JPH10103020A - コンバインドプラントにおけるタービンバイパス弁の制御装置、および制御方法 - Google Patents

コンバインドプラントにおけるタービンバイパス弁の制御装置、および制御方法

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JPH10103020A
JPH10103020A JP26201996A JP26201996A JPH10103020A JP H10103020 A JPH10103020 A JP H10103020A JP 26201996 A JP26201996 A JP 26201996A JP 26201996 A JP26201996 A JP 26201996A JP H10103020 A JPH10103020 A JP H10103020A
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JP
Japan
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steam
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bypass valve
turbine bypass
pressure
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JP26201996A
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English (en)
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Yoshiyuki Kita
良之 北
Hirochika Komiyama
弘哉 込山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • 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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  • Control Of Turbines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気圧力の異常上昇の抑制を図りつつ、蒸気
ドラム水位の変動を極少に抑える。 【解決手段】 排ガスボイラ3により発生された蒸気圧
の検出値に基づいてタービンバイパス弁6の開度指令の
設定値を定め、上記蒸気圧の検出値から上記設定値を減
算した減算値に基づいて上記タービンバイパス弁5の開
度指令を行うに際し、上記プラントに蒸気遮断による急
激な圧力上昇が発生した場合は、上記設定値を上記蒸気
遮断が発生したときの値に固定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンバインドプラ
ントの蒸気遮断時に適用されるタービンバイパス弁の制
御装置及びその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガスタービンと蒸気タービンを組み合わ
せたコンバインドプラントにおける発電は、従来の火力
発電に比べて、熱効率が画期的に優れているため、国内
外で建設が進められている。ガスタービンと蒸気タービ
ンの組み合わせの方法については、主に、次の2通りが
採用されている。
【0003】(1)ガスタービンと蒸気タービンを同一
の軸につなげる一軸コンバインドプラント (2)ガスタービンと蒸気タービンを個別に配置する多
軸コンバインドプラント
【0004】本発明はこれら両方のコンバインドプラン
トの制御方式に適用するものであるが、以下の従来技術
においては、多軸コンバインドプラントを例にとって説
明する。なお、一軸コンバインドプラントにおいても本
質的に同様である。
【0005】図2は多軸コンバインドプラントを示す概
略系統図である。コンバインドプラントはガスタービン
1と蒸気タービン4を備えて構成される。ガスタービン
1には発電機2が接続されている。ガスタービン1の排
ガスは、排ガスボイラ3に導かれ、排ガスボイラ3によ
り蒸気が発生される。
【0006】排ガスボイラ3では煙道蒸発器3aにて給
水を加熱し、蒸気ドラム3bで蒸気を分離する。この蒸
気は蒸気タービン4に送られる。この排ガスボイラ3よ
り送られた蒸気により蒸気タービン4が駆動され、蒸気
タービン4に接続された発電機5により発電が行われ
る。
【0007】ここで、一軸コンバインドプラントは、ガ
スタービン1と蒸気タービン4とが同一の軸に接続され
ているため、発電機が共通の1台となることで、少なく
とも発電機を2台使用する多軸コンバインドプラントと
