JP5733929B2 - Water supply equipment - Google Patents
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Description
本発明は、原子力施設に設けられた蒸気発生器へ向けて冷却材を供給する給水装置に関するものである。 The present invention relates to a water supply apparatus that supplies a coolant to a steam generator provided in a nuclear facility.
従来、このような給水装置として、蒸気発生器内の水位を検出する水位検出器と、蒸気発生器へ供給される給水流量を検出する流量計と、蒸気発生器で発生する蒸気流量を検出する流量計と、大流量の給水を制御する主給水制御弁と、小流量の給水を制御する給水バイパス制御弁と、主給水制御弁および給水バイパス弁を制御するコントローラとを備えた給水装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。給水装置は、蒸気発生器内の水位を目標水位に維持すべく、給水流量を制御している。この給水装置は、特許文献1に示すように、給水流量を制御する場合、主給水制御弁と給水バイパス制御弁を用いている。具体的に、給水装置は、水位検出器によって検出した水位と目標水位との偏差をPI制御した制御出力値に基づいて給水バイパス制御弁を開閉制御する。また、給水装置は、水位検出器によって検出した水位と目標水位との偏差をPI制御した制御出力値と、蒸気流量と給水流量との偏差と、を加算して制御入力値とし、制御入力値をPI制御した制御出力値に基づいて主給水制御弁を開閉制御する。 Conventionally, as such a water supply device, a water level detector that detects the water level in the steam generator, a flow meter that detects the flow rate of water supplied to the steam generator, and a steam flow rate that is generated by the steam generator are detected. A water supply device having a flow meter, a main water supply control valve that controls a large flow of water supply, a water supply bypass control valve that controls a small flow of water supply, and a controller that controls the main water supply control valve and the water supply bypass valve is known. (For example, refer to Patent Document 1). The water supply device controls the water supply flow rate so as to maintain the water level in the steam generator at the target water level. As shown in Patent Document 1, this water supply device uses a main water supply control valve and a water supply bypass control valve when controlling the water supply flow rate. Specifically, the water supply device controls opening and closing of the water supply bypass control valve based on a control output value obtained by PI control of the deviation between the water level detected by the water level detector and the target water level. Further, the water supply device adds the control output value obtained by PI control of the deviation between the water level detected by the water level detector and the target water level and the deviation between the steam flow rate and the feed water flow rate to obtain a control input value. The main water supply control valve is controlled to open and close based on the control output value obtained by PI control.
しかしながら、従来の給水装置によれば、水位の微小な制御を行う場合であっても、定格容量の大きな主給水制御弁を用いて給水制御を行うため、検出した水位と目標水位との偏差が小さな安定した状態でも、給水流量が大きく変動してしまう問題がある。 However, according to the conventional water supply apparatus, even when the water level is controlled minutely, the water supply control is performed using the main water supply control valve having a large rated capacity, so that the deviation between the detected water level and the target water level is Even in a small and stable state, there is a problem that the feed water flow rate fluctuates greatly.
そこで、本発明は、給水流量の変動を抑制して、蒸気発生器内の水位を好適に目標水位に維持するように、給水制御を行うことが可能な給水装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the water supply apparatus which can perform water supply control so that the fluctuation | variation of feed water flow volume may be suppressed and the water level in a steam generator may be maintained at a target water level suitably. .
本発明の給水装置は、原子力施設に設けられた蒸気発生器へ向けて冷却材を供給するために、蒸気発生器に接続された主給水管と、主給水管に設けられ、定格容量の大きな主給水弁と、主給水弁の上流側と下流側との主給水管に接続される給水バイパス管と、給水バイパス管に設けられ、主給水弁に比して、定格容量の小さな給水バイパス弁と、蒸気発生器内の冷却材の水位を検出可能な水位検出手段と、水位検出手段によって検出された検出水位に基づいて、主給水弁と給水バイパス弁とを制御して、蒸気発生器に供給される冷却材の給水流量を制御可能な給水制御部と、を備え、給水制御部は、予め設定された蒸気発生器内の冷却材の目標水位と検出水位との水位偏差が、予め設定された微小変化領域内である場合、微小変化領域を主給水弁の不感帯として主給水弁を制御せず、給水バイパス弁を制御して給水流量を制御する一方で、水位偏差が微小変化領域を超えて変化する場合、主給水弁および給水バイパス弁を制御して給水流量を制御することを特徴とする。 The water supply apparatus of the present invention is provided in a main water supply pipe connected to the steam generator and the main water supply pipe in order to supply the coolant to the steam generator provided in the nuclear facility, and has a large rated capacity. A main water supply valve, a water supply bypass pipe connected to the main water supply pipe on the upstream side and the downstream side of the main water supply valve, and a water supply bypass valve provided in the water supply bypass pipe and having a smaller rated capacity than the main water supply valve And a water level detection means capable of detecting the water level of the coolant in the steam generator, and the main water supply valve and the water supply bypass valve are controlled based on the detected water level detected by the water level detection means, to the steam generator. A water supply control unit capable of controlling a water supply flow rate of the supplied coolant, and the water supply control unit sets in advance a water level deviation between a preset target water level of the coolant in the steam generator and a detected water level. If it is within the specified minute change region, the minute change region When the water level deviation changes beyond the minute change range, the main water supply valve and the water supply bypass valve are controlled while the water supply flow rate is controlled by controlling the water supply bypass valve without controlling the main water supply valve as the valve dead zone. The feed water flow rate is controlled.
この構成によれば、例えば、原子力施設の定格運転時において、水位偏差が微小変化領域内である場合、給水制御部は、不感帯となる主給水弁を制御せずに、給水バイパス弁を制御することができる。このため、水位偏差が微小である場合、定格容量の大きな主給水弁を用いず、定格容量の小さい給水バイパス弁を用いて給水制御を行うことにより、給水流量の変動を抑制することができるため、蒸気発生器内の冷却材の水位の変動を抑制することができる。また、水位偏差が微小変化領域を超えた場合、給水制御部は、主給水弁および給水バイパス弁を制御することができる。このため、蒸気発生器内の冷却材の水位が外乱等により大きく変化する場合、定格容量の大きい主給水弁を用いることができるため、蒸気発生器内の水位を目標水位となるように好適に給水制御することができる。 According to this configuration, for example, when the water level deviation is in the minute change region during the rated operation of the nuclear facility, the water supply control unit controls the water supply bypass valve without controlling the main water supply valve that becomes the dead zone. be able to. For this reason, when the water level deviation is small, fluctuations in the feed water flow rate can be suppressed by performing feed water control using a feed water bypass valve with a small rated capacity without using a main feed valve with a large rated capacity. The fluctuation of the water level of the coolant in the steam generator can be suppressed. In addition, when the water level deviation exceeds the minute change region, the water supply control unit can control the main water supply valve and the water supply bypass valve. For this reason, when the water level of the coolant in the steam generator changes greatly due to disturbance or the like, a main water supply valve with a large rated capacity can be used, so the water level in the steam generator is preferably set to the target water level. Water supply can be controlled.
この場合、給水制御部は、水位偏差が制御入力信号として入力され、入力された制御入力信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の制御入力信号を制御出力信号として出力するフィードバック制御部を有し、給水バイパス弁は、制御出力信号に基づいて作動することが、好ましい。 In this case, the water supply control unit has a feedback control unit that receives the water level deviation as a control input signal, feedback-controls the input control input signal, and outputs the control input signal after the feedback control as a control output signal, The feed water bypass valve preferably operates based on the control output signal.
この構成によれば、給水バイパス弁は、蒸気発生器内の水位と目標水位との水位偏差に基づいてフィードバック制御されるため、フィードバック制御に要するパラメータを少なくすることができる。これにより、外乱等の影響を受けにくく、簡易な構成でフィードバック制御することが可能となる。 According to this configuration, the feedwater bypass valve is feedback-controlled based on the water level deviation between the water level in the steam generator and the target water level, so that the parameters required for feedback control can be reduced. Thereby, it becomes difficult to be influenced by disturbances and the like, and feedback control can be performed with a simple configuration.
