JP5922909B2 - 蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備に係り、更に詳しくは、原子炉隔離時における冷却ポンプ駆動用の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備に関する。

原子炉隔離時の冷却系（以下、ＲＣＩＣという）の蒸気タービンは、原子炉への給水が停止するなどの原子炉の緊急時に、原子炉へ冷却水を供給する給水ポンプを駆動する。このため、このような給水ポンプ駆動用蒸気タービンは、起動信号が入力された後、規定時間（例えば、３０秒）以内に駆動する給水ポンプを要求給水流量の供給可能な回転数まで昇速させることが要求されている。

このような急速起動を可能とするために、ＲＣＩＣの蒸気タービンは、回転軸に直結された給水ポンプ及び油圧ポンプと、蒸気タービンの蒸気入口の上流側に設けられ、原子炉の通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁と、蒸気入口弁の下流側に設けられ、弁棒に設けられた全開保持用ばねの伸長力で原子炉の通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁と、リンク機構により蒸気加減弁の弁棒に接続されたピストンを駆動して蒸気加減弁の開度を制御可能とする蒸気加減弁駆動用アクチュエータと、油圧ポンプから吐出され前記アクチュエータへ供給される圧油の供給量を制御する電油変換器と、蒸気タービンの回転数を目標回転数とするために電油変換器に制御指令を出力するタービン制御装置とを備えている。

蒸気タービンが回転すると、その軸を動力として駆動される油圧ポンプに生起された圧油が、電油変換器を介して蒸気加減弁駆動用アクチュエータに供給され、全開保持用ばねを縮小させて蒸気加減弁の開度を制御する。このような蒸気加減弁を駆動制御する油圧系統内に空気が入ることを防ぎ、万一空気が入ってしまった場合でも、給水ポンプ駆動用蒸気タービンの起動特性を悪化させることのない蒸気加減弁制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１０８９６５号公報

上述したＲＣＩＣの蒸気タービンを起動した後に、停止させる手順は、まず、蒸気入口弁と蒸気加減弁の間にある蒸気止め弁および蒸気入口弁を閉止させ、当該タービンへの蒸気流入を遮断する。その後、次回起動に備えて、蒸気加減弁を全開保持状態とする。

タービン停止過程においては、油圧ポンプの回転数が漸減することから、油圧ポンプにより生起される圧油の圧力も漸減する。この間、蒸気加減弁はタービン回転数制御信号により、蒸気加減弁駆動用アクチュエータのピストン駆動トルクで開度制御され続けるが、圧油の圧力が減少することにより、ピストン駆動トルクが減少する。このことにより、蒸気加減弁の弁棒に設けた全開保持用ばねの伸長力が上述したピストン駆動トルクを上回れば、該全開保持用ばねが、蒸気加減弁駆動用アクチュエータのピストンと蒸気加減弁を全開位置に移動させる。このとき、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ内に残留した圧油は、ピストンの移動により、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ外へ排出される。

蒸気加減弁駆動用アクチュエータ内の圧油の排出は、電油変換器を介してなされるが、電油変換器の型式によっては圧油排出のための抵抗が大きくなる。このため、蒸気加減弁および蒸気加減弁駆動用アクチュエータを全開とするために必要な全開保持用ばねのばね力を強くする必要がある。全開保持用ばねのばね力を強くすることはタービン停止過程の蒸気加減弁開操作には有利となる。一方、タービン起動過程においては、蒸気加減弁を閉方向に制御するための圧油の圧力の上昇を招くので、油圧ポンプや蒸気加減弁駆動用アクチュエータなどの油圧装置を大型化させる必要が生じてしまう。また、蒸気加減弁の動作速度の遅延を招き、操作性を損なう虞が生じる。

本発明は、上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、ＲＣＩＣの蒸気タービンの蒸気加減弁の全開保持用ばねのばね力を強化することなく、タービン停止過程において、蒸気加減弁を確実に全開保持させることのできる蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備を提供することにある。

