된 조정에 대한 필요성을 최소화하도록 형성한다. 이렇게 함으로써 조작자의 작동이 최소화되고 조작자는 실수가 가능한 최소화된다.

본 발명의 두드러진 유일한 특징으로는, 펌프 속도 제어가 높은 유량에서는 급수 유량 조정용의 주기구로 되지만 낮은 유량에서는 급수 유량이 밸브에 의해 유력하게 조절되므로 동력의 함수로써 위치 결정시키는 능력이 있다.

본 발명의 실시예에서, 측정된 증기발생기 수위에 상응하는 신호는 진상-지상 회로를 통과한다. 진상은 제어 응답성을 향상시키고 증기발생기 처리에서의 지연을 보상하며, 반면 지상은 정상 상태 반응과 안정성 여유를 향상시킨다. 진상과 지상 설정이 동력 수준에 따라 자동적으로 변하여 증기발생기의 동적 특성을 보상한다. 그러므로 처리된 수위신호는 그후 비례-적분 제어기를 통과하고, 여기서 개인과 리세트율은 또한 동력의 함수로서 조정되어 증기발생기 동적 특성을 더욱 보상하게 된다.

본 발명의 양호한 실시예는 다수의 형태의 동일요소를 언급한 참고 번호와 유사하며첨부도면을 참조하여 하기에 기술한다.

제1도는 NSSS에서의 전형적인 재순환식 증기발생기 장치의 개략도인 반면에 제2도는 단일 증기발생기(10)를 개략적으로 도시한다. 급수는 확실한 작동 조건하에서 하강관 노즐(12)을 통해 발생기로 들어가서, 재순환 포화액과 혼합하여 하강관(14)으로 유입된다.

하강관 밸브(15)는 노즐(12)의 상류에 위치한다. 혼합류는 하강관 하류로 이동하고 발생기 저부에 있는 관다발 영역(16)으로 들어간다. 유체가 관다발(18)을 통해 상승할 때 주루프로부터 열을 흡수하고, 2개의 상으로된 액체로서 관다발 영역을 나간다. 그후 상방으로 유동하여 상승관 영역(20)을 통해 분리기(22)로 간다. 증기발생기(10)를 나와서 주증기 라인(26)으로 들어가기 전에, 분리기 증기로부터 액체를 제거하고, 그 액체를 하강관(14)으로 귀환시키고 증기는 건조기(24)로 상승한다.

원자력 분야에 있어서 잘 공지한 바와 같이, 원자로(도시되지 않음)와 증기발생기로 출입하는 관련배관은 통상 주시스템으로 언급되고, 원자로 용기와 그 관련 배관은 주 냉각제를 포함한다. 원자로의 고운 레그는 원자로에 의해 가열되어 입구 노즐(30)을 통해 증기발생기로 들어가는 물을 포함한다. 증기발생기 출력 노즐(32)은 물을 증기발생기로부터 냉각 레그 배관을 통해 원자로 용기로 귀환시킨다.

증기발생기(10)를 포함하는 재순환 처리는 하강관(14)과 관다발(18) 및 상승관 영역(20)사이의 유체의 액압 헤드상의 불균형에 의해 유지된다. 고동력 작동 동안, 이러한 구동 헤드상의 차이는 중요하고 비교적 안정된 작동으로 된다. 그러나 동력이 떨어질 때, 비등량이 관다발(18)에서 감소되어 유량의 감소를 가져오고 따라서 밀도의 증가를 가져온다. 또한 이것은 재순환의 양을 감소시키고, 교대로, 구동헤드의 양을 감소시킨다. 이러한것이 발생됨으로써 발생기(10)는 압력계형 상태로 접근하고, 여기서 하강관(14)의 액압 헤드와 상승관(20) 및 관다발(18)의 액압 헤드가 서로 접근한다. 이러한 상태하에서, 하강관 수위는 제어하기가 매우 어려워지게 된다.

