(57)【要約】【課題】  給水ポンプの大容量化改造を行わずに、定格発電容量増加に対応できる給水システム、給水制御方法及び装置を提供することである。【解決手段】  給水システムは、原子炉の給水を行う給水ポンプとして常用のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂと電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂとを備え、予備として設けられていた電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの一部を常用化し、常用化された予備の電動機駆動給水ポンプ１７ａにより、定格運転状態での蒸気発生量を増加させる設備改造に伴い、増加蒸気流量相当の給水増加必要量を原子炉１１に供給する。【選択図】  図１
2006250898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子炉の給水を行う給水ポンプとしてタービン駆動給水ポンプと電動機駆動給水ポンプとを備えた給水システムにおいて、電動機駆動給水ポンプの一部により、定格運転状態での蒸気発生量を増加させる増加蒸気流量相当の給水増加必要量を前記原子炉に供給することを特徴とする給水システム。
【請求項２】
請求項１記載の給水システムの給水増加必要量を供給する電動機駆動給水ポンプ及びタービン駆動給水ポンプを制御する際に、前記原子炉で発生した主蒸気流量が所定値を超えた領域では、前記電動機駆動給水ポンプの流量調節弁の開度を一定とし、原子炉水位の制御はタービン駆動給水ポンプの流量を調整することにより行うことを特徴とする給水制御方法。
【請求項３】
前記流量調整弁の開度を一定とする所定の開度として、前記電動機駆動給水ポンプの入口流量がランアウト流量設定値となる開度とすることを特徴とする請求項２記載の給水制御方法。
【請求項４】
前記流量調整弁の開度を一定とする所定の主蒸気流量として、前記流量調節弁を所定の開度としたときに、タービン駆動給水ポンプが各々の最低給水流量にまで低下しない最小の主蒸気流量とすることを特徴とする請求項２記載の給水制御方法。
【請求項５】
請求項１記載の給水システムの給水増加必要量を供給する電動機駆動給水ポンプ及びタービン駆動給水ポンプを運転中に、運転中のタービン駆動給水ポンプ及び前記電動機駆動給水ポンプの一部が停止した場合に、停止したポンプを除いた残りの運転中の給水ポンプ総容量が必要な給水流量を下回るときは、他方の電動機駆動給水ポンプを起動させ、他方の電動機駆動給水ポンプを起動させても必要給水流量に満たない場合には原子炉出力を低下させることを特徴とする給水制御方法。
【請求項６】
他方の電動機駆動給水ポンプの起動に失敗した場合には、原子炉出力を低下させることを特徴とする請求項５記載の給水制御方法。
【請求項７】
原子炉水位信号と目標水位設定値との差分をＰＩＤ演算し給水流量要求指令を出力する水位制御部と、前記水位制御部からの給水流量要求信号に基づいて請求項１記載の給水システムの給水増加必要量を供給する電動機駆動給水ポンプへの流量調節弁制御信号を出力する関数発生器と、前記原子炉からの主蒸気流量が予め設定された設定値を上回る場合に、前記電動機駆動給水ポンプへの流量調節弁開度一定指令信号を出力する流量調節弁開度一定指令部と、前記流量調節弁開度一定指令部からの流量調節弁開度一定指令信号が不成立のときには前記関数発生器からの流量調節弁制御信号を出力し、流量調節弁開度一定指令が成立したときには流量調節弁の開度が所定の一定開度となる流量調節弁制御信号を出力する流量調節弁制御信号出力部とを備えたことを特徴とする給水制御装置。
【請求項８】
原子炉水位信号と目標水位設定値との差分の絶対値が予め定めた設定値を上回ったときは流量調節弁開度一定指令解除信号を出力する流量調節弁開度一定指令解除指令部を設け、前記流量調節弁制御信号出力部は流量調節弁開度一定指令解除信号を入力しときは、流量調節弁開度一定指令信号を強制的に不成立にすることを特徴とする請求項７記載の給水制御装置。
【請求項９】
原子炉の給水を行う給水ポンプとしてタービン駆動給水ポンプと電動機駆動給水ポンプとを備えた給水システムにおいて、タービン駆動給水ポンプの一部を定格流量増加とし、定格流量増加したタービン駆動給水ポンプにより、定格運転状態での蒸気発生量を増加させる増加蒸気流量相当の給水増加必要量を供給することを特徴とする給水システム。
【請求項１０】
請求項９記載の給水システムの定格流量増加したタービン駆動給水ポンプ及びタービン駆動給水ポンプの流量をそれぞれの定格流量比となるように調節することを特徴とする給水制御方法。
【請求項１１】
請求項９記載の給水システムの定格流量増加したタービン駆動給水ポンプ及びタービン駆動給水ポンプの流量が異なっているとき、容量が小さい給水ポンプの定格流量までは給水流量を揃え、容量が小さい給水ポンプの定格流量以上では、容量の小さい方の給水ポンプの流量を一定とし容量の大きい方の給水ポンプのみで流量を調節することを特徴とする給水制御方法。
【請求項１２】
