JPS6043106A - 複合サイクルプラントシステムの負荷制御装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は複合サイクルプラントシステムの負荷制御装置
、特にガスタービンと蒸気タービンとを組み合わせたー
軸型複合サイクル発電プラントが複数軸設置された複合
サイクルジラントシステムにおいて、システムが′電力
系統から見て１ユニツトとして機能するように設計され
ている統括１負荷制御システムに用いる複合サイクルプ
ラントシステムの負荷制御装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

従来用いられている一軸型複合サイクルプラントの負荷
制御装置の一例を第１図のブロック図を用いて説明する
。速度設定器１から出力される速度設定信号と、回転数
検出器６によって検出されるガスタービン９、蒸気ター
ビン１３、コンプレッサ８、および発電機ＩＯの回転数
（これらは互いに連結されているため同一の回転数を有
する。）とを減算器２に入力し、その減算によって得ら
れる偏差信号に演算増幅器３（調定率ゲイン）により比
例演算を施し、更にサーボ増幅器４を通して燃料調整弁
５の開度を制御する。これによりガスタービン９の燃焼
器７に入る燃料流量が制御され、結果的にガスタービン
９の出力が制御されることになる。一方蒸気タービン１
３に関しては、ガスタービン９の排ガスのエンタルピー
により排熱回収ボイラ１１からの蒸気のエンタルピーが
決定されるため、蒸気加減弁１２を全開または一定の開
開にしておくと復水器１４の真空度との関係で蒸気ター
ビン１３の出力は一義的に決定される。発電機１０はガ
スタービン９および蒸気タービン１３に直接連結されて
いるため、電力系統に送られる発電機の出力′は両ター
ビンの出方の和に発電機の効率を乗じたものになる。負
荷検出器１５によって検出される実負荷と、負荷設定器
１６から出方される負荷設定信号とを減算器１７に入力
し、その減算結果による偏差に応じて速度設定器１の設
定値を変化させるようにすれば、最終的には偏差が０１
即ち負荷（発電機出力）が負荷設定値に等しくなるよう
に制御できる。

次に一軸型複合サイクル発電プラントが複数軸設置され
た複合サイクルプラントシステムにおいて、システムが
電力系統から見て１ユニツトとして機能するように設計
されている統括負荷制御システムの従来知られている一
例について第２図のブロック図を用いて説明する。中央
給電指令所１８により与えられる複合サイクルプラント
システムの負荷目標値ａまたは負荷設定参加により与え
られる所内モードの負荷目標値すのどちちか一方が切替
器１９で選択され、負荷目標値Ｃとして出力される。こ
こで中央給電指令所１８、切替器１９、および負荷設定
参加は負荷設定製素人を構成する。続いて負荷目標値信
号Ｃは負荷変化率制限器ｚ２に入力され、負荷変化率設
定器２１で設定される変化率制限値ｄ以内の変化率とな
るよグに制限を受け、負荷指令基準値ｅとなる。ここで
負荷変化率設定器２１および負荷変化率制限器ｎは負荷
変化率制限要素Ｂである。更にこの負荷指令基準値ｅは
統括制御中の軸の最小負荷と手動軸（統括制御を受けて
いない軸）の実負荷との和を設定値とする負荷下限制限
器るおよび統括制御中の軸の最大負荷と手動軸の実負荷
との和Ｗを設定値とする負荷上限制限器Ｕからなる負荷
指令基準値制限要素Ｃを経て、発′−所としての負荷指
令値ｆとなる。第１軸から第ｎ軸までの各軸負荷指令値
（２）で検出される各複合サイクルジラントの出力を加
算器５によつ−で加えることによって得られる複合サイ
クルプラントシステムの全実負荷ｇと、負荷指令値ｆと
が減算器２６に入力されて偏差りが算出される。この偏
差りは比例積分演算器ｎに入力され、各軸への負荷目標
値１が出力される。ここで加算器５、減算器が、および
比例積分演算器ｎはフィードバック演算要素りである。

各軸に与えられた各軸負荷目標値ｌは、各軸負荷変化率
制限器四にて設定される各軸最大負荷変化率ｊ以内の変
化率となるよう各軸負荷変化率制限器２９によって制限
全受け、各軸負荷指令値にとなる。ここで各軸負荷変化
率設定器あおよび各軸負荷変化率制限器２９は各軸負荷
変化率制限要素Ｅを構成する。

更にとの各軸負荷指令値にと、各軸実負荷検出要素Ｆで
ある各軸負荷指令値（２）の出力との偏差ｅが減算器３
１によってめられる。この偏差ｌは、起動停止時、手動
運転時、軸の緊急時等の場合に負荷制御を統括制御装置
から切離すための切替器３２を経て、速度設定器１の設
定値を増減する。ここで減算器３１．切替器３２、およ
び速度設定器１は各軸速度指令要素Ｇを構成する。速度
設定器１以後の複合サイクルプラントの出力制御につい
ては第１図で説明したとおシである。なお第２図の破線
で囲まれた部分は、各軸負荷制御系Ｙの回路を示す。

