JP4813887B2 - Gas turbine plant - Google Patents

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Description

本発明は、ガスタービンプラントに関する。本発明は特に、ガスタービンの失火を検出する技術に関する。   The present invention relates to a gas turbine plant. The present invention particularly relates to a technique for detecting misfire of a gas turbine.

本発明の課題を説明するために、図１と図２を参照して背景技術について説明する。構成、運転制御、特長、失火判定の順に説明する。失火判定の部分が重要である。   In order to explain the problem of the present invention, the background art will be described with reference to FIGS. The configuration, operation control, features, and misfire determination will be described in this order. The misfire determination part is important.

（構成）
図１に示されるガスタービン発電プラントは、圧縮機１と、燃焼器２と、タービン３と、直流発電機４と、軸５と、インバータ８とを備えている。圧縮機１と、タービン３と、直流発電機４とは、軸５により接続されている。圧縮機１は空気を吸い込んで圧縮し、燃焼器に供給する。燃焼器２は、供給された空気を利用して燃料を燃焼し、高温の燃焼ガスを発生する。タービン３は、燃焼ガスの膨張により得られる回転動力により、圧縮機１と直流発電機４とを駆動する。直流発電機４は、タービン３により駆動されて発電を行う。インバータ８は、直流発電機４が発電した電力を交流に変換し、電力系統に供給する。 (Constitution)
The gas turbine power plant shown in FIG. 1 includes a compressor 1, a combustor 2, a turbine 3, a DC generator 4, a shaft 5, and an inverter 8. The compressor 1, the turbine 3, and the DC generator 4 are connected by a shaft 5. The compressor 1 sucks and compresses air and supplies it to the combustor. The combustor 2 burns fuel using supplied air and generates high-temperature combustion gas. The turbine 3 drives the compressor 1 and the DC generator 4 with the rotational power obtained by the expansion of the combustion gas. The DC generator 4 is driven by the turbine 3 to generate power. The inverter 8 converts the power generated by the DC generator 4 into AC and supplies it to the power system.

このガスタービン発電プラントは、第１燃料と、第２燃料との２種類の燃料を使用する。ここで、第１燃料は、第１燃料供給源（不図示）からガスタービン発電プラントの運転に必要な量が安定して供給される。第１燃料供給源としては燃料タンクが例示される。そして、第１燃料としては、都市ガス又はＬＰガスが例示される。第２燃料は、第２燃料供給源（不図示）において他のプロセスの副生成物として発生する可燃性ガスである。第２燃料としては、燃料電池の燃料極（アノード）から排出される燃料電池排ガス、製鉄所で発生する高炉ガス、あるいは、下水処理場で発生する消化ガスが例示される。   This gas turbine power plant uses two types of fuel, a first fuel and a second fuel. Here, the amount of the first fuel necessary for the operation of the gas turbine power plant is stably supplied from a first fuel supply source (not shown). An example of the first fuel supply source is a fuel tank. And as a 1st fuel, city gas or LP gas is illustrated. The second fuel is a combustible gas generated as a byproduct of another process in a second fuel supply source (not shown). Examples of the second fuel include fuel cell exhaust gas discharged from the fuel electrode (anode) of the fuel cell, blast furnace gas generated at an ironworks, or digestion gas generated at a sewage treatment plant.

このガスタービン発電プラントは、第１燃料及び第２燃料を燃焼器２へ供給する第１燃料供給管４１及び第２燃料供給管４２をそれぞれ備えている。第１燃料供給管４１及び第２燃料供給管４２には、第１燃料及び第２燃料の供給を調節する第１燃料弁６及び第２燃料弁７がそれぞれ介設されている。ガスタービン発電プラントは更に、発電出力検出器１１と、回転数検出器１２と、調節計２１〜２３とを備えている。調節計２１〜２３としては、ＰＩＤ調節計が例示される。   The gas turbine power plant includes a first fuel supply pipe 41 and a second fuel supply pipe 42 that supply a first fuel and a second fuel to the combustor 2, respectively. The first fuel supply pipe 41 and the second fuel supply pipe 42 are respectively provided with a first fuel valve 6 and a second fuel valve 7 for adjusting the supply of the first fuel and the second fuel. The gas turbine power plant further includes a power generation output detector 11, a rotation speed detector 12, and controllers 21 to 23. Examples of the controllers 21 to 23 include PID controllers.

回転数検出器１２は、タービン３の回転数を検出し、回転数検出値ＰＶ２を出力する。調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２と回転数目標値ＳＶ３とに基づいて制御演算ＸＣ１により発電出力操作量ＭＶ３を出力する。インバータ８は、発電出力操作量ＭＶ３に応じて直流発電機４の発電出力を調節する。発電出力が増加すると、直流発電機４を駆動するために必要となる動力が増加する。その結果、タービン３の回転数が減少する。逆に、発電出力が減少すると、タービン３の回転数が増加する。つまり調節計２３は、回転数検出値ＰＶ２を回転数目標値ＳＶ３に一致させる制御を行う。   The rotation speed detector 12 detects the rotation speed of the turbine 3 and outputs a rotation speed detection value PV2. The controller 23 outputs the power generation output manipulated variable MV3 by the control calculation XC1 based on the rotation speed detection value PV2 and the rotation speed target value SV3. The inverter 8 adjusts the power generation output of the DC generator 4 according to the power generation output manipulated variable MV3. As the power generation output increases, the power required to drive the DC generator 4 increases. As a result, the rotational speed of the turbine 3 decreases. Conversely, when the power generation output decreases, the rotational speed of the turbine 3 increases. That is, the controller 23 performs control to make the rotation speed detection value PV2 coincide with the rotation speed target value SV3.

発電出力検出器１１は、直流発電機４の発電出力Ｗを検出し、発電出力検出値ＰＶ１を出力する。調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１と第１発電出力目標値ＳＶ１とに基づいて制御演算ＨＣ１により第１燃料弁操作量ＭＶ１を出力する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ１に応じて調節される。つまり調節計２１は、発電出力検出値ＰＶ１を第１発電出力目標値ＳＶ１に一致させる制御を行う。調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１と第２発電出力目標値ＳＶ２とに基づいて制御演算ＨＣ２により第２燃料弁操作量ＭＶ２を出力する。第２燃料弁７の開度は第２燃料弁操作量ＭＶ２に応じて調節される。つまり調節計２２は、発電出力検出値ＰＶ１を第２発電出力目標値ＳＶ２に一致させる制御を行う。ここで、第１発電出力目標値ＳＶ１及び第２発電出力目標値ＳＶ２は、ガスタービン発電プラントを適切に運転することが可能な発電出力の下限値と上限値とにそれぞれ等しい。   The power generation output detector 11 detects the power generation output W of the DC generator 4 and outputs a power generation output detection value PV1. The controller 21 outputs the first fuel valve operation amount MV1 by the control calculation HC1 based on the power generation output detection value PV1 and the first power generation output target value SV1. The opening degree of the first fuel valve 6 is adjusted according to the first fuel valve operation amount MV1. That is, the controller 21 performs control to make the power generation output detection value PV1 coincide with the first power generation output target value SV1. The controller 22 outputs the second fuel valve operation amount MV2 by the control calculation HC2 based on the power generation output detection value PV1 and the second power generation output target value SV2. The opening degree of the second fuel valve 7 is adjusted according to the second fuel valve operation amount MV2. That is, the controller 22 performs control to make the power generation output detection value PV1 coincide with the second power generation output target value SV2. Here, the first power generation output target value SV1 and the second power generation output target value SV2 are respectively equal to the lower limit value and the upper limit value of the power generation output capable of appropriately operating the gas turbine power plant.

