JPS60207802A - 蒸気圧力制御装置 - Google Patents

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】 タービンとを組合せたコンバインドサイクルブラントに
おける新規な蒸気圧力制御装置に関する。

従来、この種のコンバインドサイクルプラント自体がほ
とんどなく、シたがって、ガスタービンの排気によって
動作する蒸気発生器の出口圧力、すなわち蒸気タービン
の入口圧力に関する制御を行なう装置はない。本発明は
このような蒸気圧力の制御装置を提供することを目的と
する。

本発明によれば、蒸気発生器の蒸気圧力目標値が変化し
た時、蒸気圧力をその新しい目標値に向って成るレート
で変化させるレート信号で蒸気圧力をトラッキングさせ
るようにして、常に実際の蒸気圧力を出発点として目標
値に向い変化するような圧力設定値を得ることのできる
制御装置が提供される。

以下添付図面に例示した本発明の好適な実施例について
詳述する。

第１図は本発明による装置が対象とするフンノくインド
サイクルプラントの系統図、第２図は本発明による一装
置の制御系統図である。なお、これら図面には本発明に
直接関係のない機器、弁系統などは図示を省略しである
。

第１図には、１台の蒸気タービンと、複数台のガスター
ビンおよびその排気により蒸気を発生する蒸気発生器と
を組合せたコンバインドサイクルプラントの例を示して
あり、特にガスタービンが３台の場合を示している。第
１図において、参照符号ｌＡ１１Ｂ、ＩＣはガスタービ
ン、２Ａ、２Ｂ。

２Ｃはガスタービン排気、３Ａ、３Ｂ、３Ｃは蒸気発生
器、４Ａ、４Ｂ、４Ｃはタービンバイパス弁、５Ａ、５
Ｉ３，５Ｃは逆止弁、６はガバナ弁、７は蒸気タービン
、８は復水器、９Ａ、９Ｂ、９Ｃは給水ポンプ、ＩＯＡ
　、ＩＯＢ　、　ＩＯＣは給水制御弁、１１Ａ１１１Ｂ
、ＩＩＣ，および１２は止弁をそれぞれ示している。

ガスターヒフ１人ないしＩＣは各自で発電機（図示しな
い）を駆動し、ガスタービン排気２八〜２Ｃを各蒸気発
生器３八〜３Ｃに送り込む。蒸気発生器３Ａ〜３Ｃでは
ガスタービン排気２八〜２Ｃにより給水を加熱して発生
蒸気を蒸気タービン７に送り、蒸気タービン７を駆動す
る。蒸気発生器３八〜３Ｃの出口圧力が予め定められた
最低圧力（成る例では３０　ｋｇｆ　、”ｉｏ　）に達
するまでは、止弁１１Ａ〜ＩＩＣを閉じ、発生蒸気はタ
ービンバイパス弁４八〜４Ｃから復水器８へ捨てられ、
ガスタービン排気２八〜２Ｃからの入熱が増加し、圧力
と温度とが規定値に達したら、蒸気タービン７ｖＣ送気
を開始する。

蒸気タービン７への蒸気量が小さい内は、蒸気タービン
７のガバナ弁６が入口圧力を予め定められた圧力（例え
ば３０　ｋｙｆ　／ｃｒｌＯ）に圧力制御を行う。蒸気
発生量が増加してガバナ弁６が全開に達した後は、ガバ
ナ弁６を全開のまま蒸気流入量に見合った圧力に入口蒸
気圧力は定まる。蒸気タービン出力は蒸気量により定ま
るので、直接には制御されない。蒸気発生器３Ａ〜３Ｃ
を、最低圧力を定めてそれ以上に制御するのは、圧力が
余り低いと伝熱管の熱伝達率が低下して損失が増すなど
の理由による。成る運転状態、例えば１台のガスターヒ
フ１人と蒸気タービン７とが組合されて運転されている
時、更にガスタービンＩＢを１台追加してプラント総出
力を増す場合の蒸気発生器圧力制御は次の様にする。即
ち、蒸気タービ／７Ｑ〕入ロ圧力は蒸気量により定まる
成る圧力圧なっているが、蒸気圧力制御装置により、入
口圧力が成るレート（本例では圧力上昇時１．　ｓ　ｋ
ｇ　ｆ　／ｄ／分）で、ガスタービン２台の運転で予想
される入口圧力まで上昇される。これはガバナ弁６を徐
々に閉める事により行われる。この場合、蒸気タービン
７への蒸気量は入口圧力と流入抵抗との積はほぼ一定に
保たれるので、はぼ一定に保持され、従って出力もほぼ
一定のままである。この様にして新しい圧力に上昇した
後、第２のガスタービンＩＢに組合された蒸気発生器３
Ｂの止弁１１Ｂを開いて、第２の蒸気発生器３Ｂの蒸気
を蒸気タービン７に送り出す。

