JPH0326808A - 多軸形コンバインドサイクルプラントの起動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の［Ｊ的〕 （産業−１二の利用分野） この発明は、・ガスタービンからの排熱を排熱回収ボイ
ラに送る導通路に設けであるダンパを好まし，く開閉コ
ントｒ」一ルするに適する，多軸形コンバインドサイク
ルブラン１への起動制御装１ｉ￥に関する。

（従来の技術） 近年の発電設備では、高い熱効率を求めてガスタービン
設備と蒸気タービン設備とを組合せたコンバインドザイ
クルプラントが各発電所で稼動しているが、こ”の穐ク
イブにはガスタービン設備と蒸気タービン設備とが共通
軸に結ばれだ一軸形とガスタービン設備と蒸低タービン
設備とがそれぞれ個別独ｇに配置されｌ．ｔ多軸形とが
ある。

多軸形｛ｊ、，ガスタービン設備と蒸気タービン設備と
を個別にコントロールできる利便性があり、その−・代
表的な構成は第３図に示すようなものがある。

多軸形のコンバインドサイクルプラン１−は、図にも見
られるように、ガスタービン設備１、排熱回収ボイラ設
備４，蒸気タービン設備８とを備えており、ガスタ・−
ビン設備１と排熱回収ボイラ設ｍ４とは第１８導通路４
ａで結ばれ，その第１樺通路４ａにバイパスする第２導
通路４ｂを備えている。

第１導通路４ａヒ第２導通路４ｂとには、それぞれ個々
に第１ダンパ２、第２ダンパ３を備え、開閉に際し、い
ずれか一方が開口したどきは他方が閉じろよう正逆の連
動関係に構成されている。

このような構成において、起動時、第２導通路４ｂの第
２ダンパ３は開口し、第１導通路４ａの第１ダンパ２は
閉しているので、ガスタービン設備１から出た耕．熱は
第２導通路４ｂを通して人気にパージされる。ガスター
ビンｆｆｌｌｉｆ＆］のアイドリングが終ると、第２ダ
ンパ３は閉じ、第１ダンパ２が開Ｄ　ｔるので、ガスタ
ービン設備Ｊ−から出た排熱は、第１導通路４ａを経て
排熱回収ボイラ設備４に送り出され、ここで高圧ドラム
（′５、低圧ドラム７の飽和蒸気に熱エネルギを与えた
後，スタック７ａから人気に放出されるゆ排熱から熱エ
ネルギが加λら才１，た飽和蒸気は、高圧ドラム６、低
圧ドラム７を降下、Ｊ二昇を繰り返しているうちに蒸発
し、その蒸発した蒸気は蒸気４タービン設備８に送り出
されて発電機８ａを廻し、電気出力を得る。

こうして、ガスタービン設備Ｊからの排熱は蒸気発生に
供され、発生蒸気を利用して蒸気タービン設備８から電
気出力を得るので，その排熱は有効に活用されることに
なり，コンバインドサイクルプランｌ一は一般の火力発
電の熱効率よりも高くなるゆえんである。

（発明が解決しようとする課Ｍ） ところで、ガスタービン設＆ａ　３の起動過程中、排熱
回収ボイラ設備４にはウオーミングが必要であり、この
ため、ガスタービン設備１からの排熱が第２導通路４ｂ
に流１−シる一方で、第１導通路４ａにも流れている。

この場合、第１ダンパ２をほぼ全開位置に保持しておく
と、排熱回収ボイラ設備４がヒートショックをまともに
受けるので、第■ダンパ２はあろ開度ｆヶ置のまま一定
位置に保持されている。この間、高圧ドラム６、低圧ト
ラム７からは蒸気が出ている。

ところが、排熱ガスタービン設備〕から出る排熱は、そ
の運転中に圧縮機の翼入口角度を変え、翼を通過する空
気藍の増減Ｌ：応じて加えられる燃料も変化させている
ため、安定した排熱量が得られておらず、このため第】
６ダンパ２を一定開度位置１こ保持していたのでは、高
圧ドラム６，低圧ドラム７から出る蒸気は不安定になっ
ている。