（運転制御）
図１の構成を備えるガスタービン発電プラントの運転制御について図２を用いて説明する。図２は、第２燃料供給源の第２燃料供給能力が高い場合、中間の場合、低い場合について、定常状態となったのちの第１燃料弁開度、第２燃料弁開度、及び発電出力Ｗを示す。ここで、第２燃料供給能力が高いとは、調節計２３による制御のみを行い、調節計２１及び２２による制御を行わずに第１燃料弁６の開度を０％、第２燃料弁７の開度を１００％に固定した場合に、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２を超える第２燃料の供給がなされることをいう。同様に、第２燃料供給能力が中間とは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる第２燃料の供給がなされることをいい、第２燃料供給能力が低いとは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１未満となる第２燃料の供給がなされることをいう。 (Operation control)
Operation control of the gas turbine power plant having the configuration of FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows the first fuel valve opening, the second fuel valve opening, and the power generation after the steady state is reached when the second fuel supply capacity of the second fuel supply source is high, intermediate, and low. Output W is shown. Here, the high second fuel supply capacity means that only the control by the controller 23 is performed, the opening of the first fuel valve 6 is 0% without the control by the controllers 21 and 22, and the second fuel valve 7 Means that the second fuel is supplied with the power generation output W exceeding the second power generation output target value SV2. Similarly, the second fuel supply capacity being intermediate means that the second fuel is supplied so that the power generation output W is not less than the first power generation output target value SV1 and not more than the second power generation output target value SV2. The low supply capability means that the second fuel is supplied such that the power generation output W is less than the first power generation output target value SV1.

このガスタービン発電プラントの制御においては、調節計２１が発電出力Ｗを第１発電出力目標値ＳＶ１に近づけようとして第１燃料弁の開度を操作し、調節計２２が発電出力Ｗを第２発電出力目標値ＳＶ２に近づけようとして第２燃料弁の開度を操作し、調節計２３が回転数を回転数目標値ＳＶ３に保持しようとして直流発電機４の発電出力Ｗを操作する。このため、第２燃料供給能力が高い場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が０％と１００％の中間の開度となり、発電出力Ｗが第２発電出力目標値ＳＶ２に等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３に等しくなる。また、第２燃料供給能力が中間の場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％となり、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下の値となり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる。また、第２燃料供給能力が低い場合には、定常状態において第１燃料弁開度が０％より高い開度となり、第２燃料弁開度が１００％となり、発電出力が第１発電出力目標値ＳＶ１と等しくなり、回転数が回転数目標値ＳＶ３と等しくなる。   In the control of this gas turbine power plant, the controller 21 operates the opening of the first fuel valve so as to bring the power generation output W closer to the first power generation output target value SV1, and the controller 22 generates the second power generation output W. The opening of the second fuel valve is operated so as to approach the power generation output target value SV2, and the controller 23 operates the power generation output W of the DC generator 4 so as to maintain the rotation speed at the rotation speed target value SV3. Therefore, when the second fuel supply capacity is high, the first fuel valve opening is 0% in the steady state, the second fuel valve opening is an intermediate opening between 0% and 100%, and the power generation output W Becomes equal to the second power generation output target value SV2, and the rotational speed becomes equal to the rotational speed target value SV3. When the second fuel supply capacity is intermediate, the first fuel valve opening is 0% in the steady state, the second fuel valve opening is 100%, and the power generation output W is the first power generation output target value SV1. The value is equal to or smaller than the second power generation output target value SV2, and the rotational speed is equal to the rotational speed target value SV3. Further, when the second fuel supply capability is low, the first fuel valve opening is higher than 0% in the steady state, the second fuel valve opening is 100%, and the power generation output is the first power generation output target. It becomes equal to value SV1, and the rotation speed becomes equal to rotation speed target value SV3.

（特長）
このガスタービン発電プラントの制御においては、第２燃料を利用して発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１以上かつ第２発電出力目標値ＳＶ２以下となる発電が行われる。そして、第２燃料だけでは発電出力Ｗが第１発電出力目標値ＳＶ１に達しない場合にのみ、第２燃料の不足分を補うために第１燃料が利用される。このため、本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、第２燃料の利用効率が高い。また、第２燃料の供給量が時間的に変動し、第２燃料供給能力が低い状態となる場合であっても、ガスタービン発電プラントの運転は安定される。さらに、回転数を一定に保持することにより、ガスタービンがトリップすることが防がれる。 (Features)
In the control of this gas turbine power plant, power generation is performed by using the second fuel so that the power generation output W is not less than the first power generation output target value SV1 and not more than the second power generation output target value SV2. The first fuel is used to compensate for the shortage of the second fuel only when the power generation output W does not reach the first power generation output target value SV1 with the second fuel alone. For this reason, in the gas turbine power plant concerning this embodiment, the utilization efficiency of the 2nd fuel is high. Further, even when the supply amount of the second fuel fluctuates with time and the second fuel supply capability is low, the operation of the gas turbine power plant is stabilized. Furthermore, by keeping the rotation speed constant, the gas turbine is prevented from tripping.

また、このガスタービン発電プラントは、他のプロセスの副生成物である第２燃料を利用して発電を行うために経済的に優れている。ここで第２燃料は、他のプロセスにおいて副生成物として発生するために供給量をガスタービン発電に適するようにコントロールすることがない。しかも第２燃料は、容積当り発熱量が低いためにタンクに貯留して使用することは効率的ではない。したがって、本実施形態に係るガスタービン発電プラントは他のプロセスにおいて副生成物として発生する可燃性ガスを燃料として発電するために適している。特に、第２燃料が高炉ガスや固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）からの燃料電池排ガスである場合には、第２燃料を貯留せずに発電に使用することにより、第２燃料の熱エネルギーも利用することができる。   In addition, this gas turbine power plant is economically superior because it generates power using the second fuel which is a byproduct of another process. Here, since the second fuel is generated as a by-product in another process, the supply amount is not controlled to be suitable for gas turbine power generation. Moreover, since the second fuel has a low calorific value per volume, it is not efficient to store and use it in the tank. Therefore, the gas turbine power plant according to the present embodiment is suitable for power generation using flammable gas generated as a by-product in other processes as fuel. In particular, when the second fuel is a blast furnace gas or a fuel cell exhaust gas from a solid oxide fuel cell (SOFC), the second fuel is used for power generation without being stored, so that the thermal energy of the second fuel can be obtained. Can also be used.

第２燃料供給源における第２燃料の発生量が多い場合には、一つの第２燃料供給源に対して複数のガスタービン発電プラントを設置することによって高効率を達成することができる。   When the amount of the second fuel generated in the second fuel supply source is large, high efficiency can be achieved by installing a plurality of gas turbine power generation plants for one second fuel supply source.

