(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定する給水復水流量設定手段と、前記給水復水流量設定手段により仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算する加熱器熱収支計算手段と、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求める高圧タービン出力計算手段と、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービン出力計算手段に前記高圧タービンの出口における乾き度を補正させて前記高圧タービンの出力を再計算させる高圧タービン出力補正手段と、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算する高圧タービン内部効率計算手段と、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定する低圧タービン入口蒸気条件設定手段と、前記低圧タービン入口蒸気条件設定手段により設定された前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求める低圧タービン出力計算手段と、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービン出力計算手段に前記低圧タービンの基準膨張線を補正させて前記低圧タービンの出力を再計算させる低圧タービン出力補正手段と、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算する低圧タービン内部効率計算手段と、前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定する性能低下要因機器特定手段とを有することを特徴とする原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項２】
前記高圧タービン出力補正手段は、前記高圧タービンの出力基準値として前記高圧タービンの出力計測値を用いるように構成される一方、前記低圧タービン出力補正手段は、前記低圧タービンの出力基準値として前記低圧タービンの出力計測値を用いるように構成されることを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項３】
前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの少なくとも一方の軸トルクを計測する軸トルクセンサを設け、前記高圧タービン出力補正手段は前記高圧タービンの出力基準値として前記軸トルクセンサにより計測された前記高圧タービンの軸トルク計測値を用いるように構成される一方、前記低圧タービン出力補正手段は、前記低圧タービンの出力基準値として前記軸トルクセンサにより計測された前記低圧タービンの軸トルク計測値を用いるように構成されることを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項４】
前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率並びに給水および復水の流量の計算値とそれぞれの基準値とに基づいて前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率並びに給水および復水の流量の計算値が最適化されているか否かを判定し、最適化されていないと判定した場合には、前記給水復水流量設定手段に給水あるいは復水の流量を再仮設定させるプラント状態最適化手段を有することを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項５】
前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率、給水および復水の流量の計算値並びに原子炉における蒸気の受熱量の計算値とそれぞれの基準値とに基づいて前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率、給水および復水の流量の計算値並びに前記原子炉における蒸気の受熱量の計算値がそれぞれ最適化されているか否かを判定し、最適化されていないと判定した場合には、前記給水復水流量設定手段に給水あるいは復水の流量を再仮設定させるプラント状態最適化手段を有することを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項６】
前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率、給水および復水の流量の計算値並びに原子炉給水ポンブを駆動させるためのタービンの内部効率とそれぞれの基準値とに基づいて前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率、給水および復水の流量の計算値並びに前記原子炉給水ポンプを駆動させるためのタービンの内部効率がそれぞれ最適化されているか否かを判定し、最適化されていないと判定した場合には、前記給水復水流量設定手段に給水あるいは復水の流量を再仮設定させるプラント状態最適化手段を有することを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項７】
前記低圧タービン出力計算手段は、前記低圧タービンに設けられたドレンキャッチャにおけるドレンキャッチ量を用いて前記低圧タービンの出力を計算するように構成したことを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項８】
前記高圧タービン出力計算手段は、前記高圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、前記高圧タービンに設けられたドレンキャッチャにおけるドレンキャッチ量を用いて、前記高圧タービンの基準膨張線と前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求めるように構成したことを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システム。
【請求項９】
前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率並びに給水および復水の流量の各計算値とそれぞれの基準値との偏差が最小となるように正規分布もしくは正規分布を積分して得られる確率分布を利用して統計的に前記各計算値の最適化計算を実行するプラント状態最適化手段を有することを特徴とする請求の範囲１記載の原子力発電プラント熱効率診断システ厶。
【請求項１０】
原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定するステップと、仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算するステップと、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、求めた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求めるステップと、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービンの出口における乾き度を補正して前記高圧タービンの出力を再計算するステップと、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算するステップと、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定するステップと、設定した前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と求めた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求めるステップと、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービンの基準膨張線を補正して前記低圧タービンの出力を再計算するステップと、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算するステップと、前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定するステップとを有することを特徴とする原子力発電プラント熱効率診断方法。
【請求項１１】
コンピュータを、原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定する給水復水流量設定手段、前記給水復水流量設定手段により仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算する加熱器熱収支計算手段、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求める高圧タービン出力計算手段、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービン出力計算手段に前記高圧タービンの出口における乾き度を補正させて前記高圧タービンの出力を再計算させる高圧タービン出力補正手段、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算する高圧タービン内部効率計算手段、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定する低圧タービン入口蒸気条件設定手段、前記低圧タービン入口蒸気条件設定手段により設定された前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求める低圧タービン出力計算手段、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービン出力計算手段に前記低圧タービンの基準膨張線を補正させて前記低圧タービンの出力を再計算させる低圧タービン出力補正手段、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算する低圧タービン内部効率計算手段並びに前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定する性能低下要因機器特定手段として機能させることを特徴とする原子力発電プラント熱効率診断プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、原子力発電プラントにおける電力出力の低下要因となる構成要素を特定するために構成要素の熱効率を診断する原子力発電プラント熱効率診断システム、原子力発電プラント熱効率診断プログラムおよび原子力発電プラント熱効率診断方法に関する。
【背景技術】  原子力発電プラントや火力発電プラント等の発電プラントにおける熱効率の向上は、燃料の節約および発電コストの低減を図る上で益々重要になっている。
しかし、一般に発電プラントは高圧タービンや低圧タービン等の複数の構成要素から構成されるため、発電プラント全体の熱効率が低下しても個々の構成要素の熱効率を精度よく検出することが困難である。このため、発電プラントの熱効率の低下原因がどの構成要素にあるのかを特定し、判断することが困難である。
そこで、従来、第１１図に示すような火力発電プラントの熱効率診断装置１が提案される（例えば日本国特開２００２−１２２００５号公報参照）。従来の火力発電プラントの熱効率診断装置１は、コンピュータ２と計測センサ３で構成される。そして、高圧タービンや低圧タービン等の各構成要素の蒸気流量、タービン抽気流量、圧力等のパラメータを計測センサ３で計測し、計測された各計測データはコンピュータ２に読込まれる。
コンピュータ２は、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器４、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５およびメモリ６を内蔵するとともに入力装置７とモニタ８を備え、メモリ６に保存されたプログラムがＣＰＵ５に読込まれて劣化要因機器特定手段９として機能する。
コンピュータ２に読込まれた各計測データはＡ／Ｄ変換器４においてデジタル信号に変換され、劣化要因機器特定手段９は、デジタル信号に変換された構成要素の各計測データに基いて劣化要因となる機器を特定することができる。
劣化要因機器特定手段９は、計測データのうち精度が低い計測データについては、計測データの偏差が発電プラント全体で最小となる一方、起こり得る確率が最大となるように等の確率分布を用いて最適状態の評価を行って収束させる。そして、劣化要因機器特定手段９による計測データの収束計算により精度が低い計測データに含まれる誤差の影響が低減される。
さらに、劣化要因機器特定手段９により計測データに基いて各構成要素の熱効率が求められる。そして、発電プラントの構成要素が発電プラント全体の熱効率に与える寄与度が別途設定され、この構成要素の寄与度と各構成要素の熱効率とから劣化要因となる機器が劣化要因機器特定手段９により特定される。
従来の火力発電プラントの熱効率診断装置１によれば、火力発電プラントの熱効率が低下しても個々の構成要素の熱効率をより精度よく検出して、火力発電プラントの熱効率の低下原因がどの構成要素にあるのかを特定することができる。
一方、原子力発電プラントは、原子炉で発生させた蒸気をタービン設備に導いて発電する構成である。さらに、タービン設備は高圧タービンと低圧タービンとを共通の動力伝達軸を介して単一の発電機に並設させて構成される。
また、原子力発電プラントは、従来、電力出力を一定（１１０万ｋＷ程度）とした稼動が義務付けられたが、平成１４年から熱出力、すなわち原子炉からタービン設備に入力される熱量を一定にした稼動が認可された。このため、タービン設備の熱効率を向上させることにより、原子力発電プラント全体の電力出力の効率を向上させることができるようになった。実際には原子力発電プラントの熱出力を一定とした結果、プラントごとに電力出力にばらつきが生じている。
そこで、原子力発電プラントについても、タービン設備の個々の構成要素について熱効率を診断することにより、原子力発電プラント全体の熱効率の劣化に影響を与える支配的な構成要素を特定することが重要である。
しかし、原子力発電プラントの高圧タービンと低圧タービンの動力源として用いられる蒸気は、火力発電プラント等の発電プラントと異なり湿り状態である。このため、高圧タービンおよび低圧タービンの入口と出口において蒸気の乾き度が変化するため、蒸気の温度や圧力を計測するのみでは、蒸気のエンタルピを正確に計算することが困難である。この結果、原子力発電プラントの高圧タービンと低圧タービンの内部効率を精度よく計算して、タービン性能を把握することが困難である。
さらに、火力発電プラントと異なり、原子力発電プラントの高圧タービンと低圧タービンからはドレンや蒸気の一部が抽気されて加熱器の熱交換用に用いられる。
このため、従来の火力発電プラントを対象とした熱効率診断装置１を、系や構成要素が異なる原子力発電プラントにそのまま適用することが困難である。この結果、原子力発電プラントにおいて構成要素の熱効率を診断することにより、電力出力の低下の原因となる構成要素を特定する技術は存在しないのが現状である。
【発明の開示】
本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、原子力発電プラントの熱効率を診断することにより、電力出力の低下の原因となる構成要素を特定することが可能な原子力発電プラント熱効率診断システム、原子力発電プラント熱効率診断プログラムおよび原子力発電プラント熱効率診断方法を提供することを目的とする。
本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断システムは、上述の目的を達成するために、請求の範囲１に記載したように、原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定する給水復水流量設定手段と、前記給水復水流量設定手段により仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算する加熱器熱収支計算手段と、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求める高圧タービン出力計算手段と、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービン出力計算手段に前記高圧タービンの出口における乾き度を補正させて前記高圧タービンの出力を再計算させる高圧タービン出力補正手段と、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算する高圧タービン内部効率計算手段と、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定する低圧タービン入口蒸気条件設定手段と、前記低圧タービン入口蒸気条件設定手段により設定された前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求める低圧タービン出力計算手段と、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービン出力計算手段に前記低圧タービンの基準膨張線を補正させて前記低圧タービンの出力を再計算させる低圧タービン出力補正手段と、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算する低圧タービン内部効率計算手段と、前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定する性能低下要因機器特定手段とを有することを特徴とするものである。