このような構成の統括負荷制御装置では、当然プラント
システム全体としての負荷変化率は各構成軸の最大負荷
変化率ｊを考慮して決めねばならない。従って負荷変化
率設定器２１で設定される負荷変化率制限値ｄは最大負
荷変化率ｊを参照してめられる。そこで負荷変化率設定
器２１および負荷変化率制限器２２について、従来用い
られている回路構成の一例を第３図に詳細に示す。各軸
最犬負荷変化率ｊは、不要な場合はＯレベルに落とすこ
とができる切替器３８を経て加算器３９に入力される。

加算器３９では全軸分の合計がめられ、更にゲイン設定
器４０でシステムを構成する軸の数ｎによる除算が行な
われ負荷変化率制限値ｄがめられる。負荷変化率制限器
２２は、出力信号ｅが入力信号Ｃに追従するように減算
器３３および積分器讃によって構成され、更に出力信号
の変化率が設定値ｄを越えないように負荷変化率上限制
限器あおよび下限制限器３６によって制限される。通常
、負荷変化率の下限の設定は上限の設定の符号を符号反
転器３７によって反転したものが用いられ、入力”信号
が上昇した場合と下降した場合とで、出方信号ｅの変化
率の最大値の絶°対値は同じになる。このような構成に
よれば、軸の起動、停止、ラン・々ツク等をともなわな
い通常運転時の負荷変化に際しては、構成軸の変化率制
限を越えない範囲において、プラントシステム全体の負
荷変化率を制限することができる。

〔背景技術の問題点〕

一般に一軸型複合サイクルプラントにおいては、ガスタ
ービンおよび蒸気タービンが直結されているため、蒸気
タービンの寿命を長くする目的で、起動、停止操作時に
は負荷変化率を一律に定めて運用することが多い。この
場合、統括負荷制御装置の制御出力は受けつけられない
。このため第３図に示した負荷変化率制限要素の負荷指
令制御回路では、各軸の起動、停止、ラン・々ツク等の
急激な負荷変化の対応に問題が生じる。以下これらの問
題について具体例を掲げて説明する。

各軸ごとの最大出力１２０Ｍｗ１最犬負荷変化津５％／
ｍｉｎ、停止操作時の負荷変化率５％／ｍｉｎ。

起動時に出力が０〜２５Ｍｗになるまでの間の負荷変化
率２．５チ／　ｍ　ｉ　ｎという特性をもった複合サイ
クルプラントを５軸有することによって構成される複合
サイクルプラントシステムの動作を考える。

なお、負荷変化率は５軸が標準出力で運転中の５００Ｍ
Ｗを１００％として基準にとるものとする。また、第３
図に示す切替器３８は、統括制御中の軸についての最大
負荷変化率ｊのみを加算器３９に送るように設定されて
いるとする。例えば５軸にて総出力５００ＭＷで運転し
てい、る状態から時刻１＝０で負荷ｉ標が総出力１００
　ＭＷとステップ状に変化し、同時に５軸のうち４軸に
対して停止指令が出された場合のプラントシステム全体
の応答を第４図に示す。１＝０で負荷目標値Ｃがステッ
プ状に減少し、４軸が停止操作に入るため、統括制御中
の軸は残りの１軸のみとなる。従ってプラントシステム
全体の負荷変化率制限値ｄは５％／ｍｉｎ÷５　””　
１　％　／　ｍｉｎとなり、負荷指令基準値ｅは図の２
点鎖線で示すようにｌ　％　／　ｍｉｎで減少する直線
となる。−力負荷上限制限器乙の設定値Ｗは、停止操作
に入った４軸分の実負荷と、残りの１軸の最大負荷との
和になり図の破線のように変化する。

結局負荷指令値ｆおよび全実負荷ｇは図の実線で示すよ
うに負荷指令基準値ｅにＷによる上限制限を施した（の
になる。（ｔ−０の近傍でｇがｅに沿わないのは、１軸
の最大負荷変化率が５係／ｍｉｎと制限されているため
である。）第４図から明らかなように、運転を継続して
いる第１軸の負加 荷は一度上昇しく０＜ｔ＜Ｈ）最後に再び下降する（ｔ
；８０）という不必要な負荷変化を示す。また、負荷指
令基準値ｅが負荷上限設定値Ｗ以下になるまでの長時間
（〜８０分）にわたって、総負荷出力が負荷目標値より
も第１軸の最大負荷分だけ大きな値を維持するという好
ましくない応答を示す。

また同じ構成の複合サイクルプラントシステムで、１軸
のみが１００　ＭＷで運転している状態から１＝０で負
荷目標が５００　ＭＷにステップ状に変化し、同時に残
りの４軸が起動されて負荷をとｑ始めた場合のプラント
システム全体の応答を第５図に示す。亀＝０で負荷目標
値Ｃがステップ状に増加するが、起動された４軸はそれ
ぞれの出力が５鼎になるまで負荷変化率２．５％／ｍｉ
ｎという一定率で負荷が増加するため、ｔ＝ｌＯになる
壕では統括制御の制御下には入らない。従って０〈ｔ〈
ｌＯではシラ゛ントシステム全体の負荷変化率の制限値
ｄは５％／ｍｉｎ÷５＝１％／ｍｉｎとなり（第３図の
負荷変化率設定器２１による演算）、負荷指令基準値ｅ
は図の２点鎖線で示すように１係／　ｍｊｎで増加する
直線となる。ｔ〉１０で初めて全軸が統括制御されｄ＝
２５％／ｍｉｎ÷５＝５％／　ｍｉｎとなり負荷指令基
準値ｅは同様に２点鎖線で示すように５％／ｍｉｎで増
加する直線となる。−力負荷上限制限器乙の設定値Ｗは
、０くｔく１０では起動状態に入った４軸分の実負荷と
、残りの１軸の最大負荷との和、ｔ〉１０では５軸全部
の最大負荷の和となり図の破線のように変化する。結局
、負荷指令基準値ｅは常に負荷上限Ｗを下まわるため、
負荷指令値ｆおよび全実負荷ｇは図の実線で示すように
負荷指令基準値ｅと一致する。第５図から明らか々よう
に、運転を継続している１軸の負荷は一度下降し、ｔ〉
１０で再び上昇するという不必要な負荷変化を示す。こ
れは場合によってはその軸の寿命を短くする原因ともな
る。

