JP4773929B2 - ガスタービンの吸気加熱制御装置 - Google Patents
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Description
これは、極低温(例えば−20°C〜−30°C)になっている密度の高い外気(空気)をそのままガスタービンに吸入すると、着火性能が低下したり燃焼振動が生じたりしてガスタービンの安定燃焼が確保できないからである。また、このような極低温の空気を取り込むと、ガスタービンの入口で空気中の水分が氷結し、氷結した氷がガスタービン内に侵入してタービン翼等を損傷する恐れがあるからである。
蒸気管31には、蒸気管31に流通させる蒸気量、即ち、熱交換器30に供給する蒸気量を制御するための制御弁32が介装されている。
このため、ガスタービン起動時やIGV開度増加時のように、圧縮機11に吸入される空気量が急増した場合には、空気A′の温度(測定温度t1)を目標温度TOにする温度制御がうまく追従せず(制御遅れが発生し)、圧縮機11に吸入される空気A′の温度は大幅に低下し、安定燃焼可能温度に維持することができないおそれがあった。
これは、単純なフィードバック制御では、圧縮機11に吸入される空気量が急増して空気温度が急減した現象が実際に発生してから、測定温度t1と目標温度TOの偏差をなくすような制御動作が開始されるため、大きな制御遅れが発生するからである。
ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度指令を求める比例・積分演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると係数値が大きくなる回転数用補正係数を出力する回転数用補正係数演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記回転数用補正係数と前記入口案内翼用補正係数を乗算して補正指令を出力する乗算部と、
前記弁開度指令と前記補正指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とする。
ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度指令を求める比例・積分演算部と、
前記目標温度と大気温度との温度差を求める第2の偏差演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると係数値が大きくなる回転数用補正係数を出力する回転数用補正係数演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記温度差が大きくなると係数値が大きくなる温度差用補正係数を出力する温度差用補正係数演算関数部と、
前記回転数用補正係数と前記入口案内翼用補正係数と前記温度差用補正係数を乗算して補正指令を出力する乗算部と、
前記弁開度指令と前記補正指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とする。
ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度指令を求める比例・積分演算部と、
前記目標温度と大気温度との温度差を求める第2の偏差演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると係数値が大きくなる回転数用補正係数を出力する回転数用補正係数演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記温度差が大きくなると係数値が大きくなる温度差用補正係数を出力する温度差用補正係数演算関数部と、
前記熱交換器に供給される加熱媒体の圧力が、予め決めた基準圧力と等しいときには係数値が1となり、前記基準圧力よりも大きくなると係数値が1よりも小さくなり、前記基準圧力よりも小さくなると係数値が1よりも大きくなる加熱媒体圧力用補正係数を出力する加熱媒体圧力用補正係数演算関数部と、
前記熱交換器に供給される加熱媒体の温度が、予め決めた基準温度と等しいときには係数値が1となり、前記基準温度よりも大きくなると係数値が1よりも小さくなり、前記基準温度よりも小さくなると係数値が1よりも大きくなる加熱媒体温度用補正係数を出力する加熱媒体温度用補正係数演算関数部と、
前記回転数用補正係数と前記入口案内翼用補正係数と前記温度差用補正係数と前記蒸気圧力用補正係数と前記蒸気温度用補正係数を乗算して補正指令を出力する乗算部と、
前記弁開度指令と前記補正指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とする。
なお、「加熱媒体」は蒸気に限定されず、排気ガス等も適用可能である。
他の部分(例えばガスタービン10、発電機20、熱交換器30、蒸気管31、制御弁32等)は従来技術と同様な構成となっている。したがって、以下の説明では従来技術と異なる部分を中心に説明をし、従来技術と同一部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
この制御装置には、目標温度TO(例えば+5°C)が予め設定されている。この目標温度TOは、ガスタービン10を安定して燃焼(運転)させることができる吸入空気温度として、各ガスタービン10の特性に応じて予め設定した温度である。
そして、制御装置100は、補正弁開度指令PAに応じて制御弁32の弁開度を調整している。
逆に、IGV開度OPが減少してくると、補正係数c及び弁開度先行指令fがIGV開度OPの減少に伴って小さくなり、補正弁開度指令PAもIGV開度OPの減少に伴って小さくなって制御弁32の弁開度が小さくなり、熱交換器30に供給される蒸気量がIGV開度OPの減少に伴って減少するという先行制御(フィードフォワード制御)が行われる。