請求項９記載の給水システムの電動機駆動給水ポンプも定格流量増加とし、タービン駆動給水ポンプまたは定格流量増加したタービン駆動給水ポンプが停止した場合に、電動機駆動給水ポンプを起動させ、起動した電動機駆動給水ポンプの流量を停止した給水ポンプの流量となるように給水流量要求指令を調節することを特徴とする給水制御方法。
【請求項１３】
原子炉水位信号と目標水位設定値との差分をＰＩＤ演算し給水流量要求信号を出力する水位制御部と、前記水位制御部からの給水流量要求信号を流量比ゲインにて比例変換し、タービン駆動給水ポンプ及び流量調整弁へ制御信号として出力する流量要求比調節部とを備え、前記流量比ゲインは、請求項９記載の給水システムの運転中の各給水ポンプへの制御信号が各給水ポンプの容量比となるように各々設定されたことを特徴とする給水制御装置。
【請求項１４】
請求項９記載の給水システムの電動機駆動給水ポンプも定格流量増加とし、タービン駆動給水ポンプまたは定格流量増加したタービン駆動給水ポンプが停止し電動機駆動給水ポンプが起動した場合には、起動した電動機駆動給水ポンプの総流量が停止したタービン駆動給水ポンプの流量となるように前記流量比ゲインを設定することを特徴とする請求項１３記載の給水制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電プラントの原子炉に水を供給する給水システム、給水制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントでは、原子炉出力に応じて発生する蒸気に見合った水を給水システムから原子炉に供給し原子炉の水位が一定になるようにしている。図６は原子力発電プラントの給水システムを含む系統図である。原子炉１１で発生した蒸気は蒸気加減弁１２を介してタービン１３に供給され、タービン１３により発電機１４を駆動して発電する。タービン１３で仕事を終えた蒸気は復水器１５にて凝縮されて復水となり、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂ及び電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂにて昇圧されて原子力炉１１に供給される。
【０００３】
一般に、給水ポンプは、タービンの抽気蒸気を駆動源とする２台の５０％容量のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂと、発電した電気エネルギーを駆動源とする２台の２５％容量の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂとから構成されている。そして、通常運転中は２台のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂにて原子炉１１に必要な給水流量を供給し、２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂは、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂが停止した場合の予備ポンプとして待機している。
【０００４】
タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂは、タービン抽気蒸気を加減弁１８ａ、１８ｂにて調整し、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂの回転数を調整して給水流量を制御している。また、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂは一定速度で回転し、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの出口側に設置した流量調整弁１９ａ、１９ｂを調整して給水流量を制御する。
【０００５】
ここで、沸騰水型の原子力発電プラントの原子炉出力を低下させる手段としては、制御棒挿入と再循環ポンプランバックとがある。制御棒駆動装置２０により制御棒２１を挿入して原子炉出力を低下させたり、再循環ポンプ２２の速度を低下させて炉心流量を低下させ原子炉出力を低下させている。従って、原子炉水位が低下したときに、給水流量の増加ができないときは制御棒挿入または再循環ポンプランバックにより原子炉出力を低下させ、原子炉水位を一定値に保つようにしている。
【０００６】
原子炉水位の低下を防止するものとしては、再循環ポンプランバック後に運転制限領域に侵入しない最も低い再循環ポンプを算出し、その速度まで急速にランバックさせて、炉水位の低下やプラント緊急停止、さらには運転制限領域での運転を回避させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、原子炉の炉心に冷却水を供給する第２のポンプを、給水を供給する第１のポンプがトリップしたときに発生するトリップ信号に基づいて、原子炉出力を減少させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
一方、電力系統全体の電力量を増加させるために、既存の各発電プラントの定格発電容量を増加させることが要請されている。発電プラントの定格発電容量を増加させる場合、発電容量の増加幅に従って既存の発電プラント内の各設備を大容量のものに更新または改造することが必要となる。
