JP2024066645A - Vibration reduction type clutch engagement control method and vibration reduction type clutch engagement control device - Google Patents
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Abstract
【課題】結合後の振動値を最小化しかつ起動停止においてもその状態を維持できる振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置を提供する。【解決手段】実施形態によれば、ガスタービンおよび発電機と、蒸気タービンとがクラッチで結合される一軸型コンバインドサイクルの振動低減型クラッチ結合制御方法は、発電機が電力系統に接続されガスタービンが負荷を担っているガスタービン単独運転ステップS10と、蒸気タービンの回転の位相をガスタービンの回転の位相に対して少なくとも3つの異なる複数の結合角度でクラッチでの結合をそれぞれ行いそれぞれの結合運転においてそれぞれの振動データを取得する複数結合条件での振動データ取得ステップS20と、それぞれの振動データに基づいて最適結合角度を導出する最適結合角度導出ステップS30と、を有する。【選択図】図4[Problem] To provide a vibration reduction type clutch engagement control method and vibration reduction type clutch engagement control device that can minimize vibration values after engagement and maintain that state even during start-up and shutdown. [Solution] According to an embodiment, a vibration reduction type clutch engagement control method for a single-shaft combined cycle in which a gas turbine, a generator, and a steam turbine are coupled by a clutch includes a gas turbine solo operation step S10 in which the generator is connected to a power system and the gas turbine bears a load, a vibration data acquisition step S20 under multiple coupling conditions in which the phase of the steam turbine rotation with respect to the phase of the gas turbine rotation is coupled by the clutch at at least three different coupling angles, and vibration data is acquired for each coupling operation, and an optimal coupling angle derivation step S30 in which an optimal coupling angle is derived based on each vibration data. [Selected Figure] Figure 4
Description
本発明の実施形態は、一軸型コンバインドサイクルにおける振動低減型クラッチ結合制御方法およびこれに用いる振動低減型クラッチ結合制御装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a vibration reduction clutch engagement control method for a single-shaft combined cycle vehicle and a vibration reduction clutch engagement control device used therein.
一軸型コンバインドサイクルにおいては、ガスタービンおよび発電機と、蒸気タービンとが、互いにクラッチで結合される。すなわち、まず、ガスタービンが、系統に接続された発電機の負荷を担い単独で運転される。次に、ガスタービン排気の熱を回収する排熱回収ボイラからの発生蒸気が、蒸気タービンが起動可能な蒸気条件に到達した時点で、蒸気タービンの起動、回転上昇が行われ、クラッチにおいて蒸気タービン側とガスタービン側とが接続される。 In a single-shaft combined cycle, the gas turbine and generator are connected to the steam turbine by a clutch. That is, first, the gas turbine operates independently, carrying the load of the generator connected to the system. Next, when the steam generated from the heat recovery boiler, which recovers the heat from the gas turbine exhaust, reaches a steam condition that allows the steam turbine to start, the steam turbine starts and increases in speed, and the steam turbine side and gas turbine side are connected by a clutch.
図24は、従来の一軸型コンバインドサイクルの各起動時の軸受でのロ―タシャフトの振動の例を示すグラフである。結合A、結合B、結合C、および結合Dと、一軸型コンバインドサイクルの各起動時においての結合がなされた後のガスタービンおよび蒸気タービンは、一体となって電力系統の周波数に対応する回転数で回転する。 Figure 24 is a graph showing an example of vibration of the rotor shaft at the bearing at each start of a conventional single-shaft combined cycle. After coupling A, B, C, and D and coupling at each start of the single-shaft combined cycle are made, the gas turbine and steam turbine rotate together at a rotation speed corresponding to the frequency of the power system.
しかしながら、従来の結合では、クラッチ結合後のガスタービン側のロータシャフトと蒸気タービン側のロータシャフトが、常に同一の相対的な位相すなわち相対的な角度で結合するわけではない。クラッチの結合方向、すなわち相対的な角度によりアンバランスの発生方向が異なる。この結果、結合状態における軸受でのロ―タシャフトの振動(以下、「振動」)が、図24に示すように、振動値A、振動値B、振動値C、および振動値Dと、その都度、変化する。 However, in conventional coupling, the rotor shaft on the gas turbine side and the rotor shaft on the steam turbine side are not always coupled at the same relative phase, i.e., relative angle, after the clutch is engaged. The direction in which the imbalance occurs varies depending on the direction in which the clutch is engaged, i.e., the relative angle. As a result, the vibration of the rotor shaft at the bearing in the coupled state (hereinafter referred to as "vibration") changes each time between vibration value A, vibration value B, vibration value C, and vibration value D, as shown in Figure 24.
クラッチを有しないパワートレインの機器の場合には、その健全性を評価する指標として、計測された機器の軸振動振幅値を時系列トレンドにプロットする、もしくは振動ベクトルを極座標にプロットする。これにより振動傾向の監視が行われる。軸振動に変化がない場合は、機器のアンバランス状態に変化がなく健全であるとの評価が行われている。 In the case of powertrain equipment that does not have a clutch, the measured shaft vibration amplitude value of the equipment is plotted as a time series trend or the vibration vector is plotted on polar coordinates as an index for evaluating the health of the equipment. This allows the vibration trend to be monitored. If there is no change in the shaft vibration, it is evaluated that there is no change in the unbalance state of the equipment and that it is healthy.
一方、一軸型コンバインドサイクルにおいて、前述のように、起動ごとに結合後の振動値が異なる結果、その振動変化が、機器の異常な状態変化によるものか、それとも結合の相対角度の変化によるものかを正確に判断することは困難であった。さらに結合方向によっては振動が高めとなり、次に停止するまでの期間、高い振動での運用の継続を余儀なくされることもあった。 On the other hand, in single-shaft combined cycles, as mentioned above, the vibration value after coupling differs each time the unit is started, making it difficult to accurately determine whether the change in vibration is due to an abnormal change in the equipment's condition or a change in the relative angle of the coupling. Furthermore, depending on the coupling direction, the vibration can be high, and it may be necessary to continue operating at a high vibration level for a period until the next shutdown.
また、一般的に運転開始時に振動が増加した場合、その振動増加を発生させた要因が明らかでありその要因が機器の運用上問題のない変化であるならば、回転体にバランスウェイトを付加するフィールドバランスによる振動改善が実施される。しかしながら、クラッチを有する一軸型コンバインドサイクルにおいては、前述のように、結合角度により振動状態が異なりバランス原点が変化する。このため、振動増加の要因がクラッチ結合によるアンバランス変化であると特定できても、釣り合わせに必要なバランスウェイトの方向が決められず、フィールドバランスによる振動改善が困難である。 Furthermore, generally, when vibration increases at the start of operation, if the cause of the increase in vibration is clear and the change is not problematic for the operation of the equipment, vibration improvement is carried out by adding a balance weight to the rotating body through field balancing. However, in a single-shaft combined cycle machine with a clutch, as mentioned above, the vibration state differs depending on the coupling angle, and the balance origin changes. For this reason, even if it is possible to identify that the cause of the increase in vibration is an unbalance change due to clutch coupling, it is difficult to determine the direction of the balance weight required for balancing, making it difficult to improve vibration through field balancing.
本発明の目的は、結合後の振動値を最小化しかつ起動停止においてもその状態を維持できる振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置を提供することである。 The object of the present invention is to provide a vibration reduction clutch engagement control method and a vibration reduction clutch engagement control device that can minimize the vibration value after engagement and maintain that state even during start-up and shutdown.