上記の目的を達成するために、第１の発明は、原子炉へ緊急に冷却水を供給する給水ポンプを駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの蒸気入口の上流側に設けられ、前記原子炉の通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁と、前記蒸気入口弁の下流側に設けられ、弁棒に設けられた全開保持用ばねの伸長力で前記原子炉の通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の弁棒と機械的に接続されたピストンを駆動して前記蒸気加減弁の開度を制御可能とする蒸気加減弁駆動用アクチュエータと、前記蒸気タービンの回転軸に機械的に接続した油圧ポンプと、前記油圧ポンプ及び前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータと管路を介して接続し、前記油圧ポンプから吐出され前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータへ供給される圧油の供給量を制御する電油変換器とを備え、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータによって前記蒸気加減弁を駆動制御する蒸気タービン制御装置において、前記蒸気タービンの回転状態量を検知する回転状態量検知手段と、前記回転状態量検知手段で検知した前記蒸気タービンの回転状態量を取込み、前記蒸気タービンの停止過程において、前記蒸気タービンの回転状態量が予め設定した規定値以下を検知したときに、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータが全開状態となる指令を前記電油変換器へ出力する制御手段とを備えたものとする。

また、第２の発明は、原子炉へ緊急に冷却水を供給する給水ポンプを駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの蒸気入口の上流側に設けられ、前記原子炉の通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁と、前記蒸気入口弁の下流側に設けられ、弁棒に設けられた全開保持用ばねの伸長力で前記原子炉の通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の弁棒と機械的に接続されたピストンを駆動して前記蒸気加減弁の開度を制御可能とする蒸気加減弁駆動用アクチュエータと、前記蒸気タービンの回転軸に機械的に接続した油圧ポンプと、前記油圧ポンプ及び前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータと管路を介して接続し、前記油圧ポンプから吐出され前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータへ供給される圧油の供給量を制御する電油変換器とを備え、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータによって前記蒸気加減弁を駆動制御する蒸気タービン制御装置において、前記蒸気タービンの回転状態量を検知する回転状態量検知手段と、前記回転状態量検知手段で検知した前記蒸気タービンの回転状態量を取込み、前記蒸気タービンの停止過程において、前記蒸気タービンの回転状態量が予め設定した規定値以下か否かを判定するトリガ演算部と、前記蒸気タービンの目標回転速度と前記蒸気タービンの回転状態量とを基に前記蒸気加減弁の開度指令を算出し、前記トリガ演算部からの判定信号が否のときは前記開度指令を前記電油変換器へ出力し、前記トリガ演算部からの判定信号が正のときは前記蒸気加減弁の全開指令を前記電油変換器へ出力する蒸気加減弁開度指令演算部とを有する制御手段とを備えたものとする。

更に、第３の発明は、第２の発明において、前記蒸気加減弁開度指令演算部は、前記トリガ演算部からの判定信号を切換え信号とし、前記切換え信号が否のときは前記開度指令を前記電油変換器へ出力し、前記切換え信号が正のときは前記蒸気加減弁の全開指令を前記電油変換器へ出力する切換演算器を備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記制御手段に予め設定した前記規定値は、前記油圧ポンプからの圧油が前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータを駆動する為に必要な油圧に設定されていることを特徴とする。

更に、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、前記回転状態量検知手段は、前記蒸気タービンの回転軸に設けられた回転速度検出器であることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１の発明において、前記回転状態量検知手段は、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサであることを特徴とする。

更に、第７の発明は、蒸気タービン設備であって、第１乃至第６の発明のいずれかを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、タービン停止過程の所定の時期に蒸気タービン制御装置より電油変換器へ蒸気加減弁駆動用アクチュエータを開状態待機とする指令を出力するので、電油変換器の抵抗が小さい状態で、蒸気加減弁を確実に全開させることができる。このことにより、全開保持用ばねは、蒸気タービンが停止し駆動油圧が喪失されたときに、蒸気加減弁および蒸気加減弁駆動用アクチュエータの開状態を維持するのに必要なだけのばね力を有していればよいので、ばね力の強化が不要となる。この結果、油圧装置等の機器の小型化が図れる。

本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービン設備の構成を示すシステム系統図である。 本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態の処理内容を示す制御ブロック図である。 本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービンの起動動作を示す特性図である。 本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービンの停止動作を示す特性図である。

以下に、本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービン設備の構成を示すシステム系統図である。

図１において、ＲＣＩＣシステムにおける蒸気タービン設備は、蒸気発生源である原子炉１からの蒸気で駆動するＲＣＩＣの蒸気タービン２と、ＲＣＩＣの蒸気タービン２と回転軸を機械的に接続した給水ポンプ３並びに油圧ポンプ４とを備えている。

