JP2011149361A - Gas turbine remote combustion regulation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービン遠隔燃焼調整システムに係り、特に、発電プラントのガスタービンの定期的又は異常発生時における保守・点検等を遠隔から行うためのガスタービン遠隔燃焼調整システムに関するものである。 The present invention relates to a gas turbine remote combustion adjustment system, and more particularly to a gas turbine remote combustion adjustment system for remotely performing maintenance / inspection and the like when a gas turbine of a power plant periodically or abnormally occurs.
一般に、発電プラントのガスタービン、特に予混合燃焼器を備えるガスタービンは、燃焼器へ送られる空気流量及び燃料流量との混合比率（以下、「燃空比」という）を調整して最も効率的に燃焼する燃空比を予め設定し、これらに応じてガスタービン延いては発電プラントを制御する制御系システムの設定値を定めて運転を行っている。このような予混合燃焼器を備えるガスタービンは、その特性から燃焼振動が生じやすく燃焼安定性の維持が困難であることに加え、フィルターの目詰まりやガスタービンを構成する圧縮機等の経年劣化により、設定された燃空比及び予混比率と実際のそれらとにずれが生じる虞がある。このため、燃焼ガスのＮＯｘが設定値よりも悪化したり、燃焼振動が生じた場合等ガスタービンに異常が発生した場合はもちろん、定期的に燃空比の調整を含む燃焼調整を行うことにより、ガスタービンの燃焼安定性の維持を図っている。例えば、特開２００２−２４３１５１号公報には、燃焼安定性を維持するために、燃焼調整を行う技術が開示されている。 In general, a gas turbine of a power plant, particularly a gas turbine having a premixed combustor, is most efficient by adjusting a mixing ratio (hereinafter referred to as “fuel-air ratio”) between an air flow rate and a fuel flow rate sent to the combustor. The fuel-air ratio for combustion is set in advance, and the set value of the control system that controls the gas turbine and the power plant is determined according to these ratios. Gas turbines equipped with such a premixed combustor are susceptible to combustion vibrations and are difficult to maintain combustion stability due to their characteristics, as well as clogging of filters and deterioration over time of compressors constituting the gas turbine. As a result, there is a possibility that a deviation occurs between the set fuel-air ratio and pre-mix ratio and the actual ratio. For this reason, not only when the NOx of the combustion gas becomes worse than the set value or when an abnormality occurs in the gas turbine, such as when combustion vibration occurs, by periodically performing combustion adjustment including adjustment of the fuel-air ratio The combustion stability of the gas turbine is maintained. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-243151 discloses a technique for performing combustion adjustment in order to maintain combustion stability.
しかしながら、このようなガスタービンの燃焼調整等の保守・点検には、ガスタービンを構成する各機器や発電プラントの各設備の様々な情報を得ることが必要であり、保守・点検作業自体も専門的であることから、熟練した調整員が、定期的に又は異常発生時に、発電プラントに出向いて燃焼調整等の保守・点検作業を行う必要があった。上述のように保守・点検作業を行う調整員には、極めて高度且つ専門的な知識と豊富な経験が要求されるため、充分な人数を確保することが困難であり、また、調整員が保守・点検のために逐一発電プラントに出向くため、保守・点検に多大な時間と費用を要してしまう。従って、特に、ガスタービンの異常発生時においては迅速な対応ができず、その間、発電プラントの運転を停止せざるを得ないため、発電プラントの稼働率の低下を招くという問題があった。 However, for maintenance and inspection such as combustion adjustment of gas turbines, it is necessary to obtain various information on each equipment constituting the gas turbine and each facility of the power plant, and maintenance and inspection work itself is also specialized. Therefore, it was necessary for a skilled coordinator to go to the power plant regularly or when maintenance or inspection work such as combustion adjustment was performed when an abnormality occurred. Coordinators who perform maintenance / inspection work as described above are required to have a very high level of specialized knowledge and abundant experience.・ Since every visit to a power plant for inspection, a lot of time and money are required for maintenance and inspection. Therefore, in particular, when an abnormality occurs in the gas turbine, a rapid response cannot be made, and during that time, the operation of the power plant must be stopped, and there is a problem in that the operating rate of the power plant is reduced.
