JPH04116305A - 電動給水ポンプの再循環弁制御方法及びその装置と蒸気原動機プラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−］二の利用分野］ 本発明は火力や原子力発電プラント等の蒸気原動機プラ
ントに係り、特に、給水系統に設けられる電動給水ポン
プの再循環弁制御技術に関する。

［従来の技術］ 一般に、蒸気原動機プラン１への給水系統には、ボイラ
最大蒸発量の５０％を給水するタービン賜［４動の給水
ポンプと、ボイラ最大蒸発量の２５％を給水する］台乃
至２台の電動給水ポンプとが波列に設けられている。そ
して、蒸気原動機プラントの起動時には電動給水ポンプ
を手動で起動してボイラへの給水を行い、定格運転中は
タービン電動給水ポンプにてボイラへの給水を行うと共
に、この電動給水ポンプを停止させ予備用として待機さ
せる。そして、ターヒン鄭動給水ポンプが障害等により
１ヘリツブしたとき、この電動給水ポンプが自動的に起
動するようになっている。

各給水ポンプには、ポンプの最小流量を確保するだめに
、吐出水の一部を復水器側に還流させる再循環弁が取り
付けられている。そして、一般に、給水ポンプが運転さ
れている最中は、当該給水ポンプの再循環弁は全開にさ
れるように制御される。

尚、再循環弁の制御に関連するものとして特開昭５６−
６４２０２号、特開昭５７　１７５８Ｑ７号等がある。

［発明が解決しようとする課題］ タービン１５に動の給水ポンプが１〜リツプして電動給
水ポンプが自動的に起動された場合、大容量の給水ポン
プに代わり小容量の給水ポンプにより給水されることに
なるので、ボイラ側の水位が減少しこの水位が回復する
まで時間がかかるという問題がある。また、前記の水位
の低下が大きすきると、さほどの異常が生じた訳でもな
いのに安全機構か作動してポンプがトリップしたり蒸気
原動機プラント全体か緊急停止してしまうという問題も
生しる。この問題を避けるには、電動給水ポンプを大容
量のものに変えればよいが、それてはコストか嵩み更に
省スペース化か図れない。

本発明の目的は、小容量の電動給水ポンプが自動起動し
たときのボイラ側での水位低下を最小限に抑えることの
できる電動給水ポンプとその再循環弁制御方法及び装置
並びに蒸気原動機プラントを提供することにある。

［課題をＩＷ決するための手段］ 」−、記の目的は、蒸気原動機プランＩ・の給水系統に
設けられる電動給水ポンプの吐出水の一部を復水器側に
戻す再循環弁を制御する場合に、前記電動給水ポンプの
自動起動時に前記再循環弁を全開させず該起動から所定
時間後に全開にすることで、達成される。

［作用］ 電動給水ポンプが自動起動したどきに、再循環弁を全開
にしてしまうと、復水器側に還流させる水の分だけボイ
ラ側への給水が減ることになる。

そこで、自動起動したときは所定時間だけ再循環弁を全
開させずにボイラ側への給水量を確保し、その後に再循
環弁を全開させて最小流量の確保を行う。

電動給水ポンプを起動し例えば空回りをさせた場合、内
部で掻き回された水の温度は約２０℃程上昇してしまう
。これにより、ポンプ人口とポンプ出１１て温度差か生
し、ポンプケーシンクに企みか生し故障の原因となる。

ポンプ起動からこの歪みが生じるまでの時間は約７．４
秒程度であるので、−１−記の所定時間はこの７．４秒
以内とする（７．４秒以上はポンプ運転禁止域となる。

）。

従来は、この７．４秒という短い範囲内でポンプや再循
環弁の制御を行うという考えは無く、本発明はこの点に
着目して、電動給水ポンプの自動起動時の問題を解決す
るものである。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第」−図は、本発明の第１実施例に係る原子力発電ブラ
ントの給水ポンプ回りの系統構成図である。

通常の定格負荷運転中は、２台のタービン駆動給水ポン
プ１により逆止弁３を介して原子炉に給水される。２台
の電動給水ポンプ２は、プラント起動／停止過程の低負
荷運転用として設置されており、また、この電動給水ポ
ンプ２は、定格負荷運転中はタービン駆動給水ポンプ１
の予備機として待機している。この電動給水ポンプ２か
起動すると、逆止弁３を介し給水調整４ｔ４にて流量調
節されて原子炉に給水される。これらの各給水ポンプ１
．２には、夫々、最小流量運転時の水量を確保しポンプ
を保護するために、吐出水の一部を復水器側に還流する
再循環弁５が設けられている。

