JPH0133767Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案は、それぞれガスタービンとそのガスタ
ービンによつて駆動される発電機とから成る複数
組のガスタービン発電装置と、前記各タービンの
排熱を利用して蒸気を発生する複数台の熱回収ボ
イラと、これらの熱回収ボイラによつて発生され
た蒸気を集約する蒸気ヘツダと、この蒸気ヘツダ
から供給される蒸気によつて駆動される蒸気ター
ビンとその蒸気タービンによつて駆動される発電
機とから成る蒸気タービン発電装置とを備えて成
るコンバインドサイクル発電設備における蒸気タ
ービンの制御装置に関するものである。

〔考案の技術的背景〕

複数台のガスタービン発電装置を有するコンバ
インドサイクル発電設備においては、各ガスター
ビン発電装置を個々に運転することが可能であ
る。したがて、各ガスタービンに付属する各熱回
収ボイラの発生蒸気量は各ガスタービンの負荷に
よつて決まり、個々の発生蒸気量の総和に見合つ
た蒸気によつて蒸気タービンの運転が行われるこ
とになる。

一方、この種のコンバインドサイクル発電設備
において熱回収ボイラ側にトラブルが生じて蒸気
の発生が不可能になつたような場合、その熱回収
ボイラから冷水が蒸気ヘツダを介して蒸気タービ
ンに流れ込み、蒸気タービンに損傷を与えるおそ
れがある。蒸気タービンに冷水が流れ込むのを防
止するために、一般の火力タービン装置において
は蒸気タービンの入口蒸気圧力を検出し、その検
出圧力が所定値以下に低下したらタービン入口側
に設けられている蒸気加減弁を入口蒸気圧力低下
防止装置により無負荷開度まで絞り込み、蒸気タ
ービンに冷水が流れ込むことがないようにしてい
る。

〔背景技術の問題点〕

上述の入口蒸気圧力低下防止装置も、１台の蒸
気タービンに対して１台のボイラが設けられる、
いわゆる１基１缶の通常の火力発電設備ではその
機能を十分に発揮することができるが、複数台の
熱回収ボイラを並列運転する前述のコンバインド
サイクル発電設備ではその機能を十分に果たすこ
とができない。

〔考案の目的〕

本考案は以上の事情を考慮してなされたもの
で、その目的は、コンバインサイクル発電設備に
おける熱回収ボイラのトラブルによる蒸気タービ
ンの冷水の流入を防止する入口蒸気圧力低下防止
機能を備えた蒸気タービンの制御装置を提供する
ことにある。

〔考案の概要〕

上記目的を達成するために本考案は、各ガスタ
ービン発電装置の出力を合計して総出力を求める
演算手段と、この演算手段によつて求められた総
出力に対する熱回収ボイラの発生蒸気圧力をシミ
ユレートする熱回収ボイラ特性回路と、この熱回
収ボイラ特性回路によつてシミユレートされた発
生蒸気圧力を圧力設定値として蒸気タービンの入
口の蒸気圧力を制御する入口蒸気圧力低下防止演
算回路とを設けたことを特徴とするものである。

複数台のガスタービンと、熱回収ボイラと、１
組の蒸気タービンとの組合せによるコンバインド
サイクル発電プラントにおける蒸気タービンの運
用に当つては、プラント効率を上げるために、低
負荷においては定圧運転を行い、それ以外は蒸気
加減弁を全開とした、いわゆる変圧運転を行うの
が一般的である。

第１図は、このような運用方式の一例を示すも
ので、横軸に発電出力を、縦軸に蒸気タービンの
入口蒸気圧力Ｂを示している。この図において、
低負荷ａ点までは、蒸気タービン制御装置内に組
込まれた入口蒸気圧力制御回路によつて蒸気ター
ビン入口蒸気圧力Ｂを一定値ｘに制御し、蒸気加
減弁はａ点で全開に達する。全開に達したａ点以
降は圧力制御機能を持たないことになり、熱回収
ボイラの発生蒸気量が多くなるに従い、蒸気ター
ビンの入口蒸気圧力は増加し、これに伴つて蒸気
タービンの出力も増加する。ｂ点は100％負荷点
であり、この出力点で蒸気タービンの入口蒸気圧
力も定格圧力ｙに達する。

以上のような変圧運転を行なう蒸気タービンに
おいては前記の技術的背景において述べた入口蒸
気圧力低下防止装置が不適当であることは明らか
である。また、１基１缶の火力発電設備において
も変圧運転を行うことは公知であり、それに合つ
た入口蒸気圧力低下防止装置が知られている。

本考案における蒸気タービンの入口蒸気圧力低
下防止装置部は、ガスタービンの実負荷から熱回
収ボイラの特性を考慮してその圧力設定値を決め
ることを特徴とするものである。

