JPS61215408A - 蒸気タ−ビン制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数のガスタービンからの排熱により発生す
る蒸気で回転する蒸気タービンの制御Ｄｉ！置に関し、
特に前記ガスタービンの一部が非常停止したときに供給
される蒸気圧力をＩｌｌ　１ｌｌｌする手段の改良に関
する。

〔従来の技術〕

近年、複数のガスタービンと蒸気タービンとを組合わせ
たフンバインドプラントが実用に供されている。このフ
ンバインドプラントでは、所定数のガスタービンを運転
することにより生じるガスタービンからの排熱を、各ガ
スタービンの排気側にそれぞれ設けられている排熱回収
蒸気発生器（以下、蒸気発生器と略称する）によって回
収し、これら蒸気発生器にて排熱を利用して蒸気を発生
させ、この発生蒸気を蒸気タービンに供給することによ
り、蒸気タービンを回転駆動させるものとなっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、運転中のガスタービンのうち一部が非常停止
した場合には、停止したガスタービン用の蒸気発生器か
ら発生する蒸気量が急激に減少するので、それに応じて
蒸気タービンに供給される蒸気量も減少し、ひいては蒸
気圧力の急激な低下を招く。蒸気圧力が急激に低下する
と、蒸気中に水滴が発生し、この水滴が蒸気タービン内
に入り込むので、蒸気タービンが異常をきたし、危険な
状態となるおそれがあった。

従来、蒸気圧力が急激に低下すると、この圧力低下に応
じて蒸気タービンの蒸気導入側に設けられている蒸気制
御弁を閉じるように制御されている。しかし、この圧力
に応じた制−の場合、設定されている諸定数がガスター
ビンに異常のない通常運転時に基いた値に調整されてい
るため、急激な圧力低下に応じた動作ができなかった。

したがって、このような圧力低下を十分に抑制すること
ができず、蒸気タービンに水滴が入り込むおそれがあっ
た。

そこで本発明は、蒸気タービンに供給される蒸気圧力の
急激な低下を抑制でき、蒸気タービンの水滴混入による
異常発生を防止することの可能な蒸気タービン制御装置
を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記問題点を解決し目的を達成するために次
のような手段を講じたことを特徴としている。すなわち
、複数のガスタービンからの排熱により発生する蒸気で
回転する蒸気タービンの蒸気導入側に設けられる蒸気制
御弁の前蒸気圧を蒸気圧計測器により計測し、この蒸気
圧計測器による計測値が低下したときこの低下量を演算
手段により演算し、この演算結果に応じて前記蒸気制御
弁の開度を弁開度制御手段により制御するようにしたこ
とを特徴としている。

（作用） このような手段を講じたことにより、蒸気タービンに供
給される蒸気圧力が急激に低下した場合には、蒸気制御
弁を急速に閉ざすことができる。

〔実施例〕

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す図であって、
第１図は複数台（この場合は３台）のガスタービンと１
台の蒸気タービンとの組合わせによるコンバインドプラ
ントの構成を示す系統図である。同図において１ａ〜１
Ｃはガスタービンであり、これらガスタービン１ａ〜１
Ｃから排出さ″れた排気は、各排気管２８〜２Ｃを通っ
て各蒸気発生器３ａ〜３Ｃに供給されるものとなってい
る。

これら蒸気発生器３ａ〜３Ｃは、ガスタービン１ａ〜１
Ｃの排熱を回収し、この排熱を利用して蒸気を発生する
ものであって、これら蒸気発生器３ａ〜３Ｃにより発生
された蒸気は、逆止弁４ａ〜４Ｃおよび蒸気止弁５ａ〜
５Ｃを介して一つにまとめられ、蒸気止弁６および蒸気
制御弁７を介して蒸気タービン８に供給されるものとな
っている。

また、蒸気発生器３８〜３Ｃから発生した蒸気は、各タ
ービンバイパス弁９ａ〜９Ｃを介して一つにまとめられ
、復水器１ｏに供給されるものとなっている。この復水
器１０から排出される水は、前記各蒸気発生器３ａ〜３
Ｃ専用の給水ポンプ１１ａ〜１１Ｃにより給水され、給
水制睡弁１２ａ〜１２ｃを介して蒸気発生器３ａ〜３Ｃ
に供給されるものとなっている。

