蒸気加減弁の開度監視方法
【課題】蒸気加減弁の開度動作の異常に対して、運転員が迅速に対処できる開度監視方法を提供する。
【解決手段】発電プラントＳにおいて、給水ポンプ１６を駆動させるタービン２０に供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁３２の開度監視方法であって、蒸気加減弁３２の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に警報装置７０Ａを作動させることを特徴とする。
【解決手段】発電プラントＳにおいて、給水ポンプ１６を駆動させるタービン２０に供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁３２の開度監視方法であって、蒸気加減弁３２の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に警報装置７０Ａを作動させることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気加減弁の開度監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力及び原子力発電所では、蒸気発生装置によって発生させた蒸気によって発電用タービンを回転させ、発電を行っている。蒸気発生装置へ給水を行うために、タービン駆動ポンプが用いられている。タービン駆動ポンプは、蒸気発生装置で発生した蒸気の一部が供給されることで駆動され、蒸気の供給量に比例して蒸気発生装置への給水量が増減する。タービン駆動ポンプへの蒸気の供給量は、ポンプに付設された蒸気加減弁の開度によって増減される。蒸気加減弁の開度を調整することで、蒸気発生装置への給水量を増減させ、蒸気発生装置の水位を一定にしている。このような蒸気加減弁の開度調整装置としては、下記特許文献１及び２に記載の装置が提案されている。特許文献１及び２に記載の装置は、複数の油圧機器及びリンク機構を組み合わせることで構成されている。電気信号によって、油圧機器ひいてはリンク機構を動作させ、リンク機構と接続された蒸気加減弁を動作させる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４７２０４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１３６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２の装置において、蒸気加減弁の開閉動作に異常が発生した場合は、発電プラントの運転員が、その動作異常に対して迅速に対処することが必要である。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蒸気加減弁の開閉動作に異常が発生した場合に、その異常に対して、運転員が迅速に対処できる開度監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発電プラントにおいて、給水ポンプを駆動させるタービンに供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁の開度監視方法であって、前記蒸気加減弁の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に第１警報装置を作動させることに特徴を有する。
【０００７】
本発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
前記蒸気加減弁の開閉をさせる開閉機構が、電気信号によって開閉する第１バルブと、前記第１バルブが開くことで供給される作動油によって動作する第１油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作によって開閉される第２バルブと、前記第２バルブが開くことで供給される作動油によって動作し、前記蒸気加減弁を開閉させる第２油圧アクチュエータと、から構成される電気油圧制御式のものにおいて前記第１油圧アクチュエータの変位と目標変位との第２偏差が第２設定値以上となったことを条件に第２警報装置を作動させることを特徴とする。このような構成としておけば、第２警報装置が作動した場合は第１油圧アクチュエータに異常が発生したと推測できる。このため、運転員は異常個所の特定が容易にでき、より迅速な対応ができる。
【０００８】
前記第１偏差が、予め設定された第１所定時間継続して、前記第１設定値以上となったことを条件に前記第１警報装置を作動させ、前記第２偏差が、予め設定された第２所定時間継続して、前記第２設定値以上となったことを条件に前記第２警報装置を作動させることを特徴とする。このようにしておけば、第１偏差及び第２偏差が各所定時間継続して、各設定値以上となった場合にのみ、対応する各警報装置が作動する。このため、例えば、発電プラントの出力上昇時に起こる両油圧アクチュエータの動力伝達の遅れなどによって第１及び第２偏差が瞬間的に増大した場合に、各警報装置が作動することを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１警報装置の作動により、蒸気加減弁の動作に異常が発生したことを確認できる。これにより運転員は、その動作異常に対して迅速な対応をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】原子力発電プラントの系統図
【図２】蒸気加減弁の開閉機構を示す図
【図３】スピードリレー固着時のリンク機構の動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図３によって説明する。
（１）全体構成
図１は、原子力発電プラントの系統図である。本実施形態の原子力発電プラントＳ（以下、発電プラントＳ）は、原子炉１１、発電タービン１２、復水器１３、給水ポンプ１６、１７を配管を介して順に接続することで構成されている。
【００１２】
原子炉１１は、原子炉圧力容器１１Ｃ内に燃料集合体１１Ａと制御棒１１Ｂを備えてなる。燃料集合体１１Ａは複数本の燃料棒を配列することで構成されている。燃料棒には核分裂性物質を含む燃料が封入されており、この燃料が核分裂する際の熱によって、原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水を沸騰させ、蒸気を発生させる構成となっている（沸騰水形軽水炉：ＢＷＲ）。
【００１３】
制御棒１１Ｂは、核分裂時に発生する中性子を吸収するもので、例えば４体一組の燃料集合体１１Ａ間に出し入れ自在に収容される。これにより、燃料集合体１１Ａに対して制御棒１１Ｂを出し入れすることで、炉内の中性子数を調整し原子炉１１の出力を調整している。
【００１４】
また、原子炉圧力容器１１Ｃには再循環ポンプ１４が付設されている。再循環ポンプ１４は原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水（冷却材）を循環させることで、沸騰によって軽水内に発生する蒸気泡の量を調整する機能を担っている。具体的に説明すると、再循環ポンプ１４による循環量が増加すると蒸気泡の量が減少する（軽水の密度が上昇）。原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水は減速材の役割を果たすため、蒸気泡の量が減少する結果、減速される中性子の数が増加して原子炉１１の出力は上昇する。上記の構成により、原子炉１１から出力される蒸気量は、制御棒１１Ｂの出し入れ量及び再循環ポンプ１４の回転量によって制御される。また、原子炉１１は水位計１５を備えており、原子炉１１内の軽水の水位を計測可能となっている。
【００１５】
発電タービン１２は、原子炉１１で発生した蒸気が供給されることで回転駆動される。復水器１３はその内部を冷却水が循環する構成となっており、発電タービン１２から排気された蒸気を凝縮して復水にする機能を担っている。
