JP2006170194A - Control device of compressor and gas turbine power generation plant having this - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料ガス等を圧縮する圧縮機の制御装置、空気或いは不活性ガスを圧送する圧縮機の制御装置、及び圧縮機、制御装置を有するガスタービン発電プラントに関するものである。 The present invention relates to a control device for a compressor that compresses fuel gas or the like, a control device for a compressor that pumps air or an inert gas, and a compressor and a gas turbine power plant having the control device.
従来、燃料ガス用圧縮機の吐出圧力を設定範囲内に保つようにガスタービンへの燃料ガス供給量を調節する制御手段を備えたガスタービン用燃料ガス供給装置において、上記制御手段を、上記吐出圧力を検出する圧力検出器からの信号を比例、積分演算して、この信号が設定値より低い場合にはバイパス弁の開度を小とする一方、この信号が上記設定値より高い場合には、上記開度を大とするバイパス弁操作信号を出力するPI演算部と、上記ガスタービンの回転速度を検出して、この検出速度に基づいて、ガスタービンへの燃料供給流路に設けたガスタービン調速弁の開度を調節するガスタービン調速器からの調速弁操作信号を入力信号とし、この弁開度が大である程、燃料ガス消費量を大とする燃料信号を出力する第1演算回路と、この燃料信号を入力信号とし、上記弁操作信号に加算される出力信号を、上記燃料ガス消費量が大である程、上記バイパス弁の開度を小とする弁操作信号とする第2演算回路とから形成したことを特徴とするガスタービン用燃料ガス供給装置が提案されている(例えば、特許文献1。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a gas turbine fuel gas supply apparatus having a control means for adjusting a fuel gas supply amount to a gas turbine so as to keep a discharge pressure of a fuel gas compressor within a set range, the control means includes the discharge gas The signal from the pressure detector that detects the pressure is proportionally and integrated, and when this signal is lower than the set value, the opening of the bypass valve is reduced, while when this signal is higher than the set value, , A PI calculation unit that outputs a bypass valve operation signal with a large opening, and a rotational speed of the gas turbine, and a gas provided in a fuel supply flow path to the gas turbine based on the detected speed The control valve operation signal from the gas turbine governor that adjusts the opening of the turbine speed control valve is used as an input signal, and the fuel signal that increases the fuel gas consumption is output as the valve opening increases. The first arithmetic circuit and this A second arithmetic circuit having a charge signal as an input signal and an output signal to be added to the valve operation signal as a valve operation signal for decreasing the opening degree of the bypass valve as the fuel gas consumption amount increases. A fuel gas supply device for a gas turbine characterized by being formed from is proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、圧縮機に供給される燃料ガスの圧縮状態(圧縮機吸入側温度、圧力、ガス比重又は吸入側圧力と吐出側圧力と差圧)が、燃料ガスの供給源の種類(ガス井戸、或いはガスタンク)、燃料ガス供給源に並列して接続された他のガス需要先での使用状況、季節、昼夜の気温変化により色々変化しているにも係わらず、その変化に対応できるようになっておらず、燃料ガス供給装置として応答性の悪いものであった。 However, the compression state of the fuel gas supplied to the compressor (compressor suction side temperature, pressure, gas specific gravity or suction side pressure and discharge side pressure and differential pressure) depends on the type of fuel gas supply source (gas well or Gas tanks), and other gas demands connected in parallel to the fuel gas supply source, but the situation has changed in spite of changes due to changes in the seasons, daytime and nighttime temperatures. As a fuel gas supply device, the response was poor.
本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、燃料ガス、空気等のガスの圧縮状態(圧縮機吸入側温度、圧力、ガス比重又は吸入側圧力と吐出側圧力と差圧)の変動に対して応答性の良い圧縮機の制御装置及びこれを有するガスタービン発電プラントを提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problems of such a conventional configuration, and a compressed state of a gas such as fuel gas or air (compressor suction side temperature, pressure, gas specific gravity or suction side pressure). It is an object of the present invention to provide a compressor control device having good responsiveness to fluctuations in discharge pressure and differential pressure and a gas turbine power plant having the same.
上記の問題点に対し本発明は、以下の各手段を以って課題の解決を図る。
(1)第1の手段の圧縮機の制御装置は、圧縮機を制御する圧縮機の制御装置において、前記圧縮機によりガスが供給されるヘッダタンクの圧力を設定する圧力設定器と、前記圧力設定器にて設定された供給圧力設定値と前記ヘッダタンクの圧力を検出するヘッダタンク圧力計にて計測された供給圧力計測値とを比較して圧力差に応じた圧力操作値を演算する圧力調節器と、ガスの圧縮状態を計測し計測値に応じて外部から入力された負荷指令値を増減する補正を行い補正後の負荷指令値を算出する圧縮状態補正器と、前記圧縮状態補正器にて演算された補正後の負荷指令値を入力して弁操作値を演算する指令値関数発生器と、前記指令値関数発生器にて演算された弁操作値に前記圧力操作値を補正操作値として加算し弁操作補正値を算出する開度指令加算器と、前記開度指令加算器にて演算された弁操作補正値を入力すると共に前記弁操作補正値が所定値以上であるときに前記弁操作補正値の増大に伴って増加する流量調整開度指令値を演算しこれを操作信号として前記圧縮機の流入量調整手段に出力する流量調整手段用関数発生器と、前記開度指令加算器にて演算された前記弁操作補正値を受信すると共に前記弁操作補正値が前記所定値未満であるときに、前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し前記圧縮機の吐出側と吸入側とを連結するリサイクルラインに介装されたリサイクル弁の制御信号として発生するリサイクル弁用関数発生器とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention aims to solve the problems by the following means.
(1) The compressor control device of the first means is a compressor control device for controlling a compressor, a pressure setting device for setting a pressure of a header tank supplied with gas by the compressor, and the pressure Pressure for calculating the pressure operation value according to the pressure difference by comparing the supply pressure set value set by the setter with the supply pressure measurement value measured by the header tank pressure gauge that detects the header tank pressure A controller, a compression state corrector for measuring a gas compression state, performing a correction to increase or decrease a load command value input from the outside according to the measurement value, and calculating a corrected load command value; and the compression state corrector A command value function generator that calculates the valve operation value by inputting the corrected load command value calculated in step, and corrects the pressure operation value to the valve operation value calculated by the command value function generator. Add the value as a value to calculate the valve operation correction value. An opening command adder and a valve operation correction value calculated by the opening command adder are input, and increase when the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is equal to or greater than a predetermined value. The flow rate adjustment opening command value to be calculated and output as an operation signal to the inflow amount adjustment means of the compressor, and the valve operation correction calculated by the opening degree command adder When the valve operation correction value is less than the predetermined value, a recycle valve opening command value that decreases with an increase in the valve operation correction value is calculated and a discharge side and a suction side of the compressor And a function generator for a recycle valve that is generated as a control signal for a recycle valve that is interposed in a recycle line that connects to the recycle line.
(2)第2の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられた入口ガス温度計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (2) In the compressor control apparatus of the second means, in the first means, the compressed state of the gas is measured by an inlet gas thermometer provided on the inlet side of the compressor, and the compressed state The corrector calculates the corrected load command value by increasing or decreasing the load command value based on the inlet temperature measurement value measured by the inlet gas thermometer.
(3)第3の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられたガス比重計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (3) The compressor control device of the third means is the above first means, wherein the compression state of the gas is measured by a gas hydrometer provided on the inlet side of the compressor, and the compression state correction is performed. The device is characterized in that the load command value is increased or decreased based on the measured specific gravity value of the gas measured by the gas hydrometer to calculate the corrected load command value.
(4)第4の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられた入口ガス圧力計及び出口側に設けられた出口ガス圧力計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (4) The compressor control device of the fourth means is the above-mentioned first means, wherein the compressed state of the gas is an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor and an outlet provided on the outlet side. Measured with a gas pressure gauge, the compression state corrector increases or decreases the load command value based on the inlet pressure measurement value measured with the inlet gas pressure gauge, and is measured with the inlet gas pressure gauge. The corrected load command value is calculated based on a pressure ratio between the measured inlet pressure value and the measured gas outlet pressure value measured by the outlet gas pressure gauge.
(5)第5の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられた入口ガス温度計及びガス比重計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減すると共に、前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (5) In the compressor control apparatus of the fifth means, in the first means, the compression state of the gas is measured by an inlet gas thermometer and a gas hydrometer provided on the inlet side of the compressor. The compression state corrector increases or decreases the load command value based on the inlet temperature measured value measured by the inlet gas thermometer, and based on the gas specific gravity measured value measured by the gas hydrometer. The corrected load command value is calculated by increasing / decreasing.
(6)第6の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられた入口ガス温度計及び入口ガス圧力計にて計測されると共に出口側に設けられた出口ガス圧力計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減し、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (6) The compressor control device of the sixth means is the above first means, wherein the compression state of the gas is measured by an inlet gas thermometer and an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor. Is measured with an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side, the compression state corrector increases or decreases the load command value based on the inlet temperature measured value measured by the inlet gas thermometer, Based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge, the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge and the gas outlet pressure measurement value measured by the outlet gas pressure gauge The corrected load command value is calculated by increasing or decreasing based on the pressure ratio.
(7)第7の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられたガス比重計及び入口ガス圧力計にて計測されると共に出口側に設けられた出口ガス圧力計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減し、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (7) In the compressor control apparatus of the seventh means, in the first means, the compression state of the gas is measured by a gas hydrometer and an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor. Measured at an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side, the compression state corrector increases or decreases the load command value based on a measured specific gravity value of the gas measured by the gas hydrometer, Based on the inlet pressure measurement value measured with the inlet gas pressure gauge, the inlet pressure measurement value measured with the inlet gas pressure gauge and the outlet pressure measurement value of the gas measured with the outlet gas pressure gauge, The corrected load command value is calculated by increasing / decreasing based on the pressure ratio.
(8)第8の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1の手段において、前記ガスの圧縮状態は前記圧縮機の入口側に設けられた入口ガス温度計、入口ガス圧力計及びガス比重計にて計測されると共に出口側に設けられた出口ガス圧力計にて計測され、前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減し、前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減し、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする。 (8) The compressor control apparatus according to the eighth means is the above first means, wherein the compression state of the gas is an inlet gas thermometer, inlet gas pressure gauge and gas specific gravity provided on the inlet side of the compressor. Measured by an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side, and the compression state corrector converts the load command value to an inlet temperature measured value measured by the inlet gas thermometer. It increases or decreases based on the specific gravity measurement value of the gas measured by the gas hydrometer, and increases or decreases based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge. The corrected load command value is calculated based on a pressure ratio between the measured inlet pressure measurement value and the outlet gas measurement value of the gas measured by the outlet gas pressure gauge. .
