JPH03134204A

JPH03134204A - 複合サイクル発電プラント

Info

Publication number: JPH03134204A
Application number: JP27172389A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Matsuura; 泰則松浦; Tsutomu Takei; 勉武井
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-07
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2886211B2

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、ガスタービンと蒸気タービンを一軸に結合し
て発電機を共用するようにした複合サイクル発電プラン
トに関し、特に蒸気加減弁制御装置に関する。

（従来の技術）最近の火力発電プラントに課せられた要求として、燃料
価格の高騰による熱効率の向上、火力のミドル化の一環
として起動・停止を含む負荷追従性の向上などがあげら
れるが、これらに対してガスタービンと蒸気タービンを
組み合せた複合発電プラントが脚光を浴びてきている。

特に最近では、発電プラントの部分負荷運転における熱
効率の向上までも要求されるようになり、ガスタービン
と蒸気タービンを一軸に結合して発電機を共用する一軸
形複合発電プラントが採用されつつある。

この−軸形複合発電プラントの構成を第３図により説明
すると、大気中の空気１は圧縮機２により圧縮され、燃
焼器３にて、燃料調節弁４を通り送られてきた燃料５と
混合し燃焼する。高温になった燃焼ガス６は、タービン
７にて膨張仕事をし、タービン７の排気ガス８は排熱回
収ボイラ９にて、それのもつ熱量を蒸気量として回収さ
れる。給水ポンプ（図示せず）から送られてきた給水１
０は、給水調節弁１１にてその流量をドラム１２の水位
に応じて調節され、節炭器１３で加熱されドラム１２へ
送られる。ドラム１２内の高圧高温水１４は、循環ポン
プ１５で蒸気器１６へ送られて蒸気１７となり、ドラム
１２へ戻される。ドラム１２内の蒸気はさらに過熱器１
８にて加熱され、主蒸気ライン２３を経て蒸気タービン
１９の主蒸気止め弁２０、蒸気加減弁２１を通り、蒸気
タービン１９で膨張し、復水器２２にて復水される。主
蒸気ライン２３には、排熱回収ボイラ９の起動時のドラ
ム１２の蒸気を安定化させるために、タービンバイパス
減圧弁２４と減温装置２５が設けてあり、蒸気を復水器
２２へ逃がすようになっている。

圧縮機２とガスタービン７、蒸気タービン１９は一軸に
結合され、発電機２６を共用している。

このような−軸形複合発電プラントにおいては、ガスタ
ービン、蒸気タービン回転数、負荷制御はすべてガスタ
ービン側の制御装置でおこなわれるのが通例であり、蒸
気タービン側には特に調速機能等はもたせておらず、通
常の負荷運転時は、第３図の蒸気加減弁２１は全開とな
っている。

−軸形複合発電プラントにおける前述の蒸気加減弁２１
およびタービンバイパス弁２４の動作を、ガスタービン
状態に対比させて第４図によって説明する。横軸は時間
ｔでありａ、　ａ’ｔ　ｂ）　”Ｉ　ｄ点は各々起動、
着火、暖機、ガスタービン定格回転数到達、併入を示す
、特性曲線Ａ、Ｂ、Ｃは各々ガスタービン回転数、蒸気
加減弁２１の開度、タービンバイパス弁２４の開度を示
す。ガスタービンに起動信号が入ると、起動モータによ
りガスタービンは約２０％回転まで上り着火される（第
４図ａ／）。

その後排熱回収ボイラ９の暖機のためガスタービンは約
４０％回転数にて自動運転される（ｂ点）。

暖機の経過と共にドラム１２より蒸気が発生し、タービ
ンバイパス弁２４により主蒸気圧力の制御がおこなわれ
る。ガスタービンが定格回転数に到達すると（０点）、
蒸気タービンのクーリングをおこなうために、蒸気加減
弁２１が微開してクーリング蒸気を流す、ガスタービン
の併入時（ｂ点）では併入操作を容易にするため蒸気加
減弁２１は一時全閉し、併入完了後はランプ状に全開ま
で到達する。

タービンバイパス弁２４は、上記蒸気加減弁２１の動作
に応動して圧力制御がおこなわれ、蒸気加減弁２１の全
開動作に伴い全閉する。その後、タービンバイパス弁２
４の圧力設定は、定格主蒸気圧力の上側へ設定され、安
全弁としての役割を果たす。

（発明が解決しようとする課題）上記従来の蒸気加減弁の操作方式は、蒸気加減弁２１が
ランプ状開時の場合、主蒸気圧力、ドラム水位等に大き
な外乱となり、ドラム水位高〆低によるトリップなどを
誘発する可能性が極めて高い。

本発明はかかる点に鑑みたもので、その目的は上記問題
点を解決した一軸形複合発電プラントの蒸気加減弁制御
装置を提供することである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的達成のため、本発明は、ガスタービンと、この
ガスタービンからの排熱を利用して蒸気を生成する排熱
回収ボイラと、この排熱回収ボイラで生成された蒸気と
水とを分離する蒸気ドラムと、この蒸気ドラムにより駆
動されかつガスタービンと一軸に結合された蒸気タービ
ンと、この蒸気タービンに流入する蒸気量を加減する蒸
気加減弁とを具備する複合サイクル発電プラントであっ
て、蒸気加減弁の開速度を、蒸気ドラムの圧力と蒸気ド
ラムの水位とに応じて制御することを特徴とするもので
ある。

（作用）プラント起動時に、主蒸気圧力、ドラム水位の変動がお
さえられ、ドラム水位高／低によるトリップの誘発を１
避できる。

（実施例）本発明の実施例を第１図により説明する。ガスタービン
起動時は接点２８が閉じ、また接点３２は開いており、
弁全開信号発生器２７からの全閉信号が該接点２８を介
して加算器２９に送られ、その加算器２９の出力信号が
サーボ増幅器３０を介して蒸気加減弁２１に送られる。

