JPS60228711A - コンバインドサイクル発電プラントのタ−ビンバイパス制御装置 - Google Patents

コンバインドサイクル発電プラントのタ−ビンバイパス制御装置

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JPS60228711A
JPS60228711A JP8183584A JP8183584A JPS60228711A JP S60228711 A JPS60228711 A JP S60228711A JP 8183584 A JP8183584 A JP 8183584A JP 8183584 A JP8183584 A JP 8183584A JP S60228711 A JPS60228711 A JP S60228711A
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JP
Japan
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pressure
turbine
steam
output
rate
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Pending
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JP8183584A
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English (en)
Inventor
Masae Takahashi
正衛 高橋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K9/00Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines
    • F01K9/04Plants characterised by condensers arranged or modified to co-operate with the engines with dump valves to by-pass stages
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明はコンバインドサイクル発電プラント制御装置に
係り、特に、起動時の蒸気タービン加減弁入口圧力を起
動時間を犠牲にせず規定値内に制限できるタービンバイ
パス制御装置に関する。
〔発明の背景〕
コンバインド発電プラントの多くは通常の火力発電プラ
ントと異なり、積極的な主蒸気圧力制御は実施しない。
すなわち、ガスタービンからの徘鴫 熱に見合う蒸気を発生するのみで、その圧力、流量、温
度は排熱によってのみ定まる。このことからコンバイン
ド発電プラントにおける蒸気タービンは変圧運転とし、
加減弁は全開に保持し蒸気タービンに流入する蒸気に対
応した出力を発生させる方式としている。
第1図は典型的な一軸型コンバインド発電プラントの構
成を示す。主な構成要素はガスタービン排熱ボイラ、蒸
気タービン、発電機である。
圧縮機102は作動媒体としての空気101を断熱圧縮
し燃焼器104へ送り込む。ここで燃料制御弁106を
経由して送りこまれた燃料105と前記圧縮空気103
が混合燃焼され、高いエネルギの燃焼空気107が生成
される。この燃焼空気107はタービン108で仕事を
して排熱ボイラ114へと導かれる。
蒸気タービン110から排気された蒸気は復水器111
で復水された後、復水ポンプ112で昇圧され、低圧節
炭器23へ給水される。ここで加温された給水24は、
低圧給水調節弁25を経由。
鴫 して低圧ドラム27へ給水されるものと、高圧給水ポン
プ29によって、さらに昇圧され高圧節炭器114へ給
水されるものとにわかれる。
低圧ドラムへの給水は、低圧蒸発器115で低圧蒸気1
16となり、低圧加減弁117を経由しテ蒸気タービン
110へ送られる。ここで仕事をした後、排気された最
初のサイクルを再びくりがえす。低圧バイパス弁118
は低圧蒸気116の圧力を制御する働きをする。
一方、高圧節炭器119への給水は、さらに加熱され高
圧給水調節弁121を経由して高圧ドラム122に給水
される。この給水は高圧蒸発器123で高圧蒸気124
となり過熱器125で更に温度を高めた後、高圧加減弁
126を経由して蒸気タービン110へ送られる。ここ
で仕事をした後、排気された最初のサイクルを再びくり