【００１６】
給水ポンプ１６、１７は復水器１３で凝縮された復水を昇圧して原子炉１１に給水する機能を担っている。給水ポンプは、２系統の給水ポンプ１６及び１７から構成されており、原子炉１１の出力によって両系統の駆動を切り替えている。具体的には、電動機駆動の給水ポンプ１７ａ、１７ｂは、主に発電タービン１２の起動時に駆動され、タービン駆動の給水ポンプ１６ａ、１６ｂは、主に出力上昇時及び定格出力時に駆動される（詳しくは後述）。また、給水ポンプ１７は給水ポンプ１６の故障時に、その代替としても駆動される。
【００１７】
上記の構成により、原子力発電プラントＳはランキンサイクルを構成し、蒸気及び復水を循環させることで、連続的に蒸気を発電タービン１２を送り込み、タービン軸に連結された発電機Ｇを回転駆動させて発電を行う構成となっている。
【００１８】
タービン駆動の給水ポンプ１６ａ、１６ｂは、それぞれタービン２０ａ、２０ｂが付設されている。タービン２０ａ、２０ｂは、原子炉１１によって発生した蒸気の一部が送られることで駆動され、給水ポンプ１６ａ、１６ｂを回転駆動させる機能を担っている。
【００１９】
タービン２０ａ、２０ｂの蒸気入口側には蒸気加減弁３２及び、蒸気加減弁３２の開閉機構３０がそれぞれ設置されている。制御装置３７からの信号によって開閉機構３０を駆動させ、蒸気加減弁３２の開度を調整することでタービン２０ａ、２０ｂへの蒸気量を増減させる構成となっている。
【００２０】
（２）蒸気加減弁の開閉機構の構成
次に、本発明の開度監視方法が適用される蒸気加減弁３２の開閉機構３０について詳しく説明する。図２に示すように、開閉機構３０は、サーボ弁３８（第１バルブ）、スプール開閉装置３６、サーボモータ４８（第２油圧アクチュエータ）、モータ動力伝達機構４９を主体に構成されている。開閉機構３０は、電気信号によってサーボ弁３８を開くことで、スプール開閉装置３６及びサーボモータ４８に作動油を供給し、油圧によって、より大きい動力で蒸気加減弁３２を開閉させる機構（電気油圧制御式）となっている。
【００２１】
サーボ弁３８は、油供給源と油圧シリンダ３９との間に設けられ、制御装置３７からの制御信号（電気信号）によって開閉することで、油圧シリンダ３９のポート３９Ａ又はポート３９Ｂへの作動油の供給を切り替える機能を担っている。
【００２２】
スプール開閉装置３６は、油圧によって駆動する油圧シリンダ３９（第１油圧アクチュエータ）、パイロット弁４１、スピードリレー４２、及び、これら装置の動力を伝達するリンクＡ１〜Ａ６（図２の左右方向に延びるリンク）及びリンクＢ１〜Ｂ４（図２の上下方向に延びるリンク）から構成されており、油圧シリンダ３９の作動により後述するスプール弁４８Ｂ（第２バルブ）を開閉させる機能を担っている。
【００２３】
パイロット弁４１は油供給源と接続され、スプール４１Ｃが移動することでスピードリレー４２のポート４２Ａへの油の流入又は、ポート４２Ａからの作動油の流出を切替可能となっている。
【００２４】
スピードリレー４２は、パイロット弁４１から油が供給されることで、ピストン４２Ｄが上昇する。またピストン４２Ｄは内蔵されたスプリング４２Ｅによって下降する方向に付勢される構成となっている。
【００２５】
リンクＡ１は一端がヒンジで回転可能に固定されており、他端がリンクＢ１の下端と接続されている。また、リンクＡ１は長さ方向の略中間箇所で、油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆと接続されている。
【００２６】
リンクＡ２は一端がリンクＢ１の上端、他端がリンクＢ２の下端と接続されている。また、リンクＡ２は長さ方向における中間よりもリンクＢ２寄りの箇所で、パイロット弁４１のスプール４１Ｃから伸びるロッド４１Ｆと接続されている。リンクＡ３は長さ方向における略中間箇所で回転可能に固定されている。
【００２７】
リンクＡ３の一端はリンクＢ２の上端と接続され、他端はスピードリレー４２のロッド４２Ｆと接続されている。リンクＡ４は長さ方向の略中間箇所で回転可能に固定されている。リンクＡ４の一端はスピードリレー４２のロッド４２Ｆの上端と接続され、他端はリンクＢ３の下端と接続されている。
【００２８】
リンクＡ５は長さ方向の略中間箇所で回転可能に固定されている。リンクＡ５の一端はリンクＢ３の上端と接続され、他端はリンクＢ４の上端と接続されている。リンクＡ６の一端はリンクＢ４の下端と接続され、他端はサーボモータ４８のピストン４８Ｄから延びるロッド４８Ｆと接続されている。
【００２９】
また、リンクＡ６は、長さ方向において中間よりリンクＢ４寄りの箇所で、サーボモータ４８のスプール４８Ｃから延びるロッド４８Ｇの上端と接続されている。なお、上述した各リンク及び各ロッドの接続箇所は、それぞれヒンジによって回転可能に接続されている。
【００３０】
サーボモータ４８は、油供給源と接続されており、付設されたスプール弁４８Ｂのスプール４８Ｃが移動（スプール弁４８Ｂの開閉）することで、Ａ室４８Ａへの作動油の流入及びＡ室４８Ａからの作動油の流出を切替可能となっている。また、Ａ室４８Ａに取り付けられたピストン４８Ｄはスプリング４８Ｅによって上昇する方向に付勢されている。
【００３１】
モータ動力伝達機構４９は、アームＣ１、Ｃ２及びロッドＣ３から構成されている。アームＣ１の一端は、サーボモータ４８のロッド４８Ｆ上端と回転可能に接続されており、他端はロッドＣ３の一端に取り付けられている。ロッドＣ３は細長い円柱状をなし、ブラケット３３に対して、軸方向に回転可能に取り付けられている。ロッドＣ３の他端はアームＣ２の一端に取り付けられている。アームＣ２の一端はブラケット３４に対して回転可能に取り付けられている。アームＣ２の他端は中継部材５０を介して蒸気加減弁３２に接続されており、アームＣ２が一端を中心として回転することで蒸気加減弁３２が上下（開閉）する構成となっている。
【００３２】
油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆの上端には、差動トランス５５が取り付けられている。また、アームＣ１には中継部材５７を介して差動トランス５６が取り付けられている。両差動トランス５５、５６は可動側であるコアと、固定側である１次コイル及び２次コイル（いずれも図示せず）を主体に構成され、各コアが油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆ及び中継部材５７にそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
これにより、１次コイルを励磁させた状態で、コアの位置が変位すると、２次コイルからは、そのコアの位置に対応した誘起電圧が発生する。このため、差動トランス５５によって油圧シリンダ３９の変位、差動トランス５６によってアームＣ１の変位を検出可能となっている。差動トランス５５、５６は、それぞれ制御装置３７と電気的に接続され、各変位に対応した信号が制御装置３７に出力される。なお、制御装置３７は、油圧シリンダ３９の２つの差動トランス５５Ａ、５５Ｂから、それぞれ出力された信号を比較して、出力の大きい信号を油圧シリンダ３９の変位として取得する。これにより、差動トランス５５Ａ、５５Ｂのうち、いずれか一方に動作不良が生じた場合であっても、油圧シリンダ３９の変位を確実に取得できる。
【００３４】
制御装置３７は、給水ポンプ１６の目標給水量から蒸気加減弁３２の目標開度を算出する。そして、蒸気加減弁３２の目標開度から油圧シリンダ３９の目標変位を算出する。制御装置３７は、サーボ弁３８に制御信号を出力して、油圧シリンダ３９が目標変位となるようにサーボ弁３８の開度を調整する。なお、制御装置３７からサーボ弁３８へ出力される制御信号は、制御装置３７にフィードバックされる構成となっており、制御信号が正しく出力されているかを監視可能となっている。
