JPS6149487B2

JPS6149487B2 -

Info

Publication number: JPS6149487B2
Application number: JP2085979A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-02-26
Filing date: 1979-02-26
Publication date: 1986-10-29
Also published as: JPS55114822A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガスタービン装置と該ガスタービン
排ガスの熱を利用して蒸気を発生させる排熱回収
ボイラと該ボイラから出た蒸気で駆動される蒸気
タービン装置とで構成される複合サイクルプラン
トにおける蒸気タービンの初圧制御切替に係るも
のである。

まず複合サイクルプラントの一般的な構成を第
１図にて説明する。

複合サイクルプラントは１般に１台あるいは複
数台のガスタービン装置１と、このガスタービン
装置と同数の排熱回収ボイラ１１と、１台の蒸気
タービン装置４０とにより構成されている。ガス
タービン装置１は、コンプレツサ２と該コンプレ
ツサ２で加圧された空気により燃料配管４から送
られて来る燃料を燃焼して高温高圧の燃焼ガスを
発生する燃焼器３と、燃焼ガスにて駆動されガス
タービン発電機６を回転させるガスタービン５と
から構成されている。このガスタービン装置１か
ら排出される燃焼ガスは排ガスダクト７を通じて
排熱回収ボイラ１１に導かれる。またこの排ガス
ダクト７には排熱回収ボイラ１１をバイパスする
バイパスダクト１０が設けられており、排ガスダ
クト７及びバイパスダクト１０にはそれぞれ排ガ
スの流通を調節するボイラ入口ダンパ８及びボイ
ラバイパスタンパ９が設けられている。排熱回収
ボイラ１１は、ドラム式ボイラであつて、給水配
管１４を通して導入される給水を加熱するエコノ
マイザ１５と、蒸気発生用のドラム１６及び蒸発
器１７と、過熱器１８とから構成され、過熱器１
８から出る蒸気は、蒸気管１９、ボイラ出口弁２
０を通つて蒸気ヘツダ２１へ集められ、該蒸気ヘ
ツダ２１から加減弁２２を通じて蒸気タービン２
３内に送給されて発電機２４を駆動し、復水器３
２で復水される。復水された給水は給水ポンプ１
２により、給水調整弁１３を備えた給水配管１４
を通じて排熱回収ボイラ１１に戻される。また、
蒸気管１９にはボイラ出口弁２０の上流側にター
ビンバイパス弁２５を備えたバイパス蒸気管２６
が分岐して設けられており、減温器２７を介して
復水器３２に連通しているが、排熱回収ボイラ起
動時などに蒸気ヘツダ２１内の蒸気圧力と排熱回
収ボイラ１１の発生蒸気圧力とのマツチングを図
る場合に蒸気を復水器２２に導入するものであ
り、通常運転時には使用されない。２８は前記給
水ポンプ１２の下流の給水配管より分岐し、前記
減温器２７に接続して設けられたスプレー配管、
２９はスプレー調整弁である。