（失火判定）
このガスタービン発電プラントにおいて、燃焼器２の内部の火炎が失火したことを検出するために、タービン３の出口側の流路に設置される温度センサ２０１が用いられる。温度センサ２０１は、タービン３の出口側の流路を流れるガスの温度を定期的に検出し、その温度ＴＯＵＴを示す温度信号を生成する。温度センサ２０１には失火判定部１０１が接続される。失火判定部１０１は、温度の閾値Ｔ０を予め記憶している。失火判定部１０１は温度センサ２０１から温度信号を受信して温度ＴＯＵＴと温度の閾値Ｔ０とを比較し、ＴＯＵＴ＜Ｔ０が成立した場合、燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する。失火信号が生成されると、失火ランプが点灯することによりオペレータに警告が発せられる。 (Misfire judgment)
In this gas turbine power plant, a temperature sensor 201 installed in the flow path on the outlet side of the turbine 3 is used to detect that the flame inside the combustor 2 has misfired. The temperature sensor 201 periodically detects the temperature of the gas flowing through the flow path on the outlet side of the turbine 3 and generates a temperature signal indicating the temperature T OUT . A misfire determination unit 101 is connected to the temperature sensor 201. Misfire determination unit 101 stores in advance the threshold value T 0 of the temperature. The misfire determination unit 101 receives the temperature signal from the temperature sensor 201, compares the temperature T OUT with the temperature threshold value T 0, and if T OUT <T 0 is satisfied, generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired. Generate. When the misfire signal is generated, a warning is issued to the operator by turning on the misfire lamp.

特許文献１には、ガスタービンの回転数の降下を検出することによって失火を検出する装置が開示されている。
特開平１１‐２２９９００号公報 Patent Document 1 discloses a device that detects misfire by detecting a decrease in the rotational speed of a gas turbine.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-229900

ガスタービンプラントの燃焼器に、燃料電池や高炉など他のプロセスで生成されたガスを取り込んで使用する場合、そのガスの温度が高いと、燃焼器が失火してもタービンの出口側の温度は高い状態が続く。そのため、タービン出口側の温度に基づく失火判定の信頼性が低下する。更に、ガスの温度が高いと、燃焼器が失火してもタービンが回転し続ける可能性がある。そのため、回転数の低下に基づく失火判定の信頼性が低下する。   When the gas generated by other processes such as fuel cells and blast furnaces is taken into the combustor of the gas turbine plant and used, if the temperature of the gas is high, the temperature on the outlet side of the turbine will be the same even if the combustor misfires It continues to be high. Therefore, the reliability of misfire determination based on the temperature on the turbine outlet side is lowered. Furthermore, if the gas temperature is high, the turbine may continue to rotate even if the combustor misfires. Therefore, the reliability of misfire determination based on the decrease in the rotational speed is reduced.

従って本発明の目的は、高温ガスを取り込んで運転するガスタービンプラントにおいて、失火判定の精度を向上させることである。   Accordingly, an object of the present invention is to improve the accuracy of misfire determination in a gas turbine plant that operates by taking in high-temperature gas.

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   In the following, means for solving the problem will be described using the numbers used in [Best Mode for Carrying Out the Invention] in parentheses. These numbers are added to clarify the correspondence between the description of [Claims] and [Best Mode for Carrying Out the Invention]. However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in [Claims].

本発明によるガスタービンプラントは、圧縮機（１）と、圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源（５４）から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、燃焼ガスから回転動力を取り出すタービン（３）と、タービンにより駆動される発電機（４）と、発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器（１１）と、燃焼器に供給される第１燃料の流量を制御する第１燃料弁（７）と、出力検出値（ＰＶ１）と出力目標値（Ｓ）とに基づいて第１燃料弁開度指令値（ＭＶ２１）を生成し、第１燃料弁開度指令値に従って第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部（６１）と、第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部（１０４）と、第１燃料弁開度指令値が第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部（１０６）とを備える。   The gas turbine plant according to the present invention generates combustion gas by burning the first fuel supplied from the first fuel source (54) using the compressor (1) and the compressed air discharged from the compressor. A combustor (2), a turbine (3) for extracting rotational power from combustion gas, a generator (4) driven by the turbine, and an output detector for detecting the output of the generator and outputting it as an output detection value ( 11), the first fuel valve (7) for controlling the flow rate of the first fuel supplied to the combustor, the first fuel valve opening degree based on the output detection value (PV1) and the output target value (S). A first fuel valve control unit (61) that generates a command value (MV21) and operates the opening of the first fuel valve according to the first fuel valve opening command value, and a memory that stores a first fuel misfire determination reference value Part (104) and the first fuel valve opening command value are the first fuel misfire determination criteria When exceeded, it comprises misfire determining unit that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfire and (106).

本発明によるガスタービンプラントは、圧縮機（１）と、圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源（５４）から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器（２）と、燃焼ガスから回転動力を取り出すタービン（３）と、タービンにより駆動される発電機（４）と、発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器（１１）と、燃焼器に供給される第１燃料の流量を制御する第１燃料弁（７）と、出力検出値（ＰＶ１）と出力目標値（Ｓ）とに基づいて第１燃料弁開度指令値（ＭＶ２１）を生成し、第１燃料弁開度指令値に従って第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部（６１）と、第１燃料の流量の測定値である第１燃料流量値を生成する第１燃料流量検出部（図示せず）と、第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部（１０４）と、第１燃料流量値が第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部（１０６）とを備える。   The gas turbine plant according to the present invention generates combustion gas by burning the first fuel supplied from the first fuel source (54) using the compressor (1) and the compressed air discharged from the compressor. A combustor (2), a turbine (3) for extracting rotational power from combustion gas, a generator (4) driven by the turbine, and an output detector for detecting the output of the generator and outputting it as an output detection value ( 11), the first fuel valve (7) for controlling the flow rate of the first fuel supplied to the combustor, the first fuel valve opening degree based on the output detection value (PV1) and the output target value (S). A first fuel valve control unit (61) that generates a command value (MV21) and operates the opening of the first fuel valve in accordance with the first fuel valve opening command value, and a measured value of the flow rate of the first fuel. A first fuel flow rate detector (not shown) for generating one fuel flow rate value, and a first fuel A storage unit (104) that stores a fire determination reference value, and a misfire determination unit (106) that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired when the first fuel flow rate value exceeds the first fuel misfire determination reference value. ).

本発明によるガスタービンプラントは、圧縮空気よりも温度が高い高温空気を燃焼器に供給する高温空気供給部（５５）を備える。   The gas turbine plant according to the present invention includes a high-temperature air supply unit (55) that supplies high-temperature air having a temperature higher than that of compressed air to the combustor.

本発明によるガスタービンプラントにおいて、高温空気の温度は、定格運転時におけるタービンの出口温度以上である。   In the gas turbine plant according to the present invention, the temperature of the hot air is equal to or higher than the turbine outlet temperature during rated operation.

本発明によるガスタービンプラントは、第１燃料源（５４）から供給される燃料電池用燃料と圧縮空気との化学反応によって発電を行う燃料電池（５３）と、燃料電池用燃料の排出物である第２燃料を燃焼器に導く第２燃料配管（５５）とを備える。高温空気は燃料電池から排出される反応後の空気である。   The gas turbine plant according to the present invention includes a fuel cell (53) that generates power by a chemical reaction between a fuel for a fuel cell supplied from a first fuel source (54) and compressed air, and an exhaust of fuel for the fuel cell. And a second fuel pipe (55) for guiding the second fuel to the combustor. High-temperature air is the air after reaction discharged from the fuel cell.

