JP2013113201A - 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】弁制御装置50は、燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器22、燃焼器22によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービン24、燃焼器22へ供給する燃料流量を調整する流量調整弁42、及び燃焼器22へ燃料を供給する燃料流路40において流量調整弁42の上流側に配置され、燃料圧力を調整する圧力調整弁44を備えたガスタービン12に設けられ、圧力調整弁44の開度を制御する。そして、弁制御装置50は、ガスタービン12の負荷の低減を検知する負荷低減検知部52、負荷低減検知部52によって負荷低減が検知された場合に、負荷低減後のガスタービン12の出力に応じて、圧力調整弁44の開度を制御する圧力制御部56を備える。
【選択図】図1
Description
例えば、ガスタービンによって発電機を駆動させ商用電力系統に系統連系された発電設備と電力を消費する負荷設備とを含む工場設備において、発電設備が商用電力系統から遮断され、発電設備が工場設備内の負荷設備にのみ送電する単独運転に移行した場合等にガスタービンの回転数が上昇する。この場合、ガスタービンの出力要求が、発電設備が商用電力系統へ送電していた分の喪失量に相当するだけ急激に負荷が低減(負荷低減)する。このため、ガスタービンが有する燃焼器へ供給される燃料は、急激に絞り込まれなくてはならない。
このため、単独運転に移行した場合は、周波数の上昇を抑制し、かつ燃焼安定性を確保する必要がある。
しかしながら、単独運転前後のガスタービンの要求出力が決まった値とならない場合は、その都度、必要とする燃料量も異なるので、単独運転後の要求出力に応じて適正な燃料制御弁の開度を設定しなければ、周波数の変動や燃焼不安定を招く恐れがある。
従って、本構成は、負荷低減後のガスタービンの出力要求値に応じた燃料要求置が、ガスタービンのヒートバランスから求められ、圧力調整弁の開度が決定されるので、負荷低減後の圧力調整弁の開度を精度よく決定できる。
図1は、第1実施形態に係る工場設備10の全体構成図である。工場設備10は、ガスタービン12及び発電機14で構成される発電設備16、並びに電力を消費する負荷設備18を備える。
圧縮機20は、回転軸26により駆動されることで、空気取込口から取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。燃焼器22は、圧縮機20から車室28へ導入された圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。タービン24は、燃焼器22で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。なお、圧縮機20の空気の吸気量は、圧縮機20の入口に設けられた入口案内翼(Inlet Guide Vane、以下、「IGV」という。)の開閉によって調整される。
なお、発電設備16と負荷設備18との間の送電線にはブレーカ36Aが設けられ、発電設備16と商用電力系統との間の送電線にはブレーカ36Bが設けられている。
なお、Cv値は、燃料要求値をW、圧力調整弁44の入口圧力と出口圧力との差をΔP、燃料温度をTとした場合に、例えば数1に示されるような一般的な式から算出される。
圧力制御部56は、負荷低減開度制御の実行指示を受信すると、負荷低減後のガスタービン12の出力に応じて、圧力調整弁44の開度を制御する。
圧力調整弁44は、弁開度設定値を受信すると、弁開度設定値により示される開度となる。
図7に示されるように、圧力調整弁44の開度は整定状態の開度(整定開度)の近傍で変動し、この開度が適正な値となるため燃料流量も適正となり、その結果、周波数変動が小さくなる。
なお、本第1実施形態に係る圧力制御部56は、GT出力要求値に応じて燃料要求値を求め、該燃料要求値に基づいて、圧力調整弁44の開度を決定する。このために、圧力制御部56は、圧縮機20へ流入させる空気流量をGT出力要求値に基づいて算出し、GTヒートバランスデータを用いて、算出した空気流量、大気温度、及びGT出力要求値に応じた燃料要求値を導出する。
従って、本第1実施形態に係る弁制御装置50は、負荷低減後の圧力調整弁44の開度を精度よく決定でき、負荷が急激に低下してもガスタービン12の出力が不安定になることを抑制できる。
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
以下、本発明の第3実施形態について説明する。
また、燃料カロリーが高いと、ガスタービン12の出力が上昇することとなる。このため、燃料カロリーが高い場合、補正部82は、燃焼器22へ供給する燃料量が少なくなるように弁開度設定値を補正する。