この状態で第２ガスタービンＩＢの出力を増加させると
、第２蒸気発生器３Ｂの蒸気量が増加し、ガバナ弁６は
再び開き始め、第２の設定圧力を保持する様に入口圧力
制御を行い、更に蒸気量が増加してガバナ弁６が全開に
なった後は、蒸気タービン７はガバナ弁全開のまま、２
台のガスタービン、ＩＡ、ＩＢと組合わされて変圧運転
を行い、出力は蒸気流入量に応じて定められる。

この様に蒸気タービン入口圧力即ち蒸気発生器出口圧力
を成るレート（本例では毎分１．ｓｋｇｒ／ｉ）で増加
させるのは、主として蒸気発生器の熱応力に対する考慮
からである。

この様な人口圧力制御は第２図の蒸気圧力制御装置によ
って実現される。第２図において、参照符号１３は圧力
目標設定器、１４は蒸気圧力計測値、１５は蒸気圧力設
定値、コロは変化率制限器、１７はモニタ、１８および
】９は信号発生器、２０はセレクタ、２１は低信号セレ
クタ、２２は微分器、２３はモニタ、２４は信号発生器
、２５は圧力制御モード、２６は発信器、２７はタイマ
をそれぞれ示している。

圧力目標設定器１３はガスタービン１Ａ〜】Ｃの組合せ
状況に応じて目標圧力を定める。この目標圧力信号への
圧力上昇時の変化状況を第３図に、圧力下降時の変化状
況を第４図にそれぞれ示す。

その目標圧力信号Ａはモニタ１７および微分器２２にも
入る。モニタ１７は目標圧力信号を実際の蒸気圧力を開
側した蒸気圧力計測値１４と比較し、圧力上昇命令の時
はセレクタ２０は信号発生器１８の信号を選択し、その
逆の命令の時は信号発生器】９の信号を選択して、変化
率制限器１６に送り出す。

低信号セレクタ２工は目標圧力信号Ａと蒸気圧力計測値
１４とを受けて低い側の信号を選択し、変化率制限器１
６に送る。

信号発生器２４は蒸気タービン７が定格速度まで昇速中
の如く、別の制御が心安であるような別なモードとの区
別をするためのものである。微分器２２は目標圧力信号
の変化を検出し、モニタ２３は信号発生器２４０基準出
力と比較して圧力目標設定器］３の信号が上昇方向に変
化したどとを検出する。この上昇方向の変化を検出した
時、モニタ２３の出力は切となる。モニタ２３の出力は
発信器２６に（圧力制御モード２５の時に信号りとして
メイヒ率制限器に発信される。なお、タイマ２７は回路
構成機器の特性上設けたもので１本例では１秒に設定し
である。

変化率制限器１６において、目標入力値を表わすＡ信号
、変化率制限値を表わすＢ信号１．トラッキング値を表
わすＣ信号を受ける。Ｄ信号が入力された時、変化率制
限器１６は、圧力目標に向う（Ａ信号）値であって変化
率制限により制限を受けた（Ｂ信号）値を出力する。Ｄ
信号が入力されない時、変化率制限器１６は、Ｃ信号即
ちトラッキング値を出力する。

第３図は、圧力目標設定器１３の出力信号へが３０　か
らその時の実圧より高い４０Ｋに変化した時の例を示し
ている。出力信号Ｅは信号Ｂの変化率制限値に従って増
加する。この時に変化率制限器１６はＥ信号をＣ信号で
トラッキングさせるので、最初Ｃ信号値までステップ変
化し、然る後、Ｂ（ｉ号の変化率で変化し、Ｐ点で目標
値に到達する。