本発明によるガスタービンプラントは、燃焼器（２）に供給される第２燃料の流量を制御する第２燃料弁（７）と、出力検出値（ＰＶ１）と出力目標値（Ｓ）とに基づいて第２燃料弁開度指令値（ＭＶ２２）を生成し、第２燃料弁開度指令値に従って第２燃料弁の開度を操作する第２燃料弁制御部（６２）とを備える。第１燃料失火判定基準値は、第２燃料弁開度指令値に依存して変化する。   The gas turbine plant according to the present invention is based on the second fuel valve (7) for controlling the flow rate of the second fuel supplied to the combustor (2), the output detection value (PV1), and the output target value (S). A second fuel valve opening command value (MV22) and a second fuel valve control unit (62) for operating the opening of the second fuel valve in accordance with the second fuel valve opening command value. The first fuel misfire determination reference value changes depending on the second fuel valve opening command value.

本発明によるガスタービンプラントにおいて、第１燃料失火判定基準値は出力検出値（ＰＶ１）に依存して変化する。   In the gas turbine plant according to the present invention, the first fuel misfire determination reference value varies depending on the output detection value (PV1).

本発明によるガスタービンプラントは、燃焼器の内部の火炎が発生する電磁波を検出するフレームスキャナ（２０４）と、検出された電磁波が所定の基準を満たしたときに失火したことを示す信号を生成する火炎モニタリング部（１０８）とを備える。   A gas turbine plant according to the present invention generates a frame scanner (204) for detecting electromagnetic waves generated by a flame inside a combustor, and a signal indicating that a misfire has occurred when the detected electromagnetic waves satisfy a predetermined standard. And a flame monitoring unit (108).

本発明によるガスタービンプラントは、燃焼器の入口側における駆動ガスの入口温度（Ｔ１）と出口側における駆動ガスの出口温度（Ｔ２）とを検出する温度検出部（２０２、２０３）と、入口温度と出口温度との温度差が所定の温度差基準値を下回ったときに燃焼器が失火したことを示す信号を生成する温度差失火判定部（１０２）とを備える。 A gas turbine plant according to the present invention includes a temperature detector (202, 203) that detects an inlet temperature (T 1 ) of a driving gas on the inlet side of the combustor and an outlet temperature (T 2 ) of the driving gas on the outlet side, A temperature difference misfire determination unit (102) that generates a signal indicating that the combustor has misfired when the temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature falls below a predetermined temperature difference reference value;

本発明によるガスタービンプラントは、タービンの出口側における駆動ガスのタービン出口温度（ＴＯＵＴ）を検出するタービン出口温度検出部と、タービン出口温度が所定の基準タービン出口温度を下回ったときに燃焼器が失火したことを示す信号を生成するタービン出口温度失火判定部（１０３）とを備える。 A gas turbine plant according to the present invention includes a turbine outlet temperature detection unit that detects a turbine outlet temperature (T OUT ) of driving gas on a turbine outlet side, and a combustor when the turbine outlet temperature falls below a predetermined reference turbine outlet temperature. A turbine outlet temperature misfire determination unit (103) that generates a signal indicating that misfire has occurred.

本発明によれば、高温ガスを取り込んで運転するガスタービンプラントにおいて、失火判定の精度が向上する。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the precision of misfire determination improves in the gas turbine plant which takes in and operates high temperature gas.

（実施の第１形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図３に示す。本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、圧縮機１と、燃焼器２と、タービン３と、直流発電機４と、軸５と、第１燃料弁６と、第２燃料弁７と、インバータ８と、第１燃料供給管４１と、第２燃料供給管４２とを備えている。これらの機能及び接続関係は図１を参照して説明されたガスタービン発電プラントと共通である。 (First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A gas turbine power plant according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. The gas turbine power plant according to the present embodiment includes a compressor 1, a combustor 2, a turbine 3, a DC generator 4, a shaft 5, a first fuel valve 6, a second fuel valve 7, and an inverter. 8, a first fuel supply pipe 41, and a second fuel supply pipe 42. These functions and connection relationships are common to the gas turbine power plant described with reference to FIG.

本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、さらに、再生熱交換器５１と、空気予熱器５２と、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）５３と、コンプレッサ５４とを備えている。第１燃料供給管４１の燃焼器２に接続されていない方の端部はコンプレッサ５４に接続されている。第２燃料供給管４２の燃焼器２に接続されていない方の端部はＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２の出口に接続されている。圧縮機１は、フィルタを介して吸い込んだ空気を圧縮し、ＳＯＦＣ５３の空気極５３−１の入口に供給する。再生熱交換器５１は、タービン３から排出されるタービン排ガスと、圧縮機１からＳＯＦＣ５３に供給される空気とを熱交換し、ＳＯＦＣ５３に供給される空気を加熱する。空気予熱器５２は、再生熱交換器５１によって加熱された空気を更に加熱する。コンプレッサ５４は、都市ガス（第１燃料）を、第１燃料供給管４１を介して燃焼器２に供給するとともに、ＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２に供給する。ＳＯＦＣ５３は、空気極５３−１に供給される空気中の含有酸素が空気極・燃料極間ガス透過膜を透過し、燃料極５３−２に供給される都市ガスと燃料極側で化学反応を起こして発電する。ＳＯＦＣ５３の空気極５３−１から排出されたＳＯＦＣ空気は配管５５を介して燃焼器２に供給される。ＳＯＦＣ５３の燃料極５３−２から排出されたＳＯＦＣ排ガス（第２燃料）は、第２燃料供給管４２により燃焼器２に供給される。ＳＯＦＣ空気は例えば６００℃程度の高温である。これはタービン出口側の温度（例えば４００℃）以上であることがある。   The gas turbine power plant according to this embodiment further includes a regenerative heat exchanger 51, an air preheater 52, a solid oxide fuel cell (SOFC) 53, and a compressor 54. The end of the first fuel supply pipe 41 that is not connected to the combustor 2 is connected to the compressor 54. The end of the second fuel supply pipe 42 that is not connected to the combustor 2 is connected to the outlet of the fuel electrode 53-2 of the SOFC 53. The compressor 1 compresses the air sucked through the filter and supplies it to the inlet of the air electrode 53-1 of the SOFC 53. The regenerative heat exchanger 51 heat-exchanges the turbine exhaust gas discharged from the turbine 3 and the air supplied from the compressor 1 to the SOFC 53 and heats the air supplied to the SOFC 53. The air preheater 52 further heats the air heated by the regenerative heat exchanger 51. The compressor 54 supplies city gas (first fuel) to the combustor 2 via the first fuel supply pipe 41 and also supplies the fuel electrode 53-2 of the SOFC 53. In the SOFC 53, the oxygen contained in the air supplied to the air electrode 53-1, permeates the gas permeable membrane between the air electrode and the fuel electrode, and performs a chemical reaction with the city gas supplied to the fuel electrode 53-2 on the fuel electrode side. Wake up to generate electricity. The SOFC air discharged from the air electrode 53-1 of the SOFC 53 is supplied to the combustor 2 through the pipe 55. The SOFC exhaust gas (second fuel) discharged from the fuel electrode 53-2 of the SOFC 53 is supplied to the combustor 2 through the second fuel supply pipe. The SOFC air has a high temperature of about 600 ° C., for example. This may be higher than the temperature on the turbine outlet side (for example, 400 ° C.).