【特許文献１】特開平４−１９４７８２号公報
【特許文献２】特開平３−４６５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、既存の発電プラント内の各設備を大容量のものに更新または改造するには、更新や改造ための費用と工期が発生する。例えば、原子炉への給水システムとしては、増加蒸気流量相当の給水流量を増加させる必要があることから、給水ポンプを大容量に改造することになるが、この更新や改造ための費用と工期が発生し、発電容量増加によるメリットが減ぜられてしまう。
【０００９】
そこで、給水ポンプの改造を最小限にとどめて、定格発電容量増加に対応させることが検討されているが、特許文献１や特許文献２のものでは、既存の給水システムにおける給水ポンプトリップに対する予備ポンプの容量不足時の原子炉の水位低下を回避するものであり、定格発電容量増加に対応させた給水システムに適用できるものではない。
【００１０】
本発明の目的は、給水ポンプの大容量化改造を行わずに、定格発電容量増加に対応できる給水システム、給水制御方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の給水システムは、原子炉の給水を行う給水ポンプとしてタービン駆動給水ポンプと電動機駆動給水ポンプとを備えた給水システムにおいて、電動機駆動給水ポンプの一部により、定格運転状態での蒸気発生量を増加させる増加蒸気流量相当の給水増加必要量を前記原子炉に供給することを特徴とする。
【００１２】
本発明の給水制御方法は、原子炉の給水を行う給水ポンプとしてタービン駆動給水ポンプと電動機駆動給水ポンプとを備えた給水システムの給水増加必要量を供給する電動機駆動給水ポンプ及びタービン駆動給水ポンプを制御する際に、前記原子炉で発生した主蒸気流量が所定値を超えた領域では、前記電動機駆動給水ポンプの流量調節弁の開度を一定とし、原子炉水位の制御はタービン駆動給水ポンプの流量を調整することにより行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の給水制御装置は、原子炉水位信号と目標水位設定値との差分をＰＩＤ演算し給水流量要求信号を出力する水位制御部と、前記水位制御部からの給水流量要求信号を流量比ゲインにて比例変換し、タービン駆動給水ポンプ及び流量調整弁へ制御信号として出力する流量要求比調節部とを備え、前記流量比ゲインは、請求項９記載の給水システムの運転中の各給水ポンプへの制御信号が各給水ポンプの容量比となるように各々設定されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、容量の異なる給水ポンプを並列して運転する際に、給水ポンプトリップに対する予備の給水ポンプの容量不足時の原子炉の水位低下を回避でき、定格運転中における電動機駆動給水ポンプの流量調整弁による制御性の劣化抑制を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる給水システムに、本発明の第１の実施の形態に係わる給水制御方法を実現するための給水制御装置を適用した原子力発電プラントの系統図である。図６と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００１６】
給水システムは、２台のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂと２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂにより構成され、定格発電増加（増出力）前は２台のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂを常用とし、２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂを予備機としていたところを、定格発電増加（増出力）後は、２台のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂと１台の電動機駆動給水ポンプ１７ａを常用、１台の電動機駆動給水ポンプ１７ｂを予備とする。各々の給水ポンプ１６ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂは増容量の改造を行わず、増出力に伴う給水増加必要量は、新たに常用化された給水ポンプ１７ａにより供給される。
【００１７】
また、給水制御装置２３が設けられ、給水制御装置２３は制御部２４と給水流量確保部２５とを備えている。制御部２４は、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂと流量調節弁１９ａ、１９ｂを制御し、原子炉１１の水位を調節するものである。また、給水流量確保部２５は、運転中の給水ポンプ１６ａ、１６ｂ、１７ｂのいずれかが停止したときに予備である電動機給水ポンプ１７ｂの起動や、再循環ポンプ２２や制御棒駆動装置２０に出力低下を指令し必要給水流量の確保を行うものである。
【００１８】