증기발생기에서의 정상적인 수위는 참고 번호(36)으로 표시된다. 수위측정용 계측기는 종래의 것으로서 제1도에서 참고 번호(40)로 표시한다. 증기 유량은, 예를 들어, 참고 번호(42)에서 측정된다.

또한, 이코노 마이저(50)에 연결된 급수 노즐(44)을 통해 급수가 주로 증기발생기(10)에 공급된다. 이코노 마이저 밸브(52)는 노즐(44)의 상류에 위치한다.

증기발생기 수위제얼 시스템의 주목적은, 수위가 너무 높이 상승해서 고수준 발전소 트립을 일으키는 것을 방지하거나, 또는 너무 낮게 떨어져서 저수준 발전소 트립을 일으키는 것을 방지하거나 또는 너무 낮게 떨어져서 저수준 발전소 트립을 일으키는 것을 방지하는 것이다.

노즐(12, 44)을 통해 급수 유량을 조절하고 밸브(15, 52)의 설정을 조정하고 펌프(54)의 속도를 주로 변경시킴으로써 수위가 제어된다.

제3도를 참조하면, 급수 유량 및 증기발생기를 수위 제어는 일반적으로 도시된다. 요구된 수위를 도시하는 설정점(55)은 비교기(56)로의 제1입력이다. 설정점과 실제 증기발생기 수위간의 차이는 수위 계측기(40)에 의해 제공됨으로써, 비교기(56)로부터 출력되어 제어기(60)로 들어간다. 제어기(60)는 적절한 처리 후 하나 이상의 밸브작동기(64)로 보내지는 제어 신호를 발생한다. 작동기는 참고 번호(66)로 표시된 특성을 가지는 밸브와 그와 유사한 것을 작동시킨다. 또한, 시스템 작동은 참고 번호(68)로 표시된 유량 관계와 참고 번호(70)로 표시된 공급 계열 특성에 의해 영향을 받는다. 밸브 특성에 의해 영향받는 개개의 유량 관계(68)와 또 공급 계열 특성(70)은 참고 번호(72)로 표시된 증기발생기 성능을 결정한다. 또한, 증기발생기 성능은 주시스템(74)의 작동변수와 설계에 의해 영향을 받는다. 증기발생기 성능(72)상의 변화는 수위 계측기(40)에 의해 측정되고 그 신호는 비교기(56)로 귀환되어 폐쇄 제어 루프를 이룬다.

제4도에는 넓어진 본 발명에 대한 개선되어 넓어진 범위의 자동 급수 제어 시스템이 상세히 도시되어 있다. 다음 기술에서 본 발명은 새로운 제어 기술을 수행하지 장치 및 방법을 포함시키고 있다는 것을 이해해야 할 것이다. 이러한 기술을 수행에 필요한 특수 부품은 제어 공학의 기술분야에서 알려져 있으며, 그러나, 제어연산에 사용되는 특수한 변수와 이 변수가 채용되는 방식은 새로운 것이다. 따라서, 유일한 방법의 단계가 기술되는 경우, 관련 하드웨어는 원자력 발전소에서 종래식으로 발견되거나, 그 선택은 수행하는 기능으로부터 자명해진다.

