JPH07310505A - 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法及び起動装置 - Google Patents
一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法及び起動装置Info
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- JPH07310505A JPH07310505A JP10120494A JP10120494A JPH07310505A JP H07310505 A JPH07310505 A JP H07310505A JP 10120494 A JP10120494 A JP 10120494A JP 10120494 A JP10120494 A JP 10120494A JP H07310505 A JPH07310505 A JP H07310505A
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- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
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- Control Of Turbines (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 蒸気タービンの暖機を特別な暖機用設備を使
用することなく自軸で発生した蒸気で行なうことができ
るようにするとともに、起動時における蒸気系の熱応力
の発生を抑制すること。 【構成】 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動
方法において、起動時の蒸気系の主要部の温度に準拠し
て定められる主蒸気温度を得るためのガスタービン排気
温度の上限値を設定値として、排気ガス温度制御を行な
うとともに、蒸気系の主要部の温度に準拠して定められ
る時間だけ上記設定値を保持し、その後上記設定値を所
定上昇率で通常の排気ガス温度制御状態に上昇させる。
用することなく自軸で発生した蒸気で行なうことができ
るようにするとともに、起動時における蒸気系の熱応力
の発生を抑制すること。 【構成】 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動
方法において、起動時の蒸気系の主要部の温度に準拠し
て定められる主蒸気温度を得るためのガスタービン排気
温度の上限値を設定値として、排気ガス温度制御を行な
うとともに、蒸気系の主要部の温度に準拠して定められ
る時間だけ上記設定値を保持し、その後上記設定値を所
定上昇率で通常の排気ガス温度制御状態に上昇させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一軸型コンバインドサ
イクルプラントの起動方法及びその起動装置に関する。
イクルプラントの起動方法及びその起動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、一軸型コンバインドサイクル発
電プラントにおける起動には、蒸気タービンの最終段翼
部での発熱・温度上昇の防止用及び蒸気タービンのグラ
ンドシール用のための蒸気を必要とする。この蒸気とし
ては、運転中の他の軸からの補助蒸気もしくは自軸の排
熱回収ボイラ発生蒸気を使用する場合は、ガスタービン
排気による排熱回収ボイラの暖機が必要となる。そこ
で、この暖機は蒸気タービン最終段翼部の温度上昇を伴
なわない程度の回転数を維持して行なうことになる。
電プラントにおける起動には、蒸気タービンの最終段翼
部での発熱・温度上昇の防止用及び蒸気タービンのグラ
ンドシール用のための蒸気を必要とする。この蒸気とし
ては、運転中の他の軸からの補助蒸気もしくは自軸の排
熱回収ボイラ発生蒸気を使用する場合は、ガスタービン
排気による排熱回収ボイラの暖機が必要となる。そこ
で、この暖機は蒸気タービン最終段翼部の温度上昇を伴
なわない程度の回転数を維持して行なうことになる。
【０００３】しかし、最近のガスタービンは、入口ガス
温度の高温化を含む大容量化の傾向にあり、これに伴な
い排熱回収ボイラ及び蒸気タービンも大容量化し、この
結果一軸型コンバインドサイクル発電プラントの軸出力
も大容量化しており、この大容量化によって排熱回収ボ
イラ及び蒸気タービン等の蒸気系主要機器の耐圧部の肉
厚が増加される傾向にあり、軸の起動特性が悪化される
要因となっている。一方、ガスタービンの高温化に伴う
排気温度の上昇と運転方法の影響で蒸気温度の変化率も
増加の傾向にあり、運転の制約になることも考えられ
る。
温度の高温化を含む大容量化の傾向にあり、これに伴な
い排熱回収ボイラ及び蒸気タービンも大容量化し、この
結果一軸型コンバインドサイクル発電プラントの軸出力
も大容量化しており、この大容量化によって排熱回収ボ
イラ及び蒸気タービン等の蒸気系主要機器の耐圧部の肉
厚が増加される傾向にあり、軸の起動特性が悪化される
要因となっている。一方、ガスタービンの高温化に伴う
排気温度の上昇と運転方法の影響で蒸気温度の変化率も
増加の傾向にあり、運転の制約になることも考えられ
る。
【０００４】従来のコンバインドサイクル発電プラント
の運転は、ガスタービンの運転を中心に考えられてお
り、負荷調整はガスタービンに供給する燃料量の調整の
みで行ない、蒸気流量の調整等による出力調整は行なわ
ない。したがって、起動・停止及び負荷変化時には、ガ