原子炉１の緊急冷却時には、例えば、冷却水タンクの水を給水ポンプ３で吸い上げ、原子炉１へ注水する。給水ポンプ３を駆動するＲＣＩＣの蒸気タービン２は、原子炉１で発生した蒸気を通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁５と、蒸気入口弁５の下流側に設けられ、弁棒６ａに設けられた全開保持用ばね７の伸長力で通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁６とを介して取込み、これを動力源として回転する。

ＲＣＩＣの蒸気タービン２が回転すると、その軸を動力として駆動される油圧ポンプ４が作動して油タンク８から油を吸込み、油圧系統を構成する電油変換器９へ管路４ａを介して圧油を供給する。電油変換器９は、後述する制御装置２０からの指令信号に基づいて蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０への圧油の供給流量を調整すると共に、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０からの排油を油タンク８へ排出する。このことにより、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａを駆動する。電油変換器９と蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０とは管路９ａにより接続され、電油変換器９と油タンク８とは管路９ｂにより接続されている。

蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａの先端は、リンク機構１１を介して蒸気加減弁６の弁棒６ａに連結されている。このため、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａの駆動量を制御することで、全開保持用ばね７の伸長力に抗して蒸気加減弁６の弁棒６ａの駆動量が閉方向に制御され、蒸気加減弁６の開度が制御できる。

圧力センサ（回転状態量検知手段）１２は油圧ポンプ４と電油変換器９とを接続する管路４ａの圧力を検出する。また、回転速度検出器（回転状態量検知手段）１３はＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度を検出するために、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転軸の近傍に設けられている。圧力センサ１２からの油圧ポンプ４の吐出圧力検出信号と、回転速度検出器１３からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度検出信号とは制御装置２０に入力されている。

制御装置（制御手段）２０は、圧力センサ１２、回転速度検出器１３からの検出信号と上位の制御装置である主制御装置２００からの信号を取込む入力部と、これらの検出信号を基に後述する演算処理を実行する演算部と、演算部で使用する各設定値を予め記憶する記憶部と、演算部で算出した制御指令を電油変換器９へ出力する出力部とを備えている。

制御装置２０は、緊急冷却時に、主制御装置２００からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の目標回転速度と回転速度検出器１３からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の実回転速度との偏差を減少させるように、電油変換器９へ蒸気加減弁６の開度指令を演算して出力し、ＲＣＩＣの蒸気タービン２へ流入する蒸気量を制御する。電油変換器９は、制御装置２０からの開度指令信号に従って、タービン回転軸により駆動される油圧ポンプ４から吐出され、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０へ供給される圧油の流量を制御し、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａの駆動量を制御する。蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａは、リンク機構１１を介して蒸気加減弁６の弁棒６ａと接続されているので、ピストンロッド１０ａの駆動量を制御することで、蒸気加減弁６の開度を制御する。

次に、制御装置２０の概要について図２を用いて説明する。図２は本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態の処理内容を示す制御ブロック図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

図２に示す制御装置２０は、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の蒸気加減弁６の開度制御を実行するコントローラ部を示していて、出力信号の指令値を切換えるトリガ信号を入力信号に基づいて生成するトリガ信号演算部２０Ａと、電油変換器９へ出力する蒸気加減弁開度指令を算出する蒸気加減弁開度指令演算部２０Ｂとを備えている。

制御装置２０には、図２に示すように、例えば、上位の制御装置である主制御装置２００からのタービン起動信号、タービン停止過程信号、給水ポンプ速度指令が入力されている。また、圧力センサ１２、回転速度検出器１３からの各検出信号が入力されている。これらの信号はトリガ信号演算部２０Ａにおいて、タービン起動信号はディジタル入力信号２００Ｄｉ１に、タービン停止過程信号はディジタル入力信号２００Ｄｉ２に、タービン回転速度信号はアナログ入力信号１３Ａｉに、油圧ポンプ吐出圧力信号はアナログ入力信号１２Ａｉに、それぞれ変換される。また、蒸気加減弁開度指令演算部２０Ｂには、上位の制御装置である主制御装置２００からの給水ポンプ速度指令２００Ａｉが入力されている。

トリガ信号演算部２０Ａは、信号発生器２１，２３と、比較演算器２２，２４と、論理和演算器２５と、論理積演算器２６，２９と、瞬時動作限時復帰型の限時演算器２７と、否定演算器２８とを備えている。

