JPH10141006A - 都市ガスラインエネルギー回収タービンの制御装置 - Google Patents

都市ガスラインエネルギー回収タービンの制御装置

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JPH10141006A
JPH10141006A JP8296297A JP29629796A JPH10141006A JP H10141006 A JPH10141006 A JP H10141006A JP 8296297 A JP8296297 A JP 8296297A JP 29629796 A JP29629796 A JP 29629796A JP H10141006 A JPH10141006 A JP H10141006A
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line
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張タービンによる都市ガスラインエネルギ
ー回収をはからせるシステムにおいて、タービンの起動
時、運転時、停止時の全てのケースに対してタービン下
流圧力を一定に保持し、発電量を最大に維持し、タービ
ンのオーバーロード運転を回避する。 【解決手段】 膨張タービンの1入口側のガス管路4に
タービン用自動調圧弁2を介設し、バイパス用自動調圧
弁3を持つバイパス管路5をタービン用自動調圧弁2の
入口側と膨張タービン1の排気側とを結んで設ける。バ
イパス用自動調圧弁3を膨張タービン1の起動・運転停
止時に開閉制御して、タービンラインとバイパスライン
の合流ラインの下流圧が一定に保持されるようにする圧
力調節手段6と、タービン用自動調圧弁2を膨張タービ
ン1の運転時にタービンラインの流量が所定値を超えな
い範囲で該所定値に近づくように開閉制御して、下流圧
が一定に保持されるようにする圧力流量調節手段6、
7、8とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガス供給ライ
ン中に設けられて高圧の供給ガスを作動媒体として直接
膨張させることにより冷熱利用と発電に供するエネルギ
ー回収タービンのガス安定供給を図るための制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】都市ガス供給ラインに関連するガバナー
ステーション等に設置されて、都市ガスの原料である低
温高圧NGを直接膨張させるタービンに関連する冷熱利
用発電プラントの典型的な先行技術が、実開昭57−1141
39号公報(第1従来例)及び実開昭58−136603号公報
(第2従来例)に開示されている。第1従来例は、ター
ビン停止時のNG供給の安定化のために、自動調圧弁が
介されたバイパス管路をタービンの入口側と排気側との
間にバイパス接続した構成となっていて、バイパス管路
の自動調圧弁は、タービン下流に設けられた圧力調節計
によりコントロールされる。
【0003】一方、第2従来例は、バイパス管路の自動
調圧弁に加えて、タービン入口に自動調圧弁を設置し
て、共にタービン下流の圧力だけを検出信号としてコン
トロールさせた構成である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】第1従来例の場合、こ
れはタービンの停止時にのみ作動する制御手段であるた
め、タービンの起動時や運転時にガス供給量が大きく変
動する場合、タービン下流の圧力を一定に保持しガスの
安定供給を行う手段を有しない。
【0005】また、第2従来例の場合は、タービンライ
ンとバイパスラインの流量和としての下流圧を一定にコ
ントロールする機能しか有しないので、タービンライン
個別の流量制御が不可能である。従って、タービンの発
電量を最大に維持する制御や、タービンラインに流量が
多すぎてオーバーロード(過流量による過回転)となる
ような場合にバイパス弁を開くなどして所定のタービン
流量に保持する制御手段を有しない。
【0006】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、この種の
膨張タービンによる都市ガスラインエネルギー回収をは
からせるシステムにおいて、タービンの起動時や流量変
動を含む運転時と停止時の全てのケースに対してタービ
ン下流の圧力を一定に保持し、ガスの安定供給を図ると
ともに、タービンでの発電量を最大に維持し、かつター
ビンのオーバーロード運転を回避して、運転効率及び安
全性を高めることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、都市ガスラインに設置して冷熱利用や発
電に供するエネルギー回収用の膨張タービンの入口側に
接続される管路にタービン用自動調圧弁を介設するとと
もに、バイパス用自動調圧弁を備えるバイパス管路を前
記タービン用自動調圧弁の入口側と膨張タービンの排気
側とを結んで設ける一方、前記バイパス用自動調圧弁を
膨張タービンの起動・運転停止時に開閉制御して、ター
ビンラインとバイパスラインの合流ラインの下流圧が一
定に保持されるようにする圧力調節手段と、前記タービ