また、本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断方法は、上述の目的を達成するために、請求の範囲１０に記載したように、原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定するステップと、仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算するステップと、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、求めた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求めるステップと、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービンの出口における乾き度を補正して前記高圧タービンの出力を再計算するステップと、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算するステップと、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定するステップと、設定した前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と求めた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求めるステップと、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービンの基準膨張線を補正して前記低圧タービンの出力を再計算するステップと、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算するステップと、前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定するステップとを有することを特徴とする方法である。
また、本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断プログラムは、上述の目的を達成するために、請求の範囲１１に記載したように、コンピュータを、原子力発電プラントにおける給水および復水の少なくとも一方の流量を仮設定する給水復水流量設定手段、前記給水復水流量設定手段により仮設定された給水および復水の少なくとも一方の流量に基いて、前記原子力発電プラントの復水給水管上に設けられた加熱器における給水および復水の熱交換量を計算する加熱器熱収支計算手段、前記原子力発電プラントの高圧タービンの出口における乾き度を仮定するとともに、前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量を用いて熱収支計算を行うことにより前記高圧タービンの出力計算値を求める高圧タービン出力計算手段、前記高圧タービンの出力計算値が前記高圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記高圧タービン出力計算手段に前記高圧タービンの出口における乾き度を補正させて前記高圧タービンの出力を再計算させる高圧タービン出力補正手段、前記高圧タービンの出力計算値に基いて前記高圧タービンの内部効率を計算する高圧タービン内部効率計算手段、前記原子力発電プラントの低圧タービンの入口における蒸気の条件を設定する低圧タービン入口蒸気条件設定手段、前記低圧タービン入口蒸気条件設定手段により設定された前記低圧タービンの入口における蒸気の条件に基づいて前記低圧タービンの基準膨張線を仮定するとともに、仮定した前記低圧タービンの基準膨張線と前記加熱器熱収支計算手段により求められた給水あるいは復水の熱交換量とを用いて熱収支計算を行うことにより前記低圧タービンの出力計算値を求める低圧タービン出力計算手段、前記低圧タービンの出力計算値が前記低圧タービンの出力基準値に基づいて設定された閾値内にない場合には、前記低圧タービン出力計算手段に前記低圧タービンの基準膨張線を補正させて前記低圧タービンの出力を再計算させる低圧タービン出力補正手段、前記低圧タービンの出力計算値に基いて前記低圧タービンの内部効率を計算する低圧タービン内部効率計算手段並びに前記高圧タービン内部効率計算手段および前記低圧タービン内部効率計算手段によりそれぞれ計算された前記高圧タービンおよび前記低圧タービンの内部効率に基いて前記原子力発電プラントの性能低下要因となる構成要素を特定する性能低下要因機器特定手段として機能させることを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断システ厶の実施の形態を示す機能ブロック図、
第２図は、第１図に示す原子力発電プラント熱効率診断システ厶による熱効率診断の対象となる沸騰水型原子力発電プラントの一例を示す構成図、
第３図は、第２図に示す高圧タービンの一例を示す構造図、
第４図は、第３図に示す高圧タービンの抽気口および蒸気出口の位置を示す下面図、
第５図は、第３図に示す低圧タービンの一例を示す構造図、
第６図は、第５図に示す低圧タービンの抽気口および蒸気出口の位置を示す下面図、
第７図は、第５図に示す低圧タービンに設けられるドレンキャッチャ近傍の拡大断面図、
第８図は、第１図に示す原子力発電プラント熱効率診断システムを第２図に示す原子力発電プラントに適用した場合において、原子力発電プラントの熱効率を診断する際の手順の一例を示すフローチャート、
第９図は、第８図に示すフローチャートにおいて仮定されるｈ−ｓ線図上の低圧タービンの基準膨張線と補正膨張線の一例を示す図、
第１０Ａ図は、最適化計算における復水流量の確率分布の一例を示す図、
第１０Ｂ図は、最適化計算における給水流量の確率分布の一例を示す図、
第１０Ｃ図は、最適化計算における低圧タービンの内部効率の確率分布の一例を示す図、
第１１図は、従来の火力発電プラントの熱効率診断装置の構成図、
である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断システム、原子力発電プラント熱効率診断プログラムおよび原子力発電プラント熱効率診断方法の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
第１図は本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断システムの実施の形態を示す機能ブロック図である。
原子力発電プラント熱効率診断システム１０は、入力手段１１および出力手段１２を備えたコンピュータに原子力発電プラント熱効率診断プログラムを読込ませて、給水復水流量設定手段１３、加熱器熱収支計算手段１４、高圧タービン出力計算手段１５、高圧タービン出力補正手段１６、高圧タービン内部効率計算手段１７、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８、データ計算手段１９、低圧タービン選定手段２０、低圧タービン出力計算手段２１、低圧タービン出力補正手段２２、低圧タービン内部効率計算手段２３、プラント状態最適化手段２４および性能低下要因機器特定手段２５として機能させたものである。
また、原子力発電プラント熱効率診断システム１０を適用する原子力発電プラント２６には、軸トルクセンサ２７、給水復水流量センサ２８、発電機出力センサ２９およびプラントデータ計測系３０が備えられる。そして、原子力発電プラント熱効率診断システム１０は、軸トルクセンサ２７、給水復水流量センサ２８、発電機出力センサ２９およびプラントデータ計測系３０において計測された各データを読み込むことができるように構成される。
ただし、原子力発電プラント熱効率診断システム１０は、軸トルクセンサ２７、給水復水流量センサ２８、発電機出力センサ２９およびプラントデータ計測系３０において計測された各データを直接読み込まずに、別途入力手段１１に入力されたデータを受け取るように構成してもよい。
第２図は第１図に示す原子力発電プラント熱効率診断システム１０による熱効率診断の対象となる沸騰水型原子力発電プラント２６の一例を示す構成図である。
原子力発電プラント２６は、原子炉４０とタービン設備系４１とを主蒸気管４２並びに復水給水管４３で接続した構成である。タービン設備系４１は、高圧タービン４４、第１の低圧タービン４５ａ、第２の低圧タービン４５ｂおよび第３の低圧タービン４５ｃを共通の動力伝達軸４６に設け、動力伝達軸４６を発電機４７と接続して構成される。第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口は、蒸気管４８を介して復水器４９と接続される。
尚、第２図の例では、低圧タービン４５は３つであるが低圧タービン４５の数は任意である。また、復水器４９の数も１つに限らず任意である。
主蒸気管４２の上流側は原子炉４０の出口と接続され、主蒸気管４２の下流側はタービン設備系４１の高圧タービン４４の入口と接続される。さらに高圧タービン４４の出口には蒸気管４８が接続され、蒸気管４８の他端は分岐して、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口とにそれぞれ接続される。高圧タービン４４の出口に設けられた蒸気管４８上には、湿分分離器５０が設けられる。
また、復水給水管４３の上流側はタービン設備系４１の復水器４９と接続される一方、復水給水管４３の下流側は原子炉４０の入口と接続される。復水給水管４３上には、原子炉４０側となる下流側から第１の加熱器５１ａ、第２の加熱器５１ｂ、原子炉給水ポンプ５２、第３の加熱器５１ｃ、第４の加熱器５１ｄ、第５の加熱器５１ｅ、第６の加熱器５１ｆおよびドレン冷却器５３が設けられる。さらに、原子炉給水ポンプ５２には、原子炉給水ポンプ５２を駆動させるためのＲＦＰ（原子炉給水ポンプ；ｒｅａｃｔｏｒ  ｆｅｅｄｗａｔｅｒ  ｐｕｍｐ）タービン５４が設けられる。
尚、第２図の例では加熱器５１の数は６つであるが加熱器５１の数は任意である。
一方、原子力発電プラント２６には、復水が貯蔵された復水貯蔵層５５と復水貯蔵層５５の復水を蒸発させて蒸気を生成させるグランド蒸気蒸化器５６が設けられる。復水貯蔵層５５は、原子炉４０と復水器４９との間の復水給水管４３およびグランド蒸気蒸化器５６と復水管５７で接続される。グランド蒸気蒸化器５６は、蒸気管４８およびドレン管５８で復水器４９と接続される。そして、グランド蒸気蒸化器５６内部において復水貯蔵層５５から導かれる復水管５７と復水器４９に向かう蒸気管４８およびドレン管５８とが互いに接続される。
また、タービン設備系４１の高圧タービン４４には、第１の加熱器５１ａに向かう抽気管５９が設けられ、第１の加熱器５１ａと湿分分離器５０との間の蒸気管４８には、第２の加熱器５１ｂに向かう抽気管５９が設けられる。
さらに、湿分分離器５０と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの間の蒸気管４８には、ＲＦＰタービン５４に向かう抽気管５９が設けられる。ＲＦＰタービン５４に向かう抽気管５９は、ＲＦＰタービン５４を経由して低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃに接続された復水器４９に導かれる。
また、湿分分離器５０には図示しないドレンタンクが設けられ、湿分分離器５０のドレンタンクは、ドレン管５８で第２の加熱器５１ｂと接続される。
さらに、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにはそれぞれ４つの抽気管５９が設けられる。上流側の抽気管５９は分岐して第３の加熱器５１ｃとグランド蒸気蒸化器５６に導かれる。グランド蒸気蒸化器５６は、ドレン管５８で第４の加熱器５１ｄと接続される。第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃからグランド蒸気蒸化器５６に導かれた抽気管５９は、グランド蒸気蒸化器５６から第４の加熱器５１ｄに向かうドレン管５８と接続される。
また、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃに設けられた上流側から２番目の抽気管５９は、第４の加熱器５１ｄに導かれる。さらに、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃに設けられた上流側から３番目および４番目の抽気管５９は、それぞれ第５の加熱器５１ｅおよび第６の加熱器５１ｆに導かれる。
また、第１の加熱器５１ａと第２の加熱器５１ｂとの間、第２の加熱器５１ｂと第３の加熱器５１ｃとの間、第３の加熱器５１ｃと第４の加熱器５１ｄとの間および第４の加熱器５１ｄと第５の加熱器５１ｅとの間には、それぞれドレン管５８が設けられる。
さらに、第５の加熱器５１ｅと第６の加熱器５１ｆには、それぞれドレン管５８が設けられ、各ドレン管５８の他端には共通のドレンタンク６０が設けられる。ドレンタンク６０には、ドレン管５８と蒸気管４８とがそれぞれ設けられ、ドレン管５８の他端はドレン冷却器５３を介して復水器４９に導かれる一方、蒸気管４８は第６の加熱器５１ｆに導かれる。ドレンタンク６０内部において、ドレンタンク６０に設けられた各ドレン管５８および蒸気管４８は互いに接続される。
そして、高圧タービン４４から第１の加熱器５１ａに向かう抽気管５９は、第１の加熱器５１ａにおいて第２の加熱器５１ｂに向かうドレン管５８と接続される。さらに、高圧タービン４４と湿分分離器５０との間から第２の加熱器５１ｂに向かう抽気管５９、湿分分離器５０の図示しないドレンタンク６０から第２の加熱器５１ｂに向かうドレン管５８および第１の加熱器５１ａから第２の加熱器５１ｂに向かうドレン管５８は、それぞれ第２の加熱器５１ｂから第３の加熱器５１ｃに向かうドレン管５８と接続される。
また、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第３の加熱器５１ｃに向かう抽気管５９および第２の加熱器５１ｂから第３の加熱器５１ｃに向かうドレン管５８は、それぞれ第３の加熱器５１ｃから第４の加熱器５１ｄに向かうドレン管５８と接続される。さらに、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第４の加熱器５１ｄに向かう抽気管５９、グランド蒸気蒸化器５６から第４の加熱器５１ｄに向かうドレン管５８および第３の加熱器５１ｃから第４の加熱器５１ｄに向かうドレン管５８は、第４の加熱器５１ｄから第５の加熱器５１ｅに向かうドレン管５８と接続される。
同様に、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第５の加熱器５１ｅに向かう抽気管５９および第４の加熱器５１ｄから第５の加熱器５１ｅに向かうドレン管５８は、それぞれ第５の加熱器５１ｅからドレンタンク６０に向かうドレン管５８と接続される。さらに、ドレンタンク６０から第６の加熱器５１ｆに向かう蒸気管４８および第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第６の加熱器５１ｆに向かう抽気管５９は、それぞれ第６の加熱器５１ｆからドレンタンク６０向かうドレン管５８と接続される。
このように構成された原子力発電プラント２６では、原子炉４０で発生した主蒸気が主蒸気管４２で高圧タービン４４の入口に導かれる。主蒸気は高圧タービン４４の内部で仕事をした後、蒸気となって高圧タービン４４の出口から蒸気管４８を介して湿分分離器５０に導かれる。ここで、高圧タービン４４内において、仕事をした蒸気の一部は抽気管５９を介して第１の加熱器５１ａに抽気として導かれる。
また、高圧タービン４４の出口から蒸気管４８を介して湿分分離器５０に導かれる蒸気の一部は、抽気管５９を介して第２の加熱器５１ｂに抽気として導かれる。湿分分離器５０に導かれた蒸気は、湿分分離器５０において湿分が除去された後、分岐した蒸気管４８を介して第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにそれぞれ導かれる。さらに、湿分分離器５０において生じたドレンは、ドレン管５８を介して第２の加熱器５１ｂに導かれる。
ここで、湿分分離器５０と第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの間の蒸気管４８から蒸気の一部が、抽気管５９を介してＲＦＰタービン５４に抽気として導かれる。ＲＦＰタービン５４に導かれた抽気は、ＲＦＰタービン５４で仕事をした後、復水器４９に導かれて復水となる。このため、ＲＦＰタービン５４が駆動し、ＲＦＰタービン５４の出力は原子炉給水ポンプ５２の動力に利用される。
一方、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにそれぞれ導かれた蒸気は、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃで仕事をした後に復水器４９において凝縮され、復水となる。
この結果、高圧タービン４４および第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおける蒸気の仕事により図示しないタービン翼とともに動力伝達軸４６が回転し、動力伝達軸４６の回転により動力が発電機４７に伝達されて発電が行われる。
ここで、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおいて仕事をした蒸気の一部は抽気として抽気管５９を介して第３の加熱器５１ｃ、第４の加熱器５１ｄ、第５の加熱器５１ｅ、第６の加熱器５１ｆおよびグランド蒸気蒸化器５６に導かれる。
グランド蒸気蒸化器５６に導かれた抽気は、復水貯蔵層５５からグランド蒸気蒸化器５６に導かれた復水との熱交換によりドレンとなって、第４の加熱器５１ｄに導かれる。復水貯蔵層５５からグランド蒸気蒸化器５６に導かれた復水の一部は蒸気となって、蒸気管４８を介して復水器４９に導かれる一方、残りは蒸気とならずにドレンとなってドレン管５８を介して復水器４９に導かれる。