以上の２例は、第３図に示す切換器３８が、統括制御中
の軸についての最大負荷変化率ｊのみを加算器３９に送
るように設定されている場合の応答について述べたが、
次に切替器あが常にすべての軸についての最大負荷変化
率ｊを加算器３９に送るように設定されている場合の応
答について述べる。

このような構成で第４図に示したものと同様の条件での
応答を示したものが第６図である。ｔ−０で負荷目標値
Ｃがステップ状に減少し、４軸が停止操作に入る。しか
しプラントシステム全体の負荷変化率の制限値ｄは５軸
分の最大負荷変化率ｊからめられるため２５％／ｍｉｎ
÷５＝５チ／ｍ　ｉ　ｎとなり、負荷指令基準値ｅは図
の２点鎖線で示すように５％／ｍｉｎで減少する直線と
なる。−力負荷上限制限Ｗは図の破線のように常に負荷
指令基準値ｅを上まわる。結局負荷指令値ｆおよび全実
負荷ｇは図の実線で示すように負荷指令基準値ｅに沿っ
て減少してゆくため、運転継続軸である第１軸の負荷も
５　％　／　ｍｉｎで減少し、負荷指令値ｆが負荷目標
値Ｃを下まわった時点で初めて増加に転することとなり
、停止中の４軸分の負荷変化を第１軸のみで補償しきれ
ず、プラントシステム全体としての負荷指令値ｆは負荷
目標値Ｃを大きくアンダーシュートしてしまう。

同様の構成で第５図に示したものと同様の条件での応答
を示したものが第７図である。ｔ＝０で負荷目標ｉｉ、
　ｃがステップ状に増加する。プラントシステム全体の
負荷変化率の制限値ｄは２５係／ｍｉｎ÷５−５係／　
ｒｎ　Ｉ　ｎとなり、負荷指令基準値ｅは図の二点鎖線
で示すように５％／ｍｉｎで増加する直線となる。−力
負荷上限制限Ｗは図の破線のように変化するため、結局
負荷指令値ｆはその制限を受けて図の一点鎖線で示すよ
うな変化をとる。

しかしながら５軸全体の実負荷の変化ｇは図の実線で示
すように負荷指令値ｆに追従できず、大きな偏差を生じ
る結果となる。

以上述べたように、従来技術による複曾サイクルプラン
トの負荷制御装置では、軸畝の増減をともなう負荷変化
時の応答性が悪く、中央給・醒指令所からの貸荷目標設
定に対してスムーズな応答ができないだけではなく、場
合によっては制御偏差を生ずるという問題点がある。

〔発明の目的〕

そこで本発明は、−軸型複合サイクルプラントが複数軸
設置された複合サイクルプラントシステムにおいて、運
転軸数の変化をともなう負荷変動があった場合にもプラ
ントシステム全体として良好な負荷応答性を持つ統括負
荷制御を行ない得る複合サイクルプラントシステムの負
荷制御−装置を提供することを目的とする。