(9)第9の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1乃至8のいずれかの手段において、前記圧力調節器から入力された前記圧力操作値と前記ヘッダタンクの下流側に設けられたタンク出口側ライン流量計にて計測されたタンク出口側流量計測値とを加算して圧力操作補正値を出力する加算器と、前記圧力操作補正値とヘッダタンク供給ライン流量計にて計測されたタンク供給流量計測値との差に応じて前記補正操作値を演算する流量調節器とを備え、前記開度指令加算器は、前記指令値関数発生器にて演算された前記弁操作値と前記流量調節器から入力された前記補正操作値とを加算し前記弁操作補正値を算出するものであることを特徴とする。 (9) A compressor control device according to a ninth means is provided on the downstream side of the pressure operation value inputted from the pressure regulator and the header tank in any one of the first to eighth means. An adder that outputs the pressure operation correction value by adding the tank outlet side flow rate measurement value measured by the tank outlet side line flow meter, and the pressure operation correction value and the header tank supply line flow meter. A flow rate controller for calculating the correction operation value according to a difference from a tank supply flow rate measurement value, and the opening degree command adder and the valve operation value calculated by the command value function generator The valve operation correction value is calculated by adding the correction operation value input from the flow controller.
(10)第10の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1乃至9のいずれかの手段において、前記流入量調整手段は、前記圧縮機の入口に設けられる入口ガイドベーンであることを特徴とする。 (10) In the compressor control device of the tenth means, in any one of the first to ninth means, the inflow amount adjusting means is an inlet guide vane provided at an inlet of the compressor. And
(11)第11の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1乃至9のいずれかの手段において、前記流入量調整手段は、前記圧縮機を回転させる原動機の回転数制御器であることを特徴とする。 (11) In the compressor control apparatus of the eleventh means, in any one of the first to ninth means, the inflow amount adjusting means is a motor speed controller for rotating the compressor. Features.
(12)第12の手段の圧縮機の制御装置は、上記第1乃至11のいずれかの手段において、前記ヘッダタンクの出口側はガスタービンに接続されると共に、前記ガスは前記ガスタービンへの燃焼ガスであることを特徴とする。 (12) In the compressor control device of the twelfth means, in any one of the first to eleventh means, an outlet side of the header tank is connected to a gas turbine, and the gas is supplied to the gas turbine. It is a combustion gas.
(13)第13の手段のガスタービン発電プラントは、燃料ガス供給源に接続された燃料ガス供給ラインと、前記燃料ガス供給ラインに接続された圧縮機吸入ラインと、前記圧縮機吸入ラインに介装された入口ガイドベーンと、前記圧縮機吸入ラインに入口側が接続された圧縮機と、前記圧縮機を駆動する原動機と、前記圧縮機の出口側に接続された圧縮機吐出ラインと、前記圧縮機吐出ラインと前記燃料ガス供給ラインとを接続するリサイクルラインと、前記リサイクルラインに介装されたリサイクル弁と、前記圧縮機吐出ラインに接続されたヘッダタンク供給ラインと、前記ヘッダタンク供給ラインに入口側が接続されたヘッダタンクと、前記ヘッダタンクの出口側に接続されたタンク出口側ラインと、前記タンク出口側ラインに接続され発電機を駆動するガスタービンと、上記第12に記載の圧縮機の制御装置とを備えたことを特徴とする。 (13) A gas turbine power plant as a thirteenth means includes a fuel gas supply line connected to a fuel gas supply source, a compressor suction line connected to the fuel gas supply line, and a compressor suction line. An installed inlet guide vane, a compressor having an inlet side connected to the compressor suction line, a prime mover driving the compressor, a compressor discharge line connected to an outlet side of the compressor, and the compression A recycle line connecting the compressor discharge line and the fuel gas supply line, a recycle valve interposed in the recycle line, a header tank supply line connected to the compressor discharge line, and the header tank supply line Connected to the header tank connected to the inlet side, the tank outlet side line connected to the outlet side of the header tank, and the tank outlet side line A gas turbine driving a generator, characterized by comprising a control device of a compressor according to the twelfth.
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の(1)〜(13)に記載の各手段を採用しており、外部から入力された負荷指令値にガスの圧縮状態(圧縮機吸入側温度、圧力、ガス比重又は吸入側圧力と吐出側圧力と差圧の少なくともいずれか1つ)を計測し計測値に応じて前記負荷指令値を増減する補正を行うようにしたので、ガスの圧縮状態の変動に対する制御性を改善することができる。 The invention according to each claim described in the claims employs the respective means described in the above (1) to (13), and the gas compression state (compression) is applied to the load command value input from the outside. Since the machine suction side temperature, pressure, gas specific gravity or at least one of suction side pressure, discharge side pressure and differential pressure) is measured, the load command value is increased or decreased according to the measured value. Controllability to fluctuations in the compressed state of the gas can be improved.
以下、本発明の各実施の形態を図1〜図18に基づいて説明する。
なお、以下に、ガスタービン発電プラントに適用される圧縮機の制御装置の例を示すが、これに限定されるものではなく、各実施例に係る圧縮機の制御装置は、都市ガス供給配管網に都市ガスを圧送する圧縮機の制御装置、プロパンガス、天然ガス生産地から天然ガスを輸送するためのパイプラインの途中に介装される圧縮機の制御装置、ボイラ、石炭ガス化炉に燃焼用空気を圧送する圧縮機の制御装置、或いは不活性ガスを圧送する圧縮機の制御装置等にも適用可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
In addition, although the example of the control apparatus of the compressor applied to a gas turbine power plant is shown below, it is not limited to this, The control apparatus of the compressor which concerns on each Example is a city gas supply piping network Compressor for pumping city gas, propane gas, compressor controller installed in the middle of pipeline for transporting natural gas from natural gas production area, boiler, burning in coal gasifier The present invention can also be applied to a compressor control device that pumps air for use, or a compressor control device that pumps an inert gas.
図1〜図14は、本発明の第1の実施の形態を示すものであり、図1は、本発明の第1の実施の形態に係る燃料ガス圧縮供給ライン及び圧縮機の制御装置のブロック図、図2は、図1の変形例を示すブロック図である。
図3は、図1の圧縮状態補正器の詳細ブロック図であり、(a)は、圧縮状態補正器の第一の例を示す制御ブロック図、(b)は、第二の例を示す制御ブロック図である。
図4は、図3の温度関数発生器における入口温度計測値と入口温度補正係数との関係を例示したグラフ、図5は、図3の圧力関数発生器における入口圧力計測値と入口圧力補正係数との関係を例示したグラフ、図6は、図3の圧力比関数発生器における圧力比率と圧力比補正係数との関係を例示したグラフ、図7は、図3のガス比重関数発生器における比重計測値と比重補正係数との関係を例示したグラフである。
1 to 14 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a block diagram of a fuel gas compression supply line and a compressor control apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a modification of FIG.
3 is a detailed block diagram of the compression state corrector of FIG. 1, (a) is a control block diagram showing a first example of the compression state corrector, and (b) is a control showing a second example. It is a block diagram.
4 is a graph illustrating the relationship between the inlet temperature measurement value and the inlet temperature correction coefficient in the temperature function generator of FIG. 3, and FIG. 5 is the inlet pressure measurement value and the inlet pressure correction coefficient in the pressure function generator of FIG. 6 is a graph illustrating the relationship between the pressure ratio and the pressure ratio correction coefficient in the pressure ratio function generator in FIG. 3, and FIG. 7 is the specific gravity in the gas specific gravity function generator in FIG. It is the graph which illustrated the relationship between a measured value and specific gravity correction coefficient.
図8は、図1の流量調整手段用関数発生器における入口圧力計測値により流量調整開度指令値を変化させる場合の弁操作補正値と流量調整開度指令値との関係を例示したグラフである。
図9は、図1の指令値関数発生器における補正後の負荷指令値と供給圧力設定値との関係を弁操作値をパラメータとして例示した特性図、図10は、図1の指令値関数発生器における補正後の負荷指令値と弁操作値との関係を例示したグラフである。
図11は、図1の流量調整手段用関数発生器における弁操作補正値と流量調整開度指令値との関数を例示したグラフ、図12は、図1のリサイクル弁用関数発生器における弁操作補正値とリサイクル弁開度指令値との関数を例示したグラフ、図13は、図1の吐出流量制御設定値関数発生器における流量調整開度指令値と吐出流量設定値との関数を例示したグラフである。
図14は、図1の吐出流量制御設定値関数発生器におけるアンチサージ制御ラインにおけるIGV開度と流量設定値との関係を示す図である。
FIG. 8 is a graph illustrating the relationship between the valve operation correction value and the flow rate adjustment opening command value when the flow rate adjustment opening command value is changed by the measured inlet pressure in the function generator for flow rate adjusting means in FIG. is there.
9 is a characteristic diagram illustrating the relationship between the corrected load command value and the supply pressure set value in the command value function generator of FIG. 1 using the valve operation value as a parameter, and FIG. 10 is the command value function generation of FIG. It is the graph which illustrated the relationship between the load command value after correction | amendment in a vessel, and valve operation value.
FIG. 11 is a graph illustrating a function of the valve operation correction value and the flow adjustment opening command value in the flow rate adjusting means function generator of FIG. 1, and FIG. 12 is a valve operation in the recycle valve function generator of FIG. FIG. 13 illustrates a function of the flow rate adjustment opening command value and the discharge flow rate setting value in the discharge flow rate control set value function generator of FIG. 1. It is a graph.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the IGV opening and the flow rate set value in the antisurge control line in the discharge flow rate control set value function generator of FIG.