本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、ＳＯＦＣとのコンバインド発電プラントとなっているために、ＳＯＦＣと組み合わせるのに適切な出力を有しているガスタービンが用いられる。そして、ガスタービンの回転数が高い場合、直流発電機が通常用いられる。   Since the gas turbine power plant according to this embodiment is a combined power plant with an SOFC, a gas turbine having an output suitable for combination with the SOFC is used. And when the rotation speed of a gas turbine is high, a DC generator is usually used.

本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、制御ユニット６００と、発電出力検出器１１と、回転数検出器１２とを具備している。制御ユニット６００は、中央制御部６０と、第１燃料弁制御部６１と、第２燃料弁制御部６２と、発電出力制御部６３とを有している。発電出力検出器１１は、直流発電機４の発電出力Ｗを検出し、発電出力検出値ＰＶ１を出力する。回転数検出器１２は、タービン３の回転数を検出し、回転数検出値ＰＶ２を出力する。制御ユニット６００は、発電出力検出値ＰＶ１と回転数検出値ＰＶ２とに基づいて、第１燃料弁６と第２燃料弁７とインバータ８とを操作する。   The gas turbine power plant according to the present embodiment includes a control unit 600, a power generation output detector 11, and a rotation speed detector 12. The control unit 600 includes a central control unit 60, a first fuel valve control unit 61, a second fuel valve control unit 62, and a power generation output control unit 63. The power generation output detector 11 detects the power generation output W of the DC generator 4 and outputs a power generation output detection value PV1. The rotation speed detector 12 detects the rotation speed of the turbine 3 and outputs a rotation speed detection value PV2. The control unit 600 operates the first fuel valve 6, the second fuel valve 7, and the inverter 8 based on the power generation output detection value PV1 and the rotation speed detection value PV2.

配管５５には温度センサ２０２が取り付けられる。温度センサ２０２は配管５５を流れる空気の温度である燃焼器入口温度Ｔ１を定期的に（好ましくは実質的にリアルタイムで）検出し、その温度を示す燃焼器入口温度信号を生成する。燃焼器２とタービン３との間を結合する配管５６には、その配管を流れる燃焼ガスの温度である燃焼器出口温度Ｔ２を定期的に（好ましくは実質的にリアルタイムで）検出し、その温度を示す燃焼器出口温度信号を生成する温度センサ２０３が取り付けられる。燃焼器出口側における燃焼ガスは温度が非常に高いため、温度センサ２０３には、高温に強い金属を用いた熱電対が用いられる。 A temperature sensor 202 is attached to the pipe 55. Temperature sensor 202 (preferably substantially in real time) periodically combustor inlet temperature T 1 of the temperature of the air flowing through the pipe 55 detected to generate a combustor inlet temperature signal indicating the temperature. The pipe 56 that couples between the combustor 2 and the turbine 3, the combustor exit temperature T 2 is the temperature of the combustion gases flowing through the piping periodically (preferably substantially in real time) to detect, the A temperature sensor 203 is installed that generates a combustor outlet temperature signal indicative of the temperature. Since the temperature of the combustion gas at the combustor outlet side is very high, a thermocouple using a metal resistant to high temperatures is used for the temperature sensor 203.

ガスタービン発電プラントは更に、失火判定部１０２を備える。失火判定部１０２はコンピュータによって実現され、通信装置を用いて燃焼器入口温度信号と燃焼器出口温度信号とを入力し、以下の処理を実行する。まず、ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１が計算される。次に、ΔＴと予め記憶装置に格納された閾値Ｔ０とが比較される。ΔＴ＜Ｔ０が成立したとき、燃焼器２が失火したと判定され、失火信号が生成される。失火信号が生成されると、失火したことをオペレータに警告する警告ランプが点灯する。 The gas turbine power plant further includes a misfire determination unit 102. The misfire determination unit 102 is realized by a computer, inputs a combustor inlet temperature signal and a combustor outlet temperature signal using a communication device, and executes the following processing. First, ΔT = T 2 −T 1 is calculated. Next, ΔT is compared with a threshold value T 0 stored in advance in the storage device. When ΔT <T 0 is established, it is determined that the combustor 2 has misfired, and a misfire signal is generated. When a misfire signal is generated, a warning lamp is lit to alert the operator that a misfire has occurred.

このような失火判定は、燃焼器２の入口と出口の温度差に基づいて行われるため、燃焼器に導入されるＳＯＦＣからの空気の温度が高温であっても失火の判定が確実に行われる。   Since such misfire determination is performed based on the temperature difference between the inlet and outlet of the combustor 2, the misfire determination is reliably performed even when the temperature of the air from the SOFC introduced into the combustor is high. .

（実施の第２形態）
図４は、実施の第２形態に係るガスタービン発電プラントを示す。本実施形態におけるガスタービン発電プラントは、実施の第１形態に係るガスタービン発電プラントに比べて、温度センサ２０２、温度センサ２０３及び失火判定部１０２を備えていない。その代わりに本実施形態におけるガスタービン発電プラントは、失火判定部１０３、フレームスキャナ２０４及び温度センサ２０５を備える。 (Second embodiment)
FIG. 4 shows a gas turbine power plant according to the second embodiment. The gas turbine power plant in the present embodiment does not include the temperature sensor 202, the temperature sensor 203, and the misfire determination unit 102, as compared with the gas turbine power plant according to the first embodiment. Instead, the gas turbine power plant in the present embodiment includes a misfire determination unit 103, a frame scanner 204, and a temperature sensor 205.

フレームスキャナ２０４は、燃焼器の内部の火炎が発生する可視光、赤外線などの電磁波を検出してその火炎情報を失火判定部１０３に送信する。温度センサ２０５は、タービンから排出されるガスの温度であるタービン出口温度ＴＯＵＴを検出してその情報を失火判定部１０３に送信する。 The frame scanner 204 detects electromagnetic waves such as visible light and infrared rays generated by a flame inside the combustor and transmits the flame information to the misfire determination unit 103. The temperature sensor 205 detects the turbine outlet temperature T OUT that is the temperature of the gas discharged from the turbine, and transmits the information to the misfire determination unit 103.

図５は、第１燃料弁制御部６１について説明するための図である。第１燃料弁制御部６１は、減算器６４とＰＩＤ演算器６５とを備える。減算器６４は発電出力指令Ｓと発電出力検出値ＰＶ１との差を算出する。ＰＩＤ演算器６５はその差に基づいてＰＩＤ演算を行い、第１燃料弁操作量ＭＶ２１を算出する。第１燃料弁６の開度は第１燃料弁操作量ＭＶ２１に応じて調節される。この調節に応答してインバータ８の出力電圧が変化する。インバータ８の出力電圧は発電出力検出値ＰＶ１として検出されて第１燃料弁制御部６１にフィードバックされる。第１燃料弁制御部６１は、発電出力検出値ＰＶ１が発電出力指令Ｓに達しない場合、より多くの第１燃料を燃焼器２に供給することによってより大きい発電出力Ｗが得られるように、第１燃料弁６を制御して開度を大きくする。   FIG. 5 is a diagram for explaining the first fuel valve control unit 61. The first fuel valve control unit 61 includes a subtractor 64 and a PID calculator 65. The subtractor 64 calculates the difference between the power generation output command S and the power generation output detection value PV1. The PID calculator 65 performs PID calculation based on the difference, and calculates the first fuel valve operation amount MV21. The opening degree of the first fuel valve 6 is adjusted according to the first fuel valve operation amount MV21. In response to this adjustment, the output voltage of the inverter 8 changes. The output voltage of the inverter 8 is detected as a power generation output detection value PV1 and fed back to the first fuel valve control unit 61. When the power generation output detection value PV1 does not reach the power generation output command S, the first fuel valve control unit 61 supplies a larger amount of first fuel to the combustor 2 so that a larger power generation output W is obtained. The first fuel valve 6 is controlled to increase the opening.