蒸気加減弁２１の開度は、その開度に応じて出力を変化
させる差動トランス（図示せず）の出力を復調する復調
器３１から加算器２９ヘフイードバツクされる信号によ
り、開度制御がなされる。ガスタービンが定格回転数へ
到達すると、接点２８が開き、接点３２が閉じ、弁最小
開度信号発生器３３からの最小開度信号が接点３２およ
び加算器２９を経てサーボ増幅器３０へ送られ、蒸気加
減弁２１は最小開度開き、クーリング蒸気を蒸気タービ
ン１９へ流す。その後併入条件が成立すると、再び接点
２８が閉じ、接点３２が開き、蒸気加減弁２１は全開と
なる。併入完了により接点２８．３２はいずれも開き、
接点３４が閉じてランプ回路３５からの開度信号が、３
種類の開度変化率設定器３６〜３８に応じて、加算器２
９に入力され、蒸気加減弁２１はランプ状に開動作をす
る。開度変化率設定器３６は零設定であり、この出力が
リレー３９を介してランプ回路３５に入力されると、蒸
気加減弁２１は一定開度に保持される。開度変化率設定
器３７は低速設定であり、この出力がリレー４０を介し
て入力されると、蒸気加減弁２１は低速で開動作をおこ
なう９開度変化率設定器３８は高速設定であり、この出
力がリレー４１を介して入力されると、蒸気加減弁２１
は高速で開動作をおこなう。リレー３９〜４１の閉成の
条件を第２図に示す、第２図において符号４２．４３は
それぞれ第３図におけるドラム１２の圧力正常、低を示
す信号入力部である。符号４４．４５．４６はそれぞれ
第３図におけるドラム１２の水位の高、正常、低を示す
信号入力部である。４７．４８．４９．５０はアンドゲ
ート、５１．５２はオアゲートである。従って、第２図
のシーケンスから容易に示されるように、ドラム１２の
圧力が正常であり、ドラム１２の水位が正常または低水
位の場合、あるいはドラム１２の圧力が低であり、ドラ
ムレベルが低水位の場合には、蒸気加減弁２１が高速で
開けられる。すなわち、蒸気発生器系統に十分な蒸気源
を有している場合は、蒸気加減弁２１が高速で開かれ負
荷追従性が良くなっている。

次に、ドラム１２の圧力が低であり、ドラム１２の水位
が正常な場合、あるいはドラム１２の圧力が正常であり
ドラム１２の水位が高水位の場合は、蒸気加減弁２１が
低速で開けられる。すなわち、蒸気発生器系統に十分な
蒸気源が無い場合には蒸気加減弁２１の開動作が遅くな
り主蒸気圧力、ドラム水位の変動が極力少なく抑えられ
る。

さらに、ドラム１２の圧力が低でかっ、ドラム１２の水
位が高水位以上の場合は、蒸気加減弁２１の開度がホー
ルドされ、ドラム１２が安定するのをまっ。

〔発明の効果〕

本発明に係る制御装置によれば、蒸気加減弁の開動作が
適正に制御されるようになり、複合発電プラントの起動
時における蒸気発生器系統に大幅な安定化をもたらすこ
とができ、起動時の信頼性を増すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の蒸気加減弁の制御装置の回
路図、第２図は第１図におけるリレー３９〜４１の制御
回路の回路図、第３図は一軸形複合発電プラントの系統
図、第４図は第３図のプラントにおけるガスタービン回
転数Ａ、蒸気加減弁の開度Ｂ、ツタ−ンバイパス弁の開
度Ｃの関係を示す図である。１・・・空気２・・・圧縮機３・・・燃焼器４・・・燃料調節弁５・・・燃料６・・・燃焼ガス７・・・ガスタービン８・・・排気ガス９・・・排熱回収ボイラ１０・・・給水１１・・・給水調節弁１２・・・蒸気ドラム１３・・・節炭器１４・・・高圧高温水１５・・・循環ポンプ１６・・・蒸気器１７・・・蒸気１８・・・過熱器１９・・・蒸気タービン２０・・・主蒸気止め弁２１・・・蒸気加減弁２２・・・復水器２３・・・主蒸気ライン２４・・・タービンバイパス弁２５・・・減温器２６・・・発電機２７・・・蒸気加減弁の弁全開信号発生器２８、３２．
３４・・・接点２９・・・加算器３０・・・サーボ増幅器３１・・・復調器３３・・・蒸気加減弁の弁全開信号発生器３５・・・ラ
ンプ回路３６、３７．３８・・・蒸気加減弁の開度変化率設定器
３９、４０．４１・・・リレー４２・・・ドラム圧力正常信号入力部４３・・・ドラム圧力低信号入力部４４・・・ドラム水位高信号入力部４５・・・ドラム水位正常信号入力部４６・・・ドラム水位低信号入力部４７、４８．４９．５０・・・アンドゲート５１、５２
・・・オアゲート

Claims

【特許請求の範囲】

ガスタービンと、このガスタービンからの排熱を利用し
て蒸気を生成する排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイ
ラで生成された蒸気と水とを分離する蒸気ドラムと、こ
の蒸気により駆動されかつ上記ガスタービンと一軸に結
合された蒸気タービンと、この蒸気タービンに流入する
蒸気量を加減する蒸気加減弁とを具備する複合サイクル
発電プラントにおいて、上記蒸気加減弁の開速度を、上
記蒸気ドラムの圧力と蒸気ドラムの水位とに応じて制御
することを特徴とする複合サイクル発電プラント。