一方、復水器４９において生成された復水は復水給水管４３を介してドレン冷却器５３に導かれる。ドレン冷却器５３においてドレンタンク６０から復水器４９に導かれるドレンと復水とが熱交換されてドレンが冷却される。ドレン冷却器５３に導かれた復水は第６の加熱器５１ｆ、第５の加熱器５１ｅ、第４の加熱器５１ｄおよび第３の加熱器５１ｃに順次導かれる。そして、第６の加熱器５１ｆ、第５の加熱器５１ｅ、第４の加熱器５１ｄおよび第３の加熱器５１ｃにおいて、復水と第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから抽気管５９を介してそれぞれ導かれた抽気、ドレンタンク６０から導かれた蒸気、第２の加熱器５１ｂ、第３の加熱器５１ｃ、第４の加熱器５１ｄあるいはグランド蒸気蒸化器５６から導かれたドレンとが熱交換され、復水が加熱される。
第６の加熱器５１ｆ、第５の加熱器５１ｅ、第４の加熱器５１ｄおよび第３の加熱器５１ｃにおいて、復水との熱交換で抽気や蒸気から生じたドレンは、排出側のドレン管５８からそれぞれ排出されて、最終的にドレンタンク６０に導かれる。
さらに、第３の加熱器５１ｃを経由した復水は原子炉給水ポンプ５２に導かれて、原子炉４０の給水として昇圧せしめられる。原子炉給水ポンプ５２において昇圧された給水は、第２の加熱器５１ｂおよび第１の加熱器５１ａに順に導かれ、高圧タービン４４や蒸気管４８から抽気管５９を介して導かれた抽気や、湿分分離器５０や第１の加熱器５１ａから導かれたドレンにより加熱される。
第１の加熱器５１ａおよび第２の加熱器５１ｂにおいて、給水との熱交換で抽気から生じたドレンは、排出側のドレン管５８からそれぞれ排出されて、最終的に第３の加熱器５１ｃに導かれる。
第１の加熱器５１ａを経由して加熱された給水は、原子炉４０に導かれて受熱し、主蒸気となって高圧タービン４４の入口に導かれる。
第３図は第２図に示す高圧タービン４４の一例を示す構造図であり、第４図は第３図に示す高圧タービン４４の抽気口および蒸気出口の位置を示す下面図である。
高圧タービン４４は、複数の動翼７０と静翼７１とが交互に設けられた構造である。各動翼７０は動力伝達軸４６に植設され、動力伝達軸４６とともに回転できるように構成される。高圧タービン４４の入口側から内部に導かれた蒸気Ｘは、各動翼７０と静翼７１との間を経由して仕事をした後、蒸気出口７２から排出される。
また、高圧タービン４４の入口と出口７２との間には、抽気口７３が設けられ、蒸気Ｘの一部は抽気口７３から抽気管５９を経由して第１の加熱器５１ａに導かれるように構成される。
第５図は、第３図に示す低圧タービン４５の一例を示す構造図であり、第６図は第５図に示す低圧タービン４５の抽気口および蒸気出口の位置を示す下面図である。
低圧タービン４５は、高圧タービン４４と同様に複数の動翼８０と静翼８１とが交互に設けられた構造である。各動翼８０は動力伝達軸４６に植設され、動力伝達軸４６とともに回転できるように構成される。低圧タービン４５の入口側から内部に導かれた蒸気Ｘは、各動翼８０と静翼８１との間を経由して仕事をした後、蒸気出口８２から排出される。
また、低圧タービン４５の入口と出口８２との間には、上流側から第１の抽気口８３、第２の抽気口８４、第３の抽気口８５、第４の抽気口８６が設けられる。そして、低圧タービン４５内部の蒸気Ｘの一部は第１の抽気口８３から抽気管５９を経由して第３の加熱器５１ｃおよびグランド蒸気蒸化器５６に導かれるように構成される。さらに、低圧タービン４５内部の蒸気Ｘの一部は第２の抽気口８４、第３の抽気口８５、第４の抽気口８６から抽気管５９を経由してそれぞれ第４の加熱器５１ｄ、第５の加熱器５１ｅ、第６の加熱器５１ｆに導かれるように構成される。
また、低圧タービン４５には、蒸気Ｘ中の水分を除去するために単一あるいは複数のドレンキャッチャ８７が設けられる。第５図の低圧タービン４５は、５つのドレンキャッチャ８７、第１、第２、第３、第４、第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ、８７ｄ、８７ｅが設けられた例である。
さらに、第１、第３、第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｃ、８７ｅは、ドレンとともに蒸気の一部が導かれて第３の抽気口８５および第４の抽気口８６から排出される抽気や出口８２から排出される蒸気と合流する構造である。一方、第２および第４のドレンキャッチャ８７ｂ，８７ｄでは、蒸気の一部が除去される効果を考える必要がないとされる。
第７図は、第５図に示す低圧タービン４５に設けられるドレンキャッチャ８７近傍の拡大断面図である。
低圧タービン４５の各静翼８１はダイアフラム９０により固定される一方、動翼８０はディスク９１により動力伝達軸４６に固定される。そして、動翼８０の先端部近傍における静翼８１側には、断面がＶ字の溝状に形成されたドレンキャッチャ８７が設けられる。ドレンキャッチャ８７の先には、気水分離室９２が設けられ、ドレンキャッチャ８７において捕獲された水分が気水分離室９２に導かれることにより低圧タービン４５内部における蒸気Ｘの湿分が除去される。
そして、第２図に示すような原子力発電プラント２６において、軸トルクセンサ２７が高圧タービン４４と第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃとを接続する動力伝達軸４６に設けられ、高圧タービン４４および各低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの少なくとも一つの軸トルクを計測して軸トルク計測値Ｆを得ることができるように構成される。
このため、軸トルクセンサ２７を、高圧タービン４４の出力軸に設けた場合には、高圧タービン４４の出力の実測値を軸トルク計測値として得ることができる一方、軸トルクセンサ２７を、各低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力軸にそれぞれ設けた場合には、各低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力の実測値を軸トルク計測値として得ることができる。
給水復水流量センサ２８は、復水給水管４３に設けられ、原子炉４０に導かれる給水および復水の流量を計測することができるように構成される。
発電機出力センサ２９は、発電機４７の発電出力、すなわち原子力発電プラント２６の総出力を計測する機能を有する。
プラントデータ計測系３０は、温度センサや圧力センサ等の複数のセンサで構成され、原子力発電プラント２６の各構成要素の所要の点における蒸気、給水、復水、ドレン、抽気の温度、圧力、流量等のデータのうち原子力発電プラント２６の熱効率診断に必要なデータを計測することができるように構成される。
原子力発電プラント熱効率診断システム１０の給水復水流量設定手段１３は、給水復水流量センサ２８により計測された給水あるいは復水の流量に基いて、原子力発電プラント２６の熱効率診断に用いられる給水あるいは復水の流量として仮設定する機能と、仮設定した給水あるいは復水の流量を加熱器熱収支計算手段１４に与える機能とを有する。
尚、仮設定する給水あるいは復水の流量は、給水復水流量センサ２８により計測された給水あるいは復水の流量を直接用いてもよく、あるいは近傍の値を用いてもよい。
また、給水復水流量設定手段１３は、プラント状態最適化手段２４から給水あるいは復水の再設定依頼を受けた場合には、プラント状態最適化手段２４から受けた情報に基づいて再び給水あるいは復水の流量を仮設定するように構成される
加熱器熱収支計算手段１４は、給水復水流量設定手段１３から受けた給水あるいは復水の流量の仮設定値に基いて、原子力発電プラント２６の復水給水管４３上に設けられた第１から第６までの加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆの入口と出口における給水あるいは復水の熱交換量を計算する機能を有する。
すなわち、加熱器熱収支計算手段１４は、第１から第６までの加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆの入口と出口における給水あるいは復水のエンタルピあるいは比エンタルピと各加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆのドレン管５８の出口におけるドレンのエンタルピあるいは比エンタルピを計算する機能と、計算して得られた各加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆにおける給水、復水、ドレンの各エンタルピあるいは比エンタルピのうち必要なデータを高圧タービン出力計算手段１５、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８および低圧タービン出力計算手段２１に与える機能とを有する。
このため、原子力発電プラント２６が第２図に示す構成の場合には、第１の加熱器５１ａ、第２の加熱器５１ｂ、第３の加熱器５１ｃ、第４の加熱器５１ｄ、第５の加熱器５１ｅ、第６の加熱器５１ｆにおける給水、復水、ドレンのエンタルピあるいは比エンタルピを計算する機能が加熱器熱収支計算手段１４に備えられる。
尚、加熱器熱収支計算手段１４は、エンタルピあるいは比エンタルピの計算に必要な給水、復水、ドレンの温度、圧力、流量等のデータをプラントデータ計測系３０から入力することができるように構成される。
高圧タービン出力計算手段１５は、プラントデータ計測系３０から原子力発電プラント２６の所要の点における蒸気、抽気、ドレン、給水、復水の温度、圧力、流量等のデータを、加熱器熱収支計算手段１４から各加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆにおける給水、復水、ドレンの各エンタルピあるいは比エンタルピのうち必要なデータをそれぞれ入力するとともに高圧タービン４４の出口７２における乾き度を仮定する機能を有する。
また、高圧タービン出力計算手段１５は、仮定あるいはプラントデータ計測系３０ないし加熱器熱収支計算手段１４から入力したデータに基いて蒸気や抽気の熱量の収支計算、すなわち熱収支計算を行うことにより高圧タービン４４の出力を求める機能と、熱収支計算により得られた高圧タービン４４の出力計算値を高圧タービン出力補正手段１６に与える機能とを有する。
また、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン出力補正手段１６から高圧タービン４４の出力の再計算要求と高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度の補正要求とを受けた場合には、蒸気の乾き度を補正して高圧タービン４４の出力を再度熱収支計算し、得られた高圧タービン４４の出力計算値を高圧タービン出力補正手段１６に与えるように構成される。
また、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の出力の熱収支計算の過程で得られた高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流量を低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８に与える機能を有する。
さらに、高圧タービン出力計算手段１５は、必要に応じて高圧タービン４４の出力計算値をプラント状態最適化手段２４に与えるように構成される。
高圧タービン出力補正手段１６は、高圧タービン出力計算手段１５から高圧タービン４４の出力計算値を受けて、高圧タービン４４の出力計算値と予め任意に設定された出力基準値とを比較し、高圧タービン４４の出力基準値と出力計算値との差あるいは比が予め設定された閾値内であるか否かを判定する機能を有する。
ここで、高圧タービン４４の出力基準値の設定方法としては、例えば、設計値を用いる方法、高圧タービン４４の出力計測値を用いる方法、経験的に得られる推定値を用いる方法等の方法が挙げられる。
高圧タービン４４の出力基準値を高圧タービン４４の出力計測値とする場合には、例えば、軸トルクセンサ２７から高圧タービン４４あるいは低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの軸トルク計測値を入力し、入力した軸トルク計測値に基いて高圧タービン４４の出力計測値を取得することができる。
この際、高圧タービン出力補正手段１６は、軸トルクセンサ２７から入力した軸トルク計測値が低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの軸トルク計測値である場合には、発電機出力センサ２９により計測された原子力発電プラント２６の総出力を入力するとともに、原子力発電プラント２６の総出力から低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの軸トルク計測値を減算することにより、間接的に高圧タービン４４の出力計測値を求めることができるように構成される。
また、高圧タービン出力補正手段１６は、高圧タービン４４の出力計測値と出力基準値との差あるいは比が予め設定された閾値内でないと判定した場合には、高圧タービン出力計算手段１５に高圧タービン４４の出力の再計算要求と高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度の補正要求とを与えて再計算させることにより高圧タービン４４の出力計算値を補正させる一方、高圧タービン４４の出力計測値と出力基準値との差あるいは比が予め設定された閾値内であると判定した場合には、高圧タービン４４の出力計算値を高圧タービン内部効率計算手段１７に与える機能を有する。
高圧タービン内部効率計算手段１７は、高圧タービン出力補正手段１６から受けた補正後の高圧タービン４４の出力計算値、プラントデータ計測系３０から入力したデータに基いて高圧タービン４４の内部効率を計算する機能と、計算して得られた高圧タービン４４の内部効率をプラント状態最適化手段２４に与える機能とを有する。
低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、高圧タービン出力計算手段１５から受けた高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流量、加熱器熱収支計算手段１４から受けたデータ、プラントデータ計測系３０から入力したデータのうち、原子力発電プラント２６の構成に応じた所要のデータに基いて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の乾き度を計算する機能と、計算して得られた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の乾き度を低圧タービン出力計算手段２１に与える機能とを有する。
さらに、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、プラントデータ計測系３０や原子力発電プラント熱効率診断システム１０の他の機能により計算した結果から原子力発電プラント２６の構成に応じた所要のデータを入力し、必要に応じて熱収支計算を行って低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の流量、温度、圧力、乾き度を求めて低圧タービン出力計算手段２１に与える機能を有する。
データ計算手段１９は、プラントデータ計測系３０において計測された蒸気、抽気、ドレン、給水、復水の温度、圧力、流量等のデータや原子力発電プラント熱効率診断システム１０の他の機能による計算で得られたデータを入力して高圧タービン４４および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ以外の原子力発電プラント２６の構成要素について原子力発電プラント２６の熱効率診断に必要なデータを計算する機能を有する。さらに、データ計算手段１９は、計算して得られたデータをプラント状態最適化手段２４に与えるように構成される。
データ計算手段１９により計算されるデータとしては、例えば、ＲＦＰタービン５４の内部効率、原子炉４０における蒸気の受熱量、原子炉４０に導かれる給水および復水の流量等のデータが挙げられる。
低圧タービン選定手段２０は、複数の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃのうち低圧タービン４５を選定し、低圧タービン出力計算手段２１に選定した低圧タービン４５の出力計算を要求する一方、低圧タービン内部効率計算手段２３から低圧タービン４５の内部効率の計算が完了した旨の通知を受けると、出力計算を実行していない低圧タービン４５が存在するか否かを判定し、出力計算を実行していない低圧タービン４５が存在する場合には、その低圧タービン４５を選定して低圧タービン出力計算手段２１に出力計算を要求する機能を有する。
低圧タービン出力計算手段２１は、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８により設定された低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における温度、圧力、流量、乾き度等のデータに基いてｈ−ｓ線図における低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線を仮定する機能を有する。
また、低圧タービン出力計算手段２１は、加熱器熱収支計算手段１４から必要なデータを受けるとともに、プラントデータ計測系３０から必要なデータを入力し、入力あるいは受けたデータ、設計情報およびｈ−ｓ線図の基準膨張線に基いて補正膨張線並びに低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を熱収支計算により求める機能とを有する。
また、低圧タービン出力計算手段２１は、熱収支計算により得られた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値を低圧タービン出力補正手段２２に与える一方、低圧タービン出力補正手段２２から低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力の再計算要求とｈ−ｓ線図における基準膨張線の補正要求を受けた場合には、ｈ−ｓ線図の基準膨張線を補正して再度補正膨張線並びに低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を熱収支計算するように構成される。