制御部２４はタービン駆動給水ポンプ制御信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを加減弁１８ａ、１８ｂに出力してタービン駆動給水ポンプ回転数を調節することによって給水流量を制御するとともに、流量調整弁１９ａ、１９ｂを調整して電動機給水ポンプ１７ａ、１７ｂの給水流量を制御する。
【００１９】
給水流量確保部２５は、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂ及び電動機駆動給水ポンプ１７ａに起動指令Ｓ１６を出力して常用運転する。そして、運転中のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂ及び電動機駆動給水ポンプ１７ａのいずれかが停止したときに予備である電動機駆動給水ポンプ１７ｂに起動指令Ｓ１４を出力するとともに、再循環ポンプ２２や制御棒駆動装置２０に出力低下指令Ｓ１５を出力し必要給水流量の確保する。
【００２０】
図２は、本発明の第１の実施の形態における制御部２４のブロック構成図である。水位制御部２６は、原子炉水位信号Ｓ１と目標水位設定値Ｓ２とを入力し、その差分をＰＩＤ演算し、各給水ポンプへの給水流量要求信号Ｓ３を出力する。この給水流量要求信号Ｓ３は関数発生器２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂに入力される。
【００２１】
関数発生器２７ａ、２７ｂは、予め設定された関数を保有し、その関数と給水流量要求信号Ｓ３とからタービン駆動給水ポンプ制御信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂを出力し各タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂの流量を調整する。
【００２２】
同様に、関数発生器２８ａ、２８ｂは、予め設定された関数を保有し、その関数と給水流量要求信号Ｓ３とからタービン駆動給水ポンプ制御信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ及び流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂを出力し、各電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量を調整する。なお、流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂは後述するように流量調節弁制御信号出力部２９ａ、２９ｂを介して出力される。
【００２３】
流量調節弁開度一定指令部３０は、主蒸気流量Ｓ６を入力し、主蒸気流量Ｓ６が予め設定された設定値を上回った後は、流量調節弁開度一定指令信号Ｓ７を出力する。ここで、流量調節弁開度一定指令部３０が保有する設定値としては、流量調節弁１７ａ、１７ｂを所定の開度としたときに、その他の給水ポンプ１６ａ、１６ｂが各々の最低給水流量にまで低下しない最小の主蒸気流量とする。また、流量調整弁１７ａ、１７ｂの開度を一定とする所定の開度として、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの入口流量がポンプが流すことのできる最大の流量設定値（ランアウト流量設定値）となる開度とする。
【００２４】
流量調節弁開度一定指令解除部３１は、原子炉水位信号Ｓ１と目標水位設定値Ｓ２とを入力し、その差分の絶対値を予め設定しておいた設定値と比較し、差分の絶対値が設定値を上回った場合には流量調節弁開度一定指令解除信号Ｓ９を出力する。これにより、流量調整弁１７ａ、１７ｂの開度一定を解除し、原子炉水位の急激な変動に対応して給水流量を急激に変更できるようにしている。
【００２５】
流量調節弁制御信号出力部２９ａ、２９ｂは、関数発生器２８ａ、２８ｂからの流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂ、流量調節弁開度一定指令信号Ｓ７、流量調節弁開度一定指令解除信号Ｓ９、及び一定開度設定値Ｓ８ａ、Ｓ８ｂを入力し、流量調節弁開度一定指令信号Ｓ７が不成立の時は、関数発生器２８ａ、２８ｂからの流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂを出力する。流量調節弁開度一定指令信号Ｓ７成立した時は、流量調節弁１９ａ、１９ｂの開度を所定の開度一定となるよう流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂを出力する。
【００２６】
このように、主蒸気流量Ｓ６が予め設定された設定値を上回った状態では、流量調整弁１７ａ、１７ｂの開度を一定とするので、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量調整弁１９ａ、１９ｂの応答特性による流量変動の影響は排除できる。一方、流量調節弁開度一定指令解除信号Ｓ９が成立したときには、流量調節弁開度一定指令信号Ｓ７の成立に優先して、関数発生器２８ａ、２８ｂからの流量調節弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂを出力する。
