JPS6236144B2

JPS6236144B2 -

Info

Publication number: JPS6236144B2
Application number: JP54159144A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Hashimoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-12-10
Filing date: 1979-12-10
Publication date: 1987-08-05
Also published as: JPS5683526A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はガスタービンの制御装置に係り、特に
最大出力判定装置に関する。

ガスタービン、もしくはガスタービンと蒸気タ
ービンを組合わせた複合プラントに於ては、その
出力は大気温度に大きく影響される。これは大気
温度が上昇するとガスタービン用圧縮機への吸入
空気量（重量）が減少し、また圧縮比も低下する
ためであり、そのメカニズムの詳細なたとえば
「火力発電便覧」（オーム社：竹内良市、他監
修）第14章第５節に記載されている。大気温度変
化による有効出力変化は個々のプラントにより相
異するが、前記便覧によれば、０℃〜30℃の変化
で有効出力は32％変化しており、「火力発電所」
（電気書院：千葉幸著）第17章２・７節(1)に
も記述されている如く、大気温度１℃の上昇によ
りガスタービン出力は１％減少するものと通常考
えられている。これは「理科年表」（丸善：東京
天文台編纂）気象部８〜13頁の一覧表に記載の如
く、例えば東京に於ける月平均気温の年間最高・
最低変化が約23℃、日最高・最低の月平均が約10
℃あることより、ガスタービンの最大出力は夏と
冬とで平均約23％、同じ日で平均約10％変動する
ことを示している。

従来のガスタービン制御装置に於ては、ある大
気温度に於てそのガスタービンは最大どの程度の
出力が可能なのかを判定していなかつたため、与
えられた設定出力は大気温度により出力可能なこ
とも不可能なこともあり、不可能な場合も運転員
に警報することは出来なかつた。また、ガスター
ビン制御装置にはガスタービン本体の熱的な消耗
の少ないベースモード運転と、消耗は多いが出力
がより大きくとれるピークモード運転との切替が
通常可能であり、この場合、ピークモード運転時
間の積算値を求めるカウンタが設置されている。
当然ピークモード運転時間は少ない方が好ましい
が、ベースモードで出力し得る最大出力は大気温
度により変化するため、どの程度の出力でピーク
モード運転に切替ねばならぬかを知るためには、
運転員はガスタービン製造者の提供する大気温度
別ベースモード運転最大出力一覧表を参照せねば
ならず、モード切替のタイミングの予測が困難で
あつた。また、たとえばガスタービン発電所に於
て翌日の発電予定が中央給電所から与えられた場
合、その実現は可能か否か、またピークモード運
転は何分間必要なのか、を計算する作業は繁雑で
あつた。

本発明の目的は、大気温度に基づいて与えられ
た出力でガスタービンが出力可能か否かを判定す
るようにしたガスタービン出力判定装置を提供す
るにある。

本発明は、大気温度の実測値または予測値に基
づいてガスタービンの運転モードに対応した最大
出力を求める最大出力算出手段と、該最大出力算
出手段の出力とガスタービンに対する出力設定値
とを比較して、運転モードにおけるガスタービン
を出力設定値に従つた出力で運転可能か否かを判
定する判定手段と、前記最大出力算出手段の出力
と判定手段の判定結果を表示する表示手段と、を
備えたガスタービン出力判定装置を構成したもの
である。

第１図は本発明の基本構成を示すブロツク図で
ある。

ガスタービン出力判定装置１は、ピークモード
最大出力関係発生器１１、ベースモード最大出力
関係発生器１２、低値選択器１３、大小判定器１
４，１５より成り、大気温度３および発電機設定
出力４に基づいて、発電機出力操作器２１、出力
不可アラーム２２、ピーク／ベースモード切替器
２３の各々を制御する。