図６は、失火判定部１０３の構成を示す。失火判定部１０３は、失火判定基準テーブル１０４、失火判定基準フラグ１０５、失火判定処理部１０６、タービン出口温度モニタリング部１０７及び火炎モニタリング部１０８を備える。失火判定部１０３はコンピュータによって実現される。上記の各構成要素は、記憶装置に記録され演算制御装置によって読み出され実行されるソフトウェアによって実現することができる。   FIG. 6 shows the configuration of the misfire determination unit 103. The misfire determination unit 103 includes a misfire determination reference table 104, a misfire determination reference flag 105, a misfire determination processing unit 106, a turbine outlet temperature monitoring unit 107, and a flame monitoring unit 108. The misfire determination unit 103 is realized by a computer. Each of the above components can be realized by software recorded in a storage device and read and executed by an arithmetic control device.

図７は、失火判定基準テーブル１０４を示す。失火判定基準テーブル１０４は失火判定の基準となる第１燃料弁操作量ＭＶ２１を格納する。以下、この基準値をＭＶ２１＊で表す。このＭＶ２１＊は、失火判定基準設定フラグ１０５の設定値に応じて設定される。   FIG. 7 shows the misfire determination criterion table 104. The misfire determination reference table 104 stores a first fuel valve operation amount MV21 that serves as a reference for misfire determination. Hereinafter, this reference value is represented by MV21 *. This MV21 * is set according to the set value of the misfire determination reference setting flag 105.

例えば失火判定基準設定フラグ１０５が「１」（最も余裕幅の大きい基準に設定することを示す）の場合は、ＭＶ２１＊は条件に依存しない一定値を取る。これが第１基準線１０４ａとして描かれている。   For example, when the misfire determination criterion setting flag 105 is “1” (indicating that the criterion with the largest margin is set), MV21 * takes a constant value independent of the conditions. This is depicted as the first reference line 104a.

失火判定基準設定フラグ１０５が「２」（余裕幅が中間の基準）の場合は、ＭＶ２１＊は発電出力Ｗに依存する。これが第２基準線１０４ｂとして描かれている。   When the misfire determination criterion setting flag 105 is “2” (an intermediate margin is a criterion), the MV 21 * depends on the power generation output W. This is depicted as the second reference line 104b.

失火判定基準設定フラグ１０５が「３」（最も余裕幅が小さい基準）の場合、ＭＶ２１＊は発電出力Ｗに加えて第２燃料弁操作量ＭＶ２２にも依存する。図７のようなグラフでは、この基準は、互いに第２燃料弁操作量ＭＶ２２が異なる状態を示す曲線群として示される。第３基準線１０４ｃはその曲線群のひとつであり、ＭＶ２２＝１０％の場合を示す。ＭＶ２２＝０％の場合は、失火判定基準設定フラグ１０５が「２」の場合の第２基準線１０４ｂに一致する。   When the misfire determination criterion setting flag 105 is “3” (the criterion with the smallest margin), MV21 * depends on the second fuel valve operation amount MV22 in addition to the power generation output W. In the graph as shown in FIG. 7, the reference is shown as a group of curves indicating a state where the second fuel valve operation amount MV22 is different from each other. The third reference line 104c is one of the curve groups, and shows a case where MV22 = 10%. When MV22 = 0%, it coincides with the second reference line 104b when the misfire determination reference setting flag 105 is “2”.

このようなガスタービン発電プラントにおいて、失火判定は次のように行われる。オペレータは、予め失火判定基準設定フラグ１０５を設定する。ガスタービン発電プラントの運転時、失火判定部１０３は第１燃料弁操作量ＭＶ２１と発電出力検出値ＰＶ１とを図示しない通信装置を用いて取得する。失火判定処理部１０６は失火判定基準設定フラグ１０５を参照して、第１燃料弁操作量ＭＶ２１を失火判定基準テーブル１０４に格納された基準ＭＶ２１＊と比較する。   In such a gas turbine power plant, the misfire determination is performed as follows. The operator sets the misfire determination criterion setting flag 105 in advance. During operation of the gas turbine power plant, the misfire determination unit 103 acquires the first fuel valve operation amount MV21 and the power generation output detection value PV1 using a communication device (not shown). The misfire determination processing unit 106 refers to the misfire determination criterion setting flag 105 and compares the first fuel valve operation amount MV21 with the reference MV21 * stored in the misfire determination criterion table 104.

通常運転時は、第１燃料弁操作量ＭＶ２１はＭＶ２１＊よりも小さい。燃焼器２が失火した場合、発電出力が低下し、第１燃料弁制御部６１は失火しているにもかかわらず発電出力を発電出力指令Ｓに戻そうとして第１燃料弁動作量ＭＶ２１を大きく設定し、より多くの第１燃料が燃焼器２に供給される。ＭＶ２１が次第に大きくなると、やがて失火判定処理部１０６はＭＶ２１が基準値ＭＶ２１＊を上回ったことを認識して失火を認識したことを示す失火信号を生成する。失火信号が生成されると、オペレータに失火を警告するランプが点灯し、ガスタービンプラントがトリップされる。   During normal operation, the first fuel valve operation amount MV21 is smaller than MV21 *. When the combustor 2 misfires, the power generation output decreases, and the first fuel valve control unit 61 increases the first fuel valve operation amount MV21 in an attempt to return the power generation output to the power generation output command S despite the misfire. As a result, more first fuel is supplied to the combustor 2. When the MV21 gradually increases, the misfire determination processing unit 106 eventually recognizes that the MV21 has exceeded the reference value MV21 * and generates a misfire signal indicating that the misfire has been recognized. When the misfire signal is generated, a lamp warning the operator of the misfire is lit and the gas turbine plant is tripped.

失火判定基準設定フラグ１０５は、ガスタービン発電プラントの特性に応じて設定される。失火判定基準設定フラグ１０５がより余裕幅の小さいモードに設定されるほど、失火してから失火判定がなされるまでのタイムラグが小さいという効果が得られる。   The misfire determination criterion setting flag 105 is set according to the characteristics of the gas turbine power plant. As the misfire determination criterion setting flag 105 is set to a mode with a smaller margin, an effect that the time lag from the misfire until the misfire determination is made becomes smaller.

第１燃料弁操作量ＭＶ２１に代えて、第１燃料供給管４１に流量を測定する流量計を設置し、測定された流量を用いて失火判定を行うことも可能である。   Instead of the first fuel valve operation amount MV21, it is also possible to install a flow meter for measuring the flow rate in the first fuel supply pipe 41 and perform misfire determination using the measured flow rate.

