JPH1047079A - アンチサージ制御装置 - Google Patents

アンチサージ制御装置

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JPH1047079A
JPH1047079A JP20589496A JP20589496A JPH1047079A JP H1047079 A JPH1047079 A JP H1047079A JP 20589496 A JP20589496 A JP 20589496A JP 20589496 A JP20589496 A JP 20589496A JP H1047079 A JPH1047079 A JP H1047079A
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JP
Japan
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boiler
compressor
blow
valve
supply air
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP20589496A
Other languages
English (en)
Inventor
Fumitomo Fujii
文倫 藤井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 負荷変化率の制限を改善し、サージングに対
する制限を受けることなくIGVを絞り込め、IGVの
操作性を良好に行うことができるアンチサージ制御装置
を得る。 【解決手段】 ボイラ負荷減少時に圧縮機3への入口を
閉じるIGV4と、IGV4の閉動作によるサージング
防止のため、IGV4の許容最低開度の制限量を越える
供給空気量の制限量に対応する空気量を圧縮機3の下流
側で放風する放風弁8と、放風弁8を制御する制御装置
11を備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は加圧流動床複合発電
プラント(PFBC)におけるボイラ負荷減少時に、ガ
スタービン圧縮機の入口案内翼(IGV)の閉動作によ
り生じるサージングを防止するための制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガスタービン設備における圧
縮機は入口案内翼(以下、IGVという)を絞ることに
より供給風量の制限をしている。この圧縮機において
は、IGVを絞ると、その絞られた量によって圧縮機の
吐口圧力も下がるようになっているため、IGVの運用
には、サージングに対する制限は設けられていなかっ
た。
【0003】これに対し加圧流動床複合発電プラント
(以下、PFBCという)に適用されるガスタービン圧
縮機は、加圧容器内に設けられているボイラへ燃焼用の
空気を送る送風機としての機能を有するので、その風量
制御範囲が広範囲にとられていて、そのためボイラ負荷
減少時には、後述するように、圧縮機がサージングに抵
触し、IGVを動作させても、圧力変化を直ちに生じさ
せることができない。
【0004】ここで、PFBCは、加圧容器内に収納さ
れた流動床ボイラから発生する蒸気を利用した蒸気ター
ビン発電と、ボイラの高温燃焼ガスを利用するガスター
ビン発電とを組み合わせた複合発電プラント方式であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】PFBCに適用される
ガスタービン圧縮機は、ボイラへ燃焼用空気を送る送風
機としての機能を満足するために、風量制御範囲が広範
囲にとられている。この制御において、流量は、例えば
全開時の60%まで絞られるため、サージングに対し注
意を払った運転が要求される。またPFBCでは、圧縮
機吐出口は大型加圧容器に繋がっている。そのため、ボ
イラ負荷減少時には、圧縮機サージングラインに抵触し
IGV閉動作が制限され、負荷変化率に制限が加わるこ
ととなる。即ち、空気量を絞るためにIGVを閉めると
加圧容器内の圧力は時間遅れを伴うため下がらず、サー
ジングに抵触することとなる。これは、加圧容器が大き
なバッファータンクと等価であり、これに供給する空気
量の変化によって、直ちに圧力が変化しないことを意味
する。即ち、圧力容器の圧力は、圧縮機から供給される
空気流量と下流に設けられたタービンを経由して排出さ
れる燃焼ガス流量が等しくなる圧力にてバランスする。
この供給空気流量はIGVの開度に応じて増減する。燃
焼ガス流量は、略圧力容器の圧力の平方根に比例する。
したがって、IGVを絞り、供給空気流量を減少させる
と、最終的には圧力容器の圧力は低下してバランスする
ものの、このバランス点に移行するのに要する時間は、
圧力容器の容積に比例する。PFBCにおいては、この
圧力容器の容積に起因する圧力の応答遅れ時間がIGV
の動作速度に比べて大きいため、IGVの開度変更操作