図1に図示のように、燃料ガス供給源5には、燃料ガス供給ライン(配管)6、燃料ガスの流入を調整する流入量調整手段としての入口ガイドベーン(inlet guide vane、又は入口案内翼。以下、「IGV」と称する。)13及び圧縮機吸入ライン(配管)7を介して、圧縮機1の吸入口が接続されている。
この圧縮機1の回転軸は、図示略のクラッチ等を介して蒸気タービン、電動モータ等の原動機(モータ)2に連結されている。
なお、燃料ガス供給源5から供給される燃料ガスの諸条件(流体温度、入口流体圧力、流体比重等)は、燃料ガス供給源5の種類(ガス井戸、或いはガスタンク)、燃料ガス供給源5に並列して接続されている他のガス需要先での使用状況、季節、昼夜の気温変化により、色々変化する。
As shown in FIG. 1, the fuel gas supply source 5 includes a fuel gas supply line (pipe) 6, an inlet guide vane or inlet guide vane as an inflow adjusting means for adjusting the inflow of fuel gas. (Hereinafter referred to as “IGV”) 13 and the compressor suction line (pipe) 7 are connected to the suction port of the
The rotary shaft of the
The various conditions (fluid temperature, inlet fluid pressure, fluid specific gravity, etc.) of the fuel gas supplied from the fuel gas supply source 5 are the types of the fuel gas supply source 5 (gas well or gas tank), the fuel gas supply source 5 It changes in various ways depending on usage conditions, seasons, and day and night temperature changes at other gas demanding destinations connected in parallel.
また、流入量調整手段としてのIGV13は、これに限定されるものではなく、その他の形式の流入量調整弁でも良い。
更には、図2に図示のように、流入量調整手段(IGV13、或いはその他の流入量調整弁)は、圧縮機1の吸入口の直前に或いは圧縮機1と一体的に設けても良い。
この場合、後述する入口ガス温度計20、入口ガス圧力計21及びガス比重計22は、IGV13等の流入量調整手段の上流側の圧縮機吸入ライン7に取り付けられる。
Further, the
Furthermore, as shown in FIG. 2, the inflow amount adjusting means (
In this case, an
図1、図2に図示のように、圧縮機1の吐出口は、圧縮機吐出ライン(配管)8、逆止弁15、遮断弁16、ヘッダタンク供給ライン(配管)10を介して、ヘッダタンク12の入口に接続されている。
ヘッダタンク12の出口は、タンク出口側(ガスタービン供給)ライン(配管)11を介して、ガスタービン3に接続されている。
ガスタービン3の回転軸は、図示略のクラッチ等を介して発電機4に連結されている。
なお、ガスタービン3のガス入り口には、要求される負荷(発電機の発電量)に応じて燃料ガスの導入量を調整する図示略のガバナ(流量調整弁)が配設されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the discharge port of the
The outlet of the
The rotating shaft of the
A gas governor (flow rate adjusting valve) (not shown) that adjusts the amount of fuel gas introduced in accordance with the required load (the amount of power generated by the generator) is disposed at the gas inlet of the
そして、圧縮機吐出ライン8と燃料ガス供給ライン6とは、リサイクル弁(或いは、戻り弁、又はRCV(Recycle Valve)という)14が介在されたリサイクルライン(或いは、戻り配管、バイパス配管ともいう)9により接続されている。
なお、リサイクルライン9内を流れる燃料ガスは、圧縮機1により圧縮されて高温となっている。
そして、リサイクルライン9には図示略のクーラーが介装されているものの、燃料ガスの流量が急激に変化した場合等には、充分に冷却できず、これも圧縮機吸入ライン7内を流れる燃焼ガスの温度上昇の一因となる。
The
The fuel gas flowing in the
The
なお、リサイクル弁14は、アンチサージ制御機能も持っており、圧縮機1がサージング状態に入ったときに、速やかにその状態から抜け出すために開いて吐出圧力を低下させる機能を有している。
このために、リサイクル弁14は、IGV13に比べて応答性、制御精度に優れたものが使用される。
The
For this reason, the
上述の構成において、燃料ガス供給源5から供給された燃料ガスは、燃料ガス供給ライン6、IGV13及び圧縮機吸入ライン7を介して、圧縮機1により吸引され圧縮される。
圧縮機1によって圧縮された燃料ガスは、圧縮機吐出ライン8、逆止弁15、遮断弁16及びヘッダタンク供給ライン10を介してヘッダタンク12に貯蔵される。
このヘッダタンク12は、燃料ガスの急激な圧力、流量等の変動を緩和する機能を有する。
そして、ヘッダタンク12内の燃料ガスは、タンク出口側ライン11を介して発電機4を駆動するガスタービン3に供給され、ここで燃焼される。
In the above-described configuration, the fuel gas supplied from the fuel gas supply source 5 is sucked and compressed by the
The fuel gas compressed by the
The
And the fuel gas in the
更に、圧縮機吸入ライン7には、圧縮機1に供給される燃料ガスの温度を計測し入口温度計測値PV5を出力する入口ガス温度計20、圧力を計測し入口圧力計測値PV6を出力する入口ガス圧力計21、及び比重を計測し比重計測値PV7を出力するガス比重計22が取り付けられている。
圧縮機吐出ライン8には、圧縮機1から吐出される燃料ガスの圧力を計測し出口圧力計測値PV8を出力するする出口ガス圧力計23、及び流量を計測し吐出流量計測値PV2を出力する出口ガス流量計24が取り付けられている。
Further, an
The
また、ヘッダタンク供給ライン10には、ヘッダタンク12に供給される燃料ガスの供給量を計測しタンク供給流量計測値PV4を出力するヘッダタンク供給ライン流量計25が取り付けられている。
ヘッダタンク12、或いはヘッダタンク供給ライン10のヘッダタンク12近傍には、ヘッダタンク12内の燃料ガスの圧力を検出しタービン等の需要先への供給圧力計測値PV1を出力するヘッダタンク圧力計26が取り付けられている。
タンク出口側ライン11には、ガスタービン3へ供給される燃料ガスの流量を計測しタンク出口側(ガスタービン供給)流量計測値PV3を出力するタンク出口側(ガスタービン供給)ライン流量計27が取り付けられている。
The header
In the vicinity of the
The tank
ガスタービン3の運転時には、上述の入口ガス温度計20、入口ガス圧力計21、ガス比重計22、出口ガス圧力計23、出口ガス流量計24、ヘッダタンク供給ライン流量計25、ヘッダタンク圧力計26、タンク出口側ライン流量計27での計測値は、信号電線を介して圧縮機の制御装置30に出力される。
一方、圧縮機の制御装置30の圧縮状態補正器31には、ガスタービン制御監視装置50或いは中央制御監視装置から、ガスタービン3に必要な燃料ガスへの吐出流量である負荷指令値SV0が入力される。
During operation of the
On the other hand, a load command value SV0, which is a discharge flow rate to the fuel gas required for the
なお、上述の各計測機器、或いは各操作盤から出力される各計測値、或いは出力信号は、言うまでもなく一般に用いられている所定の電気信号に変換されたものである。
更に、圧縮機の制御装置30は、ガスタービン制御監視装置50と一体或いは別個のコンピュータの形態をなしており、圧縮機の制御装置30内の各関数発生器、演算器等は、それを実行するプログラム、シーケンスブロック、或いはメモリの形態をなしているが、これに限定されるものではなく、個々の電気回路により構成するようにしても良い。
Needless to say, each measurement value or output signal output from each measurement device or each operation panel described above is converted into a commonly used predetermined electrical signal.
Further, the
先ず、図3に基づき圧縮機の制御装置30の圧縮状態補正器31における演算内容につき説明する。
First, the calculation contents in the
運転時において、負荷指令値SV0が同じであっても、燃料ガスの圧縮状態(流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等)によって、ガスタービン3への燃料ガス供給量は大きく変動する。
そこで、この入力された負荷指令値SV0は、圧縮機の制御装置30内の圧縮状態補正器31において次のような補正が行われ、圧縮状態が変化してもガスタービン3の燃焼が変動しないようにする。
During operation, even if the load command value SV0 is the same, the amount of fuel gas supplied to the
Therefore, the input load command value SV0 is corrected in the
即ち、圧縮状態補正器31は、燃料ガスの圧縮状態(流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等)に応じて、負荷指令値SV0を増減する補正を行う。
圧縮状態補正器31では、図3(a)に図示のように、圧縮機吸入ライン7に配設された入口ガス温度計20から、燃料ガスの入口温度計測値PV5が温度関数発生器51に入力される。
そして、温度関数発生器51は、図4に図示のような関数により、入口温度計測値PV5が高くなるに従い高くなるような入口温度補正係数R1を演算し、乗算器56aに出力する。
なお、温度関数発生器51での変換関数は、図4に図示のように、例えば、入口温度計測値PV5が予め設定された所定(基準)温度(例えば、摂氏15℃、即ち絶対温度288°)の時、入口温度補正係数R1が1.0である点を基準として、絶対温度にほぼ比例して入口温度補正係数R1が増加する変換関数である。
That is, the
In the
Then, the
As shown in FIG. 4, the conversion function in the
圧縮機吸入ライン7に配設された入口ガス圧力計21からは、燃料ガスの入口圧力計測値PV6が圧力関数発生器52に入力される。
そして、圧力関数発生器52は、図5に図示のような関数により、入口圧力計測値PV6に比例して低くなるような入口圧力補正係数R2を演算し、乗算器56aに出力する。
なお、圧力関数発生器52での変換関数は、図5に図示のように、例えば、入口圧力計測値PV6が予め設定された所定(基準)圧力(例えば、22BarG)の時、入口圧力補正係数R2が1.0である点を基準として、減少し、入口圧力計測値PV6が40BarGの時、入口圧力補正係数R2が0.66に減少するような変換関数である。
From the inlet
Then, the
As shown in FIG. 5, the conversion function in the
上述の入口圧力計測値PV6は、除算器53にも入力される。
更に、除算器53には、圧縮機吐出ライン8に配設された出口ガス圧力計23から、燃料ガスの出口圧力計測値PV8も入力される。
除算器53は、入口圧力計測値PV6と出口圧力計測値PV8との圧力比率を演算し、圧力比関数発生器54に出力する。
そして、圧力比関数発生器54は、図6に図示のような関数により、演算された圧力比率(出口圧力計測値PV8/入口圧力計測値PV6)が低くなるに従い低くなるような圧力比補正係数R3を演算し、乗算器56bに出力する。
なお、圧力比関数発生器54での変換関数は、図6に図示のように、例えば、上記の圧力比率(PV8/PV6)が予め設定された所定(基準)圧力比率(例えば、圧力比PV8/PV6=1.85)の時、圧力比補正係数R3が1.0である点を基準として、圧力比率(PV8/PV6)が、1.61、1.37、1.25に減少した時、圧力比補正係数R3が各々0.85、0.75、0.73に減少するような変換関数である。
The inlet pressure measurement value PV6 described above is also input to the
Further, the fuel gas outlet pressure measurement value PV8 is also input to the
The
Then, the pressure
As shown in FIG. 6, the conversion function in the pressure
圧縮機吸入ライン7に配設されたガス比重計22からは、燃料ガスの比重計測値PV7がガス比重関数発生器55に入力される。
そして、ガス比重関数発生器55は、図7に図示のような関数により、比重計測値PV7に比例して低くなるような比重補正係数R4を演算し、乗算器56cに出力する。
なお、ガス比重関数発生器55での変換関数は、図7に図示のように、例えば、比重計測値PV7が予め設定された所定(基準)比重(例えば、比重=0.95)の時、比重補正係数R4が1.0である点を基準として、減少し、比重計測値PV7が1.23の時、比重補正係数R4が0.8に減少するような変換関数である。
A specific gravity measurement value PV7 of the fuel gas is input to the gas specific
Then, the gas specific
As shown in FIG. 7, the conversion function in the gas specific
乗算器56aでは、上述の温度関数発生器51から入力された入口温度補正係数R1と圧力関数発生器52から入力された入口圧力補正係数R2とが乗算され、乗算結果は乗算器56bに出力される。
乗算器56bでは、乗算器56aから入力された乗算結果と圧力比関数発生器54から入力された圧力比補正係数R3とが乗算され、乗算結果は乗算器56cに出力される。
乗算器56cでは、乗算器56bから入力された乗算結果とガス比重関数発生器55から入力された比重補正係数R4とが乗算され、乗算結果は乗算器56dに出力される。
The
The
In the
そして、乗算器56dでは、ガスタービン制御監視装置50から入力された負荷指令値SV0と乗算器56cから入力された乗算結果とを乗算する。
即ち、圧縮状態補正器31では、ガスタービン制御監視装置50から入力された負荷指令値SV0に、入口温度補正係数R1、入口圧力補正係数R2、圧力比補正係数R3、比重補正係数R4が乗算、即ち補正されて、補正後の負荷指令値SV1が算出される。
この補正後の負荷指令値SV1は、指令値関数発生器32に出力される。
The
That is, in the
The corrected load command value SV1 is output to the command
なお、この負荷指令値SV0から補正後の負荷指令値SV1への補正演算形態は上述のものに限定されるものではなく、演算する順序も特に拘らない。
更には、例えば図3(b)に図示の演算形態でも良い。
即ち、各関数発生器51、52、54、55では、上述のごとく演算された各係数から1を減じ、入口温度補正負荷率R1a、入口圧力補正負荷率R2a、圧力比補正負荷率R3a、比重補正負荷率R4aを演算する。
そして、これらの各補正負荷率を、各々加算器56e、56f、56g、56hにて負荷指令値SV0に加算し、最終的に図3(a)に図示したものと同様の補正された補正後の負荷指令値SV1演算し、指令値関数発生器32に出力する。
The correction calculation form from the load command value SV0 to the corrected load command value SV1 is not limited to that described above, and the calculation order is not particularly limited.