スタービンの運転状態が変化され、その結果排熱回収ボ
イラ出力（蒸気圧力・温度・流量）及び蒸気タービンの
運転状態量の変化が行なわれる。
の運転は、ガスタービンの運転を中心に考えられてお
り、負荷調整はガスタービンに供給する燃料量の調整の
みで行ない、蒸気流量の調整等による出力調整は行なわ
ない。したがって、起動・停止及び負荷変化時には、ガ
スタービンの運転状態が変化され、その結果排熱回収ボ
イラ出力（蒸気圧力・温度・流量）及び蒸気タービンの
運転状態量の変化が行なわれる。
【０００５】図４は、一軸型コンバインドサイクル発電
プラントの概略系統を示す図であって、空気圧縮機１、
ガスタービン２、蒸気タービン３及び発電機４の軸が一
軸に結合してある。
プラントの概略系統を示す図であって、空気圧縮機１、
ガスタービン２、蒸気タービン３及び発電機４の軸が一
軸に結合してある。
【０００６】空気圧縮機１には、その入口に設置された
入口案内翼５で吸込流量が調節された大気が吸入され、
そこで圧縮された後燃焼器６で燃料と混合燃焼し高圧高
温のガスとなり、ガスタービン２に導入され、そこで動
力が発生される。上記ガスタービン２で仕事を行なった
排ガスは排熱回収ボイラ７に導入され、熱回収が行なわ
れた後、煙突（図示せず）を介して大気に放出される。
入口案内翼５で吸込流量が調節された大気が吸入され、
そこで圧縮された後燃焼器６で燃料と混合燃焼し高圧高
温のガスとなり、ガスタービン２に導入され、そこで動
力が発生される。上記ガスタービン２で仕事を行なった
排ガスは排熱回収ボイラ７に導入され、熱回収が行なわ
れた後、煙突（図示せず）を介して大気に放出される。
【０００７】一方、排熱回収ボイラ７に設けられている
節炭器及び蒸発器（図示せず）に順次供給され、ガスタ
ービン２の排気ガスと熱交換された給水は、高圧ドラム
８で気水分離され、発生蒸気が過熱器（図示せず）で過
熱され過熱蒸気となって高圧主蒸気管９及び高圧蒸気加
減弁１０を介して蒸気タービン３の高圧部に導入され動
力が発生される。蒸気タービン３の高圧部からの排気
は、低温再熱蒸気管１１を介して排熱回収ボイラ７の再
熱器（図示せず）でガスタービン排気と熱交換し再熱さ
れ、高温再熱蒸気管１２を介して蒸気タービン３の中圧
部及び低圧部に順次導入され、動力が発生される。そし
て、ガスタービン２及び蒸気タービン３で発生した動力
は発電機４で電気エネルギに変換される。
節炭器及び蒸発器（図示せず）に順次供給され、ガスタ
ービン２の排気ガスと熱交換された給水は、高圧ドラム
８で気水分離され、発生蒸気が過熱器（図示せず）で過
熱され過熱蒸気となって高圧主蒸気管９及び高圧蒸気加
減弁１０を介して蒸気タービン３の高圧部に導入され動
力が発生される。蒸気タービン３の高圧部からの排気
は、低温再熱蒸気管１１を介して排熱回収ボイラ７の再
熱器（図示せず）でガスタービン排気と熱交換し再熱さ
れ、高温再熱蒸気管１２を介して蒸気タービン３の中圧
部及び低圧部に順次導入され、動力が発生される。そし
て、ガスタービン２及び蒸気タービン３で発生した動力
は発電機４で電気エネルギに変換される。
【０００８】ところで、現状のコンバインドサイクルに
おいては、主蒸気と再熱蒸気について、一定の温度以上
に蒸気温度が上昇しないように過熱器や再熱器を分割
し、蒸気減温器等を設置し水をスプレーして蒸気温度制
御を行なうように計画されている。
おいては、主蒸気と再熱蒸気について、一定の温度以上
に蒸気温度が上昇しないように過熱器や再熱器を分割
し、蒸気減温器等を設置し水をスプレーして蒸気温度制
御を行なうように計画されている。
【０００９】図５は、現状のコンバインドサイクル発電
プラントの起動から定格負荷までのガスタービン主要部
分の状態量を示す。
プラントの起動から定格負荷までのガスタービン主要部
分の状態量を示す。
【００１０】また図６は、従来のガスタービン排気ガス
温度制御装置の概略構成を示す図であって、空気圧縮機
１の吐出側には吐出空気圧力検出器１３が設けられ、ガ
スタービン２の排気側には排ガス温度検出器１４が設け
られている。上記吐出空気圧力検出器１３で検出された
圧力信号は入口案内翼制御装置１５の関数発生器１６に
入力され、そこで吐出空気圧力信号にもとずき排ガス温
度設定値が算出される。この関数発生器１６から出力さ
れた排ガス温度設定値は、比較器１７で前記排ガス温度
検出器１４で検出された排ガス温度信号と比較され、そ
の偏差信号が制御演算回路１８に入力され、入口案内翼
の制御信号が出力される。そしてその出力信号にもとづ
き入口案内翼駆動装置１９を介して入口案内翼５の開度
が制御される。この場合、通常は或負荷以上での運転時
のタービン入口ガス温度が一定の値以上にならないよう
に制限する制御が行なわれている。
温度制御装置の概略構成を示す図であって、空気圧縮機
１の吐出側には吐出空気圧力検出器１３が設けられ、ガ
スタービン２の排気側には排ガス温度検出器１４が設け
られている。上記吐出空気圧力検出器１３で検出された
圧力信号は入口案内翼制御装置１５の関数発生器１６に
入力され、そこで吐出空気圧力信号にもとずき排ガス温
度設定値が算出される。この関数発生器１６から出力さ
れた排ガス温度設定値は、比較器１７で前記排ガス温度
検出器１４で検出された排ガス温度信号と比較され、そ
の偏差信号が制御演算回路１８に入力され、入口案内翼
の制御信号が出力される。そしてその出力信号にもとづ
き入口案内翼駆動装置１９を介して入口案内翼５の開度
が制御される。この場合、通常は或負荷以上での運転時
のタービン入口ガス温度が一定の値以上にならないよう
に制限する制御が行なわれている。
【００１１】図７は、ガスタービンの起動から定格負荷