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ガスタービンの燃焼調整を遠隔から行うことにより、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することのできるガスタービン遠隔燃焼調整システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and by remotely adjusting the combustion of the gas turbine, the combustion stability of the gas turbine is maintained at low cost and quickly, and the operating rate of the power plant is maintained. It is an object of the present invention to provide a gas turbine remote combustion adjustment system that can be used.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、ガスタービン及びガスタービンを制御する制御装置が設置されたサイトに配置され、前記ガスタービンの運転状態を監視して所定の運転状態データを収集し該運転状態データを分析して分析値を取得すると共に、前記運転状態データ及び前記分析値を蓄積する監視装置と、前記運転状態データ及び前記分析値のうち、前記ガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データ及び燃焼状態分析値を収集し、蓄積する燃焼状態監視装置と、前記燃焼状態監視装置と通信回線により接続され、前記燃焼状態データ及び前記燃焼状態分析値に基づいてガスタービンを制御するための制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力するパラメータ調整装置と、を備え、前記制御装置が、前記調整後の制御パラメータに基づいて前記ガスタービンを制御するガスタービン遠隔燃焼調整システムを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
The present invention is arranged at a site where a gas turbine and a control device for controlling the gas turbine are installed, monitors the operating state of the gas turbine, collects predetermined operating state data, and analyzes and analyzes the operating state data A monitoring device for acquiring the value and accumulating the operation state data and the analysis value, and among the operation state data and the analysis value, the combustion state data and the combustion state analysis value relating to the combustion state of the combustor of the gas turbine A combustion state monitoring device that collects and accumulates, and is connected to the combustion state monitoring device through a communication line, and adjusts control parameters for controlling the gas turbine based on the combustion state data and the combustion state analysis value, A parameter adjusting device that outputs the adjusted control parameter, and the control device is based on the adjusted control parameter. To provide a gas turbine remote combustion tuning system for controlling the gas turbine.
本発明によれば、監視装置では、圧縮機、燃焼器、タービン等ガスタービンを構成する各機器の運転状態データを、例えば各機器に設けられたセンサなどから取得し、これらの運転状態データを分析することにより、種々の分析値を算出し、この分析値と運転状態データとを蓄積する。そして、燃焼状態監視装置は、燃焼器の燃焼状態を把握するために、これらの運転状態データ及び分析値のうち、燃焼状態データ（例えば、圧力データ、振動データ等）と燃焼状態分析値（例えば、燃焼振動レベル、燃焼裕度、ＮＯｘ値等）を収集して蓄積する。さらに、燃焼状態監視装置は、通信回線を介してこれらの燃焼状態データ及び燃焼状態分析値をパラメータ調整装置に出力し、パラメータ調整装置が、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値に基づいて、例えば、燃焼器へ送られる空気流量及び燃料流量との混合比率である燃空比や、予混合部分と予混合されない部分との比率である予混合比、などの制御パラメータを調整する。調整後の制御パラメータは、再度、通信回線を介して制御装置に出力され、制御装置では、これらの調整後のパラメータに基づいてガスタービンを制御する。このように、パラメータ調整装置には、制御パラメータを調整するために必要となる燃焼状態データ及び燃焼状態分析値が通信回線を介して送信されるので、パラメータ調整装置をガスタービン及びガスタービンを制御する制御装置が設置されたサイトから離れた遠隔地に設置することができる。従って、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。 According to the present invention, the monitoring device acquires operation state data of each device constituting the gas turbine such as a compressor, a combustor, and a turbine from, for example, a sensor provided in each device, and the operation state data is acquired. By analyzing, various analysis values are calculated, and the analysis values and operation state data are accumulated. And in order to grasp | ascertain the combustion state of a combustor, a combustion state monitoring apparatus WHEREIN: Combustion state data (for example, pressure data, vibration data, etc.) and combustion state analysis values (for example, pressure data, vibration data, etc.) , Combustion vibration level, combustion margin, NOx value, etc.) are collected and accumulated. Further, the combustion state monitoring device outputs the combustion state data and the combustion state analysis value to the parameter adjustment device via the communication line, and the parameter adjustment device, for example, based on the combustion state data and the combustion state analysis value, for example, Control parameters such as a fuel / air ratio, which is a mixing ratio of the air flow rate to the combustor and a fuel flow rate, and a premixing ratio, which is a ratio of a premixed portion to a non-premixed portion, are adjusted. The adjusted control parameters are output again to the control device via the communication line, and the control device controls the gas turbine based on these adjusted parameters. As described above, since the combustion state data and the combustion state analysis value necessary for adjusting the control parameter are transmitted to the parameter adjusting device via the communication line, the parameter adjusting device controls the gas turbine and the gas turbine. It can be installed at a remote location away from the site where the control device is installed. Therefore, the combustion stability of the gas turbine can be maintained quickly and at low cost, and the operating rate of the power plant can be maintained.
上記した本発明において、前記燃焼状態分析値には、前記燃焼状態データに基づいて制御パラメータを推定した推定制御パラメータが含まれ、前記パラメータ調整装置が、前記推定制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力することが好ましい。
本発明によれば、推定制御パラメータを予め算出しておくことで、例えば、推定制御パラメータが所定の範囲内にありガスタービンの燃焼安定性を維持できると判断できる場合には、この推定制御パラメータをそのまま適用してガスタービンを制御することができる。このため、迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。
In the above-described present invention, the combustion state analysis value includes an estimated control parameter obtained by estimating a control parameter based on the combustion state data, and the parameter adjustment device adjusts the estimated control parameter to It is preferable to output control parameters.
According to the present invention, when the estimated control parameter is calculated in advance, for example, when it can be determined that the estimated control parameter is within a predetermined range and the combustion stability of the gas turbine can be maintained, the estimated control parameter Can be applied as it is to control the gas turbine. For this reason, the combustion stability of a gas turbine can be maintained quickly and the operation rate of a power plant can be maintained.
