JPS58197408A - コンバインド・プラントの起動装置 - Google Patents
コンバインド・プラントの起動装置Info
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- JPS58197408A JPS58197408A JP7836482A JP7836482A JPS58197408A JP S58197408 A JPS58197408 A JP S58197408A JP 7836482 A JP7836482 A JP 7836482A JP 7836482 A JP7836482 A JP 7836482A JP S58197408 A JPS58197408 A JP S58197408A
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- JP
- Japan
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- turbine
- steam
- gas turbine
- temperature
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- Prior art date
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
- F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
- F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガスタービンと蒸気タービンを組み合−ｔＶｔ
コンバインド・プラン）において、蒸気タービン起動蒸
気条件に適するガスタービン負荷量を求め最適起動する
装置に関する。
コンバインド・プラン）において、蒸気タービン起動蒸
気条件に適するガスタービン負荷量を求め最適起動する
装置に関する。
ガスタービンと蒸気タービンを組合せたコンバインドプ
ラントにおいては、ガスタービンの排ガスから熱を回収
して蒸気を得、これＫより蒸気タービンを駆動する。こ
のコンバインドプラントも他の発電プラントと同様に高
速起動とすることを要求されるわけであり、この定めに
はガスタービンの負荷量を大きくとりガスタービン排ガ
スを増やせばよい。しかしＣのことは蒸気タービンへ流
入する蒸気条件がエリ高温となることを意味しており、
蒸気タービンの熱応力制限逸脱防止という観点からは好
ましくない。
ラントにおいては、ガスタービンの排ガスから熱を回収
して蒸気を得、これＫより蒸気タービンを駆動する。こ
のコンバインドプラントも他の発電プラントと同様に高
速起動とすることを要求されるわけであり、この定めに
はガスタービンの負荷量を大きくとりガスタービン排ガ
スを増やせばよい。しかしＣのことは蒸気タービンへ流
入する蒸気条件がエリ高温となることを意味しており、
蒸気タービンの熱応力制限逸脱防止という観点からは好
ましくない。
以上のことから本発明においては、蒸気タービンの起動
に適合した蒸気が得られるコンバインドプラントの起動
装置を提供することを目的とする。
に適合した蒸気が得られるコンバインドプラントの起動
装置を提供することを目的とする。
本発明ではガスタービン初負荷制御する際の初負荷１ｌ
ｔ−蒸気タービンの熱状態に応じて定めることで上記目
的を連成している。
ｔ−蒸気タービンの熱状態に応じて定めることで上記目
的を連成している。
以下本発明の一実施例を第１図から第４図により説明す
る。
る。
＠１図に本発明の適用し得るコンバインドプラントの一
例として多軸システム（ガスタービンと蒸気タービンと
が夫々別個の発電機を駆動する）の全体構成を示す。発
電機１５を駆動したガスタービンｌの排ガスは排ガスボ
イラ２へ導かれここで給水を加熱して蒸気を発生し熱回
収を行う。この蒸気は配管１００、タービン入口弁１０
２を介して蒸気タービン３へ導かれ、発電機４を廻した
後、復水器５で冷却凝縮され復水になる。復水は復水ポ
ンプ６で脱気器７へ押し上げられ、脱気後給水ポンプ８
で加圧され排ガスボイラのドラム１０１へ送水される。
例として多軸システム（ガスタービンと蒸気タービンと
が夫々別個の発電機を駆動する）の全体構成を示す。発