信号発生器２１は、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の通常制御範囲の下限値以下の信号が設定されていて、この回転速度において駆動される油圧ポンプ４の吐出圧力は、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０を駆動可能であることが要求される。本実施の形態においては、例えば、通常制御範囲の下限値が１０００ｒｐｍの場合５００ｒｐｍが設定されている。比較演算器２２は、回転速度検出器１３からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度検出信号１３Ａｉを第１入力、信号発生器２１の出力信号を第２入力として入力し、第１入力＜第２入力のときにディジタル出力信号２２Ｄｏとして１を出力する。

信号発生器２３は、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０を駆動するために必要な油圧ポンプ４の吐出圧力の下限値に余裕値を加えた値の信号が設定されている。本実施の形態においては、例えば、上述した油圧ポンプ４の吐出圧力の下限値が０．５ＭＰａの場合１ＭＰａが設定されている。なお、この設定値は、信号発生器２１で設定したＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度で駆動される油圧ポンプ４の吐出圧力と略等しい値に設定されることが望ましい。比較演算器２４は、圧力センサ１２からの油圧ポンプ４の吐出圧力検出信号１２Ａｉを第１入力、信号発生器２３の出力信号を第２入力として入力し、第１入力＜第２入力のときにディジタル出力信号２４Ｄｏとして１を出力する。

論理和演算器２５は、比較演算器２２の出力信号２２Ｄｏを第１入力、比較演算器２４の出力信号２４Ｄｏを第２入力として入力し、入力信号のいずれかが１であるときに、ディジタル出力信号２５Ｄｏを１として出力する。

論理積演算器２６は、上位の制御装置である主制御装置２００からのタービン停止過程信号２００Ｄｉ２を第１入力、論理和演算器２５の出力信号２５Ｄｏを第２入力として入力し、入力信号がいずれも１であるときに、ディジタル出力信号２６Ｄｏを１として出力する。ここで、タービン停止過程信号とは、原子炉１の緊急冷却時に起動したＲＣＩＣの蒸気タービン２を、停止操作することにより、停止させている過程をいう。

限時演算器２７は、論理積演算器の出力信号２６Ｄｏを入力し、入力信号に応じて瞬時動作限時復帰動作でディジタル出力信号２６Ｄｏを１として出力する。換言すると、入力信号が１のときには、瞬時にディジタル出力信号２６Ｄｏを１として出力し、入力信号が０に変化したときには、予め設定した時間（限時特性）が経過した後にディジタル出力信号２６Ｄｏを０として出力する。本実施の形態においては、限時特性を例えば６００秒に設定する。

否定演算器２８は、上位の制御装置である主制御装置２００からのタービン起動信号２００Ｄｉ１を入力し、入力信号の否定信号をディジタル出力信号２８Ｄｏとして出力する。

論理積演算器２９は、否定演算器２８の出力信号２８Ｄｏを第１入力、限時演算器２７の出力信号２７Ｄｏを第２入力として入力し、入力信号がいずれも１であるときに、ディジタル出力信号２９Ｄｏを１として出力する。ここで、タービン起動信号２００Ｄｉ１は、原子炉１の緊急冷却時にＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動を指令する信号である。

蒸気加減弁開度指令演算部２０Ｂは、減算演算器３０と、制御演算器３１と、信号発生器３２と、切換演算器３３とを備えている。

減算演算器３０は、上位の制御装置である主制御装置２００からの給水ポンプ速度指令２００Ａｉを第１入力、回転速度検出器１３からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度検出信号１３Ａｉを第２入力として入力し、第１入力信号から第２入力信号を減算する演算を行い、その偏差信号を出力信号３０Ａｏとして制御演算器３１へ出力する。ここで、給水ポンプ速度指令２００Ａｉとは、原子炉１の緊急冷却時に原子炉１の水位を保持するために必要とする給水流量を供給可能な給水ポンプの回転速度指令である。

制御演算器３１は、減算演算器３０の出力信号３０Ａｏを入力し、入力信号である速度偏差を解消するように蒸気加減弁６の開度指令信号を算出する。算出した出力信号３１Ａｏは、切換演算器３３の第１入力へ出力する。

信号発生器３２は、蒸気加減弁６を全開させることのできる開度指令信号が設定されていて、切換演算器３３の第２入力へ出力する。本実施の形態においては、例えば、１２０％開度指令信号が設定されている。