本発明において、前記燃焼状態監視装置が、前記燃焼状態データが所定値を超えた場合に前記燃焼状態データ及び前記燃焼状態分析値を出力することが好ましい。
本発明によれば、燃焼状態データの所定値を超えた場合に、燃焼器の燃焼状態に異常が発生した、又は異常が生じると予測できると判定して、このような場合に限って前記燃焼状態データ及び前記燃焼状態分析値を出力し、パラメータ調整装置が、制御パラメータを調整することとすることで、異常発生時にも迅速にガスタービンの燃焼安定性を回復させ、維持することができる。
In the present invention, it is preferable that the combustion state monitoring device outputs the combustion state data and the combustion state analysis value when the combustion state data exceeds a predetermined value.
According to the present invention, when a predetermined value of the combustion state data is exceeded, it is determined that an abnormality has occurred in the combustion state of the combustor or that it can be predicted that an abnormality will occur, and the combustion is performed only in such a case. By outputting the state data and the combustion state analysis value and adjusting the control parameter by the parameter adjusting device, the combustion stability of the gas turbine can be quickly recovered and maintained even when an abnormality occurs.
本発明において、前記燃焼状態監視装置が、前記監視装置に対して着脱可能とされていることが好ましい。
本発明によれば、ガスタービン及びガスタービンを制御する制御装置が設置されたサイトに通信設備が備えられていない場合にも、燃焼状態監視装置を必要に応じて着脱可能とすることで、遠隔地にあるパラメータ調整装置に、制御パラメータの調整に必要な燃焼状態データ及び燃焼状態分析値を送信することができる。また、パラメータ調整装置においても、調整後の制御パラメータを燃焼状態監視装置を介して制御装置に送信することができる。
In the present invention, it is preferable that the combustion state monitoring device is detachable from the monitoring device.
According to the present invention, even when a communication facility is not provided at a site where a gas turbine and a control device for controlling the gas turbine are installed, the combustion state monitoring device can be attached and detached as necessary, thereby enabling remote control. The combustion state data and the combustion state analysis value necessary for adjusting the control parameters can be transmitted to the parameter adjustment device on the ground. Also in the parameter adjustment device, the adjusted control parameter can be transmitted to the control device via the combustion state monitoring device.
また、本発明は、ガスタービン及びガスタービンを制御する制御装置が設置されたサイトに配置され、前記ガスタービンの運転状態を撮影した画像データを取得する画像データ取得装置と、前記サイトと通信回線により接続され、前記画像データを受信し、前記画像データから前記ガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データを抽出し、該燃焼状態データに基づいて前記ガスタービンの制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力するパラメータ調整装置と、を備え、前記制御装置が、前記調整後の制御パラメータに基づいて前記ガスタービンを制御するガスタービン遠隔燃焼調整システムを提供する。 The present invention also provides an image data acquisition device that is arranged at a site where a gas turbine and a control device for controlling the gas turbine are installed, acquires image data obtained by photographing the operating state of the gas turbine, and the site and communication line Is connected, and receives the image data, extracts the combustion state data relating to the combustion state of the combustor of the gas turbine from the image data, and adjusts and adjusts the control parameters of the gas turbine based on the combustion state data And a parameter adjusting device that outputs a later control parameter, wherein the control device provides a gas turbine remote combustion adjustment system that controls the gas turbine based on the adjusted control parameter.
本発明によれば、画像データ取得手段により、圧縮機、燃焼器、タービン等ガスタービンを構成する各機器の運転状態を画像データとして取得し、この画像データを通信回線を介してパラメータ調整装置に出力する。パラメータ調整装置では、画像データからガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データ（例えば、燃焼圧力振動データ等）を抽出し、この燃焼状態データに基づいて、例えば、燃焼器へ送られる空気流量及び燃料流量との混合比率である燃空比や、予混合部分と予混合されない部分との比率である予混合比、などの制御パラメータを調整する。調整後の制御パラメータは、通信回線を介して制御装置に出力され、制御装置では、これらの調整後のパラメータに基づいてガスタービンを制御する。このように、パラメータ調整装置には、制御パラメータを調整するために必要となる燃焼状態データを含む画像データが通信回線を介して送信されるので、パラメータ調整装置をガスタービン及びガスタービンを制御する制御装置が設置されたサイトから離れた遠隔地に設置することができる。従って、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。 According to the present invention, the image data acquisition means acquires the operation state of each device constituting the gas turbine such as the compressor, the combustor, and the turbine as image data, and the image data is transmitted to the parameter adjustment device via the communication line. Output. In the parameter adjusting device, combustion state data (for example, combustion pressure vibration data, etc.) relating to the combustion state of the combustor of the gas turbine is extracted from the image data, and based on this combustion state data, for example, the air flow rate sent to the combustor And a control parameter such as a fuel / air ratio, which is a mixing ratio with the fuel flow rate, and a premixing ratio, which is a ratio between a premixed portion and a non-premixed portion. The adjusted control parameters are output to the control device via the communication line, and the control device controls the gas turbine based on these adjusted parameters. As described above, since the image data including the combustion state data necessary for adjusting the control parameter is transmitted to the parameter adjusting device via the communication line, the parameter adjusting device controls the gas turbine and the gas turbine. It can be installed at a remote location away from the site where the control device is installed. Therefore, the combustion stability of the gas turbine can be maintained quickly and at low cost, and the operating rate of the power plant can be maintained.