大気温度で出力可能なピークモードでのガスタ
ービン最大出力を得るピークモード最大出力関数
発生器FP（Ｔ）１１の出力および発電機設定出
力４とに基づいて低値選択器１３は、いずれか低
値を発電機出力操作器２１に出力する。また、ピ
ークモード最大出力関数発生器１１の出力は大小
判定器１４に印加され、発電機設定出力４が関数
発生器１１の出力を超過するとき出力不可アラー
ム２２を駆動する。例えば大気温度30℃における
ピークモード最大出力が70として得られたとき、
発電機設定出力４の値（要求値）が100のときに
は、ガスタービンの出力を70とするための指令が
発電機出力操作２１に出力されると共に、ガスタ
ービンの出力として要求値を満たすことができな
いためアラームを駆動するための指令が出力不可
アラーム２２に出力される。なお、大気温度０℃
におけるピークモード最大出力が100として得ら
れたとき、発電機出力４の値が70のときには、ガ
スタービンの出力を70とするための指令が出力さ
れ、アラームは駆動されない。一方、ベースモー
ド最大出力関数発生器FB（Ｔ）１２は大気温度
３に基づいて該大気温度で出力可能なベースモー
ドでのガスタービン最大出力を得るもので大小判
定器１５に出力信号を送る。大小判定器１５では
発電機設定出力４が関数発生器１２の出力を超過
するとき出力信号を発生し、ピーク／ベースモー
ド切替器２３を駆動する。例えば、ピークモード
最大出力が85、ベースモード最大出力が75として
得られたとき、発電機設定出力４の値が80のとき
にはピークモードでの運転が選択され、発電機設
定出力４の値が70のときにはベースモードでの運
転が選択される。このように大気温度に基づいて
適切な制御を行うことができる。なお、制御出力
信号ルートとして３系統を出力する場合を例示し
たが、必要に応じて種々の組合せができる。例え
ば、FP（Ｔ）１１と低値選択器１３の組合せ、
或いはFB（Ｔ）１２と大小判定器１５の組合せ
等である。

第２図は本発明の他の基本構成を示すブロツク
図である。第２図において第１図のものと同一部
材であるものには同一符号を付している。本構成
のものは入力条件として更に大気圧力３１を加
え、各関数発生器FP（Ｔ）１１、FB（Ｔ）１２
に入力するようにしたものである。このような入
力条件を必要とするのは、トレーラ搭載の移動式
ガスタービン発電機のように標高の高い地域で使
用する場合であり、このような場合には、ガスタ
ービン出力が大気圧力の影響を受けるので補正す
る必要がある。前記した「理科年表」によれば高
度2000ｍにおける大気圧は高度０ｍに対し約22％
減少しており、ガスタービン出力もこれに対応し
て減少する。従つて、大気温度のほか大気圧力も
加えることにより最良のガスタービン出力判定を
行うことができる。

第３図は第１図の応用例を示すブロツク図であ
り、第１図に示したガスタービン出力判定装置１
をガスタービン制御装置２に組込んで、ガスター
ビン６、発電機７を制御する例である。

大気温度３と発電機設定出力４とに基づいて、
ガスタービン出力判定装置１は、前述した如くの
処理過程をへて発電機出力操作器２１に実際に発
電すべき目標値を設定し、これと発電機７の実測
出力５との偏差をもとにPID制御器２４は比例、
積分、微分制御を行つた後、燃料制御器２５に対
して操作指示を出力する。ガスタービン出力判定
装置１は発電機設定出力４と大気温度３をもとに
出力不可アラーム２２を発生することにより運転
員に異常を報告し、またピーク／ベースモード切
替器２３を操作することにより燃料制御器２５の
操作し得る燃料量上限を切替る。この応用例によ
り運転員はピーク／ベースモード運転の切替を気
にせず、また与えられた設定出力を実現出来ない
ことをただちに知つて運転できるため、運転員の
負担を軽減できると共に、ブラント運転の合理化
を図ることができる。

第４図は本発明の前記基本構成に基づいた一実
施例を示すブロツク図である。

第４図に示す実施例は、ガスタービン出力の判
定を実時間で行うものではなく、あらかじめ中央
給電指令所８２よりデータ交換入出力装置
（DXI／Ｏ）８３を介して送信されてきた翌日の
発電計画に対し、オペレーターズコンソール８４
を介して入力された翌日の予測大気温度をもと
に、大気温度の実測値または予測値に基づいてガ
スタービンの運転モードに対応した最大出力を求
める最大出力算出手段と、該最大出力算出手段の
出力とガスタービンに対する出力設定値とを比較
して、運転モードにおけるガスタービンを出力設
定値に従つた出力で運転可能か否かを判定する判
定手段とを有する中央処理装置（CPU）８１に
より第５図の流れ図で示すガスタービン出力判定
を行つた後、その結果を表示手段としての印字装
置８５にて印字するものである。本実施例はガス
タービン出力判定論理をプログラムに組込み、計
算機によりガスタービン出力判定装置を実現した
点と、判定処理を実時間で行わずオフラインで発
電計画に対する予想計算を行う点に特徴がある。
本発明により翌日の運転計画が実行可能なものか
否か、また実行不可の場合、どの程度の出力まで
なら実行可能であるかを知り得るので、翌日の運
転計画を事前にチエツク及び修正することが可能
となる。また、ピークモードに関する情報と同様
にベースモードに関する情報を求め、これらの情
報を印字装置８５に印字すれば、ピークモードで
の運転で出力達成不可領域までどの程度余裕があ
るか、あるいはどの程度出力を減少すればベース
モードの運転に戻れるかの情報を運転員に提供す
ることができる。このため、運転員はピークモー
ドでの運転中でも、少し出力を減少すればベース
モードでの運転が可能であると判断したときに
は、出力を減少してベースモードの運転に移行さ
せることができる。また出力に余裕があるときに
は出力を限界近くまで増加させることができ、ガ
スタービンの効率的な運転が可能となる。