〔考案の実施例〕

第２図は本考案の一実施例を示すものである。
ここでは一例として３台のガスタービンと、３台
の熱回収ボイラと、１台の蒸気タービンの組合せ
から成るコンバインドサイクル発電設備が示され
ている。３台のガスタービン２ａ，２ｂ，２ｃに
はそれぞれコンプレツサ１ａ，１ｂ，１ｃと発電
機３ａ，３ｂ，３ｃが連結され、ここに３組のガ
スタービン発電装置が構成されている。ガスター
ビン２ａ，２ｂ，２ｃにはそれぞれ所属のコンプ
レツサ１ａ，１ｂ，１ｃから圧縮空気が供給され
るとともに、それに混合される燃料が燃料止め弁
４ａ，４ｂ，４ｃおよび燃料制御弁５ａ，５ｂ，
５ｃを介して供給される。各ガスタービン２ａ，
２ｂ，２ｃの出力制御はその流入燃料を燃料制御
弁５ａ，５ｂ，５ｃによつて要求負荷に見合つた
流量に制御することによつて行われる。各ガスタ
ービン２ａ，２ｂ，２ｃの排ガスはそれぞれ固有
の熱回収ボイラ６ａ，６ｂ，６ｃに導かれ、ここ
で、排ガスに含まれている熱エネルギーを利用し
て蒸気が発生される。熱回収ボイラ６ａ，６ｂ，
６ｃで発生された蒸気はそれぞれ逆止弁７ａ，７
ｂ，７ｃおよび止め弁８ａ，８ｂ，８ｃを介して
蒸気ヘツダ９で集約される。集約された蒸気は蒸
気ヘツダ９から主蒸気止め弁１０および蒸気加減
弁１１を介して蒸気タービン１２に導かれ、これ
を駆動する。蒸気タービン１２には発電機３ｄが
連結されており、両者で蒸気タービン発電装置を
構成している。蒸気タービン１２からの排出蒸気
は復水器１３で復水される。

ガスタービン２ａ，２ｂ，２ｃの出力制御は燃
料制御弁５ａ，５ｂ，５ｃの制御によつて行われ
るが、それは本考案の要旨に直接の関係がないの
でここではその制御装置の図示を省略する。蒸気
タービン１２の出力制御は蒸気加減弁１１の制御
によつて行われる。以下にその制御装置について
説明する。

蒸気タービン１１の回転速度がタービンロータ
に直結した歯車１４とこれに対向して配置した電
磁ピツクアツプ１５とにより、回転速度に比例し
た周波数信号として検出される。この検出信号は
周波数／電圧変換器１６によつて電圧信号に変換
される。周波数／電圧変換器１６から出力される
蒸気タービン１２の実回転速度信号は加算器１７
で速度設定器１８からの設定信号と比較演算され
る。加算器１７から出力される速度偏差信号は速
度制御演算回路１９に入力され、ここで速度偏差
を零とするように速度調定率に沿つた速度制御信
号が作り出される。この速度制御信号は３入力端
を有する低値優先回路２０の第１の入力端に入力
される。低値優先回路２０の第２の入力端には負
荷制限器２１からの制限信号が入力される。第３
の入力端には後述の加減弁無負荷開度制限器３５
からの制限信号が入力される。低値優先回路２０
は３入力を比較し、その中の最も低値の信号を蒸
気加減弁の開度要求信号として出力する。この開
度要求信号は加算器２２で加減弁実開度信号と比
較され、その偏差信号は前置増幅器２３で制御系
の特性に合せたゲイン調整をした上で電力増幅器
２４で電力増幅され、電油変換器２５に入力され
る。電油変換器２５は電力変換器２４から出力さ
れる加減弁開度偏差信号を機械的な変位信号に変
換し、蒸気加減弁油筒２６を介して蒸気加減弁１
１の開度を蒸気加減弁開度要求信号に介わせるよ
うに調整する。電油変換器２５の機械的変位信号
は差動トランス２７および復調器２８を介して加
算器２２に負帰還される。