第４図は、圧力目標設定器１３の出力信号Ａが３０Ｋか
らその時の実圧より低い値に変化した時の例を示す。こ
の時、変化率制限器１６はＥ信号をＣ信号にトラッキン
グさせ、Ｃ信号はＡ信号と等しい。このため、Ｅ信号は
Ｃ信号、即ち大信号までステップ変化したままとなる。

実際、このような場合、ガスタービン負荷を減らして蒸
気発生器の蒸気量が減少されるので、圧力目標設定値が
Ｔ点に示す実圧と等しくなった時点でガバナ弁が閉まり
出し、圧力制御が行なわれるようになる。

圧力目標設定器１３の出力信号が減少した場合は、通常
、ガバナ弁が圧力制御を実際に行なっており、実圧と圧
力目標値とはほぼ一致している。

したがって、変化率制限器１６の出力をステップ的に変
化させる必要はなく、Ｂ信号の変化率でＡ信号に向けて
Ｅ信号を変化させればよい。

信号Ａは、通常最低値に設定されている。蒸気圧力はこ
の値より高い値であって、蒸気発生器と蒸気タービンと
のバランスで決まる成る圧力値（例えば第３図のＣ値）
である。この時、圧力設定値を最初の設定値から、予め
定めたレートで上昇させた場合には、圧力設定値に従っ
て実際に圧力を制御し始めるのは、８点に達してからで
あり、目標圧力に達するのはＱ点である。圧力を徐々に
成るレーＨＣ従って変化させるのは蒸気発生器の熱応力
等の対策のためであり、従ってＲ８間は実際の圧力変化
はない。負荷上昇のための一連の操作の内のＲ８間の時
間は、本来は熱応力等を低減するためのものであるが、
実際には、その目的に役立っていた（、無駄な時間であ
る。

本発明によれば、蒸気発生器の圧力の計測値でトラッキ
ングさせているので、出力信号Ｅは第３図の太実線のよ
うμ経過を辿るので、この゛無駄時間を無（す事ができ
るといった効果を得ることができる。

実際のフンバインドプラントでは、効率的にガスタービ
ン排気の熱回収を行うために、蒸気発生器は２段または
それ以上に分割して設けられ、各々圧力の異った蒸気を
発生させる事がある。第１図では説明の便宜上、単一圧
力の蒸気発生器の場合を示したが、複圧の場合にも本発
明装置を全く同様にして適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンバインドサイクルプラントの系統図、第２
図は本発明による蒸気圧力制御装置の系統図、第３図お
よび第４図は本発明装置の制御動作を説明するために蒸
気圧力の変化を制御信号の変化と共に示した図である。 ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・ガスタービン、２Ａ、２Ｂ。 ２Ｃ・・ガスタービン排気、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ＠−蒸気
発生器、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ・・タービンバイパス弁、５
Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・逆止弁、６・・ガバナ弁、７・・蒸
気タービン、８・・復水器、９Ａ。 ９Ｂ、９Ｃφ拳給水ボング、ＩＯＡ、　ＩＯＢ　、　１
００番・給水制御弁、ＩＩＡ、　ＩＩＢ　、　ＩＩＣ，
４２・・止弁、１３・・圧力目標設定器、１４・・蒸気
圧力計測値、１５・・蒸気圧力設定値、１６・・変化率
制限器、１７・・モニタ、１８・・信号発生器、１９・
拳信号発生器、２０・・セレクタ、２１・・低信号セレ
クタ、２２・・微分器、２３拳・モニタ、２４・・信号
発生器、２５・・主力制御モード、２６・・発信器、２
７・・タイマ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸気圧力の目標値を出力する装置と、蒸気圧力の変化率
   制限値を出力する装置と、前記目標値と実際の蒸気圧力
   との低値をトラッキング値として出力する装置と、目標
   値の変化を検出して検出信号を出力する装置と、前記目
   標値、変化率制限値、トラッキング値および検出信号と
   を受けて蒸気圧力設定値を出力する変化率制限器とを具
   備し、該変化率制限器は前記検出信号の入力時に前記ト
   ラッキング値を前記変化率制限値で前記目標値に向けて
   トラッキングした信号を、前記検出信号の非入力時には
   前記トラッキング値を、前記蒸気圧力設定値として出力
   させるようにしたことを特徴とする蒸気圧力制御装置。