(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２台運転のタービン駆動給水ポンプの内で、負荷状況に応じて１台を停止させるように配置される給水系統の給水流量を制御するために前記それぞれのタービン駆動給水ポンプの回転数信号が回転指令信号となるようにそれぞれの蒸気加減弁を開閉制御する回転数制御手段と、前記それぞれのタービン駆動給水ポンプの吐出側の給水を復水器へ再循環させる最小流量循環系統の最小流量を制御するために前記それぞれのタービン駆動給水ポンプの吸込流量信号が吸込流量設定信号とするように最小流量制御信号によりそれぞれの最小流量循環系統に配置される最小流量弁を開閉する一方、前記タービン駆動給水ポンプのいずれかを停止するタービン停止時に所定に制限された開スピードで全開方向へ移行する全開信号を前記最小流量制御信号として出力し、また、前記吸込流量信号が急低下したとき急開信号を前記最小制御信号へ出力して最小流量弁を全開とする最小流量制御手段とを備えたタービン駆動給水ポンプ制御装置において、
前記最小流量制御手段のそれぞれに、前記タービン停止時の切替タイミングを検出し、停止タイミング信号を出力する切替タイミング検出手段と、この手段から停止タイミング信号が入力されると予め定められた停止側のタービン駆動給水ポンプに対応する最小流量弁へ前記全開指令信号を出力する手段とを備え、タービン停止時に対応する最小流量弁が全開となるまで停止側タービン駆動給水ポンプの回転数信号が前記回転数指令信号となるように回転数制御をすることにより吸込流量の急低下を回避させて前記急開信号の出力を阻止することとしたことを特徴とするタービン駆動給水ポンプ制御装置。
【請求項２】
前記切替タイミング検出手段は、タービン駆動給水ポンプの吸込流量あるいは発電機出力量若しくは給水流量のいずれかに基づいて前記切替タイミングを検出することを特徴とする請求項１記載のタービン駆動給水ポンプ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラントにおいて原子炉へ給水する２台運転のタービン駆動給水ポンプの内で１台を停止する際に給水系統の制御性を向上させるためのタービン駆動給水ポンプ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３に原子力発電プラントにおける概略系統図を示す。
【０００３】
図において、原子炉１により発生した蒸気がタービン２へ送られて膨張し、タービン２により膨張された蒸気が復水器３に導かれる。復水器３は外部から供給される冷却水によって冷却されて復水となる。この復水は復水ポンプ４により抽出され、さらに、給水がタービン駆動給水ポンプ５Ａ、５Ｂにより昇圧され給水が原子炉１へ供給される。
【０００４】
一般に、タービン駆動給水ポンプ５は、図示するように２台並列に設置されている。すなわち、Ａ系統のタービン駆動給水ポンプ（以下「Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ」と記述する）５ＡとＢ系統のタービン駆動給水ポンプ（以下「Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ」と記述する）５Ｂとがあり、全負荷を２台の運転で賄い全負荷の半分以下となると１台を停止１台のみで運転するように構成している。そして、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂはそれぞれタービン２から抽出される蒸気（抽気）により駆動され、それぞれの蒸気加減弁６Ａ，６Ｂを開／閉することによって回転数を制御し給水を制御する。
【０００５】
また、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの吐出側にはポンプ保護のために復水器３に戻るミニマムフロー系統７が配設され、このミニマムフロー系統７にＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂへの最小流量を確保するための最小流量弁８が設置されている。
【０００６】
図４にＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの回転数制御と最小流量弁制御機能を有するタービン駆動ポンプ制御装置（以下「Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置」と記述する）の一例を示す。
【０００７】
図において、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置９は、それぞれＴ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部９ＡとＴ／Ｄ  ＲＦＰＢ系制御部９Ｂを設けて、原子炉１の水位を制御するための給水制御装置１０からの回転数指令信号１１を取込み、さらに、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出器１２からのＴ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出信号１３を取込み、これらの回転数指令信号１１とＴ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出信号１３とを回転数制御手段１４へ入力する。そして、回転数制御手段１４によって回転数指令信号１１とＴ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出信号１３との偏差が求められ得られる偏差について制御演算され蒸気加減弁６Ａ，６Ｂへ蒸気加減弁開度指令信号１５が出力される。