さらに、低圧タービン出力計算手段２１は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃを第１から第４の抽気口８３、８４、８５、８６および第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄ，８７ｅで分割した段落群ごとの効率を求める機能と、求めた段落群ごとの効率を低圧タービン内部効率計算手段２３に与える機能を有する。
また、低圧タービン出力計算手段２１は、必要に応じて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値をプラント状態最適化手段２４に与えるように構成される。
低圧タービン出力補正手段２２は、低圧タービン出力計算手段２１から低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値を受けて、予め任意に設定した低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力基準値と出力計算値とを比較し、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力基準値と出力計算値との差あるいは比が予め設定された閾値内であるか否かを判定する機能を有する。
ここで、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力基準値は、高圧タービン４４の出力基準値と同様に設計値や出力計測値等のデータに基いて設定することができる。このため、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力基準値を出力計測値とする場合には、軸トルクセンサ２７から高圧タービン４４あるいは低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの軸トルク計測値を入力することにより低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値を取得することができる。
この際、低圧タービン出力補正手段２２は、軸トルクセンサ２７から入力した軸トルク計測値が高圧タービン４４の軸トルク計測値である場合には、発電機出力センサ２９により計測された原子力発電プラント２６の総出力を入力するとともに、原子力発電プラント２６の総出力から高圧タービン４４の軸トルク計測値を減算することにより、間接的に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値を求めることができるように構成される。
また、各低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの軸トルク計測値をそれぞれ入力して加算するのみならず、単一の低圧タービン４５から入力した軸トルク計測値が他の低圧タービン４５の軸トルクに等しいと仮定して低圧タービン４５の合計の出力計測値を求めてもよい。
さらに、低圧タービン出力補正手段２２は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値と低圧タービン出力計算手段２１から受けた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値との差あるいは比が閾値内となるように、低圧タービン出力計算手段２１に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力の再計算要求とｈ−ｓ線図の基準膨張線の補正要求とを与えて再計算させることにより低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値を補正する機能を有する。
また、低圧タービン出力補正手段２２は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値と低圧タービン出力計算手段２１から受けた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値との差あるいは比が閾値内となった場合には、低圧タービン内部効率計算手段２３に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率の計算指令を与えるように構成される。
低圧タービン内部効率計算手段２３は、低圧タービン出力計算手段２１から受けた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの段落群ごとの効率に基づいて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ全体の内部効率を計算する機能と、計算して得られた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率をプラント状態最適化手段２４に与える機能とを有する。
プラント状態最適化手段２４は、高圧タービン内部効率計算手段１７および低圧タービン内部効率計算手段２３からは計算により得られた高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率を、データ計算手段１９からは原子力発電プラント２６の熱効率診断の対象に必要なデータ、例えばＲＦＰタービン５４の内部効率、原子炉４０における蒸気の受熱量ないし原子炉４０に導かれる給水および復水の流量の計算値をそれぞれ受けて、予め任意に設定した基準値を用いて各計算値の最適化計算を実行する機能と、最適化計算が完了したか否か、すなわち各計算値がそれぞれ最適化されているか否かを判定する機能を有する。
ここで、最適化計算の基準値としては、設計値や計測値等のデータを用いることができる。
また、プラント状態最適化手段２４は、給水流量等の各計算値が最適化されていないと判定した場合には、給水復水流量設定手段１３に給水あるいは復水の再設定依頼を与える一方、各計算値が最適化されていると判定した場合には、性能低下要因機器特定手段２５に最適化された高圧タービン４４の内部効率および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率の計算値をそれぞれ与えるように構成される。
さらに、プラント状態最適化手段２４は、軸トルクセンサ２７の精度が十分でない場合、例えば精度が１％以上であるような場合に、必要に応じて高圧タービン出力計算手段１５および低圧タービン出力計算手段２１の双方あるいは一方から高圧タービン４４ないし低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値を受けて、出力計算値を最適化判定の対象に含めることができるように構成される。
プラント状態最適化手段２４は、高圧タービン４４の出力計算値が最適化されていないと判定した場合には、高圧タービン出力計算手段１５に高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度の補正要求を与える一方、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値が最適化されていないと判定した場合には、低圧タービン出力計算手段２１にｈ−ｓ線図の基準膨張線の補正要求を与える。
ここで、最適化計算の方法は、任意の方法を用いることができる。例えば、確率分布を用いて統計的に給水流量等の各計算値を最適化する方法が挙げられる。すなわち、給水流量等の各計算値を複数回得ると、各計算値と基準値との偏差と確率の関係を示す確率分布が得られるため、この確率分布から最適化された給水流量等の各計算値を求めることができる。
最適化する計算値は、複数存在するため、各確率分布を積算して得られる確率分布を求め、積算された確率分布において偏差が最小となるときの各計算値を最適化された計算値とすることができる。この場合、正規分布もしくは正規分布を積分して得られる確率分布と仮定することができる確率分布については、正規分布もしくは正規分布を積分して得られる確率分布を利用することができる。そして、各計算値を考慮して全体の確率が最大となるときの計算値が最適化された計算値となる。
このため、確率分布を用いて統計的に給水流量等の各計算値を最適化する場合において、プラント状態最適化手段２４が、給水流量等の各計算値が最適化されていないと判定した場合には、偏差がより小さくなるように給水復水流量設定手段１３に給水あるいは復水の再設定依頼を与えるように構成される。
尚、最適化計算の方法は、給水流量等の各計算値を予め設定した基準値に基く閾値の範囲にあるか否かを判定するのみとしてもよい。この場合、プラント状態最適化手段２４には、最適化計算を実行する機能が備えられなくてもよい。
性能低下要因機器特定手段２５は、プラント状態最適化手段２４から受けた最適化後における高圧タービン４４の内部効率および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率の計算値と設計値との差を計算し、計算値と設計値との差と予め設定された寄与度との積が大きい構成要素を特定する機能を有する。ここで、寄与度は、原子力発電プラント２６の効率に対する高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃのそれぞれの影響の度合いを数値化して設定される。
また、性能低下要因機器特定手段２５による判定の結果は、適宜モニタ等の出力手段１２により出力できるように構成される。
次に原子力発電プラント熱効率診断システム１０の作用について説明する。
第８図は、第１図に示す原子力発電プラント熱効率診断システム１０を第２図に示す原子力発電プラント２６に適用した場合において、原子力発電プラント２６の熱効率を診断する際の手順の一例を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。
まず予め給水復水流量センサ２８により原子炉４０に導かれる給水の流量ＧＨ１が計測され、発電機出力センサ２９により、発電機４７の発電出力、すなわち原子力発電プラント２６の総出力ＷＴＯＴＡＬが計測される。さらに、プラントデータ計測系３０により、原子力発電プラント２６の各構成要素の所要の点における蒸気、給水、復水、ドレン、抽気の温度、圧力、流量等のデータのうち原子力発電プラント２６の熱効率診断に必要なデータが計測される。
尚、プラントデータ計測系３０により計測される原子力発電プラント２６の各点における蒸気、給水、復水、ドレン、抽気の温度および圧力は、原子力発電プラント２６の熱効率診断に必要な精度と比較して比較的十分な精度で計測することができる。一方、蒸気、ドレン、抽気、給水、復水の流量の精度は温度や圧力よりも低い。
このため、原子力発電プラント２６の各点における蒸気、ドレン、抽気、給水、復水の流量の全部あるいは一部をプラントデータ計測系３０により計測することも可能であるが、ここでは計算で容易に求められないものについて計測値を用い、その他の蒸気等の流量は計算により求める。
また、軸トルクセンサ２７により、例えば高圧タービン４４の軸トルクが計測され、軸トルク計測値Ｆとして高圧タービン４４の出力ＷＨＰの実測値が得られる。
そして、ステップＳ１において、給水復水流量設定手段１３が、原子炉４０に導かれる給水の流量ＧＨ１を給水復水流量センサ２８から入力し、原子力発電プラント２６の熱効率診断に用いられる給水の流量ＧＨ１として仮設定する。すなわち、給水復水流量センサ２８により計測された給水の流量ＧＨ１は、精度が０．７％程度であるため、仮設定とされる。さらに、給水復水流量設定手段１３は、仮設定した給水の流量ＧＨ１を加熱器熱収支計算手段１４に与える。
尚、給水の代わりに復水の流量を入力して仮設定してもよい。
次に、ステップＳ２において、加熱器熱収支計算手段１４により、第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおいて、抽気と復水ないし給水との熱交換によりそれぞれ生じたドレンの比エンタルピが計算される。
加熱器熱収支計算手段１４は、ドレンの比エンタルピを計算する際、第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆのドレン管５８の出口におけるドレンの温度と圧力とをプラントデータ計測系３０から入力する。そして、加熱器熱収支計算手段１４は、第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおけるドレン管５８の出口のドレンの温度と圧力とを用いて蒸気表からドレンの比エンタルピを求める。
蒸気表としては、例えば日本機械学会により公表されたものを利用することができる。
さらに、加熱器熱収支計算手段１４は、給水復水流量設定手段１３から受けた給水の流量ＧＨ１を用いて第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおける復水給水管４３の入口および出口の復水および給水のエンタルピを計算する。
加熱器熱収支計算手段１４は、復水および給水のエンタルピを計算する際、第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおける復水給水管４３の入口と出口とにおける復水ないし給水の温度と圧力とをプラントデータ計測系３０から入力する。そして、加熱器熱収支計算手段１４は、第１から第６の加熱器５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおける復水給水管４３の入口および出口における復水ないし給水の温度と圧力から比エンタルピを求めて給水の流量ＧＨ１を乗じることにより復水および給水のエンタルピを計算する。
さらに、加熱器熱収支計算手段１４は、第１の加熱器５１ａにおける復水および給水のエンタルピ、ドレンの比エンタルピを高圧タービン出力計算手段１５に与える。また、第２の加熱器５１ｂにおける復水および給水のエンタルピ、ドレンの比エンタルピを低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８に、第３、第４、第５、第６の加熱器５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、５１ｆにおける復水および給水のエンタルピ、ドレンの比エンタルピを低圧タービン出力計算手段２１にそれぞれ与える。
次に、ステップＳ３において、高圧タービン出力計算手段１５が、高圧タービン４４の出力ＷＨＰを熱収支計算するために、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度を高圧タービン４４の設計値に基いて仮設定する。
原子力発電プラント２６で使用される蒸気は湿り状態であるため、蒸気のエンタルピを計算するためには、蒸気の温度または圧力の他、蒸気の乾き度が必要となる。そこで、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の熱量を計算するために、高圧タービン出力計算手段１５により高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度が仮設定される。
ただし、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度には精度が低い設計値が用いられるため、仮設定とされる。
次に、ステップＳ４において、高圧タービン出力計算手段１５により高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の乾き度が計算される。すなわち、第２図に示す原子力発電プラント２６では、高圧タービン４４に抽気口７３が設けられて第１の加熱器５１ａに抽気が導かれるため、高圧タービン４４の出力ＷＨＰを熱収支計算するためには、高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の熱量を求めておく必要がある。
尚、正確には、高圧タービン４４の入口から抽気口７３までの内部効率と抽気口７３から出口７２までの内部効率は異なるが、高圧タービン４４が１００％ロード付近で運転されると仮定し、ここでは高圧タービン４４の内部効率ηＨＰは、高圧タービン４４の入口から出口７２まで一定として計算する。
高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の乾き度は、ステップＳ３において仮定した高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度と抽気口７３における圧力とから求めることができる。
すなわち、まずｈ−ｓ（比エントロピ−比エンタルピ）線図において、高圧タービン４４の入口と出口７２における比エンタルピｈＨＰｉｎ、ｈＨＰｏｕｔと比エントロピｓＨＰｉｎ、ｓＨＰｏｕｔのポイントを高圧タービン４４の入口と出口７２の圧力と温度とからプロットする。さらに、高圧タービン４４の入口における比エンタルピｈＨＰｉｎと比エントロピｓＨＰｉｎのポイントと高圧タービン４４の出口７２における比エンタルピｈＨＰｏｕｔと比エントロピｓＨＰｏｕｔのポイントとを直線で結ぶ。そして、得られたｈ−ｓ線図上の直線と高圧タービン４４の抽気口７３の圧力に対応する等圧線との交点を求め、求めた交点における蒸気の乾き度を高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の乾き度として蒸気表から求めることができる。
尚、高圧タービン出力計算手段１５による高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の乾き度の計算の際に必要な、高圧タービン４４の入口と出口７２における蒸気の温度と圧力並びに高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の圧力は、プラントデータ計測系３０から入力される。