がえす6高圧バイパス弁127は高圧蒸気128の圧力
を制御する。
ガスタービン108の仕事及び蒸気タービン110の仕
事は発電機109で電気に変換される。
主蒸気圧力が定格付近に達すれば、蒸気タービンの加減
弁入口圧力の変化はわずかであり、蒸気タービンのケー
シングや翼及びロータのメタル温度も十分に高くなるた
め主蒸気圧力の変化率は問題にならない。
これに対し、起動時にはガスタービンからの排熱が大き
く変化し、主蒸気圧力もこれに応じて変化する。さらに
、加減弁を全閉から全開状態にもっていく必要があるこ
と、蒸気タービンのケーシングや翼及びロータのメタル
温度が蒸気タービンの停止期間によるバラツキはあるが
主蒸気と比較した場合、相当低いので、加減弁の入口圧
力の変化率を制限し蒸気タービンの寿命消費を極小とす
る必要がある。
起動時、主蒸気圧力が定格値に達するまでの全領域に亘
って主蒸気圧力変化率の#限を行なうと。
いう公知例があるが、これは従来火力発電プラント並み
の方式となり、 (1)排熱ボイラの熱源はガスタービン排熱であるため
、タービンバイパス弁の開度制御による主蒸気圧力制御
には限度がある。(ガスタービンへの供給燃料流量を制
御するのが理想的であるが、ガスタービンおよび排熱ボ
イラの時定数による制御遅れという問題は残る。) (2)コンバインド発電プラントの場合、変圧運転に移
行する前に加減弁を全開から全開に操作するが、二の時
、圧力が変化するのは好ましくない。(圧力を一定に制
御する必要がある。)(3)コンバインド発電プラント
の蒸気タービンは比較的小型であり、加減弁全開後精密
な圧力変化率制御は不要となる。(起動時間が長くなる
・) という問題がある。
〔発明の目的〕 本発明の目的は加減弁全閉状態、開動作中、全開状態の
王っのモードにおいて、それぞれに最も適したタービン
バイパス圧力設定を与え、加減弁入口圧力の変化率を制
御し、タービン寿命消費を極小化し、短時間起動を可能
としたタービンバイパス制御装置を提供するにある。
〔発明の概要〕
タービンバスパス圧力制御のモードを三つに分ける。す
なわち、加減弁全閉状態、開動作中、全開状態として (1)開動作中は蒸気タービンに流入する蒸気の圧力制
御を加減弁に委ねるため、タービンバイパス圧力一定制
御とする。
(2)全開状態時、(1)の一定圧力を蒸気タービンの
起動状態によって最適な値とするため、タービンのバイ
パス圧力設定値を蒸気タービンの起動状態に応じたレー
トで増加させる。
加減弁の開動作が開始されたらその時の主蒸気圧力(加
減弁入口圧力)を(1)の設定値として使用する。
(3)加減弁全開となったらタービンバイパス圧力設定
値を実圧力にトラッキングさせ、圧力の変化傾向を予測
し、先行的にガスタービンの燃料流量を保持し、圧力変
化率を制限内に抑える。
〔発明の実I例〕
第2図、第3図及び第4図に本発明の一実施例を示す。
本説明では高圧タービンバイパス弁を例にとって説明し
ているが、低圧タービンバイパス弁でも同じことが言え
る。
まず、全体としての信号のつながりを第2図から説明す
る。
高圧主蒸気128は圧力検出器201によりその圧力が
202が検出され減算器203.加算器273、アナロ
グメモリ268切替スイツチ272に接続される。
減算器203には圧力設定値277が接続されており高
圧主蒸気圧力202との偏差204が比例積分器205
に接続され、その出力206がアクチュエータ207を
経て高圧タービンバイパス弁127の開示を制御する。
圧力設定値277は切替スイッチ263によって圧力設
定値278か切替スイッチ262によって圧力設定値2
79のどちらかが選ばれる。この切替はインターロック
209の出力266によって行なわれる。インターロッ
ク209は加減弁開度検出器251で検出した加減弁開
度により、その出力266.264を決める。出力26
6について言えば、加減弁が全開時切替スイッチ262
を閉じ、263を開ける。加減弁が開きはじめると、切
替スイッチ262を開け、切替スイッチ263を閉じる
圧力設定値279は積分器261の出力で、この値はレ
ート設定器256,257,258゜259によって決
まる。レート設定器の切替スイッチ260はインターロ
ック254の出力255によって操作される。
インターロック254は起動時の蒸気タービン第1段メ
タル温度253を熱電−i′2s 2によって検出し、
この値から起動モードをコールド、ウオーム、ホット、
ベリーホットに分けそれぞれ対応したレート設定を行な
う。
圧力設定値278はアナログメモリ268の出力269