このような不具合を取り除くため、従来は、排熱回収ボ
イラ設備４のウォーミング中、ガスタービン設備工は排
熱が変化しないよう，その出力を一定にコントロールし
，各ドラムから発生する蒸気量の変動を抑えてきた。し
かし、このような運用は、出力が比較的高くない場合に
適用できるものであって、出力的に一段と高いものが要
求されてくると、もはや従来の運用をそのまま受け入れ
ることができなくなってくる．とりわけ、電力の需要指
令が急激に変化する場合などは、各ドラムから発生する
蒸気も従来にくらべて一段と高い量になっているだけに
各ドラム水位の安定性は望めない。

この発明は、このような事情にもとすいてなされたもの
で、・排熱回収ボイラ設備のウオーミング中，あるいは
定格運転に至るまでの昇温・昇圧過程中、電力の需要指
令に急激な変化があっても、各ドラムの水位が極力変動
しないようガスタービン設備と排熱回収ボイラ設備との
間に設けたダンパを好ましく制御する多軸形コンバイン
ドサイクルプラントの起動制御装置を提供することを目
的とする． 〔発明の構成〕 （Ｓ題を解決するための手段） この発明にかかる多軸形コンバインドサイクルプラント
の起動制御装置では、第１構成から第５構成までを備え
る。

第１構或； 第１ダンパを備え、ガスタービン設備と排熱回収ボイラ
設備とを結ぶ第１導通路に，バイパスさせて第２ダンパ
を備える第２導通路を有し、ガスタービン設備の起動時
、第２ダンパを開口し、ガスタービン設備からの排熱を
パージし、その後、第２ダンパを閉じ、第１ダンパを開
口させてガスタービン設備からの排熱で排熱回収ボイラ
設備を起動する多軸形コンバインドサイクルプラントに
おいて、起動過程中、ウオーミング指令を受けて第１ダ
ンパに開口信号を与える信号発生器と、この信号発生器
の出力に対して修正を加える第１袖正回路と、この第１
補正回路の出力に加減算信号を加える第２補正回路とを
備えてなり、ガスタービン設備からの排熱の変化状態な
らびに排熱回収ボイラ設備で発生する蒸気の変化状態に
見合うように第１ダンパを開閉させるようにしたもので
ある。

第２構或； 信号発生器の出力に修正を加える第１補正回路は、排熱
の実温度を加えて修正する温度補正回路と、排熱の実流
量を加えて修正する流量補正回路とを備えたものである
。

第３構成； 第１補正回路の出力に加減算信号を加える第２補正回路
は、ランプ出力発生器を備えるとともに、このランプ出
力発生器には第１接点を介装して第１ダンパ開度指令回
路、第２接点を介装して第１ダンパ開度保持回路、第３
接点を介装して第１ダンパ開度閉成回路のうち少なくと
も一つ以上が接続されている構或にしたものである。

第４構成； ，第１接点は排熱回収ボイラ設備の運転指令要素からの
出力でＯＮし、第２接点は排熱回収ボイラ設備からの蒸
気温度上昇率要素からの出力でＯＮし、第３接点は排熱
回収ボイラ設備のドラム蒸気温度高要素からの出力でＯ
Ｎする構成にしたものである． 第５構成； 第２接点と第３接点との間には遅延回路を介装したもの
である。

（作用） 上記構成によれば、起動過程中、第１ダンパ開度信号は
排熱の実温度、実流量信号が加えられており、さらにそ
の修正信号に排熱回収ボイラ設備の運転指令、排熱回収
ボイラ設備の蒸気温度上昇率、ドラム蒸気温度高信号の
うち少なくとも一つ以上が加えられて再修正信号になっ
ている。

したがって，第１ダンパは運転の実状に応じて開閉コン
トロールされるので、排熱を受けて蒸気を発生させる排
熱回収ボイラ設備から比較的安定にして良質の蒸気を蒸
気タービン設備に送り出すことができる。