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法は、ガスタービンおよび発電機と、蒸気タービンとがクラッチで結合される一軸型コンバインドサイクルの振動低減型クラッチ結合制御方法であって、前記発電機が電力系統に接続され、前記ガスタービンが負荷を担っている状態で運転するガスタービン単独運転ステップと、前記蒸気タービンの回転の位相を前記ガスタービンの回転の位相に対して少なくとも3つの異なる複数の結合角度で前記クラッチでの結合をそれぞれ行い、それぞれの結合運転に移行する結合状態移行ステップと、前記それぞれの結合運転においてそれぞれの振動データを取得するデータ取得ステップと、前記それぞれの振動データから、最適結合角度を導出する最適結合角度導出ステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the vibration reduction type clutch engagement control method according to an embodiment of the present invention is a vibration reduction type clutch engagement control method for a single-shaft combined cycle in which a gas turbine and a generator are coupled to a steam turbine by a clutch, and is characterized by having a gas turbine independent operation step in which the generator is connected to an electric power system and the gas turbine is operating while carrying a load, a coupled state transition step in which the clutch is coupled with the phase of rotation of the steam turbine at at least three different coupling angles relative to the phase of rotation of the gas turbine and transitions to each coupled operation, a data acquisition step in which vibration data is acquired during each coupled operation, and an optimal coupling angle derivation step in which an optimal coupling angle is derived from each vibration data.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 The vibration reduction clutch engagement control method and vibration reduction clutch engagement control device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Here, identical or similar parts are given the same reference numerals and duplicated explanations will be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置100を含む一軸型コンバインドサイクル1の構成を示すブロック図である。
[First embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a single-shaft combined
一軸型コンバインドサイクル1は、発電機5、ガスタービン系統10、排熱回収ボイラ20、蒸気タービン系統30、クラッチ40、および振動低減型クラッチ結合制御装置100とケーブル類180を有する振動低減型クラッチ結合制御システム200を備える。
The single-shaft combined
ガスタービン系統10は、燃焼器11、圧縮機12、およびガスタービン13を有する。燃焼器11には、燃料ガス供給部11aが接続され、燃焼器11に燃料ガスが導かれる。
The
燃焼器11においては、燃料ガス供給部11aにより導かれた燃料ガスと、圧縮機12から供給された圧縮空気とが混合され、燃焼により燃焼ガスが生成される。
In the
生成された燃焼ガスは、ガスタービン13の作動流体としてガスタービン13に流入しガスタービン13において仕事をした後に、排ガスとしてガスタービン13から排熱回収ボイラ20に排出される。
The generated combustion gas flows into the
ガスタービン13のロータシャフトを含むガスタービン側ロータシャフト16は、発電機5のロータシャフトを含んでいる。ガスタービン側ロータシャフト16の発電機側端部17は、クラッチ40に接続している。
The gas
ガスタービン側ロータシャフト16の外周面には周方向の一か所に、たとえば、ブロック取付けまたは溝加工による後述する図10に示す基準マーカ17aが設けられている。また、基準マーカ17aの近傍には、1回転1パルス検出によるGT側ロータ回転角度検出器19が設けられている。GT側ロータ回転角度検出器19はたとえばギャップ検出器である。なお、図1では、基準マーカ17aが発電機側端部17に設けられている場合を例示したが、ガスタービン側ロータシャフト16の回転が検出できる箇所であれば、基準マーカ17aはこれ以外の箇所に設けられてもよい。
A
ガスタービン側ロータシャフト16の軸受のうち、発電機側端部17に最も近い軸受であるGT結合側軸受2の軸振動、すなわちGT結合側軸受2におけるガスタービン側ロータシャフト16の振れ回りを検出するために、GT結合側軸受2にはGT側軸振動計2aが設けられている。GT側軸振動計2aは、たとえば、ギャップ検出器である。
To detect the shaft vibration of the GT coupling side bearing 2, which is the bearing of the gas turbine
ガスタービン側ロータシャフト16のガスタービン排気側端部には、回転数検出用のGT側ギア18aが設けられており、GT側ギア18aの近傍には、GT側回転数検出器18が設けられている。なお、図1では、回転数検出用のGT側ギア18aがガスタービン側ロータシャフト16のガスタービン排気側端部に設けられている場合を例示したが、ガスタービン側ロータシャフト16の回転が検出できる箇所であれば、回転数検出用のGT側ギア18aはガスタービン側ロータシャフト16のガスタービン排気側端部以外の箇所に設けられてもよい。
A GT-
排熱回収ボイラ20は、ガスタービン13からの排気ガスの熱を回収し、高圧ドラム21、過熱器22、中圧タービン蒸気供給系24、および低圧タービン蒸気供給系25の加熱源となっている。
The
蒸気タービン系統30は、蒸気タービン側ロータシャフト36により互いに直列に結合された高圧タービン31、中圧タービン34、および低圧タービン35を有する。
The
高圧ドラム21で生成され過熱器22で加熱された過熱蒸気は、主蒸気管23から高圧タービン31に作動流体として供給される。主蒸気管23には、高圧主蒸気止め弁32および高圧主蒸気加減弁33が設けられている。高圧タービン31で作動流体として仕事をした蒸気は、中圧タービン蒸気供給系24で再熱された後に、中圧タービン34に供給される。中圧タービン34で作動流体として仕事をした蒸気は、低圧タービン蒸気供給系25で再度加熱された後に、低圧タービン35に供給される。
The superheated steam generated in the high-
蒸気タービン系統30の回転数あるいはクラッチ40で結合後の蒸気タービン系統30の負荷は、高圧主蒸気加減弁33を通過する蒸気流量により調節される。また、高圧主蒸気加減弁33の開度は、タービン制御装置50により制御される。
The rotation speed of the
蒸気タービン系統30の蒸気タービン側ロータシャフト36の高圧タービン排気側端部37には、クラッチ40が接続されている。
A clutch 40 is connected to the high-pressure turbine exhaust side end 37 of the steam
蒸気タービン側ロータシャフト36の外周面には周方向の一か所に、たとえば、ブロック取付または溝加工による基準マーカ37aが設けられている。また、基準マーカ37aの近傍には、1回転1パルス検出によるST側ロータ回転角度検出器39が設けられている。ST側ロータ回転角度検出器39はたとえばギャップ検出器である。図1では、基準マーカ37aが高圧タービン排気側端部37に設けられている場合を例示したが、蒸気タービン側ロータシャフト36の回転が検出できる箇所であれば、基準マーカ37aはこれ以外の箇所に設けられてもよい。
A
蒸気タービン側ロータシャフト36の軸受のうち、高圧タービン排気側端部37に最も近い軸受であるST結合側軸受3の軸振動、すなわちST結合側軸受3におけるガスタービン側ロータシャフト36の振れ回りを検出するために、ST結合側軸受3近傍にはST側軸振動計3aが設けられている。ST側軸振動計3aはたとえばギャップ検出器である。
To detect the shaft vibration of the ST-
蒸気タービン側ロータシャフト36の低圧タービン排気側端部には、回転数検出用のST側ギア38aが設けられており、ST側ギア38aの近傍には、ST側回転数検出器38が設けられている。なお、図1では、回転数検出用のST側ギア38aが蒸気タービン側ロータシャフト36の低圧タービン排気側端部に設けられている場合を例示したが、蒸気タービン側ロータシャフト36の回転が検出できる箇所であれば、回転数検出用のST側ギア38aはこれ外の箇所に設けられてもよい。
The
振動低減型クラッチ結合制御システム200の振動低減型クラッチ結合制御装置100は、GT側軸振動計2a、ST側軸振動計3a、GT側回転数検出器18、GT側ロータ回転角度検出器19、ST側回転数検出器38、およびST側ロータ回転角度検出器39の各出力を、すなわち、GT側軸振動、ST側軸振動、GT側回転数、GT側ロータ回転角度、ST側回転数、およびST側ロータ回転角度の各信号を、ケーブル類180を介して入力として受け入れるとともに、タービン制御装置50に高圧主蒸気加減弁33の開度変更指令を、ケーブル類180を介して出力する。
The vibration reduction type clutch
図2は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置を含む一軸型コンバインドサイクルのクラッチ40の原理を示す概念図である。(a)は結合前、(b)は結合途中、(c)は結合後の状態をそれぞれ示す。 Figure 2 is a conceptual diagram showing the principle of the clutch 40 of a single-shaft combined cycle including a vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment. (a) shows the state before engagement, (b) shows the state during engagement, and (c) shows the state after engagement.