Further, for example, the calculation form shown in FIG.
That is, in each
These corrected load factors are added to the load command value SV0 by
また、負荷指令値SV0から補正後の負荷指令値SV1への補正は、上述のごとく、入口温度計測値PV5、入口圧力計測値PV6、比重計測値PV7、入口圧力計測値PV6と出口圧力計測値PV8との圧力比率、出口圧力計測値PV8の全てに基づき行うのが好ましい。
しかしながら、全てに基づき補正を行う必要はなく、ガスタービン3燃焼の変動への各圧縮状態の影響度を考慮して、次の組み合わせで負荷指令値SV0の補正を行うようにしても良い。
Further, as described above, the correction from the load command value SV0 to the corrected load command value SV1 is performed as follows: inlet temperature measured value PV5, inlet pressure measured value PV6, specific gravity measured value PV7, inlet pressure measured value PV6 and outlet pressure measured value. It is preferable to carry out based on all of the pressure ratio with PV8 and the outlet pressure measurement value PV8.
However, it is not necessary to perform correction based on all of them, and the load command value SV0 may be corrected by the following combination in consideration of the degree of influence of each compression state on the fluctuation of combustion in the
a)入口温度計測値PV5のみに基づき、温度関数発生器51にて、入口温度補正係数R1或いは入口温度補正負荷率R1aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
b)比重計測値PV8のみに基づき、ガス比重関数発生器55にて、比重補正係数R4或いは比重補正負荷率R4aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
c)入口圧力計測値PV6と出口圧力計測値PV8との圧力比率に基づき、圧力比関数発生器54にて、圧力比補正係数R3或いは圧力比補正負荷率R3aを演算し、且つ入口圧力計測値PV6に基づき、圧力関数発生器52にて、入口圧力補正係数R2或いは入口圧力補正負荷率R2aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
d)入口温度計測値PV5に基づき、温度関数発生器51にて、入口温度補正係数R1或いは入口温度補正負荷率R1aを演算し、且つ比重計測値PV7に基づき、ガス比重関数発生器55にて、比重補正係数R4或いは比重補正負荷率R4aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
a) Based on only the inlet temperature measurement value PV5, the
b) Based on only the specific gravity measurement value PV8, the gas specific
c) Based on the pressure ratio between the inlet pressure measurement value PV6 and the outlet pressure measurement value PV8, the pressure
d) The
e)入口温度計測値PV5に基づき、温度関数発生器51にて、入口温度補正係数R1或いは入口温度補正負荷率R1aを演算し、入口圧力計測値PV6と出口圧力計測値PV8との圧力比率に基づき、圧力比関数発生器54にて、圧力比補正係数R3或いは圧力比補正負荷率R3aを演算し、且つ入口圧力計測値PV6に基づき、圧力関数発生器52にて、入口圧力補正係数R2或いは入口圧力補正負荷率R2aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
f)比重計測値PV7に基づき、ガス比重関数発生器55にて、比重補正係数R4或いは比重補正負荷率R4aを演算し、入口圧力計測値PV6と出口圧力計測値PV8との圧力比率に基づき、圧力比関数発生器54にて、圧力比補正係数R3或いは圧力比補正負荷率R3aを演算し、且つ入口圧力計測値PV6に基づき、圧力関数発生器52にて、入口圧力補正係数R2或いは入口圧力補正負荷率R2aを演算し、補正後の負荷指令値SV1を算出。
e) Based on the inlet temperature measurement value PV5, the
f) Based on the specific gravity measurement value PV7, the gas specific
このように、燃料ガスの圧縮状態(流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等)のうち、ガスタービン3の燃焼の変動への影響度の大きいものを選択して、補正を行うことにより、燃焼の変動を効果的に少なくすることが可能となる。
In this way, correction is performed by selecting a fuel gas compression state (fluid temperature, inlet fluid pressure, fluid specific gravity, outlet fluid pressure, etc.) that has a large influence on the combustion fluctuation of the
次に、図9、図10に基づき圧縮機の制御装置30の指令値関数発生器32における演算内容につき説明する。
Next, the calculation contents in the command
指令値関数発生器32では、圧縮状態補正器31から入力された補正後の負荷指令値SV1と、圧縮機の制御装置30内の圧力設定器40から入力された供給圧力設定値SV2とに基づき、図9に図示の関数にて弁操作値MV2が演算される。
即ち、図9において、圧力流量特性曲線a、b及びcは、それぞれIGV13の開度が20%、50%及び100%の場合における圧縮機1の吐出流量と吐出圧力の関係を例示したものである。
この関係によれば、燃料ガスの温度、圧力、比重等が所定の条件下において、例えば、図1に図示の圧力設定器40にて設定された供給圧力設定値SV2がP1、圧縮状態補正器31から入力された補正後の負荷指令値SV1がF1である場合、IGV13の弁操作値MV2を50%に設定することにより、圧縮機1が運転点A1で運転される。
The command
That is, in FIG. 9, the pressure flow characteristic curves a, b, and c illustrate the relationship between the discharge flow rate and the discharge pressure of the
According to this relationship, the temperature of the fuel gas, pressure, density and the like under a predetermined condition, for example, a supply pressure setting value SV2 which are set by the
そして、圧縮状態補正器31から入力された補正後の負荷指令値SV1が低下した場合には、IGV13の開度を減少させて、燃料ガスの吐出流量を上記補正後の負荷指令値SV1に見合った量まで低下させる。
しかし、IGV13は、その構造に起因して、ある開度以下での制御精度が低くなる。
このため、この第1の実施の形態においては、後述するように、IGV13による精度の良い流量制御が可能なIGV13の最小開度(この例では、開度20%)を設定して、IGV13の開度がこの最小開度よりも小さくならないようにしている。
When the corrected load command value SV1 input from the
However, the control accuracy of the
For this reason, in this first embodiment, as will be described later, the minimum opening (in this example, 20%) of the
上記最小開度を設定すると、IGV13がこの最小開度まで到達した後は、吐出流量を減少させることができない。
そこで、後述するように、IGV13が最小開度まで到達した場合には、その開度を保持させるとともに、圧縮機1から吐出される燃料ガスの一部を、リサイクル弁14を介して燃料ガス供給ライン6側に戻すようにしている。
If the minimum opening is set, the discharge flow rate cannot be reduced after the
Therefore, as will be described later, when the
即ち、要求された燃料ガスの吐出流量が例えば図9に示すF2であるとすると、IGV13によっては開度20%に基づく吐出流量F3(>F2)までしか吐出流量を減少させることができないので、リサイクル弁14を開いてF3−F2に対応する量の燃料ガスを燃料ガス供給ライン6側に戻すように、つまり、リサイクルするようにしている。
これによって、上記要求流量F2の燃料ガスがガスタービン3側に供給されることになる。
この場合、圧縮機1の運転点は、A2ではなくA3となる。
上述の図9に基づく、補正後の負荷指令値SV1と弁操作値MV2との関係は、図10に図示のような関数となる。
このようにして、指令値関数発生器32にて演算された弁操作値MV2は、開度指令加算器33に出力される。
That is, if the requested fuel gas discharge flow rate is, for example, F 2 shown in FIG. 9, the discharge flow rate may be reduced only to a discharge flow rate F 3 (> F 2 ) based on an opening of 20% depending on the
As a result, the fuel gas having the required flow rate F 2 is supplied to the
In this case, the operating point of the
The relationship between the corrected load command value SV1 and the valve operation value MV2 based on FIG. 9 is a function as shown in FIG.