세변수의 증기발생기 제어는 본 기술분야에서 공지되어 있다. 본 발명은 그 기초로서 공지된 세 변수 제어기를 사용한다. 비교기(76)는 증기 유량을 측정하는 계측기(42)로부터 증기 유량 신호(W_S)를 받는다. 급수 유량 신호(W_fw)는 급수 유량을 측정하는 총급수 흐름 전달기(77, 제1도)에 의해 제공된다. 증기 및 급수 유량간의 차이는 여과된 미분 네트워크에서 동적으로 보상되고 최종의 유량 에러 신호는 바이어스 신호로서 비교기(86)로 보내진다. 회로(82)는 제로에 해당하는 정상 상태 게인을 가지며, 따라서 유량 에러가 변하지 않을 때 보상된 출력신호는 제로로 되어 유량요구 신호에 기여하지 못한다. 측정된 수위(L)에 상응하는 신호는 적절한 진상/지상 네트워크(90)로 보내지고, 제어회로(90)로부터 동적으로 보상된 수위신호는 비교기(86)로 보내진다. 네트워크(90)는 느린 변화입력 보다도 빠른 변화 입력에 더 높은 증폭을 부여하고 정상 상태의 단위 게인을 가진다. 비교기(86)의 출력은 입·출력 질량 유량 차이에 의해 바이어스된 수위신호이다. 이 바이어스된 수위 신호는 제1입력으로서 수위 설정점(LSP)와 비교되는 다른 비교기(96)로 보내진다. 비교기(96)에서 수행된 비교결과는 공급 유량 요구 신호가 된다. 이 신호는 증기발생기 수위를 유지하도록 주 제어 신호로써 이전에 사용되고 있다. 전의 제어 계획이 비교적 높은 동력 작동, 즉 20% 이상의 정격동력에서 상당히 유효하게 작동하는 동안, 제어는 NSSS의 동력수준이 감소함에 따라 신뢰성이 없게 된다.

본 발명의 한 양상에 따르면, 진상/지상 회로(90)는 증기발생기의 동적 특성을 보상하도록 원자로 동력 수준의 함수로서 수위신호(L)을 변화시킨다. 비교기(96)로부터의 공급 유량요구 신호, 즉 보상된 유량과 수위 에러 신호의 합은 비례적분 제어기(102)를 지나고, 이 제어기에서 증기발생기의 특성을 다시 보상하도록 동력의 함수로써 게인 및 리세트 시간 상수가 조정된다. 제어기(102)의 출력은 유량 요구 신호이며 게인된 합계 에러 신호합과 게인된 합계 에러 신호 적분치와의 합이다. 회로(102)는 합계되 에러 입력 신호가 제로일때 제어기 출력신호가 일정하게 되도록 하는 정상 상태 특성을 가진다. 제로가 아닌 합계 에러 입력 신호는 적분되어 출력 신호를 최대(양의 합계 에러 신호) 또는 최소(부의 합계 에러 신호) 밸브쪽으로 가게한다. 이와 같이, 어떤 수위 에러는 정상 상태에서 제로로 되도록 이루어진다.

원자로의 동력에 비례하는 신호는 회로(106)에서 여과된다. 이와 같이 처리된 동력 신호는 함수 발생기(110, 112)로 보내지고 이 발생기에서 지상 계수 (T₄)와 진상 및 지상 계수의 비(T₃/T₄)가 동력 함수로서 결정된다. 이와 같이 처리된 비율 및 지상 계수는 회로(90)에 입력된다. 또한, 여과된 동력 신호는 비례-적분 제어기(102)로 보내기 위해 계수(T₈, K₁)을 발생하는 함수 발생기(114, 116)로 보내지고, 게인 제어 신호(K)는 제어기(102)에 입력되기 전에 회로(117)에서 여과된다. 회로(90) 및 제어기(102)용의 동력 조정 설정점은 증기발생기의 비선형 특성을 계산함으로써 전동력 범위상의 증기발생기 수준을 제어가능하게 한다. 제어기(102)로부터의 공급 유량 요구신호는 급수 펌프속도, 하강관 밸브위치 및 이코노 마이저 밸브 위치용의 설정점을 설정하는 주신호이다.

이와 같이 증기발생기 수위는 측정된 수위 및 원자로 동력수준의 함수로서 제어된다. 제어 계획은, 원자로 동력이 3개의 동력 작동 범위, 즉 원자로 동력의 대략 0 내지 15% 범위를 대체로 커버하는 저동력 범위, 대략 15 내지 50% 동력범위에 있는 중간 동력범위, 그리고 양호하게도 대략 50 내지 100% 동력범위에 있는 고동력범위에 대해 어디에 위치하는 가에 따라 의존되는 논리계획을 이용함으로써 더욱 정제된다. 동력범위는 수위를 제어하는 데 이용되는 급수 펌프 속도, 하강관 밸브위치 및 이코노 마이저 밸브 위치의 조합으로 결정된다. 회로(106)로부터의 원자로 동력 신호는 또 절환 제어회로(126, 128)에 보내진다. 이하에 기술되는 바와 같이, 절환 제어회로(126, 128)의 상태는 펌프 속도 및 밸브 위치 함수 발생기(130, 132, 134)에의 아날로그 입력 신호를 부분적으로 결정하고 또한 함수 발생기(134)로부터 출력된 이코노 마이저 밸브 위치 제어 신호상에 온-오프 제어를 작용시킨다.