クラッチ40は、ガスタービン側ロータシャフト16とともに回転するGT側部材41、蒸気タービン側ロータシャフト36とともに回転するST側部材42、およびST側部材42とともに回転し軸方向に移動可能なスライディング部43を有する。
The clutch 40 has a
GT側部材41は、GT側保持部41a、GT側歯41b、およびラチェット歯車41cを有する。GT側保持部41aは、発電機側端部17に接続している。また、ST側部材42は、ST側保持部42a、およびST側保持部42aヘリカルスプライン外面部42bを有する。ST側保持部42aは、高圧タービン排気側端部37に接続している。スライディング部43は、ラチェット爪43a、ヘリカルスプライン内面部43b、およびスライディング部側歯43cを有する。
The
当初、スライディング部43は、図2(a)に示すように、ST側保持部42aから軸方向に最も遠い位置にある。ST側部材42がGT側部材41と同じ速度に達する、すなわち、ST側回転数がGT側回転数に達すると、ST側部材42のスライディング部43からラチェット爪43aが径方向外側に突出する。この結果、ラチェット爪43aがGT側部材41のラチェット歯車41cと結合し、スライディング部43がGT側部材41により拘束される。
Initially, as shown in FIG. 2(a), the sliding
さらに、ST側部材42がGT側部材41の回転数を超えようとする、すなわちST側回転数がGT側回転数を超えようとすると、図2(b)に示すように、スライディング部43のヘリカルスプライン内面部43bとST側部材42のヘリカルスプライン外面部42bとのねじの作用によりST側部材42のスライディング部43が軸方向にGT側部材41に向かって移動する。この結果、ラチェット歯車41cとヘリカルスプライン外面部42bとが螺合するに至る。これにより、図2(c)に示すように、ST側部材42がスライディング部43を介してGT側部材41と結合し、クラッチ40の結合がなされる。この結果、ST側回転数がGT側回転数と一致する。
Furthermore, when the
逆に、ST側回転数がGT側回転数より低くなると、上述の動作とは逆方向の動作により、クラッチ40においてST側部材42はGT側部材41と離脱する。このように、ST側回転数は、常に、GT側回転数より低い、あるいはGT側回転数と同じ回転数となり、ST側回転数がGT側回転数を超えることはない。
Conversely, when the ST side RPM becomes lower than the GT side RPM, the
図3は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置100の構成を示すブロック図である。
Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the vibration reduction type clutch
振動低減型クラッチ結合制御装置100は、入力部110、記憶部120、演算部130、タイムカウンタ140、進行制御部150、および出力部160を有する。振動低減型クラッチ結合制御装置100は、たとえば、計算機システムである。あるいは、個別の計装機器、演算器等の集合体であってもよい。
The vibration reduction type clutch
入力部110は、外部入力受入れ部111と信号入力受入れ部112を有する。外部入力受入れ部111は、蒸気タービン系統30の昇速条件、結合前保持回転数、および結合後のクラッチ40の切り離し速度等の条件(以下「速度条件」)を外部入力として受け入れる。また、信号入力受入れ部112は、GT側軸振動計2a、ST側軸振動計3a、GT側ロータ回転角度検出器19、ST側ロータ回転角度検出器39、GT側回転数検出器18、およびST側回転数検出器38のそれぞれの出力を、ケーブル類180を介して受け入れる。
The input unit 110 has an external
記憶部120は、速度条件記憶部121、結合条件記憶部122、結合角度記憶部123、振動データ記憶部124を有する。
The
速度条件記憶部121は、外部入力受入れ部111が受入れた蒸気タービンの速度条件を収納、記憶する。
The speed
結合条件記憶部122は、クラッチ40において、回転中の発電機側端部17と高圧タービン排気側端部37とを結合する際の少なくとも3つの異なる結合角度の条件を含む結合条件を収納、記憶する。ここで、結合角度とは、発電機側端部17と高圧タービン排気側端部37が、クラッチ40において結合したときの高圧タービン排気側端部37の発電機側端部17に対する相対的角度である。なお、結合条件および結合角度については、後の振動低減型クラッチ結合制御方法の手順において、詳細を説明する。
The coupling
結合角度記憶部123は、発電機側端部17と高圧タービン排気側端部37とが、クラッチ40において結合したときの、結合角度を記憶する。
The connection
振動データ記憶部124は、発電機側端部17と高圧タービン排気側端部37とが、クラッチ40において結合した後の振動データを収納、記憶する。
The vibration
演算部130は、結合角度算出部131、ポーラル図作成部132、最適結合角度導出部133、結合角度対応時間算出部134、および振動低減判定部135を有する。
The
結合角度算出部131は、複数の結合条件でのそれぞれの角度間隔を算出する。すなわち、M回(Mは自然数)の結合を行う場合は、各結合角度同士の角度間隔は、(360度/M)の角度として算出される。算出された角度間隔は、結合条件記憶部122に収納、記憶される。
The bond
ポーラル図作成部132は、振動データ記憶部124に記憶された少なくとも3つの異なる結合角度条件で結合した後の振動データを用いて、ポーラル図を自動作成する。
The polar
最適結合角度導出部133は、ポーラル図作成部132により作成されたポーラル図に基づいて、最適な結合角度条件すなわち最適結合角度を導出する。
The optimal bond
結合角度対応時間算出部134は、速度条件記憶部121に収納された結合前保持回転数の条件の下で、結合角度に対応する時間(結合角度対応時間)を算出する。
The bond angle corresponding
振動低減判定部135は、最適結合角度の条件の下で実施された結合後の振動値について、効果が得られたか否かを判定する。
The vibration
タイムカウンタ140は、結合角度対応時間に応じたタイミングで、高圧主蒸気加減弁33を動作させるために時間をカウントする。
The
進行制御部150は、振動低減型クラッチ結合制御装置100において、その制御プロセスの進行を司る。また、進行制御部150は、タイムカウンタ140の出力により、高圧主蒸気加減弁33への指令のタイミングを決定し、出力部160に指令する。
The
出力部160は、進行制御部150からの指令により、高圧主蒸気加減弁33への要求信号を、タービン制御装置50に出力する。
The
次に、振動低減型クラッチ結合制御方法の手順に沿って、振動低減型クラッチ結合制御装置100の作用を順次説明する。
Next, the operation of the vibration reduction clutch
図4は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法の手順を示すフロー図である。 Figure 4 is a flow diagram showing the steps of the vibration reduction clutch engagement control method according to the first embodiment.
振動低減型クラッチ結合制御方法は、ガスタービン単独運転ステップS10、複数結合条件での振動データ取得ステップS20、最適結合条件導出ステップS30、および最適結合条件での結合確認ステップS40を有する。 The vibration reduction clutch engagement control method includes a gas turbine independent operation step S10, a vibration data acquisition step S20 under multiple engagement conditions, an optimal engagement condition derivation step S30, and an engagement confirmation step S40 under the optimal engagement conditions.
ガスタービン単独運転ステップS10は、発電機5が図示しない電力系統に接続され、ガスタービン系統10が負荷を担っている状態の、クラッチ40での結合前の段階である。
The gas turbine independent operation step S10 is a stage before engagement by the clutch 40, in which the
次に、複数結合条件での振動データ取得ステップS20について説明する。本ステップS20は、速度条件の設定ステップS21,結合角度対応時間の算出ステップS22、M回にわたり行われる結合・振動データ取得ステップS24を有する。 Next, we will explain the vibration data acquisition step S20 under multiple bond conditions. This step S20 includes a speed condition setting step S21, a bond angle corresponding time calculation step S22, and a bond/vibration data acquisition step S24 that is performed M times.
速度条件設定ステップS21においては、進行制御部150が、目標回転数、回転数上昇率、結合前保持回転数などの速度条件を、速度条件記憶部121から読み出す。
In the speed condition setting step S21, the
図5は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における速度条件の例を示すグラフである。図5の横軸は時間、縦軸は、回転数および高圧主蒸気加減弁33の開度(MCV開度)を示す。 Figure 5 is a graph showing an example of speed conditions in the vibration reduction clutch engagement control method according to the first embodiment. The horizontal axis of Figure 5 shows time, and the vertical axis shows the rotation speed and the opening degree of the high-pressure main steam control valve 33 (MCV opening degree).
図5において、破線は、ガスタービン13の回転数(GT回転数)、実線は蒸気タービン系統30の回転数(ST回転数)、一点鎖線はMCV開度を示す。 In Figure 5, the dashed line indicates the rotation speed of the gas turbine 13 (GT rotation speed), the solid line indicates the rotation speed of the steam turbine system 30 (ST rotation speed), and the dashed line indicates the MCV opening.
図5に示すように、ガスタービン13は、定格回転数(同期速度)である回転数NGTで回転中である。
As shown in FIG. 5, the
一方、蒸気タービン系統30は、停止ターニング状態、あるいは、1000rpm未満である低速ヒートソーク回転の回転数から、蒸気タービン系統30の温度状態(冷機・暖機)により決定される回転数変化率すなわち速度変化率(昇速率)r2にて昇速される。その後、低速ヒートソーク回転数より高い所定の回転数N1において、速度変化率r2より小さい速度変化率r1に切替わりさらに昇速される。その後、所定の速度NSTに到達すると、速度変化率r0が0に変更され速度一定に保持される。この場合の速度NSTを結合前保持回転数NST、ガスタービン13の回転数NGTから結合前保持回転数NSTを減じた値ΔNを、結合前保持差分回転数と呼ぶものとする。
On the other hand, the
なお、ガスタービン系統10の回転数の測定はGT側回転数検出器18により、また、蒸気タービン系統30の回転数の測定はST側回転数検出器38にて行われるものとする。
The rotation speed of the
最初の速度変化率r2の領域においては、回転数目標値の上昇に合わせて、MCV開度は増大する。次の速度変化率r1の領域においては、速度変化率r1が速度変化率r2より小さくなった分、タービン制御装置50においての速度制御系の速度偏差が減少する。図6に示した例では、タービン制御装置50の速度制御には、即応性確保のために比例制御が用いられていることから、速度変化率r2への切替え後は、速度偏差の減少に応じてMCV開度が減少している。
In the first region of speed change rate r2, the MCV opening increases in accordance with the increase in the target rotation speed value. In the next region of speed change rate r1, the speed deviation of the speed control system in the
以上のような、回転数および速度変化率の指令を、進行制御部150が出力部160を経由して、順次、タービン制御装置50に出力する。
The
後述するように、蒸気タービン系統30の結合前保持回転数NSTでの運転状態が安定する所定の時間が経過した後に、進行制御部150が出力部160を経由して、タービン制御装置50にMCV突き上げ指令、すなわち、MCVが所定の開度まで開くように指令を出力することになる。ここで、所定の開度は、たとえば、蒸気タービン系統30の初期負荷に相当する開度である。
As described later, after a predetermined time has elapsed during which the operating state of the
次に、複数結合条件での結合ステップS20のステップS21の速度条件の設定の後の結合角度対応時間の算出ステップS22について説明する。 Next, we will explain step S22, which is the calculation of the bond angle corresponding time after setting the speed conditions in step S21 of step S20 of bonding under multiple bond conditions.
図6は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における結合角度対応時間算出ステップS22の詳細手順を示すフロー図である。 Figure 6 is a flow diagram showing the detailed procedure of step S22 of calculating the time corresponding to the engagement angle in the vibration reduction type clutch engagement control method according to the first embodiment.
まず、結合回数Mを設定する(ステップS22a)。ここで、Mは3以上の自然数である。すなわち、異なる結合角度で少なくとも3回の結合を行う。なお、回数は、4回以上であってもよい。 First, the number of bonds M is set (step S22a). Here, M is a natural number equal to or greater than 3. In other words, at least three bonds are formed with different bond angles. The number of bonds may be four or more.