上記した本発明において、前記画像データが、前記制御装置のモニタ、前記ガスタービンの運転状態を監視する監視装置のモニタ及び前記ガスタービンの排煙の少なくとも何れか一つを撮影した画像データであることが好ましい。
本発明によれば、制御装置のモニタや監視装置のモニタには、様々な運転状態に関するデータがリアルタイムで表示される。また、燃焼器の燃焼状態の変化はガスタービンの排煙の色や状態で把握することができることが多々ある。このため、これらのモニタを撮影した画像データや排煙を撮影した画像を取得することで、パラメータ調整装置があたかもサイトに設置されたと同様の運転情報を得ることができる。
In the present invention described above, the image data is image data obtained by photographing at least one of the monitor of the control device, the monitor of the monitoring device that monitors the operating state of the gas turbine, and the exhaust gas of the gas turbine. It is preferable.
According to the present invention, data relating to various operating states is displayed in real time on the monitor of the control device and the monitor of the monitoring device. Moreover, the change in the combustion state of the combustor can often be grasped by the color and state of the gas turbine flue gas. For this reason, by acquiring image data obtained by photographing these monitors and images obtained by photographing smoke emission, it is possible to obtain the same operation information as if the parameter adjusting device was installed at the site.
上記した本発明において、前記画像データ取得装置が、前記サイトにおける作業者に装着されていることが好ましい。
本発明によれば、画像データ取得装置を作業者、例えば、作業者の頭部に装着することで、作業者が監視装置のモニタや制御装置のモニタを切り替えて撮影した画像データや、作業者が不具合が生じた場所に出向いて取得した画像データ等、様々な運転状態にかかる画像データを取得することができる。従って、例えば、燃焼状態データ以外のデータを参考情報としてパラメータ調整装置に送信することもでき、パラメータ調整装置では、作業者と同様に運転状態を把握することが可能となる。
In the present invention described above, it is preferable that the image data acquisition device is attached to an operator at the site.
According to the present invention, image data acquired by switching the monitor of the monitoring device or the monitor of the control device by attaching the image data acquisition device to the worker, for example, the head of the worker, or the worker However, it is possible to acquire image data relating to various driving states, such as image data acquired by going to the place where the problem occurred. Therefore, for example, data other than the combustion state data can be transmitted as reference information to the parameter adjustment device, and the parameter adjustment device can grasp the operation state in the same manner as the operator.
このように、本発明によれば、ガスタービンの燃焼調整を遠隔から行うことにより、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。 As described above, according to the present invention, by performing the combustion adjustment of the gas turbine from a remote location, the combustion stability of the gas turbine can be maintained quickly and the operation rate of the power plant can be maintained.
〔第１の実施形態〕
以下に、本発明の第１の実施形態に係るガスタービン遠隔燃焼調整システムについて、図面を参照して説明する。本実施形態では、ガスタービン遠隔燃焼システムが発電プラントに適用された例について説明する。図１は、本実施形態に係るガスタービン遠隔燃焼調整システムを発電プラントに適用した場合の概略構成を示したブロック図である。
[First Embodiment]
Hereinafter, a gas turbine remote combustion adjustment system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, an example in which a gas turbine remote combustion system is applied to a power plant will be described. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration when the gas turbine remote combustion adjustment system according to the present embodiment is applied to a power plant.