（実施例） この発明にかかる多軸形コンバインドサイクルプラント
の起動制御装置の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一例を示す概略ブロック図で、第■
ダンパ３２にはその開閉コントロールに際し、第１補正
回路Ａ、第２補正回路Ｂを備える。

第１補正回路Ａは，排熱の実温度要素１３からの信号を
受けて信号発生器１１からの出力に修正を加える温度補
正回路１４を備えるとともに，排熱の実流量要素１５か
らの信号を受けて温度補正回路１４からの出力に修正を
加える流量補正回路１６からなる．この流量補正回路ｌ
６を加えたのは、起動過程中、ガスタービン設備のうち
圧縮機の翼を可変に調整するため，ガスタービン設備か
ら出る排熱は、流量変動があらわれるからである。

他方，第２補正回路Ｂは、第１補正回路Ａの出力に対し
て再修正を加えるもので、ランプ出力発生器１８を備え
る．このランプ出力発生器ｌ８には第１接点２０ａを介
装する第１ダンパ開度指令回ｉ２０が結ばれている。第
１接点２０ａはガスタービン設備または排熱回収ボイラ
設備の運転開始の指令を受ける要素ｌ９が導通されてい
る。また，ランプ出力発生器１８には．　Ｌ：記１ｉＩ
戒要素のほかに，第２接点２２ａを介装する第］ダンパ
開度保持回路２２、　さらには第３接点２４ａ　を介装
する第１ダンパ閉成回路２４を個々に並設的に備える。

第２接点２２ａは、排熱回収ボイラ設備から発生する蒸
気の温度上昇率を受けて出力する要索２３に導通されて
おり、さらに第３接点２４は遅延回路２５を介装して上
記第２接点２２ａに導通する一方で、排熱回収ボイラ設
備のドラム蒸気温度高を受けて出力する要素２６に導通
されている。上記各構成要素は、ガスタービン設備ない
しは蒸気タービン設備の突片的出力変動が発生する関係
上、必要に応じて追設されるものではあるが、少なくと
も一つ以上の構威要索が必要である． 」二記第１補正回路Ａ、第２補正回路Ｂはともに加減算
器２１を経て第１ダンパ３２を駆動するダンパ駆動回路
１２に結ばれている。ダンパ駆動回路１２は、第２図に
示すように、開度補正回路２７の出力と開度発信器２９
の出力を突合せて偏差を取り出す加算部３ｌを備え，そ
の偏差を第１ダンパ３２に適正値として開閉指令をｉ−
える増幅器３ｌから構或されている。

しかして上記構成を有する多軸形コンバインドサイクル
プラントの起動制御装置の動作説明に先立ち、多軸形フ
ンバインドサイクルプラントの起動スケージュールを説
明する。

第６図は、起動スケージュールのタイムテヤートであっ
て、縦軸に第１ダンパの開度を、また横軸に時間を示す
。なお、第２ダンパの挙動は、ここでは説明を省略する
． ウォーミングの運転開始指令があると、第１ダンパは破
線で示す所定開度まで開口する。ウォーミング期間中、
ガスタービン設備から排熱回収ボイラ設備に送り出され
る排熱は，温度・流凌が変動するので、その変動量に見
合うよう第１ダンパの開度も調整される． ウォーミングの運転が終了すると、排熱回収ボイラ設備
から蒸気の発生が開始され、これに伴って第１ダンパも
増開される。しかし，この期間中，排熱回収ボイラ設備
のドラムから発生する蒸気が不安定な場合、蒸気温度−
ｌ一昇率に変化をきたす。

このため第１ダンパを一定開度にホールドしておき、こ
のｎＬ蒸気温度上昇率の一定化を待ち、それでも一定化
が得られない場合，あるいはドラムからの蒸気温度が所
定よりも高い場合、第１−ダンパを狭開させるようにし
ている． こうして，第エダンパの開度を調整して、ドラムからの
蒸気が安定にして良質のものが得られるようにしている
。