〔発明、の概要〕

本発明の特徴は、負荷目標値Ｃを出力する負荷設定要素
Ａ１負荷目標値Ｃを入力とし負荷指令基準値ｅを出力す
る負荷変化率制限要素Ｂ、負荷指令基準値ｅを入力とし
負荷指令値ｆを出力する負荷指令基準値制限要素Ｃ１お
よび負荷指令値壱を入力とし各軸負荷制御系ｉを出力す
るフィーＰノ々ツク演算要素りを有する統括負荷制御基
又と、各軸負荷目標値ｌを入力とし各軸負荷指令ｌ１ｉ
ｌｋを出力する各軸負荷変化率制限要素Ｅ１各軸負荷指
令呟ｋを入力とし各軸速度指令値Ｏを出力する各軸速度
指令要素Ｇ１および各軸実負荷ｑを出力する各軸実負荷
検出妥素Ｆを有する軸数分の各軸負荷制御系Ｙとをそな
え、 各軸実負荷ｑを各軸速度指令要素Ｇおよびフィード・マ
ツク演算要素りにフィードツマツクする複数の一軸型複
合すイクルプラントヲもった複合サイクルプラントシス
テムの従来用いられている負荷制御１４＋装匝において
、 軸数分の各軸実負荷ｑを入力とし、停止操作中の全軸の
向背変化分の合計を運転継続中の全軸で補償しきれない
場合は停止操作中の全軸の実負荷の合計を、またそれ以
外の場合はＯを、それぞれ負荷目標補償値ｍとして出力
する負荷目標補償加算要素Ｈと、 負荷設定製素人および負荷変化率制限要素Ｂ′の間に設
けられ、負荷目標値Ｃを入力とし、このＣと負荷目標補
償値ｍとの和を補正負荷目標値Ｖとして出力し、このＶ
をＣにかえて負荷変化率制限要素Ｂ′の入力とするよう
にした負荷目標補償加算要素Ｉと、゛ 各軸停止時負荷変化率設定値ｔを出力する軸数分の各軸
停止時負荷変化率設定要素Ｏと、各軸起動時負荷変化率
設定値Ｘを出力する軸数分の各軸起動時負荷変化率設定
襞素Ｎと、ｔＸ　ｘ、および各軸負荷変化率制限要素Ｅ
で設定された各軸設大負荷変化率ｊを入力とし、その軸
が停止操作中か、起動中か、あるいは運転継続中かによ
ってそれぞれｔＸ　ｘｓｊ−ｆたは０を各軸負荷変化率
上限値ｙとして出力する軸数分の各軸負荷変化率上限用
切替要素Ｊと、 ｔＸ　Ｘ、および−ｊとして定義されるＵを入力とし、
その軸が停止操作中か、起動中か、あるいは運転継続中
かによってそれぞれｔ、ＸＸ　ｕまたはＯを各軸負荷変
化率下限値２として出力する軸数分の各軸負荷変化率下
限用切替要素にと、全軸分のｙを入力とし、この合計を
規格化して負荷変化率上限値ｎとして出力する負荷変化
率上限設定要素りと、 全軸分の２を入力とし、この合計を規格化して負荷変化
率下限値ｐとして出力する負荷変化率下限設定要素Ｍと
をそなえ、 このｎおよびｐを負荷変化率制限要素Ｂ′に入力するよ
うにした複合サイクルプラントシステムの負荷制御装置
を提供することによって、運転軸数の変化をともなう負
荷変動があった場合に、従来装置では問題となった各軸
の不必要な負荷変化、オフセット、アンダーシュート、
制御偏差を解消できるようにした点にある。

なお、上記各要素ならびに信号についての符号は後述す
る第８図において用いられているものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を第８図に示す一実施例に基づいて詳述す
る。ｋお第８図では第２図と同一の要素については同一
の符号を付し、その説明は省略する。また第８図で破線
で囲んだ部分は、各軸負荷制御系Ｙの回路を示し、軸の
数だけ同一回路が存在するが、本図では１軸分のみを示
す。

まず４８図で、追加された新たな要素のイＸ成およびそ
の動作について説明する。各軸芙負荷検出要素Ｆの検出
器間で検出された発電４幾の重負荷ｑは切替器４１に入
力される。この切替器４】は、その軸が停止操作中ある
いはランパック等で統括負荷制御を受けていない場合の
み入力に対応した信号ｒを出力し、それ以外の場合は０
を出力する。この切替器４１の出力ｒは加算器４２に入
力され、ここで全軸分が加算され信号Ｓとなる。従って
信号Ｓは、プラントシステム中で統括負荷制御を受けず
に一定割合で負荷降下を行なっている軸の実負荷の合計
となる。信号Ｓは切替器４３に入力されるが、切替器４
３は停止操作中の全軸の負荷変化分の合計を運転中の軸
で補償しきれない場合にのみ信号Ｓを出力し、その他の
場合はＯを出力するという動作を行なう。即ち、いくつ
かの軸が同時にしかも同一の負荷変化率で停止操作に入
ったような場合は、その変化率と停止操作操作中の軸数
との積を、運転中の軸の最大負荷変化率と運転中の軸数
との積、と比較し、前者が後者を上まわる場合のみ信号
８を出力し、その他の場合はＯを出力することになる。

このような切替器４３の出力は負荷目標補償値ｍとなる
。なお、切替器４１、加算器４２、および切替器４３は
負荷目標補償設定要素Ｈを構成する。

次に第８図で、新しく改良された要素は負荷変化率制限
要素Ｂ′である。この要素は従来は、第２図および第３
図で２１．２２として示したように、各軸ごとの負荷変
化率設定器路の出力である最大負荷変化率ｊを加算器３
９で加算し、これをゲイン設定器４０に通して軸故によ
る除算を施して負荷変化率制限値ｄをめる構成をとって
いた。しかしながら、ある軸が停止操作、ランノ々ツク
等で統括負荷制御を受けずに一定の割合で負荷降下を行
な一つている場合には、その軸はプラントシステム全体
に対しての負荷増要求に対し全く貢献できず逆に負の一
定値で負荷降下を続けることになる。そこで本発明に係
る負荷制御装置では、以下に述べる新しい要素を付加す
ることによってこれらの問題を解消した。即ち、停止操
作、ランパック等の場合の負荷変化率（負の一定値）を
設定する各軸停止時負荷変化率設定要素０を構成する設
定器４６を設け、この出力信号である各軸停止時負荷変
化率設定値ｔを切替器４７に入力する。また、ある軸が
起動中で統括負荷制御を受けずに一定の割合で負荷上昇
を行なっている場合の負徨変比率（正の一定値）′ｆ：
設定する各軸起動時負荷変化率設定要素Ｎを構成する設
定器５５を設け、との出力信号である各軸起動時負荷変
化率設定値Ｘを同じく切替器４７に入力する。更に通常
の負荷変化率設定器路の出力である最大負荷変化率ｊを
同じく切替器４７に入力する。ここで切替器４７は、そ
の軸が停止操作中か、起動中か、あるいは統括負荷制御
下で運転中かによってそれぞれ信号ｔ、ｘ、あるいはｊ
を選択して出力する機能を有する。切替器４７から出力
された各軸負荷変化率上限値ｙは従来どおり加算器４４
で全軸分加算され、ゲイン設定器４５によって軸数によ
る除算が施される。また負荷変化率は手動によっても制
限可能とするため、手動負荷変化率設定器５４を設け、
その設定値を上限とする手動負荷変化率上限制限器５１
によってゲイン設定器４５の出力信号を制限し、この制
限を受けた信号が最終的な負荷変化率上限値ｎとなる。