【０００８】
これにより、それぞれの蒸気加減弁６Ａ，６Ｂが蒸気加減弁開度指令信号１５により開閉され、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂに流入する蒸気量が制御されてＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの回転数が制御される。
【０００９】
また、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部９ＡとＴ／Ｄ  ＲＦＰＢ系制御部９Ｂでは、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ吸込流量検出器１６からの流量検出信号１７を入力し、この流量検出信号１７と流量設定手段１８からの流量設定信号１８ａとの偏差信号１９が偏差算出手段２０により算出され、後述する切替手段２１のＢ接点２１ｂを介して流量制御手段２２へ入力される。さらに、流量制御手段２２では、偏差信号１９について制御演算を施し得られる最小流量弁開度信号２３が切替手段２４のＢ接点２４ｂを介してそれぞれの最小流量弁８へ出力される。
【００１０】
ここで、切替手段２１は、給水制御装置１０に設けるそれぞれの自動・手動切替手段３０，３１のＡ接点３０ａ１，３１ａ１からの切替信号２５によって切替えられ、通常モード時には、Ｂ接点２１ｂが閉となり、切替信号２５が入力すると全開モードとなり、Ａ接点２１ａが閉となり、全開信号出力手段２７からの全開信号が流量制御手段２２へ入力される。また、切替手段２４は、通常モード時にＢ接点２４ｂが閉となり、吸込流量が急低下したときＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂを保護するために急開切替信号出力手段２８が切替信号２８ａを出力し、Ａ接点２４ａが閉となるように構成されている。
【００１１】
これによって、最小流量弁８Ａ，８Ｂが切替手段２１と切替手段２４に応じた最小流量弁開度信号２３によって開閉され最小の流量が確保される。この場合、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの最小流量弁８は容量が大きいために最小流量弁開度信号２３の増減が大きいと弁開／閉時の給水系統への外乱が大きい。そこで、通常モードや全開信号モードのとき最小流量弁開度信号２３は、流量制御手段２２により開／閉スピードが制限されるようになっている。
【００１２】
一方、例えば、何らかの故障により回転数指令信号１１が急減し、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ吸込流量信号２６が急減したとき、急開切替信号出力手段２８からの切替信号２８ａが切替手段２４へ出力され、急開モードとして急開切替信号出力手段２８からの急開信号がＡ接点２４ａを介して最小流量弁開度信号２３として最小流量弁８Ａ，８Ｂへ出力され急スピードで最小流量弁８Ａ，８Ｂを急全開させる。
【００１３】
ここで、２台運転のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂから１台を停止する場合について説明すると、まず、通常モードのとき給水制御装置１０では、給水流量検出器３５からの給水流量信号３６を取込み回転数指令信号生成手段３４によって生成された回転数指令信号１１が自動・手動切替手段３０，３１のＢ接点３０ｂ，３１ｂを介して出力され、それぞれの回転数制御手段１４へ出力され、回転数が制御される。
【００１４】
次に、負荷が減少すると運転員がＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの２台運転から１台を停止する時点を判断し、予め定めた停止側に対応する自動・手動切替手段３０，３１を手動とする。例えば、Ａ系統のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａを停止する場合、まず、自動・手動切替手段３０を手動とする。これによって、Ａ接点３０ａ１が閉となり切替信号２５が切替手段２１へ入力される一方、手動信号出力手段３２から運転員による操作がされるが回転数指令信号１１としてＡ接点３０ａ２を介して回転数制御手段１４へ出力される。
【００１５】
Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置９のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ制御部９Ａでは、手動による回転数指令信号によって回転数が一定に制御される一方、全開信号出力手段２７からの全開信号が流量制御手段２２により、制限されつつ増加して行く。そして、最小流量弁８Ａが全開となると、給水制御装置１０の手動信号出力手段３２からの回転数指令信号１１を徐々に低下させ、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出信号１３の低下に伴いＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａを停止する。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図４に示すＴ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置９は、プラント停止時等のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの運転台数を１台へ切替るときに最小流量弁８Ａ，８Ｂの急開に伴って給水系統へ外乱を発生させるおそれがあるという問題がある。
【００１７】
すなわち、この問題を図５および図６に従って説明すると、図５は、Ｔ／ＤＲＦＰ５Ａ，５Ｂの２台運転から１台運転に移行するときのＴ／Ｄ  ＲＦＰＱ−Ｈ特性を示し、図６は対応する作用をタイミングチャートで簡略的に示したもので、ここで、例えば、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａを停止するとする。まず、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａの停止直前には、両者は図５のＡ点に運転点があり、吐出流量はＱ０、ポンプ揚程はＨ０で、ポンプ回転数Ｎ０となっている。このとき、図６に示すように両者共に、回転数指令信号１１と最小流量弁開度信号２３と吐出流量Ｑ０（図６では流量検出信号１７としている）となっている。
【００１８】
次に、負荷の減少によってＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａを停止しようとする時刻ｔ０に給水制御装置１０の自動・手動切替手段３０を自動から手動とするとＴ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部９Ａの回転数指令信号１１が一定の値Ｎ０となって入力する。これと共に、切替信号２５の入力によって全開信号出力手段２７からの全開信号がＡ接点２１ａを介して流量制御手段２２へ入力され、徐々に最小流量弁８Ａが開方向へ移行する。これにより、最小流量弁８Ａから復水器３へ給水が流入し、給水流量信号３６が減少する。
【００１９】
給水流量信号３６が減少すると、給水制御装置１０の回転数指令信号生成手段３４によって回転数指令信号１１が増加し、自動となっている自動・手動切替手段３１からの回転数指令信号１１がＴ／Ｄ  ＲＦＰＢ系制御部９Ｂへ入力し最小流量弁８Ｂの開度を上げ回転数を例えば、Ｎ１として給水流量信号３６の減少を補って原子炉１へ供給する。
【００２０】
このために、図５に示す運転点がＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ｂでは、Ｂ点となり、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５ＡではＣ点となり、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ｂの吐出流量がＱ２、吐出圧力Ｈ１と増加する一方、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａの吐出圧力がＨ１となり吐出流量はＱ１に低下するように移行する。この結果、時刻ｔ１になると停止側のＴ／ＤＲＦＰ５Ａの吐出流量がＱ１と低下するために、図４に示す急開切替信号出力手段２８が急開モードとして切替信号２８ａを出力し切替手段２４のＡ接点２４ａを閉として１００％の急開信号を最小流量弁８Ａへ出力する。最小流量弁８Ａが１００％へ急開すると、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａの吐出流量の大部分が復水器３へ流れ、給水流量信号３６が急減し、給水系統へ大きな外乱を与えることになる。
【００２１】
