JP2963745B2 - タービン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子力発電プリント等の蒸気タービン制御に
適用されるタービン制御装置に関する。

（従来の技術） 一般に、原子力発電プラントの蒸気タービン系統は第
２図に示すように、原子炉１から導かれた主蒸気管1aに
主蒸気止め弁２および蒸気加減弁３を設け、原子路１で
発生した蒸気を、これら主蒸気止め弁２および蒸気加減
弁３を介して蒸気タービン４に供給し、タービンを駆動
するようになっている。蒸気タービン４には復水器５が
接続され、この復水器５における復水は図示しない給水
系統を介して原子炉１に還流するようになっている。

また、主蒸気管1aの主蒸気止め弁２の上流側には、タ
ービンバイパス弁６を有するバイパス配管1bが分岐接続
され、タービン入口蒸気圧力またはタービン速度等に対
応して設定される余剰蒸気が、このバイパス配管1bを介
して復水器５に導入されるようになっている。タービン
入口蒸気圧力およびタービン速度は、それぞれ主蒸気止
め弁２の上流側に設けた圧力検出器７およびタービン軸
に取り付けた速度検出器８によって検出され、これらの
検出値によって蒸気加減弁３およびタービンバイパス弁
６の弁開度が調節され、タービン速度およびタービン入
口蒸気圧力のフィードバック制御等が行われる。なお、
主蒸気止め弁２は常時は全開とされる。

なお最近では、タービン入口蒸気圧力に代え、原子炉
ドーム圧力を検出し、その検出値に基づいて蒸気加減弁
３およびタービンバイパス弁６の弁開度を調節し、ター
ビン速度および原子炉ドーム圧力を制御することも行わ
れている。

第３図は、このようなタービン制御を行うための制御
系統を示している。この制御系統では、タービン速度を
設定する速度設定器９が設けられ、この速度設定器９で
設定された設定速度v1と、速度検出気８で検出された実
速度v2とが、加算器10が減算されるようになっている。
そして、その減算値信号に負荷設定器11の設定信号v3が
加算器12で加算され、速度負荷指令信号v4として低値選
択器13に入力されるようになっている。一方、圧力設定
器14で設定した設定圧力v5と圧力検出器７で検出された
実圧力v6とは加算器15で減算され、圧力制御信号v7（＝
v6−v5）として低値選択器13に入力される。

低値選択機13では速度負荷指令信号v4、圧力制御信号
v7の他に負荷制限器16からの負荷制限信号v8および原子
炉最大蒸気流量を制限する最大流量制限器17からの最大
流量制限信号v9が入力され、これらの中で最も低い値が
蒸気加減弁流量指令信号v10として蒸気加減弁位置制御
回路18に対し出力される。

また、圧力制御信号v7と、蒸気加減弁流量指令信号v1
0とは加算器19で減算され、低値選択器20に入力され
る。さらに、最大流量制限信号部v9と蒸気加減弁流量指
令信号v10とは加算器21で減算され、低値選択器20に入
力される。低値選択器20ではこれらの入力の低値が選択
され、タービンバイパス弁流量指令信号v11としてター
ビンバイパス弁位置制御回路22に出力される。

このような制御系統を用い、常時は下記のような圧力
制御運転が行われる。すなわち、圧力制御運転では負荷
設定器11の設定により、速度負荷指令信号v4が圧力制御
信号v7よりも少し高くなるようになっている。また、負
荷制御信号v8および最大流量制御信号v9も、圧力制御信
号v7より高く設定されている。このため、低値選択器13
では、圧力制御信号v7が蒸気加減弁流量指令信号v10と
して選択される。したがって、v7＝v10のため、加算器1
9の演算結果は０となり、低値選択器20でもこの信号が
選択され、タービンバイパス弁流量指令信号v11は０と
なる。このようにして、タービン入口蒸気圧力は蒸気加
減弁３により制御され、タービンバイパス弁６は通常、
全閉状態となっている。

ところで、圧力制御運転中に実速度v2の上昇、負荷設
定信号v3の減少、設定圧力v5の増加、負荷制御信号v8の
減少、または最大流量制限信号v9の減少等が発生する場
合がある。これにより、設定信号v3等が圧力制御信号v7
よりも小さくなった場合には、その信号が低値選択器13
により選択され、蒸気加減弁流量指令信号v9となり、蒸
気加減弁３は閉方向に動作する。例えば負荷制限信号v8
が減少し、v9＝v8＜v7となった場合、加算器19ではv7−
v8が出力され、低値選択器20を経由してタービンバイパ
ス弁流量指令信号v11として出力される。この結果、余
剰蒸気はタービンバイパス弁６を通って復水器５に流れ
る。