第２図は本発明に係わる蒸気タービン制御装置の構成を
示すブロック図である。同図において２１は蒸気制御弁
７の前蒸気圧を計測する蒸気圧計測器であり、この蒸気
圧計測器による計測値は、減算器２２の一方の入力端に
供給されると共に、たとえば１　、０　（Ｎｙｆ　／ｃ
ｓｉｚ）　／分ナル変化率！有する変化率制限器２３に
て所定変化率の制限を受けた後、前記減算器２２の他方
の入力端に供給されるものとなっている。上記減算器２
２は、前記変化率制限器２３からの入力値から前記蒸気
圧計測器２１からの入力値を減じた値を出力するもので
あり、その出力値は第１の関数発生器２４に供給される
ものとなっている。上記第１の関数発生器２４は、減算
器２２からの入力値に対し、第３図に示すような関数に
基く値を出力するものである。すなわち、減算器２２か
らの入力値が所定値（この場査は３．Ｏｆｆ／α２）を
越えると負の信号を出力するものとなっている。このよ
うに所定値を設定した理由は、圧力低下が生じても不用
意に蒸気制御弁７を閉じない方がよいからである。

前記第１の関数発生器２４からの出力は、比例演算器２
５．２６と微分器２７と加算器２８とから構成される比
例微分演算器２９に送られ、比例微分演算がなされるも
のとなっている。なお、上記比例演算器２５．２６は、
たとえば入力値に対して２．０を乗じた値を出力するも
のである。

上記比例微分演算器２９からの出力は第２の関数発生器
３０に供給されるものとなっている。この第２の関数発
生器３０は、前記比例微分演算器２９からの入力値に対
し、第４図に示すような関数に基く値を出力するものと
なっている。この関数は、第５図に示すような蒸気制御
弁７のリフトに対する蒸気流量の特性を補正するもので
あり、この補正を行なうことにより、蒸気制御弁７の動
きに対して蒸気流量の変化が小さいリフトの大き−１な
領域にて蒸気制御弁７を速やかに閉ざすものとなる。

前記第２の関数発生器３０からの出力は、加算器３１に
供給され、信号発生器３２から発生される、例えば１０
０％相当の信号と加算されるものとなっている。この加
算！１３２からの出力信号は、低値セレクタ３４の一方
の入力端に供給されるものとなっており、上記低値セレ
クタ３４の他方の入力端には、通常時の前蒸気圧制御に
よる蒸気制御弁７の操作指令信号発生部３５からの操作
信号が供給されるものとなっている。そして、上記低値
セレクタ３４によって両信号が比較され、低値の方の信
号が蒸気制御弁７の開度制御部３６に供給され、この開
度制御部３６により蒸気制御弁７の開度が制御されるも
のとなっている。

次に本実施例の動作について説明する。第１図において
、ガスタービン１８〜１Ｃによって各々のガスタービン
発電機（不図示）が駆動されると、ガスタービン排気が
発生され、このガスタービン排気は蒸気発生器３８〜３
Ｃによって回収される。

そして、この蒸気発生器３ａ〜３Ｃにおいて、各給水ポ
ンプ１１ａ〜１１Ｃにより給水された水がガスタービン
排気の排熱によって加熱され、蒸気が発生される。この
とき、蒸気発生器３８〜３Ｃの出口圧力が予め設定され
た最低圧力（例えば３０　Ｋｆｌ　ｆ　／αｚＧ）に達
するまでは、各蒸気止弁５ａ〜５Ｃは閉状態となってい
る。したがって、蒸気発生１３ａ〜３Ｃにて発生された
蒸気は、前記出口圧力が最低圧力に達するまではタービ
ンバイパス弁９ａ〜９Ｃを介して復水ａ１０に捨てられ
る。ここで、最低圧力を定めたのは、圧力が低いと伝熱
管の熱伝導率が低下して損失が増大する等の理由による
。

その後、前記ガスタービン排気による排熱量が増加し、
蒸気発生器３８〜３Ｃの出口圧力が前記最低圧力に到達
すると、前記蒸気止弁５ａ〜５ｃが開状態となる。その
結果、発生蒸気は蒸気タービン８に供給され、蒸気ター
ビン８が回転駆動を開始する。そして、蒸気タービン８
の回転数が定格回転数に到達したならば、この蒸気ター
ビン８の回転により発電する蒸気タービン発電ＩＩＩ（
不図示）が電力系統に併入される。

その後、前記タービンバイパス弁９ａ〜９ｃは徐々に閉
ざされ、蒸気発生器３８〜３ｃからの発生蒸気が全て蒸
気タービン８に供給される。ここで蒸気タービン８は、
蒸気制御弁７の前蒸気圧が、蒸気制御弁全開時における
蒸気量に見合った一定圧力（例えば３０酊ｆ／ａ”　Ｇ
）となるように制御される。すなわち、蒸気制御弁７は
、蒸気タービン８への蒸気量が少ないときにはその開度
調整がなされ、蒸気量が増加したならば全開となる。

今、蒸気制御弁７が全開となっているときに、前記３台
のガスタービン１ａ〜１Ｃのうち例えば２台のガスター
ビン１ａ、１ｂが非常停止したとする。この場合、非常
停止したガスタービン１ａ。