上記起動スケージュールに基づいて、この発明にかかる
多軸形コンバインドサイクルプラントの起動制御装置の
動作説明をする。

先ず、ウォーミング指令を受けた要素９が出力すると，
リレー接点１０はＯＮし，信号発生器Ｕからの出力（開
度信号）が温度補正回Ｎ１４に送り出される。温度補正
回路１４は、他方で排熱の実温度要素１３の出力を受け
ており、上記出力を排熱の実温度変化にもとすいて修正
を加えている。つまり、信号発生器ｌ１からの出力で第
１ダンパの所定開度を一義的に定めたとしても、第４図
に示されるよラツキが発生しているからである。

こうして修正が加えられた温度補正回路ｌ４の出力は、
流量補正回路ｌ６に送り出され、ここでも排熱の実流量
要素１５からの出力で修正が加えられている。すなわち
、ウォーミングの運転中、ガスタービン設備の圧縮機は
サージング等の防止を考慮して翼取付角度が第５図に示
されるように拡狭に調整されて流量の増減変化があらわ
れており、このため一義的に定めた第１ダンパ所定開度
だけでは実状にそぐわない運転が行なわれ、ウォーミン
ることかあるからである。

流量補正回路ｌ６を出た修正信号は、極端な高低の場合
をカットするリミッタｌ７を経て加減算器２ｌに送り出
される，なお、ウォーミング開始前に誤操作等によって
リレー接点１０がＯＮＬでも、要索９からの出力はアー
ス１０ａに流れるようにしているので、この場合、第１
ダンパ３２は閉じたまま保持される． 次に，ウォーミングの運転が終了すると，加減算器２Ｉ
には他の信号として第２補正回路Ｂからの出力が加えら
れる。すなわち，排熱回収ボイラ設備の運転指令を受け
る要素１９の出力で第↓接点がＯＮすると、第１ダンパ
開度指令回路２０はその出力（開度）をランプ出力発生
器１８に送り出し，ここで積分動作後、加減算器２ｌに
加えられ、上記リミッタｌ７の出力と合算され、合算信
号を第２図示の開度補正回路２７を経て加算部２８に送
り出され、ここで開度発信器２９からの出力と突合わさ
れて偏差を作り出し、その偏差を増幅器３１で増幅して
第１ダンパ３２の増開信号を作り出している。

こうして、第１ダンパ３２の開度が増開中に過多聞度に
なると、排熱回収ボイラ設備のドラムから発生している
蒸気の蒸気温度上昇率にも変動があらわれてくる。この
場合、要素２３の出力で第２接点をＯＮし、第１ダンパ
開度保持回路２２の出力をランプ出力発生器１８に導通
させ、ここで積分した演算信号を加減算器２ｌを経てダ
ンパ駆動回路ｌ２に送り出す。ダンパ駆動回路１２では
、第２図示の開度発信Ｊａ２９からの出力ともとも開度
信号を修正し、第１ダンパ３２の開度をホールド状態に
置く。

このホールド状態中、それでも蒸気温度上昇率に変化が
あらわれていると、要素２３からの出力は，遅延回路２
５を経て第３接点２４ａｌ＆ＯＮＬ、第１ダンパ３２を
狭開させるようダンパ駆動回路１２で演算処理が行なわ
れる．また、ホールド状態解除直後等においては、ドラ
ムの蒸気が所定温度よりも高くなるケースがあるので、
この場合、要素２６の出力で第３接点２４をＯＮし、第
１ダンパ閉成回路２４の出力をランプ出力発生器ｌ８に
導通させ、第１ダンパ３２を再度狭開させるようにして
いる。