この場合、蒸気発生器へ流入する冷却材の給水流量を検出する給水流量検出手段と、蒸気発生器から流出する蒸気の蒸気流量を検出する蒸気流量検出手段と、をさらに備え、給水制御部は、水位偏差が第1制御入力信号として入力され、入力された第1制御入力信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の第1制御入力信号を第1制御出力信号として出力する第1フィードバック制御部と、第1制御出力信号が入力されると共に、給水流量と蒸気流量との流量偏差が第2制御入力信号として入力され、入力された第1制御出力信号と第2制御入力信号とから導出された導出信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の導出信号を第2制御出力信号として出力する第2フィードバック制御部と、を有し、給水バイパス弁は、第2制御出力信号に基づいて作動することが、好ましい。 In this case, the water supply flow rate detecting means for detecting the water supply flow rate of the coolant flowing into the steam generator and the steam flow rate detecting means for detecting the steam flow rate of the steam flowing out from the steam generator are further provided, A first feedback control unit that receives the water level deviation as a first control input signal, feedback-controls the input first control input signal, and outputs the first control input signal after the feedback control as a first control output signal; The first control output signal is input, and the flow rate deviation between the feed water flow rate and the steam flow rate is input as the second control input signal, and is derived from the input first control output signal and second control input signal. A feedback control of the derived signal, and a second feedback control unit that outputs the derived signal after the feedback control as a second control output signal. It is preferable to operate on the basis of a second control output signal.
この構成によれば、給水バイパス弁は、水位偏差に基づいてフィードバック制御されると共に、流量偏差に基づいてフィードバック制御される。このため、フィードバック制御に要するパラメータを多くすることができるため、原子力施設の運転状況に則して、給水バイパス弁を好適に制御することができる。 According to this configuration, the feed water bypass valve is feedback controlled based on the water level deviation and feedback controlled based on the flow rate deviation. For this reason, since the parameter required for feedback control can be increased, the feed water bypass valve can be suitably controlled in accordance with the operation status of the nuclear facility.
この場合、給水制御部は、水位偏差が第1制御入力信号として入力され、検出水位の水位変化率が第2制御入力信号として入力され、入力された第1制御入力信号と第2制御入力信号とに基づいてファジィ制御して出力された信号を第1制御出力信号として出力するファジィ制御部と、入力された第1制御出力信号を積分制御して、積分制御後の第1制御出力信号を第2制御出力信号として出力する積分制御手段と、を有し、給水バイパス弁は、第2制御出力信号に基づいて作動することが、好ましい。 In this case, the water supply control unit receives the water level deviation as the first control input signal, the water level change rate of the detected water level as the second control input signal, and the input first control input signal and second control input signal. And a fuzzy control unit that outputs a signal output by fuzzy control as a first control output signal, and an integration control of the input first control output signal, and a first control output signal after the integration control is obtained. It is preferable that the integration control means outputs as a second control output signal, and the water supply bypass valve operates based on the second control output signal.
この構成によれば、給水バイパス弁は、水位偏差および水位変化率に基づいてファジィ制御されるため、フィードバック制御に要するパラメータを少なくすることができる。これにより、外乱等を受けにくく、給水バイパス弁を好適にフィードバック制御することができる。 According to this configuration, since the water supply bypass valve is fuzzy controlled based on the water level deviation and the water level change rate, the parameters required for feedback control can be reduced. Thereby, it is hard to receive a disturbance etc., and a feed water bypass valve can be feedback-controlled suitably.
この場合、蒸気発生器から流出する蒸気の蒸気流量を検出する蒸気流量検出手段と、をさらに備え、給水制御部は、水位偏差が第3制御入力信号として入力され、入力された第3制御入力信号に対し、不感帯となる微小変化領域を有する第1比例ゲインを設定する第1可変ゲイン設定部と、第1比例ゲインが設定された第3制御入力信号をフィードバック制御して、第3制御出力信号として出力する第3フィードバック制御部と、蒸気流量が第4制御入力信号として入力され、入力された第4制御入力信号と予め定められた関数とから導出された信号を、第4制御出力信号として出力する関数設定部と、第3制御出力信号と第4制御出力信号を加算して導出された信号を、加算制御出力信号として出力する加算部と、を有し、主給水弁は、加算制御出力信号に基づいて作動することが、好ましい。 In this case, it further comprises a steam flow rate detecting means for detecting the steam flow rate of the steam flowing out from the steam generator, and the water supply control unit receives the water level deviation as the third control input signal and inputs the third control input. Feedback control of a first variable gain setting unit that sets a first proportional gain having a minute change region that becomes a dead zone with respect to the signal, and a third control input signal in which the first proportional gain is set, and a third control output A third feedback control unit that outputs a signal, a steam flow rate input as a fourth control input signal, and a signal derived from the input fourth control input signal and a predetermined function as a fourth control output signal A function setting unit that outputs a signal derived from the addition of the third control output signal and the fourth control output signal, and an addition unit that outputs a signal derived as an addition control output signal. To operate on the basis of the control output signal is preferred.
この構成によれば、主給水弁は、蒸気流量および水位偏差に基づいて、フィードバック制御される。このとき、蒸気流量に変動がなく、水位偏差が微小変化領域内である場合、主給水弁は、制御されない。また、フィードバック制御に要するパラメータを多くすることができるため、原子力施設の運転状況に則して、主給水弁を好適に制御することができる。 According to this configuration, the main water supply valve is feedback controlled based on the steam flow rate and the water level deviation. At this time, when there is no fluctuation in the steam flow rate and the water level deviation is in the minute change region, the main water supply valve is not controlled. Moreover, since the parameters required for feedback control can be increased, the main water supply valve can be suitably controlled in accordance with the operation status of the nuclear facility.
この場合、原子力施設に設けられた原子炉の出力状態を検出する原子炉出力検出手段をさらに備え、給水制御部は、水位偏差が第5制御入力信号として入力され、入力された第5制御入力信号に対し、原子炉の出力状態に応じて可変する第2比例ゲインを設定する第2可変ゲイン設定部と、第2比例ゲインが設定された第5制御入力信号をフィードバック制御して、第5制御出力信号として出力する第4フィードバック制御部と、第5制御出力信号が入力されると共に、給水流量と蒸気流量との流量偏差が第6制御入力信号として入力され、入力された第5制御出力信号と第6制御入力信号とから導出された導出信号に対し、導出信号の制御値の大きさに応じて可変する第3比例ゲインを設定する第3可変ゲイン設定部と、第3比例ゲインが設定された導出信号をフィードバック制御して、第6制御出力信号として出力する第5フィードバック制御部と、を有し、主給水弁は、第6制御出力信号に基づいて作動することが、好ましい。 In this case, it further includes a reactor output detection means for detecting the output state of the reactor provided in the nuclear facility, and the water supply control unit receives the water level deviation as the fifth control input signal and inputs the fifth control input. A second variable gain setting unit that sets a second proportional gain that varies according to the output state of the reactor with respect to the signal and a fifth control input signal in which the second proportional gain is set are feedback-controlled, The fourth feedback control unit that outputs the control output signal and the fifth control output signal are input, and the flow rate deviation between the feed water flow rate and the steam flow rate is input as the sixth control input signal. A third variable gain setting unit that sets a third proportional gain that varies according to the magnitude of the control value of the derived signal, with respect to the derived signal derived from the signal and the sixth control input signal; And feedback control constant has been derived signal, and a fifth feedback controller for outputting a sixth control output signal, having a main water supply valve, be operated on the basis of the sixth control output signal, preferably.
この構成によれば、第2可変ゲイン設定部は、水位偏差に対し、第2比例ゲインを設定することができる。このとき、第2比例ゲインは、原子炉の出力に応じて可変するものとなっているため、原子炉の出力を考慮して、主給水弁による給水制御を行うことができる。また、第3可変ゲイン設定部は、第5制御出力信号および第6制御入力信号から導出された導出信号に対し、第3比例ゲインを設定することができる。このとき、第3比例ゲインは、導出信号の制御値の大きさに応じて可変するものとなっているため、水位偏差および流量偏差を考慮して、主給水弁による給水制御を行うことができる。 According to this configuration, the second variable gain setting unit can set the second proportional gain with respect to the water level deviation. At this time, since the second proportional gain is variable according to the output of the reactor, the water supply control by the main water supply valve can be performed in consideration of the output of the reactor. The third variable gain setting unit can set the third proportional gain for the derived signal derived from the fifth control output signal and the sixth control input signal. At this time, since the third proportional gain is variable according to the magnitude of the control value of the derived signal, the water supply control by the main water supply valve can be performed in consideration of the water level deviation and the flow rate deviation. .