【００３５】
さて、制御装置３７には、２種類の警報装置７０Ａ、７０Ｂが電気的に接続されている。各警報装置７０Ａ、７０Ｂは例えばブザー、表示ランプから構成され、発電プラントＳの運転員に開閉機構３０の異常を伝える機能を担っている。制御装置３７は、蒸気加減弁３２の目標開度と差動トランス５６から出力されるアームＣ１の変位（蒸気加減弁３２の開度に対応）との第１偏差を算出する。
【００３６】
制御装置３７内の記憶部３７Ａには第１設定値、第１所定時間が記憶されている。そして、制御装置３７は、第１偏差が第１設定値以上となった状態が第１所定時間継続したことを条件に警報装置７０Ａへ信号を出力し、警報装置７０Ａを作動させる。なお、第１設定値及び第１所定時間は、発電プラントの通常運転時に取得された第１偏差のデータに基づいて決定される。本実施形態では、例えば、第１偏差が±２０％（第１設定値）以上となった状態が、２秒（第１所定時間）以上継続した場合に、警報装置７０Ａ（第１警報装置）を作動させるように設定されている。
【００３７】
また、記憶部３７Ａには第２設定値、第２所定時間が記憶されている。制御装置３７は、油圧シリンダ３９の目標変位と差動トランス５５から出力された油圧シリンダ３９の変位との第２偏差を算出する。そして、制御装置３７は、第２偏差が第２設定値以上となった状態が第２所定時間継続したことを条件に警報装置７０Ｂへ信号を出力し、警報装置７０Ｂ（第２警報装置）を作動させる。
【００３８】
なお、第２設定値及び第２所定時間は、第１設定値及び第１所定時間と同様に、発電プラントの通常運転時に取得された第２偏差のデータに基づいて決定される。本実施形態では、例えば、第２偏差が±１５％（第２設定値）以上となった状態が、７秒（第２所定時間）以上継続した場合に、警報装置７０Ｂ（第２警報装置）を作動させるように設定されている。
【００３９】
また、記憶部３７Ａには、トリップ設定値が記憶されている。トリップ設定値は上述した第１設定値より高い値で設定され、本実施形態では例えば、±２５％で設定されている。制御装置３７は、制御装置８０と電気的に接続されている。制御装置３７は、第１偏差とトリップ設定値とを比較することで、第１偏差がトリップ設定値に達したかを判定し、その判定結果を、制御装置８０に出力する。
【００４０】
また、制御装置８１は、原子炉１１の水位計１５及び制御装置８０と電気的に接続されている。制御装置８１に設けられた記憶部８１Ａには、予め設定された複数の水位レベルが記憶されている。制御装置８１は水位計１５から出力される原子炉水位が、設定された水位レベルの範囲内にあるかを判定し、その判定結果を、制御装置８０に出力する。
【００４１】
制御装置８０は、開閉機構３０、及び各給水ポンプ１７（１７ａ、１７ｂ）とそれぞれ電気的に接続されている。制御装置８０は、制御装置３７、８１からの出力を受け、次の条件（１）、（２）を同時に満たした場合には、給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える機能を担っている。
条件（１）第１偏差がトリップ設定値に達する（＋２５％又は−２５％になる）。
条件（２）水位計から出力される原子炉水位が、設定された水位レベルの範囲外となる。
なお、制御装置８０から、給水ポンプ１６の運転を停止させるには、制御装置８０から、開閉機構３０に指令を送ることで、蒸気加減弁３２を閉じればよい。また、制御装置８０から、制御装置３７に指令信号を送ることで、制御装置３７に蒸気加減弁３２を閉じさせる構成としてもよい。
【００４２】
（３）発電プラントの運転方法
次に発電プラントＳの運転方法について説明をする。原子炉１１を起動させるには、制御棒１１Ｂを燃料集合体１１Ａから引き抜くことで核分裂を開始させる。これにより原子炉１１内の軽水が沸騰することで発生した蒸気が発電タービン１２に送られる。これと同時に電動駆動の給水ポンプ１７ａを駆動させ、原子炉１１に給水を行う。さらに制御棒１１Ｂを引き抜いてゆくことで原子炉の出力を上昇させ、発電タービンの出力（原子炉からの蒸気量に比例）が定格発電時の２０％を超えた時点で、例えば、制御装置８０からの指令により、給水ポンプ１７ａを停止させ、代わりにタービン駆動の給水ポンプ１６ａを駆動させる。
【００４３】
そして、さらに制御棒１１Ｂを引き抜いてゆくのと同時に再循環ポンプ１４の出力を上昇させることで、原子炉１１からの蒸気量を増加させてゆく。蒸気量の増加に対応して、給水ポンプ１６ａの蒸気加減弁３２を開いてゆくことで、原子炉圧力容器への給水量を増加させる。そして出力が５０％を超えた時点で、給水ポンプ１６ａに加えて給水ポンプ１６ｂを駆動させる。これ以降は、給水ポンプ１６ａ、１６ｂの各蒸気加減弁３２の開度を開いてゆくことで、給水ポンプ１６ａ、１６ｂの給水量を増加させてゆく。
【００４４】
蒸気加減弁３２を開くには、次のようにする。まず、制御装置３７からサーボ弁３８へ制御信号が出力される。これにより油圧シリンダ３９のポート３９Ａに作動油が供給されると、油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆは上昇し、リンクＡ２の一端（点５３）が上昇する。これによりパイロット弁４１のスプール４１Ｃが上側に持ち上げられる。すると、作動油がパイロット弁４１からスピードリレー４２に供給され、スピードリレー４２のピストン４２Ｄはスプリング４２Ｅの付勢力に抗して上昇する。なお、ピストン４２Ｄが上昇することで、リンクＡ２の点５４が下降する。このため、スプール４１Ｃが下降し、ポート４２Ａへの作動油の供給が停止される。
【００４５】
スピードリレー４２のピストン４２Ｄが上昇することで、リンクＡ４の一端（点４３）が上昇すると、他端（点４４）は下降し、リンクＡ６の一端（点４５）側が持ち上げられる。これにより、サーボモータ４８のスプール４８Ｃが持ち上げられると、作動油がＡ室４８Ａへ供給され、ロッド４８Ｆが下降する。
【００４６】
これにより、ロッド４８Ｆが下降することで、アームＣ１、ロッドＣ３、アームＣ２の順に動力が伝達され、結果、蒸気加減弁３２が持ち上げられる（開動作）。一方、サーボモータ４８が下降することにより、リンクＡ６の他端（点４７）が下降する。これによって、スプール４８Ｃが押し下げられ、Ａ室４８Ａへの作動油の供給が停止される。これにより、蒸気加減弁３２が停止して目標開度となる。なお、蒸気加減弁３２を閉じるには、制御装置３７からサーボ弁３８へ制御信号を出力し、油圧シリンダ３９のポート３９Ｂに作動油が供給してやればよい。この場合の開閉機構３０の各構成部品の動作は、上記した蒸気加減弁３２を閉じる場合と逆の動作となるため、説明を省略する。
【００４７】
制御装置３７では、目標開度を増加させることで、蒸気加減弁３２を開いてゆく。上記の動作中に制御装置３７では、蒸気加減弁３２の目標開度と実際の開度（差動トランス５６の変位）との第１偏差、及び、油圧シリンダ３９の目標開度と実際の変位（差動トランス５５の変位）との第２偏差を監視している。
【００４８】
上記のように、原子炉１１からの蒸気量を増加させると同時に給水ポンプ１６ａ、１６ｂの給水量（蒸気加減弁の開度）を増加させてゆく。これにより原子炉１１内の水位を一定範囲内に保ちつつ、発電タービン１２の出力を上げ発電量を増加させる。
【００４９】
（４）開閉機構３０に異常が発生した場合
次に、蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、開閉機構３０において異常が発生した場合の動作について説明し、本実施形態の開度監視方法を説明する。
（４−１）事例１（警報装置７０Ａだけ作動する場合）
蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、仮に、ピストン４２Ｄとシリンダ（スピードリレー４２のシリンダ）とが固着した場合は、油圧シリンダ３９を動作させても、ロッド４２Ｆの動作が規制される。このためリンクＡ３〜Ａ６、Ｂ２〜Ｂ４が動作せずアームＣ１が変位しない。このため、蒸気加減弁３２の目標開度は上昇してゆくのに対して、差動トランス５６の変位は一定のままであるから、上述した第１偏差が増加してゆく。そして、第１偏差が２０％（第１設定値）を超えた状態が２秒（第１所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ａを作動させる。なお、ピストン４２Ｄとシリンダとの固着は、例えばスピードリレー４２のピストン４２Ｄとシリンダとの摺動箇所に、摺動によって生じた磨耗粉が入り込むことなどで発生する。
【００５０】
一方、図３に示すように、ピストン４２Ｄとシリンダとが固着（スピードリレー４２の固着）した場合であっても、リンクＡ２の点５４を中心として、リンクＡ１、Ａ２、Ｂ１は、動作可能である（図３の２点鎖線）。このため、スピードリレー４２の固着に関わらず、油圧シリンダ３９は、目標変位に追従して変位する。このため、第２偏差は増加しないから、第２設定値を超えず、警報装置７０Ｂは作動しない。
【００５１】
なお、上記のような警報装置７０Ａだけが作動する事例は、スピードリレー４２の固着以外にも、例えば、リンクＡ６の固着によって、サーボモータ４８のスプール４８Ｃが正常に動作しない場合などが挙げられる。
【００５２】
（４−２）事例２（警報装置７０Ａ、警報装置７０Ｂの双方が作動する場合）
また、蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、油圧シリンダ３９が動作不良を起こした場合を次に説明する。この場合は油圧シリンダ３９の目標変位が増加してゆくのに対して、差動トランス５５の変位が一定のままであるから、第２偏差が増加してゆく。そして、第２偏差が１５％（第２設定値）以上となった状態が７秒（第２所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ｂを作動させる。
【００５３】
一方、油圧シリンダ３９が動作しない場合は、リンク機構３１も動作しないから、蒸気加減弁３２の目標開度の上昇に対して、差動トランス５６の変位は一定のままである。このため、第１偏差も増加してゆく。そして、第１偏差が２０％（第１設定値）以上となった状態が２秒（第１所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ａを作動させる。このように油圧シリンダ３９が動作不良を起こした場合は、警報装置７０Ａ、７０Ｂの双方が作動する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、蒸気加減弁３２の開度（本実施形態では、アームＣ１の変位に比例）と目標開度との偏差（第１偏差）が設定値以上となった場合に、警報装置７０Ａが動作することで、開閉機構３０の動作異常を運転員に知らせることができる。これにより運転員は、この動作異常に対して迅速な対応をすることができる。
【００５５】
さらに、仮に、警報装置７０Ａ、警報装置７０Ｂの双方が作動した場合は、蒸気加減弁３２の開度不良は油圧シリンダ３９の動作不良によるものと推測できる。このため運転員は、油圧シリンダ３９の動作に影響を与える箇所（サーボ弁３８、油圧シリンダ３９、パイロット弁４１、リンクＡ１〜２等）で異常が発生したと推測し、異常発生箇所の調査をすればよい。
【００５６】
また、警報装置７０Ａだけが作動した場合は、油圧シリンダ３９は正常に動作していると推測されるから、運転員は、開閉機構３０のうち、油圧シリンダ３９の動作に影響を与える箇所以外で異常が発生したと推測し、異常発生箇所の調査をすればよい。
【００５７】
以上のことから、運転員は警報装置７０Ａ、７０Ｂの作動から、異常が発生した箇所を絞り込むことができる。このため、異常個所を特定するまでの時間を短縮することができ、より迅速な対応ができる。これにより、第１偏差がトリップ設定値となる前に、異常の原因を取り除いて、給水ポンプ１６ａ、１６ｂのトリップ（緊急停止）を防ぐことも可能となる。
【００５８】
また、第１偏差及び第２偏差が各所定時間継続して、各設定値を超えた場合にのみ、対応する各警報装置を作動させる構成としてある。このため、蒸気加減弁３２の開閉機構３０の動作時において、開閉機構３０の異常に起因しない瞬間的な偏差の増加（例えば、油圧の動力伝達の遅れなどで発生する偏差）による各警報装置の作動を防止できる。このため、開閉機構３０に異常が発生した場合にのみ各警報装置７０Ａ、７０Ｂは作動し、運転員は異常発生を確実に知ることができる。
【００５９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
（１）上記実施形態では、アームＣ１に差動トランスを設置して、その変位を蒸気加減弁３２の開度として取得したが、これに限定されない。他の箇所に差動トランスを設けてもよく、アームＣ２に差動トランスを設置して、その変位を蒸気加減弁３２の開度として取得する構成としてもよい。
【００６１】
（２）第１設定値、第２設定値、第１所定時間、第２所定時間は上記実施形態の値に限定されない。発電プラントの通常運転時に計測される第１、第２偏差のデータから、任意に設定可能である。
【００６２】
（３）上記実施形態では、発電プラントとして原子力発電プラントＳを例示したが、これに限定されない。例えば、火力発電プラントのタービン駆動ポンプに付設された蒸気加減弁の監視に適用してもよい。
【００６３】
（４）上記実施形態では、蒸気加減弁３２の開度（変位）及び油圧シリンダ３９の変位を差動トランスによって取得する構成としたが、これに限定されない。例えば、リニアエンコーダなどで各変位を取得する構成としてもよい。
【００６４】
（５）上記実施形態では、制御装置３７にて第１偏差がトリップ設定値に達するかを判定し（条件１）、制御装置８１にて、原子炉水位が設定された水位レベルの範囲内にあるか判定した（条件２）。そして、条件１及び条件２に基づいて、制御装置８０にて給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える構成とした。上記構成に限定されず、例えば、一台の制御装置にて、条件１及び条件２の判定を行い、その判定結果に基づいて、給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１６ａ、１６ｂ…給水ポンプ
２０ａ、２０ｂ…タービン
３０…開閉機構
３２…蒸気加減弁
３８…サーボ弁（第１バルブ）
３９…油圧シリンダ（第１油圧アクチュエータ）
４８Ｂ…スプール弁（第２バルブ）
４８…サーボモータ（第２油圧アクチュエータ）
７０Ａ…警報装置（第１警報装置）
７０Ｂ…警報装置（第２警報装置）
Ｓ…原子力発電プラント（発電プラント）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気加減弁の開度監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火力及び原子力発電所では、蒸気発生装置によって発生させた蒸気によって発電用タービンを回転させ、発電を行っている。蒸気発生装置へ給水を行うために、タービン駆動ポンプが用いられている。タービン駆動ポンプは、蒸気発生装置で発生した蒸気の一部が供給されることで駆動され、蒸気の供給量に比例して蒸気発生装置への給水量が増減する。タービン駆動ポンプへの蒸気の供給量は、ポンプに付設された蒸気加減弁の開度によって増減される。蒸気加減弁の開度を調整することで、蒸気発生装置への給水量を増減させ、蒸気発生装置の水位を一定にしている。このような蒸気加減弁の開度調整装置としては、下記特許文献１及び２に記載の装置が提案されている。特許文献１及び２に記載の装置は、複数の油圧機器及びリンク機構を組み合わせることで構成されている。電気信号によって、油圧機器ひいてはリンク機構を動作させ、リンク機構と接続された蒸気加減弁を動作させる構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１４７２０４号公報