この複合サイクルプラントはまずガスタービン
装置１を起動してその排ガスを排熱回収ボイラ１
１に導き、ドラム１６にて発生する蒸気条件が規
定値になるまでは、ボイラ出口弁２０を閉し、タ
ービンバイパス弁２５を制御して蒸気圧力の上昇
を図る。蒸気タービンの通気のための蒸気温度、
蒸気圧力に達するとボイラ出口弁２０を開き、蒸
気ヘツダ２１から加減弁２２を通じて送気し蒸気
タービン２３を昇速する。定格速度に達すると系
統の電圧、周波数、位相差に合うよう同期調整を
し発電機２４のしや断器を閉し、同期併入を行な
う。複合サイクルプラントにおける蒸気タービン
は、排熱回収ボイラ１１の発生蒸気量がガスター
ビン装置１の出力により一義的に決るので、それ
自体で負荷制御を行うのではなく、排熱回収ボイ
ラ１１からの発生蒸気を効率よく回収するように
加減弁２２の前圧を一定値に制御する初圧制御装
置５１による圧力ガバナ運転を行なう。しかし起
動過程に於てはガスタービン装置１が早く起動完
了し、従つて蒸気タービン装置４０で必要とする
以上の蒸気量を排熱回収ボイラ１１で発生するの
で前記の様にタービンバイパス弁２５で蒸気圧力
を規定値に保ちながら余分な蒸気は減温器２７を
介して復水器３２にダンプする。タービンバイパ
ス弁２５で蒸気圧力を制御している間は前記初圧
制御装置５１で加減弁２２の前圧を制御すると相
互で圧力制御をして好しい制御結果が得られない
ので、タービンバイパス弁２５で蒸気圧力を制御
している間は蒸気タービンは速度ガバナ制御装置
５４で負荷制御を行なう。即ちタービンバイパス
弁２５が全閉になるまでは、排熱回収ボイラ１１
は蒸気タービン装置４０で負荷をとるに十分な蒸
気を発生していることになる。蒸気タービンが速
度ガバナ制御装置５４により加減弁２２を制御し
て負荷上昇していけば、タービンバイパス弁２５
は蒸気圧力を保つべく閉方向に制御をしやがて全
閉となる。一方、速度ガバナ制御装置５４で加減
弁２２を制御している間は初圧制御装置５１の設
定値は下限に保持され除外の状態となつている。
タービンバイパス弁２５が全閉したことにより蒸
気圧力制御を初圧制御装置５１で行なわねばなら
ない。このために初圧制御装置５１の設定値を下
限よりタービンバイパス弁２５の圧力設定値まで
上昇させ、一致したところでタービンバイパス制
御装置５７の設定値を一定値だけ上昇させ蒸気圧
力の制御を初圧制御装置５１に移す。この段階で
は蒸気圧力の偏差がないので初圧制御装置５１の
出力信号は上限、即ち加減弁２２に対して全開相
当のままでローセレクター５５によりこの信号は
選択されず待機している。この状態ではローセレ
クター５５は速度ガバナ制御装置５４の出力を選
択している。ここで速度ガバナ制御装置５４の設
定値を上昇させると加減弁２２の開度がまし従つ
て蒸気圧力が低下し初圧制御装置５１の出力信号
が速度ガバナ制御装置５４の出力信号より低くな
つた時点で初圧制御装置５１の出力信号がローセ
レクター５５で選択され加減弁２２を制御する。
しかしこの切替では初圧制御装置５１が全開相当
の開度指令から制御を開始するので速度ガバナ制
御装置５４の設定値を上昇させ、加減弁２２の開
度を増し蒸気圧力を低下させて、初圧制御装置５
１の出力信号を低下させるので切替るまでの蒸気
圧力の低下、切替えた後の加減弁２２の急激な閉
方向制御が発生し安定した制御結果が得られな
い。

本発明の目的は上記した蒸気圧力の変動や、加
減弁２２の開度急変のない、安定した初圧制御装
置５１の切替を行なうことのできる複合サイクル
プラント制御装置を提供することにある。

本発明の特徴は蒸気タービン装置４０を速度ガ
バナ制御装置５４で制御中、初圧制御装置５１の
出力信号を速度ガバナ制御装置５４の出力信号に
追従させ、初圧制御装置５１へ切替時加減弁２２
の開度が急変することなく切替えできることにあ
る。