次に、上述した各設定器の動作を第４図によって説明
する。なお、設定器には設定モータを駆動する方式と積
分器を用いる方式との２種類知られているが、原理とし
ては両者同様である。第４図に示すように、設定器23に
は、設定値増指令の発生を検出する検出部（通常、増指
令用操作には押しボタンスイッチ（PB）を使用すること
から、以下、この検出部を設定器増PBオン検出部とい
う）24と、設定値減指令の発生を検出する検出部（通
常、減指令用操作にも押しボタンスイッチ（PB）を使用
することから、以下、この検出部を設定器減PBオン検出
部という）25とから指令信号v12,v13が入力されるよう
になっている。そして、設定器増PBオン検出部24により
設定器増PBがオンされたことが検出されると、その設定
器増PBオンが検出されている間だけ設定値増指令v12が
発生し、設定モータあるいは積分器に対して出力され
る。また、設定器減PBオン検出部25でも同様に、設定器
減PBオンが検出されている間だけ設定値減指令v13が出
力される。

（発明が解決しようとする課題） 通常の圧力制御運転時に設定圧力の増加、負荷設定信
号の減少、負荷制御信号の減少が発生した場合、この信
号が蒸気加減弁流量指令信号として選択され、蒸気加減
弁３が閉方向に動作することは前記の通りであるが、一
般の操作では、各設定器は必要な値だけ増減させるた
め、操作により蒸気加減弁３が多少閉となってもタービ
ンバイパス弁６が開となり、原子炉圧力は一定に制御さ
れる。

但し、各設定器の増減指令が連続した場合には、蒸気
加減弁３が全閉に至ることとなる。つまり、一般に、原
子力発電所のタービンバイパス弁６はタービン定格蒸気
流量の一部を流すような設計になっており、急激な流量
増加には対応しにくい。このため、各設定器の増減指令
が連続し、蒸気加減弁３が全閉まで閉鎖する途中におい
て、原子炉で発生する蒸気がタービンバイパス弁６を流
通しなくなり、原子炉圧力が上昇して、最終的にスクラ
ムすることが考えられる。

最近の原子力発電所では、このような事態が発生しな
いよう、蒸気加減弁３およびタービンバイパス弁６への
流量指令信号を演算する制御装置や、前述の速度検出器
および圧力検出器等を多重化し、信頼性の向上を図って
いる。しかし、運転員が手動操作する各設定器の増減PB
（押しボタン）を多重化することは困難であるため、増
減操作時に増減PBがオン状態で固着したような故障を想
定すると、設定器の増減指令信号が連続して発生するた
め、蒸気加減弁３が全閉し、原子炉がスクラムする可能
性がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、設
定器の増減PBがオン状態で固着したような場合でも、増
減指令信号が連続して発生することを防止でき、蒸気加
減弁とタービンバイパス弁によって原子炉圧力を一定か
つ安定に制御できるタービン制御装置を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係るタービン制御装置は、蒸気タービンの主
蒸気系統に設けられる蒸気加減弁と、前記タービンをバ
イパスする蒸気の流量を調節するタービンバイパス弁と
の開度を、押しボタンスイッチの押圧操作により設定さ
れる。タービン負荷設定器またはタービン入口蒸気圧力
設定器その他の設定器からの入力に基づいて相関的に制
御するタービン制御装置において、前記設定器への増減
指令が規定時間以上継続したことを検出すると共に、こ
の検出の際に上記増減指令信号を強制的に遮断する時限
タイマとを備えたことを特徴とするタービン制御装置。

（作用） 本発明によると、増減指令が規定時間以上継続したこ
とを検出すると共に、その増減指令が規定時間以上継続
した場合にその増減指令信号を強制的に遮断する時限タ
イマを備えているので、各設定器のPBがオン状態で固着
したような場合でも、蒸気加減弁が全閉に至ようなこと
もなく、安定した圧力制御が行われる。