切換演算器３３は、制御演算器３１の出力信号３１Ａｏを第１入力、信号発生器３２の出力信号を第２入力として入力し、切換信号として論理積演算器２９からのディジタル出力信号２９Ｄｏを入力している。切換演算器３３は、切換信号であるディジタル出力信号２９Ｄｏが１のときには、出力信号３３Ａｏとして第２入力である信号発生器３２の出力値を出力する。また、入力している切換信号の２９Ｄｏが０のときには、出力信号３３Ａｏとして第１入力である制御演算器３１の出力値３１Ａｏを出力する。切換演算器３３の出力信号３３Ａｏは、出力部において、例えば電流信号に変換されて電油変換器９へ蒸気加減弁６の開度指令として出力されている。

次に、上記構成による本発明の蒸気タービン制御装置の一実施の形態を適用したＲＣＩＣの蒸気タービンの動作について図３及び図４を用いて説明する。図３は本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービンの起動動作を示す特性図、図４は本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態を備えたＲＣＩＣの蒸気タービンの停止動作を示す特性図である。図３及び図４において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。

まず、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動動作について説明する。
図３において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は上から順にＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動信号２００Ｄｉ１、蒸気入口弁５の開度Ｉｖｓ、蒸気加減弁６の開度Ｃｖｓ、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉ、油圧ポンプ４の吐出圧力１２Ａｉを示している。

原子炉１の緊急冷却時である時刻ｔ１には、上位の制御装置である主制御装置２００からＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動信号２００Ｄｉ１が出力され、蒸気入口弁５が開操作される。蒸気入口弁５が開操作されると、蒸気加減弁６は全開保持されていることから、ＲＣＩＣの蒸気タービン２へ原子炉１から蒸気が流入することで、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉは急速に上昇する。

ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度上昇に伴い、油圧ポンプ４により供給される油圧が確立し、蒸気加減弁６を駆動することができるようになる。制御装置２０の指令に従い電油変換器９によって蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０へ供給する油量を制御することにより、上位の制御装置である主制御装置２００からの給水ポンプ速度指令２００Ａｉ相当のタービン回転速度となるように蒸気加減弁６の開度が制御される。ＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動後、時刻ｔ２において、所定回転速度に到達している。

図２に戻り、制御装置２０の動作を説明する。
図２のトリガ信号演算部２０Ａにおいて、否定演算器２８の入力信号であるＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動信号２００Ｄｉ１は１であるため、否定演算器２８のディジタル出力信号２８Ｄｏは０を出力する。また、論理積演算器２６の第１入力信号であるタービン停止過程信号２００Ｄｉ２は０であるため、論理積演算器２６のディジタル出力信号２６Ｄｏは０を出力し、限時演算器２７のディジタル出力信号２７Ｄｏは０を出力する。このことから、論理積演算器２９のディジタル出力信号２９Ｄｏは０を出力する。

この結果、蒸気加減弁開度指令演算部２０Ｂの切換演算器３３は第１入力である制御演算器３１の出力信号３１Ａｏを出力する。このことにより、電油変換器９には、上位の制御装置である主制御装置２００からの給水ポンプ速度指令２００Ａｉと回転速度検出器１３からのＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度検出信号１３Ａｉとの偏差を解消するように蒸気加減弁６の開度指令信号が出力されている。ここで、給水ポンプ速度指令２００Ａｉは、起動時（図３の時刻ｔ１〜ｔ２）はランプ状に定格回転速度まで上昇するものであって、所定の回転速度到達後（図３の時刻ｔ２以降）は、原子炉１の水位を保持することを目的に上位の制御装置である主制御装置２００において算出されるものである。

次に、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止動作について説明する。
図４において、横軸は時間を示していて、縦軸の（ａ）〜（ｅ）は上から順にＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止信号Ｓ、蒸気入口弁５の開度Ｉｖｓ、蒸気加減弁６の開度Ｃｖｓ、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉ、油圧ポンプ４の吐出圧力１２Ａｉを示している。

ＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止操作時である時刻ｔ１には、上位の制御装置である主制御装置２００からＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止信号Ｓが出力され、蒸気入口弁５が閉操作されると共に、蒸気加減弁６と蒸気入口弁５との間の蒸気配管に設けた図示しない蒸気止め弁が閉止する。蒸気止め弁または蒸気入口弁５が閉止されると、原子炉１からＲＣＩＣの蒸気タービン２への蒸気の流入が遮断されるため、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉは下降していく。このときに、上位の制御装置である主制御装置２００から制御装置２０には、タービン停止過程信号２００Ｄｉ２が出力されている。

ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉの下降に伴い、油圧ポンプ４の吐出圧力１２Ａｉも下降する。蒸気加減弁開度Ｃｖｓは、ＲＣＩＣの蒸気タービン２を所定回転速度に保持しようとして、開方向に制御される。このようにして、タービン停止過程が進行する。ＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止操作後時刻ｔ２において、ＲＣＩＣタービン２の回転速度１３Ａｉが規定値以下となったことを回転速度検出器１３または圧力センサ１２からの検出信号により検知すると、制御装置２０は、蒸気加減弁６が全開となるように電油変換器９へ指令を出力し、タービン停止過程において蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０を開状態とする。

図２に戻り、制御装置２０の動作を説明する。
図２のトリガ信号演算部２０Ａにおいて、否定演算器２８の入力信号であるＲＣＩＣの蒸気タービン２の起動信号２００Ｄｉ１は０であるため、否定演算器２８のディジタル出力信号２８Ｄｏは１を出力する。また、比較演算器２２の第１入力のＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度信号１３Ａｉが下降して、比較演算器２２の第２入力の信号発生器２１の出力信号である５００ｒｐｍ以下となると、比較演算器２２のディジタル出力信号２２Ｄｏは１を出力する。また、比較演算器２４の第１入力の油圧ポンプ４の吐出圧力信号１２Ａｉが下降して、比較演算器２４の第２入力の信号発生器２３の出力信号である１ＭＰａ以下となると、比較演算器２４のディジタル出力信号２４Ｄｏは１を出力する。論理和演算器２５の第１入力である比較演算器２２のディジタル出力信号２２Ｄｏ、または、論理和演算器２５の第２入力である比較演算器２４のディジタル出力信号２４Ｄｏのいずれかが１のときに、論理和演算器２５のディジタル出力信号２５Ｄｏは１を出力する。

論理積演算器２６の第１入力信号であるタービン停止過程信号２００Ｄｉ２は１であるため、論理和演算器２５のディジタル出力信号２５Ｄｏが１を出力すると論理積演算器２６のディジタル出力信号２６Ｄｏは１を出力し、限時演算器２７のディジタル出力信号２７Ｄｏは１を出力する。論理積演算器２９の第１入力信号である否定演算器２８のディジタル出力信号２８Ｄｏは１であり、論理積演算器２９の第２入力信号である限時演算器２７のディジタル出力信号２７Ｄｏは１であることから、論理積演算器２９のディジタル出力信号２９Ｄｏは１を出力する。

この結果、蒸気加減弁開度指令演算部２０Ｂの切換演算器３３は第２入力である信号発生器３２の出力信号である１２０％開度指令信号を出力する。このことにより、電油変換器９には、蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０を駆動して蒸気加減弁６を全開させる開度指令信号が出力される。

上述した本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態によれば、タービン停止過程の所定の時期に制御装置２０より電油変換器９へ蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０を開状態待機とする指令を出力するので、電油変換器９の抵抗が小さい状態で、蒸気加減弁６を確実に全開させることができる。このことにより、全開保持用ばね７は、ＲＣＩＣの蒸気タービン２が停止し駆動油圧が喪失されたときに、蒸気加減弁６および蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０の開状態を維持するのに必要なだけのばね力を有していればよいので、ばね力の強化が不要となる。この結果、油圧装置等の機器の小型化が図れる。

また、上述した本発明の蒸気タービン制御装置及びそれを用いた蒸気タービン設備の一実施の形態によれば、全開保持用ばね７のばね力の強化が不要となるので、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の通常運転時の制御において優れた操作性を確保することができる。

なお、本実施の形態においては、蒸気加減弁６の弁棒６ａと蒸気加減弁駆動用アクチュエータ１０のピストンロッド１０ａとをリンク機構１１により接続した例を用いて説明したが、これに限るものではない。両者が機械的に接続されていれば良い。

また、本実施の形態においては、ＲＣＩＣの蒸気タービン２の停止過程における蒸気加減弁６の全開指令切換えのタイミングを、回転状態量検出手段として回転速度検出器１３または圧力センサ１２からの検出信号により検知する例で説明したが、これに限るものではない。ＲＣＩＣの蒸気タービン２の回転速度１３Ａｉが規定値以下となったことを検知できれば、いずれか一方の検出信号のみで構成しても良い。