図１に示すように、ガスタービン遠隔燃焼調整システムは、図示しないガスタービンにより所望の電力を発電する発電プラントが設置されたサイト内に、ガスタービンを制御する制御装置１０、監視装置１１、及び燃焼状態監視装置１２を備えると共に、発電プラントから離れた遠隔地にある遠隔管理室に配置され、燃焼状態監視装置１２と通信回線１４で接続されたパラメータ調整装置１３を備えている。
As shown in FIG. 1, the gas turbine remote combustion adjustment system includes a
制御装置１０は、予め設定された制御パラメータに基づいて、ガスタービンを駆動し、制御する。また、後述するパラメータ調整装置１３によって調整された制御パラメータを通信回線１４及び燃焼状態監視装置１２を介して受信して記録し、受信後はこの調整後の制御パラメータに従って、ガスタービンを駆動し、制御する。
The
監視装置１１は、発電プラント内のガスタービンを含む各種機器の運転状態を監視して所定の運転状態データを収集し、この運転状態データを分析して分析値を取得すると共に、運転状態データ及び分析値を蓄積する。圧縮機、燃焼器、タービン等のガスタービンを構成する各機器はもちろん、発電プラントを構成する各種機器には、夫々所定のセンサが設けられており、センサによって得られた運転状態データが監視装置１１に送信されるようになっている。特に、ガスタービンの燃焼器には、例えば、燃料や空気の流量を計測する流量センサ、燃焼ガスの圧力を計測する圧力センサ、ガスの流速を計測する流速センサ、燃焼の際の火炎の輝度を計測する輝度センサ及び、ＮＯｘ量を計測するＮＯｘセンサなどが設けられており、各センサにより取得されたデータが燃焼状態データとして監視装置１１に送信されるようになっている。
The
また、監視装置１１は、各センサから取得した燃焼状態データを含む運転状態データを蓄積すると共に、これらの運転状態データを分析して、各種の分析値を算出し蓄積する。燃焼状態データを分析した燃焼状態分析値の例としては、燃焼振動レベル、ＮＯｘ量、燃焼裕度などがある。さらに監視装置１０では、燃焼状態データや燃焼状態分析値から、現在の燃焼状態において推奨される推定制御パラメータも算出し蓄積する。
In addition, the
燃焼状態監視装置１２は、特にガスタービンを常時監視しその燃焼状態を把握するために、監視装置１１に蓄積された運転状態データ及び分析値のうち、ガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データ及び燃焼状態分析値のほか推定制御パラメータを収集し、蓄積する。すなわち、燃焼状態監視装置１２は監視装置１１と接続され、監視装置１１から燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータを取り込み、蓄積する。また、燃焼状態監視装置１２は、通信回線１４により後述するパラメータ調整装置１３と接続されている。通信回線としては、光ケーブル等のインターネット、専用回線、ＩＳＤＮ回線、無線等を適用することができる。
The combustion
燃焼状態監視装置１２では、燃焼状態データに対して、燃焼状態データからガスタービンに異常が発生しうると判断できる値として予め所定値を設定している。この所定値は、ガスタービンに異常が発生したと判断できる値の例えば８０％に設定することができる。そして、燃焼状態監視装置１２は、取り込んだ燃焼状態データがこの所定値を超えたか否かを判断し、燃焼状態データが所定値を超えたと判断した場合に、判断時点から遡って所定の期間分の燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータを、通信回線を介してパラメータ調整装置１３に送信する。また、燃焼状態監視装置１２は、後述するパラメータ調整装置１３により決定された調整後の制御パラメータを、制御パラメータ調整装置１３から通信回線１４を介して受信し、この調整後の制御パラメータを制御装置１０に送信する。
In the combustion
パラメータ調整装置１３は、燃焼状態監視装置と通信回線１４により接続され、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値に基づいてガスタービンを制御するための制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力する。換言すると、パラメータ調整装置１３では、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値に基づいて、これらと共に送信された推定制御パラメータが適正か否か、即ち、推定制御パラメータに対して調整を行う必要があるか否かを判定する。調整の必要がある場合には何れの制御パラメータをどの程度調整するか判断し、調整後の制御パラメータを決定する。調整の必要がない場合には、推定制御パラメータをそのまま調整後の制御パラメータと決定する。
The
このとき、パラメータ調整装置１３に対して、調整員が必要に応じて、燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータの確認、制御パラメータを決定するに際しての追加情報の入力、燃焼状態監視装置１２に対する所望のデータの要求指示、調整後の制御パラメータの適否判断入力等を行うことができる。決定された調整後の制御パラメータは、通信回線１４を介して燃焼状態監視装置１２に送信される。
なお、制御パラメータとしては、例えば、燃焼器へ送られる空気流量及び燃料流量との混合比率である燃空比や、予混合部分と予混合されない部分との比率である予混合比（パイロット比）、燃料温度、圧縮機に設けられたバイパス弁の開閉度等がある。
At this time, if necessary, the regulator adjusts the combustion state data, the combustion state analysis value, the estimated control parameter, the input of additional information when determining the control parameter, and the combustion state monitoring device. 12 can be used to input a request for requesting desired data, input for determining whether or not the control parameter has been adjusted, and the like. The determined adjusted control parameter is transmitted to the combustion
The control parameters include, for example, a fuel / air ratio, which is a mixing ratio between the air flow rate and the fuel flow rate sent to the combustor, and a premixing ratio (pilot ratio), which is a ratio between a premixed portion and a portion not premixed , Fuel temperature, degree of opening and closing of a bypass valve provided in the compressor.
以下、このように構成されたガスタービン遠隔燃焼調整システムの作用について説明する。
発電プラント、即ちガスタービンの運転中、監視装置１１では、各センサから取得した燃焼状態データを含む運転状態データを蓄積すると共に、これらの運転状態データを分析して、各種の分析値を算出し蓄積している。同時に、燃焼状態監視装置１２では、ガスタービンの燃焼状態を常時把握するために、監視装置１１から燃焼状態データ及び燃焼状態分析値のほか推定制御パラメータを取り込んで蓄積する。このとき、燃焼状態監視装置１２では、燃焼状態データが予め定めた所定値を超えたか否かを判断する。
燃焼状態監視装置１２において、燃焼状態データが所定値を超えたと判断された場合には、燃焼状態監視装置１２に蓄積された燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータのうち、判断時点から遡って所定の期間分を、通信回線を介して遠隔管理室に設置されたパラメータ調整装置１３に送信する。
Hereinafter, an operation of the gas turbine remote combustion adjustment system configured as described above will be described.