In this manner, the valve operation value MV2 calculated by the command
開度指令加算器33では、指令値関数発生器32から入力された弁操作値MV2と、後述する流量調節器43から出力された補正操作値MV3とを加算して弁操作補正値MV4を求め、弁操作補正値MV4を流量調整手段用関数発生器34及びリサイクル弁用関数発生器35に出力する。
なお、開度指令加算器33によって得られる弁操作補正値MV4は、圧縮機1の定常運転中においては、ほぼフィードフォワード制御用の弁操作値MV2と同一となる。
即ち、定常運転中においては、ヘッダタンク12内の圧力である供給圧力計測値PV1は、圧力設定器40にて設定された供給圧力設定値SV2に保たれており、且つ、ヘッダタンク12へ流入する燃料ガスの量と流出する燃料ガスの量は一定(タンク出口側流量計測値PV3=タンク供給流量計測値PV4)であるため、補正操作値MV3はほぼゼロとなるためである。
In the opening
The valve operation correction value MV4 obtained by the opening
That is, during steady operation, the supply pressure measurement value PV1, which is the pressure in the
次に、開度指令加算器33に入力されるフィードフォワード制御用の補正操作値MV3につき説明する。
圧縮機1の制御装置30には、ガスタービン3へ供給される燃料ガスの供給圧力設定値SV2を設定する圧力設定器40が配設されている。
この供給圧力設定値SV2は、圧力調節器41に入力される。
Next, the correction operation value MV3 for feedforward control input to the
The
The supply pressure set value SV2 is input to the
一方、圧力調節器41には、ヘッダタンク圧力計26によって検出された供給圧力計測値PV1も入力される。
圧力調節器41では、供給圧力設定値SV2と供給圧力計測値PV1との偏差に基づきPI(比例、積分)演算処理が行われて次式により圧力操作値MV9が演算され、この圧力操作値MV9はフィードバック制御用の操作信号として加算器42に出力される。
圧力操作値MV9=K1・(SV2−PV1)+K2・∫(SV2−PV1)dt
On the other hand, the supply pressure measurement value PV <b> 1 detected by the header
In the
Pressure operation value MV9 = K 1 · (SV2−PV1) + K 2 · ∫ (SV2−PV1) dt
加算器42では、この圧力操作値MV9とタンク出口側ライン流量計27から入力されたタンク出口側流量計測値PV3(フィードフォワード制御用)とが次式のごとく加算されて、圧力操作補正値MV10として流量調節器43に出力される。
圧力操作補正値MV10=MV9+K3・PV3
流量調節器43には、ヘッダタンク供給ライン流量計25からタンク供給流量計測値PV4(フィードフォワード制御用)も入力される。
In the
Pressure operation correction value MV10 = MV9 +
A tank supply flow rate measurement value PV4 (for feedforward control) is also input to the
流量調節器43では、圧力操作補正値MV10とタンク供給流量計測値PV4との偏差に基づきPI(比例、積分)演算処理が行われて操作増減値(フィードフォワード信号用)が演算される。
即ち、最終的に、圧力調節器41加算器42及び流量調節器43においては、次式により補正操作値MV3が演算値される。
補正操作値MV3=K4・(MV10−PV4)+K5・∫(MV10−PV4)dt
なお、K1〜K5は定数である。
このように、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せによって即応性の高い圧力制御が可能となる。
In the
That is, finally, in the
Correction operation value MV3 = K 4 · (MV10- PV4) + K 5 · ∫ (MV10-PV4) dt
K 1 to K 5 are constants.
Thus, pressure control with high responsiveness is possible by a combination of feedforward control and feedback control.
上述のごとく開度指令加算器33から弁操作補正値MV4が入力された流量調整手段用関数発生器34では、図11に例示する関数に基づいて、例えば弁操作補正値MV4が0%から50%になるまでは前記最小開度(例えば、20%)を保持し、弁操作補正値MV4が50%から増大するに伴って20%から100%まで直線的に増加する流量調整開度指令値MV5が算出される。
In the flow rate adjusting means
なお、図3に図示の圧力関数発生器52による演算に替えて、図1に点線で図示のように、入口ガス圧力計21から燃料ガスの入口圧力計測値PV6を入力し、この入口圧力計測値PV6に対応して、前記IGV13の最小開度を変化させるようにしても良い。
即ち、図8に図示のように、入口圧力計測値PV6が、予め設定された所定(基準)圧力より低下すると前記最小開度を増加させ(例えば、30%)、上昇すると前記最小開度を減少させ(例えば、10%)、弁操作補正値MV4が50%から増大するに伴ってこの増減した最小開度から100%まで流量調整開度指令値MV5が直線的に増加するようにする。
Instead of the calculation by the
That is, as shown in FIG. 8, when the measured inlet pressure PV6 is lower than a predetermined (reference) pressure set in advance, the minimum opening is increased (for example, 30%). As the valve operation correction value MV4 increases from 50%, the flow rate adjustment opening command value MV5 increases linearly from the increased or decreased minimum opening to 100%.
また、図11に図示のものでは、IGV13とリサイクル弁14のスプリット点を50%に設定しているが、このスプリット点は50%に限定されない。
即ち、図11に図示の関数の傾きは、IGV13の制御ゲインをそれぞれ規定しており、このゲインを変えるために上記スプリット点を入口圧力計測値PV6に応じて変更するようにしても良い。
In the example shown in FIG. 11, the split point of the
That is, the slope of the function shown in FIG. 11 defines the control gain of the
例えば、入口圧力計測値PV6に応じてスプリット点を50%よりも大きくすれば、応答性に劣るIGV13の動作時間の短縮を図れ、また、応答性の良好なリサイクル弁14の動作安定性を向上することができる。
このようにして、上記スプリット点を、IGV13の動特性等を勘案して、それらの制御性が向上するように適宜設定することができる。
For example, if the split point is made larger than 50% according to the measured inlet pressure PV6, the operation time of the
In this way, the split points can be appropriately set so that their controllability is improved in consideration of the dynamic characteristics of the
一方、IGV13は、ベーンを操作する図示略の空気アクチェータ等の駆動機構、ベーン開度発信器、及びIGV操作器を有している。
そして、図示略のIGV操作器により、外部からの開度指令に基づき、開度指令値が弁開度発信器からの開度計測値に一致するように位置フィードバック制御が行われる。
そして、流量調整手段用関数発生器34からの流量調整開度指令値MV5は上述のIGV操作器に入力され、IGV操作器によりIGV13の開度が制御される。
On the other hand, the
Then, position feedback control is performed by an unillustrated IGV controller based on an opening command from the outside so that the opening command value matches the opening measurement value from the valve opening transmitter.
Then, the flow rate adjustment opening command value MV5 from the flow rate adjusting means
同様に開度指令加算器33から弁操作補正値MV4が入力されたリサイクル弁用関数発生器35では、図12に例示する関数に基づいて、例えば弁操作補正値MV4が0%から50%になるまではリサイクル弁14開度を100%から0%まで直線的に減少し、弁操作補正値MV4が50%以上の時にリサイクル弁14開度を0%に保持するリサイクル弁開度指令値MV8が算出される。
算出されたリサイクル弁開度指令値MV8は、高位選択器36に出力される。
Similarly, in the recycle
The calculated recycle valve opening command value MV8 is output to the
なお、上記第1の実施の形態では、図12に図示のように、リサイクル弁14のスプリット点を50%に設定しているが、このスプリット点は50%に限定されない。
即ち、入口ガス圧力計21から燃料ガスの入口圧力計測値PV6を入力し、この入口圧力計測値PV6に対応してリサイクル弁14のスプリット点を変化させるようにしても良い。
即ち、図12に図示の関数の傾きは、リサイクル弁14の制御ゲインをそれぞれ規定するので、これらのゲインを変えるために上記スプリット点を、図3に図示の圧力関数発生器52による演算に替えて、図1に点線で図示のように入口圧力計測値PV6に応じて変更しても良い。
In the first embodiment, as shown in FIG. 12, the split point of the
That is, the fuel gas inlet pressure measurement value PV6 may be input from the inlet
That is, since the slope of the function shown in FIG. 12 defines the control gain of the
例えば、スプリット点を50%よりも大きくすれば、応答性の良好なリサイクル弁14の動作安定性を向上することができる。
このようにして、上記スプリット点を、リサイクル弁14の動特性等を勘案して、それらの制御性が向上するように適宜設定することができる。
For example, if the split point is made larger than 50%, the operational stability of the
In this way, the split point can be appropriately set so that the controllability thereof is improved in consideration of the dynamic characteristics of the
次に、吐出流量制御設定値関数発生器37について説明する。
図9には、圧縮機1についてのサージラインdと、アンチサージのためのマージンを確保して設定されたサージコントロールラインeとが示されている。
このサージラインd及びサージコントロールラインeは、いずれもIGV13の開度の関数である。
Next, the discharge flow rate control set
FIG. 9 shows a surge line d for the
The surge line d and the surge control line e are both functions of the opening degree of the
吐出流量制御設定値関数発生器37では、図9に図示のサージコントロールラインeを示す関数に基づいて処理された後、上記流量調整手段用関数発生器34からの図11に例示するような関数により与えられるIGV13の流量調整開度指令値MV5に基づいて、図13に例示するような関数によりアンチサージのための吐出流量設定値MV6が演算され、流量調節器38に出力される。
なお、吐出流量制御設定値関数発生器37での変換関数は、図13に図示のように、流量調整開度指令値MV5、或いは上述の図示略の弁開度発信器からの開度信号が20%から100%の間において、吐出流量設定値MV6がIGV開度毎の圧縮機1の性能カーブのサージラインから10%程度余裕を持ったアンチサージ制御ラインに基づく図14に図示の関数である。
In the discharge flow rate control set
As shown in FIG. 13, the conversion function in the discharge flow rate control set
流量調節器38では、吐出流量設定値MV6と出口ガス流量計24で検出された吐出流量計測値PV2との偏差に対応する吐出流量操作値MV7が演算され、上記高位選択器36に出力される。
In the
高位選択器36では、リサイクル弁用関数発生器35から入力されたリサイクル弁開度指令値MV8と、流量調節器38から入力された吐出流量操作値MV7とを比較し、それらの内の大きい方の信号を弁制御信号としてリサイクル弁14に出力する。
なお、リサイクル弁14も、IGV13と同様に、弁を操作する図示略の油圧アクチュエータ等の駆動機構、弁開度発信器、及びリサイクル弁操作器を有している。
そして、高位選択器36から入力された信号に基づき、図示略のリサイクル弁操作器により、弁開度発信器からの開度に一致するように位置フィードバック制御が行われる。
The
As with the
Based on the signal input from the
上述の構成により、リサイクル弁14には、リサイクル弁開度指令値MV8による吐出圧力制御と吐出流量操作値MV7によるアンチサージ制御のうちの高位の制御が選択的に適用されるので、これらの制御相互間での干渉も回避される。
また、IGV13だけでなく、リサイクル弁14も圧縮機1の吐出圧制御に活用されるので、全ての運転状態(負荷遮断時、通常運転時等)において良好な制御結果を得ることができる。
しかも、IGV13とリサイクル弁14がスプリットレンジで作動されるので、これらの弁による制御の干渉が回避される。
With the above-described configuration, the
In addition, since not only the
Moreover, since the
以下、この本発明の第1の実施の形態に係る燃料ガスの圧縮機の制御装置30の動作を説明する。
The operation of the
先ず、圧縮状態補正器31では、燃料ガスの圧縮状態(流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等)に応じて、負荷指令値SV0を増減する補正が行われる。
もし、検出された流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等が、全て予め設定された所定(基準)値と同じであれば、補正後の負荷指令値SV1=負荷指令値SV0となる。
また、入口温度計測値PV5=20度/基準温度=15度、入口圧力計測値PV6=28BarG/基準圧力=22BarG、比重計測値PV7=1.09/基準比重=0.95、出口圧力計測値PV8と入口圧力計測値PV6との圧力比=1.61/基準圧力比=1.85の場合、入口温度補正係数R1=1.02、入口圧力補正係数R2=0.83、圧力比補正係数R3=0.85、比重補正係数R4=0.9となる。
従って、補正後の負荷指令値SV1=0.647×負荷指令値SV0(50%)=32.38%となる。
First, the
If the detected fluid temperature, inlet fluid pressure, fluid specific gravity, outlet fluid pressure, etc. are all the same as a predetermined (reference) value set in advance, the corrected load command value SV1 = load command value SV0 Become.