そこで、本発明は、前述の問題点に鑑みてなされるもので、２台運転のタービン駆動給水ポンプ内で１台停止時に最小流量弁の急開による給水系統への外乱を回避するタービン駆動給水ポンプ制御装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、２台運転のタービン駆動給水ポンプの内で、負荷状況に応じて１台を停止させるように配置される給水系統の給水流量を制御するためにそれぞれのタービン駆動給水ポンプの回転数信号が回転指令信号となるようにそれぞれの蒸気加減弁を開閉制御する回転数制御手段と、それぞれのタービン駆動給水ポンプの吐出側の給水を復水器へ再循環させる最小流量循環系統の最小流量を制御するためにそれぞれのタービン駆動給水ポンプの吸込流量信号が吸込流量設定信号とするように最小流量制御信号によりそれぞれの最小流量循環系統に配置される最小流量弁を開閉する一方、タービン駆動給水ポンプのいずれかを停止するタービン停止時に所定に制限された開スピードで全開方向へ移行する全開信号を最小流量制御信号として出力し、また、吸込流量信号が急低下したとき急開信号を最小制御信号へ出力して最小流量弁を全開とする最小流量制御手段とを備えたタービン駆動給水ポンプ制御装置において、最小流量制御手段のそれぞれにタービン停止時の切替タイミングを検出し、停止タイミング信号を出力する切替タイミング検出手段と、この手段から停止タイミング信号が入力されると予め定められた停止側のタービン駆動給水ポンプに対応する最小流量弁へ全開指令信号を出力する手段とを備え、タービン停止時に停止側のタービン駆動給水ポンプの回転数が運転側の回転数指令信号と同じになるように回転数制御をすることにより吸込流量の急低下を回避させて急開信号の出力を阻止するようにしたものである。以上の構成により、タービン停止時のタイミングが検出されると停止側の最小流量弁へ全開指令信号が制限されて徐々に増加するように出力される。この場合に停止側の最小流量弁の開動作に伴う給水流量の減少するが停止側の回転数指令信号が増加されて補うように作用する。これにより、停止側の吸込流量の急低下が防止され、急開信号が出力されることが回避され、急開信号による給水流量の低下という給水系統への外乱を与えることがなくなる。
【００２３】
請求項２の発明は、請求項１記載のタービン駆動給水ポンプ制御装置において、切替タイミング検出手段は、タービン駆動給水ポンプの吸込流量あるいは発電機出力量若しくは給水流量のいずれかに基づいて切替タイミングを検出するようにしたものである。以上の構成によれば、吸込流量、発電機出力、給水流量の内から最も効果的な信号を選択することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施の形態を示すタービン駆動給水ポンプ制御装置の構成図であり、図１において従来例を示す図４と同一符号は、同一部分または相当部分を示し、図１において、図４と異なる主な点は、切替タイミング検出手段４１と切替判定手段４２とを追設してＴ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部４０ＡとＴ／Ｄ  ＲＦＰＢ系制御部４０ＢとからなるＴ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置４０とし、切替判定手段４２は外部に配置される停止ポンプ選択手段４３に接続している。
【００２６】
以上の構成により、通常モード時、図４の従来例で説明したと同様に、それぞれのＴ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部４０ＡとＴ／Ｄ  ＲＦＰＢ系制御部４０ＢによってＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５ＢのＴ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出信号１３が回転数指令信号１１となるように制御される。
【００２７】
一方、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの流量検出信号１７が流量設定信号１８ａとなるように最小流量弁８Ａ，８Ｂが制御される。この結果、図２に示す時刻ｔ０以前のようにＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂ共に、図６に対応して回転数Ｎ０、吐出流量Ｑ０（図２では、流量検出信号１７とする）が確保されている。
【００２８】
この場合、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ吸込流量検出器１６からの流量検出信号１７が切替タイミング検出手段４１へ入力され、切替タイミング検出手段４１によって所定の切替タイミングか否かの検出が行われている。切替タイミング検出手段４１が所定の切替タイミングになったことを検出すると切替タイミング信号４４が切替判定手段４２へ出力される。例えば、全負荷１００％として全負荷のとき給水流量が３０００ｔ／ｈと仮定すると、給水流量が１５００ｔ／ｈ以下となるとＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂの内の１台を停止するタイミングが検出され切替タイミング信号４４が出力される。
【００２９】
切替判定手段４２では、停止ポンプ選択手段４３からの予め定められた停止側Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂを特定する停止選択信号４５を取込み、自己が停止側のとき、例えば、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａが停止側のとき切替手段２１へ切替信号を出力する。これによって、切替手段２１のＡ接点２１ａが閉となり、全開信号出力手段２７からの全開指令信号が流量制御手段２２へ出力される。