During operation of the power plant, that is, the gas turbine, the
When the combustion
次いで、パラメータ調整装置１３では、燃焼状態監視装置１２から所定期間分の燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータを受信したことで、ガスタービンに異常が生じうる状態であることを検知する。そして、パラメータ調整装置１３では、まず、受信した推定制御パラメータが適正か否か、即ち、推定制御パラメータに対して調整を行う必要があるか否かを判定する。この判定は、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値に基づいて行われる。また、例えば、これらの情報のみでは判定が困難な場合等調整員による作業又は判断を要する場合には、遠隔管理室に常駐する調整員が、パラメータ調整装置１３に必要に応じて更なる情報を入力したり、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値の確認を行う。
Next, the
パラメータ調整装置１３では、パラメータ調整の必要があると判断された場合には、何れの制御パラメータをどの程度調整するか判断し、調整後の制御パラメータを決定する。調整の必要がない場合には、推定制御パラメータをそのまま調整後の制御パラメータと決定する。決定された調整後の制御パラメータは、通信回線１４を介して燃焼状態監視装置１２に送信される。燃焼状態監視装置１２では、パラメータ調整装置１３から通信回線１４を介して受信した調整後の制御パラメータを、制御装置１０に送信する。制御装置１０では、調整後の制御パラメータの受信後、この調整後の制御パラメータを記録すると共に、調整後の制御パラメータに従って、ガスタービンを駆動し、制御する。
When it is determined that parameter adjustment is necessary, the
このように、本発明によれば、発電プラントが設置されたサイトにガスタービンの燃焼状態データを収集し蓄積する燃焼状態監視装置を設置すると共に、サイトから離れた遠隔管理室に燃焼状態監視装置と通信回線で接続されたパラメータ調整装置を設置することで、燃焼調整に必要なデータをパラメータ調整装置に送信することができる。このようにすることで調整員が逐一サイトに出向かなくても遠隔管理室に常駐していれば、送信されたデータに基づいて、制御パラメータを調整することができ、遠隔管理室においてガスタービンの燃焼調整作業を実現することができる。従って、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。 Thus, according to the present invention, the combustion state monitoring device that collects and accumulates the combustion state data of the gas turbine is installed at the site where the power plant is installed, and the combustion state monitoring device is installed in the remote management room away from the site. By installing a parameter adjustment device connected by a communication line, data necessary for combustion adjustment can be transmitted to the parameter adjustment device. In this way, the control parameters can be adjusted based on the transmitted data if the coordinator is resident in the remote control room without having to go to the site one by one. The combustion adjustment work can be realized. Therefore, the combustion stability of the gas turbine can be maintained quickly and at low cost, and the operating rate of the power plant can be maintained.
なお、上述した本実施形態においては、燃焼状態監視装置１２が監視装置１１及び制御装置１０と接続された常設のものであったが、必ずしもこのような構成とする必要はない。その場合、燃焼状態監視装置１２が、監視装置１１及び制御装置１０と着脱可能な構成とすることができる。そして、例えば、定期的な保守・点検が必要な場合や、ガスタービンに異常が生じた場合に、燃焼状態監視装置１２を監視装置１１及び制御装置１０に接続して、所定期間にかかる燃焼状態データ等を取り込み、燃焼状態監視装置１２を通信回線に接続することで、これらの燃焼状態データをパラメータ調整装置１３に送信する。
In addition, in this embodiment mentioned above, although the combustion
〔第２の実施形態〕
続いてに、本発明の第２の実施形態に係るガスタービン遠隔燃焼調整システムについて、図面を参照して説明する。図２は、本実施形態に係るガスタービン遠隔燃焼調整システムを発電プラントに適用した場合の概略構成を示したブロック図である。
[Second Embodiment]
Then, the gas turbine remote combustion adjustment system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration when the gas turbine remote combustion adjustment system according to the present embodiment is applied to a power plant.