Also, the inlet temperature measurement value PV5 = 20 degrees / reference temperature = 15 degrees, the inlet pressure measurement value PV6 = 28 BarG / reference pressure = 22 BarG, the specific gravity measurement value PV7 = 1.09 / reference specific gravity = 0.95, and the outlet pressure measurement value. When the pressure ratio between PV8 and the measured inlet pressure PV6 = 1.61 / reference pressure ratio = 1.85, the inlet temperature correction coefficient R1 = 1.02, the inlet pressure correction coefficient R2 = 0.83, the pressure ratio correction coefficient R3 = 0.85, and the specific gravity correction coefficient R4 = 0.9.
Therefore, the corrected load command value SV1 = 0.647 × load command value SV0 (50%) = 32.38%.
この算出された補正後の負荷指令値SV1は、指令値関数発生器32に出力される。
指令値関数発生器32では、補正後の負荷指令値SV1がF1、供給圧力設定値SV2がP1の場合、図9に図示のように弁操作値MV2=50%が算出される。
The calculated corrected load command value SV1 is output to the command
In the command
そして、補正操作値MV3=0%の場合は、弁操作補正値MV4は50%となる。
この弁操作補正値MV4に基づき、流量調整手段用関数発生器34から出力される流量調整開度指令値MV5によって、IGV13の開度は20%に設定される。
更に、弁操作補正値MV4に基づきリサイクル弁用関数発生器35から出力されるリサイクル弁開度指令値MV8によってリサイクル弁14の開度は0%に設定される。
When the correction operation value MV3 = 0%, the valve operation correction value MV4 is 50%.
Based on the valve operation correction value MV4, the opening degree of the
Further, the opening degree of the
上記IGV13及びリサイクル弁14の開度設定は、フィードフォワード制御によって実行されるので、圧縮機1の吐出圧力が速やかに設定値P1に近付けられる。
そして、最終的には、弁操作補正値MV4に基づくフィードバック制御によって上記吐出圧力が設定値P1に精度良く制定され、その結果、圧縮機1の運転点が図9に示すA1点になる。
Opening setting of the IGV13 and recycle
Finally, the discharge pressure is accurately established to the set value P 1 by feedback control based on the valve operation correction value MV4, and as a result, the operating point of the
次に、例えば、図9に図示の吐出流量F2を要求する出力指令がガスタービン制御監視装置50から圧縮機の制御装置30に入力された場合、IGV13の開度は、前記最小開度である20%に設定される。
従って、圧縮機1の流量はF3になる。
一方、吐出流量F3−F2の燃料ガスが燃料ガス供給ライン6側にリサイクルされるように、リサイクル弁14の開度が設定される。
つまり、リサイクル弁14が開かれて、IGV13を通る過剰な燃料分が前記リサイクル弁14を介して燃料ガス供給ライン6側に戻される。
この結果、ヘッダタンク供給ライン10に流れる燃料ガスの流量は、要求された吐出流量F2となる。
Then, for example, if the output command for requesting the discharge flow rate F 2 shown in FIG. 9 is input to the
Accordingly, the flow rate of the
On the other hand, the opening degree of the
That is, the
As a result, the flow rate of the fuel gas flowing into the header
この場合も、フィードフォワード制御によるIGV13及びリサイクル弁14の開度設定によって圧縮機1の吐出圧力が速やかに目標値P1に近付けられ、また、フィードバック制御によって上記吐出圧力が目標値P1に精度良く整定される。
その結果、圧縮機1の運転点はA3点になる。
Again, being close to the rapidly target value P 1 discharge pressure of the
As a result, the operating point of the
次に、発電機4の電力供給ラインの遮断器がトリップし、負荷遮断信号がガスタービン制御監視装置50から入力された場合について説明する。
なお、この場合、圧力設定器40において、供給圧力設定値SV2が図9に図示のようにP2に設定される。
負荷遮断時には、たとえば、図9に図示の吐出流量F4(ガスタービン3における燃料の燃焼が維持できる最小流量)を要求する出力指令が、ガスタービン制御監視装置50から圧縮機の制御装置30に入力される。
Next, the case where the circuit breaker of the power supply line of the generator 4 trips and a load interruption signal is input from the gas turbine
In this case, the
When the load is interrupted, for example, an output command for requesting the discharge flow rate F 4 (minimum flow rate capable of maintaining fuel combustion in the gas turbine 3) shown in FIG. 9 is sent from the gas turbine
この場合、IGV13の開度が前記最小開度である20%に設定されると、圧縮機1が前記サージラインdを越えたサージ域で運転されることになる。
しかし、この第1の実施の形態においては、前記したように、流量調節器38から高位選択器36に、アンチサージ制御ための吐出流量操作値MV7を示す信号が出力されるので、圧縮機1のサージ運転が回避される。
In this case, when the opening degree of the
However, in the first embodiment, as described above, since the signal indicating the discharge flow rate operation value MV7 for anti-surge control is output from the
即ち、サージ域に入るまで吐出流量が減少すると、吐出流量操作値MV7が、リサイクル弁用関数発生器35から出力されるリサイクル弁開度指令値MV8よりも大きくなる。
そこで、高位選択器36では、吐出流量操作値MV7がリサイクル弁14に対する弁制御信号として選択され、その結果、サージコントロールラインeでの運転が実行される。
That is, when the discharge flow rate decreases until entering the surge region, the discharge flow rate operation value MV7 becomes larger than the recycle valve opening command value MV8 output from the recycle
Therefore, in the
このとき、吐出圧力は、供給圧力設定値SV2=P2になるようにIGV13によって制御されることになるので、圧縮機1の最終的な運転点はA5になる。
この運転点の設定により、圧縮機1はサージングを回避した状態で運転される。
なお、上記運転点A5では、IGV13の開度が前記最少開度(20%)よりも大きくなり、また、流量F5−F4の燃料ガスがリサイクル弁14を介してリサイクルされる。
At this time, discharge pressure, it means controlled by IGV13 so that the supply pressure setpoint SV2 = P 2, the final operating point of the
By setting the operating point, the
At the operating point A 5 , the opening degree of the
上述したように、上記本発明の実施形態に係る圧縮機の制御装置によれば、圧縮状態補正器31にて、燃料ガスの圧縮状態(流体温度、入口流体圧力、流体比重、出口流体圧力等)に応じて、負荷指令値SV0を増減する補正を行うようにしたので、燃料ガス供給源5の種類(ガス井戸、或いはガスタンク)、燃料ガス供給源5に並列して接続されている他のガス需要先での使用状況、季節、昼夜の気温変化により、色々変化する燃料ガス供給源5から供給される燃料ガスの諸条件(流体温度、入口流体圧力、又は流体比重等)、又は及びリサイクルされる燃料ガス量により変化する燃焼ガスの温度変化に対応した迅速かつ精度の良い圧縮機の制御が可能となる。 As described above, according to the compressor control apparatus according to the above-described embodiment of the present invention, the compressed state of the fuel gas (fluid temperature, inlet fluid pressure, fluid specific gravity, outlet fluid pressure, etc.) ) To increase or decrease the load command value SV0, the type of the fuel gas supply source 5 (gas well or gas tank), other connected in parallel to the fuel gas supply source 5 Various conditions (fluid temperature, inlet fluid pressure, fluid specific gravity, etc.) of fuel gas supplied from the fuel gas supply source 5 which varies depending on the usage situation at the gas demand destination, the season, and the temperature change during the day and night, and recycling This makes it possible to control the compressor quickly and accurately in response to changes in the temperature of the combustion gas that changes depending on the amount of fuel gas that is produced.