고동력 수준에서 증기 유량은 동력의 신뢰성 있는 척도가 된다는 점에서 유의한다. 비교기(76)로 가는 데 부가하여 증기 유량 신호(W_s)는 회로(170)에서 여과되고 스위치 제어회로(172)로 적용된다. 제어회로(172)는 시스템 동력이 예정된 수준을 초과할때 스위칭 회로(174)에 디지탈 제어 신호를 제공한다. 실제로한 감소로써, 이 제어 수준은 동력 상승시 정격 동력의 55%이었다. 회로(172)는 동력 감소때 동력이 정격의 50% 이하로 떨어지면 스우리칭 제어 신호가 비연속적이 되도록 히스테리시스 효과를 시뮬레이션한다. 회로(172)의 출력에서 제어신호가 존재함으로써 스위칭 회로(178)를 통한 하강관 밸브 위치 요구 함수 발생기(132)의 입력에 하강관 바이어스 신호 발생기(176)로부터의 정상 상태 요구 신호의 적용을 발생시킨다.

전술한 것으로부터, 그리고 이하에 상세히 기술되는 바와 같이, 고동력 수준하에서의 하강관 밸브는 개방되지만 조절되지 않는다. 또, 이코노 마이저 밸브는 개방되면서 조절된다. 급수 펌프 속도도 유사하게 조절된다. 중간 동력범위에서는, 하강관 밸브가 폐쇄되고 이코노 마이저 밸브 위치 및 펌프 속도는 조절된다. 저동력 범위에서는 이코노 마이저 밸브가 폐쇄되고, 펌프 속도는 일정하고 하강관 밸브는 조절된다. 저동력 작동중 이코노 마이저 밸브의 폐쇄는, OR게이트(182)로의 2진 입력중 어느 것이 양일 때 제로 수준 이코노 마이저 밸브위치 요구신호를 선택하도록 스위칭 회로(180)상에 제어를 시킴으로써 달성된다. 이와 같이 본 발명은 저동력 수준에서는 단일 요소 시시템이 되고 고동력 수준에서는 새 요소 시스템이 된다는 것을 알 수 있을 것이다.

정상 상태 증기발생기 액체 재고량은 이코노 마이저에의 공급시보다 하강관 공급시에 더 크다. 이러한 이유로 절환 제어 회로(128)는, 2개의 다른 재고량을 보상하기 위해 밸브 작동시의 지연이 존재하도록 히스테리시스 효과를 제공시켜 프로그램된다. 회로(128)의 출력은 디지탈 명령 신호이다.

실제의 한 감소로서 15%인 예정된 동력 수준이하에서는, 증기 유량과 공급 유량 신호는 신뢰성이 없다. 이러한 이유로 제어기(102)의 출력에서 제공된 최대 요구 신호는 동력 수준이 예정된 수준 이하로 될때 회로(140)에 제한된다. 이 제한 작용은 스위칭 회로(142)를 제어하도록 수준 검출기로서 기능하는 절환 제어 회로(126)로부터 디지탈 제어 신호를 채용함으로써 얻어진다. 따라서, 예를 들어 NSSS가 전술된 15% 정격 동력 이하에서 작동할때 제어기(102)의 출력은 제한된다. NSSS동력이 정격 동력의 15% 이상이면 제한 회로(140)는 바이패스된다.