次に、結合角度間隔を算出する(ステップS23b)。後述するポーラル図作成以降の手順を考慮すると、結合角度間隔は等間隔が適当である。したがって、結合角度間隔ΔΘ(度)は、次の式(1)で与えられる。
ΔΘ=360/M …(1)
Next, the bond angle interval is calculated (step S23b). Considering the procedure after the creation of the polar diagram described later, it is appropriate that the bond angle interval is equal. Therefore, the bond angle interval ΔΘ (degrees) is given by the following formula (1).
ΔΘ=360/M ... (1)
なお、以下、結合角度間隔ΔΘが等間隔である場合を例にとって説明するが、厳密に等間隔である必要はなく、後述するポーラル図を作成しやすく精度良く作成できる場合であれば、ほぼ等間隔であってもよいし、他の間隔を設定してもよい。 Note that, in the following, we will use an example in which the bond angle intervals ΔΘ are equal, but they do not need to be strictly equal. As long as the polar diagram described below can be easily and accurately created, they may be approximately equal, or other intervals may be set.
次にそれぞれの結合角度を算出する(ステップS22c)。最初の結合を、結合角度ゼロを狙って行うとすれば、それぞれの位相は、次の式(2)で与えられる。
Θ1=0、Θ2=ΔΘ、…、ΘM=(M-1)・ΔΘ …(2)
Next, each bond angle is calculated (step S22c). If the first bond is performed aiming for a bond angle of zero, each phase is given by the following formula (2).
Θ 1 =0, Θ 2 =ΔΘ, ..., Θ M =(M-1)·ΔΘ ... (2)
ここで、MCV突き上げ指令が出力されてから、実際にクラッチ40での結合が行われるまでの時間遅れについて検討する。 Here, we consider the time delay between when the MCV thrust command is issued and when the clutch 40 actually engages.
図7ないし図9は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における回転数上昇・保持ステップにおける第1回目ないし第3回目のMSV突き上げ指示を説明するための結合後の状態を概念的に示す横断面図である。 Figures 7 to 9 are cross-sectional views conceptually showing the state after engagement to explain the first to third MSV thrust-up instructions in the rotation speed increase and maintenance steps in the vibration reduction clutch engagement control method according to the first embodiment.
図7ないし図9では、データ取得回数Mが3の場合を示している。したがって、ΔΘは120度であり、Θ1=0度、Θ2=120度、Θ3=240度となる。図7ないし図9において、便宜上、GT側の基準マーカ37aを12時方向に固定している。その基準となるGT側の基準マーカ37aに対するST側の基準マーカ17aの相対角度について、破線矢印は、結合を狙ってMSV突き上げ指示を出した時点の方向、実線矢印は実際に結合したときの方向を示す。以下では、この実線矢印の場合の12時方向との角度を結合角度としている。
7 to 9 show the case where the number of data acquisitions M is 3. Therefore, ΔΘ is 120 degrees, Θ 1 = 0 degrees, Θ 2 = 120 degrees, and Θ 3 = 240 degrees. For convenience, the
MSV突き上げ指示が出されてから、実際にクラッチ40で結合するまでには、タービン制御装置50までの信号伝達時間、タービン制御装置50における演算処理、および高圧主蒸気加減弁33の動作遅れ等がある。このため、図7ないし図9の破線矢印と実線矢印で示すように、実際に結合する結合角度は、指令時の結合角度の目標より大きい。この追加遅れ分Φとすると結合角度は、結合目標角度Θに追加遅れ分Φを加えたものとなる。追加遅れ分Φをそれぞれ、Φ1、Φ2、Φ3とすると、図7の場合は(Θ1+Φ1)すなわちΦ1、図8の場合は(Θ2+Φ2)すなわち(120度+Φ2)、図9の場合は(Θ3+Φ3)すなわち(240度+Φ3)となる。追加遅れΦが上述のような原因に起因することを考慮すれば、Φ1、Φ2およびΦ3の値は、ほぼ同一であると考えられる。
From the issuance of the MSV thrust up command to the actual engagement by the clutch 40, there are a signal transmission time to the
振動データ取得時においても、後述する最適結合角度での結合の場合においても、運転状態が変化しなければ、追加遅れΦもほぼ同一であると考えられる。すなわち、ほぼ同一の追加遅れが一律に生ずるだけであるので、運転状態が変化しないという条件のもとに、追加遅れΦの影響の違いを考慮する必要はないということになる。最初は追加遅れ分Φの値が分からないが、結合目標角度Θで突き上げ信号を出して、結合角度(Θ+Φ)から追加遅れ分Φを確認していくことにより、追加遅れ分Φを求めることができる。 When vibration data is acquired and when the coupling is performed at the optimal coupling angle (described later), the additional delay Φ is considered to be approximately the same if the operating conditions do not change. In other words, since an approximately identical additional delay occurs uniformly, there is no need to consider differences in the effect of the additional delay Φ, provided that the operating conditions do not change. Although the value of the additional delay Φ is unknown at first, the additional delay Φ can be found by issuing a thrust signal at the coupling target angle Θ and checking the additional delay Φ from the coupling angle (Θ + Φ).
次に、結合角度対応時間を算出する(ステップS22d)。以下に、算出の考え方を図10、図11を参照しながら説明する。 Next, the bond angle corresponding time is calculated (step S22d). The calculation method is explained below with reference to Figures 10 and 11.
図10は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における回転数上昇・保持ステップにおける発電機側端部17の状態を概念的に示す横断面図である。図11は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における回転数上昇・保持ステップにおける高圧タービン排気側端部37の状態を概念的に示す横断面図である。また、図12は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における回転数上昇・保持ステップにおける各信号を説明する概念的なグラフである。
Figure 10 is a cross-sectional view conceptually showing the state of the
図12は、結合前の、軸振動値とロータ角度検出パルスの時間変化を示している。GT側およびST側のそれぞれについて、図12に示すような図が作成できる。ここで、軸振動値は、GT側軸振動計2aの出力であり、ロータ角度検出パルスはGT側ロータ回転角度検出器19の出力である。またST側の軸振動値とロータ角度検出パルスの時間変化を示す場合は、ロータ角度検出パルスはST側軸振動計3aの出力であり、ロータ角度検出パルスはST側ロータ回転角度検出器39の出力である。
Figure 12 shows the change over time in shaft vibration value and rotor angle detection pulse before coupling. A graph like that shown in Figure 12 can be created for each of the GT side and ST side. Here, the shaft vibration value is the output of the GT side
すなわち、GT側およびST側のそれぞれについて、図12に示す図が作成できる。図12では、軸振動値は、GT側軸振動計2aの出力、ロータ角度検出パルスはST側ロータ回転角度検出器39の出力についてのみを例示している。軸振動値と、ロータ角度検出パルスにより、ロータ基準位置である基準マーカ17a、基準マーカ37aを基準としての振れ回りの方向、すなわち、どの方向が振れ回っているのかを示している。
That is, the diagram shown in Figure 12 can be created for each of the GT side and ST side. In Figure 12, the shaft vibration value is exemplified only for the output of the GT side
たとえば、ガスタービン系統10側あるいは蒸気タービン系統30側から見たガスタービン系統10の発電機側端部17は、回転数NGT(rpm)でたとえば時計方向に回転している。GT側ロータ回転角度検出器19が検出する基準マーカ17aからの信号も1分間にNGT回発生する。
For example, the
また、蒸気タービン系統30の高圧タービン排気側端部37は、回転数NST(rpm)でガスタービン系統10と同様に時計方向に回転している。ST側ロータ回転角度検出器39が検出する基準マーカ37aからの信号も1分間にNST回発生する。
The high-pressure
高圧タービン排気側端部37の回転数NST(rpm)は、発電機側端部17の回転数NGT(rpm)より遅いことから、発電機側端部17を基準とすると、高圧タービン排気側端部37が、相対的に反時計方向に結合前保持差分回転数ΔN(rpm)で回転する、すなわち結合前保持差分回転数はこの相対的回転速度ΔNであり、反時計方向への回転となる。この結果、高圧タービン排気側端部37の反時計方向への1回転当たりの相対的な回転時間Tr(秒)は、次の式(3)で与えられる。
Tr=60/ΔN …(3)
Since the rotation speed N ST (rpm) of the high-pressure
Tr = 60 / ΔN ... (3)
したがって、高圧タービン排気側端部37に設けられた基準マーカ37aは、発電機側端部17に設けられた基準マーカ17aを基準として、Tr秒で反時計径方向に360度回転することになる。
Therefore, the
したがって、各データ取得時の結合角度の角度差に対応する結合角度対応時間の間隔ΔTΘは、次の式(4)により与えられる。
ΔTΘ=Tr/M=60/(M・ΔN) …(4)
Therefore, the bond angle corresponding time interval ΔT Θ corresponding to the angle difference of the bond angles at the time of acquiring each data is given by the following formula (4).
ΔT Θ = Tr / M = 60 / (M · ΔN) ... (4)
たとえば、結合前保持差分回転数ΔNが4rpm、データ取得回数Mが3回である場合には、結合角度対応時間の間隔ΔTΘは、5秒となる。 For example, when the pre-bond retention differential rotation speed ΔN is 4 rpm and the number of data acquisitions M is 3, the bond angle corresponding time interval ΔT Θ is 5 seconds.