電機１５を駆動したガスタービンｌの排ガスは排ガスボ
イラ２へ導かれここで給水を加熱して蒸気を発生し熱回
収を行う。この蒸気は配管１００、タービン入口弁１０
２を介して蒸気タービン３へ導かれ、発電機４を廻した
後、復水器５で冷却凝縮され復水になる。復水は復水ポ
ンプ６で脱気器７へ押し上げられ、脱気後給水ポンプ８
で加圧され排ガスボイラのドラム１０１へ送水される。
これが多軸型コンバインドプラントの熱サイクルである
。このプラン）４制御する制御装置ＩＱｊ、閉ループ制
御装置、シーケンス制御装置、タービン制御装置等多く
あるが、これらは本発明には直接関係がないので省略し
である。本発明に関係する制御装置として、ガスタービ
ンｌの燃料量を制御するガスタービン制御装置ｌＯと最
適起動装置ｔ ｔ’がある。最適起動制御装置１１は蒸
気タービン３のメタル塩ｆＴｉ＊（本温度計１２は通常
蒸気タービン３の第１段後内壁温度を計測している）を
測り、タービンの起動を最適とする友めのガスタービン
０襟負荷をガスタービン制御装置ｌＯに設定している。
。このプラン）４制御する制御装置ＩＱｊ、閉ループ制
御装置、シーケンス制御装置、タービン制御装置等多く
あるが、これらは本発明には直接関係がないので省略し
である。本発明に関係する制御装置として、ガスタービ
ンｌの燃料量を制御するガスタービン制御装置ｌＯと最
適起動装置ｔ ｔ’がある。最適起動制御装置１１は蒸
気タービン３のメタル塩ｆＴｉ＊（本温度計１２は通常
蒸気タービン３の第１段後内壁温度を計測している）を
測り、タービンの起動を最適とする友めのガスタービン
０襟負荷をガスタービン制御装置ｌＯに設定している。
制御装置の内容に入る前に第２図で本コンバインドプラ
ントの起動操作の概要ｆ第２図で説明する。まず峻初に
時点ｔ、でガスタービンｌの起動を開始しガスタービン
速！ｆｓＧｔ定格速度ＳＧＯまで上昇する。定格速度到
達後の時点ｔ、でガスタービン発電機１５を電力系統へ
併入し、定めらｎた初負荷量ＬＧＯまで負荷ＬＧを上昇
し、この初負荷ＬＧＯで一時保持する。この初負荷保持
状帖にかける排ガスにより排ガスボイラ２では給水の加
熱が行われ、主蒸気圧力ＰＭ及び主蒸気温度Ｔｓが上昇
する。初期状態ではタービン人口弁１０２は全閉、ダン
プ弁１６は全開にされており、ボイラ２で発生した蒸気
は復水器５ヘダンブされている。時点ｔ、で主蒸気温１
ｆＴ−が蒸気タービン３へ通気するに十分な［Ｔ＊ｏに
なるとタービン人口弁１０２を開きダンプ弁１６を閉じ
て蒸気タービシ３を起動する。蒸気タービン３の速ｆ８
８が時点ｔ４で定格速ｔｓｓｏになると、蒸気−一ビン
発電機番を電力系統へ併入し負荷ＬＳを上昇する。
ントの起動操作の概要ｆ第２図で説明する。まず峻初に
時点ｔ、でガスタービンｌの起動を開始しガスタービン
速！ｆｓＧｔ定格速度ＳＧＯまで上昇する。定格速度到
達後の時点ｔ、でガスタービン発電機１５を電力系統へ
併入し、定めらｎた初負荷量ＬＧＯまで負荷ＬＧを上昇
し、この初負荷ＬＧＯで一時保持する。この初負荷保持
状帖にかける排ガスにより排ガスボイラ２では給水の加
熱が行われ、主蒸気圧力ＰＭ及び主蒸気温度Ｔｓが上昇
する。初期状態ではタービン人口弁１０２は全閉、ダン
プ弁１６は全開にされており、ボイラ２で発生した蒸気
は復水器５ヘダンブされている。時点ｔ、で主蒸気温１
ｆＴ−が蒸気タービン３へ通気するに十分な［Ｔ＊ｏに
なるとタービン人口弁１０２を開きダンプ弁１６を閉じ
て蒸気タービシ３を起動する。蒸気タービン３の速ｆ８
８が時点ｔ４で定格速ｔｓｓｏになると、蒸気−一ビン
発電機番を電力系統へ併入し負荷ＬＳを上昇する。
本発明は、この起動経過において蒸気タービンの起動に
最適な蒸気温度が得られるようガスタービン初負荷量を
制御するものであり、第３図に最適起動装置１１の処理
内容を流れ図で示す。ガスタービンの初負荷は、その負
荷制御開始時点ｔ。
最適な蒸気温度が得られるようガスタービン初負荷量を
制御するものであり、第３図に最適起動装置１１の処理
内容を流れ図で示す。ガスタービンの初負荷は、その負
荷制御開始時点ｔ。
から蒸気タービンの負荷制御開始時点ｔ、ｔでの間、一
定に保定れる。このため、第３図に示した起動装置１ｔ
ｌｌの処理は時点ｔ、以前に完了し、ガスタービン制御
装置ｌＯに初負荷設定されていなければならない。
定に保定れる。このため、第３図に示した起動装置１ｔ