１ 原子炉
２ ＲＣＩＣの蒸気タービン
３ 給水ポンプ
４ 油圧ポンプ
５ 蒸気入口止め弁
６ 蒸気加減弁
７ 全開保持用ばね
８ 油タンク
９ 電油変換器
１０ 蒸気加減弁駆動用アクチュエータ
１１ リンク機構
１２ 圧力センサ
１３ 回転速度検出器
２０ 制御装置
２０Ａ トリガ信号演算部
２０Ｂ 蒸気加減弁開度指令演算部
２００ 主制御装置

Claims (7)

1. 原子炉へ緊急に冷却水を供給する給水ポンプを駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの蒸気入口の上流側に設けられ、前記原子炉の通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁と、前記蒸気入口弁の下流側に設けられ、弁棒に設けられた全開保持用ばねの伸長力で前記原子炉の通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の弁棒と機械的に接続されたピストンを駆動して前記蒸気加減弁の開度を制御可能とする蒸気加減弁駆動用アクチュエータと、前記蒸気タービンの回転軸に機械的に接続した油圧ポンプと、前記油圧ポンプ及び前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータと管路を介して接続し、前記油圧ポンプから吐出され前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータへ供給される圧油の供給量を制御する電油変換器とを備え、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータによって前記蒸気加減弁を駆動制御する蒸気タービン制御装置において、
   前記蒸気タービンの回転状態量を検知する回転状態量検知手段と、
   前記回転状態量検知手段で検知した前記蒸気タービンの回転状態量を取込み、前記蒸気タービンの停止過程において、前記蒸気タービンの回転状態量が予め設定した規定値以下を検知したときに、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータが全開状態となる指令を前記電油変換器へ出力する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
2. 原子炉へ緊急に冷却水を供給する給水ポンプを駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンの蒸気入口の上流側に設けられ、前記原子炉の通常時に閉止し、緊急時に開動作する蒸気入口弁と、前記蒸気入口弁の下流側に設けられ、弁棒に設けられた全開保持用ばねの伸長力で前記原子炉の通常時に全開し、緊急時に全開から閉止方向に制御される蒸気加減弁と、前記蒸気加減弁の弁棒と機械的に接続されたピストンを駆動して前記蒸気加減弁の開度を制御可能とする蒸気加減弁駆動用アクチュエータと、前記蒸気タービンの回転軸に機械的に接続した油圧ポンプと、前記油圧ポンプ及び前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータと管路を介して接続し、前記油圧ポンプから吐出され前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータへ供給される圧油の供給量を制御する電油変換器とを備え、前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータによって前記蒸気加減弁を駆動制御する蒸気タービン制御装置において、
   前記蒸気タービンの回転状態量を検知する回転状態量検知手段と、
   前記回転状態量検知手段で検知した前記蒸気タービンの回転状態量を取込み、前記蒸気タービンの停止過程において、前記蒸気タービンの回転状態量が予め設定した規定値以下か否かを判定するトリガ演算部と、前記蒸気タービンの目標回転速度と前記蒸気タービンの回転状態量とを基に前記蒸気加減弁の開度指令を算出し、前記トリガ演算部からの判定信号が否のときは前記開度指令を前記電油変換器へ出力し、前記トリガ演算部からの判定信号が正のときは前記蒸気加減弁の全開指令を前記電油変換器へ出力する蒸気加減弁開度指令演算部とを有する制御手段とを備えた
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
3. 請求項２に記載の蒸気タービン制御装置において、
   前記蒸気加減弁開度指令演算部は、前記トリガ演算部からの判定信号を切換え信号とし、前記切換え信号が否のときは前記開度指令を前記電油変換器へ出力し、前記切換え信号が正のときは前記蒸気加減弁の全開指令を前記電油変換器へ出力する切換演算器を備えた
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気タービン制御装置において、
   前記制御手段に予め設定した前記規定値は、前記油圧ポンプからの圧油が前記蒸気加減弁駆動用アクチュエータを駆動する為に必要な油圧に設定されている
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の蒸気タービン制御装置において、
   前記回転状態量検知手段は、前記蒸気タービンの回転軸に設けられた回転速度検出器である
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
6. 請求項１に記載の蒸気タービン制御装置において、
   前記回転状態量検知手段は、前記油圧ポンプの吐出圧力を検出する圧力センサである
   ことを特徴とする蒸気タービン制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載された蒸気タービン制御装置を備えた
   ことを特徴とする蒸気タービン設備。

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