までの空気圧縮機の運転の軌跡を示しており、従来運転
ライン１で示す軌跡に沿って運転が行なわれている。す
なわち、空気圧縮機は図７に示す運転制限範囲内での運
転が必要で回転数が低い状態で圧縮比が高くなるような
運転は避けなければならい。したがって、定回転数での
入口案内翼の開度を大きくし空気流量を増加させるよう
な運転は望ましくない。
までの空気圧縮機の運転の軌跡を示しており、従来運転
ライン１で示す軌跡に沿って運転が行なわれている。す
なわち、空気圧縮機は図７に示す運転制限範囲内での運
転が必要で回転数が低い状態で圧縮比が高くなるような
運転は避けなければならい。したがって、定回転数での
入口案内翼の開度を大きくし空気流量を増加させるよう
な運転は望ましくない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】排熱回収ボイラの暖機
運転は、無負荷定格回転数で行なおうとすると、ガスタ
ービンの排気ガス量が最も少ない状態で排ガス温度が４
００〜４４０℃に達し、主蒸気温度も同程度になる。ま
た、蒸気タービンに通気を開始した時点での再熱蒸気温
度も主蒸気温度と同程度となる。すなわち、ガスタービ
ンが無負荷定格回転数で運転を継続している場合には、
ガスタービンの排ガス温度とその流量は、大気温度の影
響を受けて変化する。したがって、排熱回収ボイラの暖
機完了時点の主蒸気温度は積極的に操作しない限りガス
タービンの排ガス温度で定まる。このことは、蒸気ター
ビンが排熱回収ボイラの暖機完了時点でどのような状態
にあっても、ほぼ一定温度の蒸気が供給されることにな
る。
運転は、無負荷定格回転数で行なおうとすると、ガスタ
ービンの排気ガス量が最も少ない状態で排ガス温度が４
００〜４４０℃に達し、主蒸気温度も同程度になる。ま
た、蒸気タービンに通気を開始した時点での再熱蒸気温
度も主蒸気温度と同程度となる。すなわち、ガスタービ
ンが無負荷定格回転数で運転を継続している場合には、
ガスタービンの排ガス温度とその流量は、大気温度の影
響を受けて変化する。したがって、排熱回収ボイラの暖
機完了時点の主蒸気温度は積極的に操作しない限りガス
タービンの排ガス温度で定まる。このことは、蒸気ター
ビンが排熱回収ボイラの暖機完了時点でどのような状態
にあっても、ほぼ一定温度の蒸気が供給されることにな
る。
【００１３】ところが、蒸気タービンは停止からの経過
時間及び周囲条件によって冷却速度が異なり、排熱回収
ボイラ暖機完了時点でのケーシングやロータ温度は千差
万別である。金属部と蒸気温度の差については、熱伝達
に影響を及ぼす大きな因子であり、温度差が大きくなれ
ば発生する熱応力も大きくなる。
時間及び周囲条件によって冷却速度が異なり、排熱回収
ボイラ暖機完了時点でのケーシングやロータ温度は千差
万別である。金属部と蒸気温度の差については、熱伝達
に影響を及ぼす大きな因子であり、温度差が大きくなれ
ば発生する熱応力も大きくなる。
【００１４】したがって、一軸型コンバインドサイクル
発電設備において、自軸によって発生する蒸気によって
蒸気タービンの暖機を行なう場合には、発生蒸気に水を
スプレーする等の温度制御を行なう必要があり、蒸気タ
ービンの暖機のために特別の暖機用設備と暖機方法を使
用する必要がある等の問題がある。
発電設備において、自軸によって発生する蒸気によって
蒸気タービンの暖機を行なう場合には、発生蒸気に水を
スプレーする等の温度制御を行なう必要があり、蒸気タ
ービンの暖機のために特別の暖機用設備と暖機方法を使
用する必要がある等の問題がある。
【００１５】本発明はこのような点に鑑み、蒸気タービ
ンの暖機を特別な暖機用設備を使用することなく自軸で
発生した蒸気で行なうことができるようにしたプラント
の起動方法及び起動装置を得ることを目的とする。
ンの暖機を特別な暖機用設備を使用することなく自軸で
発生した蒸気で行なうことができるようにしたプラント
の起動方法及び起動装置を得ることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービ
ン、蒸気タービン及び発電機の回転軸を一体に結合し、
ガスタービンの排気エネルギーを排熱回収ボイラで蒸気
に変換し、その蒸気を蒸気タービンに導入し電力として
回収する一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方
法において、起動時の蒸気系の主要部の温度に準拠して
定められる主蒸気温度を得るためのガスタービン排気温
度の上限値を設定値として、排気ガス温度制御を行なう
とともに、上記蒸気系の主要部の温度に準拠して定めら
れる時間だけ上記設定値を保持し、その後上記主要部の
温度に対応して決められた所定上昇率で上記設定値を通
常の排気ガス温度制御状態に上昇させることを特徴とす
る。
ン、蒸気タービン及び発電機の回転軸を一体に結合し、
ガスタービンの排気エネルギーを排熱回収ボイラで蒸気
に変換し、その蒸気を蒸気タービンに導入し電力として
回収する一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方
法において、起動時の蒸気系の主要部の温度に準拠して
定められる主蒸気温度を得るためのガスタービン排気温
度の上限値を設定値として、排気ガス温度制御を行なう
とともに、上記蒸気系の主要部の温度に準拠して定めら
れる時間だけ上記設定値を保持し、その後上記主要部の
温度に対応して決められた所定上昇率で上記設定値を通
常の排気ガス温度制御状態に上昇させることを特徴とす
る。
【００１７】また、第２の発明は、ガスタービン、蒸気
ダービン及び発電機の回転軸を一体に結合し、ガスター