유사하게도, 저동력 작동 범위에서 증기 유량/공급 유량 바이패스 신호가 비교기(86)로부터 제거되도록 스위칭 회로(144)를 제어하는데 절환 제어 회로(126)의 출력이 사용된다.

본 발명의 다른 특징은 증기발생기를 보충하는 자동 제어이다. 원자로 트립 후, 트립된 오버라이드 신호는 지연후 NAD게이트(152)의 제1입력과 트립 세트/리세트 회로(190)의 제1입력에서 나타난다. 만일 수위가 수준 검출기(156)에 의해 설정된 바와 같이 임계 수준 이하로될때, 수준 검출기 출력은 제2입력으로써 게이트(152)로 보내지고, 주루프의 평균 온도(T_AVG) 및 비부하 조건(T_AVGNL) 하에서의 평균 온도에 상응하는 상수간의 차이에 근거하는 제어 계획에 의해 증기발생기의 보충이 이루어진다. 이러한 온도 신호상의 차이는 비교기(160)에 의해 발생되어 비례 적분 제어기 회로(162)에 처리된다. 제어기(162)의 출력은 유량 요구 신호이다. 이 요구 신호가 제한 회로(168)에서 설정된 바와 같이 상한 및 하한 사이에 있다면 그것은 스위치(166)로 간다. 스위치(166)의 상태는, AND게이트(152)에의 입력중의 어느 한 상태의 변화에 의해 회로(190)가 리세트될때까지 제어기(162)의 제한 출력만을 통과시키도록 회로(190)의 출력에 의해 제어된다. 물론 수준 검출기(156)에 의해 제공된 게이트(152)로의 입력은 감지된 수위가 임계수준을 넘을때 변하게 된다. 이와 같이 원자로가 트립되고 스위가 정상 이하로 되면, 주 루프 평균 물 온도는 하강관 밸브를 통해 공급되는 물과 함께 보충 속도를 제어한다. 일단 스위가 정상으로 되면 제어는 상기 자동화 시스템으로 구환된다.

또한, 세트/리세트 회로(190)의 출력은 입력으로써 OR게이트(182, 192)에 적용된다. 그러므로, 원자로 트립에 응답하여 설정된 후 회로(190)가 리세트될때까지, 게이트(182)는 이코노 마이저 밸브를 폐쇄하는 스위칭 회로(180)에 신호를 보낸다. 유사하게도, 게이트(192)는 제어기(162)의 출력이 함수 발생기(132)에 적용되도록 하는 스위칭 회로(178)에 신호를 보낸다.

저범위에서 예정된 것을 초과하는 동력 수준에서, 절환 제어 회로(128)의 출력은, 발생기(176)로부터의 바이어스 신호가 상술된 방법으로 적용될때 까지 하강관 밸브의 폐쇄를 일으키게 하여 스위칭 회로(194)를 작동시킨다. 회로(128)의 출력은 역전 및 지연후 OR게이트(182)에 적용되어 저동력에서 이코노 마이저 밸브를 폐쇄시킨다. 이코노 마이저 밸브의 개폐 지연은 질량 변화를 보상한다.

고수준(HLO)으로 제로 유량 요구 신호가 되고, 이코노 마이저 및 하강관 밸브 양쪽은 폐쇄된다. 그러나, 펌프는 작동을 계속한다.

공지된 제어는 시스템내의 여러가지 점에서 조작자 개입(M/A)을 제공하여 전체적 혹은 부분적 수동 제어를 실시할 수 있다.

상술된 제어 시스템을 수행하기 위해서, 증기발생기 및 다른 부품의 동적 특성이 상기 여러가지 회로에서 적절한 보상을 제공하도록 고려되어져야 한다. 이러한 정보는 해석 연구나 현장시험에 의해 얻어질 수 있고, 여기서 증기발생기는 단계 경사 및 정현파 섭동을 포함한 주요 측면 섭동을 받게 된다. 섭동 기술은 증기발생기의 비선형 행동을 특성화한다. 단계 및 정현파는 저동력에서 증기발생기의 증가하는 응답성의 표시를 제공하고 또한 시스템에서 지연의 표시를 제공한다.