【００２７】
図３は、本発明の第１の実施の形態における給水流量確保部２５の予備機起動のインターロックの論理回路図である。給水流量確保部２５では、運転中の給水ポンプ１６ａ、１６ｂ、１７ａの総容量が必要給水流量を下回った場合には予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂの起動指令Ｓ１４を出力する。さらに、予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂを起動させても必要給水流量に満たない場合は、原子炉出力低下指令Ｓ１５を出力する。
【００２８】
すなわち、給水流量確保部２５は、運転中のタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂにトリップが停止した場合に出力されるタービン駆動給水ポンプトリップ信号Ｓ１１、Ｓ１２を論理和回路３２に入力し、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂのいずれかがトリップしたとき、論理和回路３２からトリップ信号Ｓ１３を論理積回路３３ａ、３３ｂに出力する。
【００２９】
一方、主蒸気流量Ｓ６を判定部３３に入力し、判定部３３は主蒸気流量が１００％以上のときにオン信号を論理積回路３３ａ、３３ｃに出力するとともに、否定回路を通して論理積回路３３ｂに出力する。また、運転中の電動機駆動給水ポンプ１７ａが停止した場合に出力される電動機駆動給水ポンプトリップ信号Ｓ１０を論理積回路３３ｃに出力する。
【００３０】
予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂの起動指令Ｓ１４は、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂのいずれかがトリップし主蒸気流量が１００％以上のとき、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂのいずれかがトリップし主蒸気流量が１００％未満のとき、運転中の電動機駆動給水ポンプ１７ａが停止し主蒸気流量が１００％以上のときに出力される。また、原子炉出力低下指令Ｓ１５はタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂのいずれかがトリップし主蒸気流量が１００％以上のときに出力される。なお、図３では、定格発電増加（増出力）前を１００％出力としたときのタービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂの容量が５０％、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの容量が２５％の場合を示している。
【００３１】
このように、第１の実施の形態では、運転中の電動機駆動給水ポンプ１７ａ（予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂが運転中の場合も同じ）の流量調整弁１９ａ、１９ｂの開度を一定値とすることで、その応答特性に起因する給水流量変動を抑制できる。一般的に、原子炉出力もしくは発電機出力について所定値に一定運転している場合、それぞれの出力変動分を考慮して所定値以下となるように運転する方法が取られる。一方、給水流量変化は、給水温度変化による原子炉反応度変化、原子炉への流入エネルギー変化による原子炉エネルギーバランスの変化及び給水加熱器熱交換量変化によるプラント効率変化を起こし、その変動量を抑制することで原子炉出力変動量や発電機出力変動量を抑制できる。すなわち、第１の実施の形態により給水流量変動を抑制し、その変動抑制量だけ、原子炉出力もしくは発電機出力を前記所定値に近づけて運転できるようになり、実質的に発電量を大きくすることができる。
【００３２】
また、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量調整弁１９ａ、１９ｂの開度を電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの入口流量がランアウト流量設定値となる開度に一定としているので、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量調整弁１９ａ、１９ｂは電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂを過流量保護の可能な範囲で最大開度一定である。従って、定格出力運転中に継続して受ける流量調整弁１７ａ、１７ｂの前後差圧を最低限に抑えられ、流量調整弁１７ａ、１７ｂのエロージョンによる保守費用を最小限に抑えることができる。また、タービン駆動給水ポンプ１６ａ、１６ｂへの負荷が最小限に抑えられるため、タービン抽気蒸気量を減少でき発電効率が向上する。
【００３３】