図２に示すように、ガスタービン遠隔燃焼調整システムは、図示しないガスタービンにより所望の電力を発電する発電プラント１が設置されたサイト内に、ガスタービンを制御する制御装置１０及びガスタービンの運転状態を撮影した画像データを取得する画像データ取得装置としてのＷｅｂカメラ１５を備えると共に、サイトから離れた遠隔管理室にサイト内のＷｅｂカメラ１５と通信回線１４により接続されたパラメータ調整装置１３を備えている。
As shown in FIG. 2, the gas turbine remote combustion adjustment system includes a
制御装置１０は、予め設定された制御パラメータに基づいて、ガスタービンを駆動し、制御する。また、後述するパラメータ調整装置１３によって調整された制御パラメータを記録し、記録後はこの調整後の制御パラメータに従って、ガスタービンを駆動し、制御する。
The
Ｗｅｂカメラ１５は、ガスタービンの運転状態を撮影した画像データを取得する。Ｗｅｂカメラ１５は、制御装置１０や監視装置１１が設置されたサイト内の中央制御室に配置したり、サイトの作業員の頭部に装着したり、作業員が適宜携帯して必要な画像データを取得するような構成とすることができる。本実施形態においては、作業員の頭上に装着した場合を例に説明する。画像データとしては、制御装置１０のモニタ、監視装置１１のモニタ及び発電プラントの煙突から噴出するガスタービンの排煙を撮影した画像データ等を適用することができる。なお、ガスタービンの排煙を撮影した画像は、排煙を直接撮影した画像でも、監視装置１１のモニタに表示されたものであってもよい。
The
Ｗｅｂカメラ１５は、後述するパラメータ調整装置１３と通信回線で接続されており、パラメータ調整装置１３からの指示又は、サイトの作業員からの指示によりリモート操作で撮影方向の変更、ズーム等が可能となっている。従って、Ｗｅｂカメラ１５により、パラメータ調整装置１３において制御パラメータを調整するために必要となる情報を含む画像データを取得して、この画像データをパラメータ調整装置１３に通信回線１４を介して送信する。
The
パラメータ調整装置１３は、Ｗｅｂカメラ１５から運転状態にかかる画像データを受信し、これらの画像データからガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データを抽出する。パラメータ調整装置１３では、必要な画像データを撮影するための指示をＷｅｂカメラ１５に送信することもできる。燃焼状態データの詳細については上述した第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。画像データから燃焼状態データの抽出は、パラメータ調整装置１３が自動的に行う構成としてもよく、また、遠隔管理室に常駐する調整員によって行う構成としてもよい。なお、画像データがガスタービンの排煙を撮影した画像である場合には、排煙の煙色によってガスタービンの燃焼状態を判断することができるため、調整員による目視に基づく判断によって燃焼状態データを抽出するか、画像データに対して所定の色彩処理を施すことにより煙色を判断して燃焼状態データを抽出することが好ましい。
The
パラメータ調整装置１３は、抽出された燃焼状態データに基づいてガスタービンの制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力する。換言すると、パラメータ調整装置１３には、自動的に又はサイトに常駐する調整員によって燃焼状態データが入力される。燃焼状態データが入力されると、パラメータ調整装置１３は、必要に応じて燃焼状態データを分析して燃焼状態分析値や推定制御パラメータを算出し、燃焼状態データ、燃焼状態分析値及び推定制御パラメータに基づいて、調整後の制御パラメータを決定する。
The
調整後の制御パラメータは、パラメータ調整装置１３に設けられたモニタに出力される。調整員は、モニタに出力された調整後の制御パラメータを、現地作業員に連絡する。この調整後の制御パラメータの連絡は、現地作業員に作業用コンピュータ等が与えられている場合には、パラメータ調整装置１３から通信回線を介して出力することができ、また調整員から作業員への電話等で行うこともできる。
The adjusted control parameter is output to a monitor provided in the
以下、このように構成されたガスタービン遠隔燃焼調整システムの作用について説明する。
Ｗｅｂカメラ１５では、パラメータ調整装置１３からの指示又はサイトの作業員からの指示によりパラメータ調整装置１３において制御パラメータを調整するために必要となる情報を含む画像データを取得して、この画像データをパラメータ調整装置１３に通信回線１４を介して送信する。
Hereinafter, an operation of the gas turbine remote combustion adjustment system configured as described above will be described.
The
パラメータ調整装置１３では、Ｗｅｂカメラ１５から運転状態にかかる画像データを受信し、これらの画像データから燃焼状態データを抽出し、必要に応じて燃焼状態データを分析して燃焼状態分析値や推定制御パラメータを算出する。推定制御パラメータが算出される場合には、パラメータ調整装置１３では、推定制御パラメータが適正か否か、即ち、推定制御パラメータに対して調整を行う必要があるか否かを判定する。この判定は、燃焼状態データ及び燃焼状態分析値に基づいて行われる。
The
パラメータ調整装置１３では、パラメータ調整の必要があると判断された場合には、何れの制御パラメータをどの程度調整するか判断し、調整後の制御パラメータを決定する。調整の必要がない場合には、推定制御パラメータをそのまま調整後の制御パラメータと決定する。決定された調整後の制御パラメータは、パラメータ調整装置１３に設けられたモニタに出力される。モニタに出力された調整後の制御パラメータは、調整員によって現地作業員に伝達され、作業員によって調整後の制御パラメータが制御装置１０に入力される。制御装置１０では、この調整後の制御パラメータを記録すると共に、記録された調整後の制御パラメータに従って、ガスタービンを駆動し、制御する。
When it is determined that parameter adjustment is necessary, the
このように、本発明によれば、発電プラントが設置されたサイトにＷｅｂカメラを設置することで、ガスタービンの燃焼状態を含む運転状態を画像データとして取得すると共に、サイトから離れた遠隔管理室にＷｅｂカメラと通信回線で接続されたパラメータ調整装置を設置することで、燃焼調整に必要な燃焼状態データをパラメータ調整装置に送信することができる。このようにすることで調整員が逐一サイトに出向かなくても遠隔管理室に常駐していれば、送信されたデータに基づいて、制御パラメータを調整することができ、遠隔管理室においてガスタービンの燃焼調整作業を実現することができる。従って、低コスト且つ迅速にガスタービンの燃焼安定性を維持して発電プラントの稼働率を維持することができる。 As described above, according to the present invention, by installing the Web camera at the site where the power plant is installed, the operation state including the combustion state of the gas turbine is acquired as image data, and the remote control room remote from the site By installing a parameter adjustment device connected to the Web camera via a communication line, combustion state data necessary for combustion adjustment can be transmitted to the parameter adjustment device. In this way, the control parameters can be adjusted based on the transmitted data if the coordinator is resident in the remote control room without having to go to the site one by one. The combustion adjustment work can be realized. Therefore, the combustion stability of the gas turbine can be maintained quickly and at low cost, and the operating rate of the power plant can be maintained.