次に、ステップＳ５において、高圧タービン４４の出力ＷＨＰを熱収支計算する際に必要となる抽気の熱量を求めるために、高圧タービン出力計算手段１５により抽気の流量ＧＥＸＴが計算される。
ここで、第１の加熱器５１ａに導かれる抽気の熱量とドレン管５８から排出されるドレンの熱量との差が、抽気が第１の加熱器５１ａにおいて失った熱量である。抽気の熱量は、抽気の比エンタルピｈＥＸＴと抽気の流量ＧＥＸＴとの積であり、ドレンの熱量はドレンの比エンタルピｈＤとドレンの流量ＧＨ１Ｄとの積である。また、ドレンの流量ＧＨ１Ｄは、抽気の流量ＧＥＸＴから求めることができる。
さらに、抽気が第１の加熱器５１ａにおいて失った熱量は、給水が第１の加熱器５１ａにおいて受け取った熱量に等しい。給水が第１の加熱器５１ａにおいて受け取った熱量は、第１の加熱器５１ａの入口と出口における給水のエンタルピの差で表される。
このため、第１の加熱器５１ａに導かれる抽気の流量ＧＥＸＴは、式（１）により熱収支計算できる。
0004108097.tif 000002
但し、
ＧＥＸＴ：第１の加熱器に導かれる抽気の流量
ＧＨ１：第１の加熱器における給水の流量
ＧＨ１Ｄ：第１の加熱器から排出されるドレンの流量
ｈＨｏｕｔ：第１の加熱器の出口における給水の比エンタルピ
ｈＨｉｎ：第１の加熱器の入口における給水の比エンタルピ
ｈＤ：第１の加熱器の出口におけるドレンの比エンタルピ
ｈＥＸＴ：第１の加熱器の入口における抽気の比エンタルピ
である。
ここで、第１の加熱器５１ａの入口における抽気の比エンタルピｈＥＸＴは、ステップＳ４において求めた高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の比エンタルピに等しいとみなすことができる。
また、給水が第１の加熱器５１ａにおいて受け取った熱量は、加熱器熱収支計算手段１４から受けた第１の加熱器５１ａの入口および出口における給水のエンタルピから求めることができる。
このため、高圧タービン出力計算手段１５は、加熱器熱収支計算手段１４から受けたデータとプラントデータ計測系３０から入力したデータに基いて式（１）により抽気の流量ＧＥＸＴを計算する。
次に、ステップＳ６において、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４における蒸気の排気損失、すなわち高圧タービン４４においてタービン翼の回転に利用されなかった蒸気の速度エネルギを計算する。
尚、蒸気の排気損失は高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流速に基いて計算されるが、蒸気の流速は蒸気の流量と高圧タービン４４の出口７２の断面積から求めることができる。高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流量は、高圧タービン４４の入口における蒸気の流量ＧＨＰから第１の加熱器５１ａへの抽気の流量ＧＥＸＴを減じることにより計算できる。
次に、ステップＳ７において、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の出力を熱収支計算により求める。すなわち、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の入口の温度、圧力をプラントデータ計測系３０から入力し、高圧タービン４４の入口の比エンタルピｈＨＰｉｎを計算する。ここで、必要に応じて高圧タービン４４の入口の乾き度を仮定して用いることもできる。
さらに、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の出口７２の温度、圧力をプラントデータ計測系３０から入力し、入力した高圧タービン４４の出口７２の温度、圧力とステップＳ３において仮定した高圧タービン４４の出口７２の乾き度とから高圧タービン４４の出口７２における比エンタルピｈＨＰｏｕｔを計算する。
次に、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の入口における蒸気の流量ＧＨＰに高圧タービン４４の入口における蒸気の比エンタルピｈＨＰｉｎを乗じることにより、高圧タービン４４の入口における蒸気の熱量を求めるとともに、高圧タービン４４の出口における蒸気の流量に高圧タービン４４の出口における蒸気の比エンタルピｈＨＰｏｕｔを乗じることにより、高圧タービン４４の出口における蒸気の熱量を求める。
ここで、高圧タービン４４の入口における蒸気の流量ＧＨＰは、給水の流量から計算で求めることができる。高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流量は、高圧タービン４４の入口における蒸気の流量ＧＨＰからステップＳ５において求めた抽気の流量ＧＥＸＴを減じることにより計算できる。
さらに、高圧タービン出力計算手段１５は、ステップＳ５で求めた抽気の流量ＧＥＸＴに高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の比エンタルピを乗じることにより、抽気の熱量を計算することができる。高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の比エンタルピは、高圧タービン４４の抽気口７３における抽気の温度、圧力、乾き度から蒸気表に基いて求めることができる。
そして、高圧タービン出力計算手段１５は、高圧タービン４４の入口と出口７２における蒸気の熱量、抽気の熱量およびステップＳ６で計算した高圧タービン４４における蒸気の排気損失のエネルギ収支計算を行って高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを求める。
また、高圧タービン出力計算手段１５は、熱収支計算により得られた高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを高圧タービン出力補正手段１６に与える。
次に、ステップＳ８において、高圧タービン出力補正手段１６は、軸トルクセンサ２７から高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆを入力する一方、高圧タービン出力計算手段１５から高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを受けて、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとを比較し、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとの差あるいは比が予め設定された閾値εＨＰ内であるか否かを判定する。
例えば、高圧タービン出力補正手段１６は、式（２）により高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとの比が閾値εＨＰ（例えばεＨＰ＝０．５％）内であるか否かを判定する。
0004108097.tif 000003
そして、高圧タービン出力補正手段１６は、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとの比が閾値εＨＰ内にない、すなわち式（２）を満足しないと判定した場合には、高圧タービン出力計算手段１５に高圧タービン４４の出力ＷＨＰの再計算要求と高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度を式（２）を満足するように補正すべき旨の要求を与える。
このため、再びステップＳ３において高圧タービン出力計算手段１５により高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度が仮設定され、ステップＳ４からステップＳ７において高圧タービン４４の出力が計算される。この結果、高圧タービン出力計算手段１５により、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとの比が閾値εＨＰ内となるまで高圧タービン４４の出力が繰り返し計算される。
そして、ステップＳ８において、高圧タービン出力補正手段１６が、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌとの比が閾値εＨＰ内であると判定すると、高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを高圧タービン内部効率計算手段１７に与える。
次に、ステップＳ９において、高圧タービン内部効率計算手段１７は、高圧タービン出力補正手段１６から受けた補正後の高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌと、プラントデータ計測系３０から入力したデータとに基いて高圧タービン４４の内部効率ηＨＰを計算する。
ここで、高圧タービン４４の出力ＷＨＰは式（３）で表される。ただし、ここでは計算簡略化のため抽気は考慮しない。従って、計算精度を向上させる場合には、抽気を含めて高圧タービン４４の出力ＷＨＰを計算してもよい。
0004108097.tif 000004
但し、
ΔｈＨＰａｄ：高圧タービン断熱熱落差
ＧＨＰ：高圧タービン入口蒸気流量
ηＨＰ：高圧タービン内部効率
である。
すなわち、高圧タービン４４の出力ＷＨＰは、高圧タービン断熱熱落差ΔｈＨＰａｄと高圧タービン入口蒸気流量ＧＨＰとの積、すなわち蒸気の高圧タービン４４におけるエンタルピ変化に蒸気のエントロピ変化に消費されるエネルギ損失分を考慮して高圧タービン内部効率ηＨＰを乗じて補正することにより求められる。さらに、式（３）を変形すると式（４）が得られる。
0004108097.tif 000005
ここで、高圧タービン断熱熱落差ΔｈＨＰａｄは、式（５）に示すように蒸気が高圧タービン４４で等エントロピ変化したと仮定した場合の蒸気の高圧タービン４４の入口における比エンタルピｈＨＰｉｎと出口７２における比エンタルピｈＨＰｏｕｔａｄとの差で表される。すなわち高圧タービン断熱熱落差ΔｈＨＰａｄは、エネルギ損失のない理想状態における蒸気の高圧タービン４４での仕事量を示す。
0004108097.tif 000006
このため、高圧タービン４４の入口と出口７２における蒸気の圧力および高圧タービン４４の入口における蒸気の温度が分かれば、ｈ−ｓ線図から高圧タービン４４の入口における比エンタルピｈＨＰｉｎと蒸気が等エントロピ変化したと仮定した場合の出口７２における比エンタルピｈＨＰｏｕｔａｄとを求め、さらに式（５）から高圧タービン断熱熱落差ΔｈＨＰａｄを求めることができる。
そこで、高圧タービン４４の入口における蒸気の圧力、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の圧力、高圧タービン４４の入口における蒸気の温度が、プラントデータ計測系３０において計測される。ここで、必要に応じて高圧タービン４４の入口における乾き度を仮定して用いてもよい。また、高圧タービン入口蒸気流量ＧＨＰは、ステップＳ７で得た値を用いることができる。
そして、高圧タービン内部効率計算手段１７は、プラントデータ計測系３０から高圧タービン４４の入口における蒸気の圧力、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の圧力、高圧タービン４４の入口における蒸気の温度を入力するとともに、高圧タービン出力補正手段１６から高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを受けて、式（４）および式（５）により高圧タービン４４の内部効率ηＨＰを計算する。
尚、高圧タービン内部効率計算手段１７により計算される高圧タービン４４の内部効率ηＨＰの精度は、式（４）から導かれる誤差伝搬式（６）を用いて求めることができる。
0004108097.tif 000007
ここで、具体的に式（６）に仮定した条件を代入して、高圧タービン内部効率ηＨＰの精度を計算した結果を式（７）に示す。
0004108097.tif 000008
また、高圧タービン内部効率計算手段１７は、計算して得られた高圧タービン４４の内部効率ηＨＰをプラント状態最適化手段２４に与える。
次に、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の流量が低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８により計算される。一般に高圧タービン４４を経由した蒸気は湿り蒸気になっているため、湿分分離器５０に導かれ、湿分分離器５０において蒸気の水分が除去される。このため、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃに導かれる蒸気の乾き度に影響を及ぼす。
また、第２図に示す原子力発電プラント２６においては、高圧タービン４４と湿分分離器５０との間の蒸気管４８上に抽気口が設けられ、抽気が第２の加熱器５１ｂに導かれるとともに、湿分分離器５０で生じたドレンおよび第１の加熱器５１ａに出口におけるドレンも第２の加熱器５１ｂに導かれて給水との熱交換に利用される。
そこで、ステップＳ１０において、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、湿分分離器５０において除去されて生じたドレンの量を計算するために、湿分分離器５０の湿分分離効率、すなわち蒸気の湿り成分から水分として分離できる割合を求める。
湿分分離器５０の湿分分離効率は、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量から湿分分離器５０の設計情報に基づいて計算することができる。すなわち、湿分分離効率は、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量の関数として表されるか、あるいは表により関連付けられる。
また、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の流量は、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量と第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量との和になる。このため、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量および第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量は、互いに他方をパラメータとして表すことができる。
そこで、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、湿分分離器５０の設計情報である関数あるいは表に基いて湿分分離器５０の湿分分離効率を湿分分離器５０の入口における蒸気の流量をパラメータとして求める。
次に、ステップＳ１１において、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、ステップＳ１０において求めた湿分分離器５０の湿分分離効率に湿分分離器５０の入口における蒸気の流量を乗じることにより、湿分分離器５０で蒸気から分離されて生じたドレンの量を湿分分離器５０の入口における蒸気の流量をパラメータとして計算する。
さらに、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、湿分分離器５０で蒸気から分離されて生じたドレンの量と湿分分離器５０の入口における蒸気の流量とから湿分分離器５０の出口における蒸気の乾き度を湿分分離器５０の入口における蒸気の流量をパラメータとして計算する。
また、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、湿分分離器５０で蒸気から分離されて生じたドレンの熱量、湿分分離器５０の入口における蒸気の熱量とから熱収支計算を行って、湿分分離器５０の出口における蒸気の流量を湿分分離器５０の入口における蒸気の流量をパラメータとして計算する。
この際、湿分分離器５０の出口における蒸気の流量の計算に必要な、ドレン、蒸気の温度や圧力等のデータはプラントデータ計測系３０において計測されて低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８に入力される。
次に、ステップＳ１２において、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量を計算する。第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量は、第１の加熱器５１ａに導かれる抽気の流量の計算と同様に、第２の加熱器５１ｂにおいて給水が受けた熱量、ドレンの熱量、抽気の熱量を用いて熱収支計算により計算することができる。
このため、ステップＳ１０からステップＳ１２において湿分分離器５０の入口における蒸気の流量をパラメータとして計算された湿分分離器５０におけるドレンの流量を用いることにより、第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量、湿分分離器５０の出口における蒸気の乾き度、湿分分離器５０の出口における蒸気の流量をそれぞれ求めることができる。
この際、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、湿分分離器５０の入口における蒸気の流量の計算に必要な抽気、給水、ドレンの温度や圧力等のデータをプラントデータ計測系３０から入力するとともに給水やドレンのエンタルピないし比エンタルピを加熱器熱収支計算手段１４から受ける。また、第２の加熱器５１ｂの入口における抽気の比エンタルピとしては、高圧タービン４４の出口７２における蒸気の比エンタルピを用いることができる。
また、第２図に示す原子力発電プラント２６においては、湿分分離器５０と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃとの間の蒸気管４８上に抽気口が設けられ、抽気がＲＦＰタービン５４に導かれて動力源として利用される。