この場合、第2比例ゲインは、原子炉の出力状態が、低出力状態から高出力状態へ変化するに従って大きくなることが、好ましい。 In this case, it is preferable that the second proportional gain increases as the power state of the reactor changes from the low power state to the high power state.
この構成によれば、原子炉が低出力状態のときは、第2比例ゲインを小さく、原子炉が高出力状態のときは、第2比例ゲインを大きくすることができる。これにより、原子炉の低出力時における蒸気発生器内の水位の変動は、原子炉の高出力時における蒸気発生器内の変動に比して小さいため、水位の変動に応じたフィードバック制御を行うことが可能となる。また、原子炉が低出力状態のときは、蒸気発生器へ冷却材を供給すると、蒸気発生器内の冷却材が冷やされ、これにより、蒸気発生器内の水位が一時下がる場合がある。つまり、原子炉の低出力時において、主給水弁を制御して冷却材を供給すると、一時逆応答する場合がある。この場合、第2比例ゲインを上記の構成とすることで、原子炉の低出力時において、冷却材の水位が逆応答しても、第2比例ゲインは小さいため、逆応答に対する過剰な応答を抑制することができる。 According to this configuration, the second proportional gain can be reduced when the nuclear reactor is in a low power state, and the second proportional gain can be increased when the nuclear reactor is in a high power state. As a result, the fluctuation of the water level in the steam generator when the reactor power is low is smaller than that in the steam generator when the reactor power is high, so feedback control is performed according to the fluctuation of the water level. It becomes possible. In addition, when the nuclear reactor is in a low power state, if the coolant is supplied to the steam generator, the coolant in the steam generator is cooled, which may temporarily lower the water level in the steam generator. That is, when the coolant is supplied by controlling the main water supply valve at the time of low output of the nuclear reactor, a temporary reverse response may occur. In this case, by setting the second proportional gain to the above-described configuration, even when the coolant level is reversely responded at the time of low output of the reactor, the second proportional gain is small, so an excessive response to the reverse response is obtained. Can be suppressed.
この場合、第3比例ゲインは、導出信号の制御値の大きさが大きく変化するに従って大きくなっていくことが、好ましい。 In this case, it is preferable that the third proportional gain increases as the control value of the derived signal changes greatly.
この構成によれば、導出信号の制御値が小さいときは、第3比例ゲインを小さく、導出信号の制御値が大きいときは、第3比例ゲインを大きくすることができる。これにより、導出信号の制御値が小さい場合、すなわち、水位偏差および流量偏差が小さい場合、第3比例ゲインは小さくなるため、フィードバック制御の安定性を向上させることができる。一方で、導出信号の制御値が大きい場合、すなわち、水位偏差および流量偏差が大きい場合、第3比例ゲインは大きくなるため、蒸気発生器内における冷却材の流出入の過渡変化時において、フィードバック制御を迅速に応答させることができる。 According to this configuration, the third proportional gain can be reduced when the derived signal control value is small, and the third proportional gain can be increased when the derived signal control value is large. Thereby, when the control value of the derived signal is small, that is, when the water level deviation and the flow rate deviation are small, the third proportional gain becomes small, so that the stability of the feedback control can be improved. On the other hand, when the control value of the derived signal is large, that is, when the water level deviation and the flow rate deviation are large, the third proportional gain becomes large, so that feedback control is performed at the time of transient change in the flow of coolant in the steam generator. Can respond quickly.
以下、添付した図面を参照して、本発明に係る給水装置について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。 Hereinafter, a water supply apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the following examples. In addition, constituent elements in the following embodiments include those that can be easily replaced by those skilled in the art or those that are substantially the same.
図1は、実施例1に係る給水装置を備えた原子力施設を模式的に表した概略構成図である。本発明に係る給水装置40は、原子炉5を有する原子力施設1に設けられており、原子炉5としては、例えば、加圧水型原子炉(PWR:Pressurized Water Reactor)が用いられている。この加圧水型の原子炉5を用いた原子力施設1は、原子炉5を含む原子炉冷却系3と、原子炉冷却系3と熱交換するタービン系4とで構成されており、原子炉冷却系3には、原子炉冷却材が流通し、タービン系4には、二次冷却材が流通している。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically illustrating a nuclear facility including a water supply apparatus according to the first embodiment. A
原子炉冷却系3は、原子炉5と、コールドレグ6aおよびホットレグ6bを介して原子炉5に接続された蒸気発生器7とを有している。また、ホットレグ6bには、加圧器8が介設され、コールドレグ6aには、原子炉冷却材ポンプ9が介設されている。そして、原子炉5、コールドレグ6a、ホットレグ6b、蒸気発生器7、加圧器8および原子炉冷却材ポンプ9は、原子炉格納容器10に収容されている。
The
原子炉5は、上記したように加圧水型原子炉であり、その内部は原子炉冷却材で満たされている。そして、原子炉5内には、多数の燃料集合体15が収容されると共に、燃料集合体15の核分裂を制御する多数の制御棒16が、各燃料集合体15に対し、抜差し可能に設けられている。
The reactor 5 is a pressurized water reactor as described above, and the inside thereof is filled with a reactor coolant. In the nuclear reactor 5, a large number of
制御棒16により核分裂反応を制御しながら燃料集合体15を核分裂させると、この核分裂により熱エネルギーが発生する。発生した熱エネルギーは原子炉冷却材を加熱し、加熱された原子炉冷却材は、ホットレグ6bを介して蒸気発生器7へ送られる。一方、コールドレグ6aを介して蒸気発生器7から送られてきた原子炉冷却材は、原子炉5内に流入して、原子炉5内を冷却する。
When the
ホットレグ6bに介設された加圧器8は、高温となった原子炉冷却材を加圧することにより、原子炉冷却材の沸騰を抑制している。また、蒸気発生器7は、高温高圧となった原子炉冷却材を、二次冷却材と熱交換させることにより、二次冷却材を蒸発させて蒸気を発生させ、かつ高温高圧となった原子炉冷却材を冷却している。原子炉冷却材ポンプ9は、原子炉冷却系3において原子炉冷却材を循環させており、原子炉冷却材を蒸気発生器7からコールドレグ6aを介して原子炉5へ送り込むと共に、原子炉冷却材を原子炉5からホットレグ6bを介して蒸気発生器7へ送り込んでいる。
The