【特許文献２】特開昭６２−２１３６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び２の装置において、蒸気加減弁の開閉動作に異常が発生した場合は、発電プラントの運転員が、その動作異常に対して迅速に対処することが必要である。
【０００５】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、蒸気加減弁の開閉動作に異常が発生した場合に、その異常に対して、運転員が迅速に対処できる開度監視方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、発電プラントにおいて、給水ポンプを駆動させるタービンに供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁の開度監視方法であって、前記蒸気加減弁の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に第１警報装置を作動させることに特徴を有する。
【０００７】
本発明の実施態様として、以下の構成とすることが好ましい。
前記蒸気加減弁の開閉をさせる開閉機構が、電気信号によって開閉する第１バルブと、前記第１バルブが開くことで供給される作動油によって動作する第１油圧アクチュエータと、前記第１油圧アクチュエータの動作によって開閉される第２バルブと、前記第２バルブが開くことで供給される作動油によって動作し、前記蒸気加減弁を開閉させる第２油圧アクチュエータと、から構成される電気油圧制御式のものにおいて前記第１油圧アクチュエータの変位と目標変位との第２偏差が第２設定値以上となったことを条件に第２警報装置を作動させることを特徴とする。このような構成としておけば、第２警報装置が作動した場合は第１油圧アクチュエータに異常が発生したと推測できる。このため、運転員は異常個所の特定が容易にでき、より迅速な対応ができる。
【０００８】
前記第１偏差が、予め設定された第１所定時間継続して、前記第１設定値以上となったことを条件に前記第１警報装置を作動させ、前記第２偏差が、予め設定された第２所定時間継続して、前記第２設定値以上となったことを条件に前記第２警報装置を作動させることを特徴とする。このようにしておけば、第１偏差及び第２偏差が各所定時間継続して、各設定値以上となった場合にのみ、対応する各警報装置が作動する。このため、例えば、発電プラントの出力上昇時に起こる両油圧アクチュエータの動力伝達の遅れなどによって第１及び第２偏差が瞬間的に増大した場合に、各警報装置が作動することを防止できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１警報装置の作動により、蒸気加減弁の動作に異常が発生したことを確認できる。これにより運転員は、その動作異常に対して迅速な対応をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】原子力発電プラントの系統図
【図２】蒸気加減弁の開閉機構を示す図
【図３】スピードリレー固着時のリンク機構の動作を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図３によって説明する。
（１）全体構成
図１は、原子力発電プラントの系統図である。本実施形態の原子力発電プラントＳ（以下、発電プラントＳ）は、原子炉１１、発電タービン１２、復水器１３、給水ポンプ１６、１７を配管を介して順に接続することで構成されている。
【００１２】
原子炉１１は、原子炉圧力容器１１Ｃ内に燃料集合体１１Ａと制御棒１１Ｂを備えてなる。燃料集合体１１Ａは複数本の燃料棒を配列することで構成されている。燃料棒には核分裂性物質を含む燃料が封入されており、この燃料が核分裂する際の熱によって、原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水を沸騰させ、蒸気を発生させる構成となっている（沸騰水形軽水炉：ＢＷＲ）。
【００１３】
制御棒１１Ｂは、核分裂時に発生する中性子を吸収するもので、例えば４体一組の燃料集合体１１Ａ間に出し入れ自在に収容される。これにより、燃料集合体１１Ａに対して制御棒１１Ｂを出し入れすることで、炉内の中性子数を調整し原子炉１１の出力を調整している。
【００１４】
また、原子炉圧力容器１１Ｃには再循環ポンプ１４が付設されている。再循環ポンプ１４は原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水（冷却材）を循環させることで、沸騰によって軽水内に発生する蒸気泡の量を調整する機能を担っている。具体的に説明すると、再循環ポンプ１４による循環量が増加すると蒸気泡の量が減少する（軽水の密度が上昇）。原子炉圧力容器１１Ｃ内の軽水は減速材の役割を果たすため、蒸気泡の量が減少する結果、減速される中性子の数が増加して原子炉１１の出力は上昇する。上記の構成により、原子炉１１から出力される蒸気量は、制御棒１１Ｂの出し入れ量及び再循環ポンプ１４の回転量によって制御される。また、原子炉１１は水位計１５を備えており、原子炉１１内の軽水の水位を計測可能となっている。
【００１５】
発電タービン１２は、原子炉１１で発生した蒸気が供給されることで回転駆動される。復水器１３はその内部を冷却水が循環する構成となっており、発電タービン１２から排気された蒸気を凝縮して復水にする機能を担っている。
【００１６】
給水ポンプ１６、１７は復水器１３で凝縮された復水を昇圧して原子炉１１に給水する機能を担っている。給水ポンプは、２系統の給水ポンプ１６及び１７から構成されており、原子炉１１の出力によって両系統の駆動を切り替えている。具体的には、電動機駆動の給水ポンプ１７ａ、１７ｂは、主に発電タービン１２の起動時に駆動され、タービン駆動の給水ポンプ１６ａ、１６ｂは、主に出力上昇時及び定格出力時に駆動される（詳しくは後述）。また、給水ポンプ１７は給水ポンプ１６の故障時に、その代替としても駆動される。
【００１７】
上記の構成により、原子力発電プラントＳはランキンサイクルを構成し、蒸気及び復水を循環させることで、連続的に蒸気を発電タービン１２を送り込み、タービン軸に連結された発電機Ｇを回転駆動させて発電を行う構成となっている。
【００１８】
タービン駆動の給水ポンプ１６ａ、１６ｂは、それぞれタービン２０ａ、２０ｂが付設されている。タービン２０ａ、２０ｂは、原子炉１１によって発生した蒸気の一部が送られることで駆動され、給水ポンプ１６ａ、１６ｂを回転駆動させる機能を担っている。
【００１９】
タービン２０ａ、２０ｂの蒸気入口側には蒸気加減弁３２及び、蒸気加減弁３２の開閉機構３０がそれぞれ設置されている。制御装置３７からの信号によって開閉機構３０を駆動させ、蒸気加減弁３２の開度を調整することでタービン２０ａ、２０ｂへの蒸気量を増減させる構成となっている。
【００２０】
（２）蒸気加減弁の開閉機構の構成
次に、本発明の開度監視方法が適用される蒸気加減弁３２の開閉機構３０について詳しく説明する。図２に示すように、開閉機構３０は、サーボ弁３８（第１バルブ）、スプール開閉装置３６、サーボモータ４８（第２油圧アクチュエータ）、モータ動力伝達機構４９を主体に構成されている。開閉機構３０は、電気信号によってサーボ弁３８を開くことで、スプール開閉装置３６及びサーボモータ４８に作動油を供給し、油圧によって、より大きい動力で蒸気加減弁３２を開閉させる機構（電気油圧制御式）となっている。
【００２１】
サーボ弁３８は、油供給源と油圧シリンダ３９との間に設けられ、制御装置３７からの制御信号（電気信号）によって開閉することで、油圧シリンダ３９のポート３９Ａ又はポート３９Ｂへの作動油の供給を切り替える機能を担っている。
【００２２】