제5도는 저동력에서 증기발생기 수위에 제어성에 불리하게 영향을 끼치는 몇가지 증기발생기 특성을 나타내고 있다. 급수의 초기 유입은 하강관에서의 질량 증가에 기인하여 작은 수위 상승을 일으키게 한다. 유체가 관다발로 가속화 됨에 따라, 하강관 헤드에서의 증가때문에 관다발로 들어가는 유체의 양은 증가한다. 순효과를 보면 증기발생기는 적어도 초기에 직관과 반대로 반응하고, 보상되지 않은 제어 계획에서 역상을 제공하는 고유의 지연을 가진다. 본 발명은 이 현상을 고려하고 있다. 급수 유량의 느린 졍현파 섭동으로 증기발생기 수위 반응상 커다란 위상 지연이 생긴다. 따라서 제6도에 도시된 바와 같이, 저동력에서 비교적 느린 정현파 유량 섭동은, 제어기 설계상 보상의 필요성을 나타내면서 180°에 접근하는 위상 지연에 의해 지연되는 수위상의 변화에 의해 나타난다.

제7도는 급수 온도가 감소할때 지연 시간(수준이 초기 수준으로 회복하는 시간)상의 급속한 증가를 나타내고 있다. 대부분의 가방 수형 원자로는 저동력에서 비교적 차거운 물을 증기발생기로 공급하기 때문에 라인상의 주 터빈으로 오는 적절한 증기가 존재하기 전에) 지연 시간은 길어지고 그리고 만일 제어 시스템이 지연을 보상하도록 설계되어 있지 않다면 불안정하게 될 수 있다.

제8도는 저동력에서 증가하는 처리 게인을 도시하고 있다. 최적 제어 시스템에서 안정성에 영향을 주지 않고 제어기 성능을 유지하는데 가변 게인이 요구된다. 특히, 시스템에서 급수유량에 영향을 주는 밸브와 같은 부품의 반응 특성을 포함하여, 증기발생기 반응 특성을 보상하기 위해 게인이 변화되어져야 한다. 고려해야할 다른 사항으로 수위에 대한 하강관 수준관계와, 급수가 증기발생기로 분사되는 유체 상태가 포함된다.

물론, 동격 수준의 함수로서 증기발생기 응답 변화가 중요하고, 동력 수준 보상 목적을 위해 제어 신호를 제공하는 함수 발생기가 NSSS의 수명동안 조정될 필요가 있다.

제9도는 시스템의 열 동력이 고온의 대비상태로부터 12%로 증가되는 전형적인 NSSS의 실제시동을 그래프로 나타낸 것이다. 초기에는 보조급수 시스템을 수동으로 사용하여 증기발생기 수위가 유지된다. 대략 2% 동력에서, 급수 제어는 본 발명의 급수 제어 시스템에서 수동으로 전달된다. 이 기간동안 증기발생기 수위는 조작자가 그것을 유지하고자 함에 따라 진동한다. 대략 3% 동력에서 시스템이 자동으로 놓여진 후, 증기발생기 수위는 그 설정점에서 안정화된다. 더우기, MSR을 서비스 상태에 두고 CEA를 구동시키고 한 취출율을 변경함에 따라 동력이 증가하고 난류가 가중될때, 상기와 같이 안정한 방식으로 작동을 계속한다.

제10도는 증기발생기 수위 트립을 피하기 위해 본 발명의 자동 제어하에서의 급수 시스템을 어떻게 유지시키는가를 나타내고 있다. 이 경우에, 조작자는 시스템의 수동 제어를 취하고, 이코노 마이저 밸브를 동시에 개방하지 않고 증기발생기상의 하강관 밸브를 폐쇄한다. 상술된 바와 같이, 하강관 밸브는 저동력 작동중에 사용되고 이코노 마이저 밸브는 15 및 50% 동력 사이의 작동에 사용된다. 양 밸브는 폐쇄되었기 때문에 증기발생기 수위는 급속히 떨어졌다. 과도 상태는 양 제어 밸브를 개방하여 시스템을 자동 상태에 둠으로써 완화되었다. 이 형태에서 시스템은 증기발생기 수위를 다시 유지할 수 있었다.