−力負荷変化率下限値ｐも同様の経路で得られる。即ち
、切替器４８には各軸停止時負荷変化率設定値ｔ１各軸
起動時負荷変化率設定値ｘ１および最大負荷変化率ｊの
符号を・反転して得られる値Ｕが入力され、その軸が停
止操作中か、起動中か、あるいは総括負荷制御下で運転
中かによってそれぞれ信号ｔ、Ｘ、あるいはＵが選択さ
れて出力される。この出力である各軸負荷変化率下限値
２は加算器４９で全軸分加算され、ゲイン設定器部によ
って軸数による除算が施され、最後に手動負荷変化率設
定器Ｍによって設定された値を符号反転器５３で反転し
た値を下限とする手動負荷変化率下限制限器５２によっ
て制限を受けて最終的な負荷変化率下限値ｐとなる。以
上の一構成で、切替器４７は各軸負荷変化率下限切替要
素Ｊを、切替器４８およびその符号反転器は各軸負荷変
化率下限切替要素Ｋを、加算器４４およびゲイン設定器
４５は負荷変化率下限設定要素りを、また加算器４９お
よびゲイン設定器間は負荷変化率下限設定要素Ｍをそれ
ぞれ構成している。

また切替器４７および４８は前述した３とおりの信号の
うちの１つを選択して出力する以外にＯを出力すること
ができる。例えば、ある軸が統括負荷制御を受けずに独
自に負荷運転を行なっている場合には、プラントシステ
ム全体からみてその軸のと９得る変化率の幅′ｆ：、Ｏ
とするため切替器４７および４８はＯを出力することに
なる。この他にもある軸の負荷がその軸のとり得る上限
値おるいは下限イ１〔となっている場合にも、その軸に
関する変化率の上限あるいは下限要素をＯとするために
切替器４７あるいは４８はＯを出力する。

このような構成によって全プラントシステムの最終的な
負荷変化率上限および下限呟ｎおよびｐが、各軸の実情
にそぐわない値となることを透けることができる。また
、ゲイン設定器４５および５０の出力信号によって既に
決定された負荷変化率許容側より狭い範囲内であれば、
手動変化率設定回路によって変化率設定を手動で行なう
こともできる。

以上述べたように本発明に係る負荷制御装置では、負荷
目標補償値ｍ１負荷変化率上限値ｎ１および負荷変化率
下限値ｐという新しい要素を導入したところに特徴があ
る。これらの要素を加えた負荷制御装置全体の動作は次
のようになる。まず中央給ｄ指令所１８により与えられ
る複合サイクルプラントシステムの負荷目標値９または
負荷設定参加により与えられる所内モードの負荷目標値
すのどちらか一方が切替器１９で選択され、負荷目標値
Ｃとなる。負荷目標補償加算要素Ｉである加算器５６は
この負荷目標値Ｃと負荷目標補償値ｍとを加算し、補正
負荷目標値Ｖを出力する。この補正負荷目標値Ｖは減算
器３３、変化率上限制限器３５、変化率下限制限器３６
、および積分器３４からなる負荷変化率制限要素Ｂ′を
通って負荷指令基準値ｅとなる。この部分は第３図に示
した従来の構成とほぼ同じであるが、負荷変化率制限値
ｄのがわりに、各軸の実情により即した負荷変化率上限
および下限値ｍおよびｎを用いるところが異なる。負荷
指令基準値ｅ以後の動作については第２図で述べた従来
の負荷制御装置と同様なので説明を省略する。

続いて以上述べた構成による実施例の効果について、〔
背景技術の問題点〕で掲げた具体例と同様の条件での動
作を行なった場合に問題点が解決されたことを示すこと
によって説明する。複合サイクルプラントシステムの構
成は、前述の具体例と同様に、各軸ごとの最大出力１２
０１＃、最大負荷変化率５％／　ｍｉｎ　％停止操作時
の負荷変化率５％／ｍ１ｎ１起動時に出力が０〜２．５
　ＭＷになるまでの間の負荷変化率２．５％／ｎ＋ｉｎ
という特性をもった複合サイクルプラントを５軸有する
ことによって構成されているものとする。

まず、従来装置について第４図で設定した動作条件と同
一の条件で本実施例を動作させてみる。

即ち、５軸にて総出力５００ＭＷで運転し−〔いる状態
から時刻ｔ＝０で負荷目標が総出力１０１１Ｗとステッ
プ状に変化し、同時に５軸のうち４軸に対して停止指令
が出された場合のプラントシステム全体の応答を第９図
に示す。ｔ＝０で負荷目標値Ｃがステップ状に減少し、
４軸が停止操作に入るため、統括制銅１中の軸は残りの
１軸のみとなる。