ここで、原子力施設1の原子炉冷却系3における一連の動作について説明する。原子炉5内の核分裂反応により発生した熱エネルギーにより、原子炉冷却材が加熱されると、加熱された原子炉冷却材は、原子炉冷却材ポンプ9によりホットレグ6bを介して蒸気発生器7に送られる。ホットレグ6bを通過する高温の原子炉冷却材は、加圧器8により加圧されることで沸騰が抑制され、高温高圧となった状態で、蒸気発生器7に流入する。蒸気発生器7に流入した高温高圧の原子炉冷却材は、二次冷却材と熱交換を行うことにより冷却され、冷却された原子炉冷却材は、原子炉冷却材ポンプ9によりコールドレグ6aを介して原子炉5に送られる。そして、冷却された原子炉冷却材が原子炉5に流入することで、原子炉5が冷却される。つまり、原子炉冷却材は、原子炉5と蒸気発生器7との間を循環している。なお、原子炉冷却材は、冷却材および中性子減速材として用いられるホウ素が溶解した軽水である。
Here, a series of operations in the
タービン系4は、蒸気管21を介して蒸気発生器7に接続されたタービン22と、タービン22に接続された復水器23と、復水器23と蒸気発生器7とを接続する給水管26に介設された給水ポンプ24と、を有している。そして、上記のタービン22には、発電機25が接続されている。
The turbine system 4 includes a
ここで、原子力施設1のタービン系4における一連の動作について説明する。蒸気管21を介して蒸気発生器7から蒸気がタービン22に流入すると、タービン22は回転を行う。タービン22が回転すると、タービン22に接続された発電機25は、発電を行う。この後、タービン22から流出した蒸気は復水器23に流入する。復水器23は、その内部に冷却管27が配設されており、冷却管27の一方には冷却水(例えば、海水)を供給するための取水管28が接続され、冷却管27の他方には冷却水を排水するための排水管29が接続されている。そして、復水器23は、タービン22から流入した蒸気を冷却管27により冷却することで、蒸気を液体に戻している。液体となった二次冷却材は、給水ポンプ24により給水管26を介して蒸気発生器7に送られる。蒸気発生器7に送られた二次冷却材は、蒸気発生器7において原子炉冷却材と熱交換を行うことにより再び蒸気となる。
Here, a series of operations in the turbine system 4 of the nuclear facility 1 will be described. When steam flows from the steam generator 7 into the
上記したように原子力施設1において、二次冷却材は、上記の給水ポンプ24を備えた給水装置40により、その流量が制御されながら、蒸気発生器7へ向けて供給される。以下、図1を参照して、給水装置40について説明する。
As described above, in the nuclear facility 1, the secondary coolant is supplied toward the steam generator 7 while the flow rate is controlled by the
給水装置40は、上記の給水ポンプ24と、上記の給水管26と、給水管26に設けられた主給水弁42と、主給水弁42を迂回して給水管26に接続されたバイパス管(給水バイパス管)43と、バイパス管43に設けられた給水バイパス弁44とを備えている。また、給水装置40は、主給水弁42および給水バイパス弁44を制御する給水制御部45と、給水制御部45に接続された蒸気流量計(蒸気流量検出手段)47と、給水制御部45に接続された給水流量計(給水流量検出手段)48と、給水制御部45に接続された水位計49とを備えている。
The
主給水弁42は、給水ポンプ24の下流側における給水管26に介設され、給水制御部45によって制御されている。主給水弁42は、空気式の制御弁であり、給水バイパス弁44に比して、定格容量の大きな構成となっている。バイパス管43は、その一端が主給水弁42の上流側の給水管26に接続されると共に、その他端が主給水弁42の下流側の給水管26に接続されている。給水バイパス弁44は、バイパス管43に介設され、給水制御部45によって制御されている。給水バイパス弁44も、空気式の制御弁であり、主給水弁42に比して、定格容量の小さな構成となっている。
The main
蒸気流量計47は、蒸気管21内を流れる蒸気(気相の二次冷却材)の流量を計測するものである。給水流量計48は、給水管26内を流れる液相の二次冷却材の流量を計測するものである。給水流量計48は、主給水弁42の下流側の給水管26に設けられている。水位計49は、蒸気発生器7内に設けられており、蒸気発生器7内の二次冷却材の水位を計測している。
The
給水制御部45は、蒸気流量計47、給水流量計48および水位計49の計測結果に基づいて、主給水弁42および給水バイパス弁44を制御することにより、給水制御を行っている。給水制御部45は、原子炉5が定格運転を行う場合と、原子炉5が定格運転以外の非定格運転を行う場合とで、給水制御が異なっている。
The water
原子炉5が非定格運転を行う場合、すなわち、原子炉5が低出力状態から高出力状態(定格出力状態)へ移行する場合、または、原子炉5が高出力状態から低出力状態へ移行する場合、給水制御部45は、図2に示すような給水制御を行っている。ここで、図2は、原子炉の非定格運転時における給水制御部の主給水弁に関する制御ブロック図である。給水制御部45は、原子炉5が非定格運転を行う場合、主給水弁42を制御する一方で、給水バイパス弁44を制御せずに、給水制御を行っている。具体的に、給水制御部45は、第2可変ゲイン設定部51と、第4PI制御部(第4フィードバック制御部)52と、第3可変ゲイン設定部53と、第5PI制御部(第5フィードバック制御部)54とを有している。
When the nuclear reactor 5 performs non-rated operation, that is, when the nuclear reactor 5 shifts from a low power state to a high power state (rated power state), or the nuclear reactor 5 shifts from a high power state to a low power state. In this case, the water
第2可変ゲイン設定部51は、タービン22の流入口周りの蒸気の圧力に応じて設定される目標水位と、蒸気発生器7内の水位との水位偏差に対し、可変する第2比例ゲインを設定している。目標水位は、図2に示すグラフG1に基づいて設定されており、グラフG1は、その横軸が、タービンの流入口周りの蒸気の圧力となっており、その縦軸が、目標水位となっている。このため、タービンの流入口周りの蒸気の圧力の信号が、給水制御部45に入力されると、給水制御部45は、入力されたタービンの流入口周りの蒸気の圧力の信号とグラフG1とに基づいて目標水位を導出する。
The second variable
第2可変ゲイン設定部51により設定される第2比例ゲインは、可変ゲインとなっており、第2比例ゲインの大きさは、コールドレグ6aとホットレグ6bとの温度差ΔTに基づいて設定される。この温度差ΔTは、原子炉の出力状態を表す指標となっている。コールドレグ6aには、流通する原子炉冷却材の温度を検出する第1温度センサ57が設けられ、ホットレグ6bには、流通する原子炉冷却材の温度を検出する第2温度センサ58が設けられている。そして、第1温度センサ57および第2温度センサ58は、給水制御部45に接続されており、給水制御部45は、第1温度センサ57から入力されたコールドレグ6aを流通する原子炉冷却材の温度と、第2温度センサ58から入力されたホットレグ6bを流通する原子炉冷却材の温度との温度差ΔTを導出している。そして、給水制御部45は、導出した温度差ΔTに基づいて、図2に示すグラフG2から第2比例ゲインを導出する。グラフG2は、その横軸が、温度差ΔTとなっており、その縦軸が、第2比例ゲインとなっている。グラフG2を見るに、第2比例ゲインは、温度差が0からT1までは、予め設定された下限比例ゲインとなっており、T1からT2までは、下限比例ゲインから、予め設定された上限比例ゲインまで増大し、T2以上は、上限比例ゲインとなっている。
The second proportional gain set by the second variable
第4PI制御部52は、第2可変ゲイン設定部51の出力側に接続されている。そして、第4PI制御部52は、水位偏差である制御入力信号(第5制御入力信号)に対し、第2比例ゲインを用いた比例制御と、積分制御とを行うことで、制御入力信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、第4PI制御部52は、PI制御後の制御入力信号を制御出力信号(第6制御出力信号)として出力する。
The fourth PI control unit 52 is connected to the output side of the second variable
第3可変ゲイン設定部53は、その入力側に第4PI制御部52と給水流量計48と蒸気流量計47とが接続され、その出力側に第5PI制御部54が接続されている。そして、第3可変ゲイン設定部53は、給水流量計48により検出した給水流量と、蒸気流量計47により検出した蒸気流量との流量偏差に対し、可変する第3比例ゲインを設定している。
The third variable
ここで、第3可変ゲイン設定部53により設定される第3比例ゲインは、可変ゲインとなっており、第3比例ゲインの大きさは、第4PI制御部52から出力された制御出力信号と、流量偏差である制御入力信号(第6制御入力信号)とから導出された導出信号の制御値に基づいて設定される。ここで、導出信号の制御値は、第4PI制御部52から出力された制御出力信号であるPI制御後の水位偏差と、制御入力信号である流量偏差とを考慮した偏差値である。
Here, the third proportional gain set by the third variable
そして、給水制御部45は、導出信号の制御値に基づいて、図2に示すグラフG3から第3比例ゲインを導出する。グラフG3は、その横軸が、導出信号の制御値となっており、その縦軸が、第3比例ゲインとなっている。グラフG3を見るに、第3比例ゲインは、制御値が0、すなわち偏差が0のときは、予め設定された下限比例ゲインとなっている。一方、第2比例ゲインは、制御値が0からS1までは、下限比例ゲインから、予め設定された上限比例ゲインまで増大し、S1よりも大きい場合は、上限比例ゲインとなっている。同様に、第2比例ゲインは、制御値が0から−S1までは、下限比例ゲインから、予め設定された上限比例ゲインまで増大し、−S1よりも小さい場合は、上限比例ゲインとなっている。
And the water
第5PI制御部54は、第3可変ゲイン設定部53の出力側に接続されている。そして、第5PI制御部54は、導出信号に対し、第3比例ゲインを用いた比例制御と、積分制御とを行うことで、導出信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、第5PI制御部54は、PI制御後の導出信号を、主給水弁42を制御する制御出力信号(第6制御出力信号)として出力する。