また、IGV開度OPの減少に応じて、先行して制御弁32の開度を小さくして熱交換器30に供給する蒸気量を減少させる先行制御をしているため、IGV11aの開度が小さくなって吸入空気量が急に減少しても、この吸入する空気Aの温度を安定燃焼可能な温度に維持することができる。
逆に、大気温度t2が上昇してくると温度差dtが小さくなるため、補正係数e及び弁開度先行指令fが大気温度t2の低下に伴って小さくなり、補正弁開度指令PAも大気温度t2の上昇に伴って小さくなって制御弁32の弁開度が小さくなり、熱交換器30に供給される蒸気量が大気温度t2の増加に伴って減少するという先行制御(フィードフォワード制御)が行われる。
逆に、蒸気圧力SPが減少してくると、補正係数a及び弁開度先行指令fが蒸気圧力SPの減少に伴って大きくなり、補正弁開度指令PAも蒸気圧力SPの減少に伴って大きくなって制御弁32の開度が大きくなり、熱交換器30に供給される蒸気量が蒸気圧力SPの減少に伴って増加するという先行制御(フィードフォワード制御)が行われる。
逆に、蒸気温度STが減少してくると、補正係数b及び弁開度先行指令fが蒸気温度STの減少に伴って大きくなり、補正弁開度指令PAも蒸気温度STの減少に伴って大きくなって制御弁32の開度が大きくなり、熱交換器30に供給される蒸気量が蒸気温度STの減少に伴って増加するという先行制御(フィードフォワード制御)が行われる。
更に、大気温度t2が急変しない地域では、偏差演算部116及び補正係数演算関数部115を用いないようにしてもよい。
11a 入口案内翼
15 吸気ダクト
30 熱交換器
31 蒸気管
32 制御弁
35 圧力計
36 温度計
40 温度計
100 制御装置
110 先行制御部
Claims (3)
- ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度PI補正指令を求める比例・積分演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると値が大きくなる弁開度指令を出力する弁開度指令演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記弁開度指令と前記入口案内翼用補正係数を乗算して弁開度先行指令を出力する乗算部と、
前記弁開度PI補正指令と前記弁開度先行指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とするガスタービンの吸気加熱制御装置。 - ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度PI補正指令を求める比例・積分演算部と、
前記目標温度と大気温度との温度差を求める第2の偏差演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると値が大きくなる弁開度指令を出力する弁開度指令演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記温度差が大きくなると係数値が大きくなる温度差用補正係数を出力する温度差用補正係数演算関数部と、
前記弁開度指令と前記入口案内翼用補正係数と前記温度差用補正係数を乗算して弁開度先行指令を出力する乗算部と、
前記弁開度PI補正指令と前記弁開度先行指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とするガスタービンの吸気加熱制御装置。 - ガスタービンに吸入される空気を加熱媒体により加熱する熱交換器と、
弁開度が制御されることにより、前記熱交換器に供給される加熱媒体の量を制御する制御弁と、
前記熱交換器により加熱されて前記ガスタービンに吸入される空気の温度を測定する温度計と、
前記温度計で測定した測定温度が予め設定された目標温度になるように、前記制御弁の弁開度を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、
前記目標温度と前記測定温度との偏差である偏差温度を求める偏差演算部と、前記偏差温度を比例・積分演算して弁開度PI補正指令を求める比例・積分演算部と、
前記目標温度と大気温度との温度差を求める第2の偏差演算部と、
前記ガスタービンの回転数が大きくなると値が大きくなる弁開度指令を出力する弁開度指令演算関数部と、
前記ガスタービンの入口案内翼の開度が大きくなると係数値が大きくなる入口案内翼用補正係数を出力する入口案内翼用補正係数演算関数部と、
前記温度差が大きくなると係数値が大きくなる温度差用補正係数を出力する温度差用補正係数演算関数部と、
前記熱交換器に供給される加熱媒体の圧力が、予め決めた基準圧力と等しいときには係数値が1となり、前記基準圧力よりも大きくなると係数値が1よりも小さくなり、前記基準圧力よりも小さくなると係数値が1よりも大きくなる加熱媒体圧力用補正係数を出力する加熱媒体圧力用補正係数演算関数部と、
前記熱交換器に供給される加熱媒体の温度が、予め決めた基準温度と等しいときには係数値が1となり、前記基準温度よりも大きくなると係数値が1よりも小さくなり、前記基準温度よりも小さくなると係数値が1よりも大きくなる加熱媒体温度用補正係数を出力する加熱媒体温度用補正係数演算関数部と、
前記弁開度指令と前記入口案内翼用補正係数と前記温度差用補正係数と前記蒸気圧力用補正係数と前記蒸気温度用補正係数を乗算して弁開度先行指令を出力する乗算部と、
前記弁開度PI補正指令と前記弁開度先行指令とを加算して補正弁開度指令を出力する加算部とを有し、
前記補正弁開度指令の大きさに応じて前記制御弁の弁開度を制御することを特徴とするガスタービンの吸気加熱制御装置。
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