（実施例） 以上、本発明の一実施例を第１図を参照して説明す
る。

なお、制御対象となるタービン蒸気系統および各設定
器の基本的動作態様は、それぞれ第２図および第３図に
示したものと変わらないから、第２図および第３図をそ
のまま本実施例の説明に参照する。また、説明を容易に
するため、第１図に示す本実施例において、従来例と同
一の構成部分については第４図と同一符号を使用する。

第１図に示すように、本実施例でも設定器23に設定器
増PBオン検出部24および設定器減PBオン検出部25が接続
されている。そして、設定器増PBオン検出部24により設
定器増PBがオンされたことが検出されると、PBオンが検
出されている間だけ設定値増指令v12が発生し、設定モ
ータあるいは積分器に対して指令信号が出力される。ま
た、設定器減PBオン検出器25についても同様に、設定器
減PBがオンされたことが検出されている間だけ設定値減
指令v13が発生する。

このように、設定器の増PBをオンすると、この情報が
設定器増PBオン検出部24検出され、設定器23に対して設
定値増指令v12を出力することは従来のものと同様であ
るが、本実施例では、設定器23への増減指令v12が規定
時間以上継続したことを検出する検出部として、設定器
増PBオンを検出している間だけカウントされる時限タイ
マ26が設置されている。この時限タイマ26には信号除外
部27が接続され、検出時間が時限タイマ26の設定値（時
間）を超えると、信号除外部27に信号除外指令v14が出
力されるようになっている。信号除外部27は指令値増指
令v12の途中に信号接続され、信号除外指令v14に基づい
て指令値増指令v12を遮断するようになっている。これ
により、検出時間が時限タイマ26の設定値を超えた場合
には、指令値増指令v12が、信号除外部27によって遮断
される。

同様に、設定器23への減減指令v13が規定時間以上継
続したことを検出する検出部として、設定器減PBオンを
検出している間だけカウントされる時限タイマ28が設置
されている。この時限タイマ28には信号除外部29が接続
され、検出時間が時限タイマ26の設定値（時間）を超え
ると、信号除外部29に信号除外指令v15が出力されるよ
うになっている。信号除外部29は指令値減指令v13の途
中に信号接続され、信号除外指令v15に基づいて指令値
増指令v13を遮断するようになっている。これにより、
検出時間が時限タイマ28の設定値を超えた場合には、指
令値増指令v12が、信号除外部29によって遮断される。

したがって、設定器増減PBオン時間が設定値を超える
と、時限タイマ26,28のカウント動作により、設定器23
に対する設定器増減指令v12,v13が信号除外部27,29から
先に出力されなくなり、その時点で設定器23の増減動作
は停止する。なお、設定器23をさらに増減される必要が
ある場合には再度、設定器増減PBをオンすることにより
その増減操作が可能である。

以上で説明した本実施例によると、設定器増減PBがオ
ン状態で固着した場合でも、設定器23の動作は時限タイ
マ26,28で設定された時間内に限られるため、蒸気加減
弁３の閉方向の動作範囲も限られ、蒸気加減弁３全閉に
よる原子炉スクラムが回避できるだけでなく、安定した
圧力制御が行われるようになる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、増減指令が設定時間
以上継続したことを検出する検出部と、その増減指令が
規定時間以上継続した場合にその増減指令信号を強制的
に遮断する信号除外部とを備えているので、各設定器の
押しボタンがオン状態で固着したような場合でも、蒸気
加減弁が全閉に至るようなこともなく、安定した圧力制
御が行えるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
タービン蒸気系統の一般例を示す系統図、第３図はター
ビン制御装置の一般例を示す図、第４図は従来例を示す
ブロック図である。 ３……蒸気加減弁、６……タービンバイパス弁、23……
設定器、26,28……時限タイマ（検出部）、27,29……信
号除外部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸気タービンの主蒸気系統に設けられる蒸
   気加減弁と、前記タービンをバイパスする蒸気の流量を
   調節するタービンバイパス弁との開度を、押しボタンス
   イッチの押圧操作により設定されるタービン負荷設定器
   またはタービン入口蒸気圧力設定器その他の設定器から
   の入力に基づいて相関的に制御するタービン制御装置に
   おいて、前記設定器への増減指令が規定時間以上継続し
   たことを検出すると共に、その検出の際に上記増減指令
   信号を強制的に遮断する時限タイマとを備えたことを特
   徴とするタービン制御装置。