[發明專利]冷卻系統的控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201210269381.4
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN103104453A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 今治義典;河戶希美
• 申請（專利權）人: 三菱重工業株式會社
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06;G21D3/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 岳雪蘭

技術領域

本發明涉及一種冷卻原子能發電廠的輔助設備的冷卻系統的控制方法及控制裝置。

背景技術

通常，在原子能發電廠設置有以冷卻輔助設備為目的的冷卻系統。這里所說的輔助設備是除核反應堆以外的設備，例如渦輪機或發電機等。該冷卻系統是直接或間接冷卻輔助設備的系統，并且對供給至渦輪機的軸承的潤滑油進行冷卻，或者對供給至發電機的冷卻劑進行冷卻，或者對其他輔助設備進行冷卻等。例如，在壓水反應堆、高溫氣體反應堆或高速增殖反應堆中，獨立設置有去除由核反應堆產生的熱量的一次冷卻系統、利用由一次冷卻系統回收的熱量產生蒸汽的二次冷卻系統，上述冷卻系統屬于二次冷卻系統。

如圖5所示，通常，冷卻系統150具備：由閉環構成并且使冷卻水循環的循環線路151；使冷卻水循環的泵152a、152b；熱交換器155、156，其設置于循環線路151，并且通過與冷卻水進行熱交換而冷卻被冷卻對象。因為在上述冷卻系統150中，冷卻水的需求流量大，所以相對于循環線路151彼此并聯地設置多個泵152a、152b。而且，在多個泵152a、152b的排出側下游設置有利用海水等冷卻冷卻水的冷卻水冷卻器153、流量控制閥154。流量控制閥154主要以調整冷卻水溫度為目的進行開閉控制。

在這樣的冷卻系統中，在例如停電時那樣地切斷向泵供給電源的情況下，利用緊急用電源重新開始向泵供給電源。但是，在原子能發電廠中，因為優先向一次冷卻系統供給電源，所以向輔助設備用的冷卻系統供給的電力大多無法滿足起動所有的泵所需要的所有電力。因此，僅起動多臺泵中的一臺或多臺泵，使比通常運轉時少的臺數的泵運轉。

但是，在起動比通常運轉時少的臺數的泵時，泵變成為過流量。在此，圖6表示泵的性能特性曲線。在圖6中，a表示兩臺泵并列運轉的情況下的泵的性能特性曲線，b表示運轉一臺泵的情況下的泵的性能特性曲線，S1表示通常運轉時的系統阻力，S2表示閥開度比通常運轉時大時的系統阻力。

在圖5所示的冷卻系統中，并列運轉兩臺泵的情況下的性能特性曲線是a，因為通常運轉時系統阻力為S1，所以泵的運轉點為A。這時，因為運轉點A的流量為Q1，所以每臺泵的流量為（1/2）×Q1。

電源喪失后再次開始運轉一臺泵時，表示為圖6的曲線b所示的性能特性。這時，因為系統阻力為S1，所以泵的運轉點為B1。運轉點B1的流量為Q2。通常，因為系統阻力與流量的平方成比例地增加，所以一臺運轉的泵的流量Q2大于兩臺并列運轉的每臺泵的流量（1/2）×Q1，從而可能變成為流量。

在此基礎上，在現有的控制中，因為一旦所有的泵都停止而使冷卻水溫度上升，所以將流量控制閥控制在打開側，并且增加冷卻水的循環量，從而降低冷卻水溫度。由于將流量控制閥控制在打開側，所以系統阻力降低至S2，因此運轉點變為B2，從而使泵的過流量增長。

作為防止泵的過流量的技術，在專利文獻1中記載了過流量防止回路，如果該過流量防止回路在多臺泵并列運轉中解除一臺泵，則根據解除信號限制其他泵的轉速。

另外，在專利文獻2中記載了泵過流量抑制控制裝置，該泵過流量抑制控制裝置在泵的下游側配設有過流量抑制閥，在泵的流量超過預先設定的限定值時，控制過流量抑制閥的開度。

另一方面，在泵起動時，除了泵的過流量以外，還存在起動轉矩大的問題。通常，在循環線路被充水的狀態下起動泵時，因為泵的起動轉矩大，所以使起動電流變大，該始動電流用于使驅動泵的馬達加速至額定速度。與此相對，導致在選定馬達時，需要大容量的馬達。因此，謀求以不提高起動時的電流值的方式抑制馬達的轉矩，從而進行運轉。

因此，在專利文獻3中記載了以下結構：在使多臺泵并列運轉的泵設備中，使一臺泵的排出截止閥半開而起動泵，在一定時間內起動第二臺泵。

專利文獻1：（日本）特開平5-223060號公報

專利文獻2：（日本）特開昭59-122797號公報

專利文獻3：（日本）特開2001-194489號公報

如上所述，在原子能發電廠中，在泵全部停止后，與通常運轉時相比，在減少泵的運轉臺數而起動泵的情況下，從降低系統阻力的方面以及減少泵的運轉臺數的方面存在產生泵的過流量的問題。這時，如果泵的流量超過最大可能流量點，則可能由于過流量而導致損壞泵或馬達。