また、水位の急激な変動により急激な給水流量の変更が必要となるときには、流量変化率が上昇し、ポンプが性能として有する最大流量変化率を超える。そのため、流量調節弁開度一定指令解除部３１の動作により、流量調節弁１７ａ、１７ｂの一定値固定が解除され、電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂも制御に加わることで、給水流量の応答性が向上し、原子炉水位変動の抑制に寄与できる。
【００３４】
また、運転中に給水ポンプ１６ａ、１６ｂ、１７ａが停止し、給水流量が不足した場合は、運転中の給水ポンプ１６ａ、１６ｂ、１７ａの総容量が必要給水流量を下回るが、給水流量確保部２５は予備の電動機駆動ポンプ１７ｂの起動指令Ｓ１４を出力して予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂを起動させる。さらに、予備の電動機給水ポンプ１７ｂを起動させても必要給水流量に満たない場合、予備の電動機駆動給水ポンプ１７ｂの起動に失敗した場合には、再循環ポンプをランバックさせる信号Ｓ１５を再循環ポンプ２２へ出力し、原子炉の出力を低下させ必要給水流量を低下させる。これらの動作により給水流量不足が解消されるため、運転中の給水ポンプ停止時の原子炉水位低下を抑制できる。
【００３５】
原子炉水位は上方に変動した場合にはタービントリップ、下方変動した場合には原子炉トリップの設定が設けられているが、このように、この設定値以内に水位変動を抑制するので、プラント停止を回避することができ、プラントの運転稼働率を向上させることができる。
【００３６】
第１の実施の形態によれば、増加蒸気流量相当の給水増加必要量は、常用化された電動機駆動給水ポンプにより供給されるので、給水ポンプを増容量化改造する必要がなく、改造費を低減することができる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係わる給水システムに、本発明の第２の実施の形態に係わる給水制御方法を実現するための給水制御装置を適用した原子力発電プラントの系統図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、常用のタービン駆動給水ポンプ１６ａを定格流量増加とし、定格流量増加した常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａとしたものである。そして、その定格運転状態での蒸気発生量を増加させる設備改造に伴い増加蒸気流量相当の給水増加必要量を供給する。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３８】
図４において、給水システムは、２台のタービン駆動給水ポンプ１６Ａ、１６ｂと２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂにより構成され、定格発電増加（増出力）前は２台のタービン駆動給水ポンプ６ａ、１６ｂを常用とし、２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂを予備機としていたところを、定格発電増加（増出力）後は、１台のタービン駆動給水ポンプ１６ａを増容量化して、定格流量増加した常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａとし、増容量化しない１台のタービン駆動給水ポンプ１６ｂとともに常用とする。また、２台の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂを、増容量化したタービン駆動給水ポンプの増容量に合わせ増容量化し、それらを予備とする。
【００３９】
増出力に伴う給水増加必要量は、増容量化した常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａにより供給される。また、給水制御装置２３は制御部２４と給水流量確保部２５とを備え、制御部２４はタービン駆動給水ポンプ１６Ａ、１６ｂの加減弁１８ａ、１８ｂと電動機駆動給水ポンプの流量調節弁１９ａ、１９ｂを制御し蒸気発生器である原子炉１１の水位を調節する。
【００４０】
図５は、本発明の第２の実施の形態における制御部２４のブロック構成図である。水位制御部２６は原子炉水位信号Ｓ１と目標水位設定値Ｓ２とを入力し、その差分をＰＩＤ演算し、給水流量要求信号Ｓ３を出力する。給水ポンプ１６Ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂ毎に設けられた流量要求比調節部３５は、給水流量要求信号Ｓ３を入力し、入力した給水流量要求信号Ｓ３を流量比ゲインＳ１７ａ〜Ｓ１７ｄにて比例変換し、タービン駆動給水ポンプ制御信号Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ及び流量調整弁制御信号Ｓ５ａ、Ｓ５ｂを出力する。この流量比ゲインＳ１７ａ〜Ｓ１７ｄは、通常運転時は、タービン駆動給水ポンプ１６Ａ、１６ｂ若しくは電動機駆動給水ポンプ流量調整弁１９ａ、１９ｂへの制御信号が各給水ポンプ１６Ａ、１６ｂ、１７ａ、１７ｂの容量比となるように各々設定する。
【００４１】