ここで第８図の切替器４３の動作を考えると、停止操作
に入った軸数とその負荷変化率との積は４×５％／　ｍ
　ｌ　ｎ　％運転中の軸数とその最大負荷変化率との積
はＩＸ５％／ｍｉｎとなり、前者〉後者であるから前述
したように切替器４３の出力である負荷目標補償値ｍは
、停止操作中の４軸分の実負荷の合計、即ち（−５ｎｚ
ｍ１ｎＸ４）÷５＝−４チ／ｍ１ｎ１　となる。従って
停止操作中の４軸が停止す′るまでの期間、即ち０＜１
＜２では加算器５６の出力である補正負荷目標値Ｖは第
９図に示すように変化率−４ｎｚｍｉｎで減少する直線
となる。次に負荷変化率上限値ｎおよび同下限値ｐにつ
いて考える。１＜０では切替器４７および４８はどの軸
についても最大負荷変化率ｊおよびｕ（５ｎｚｍｉｎお
よび−５チ／ｍ１ｎ）を出力するため、ｎ：ｊＸ５÷５
　”　（５％　／　ｍｉｎ　Ｘ　５　）÷５　＝　５　
％　／　ｍ５ｎｚ　ｐ　＝ｕＸ５÷５（−５ｎｚ　ｍｉ
ｎ　Ｘ　５　）÷５−−５％／ｍｉｎである。ところが
０くｔく加では４軸が停止操作中となるため、ｎ　−（
ｊ　＋　ｔ　Ｘ　４　）÷５＝（５ｎｚｍ１ｎ−５％／
ｍ１ｎＸ４）”÷５＝　−３％　／　ｍｉｎ　。

ｐ　＝　（ｕ　＋　ｔ　Ｘ　４　）÷５＝　（−５ｎｚ
ｍｌｎ　５ｎｚｒｎｉｎＸ４）÷５−−５％／　ｍ　ｌ
　ｎとなる。従ってｏ＜ｔ＜加ではｎ　）　ｖ　＞　ｐ
の条件が成り立ち、補正負荷目標値Ｖは何ら制限を受け
ないため負荷指令基準値ｅと等しくなる。また負荷上限
制限器列の設定値Ｗは第９図破線で示すとおりであり、
何ら制限を与えないので結局負荷指令値ｆも補正負荷目
標値Ｖと等しくなる。軸の負荷指令に対する応答遅れを
無視すれば、プラントシステム全体の全実負荷ｇも負荷
指令匝ｆと一致する。このように本実施例によれば、従
来装置の問題点として第４図で述べた運転継続軸の不必
要な上昇下降の負荷変化、負荷変化終了後の長時間にわ
たるオフセット、また第６図で述べた実負荷のアンダー
シュートが解消され、運転継続軸である第１軸は不必要
ガ負荷変化を一切することなく、シかもプラントシステ
ム全体として見た場合に最短時間で目ｉ負荷に到達させ
ることができる。

次に、従来装置について第５図で設定した動作条件と同
一の条件で本実施例を動作させてみる。

即ち、１軸のみが１００　ＭＷで運転している状態から
１＝０で負荷目標が５００　ＭＷにステップ状に変化し
、同時に残りの４軸が起動されて負荷をとり始めた場合
のプラントシステム全体の応答を第１０図に示す。この
場合停止操作ではないので切替器４３の出力である負荷
目標値ｍは常にＯである。従って補正負荷目標値Ｖは常
に負荷目標値Ｃに等しい。まずＯ＜ｔ　＜４では起動中
の４軸は負荷変化率２．５ｎｚｍｉｎで出力が増加して
ゆく。負荷変化率上下限値ｎおよびｐについては、ｎ’
＝＝　（Ｊ　＋ｘ×４）÷５＝　（５’％／ｍｉｎ＋２
．５９１ｉ／ｍ１ｎＸ　４　）÷５−３％／ｍｉｎ、ｐ
＝（ｕ＋ｘＸ４）÷５＝（−５ｎｚｍｉｎ＋２．５％／
ｍ１ｎＸ　４　）÷５−１％／ｍ　ｉ　ｎとなる。従っ
て負荷指令基準値ｅは０（ｔ（４では負荷変化率上限値
ｎに制限されて３　％　／　ｍｉｎで上昇する。４くｔ
く１０では運転継続中の軸の実負荷が最大出力１２０Ｍ
Ｗとなるため、この軸はこれ以上負荷上昇できなくなる
。従ってｎ　＝　（０＋　ｘ　Ｘ４）÷５　＝　（０ｎ
ｚｍｉｎ　＋　２　、５ｎｚｍ１ｎＸ　４　）÷５＝２
％／ｍｉｎ、ｐ＝（ｕ＋ｘＸ４）÷５＝（−５チ／ｍｉ
ｎ＋２．５％／ｍ１ｎＸ４）÷５−１％／　ｍｉｎとな
る。よって負荷指令基準値ｅは４（ｔ〈１０では負荷変
化率上限値ｎに制限されて２ｎｚｍｉｎで上昇する。１
．（１（ｔ　（２４では運転継続軸は最大負荷を出力し
ているため負荷上昇はできないが、他の４軸が統括負荷
制御下に入り負荷変化率は５ｎｚｍｌｎとなる。従って
ｎ＝（０＋ｊＸ４）÷５＝（０ｎｚｍｉｎ＋５％／ｍｔ
ｎＸ４）÷５＝４％／ｍ１ｎ１ｐ＝（ｕ十亘×４）÷５
＝（−５チ／ｍｉｎ　−５ｎｚｍ　ｉ　ｎ　Ｘ　４　）
÷５＝−５φ／ｍ　ｉ　ｎとなる。よって負荷指令基準
値ｅはｔｏ＜ｔ＜’ｕでは負荷変化率上限値ｎに制限さ
れて４％／ｍｉｎで上昇する。−力負荷上限制限器Ｕの
設定値Ｗは第１０図破線で示すとおりであ；シ、何ら制
限を与えないので結局負荷指令値ｆ１軸の負荷指令に対
する応答遅れを無視したプラントシステム全体の全負荷
ｇはともに負荷指令基準値ｅと等しくなる。このように
本実施例によれば、貌゛来装置の問題点として第５図で
述べた運転継続萌の不必要な下降上昇の負荷変化、第６
図で述べた実負荷ｇの追従遅れによる太さ・な偏差が解
消され、ゾラントシステム全体として見た場合に最短時
間で目標負荷に到達させることができる。