The fifth PI control unit 54 is connected to the output side of the third variable
ここで、原子炉5が非定格運転を行う場合において、給水制御部45が主給水弁42を制御する一連の給水制御について説明する。先ず、原子炉5が低出力状態から高出力状態(定格出力状態)へ移行すると、または、原子炉5が高出力状態から低出力状態へ移行すると、給水制御部45は、入力されたタービンの流入口周りの蒸気の圧力の信号とグラフG1とに基づいて目標水位を導出し、導出した目標水位と水位計49から入力された蒸気発生器7内の水位とから、水位偏差を導出する。水位偏差の導出に相前後して、給水制御部45は、第1温度センサ57により検出した温度と、第2温度センサ58により検出した温度とから、温度差ΔTを導出する。そして、給水制御部45は、第2可変ゲイン設定部51により、導出した温度差ΔTとグラフG2とに基づいて、第2比例ゲインを導出し、導出した第2比例ゲインを設定する。この後、給水制御部45は、第4PI制御部52により、水位偏差である制御入力信号に対し、第2比例ゲインを用いた比例制御と、積分制御とを行い、制御出力信号として出力する。
Here, when the nuclear reactor 5 performs the non-rated operation, a series of water supply control in which the water
制御出力信号が第4PI制御部52から出力されると、給水制御部45は、給水流量計48により検出した給水流量と蒸気流量計47により検出した蒸気流量との流量偏差を、制御入力信号として導出する。そして、給水制御部45は、導出された制御入力信号と第4PI制御部52から入力された制御出力信号とから導出信号を導出する。続いて、給水制御部45は、第3可変ゲイン設定部53により、導出信号の制御値とグラフG3とに基づいて、第3比例ゲインを導出し、導出した第3比例ゲインを設定する。この後、給水制御部45は、第5PI制御部54により、導出信号に対し、第3比例ゲインを用いた比例制御と、積分制御とを行い、主給水弁42を制御する制御出力信号として出力する。よって、給水制御部45は、原子炉5が非定格運転を行う場合、制御出力信号を主給水弁42へ向けて出力することで、主給水弁42による給水制御を行うことが可能となる。
When the control output signal is output from the fourth PI control unit 52, the water
次に、原子炉5が定格運転を行う場合の給水制御部45による給水制御について説明する。原子炉5が定格運転を行う場合、給水制御部45は、図3および図4に示すような給水制御を行っている。ここで、図3は、原子炉の定格運転時における給水制御部の主給水弁に関する制御ブロック図であり、図4は、原子炉の定格運転時における給水制御部の給水バイパス弁に関する制御ブロック図である。給水制御部45は、原子炉5が定格運転を行う場合、主給水弁42および給水バイパス弁44を制御して、給水制御を行っている。具体的に、主給水弁42を制御する場合、図3に示すように、給水制御部45は、第1可変ゲイン設定部61と、第3PI制御部(第3フィードバック制御部)62と、主給水弁開度設定部(関数設定部)63とを有している。
Next, water supply control by the water
第1可変ゲイン設定部61は、タービン22の流入口周りの蒸気の圧力に応じて設定される目標水位と、蒸気発生器7内の水位との水位偏差に対し、不感帯を有する第1比例ゲインを設定している。目標水位は、図2のグラフG1と同様となる図3に示すグラフG1に基づいて設定されている。このため、タービン22の流入口周りの蒸気の圧力の信号が、給水制御部45に入力されると、給水制御部45は、入力されたタービン22の流入口周りの蒸気の圧力の信号とグラフG1とに基づいて、目標水位を導出する。
The first variable
第1可変ゲイン設定部61により設定される第1比例ゲインユニットは、可変ゲインとなっており、第1比例ゲインユニット出力の大きさは、水位偏差に基づいて設定される。具体的に、第1可変ゲイン設定部61は、入力される水位偏差に基づいて、図3に示すグラフG4から第1比例ゲインユニット出力を導出して設定する。グラフG4は、その横軸が、水位偏差となっており、その縦軸が、第1比例ゲインユニット出力となっている。グラフG4を見るに、水位偏差が0を中心にして−H1からH1までの間が微小変化領域Dとなっており、第1比例ゲインユニット出力は、この微小変化領域Dにおいて0となっている。これにより、第1比例ゲインユニットは、微小変化領域Dにおいて不感帯となっている。一方で、水位偏差がH1よりも大きくなると、第1比例ゲインユニット出力はプラス方向に大きくなり、水位偏差が−H1よりも小さくなると、第1比例ゲインユニット出力はマイナス方向に大きくなる。
The first proportional gain unit set by the first variable
第3PI制御部62は、第1可変ゲイン設定部61の出力側に接続されている。そして、第3PI制御部62は、水位偏差である制御入力信号(第3制御入力信号)に対し、第1比例ゲインユニットを用いた比例制御と、積分制御とを行うことで、制御入力信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、第3PI制御部62は、PI制御後の制御入力信号を制御出力信号(第3制御出力信号)として出力する。
The third PI control unit 62 is connected to the output side of the first variable
主給水弁開度設定部63は、蒸気流量計47から入力された蒸気流量に基づいて、主給水弁42の開度を設定している。具体的に、主給水弁開度設定部63は、入力される蒸気流量に基づいて、図3に示すグラフG5の関数から主給水弁42の開度を導出して設定する。グラフG5は、その横軸が、蒸気流量となっており、その縦軸が、主給水弁42の開度となっている。グラフG5を見るに、主給水弁42は、蒸気流量が0からJまでの間において、その開度が0となる。一方で、主給水弁42は、蒸気流量がJとなると、その開度がKとなる。そして、主給水弁42は、蒸気流量がJよりも大きくなるにつれて、その開度がKよりも大きくなっていく。
The main water supply valve
ここで、原子炉5が定格運転を行う場合において、給水制御部45が主給水弁42を制御する一連の給水制御について説明する。先ず、原子炉5が定格運転を行うと、給水制御部45は、入力されたタービン22の流入口周りの蒸気の圧力の信号とグラフG1とに基づいて目標水位を導出し、目標水位と水位計49から入力された蒸気発生器7内の水位とから、水位偏差を導出する。そして、給水制御部45は、第1可変ゲイン設定部61により、導出した水位偏差とグラフG4とに基づいて、第1比例ゲインユニット出力を導出する。この後、給水制御部45は、第3PI制御部62により、水位偏差である制御入力信号に対し、第1比例ゲインユニット出力を用いた比例制御と、積分制御とを行い、制御出力信号として出力する。このとき、水位偏差が微小変化領域D内であれば、第1比例ゲインユニット出力は、0となるため、PI制御後の制御入力信号は0となり、主給水弁42は作動しない。一方で、水位偏差が微小変化領域D外であれば、第1比例ゲインユニット出力は、0よりも大きく、または0よりも小さくなるため、主給水弁42は、開弁側または閉弁側に作動する。
Here, when the nuclear reactor 5 performs the rated operation, a series of water supply control in which the water
制御出力信号が第3PI制御部62から出力されると、給水制御部45は、主給水弁開度設定部63により、蒸気流量計47により検出した蒸気流量とグラフG5とに基づいて、主給水弁42の開度を制御出力信号として導出する。このとき、蒸気流量が0からJまでの間であれば、主給水弁42の開度は0となり、主給水弁42は閉弁する。一方で、蒸気流量がJよりも大きければ、主給水弁42の開度は、蒸気流量に応じた開度となる。そして、給水制御部45は、主給水弁開度設定部63から出力された制御出力信号と、第3PI制御部62から出力された制御出力信号とを加算部64において加算し、加算後の制御出力信号を、主給水弁42を制御する加算制御出力信号として出力する。よって、給水制御部45は、原子炉5が定格運転を行う場合、制御出力信号を主給水弁42へ向けて出力することで、主給水弁42による給水制御を行うことが可能となる。
When the control output signal is output from the third PI control unit 62, the water
続いて、原子炉5の定格運転時における、給水制御部45による給水バイパス弁44の給水制御について具体的に説明する。給水制御部45は、図4に示すように、PI制御部65を有している。
Subsequently, the water supply control of the water supply bypass valve 44 by the water
PI制御部65は、タービンの流入口周りの蒸気の圧力に応じて設定される目標水位と、蒸気発生器7内の水位との水位偏差である制御入力信号に対し、比例制御と、積分制御とを行うことで、制御入力信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、PI制御部65は、PI制御後の制御入力信号を制御出力信号として出力する。なお、目標水位は、図2のグラフG1と同様となる図4に示すグラフG1に基づいて設定される。 The PI control unit 65 performs proportional control and integral control on a control input signal that is a water level deviation between a target water level set according to the steam pressure around the turbine inlet and a water level in the steam generator 7. As a result, the control input signal is feedback-controlled (PI control). Then, the PI control unit 65 outputs the control input signal after the PI control as a control output signal. The target water level is set based on the graph G1 shown in FIG. 4 that is the same as the graph G1 in FIG.