このように，この発明にかかる多軸形コンパインドサイ
クルプラントの起動制御装置では、排熱の温度・流量変
動あるいはドラムの蒸気温度上昇率変動、ドラムの所定
以上の馬気温度高等の実状変化に見合うよう第１ダンパ
を適正に開閉コントロールするので，安定にして良質な
蒸気を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明の通り、この発明にががる多軸形コンバイン
ドサイクルプラントの起動制御装置では、従来技術に第
１補正回路、第２補正回路を加えて、排熱および発生蒸
気の変化に応じてダンパを開閉コントロールしたもので
、この発明によればきめの細かいすぐれた運転をするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略制御ブロック図
、第２図は第１図のダンパ駆動回路の概略制御ブロック
図、第３図は従来の実施例を示す概呻系統図、第４図は
ダンパの開度と排熱の温度変化との関係を示す特性線図
、第５図はダンパの開度と圧縮機の翼取付角変化に伴う
排熱の流量変化との関係を示す特性線図、第６図はダン
パ開乙 度越起動パターンとの関係を示すタイムチャート線図で
ある。 １・・・ガスタービン設備　２．３２・・・第１ダンパ
３・・・第２ダンパ ４・・・排熱回収ボイラ設備 ４ａ・・・第１導通路　　　　４ｂ・・・第２導通略８
・・・蒸気タービン設備　Ａ・・・第１補正回路Ｂ・・
・第２補正回路　　　１ｌ・・・信号発生器１２・・・
ダンパ駆動回路　　ｌ４・・・温度補正回路１６・・・
流量補正回路　　　１７・・・リミッタ１８・・・ラン
プ出力発生器 ２０・・・第１ダンパ開度指令回路 ２０ａ・・・第工接点 ２２・・・第１ダンパ開度保持回路 ２２ａ・・・第２接点 ２４・・・第１ダンパ閉成回路 ２５・・・遅延回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１ダンパを備え、ガスタービン設備と排熱回収
   ボイラ設備とを結ぶ第１導通路に、バイパスさせて第２
   ダンパを備える第２導通路を有し、ガスタービン設備の
   起動時、第２ダンパを開口し、ガスタービン設備からの
   排熱をパージし、その後、第２ダンパを閉じ、第１ダン
   パを開口させてガスタービン設備からの排熱で排熱回収
   ボイラ設備を起動する多軸形コンバインドサイクルプラ
   ントにおいて、起動過程中、ウォーミング指令を受けて
   第１ダンパに開口信号を与える信号発生器と、この信号
   発生器の出力に対して修正を加える第１補正回路と、こ
   の第１補正回路の出力に加減算信号を加える第２補正回
   路とを備えてなり、ガスタービン設備からの排熱の変化
   状態ならびに排熱回収ボイラ設備で発生する蒸気の変化
   状態に見合うように第１ダンパを開閉させることを特徴
   とする多軸形コンバインドサイクルプラントの起動制御
   装置。
2. （２）信号発生器の出力に修正を加える第１補正回路は
   、排熱の実温度を加えて修正する温度補正回路と、排熱
   の実流量を加えて修正する流量補正回路とを備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の多軸形コンバインドサ
   イクルプラントの起動制御装置。
3. （３）第１補正回路の出力に加減算信号を加える第２補
   正回路は、ランプ出力発生器を備えるとともに、このラ
   ンプ出力発生器には第１接点を介装して第１ダンパ開度
   指令回路、第２接点を介装して第１ダンパ開度保持回路
   、第３接点を介装して第１ダンパ開度閉成回路のうち少
   くとも一つ以上が接続されていることを特徴とする請求
   項２記載の多軸形コンバインドサイクルプラントの起動
   制御装置。
4. （４）第１接点は排熱回収ボイラ設備の運転指令要素か
   らの出力でＯＮし、第２接点は排熱回収ボイラ設備から
   の蒸気温度上昇率要素からの出力でＯＮし、第３接点は
   排熱回収ボイラ設備のドラム蒸気温度高要素からの出力
   でＯＮすることを特徴とする請求項３記載の多軸形コン
   バインドサイクルプラントの起動制御装置。
5. （５）第２接点と第３接点との間には遅延回路を介装し
   ていることを特徴とする請求項４記載の多軸形コンバイ
   ンドサイクルプラントの起動制御装置。