スプール開閉装置３６は、油圧によって駆動する油圧シリンダ３９（第１油圧アクチュエータ）、パイロット弁４１、スピードリレー４２、及び、これら装置の動力を伝達するリンクＡ１〜Ａ６（図２の左右方向に延びるリンク）及びリンクＢ１〜Ｂ４（図２の上下方向に延びるリンク）から構成されており、油圧シリンダ３９の作動により後述するスプール弁４８Ｂ（第２バルブ）を開閉させる機能を担っている。
【００２３】
パイロット弁４１は油供給源と接続され、スプール４１Ｃが移動することでスピードリレー４２のポート４２Ａへの油の流入又は、ポート４２Ａからの作動油の流出を切替可能となっている。
【００２４】
スピードリレー４２は、パイロット弁４１から油が供給されることで、ピストン４２Ｄが上昇する。またピストン４２Ｄは内蔵されたスプリング４２Ｅによって下降する方向に付勢される構成となっている。
【００２５】
リンクＡ１は一端がヒンジで回転可能に固定されており、他端がリンクＢ１の下端と接続されている。また、リンクＡ１は長さ方向の略中間箇所で、油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆと接続されている。
【００２６】
リンクＡ２は一端がリンクＢ１の上端、他端がリンクＢ２の下端と接続されている。また、リンクＡ２は長さ方向における中間よりもリンクＢ２寄りの箇所で、パイロット弁４１のスプール４１Ｃから伸びるロッド４１Ｆと接続されている。リンクＡ３は長さ方向における略中間箇所で回転可能に固定されている。
【００２７】
リンクＡ３の一端はリンクＢ２の上端と接続され、他端はスピードリレー４２のロッド４２Ｆと接続されている。リンクＡ４は長さ方向の略中間箇所で回転可能に固定されている。リンクＡ４の一端はスピードリレー４２のロッド４２Ｆの上端と接続され、他端はリンクＢ３の下端と接続されている。
【００２８】
リンクＡ５は長さ方向の略中間箇所で回転可能に固定されている。リンクＡ５の一端はリンクＢ３の上端と接続され、他端はリンクＢ４の上端と接続されている。リンクＡ６の一端はリンクＢ４の下端と接続され、他端はサーボモータ４８のピストン４８Ｄから延びるロッド４８Ｆと接続されている。
【００２９】
また、リンクＡ６は、長さ方向において中間よりリンクＢ４寄りの箇所で、サーボモータ４８のスプール４８Ｃから延びるロッド４８Ｇの上端と接続されている。なお、上述した各リンク及び各ロッドの接続箇所は、それぞれヒンジによって回転可能に接続されている。
【００３０】
サーボモータ４８は、油供給源と接続されており、付設されたスプール弁４８Ｂのスプール４８Ｃが移動（スプール弁４８Ｂの開閉）することで、Ａ室４８Ａへの作動油の流入及びＡ室４８Ａからの作動油の流出を切替可能となっている。また、Ａ室４８Ａに取り付けられたピストン４８Ｄはスプリング４８Ｅによって上昇する方向に付勢されている。
【００３１】
モータ動力伝達機構４９は、アームＣ１、Ｃ２及びロッドＣ３から構成されている。アームＣ１の一端は、サーボモータ４８のロッド４８Ｆ上端と回転可能に接続されており、他端はロッドＣ３の一端に取り付けられている。ロッドＣ３は細長い円柱状をなし、ブラケット３３に対して、軸方向に回転可能に取り付けられている。ロッドＣ３の他端はアームＣ２の一端に取り付けられている。アームＣ２の一端はブラケット３４に対して回転可能に取り付けられている。アームＣ２の他端は中継部材５０を介して蒸気加減弁３２に接続されており、アームＣ２が一端を中心として回転することで蒸気加減弁３２が上下（開閉）する構成となっている。
【００３２】
油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆの上端には、差動トランス５５が取り付けられている。また、アームＣ１には中継部材５７を介して差動トランス５６が取り付けられている。両差動トランス５５、５６は可動側であるコアと、固定側である１次コイル及び２次コイル（いずれも図示せず）を主体に構成され、各コアが油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆ及び中継部材５７にそれぞれ取り付けられている。
【００３３】
これにより、１次コイルを励磁させた状態で、コアの位置が変位すると、２次コイルからは、そのコアの位置に対応した誘起電圧が発生する。このため、差動トランス５５によって油圧シリンダ３９の変位、差動トランス５６によってアームＣ１の変位を検出可能となっている。差動トランス５５、５６は、それぞれ制御装置３７と電気的に接続され、各変位に対応した信号が制御装置３７に出力される。なお、制御装置３７は、油圧シリンダ３９の２つの差動トランス５５Ａ、５５Ｂから、それぞれ出力された信号を比較して、出力の大きい信号を油圧シリンダ３９の変位として取得する。これにより、差動トランス５５Ａ、５５Ｂのうち、いずれか一方に動作不良が生じた場合であっても、油圧シリンダ３９の変位を確実に取得できる。
【００３４】
制御装置３７は、給水ポンプ１６の目標給水量から蒸気加減弁３２の目標開度を算出する。そして、蒸気加減弁３２の目標開度から油圧シリンダ３９の目標変位を算出する。制御装置３７は、サーボ弁３８に制御信号を出力して、油圧シリンダ３９が目標変位となるようにサーボ弁３８の開度を調整する。なお、制御装置３７からサーボ弁３８へ出力される制御信号は、制御装置３７にフィードバックされる構成となっており、制御信号が正しく出力されているかを監視可能となっている。
【００３５】
さて、制御装置３７には、２種類の警報装置７０Ａ、７０Ｂが電気的に接続されている。各警報装置７０Ａ、７０Ｂは例えばブザー、表示ランプから構成され、発電プラントＳの運転員に開閉機構３０の異常を伝える機能を担っている。制御装置３７は、蒸気加減弁３２の目標開度と差動トランス５６から出力されるアームＣ１の変位（蒸気加減弁３２の開度に対応）との第１偏差を算出する。
【００３６】
制御装置３７内の記憶部３７Ａには第１設定値、第１所定時間が記憶されている。そして、制御装置３７は、第１偏差が第１設定値以上となった状態が第１所定時間継続したことを条件に警報装置７０Ａへ信号を出力し、警報装置７０Ａを作動させる。なお、第１設定値及び第１所定時間は、発電プラントの通常運転時に取得された第１偏差のデータに基づいて決定される。本実施形態では、例えば、第１偏差が±２０％（第１設定値）以上となった状態が、２秒（第１所定時間）以上継続した場合に、警報装置７０Ａ（第１警報装置）を作動させるように設定されている。
【００３７】
また、記憶部３７Ａには第２設定値、第２所定時間が記憶されている。制御装置３７は、油圧シリンダ３９の目標変位と差動トランス５５から出力された油圧シリンダ３９の変位との第２偏差を算出する。そして、制御装置３７は、第２偏差が第２設定値以上となった状態が第２所定時間継続したことを条件に警報装置７０Ｂへ信号を出力し、警報装置７０Ｂ（第２警報装置）を作動させる。
【００３８】
なお、第２設定値及び第２所定時間は、第１設定値及び第１所定時間と同様に、発電プラントの通常運転時に取得された第２偏差のデータに基づいて決定される。本実施形態では、例えば、第２偏差が±１５％（第２設定値）以上となった状態が、７秒（第２所定時間）以上継続した場合に、警報装置７０Ｂ（第２警報装置）を作動させるように設定されている。
【００３９】
また、記憶部３７Ａには、トリップ設定値が記憶されている。トリップ設定値は上述した第１設定値より高い値で設定され、本実施形態では例えば、±２５％で設定されている。制御装置３７は、制御装置８０と電気的に接続されている。制御装置３７は、第１偏差とトリップ設定値とを比較することで、第１偏差がトリップ設定値に達したかを判定し、その判定結果を、制御装置８０に出力する。
【００４０】
また、制御装置８１は、原子炉１１の水位計１５及び制御装置８０と電気的に接続されている。制御装置８１に設けられた記憶部８１Ａには、予め設定された複数の水位レベルが記憶されている。制御装置８１は水位計１５から出力される原子炉水位が、設定された水位レベルの範囲内にあるかを判定し、その判定結果を、制御装置８０に出力する。