ｌｌの処理は時点ｔ、以前に完了し、ガスタービン制御
装置ｌＯに初負荷設定されていなければならない。
まず最初にブロックＢｌにおいて蒸気タービン３のメタ
ル１１４ Ｗｔ Ｔ ｗを温、１ｆｌｉ１２で読み込み
、蒸気タービン起動前の蒸気タービンの冷却状態を知る
。次にブロックＢ２において蒸気タービン通気時のター
ビン熱厄力をその制限籠以下とするに必要な第１没後蒸
気ｆｆ１ｌｆ Ｔ １ｍ ｔを推定計算する。
ル１１４ Ｗｔ Ｔ ｗを温、１ｆｌｉ１２で読み込み
、蒸気タービン起動前の蒸気タービンの冷却状態を知る
。次にブロックＢ２において蒸気タービン通気時のター
ビン熱厄力をその制限籠以下とするに必要な第１没後蒸
気ｆｆ１ｌｆ Ｔ １ｍ ｔを推定計算する。
ＴＩｓ！推定の一手法を下記する。前記入力のタービン
メタル温Ｉｆ Ｔ ｈｓとして通常、タービン第ｔＲ後
ケーシング内壁温度を使用するが、これはタービン第１
段後ロータメタルｓ蜜に等しいと考えてよい。一方、ロ
ータの熱応力は、このロータメタル温度と＠１段段後気
１１１ｊＴｔｓｔの差ΔＴに比例する。従って制限応力
直に応じて予め温度差ΔＴを定めておき、Ｔｌｍｙを、
Ｔｘａｔ＝Ｔ工＋ΔＴとして求めるなら、このＴＩａｔ
の第１没後蒸気温度のときには応力は制限ｆｒＬを逸脱
しないことを意味する。ブロックＢ３において、次にこ
の蒸気温度Ｔ！ｓ〒より蒸気タービン加減弁！２での絞
り効果ケ逆算１７、タービン入口の主蒸気温、饗Ｔ１を
第４図（ａ）の既知の特性全使用し計算する。この特性
は主蒸気圧力ＰＭ？パラメータとして予め定められてお
り、通気時の主蒸気圧力Ｐｗを決めてからＴ１を求める
。陶、予め定められｆｔ Ｐ ｗに従って、実際の蒸気
タービンの通気時には前記ＰＭに一致するよう圧力制御
される。タービン通気に最適な主蒸気温度Ｔ−が決まる
と、ブロックＢ４ではこのｆｉｌｆＴ−を得るのに必要
な排ガスボイラ２の排ガス温Ｉｆ Ｔ ａを排ガスボイ
ラでの熱伝達率Ｋを用いて求める。このガス温［Ｔｏが
求マると、ブロックＢ５ではＴｏとするに必要なガスタ
ービン出力Ｌｏを第４図（ｂ）に示すガスタービン排ガ
ス温度特性曲線より求める。ここで求め皮負荷量Ｌｏを
ガスタービン初負荷量ＬＧＯとしてガスタービン制御装
置１１ヘガスタービン併入後設定する。
メタル温Ｉｆ Ｔ ｈｓとして通常、タービン第ｔＲ後
ケーシング内壁温度を使用するが、これはタービン第１
段後ロータメタルｓ蜜に等しいと考えてよい。一方、ロ
ータの熱応力は、このロータメタル温度と＠１段段後気
１１１ｊＴｔｓｔの差ΔＴに比例する。従って制限応力
直に応じて予め温度差ΔＴを定めておき、Ｔｌｍｙを、
Ｔｘａｔ＝Ｔ工＋ΔＴとして求めるなら、このＴＩａｔ
の第１没後蒸気温度のときには応力は制限ｆｒＬを逸脱
しないことを意味する。ブロックＢ３において、次にこ
の蒸気温度Ｔ！ｓ〒より蒸気タービン加減弁！２での絞
り効果ケ逆算１７、タービン入口の主蒸気温、饗Ｔ１を
第４図（ａ）の既知の特性全使用し計算する。この特性
は主蒸気圧力ＰＭ？パラメータとして予め定められてお
り、通気時の主蒸気圧力Ｐｗを決めてからＴ１を求める
。陶、予め定められｆｔ Ｐ ｗに従って、実際の蒸気
タービンの通気時には前記ＰＭに一致するよう圧力制御
される。タービン通気に最適な主蒸気温度Ｔ−が決まる
と、ブロックＢ４ではこのｆｉｌｆＴ−を得るのに必要
な排ガスボイラ２の排ガス温Ｉｆ Ｔ ａを排ガスボイ
ラでの熱伝達率Ｋを用いて求める。このガス温［Ｔｏが
求マると、ブロックＢ５ではＴｏとするに必要なガスタ
ービン出力Ｌｏを第４図（ｂ）に示すガスタービン排ガ
ス温度特性曲線より求める。ここで求め皮負荷量Ｌｏを
ガスタービン初負荷量ＬＧＯとしてガスタービン制御装
置１１ヘガスタービン併入後設定する。
コンバインドプラントにおいて、ガスタービンの排ガス
流量は、ガスタービン回転数に依存し、ガスタービン併
入後はほぼ一定量に保たれ排ガス量が多いため排ガスボ
イラでの熱伝達率Ｋが大きくなっており、ガス温［Ｔ
ｏから主蒸気温［Ｔｓになるまでの時定数は短く、上記
のような静的な特性曲線により求めたガスタービン負荷
でも十分に実用的である。
流量は、ガスタービン回転数に依存し、ガスタービン併
入後はほぼ一定量に保たれ排ガス量が多いため排ガスボ
イラでの熱伝達率Ｋが大きくなっており、ガス温［Ｔ