第６図は本発明の他の実施例を示すブロツク図
である。本実施例は運転員に対する出力装置を表
示装置８６にしたもので、他の構成は第４図と同
一である。この場合の中央処理装置８１で行う処
理は第７図の如くである。本実施例に於ては、１
時間毎に入力された大気温度の予測値を平滑化処
理により第８図ａに示す如くなめらかな連続的な
関数とし、よりきめ細かな表示と予測を行つてい
る。さらに運転員が翌日予測温度を設定する手間
を省くため、翌日の最高大気温度と最低大気温度
のみ入力すれば、たとえば最高大気温度を14時、
最低大気温度を５時に割当て、その間を一定の補
間式により連続させる方法もある。CPU８１で
計算された結果はCRT８６に対し第８図ｂに示
す表示画面にて表示される。本フオーマツトによ
れば、ガスタービン最大出力を超過した部分は赤
色で、ピークモード運転される部分は黄色で、ベ
ースモードで運転される部分は緑色で表示され、
翌日のガスタービンの運転状態が一目瞭然とな
る。たとえば第８図ｂ画面を見て運転員は11時か
ら16時までの間5000KWの電力を削減すればベー
スモード運転となることを判断し、中央給電指令
所に対し翌日の負荷指令変更要求を行い、ガスタ
ービンの消耗を少なくすることが出来る。また、
ピーク／ベースモード運転時間も、よりきめ細か
く計画することが出来る。本実施例によれば運転
員は翌日のガスタービンの運転状況を詳細かつ容
易にチエツクすることが可能である。

以上より明らかなように本発明によれば、大気
温度に基づいて与えられた出力でガスタービンが
出力可能か否かを判定し、判定結果を表示するよ
うにしたため、大気温度の影響を受けるガスター
ビンの運転状態を適確に把握し、プラントの合理
的な運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示すブロツク図、
第２図は本発明の他の基本構成を示すブロツク
図、第３図は第１図の応用例を示すブロツク図、
第４図は本発明の一実施例を示すブロツク図、第
５図は第４図の実施例の処理フローチヤート、第
６図は本発明の他の実施例を示すブロツク図、第
７図は第６図の実施例の処理フローチヤート、第
８図ａは時刻別予想大気温度図、第８図ｂは時刻
別ガスタービン出力状態図である。１１……ピークモード最大出力関数発生器、１
２……ベースモード最大出力関数発生器、１３…
…低値選択器、１４，１５……大小判定器、２１
……発電機出力操作器、２２……出力不可アラー
ム、２３……ピーク／ベースモード切替器、２４
……PID制御器、２５……燃料制御器、８１……
中央処理装置、８２……中央給電指令所、８３…
…データ交換入出力装置、８４……オペレーター
ズコンソール、８５……印字装置、８６……表示
装置。

Claims

【特許請求の範囲】１大気温度の実測値または予測値に基づいてガ
スタービンの運転モードに対応した最大出力を求
める最大出力算出手段と、該最大出力算出手段の
出力とガスタービンに対する出力設定値とを比較
して、運転モードにおけるガスタービンを出力設
定値に従つた出力で運転可能か否かを判定する判
定手段と、前記最大出力算出手段の出力と判定手
段の判定結果を表示する表示手段と、を備えたこ
とを特徴とするガスタービン出力判定装置。２特許請求の範囲第１項において、入力条件と
して前記大気温度と大気圧力の双方を用いること
を特徴とするガスタービン出力判定装置。