１ｂと接続された蒸気発生器３ａ、３ｂからは蒸気が発
生されなくなり、蒸気止弁５ａ、５ｂがゆっくりと閉ざ
される。その結果、蒸気タービン８に供給される蒸気量
が減少し、蒸気圧力が急激に低下する。そうすると、第
２図において、蒸気圧計測器２１の計測値が急速に減少
し、変化率制限器２３からの出力との間に差を生じる。

そのため、減ＷＩＩ器２２の出力が零から正の信号に変
化し、第１の関数発生器２４に供給される。そして、こ
の第１の関数発生器２４にて前記減算器２２からの入力
が所定値（この場合３．０に９ｆ／ａｓ”　）を越えた
時点で負の信号が出力され、比例微分制御器２９に供給
される。この比例微分制御器２９では第１の関数発生器
２４からの入力の減少量および減少速度に応じて、より
小さくなる負の信号が出力される。すなわち、入力の減
少量が大きければ大きいほど、また減少速度が速ければ
速いほど、絶対値の大きな負の信号が出力される。この
出力信号は第２の関数発生器３ｏに入力され、所定の補
正がなされた債、加算器３１にて信号発生器３２により
発生される１００％相当の信号と加算される。この加算
された信号は低値セレクタ３４に供給され、この低値セ
レクタ３４にて操作指令信号発生部３５からの操作信号
と比較され、低値の方の信号、すなわちこの場合は加算
器３２からの出力信号が弁開度−制御部３６に出力され
る。かくして、蒸気制御弁７が蒸気弁開度ｔｌｌ’ｌＡ
部３６によって急速に閉ざされる。

第６図はガスタービン３台のうち２台が非常停止した場
合の蒸気制御弁７の前蒸気圧の変化を示す図であり、図
中実線Ａは本実施例を適用した場合の前蒸気圧変化であ
り、破線Ｂは従来の場合の前蒸気圧変化である。同図か
ら明らかなように、本実施例を適用することにより、圧
力のサイクリングは生じるものの、圧力低下はかなり抑
制することができる。

かくして本実施例によれば、ガスタービンの一部が非常
停止し、発生蒸気量が急激に減少しても、蒸気タービン
８の蒸気導入部における蒸気圧力の低下は防止すること
ができる。したがって、従来のように蒸気タービン８に
水滴が入り込むことはなく、異常をきたすおそれもない
。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
本発明の夏日を越えない範囲で種々変形実施可能である
のは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明は、複数のガスタービンから
の排熱により発生する蒸気で回転する蒸気タービンの蒸
気導入側に設けられる蒸気制御弁の前蒸気圧を蒸気圧計
測器により計測し、この蒸気圧計測器による計測値が低
下したときこの低下量を演算手段により演算し、この演
算結果に応じて前記蒸気制御弁の開度を弁開度制御手段
により制御するようにしたものである。

したがって本発明によれば、蒸気タービンに供給される
蒸気圧力が急激に低下した場合には、蒸気制御弁を急速
に閉ざすことができるので、蒸気タービンに供給される
蒸気圧力の急激な低下を抑制でき、蒸気タービンの水滴
混入による異常発生を防止することの可能な蒸気タービ
ン制御Ｄ装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示す図であり、第
１図はコンバインプラントの構成を示す系統図、第２図
は蒸気タービン制御装置の構成を示すブロック図、第３
図および第４図は第１．第２の関数設定器を説明するた
めの図、第５図は蒸気制御弁のリフトに対する蒸気流量
の特性を示す図、第６図は蒸気制御弁の前蒸気圧の変化
を本実施例の場合と従来例の場合とで比較して示した図
である。 １８〜１Ｃ・・・ガスタービン、３ａ〜３ｃ・・・排熱
回収蒸気発生器、７・・・蒸気制御弁、８・・・蒸気タ
ービン、２１・・・蒸気圧計測器、２２・・・減算器、
２３・・・変化率制限器、２４・・・第１の関数発生器
、２９・・・比例微分演算器、３０・・・第２の関数発
生器、３１・・・加算器、３２・・・信号発生器、３４
・・・低値セレクタ、３５・・・蒸気制御弁操作信号発
生部、３６・・・蒸気制御弁開度制御部。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図　　　　　　第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数のガスタービンからの排熱により発生する蒸気で回
   転する蒸気タービンの蒸気導入側に設けられる蒸気制御
   弁における前蒸気圧を計測する蒸気圧計測器と、この蒸
   気圧計測器による計測値が低下したときこの低下量を演
   算する演算手段と、この演算手段による演算結果に応じ
   て前記蒸気制御弁の開度を制御する弁開度制御手段とを
   具備したことを特徴とする蒸気タービン制御装置。