この場合、第1回目の結合での結合角度対応時間TΘ1は0秒、第2回目の結合での結合角度対応時間TΘ2は5秒、第3回目の結合での結合角度対応時間TΘ3は10秒となる。 In this case, the bond angle corresponding time T Θ1 for the first bond is 0 seconds, the bond angle corresponding time T Θ2 for the second bond is 5 seconds, and the bond angle corresponding time T Θ3 for the third bond is 10 seconds.
次に、複数結合条件での結合ステップS20のステップS22の結合角度対応時間の算出ステップS22の後の結合・振動データ取得ステップ等(S23~S26)について説明する。 Next, we will explain the bond and vibration data acquisition steps (S23 to S26) that follow the bond angle corresponding time calculation step S22 in the bonding step S20 under multiple bond conditions.
結合・振動データ取得ステップ等では、図4に示すように、ステップS23で回数指標Nを1に設定し、ステップS24で第N回目の結合・振動データ取得を行い、ステップS25で、Nを1だけ増加させ、ステップS26でNが所定の繰り返し回数Mを超えたか否かを判定し、超えていない場合はステップS23以降を繰り返す。ここで、所定の回数は例えば3であり、その場合は、ステップS24の結合・振動データ取得を3回実施することになる。 In the bond/vibration data acquisition step, etc., as shown in FIG. 4, in step S23, the count index N is set to 1, in step S24, the Nth bond/vibration data acquisition is performed, in step S25, N is incremented by 1, and in step S26, it is determined whether N exceeds a predetermined number of repetitions M, and if it does not, steps S23 and after are repeated. Here, the predetermined number is, for example, 3, in which case the bond/vibration data acquisition in step S24 is performed three times.
以下、結合・振動データ取得ステップS24の詳細を説明する。 Details of the bond and vibration data acquisition step S24 are explained below.
図13は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における複数結合条件での第N回目の結合・振動データ取得ステップの詳細手順を示すフロー図である。 Figure 13 is a flow diagram showing the detailed procedure of the Nth engagement and vibration data acquisition step under multiple engagement conditions in the vibration reduction clutch engagement control method according to the first embodiment.
結合・振動データ取得ステップS24は、第N回目回転数上昇後、回転数保持(ステップS241)、結合角度対応時間でMCV突き上げ指示(ステップS242)、振動データ収納・取得(ステップS243)、および低速ヒートソーク回転数への変更(S244)の各ステップを有する。以下、これらの各ステップについて順次説明する。 The bond/vibration data acquisition step S24 includes the steps of maintaining the rotation speed after the Nth rotation speed increase (step S241), issuing an MCV thrust-up command at a time corresponding to the bond angle (step S242), storing and acquiring vibration data (step S243), and changing to a low-speed heat soak rotation speed (S244). Each of these steps will be described in turn below.
まず、蒸気タービン系統30の第N回目の回転数上昇および回転数保持を行う(ステップS241)。すなわち、速度条件の設定ステップS21で設定された速度条件に基づいて、進行制御部150が出力部160を経由して、順次、タービン制御装置50に指示信号を発する。この結果、タービン制御装置50は、図5に示した蒸気タービン系統30の回転数変化を得るように、ST側回転数検出器38の出力をフィードバック信号として、MCV33の開度を調節する。蒸気タービン系統30の回転数は、最終的に、結合前保持回転数NSTに至り、保持される。すなわち、ガスタービン13から蒸気タービン系統30を見た場合は、両者の回転方向の反対方向に、相対的な結合前保持差分回転数ΔNで回転して見える。
First, the
次に、進行制御部150は、第N回目の結合角度対応時間で、タービン制御装置50に対してMCV突き上げ指示を出力する(ステップS242)。
Next, the
このMCV突き上げ指示ステップS242は、具体的には、以下の通りである。すなわち、まず、GT側ロータ回転角度検出器19が発電機側端部17に設けられた基準マーカ17aを検出する(ステップS242a)。次に、タイムカウンタ140が、基準マーカ17aが検出された時点を起点として、第N回目の結合角度対応時間TΘNが経過した時点で到達信号を出力する(ステップS242b)。次に、進行制御部150は、タイムカウンタ140からの出力を受けて、出力部160を経由してタービン制御装置50にMCV突き上げの指示信号を発する(ステップS242c)。ここで、MCV突き上げとは、前述のように、MCV33の開度を、たとえば、蒸気タービン系統30の初期負荷相当の開度まで急開させることを言う。
Specifically, this MCV thrust-up instruction step S242 is as follows. That is, first, the GT rotor
結合・振動データ取得ステップS24の次の振動データ取得・収納ステップS243については、図14を引用しながら説明する。 The vibration data acquisition and storage step S243 that follows the binding and vibration data acquisition step S24 will be explained with reference to FIG. 14.
図14は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法における振動データ取得、収納ステップS25の詳細手順を示すフロー図である。 Figure 14 is a flow diagram showing the detailed procedure of vibration data acquisition and storage step S25 in the vibration reduction clutch engagement control method according to the first embodiment.
まず、結合・振動データ取得ステップS24における最終ステップであるMCV突き上げ指示ステップS242cによって、クラッチ40が結合する(ステップS25a)。すなわち、MCV突き上げ指示によりMCV33が開き、高圧タービン排気側端部37の回転数NST(rpm)が発電機側端部17の回転数NGT(rpm)を超えようとする際に、クラッチ40がかみ合い、一軸型コンバインドサイクル1として、一体で回転する。
First, the clutch 40 is engaged (step S25a) by the MCV thrust-up instruction step S242c, which is the final step in the coupling and vibration data acquisition step S24. That is, when the
次に、進行制御部150は、一軸型コンバインドサイクル1の安定化のための所定時間に亘り状態保持をする(ステップS25b)。すなわち、進行を停止する。
Next, the
次に、振動データの取得・収納を行う(ステップS26c)。ここで、振動データの取得は、GT結合側軸受2の近傍に設けられたGT側軸振動計2a、およびST結合側軸受3の近傍に設けられたST側軸振動計3aにより行われる。得られた振動データは、振動データ記憶部124に収納、記憶される。
Next, the vibration data is acquired and stored (step S26c). Here, the vibration data is acquired by the GT side
以上の結合角度対応時間でのMCV突き上げ指示ステップS242の後に、低速ヒートソーク回転数への変更を行う(ステップS244)。具体的には、進行制御部150が出力部160を介して、タービン制御装置50に低速ヒートソーク回転数への変更の指示信号を発する。この結果、MCV33の開度が減少し、高圧タービン排気側端部37の回転数が低下し、クラッチ40での噛み合いが解除され、非結合状態に移行する。
After the above-mentioned step S242 of instructing MCV thrust up at the coupling angle corresponding time, the speed is changed to the low-speed heat soak rotation speed (step S244). Specifically, the
以上が、複数結合条件での振動データ取得ステップS20の内容である。 The above is the content of step S20 for acquiring vibration data under multiple binding conditions.
次に、図4に示した最適結合条件導出ステップS30について説明する。ステップS30は、ポーラル図の作成ステップS31、最適位相差の導出ステップS32、および、結合角度対応時間の導出ステップS33を有する。 Next, we will explain the optimal bonding condition derivation step S30 shown in Figure 4. Step S30 includes a polar diagram creation step S31, an optimal phase difference derivation step S32, and a bond angle corresponding time derivation step S33.
最適結合条件導出ステップS30の説明に際して、図15ないし図17を引用しながら、クラッチ結合前後の状態について概念的に説明する When explaining the optimal engagement condition derivation step S30, we will conceptually explain the state before and after clutch engagement while citing Figures 15 to 17.
図15は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの結合前の状態を示す概念図である。 Figure 15 is a conceptual diagram showing the state before engagement of a single-shaft combined cycle vehicle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment.
ガスタービン系統10の発電機側端部17は、GT結合側軸受2の外側に配されている。また、蒸気タービン系統30の高圧タービン排気側端部37は、ST結合側軸受3の外側に配されている。
The
すなわち、ガスタービン側ロータシャフト16のGT結合側軸受2の外側の発電機側端部17を含む部分は、片持ちの状態で回転している。また、蒸気タービン側ロータシャフト36のST結合側軸受3の外側の高圧タービン排気側端部37を含む部分も、片持ちの状態で回転している。
That is, the portion of the gas
図16は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの結合後の状態を示す概念図である。 Figure 16 is a conceptual diagram showing the state after engagement of a single-shaft combined cycle vehicle that is the subject of the vibration reduction clutch engagement control device according to the first embodiment.
クラッチ40で結合後は、ガスタービン系統10の発電機側端部17および高圧タービン排気側端部37は、GT結合側軸受2およびST結合側軸受3により両側を支持された状態となる。
After engagement by the clutch 40, the
図17は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの各結合角度における結合前後のクラッチ近傍の状態の例を示す概念図であり、(a)は結合角度Θ、(b)は結合角度(Θ+90度)、(c)は結合角度(Θ+180度)、(d)は結合角度(Θ+270)度の場合を示す。 Figure 17 is a conceptual diagram showing an example of the state near the clutch before and after engagement at each engagement angle of a single-shaft combined cycle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment, where (a) shows the case of engagement angle Θ, (b) shows the case of engagement angle (Θ+90 degrees), (c) shows the case of engagement angle (Θ+180 degrees), and (d) shows the case of engagement angle (Θ+270) degrees.