以下本発明の一実施例を第２図及び第３図によ
り説明する。起動時、タービンバイパス制御装置
５７の圧力設定値は信号発生器８０でハイセレク
ター８６を介して減算器８１に与えられる。減算
器８１は蒸気圧力発信器５６の出力信号と比較し
その偏差がなくなるように比例・積分コントロー
ラ８２でタービンバイパス弁２５を制御する。蒸
気タービン装置４０は速度ガバナ制御装置５４の
設定器７７で与えられた指令と速度検出器５３の
出力信号を減算器７６で比較しその偏差により比
例動作コントローラ７９によりローセレクター５
５を介して加減弁２２を制御して負荷上昇を行な
う。第３図に於てタービンバイパス制御装置５７
により蒸気圧力は９１のカーブの様に一定に制御
されている。速度ガバナ制御装置５４の設定値７
７の指令を増すにつれて加減弁２２の開度はカー
ブ９４の様に上昇し、逆にタービンバイパス弁２
５は蒸気圧力の９１の様に一定値に保つために９
３の様に開度を減じてやがて全閉となる。一方、
初圧制御装置５１は速度ガバナ制御装置５４で加
減弁２２を制御中は切替器７３はＡ→Ｃ側に切替
り蒸気圧力発信器５２に追従した設定値を減算器
７１に与え偏差ゼロの状態にしておき、又切替器
７４はＥ→Ｆ側に切替つており速度ガバナ制御装
置５４の出力信号をローセレクター５５の出力側
より比例・積分コントローラ７５に与え、同じ出
力信号をだすようにしておく。タービンバイパス
弁２５が全閉になつたことは排熱回収ボイラ１１
で発生している蒸気量を全量蒸気タービン装置４
０に通したことになりこれ以上速度ガバナ制御装
置５４で蒸気タービン装置４０の負荷上昇を行う
と加減弁２２がさらに開き蒸気圧力が規定値以下
となり、蒸気タービン装置４０にとつては好しい
ことでない。ここでは早く初圧制御装置５１に切
替えねばならない。タービンバイパス弁２５が全
閉になつた条件で、切替器７３をＡ→Ｃ側からＢ
→Ｃ側に、切替器７４をＥ→Ｆ側からＤ→Ｆ側
に、切替器７８をＧ→Ｋ側からＨ→Ｋ側に、切替
器８５をＭ→Ｎ側からＬ→Ｎ側に切替える。関数
発生器７２は蒸気タービン２３への蒸気流量をベ
ースに前圧の設定値を決めている。即ち蒸気流量
発信器５８の出力信号を関数発生器７２に入れ第
３図のカーブ９１の特性で与えている。カーブ９
１はタービンバイパス弁２５が全閉するまではタ
ービンバイパス制御装置５７の蒸気圧力設定値と
等しいので前記の切替器７３切替時減算器７１の
設定値はフイードバツク値である蒸気圧力発信器
５２の出力信号と等しく偏差ゼロである。また比
例・積分コントローラ７５は速度ガバナ制御装置
５４で加減弁２２を制御中その指令に追従してい
るので切替器７４をＤ→Ｆ側に切替えた時も同じ
出力信号のままである。タービンバイパス制御装
置５７には初圧制御装置５１より蒸気圧力設定値
が伝えられこれと、信号発生器８４により与えら
れるバイアス量が加算器８３で加算され、変化率
制限器８７を通して切替器８５のＬ→Ｎを通りハ
イセレクター８６で選択されて第３図カーブ９２
の様にタービンバイパス制御装置５７の圧力設定
値をかえる。これで蒸気圧力の制御はタービンバ
イパス制御装置５７から初圧制御装置５１へ切替
が完了し、以降蒸気圧力はターブ９１にそつて排
熱回収ボイラ１１の負荷上昇による蒸気量増加に
対処するよう初圧制御装置５１より制御される。
一方速度ガバナ制御装置５４は切替器７８がＨ→
Ｋに切替り初圧制御装置５１による開度指令に追
従している。蒸気タービン２３の速度が何等の原
因で過大になつたときに即加減弁２２を閉操作す
るためである。

上記の様に初圧制御装置５１を速度ガバナ制御
装置５４に追従させることによつて、制御系の切
替時の圧力変動、加減弁の急変をなくし安定した
制御ができる。

本実施例では簡便なため電気制御回路を基に説
明したが、機械リンク機構のガバナ制御装置の場
合でも同じ考えでできることはあきらかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は複合サイクルプラントの系統図、第２
図は本発明による初圧制御装置、第３図は本発明
による初圧制御切替特性を示す図面である。１……ガスタービン装置、１１……排熱回収ボ
イラ、１６……ドラム、２５……タービンバイパ
ス弁、２２……加減弁、５１……初圧制御装置、
５２……蒸気圧力発信器、５３……速度発信器、
５４……速度ガバナ制御装置、５５……ローセレ
クター、５６……蒸気圧力発信器、５７……ター
ビンバイパス制御装置、５８……蒸気流量発信
器、７１……減算器、７２……関数発生器、７３
……切替器、７４……切替器、７５……比例・積
分コントローラ、７６……減算器、７７……設定
器、７８……切替器、７９……比例動作コントロ
ーラ、８０……信号発生器、８１……減算器、８
２……比例・積分コントローラ、８３……加算
器、８４……信号発生器、８５……切替器、８６
……ハイセレクター、８７……変化率制限器。

Claims

【特許請求の範囲】

１１台あるいは複数台のガスタービン装置と、
該ガスタービン装置の排ガスを熱源として蒸気を
発生する排熱回収ボイラ装置と、該排熱回収ボイ
ラで発生した蒸気により仕事を行なう蒸気タービ
ン装置との組み合せでなる複合サイクルプラント
において、蒸気タービンの加減弁前圧を一定に制
御する初圧制御装置と負荷を制御する速度ガバナ
制御装置を有する蒸気タービン制御装置を設け、
初圧制御装置の制御指令を速度ガバナ制御装置の
制御指令に自動追従させることにより排熱回収ボ
イラの蒸気管に設けるタービンバイパス弁による
蒸気圧力制御から初圧制御装置による蒸気圧力制
御への切換え時に蒸気圧力の変化による加減弁開
示の急変を防止することを特徴とする複合サイク
ルプラント制御装置。