電動給水ポンプ２は、操作スイッチ７によって手動起動
できるようになっているか、タービン電動給水ポンプ］
のトリップ信号６や、他の電動給水ポンプ２の１〜リッ
プ信号１１によって自動起動する様にもなっている。電
動給水ポンプ２の再循環弁５は、該ポンプ２の人Ｌ」側
流量検出器９が検出したポンプ入口流量信号１０と、操
作スイッチ７の「自動」位置信号１２と、電動給水ポン
プ２の停止信号８と、電動給水ポンプ２のトリップ信号
１］と、タービン駆動給水ポンプ１−の１へリップ信号
６とを入力とする再循環弁制御装置１３の制御信号］４
により開閉制御される。

第２図は、再循環弁制御装置１３の内部構成図である。

再循環弁５は、睡動電磁弁１８が励磁されたとき即ち入
力信号がｒｒ　１　＋＋のとき全閉となり、無励磁即ち
入力信号かｒｒ　Ｏ＋＋のとき全開となる９尚、第２図
の破線で囲った部分が従来技術に関する部分で、それ以
外が本実施例で付加された部分である。先ず、従来部分
についてその動作を説明する。

電動給水ポンプ２か停止しているときは、その停止信号
８（停止でｒｒ　１　ｕ、駆動てＬＬ　Ｏ＋＋　）が↑
″であるため、オア素子１７の出力は′１″どなって再
循環弁５は全開となっている。

電動給水ポンプ２が起動すると、その停止信号８は○″
となる。一方、流量高比較器１５はポンプ入口流量信号
］Ｏの値か高いとｒｒ　Ｉ　＋＋、低いと○″を出力し
、流量低比岐器］６はポンプ入口流量信号１０の値か低
いとＬＬ　Ｉ　＋＋、高いとＮ　Ｏ＋＋を出力するもの
であるが、今、ポンプ２が起動過程にあるので、その流
量信号」−〇の値は小さい。

このため、比較器１５の出力はｒｒ　Ｏ＋＋、比較器」
６の出力はｒｔ　１．　ｎとなる。従って、オア素子１
９の出力をホールトしている信号がワイブアウＩ−素子
２０によって解除され、オア素子１９の出力は○″とな
り、オア素子１７の出力もＬＬ　Ｏ＋＋となり、再循環
弁５は全開となる。

電動給水ポンプ２の入口流量が増加し流址高を検出する
比較器］５の出力がｒｔ１４＋ｃ比較器］６の出力がＩ
Ｉ　Ｏ＋＋　）になると、ワイブアウ１〜素７−２０は
機能しなくなり、オア素子１９の出力はＩＩ　１−　＋
＋となり、オア素子の出力がＬＬ　１．１＋となって再
循環弁５を全開から全開にする。

以」二が、従来からの再循環弁制御装置の動作であるが
、本実施例では、これに次の制御を付加している。

発電プラントが、通常の定格運転中のとき、電動給水ポ
ンプ２は待機状態つまり停止している。

そして、操作スイッチ７は、「自動」位置となっている
。このとき、該当の再循環弁５は、前述した〃１１＜、
全開である。

この状態で、タービン電動給水ポンプ１のどぢらかがト
リップすると、該トリップ信号６がｔｒ　Ｉ　ＩＩとな
り、オア素子２６の出力が○′″から″」′″となる。

また、電動給水ポンプ２は、タービン電動給水ポンプ２
のトリップにより自動的に起動されるので、その停止信
号８はｒｔ　Ｏｎとなり、ノット素子２３の出力はＩＩ
　ＯＩＩからパ↑″となる。更に、操作スイッチ７は「
自動」位置のためその４１１号１２はＬＬ　Ｉ　ＩＩと
なっている。従って、アンド素子２７の入力は全てｒｒ
　Ｉ　ＩＩとなりその出力はｕ　Ｉ　ＩＩとなる。この
アント素子２７の出力ｒ＋　１．　ＩＩへの変化は、タ
イマ２８により時間ｔｃ後にアンＩ・素子２９に伝達さ
れる。それまではタイマ２８の出力はＬＬ　ＯＩＩのた
めアンＩ〜素′ｆ−２９の出力はｒｒ　Ｏｕであり、ノ
ット素子３０の出力はｕ　１−１１である。このため、
アンド素子３１の出力はｔｒ　Ｉ　ＩＩとなっている。