また、図18は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの各結合角度における結合前後のクラッチ近傍の横断面における状態を示す概念図であり、(a)は結合角度Θ、(b)は結合角度(Θ+90度)、(c)は結合角度(Θ+180度)、(d)は結合角度(Θ+270)度の場合を示す。すなわち、図18の(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ図17の(a)、(b)、(c)、(d)に対応している。 Figure 18 is a conceptual diagram showing the state of a cross section near the clutch before and after engagement at each engagement angle of a single-shaft combined cycle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment, where (a) shows the case of engagement angle Θ, (b) shows the case of engagement angle (Θ+90 degrees), (c) shows the case of engagement angle (Θ+180 degrees), and (d) shows the case of engagement angle (Θ+270) degrees. In other words, (a), (b), (c), and (d) in Figure 18 correspond to (a), (b), (c), and (d) in Figure 17, respectively.
図17および図18は、発電機側端部17に対して高圧タービン排気側端部37が回転中心に対して偏心して旋回する場合に、クラッチ40での結合によりどのような状態になるかを概念的に示している。以下に、図17および図18のa)、b)、c)、d)について順次説明する。なお、図18の各図において、上方を0度、として、時計回りに角度を表現するものとする。また、図17および図18のa)、b)、c)、d)のそれぞれにおいて、白抜き矢印の左側は、発電機側端部17に高圧タービン排気側端部37が結合する直前の状態を示す。また、白抜き矢印の右側は、発電機側端部17に高圧タービン排気側端部37が結合する直後の状態を示す。以下、高圧タービン排気側端部37は、基準マーカ37aの方向に偏心しているものとする。
17 and 18 conceptually show the state of engagement by the clutch 40 when the high-pressure
(a)は、発電機側端部17の基準マーカ17aの方向(以下、「GT角度」)が0度方向、高圧タービン排気側端部37の基準マーカ17aの方向(以下、「ST角度」)が0度方向の状態で結合した場合を示す。この場合、結合後は、発電機側端部17は0度方向に偏心する一方、高圧タービン排気側端部37の0度方向の偏心量が若干減少する。
(a) shows the case where the
(b)は、GT角度が0度方向、ST角度が90度方向の状態で結合した場合を示す。この場合、結合後は、発電機側端部17は90度方向に偏心し、アンバランスが付加される。
(b) shows the case where the GT angle is 0 degrees and the ST angle is 90 degrees. In this case, after coupling, the
(c)は、GT角度が0度方向、ST角度が180度方向の状態で結合した場合を示す。この場合、結合後は、発電機側端部17は180度方向に偏心する一方、高圧タービン排気側端部37の180度方向の偏心量が若干減少する。
(c) shows the case where the GT angle is 0 degrees and the ST angle is 180 degrees. In this case, after the coupling, the
(d)は、GT角度が0度方向、ST角度が270度方向の状態で結合した場合を示す。この場合、結合後は、発電機側端部17は270度方向に偏心し、アンバランスが付加される。
(d) shows the case where the GT angle is 0 degrees and the ST angle is 270 degrees. In this case, after coupling, the
以上のように、結合する際のGT角度に対するST角度によって、付加されるアンバランスの方向が変化する。なお、付加されるアンバランス方向は変化するが、結合前のSTの軸端偏心量が同であれば、結合する際のGT角度に対するST角度によらず、付加されるアンバランスモーメントは同じと考えられる。したがって結合により発生する振動ベクトルの方向は変化するが、振動ベクトルのスカラー量は変化しない。 As described above, the direction of the added unbalance changes depending on the ST angle relative to the GT angle when connecting. Note that although the direction of the added unbalance changes, if the amount of eccentricity at the ST shaft end before connecting is the same, the added unbalance moment is considered to be the same regardless of the ST angle relative to the GT angle when connecting. Therefore, although the direction of the vibration vector generated by the connection changes, the scalar quantity of the vibration vector does not change.
次に、最適結合条件導出ステップS30のポーラル図の作成ステップS31、最適位相差の導出ステップS32、および、結合角度対応時間の導出ステップS33を順次説明する。なお、以下の説明では、「ベクトルX・Y」の表記は、点Xから点Yに向かう方向であり、点Xと点Y間の距離を大きさに持つベクトルを意味するものとする。また、起点Xが中心Cの場合のベクトルを振動ベクトルと呼ぶこととする。 Next, the steps S31 to create a polar diagram, S32 to derive an optimal phase difference, and S33 to derive a bond angle corresponding time in the step S30 to derive optimal bonding conditions will be explained in order. In the following explanation, the notation "vector X・Y" refers to a vector that is in the direction from point X to point Y and has the magnitude equal to the distance between points X and Y. In addition, a vector when the starting point X is the center C will be called a vibration vector.
まず、ポーラル図作成部132が行うポーラル図の作成ステップS31について説明する。
First, we will explain step S31 of creating the polar diagram performed by the polar
図19は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの各結合角度における結合後の状態の例を示す振動ベクトルを極座標にプロットしたポーラル図である。 Figure 19 is a polar diagram in which vibration vectors are plotted on polar coordinates, showing examples of the state after engagement at each engagement angle of a single-shaft combined cycle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment.
ここで、ポーラル図は、周方向が位相(0°~360°)を、中心Cから径方向の長さが振動の振幅(あるいは半振幅)を表す。 Here, in the polar diagram, the circumferential direction represents the phase (0° to 360°), and the radial length from the center C represents the amplitude (or half amplitude) of the vibration.
スカラー量である振動ベクトルの長さは、図12で示したGT側軸振動計2aまたはST側軸振動計3aの出力に基づく振幅である。また、振動ベクトルの方向は、GT側ロータ回転角度検出器19の出力に対するST側ロータ回転角度検出器39の出力の相対値である結合角度である。
The length of the vibration vector, which is a scalar quantity, is the amplitude based on the output of the GT side
クラッチ40での結合後の振動値としては、GT側とST側のいずれを用いてもよい。すなわち、理論的には、結合後のロータシャフトの振れ回りの変化は相似となり、いずれの軸受で後述する最適角度を評価しても、同じ角度となる筈である。なお、実際に結合で振動が変化するのはST側の軸受部の軸振動の方がより顕著に変化するので、以下では、ST側の振動ベクトルに基づき最適角度を評価する場合を例にとって示す。 Either the GT side or the ST side may be used as the vibration value after engagement at the clutch 40. In other words, theoretically, the change in the rotor shaft's whirling motion after engagement will be similar, and the optimum angle (described later) for either bearing should be the same. Note that in reality, the change in vibration due to engagement is more pronounced for the shaft vibration of the ST side bearing, so the following will show an example of evaluating the optimum angle based on the ST side vibration vector.
図19は、結合・振動データ取得を3回行った場合を示している。それぞれ、結合目標角度Θ1、Θ2、およびΘ3であるとする。ここで、それぞれの結合目標角度の間隔は120度である。 19 shows a case where bond/vibration data acquisition is performed three times, with the bond target angles being Θ 1 , Θ 2 , and Θ 3 , respectively, and the interval between each of the bond target angles is 120 degrees.
結合・振動データ取得(ステップS20)の結果、結合目標角度Θ1の場合は結合角度(Θ1+Φ1)により振動ベクトルC・P1、結合目標角度Θ2の場合は結合角度(Θ2+Φ2)により振動ベクトルC・P2、結合目標角度Θ3の場合は結合角度(Θ3+Φ3)により振動ベクトルC・P3が得られる。ここで、振動値は、ST結合側軸受3の近傍に設けられたST側軸振動計3aの出力である。また、結合角度は、ステップS242で目標とした結合角度に基づいている。
As a result of obtaining bond and vibration data (step S20), when the bond target angle Θ1 is obtained, a vibration vector C· P1 is obtained from the bond angle ( Θ1 + Φ1 ), when the bond target angle Θ2 is obtained, a vibration vector C· P2 is obtained from the bond angle ( Θ2 + Φ2 ), and when the bond target angle Θ3 is obtained, a vibration vector C· P3 is obtained from the bond angle ( Θ3 + Φ3 ). Here, the vibration value is the output of the ST-side
図20は、第1の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの結合後の振動状態を示すグラフである。横軸は結合角度、縦軸は振幅である。結合角度Θ2の近傍で、振幅が最小となっている。ここで、結合角度(Θm+Φm)において、振幅が最小となっている。この結合角度(Θm+Φm)が最適結合角度である。ここで、追加遅れ分Φmは、前述のように、Φ1、Φ2、Φ3とほぼ等しく、たとえば、これらの平均値としてもよい。 20 is a graph showing the vibration state after engagement of a single-shaft combined cycle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the first embodiment. The horizontal axis represents the engagement angle, and the vertical axis represents the amplitude. The amplitude is minimum near the engagement angle Θ2. Here, the amplitude is minimum at the engagement angle (Θm+Φm). This engagement angle (Θm+Φm) is the optimum engagement angle. Here, the additional delay Φm is approximately equal to Φ1 , Φ2 , and Φ3 as described above, and may be, for example, their average value.