相違するが、以下に述べるタービンバイパス弁の制御方
法は、一軸コンバインドプラントでも全く同様である。
【0008】コンバインドプラントには、復水器4aと
蒸気タービン4の上流側の蒸気ライン7aとの間に接続
され、プラントの起動停止時に用いられるタービンバイ
パスライン6aが設けられ、このライン6aにタービン
バイパス弁6が設置されている。タービンバイパス弁6
は、プラント運手中になんらかの理由で排ガスボイラ3
の蒸気圧力が急激に上昇した場合、圧力を低減する役割
も有している。蒸気ライン7aには蒸気圧力を検出する
ための圧力検出器7が設けられている。
【0009】通常、タービンバイパス弁6の圧力設定値
は、運転中の実際の圧力に予め定められた値を加算した
値に設定されている。すなわち、この設定値は、図3に
示すように、検出された実際の蒸気圧力に規定値を加算
した値に設定されている。図3は、従来のタービンバイ
パス弁の制御装置を示すブロック図である。
【0010】図3において、8は規定値を設定する規定
値設定器、9はこの規定値設定器8に接続されるととも
に、圧力検出器7(図2)に接続され、検出された蒸気
圧力と規定値を加算する加算器、10はこの加算器9の
出力側に接続された変化率制限器、11は変化率制限器
10の出力側に接続されるとともに、圧力検出器7に接
続され、蒸気圧力から変化率制限器10の出力である設
定値を減じる減算器、12は減算器11に接続されたP
I調節器であるコントローラである。
【0011】このブロック構成において、変化率制限器
10にて変化率の制限を行ったものを設定値とし、実際
の蒸気圧力と減算器11で比較して偏差を求め、コント
ローラ12にてタービンバイパス弁6を調整する。
【0012】以上の構成において、従来技術の動作を図
4を参照しつつ以下に説明する。図4は蒸気圧力、圧力
設定値、タービンバイパス弁開度をそれぞれ示す図であ
る。正常状態においては、減算器11の出力が負となる
ので、タービンバイパス弁6は全閉している(A)。ま
た、規定値設定器8に設定された規定値は、プラントが
正常に運転されている間は、タービンバイパス弁6が開
動作することのない程度の値に設定され、通常の負荷変
化等のときに、タービンバイパス弁6が開くと蒸気が蒸
気タービン4に送り込まれなくなり、プラント効率が著
しく低下するのを防止している(B)。
【0013】次に、蒸気タービン4で負荷遮断、緊急停
止など蒸気を遮断する現象が発生した場合は、(C)に
示すように排ガスボイラ3の蒸気圧力は急激に上昇して
設定値を上回るため、タービンバイパス弁6は開方向に
動作する(A−1)。これら一連の動作により、蒸気圧
力7は一旦上昇した後、タービンバイパス弁6の設定値
まで引き戻される。
【0014】こうして、蒸気圧力は設定値に制御される
ため、排ガスボイラ3に取り付けられている圧力逃がし
安全弁(図示しない)が動作することは避けられるが、
一方、排ガスボイラ3の蒸気圧力が変動する影響で、蒸
気ドラム3bの水位が大きく変動し、場合によっては、
ドラム水がキャリーオーバする恐れがある。
【0015】これは、蒸気圧力の変動と蒸気ドラム3b
の水位の変動との間には、次のような関係があるからで
ある。すなわち、蒸気圧力が上昇すると蒸気ドラム3b
及び煙道蒸発器3a内の蒸気が押し潰されて、一旦蒸気
ドラム水位が低下した後、蒸気圧力が上昇することによ
り、飽和温度が上昇することで、蒸気ドラム3b及び煙
道蒸発器3a内の蒸気の割合が低下し、蒸気ドラム3b
の水位が上昇することになるからである。
【0016】従って、蒸気ドラム3bの水位を適正に制
御するためには、蒸気圧力の変動を抑えることが重要で
あるが、従来のコンバインドプラントにおけるタービン
バイパス弁の制御装置、制御方法では、かかる対策が何
ら設けられていない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】以上に説明したよう
に、従来のコンバインドプラントにおけるタービンバイ
パス弁の制御装置、制御方法においては、プラントに負
荷遮断、緊急停止など蒸気タービン側で蒸気遮断する現
象が発生した場合、タービンバイパス弁にて蒸気圧力上
昇を抑制し、排ガスボイラの圧力逃がし安全弁が動作し
ないように制御し、圧力上昇を抑制することができる反
面、圧力変動が大きくなるため、蒸気ドラムの水位が変
動するという問題点がある。
【0018】本発明は、かかる従来の問題点を解決する
ためになされたもので、蒸気圧力の異常上昇の抑制を図
りつつ、蒸気ドラム水位の変動を極少に抑えることがで
きるコンバインドプラントにおけるタービンバイパス弁
の制御装置、及び制御方法を提供することを目的とす
る。
【0019】
【課題を解決するための手段】上述した問題点を解決す
るため、本発明にかかるコンバインドプラントにおける