本実施例によれば、また次のような動作を行なった場合
にも有効な制御が可能である。即ち、第９図で述べた場
合と同様に、５軸にて総出力５００鼎で運転している状
態から時刻１＝０で負荷目標が総出力１００Ｆ＃とステ
ップ状に変化した場合において、４軸に対して１＝０よ
り遅れて、例え１ばｔ−１０の時点で停止命令が出され
た場合についてのプラントシステム全体の応答を第１１
図に示す。

０＜ｔ＜１ｏでは負荷変化率下限値ｐ　＝　（ｕ　Ｘ　
５　）÷５＝　（−５ｅＩ６／ｍ１ｎＸ５　）÷５＝−
５％／ｍｉｎに従って全軸均等に負荷降下を行ない、負
荷指令基準値ｅは一５ｅｉｂ／ｍｉｎで減少する直線と
なる。１０（ｔ’（２０では４軸が停止操作に入るため
、切換器４３の動作を考えると、停止操作に入った軸数
とその負荷変化率との積は４×５％／ｍｉｎ、運転中の
ＩＩｔｌｈ数とその最大負荷変化率との積は１×５％／
ｍｉｎとなり、前者〉後者であるから前述したように切
替器４３の出力である負荷目標補償値ｍは、停止操作中
の４軸分の実負荷の合計、即ち（−５％／ｍｉｎ×４）
÷５＝−４％／ｍ　１　ｎとなる。従って停止操作中の
４軸が停止する壕での期間、即ちｔＯ（ｔ（２０では加
算器５６の出力である補正負荷目標値Ｖは第１１図に示
すように変化率−４％／ｍｉｎで減少する直線となる。

−力負荷変化率上限値ｎ　＝　（ｊ　−ｔＸ４）÷５＝
（５％／ｍ１ｎ−５％／ｍ１ｎＸ　４　）÷５−−３％
／ｍ　ｉ　ｎの制限を受けて負荷指令基準値ｅは変化率
−３％／ｍ　ｉ　ｎで減少する直線となり、負荷上限制
限器２４の設定値Ｗは破線で示すとおり何ら制限を与え
ないので負荷指令値ｆもこれに追従する。

このように運転継続軸は、その軸としての最大負荷変化
率５％／ｍｉｎで最終的に分担すべき負荷に向かって負
荷変化することになり、プラントシステム全体として見
た場合に効率よく目標負荷に到達させることができる。

また次のような動作を行なった場合にも有効な制御が可
能である。即ち、前４Ｎと同様に５軸にて総出力５００
　ＭＷで運転している状態から時刻１−〇で負荷目標が
総出力１００鼎見ステツプ状に変化した場合において、
ｔ＝０から一定時間ごとに１軸ずつ合計４軸を停止した
場合についてのプラントシステム全体の応答を第１２図
に示す。これはｔ＝ｏ　、　ｉ＝５．７．　ｔ＝１ａ、
ａ　ｌ　ｌ＝加にそれぞれ１軸ずつの停止命令を出した
例である。この動作の詳細な説明については省略するが
、ｔ＞１３．３では停止操作に入った軸数とその負荷変
化率とＱ積３×５％／ｍｉｎが運転中の軸数とその最大
負荷変化率との積２Ｘ５％／ｍｉｎを上まわり、切換器
４３の出力である負荷目標補償値ｍが０から停止操作中
の軸の実負荷の合計値へと変化する。このため全実負荷
が負荷目標値ｃｆ一時的に下まわることを回避できる。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、−軸型複合サイクルプラ
ントが複数軸設置された複合サイクルプラントシステム
において、運転軸数の変化をともなう負荷変動があった
場合にも、各軸の不必要な負荷変化、オフセット、アン
ダーシュート、制御偏差を生じさせることなしに、その
時の運転軸故に応じて最短時間で負荷目標値に達するよ
うな統括狛荷制御を行なうことができ、その負荷応答性
を従来の大型汽力発電なみに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