ビンの排気エネルギーを排熱回収ボイラで蒸気に変換
し、その蒸気を蒸気タービンに導入し電力として回収す
る一軸型コンバインドサイクルプラントの起動装置にお
いて、起動時にその起動時の蒸気系の主要部の温度に対
応して排ガス温度設定信号を低減させる起動時排ガス温
度制御装置を設けたことを特徴とする。
ダービン及び発電機の回転軸を一体に結合し、ガスター
ビンの排気エネルギーを排熱回収ボイラで蒸気に変換
し、その蒸気を蒸気タービンに導入し電力として回収す
る一軸型コンバインドサイクルプラントの起動装置にお
いて、起動時にその起動時の蒸気系の主要部の温度に対
応して排ガス温度設定信号を低減させる起動時排ガス温
度制御装置を設けたことを特徴とする。
【００１８】
【作用】排熱回収ボイラ暖機完了時点での主蒸気温度
は、ガスタービン排気温度の設定を低くすることによっ
て主蒸気温度調節用減温器を使用することなく所定の主
蒸気温度が得られる。すなわち、起動時の蒸気系の主要
部の温度に準拠して定められる主蒸気温度を得るよう
に、ガスタービン排気温度の上限値を設定値として排ガ
ス温度が制御される。しかして、主蒸気温度は排熱回収
ボイラの高温部や蒸気タービンの高温部に発生する熱応
力や熱衝撃を小さく抑える程度の温度に制御される。一
方、通気後、蒸気タービンロータ温度や排熱回収ボイラ
高温部の温度が或程度に到達し安定するが、高温部の金
属部温度の上昇と蒸気温度の上昇が同等になるようにガ
スタービン排気ガス温度が変化され、発生熱応力の上昇
が抑えられる。
は、ガスタービン排気温度の設定を低くすることによっ
て主蒸気温度調節用減温器を使用することなく所定の主
蒸気温度が得られる。すなわち、起動時の蒸気系の主要
部の温度に準拠して定められる主蒸気温度を得るよう
に、ガスタービン排気温度の上限値を設定値として排ガ
ス温度が制御される。しかして、主蒸気温度は排熱回収
ボイラの高温部や蒸気タービンの高温部に発生する熱応
力や熱衝撃を小さく抑える程度の温度に制御される。一
方、通気後、蒸気タービンロータ温度や排熱回収ボイラ
高温部の温度が或程度に到達し安定するが、高温部の金
属部温度の上昇と蒸気温度の上昇が同等になるようにガ
スタービン排気ガス温度が変化され、発生熱応力の上昇
が抑えられる。
【００１９】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００２０】図１において、空気圧縮機１の吐出側に設
けられた吐出空気圧力検出器１３によって検出された吐
出空気圧力信号は、入口案内翼制御装置１５の関数発生
器１６に入力され、吐出空気圧力に対応した排ガス温度
設定信号が算出される。この関数発生器１６から出力さ
れた排ガス温度設定信号は、排ガス温度検出器１４で検
出された排ガス温度信号と比較器１７で比較され、その
偏差信号が制御演算回路１８及び入口案内翼駆動装置１
９を介してガスタービンの入口案内翼５の開度が制御さ
れる。
けられた吐出空気圧力検出器１３によって検出された吐
出空気圧力信号は、入口案内翼制御装置１５の関数発生
器１６に入力され、吐出空気圧力に対応した排ガス温度
設定信号が算出される。この関数発生器１６から出力さ
れた排ガス温度設定信号は、排ガス温度検出器１４で検
出された排ガス温度信号と比較器１７で比較され、その
偏差信号が制御演算回路１８及び入口案内翼駆動装置１
９を介してガスタービンの入口案内翼５の開度が制御さ
れる。
【００２１】ところで、入口案内翼制御装置１５には起
動時排ガス温度制御装置２０が設けられており、プラン
トの起動時にその起動時排ガス温度制御装置２０から発
生されたバイアス信号が比較器１７に印加され、関数発
生器１６からの排ガス温度設定信号が低減されるように
してある。
動時排ガス温度制御装置２０が設けられており、プラン
トの起動時にその起動時排ガス温度制御装置２０から発
生されたバイアス信号が比較器１７に印加され、関数発
生器１６からの排ガス温度設定信号が低減されるように
してある。
【００２２】図２は、上記起動時排ガス温度制御装置２
０の概略構成を示す図であって、その起動時排ガス温度
制御装置２０には、バイアス用関数発生器２１、バイア
ス低減率用関数発生器２２、及び保持時間用関数発生器
２３が設けられている。各関数発生器２１，２２，２３
には、軸の回転上昇直前の蒸気タービン第一段シェル内
面メタル温度の測定値を記憶するメモリ２４から、上記
メタル温度信号がそれぞれ印加されており、バイアス用
関数発生器２１からは、上記蒸気タービン第一段シェル
内面メタル温度に準拠して定められる主蒸気温度を得る
ための、排気温度設定低減温度設定値信号が出力される
ようにしてある。
０の概略構成を示す図であって、その起動時排ガス温度
制御装置２０には、バイアス用関数発生器２１、バイア
ス低減率用関数発生器２２、及び保持時間用関数発生器
２３が設けられている。各関数発生器２１，２２，２３
には、軸の回転上昇直前の蒸気タービン第一段シェル内
面メタル温度の測定値を記憶するメモリ２４から、上記
メタル温度信号がそれぞれ印加されており、バイアス用
関数発生器２１からは、上記蒸気タービン第一段シェル
内面メタル温度に準拠して定められる主蒸気温度を得る
ための、排気温度設定低減温度設定値信号が出力される
ようにしてある。
【００２３】また、バイアス低減率用関数発生器２２で
は、上記メタル温度に準拠して、上記バイアス信号の変
化率すなわち上昇率を設定する設定信号が出力され、さ
らに保持時間用関数発生器２３では、排気温度低減を保
持する時間を設定する設定信号が出力されるようにして
ある。
は、上記メタル温度に準拠して、上記バイアス信号の変
化率すなわち上昇率を設定する設定信号が出力され、さ