ここで、原子炉5が定格運転を行う場合において、給水制御部45が給水バイパス弁44を制御する一連の給水制御について説明する。先ず、原子炉5が定格運転を行うと、給水制御部45は、入力されたタービン22の流入口周りの蒸気の圧力の信号とグラフG1とに基づいて目標水位を導出し、目標水位と水位計49から入力された蒸気発生器7内の水位とから、水位偏差を導出する。そして、給水制御部45は、PI制御部65により、水位偏差である制御入力信号に対し、比例制御と、積分制御とを行い、給水バイパス弁44を制御する制御出力信号として出力する。
Here, when the nuclear reactor 5 performs rated operation, a series of water supply control in which the water
以上の構成によれば、原子炉5の定格運転時において、水位偏差が微小変化領域D内である場合、給水制御部45は、主給水弁42を作動させずに、給水バイパス弁44を作動させて、給水制御を行うことができる。このため、蒸気発生器7内の水位が微小変化する場合、定格容量の小さい給水バイパス弁44を用いることにより、給水流量の変動を抑制することができるため、蒸気発生器7内の冷却材の水位の変動を抑制することができる。また、微小変化領域Dを超えて水位が変化した場合、給水制御部45は、主給水弁42および給水バイパス弁44を作動させて、給水制御を行うことができる。このため、蒸気発生器7内の水位が外乱等により大きく変化する場合、定格容量の大きい主給水弁42を用いることができるため、給水制御部45は、蒸気発生器7内の水位が目標水位となるように好適に給水制御することができる。さらに、微小変化領域Dを主給水弁42の不感帯とすることで、蒸気発生器7内の水位が微小変化する場合において、簡易な構成により、給水制御部45は、主給水弁42を作動させずに、給水バイパス弁44を作動させて、給水制御を行うことができる。
According to the above configuration, when the water level deviation is in the minute change region D during the rated operation of the nuclear reactor 5, the water
また、原子炉5の定格運転時において、水位偏差が微小変化領域D内である場合、給水制御部45は、給水バイパス弁44を水位偏差に基づいてPI制御することができる。このとき、給水制御部45は、蒸気発生器7内の水位を水位計49により検出すればよく、PI制御に要するパラメータを少なくすることができる。このため、給水制御部45は、外乱等の影響を受けにくく、また、簡易な構成で給水バイパス弁44をPI制御することができる。
Further, when the water level deviation is within the minute change region D during the rated operation of the nuclear reactor 5, the water
また、給水制御部45は、原子炉5の定格運転と非定格運転とで給水制御を異ならせることができる。このため、給水制御部45は、原子炉5の出力状態に応じた給水制御を行うことが可能となる。
Further, the water
具体的に、第2可変ゲイン設定部51は、原子炉5が低出力状態のときは、第2比例ゲインを小さく、原子炉5が高出力状態のときは、第2比例ゲインを大きくすることができる。これにより、原子炉5の低出力時における蒸気発生器7内の水位の変動は、原子炉5の高出力時における蒸気発生器7内の変動に比して小さいため、給水制御部45は、水位の変動に応じたPI制御を行うことが可能となる。また、原子炉5が低出力状態のときは、蒸気発生器7へ冷却材を供給すると、蒸気発生器7内の冷却材が冷やされ、これにより、蒸気発生器7内の水位が一時下がることにより、逆応答する場合がある。この場合、第2比例ゲインを上記の構成とすることで、給水制御部45は、原子炉5の低出力時において、冷却材の水位が逆応答しても、第2比例ゲインは小さいため、逆応答に対する過剰な応答を抑制することができる。
Specifically, the second variable
また、第3可変ゲイン設定部53は、導出信号の制御値が小さいときは、第3比例ゲインを小さく、導出信号の制御値が大きいときは、第3比例ゲインを大きくすることができる。これにより、給水制御部45は、導出信号の制御値が小さい場合、すなわち、水位偏差および流量偏差が小さい場合、第3比例ゲインが小さくなるため、PI制御の安定性を向上させることができる。一方で、給水制御部45は、導出信号の制御値が大きい場合、すなわち、水位偏差および流量偏差が大きい場合、第3比例ゲインが大きくなるため、蒸気発生器7内における冷却材の流出入の過渡変化時において、PI制御を迅速に応答させることができる。
The third variable
続いて、図5を参照して、実施例2に係る給水装置70について説明する。ここで、図5は、原子炉の定格運転時における給水制御部の給水バイパス弁に関する制御ブロック図である。なお、実施例2では、重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明する。実施例2に係る給水装置70の給水制御部71は、原子炉5の定格運転時における給水バイパス弁44の給水制御が実施例1と異なっており、蒸気発生器7内の水位だけでなく、給水流量および蒸気流量に基づいて、給水バイパス弁44が制御されている。 Then, with reference to FIG. 5, the water supply apparatus 70 which concerns on Example 2 is demonstrated. Here, FIG. 5 is a control block diagram relating to the water supply bypass valve of the water supply control unit during the rated operation of the nuclear reactor. In the second embodiment, only parts different from the first embodiment will be described in order to avoid redundant description. The water supply control unit 71 of the water supply apparatus 70 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the water supply control of the water supply bypass valve 44 during the rated operation of the nuclear reactor 5, and not only the water level in the steam generator 7, The feed water bypass valve 44 is controlled based on the feed water flow rate and the steam flow rate.
具体的に、給水制御部71は、第1PI制御部(第1フィードバック制御部)75と、第2PI制御部(第2フィードバック制御部)76とを有している。 Specifically, the water supply control unit 71 includes a first PI control unit (first feedback control unit) 75 and a second PI control unit (second feedback control unit) 76.
第1PI制御部75は、タービン22の流入口周りの蒸気の圧力に応じて設定される目標水位と、蒸気発生器7内の水位との水位偏差である制御入力信号(第1制御入力信号)に対し、比例制御と、積分制御とを行うことで、制御入力信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、第1PI制御部75は、PI制御後の制御入力信号を制御出力信号(第1制御出力信号)として出力する。なお、目標水位は、図2のグラフG1と同様となる図5に示すグラフG1に基づいて設定される。
The first PI control unit 75 is a control input signal (first control input signal) that is a water level deviation between a target water level set according to the steam pressure around the inlet of the
第2PI制御部76は、その入力側に第1PI制御部75と給水流量計48と蒸気流量計47とが接続されている。そして、第2PI制御部76は、入力された制御出力信号と、給水流量計48により検出した給水流量と蒸気流量計47により検出した蒸気流量との流量偏差である制御入力信号(第2制御入力信号)と、から導出される導出信号に対し、比例制御と、積分制御とを行うことで、導出信号をフィードバック制御(PI制御)している。そして、第2PI制御部76は、PI制御後の導出信号を、主給水弁42を制御する制御出力信号(第2制御出力信号)として出力する。よって、給水制御部71は、原子炉5が定格運転を行う場合、制御出力信号を主給水弁42へ向けて出力することで、主給水弁42による給水制御を行うことが可能となる。
The second PI control unit 76 is connected to the first PI control unit 75, the feed
以上の構成によれば、原子炉5の定格運転時において、水位偏差が微小変化領域D内である場合、給水制御部71は、給水バイパス弁44を水位偏差および流量偏差に基づいてPI制御することができる。これにより、給水制御部71は、複数のパラメータに基づいて、給水制御することができるため、原子力施設1の運転状況に則して、給水バイパス弁44を制御することができ、目標水位となるように精度良く給水制御を行うことができる。 According to the above configuration, when the water level deviation is within the minute change region D during the rated operation of the nuclear reactor 5, the water supply control unit 71 performs PI control of the water supply bypass valve 44 based on the water level deviation and the flow rate deviation. be able to. Thereby, since the water supply control part 71 can perform water supply control based on several parameters, it can control the water supply bypass valve 44 according to the driving | running state of the nuclear power plant 1, and becomes a target water level. Thus, water supply control can be performed with high accuracy.