ｏから主蒸気温［Ｔｓになるまでの時定数は短く、上記
のような静的な特性曲線により求めたガスタービン負荷
でも十分に実用的である。
上記の計算処理は通常は計算機により処理さ扛、この最
適起動プログラムを専用のマイコンに組み込んでもよい
し、ガスタービン及び蒸気タービンを含む全体的な大形
自動化装蓋の一部としてもよい。
適起動プログラムを専用のマイコンに組み込んでもよい
し、ガスタービン及び蒸気タービンを含む全体的な大形
自動化装蓋の一部としてもよい。
本発明の第２の実施例は、＠ｌの実施例のような高級な
制御装置を使用せず簡単な従来の制御装置により、はぼ
同等の効果金量そうとするもので本実施例を第５図に示
す。
制御装置を使用せず簡単な従来の制御装置により、はぼ
同等の効果金量そうとするもので本実施例を第５図に示
す。
本方式ｉｊ第１の方法による初負荷量計算を机上で行い
、＠１段没後タル温＃ Ｔ Ｍに対する最適な初負荷ｔ
Ｌ ｏを関数としてあらかじめ作っておき、関数発生
器ｚ７により初負荷量Ｌａを求めたものである。関数発
生器２７出力の初負荷量Ｌｏと、手動負荷設定器３２の
設定値Ｌｍとの大きい方ｔＡ択器２８で選択し変化率制
御器２９１通して、ガスタービンの目標負荷とする。比
較器３０においてこの漣と実貢荷２１との比較をし制御
′回路３１全通し、ガスタービン燃料弁９を制御する。
、＠１段没後タル温＃ Ｔ Ｍに対する最適な初負荷ｔ
Ｌ ｏを関数としてあらかじめ作っておき、関数発生
器ｚ７により初負荷量Ｌａを求めたものである。関数発
生器２７出力の初負荷量Ｌｏと、手動負荷設定器３２の
設定値Ｌｍとの大きい方ｔＡ択器２８で選択し変化率制
御器２９１通して、ガスタービンの目標負荷とする。比
較器３０においてこの漣と実貢荷２１との比較をし制御
′回路３１全通し、ガスタービン燃料弁９を制御する。
本回路は初負荷量計算、スイッチ３４で切離され誤信号
を出さないようにする。本方式では初負荷量が固定され
元値で多少ラフになるが装置として傘純なものになり実
用向である。
を出さないようにする。本方式では初負荷量が固定され
元値で多少ラフになるが装置として傘純なものになり実
用向である。
第３の実施例として、熱応力を制限値以内としなから峡
短時間起動を可能とする制御方式の例を’＠６図に示す
。本方式は第３図の実施例における第１段後美気温度の
目標値計算に細工をほどこす。
短時間起動を可能とする制御方式の例を’＠６図に示す
。本方式は第３図の実施例における第１段後美気温度の
目標値計算に細工をほどこす。
これは最短時間起動のモードが選択され次場合には、第
３図のブロックＢ２で計算されたｗＩＪ１段後蒸没後度
Ｔ ＊ ｓ ｔの結果に熱応力上許容される温度差分α
を加算した目標＠１段没後気温［Ｔ １ｍ ｔとするこ
とにより、ガスタービン初負荷量を熱応力的に許容でき
るだけ大きくしガスタービン負荷−ヒ昇時間を短縮し起
動時間の最短化をはかるものである。
３図のブロックＢ２で計算されたｗＩＪ１段後蒸没後度
Ｔ ＊ ｓ ｔの結果に熱応力上許容される温度差分α
を加算した目標＠１段没後気温［Ｔ １ｍ ｔとするこ
とにより、ガスタービン初負荷量を熱応力的に許容でき
るだけ大きくしガスタービン負荷−ヒ昇時間を短縮し起
動時間の最短化をはかるものである。
温度加算分αは内ｍ温度の関係になっており、別に実、
権する熱応力計算により算出され友咳である。本実施例
は、起動時間の最短化をはかれる特ａｔ有する。尚、ブ
ロックＢ Ｉ ＯＩＩ′ｉ最短起動か否かの選択、ＢＩ
Ｉ＃ｉ第１段蒸気温度の修正の機能を表わしている。
権する熱応力計算により算出され友咳である。本実施例
は、起動時間の最短化をはかれる特ａｔ有する。尚、ブ
ロックＢ Ｉ ＯＩＩ′ｉ最短起動か否かの選択、ＢＩ
Ｉ＃ｉ第１段蒸気温度の修正の機能を表わしている。
以上説明した本発明は、要するにガスタービン負荷運転
を行なう以前に蒸気タービンの熱状聾を考慮してガスタ
ービン初負荷量を決定し几ものであり、結果的には蒸気
タービンが冷却しているほど、ガスタービンの初負荷量
を小さくすることによりコンバインドプラントシステム
全体としての最短時間起動と、蒸気タービンの応力逸脱
防止を図ることができる。
を行なう以前に蒸気タービンの熱状聾を考慮してガスタ
ービン初負荷量を決定し几ものであり、結果的には蒸気
タービンが冷却しているほど、ガスタービンの初負荷量