が加算器273の出力274であり、これらは切替スイ
ッチ280,265により選択される。切替スイッチの
操作はインターロック267によって行なわれ、加減弁
126が全開前なら切替スイッチ280が閉、全開なら
切替スイッチ265が閉となる。
アナログメモリ268は加減弁126が全開状態なら高
圧主蒸気圧力202にトラッキングし、開きはじめたな
らトラッキングを中止し、開きはじめ直前の高圧主蒸気
圧力202の値を保持する。
圧力設定値274は高圧主蒸気圧力202と設定器27
5の和である。
切替スイッチ272と265,271と280は同じ動
作となる。すなわち、圧力設定値として274が選択さ
れている時のみ高圧主蒸気圧力202が270となる。
次に、第3図の信号のつながりを示す。
第2図で説明した信号270は微分器301に接続され
、ここでタイマー302の値303で決められた時間周
期で微分される。その値304は、まず、減算器305
に接続され前回微分値317との偏差307が比較器3
08に接続される。
その後、微分器301の出力°304はレジスタ306
に接続される。
比較器308では偏差307が正の一定値より大きいこ
とを確認すると論理信号u I IIを出力309にセ
ットする。条件が成立しない時の出力309の値はII
 O++である。条件が成立しない時の出力309の値
は“0″である。論理信号″1”はある一定時間後リセ
ットされてrr Ouとなるが条件が成立すれば再びr
r 171となる。
カウンター310は比較器308の出力がある一定回数
以上u 1 ++になると、出力311にzt 1 t
pを設定する。
ガスタービン側の燃料流量制御装置312はカウンター
310の出力311が1111gになると自動的に燃料
流量指令313をある一定値に保持する。
次に、第4図の信号のつながりを示す。
減算器405には負荷設定器401の出力403と発電
機出力検出器402の出力404が接続され、この偏差
406が比較器412に接続さ−れる。
偏差406が正の時は上げ指令414をII 171に
設定する。論理和410には上げ指令413、上げ許容
インターロック407の出力411、第3図の比較器3
10の出力311がNO”r(否定)408経由409
として接続されている。論理和417には下げ指令41
4、下げ許容インターロック415の出力416が接続
されている。論理和410の出力418はレジスタ42
0に対する上げ指令となり、論理和417の出力419
は下げ指令となる。レジスタ420の出力421は加算
器430に接続される。加算器430のもう一方の入力
は429で、速度設定器422の出力423と速度検出
器424で検出した速度425の偏差427に調定率ゲ
イン428を付加した信号である。
加算器430の出力431は最小値ゲート432に接続
され他の制御ループ433)排ガス温度制御、加速制御
)の出力値434より小さければ431が最小値ゲート
432の出力313となって、ガスタービンへの燃料流
量を制御する。
次に制御の流れについて説明する。
起動時の蒸気タービン第1段後の内部ケーシングメタル
温度により、タービンバイパス圧力設定の上昇レートを
決める。上昇レートはコールド、ウオーム、ホット、ベ
リーホットの四種とし、コールドの上昇率が一番/J%
さい。
この時、加減弁は全閉状態にあり、排熱ボイラで発生し
た蒸気はタービンバイパスを経由してすべて復水器にダ
ンプされるが加減弁入口圧力は上昇率によって規定され
ている。
加減弁が開きはじめると、タービンバイパス圧力設定は
加減弁開きはじめ直前の加減弁入口圧力となる。この加
減弁入口圧力の値は上昇率によって異なり、コールドの
時は低目に、ベリーホットの時は高目に設定される。加
減弁が全開になるまでタービンバイパス圧力の設定は一
定とし、蒸気タービン側の圧力変化率は加減弁の開度レ
ートに任せるが、前述のようにコールドの時の加減弁入
口圧力は低目に制御されるため、蒸気タービン側の圧力
変化率はゆるやかとなり、ウオーム、ホット、ベリーホ
ットの順で変化率哄大きくなる。
加減弁が全開すると、タービンバイパス圧力設定値は加
減弁入口圧力に一定のバイアスを加えたものとなり、い
わゆる、逃し圧力制御となる。これと同時に、加減弁入
口圧力の変化率演算が開始され、この圧力の変化率があ
る一定期間増加傾向を示す時は、やがて、蒸気タービン
の許容圧力変化率を越えるものと判断し、先行的にガス
タービンに供給する燃料流量を保持する。この制御は主
蒸気圧力が定格値に達するまで続けられる。