ン用自動調圧弁を膨張タービンの運転時にタービンライ
ンの流量が所定値を超えない範囲で該所定値に近づくよ
うに開閉制御して、前記下流圧が一定に保持されるよう
にする圧力流量調節手段とを設けてなることを特徴とす
る都市ガスラインエネルギー回収タービンの制御装置で
ある。
【0008】本発明はまた、都市ガスラインに設置して
冷熱利用や発電に供するエネルギー回収用の膨張タービ
ンのノズルを流量調節可能な可変ノズルに形成するとと
もに、バイパス用自動調圧弁を備えるバイパス管路を膨
張タービンの入口側と排気側とを結んで設ける一方、前
記バイパス用自動調圧弁を膨張タービンの起動・運転停
止時に開閉制御して、タービンラインとバイパスライン
の合流ラインの下流圧が一定に保持されるようにする圧
力調節手段と、前記可変ノズルを膨張タービンの運転時
にタービンラインの流量が所定値を超えない範囲で該所
定値に近づくように増減制御して、前記下流圧が一定に
保持されるようにするノズル調節手段とを設けて成るこ
とを特徴とする都市ガスラインエネルギー回収タービン
の制御装置である。
【0009】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態について実施例が示される添付図面を参照しながら説
明する。図1には、請求項1記載の発明の一実施例が適
用されるガス供給発電プラントの概略系統が示される。
このガス供給発電プラントは、例えば都市ガス供給ライ
ン中に設けられるものであって、膨張タービン1と、こ
の膨張タービン1の入口側に接続されてタービンライン
の要部を形成するガス管路4と、膨張タービン1の排気
側に接続されて同じくタービンラインの要部を形成する
下流側ガス管路と、膨張タービン1に軸連結された発電
機9とを備えて、これらにより都市ガス供給ラインの主
系統が構成される。
【0010】この主系統に対して、タービンの運転を制
御する制御装置が設けられる。この装置は、タービン用
自動調圧弁2と、バイパス用自動調圧弁3が介設された
バイパス管路(バイパスライン)5と、圧力計6と、流
量計7と、圧力流量調節計8とから成っている。タービ
ン用自動調圧弁2は、ガス管路4の途中に介設されて、
膨張タービン1に送給するガスの圧力・流量を調節す
る。バイパスライン5は、タービン用自動調圧弁2の入
口側と膨張タービン1の排気側とを結んで設けられる。
バイパス用自動調圧弁3は、バイパスライン5を流通す
るガスの圧力・流量を調節する。
【0011】圧力計6は、膨張タービン1の排気側管路
と前記バイパス管路5とに接続した合流ラインに設けら
れて、合流ラインの下流圧を検出し、バイパス用自動調
圧弁3を開閉制御するとともに、圧力流量調節計8に検
出信号を伝達する。流量計7は、膨張タービン1の排気
側管路のガス流量を検出して圧力流量調節計8に検出信
号を伝達する。圧力流量調節計8は、圧力計6及び流量
計7の検出信号を受けてタービン用自動調圧弁2を開閉
制御する。
【0012】上記ガス供給発電プラントは、LNGを昇
圧、気化して生成される高圧ガス(NG)を作動媒体と
して膨張タービン1で直接膨張させ、膨張タービン1か
ら出た圧力が低下したNGを前記合流ラインを経て例え
ばリザーバータンク等に貯留する一方、膨張タービン1
で発生する速度エネルギーを発電機9によって電気エネ
ルギーに変換するようになっている。
【0013】次に、前記制御装置による動作を説明す
る。膨張タービン1の起動時や停止時に圧力計6が排気
圧力の上昇ならびに低下を検出して、タービンラインと
バイパスラインの合流ラインの下流圧を一定に保持する
ための制御信号をバイパス用自動調圧弁3に出力する。
これによって、バイパス用自動調圧弁3は開閉動作して
弁開度が調節され、バイパスライン5のバイパス流量が
制御されて、圧力の上昇ならびに低下が防止され、下流
圧を一定に保持することができる。
【0014】一方、膨張タービン1の運転中にタービン
ラインの圧力、流量に変動があった時には、圧力計6と
流量計7が圧力、流量の変化を検出して圧力流量調節計
8を経て合流ラインの圧力及びタービンラインの流量を
一定に保持するための制御信号をタービン用自動調圧弁
2に出力する。この場合、圧力と流量の二つの制御要素
に対して、まずタービンラインの流量の制御を行い、予
め定められた所定値を超えない流量範囲で発電量を最大
にするように、タービン流量を所定の最大値に保持する
と共に、バイパス用自動調圧弁3の開閉で下流圧を一定
に保持する。すなわち、タービンラインの流量が所定値
を超えない範囲で該所定値に近づくようにタービン用自
動調圧弁2を開閉制御し、さらにバイパス用自動調圧弁
3にて前記下流圧を一定に保持させるようにすることが
可能であり、しかも、タービン1のオーバーロードを防
止することができる。
【0015】図2には、請求項2記載の発明の他実施例
が適用されるガス供給発電プラントの概略系統が示され
る。このガス供給発電プラントの制御装置において、図
1に示される実施例の制御装置に類似し対応する各部材
には同一の参照符号を付して、ここでは重複する説明を
避けて特徴ある部分について以下に述べる。
【0016】図2に示される上記実施例で特に注目され
る点は、膨張タービン1例えばラジアルタービンにおい