一方、各ガスタービン３ａ〜３ｃによつて駆動
される発電機３ａ，３ｂ，３ｃの出力が発電機出
力検出器２９ａ，２９ｂ，２９ｃによつて検出さ
れ、さらにその検出出力の和が加算器３０によつ
て求められる。加算器３０によつて求められた発
電機３ａ，３ｂ，３ｃの総出力信号は熱回収ボイ
ラ特性回路３１に入力され、ここで熱回収ボイラ
６ａ〜６ｃの特性のシユミレーシヨンが行われ
る。すなわち、熱回収ボイラ特性回路３１は、ガ
スタービンに出力変化があつたときに生ずる熱回
収ボイラの蒸気圧力の変化の遅れを演算し、ガス
タービンの出力に対応する熱回収ボイラの発生蒸
気圧力を、ガスタービン出力変化時の遅れを加味
して計算でシミユレートして、入口蒸気圧力低下
防止演算回路３４の設定圧力として出力する。こ
のようにする理由は、例えば熱回収ボイラの故障
によつて蒸気タービンの入口蒸気圧力の低下が生
じるため、ガスタービンの出力をベースにして圧
力設定値を決める必要があるからである。主蒸気
止め弁１０の入口側で主蒸気圧力が圧力検出器３
２によつて検出され、熱回収ボイラ特性回路３１
からの圧力信号と加算器３３で比較演算される。
その偏差が圧力偏差信号として入口蒸気圧力低下
防止演算回路３４に入力される。この入口蒸気圧
力低下防止演算回路３４は入力圧力偏差に応じて
圧力調定率に沿つた蒸気加減弁開度信号を作り出
す。この蒸気加減弁開度信号は加減弁無負荷開度
制限器３５を介して低値優先回路２０の第３の入
力端に入力される。

蒸気タービン１２の入口蒸気圧力はガスタービ
ン２ａ〜２ｃの出力状態によつて変化し、蒸気タ
ービン１２の無負荷開度もガスタービンの出力に
よつて異なつてくる。無負荷開度制限器３５はそ
の特性を付与するもので、第３図にその一例を示
す。第３図において、横軸は主蒸気圧力Ｘを、縦
軸は蒸気加減弁開度Ｙを示し、特性線Ｃは蒸気加
減弁無負荷開度制限信号である。この制限信号は
主蒸気圧力Ｘが高くなるほど小さくなつているこ
とが分かる。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案における入口蒸気圧力
低下防止装置部は、ガスタービンの出力から熱回
収ボイラの特性をシユミレートして圧力設定値を
決定するため、変圧運転された状態においても適
正な圧力設定がなされ、例えば熱回収ボイラの故
障などによつて主蒸気圧力が低下した場合でもそ
れに速応し、したがつて、蒸気タービンに冷水が
流入して蒸気タービンに損傷を与えたりするとい
う事態を未然に防止することができる。さらに、
主蒸気圧力の状態によつて蒸気加減弁の無負荷開
度を調節することにより、無負荷開度以下に絞り
込むことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンバインドサイクル発電設備におけ
る変圧運転時の蒸気タービン入口蒸気圧力の特性
を示す特性線図、第２図は本考案の一実施例を示
すブロツク図、第３図は第２図の装置における入
口蒸気圧力低下防止演算回路の無負荷開度特性を
示す特性図である。 ２ａ，２ｂ，２ｃ……ガスタービン、３ａ，３
ｂ，３ｃ，３ｄ……発電機、６ａ，６ｂ，６ｃ…
…熱回収ボイラ、９……蒸気ヘツダ、１１………
蒸気加減弁、１２……蒸気タービン、１５……速
度検出電磁ビツクアツプ、１６……周波数／電圧
変換器、１７，２２，３０，３３……加算器、１
８……速度設定器、１９……速度制御演算回路、
２０……低値優先回路、２１……負荷制限器、２
５……電油変換器、２６……加減弁油筒、２７…
…差動トランス、２８……復調器、２９……発電
機出力検出器、３１……熱回収ボイラ特性回路、
３２……圧力検出器、３４……入口蒸気圧力低下
防止演算回路、３５……加減弁無負荷開度制限
器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ それぞれガスタービンとそのガスタービンに
   よつて駆動される発電機とから成る複数組のガ
   スタービン発電装置と、前記各ガスタービンの
   排熱を利用して蒸気を発生する複数台の熱回収
   ボイラと、これらの熱回収ボイラによつて発生
   された蒸気を集約する蒸気ヘツダと、この蒸気
   ヘツダから供給される蒸気によつて駆動される
   蒸気タービンとその蒸気タービンによつて駆動
   される発電機とから成る蒸気タービン発電装置
   とを備えて成るコンバインドサイクル発電設備
   における蒸気タービンの制御装置において、 各ガスタービン発電装置の出力を合計して総
   出力を求める演算手段と、この演算手段によつ
   て求められた総出力に対する前記熱回収ボイラ
   の発生蒸気圧力をシミユレートする熱回収ボイ
   ラ特性回路と、この熱回収ボイラ特性回路によ
   つてシユミレートされた発生蒸気圧力を圧力設
   定値として前記蒸気タービンの入口の蒸気圧力
   を制御する入口蒸気圧力低下防止演算回路とを
   設けたことを特徴とするコンバインドサイクル
   発電設備における蒸気タービンの制御装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の制御装
   置において、前記入口蒸気圧力低下防止演算回
   路の出力側に、前記蒸気ヘツダの供給蒸気圧力
   に比例する無負荷開度制限値を与える無負荷開
   度制限器を設けたことを特徴とするコンバイン
   ドサイクル発電設備における蒸気タービンの制
   御装置。