【００３０】
流量制御手段２２では、全開指令信号の急増を制限しつつ徐々に最小流量弁開度信号２３を増加させ最小流量弁８Ａを開方向とさせる。この場合に、停止側のＴ／Ｄ  ＲＦＰＡ系制御部４０Ａの回転数制御手段１４へは、給水制御装置１０から自動・手動切替手段３０のＢ接点３０ｂを介して回転数指令信号１１が入力されて、最小流量弁８Ａの開方向に伴う給水流量信号３６の減少を補うように回転数指令信号１１が増加し、図５に示した運転点Ｂの方向へ移行する。これにより、吐出流量がＱ２、吐出圧力Ｈ１となり運転側のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ｂとほぼ同じように推移する。そして、時刻ｔ１となって最小流量弁８Ａが全開となると、給水制御装置１０の自動・手動切替手段３０が手動とされ、手動信号出力手段３２により停止側のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａの回転数指令信号１１を徐々に減少させて停止する操作がされる。
【００３１】
このように本発明の実施の形態によれば、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ，５Ｂから１台停止するとき、停止側のＴ／Ｄ  ＲＦＰ５の回転数制御が自動モード時に実施され、最小流量弁８の開動作に伴うＴ／Ｄ  ＲＦＰ吐出圧力の低下が回転数制御による回転数上昇により補正される方向となる。これにより、停止側のＴ／Ｄ  ＲＦＰの吸込流量の低下が回避できポンプの保護のために急開モードによる急開指令信号が出力され、給水量の急減によって給水系統へ外乱を与えることが阻止できる。
【００３２】
なお、本発明の実施の形態では、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ運転台数を切替える負荷となったことをＴ／Ｄ  ＲＦＰの流量検出信号１７で検出しているが、発電機出力で検出しても同様な効果が得られる。また、給水流量にて検出しても同様な効果が得られる。また、Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ運転台数切替時の停止選択（どちらを停止させるかを予め定めた信号）を停止ポンプ選択手段４３から取込んでいるが、他の制御装置にて停止選択された信号を切替判定手段４２に入力しても同様な効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明よれば、タービン停止時に停止側のタービン駆動給水ポンプの回転数が運転側の回転数指令信号と同じになるように回転数制御することにより吸込流量の急低下を回避させて急開信号の出力を阻止するようにしたために急開信号による給水流量の低下という給水系統への外乱を与えることがなくなる。
【００３４】
また、請求項２の発明によれば、タービン駆動給水ポンプの吸込流量あるいは発電機出力量若しくは給水流量のいずれかに基づいて切替タイミングを検出するようにしたために吸込流量、発電機出力、給水流量の内から最も適切なものを選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すタービン駆動給水ポンプ制御装置の構成図である。
【図２】図１のタービン駆動給水ポンプ制御装置の作用を示す説明図である。
【図３】一般的な原子炉の給水系統を示す系統図である。
【図４】従来のタービン駆動給水ポンプ制御装置を示す図１に対応する構成図である。
【図５】図４のタービン駆動給水ポンプ制御装置の第１の作用を示す説明図である。
【図６】図４のタービン駆動給水ポンプ制御装置の第２の作用を示す説明図である。
【符号の説明】
５Ａ，５Ｂ  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ
６Ａ，６Ｂ  蒸気加減弁
７  ミニマムフロー系統
８Ａ，８Ｂ  最小流量弁
９  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ制御装置
９Ａ  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ａ制御部
９Ｂ  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ５Ｂ制御部
１０  給水制御装置
１２  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ回転数検出器
１４  回転数制御手段
１６  Ｔ／Ｄ  ＲＦＰ吸込流量検出器
２１，２４  切替手段
２３  最小流量弁開度信号
２７  全開信号出力手段
２８  急開切替信号出力手段
２９  急開指令信号出力手段
３０，３１  自動・手動切替手段
３４  回転数指令信号生成手段
４１  切替タイミング検出手段
４２  切替判定手段
４３  停止ポンプ選択手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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