特に、監視装置のモニタや制御装置のモニタを撮影した画像データを取得することにより、燃焼状態データ以外のデータも把握することが可能となる。例えば、燃焼状態データのみではガスタービンの燃焼状態の判断が困難である場合など、発電プラントの他の機器の運転状態を把握することで、あたかも調整員がサイトに出向いたかのように、ガスタービンの状態、異常が発生している場合にはその原因等も把握することができる。 In particular, it is possible to grasp data other than the combustion state data by acquiring image data obtained by photographing the monitor of the monitoring device or the monitor of the control device. For example, if it is difficult to determine the combustion state of the gas turbine only from the combustion state data, it is possible to understand the operation state of other equipment in the power plant, as if the coordinator went to the site. If a condition or abnormality has occurred, the cause of the condition can be grasped.
１０ 制御装置
１１ 監視装置
１２ 燃焼状態監視装置
１３ パラメータ調整装置
１４ 通信回線
１５ Ｗｅｂカメラ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記運転状態データ及び前記分析値のうち、前記ガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データ及び燃焼状態分析値を収集し、蓄積する燃焼状態監視装置と、
前記燃焼状態監視装置と通信回線により接続され、前記燃焼状態データ及び前記燃焼状態分析値に基づいてガスタービンを制御するための制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力するパラメータ調整装置と、
を備え、
前記制御装置が、前記調整後の制御パラメータに基づいて前記ガスタービンを制御するガスタービン遠隔燃焼調整システム。 The gas turbine and a control device for controlling the gas turbine are disposed at a site where the gas turbine is installed, the operation state of the gas turbine is monitored, predetermined operation state data is collected, and the operation state data is analyzed to obtain an analysis value. And a monitoring device for accumulating the operating state data and the analysis value;
A combustion state monitoring device that collects and accumulates combustion state data and combustion state analysis values related to the combustion state of the combustor of the gas turbine, among the operating state data and the analysis value;
A parameter adjusting device that is connected to the combustion state monitoring device through a communication line, adjusts a control parameter for controlling the gas turbine based on the combustion state data and the combustion state analysis value, and outputs the adjusted control parameter; ,
With
The gas turbine remote combustion adjustment system in which the control device controls the gas turbine based on the adjusted control parameter.
前記パラメータ調整装置が、前記推定制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力する請求項１記載のガスタービン遠隔燃焼調整システム。 The combustion state analysis value includes an estimated control parameter obtained by estimating a control parameter based on the combustion state data,
The gas turbine remote combustion adjustment system according to claim 1, wherein the parameter adjustment device adjusts the estimated control parameter and outputs the adjusted control parameter.
前記サイトと通信回線により接続され、前記画像データを受信し、前記画像データから前記ガスタービンの燃焼器の燃焼状態に関する燃焼状態データを抽出し、該燃焼状態データに基づいて前記ガスタービンの制御パラメータを調整し、調整後の制御パラメータを出力するパラメータ調整装置と、
を備え、
前記制御装置が、前記調整後の制御パラメータに基づいて前記ガスタービンを制御するガスタービン遠隔燃焼調整システム。 An image data acquisition device that is arranged at a site where a gas turbine and a control device for controlling the gas turbine are installed, and acquires image data obtained by imaging the operating state of the gas turbine;
Connected to the site by a communication line, receiving the image data, extracting combustion state data relating to a combustion state of a combustor of the gas turbine from the image data, and controlling parameters of the gas turbine based on the combustion state data A parameter adjusting device that adjusts and outputs the adjusted control parameter;
With
The gas turbine remote combustion adjustment system in which the control device controls the gas turbine based on the adjusted control parameter.
The gas turbine remote combustion adjustment system according to claim 5 or 6, wherein the image data acquisition device is attached to an operator at the site.
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|---|---|---|---|
| JP2010012176A JP2011149361A (en) | 2010-01-22 | 2010-01-22 | Gas turbine remote combustion regulation system |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013005701A1 (en) | 2011-07-05 | 2013-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric element, multilayered piezoelectric element, liquid discharge head, liquid discharge apparatus, ultrasonic motor, optical apparatus, and electronic apparatus |
| JP2013177860A (en) * | 2012-02-28 | 2013-09-09 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Operation support device of power generation facility |
| CN108071496A (en) * | 2016-11-17 | 2018-05-25 | 通用电气公司 | Control system and relevant program product based on fuel consumption control electric system |
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2010
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