運転中の常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａ、１６ｂが停止し、給水流量が不足したときは、予備の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂが起動されるが、このときの予備の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量比ゲインＳ１７ｃ、Ｓ１７ｄは、停止した給水ポンプの容量と２台の予備の給水ポンプの容量との容量比が等しくなるよう可変とする。
【００４２】
例えば、増容量したタービン駆動給水ポンプ１６Ａの容量が７０％、増容量していないタービン駆動給水ポンプ１６ｂが５０％、増容量した電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂが各々３５％とすると、７０％容量のタービン駆動給水ポンプ１６Ａが停止した場合、タービン駆動給水ポンプ流量比ゲインが７に対し、各電動機駆動給水ポンプの流量比ゲインは３．５とする。これに対し５０％容量のタービン駆動給水ポンプ１６ｂが停止した場合は、タービン駆動給水ポンプ流量比ゲインが５に対し、各電動機駆動給水ポンプの流量比ゲインは２．５とする。
【００４３】
また、定格流量増加した常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａ及び常用のタービン駆動給水ポンプ１６ｂの流量とが異なっているとき、容量が小さい給水ポンプの定格流量までは給水流量を揃え、容量が小さい給水ポンプの定格流量以上では、容量の小さい方の給水ポンプの流量を一定とし容量の大きい方の給水ポンプのみで流量を調節するようにしてもよい。また、給水制御装置２３の給水流量確保部２５は、原子炉水位の急激な変動に対応して給水流量を急激に変更させるときは、容量の小さい方の給水ポンプの流量の一定運転を解除する。
【００４４】
このように、第２の実施の形態では、運転注の常用のタービン駆動給水ポンプ１６Ａ、１６ｂが停止し、予備の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂが起動したときは、予備の電動機駆動給水ポンプ１７ａ、１７ｂの流量比ゲインＳ１７ｃ、Ｓ１７ｄが、停止したタービン駆動ポンプの容量と２台の予備の電動機駆動ポンプ１７ａ、１７ｂの容量との容量比が等しくなるように可変とする。このことから、停止したタービン駆動給水ポンプと同容量の給水ポンプで不足した給水流量を補完することとなり、給水擾乱に伴う原子炉水位の変動を適切に抑制することができる。
【００４５】
原子炉水位は上方に変動したときはタービントリップ、下方に変動したときは原子炉トリップの設定が設けられているが、第２の実施の形態により本発明により、この設定値以内に水位変動を抑制し、プラント停止を回避することができ稼働率を向上させることができる。
【００４６】
第２の実施の形態によれば、増加蒸気流量相当の給水増加必要量は、増容量された１台のタービン駆動給水ポンプにより供給されため、常用の給水ポンプのうち１台のみ増容量化するだけで増出力に対応できる。また、各給水ポンプの流量を当該給水ポンプの定格流量比となるよう調節することから、２台のタービン駆動給水ポンプの給水流量はポンプの容量比となり、各給水ポンプはポンプ効率の高い定格運転点で各々運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる給水システムに本発明の第１の実施の形態に係わる給水制御方法を実現するための給水制御装置を適用した原子力発電プラントの系統図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における制御部のブロック構成図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における給水流量確保部の予備機起動のインターロックの論理回路図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる給水システムに本発明の第２の実施の形態に係わる給水制御方法を実現するための給水制御装置を適用した原子力発電プラントの系統図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における制御部のブロック構成図。
【図６】原子力発電プラントの給水システムを含む系統図。
【符号の説明】
【００４８】
１１…原子炉、１２…蒸気加減弁、１３…タービン、１４…発電機、１５…復水器、１６…タービン駆動給水ポンプ、１７…電動機駆動給水ポンプ、１８…加減弁、１９…流量調整弁、２０…制御棒駆動装置、２１…制御棒、２２…再循環ポンプ、２３…給水制御装置、２４…制御部、２５…給水流量確保部、２６…水位制御部、２７、２８…関数発生器、２９…流量調節弁制御信号出力部、３０…流量調節弁開度一定指令部、３１…流量調節弁開度一定指令解除部、３２…論理和回路、３３…論理積回路、３４…判定部、３５…流量要求比調節部
【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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