タービンバイパス弁の制御装置は、排ガスボイラにより
発生された蒸気圧を検出する蒸気圧検出手段と、上記蒸
気圧検出手段の検出値に基づいてタービンバイパス弁の
開度指令の設定値を定める設定値設定手段と、上記蒸気
圧検出手段の検出値から上記設定値設定手段に設定され
た設定値を減算する減算手段と、上記減算手段により減
算された減算値に基づいて上記タービンバイパス弁の開
度指令を行うコントローラとを備えたコンバインドプラ
ントにおけるタービンバイパス弁の制御装置において、
上記プラントに蒸気遮断による急激な圧力上昇が発生し
た場合を検出する蒸気遮断検出手段と、上記設定値設定
手段と上記減算手段の間に設けられ、上記蒸気遮断検出
手段による蒸気遮断が検出されない場合は上記設定値設
定手段の出力を上記減算器に出力する一方、上記蒸気遮
断が検出された場合は、上記蒸気遮断が検出されたとき
の上記蒸気圧検出手段の検出値を記憶保持して上記減算
器に出力する蒸気圧保持手段とを備えてなる。
【0020】また、本発明にかかるコンバインドプラン
トにおけるタービンバイパス弁の制御方法は、排ガスボ
イラにより発生された蒸気圧の検出値に基づいてタービ
ンバイパス弁の開度指令の設定値を定め、上記蒸気圧の
検出値から上記設定値を減算した減算値に基づいて上記
タービンバイパス弁の開度指令を行うようにしたコンバ
インドプラントにおけるタービンバイパス弁の制御方法
において、上記プラントに蒸気遮断による急激な圧力上
昇が発生した場合は、上記設定値を上記蒸気遮断が発生
したときの値に固定するようにしたものである。
【0021】
【作用】以上のような構成によれば、蒸気(負荷)遮断
が発生した場合、タービンバイパス弁の圧力設定値を即
座に実際の圧力に切り替え固定することにより、タービ
ンバイパス弁が開くタイミングが早くなり、蒸気の圧力
上昇を抑制することができる。蒸気圧力の変動が少なく
なることで、蒸気ドラム水位の変動も少なく抑えること
ができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下に本発明の実施の形態について、図
面を参照しつつ説明する。図1は、本発明にかかるコン
バインドプラントにおけるタービンバイパス弁の制御装
置を示すブロック図である。図1において図3と同一符
号は同一の対象を示している。なお、本発明の実施の形
態におけるコンバインドプラントの構成は、図2に示し
た多軸コンバインドプラントの構成を有する。
【0023】図1において、14は変化率制限器10の
出力側に設けられ、変化率制限器10の出力と圧力検出
器7により実測された蒸気圧力とを選択的に切り替え
て、後段のアナログメモリ15に入力するための切り替
えスイッチであり、切り替えスイッチ14は蒸気遮断
等、急激な圧力上昇や緊急停止の情報を表す状態信号1
3により、アナログメモリ15の入力を変化率制限器1
0の出力側から圧力検出器7側に切り替える。
【0024】上記の構成において、減算器11の入力値
である設定値は、プラントの通常(正常)運転中は実測
された蒸気圧力に予め定められた値を加算した値に、変
化率制限器10により変化率制限が加えられたものとな
っているが、蒸気タービン4の負荷遮断、緊急停止など
による蒸気遮断が図示しない外部回路(検出器)で検出
された場合は、蒸気遮断を示す状態信号13が直ちに切
り替えスイッチ14を圧力検出器7側に切り替え、その
ときの検出圧力値をアナログメモリ15が保持して出力
する。すなわち、アナログメモリ15は、切り替えスイ
ッチ14の切り替え後、圧力検出器7からの蒸気圧力が
入力された直後にその値を保持、固定する。こうして、
切り替えスイッチ14、アナログメモリ15は、本発明
の蒸気圧保持手段を構成している。
【0025】このような構成によれば、図4の(D)に
示すように、蒸気遮断が発生した場合、蒸気圧力は、蒸
気遮断された影響で上昇するのに対し、アナログメモリ
15の出力である設定値は、(E)に示すように、蒸気
遮断が発生した時点の圧力に固定されるので、減算器1
0の出力値である圧力制御偏差はプラスの値となり、こ
の時点でタービンバイパス弁6は(F)に示すように開
動作するため、従来の制御に比べて、蒸気圧力の上昇を
少なくすることができ、従って、蒸気圧力の変動の影響
を受ける蒸気ドラム水位の変動を小さく抑えることが可
能となる。
【0026】なお、蒸気遮断が解消された後は、プラン
ト再起動のため、蒸気圧力を徐々に低下させて起動圧力
に到達させるなど、プラントの運用に応じた制御を行う
ようにする。また、以上に説明した実施の形態は、多軸
コンバインドプラントについて説明したが、一軸コンバ
インドプラントについても同様に適用できることは明白
である。
【0027】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明によれ