らに保持時間用関数発生器２３では、排気温度低減を保
持する時間を設定する設定信号が出力されるようにして
ある。
【００２４】しかして、上記蒸気タービン第一段シェル
内面メタル温度Ａと所定温度Ｂ例えば３６０℃とが比較
器２５で比較され、第一段シェル内面メタル温度Ａが上
記所定温度Ｂより低い場合には、第１の信号切替器２６
が作動され、定数Ａ１＝０からバイアス用関数発生器２
１の出力に定数を乗じた値Ｂ１がバイアス信号として出
力信号として出力するように切替えられ、上記バイアス
信号Ｂ１が積分器２７及びリミッター２８を介して前記
比較器１７に入力され、関数発生器１６からの排ガス温
度設定信号からバイアス信号が減算され、その低減され
た設定信号によって入口案内翼５の開度が制御され、ガ
スタービンの排気温度が制御される。
内面メタル温度Ａと所定温度Ｂ例えば３６０℃とが比較
器２５で比較され、第一段シェル内面メタル温度Ａが上
記所定温度Ｂより低い場合には、第１の信号切替器２６
が作動され、定数Ａ１＝０からバイアス用関数発生器２
１の出力に定数を乗じた値Ｂ１がバイアス信号として出
力信号として出力するように切替えられ、上記バイアス
信号Ｂ１が積分器２７及びリミッター２８を介して前記
比較器１７に入力され、関数発生器１６からの排ガス温
度設定信号からバイアス信号が減算され、その低減され
た設定信号によって入口案内翼５の開度が制御され、ガ
スタービンの排気温度が制御される。
【００２５】この状態で運転が継続され、入口案内翼開
度測定値Ｂ２が入口案内翼開度設定値Ａ２より大きくな
ると、比較器２９から出力信号が出力し、タイマー３０
の作動が開始される。そこで、保持時間用関数発生器２
２からの前記第一段シェル内面メタル温度に対応する保
持時間が経過すると、第２の信号切替器３１が作動さ
れ、定数Ａ３＝０からバイアス低減率用関数発生器２２
からの排気温度低減設定温度の変化率設定信号Ｂ３が出
力されるようになり、その設定信号Ｂ３が減算器３２に
印加され、そこで前記第１の信号切替器２６からの信号
Ｂ１から設定信号Ｂ３が減算され、その偏差信号が積分
器２７及びリミッター２８を介して前記比較器１７に入
力される。
度測定値Ｂ２が入口案内翼開度設定値Ａ２より大きくな
ると、比較器２９から出力信号が出力し、タイマー３０
の作動が開始される。そこで、保持時間用関数発生器２
２からの前記第一段シェル内面メタル温度に対応する保
持時間が経過すると、第２の信号切替器３１が作動さ
れ、定数Ａ３＝０からバイアス低減率用関数発生器２２
からの排気温度低減設定温度の変化率設定信号Ｂ３が出
力されるようになり、その設定信号Ｂ３が減算器３２に
印加され、そこで前記第１の信号切替器２６からの信号
Ｂ１から設定信号Ｂ３が減算され、その偏差信号が積分
器２７及びリミッター２８を介して前記比較器１７に入
力される。
【００２６】したがって、関数発生器１６から出力され
る排ガス温度設定信号から減少される分が少なくなり、
排気温度の設定値が上昇され、通常運転時の設定に近づ
けられる。
る排ガス温度設定信号から減少される分が少なくなり、
排気温度の設定値が上昇され、通常運転時の設定に近づ
けられる。
【００２７】すなわち、通常の起動における排ガス温度
制御装置では、軸が無負荷定格回転数に到達した時点で
の入口案内翼開度は排気ガス温度温度設定値に到達して
いないため設定された最小開度を保持した運転を継続す
るが、軸の起動時に排気温度制御設定値が起動時排ガス
温度制御装置の出力により低減されていると、設定され
た排気ガス温度にガス温度を調整するため入口案内翼の
開度が開方向に調整される。
制御装置では、軸が無負荷定格回転数に到達した時点で
の入口案内翼開度は排気ガス温度温度設定値に到達して
いないため設定された最小開度を保持した運転を継続す
るが、軸の起動時に排気温度制御設定値が起動時排ガス
温度制御装置の出力により低減されていると、設定され
た排気ガス温度にガス温度を調整するため入口案内翼の
開度が開方向に調整される。
【００２８】入口案内翼のこの開度は、開度の設定値に
到達し一定の時間が経過しなければ、排ガス温度の設定
値が修正されないためそのまま保持される。この保持時
間は、上記タービンの負荷上昇の許可条件である第一段
シェルメタル温度等への到達を待つ時間であって、時間
でなく温度の設定値と測定値によって条件を設定しても
よい。
到達し一定の時間が経過しなければ、排ガス温度の設定
値が修正されないためそのまま保持される。この保持時
間は、上記タービンの負荷上昇の許可条件である第一段
シェルメタル温度等への到達を待つ時間であって、時間
でなく温度の設定値と測定値によって条件を設定しても
よい。
【００２９】そして、上記条件が満たされると、起動時
排ガス温度制御装置による排ガス温度制御装置による排
ガス温度低減値を減少させ排気温度の設定値を上昇させ
ることにより負荷を一定の状態に保った状態で入口案内
翼開度を絞り、入口案内翼開度を定常運転状態の最も絞
られた状態に戻される。
排ガス温度制御装置による排ガス温度制御装置による排
ガス温度低減値を減少させ排気温度の設定値を上昇させ
ることにより負荷を一定の状態に保った状態で入口案内
翼開度を絞り、入口案内翼開度を定常運転状態の最も絞
られた状態に戻される。
【００３０】しかして、上記操作によって、上記タービ
ンの暖機完了後の負荷上昇等のガスタービン制御を複雑
化することなく実現でき、ガスタービン燃焼方式との関
連もあるが同一モードでの運転領域を広くすることがで
きる。
ンの暖機完了後の負荷上昇等のガスタービン制御を複雑
化することなく実現でき、ガスタービン燃焼方式との関