【００４１】
制御装置８０は、開閉機構３０、及び各給水ポンプ１７（１７ａ、１７ｂ）とそれぞれ電気的に接続されている。制御装置８０は、制御装置３７、８１からの出力を受け、次の条件（１）、（２）を同時に満たした場合には、給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える機能を担っている。
条件（１）第１偏差がトリップ設定値に達する（＋２５％又は−２５％になる）。
条件（２）水位計から出力される原子炉水位が、設定された水位レベルの範囲外となる。
なお、制御装置８０から、給水ポンプ１６の運転を停止させるには、制御装置８０から、開閉機構３０に指令を送ることで、蒸気加減弁３２を閉じればよい。また、制御装置８０から、制御装置３７に指令信号を送ることで、制御装置３７に蒸気加減弁３２を閉じさせる構成としてもよい。
【００４２】
（３）発電プラントの運転方法
次に発電プラントＳの運転方法について説明をする。原子炉１１を起動させるには、制御棒１１Ｂを燃料集合体１１Ａから引き抜くことで核分裂を開始させる。これにより原子炉１１内の軽水が沸騰することで発生した蒸気が発電タービン１２に送られる。これと同時に電動駆動の給水ポンプ１７ａを駆動させ、原子炉１１に給水を行う。さらに制御棒１１Ｂを引き抜いてゆくことで原子炉の出力を上昇させ、発電タービンの出力（原子炉からの蒸気量に比例）が定格発電時の２０％を超えた時点で、例えば、制御装置８０からの指令により、給水ポンプ１７ａを停止させ、代わりにタービン駆動の給水ポンプ１６ａを駆動させる。
【００４３】
そして、さらに制御棒１１Ｂを引き抜いてゆくのと同時に再循環ポンプ１４の出力を上昇させることで、原子炉１１からの蒸気量を増加させてゆく。蒸気量の増加に対応して、給水ポンプ１６ａの蒸気加減弁３２を開いてゆくことで、原子炉圧力容器への給水量を増加させる。そして出力が５０％を超えた時点で、給水ポンプ１６ａに加えて給水ポンプ１６ｂを駆動させる。これ以降は、給水ポンプ１６ａ、１６ｂの各蒸気加減弁３２の開度を開いてゆくことで、給水ポンプ１６ａ、１６ｂの給水量を増加させてゆく。
【００４４】
蒸気加減弁３２を開くには、次のようにする。まず、制御装置３７からサーボ弁３８へ制御信号が出力される。これにより油圧シリンダ３９のポート３９Ａに作動油が供給されると、油圧シリンダ３９のロッド３９Ｆは上昇し、リンクＡ２の一端（点５３）が上昇する。これによりパイロット弁４１のスプール４１Ｃが上側に持ち上げられる。すると、作動油がパイロット弁４１からスピードリレー４２に供給され、スピードリレー４２のピストン４２Ｄはスプリング４２Ｅの付勢力に抗して上昇する。なお、ピストン４２Ｄが上昇することで、リンクＡ２の点５４が下降する。このため、スプール４１Ｃが下降し、ポート４２Ａへの作動油の供給が停止される。
【００４５】
スピードリレー４２のピストン４２Ｄが上昇することで、リンクＡ４の一端（点４３）が上昇すると、他端（点４４）は下降し、リンクＡ６の一端（点４５）側が持ち上げられる。これにより、サーボモータ４８のスプール４８Ｃが持ち上げられると、作動油がＡ室４８Ａへ供給され、ロッド４８Ｆが下降する。
【００４６】
これにより、ロッド４８Ｆが下降することで、アームＣ１、ロッドＣ３、アームＣ２の順に動力が伝達され、結果、蒸気加減弁３２が持ち上げられる（開動作）。一方、サーボモータ４８が下降することにより、リンクＡ６の他端（点４７）が下降する。これによって、スプール４８Ｃが押し下げられ、Ａ室４８Ａへの作動油の供給が停止される。これにより、蒸気加減弁３２が停止して目標開度となる。なお、蒸気加減弁３２を閉じるには、制御装置３７からサーボ弁３８へ制御信号を出力し、油圧シリンダ３９のポート３９Ｂに作動油が供給してやればよい。この場合の開閉機構３０の各構成部品の動作は、上記した蒸気加減弁３２を閉じる場合と逆の動作となるため、説明を省略する。
【００４７】
制御装置３７では、目標開度を増加させることで、蒸気加減弁３２を開いてゆく。上記の動作中に制御装置３７では、蒸気加減弁３２の目標開度と実際の開度（差動トランス５６の変位）との第１偏差、及び、油圧シリンダ３９の目標開度と実際の変位（差動トランス５５の変位）との第２偏差を監視している。
【００４８】
上記のように、原子炉１１からの蒸気量を増加させると同時に給水ポンプ１６ａ、１６ｂの給水量（蒸気加減弁の開度）を増加させてゆく。これにより原子炉１１内の水位を一定範囲内に保ちつつ、発電タービン１２の出力を上げ発電量を増加させる。
【００４９】
（４）開閉機構３０に異常が発生した場合
次に、蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、開閉機構３０において異常が発生した場合の動作について説明し、本実施形態の開度監視方法を説明する。
（４−１）事例１（警報装置７０Ａだけ作動する場合）
蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、仮に、ピストン４２Ｄとシリンダ（スピードリレー４２のシリンダ）とが固着した場合は、油圧シリンダ３９を動作させても、ロッド４２Ｆの動作が規制される。このためリンクＡ３〜Ａ６、Ｂ２〜Ｂ４が動作せずアームＣ１が変位しない。このため、蒸気加減弁３２の目標開度は上昇してゆくのに対して、差動トランス５６の変位は一定のままであるから、上述した第１偏差が増加してゆく。そして、第１偏差が２０％（第１設定値）を超えた状態が２秒（第１所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ａを作動させる。なお、ピストン４２Ｄとシリンダとの固着は、例えばスピードリレー４２のピストン４２Ｄとシリンダとの摺動箇所に、摺動によって生じた磨耗粉が入り込むことなどで発生する。
【００５０】
一方、図３に示すように、ピストン４２Ｄとシリンダとが固着（スピードリレー４２の固着）した場合であっても、リンクＡ２の点５４を中心として、リンクＡ１、Ａ２、Ｂ１は、動作可能である（図３の２点鎖線）。このため、スピードリレー４２の固着に関わらず、油圧シリンダ３９は、目標変位に追従して変位する。このため、第２偏差は増加しないから、第２設定値を超えず、警報装置７０Ｂは作動しない。
【００５１】
なお、上記のような警報装置７０Ａだけが作動する事例は、スピードリレー４２の固着以外にも、例えば、リンクＡ６の固着によって、サーボモータ４８のスプール４８Ｃが正常に動作しない場合などが挙げられる。
【００５２】
（４−２）事例２（警報装置７０Ａ、警報装置７０Ｂの双方が作動する場合）
また、蒸気加減弁３２を開いてゆく途中で、油圧シリンダ３９が動作不良を起こした場合を次に説明する。この場合は油圧シリンダ３９の目標変位が増加してゆくのに対して、差動トランス５５の変位が一定のままであるから、第２偏差が増加してゆく。そして、第２偏差が１５％（第２設定値）以上となった状態が７秒（第２所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ｂを作動させる。
【００５３】
一方、油圧シリンダ３９が動作しない場合は、リンク機構３１も動作しないから、蒸気加減弁３２の目標開度の上昇に対して、差動トランス５６の変位は一定のままである。このため、第１偏差も増加してゆく。そして、第１偏差が２０％（第１設定値）以上となった状態が２秒（第１所定時間）以上継続すると、制御装置３７は警報装置７０Ａを作動させる。このように油圧シリンダ３９が動作不良を起こした場合は、警報装置７０Ａ、７０Ｂの双方が作動する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、蒸気加減弁３２の開度（本実施形態では、アームＣ１の変位に比例）と目標開度との偏差（第１偏差）が設定値以上となった場合に、警報装置７０Ａが動作することで、開閉機構３０の動作異常を運転員に知らせることができる。これにより運転員は、この動作異常に対して迅速な対応をすることができる。