また、燃料温度が高いと、燃料の密度が低くなるためガスタービン12の出力が低下することとなる。このため、燃料温度が高い場合、補正部82は、燃焼器22へ供給する燃料量が多くなるように弁開度設定値を補正する。
また、燃料供給圧力が高いと、燃料の密度が高くなるためガスタービン12の出力が上昇することとなる。このため、燃料供給圧力が高い場合、補正部82は、燃焼器22へ供給する燃料量が少なくなるように弁開度設定値を補正する。
また、本第3実施形態に係る圧力制御部56は、テーブル情報Cを用いて導出した圧力調整弁44の開度を、燃焼器22における燃焼状態に影響を及ぼすパラメータに基づいて補正するので、負荷低減後の圧力調整弁44の開度を精度よく決定できる。
以下、本発明の第4実施形態について説明する。
そこで、本第4実施形態に係る圧力制御部56は、負荷低減後のガスタービン12の出力に応じた値として燃料流量指令値を用いて、燃料要求値を算出する。
20 圧縮機
22 燃焼器
24 タービン
42 流量調整弁
44 圧力調整弁
50 弁制御装置
52 負荷低減検知部
56 圧力制御部
60 IGV開度算出部
Claims (10)
- 燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービン、前記燃焼器へ供給する燃料流量を調整する流量調整弁、及び前記燃焼器へ燃料を供給する燃料流路において前記流量調整弁の上流側に配置され、燃料圧力を調整する圧力調整弁を備えたガスタービンに設けられ、少なくとも前記圧力調整弁の開度を制御する弁制御装置であって、
前記ガスタービンの負荷の低減を検知する検知手段と、
前記検知手段によって前記負荷の低減が検知された場合に、前記負荷の低減後の前記ガスタービンの出力に応じて、前記圧力調整弁の開度を制御する圧力制御手段と、
を備えた弁制御装置。 - 前記圧力制御手段は、前記負荷の低減後の前記ガスタービンの出力要求値に応じて、前記燃焼器へ供給する燃料量を示した燃料要求値を求め、該燃料要求値に基づいて、前記圧力調整弁の開度を決定する請求項1記載の弁制御装置。
- 前記燃焼器へ圧縮空気を導入する圧縮機へ流入させる空気流量を、前記出力要求値に基づいて算出する空気流量算出手段を備え、
前記圧力制御手段は、前記ガスタービンを構成する各機器の入口出口の状態量を示したヒートバランスデータを用いて、前記空気流量算出手段によって算出された前記空気流量、大気温度、及び前記出力要求値に応じた前記燃料要求値を導出する請求項2記載の弁制御装置。 - 前記圧力制御手段は、前記出力要求値と前記燃料要求値との関係を示した第1情報を用いて、前記出力要求値に応じた前記燃料要求値を導出する請求項2記載の弁制御装置。
- 前記圧力制御手段は、前記ガスタービンの出力要求値と前記圧力調整弁の開度との関係を示した第2情報を用いて、前記出力要求値に応じた前記開度を導出する請求項1記載の弁制御装置。
- 前記圧力制御手段は、導出した前記開度を、前記燃焼器における燃焼状態に影響を及ぼすパラメータに基づいて補正する請求項5記載の弁制御装置。
- 前記圧力制御手段は、前記負荷の低減後の前記ガスタービンの回転数に基づいて算出される燃料流量を示す指令値を用い、該指令値と前記燃焼器へ供給する燃料量を示した燃料要求値との関係を示した第3情報から導出される前記燃料要求値に基づいて、前記圧力調整弁の開度を決定する請求項1記載の弁制御装置。
- 前記圧力制御手段は、前記負荷の低減量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記負荷の低減後の前記ガスタービンの出力に応じて、前記圧力調整弁の開度を制御する請求項1から請求項7の何れか1項記載の弁制御装置。
- 燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
前記燃焼器へ供給する燃料流量を調整する流量調整弁と、
前記流量調整弁に対して上流側に配置され、燃料圧力を調整する圧力調整弁と、
前記圧力調整弁の開度を制御する請求項1から請求項8の何れか1項記載の弁制御装置と、
を備えたガスタービン。 - 燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービン、前記燃焼器へ供給する燃料流量を調整する流量調整弁、及び前記燃焼器へ燃料を供給する燃料流路において前記流量調整弁の上流側に配置され、燃料圧力を調整する圧力調整弁を備えたガスタービンに設けられ、少なくとも前記圧力調整弁の開度を制御する弁制御方法であって、
前記ガスタービンの負荷の低減を検知する第1工程と、
前記負荷の低減を検知した場合に、前記負荷の低減後の前記ガスタービンの出力に応じて、前記圧力調整弁の開度を制御する第2工程と、
を含む弁制御方法。
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