に要する時間内では、圧力容器の圧力はほとんど変化し
ない。従って、サージング防止のため、負荷変化率の制
限が大きく、IGVの良好な操作性を得ることができな
いという問題点があった。
【0006】本発明は上記問題点を解消するためになさ
れたもので、負荷変化率の制限を改善し、サージングに
対する制限を受けることなくIGVを絞り込め、IGV
の操作性を良好に行うことができるアンチサージ制御装
置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】圧縮機3の供給空気の入
口側にIGV4を設ける。圧縮機3を加圧容器1に接続
する吐出管5に、ガスタービン2の排気管6と連通する
放風管7を配設し、放風管7に放風弁8とその制御装置
11を設ける。制御装置11による放風弁8の制御は、
IGV4の閉動作によるサージング防止のため、IGV
4のサージング防止のための最低許容開度z1における
供給空気制限量を越える制限量に対応する供給空気量を
放風弁8により放風するようにして行う。
【0008】また、制御装置11は、圧縮機3の吐出圧
力検出値p、ボイラの出力制御のための指示開度a、サ
ージング防止のためのIGV4の許容最低開度z1に基
づいて放風弁8を制御する。
【0009】
【作用】ボイラ出力制御指示開度aがIGV4の許容最
低開度z1より小さくなると、サージング回避の必要が
生じる。そこで、制御装置11は、IGV4の許容最低
開度z1の制限量を越える制限量に対応する空気量を放
風するよう放風弁8を開く。このような制御を行うこと
により、IGV4を許容最低開度z1に維持してサージ
ングを防止しつつ、負荷低減に対応することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.本発明の実施の形態1を図1、図2に基
づいて説明する。図1は加圧流動床複合発電プラント
(PFBC)の一部を示すブロック図である。図1にお
いて、PFBCは、流動床ボイラ(図示しない)を収納
した加圧容器1、加圧容器1の流動床ボイラより高温排
熱(燃焼)ガスが送られるガスタービン2、加圧容器1
の流動床ボイラに燃焼用空気を送る、ガスタービン用の
圧縮機3を備えている。
【0011】圧縮機3には加圧容器1への供給空気量を
絞るためのIGV4が備えられ、圧縮機3の吐出口3a
と加圧容器1とは吐出管5により繋がれている。加圧容
器1とガスタービン2は排熱ガス管1aにより繋がれて
いる。また、ガスタービン2にはガスタービン2を通っ
たガスを排出するための排気管6が接続されている。な
お、IGV4はそれに設けられたサーボモータ12によ
り開閉駆動される。
【0012】圧縮機3の吐出口3aと排気管6との間に
は、また放風管7が繋がれ、この放風管7に、この放風
管7を開閉するための放風弁8が備えられている。さら
に放風管7における放風弁8と吐出口3aとの間には、
圧縮機3の吐出圧力を検出するための吐出圧力検出器1
0が備えられ、この圧力検出器10の出力側が制御装置
11の一つの入力端子に接続されている。
【0013】また、PFBCにはその適所に、流動床ボ
イラの出力制御を行うためのボイラ出力制御装置9が備
えられており、その出力が制御装置11の他の入力端子
に接続されている。そして、制御装置11の一つの出力
端子がIGV4を開閉駆動するためのサーボモータ12
に接続され、制御装置11の他の出力端子が放風弁8に
接続されている。
【0014】以上の構成において、加圧容器1の中に収
納された流動床ボイラへは、ガスタービン2用の圧縮機
3からボイラへ燃焼用空気が送られる。ボイラ負荷が減
少すると圧縮機3の空気量を絞るために圧縮機3のIG
V4が絞られる。
【0015】この際、加圧容器1内の圧力が時間遅れを
伴い、圧力が下がらないことに起因するサージングを回
避するため、放風弁8の制御が行われる。この放風弁8
の制御は、ボイラ出力制御装置9の指示開度信号aと圧
縮機吐出圧力検出器10の圧力検出値(信号)pとを制
御装置11に入力し、圧力検出値pに対するIGV4の
指示開度z並びに放風弁8の指示開度yを演算させ、そ
の指示開度(信号)zによってIGV4の開度を制御
し、また指示開度(信号)yによって放風弁8を制御す
る。
【0016】図2は、制御装置11の制御要素を示すブ
ロック図である。図2において、11aは圧力検出器1
0に接続され、圧力検出器10の検出圧力からIGV4
の許容最低開度を求めるための関数発生器、11bは関
数発生器11a及びボイラ出力制御装置9に接続された
減算器、11cはファクターkを設定するための設定
器、11dは設定器11c及び減算器11bに接続され
た乗算器、11eは乗算器11dに接続された上下限制
限器であり、負の値は全てゼロとして出力する。また、
所定値以上の正の値に対しては、所定値として出力する
こともできる。11fは上下限制限器11eと設定器1
1cとに接続された除算器、11gは除算器11fとボ