ガスタービンの燃料流量の保持は負荷設定を保持するこ
とにより実現する。
すなわち、 燃料流量指令=負荷設定+17調定率 ×(速度設定値−実速度) となるから、負荷設定を保持すれば燃料流量を保持でき
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、蒸気タービンへ流入する蒸気圧力の変
化を起動時の全範囲にわたって制御でき、蒸気タービン
の寿命消費を小さくできる。
また、プラントの起動時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は全体構成図、第2図はタービンバイパス圧力制
御系統図、第3図は圧力変化率予測図、第4図はガスタ
ービン負荷制御系統図である。 201・・・圧力検出手段、203・・・偏差を演算す
る手段、205・・・比例積分手段、127・・・蒸気
流量制御手段、256〜261・・・任意時間関数発生
手段、252・・・起動前条件検出手段、254・・・
最適関数選択手段、268・・・圧力信号記憶手段、2
73・・・圧力信号と任意の一定値加算手段、209゜
262.263,265,280・・・切替手段、30
1・・・時間微分をめる手段、303〜310・・・ガ
スタービン燃料流量制御弁その位置保持するに 〜 磐40 4JJ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、圧力検出手段、この圧力検出手段からの圧力信号と
    圧力指令の偏差の演算手段、この演算手段からの偏差の
    比例積分手段、この比例積分手段からの信号に従い、蒸
    気タービンをバイパスし、復水器ヘダンプする蒸気流量
    の制御手段より構成されるタービンバイパス制御装置に
    おいて、任意時間関数発生手段、蒸気タービン起動前条
    件検出手段、この起動前条件検出手段からの信号にもと
    づき前記任意時間関数発生手段から最適な関数を選択す
    る手段、前記圧力信号の記憶手段、前記圧力信号と任意
    の一定値の加算手段、前記任意時間関数発生手段からの
    出力、前記圧力信号記憶手段からの出力及び前記加算手
    段からの出力を蒸気タービン加減弁開度に応じて切替え
    前記圧力指令とする手段より成ることを特徴とするコン
    バインドサイクル発電プラントのタービンバイパス制御
    装置。 2、特許請求の範囲第1項において、前記圧力信号の時
    間微分をめる手段、この時間微分をめる手段からの信号
    にもとづき、ガスタービン燃料流量制御弁をその位置に
    保持する手段、前記時間微分をめる手段の起動停止を蒸
    気タービン加減弁開度にもとづいて操作する手段よりな
    ることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント
    のタービンバイパス制御装置。
JP8183584A 1984-04-25 1984-04-25 コンバインドサイクル発電プラントのタ−ビンバイパス制御装置 Pending JPS60228711A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03267512A (ja) * 1990-03-19 1991-11-28 Toshiba Corp 蒸気タービン制御装置
US5203160A (en) * 1990-10-18 1993-04-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Combined generating plant and its start-up control device and start-up control method
JP2015183536A (ja) * 2014-03-20 2015-10-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 コンバインドサイクルプラント、その制御方法、及びその制御装置
KR20180101582A (ko) * 2016-03-31 2018-09-12 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 배열 회수 장치, 내연 기관 시스템 및 선박, 그리고 배열 회수 장치의 제어 방법

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