更に、失火判定部１０３にはタービン出口温度ＴＯＵＴが入力される。タービン出口温度モニタリング部１０７は、運転条件と基準タービン出口温度ＴＯＵＴ＊とを対応づけて記憶しており、タービンプラントの運転条件に対してタービン出口温度ＴＯＵＴが基準タービン出口温度ＴＯＵＴ＊よりも小さくなると失火信号を出力する。 Further, the turbine outlet temperature T OUT is input to the misfire determination unit 103. The turbine outlet temperature monitoring unit 107 stores the operating conditions and the reference turbine outlet temperature T OUT * in association with each other, and the turbine outlet temperature T OUT is determined from the reference turbine outlet temperature T OUT * with respect to the turbine plant operating conditions. When the value becomes smaller, a misfire signal is output.

更に、失火判定部１０３にはフレームスキャナ２０４から火炎情報が入力される。火炎モニタリング部１０８は、火炎情報を予め記憶している条件と比較して失火判定を行い、失火信号を出力する。   Further, flame information is input from the frame scanner 204 to the misfire determination unit 103. The flame monitoring unit 108 makes a misfire determination by comparing with the condition in which the flame information is stored in advance, and outputs a misfire signal.

こうした失火判定によれば、燃焼器２の出口側の非常に高温の部分の温度を知ることなく失火判定が行われる。従って高温に耐える高価な熱電対等が不要であり、かつ長期間の使用における信頼性が高い。   According to such misfire determination, misfire determination is performed without knowing the temperature of a very high temperature portion on the outlet side of the combustor 2. Therefore, an expensive thermocouple that can withstand high temperatures is not required, and reliability is high in long-term use.

図１は、背景技術におけるガスタービン発電プラントを示す。FIG. 1 shows a gas turbine power plant in the background art. 図２は、背景技術におけるガスタービン発電プラントの運転制御について説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining operation control of the gas turbine power plant in the background art. 図３は、実施の第１形態におけるガスタービン発電プラントを示す。FIG. 3 shows a gas turbine power plant according to the first embodiment. 図４は、実施の第２形態におけるガスタービン発電プラントを示す。FIG. 4 shows a gas turbine power plant according to the second embodiment. 図５は、第１燃料弁制御部について説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the first fuel valve control unit. 図６は、失火判定部の構成を示す。FIG. 6 shows the configuration of the misfire determination unit. 図７は、失火判定基準テーブルを示す。FIG. 7 shows a misfire determination criterion table.

符号の説明Explanation of symbols

１…圧縮機
２…燃焼器
３…タービン
４…直流発電機
５…軸
６…第１燃料弁
７…第２燃料弁
８…インバータ
１１…発電出力検出器
１２…回転数検出器
５１…再生熱交換器
５２…空気予熱器
５３…固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）
５３−１…空気極
５３−２…燃料極
５４…コンプレッサ
６０…中央制御部
６１…第１燃料弁制御部
６２…第２燃料弁制御部
６３…発電出力制御部
１０１…失火判定部
１０２…失火判定部
１０３…失火判定部
１０４…失火判定基準テーブル
１０５…失火判定基準設定フラグ
１０６…失火判定処理部
１０７…タービン出口温度モニタリング部
１０８…火炎モニタリング部
２０１…温度センサ
２０２…温度センサ
２０３…温度センサ
２０４…フレームスキャナ
２０５…温度センサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Compressor 2 ... Combustor 3 ... Turbine 4 ... DC generator 5 ... Shaft 6 ... 1st fuel valve 7 ... 2nd fuel valve 8 ... Inverter 11 ... Power generation output detector 12 ... Revolution detector 51 ... Regenerative heat Exchanger 52 ... Air preheater 53 ... Solid oxide fuel cell (SOFC)
53-1 ... Air electrode 53-2 ... Fuel electrode 54 ... Compressor 60 ... Central control unit 61 ... First fuel valve control unit 62 ... Second fuel valve control unit 63 ... Power generation output control unit 101 ... Misfire determination unit 102 ... Misfire Determination unit 103 ... Misfire determination unit 104 ... Misfire determination reference table 105 ... Misfire determination reference setting flag 106 ... Misfire determination processing unit 107 ... Turbine outlet temperature monitoring unit 108 ... Flame monitoring unit 201 ... Temperature sensor 202 ... Temperature sensor 203 ... Temperature sensor 204: Frame scanner 205 ... Temperature sensor

Claims (12)

圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第１燃料弁開度指令値を生成し、前記第１燃料弁開度指令値に従って前記第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部と、
第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第１燃料弁開度指令値が前記第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部
とを具備する
ガスタービンプラント。 A compressor,
A combustor that generates combustion gas by burning a first fuel supplied from a first fuel source using compressed air discharged from the compressor;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
An output detector that detects the output of the generator and outputs an output detection value;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A first fuel valve control that generates a first fuel valve opening command value based on the output detection value and an output target value, and operates the opening of the first fuel valve according to the first fuel valve opening command value. And
A storage unit for storing a first fuel misfire determination reference value;
A gas turbine plant, comprising: a misfire determination unit that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired when the first fuel valve opening command value exceeds the first fuel misfire determination reference value. 圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第１燃料弁開度指令値を生成し、前記第１燃料弁開度指令値に従って前記第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部と、
前記第１燃料の流量の測定値である第１燃料流量値を生成する第１燃料流量検出部と、
第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第１燃料流量値が前記第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部と、
前記圧縮空気よりも温度が高い高温空気を前記燃焼器に供給する高温空気供給部とを具備し、
前記高温空気の温度は、定格運転時における前記タービンの出口温度以上である
ガスタービンプラント。 A compressor,
A combustor that generates combustion gas by burning a first fuel supplied from a first fuel source using compressed air discharged from the compressor;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
An output detector that detects the output of the generator and outputs an output detection value;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A first fuel valve control that generates a first fuel valve opening command value based on the output detection value and an output target value, and operates the opening of the first fuel valve according to the first fuel valve opening command value. And
A first fuel flow rate detector that generates a first fuel flow rate value that is a measurement value of the flow rate of the first fuel;
A storage unit for storing a first fuel misfire determination reference value;
A misfire determination unit that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired when the first fuel flow rate value exceeds the first fuel misfire determination reference value ;
A high-temperature air supply unit that supplies high-temperature air having a temperature higher than that of the compressed air to the combustor;
The gas turbine plant , wherein the temperature of the high-temperature air is equal to or higher than an outlet temperature of the turbine during rated operation . 圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第１燃料弁開度指令値を生成し、前記第１燃料弁開度指令値に従って前記第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部と、
前記第１燃料の流量の測定値である第１燃料流量値を生成する第１燃料流量検出部と、
第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第１燃料流量値が前記第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部と、
前記圧縮空気よりも温度が高い高温空気を前記燃焼器に供給する高温空気供給部と、
前記第１燃料源から供給される燃料電池用燃料と前記圧縮空気との化学反応によって発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池からの排出物である第２燃料を前記燃焼器に導く第２燃料配管とを具備し、
前記高温空気は前記燃料電池から排出される反応後の空気である
ガスタービンプラント。 A compressor,
A combustor that generates combustion gas by burning a first fuel supplied from a first fuel source using compressed air discharged from the compressor;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
An output detector that detects the output of the generator and outputs an output detection value;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A first fuel valve control that generates a first fuel valve opening command value based on the output detection value and an output target value, and operates the opening of the first fuel valve according to the first fuel valve opening command value. And
A first fuel flow rate detector that generates a first fuel flow rate value that is a measurement value of the flow rate of the first fuel;
A storage unit for storing a first fuel misfire determination reference value;
A misfire determination unit that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired when the first fuel flow rate value exceeds the first fuel misfire determination reference value;
A high-temperature air supply unit for supplying high-temperature air having a temperature higher than that of the compressed air to the combustor;
A fuel cell that generates power by a chemical reaction between the fuel for the fuel cell supplied from the first fuel source and the compressed air;
A second fuel pipe for guiding a second fuel, which is an emission from the fuel cell, to the combustor;
The gas turbine plant, wherein the high-temperature air is air after reaction discharged from the fuel cell . 圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第１燃料源から供給される第１燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第１燃料の流量を制御する第１燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第１燃料弁開度指令値を生成し、前記第１燃料弁開度指令値に従って前記第１燃料弁の開度を操作する第１燃料弁制御部と、
前記第１燃料の流量の測定値である第１燃料流量値を生成する第１燃料流量検出部と、
第１燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第１燃料流量値が前記第１燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部と、
前記燃焼器の入口側における駆動ガスの入口温度と出口側における駆動ガスの出口温度とを検出する温度検出部と、
前記入口温度と前記出口温度との温度差が所定の温度差基準値を下回ったときに前記燃焼器が失火したことを示す信号を生成する温度差失火判定部
とを具備するガスタービンプラント。 A compressor,
A combustor that generates combustion gas by burning a first fuel supplied from a first fuel source using compressed air discharged from the compressor;
A turbine for extracting rotational power from the combustion gas;
A generator driven by the turbine;
An output detector that detects the output of the generator and outputs an output detection value;
A first fuel valve for controlling a flow rate of the first fuel supplied to the combustor;
A first fuel valve control that generates a first fuel valve opening command value based on the output detection value and an output target value, and operates the opening of the first fuel valve according to the first fuel valve opening command value. And
A first fuel flow rate detector that generates a first fuel flow rate value that is a measurement value of the flow rate of the first fuel;
A storage unit for storing a first fuel misfire determination reference value;
A misfire determination unit that generates a misfire signal indicating that the combustor has misfired when the first fuel flow rate value exceeds the first fuel misfire determination reference value;
A temperature detector for detecting the inlet temperature of the driving gas on the inlet side of the combustor and the outlet temperature of the driving gas on the outlet side;
A temperature difference misfire determination unit that generates a signal indicating that the combustor has misfired when a temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature falls below a predetermined temperature difference reference value.
A gas turbine plant comprising: 請求項１又は４に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記圧縮空気よりも温度が高い高温空気を前記燃焼器に供給する高温空気供給部を具備する
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to claim 1 or 4,
Furthermore, the gas turbine plant which comprises the high temperature air supply part which supplies the high temperature air whose temperature is higher than the said compressed air to the said combustor . 請求項２、３、及び５のうちのいずれか１項に記載されたガスタービンプラントであって、
前記高温空気の温度は、定格運転時における前記タービンの出口温度以上である
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to any one of claims 2, 3, and 5,
The gas turbine plant , wherein the temperature of the high-temperature air is equal to or higher than an outlet temperature of the turbine during rated operation . 請求項１又は４に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記圧縮空気よりも温度が高い高温空気を前記燃焼器に供給する高温空気供給部と、
前記第１燃料源から供給される燃料電池用燃料と前記圧縮空気との化学反応によって発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池からの排出物である第２燃料を前記燃焼器に導く第２燃料配管とを具備し、
前記高温空気は前記燃料電池から排出される反応後の空気である
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to claim 1 or 4,
Furthermore, a high-temperature air supply unit that supplies high-temperature air having a temperature higher than that of the compressed air to the combustor;
A fuel cell that generates power by a chemical reaction between the fuel for the fuel cell supplied from the first fuel source and the compressed air;
A second fuel pipe for guiding a second fuel, which is an emission from the fuel cell, to the combustor;
The gas turbine plant, wherein the high-temperature air is air after reaction discharged from the fuel cell . 請求項３又は７に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記燃焼器に供給される前記第２燃料の流量を制御する第２燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第２燃料弁開度指令値を生成し、前記第２燃料弁開度指令値に従って前記第２燃料弁の開度を操作する第２燃料弁制御部
とを具備し、
前記第１燃料失火判定基準値は、前記第２燃料弁開度指令値に依存して変化する
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to claim 3 or 7,
A second fuel valve for controlling a flow rate of the second fuel supplied to the combustor;
A second fuel valve control for generating a second fuel valve opening command value based on the output detection value and the output target value, and operating the opening of the second fuel valve according to the second fuel valve opening command value Part
And
The first fuel misfire determination reference value is a gas turbine plant that changes depending on the second fuel valve opening command value . 請求項１乃至８のいずれか１項に記載されたガスタービンプラントであって、
前記第１燃料失火判定基準値は前記出力検出値に依存して変化する
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to any one of claims 1 to 8,
The gas turbine plant in which the first fuel misfire determination reference value varies depending on the output detection value . 請求項１乃至９のいずれか１項に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記燃焼器の内部の火炎が発生する電磁波を検出するフレームスキャナと、
検出された前記電磁波が所定の基準を満たしたときに失火したことを示す信号を生成する火炎モニタリング部とを具備する
ガスタービンプラント。 A gas turbine plant according to any one of claims 1 to 9,
Furthermore, a frame scanner that detects electromagnetic waves generated by a flame inside the combustor,
A gas turbine plant comprising: a flame monitoring unit that generates a signal indicating that a misfire has occurred when the detected electromagnetic wave satisfies a predetermined criterion . 請求項１乃至３のいずれか１項に記載されたガスタービンプラントであって、  A gas turbine plant according to any one of claims 1 to 3,
更に、前記燃焼器の入口側における駆動ガスの入口温度と出口側における駆動ガスの出口温度とを検出する温度検出部と、  And a temperature detector for detecting an inlet temperature of the driving gas on the inlet side of the combustor and an outlet temperature of the driving gas on the outlet side;
前記入口温度と前記出口温度との温度差が所定の温度差基準値を下回ったときに前記燃焼器が失火したことを示す信号を生成する温度差失火判定部とを具備する  A temperature difference misfire determination unit that generates a signal indicating that the combustor has misfired when a temperature difference between the inlet temperature and the outlet temperature falls below a predetermined temperature difference reference value;
ガスタービンプラント。  Gas turbine plant. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載されたガスタービンプラントであって、  A gas turbine plant according to any one of claims 1 to 11,
更に、前記タービンの出口側における駆動ガスのタービン出口温度を検出するタービン出口温度検出部と、  Furthermore, a turbine outlet temperature detector for detecting a turbine outlet temperature of the driving gas on the outlet side of the turbine,
前記タービン出口温度が所定の基準タービン出口温度を下回ったときに前記燃焼器が失火したことを示す信号を生成するタービン出口温度失火判定部とを具備する  A turbine outlet temperature misfire determination unit that generates a signal indicating that the combustor has misfired when the turbine outlet temperature falls below a predetermined reference turbine outlet temperature.
ガスタービンプラント。  Gas turbine plant.
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