を小さくすることによりコンバインドプラントシステム
全体としての最短時間起動と、蒸気タービンの応力逸脱
防止を図ることができる。
尚、本発明Ｆｉ第１図に示した多軸型コンバインドプラ
ントの他に、ガスタービン１と蒸気タービン３と発電機
とを同軸上に配置し友−軸型のプラントであって４同様
に採用可能である。
ントの他に、ガスタービン１と蒸気タービン３と発電機
とを同軸上に配置し友−軸型のプラントであって４同様
に採用可能である。
＠１図はコンバインドプラント及び制御装置の全体構成
図、第２図はコンバインドプラントの起動曲線、第３図
は最適主蒸気温度を求める本発明の装置内における処理
７０−線図、第４図は本発明の計算に使用される特性曲
線、第５図は簡易的な実施例、第６図は起動時間最短に
する処理フロー線図を示す。 ！・・・ガスタービン、２・・・排ガスボイラ、３・・
・蒸気タービン、５・・・復水器、ｌＯ・・・ガスター
ビン制御装置、１１・・・最適起動装置、１２・・・タ
ービンメタル温度計、２１・・・ガスタービン負荷、２
２・・・主蒸気圧力、２３・・・主蒸気温度、２７・・
・初負荷量計算関数発生器。 １：１１１ 第１図 Ｙ２図 穿５図
図、第２図はコンバインドプラントの起動曲線、第３図
は最適主蒸気温度を求める本発明の装置内における処理
７０−線図、第４図は本発明の計算に使用される特性曲
線、第５図は簡易的な実施例、第６図は起動時間最短に
する処理フロー線図を示す。 ！・・・ガスタービン、２・・・排ガスボイラ、３・・
・蒸気タービン、５・・・復水器、ｌＯ・・・ガスター
ビン制御装置、１１・・・最適起動装置、１２・・・タ
ービンメタル温度計、２１・・・ガスタービン負荷、２
２・・・主蒸気圧力、２３・・・主蒸気温度、２７・・
・初負荷量計算関数発生器。 １：１１１ 第１図 Ｙ２図 穿５図
Claims (1)
- ！、ガスタービンと、その排ガスを用いて蒸気を発生す
るボイラと、ボイラからの蒸気で駆動される蒸気タービ
ンとから構成され、ガスタービンを点火しその負荷を初
負荷量に保持したのち蒸気タービンに通気するコンバイ
ンドプラントにおいて、ガスタービンの初負荷量を初負
荷量制御する以前の蒸気タービンの熱状態に応じて定め
る第１の装置と、該装置の出力に応じてガスタービンの
初負荷量を制御する第２の装置を備えることを特徴とす
るコンバインドプラントの起動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836482A JPS58197408A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | コンバインド・プラントの起動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7836482A JPS58197408A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | コンバインド・プラントの起動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58197408A true JPS58197408A (ja) | 1983-11-17 |
Family
ID=13659941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7836482A Pending JPS58197408A (ja) | 1982-05-12 | 1982-05-12 | コンバインド・プラントの起動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58197408A (ja) |
Cited By (9)
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|---|---|---|---|---|
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-
1982
- 1982-05-12 JP JP7836482A patent/JPS58197408A/ja active Pending
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