また、IGV13だけでなく、リサイクル弁14も吐出圧力の制御に活用されるので、全ての運転状態(負荷遮断時、圧縮機1及びガスタービン3のトリップ時、通常運転時等)において圧縮機1の吐出圧力の変動を抑制すること、つまり、吐出圧力の制御性を向上することができる。
Further, since not only the
しかも、弁操作補正値MV4が50%以上のときに、リサイクル弁14の吐出圧力に対する指令信号をゼロにしてIGV13のみによって吐出圧力を制御し、弁操作補正値MV4が50%未満のときに、IGV13を最小開度(20%)に維持して、リサイクル弁14のみによって吐出圧力を制御するので、つまり、IGV13とリサイクル弁14がスプリットレンジで作動されるので、このIGV13とリサイクル弁14による吐出圧力制御の干渉が回避される。
Moreover, when the valve operation correction value MV4 is 50% or more, the command signal for the discharge pressure of the
また、吐出圧力の偏差をなくすフィードバック制御に加えて、ヘッダタンク12に対する燃料ガスの入出流量の偏差をなくす制御が実行されており、フィードフォワード制御とフィードバック制御の組合せによって吐出圧力が制御されるので、即応性の高い圧力制御が可能となり、そのため、ガスタービン3に急激な負荷の要求がなされた場合でも、吐出圧力の変動を抑制することができる。
更に、リサイクル弁14には、吐出圧力制御とアンチサージ制御のうちの高位の制御が選択的に適用されるので、これらの制御相互間での干渉も回避される。
In addition to the feedback control for eliminating the deviation of the discharge pressure, the control for eliminating the deviation of the flow rate of the fuel gas with respect to the
Furthermore, since the high-order control of the discharge pressure control and the anti-surge control is selectively applied to the
なお、圧縮機1の入口圧力が変化する場合には、この入口圧力に対応して前記IGV13の最小開度を変化させることにより、より精度の高い圧力制御が可能になる。
また、上記第1の実施の形態では、図11及び図12に示すように、IGV13とリサイクル弁14のスプリット点を50%に設定しているが、このスプリット点は50%に限定されない。
即ち、図11及び図12に示す関数の傾きは、それぞれIGV13及びリサイクル弁14の制御ゲインをそれぞれ規定するので、これらのゲインを変えるために上記スプリット点を変更しても良い。
例えば、スプリット点を50%よりも大きくすれば、応答性に劣るIGV13の動作時間の短縮を図れ、また、応答性の良好なリサイクル弁14の動作安定性を向上することができる。
要するに、上記スプリット点は、IGV13とリサイクル弁14の動特性等を勘案して、それらの制御性が向上するように適宜設定することができる。
When the inlet pressure of the
Further, in the first embodiment, as shown in FIGS. 11 and 12, the split point of the
That is, the slopes of the functions shown in FIGS. 11 and 12 define the control gains of the
For example, if the split point is made larger than 50%, the operation time of the
In short, the split point can be appropriately set so as to improve the controllability of the
次に、本発明の第2の実施の形態につき、図15、図16に基づき説明する。
図15は、本発明の第2の実施の形態に係る吐出流量と吐出圧力との関係を圧縮機の回転数をパラメータとして例示した特性、図16は、本発明の第2の実施の形態に係る燃料ガス圧縮供給ライン及び圧縮機の制御装置のブロック図である。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 15 shows characteristics illustrating the relationship between the discharge flow rate and the discharge pressure according to the second embodiment of the present invention with the number of revolutions of the compressor as a parameter, and FIG. 16 shows the second embodiment of the present invention. It is a block diagram of the control apparatus of the fuel gas compression supply line and compressor which concerns.
図15に図示の曲線a1、b2及びc3は、それぞれ圧縮機1の回転数を60%、80%及び100%に設定した場合の圧縮機1の吐出流量と吐出圧力の関係を例示したものである。
この図15と図9との対比から明らかなように、IGV13の開度操作に代えて圧縮機1の回転数を操作しても、吐出圧力の制御が可能である。
Curves a1, b2 and c3 shown in FIG. 15 illustrate the relationship between the discharge flow rate and the discharge pressure of the
As is apparent from the comparison between FIG. 15 and FIG. 9, the discharge pressure can be controlled by operating the rotation speed of the
図16は、圧縮機1の回転数操作によって吐出圧力を制御するように構成された本発明の第2の実施の形態を示している。
図16に図示のものは、本発明の第1の実施の形態のIGV13を削除し、図示略のIGV操作器に替えて、流入量調整手段として蒸気タービン等の原動機2の回転数制御器60を設け、更に、図示略のIGV13の弁開度発信器に替えて、圧縮機1を回転駆動する蒸気タービン等の原動機2の回転数を検出する回転計28を設けたものである。
FIG. 16 shows a second embodiment of the present invention configured to control the discharge pressure by operating the rotational speed of the
In FIG. 16, the
この本発明の第2の実施の形態においても、本発明の第1の実施の形態による効果と同様の効果を得ることができる。
なお、この本発明の第2の実施の形態においては、回転計28で検出される圧縮機1の実回転数を吐出流量制御設定値関数発生器37に入力しているが、これに代えて、本発明の第1の実施の形態と同様に、流量調整手段用関数発生器34から出力される流量調整開度指令値MV5を吐出流量制御設定値関数発生器37に入力するようにしても良い。
Also in the second embodiment of the present invention, the same effect as the effect of the first embodiment of the present invention can be obtained.
In the second embodiment of the present invention, the actual rotational speed of the
次に、本発明の第3の実施の形態につき、図17、図18に基づき説明する。
図17は、本発明の第3の実施の形態に係る燃料ガス圧縮供給ライン及び圧縮機の制御装置のブロック図、図18は、図17の変形例を示すブロック図である。
なお、図18に図示のものと図17に図示のものとは、流入量調整手段としてのIGV13と、入口ガス温度計20、入口ガス圧力計21及びガス比重計22との位置関係が異なるのみであり、その他の構成は同じである。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 17 is a block diagram of a fuel gas compression supply line and a compressor control device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a block diagram showing a modification of FIG.
18 and FIG. 17 differ only in the positional relationship between the
図17、図18に図示の本発明の第3の実施の形態においては、本発明の第1の実施の形態に対し、ヘッダタンク供給ライン流量計25、タンク出口側ライン流量計27、及び圧縮機の制御装置30内の加算器42、流量調節器43を省略し、圧力調節器41からの圧力操作値MV9を、そのまま補正操作値MV3として開度指令加算器33に入力するようにしたものである。
この第3の実施の形態によれば、ヘッダタンク12に対する燃料ガスの入出流量の偏差をなくす制御が省略されるため、本発明の第3の実施の形態に比べて若干制御精度が劣るものの、本発明の第1の実施の形態と同様(若干劣る)の制御が可能となる。
In the third embodiment of the present invention shown in FIG. 17 and FIG. 18, the header tank supply
According to the third embodiment, since the control for eliminating the deviation of the flow rate of the fuel gas into and out of the
なお、この本発明の第3の実施形態の制御装置においても、圧縮機1の回転数を操作して吐出圧力を制御する図16に示した構成を適用することができる。
In the control device according to the third embodiment of the present invention, the configuration shown in FIG. 16 in which the discharge pressure is controlled by operating the rotational speed of the
以上、本発明を、本発明の第1、2、3の実施の形態について説明したが、本発明は上記の各実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
例えば、1個のヘッダタンク12と、複数組のタンク出口側ライン11及び発電機4を駆動するガスタービン3等からなる需要先と、複数組の圧縮機1、圧縮機吸入ライン7、圧縮機吐出ライン8、リサイクル弁14が介在されたリサイクルライン9、ヘッダタンク供給ライン10、各種計測器及び圧縮機の制御装置30等からなる圧縮供給源とからなるプラントにおいても、本発明の第1、2、3の実施の形態のものと同様の圧縮機の制御装置30を採用することが可能である。
The first, second, and third embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various specific structures are possible within the scope of the present invention. It goes without saying that changes may be made.