次に、最適結合角度導出部133が行う最適結合角度の導出ステップS32について、図19のポーラル図を引用しながら説明する。
Next, the optimal bond angle derivation step S32 performed by the optimal bond
点P1、点P2および点P3に基づいて外接円CCが得られる。外接円CCの中心P0は、点P1、点P2および点P3の外心となる。ここで、振動ベクトルC・P0は、結合前の振動状態ではなく、結合後のGT結合側軸受2およびST結合側軸受3により両側を支持された状態の仮想的な平均的振動状態を示しており、中心点P0は仮想的な中心である。
A circumscribing circle CC is obtained based on points P1 , P2 , and P3 . The center P0 of the circumscribing circle CC is the circumcenter of points P1 , P2 , and P3 . Here, the vibration vector C· P0 does not indicate the vibration state before coupling, but indicates a virtual average vibration state in a state in which both sides are supported by the GT
この仮想的な中心P0を起点とするベクトル、すなわち結合角度(Θ1+Φ1)の場合のベクトルP0・P1、結合角度(Θ2+Φ2)の場合のベクトルP0・P2、結合角度(Θ3+Φ3)の場合のベクトルP0・P3は、それぞれの場合の蒸気タービン系統30の寄与によるものである。
The vectors originating from this imaginary center P0 , i.e., the vector P0 ·P1 in the case of joint angle ( Θ1 + Φ1 ), the vector P0· P2 in the case of joint angle ( Θ2 + Φ2 ) , and the vector P0 · P3 in the case of joint angle ( Θ3 + Φ3 ), are due to the contribution of the
外接円CC上の点とポーラル図の中心点Cとの距離が最小となる点が、振幅が最小となる最適な場合に対応する。したがって、最適点Pmは、ポーラル図の中心点Cと外接円CCの中心点P0とを結ぶ線と外接円CCの交点である。また、ベクトルCC・Pmの角度(Θm+Φm)が最適結合角度となる。 The point where the distance between a point on the circumscribing circle CC and the center point C of the polar diagram is the smallest corresponds to the optimal case where the amplitude is the smallest. Therefore, the optimal point Pm is the intersection of the circumscribing circle CC and the line connecting the center point C of the polar diagram and the center point P0 of the circumscribing circle CC. The angle ( Θm + Φm ) of the vector CC· Pm is the optimal bond angle.
次に、結合角度対応時間算出部134が、最適結合角度(Θm+Φm)の結合目標角度Θmに対応する結合角度対応時間を算出する。結合角度対応時間の間隔は、前出の次の式(4)で与えられる。
ΔTΘ=Tr/M=60/(M・ΔN) …(4)
Next, the bond angle corresponding
ΔT Θ = Tr / M = 60 / (M · ΔN) ... (4)
今、結合前保持差分回転数ΔNが4rpmの場合を例にとると、図19の例では、データ取得回数Mが3回であるので、結合角度対応時間の間隔ΔTΘは、5秒となる。 Now, taking the case where the pre-bond retention differential rotation speed ΔN is 4 rpm as an example, in the example of FIG. 19, the number of data acquisitions M is 3, so the bond angle corresponding time interval ΔT Θ is 5 seconds.
したがって、第1回目の突き上げの結合角度対応時間をTΘ1とすれば、第2回目は、(TΘ1+5)秒、第3回目は(TΘ1+10秒)となる。ここで、TΘ1は、5秒未満であれば、任意の値でよい。 Therefore, if the bond angle corresponding time of the first thrust is T Θ1 , the second thrust is (T Θ1 + 5) seconds, and the third thrust is (T Θ1 + 10 seconds). Here, T Θ1 may be any value as long as it is less than 5 seconds.
次に、図4に示した最適結合条件での結合確認ステップS40について説明する。最適結合条件での結合確認ステップS40では、最適結合条件導出ステップS30において導出された最適結合条件に基づいて、以下の各ステップにより、効果の確認を行う。なお、各ステップの重複する詳細説明は省略する。 Next, the step S40 of confirming the combination under the optimal combination conditions shown in FIG. 4 will be described. In the step S40 of confirming the combination under the optimal combination conditions, the effects are confirmed by the following steps based on the optimal combination conditions derived in the step S30 of deriving the optimal combination conditions. Note that detailed descriptions of the steps that overlap will be omitted.
まず、進行制御部150が、回転数上昇条件を行う(ステップS41)。次に、GT基準マーカ検出後の最適結合角度対応時間後に、進行制御部150がMCV突き上げ指示を行う(ステップS42)。ステップS42によりクラッチ40が結合した状態で、振動データ記憶部124が振動データを取得し、収納・記憶する(ステップS43)。収納した振動データにより、振動低減判定部135が、最適結合条件での効果を確認する(ステップS44)。
First, the
本実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法は、一軸型コンバインドサイクル1の建設時、クラッチ40を含むパワートレインおよびMCV33等の分解・点検・修理・組立を行う定期検査時等のメンテナンス後において、特に有効である。
The vibration reduction type clutch engagement control method according to this embodiment is particularly effective during construction of the single-shaft combined
以上に示したように、本実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置100によれば、少なくとも3つの異なる結合角度について、結合角度を時間に換算したうえで、それぞれのクラッチ40での結合を行い、それぞれの振動データに基づいて最適結合角度を導出する。確実に最適な結合角度での結合を行うことが可能となるため、結合後の振動の最小化を図ることができる。また、結合後の振動値の監視により、異常の早期検出が可能となる。
As described above, the vibration reduction clutch engagement control method and vibration reduction clutch
[第2の実施形態]
図21は、第2の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法の手順を示すフロー図である。
Second Embodiment
FIG. 21 is a flowchart showing the procedure of a vibration reduction type clutch engagement control method according to the second embodiment.
本実施形態は、第1の実施形態の変形であり、本実施形態による振動低減型クラッチ結合制御方法は、最適結合条件での結合確認ステップS40の後に、さらに、バランスウェイトの追加ステップS50を有する。以下、ステップS50の各ステップについて順次説明する。 This embodiment is a modification of the first embodiment, and the vibration reduction clutch engagement control method according to this embodiment further includes step S50 of adding a balance weight after step S40 of confirming engagement under optimal engagement conditions. Each step of step S50 will be described below in order.
まず、テストウェイトの追加を行う(ステップS51)。この際のテストウェイトの重さは、振動値の変化を有意に計測できる範囲で、極力小さいことが好ましい。 First, a test weight is added (step S51). In this case, it is preferable that the weight of the test weight is as small as possible while still allowing the change in vibration value to be significantly measured.
テストウェイトを追加すべき周方向の位置について、図22を引用しながら説明する。 The circumferential positions where test weights should be added are explained with reference to Figure 22.
図22は、第2の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの各結合角度における振動のさらなる振動低減方法を示す結合後の状態を示すポーラル図である。 Figure 22 is a polar diagram showing the state after engagement, illustrating a method for further reducing vibration at each engagement angle of a single-shaft combined cycle that is the subject of the vibration reduction clutch engagement control device according to the second embodiment.
ステップS40で最適結合角度(Θm+Φm)をもたらすベクトルP0・Pmが得られている。したがって、最適結合角度Θmの方向に、テストウェイトを追加する。 In step S40, the vector P 0 ·P m which gives the optimum bond angle (Θ m + Φ m ) is obtained. Therefore, a test weight is added in the direction of the optimum bond angle Θ m .
次に、最適結合角度(Θm+Φm)での結合を行い(ステップS52)、結合状態での振動値を取得する(ステップS53)。この結果、ベクトルP0・PmがベクトルP0/Ptまで延びて、ベクトルP0・Ptとなり、最適結合角度(Θm+Φm)での振動値が、点P1での振動値(図22における中心点Cから点Ptを通る破線の円弧までの長さ)まで低減する。 Next, bonding is performed at the optimum bonding angle ( Θm + Φm ) (step S52), and the vibration value in the bonded state is obtained (step S53). As a result, the vector P0 · Pm extends to the vector P0 / Pt , becoming the vector P0 · Pt , and the vibration value at the optimum bonding angle ( Θm + Φm ) decreases to the vibration value at point P1 (the length from the center point C to the dashed arc passing through point Pt in FIG. 22).
次に、バランスウェイトの決定、追加を行う(ステップS54)。 Next, balance weights are determined and added (step S54).
ベクトルP0・Ptをポーラル図の中心点Cまで延長することにより、振動値をゼロとすることができる。したがって、ベクトルPt・Cに相当するバランスウェイトを追加する。バランスウェイトの重さは、テストウェイトの重さに、ベクトルPt・Cの長さのベクトルP0・Ptの長さに対する比を乗じることにより得られる。 The vibration value can be made zero by extending the vector P0 · Pt to the center point C of the polar diagram. Therefore, a balance weight equivalent to the vector Pt ·C is added. The weight of the balance weight is obtained by multiplying the weight of the test weight by the ratio of the length of the vector Pt ·C to the length of the vector P0 · Pt .
次に、最適結合角度での結合、効果を確認する(ステップS55)。 Next, confirm the bond and effect at the optimal bond angle (step S55).
図23は、第2の実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御装置の対象となる一軸型コンバインドサイクルの結合後の振動状態を示すグラフである。横軸は結合角度、縦軸は、クラッチ40で結合後の片振幅を示す。 Figure 23 is a graph showing the vibration state after engagement of a single-shaft combined cycle vehicle that is the subject of the vibration reduction type clutch engagement control device according to the second embodiment. The horizontal axis shows the engagement angle, and the vertical axis shows the single amplitude after engagement by the clutch 40.