제11도는 큰 섭동에 따른 증기발생기 수위를 어떻게 회복할 수 있는가를 나타내고 있다. 과도 상태중, 급수 흐름은 이코노 마이저 밸브로부터 하강관 밸브로 이동되어 증기발생기 작동 특성을 변하게 한다. 이것은 비평형 상태에 기인하여 증기발생기 수위상의 초기 스웰을 일으킨다. 급수 제어시스템은 수위의 초과량을 제한하며, 이때 이러한 저동력 작동중 정상 설정점으로 연속적으로 회복시킨다.

양호한 실시예를 도시하고 기술하는 동안에, 여러가지 수정 및 대체는 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않았다. 따라서, 도해 및 제한되지 않음으로써 기술된 본 발명을 이해하게 될 것이다.

Claims (3)

1. 증기발생기(10)로부터 증기 유량을 측정하고 증기 유량에 상응하는 증기 유량 신호(W_s)를 발생시키고, 증기발생기(10)로 들어가는 급수 유량을 측정하고 급수 유량에 상응하는 급수 유량 신호(W_fw)를 발생시키고, 증기발생기(10)내의 수위를 측정하고 수위에 상응하는 수위 신호를 발생시키고, 원자로 동력을 측정하고 원자로 동력에 상응하는 동력 신호를 발생시킴으로써, 가변 속도 급수 펌프, 주 급수 밸브 및 바이패스 급수 밸브를 가지는 가압 수형 원자로 증기 공급시스템 증기발생기(10)내의 수위를 제어하는 방법에 있어서, 제1네트워크에서의 제어 계수는 동력 신호에 의존되는 함수 형태를 취하고, 제1네트워크의 출력이 동적으로 보상된 수위 신호를 나타내는 제1네트워크를 통해 수위 신호를 통과시키는 단계와; 증기 유량신호(W_s)를 급수 유량 신호(W_fw)와 비교하여 제1비례/적분 회로를 통해 1차이윤 통과시켜 처리된 유량 에러 신호를 발생시키는 단계와; 보상된 수위 신호를 처리된 유량 에러 신호와 비교하여 유량 요구 신호를 발생시키는 단계와; 저, 중간 및 고 동력 수준에 상응하는 세가지 동력 범위를 포함하는 논리 계획을 통하여, 유량 요구 신호의 함수로서 증기발생기 수위를 제어하는 단계를 포함하며; 상기 급수 펌프 속도 요구가 저동력에서는 일정하고 중간 및 고동력에서는 저 요구 신호에 의해서 조절되며, 상기 바이패스 밸브 위치는 저동력에서 유량 요구 신호에 의해서 조절되고, 중간 동력에서는 폐쇄되고 고동력에서는 개방되며, 상기 주 밸브 위치는 저동력에서 폐쇄되고 중간 및 고 동력에서의 유량 요구 신호에 의해서 조절되고, 그러므로서, 상기 급수 펌프, 바이패스 밸브, 주밸브의 작동이 원자로 증기 공급시스템의 작동중에 증기발생기(10)내의 수위를 결정하는 것을 특징으로 하는 급수 제어방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유량 요구 신호는 게인과 리세트윤이 동력 신호의 함수로써 비례/적분 회로를 통과하는 것을 특징으로 하는 급수 제어방법.
3. 제1항에 있어서, 원자로가 트립되었을 때 플래그를 세팅하고, 급수 유량을 주 측면수 온도 신호의 합수로서만 제어시킴으로써 원자로 트립 후의 증기발생기(10)을 인계 정상 수위를 재충전시키며, 인계 수위가 도달한 후 상기 유량 신호상의 급수 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는 급수 제어방법.

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