て、動翼の周りに設けられるノズルを、流量変更可能な
可変ノズル10に形成してなることと、この可変ノズル
10の流量を調節する機構として、エアシリンダ、サー
ボモータ等のアクチュエータによってタービンケーシン
グ外からの操作が可能な周知のノズル操作器11と、こ
のノズル操作器11を自動操作するノズル調節器12と
から成るノズル調節手段を備えることとの2点である。
そして、ノズル調節器12は、圧力計6及び流量計7の
検出信号を受けてノズル操作器11のストローク、回転
数等の作動量を制御する。
【0017】次いで、制御装置による動作を説明する。
膨張タービン1の起動時や停止時に圧力計6が排気圧力
の上昇ならびに低下を検出して、タービンラインとバイ
パスラインの合流ラインの下流圧を一定に保持するため
の制御信号をバイパス用自動調圧弁3に出力する。これ
によって、バイパス用自動調圧弁3は開閉動作して弁開
度が調節され、バイパスライン5のバイパス流量が制御
されて、圧力低下が防止され、下流圧を一定に保持する
ことができる。
【0018】一方、膨張タービン1の運転中にタービン
ラインの圧力、流量に変動があった時には、圧力計6と
流量計7が圧力、流量の変化を検出してノズル調節器1
2を経て合流ラインの圧力及びタービンラインの流量を
一定に保持するための制御信号をノズル操作器11に出
力する。この場合、圧力と流量の二つの制御要素に対し
て、まずタービンラインの流量の制御を行い、予め定め
られた所定値を超えない流量範囲で発電量を最大にする
ように、タービン流量を所定の最大値に保持すると共
に、バイパス用自動調圧弁3の開閉で下流圧を一定に保
持する。すなわち、タービンラインの流量が所定値を超
えない範囲で該所定値に近づくように可変ノズル10を
開閉制御することによって、前記下流圧を一定に保持さ
せるようにすることが可能であり、しかも、タービン1
のオーバーロードを防止することができる。
【0019】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0020】本発明のうち請求項1記載の発明は、起
動、運転、停止の全ての状況下でタービンの下流圧を一
定に保つとともに、運転時において状況に応じた最大の
発電量や冷熱量の確保を達成できる。また、所定流量を
超えない範囲で運転するためタービンがオーバーロード
(過流量)することがなく安定した運転が保証される。
【0021】また、本発明のうち請求項2記載の発明
は、請求項1記載の発明の効果と比較して、運転時にお
けるより大きなタービンヘッドが得られるため発電量や
冷熱量をより大きく取れる効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるガス供給発電プラント
の概略系統図である。
【図2】本発明の他実施例によるガス供給発電プラント
の概略系統図である。
【符号の説明】
1…膨張タービン、 2…タービン用自
動調圧弁、3…バイパス用自動調圧弁、 4…ガ
ス管路、5…バイパス管路、 6…圧力
計、7…流量計、 8…圧力流量
調節計、9…発電機、 10…可変
ノズル、11…ノズル操作器、 12…ノ
ズル調節器、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 都市ガスラインに設置して冷熱利用や発
    電に供するエネルギー回収用の膨張タービンの入口側に
    接続される管路にタービン用自動調圧弁を介設するとと
    もに、バイパス用自動調圧弁を備えるバイパス管路を前
    記タービン用自動調圧弁の入口側と膨張タービンの排気
    側とを結んで設ける一方、前記バイパス用自動調圧弁を
    膨張タービンの起動・運転停止時に開閉制御して、ター
    ビンラインとバイパスラインの合流ラインの下流圧が一
    定に保持されるようにする圧力調節手段と、前記タービ
    ン用自動調圧弁を膨張タービンの運転時にタービンライ
    ンの流量が所定値を超えない範囲で該所定値に近づくよ
    うに開閉制御して、前記下流圧が一定に保持されるよう
    にする圧力流量調節手段とを設けてなることを特徴とす
    る都市ガスラインエネルギー回収タービンの制御装置。
  2. 【請求項2】 都市ガスラインに設置して冷熱利用や発
    電に供するエネルギー回収用の膨張タービンのノズルを
    流量調節可能な可変ノズルに形成するとともに、バイパ
    ス用自動調圧弁を備えるバイパス管路を膨張タービンの
    入口側と排気側とを結んで設ける一方、前記バイパス用
    自動調圧弁を膨張タービンの起動・運転停止時に開閉制
    御して、タービンラインとバイパスラインの合流ライン
    の下流圧が一定に保持されるようにする圧力調節手段
    と、前記可変ノズルを膨張タービンの運転時にタービン
    ラインの流量が所定値を超えない範囲で該所定値に近づ
    くように増減制御して、前記下流圧が一定に保持される
    ようにするノズル調節手段とを設けて成ることを特徴と
    する都市ガスラインエネルギー回収タービンの制御装
    置。
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