そこで、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、ＲＦＰタービン５４に導かれる抽気の流量ＧＲＦＰＴをパラメータとして低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の流量を計算する。ここで、ＲＦＰタービン５４に導かれる抽気の流量ＧＲＦＰＴは、第２の加熱器５１ｂに導かれる抽気の流量と同様にＲＦＰタービン５４におけるエネルギの収支計算により計算できるため、ＲＦＰタービン５４におけるエネルギの収支計算式を解くことにより最終的には求めることができる。
そして、低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の乾き度、温度、圧力、流量を低圧タービン出力計算手段２１に与える。
次に、ステップＳ１３において、データ計算手段１９は、後のプラント状態の最適化判定のために、ＲＦＰタービン５４の内部効率ηＲＦＰＴを計算する。ここで、ＲＦＰタービン５４の出力ＷＲＦＰＴは、式（８）で与えられる。
0004108097.tif 000009
但し、
ＷＲＦＰＴ：ＲＦＰタービンの出力
ηＲＦＰＴ：ＲＦＰタービンの内部効率
ＧＲＦＰＴ：ＲＦＰタービンの入口における抽気の流量
ΔｈＲＦＰＴ：ＲＦＰタービン断熱熱落差
である。
すなわち、高圧タービン４４の出力ＷＨＰの計算式（３）と同様の式となる。ここで、ＲＦＰタービン５４の出力ＷＲＦＰＴは、原子炉給水ポンプ５２の動力、すなわち原子炉給水ポンプ５２において給水が得た昇圧エネルギに等しいと考えられる。このため、原子炉給水ポンプ５２において給水が得た昇圧エネルギをプラントデータ計測系３０で計測することによりＲＦＰタービン５４の出力ＷＲＦＰＴを求め、さらにＲＦＰタービン５４に導かれる抽気の流量に基いて式（８）によりＲＦＰタービン５４の内部効率ηＲＦＰＴを計算することができる。
ここで、ＲＦＰタービンの入口における抽気の流量ＧＲＦＰＴには、計測値またはＲＦＰタービン５４の設計に基く値を用いることができる。また、ＲＦＰタービン断熱熱落差ΔｈＲＦＰＴは、ＲＦＰタービン５４の入口における抽気の温度、圧力、乾き度と出口における抽気の圧力から蒸気表に基いて求めることができる。
ＲＦＰタービン５４の入口における抽気の比エンタルピは、ステップＳ１１において計算した湿分分離器５０の出口における比エンタルピに等しく、ＲＦＰタービン５４の入口における温度、圧力およびＲＦＰタービン５４の出口圧力は、プラントデータ計測系３０で計測した値から求めることができる。
尚、ＲＦＰタービン５４の出力ＷＲＦＰＴを計測値またはＲＦＰタービン５４の設計に基く値としてもよい。
データ計算手段１９は、計算して得られたＲＦＰタービン５４の内部効率ηＲＦＰＴをプラント状態最適化手段２４に与える。
また、ステップ８１４において、データ計算手段１９は、原子炉４０における蒸気の受熱量を計算する。原子炉４０における蒸気の受熱量は、原子炉４０の入口における給水の温度および圧力と原子炉４０の出口における蒸気の温度、圧力および乾き度とから蒸気表に基いて給水のエンタルピと蒸気のエンタルピの差として計算することができる。
このため、プラントデータ計測系３０により原子炉４０の入口における給水の温度および圧力と原子炉４０の出口における蒸気の温度、圧力および乾き度とが計測され、データ計算手段１９は、プラントデータ計測系３０から原子炉４０の入口における給水の温度および圧力と原子炉４０の出口における蒸気の温度、圧力および乾き度とを入力する。
データ計算手段１９は、得られた蒸気の受熱量をプラント状態最適化手段２４に与える。そして、データ計算手段１９は、低圧タービン選定手段２０に内部効率ηＬＰを求めようとする低圧タービン４５の選定を要求する。
次に、ステップＳ１５において、低圧タービン選定手段２０は、データ計算手段１９からの要求に応じて、内部効率ηＬＰを求めようとする低圧タービン４５を選定し、低圧タービン出力計算手段２１に選定した低圧タービン４５の出力計算を要求する。ここでは、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰは全て等しいと仮定して計算する。このため、低圧タービン選定手段２０は、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ全てを選定する。
次に、ステップＳ１６において、低圧タービン出力計算手段２１は、低圧タービン選定手段２０から低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算の要求を受けると、ｈ−ｓ線図上における低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線を仮定する。
低圧タービン出力計算手段２１は、まず低圧タービン入口蒸気条件設定手段１８から受けた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の温度、圧力、乾き度に基いて、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の比エンタルピを求め、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における蒸気の圧力と等圧線上におけるポイントをｈ−ｓ線図にプロットする。そして、低圧タービン出力計算手段２１は、プロットしたポイントを通り、設計情報として与えられた設計基準膨張線に基づいて任意の方法で基準膨張線Ａ１を設定する。例えば、設計基準膨張線に相似な曲線や、高次曲線として近似した基準膨張線を設定することができる。
また、後述するステップＳ１７からステップＳ２３における計算を実行するために、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１から第４の抽気口８３、８４、８５、８６、第１，第３、第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｃ，８７ｅが設けられた各点における圧力と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における圧力と温度がプラントデータ計測系３０によりそれぞれ計測されて、低圧タービン出力計算手段２１に入力される。
すなわち、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃを第１から第４の抽気口８３、８４、８５、８６、第１，第３、第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｃ，８７ｅが設けられた各点において複数の段落群に分割し、各段落群の入口と出口における圧力と温度が計測される。
尚、第２、第４のドレンキャッチャ８７ｂ，８７ｄは、第１、第３、第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｃ、８７ｅとは異なりそれぞれ第３、第４の抽気口８５、８６の近傍に設置されている。このため、第２、第４のドレンキャッチャ８７ｂ，８７ｄについては、ドレン除去時の付随蒸気を考えなくてよいとされ、第３、第４の抽気口８５、８６とともに熱収支計算する。
ここで、ドレンキャッチャ８７におけるドレンキャッチ量を用いて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を計算する際の計算方法について説明する。
第９図は、第８図に示すフローチャートにおいて仮定されるｈ−ｓ線図上の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線と補正膨張線の一例を示す図である。
第９図において、縦軸は比エンタルピを示し、横軸は比エントロピを示す。また、第９図において、一点鎖線は低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線Ａ１を示し、実線は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの補正膨張線Ａ２を示す。
また、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口と出口における蒸気の圧力をそれぞれｐｉｎ、ｐｏｕｔ、第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ、８７ｄ、８７ｅが設けられた各点における圧力をそれぞれｐ１、ｐ２、…、ｐ５とする。また、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ入口圧力を示す等圧線上のポイントをｐｔｉｎとする。
低圧タービン出力計算手段２１は、プラントデータ計測系３０から入力した各圧力ｐ１、ｐ２、…、ｐ５、ｐｏｕｔにおけるそれぞれの等圧線と基準膨張線Ａ１との交点ｐｔ１、ｐｔ２、…ｐｔ５、ｐｔｏｕｔを計算することにより、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ、８７ｄ、８７ｅが設けられた各点および出口８２における蒸気の比エンタルピを仮定することができる。
尚、プラントデータ計測系３０から入力した低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における圧力ｐｏｕｔと低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口における比エンタルピとから低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口と出口８２の間における蒸気の断熱熱落差を計算し、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの設計内部効率を乗じて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２に対応するポイントｐｔｏｕｔを求め、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口に対応するポイントｐｔｉｎと出口８２に対応するポイントｐｔｏｕｔとを結んだ線を低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線Ａ１として低圧タービン出力計算手段２１により仮定してもよい。
次に、低圧タービン出力計算手段２１は、第９図に示す低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線Ａ１に基づいて、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ内部を各ポイントｐｔｉｎ、ｐｔ１、ｐｔ２、…ｐｔ５、ｐｔｏｕｔ間の段落群に分割し、段落群におけるタービン効率である段落群基準タービン効率ηｂ１、ηｂ２、…、ηｂ６をタービン効率の一般式である式（９）より計算する。
0004108097.tif 000010
但し、
ηｂｎ：段落群基準タービン効率
Δｈｂｎ：ポイント間における蒸気の有効熱落差
Δｈｂｎａｄ：ポイント間における蒸気の断熱熱落差
である。
ここで、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ、８７ｃ，８７ｄ、８７ｅでは、ドレンが蒸気から分離されるため、第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ、８７ｃ，８７ｄ、８７ｅの前後において蒸気の乾き度が増加する。このため、実際には、蒸気の膨張線は第９図の補正膨張線Ａ２のように段差を有する曲線となる。
また、第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ、８７ｃ，８７ｄ、８７ｅにおいて乾き度が増加するため、蒸気の補正膨張線Ａ２に基づく各ポイントｐｔｉｎ、ｐｔ１、ｐｔ２、…ｐｔ５、ｐｔｏｕｔ間の段落群ｃ１、ｃ２、…、ｃ６におけるタービン効率である段落群補正タービン効率ηｃ１、ηｃ２、…、ηｃ６は、段落群基準タービン効率ηｂ１、ηｂ２、…、ηｂ６よりも向上する。
尚、正確にはηｂ１とηｃ１は同じ値となるため、第９図においてｐｔ１とｐｔｃ１ｏｕｔは一致する。
ここで、蒸気の補正膨張線Ａ２に基づく各段落群ｃ１、ｃ２、…、ｃ６における段落群補正タービン効率ηｃ１、ηｃ２、…、ηｃ６と段落群基準タービン効率ηｂ１、ηｂ２、…、ηｂ６との間には、低圧タービン４５の設計情報から一定の関係が成立する。例えば、段落群補正タービン効率ηｃ３と段落群基準タービン効率ηｂ３との間には、式（１０）の関係が成立する。
0004108097.tif 000011
但し、
ｍｃ３ｉｎ：段落群ｃ３の入口における湿り度
ｍｃ３ｏｕｔ：段落群ｃ３の出口における湿り度
ｍｐｔ２：ポイントｐｔ２における湿り度
ｍｐｔ３：ポイントｐｔ３における湿り度
Ｃ１、Ｃ２：低圧タービンの設計情報に基づく定数
である。
尚、第５図に示す低圧タービン４５では、Ｃ１＝Ｃ２＝０．８７程度である。
ここで、ｍｐｔ２、ｍｐｔ３は、既に仮定した基準膨張線Ａ１から得ることができる。さらに、ポイントｐｔｃ３ｏｕｔ、ｐｔｃ３ｉｎにおける乾き度をｘｃ３ｏｕｔ、Ｘｃ３ｉｎとすると、ｘｃ３ｏｕｔとｍｃ３ｏｕｔとの和およびｘｃ３ｉｎとｍｃ３ｉｎとの和はそれぞれ１となる。このため、段落群ｃ３の入口における乾き度ｘｃ３ｉｎが既知であれば、段落群補正タービン効率ηｃ３は、ｍｃ３ｏｕｔをパラメータとする関数で表される。
そこで、ｍｃ３ｏｕｔをパラメータとして式（１１−１）、式（１１−２）、式（１１−３）の計算を反復することにより段落群ｃ３の出口における乾き度ｘｃ３ｏｕｔと段落群補正タービン効率ηｃ３とを求めることができる。
0004108097.tif 000012
但し、
ｈｃ３ｏｕｔ：段落群ｃ３の出口における蒸気の比エンタルピ
ｆｈ：蒸気の比エンタルピを圧力と湿り度から計算するための関数
ｆη：段落群補正タービン効率を湿り度から計算するための関数
ｈｃ３ｉｎ：段落群ｃ３の入口における蒸気の比エンタルピ
ｈｃ３ｏｕｔｃａｌ：タービン効率計算式に基づく段落群ｃ３の出口における蒸気の比エンタルピの計算値
ｈｃ３ｏｕｔａｄ：等エントロピ変化したと仮定した場合の段落群ｃ３の出口における蒸気の比エンタルピ
である。
すなわち、式（１１−１）の右辺と（１１−３）の右辺とが等しくなるまでｍｃ３ｏｕｔを変化させて反復計算することにより乾き度ｘｃ３ｏｕｔと段落群補正タービン効率ηｃ３とを求めることができる。ｈｃ３ｏｕｔａｄは、段落群ｃ３の入口における比エンタルピｈｃ３ｉｎが分かれば、ｈ−ｓ線図から求めることができる。
同様な関係が段落群補正タービン効率ηｃ１、ηｃ２、…、ηｃ６と段落群基準タービン効率ηｂ１、ηｂ２、…、ηｂ６との間に成立する。このため、各段落群の入口における乾き度と圧力あるいは比エンタルピが分かれば、出口の乾き度を計算して出口の比エンタルピを求めることができる。
このため、補正膨張線Ａ２を得るためには、各段落群ｃ１、ｃ２、…、ｃ６の入口における乾き度、すなわち第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ，８７ｄ，８７ｅにおける乾き度の変化量を計算する必要がある。
次に、ステップＳ１７において、低圧タービン出力計算手段２１は、第１から第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第３の加熱器５１ｃとグランド蒸気蒸化器５６に導かれる抽気の流量を熱収支計算する。すなわち、高圧タービン４４における抽気と同様に、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第３の加熱器５１ｃとグランド蒸気蒸化器５６に導かれる抽気の熱量は、第３の加熱器５１ｃとグランド蒸気蒸化器５６において復水が受けた熱量、第３の加熱器５１ｃとグランド蒸気蒸化器５６で生じたドレン、蒸気の熱量から計算することができる。
次に、ステップＳ１８において、低圧タービン出力計算手段２１は、ステップＳ１７と同様に第１の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第４の加熱器５１ｄに導かれる抽気の流量を熱収支計算する。
次に、ステップＳ１９において、低圧タービン出力計算手段２１は、第１のドレンキャッチャ８７ａにおいて蒸気から除去されたドレンの量を計算する。ここで、第１から第５のドレンキャッチャ８７ａ，８７ｂ，８７ｃ、８７ｄ、８７ｅにおける湿分除去率は、予め設計情報として関数化あるいはデータベース化されている。
例えば、第１のドレンキャッチャ８７ａにおける湿分除去率εは、式（１２）に示すように第１のドレンキャッチャ８７ａより下流側の蒸気の圧力、第９図のｐ１の関数として表される。
0004108097.tif 000013
また、第１のドレンキャッチャ８７ａにより分離されたドレン、蒸気の流量は第１のドレンキャッチャ８７ａの設計情報から得られる定数Ｃ３を用いて式（１３）で表される。
0004108097.tif 000014
但し、
ＧＤドレン：第１のドレンキャッチャにより分離されたドレンの流量
ＧＤ蒸気：第１のドレンキャッチャにより分離された蒸気の流量
ＧＤ：第１のドレンキャッチャにより分離されたドレンおよび抽気の全流量
Ｇｃ１ｏｕｔ：段落群ｃ１の出口における蒸気の流量
Ｃ３：第１のドレンキャッチャの設計情報から得られる定数
である。
また、第１のドレンキャッチャ８７ａにおいて発生する付随蒸気の流量ＧＭＲＤは、式（１４）で表される。
0004108097.tif 000015
さらに、第１のドレンキャッチャ８７ａにおいて分離されたドレンと蒸気の比エンタルピは、式（１５）で表される。
0004108097.tif 000016
但し、
ｈＤ：第１のドレンキャッチャにおいて分離されたドレンおよび蒸気の比エンタルピ
ｈ’ｃ１ｏｕｔ：段落群ｃ１の出口における飽和水比エンタルピ
ｈ’’ｃ１ｏｕｔ：段落群ｃ１の出口における飽和蒸気比エンタルピである。