破線の曲線は、バランスウェイトを追加しない場合の結合角度への依存性を示し、実線の曲線は、バランスウェイトを追加した場合の結合角度への依存性を示す。実線の曲線で示すように、バランスウェイトを追加した場合は、最適結合角度(Θm+Φm)において、振動値は、ゼロあるいはほぼゼロ(「実質ゼロ」)まで低減している。 The dashed curve shows the dependence on bond angle without the addition of balance weights, and the solid curve shows the dependence on bond angle with the addition of balance weights. As shown by the solid curve, with the addition of balance weights, the vibration value is reduced to zero or near zero ("virtually zero") at the optimal bond angle ( Θm + Φm ).
以上のように、本実施形態に係る振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置によれば、最適位相差で確実に結合できる構成の下で、バランスウェイトを追加することにより、振動値を実質的にゼロとすることができる。 As described above, the vibration reduction type clutch engagement control method and vibration reduction type clutch engagement control device according to this embodiment can reduce the vibration value to essentially zero by adding a balance weight in a configuration that ensures reliable engagement with the optimal phase difference.
以上、説明した実施形態によれば、結合後の振動値を最小化しかつ起動停止においてもその状態を維持できる振動低減型クラッチ結合制御方法および振動低減型クラッチ結合制御装置を提供することが可能となる。 According to the embodiment described above, it is possible to provide a vibration reduction clutch engagement control method and a vibration reduction clutch engagement control device that can minimize the vibration value after engagement and maintain that state even during start-up and shutdown.
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.
1…一軸型コンバインドサイクル、2…GT結合側軸受、2a…GT側軸振動計、3…ST結合側軸受、3a…ST側軸振動計、5…発電機、10…ガスタービン系統、11…燃焼器、11a…燃料ガス供給部、12…圧縮機、13…ガスタービン、16……ガスタービン側ロータシャフト、17…発電機側端部、17a…基準マーカ、18…GT側回転数検出器、18a…GT側ギア、19…GT側ロータ回転角度検出器、20…排熱回収ボイラ、21…高圧ドラム、22…過熱器、23…主蒸気管、24…中圧タービン蒸気供給系、25…低圧タービン蒸気供給系、30…蒸気タービン系統、31…高圧タービン、32…高圧主蒸気止め弁、33…高圧主蒸気加減弁(MCV)、34…中圧タービン、35…低圧タービン、36…蒸気タービン側ロータシャフト、37…高圧タービン排気側端部、37a…基準マーカ、38…ST側回転数検出器、38a…ST側ギア、39…ST側ロータ回転角度検出器、40…クラッチ、41…GT側部材、41a…GT側保持部、41b…GT側歯、41c…ラチェット歯車、42…ST側部材、42a…ST側保持部、42b…ヘリカルスプライン外面部、43…スライディング部、43a…ラチェット爪、43b…ヘリカルスプライン内面部、43c…スライディング部側歯、50…タービン制御装置、100…振動低減型クラッチ結合制御装置、110…入力部、111…外部入力受入れ部、112…信号入力受入れ部、120…記憶部、121…速度条件記憶部、122…結合条件記憶部、123…結合角度記憶部、124…振動データ記憶部、130…演算部、131…結合角度算出部、132…ポーラル図作成部、133…最適結合角度導出部、134…結合角度対応時間算出部、135…振動低減判定部、140…タイムカウンタ、150…進行制御部、160…出力部、180…ケーブル類、200…振動低減型クラッチ結合制御システム 1... Single-shaft combined cycle, 2... GT coupling side bearing, 2a... GT side shaft vibration meter, 3... ST coupling side bearing, 3a... ST side shaft vibration meter, 5... Generator, 10... Gas turbine system, 11... Combustor, 11a... Fuel gas supply section, 12... Compressor, 13... Gas turbine, 16... Gas turbine side rotor shaft, 17... Generator side end, 17a... Reference marker, 18... GT side rotation speed detector, 18a... GT side gear, 19... GT side rotor rotation angle detector, 20... Waste heat recovery boiler, 21...high pressure drum, 22...superheater, 23...main steam pipe, 24...intermediate pressure turbine steam supply system, 25...low pressure turbine steam supply system, 30...steam turbine system, 31...high pressure turbine, 32...high pressure main steam stop valve, 33...high pressure main steam control valve (MCV), 34...intermediate pressure turbine, 35...low pressure turbine, 36...steam turbine side rotor shaft, 37...high pressure turbine exhaust side end, 37a...reference marker, 38...ST side rotation speed detector, 38a...ST side gear, 39...ST side rotor rotation angle degree detector, 40... clutch, 41... GT side member, 41a... GT side holding portion, 41b... GT side teeth, 41c... ratchet gear, 42... ST side member, 42a... ST side holding portion, 42b... helical spline outer surface portion, 43... sliding portion, 43a... ratchet pawl, 43b... helical spline inner surface portion, 43c... sliding portion side teeth, 50... turbine control device, 100... vibration reduction type clutch engagement control device, 110... input portion, 111... external input receiving portion, 112... Signal input acceptance unit, 120...storage unit, 121...speed condition storage unit, 122...connection condition storage unit, 123...connection angle storage unit, 124...vibration data storage unit, 130...calculation unit, 131...connection angle calculation unit, 132...polar diagram creation unit, 133...optimum connection angle derivation unit, 134...connection angle corresponding time calculation unit, 135...vibration reduction judgment unit, 140...time counter, 150...progress control unit, 160...output unit, 180...cables, 200...vibration reduction clutch connection control system
Claims (8)
前記発電機が電力系統に接続され、前記ガスタービンが負荷を担っている状態で運転するガスタービン単独運転ステップと、
前記蒸気タービンの回転の前記ガスタービンの回転に対する少なくとも3つの異なる結合角度で前記クラッチでの結合をそれぞれ行い、それぞれの結合運転に移行し、それぞれの結合運転においてそれぞれの振動データを取得する振動データ取得ステップと、
前記それぞれの振動データに基づいて最適結合角度を導出する最適結合角度導出ステップと、
を有することを特徴とする振動低減型クラッチ結合制御方法。 A vibration reduction type clutch engagement control method for a single-shaft combined cycle in which a gas turbine, a generator, and a steam turbine are coupled together by a clutch, comprising:
a gas turbine isolated operation step in which the generator is connected to a power grid and the gas turbine is operated while carrying a load;
a vibration data acquisition step of performing engagement by the clutch at at least three different engagement angles of the rotation of the steam turbine with respect to the rotation of the gas turbine, transitioning to each of the engagement operations, and acquiring vibration data during each of the engagement operations;
an optimal bond angle derivation step of deriving an optimal bond angle based on each of the vibration data;
13. A vibration reducing clutch engagement control method comprising:
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンの回転数より結合前保持差分回転数だけ低い回転数で保持するステップと、
前記結合前保持差分回転数においての複数の前記結合角度のそれぞれを、結合角度対応時間に換算して、前記結合角度対応時間に応じて前記結合の状態に移行するステップと、
を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の振動低減型クラッチ結合制御方法。 The transition to the bonded state is
maintaining a rotation speed of the steam turbine at a rotation speed that is lower than a rotation speed of the gas turbine by a pre-coupling maintenance differential rotation speed;
converting each of the plurality of bond angles at the pre-bond retention differential rotation number into a bond angle corresponding time, and transitioning to the bond state according to the bond angle corresponding time;
3. The method of claim 1, further comprising the steps of:
前記ガスタービンに設けられたGT回転数検出器の出力、前記蒸気タービンに設けられたST回転数検出器の出力、前記ガスタービンの発電機側端部に形成された基準マーカの検出信号、前記蒸気タービンの蒸気タービン側結合端部に形成された基準マーカの検出信号、ならびに、結合前保持回転数および昇速条件に関する外部入力を受け入れる入力部と、
前記昇速条件、前記蒸気タービンの回転数の前記ガスタービンの回転数に対する結合前保持差分回転数を記憶する記憶部と、
前記結合前保持差分回転数において結合状態に移行するための複数の結合角度のそれぞれを、結合角度対応時間に換算する結合角度対応時間算出部と、複数の前記結合角度のそれぞれで前記クラッチが結合したのちの振動データに基づいてポーラル図を作成するポーラル図作成部と、前記ポーラル図に基づいて最適結合角度を導出する最適結合角度導出部と、を有する演算部と、
を備えることを特徴とする振動低減型クラッチ結合装置。 A vibration reduction type clutch engagement control device for a single-shaft combined cycle in which a gas turbine, a generator, and a steam turbine are coupled together by a clutch, comprising:
an input unit that receives an output of a GT rotation speed detector provided in the gas turbine, an output of an ST rotation speed detector provided in the steam turbine, a detection signal of a reference marker formed at a generator side end of the gas turbine, a detection signal of a reference marker formed at a steam turbine side coupling end of the steam turbine, and external inputs relating to a pre-coupling hold rotation speed and a speed-up condition;
a storage unit that stores the speed increase condition and a pre-coupling hold differential rotation speed of the steam turbine with respect to a rotation speed of the gas turbine;
a calculation unit having a bond angle corresponding time calculation unit that converts each of a plurality of bond angles for transitioning to a coupled state at the pre-coupling hold differential rotation speed into a bond angle corresponding time, a polar diagram creation unit that creates a polar diagram based on vibration data after the clutch is coupled at each of the plurality of bond angles, and an optimal bond angle derivation unit that derives an optimal bond angle based on the polar diagram;
A vibration reducing clutch coupling device comprising:
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