連もあるが同一モードでの運転領域を広くすることがで
きる。
【００３１】このように排ガス温度の低減運転が行われ
る場合、ガスタービンの空気圧縮機の運転は、図７の運
転ライン２に示す軌跡をたどり、初負荷から負荷上昇に
伴なうタービン入口ガス圧力の上昇により圧縮比が上昇
し、定格負荷運転点に向って作動する。
る場合、ガスタービンの空気圧縮機の運転は、図７の運
転ライン２に示す軌跡をたどり、初負荷から負荷上昇に
伴なうタービン入口ガス圧力の上昇により圧縮比が上昇
し、定格負荷運転点に向って作動する。
【００３２】また、図５に示した起動から定格負荷まで
の運転におけるガスタービン各部状態量を基準に本実施
例での変化を、図３に一点鎖線で示す。
の運転におけるガスタービン各部状態量を基準に本実施
例での変化を、図３に一点鎖線で示す。
【００３３】なお、上記実施例においてはバイアス用関
数発器等では、蒸気タービン第一段シェルメタル温度の
或範囲に対して一定の値を採用したステップ状に変化す
る関数を発生させているものを示したが、上記シェルメ
タル温度に対して連続の値を発生するようにすることも
できる。また、蒸気タービン第一段シェルメタル温度以
外に、蒸気系の主要部分の状態量、例えば排熱回収ボイ
ラのドラムメタル温度や過熱器ヘッダーメタル温度等運
転方法によって機器の寿命に影響を及ぼす状態量を基準
にとることもできる。さらに、ガスタービン排ガス温度
の制御設定値の決定を脱硝触媒装置もしくは脱硝触媒部
分のガス温度とガスタービンでの窒素酸化物の発生量も
しくは濃度を入力として加え、環境への窒素酸化物排出
量の予測計算を行い排出基準を確保できるガスタービン
排ガス温度を求め、これをガスタービン排ガス温度の設
定値とし環境基準、蒸気タービンロータの熱応力および
排熱回収ボイラの過熱器出口ヘッダー熱応力を制限値以
内に保持するようにすることもできる。
数発器等では、蒸気タービン第一段シェルメタル温度の
或範囲に対して一定の値を採用したステップ状に変化す
る関数を発生させているものを示したが、上記シェルメ
タル温度に対して連続の値を発生するようにすることも
できる。また、蒸気タービン第一段シェルメタル温度以
外に、蒸気系の主要部分の状態量、例えば排熱回収ボイ
ラのドラムメタル温度や過熱器ヘッダーメタル温度等運
転方法によって機器の寿命に影響を及ぼす状態量を基準
にとることもできる。さらに、ガスタービン排ガス温度
の制御設定値の決定を脱硝触媒装置もしくは脱硝触媒部
分のガス温度とガスタービンでの窒素酸化物の発生量も
しくは濃度を入力として加え、環境への窒素酸化物排出
量の予測計算を行い排出基準を確保できるガスタービン
排ガス温度を求め、これをガスタービン排ガス温度の設
定値とし環境基準、蒸気タービンロータの熱応力および
排熱回収ボイラの過熱器出口ヘッダー熱応力を制限値以
内に保持するようにすることもできる。
【００３４】また、本実施例では、標準的なガスタービ
ン排ガス温度制御装置の温度設定値にバイアスを加える
方法で説明したが、起動時排ガス温度制御装置を独立さ
せ、初負荷運転で排ガス温度制御装置と切り替えて排ガ
ス温度制御を実施しても同様の効果を得ることができ
る。
ン排ガス温度制御装置の温度設定値にバイアスを加える
方法で説明したが、起動時排ガス温度制御装置を独立さ
せ、初負荷運転で排ガス温度制御装置と切り替えて排ガ
ス温度制御を実施しても同様の効果を得ることができ
る。
【００３５】ところで、蒸気系の主要部の熱応力の予測
計算方法は特に規定していないが、シミュレーション等
の結果を使用した式およびモデル予測による結果等が使
用できる。
計算方法は特に規定していないが、シミュレーション等
の結果を使用した式およびモデル予測による結果等が使
用できる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は軸の起動
直前の蒸気タービン第一段シェル内面メタル温度等を考
慮し、ガスタービン排ガス温度の制御設定値を修正して
主蒸気温度や再熱蒸気温度のミスマッチ温度が小さくな
るように、ガスタービン排気ガス量を多くした運転を行
なうようにしたので、起動時の高温部の熱応力の発生を
抑制した起動が可能となり、蒸気系の特別な暖機操作や
暖機用の設備を必要とせず、経済的及び運転の簡素化が
可能等の効果を奏する。
直前の蒸気タービン第一段シェル内面メタル温度等を考
慮し、ガスタービン排ガス温度の制御設定値を修正して
主蒸気温度や再熱蒸気温度のミスマッチ温度が小さくな
るように、ガスタービン排気ガス量を多くした運転を行
なうようにしたので、起動時の高温部の熱応力の発生を
抑制した起動が可能となり、蒸気系の特別な暖機操作や
暖機用の設備を必要とせず、経済的及び運転の簡素化が
可能等の効果を奏する。
【図１】本発明におけるガスタービン排ガス温度制御装
置の概略構成図。
置の概略構成図。
【図２】本発明における起動時排ガス温度制御装置の構
成図。
成図。
【図３】本発明方法におけるガスタービンの代表的な状
態変化を示す図。
態変化を示す図。
【図４】コンバインドサイクルプラントの概略系統図。
【図５】起動から定格負荷までの従来の運転方法による
各種状態量の推移を示す図。
各種状態量の推移を示す図。
【図６】従来のガスタービン排ガス温度制御装置の概略
構成図。
構成図。
【図７】空気圧縮機の運転軌跡と運転領域を示す図。
１ 空気圧縮機 ２ ガスタービン ６ 蒸気タービン ５ 入口案内翼 ７ 排熱回収ボイラ ８ 高圧ドラム １３ 吐出空気圧力検出器 １４ 排ガス温度検出器 １５ 入口案内翼制御装置 １６ 関数発生器 １７ 比較器 １９ 入口案内翼駆動装置 ２０ 起動時排ガス温度制御装置 ２１ バイアス用関数発生器 ２２ バイアス低減率用関数発生器 ２３ 保持時間用関数発生器 ２４ メモリ ２６ 第１の信号切替器 ３１ 第２の信号切替器