従って、オア素子１９の出力ばＬＬ　ｉ、　ＩＩで、オ
ア素子コ−７の出力はＩＦ　Ｉ　ＩＩであり、再循環弁
５は全開となる。

従来の場合には、電動給水ポンプ２が自動起動してもそ
の入口流量が少ないと再循環弁５は全開となる。しかし
、本実施例では、電動給水ポンプ２か自動起動すると、
入Ｉ」流量にかかわらずに再循環弁５は全開状態に維持
される。

そして、自動起動から時間１．ｃが経過すると、タイマ
２８の出力は″千″となる。この時間ｔｃが経過した時
点てのポンプ入口流量が未だ「低」のままであると、比
較器２丁の出力はｒｒ　１−　ｎのままとなり、アンド
素子２９の面入力がｒＬ　Ｉ　ＩＩとなってその出力は
ｒｒ　ＯＩＩとなる。従って、ノン［−素子３０の出力
はＮ　ＯＩＩとなって、アンＩ・素子３１−の出力か○
″、オア素子］９の出力がＩＩ　ＯＩＩオア素子の１−
７の出力がＩｔ　ＯＩＩとなって、再循環弁５は全開ど
なる。即ち、電動給水ポンプ２の自動起動から時間ｔ。

が経過した時点て再循環弁５は全開となる。

電動給水ポンプ２の自動起動から時間ｔ２ｃか経過した
時点で、ポンプ入口流量が低設定値より増えていれば、
比較器２］の出力は○″となってアンＩ〜素了・２９の
出力はｒｒ　Ｏ＋″となる。このため、アンド素子３１
の出力はＬＬ　Ｉ　ＩＩであり、再循環弁５が全閉する
。ポンプ負荷が増加してポンプ人に１流量が高流量にな
ると、比較器１５の出力がｒＬ　ｉ−ＩＩに変化してオ
ア素子］−９の出力かｒｒ　１　″となり、オア素子］
７の出力がＩＩ　Ｉ　ＩＩとなって、再循環弁は全開の
ままとなる。

次に、電動給水ポンプ２か自動起動してから時間ｔ。（
＞ｔｃ）が経過すると、タイマ２４がタイムアツプして
その出力をｕ　Ｏｒｒからｕ　１　ｒｒに変化させる。

するとノン１〜素子２；３の出力ＩＩ　Ｉ　ＩＩはワイ
プアウト素子２５によりカットされてアンド素子２７の
入力はｒｒ　Ｏｕとなり、該アンド素子２７の出力はｒ
ｒ　ＯＩＩとなる。従って、アンド素子３１の出力はｒ
ｔ　Ｏｕとなり、再循環弁５の強制閉は解除される。

第３図は、上述した再循環弁制御装置での動作を示すグ
ラフである。破線３３は従来装置での動作であり、実線
が本実施例での動作である。時間Ａ時点でタービン原動
給水ポンプ千がトリップすると、Ｂ時点て電動給水ポン
プ２が自動起動する。

そして、動作の無４駄時間ｔ、　Ｖ後に電動給水ポンプ
２が回転を始めてポンプ入口流量３３か増加し始め、従
来はこの時点で再循環弁の弁開度３２が開き始める。

これに対し、本実施例では、電動給水ポンプ２の自動起
動のＢ時点か１ら動作の無駄時間ｔ、　Ｖ後に電動給水
ポンプ２が回転を始めてポンプ入口流量３５が増加し始
めるが、時間ｔ。経過までは再循環弁５を強制閉として
いる。Ｂ時点から時間も。

後にポンプ人し］流量が低設定値を超えていれば、再循
環弁開度３４を全閉状態のままとするので、給水全部を
原子炉に給水でき復水器側には還流させないので、給水
調整弁４を通す流量を、従来より還流台だけ増加させる
ことが可能となる。これにより、原子炉内の水位低下を
抑制することができる。

一方、第３図の３５で示す様にはポンプ入［」流量が増
加せずしかも時間ｔ。経過時（Ｃ時点）にもポンプ人口
流量が低設定値を超えていなければ、再循環弁５は強制
全開となる。従って、無駄時間１ｖ後に再循環弁開度３
６が開き始めポンプ人口流量３７が増加する。