For example, a customer including a
1 圧縮機
2 原動機
3 ガスタービン
4 発電機
5 燃料ガス供給源
6 燃料ガス供給ライン
7 圧縮機吸入ライン
8 圧縮機吐出ライン
9 リサイクルライン
10 ヘッダタンク供給ライン
11 タンク出口側ライン
12 ヘッダタンク
13 流入量調整手段としてのIGV(入口ガイドベーン)
14 リサイクル弁
15 逆止弁
16 遮断弁
20 入口ガス温度計
21 入口ガス圧力計
22 ガス比重計
23 出口ガス圧力計
24 出口ガス流量計
25 ヘッダタンク供給ライン流量計
26 ヘッダタンク圧力計
27 タンク出口側ライン流量計
28 回転計
30 圧縮機の制御装置
31 圧縮状態補正器
32 指令値関数発生器
33 開度指令加算器
34 流量調整手段用関数発生器
35 リサイクル弁用関数発生器
36 高位選択器
37 吐出流量制御設定値関数発生器
38 流量調節器
40 圧力設定器
41 圧力調節器
42 加算器
43 流量調節器
50 ガスタービン制御監視装置
51 温度関数発生器
52 圧力関数発生器
53 除算器
54 圧力比関数発生器
55 ガス比重関数発生器
56a、56b、56c、56d 乗算器
56e、56f、56g、56h 加算器
60 回転数制御器
PV1 供給圧力計測値
PV2 吐出流量計測値
PV3 タンク出口側流量計測値
PV4 タンク供給流量計測値
PV5 入口温度計測値
PV6 入口圧力計測値
PV7 比重計測値
PV8 出口圧力計測値
R1 入口温度補正係数
R1a 入口温度補正負荷率
R2 入口圧力補正係数
R2a 入口圧力補正負荷率
R3 圧力比補正係数
R3a 圧力比補正負荷率
R4 比重補正係数
R4a 比重補正負荷率
SV0 負荷指令値
SV1 補正後の負荷指令値
SV2 供給圧力設定値
MV2 弁操作値
MV3 補正操作値
MV4 弁操作補正値
MV5 流量調整開度指令値
MV6 吐出流量設定値
MV7 吐出流量操作値
MV8 リサイクル弁開度指令値
MV9 圧力操作値
MV10 圧力操作補正値
DESCRIPTION OF
14 Recycle valve 15 Check valve 16 Shut-off valve 20 Inlet gas thermometer 21 Inlet gas pressure gauge 22 Gas specific gravity meter 23 Outlet gas pressure gauge 24 Outlet gas flow meter 25 Header tank supply line flow meter 26 Header tank pressure gauge 27 Tank outlet side Line flow meter 28 Tachometer 30 Compressor control device 31 Compression state corrector 32 Command value function generator 33 Opening command adder 34 Function generator for flow rate adjustment means 35 Function generator for recycle valve 36 High-level selector 37 Discharge Flow rate control set value function generator 38 Flow rate regulator 40 Pressure setter 41 Pressure regulator 42 Adder 43 Flow rate regulator 50 Gas turbine control monitoring device 51 Temperature function generator 52 Pressure function generator 53 Divider 54 Pressure ratio function generator 55 Gas specific gravity function generator 56a, 56b, 56c, 56d Multiplier 56e, 56f , 56g, 56h Adder 60 Speed controller PV1 Supply pressure measurement PV2 Discharge flow measurement PV3 Tank outlet flow measurement PV4 Tank supply flow measurement PV5 Inlet temperature measurement PV6 Inlet pressure measurement PV7 Specific gravity measurement PV8 Exit Pressure measurement value R1 Inlet temperature correction factor R1a Inlet temperature correction load factor R2 Inlet pressure correction factor R2a Inlet pressure correction load factor R3 Pressure ratio correction factor R3a Pressure ratio correction load factor R4 Specific gravity correction factor R4a Specific gravity correction load factor SV0 Load command value SV1 Load command value after correction SV2 Supply pressure set value MV2 Valve operation value MV3 Correction operation value MV4 Valve operation correction value MV5 Flow rate adjustment opening command value MV6 Discharge flow rate setting value MV7 Discharge flow rate operation value MV8 Recycle valve opening command value MV9 Pressure Operation value MV10 Pressure operation correction value
Claims (13)
前記圧縮機によりガスが供給されるヘッダタンクの圧力を設定する圧力設定器と、
前記圧力設定器にて設定された供給圧力設定値と前記ヘッダタンクの圧力を検出するヘッダタンク圧力計にて計測された供給圧力計測値とを比較して圧力差に応じた圧力操作値を演算する圧力調節器と、
ガスの圧縮状態を計測し計測値に応じて外部から入力された負荷指令値を増減する補正を行い補正後の負荷指令値を算出する圧縮状態補正器と、
前記圧縮状態補正器にて演算された補正後の負荷指令値を入力して弁操作値を演算する指令値関数発生器と、
前記指令値関数発生器にて演算された弁操作値に前記圧力操作値を補正操作値として加算し弁操作補正値を算出する開度指令加算器と、
前記開度指令加算器にて演算された弁操作補正値を入力すると共に前記弁操作補正値が所定値以上であるときに前記弁操作補正値の増大に伴って増加する流量調整開度指令値を演算しこれを操作信号として前記圧縮機の流入量調整手段に出力する流量調整手段用関数発生器と、
前記開度指令加算器にて演算された前記弁操作補正値を受信すると共に前記弁操作補正値が前記所定値未満であるときに、前記弁操作補正値の増大に伴って減少するリサイクル弁開度指令値を演算し前記圧縮機の吐出側と吸入側とを連結するリサイクルラインに介装されたリサイクル弁の制御信号として発生するリサイクル弁用関数発生器とを備えたことを特徴とする圧縮機の制御装置。 In the compressor control device that controls the compressor,
A pressure setter for setting the pressure of a header tank to which gas is supplied by the compressor;
Comparing the supply pressure setting value set by the pressure setter with the supply pressure measurement value measured by the header tank pressure gauge that detects the header tank pressure, and calculating the pressure operation value according to the pressure difference A pressure regulator to perform,
A compression state corrector that measures the compression state of the gas, performs a correction to increase or decrease the load command value input from the outside according to the measurement value, and calculates a corrected load command value;
A command value function generator for calculating the valve operation value by inputting the corrected load command value calculated by the compression state corrector;
An opening degree command adder for adding the pressure operation value as a correction operation value to the valve operation value calculated by the command value function generator and calculating a valve operation correction value;
A flow rate adjustment opening command value that is input as the valve operation correction value calculated by the opening command adder and increases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is equal to or greater than a predetermined value. And a function generator for the flow rate adjusting means that outputs this to the inflow amount adjusting means of the compressor as an operation signal,
Recycling valve opening that receives the valve operation correction value calculated by the opening command adder and decreases as the valve operation correction value increases when the valve operation correction value is less than the predetermined value. And a recycle valve function generator for generating a recycle valve control signal interposed in a recycle line for calculating a degree command value and connecting a discharge side and a suction side of the compressor. Machine control device.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured by an inlet gas thermometer provided on the inlet side of the compressor,
The compression state corrector, the load command value,
The compressor control device according to claim 1, wherein the corrected load command value is calculated based on an inlet temperature measurement value measured by the inlet gas thermometer.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured with a gas hydrometer provided on the inlet side of the compressor,
The compression state corrector, the load command value,
2. The compressor control device according to claim 1, wherein the corrected load command value is calculated based on a gas specific gravity measurement value measured by the gas hydrometer.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured by an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor and an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side,
The compression state corrector, the load command value,
While increasing or decreasing based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge,
The load command value after correction is calculated by increasing or decreasing based on the pressure ratio between the measured value of the inlet pressure measured by the inlet gas pressure gauge and the measured value of the outlet pressure of the gas measured by the outlet gas pressure gauge. The compressor control device according to claim 1, wherein the control device is a compressor.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減すると共に、
前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured by an inlet gas thermometer and a gas hydrometer provided on the inlet side of the compressor,
The compression state corrector, the load command value,
While increasing or decreasing based on the inlet temperature measurement value measured by the inlet gas thermometer,
2. The compressor control device according to claim 1, wherein the corrected load command value is calculated based on a gas specific gravity measurement value measured by the gas hydrometer.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減し、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compression state of the gas is measured by an inlet gas thermometer and an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor and measured by an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side,
The compression state corrector, the load command value,
Increase or decrease based on the measured inlet temperature measured by the inlet gas thermometer,
While increasing or decreasing based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge,
The load command value after correction is calculated by increasing or decreasing based on the pressure ratio between the measured value of the inlet pressure measured by the inlet gas pressure gauge and the measured value of the outlet pressure of the gas measured by the outlet gas pressure gauge. The compressor control device according to claim 1, wherein the control device is a compressor.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減し、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured by a gas hydrometer and an inlet gas pressure gauge provided on the inlet side of the compressor and is measured by an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side,
The compression state corrector, the load command value,
Increase or decrease based on the specific gravity measurement value of the gas measured by the gas hydrometer,
While increasing or decreasing based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge,
The load command value after correction is calculated by increasing or decreasing based on the pressure ratio between the measured value of the inlet pressure measured by the inlet gas pressure gauge and the measured value of the outlet pressure of the gas measured by the outlet gas pressure gauge. The compressor control device according to claim 1, wherein the control device is a compressor.
前記圧縮状態補正器は、前記負荷指令値を、
前記入口ガス温度計にて計測された入口温度計測値に基づき増減し、
前記ガス比重計にて計測されたガスの比重計測値に基づき増減し、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値に基づき増減すると共に、
前記入口ガス圧力計にて計測された入口圧力計測値と出口ガス圧力計にて計測されたガスの出口圧力計測値との圧力比に基づき増減して前記補正後の負荷指令値を算出するものであることを特徴とする請求項1に記載の圧縮機の制御装置。 The compressed state of the gas is measured with an inlet gas thermometer, an inlet gas pressure gauge and a gas hydrometer provided on the inlet side of the compressor and with an outlet gas pressure gauge provided on the outlet side,
The compression state corrector, the load command value,
Increase or decrease based on the measured inlet temperature measured by the inlet gas thermometer,
Increase or decrease based on the specific gravity measurement value of the gas measured by the gas hydrometer,
While increasing or decreasing based on the inlet pressure measurement value measured by the inlet gas pressure gauge,
The load command value after correction is calculated by increasing or decreasing based on the pressure ratio between the measured value of the inlet pressure measured by the inlet gas pressure gauge and the measured value of the outlet pressure of the gas measured by the outlet gas pressure gauge. The compressor control device according to claim 1, wherein the control device is a compressor.
前記圧力操作補正値とヘッダタンク供給ライン流量計にて計測されたタンク供給流量計測値との差に応じて前記補正操作値を演算する流量調節器とを備え、
前記開度指令加算器は、前記指令値関数発生器にて演算された前記弁操作値と前記流量調節器から入力された前記補正操作値とを加算し前記弁操作補正値を算出するものであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の圧縮機の制御装置。 The pressure operation correction value is obtained by adding the pressure operation value input from the pressure regulator and the tank outlet side flow rate measured by the tank outlet side line flow meter provided on the downstream side of the header tank. An adder to output;
A flow controller for calculating the correction operation value according to a difference between the pressure operation correction value and a tank supply flow rate measurement value measured by a header tank supply line flow meter,
The opening command adder calculates the valve operation correction value by adding the valve operation value calculated by the command value function generator and the correction operation value input from the flow rate regulator. 9. The compressor control device according to claim 1, wherein the compressor control device is provided.
前記燃料ガス供給ラインに接続された圧縮機吸入ラインと、
前記圧縮機吸入ラインに介装された入口ガイドベーンと、
前記圧縮機吸入ラインに入口側が接続された圧縮機と、
前記圧縮機を駆動する原動機と、
前記圧縮機の出口側に接続された圧縮機吐出ラインと、
前記圧縮機吐出ラインと前記燃料ガス供給ラインとを接続するリサイクルラインと、
前記リサイクルラインに介装されたリサイクル弁と、
前記圧縮機吐出ラインに接続されたヘッダタンク供給ラインと、
前記ヘッダタンク供給ラインに入口側が接続されたヘッダタンクと、
前記ヘッダタンクの出口側に接続されたタンク出口側ラインと、
前記タンク出口側ラインに接続され発電機を駆動するガスタービンと、
請求項12に記載の圧縮機の制御装置とを備えたことを特徴とするガスタービン発電プラント。 A fuel gas supply line connected to a fuel gas supply source;
A compressor suction line connected to the fuel gas supply line;
An inlet guide vane interposed in the compressor suction line;
A compressor having an inlet side connected to the compressor suction line;
A prime mover driving the compressor;
A compressor discharge line connected to the outlet side of the compressor;
A recycle line connecting the compressor discharge line and the fuel gas supply line;
A recycling valve interposed in the recycling line;
A header tank supply line connected to the compressor discharge line;
A header tank whose inlet side is connected to the header tank supply line;
A tank outlet side line connected to the outlet side of the header tank;
A gas turbine connected to the tank outlet side line and driving a generator;
A gas turbine power plant comprising the compressor control device according to claim 12.
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---|---|---|---|---|
JP2013019378A (en) * | 2011-07-13 | 2013-01-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Gas turbine facility, and method for managing fuel temperature thereof |
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- 2005-11-08 JP JP2005323015A patent/JP2006170194A/en not_active Withdrawn
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