続いて、図6を参照して、実施例3に係る給水装置80について説明する。ここで、図6は、原子炉の定格運転時における実施例3の給水制御部の給水バイパス弁に関する制御ブロック図である。なお、実施例3では、重複した記載を避けるべく、実施例1と異なる部分についてのみ説明する。実施例3に係る給水装置80は、原子炉5の定格運転時における給水バイパス弁44の給水制御が実施例1と異なっており、蒸気発生器7内の水位に基づいて、給水バイパス弁44をファジィ制御している。 Then, with reference to FIG. 6, the water supply apparatus 80 which concerns on Example 3 is demonstrated. Here, FIG. 6 is a control block diagram relating to the water supply bypass valve of the water supply control unit of the third embodiment at the rated operation of the nuclear reactor. In the third embodiment, only parts different from the first embodiment will be described in order to avoid redundant description. The water supply device 80 according to the third embodiment is different from the first embodiment in the water supply control of the water supply bypass valve 44 during the rated operation of the nuclear reactor 5, and the water supply bypass valve 44 is controlled based on the water level in the steam generator 7. Fuzzy control.
具体的に、給水制御部81は、水位変化率導出部85と、ファジィ制御部86と、積分制御部87とを有している。
Specifically, the water
水位変化率導出部85は、水位計49の検出結果に基づいて、単位時間当たりの蒸気発生器7内の水位の変化から、水位変化率を導出し、導出した水位変化率をファジィ制御部86へ向けて出力している。
The water level change rate deriving unit 85 derives the water level change rate from the change in the water level in the steam generator 7 per unit time based on the detection result of the
ファジィ制御部86は、タービン22の流入口周りの蒸気の圧力に応じて設定される目標水位と蒸気発生器7内の水位との水位偏差と、入力された水位変化率とに基づいて、ファジィ制御を行って、給水バイパス弁44を制御する制御出力信号を出力する。具体的に、ファジイ制御部86は、入力される水位偏差がプラスである場合、水位偏差のプラス方向の大きさに応じて、給水バイパス弁44の開度を開弁側に作動させる制御を行う。一方で、ファジィ制御部86は、入力される水位偏差がマイナスである場合、水位偏差のマイナス方向の大きさに応じて、給水バイパス弁44の開度を閉弁側に作動させる制御を行う。また、ファジィ制御部86は、水位変化率がプラスである場合、水位変化率のプラス方向の大きさに応じて、給水バイパス弁44の開度を開弁側に作動させる制御を行う。一方で、ファジィ制御部86は、水位変化率がマイナスである場合、水位変化率のマイナス方向の大きさに応じて、給水バイパス弁44の開度を閉弁側に作動させる制御を行う。なお、目標水位は、図2のグラフG1と同様となる図6に示すグラフG1に基づいて設定される。
The fuzzy control unit 86 performs fuzzy control based on the water level deviation between the target water level set according to the steam pressure around the inlet of the
積分制御部87は、制御出力信号に対し、積分制御を行っている。そして、積分制御部87は、積分制御後の制御出力信号を、給水バイパス弁44の制御出力信号として出力する。よって、給水制御部81は、原子炉5が定格運転を行う場合、制御出力信号を給水バイパス弁44へ向けて出力することで、給水バイパス弁44による給水制御を行うことが可能となる。
The integral control unit 87 performs integral control on the control output signal. Then, the integration control unit 87 outputs the control output signal after the integration control as a control output signal of the water supply bypass valve 44. Therefore, the water
以上の構成によれば、原子炉5の定格運転時において、水位偏差が微小変化領域D内である場合、給水制御部81は、水位偏差および水位変化率に基づいて、給水バイパス弁44をファジィ制御することができる。このとき、給水制御部81は、蒸気発生器7内の水位を水位計49により検出すればよく、ファジィ制御に要するパラメータを少なくすることができる。このため、給水制御部81は、外乱等の影響を受けにくく、また、簡易な構成で給水バイパス弁44をファジィ制御することができる。
According to the above configuration, when the water level deviation is in the minute change region D during the rated operation of the nuclear reactor 5, the water
ここで、図7を参照して、実施例1ないし3の給水装置40,70,80の給水制御によって変化する給水流量の揺らぎについて比較する。図7は、従来および実施例1ないし3の給水流量の揺らぎ幅の比較に関する説明図である。図7を見るに、原子炉5の定格運転時において、給水制御部が主給水弁を作動させた従来の構成の場合、給水流量の揺らぎ幅は大きなものとなっている。しかしながら、実施例1のように、原子炉5の定格運転時において、給水制御部45が主給水弁42を作動させずに、給水バイパス弁44を実施例1の構成で作動させた場合は、従来に比して、給水流量の揺らぎ幅を約80%減少させることができる。同様に、原子炉5の定格運転時において、給水制御部71,81が主給水弁42を作動させずに、給水バイパス弁44を実施例2および3の構成で作動させた場合も、従来に比して、給水流量の揺らぎ幅を約80%減少させることができる。
Here, with reference to FIG. 7, the fluctuation of the feed water flow rate which changes by the feed water control of the
なお、実施例1ないし3の給水装置40,70,80の給水制御部45,71,81は、必要に応じて、不感帯を有しない従来の給水制御に切換可能に構成してもよい。
In addition, you may comprise the water
以上のように、本発明に係る給水装置は、加圧水型原子炉を有する原子力施設において有用であり、特に、蒸気発生器内の水位を目標水位に維持する場合に適している。 As described above, the water supply apparatus according to the present invention is useful in a nuclear facility having a pressurized water reactor, and is particularly suitable for maintaining the water level in the steam generator at the target water level.
1 原子力施設
3 原子炉冷却系
4 タービン系
5 原子炉
6a コールドレグ
6b ホットレグ
7 蒸気発生器
8 加圧器
15 燃料集合体
16 制御棒
21 蒸気管
22 タービン
23 復水器
24 給水ポンプ
25 発電機
26 給水管
27 冷却管
28 取水管
29 排水管
40 給水装置
42 主給水弁
43 バイパス管
44 給水バイパス弁
45 給水制御部
47 蒸気流量計
48 給水流量計
49 水位計
51 第2可変ゲイン設定部
52 第4PI制御部
53 第3可変ゲイン設定部
54 第5PI制御部
57 第1温度センサ
58 第2温度センサ
61 第1可変ゲイン設定部
62 第3PI制御部
63 主給水弁開度設定部
64 加算部
65 給水バイパス弁のPI制御部
70 給水装置(実施例2)
71 給水制御部(実施例2)
75 第1PI制御部
76 第2PI制御部
80 給水装置(実施例3)
81 給水制御部(実施例3)
85 水位変化率導出部
86 ファジィ制御部
87 積分制御部
D 微小変化領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
71 Water supply control part (Example 2)
75 1st PI control part 76 2nd PI control part 80 Water supply apparatus (Example 3)
81 Water supply control part (Example 3)
85 Water level change rate deriving unit 86 Fuzzy control unit 87 Integration control unit D Minute change region
Claims (8)
前記主給水管に設けられ、定格容量の大きな主給水弁と、
前記主給水弁の上流側と下流側との前記主給水管に接続される給水バイパス管と、
前記給水バイパス管に設けられ、前記主給水弁に比して、定格容量の小さな給水バイパス弁と、
前記蒸気発生器内の冷却材の水位を検出可能な水位検出手段と、
前記水位検出手段によって検出された検出水位に基づいて、前記主給水弁と前記給水バイパス弁とを制御して、前記蒸気発生器に供給される冷却材の給水流量を制御可能な給水制御部と、を備え、
前記給水制御部は、
予め設定された前記蒸気発生器内の冷却材の目標水位と前記検出水位との水位偏差が、予め設定された微小変化領域内である場合、前記微小変化領域を前記主給水弁の不感帯として前記主給水弁を制御せず、前記給水バイパス弁を制御して給水流量を制御する一方で、
前記水位偏差が前記微小変化領域を超えて変化する場合、前記主給水弁および前記給水バイパス弁を制御して給水流量を制御することを特徴とする給水装置。 A main water supply pipe connected to the steam generator for supplying coolant to a steam generator provided in a nuclear facility;
A main water supply valve having a large rated capacity provided in the main water supply pipe;
A water supply bypass pipe connected to the main water supply pipe on the upstream side and the downstream side of the main water supply valve;
A water supply bypass valve having a smaller rated capacity than the main water supply valve, provided in the water supply bypass pipe;
Water level detecting means capable of detecting the water level of the coolant in the steam generator;
A water supply control unit capable of controlling the main water supply valve and the water supply bypass valve on the basis of the detected water level detected by the water level detection means to control the water supply flow rate of the coolant supplied to the steam generator; With
The water supply control unit
When the water level deviation between the preset target water level of the coolant in the steam generator and the detected water level is within a preset minute change region, the minute change region is used as the dead zone of the main water supply valve. While controlling the feed water flow rate by controlling the feed water bypass valve without controlling the main feed water valve,
When the water level deviation changes beyond the minute change region, the water supply apparatus controls the water supply flow rate by controlling the main water supply valve and the water supply bypass valve.