また、第１のドレンキャッチャ８７ａにおいてドレンが除去された後の蒸気、すなわち段落群ｃ２の入口における蒸気の流量は式（１６）で表される。
0004108097.tif 000017
但し、
ＧＣ２ｉｎドレン：段落群ｃ２の入口における蒸気に含まれるドレン成分の流量
ＧＣ２ｉｎ蒸気：段落群ｃ２の入口における蒸気に含まれる蒸気成分の流量
ＧＣ２ｉｎ：段落群ｃ２の入口における蒸気の全流量
である。
さらに、段落群ｃ２の入口における蒸気の乾き度ｘｃ２ｉｎは、式（１７）で表される。
0004108097.tif 000018
また、段落群ｃ２の入口における蒸気の比エンタルピｈＣ２ｉｎと比エントロピｓＣ２ｉｎはそれぞれ、式（１８）に示すようにポイントｐｔ１すなわち段落群ｃ２の入口における蒸気の圧力ｐ１と段落群ｃ２の入口における蒸気の乾き度ｘｃ２ｉｎの関数として表される。
0004108097.tif 000019
このため、低圧タービン出力計算手段２１は、第１のドレンキャッチャ８７ａより下流側の圧力ｐ１から、式（１２）、式（１３）、式（１４）、式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）、により第１のドレンキャッチャ８７ａにおいて分離されたドレンと蒸気の流量ＧＤドレン、ＧＤ蒸気、ＧＤ、ドレンと蒸気の全体の比エンタルピｈＤ、第１のドレンキャッチャ８７ａにおいて発生する付随蒸気の流量ＧＭＲＤ、段落群ｃ２の入口における蒸気の流量ＧＣ２ｉｎ、乾き度ｘｃ２ｉｎ、比エンタルピｈＣ２ｉｎおよび比エントロピｓＣ２ｉｎをそれぞれ求めることができる。
次に、ステップＳ２０において、タービン出力計算手段２１は、段落群ｃ２の入口における蒸気の乾き度ｘｃ２ｉｎを用いて、式（１１−１）、式（１１−２）、式（１１−３）の反復計算から段落群ｃ２の段落群補正タービン効率ηｃ２を計算するとともに段落群ｃ２の出口における蒸気の比エンタルピｈｃ２ｏｕｔを求める。さらに、ステップＳ１８およびステップＳ１９と同様に、低圧タービン出力計算手段２１は、第２のドレンキャッチャ８７ｂのドレン量および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第５の加熱器５１ｅに導かれる抽気の流量を熱収支計算する。このため、段落群ｃ３の入口における蒸気の全流量ＧＣ３ｉｎ、乾き度ｘｃ３ｉｎおよび比エンタルピｈｃ３ｉｎを求めることができる。
次に、ステップＳ２１において、ステップＳ１９と同様に、低圧タービン出力計算手段２１は、第３のドレンキャッチャ８７ｃより下流側の圧力から、式（１２）、式（１３）、式（１４）、式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）、により第３のドレンキャッチャ８７ｃにおいて分離されたドレンと蒸気の流量、ドレンと蒸気の全体の比エンタルピ、第３のドレンキャッチャ８７ｃにおいて発生する付随蒸気の流量、後続の段落群の入口における蒸気の流量、乾き度、比エンタルピおよび比エントロピをそれぞれ求める。
次に、ステップＳ２２において、ステップＳ２０と同様に、低圧タービン出力計算手段２１は、第４のドレンキャッチャ８７ｄのドレン量および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃから第６の加熱器５１ｆに導かれる抽気の流量を熱収支計算する。ここで、第６の加熱器５１ｆと第５の加熱器５１ｅにおいて生じたドレンは、共通のドレンタンク６０に導かれる。第６の加熱器５１ｆからのドレンと第５の加熱器５１ｅからのドレンがドレンタンク６０において混合すると、蒸気が発生する。ドレンタンク６０において発生した蒸気は第６の加熱器５１ｆに導かれる一方、残りのドレン成分はドレン冷却器５３に導かれる。
そこで、データ計算手段１９は、ドレンタンク６０について熱収支計算を行う。第６の加熱器５１ｆと第５の加熱器５１ｅからドレンタンク６０に流入するドレンの熱量は、ステップＳ２において加熱器熱収支計算手段１４により計算されたドレンの比エンタルピから計算することができる。
また、第６の加熱器５１ｆからドレンタンク６０に流入するドレンの流量は、第５の加熱器５１ｅからドレンタンク６０に流入するドレンの流量よりも十分に少なく、ドレンタンク６０内部の圧力は第６の加熱器５１ｆの圧力に等しいと近似することができる。
そして、ドレンタンク６０に流入する熱量と圧力に基づいて蒸気表からドレンタンク６０内部における蒸気の乾き度を求めることができる。さらに、ドレンタンク６０内部における蒸気の乾き度から第６の加熱器５１ｆに導かれる蒸気の熱量と、ドレン冷却器５３に導かれるドレンの熱量とを計算することができる。
次に、ステップＳ２３において、ステップＳ１９と同様に、低圧タービン出力計算手段２１は、第５のドレンキャッチャ８７ｅより下流側の圧力から、式（１２）、式（１３）、式（１４）、式（１５）、式（１６）、式（１７）、式（１８）、により第５のドレンキャッチャ８７ｅにおいて分離されたドレンと蒸気の流量、ドレンと蒸気の全体の比エンタルピ、第５のドレンキャッチャ８７ｅにおいて発生する付随蒸気の流量、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における蒸気の流量、乾き度、比エンタルピおよび比エントロピをそれぞれ求める。
この結果、低圧タービン出力計算手段２１により低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口から出口８２までの補正膨張線Ａ２が得られる。すなわち、低圧タービン出力計算手段２１は低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口から、段落群の入口における蒸気の比エンタルピおよび乾き度の取得、段落群基準タービン効率に基づく段落群補正タービン効率の計算、段落群出口における蒸気の比エンタルピおよび乾き度の計算、抽気あるいはドレンの流量および比エンタルピの計算、次の段落群の入口における蒸気の比エンタルピおよび乾き度の計算を順次繰り返すことにより、各段落群の出入口における蒸気の比エンタルピ、乾き度、流量を求める。
尚、第１のドレンキャッチャ８７ａの下流、すなわち段落群ｃ２における段落群補正タービン効率ηｃ２を計算した結果、段落群ｃ２における段落群補正タービン効率ηｃ２は、段落群ｃ２における段落群基準タービン効率ηｂ２に対して０．３％増加することが分かった。同様に、段落群ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６における段落群補正タービン効率ηｃ３、ηｃ４、ηｃ５、ηｃ６は、段落群ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６における段落群基準タービン効率ηｂ３、ηｂ４、ηｂ５、ηｂ６に対してそれぞれ０．８％、１．７％、４．０％、６．３％増加することが分かった。
このため、原子力発電プラント２６のように、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにドレンキャッチャ８７や抽気口８３、８４、８５、８６が存在する場合には、火力発電プラントの場合と異なり、ドレンキャッチャ８７を考慮して低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰを補正することが精度向上には必要であると考えられる。
次に、ステップＳ２４において、低圧タービン出力計算手段２１は、高圧タービン４４の場合と同様に、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおける蒸気の排気損失、すなわち低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおいてタービン翼の回転に利用されなかった蒸気の速度エネルギを計算する。
蒸気の排気損失は高圧タービン４４の出口７２における蒸気の排気損失と同様に、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における蒸気の流量と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における断面積とから求めることができる。
次に、ステップＳ２５において、低圧タービン出力計算手段２１は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を計算する。すなわち、低圧タービン出力計算手段２１は、まず低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの各段落群における出力である段落群出力を計算する。低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの段落群出力は、段落群の出入口間における有効熱落差と段落群入口における蒸気の流量との積で与えられる。例えば、段落群ｃ３の段落群出力Ｗｃ３は、式（１９）で計算することができる。
0004108097.tif 000020
低圧タービン出力計算手段２１は、各段落群における段落群出力を式（１９）で求めて加算することにより、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ全体の出力計算値ＷＬＰｃａｌ、を求める。そして、低圧タービン出力計算手段２１は、得られた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌを低圧タービン出力補正手段２２に与える。
一方、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの各段落群における効率である段落群効率は、段落群の出入口間における有効熱落差と断熱熱落差との比で表すことができる。例えば、段落群ｃ３の段落群効率ηｃ３は、段落群ｃ３の有効熱落差ＵＥｃ３と断熱熱落差ＡＥｃ３とから式（２０）で計算することができる。
0004108097.tif 000021
低圧タービン出力計算手段２１は、式（２０）により低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの段落群効率を計算し、得られた結果を低圧タービン内部効率計算手段２３に与える。
次に、ステップＳ２６において、低圧タービン出力補正手段２２は、発電機出力センサ２９により計測された原子力発電プラント２６の総出力ＷＴＯＴＡＬを入力する一方、軸トルクセンサ２７から高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆを入力して、原子力発電プラント２６の総出力ＷＴＯＴＡＬから高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆに発電機効率ηをかけた値を高圧タービン４４の出力ＷＨＰとみなして減算することにより、間接的に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔを求める。
すなわち、原子力発電プラント２６の総出力をＷＴＯＴＡＬ、高圧タービン４４の出力をＷＨＰ、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力をＷＬＰとすると式（２１）が成立する。
0004108097.tif 000022
従って、高圧タービン４４の出力ＷＨＰが高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆに発電機効率ηをかけた値に等しいとすると、式（２２）が成立する。
0004108097.tif 000023
このため、高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆが計測されれば、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔを間接的に求めることができる。低圧タービン出力補正手段２２は、式（２２）により高圧タービン４４の軸トルク計測値Ｆと原子力発電プラント２６の総出力ＷＴＯＴＡＬとから間接的に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔを求める。
さらに、低圧タービン出力補正手段２２は、例えば式（２３）により、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔと低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌとの比が閾値εＬＰ内であるか否かを判定する。
0004108097.tif 000024
さらに、低圧タービン出力補正手段２２は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔと低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌとの比が閾値εＬＰ内でないと判定した場合には、低圧タービン出力計算手段２１にｈ−ｓ線図の基準膨張線Ａ１を補正すべき旨の要求を与えて再計算させることにより低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌ、を補正させる。
この場合、ステップＳ１６において、低圧タービン出力計算手段２１は例えばニュートン法により求まる変化量を低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの基準膨張線Ａ１の効率に加算することにより基準膨張線Ａ１を補正する。そして、補正後の基準膨張線Ａ１により再度、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力が低圧タービン出力計算手段２１により計算される。
このため、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔと低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌとの比が閾値εＬＰ内となるまで、低圧タービン出力計算手段２１により繰り返し低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力が計算される。
そして、低圧タービン出力補正手段２２は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値ＷＬＰａｃｔと低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌとの比が閾値εＬＰ内であると判定した場合には、低圧タービン内部効率計算手段２３に低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの計算指令を与える。
このため、ステップＳ２７において、低圧タービン内部効率計算手段２３は、低圧タービン出力補正手段２２から低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの計算指令を受けると、低圧タービン出力計算手段２１から受けた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの各段落群における段落群効率に基づいて、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ全体の内部効率ηＬＰを計算する。
低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰは、例えば、各段落群における有効熱落差の合計値Σ（ＵＥ）と断熱熱落差の合計値Σ（ＡＥ）との比として定義することができる。このため、低圧タービン内部効率計算手段２３は、式（２４）により各段落群における有効熱落差の合計値Σ（ＵＥ）と断熱熱落差の合計値Σ（ＡＥ）との比を計算することにより、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰを求める。
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ただし、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰは、式（２４）に限らず各段落群における有効熱落差ＵＥと断熱熱落差ＡＥとから任意に定義することができる。
低圧タービン内部効率計算手段２３は、計算して得られた低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰをプラント状態最適化手段２４に与えるとともに、低圧タービン選定手段２０に次に内部効率ηＬＰを計算すべき低圧タービン４５の選定を要求する。
このため、ステップＳ２８において、低圧タービン選定手段２０が内部効率ηＬＰを求めようとする低圧タービン４５が残っているか否かを判定し、内部効率ηＬＰを計算すべき低圧タービン４５が存在する場合には、低圧タービン４５を選定して低圧タービン出力計算手段２１に出力計算を要求する。
尚、ここでは、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰは全て等しいと仮定して計算したため、低圧タービン選定手段２０は、内部効率ηＬＰを計算すべき低圧タービン４５が存在しないと判定し、データ計算手段１９にその旨を通知する。
次に、ステップＳ２９において、データ計算手段１９は、既に求めたドレンタンク６０からドレン冷却器５３に導かれるドレンの熱量を用いてドレン冷却器５３の入口における復水のエンタルピを熱収支計算により求める。この際、必要な給水の温度や圧力等のデータはプラントデータ計測系３０からデータ計算手段１９に入力される。
次に、ステップＳ３０において、データ計算手段１９は、復水器４９におけるドレンや蒸気の収支並びに復水器４９、グランド蒸気蒸化器５６、復水貯蔵層５５間における復水の収支を計算することにより、復水器４９の出口における復水の流量と原子炉４０に導かれる復水、すなわち給水の流量ＧＨ１を計算する。さらに、データ計算手段１９は、図示しない各復水系統の各熱交換器の熱収支計算を実行する。