ポンプ運転禁止域は、Ｂ時点からし。十ｔｖ時間より長
いｔＮ時間つまりＤ時点から始まる第３図の斜線領域な
ので、再循環弁５の強制開動作によって禁止域でのポン
プ運転を回避することができる。

第４図は、本実施例と従来装置との動作結果を示すグラ
フであり、破線が従来例、実線が本実施例である。ポン
プ人口流量Ｑｐは従来例と本実施例とでは違いはなくＢ
時点（第４図では無駄時間ｔｖは省略しである。）から
増加している。しかし、本実施例では、再循環弁を強制
閉としているので、再循環弁を通る流量ＱＰＲは本実施
例では零である。つまり、従来はこの再循環弁を通って
復水器側に還流していた分が給水調節弁を通して流れる
ので、この弁の流量Ｑ　ＦＣＶか増加し、原子炉への給
水量Ｑｐｗも増加する。これにより、原子炉水位りの落
ちこみが抑制される。

第５図は、本発明の第２の実施例に係る原子力発電プラ
ンＩ・の給水ポンプ回りの系統構成図であり、第６図は
、第２実施例における再循環弁制御装置の内部構成図で
ある。本実施例では、第１実施例の構成に加え、給水調
整弁４に開度検出器４８を設け、再循環弁制御装置１３
は、その開度信号５０も考慮して再循環弁５の開閉制御
を行う様になっている。この開度信号５０は、比較器５
１に入力され、この比較器５１は、給水調整弁４が所定
開度基−にのときＩＩ　Ｉ　＋＋を出力し、それ未満の
ときＬＬ　Ｏ＋＋を出力する。そしてこの比較器５１の
出力信号かアンＩ・素子２７に入力される。

本実施例では、第１実施例に加え、電動給水ポンプ２の
自動起動時に給水調整弁４が所定開度以上あるときのみ
該自動起動時から所定時間ｔｃに渡って再循環弁５を強
制閉とし、所定開度に達していない場合には、この再循
環弁５の強制閉の制御はせずに再循環弁５を電動給水ポ
ンプ２の自動起動から全開とする。

第８図は、本発明の第３実施例に係る再循環弁制御装置
の内部構成図である。本実施例では、第」実施例と比へ
、アンド素子３］出力をノン１〜素子６３に通した信号
と比較器１Ｇの出力信号とをアンド素子６］の入力とし
、アンド素子６１の出力をワイブアウ１〜素イ２０に入
力している。また、アン１−素子３］−の出力で電磁弁
６５を制御し、電磁弁」８の出力と電磁弁６５の出力と
が高値信号選択器６２に入力され、この高値信号選択器
６２から再循環弁５に部分開信号が出力される様になっ
ている。

本回路構成においても、電動給水ポンプ２の停止中は、
電磁弁１８が励磁されて再循環弁５は全開となっている
。今、第８図のＢ時点で電動給水ポンプ２が自動起動す
ると、アント素子２７の出力かｕ　１　ｕとなり、アン
１−素子３１の出力かｕ　１　＋＋となる。これにより
、ノット素子６３の出力は１′○Ｉ＋に転じる。ここで
、ポンプ入口流量か「低」であれば、比較器］５の出力
はＩＩ　Ｏ＋＋であるので、オア素ｆ−１９の出力はｒ
ｒ　Ｏｎ、オア素子１７の出力もＩＩ　Ｏ＋＋となり、
電磁弁１８は無励磁どなる。

一方、電磁弁６５はアン＋＜素子３１の出力を受けて励
磁されており、高値信号選択器６２は再循環弁５を第８
図の符号６６で示す如く部分閉する。

電動給水ポンプ２の自動起動時から時間ｔ、。が経過す
るときに、ポンプ入「１流量が所要最低流量を超えてい
れは、比較器２」の出力がＮ　１、　＋＋となるのでア
ンド素子・３］の出力はＩＩ　１１１のままとなり、再
循環弁５は部分閉を維持する。

時間ｔｃ経過時にポンプ人Ｌｌ流量が所要最低流量に達
していない場合には、アンド素子３１−の出力はＩＩ　
Ｏ＋＋となり、電磁弁６５は無励磁となる。

しかし、比較器１５の出力かＮ　Ｌ　＋＋となるので電
磁弁１−８が励磁され、再循環弁５は第８図の符号６８
に示ず様に全開となる。尚、第８図において、破線か従
来例、実線が本実施例であり、６７は電動給水ポンプ起
動から増量した場合のポンプ人［］流量、６９は該起動
からは急増しない場合のポンプ入口流量である。