イラ出力制御装置9に接続された加算器である。
【0017】以下、図2に基づいて、実施の形態1にお
ける制御動作について説明する。今、検出値、各指示開
度を既述のように次のように仮定する。
【0018】圧縮機吐出圧力検出値 :p ボイラ出力制御指示開度 :a pに対するIGVの指示開度:z IGV許容最低開度 :z1 放風弁開度 :y
【0019】ここで、圧縮機吐出圧力検出値pとIGV
許容最低開度z1とは図3に示すような比例関係にあ
る。もしボイラ出力制御指示開度aがa≧z1の関係に
あれば放風弁8は無動作で良く、放風弁開度yはy=0
となり、圧縮機吐出圧力検出値pに対するIGVの指示
開度zはz=aとなればよい。
【0020】図2においては、減算器11bにおいて、
a≧z1の場合は、上下限制限器11eにおける出力は
0となり、放風弁開度yも0となる。また指示開度zに
ついては、除算器11fの出力が0となり、従って加算
器11gの出力がaとなり、IGVの指示開度zはaと
なる。
【0021】又a<z1の関係となればサージング回避
の必要が生ずる。図2においては、減算器11bの出力
がz1−aとなり、乗算器11dの出力が、k(z1
a)となり、上下限制限器11eの出力も同様となる。
よって、放風弁開度yはk(z1−a)となって、IG
Vは開動作され、その増加空気量が放風弁の開動作によ
って制御される。
【0022】なお、スケールファクターkは、同じ量の
圧縮機吐出空気流量を減少させるため、IGV4の開度
設定値を変化させた場合に、その変化量の何倍、放風弁
を開けなければならないかを示す値(定数)であり、I
GV開度を1パーセント閉じたときと同じだけ圧力容器
への供給空気を減少(放風)するのに必要な開度であ
る。また、上下限制限器11eは放風弁8の開度信号が
放風弁8の開度限界を越える場合に、これを所定値に制
限する。
【0023】以上に説明した実施の形態では、制御装置
11は放風弁8と共にIGV4の開閉制御をも行うよう
にしたが、本発明は、この態様に限られることなく、例
えば、制御装置11はIGV4の開閉制御とは独立し
て、放風弁8のみの開閉動作を行うようにしても良いこ
とは明白である。
【0024】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明に係るア
ンチサージ制御装置によれば、サージングを防止しつ
つ、負荷低減時に於けるユニット出力の変化率の制限が
改善される。従って、また本発明によれば、ボイラ制御
装置側から見ると等価的にサージングラインの制限が取
り払われたようになり、連続的にIGVを絞り込めるの
で操作性が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示す加圧流動床複合
発電プラント(PFBC)の一部を示すブロック図であ
る。
【図2】 第1実施形態の制御装置を示すブロック図で
ある。
【図3】 IGV、放風弁の信号関係を示す図である。
【符号の説明】
1 加圧容器、2 ガスタービン、3 圧縮機、4 入
口案内翼(IGV)、6 排気管、7 放風管、8 放
風弁、9 ボイラ出力制御装置、11 制御装置、11
a 関数発生器、11b 減算器、11c 設定器、1
1d 乗算器、11e 上下限制限器、11f 除算
器、11g 加算器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービン、圧縮機、ボイラを収納し
    た加圧容器を有するガスタービン設備を備え、上記圧縮
    機を介して上記ボイラに空気を供給し、上記ボイラで発
    生した燃焼ガスを上記ガスタービンに送るようにした加
    圧流動床複合発電プラントにおいて、 上記ボイラの負荷減少時に上記圧縮機への供給空気の入
    口を閉じ、上記ボイラへの供給空気量を制限する入口案
    内翼を備えるとともに、上記圧縮機の下流側で上記ボイ
    ラへの供給空気量の一部を放風する放風弁を備え、上記
    入口案内翼の閉動作によるサージング防止のため、上記
    入口案内翼のサージング防止のための最低許容開度にお
    ける供給空気制限量を越える制限量に対応する供給空気
    量を上記放風弁により放風するように上記放風弁を制御
    する制御装置を備えたことを特徴とするアンチサージ制
    御装置。
  2. 【請求項2】 上記制御装置は上記圧縮機の吐出圧力、
    上記ボイラの出力制御のための指示開度、サージング防
    止のための上記入口案内翼の許容最低開度に基づいて上
    記放風弁を制御することを特徴とする請求項1に記載の
    アンチサージ制御装置。
JP20589496A 1996-08-05 1996-08-05 アンチサージ制御装置 Withdrawn JPH1047079A (ja)

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