前記水位偏差が制御入力信号として入力され、入力された前記制御入力信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の前記制御入力信号を制御出力信号として出力するフィードバック制御部を有し、
前記給水バイパス弁は、前記制御出力信号に基づいて作動することを特徴とする請求項1に記載の給水装置。 The water supply control unit
The water level deviation is input as a control input signal, feedback control of the input control input signal, and a feedback control unit that outputs the control input signal after feedback control as a control output signal,
The water supply apparatus according to claim 1, wherein the water supply bypass valve operates based on the control output signal.
前記蒸気発生器から流出する蒸気の蒸気流量を検出する蒸気流量検出手段と、をさらに備え、
前記給水制御部は、
前記水位偏差が第1制御入力信号として入力され、入力された前記第1制御入力信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の前記第1制御入力信号を第1制御出力信号として出力する第1フィードバック制御部と、
前記第1制御出力信号が入力されると共に、前記給水流量と前記蒸気流量との流量偏差が第2制御入力信号として入力され、入力された前記第1制御出力信号と前記第2制御入力信号とから導出された導出信号をフィードバック制御し、フィードバック制御後の前記導出信号を第2制御出力信号として出力する第2フィードバック制御部と、を有し、
前記給水バイパス弁は、前記第2制御出力信号に基づいて作動することを特徴とする請求項1に記載の給水装置。 A feed water flow rate detecting means for detecting a feed water flow rate of the coolant flowing into the steam generator;
A steam flow rate detecting means for detecting a steam flow rate of the steam flowing out from the steam generator, and
The water supply control unit
The water level deviation is input as a first control input signal, the input first control input signal is feedback-controlled, and the first control input signal after feedback control is output as a first control output signal. And
While the first control output signal is input, a flow rate deviation between the feed water flow rate and the steam flow rate is input as a second control input signal, and the input first control output signal and the second control input signal A second feedback control unit that feedback-controls the derived signal derived from, and outputs the derived signal after feedback control as a second control output signal;
The water supply apparatus according to claim 1, wherein the water supply bypass valve operates based on the second control output signal.
前記水位偏差が第1制御入力信号として入力され、前記検出水位の水位変化率が第2制御入力信号として入力され、入力された前記第1制御入力信号と前記第2制御入力信号とに基づいてファジィ制御して出力された信号を第1制御出力信号として出力するファジィ制御部と、
入力された前記第1制御出力信号を積分制御して、積分制御後の前記第1制御出力信号を第2制御出力信号として出力する積分制御手段と、を有し、
前記給水バイパス弁は、前記第2制御出力信号に基づいて作動することを特徴とする請求項1に記載の給水装置。 The water supply control unit
The water level deviation is input as a first control input signal, the water level change rate of the detected water level is input as a second control input signal, and based on the input first control input signal and the second control input signal A fuzzy control unit for outputting a signal output by fuzzy control as a first control output signal;
Integration control means for integratingly controlling the input first control output signal and outputting the first control output signal after the integration control as a second control output signal;
The water supply apparatus according to claim 1, wherein the water supply bypass valve operates based on the second control output signal.
前記給水制御部は、
前記水位偏差が第3制御入力信号として入力され、入力された前記第3制御入力信号に対し、前記不感帯となる前記微小変化領域を有する第1比例ゲインを設定する第1可変ゲイン設定部と、
前記第1比例ゲインが設定された前記第3制御入力信号をフィードバック制御して、第3制御出力信号として出力する第3フィードバック制御部と、
前記蒸気流量が第4制御入力信号として入力され、入力された前記第4制御入力信号と予め定められた関数とから導出された信号を、第4制御出力信号として出力する関数設定部と、
前記第3制御出力信号と前記第4制御出力信号を加算して導出された信号を、加算制御出力信号として出力する加算部と、を有し、
前記主給水弁は、前記加算制御出力信号に基づいて作動することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の給水装置。 A steam flow rate detecting means for detecting a steam flow rate of the steam flowing out from the steam generator, and
The water supply control unit
The water level deviation is input as a third control input signal, and a first variable gain setting unit that sets a first proportional gain having the minute change region that becomes the dead zone with respect to the input third control input signal;
A third feedback control unit that feedback-controls the third control input signal in which the first proportional gain is set, and outputs the third control input signal as a third control output signal;
A function setting unit that inputs the steam flow rate as a fourth control input signal, and outputs a signal derived from the input fourth control input signal and a predetermined function as a fourth control output signal;
An adder that outputs a signal derived by adding the third control output signal and the fourth control output signal as an addition control output signal;
The water supply device according to any one of claims 1 to 4, wherein the main water supply valve operates based on the addition control output signal.
前記蒸気発生器から流出する蒸気の蒸気流量を検出する蒸気流量検出手段と、
前記原子力施設に設けられた原子炉の出力状態を検出する原子炉出力検出手段と、をさらに備え、
前記給水制御部は、
前記水位偏差が第5制御入力信号として入力され、入力された前記第5制御入力信号に対し、前記原子炉の出力状態に応じて可変する第2比例ゲインを設定する第2可変ゲイン設定部と、
前記第2比例ゲインが設定された前記第5制御入力信号をフィードバック制御して、第5制御出力信号として出力する第4フィードバック制御部と、
前記第5制御出力信号が入力されると共に、前記給水流量と前記蒸気流量との流量偏差が第6制御入力信号として入力され、入力された前記第5制御出力信号と前記第6制御入力信号とから導出された導出信号に対し、前記導出信号の制御値の大きさに応じて可変する第3比例ゲインを設定する第3可変ゲイン設定部と、
前記第3比例ゲインが設定された前記導出信号をフィードバック制御して、第6制御出力信号として出力する第5フィードバック制御部と、を有し、
前記主給水弁は、前記第6制御出力信号に基づいて作動することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の給水装置。 A feed water flow rate detecting means for detecting a feed water flow rate of the coolant flowing into the steam generator;
A steam flow rate detecting means for detecting a steam flow rate of the steam flowing out from the steam generator;
A reactor power detecting means for detecting an output state of the reactor provided in the nuclear facility, further comprising a
The water supply control unit
A second variable gain setting unit configured to set a second proportional gain that is variable in accordance with an output state of the reactor with respect to the input fifth control input signal, wherein the water level deviation is input as a fifth control input signal; ,
A fourth feedback control unit that feedback-controls the fifth control input signal in which the second proportional gain is set, and outputs the fifth control input signal as a fifth control output signal;
While the fifth control output signal is input, a flow rate deviation between the feed water flow rate and the steam flow rate is input as a sixth control input signal, and the input fifth control output signal and the sixth control input signal A third variable gain setting unit that sets a third proportional gain that varies according to the control value of the derived signal with respect to the derived signal derived from
A fifth feedback control unit that feedback-controls the derived signal in which the third proportional gain is set and outputs a sixth control output signal;
The water supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the main water supply valve operates based on the sixth control output signal.
The water supply device according to claim 6 or 7, wherein the third proportional gain increases as the control value of the derived signal changes greatly.
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