上述した実施例によれば、原子力発電プラントの給水ポ
ンプの再循環弁（弁台量：ボンプ仕様点の２５％）の場
合で、自動起動する給水ポンプから原子炉への給水流１
を約」−３％増加させることができる。従って、原子炉
水位の低下量を約４５％改善できることが分かった。逆
に、給水ポンプの給水室」ニリ特性自体を改善するので
はな〈従来と同しでよいとするならば、給水ポンプのポ
ンプ容量を減らせる効果がある。

［発明の効果］ 本発明によれば、小容量の電動給水ポンプが自動起動し
たときの蒸気発生側での水位低下を最小限に抑えること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１一実施例に係る給水ポンプ回りの
系統構成図、第２図は第１図に示す再循環弁制御装置の
内部構成図、第３図は第１実施例と従来例との特性比較
グラフ、第４図は第１実施例による原子炉水位変化の説
明グラフ、第５図は本発明の第２実施例に係る給水ポン
プ回りの系統構成図、第６図は第５図に示す再循環弁制
御装置の内部構成図、第７図は本発明の第３実施例に係
る再循環弁の内部構成図、第８図は第３実施例と従来例
の特性比較グラフである。 １　タービン活区動給水ポンプ、２・電動給水ポンプ、
４　給水調整弁、５・・再循環弁、６トリソプ信号、３
４．．３６，６６．６８・再循環弁弁開度。 代理人　弁理士　　秋　木　正　実

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、蒸気原動機プラントの給水系統に設けられる電動給
   水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁を制
   御する方法において、前記電動給水ポンプの自動起動時
   に前記再循環弁を全開させず該起動から所定時間後に全
   開にすることを特徴とする電動給水ポンプの再循環弁制
   御方法。 ２、蒸気原動機プラントの給水系統に設けられる電動給
   水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁を制
   御する方法において、前記電動給水ポンプの自動起動時
   に該起動から所定時間は前記再循環弁を全閉とし該所定
   時間後に全開とすることを特徴とする電動給水ポンプの
   再循環弁制御方法。 ３、蒸気原動機プラントの給水系統に設けられる電動給
   水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁を制
   御する装置において、前記電動給水ポンプの自動起動時
   に前記再循環弁を全開させず該起動から所定時間後に全
   開にする手段を備えることを特徴とする電動給水ポンプ
   の再循環弁制御装置。 ４、蒸気原動機プラントの給水系統に設けられる電動給
   水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁を制
   御する装置において、前記電動給水ポンプの自動起動時
   に該起動から所定時間は前記再循環弁を全閉とし該所定
   時間後に全開とすることを特徴とする電動給水ポンプの
   再循環弁制御装置。 ５、蒸気原動機プラントの給水系統に設けられ吐出水の
   一部を復水器側に戻す再循環弁を備える電動給水ポンプ
   において、電動給水ポンプの自動起動時に該起動から所
   定時間は前記再循環弁を全開とせず所定時間後に全開と
   する再循環弁制御装置を備えることを特徴とする電動給
   水ポンプ。 ６．蒸気原動機プラントの給水系統に設けられ吐出水の
   一部を復水器側に戻す再循環弁を備える電動給水ポンプ
   において、電動給水ポンプの自動起動時に該起動から所
   定時間は前記再循環弁を全閉とし所定時間後に全開にす
   る再循環弁制御装置を備えることを特徴とする電動給水
   ポンプ。 ７、蒸気発生装置側に給水する電動給水ポンプと、該電
   動給水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁
   とを備える蒸気発電プラントにおいて、電動給水ポンプ
   の自動起動時に該起動から所定時間は前記再循環弁を全
   開とせず所定時間後に全開とする再循環弁制御装置を備
   えることを特徴とする蒸気原動機プラント。 ８、蒸気発生装置側に給水する電動給水ポンプと、該電
   動給水ポンプの吐出水の一部を復水器側に戻す再循環弁
   とを備える蒸気発電プラントにおいて、電動給水ポンプ
   の自動起動時に該起動から所定時間は前記再循環弁を全
   閉とし所定時間後に全開にする再循環弁制御装置を備え
   ることを特徴とする蒸気原動機プラント。