【００５５】
さらに、仮に、警報装置７０Ａ、警報装置７０Ｂの双方が作動した場合は、蒸気加減弁３２の開度不良は油圧シリンダ３９の動作不良によるものと推測できる。このため運転員は、油圧シリンダ３９の動作に影響を与える箇所（サーボ弁３８、油圧シリンダ３９、パイロット弁４１、リンクＡ１〜２等）で異常が発生したと推測し、異常発生箇所の調査をすればよい。
【００５６】
また、警報装置７０Ａだけが作動した場合は、油圧シリンダ３９は正常に動作していると推測されるから、運転員は、開閉機構３０のうち、油圧シリンダ３９の動作に影響を与える箇所以外で異常が発生したと推測し、異常発生箇所の調査をすればよい。
【００５７】
以上のことから、運転員は警報装置７０Ａ、７０Ｂの作動から、異常が発生した箇所を絞り込むことができる。このため、異常個所を特定するまでの時間を短縮することができ、より迅速な対応ができる。これにより、第１偏差がトリップ設定値となる前に、異常の原因を取り除いて、給水ポンプ１６ａ、１６ｂのトリップ（緊急停止）を防ぐことも可能となる。
【００５８】
また、第１偏差及び第２偏差が各所定時間継続して、各設定値を超えた場合にのみ、対応する各警報装置を作動させる構成としてある。このため、蒸気加減弁３２の開閉機構３０の動作時において、開閉機構３０の異常に起因しない瞬間的な偏差の増加（例えば、油圧の動力伝達の遅れなどで発生する偏差）による各警報装置の作動を防止できる。このため、開閉機構３０に異常が発生した場合にのみ各警報装置７０Ａ、７０Ｂは作動し、運転員は異常発生を確実に知ることができる。
【００５９】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
（１）上記実施形態では、アームＣ１に差動トランスを設置して、その変位を蒸気加減弁３２の開度として取得したが、これに限定されない。他の箇所に差動トランスを設けてもよく、アームＣ２に差動トランスを設置して、その変位を蒸気加減弁３２の開度として取得する構成としてもよい。
【００６１】
（２）第１設定値、第２設定値、第１所定時間、第２所定時間は上記実施形態の値に限定されない。発電プラントの通常運転時に計測される第１、第２偏差のデータから、任意に設定可能である。
【００６２】
（３）上記実施形態では、発電プラントとして原子力発電プラントＳを例示したが、これに限定されない。例えば、火力発電プラントのタービン駆動ポンプに付設された蒸気加減弁の監視に適用してもよい。
【００６３】
（４）上記実施形態では、蒸気加減弁３２の開度（変位）及び油圧シリンダ３９の変位を差動トランスによって取得する構成としたが、これに限定されない。例えば、リニアエンコーダなどで各変位を取得する構成としてもよい。
【００６４】
（５）上記実施形態では、制御装置３７にて第１偏差がトリップ設定値に達するかを判定し（条件１）、制御装置８１にて、原子炉水位が設定された水位レベルの範囲内にあるか判定した（条件２）。そして、条件１及び条件２に基づいて、制御装置８０にて給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える構成とした。上記構成に限定されず、例えば、一台の制御装置にて、条件１及び条件２の判定を行い、その判定結果に基づいて、給水ポンプ１６の運転を停止させ、給水ポンプ１７の運転に切り替える構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１６ａ、１６ｂ…給水ポンプ
２０ａ、２０ｂ…タービン
３０…開閉機構
３２…蒸気加減弁
３８…サーボ弁（第１バルブ）
３９…油圧シリンダ（第１油圧アクチュエータ）
４８Ｂ…スプール弁（第２バルブ）
４８…サーボモータ（第２油圧アクチュエータ）
７０Ａ…警報装置（第１警報装置）
７０Ｂ…警報装置（第２警報装置）
Ｓ…原子力発電プラント（発電プラント）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラントにおいて、給水ポンプを駆動させるタービンに供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記蒸気加減弁の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に第１警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記蒸気加減弁の開閉をさせる開閉機構が、
電気信号によって開閉する第１バルブと、
前記第１バルブが開くことで供給される作動油によって動作する第１油圧アクチュエータと、
前記第１油圧アクチュエータの動作によって開閉される第２バルブと、
前記第２バルブが開くことで供給される作動油によって動作し、前記蒸気加減弁を開閉させる第２油圧アクチュエータと、から構成される電気油圧制御式のものにおいて、
前記第１油圧アクチュエータの変位と目標変位との第２偏差が第２設定値以上となったことを条件に第２警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記第１偏差が、予め設定された第１所定時間継続して、前記第１設定値以上となったことを条件に前記第１警報装置を作動させ、
前記第２偏差が、予め設定された第２所定時間継続して、前記第２設定値以上となったことを条件に前記第２警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【請求項１】
発電プラントにおいて、給水ポンプを駆動させるタービンに供給する蒸気量を増減させる蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記蒸気加減弁の開度と目標開度との第１偏差が第１設定値以上となったことを条件に第１警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記蒸気加減弁の開閉をさせる開閉機構が、
電気信号によって開閉する第１バルブと、
前記第１バルブが開くことで供給される作動油によって動作する第１油圧アクチュエータと、
前記第１油圧アクチュエータの動作によって開閉される第２バルブと、
前記第２バルブが開くことで供給される作動油によって動作し、前記蒸気加減弁を開閉させる第２油圧アクチュエータと、から構成される電気油圧制御式のものにおいて、
前記第１油圧アクチュエータの変位と目標変位との第２偏差が第２設定値以上となったことを条件に第２警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【請求項３】
請求項２に記載の蒸気加減弁の開度監視方法であって、
前記第１偏差が、予め設定された第１所定時間継続して、前記第１設定値以上となったことを条件に前記第１警報装置を作動させ、
前記第２偏差が、予め設定された第２所定時間継続して、前記第２設定値以上となったことを条件に前記第２警報装置を作動させることを特徴とする蒸気加減弁の開度監視方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２７０９０（Ｐ２０１１−２７０９０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７６６２２（Ｐ２００９−１７６６２２）
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２９日（２００９．７．２９）
【出願人】（０００２１３２９７）中部電力株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
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