ば、排ガスボイラにより発生された蒸気圧を検出する蒸
気圧検出手段と、上記蒸気圧検出手段の検出値に基づい
てタービンバイパス弁の開度指令の設定値を定める設定
値設定手段と、上記蒸気圧検出手段の検出値から上記設
定値設定手段に設定された設定値を減算する減算手段
と、上記減算手段により減算された減算値に基づいて上
記タービンバイパス弁の開度指令を行うコントローラと
を備えたコンバインドプラントにおけるタービンバイパ
ス弁の制御装置において、上記プラントに蒸気遮断によ
る急激な圧力上昇が発生した場合を検出する蒸気遮断検
出手段と、上記設定値設定手段と上記減算手段の間に設
けられ、上記蒸気遮断検出手段による蒸気遮断が検出さ
れない場合は上記設定値設定手段の出力を上記減算器に
出力する一方、上記蒸気遮断が検出された場合は、上記
蒸気遮断が検出されたときの上記蒸気圧検出手段の検出
値を記憶保持して上記減算器に出力する蒸気圧保持手段
とを備えたので、また、排ガスボイラにより発生された
蒸気圧の検出値に基づいてタービンバイパス弁の開度指
令の設定値を定め、上記蒸気圧の検出値から上記設定値
を減算した減算値に基づいて上記タービンバイパス弁の
開度指令を行うようにしたコンバインドプラントにおけ
るタービンバイパス弁の制御方法において、上記プラン
トに蒸気遮断による急激な圧力上昇が発生した場合は、
上記設定値を上記蒸気遮断が発生したときの値に固定す
るようにしたため、蒸気(負荷)遮断が発生した場合、
タービンバイパス弁の圧力設定値を即座に実際の圧力に
切り替え固定することにより、タービンバイパス弁が開
くタイミングが早くなり、蒸気の圧力上昇を抑制するこ
とができる。蒸気圧力の変動が少なくなることで、蒸気
ドラム水位の変動も少なく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示すタービンバイパス
弁の制御装置を示すブロック図である。
【図2】 多軸コンバインドプラントを示す概略系統図
である。
【図3】 従来のタービンバイパス弁の制御装置を示す
ブロック図である。
【図4】 蒸気圧力、圧力設定値、弁開度の変化を示す
図である。
【符号の説明】
1 ガスタービン、2、5 発電機、3 排ガスボイ
ラ、4 蒸気タービン、6 タービンバイパス弁、7
圧力検出器、8 規定値設定器、9 加算器、10 変
化率制限器、11 減算器、12 コントローラ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F22B 1/18 F22B 1/18 C E

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排ガスボイラにより発生された蒸気圧を
    検出する蒸気圧検出手段と、上記蒸気圧検出手段の検出
    値に基づいてタービンバイパス弁の開度指令の設定値を
    定める設定値設定手段と、上記蒸気圧検出手段の検出値
    から上記設定値設定手段に設定された設定値を減算する
    減算手段と、上記減算手段により減算された減算値に基
    づいて上記タービンバイパス弁の開度指令を行うコント
    ローラとを備えたコンバインドプラントにおけるタービ
    ンバイパス弁の制御装置において、 上記プラントに蒸気遮断による急激な圧力上昇が発生し
    た場合を検出する蒸気遮断検出手段と、 上記設定値設定手段と上記減算手段の間に設けられ、上
    記蒸気遮断検出手段による蒸気遮断が検出されない場合
    は上記設定値設定手段の出力を上記減算器に出力する一
    方、上記蒸気遮断が検出された場合は、上記蒸気遮断が
    検出されたときの上記蒸気圧検出手段の検出値を記憶保
    持して上記減算器に出力する蒸気圧保持手段とを備えて
    なるタービンバイパス弁の制御装置。
  2. 【請求項2】 排ガスボイラにより発生された蒸気圧の
    検出値に基づいてタービンバイパス弁の開度指令の設定
    値を定め、上記蒸気圧の検出値から上記設定値を減算し
    た減算値に基づいて上記タービンバイパス弁の開度指令
    を行うようにしたコンバインドプラントにおけるタービ
    ンバイパス弁の制御方法において、 上記プラントに蒸気遮断による急激な圧力上昇が発生し
    た場合は、上記設定値を上記蒸気遮断が発生したときの
    値に固定するようにしたことを特徴とするコンバインド
    プラントにおけるタービンバイパス弁の制御方法。
JP26201996A 1996-10-02 1996-10-02 コンバインドプラントにおけるタービンバイパス弁の制御装置、および制御方法 Withdrawn JPH10103020A (ja)

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