ここで、復水器４９に導かれる蒸気の流量は、第１、第２、第３の低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出口８２における蒸気の流量から求めることができる。また、熱収支計算により得られないデータは、プラントデータ計測系３０により計測されてデータ計算手段１９に入力される。
そして、データ計算手段１９は、計算して得られた復水および給水の流量をプラント状態最適化手段２４に与えるとともに、プラント状態最適化手段２４にプラント状態が最適化されているか否かの判定を要求する。
次に、ステップＳ３１において、プラント状態最適化手段２４は、データ計算手段１９からの要求に応じて、高圧タービン内部効率計算手段１７および低圧タービン内部効率計算手段２３から受けた高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰの計算値、データ計算手段１９から受けた復水および給水の流量の計算値、ＲＦＰタービン５４の内部効率ηＲＦＰＴ、原子炉４０の蒸気の受熱量の最適化計算を実行する。すなわち、プラント状態最適化手段２４は、給水の流量等の各計算値を最適化するために各計算値と各計測値に対するそれぞれの基準値との偏差に関する確率分布を予め設定された精度で求める。
ここで、復水および給水の流量の基準値としては、給水復水流量センサ２８で得られた復水および給水の計測値を、原子炉４０の蒸気の受熱量の基準値としては、プラントデータ計測系３０において計測された計測値を、高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰ、ＲＦＰタービン５４の内部効率ηＲＦＰＴの基準値としては、設計値を用いることができる。
この際、プラント状態最適化手段２４は、要求精度を満足する確率分布を得るために十分な給水の流量等の各計算値が得られていない場合には、最適化できないと判定し、各計算値の基準値との偏差がより小さくなるように給水復水流量設定手段１３に給水の再設定依頼を与える。
給水の流量等の各計算値が十分に得られているか否かの判定方法は任意であるが、具体例としては、確率分布の要求精度をεとして設定し、各偏差の確率分布上の各データ幅が要求精度εより大きいか否かで判定することができる。
このため、ステップＳ１からステップＳ３１までの処理が繰り返し実行され、最終的に給水の流量等の各計算値とそれぞれの基準値との偏差が求められて、確率分布が得られる。
第１０図は、最適化計算における確率分布の一例を示す図である。
第１０Ａ図は、復水流量の確率分布、第１０Ｂ図は、給水流量の確率分布、第１０Ｃ図は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの確率分布をそれぞれ示す。各図において横軸は、各データの偏差を示し、縦軸は確率を示す。
第１０図に示すように、統計的に各確率分布を正規分布もしくは正規分布を積分して得られる確率分布と仮定し、さらに各確率を乗じて得られた全体の確率が最大となるときの各計算値を最適化された各計算値とすることができる。
そして、プラント状態最適化手段２４は、最適化された給水の流量等の各計算値を求めると、最適化計算が完了したと判定し、高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰの最適化後の計算値を性能低下要因機器特定手段２５に与える。
次に、ステップＳ３２において、性能低下要因機器特定手段２５は、プラント状態最適化手段２４から受けた高圧タービン４４の内部効率ηＨＰおよび低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの計算値と設計値との差を計算し、計算値と設計値との差と予め設定された寄与度との積がより大きい方の構成要素を原子力発電プラント２６の性能低下要因となる機器として特定する。
すなわち、性能低下要因機器特定手段２５は、高圧タービン４４の内部効率ηＨＰの計算値と設計値との差である内部効率劣化量と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの計算値と設計値との差である内部効率劣化量に、原子力発電プラント２６の効率に対する高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃのそれぞれの影響の度合いを数値化した寄与度を乗じる。
次に、性能低下要因機器特定手段２５は、高圧タービン４４の内部効率劣化量と寄与度との積および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率劣化量と寄与度との積を比較していずれの値のほうが大きいかを判定する。さらに、性能低下要因機器特定手段２５は、判定した結果をモニタ等の出力手段１２に出力させる。
尚、高圧タービン４４、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ以外の原子力発電プラント２６の構成要素を性能低下要因機器の特定の対象に含めることもできる。例えば、加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ、ＲＦＰタービン５４、原子炉給水ポンプ５２、復水器４９の寄与度を設定する。さらに、別途計算された加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ、ＲＦＰタービン５４、原子炉給水ポンプ５２、復水器４９の性能計算値あるいは内部効率の計算値を入力する。そして、加熱器５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ，５１ｅ，５１ｆ、ＲＦＰタービン５４、原子炉給水ポンプ５２、復水器４９の性能設計値と性能計算値または設計内部効率と内部効率の計算値との差である性能劣化量と寄与度との積を求めて高圧タービン４４や低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃにおける性能劣化量と比較することができる。
尚、内部効率劣化量や性能劣化量は、設計値に限らず性能試験値等の基準となるデータと計算値との差としてもよい。
以上の原子力発電プラント熱効率診断システム１０によれば、原子力発電プラント２６における高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰをそれぞれについて個別に精度よく計算して、性能診断を行うことができる。このため、原子力発電プラント熱効率診断システム１０によれば、原子力発電プラント２６に対して最適状態評価法の適用が可能となり、原子力発電プラント２６の性能低下の要因となる機器を特定することができる。この結果、原子力発電プラント２６の性能低下の要因が高圧タービン４４であるか低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃであるかを判定し、原子力発電プラント２６のエネルギ効率の向上に役立てることができる。
特に軸トルクセンサ２７により高圧タービン４４ないし低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を計測して、高圧タービン４４および低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＨＰｃａｌ、ＷＬＰｃａｌを補正するため、高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰの計算精度を向上させることができる。
実際に原子力発電プラント熱効率診断システ厶１０を用いて、各機器の設計値に基づいて高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰを計算によって求めたところ、高圧タービン４４の内部効率ηＨＰについては０．１１％の精度で、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰについては０．０５％の精度で得られることが確認された。
尚、原子力発電プラント熱効率診断システム１０において、軸トルクセンサ２７を高圧タービン４４のみならず各低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃに設けてもよい。低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃごとに軸トルクセンサ２７を設けた場合には、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃごとにそれぞれ出力計算値ＷＬＰｃａｌを得る一方、軸トルクを出力計測値として得ることができる。
また、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰを求めた後に高圧タービン４４の内部効率ηＨＰを求めるように構成してもよい。
さらに、復水、給水、蒸気、ドレン、抽気の温度、圧力、流速等のデータは、熱収支計算で求めてもよくプラントデータ計測系３０で計測してもよい。
また、軸トルクセンサ２７、復水給水センサ、発電機出力センサ２９およびプラントデータ計測系３０の一部あるいは全部を原子力発電プラント熱効率診断システム１０の構成要素としてもよい。
一方、原子力発電プラント熱効率診断システム１０の構成要素の一部を省いてもよい。例えば、プラント状態最適化手段２４を設けずに、計算で求めた高圧タービン４４と低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＨＰ、ηＬＰを最適化せずにそのまま性能低下要因機器特定手段２５に与えるように構成してもよい。
また、高圧タービン４４の出力基準値の設定方法として高圧タービン４４の出力計測値を用いたが、軸トルクセンサ２７の精度が例えば１％程度以上であり、高圧タービン４４の出力計測値が十分な精度で得られない場合には、設計値に基づく値を用いてもよい。この場合、プラント状態最適化手段２４は、高圧タービン出力計算手段１５から高圧タービン４４の出力計算値ＷＨＰｃａｌを、低圧タービン出力計算手段２１から低圧タービン５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値ＷＬＰｃａｌをそれぞれ受けて、高圧タービン４４および低圧タービン５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計測値を基準値として最適化計算の対象に含める。
そして、プラント状態最適化手段２４は、高圧タービン４４の出力計算値が最適化できないと判定した場合には、高圧タービン出力計算手段１５に高圧タービン４４の出口７２における蒸気の乾き度の補正要求を与える一方、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力計算値が最適化できないと判定した場合には、低圧タービン出力計算手段２１にｈ−ｓ線図の基準膨張線の補正要求を与える。
また、原子力発電プラント熱効率診断システ厶１０は、第２図に示す構成のＢＷＲ（沸騰水型原子炉：Ｂｏｉｌｉｎｇ  Ｗａｔｅｒ  Ｒｅａｃｔｏｒ）に限らず、各種計測センサにより所要のデータを取得してエネルギ計算が可能であれば、他の構成のＢＷＲやＰＷＲ（加圧水型原子炉：Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ  ｗａｔｅｒ  ｒｅａｃｔｏｒ）等の種々の原子力発電プラント２６に適用させることができる。
このため、高圧タービン４４にも低圧タービン４５と同様に、第７図に示すようなドレンキャッチャ８７が設けられる原子力発電プラントを対象とする場合には、高圧タービン出力計算手段１５および高圧タービン内部効率計算手段１７に低圧タービン出力計算手段２１および低圧タービン内部効率計算手段２３と同様な機能を設けてもよい。
さらに、原子力発電プラント熱効率診断システム１０において、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を計算する際、ドレンキャッチャ８７における熱量の変化を考慮したが、要求精度が満足できればドレンキャッチャ８７を考慮せずに、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力を計算してもよい。さらに低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃ全体の内部効率ηＬＰは、式（２４）以外の式で定義してもよい。
例えば、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの抽気口が第１の抽気口および第２の抽気口の２箇所であり、ドレンキャッチャ８７における熱量の変化を考慮しない場合には、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力ＷＬＰは式（２５）で表される。
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但し、
ΔｈＬＰ１ａｄ：低圧タービン断熱熱落差（入口−第１抽気口間）
ΔｈＬＰ２ａｄ：低圧タービン断熱熱落差（第１抽気口−第２抽気口間）
ΔｈＬＰ３ａｄ：低圧タービン断熱熱落差（第２抽気口−出口間）
ＧＬＰ：低圧タービン入口の蒸気流量
ＧＥＸＴ１：第１抽気口における抽気の流量
ＧＥＸＴ２：第２抽気口における抽気の流量
ηＬＰ：低圧タービン内部効率
である。
低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力ＷＬＰは、低圧タービン断熱熱落差ΔｈＬＰ１ａｄ、ΔｈＬＰ２ａｄ、ΔｈＬＰ３ａｄと蒸気の流量との積に蒸気のエントロピ変化に消費されるエネルギ損失分を考慮して低圧タービン内部効率ηＬＰを乗じて補正した値である。
すなわち、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部を２つの抽気口で３つの領域に分けて低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの出力ＷＬＰを計算している。すなわち、式（２５）において第１項は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口と第１抽気口との間における低圧タービン断熱熱落差ΔｈＬＰ１ａｄと低圧タービン入口蒸気流量ＧＬＰとの積で表される蒸気の比エンタルピ変化に低圧タービン内部効率ηＬＰを乗じた値である。換言すれば、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの入口から第１抽気口までの間における蒸気の仕事量である。
さらに、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１抽気口において、蒸気の一部が抽気とされるため、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１抽気口から第２抽気口までの間の蒸気の流量は、低圧タービン入口蒸気流量ＧＬＰから第１抽気口における抽気量ＧＥＸＴ１を減じた値となる。このため、式（２５）の第２項に示すように、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１抽気口から第２抽気口までの間における蒸気の仕事量は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第１抽気口と第２抽気口との間における低圧タービン断熱熱落差ΔｈＬＰ２ａｄと第１抽気口から第２抽気口までの間の蒸気の流量ＧＬＰ−ＧＥＸＴ１に低圧タービン内部効率ηＬＰを乗じた値となる。
同様に、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第２抽気口において、蒸気の一部が抽気とされるため、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第２抽気口から出口までの間の蒸気の流量は、低圧タービン入口蒸気流量ＧＬＰから第１抽気口および第２抽気口における抽気量ＧＥＸＴ１、ＧＥＸＴ２を減じた値となる。このため、式（２５）の第３項に示すように、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第２抽気口から出口までの間における蒸気の仕事量は、低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの第２抽気口と出口との間における低圧タービン断熱熱落差ΔｈＬＰ３ａｄと第２抽気口から出口までの間の蒸気の流量ＧＬＰ−ＧＥＸＴ１−ＧＥＸＴ２に低圧タービン内部効率ηＬＰを乗じた値となる。
式（２５）から低圧タービン内部効率ηＬＰは式（２６）で表される。
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尚、低圧タービン内部効率計算手段２３により式（２６）により低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰを計算した場合における計算精度は、式（２６）から導かれた誤差伝搬式（２７）で求めることができる。
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ここで、式（２７）に仮定条件を代入して低圧タービン４５ａ，４５ｂ，４５ｃの内部効率ηＬＰの精度を計算した結果を式（２８）に示す。
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【産業上の利用可能性】  本発明に係る原子力発電プラント熱効率診断システム、原子力発電プラント熱効率診断プログラ厶および原子力発電プラント熱効率診断方法においては、原子力発電プラントの熱効率を診断することにより、電力出力の低下の原因となる構成要素を特定することができる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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