Claims (7)
- 【請求項１】ガスタービン、蒸気タービン及び発電機の
回転軸を一体に結合し、ガスタービンの排気エネルギー
を排熱回収ボイラで蒸気に変換し、その蒸気を蒸気ター
ビンに導入し電力として回収する一軸型コンバインドサ
イクルプラントの起動方法において、起動時の蒸気系の
主要部の温度に準拠して定められる主蒸気温度を得るた
めのガスタービン排気温度の上限値を設定値として、排
気ガス温度制御を行なうとともに、上記蒸気系の主要部
の温度に準拠して定められる時間だけ上記設定値を保持
し、その後上記主要部の温度に対応して決められた所定
上昇率で上記設定値を通常の排気ガス温度制御状態に上
昇させることを特徴とする、一軸型コンバインドサイク
ルプラントの起動方法。 - 【請求項２】起動時の蒸気系の主要部の温度に準拠して
定められるバイアスを、通常の排ガス温度制御の設定値
から減算させることを特徴とする、請求項１記載の一軸
型コンバインドサイクルプラントの起動方法。 - 【請求項３】蒸気系の主要部の温度は、蒸気タービン第
一段シェル内面メタル温度であることを特徴とする、請
求項１または２記載の一軸型コンバインドサイクルプラ
ントの起動方法。 - 【請求項４】蒸気系の主要部の温度は、排熱回収ボイラ
の過熱器出口ヘッダー内面メタル温度であることを特徴
とする、請求項１または２記載の一軸型コンバインドサ
イクルプラントの起動方法。 - 【請求項５】ガスタービンの入口案内翼を直接操作する
回路を設け、起動時に排気温度制御回路からの制御出力
から切り替え上記入口案内翼を直接操作する回路からの
制御出力によって上記入口案内翼を制御することを特徴
とする、請求項１記載の一軸型コンバインドサイクルプ
ラントの起動方法。 - 【請求項６】ガスタービン、蒸気ダービン及び発電機の
回転軸を一体に結合し、ガスタービンの排気エネルギー
を排熱回収ボイラで蒸気に変換し、その蒸気を蒸気ター
ビンに導入し電力として回収する一軸型コンバインドサ
イクルプラントの起動装置において、起動時にその起動
時の蒸気系の主要部の温度に対応して排ガス温度設定信
号を低減させる起動時排ガス温度制御装置を設けたこと
を特徴とする、一軸型コンバインドサイクルプラントの
起動装置。 - 【請求項７】起動時排ガス温度制御装置は、起動時の蒸
気系の主要部の温度に対応してバイアス信号を出力する
バイアス用関数発生器と、上記主要部の温度に対応して
バイアス低減率信号を発生するバイアス低減率用関数発
生器と、上記主要部の温度に対応して保持時間を設定す
る保持時間用関数発生器と、上記主要部の温度が所定値
以下のときバイアス用関数発生器からのバイアス信号を
出力する第１の信号切替器と、入口案内翼開度が設定開
度以上になってから上記保持時間経過後に上記バイアス
低減率用関数発生器からの出力信号を出力し、前記第１
の信号切替器からの出力信号に加算する第２の信号切替
器とを有することを特徴とする、請求項６記載の一軸型
コンバインドサイクルプラントの起動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120494A JP3672339B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法及び起動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10120494A JP3672339B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法及び起動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07310505A true JPH07310505A (ja) | 1995-11-28 |
| JP3672339B2 JP3672339B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=14294406
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10120494A Expired - Fee Related JP3672339B2 (ja) | 1994-05-16 | 1994-05-16 | 一軸型コンバインドサイクルプラントの起動方法及び起動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3672339B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013124668A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンを暖機するためのシステム及び方法 |
| JP2015143517A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-08-06 | 株式会社東芝 | 制御装置、及び起動方法 |
| KR20150138051A (ko) * | 2014-05-30 | 2015-12-09 | 가부시끼가이샤 도시바 | 플랜트 제어 장치, 및 플랜트 기동 방법 |
| KR20160042372A (ko) * | 2014-10-09 | 2016-04-19 | 가부시끼가이샤 도시바 | 제어 장치, 및 기동 방법 |