嬉１図は従来用いられている一軸型複合サイクルプラン
トの負荷制御装置の一例を示すブロック図、第２図は従
来用いられている複合サイクルプラントシステムの負荷
制御装置の一例を示すプロツク図、第３図は負荷変化率
制限要素として従来用いられている回路構成の一例を示
すブロック図、第４図〜第７図は第２図で示した負荷制
御装置の応答を示すグラフ、第８図は本発明に係る複合
サイクルプラントシステムの負荷制御装置の一実施例を
示すプロ、ツク図、第９図〜第１２図は第８図で示した
本発明に係る負荷制御装置の応答を示すグラフである。 １・・・速度設定器、７・・・ガスタービン燃焼器、８
・・・コンプレッサ、９・・・ガスタービン、ｌＯ・・
・発電機、１１・・・排熱回収ボイラ、１３・・・蒸気
タービン、Ａ・・・負荷設定要素、Ｂ、Ｂ’・・・負荷
変化率制限要素、Ｃ・・・負荷指令基準値制限要素、Ｄ
・・・フィーＰパック演算要素、Ｅ・・・各軸負荷変化
率制限要素、Ｆ・・・各軸実負荷検出要素、Ｇ・・・各
軸速度指令要素、Ｈ・・・負荷目標補償設定要素、■・
・・負荷目標補償加算要素、Ｊ・・・各軸負荷変化率上
限用切替要素、Ｋ・・・各軸負荷変化率下限用切替要素
、Ｌ・・・負荷変化率上限設定要素、Ｍ・・・負荷変化
率下限設定要素、Ｎ・・・各軸起動時負荷変化率設定要
素、０・・・各軸停止時負荷変化率設定要素、Ｘ・・・
統括負荷制御系、Ｙ・・・各軸負荷制御系。 出願人代理人　猪　股　清 第５図 賄　間Ｌ（８） 児６図 ０４　間　も（８）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、負荷目標値を出力する負荷設定要素、前記負荷目標
   値を入力とし負荷指令基準値を出力する負荷変化率制限
   要素、前記負荷指令基準値を入力とし負荷指令値を出力
   する負荷指令基準値制限要素、および前記負荷指令値を
   入力とし各軸負荷目標値を出力するフィード・々ツク演
   算要素金有する統括負荷制御系と、 前記各軸負荷目標値を入力とし各軸負荷指令１ｉｆ（ｒ
   出力する各軸負荷変化率制限要素、前記各軸負荷指令値
   全人力とじ各軸速度指令値を出力する各軸速度指令要素
   、および各軸実負荷を出力する各軸実負荷検出要素を有
   する軸数分の各軸負荷制御系とをそなえ、 前記各軸実負荷を前記各軸速度指令要素および前記フィ
   ーＰ）々ツク演算要素にフィードバックする複数の一軸
   型複合サイクルプラントをもった複合す、イクルプラン
   トシステムの負荷制御装置において、 軸数分の前記各軸実負荷を入力とし、停止操作中の全軸
   の負荷変化分の合計が運転継続中の全軸の最大負荷変化
   分の合計より大きい場合は前記停止操作中の全軸の実負
   荷の合計を、１だそれ以外の場合は０を、それぞれ負荷
   目標補償値として出力する負荷目標補償設定要素と、前
   記負荷設定要素および負荷変化率制限要素の間に設けら
   れ、前記負荷目標値を入力とし、この負荷目標値と前記
   負荷目標補償値との和を補正負荷目標値として出力し、
   この補正負荷目標値を前記負荷目標値にかえて前記負荷
   変化率制限要素の入力とするようにした負荷目標補償加
   算要素と、 各軸停止時負荷変化率設定値を出力する軸数分の各軸停
   止時負荷変化率設定要素と、各軸起動時負荷変化率設定
   値を出力する軸数分の各軸起動時負荷変化率設定要素と
   、前記各軸停止時負荷変化率設定値、前記各軸起動時負
   荷変化率、および前記各軸負荷変化串軸停止時負荷変化
   率設定値を、その軸が起動中の場合は前記各軸起動時負
   荷変化率設定値を、またその軸が運転継続中の場合は前
   記各軸最大負荷変化率の値またはＯをそれぞれ各軸負荷
   変化率上限値として出力する軸数分の各軸負荷変化率上
   限用切替要素と、 前記各軸停止時負荷変化率設定値、前記各軸起動時負荷
   変化率設定値、および前記各軸最犬負荷変化率の符号を
   反転した値を入力とし、その軸が停止操作中の場合は前
   記各軸停止時負荷変化率設定ｆｔｉを、その軸が起動中
   の場合は前記各軸起動時負荷変化率設定値を、またその
   軸が運転継続中の場合は前記−各軸最大負荷変化率の符
   号を反転した直重たはＯをそれぞれ各軸負荷変化案下限
   値として出力する軸数分の各軸負荷変化率下限用切替要
   素と、 前記各軸負荷変化率上限値の全軸分を入力とじ、この全
   軸分の合計を規格化して負荷変化率上限値として出力す
   る負荷変化率上限設定要素と、 前記各軸負荷変化率下限値の全軸分を入力とじ、この全
   軸分の合計を規格化して負荷変化率下限値として出力す
   る負荷変化率下限設定要素とをそなえ、 前記負荷変化率上限値および前記負荷変化率下限値を前
   記負荷変化率制限要素に入力するようにしたことを特徴
   とする複合サイクルプラントシステムの負荷制御装置。