| TWI655358B (zh) * | 2016-07-08 | 2019-04-01 | 日商東芝股份有限公司 | 工廠控制裝置、工廠控制方法、及發電廠 |
| US10526923B2 (en) | 2014-03-31 | 2020-01-07 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combined cycle plant, control method of same, and control device of same |
| CN111712618A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-09-25 | 西门子股份公司 | 用于起动联合循环动力装置的燃气涡轮发动机的方法 |
| CN115405427A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-11-29 | 江苏华电戚墅堰发电有限公司 | 一种9fa单轴联合循环机组的解耦运行的方法 |
| CN115419479A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-12-02 | 江苏华电戚墅堰发电有限公司 | 一种联合循环机组启动时减少氮氧化物排放的方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8567175B2 (en) * | 2011-08-22 | 2013-10-29 | General Electric Company | Emissions prediction system for power generation system |
-
1994
- 1994-05-16 JP JP10120494A patent/JP3672339B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013124668A (ja) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンを暖機するためのシステム及び方法 |
| US9903231B2 (en) | 2011-12-14 | 2018-02-27 | General Electric Company | System and method for warming up a steam turbine |
| JP2015143517A (ja) * | 2013-12-25 | 2015-08-06 | 株式会社東芝 | 制御装置、及び起動方法 |
| US10526923B2 (en) | 2014-03-31 | 2020-01-07 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Combined cycle plant, control method of same, and control device of same |
| DE112015001579B4 (de) | 2014-03-31 | 2022-12-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Kombikraftwerk, Steuerverfahren desselben, und Steuervorrichtung desselben |
| KR20150138051A (ko) * | 2014-05-30 | 2015-12-09 | 가부시끼가이샤 도시바 | 플랜트 제어 장치, 및 플랜트 기동 방법 |
| KR20160042372A (ko) * | 2014-10-09 | 2016-04-19 | 가부시끼가이샤 도시바 | 제어 장치, 및 기동 방법 |
| TWI655358B (zh) * | 2016-07-08 | 2019-04-01 | 日商東芝股份有限公司 | 工廠控制裝置、工廠控制方法、及發電廠 |
| CN111712618A (zh) * | 2018-02-20 | 2020-09-25 | 西门子股份公司 | 用于起动联合循环动力装置的燃气涡轮发动机的方法 |
| JP2021514038A (ja) * | 2018-02-20 | 2021-06-03 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ | 複合サイクル型発電装置のガスタービンエンジンの始動方法 |
| US11255218B2 (en) | 2018-02-20 | 2022-02-22 | Siemens Energy Global GmbH & Co. KG | Method for starting up a gas turbine engine of a combined cycle power plant |
| CN115405427A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-11-29 | 江苏华电戚墅堰发电有限公司 | 一种9fa单轴联合循环机组的解耦运行的方法 |
| CN115405427B (zh) * | 2022-07-14 | 2024-06-11 | 江苏华电戚墅堰发电有限公司 | 一种9fa单轴联合循环机组的解耦运行的方法 |
| CN115419479A (zh) * | 2022-07-18 | 2022-12-02 | 江苏华电戚墅堰发电有限公司 | 一种联合循环机组启动时减少氮氧化物排放的方法 |
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