发明内容
本发明所要解决的问题
在图5所示的燃气轮机设备中,选择辅助蒸汽锅炉中产生的辅助蒸汽和废热回收锅炉中产生的自生蒸汽中的一种蒸汽,并且将所选蒸汽供应到热交换器30。
这里,将具体解释在供应到热交换器30的蒸汽源之间的切换。
执行蒸汽源之间的切换,使得当发电机20的输出小于规定数值时,将辅助蒸汽供应到热交换器30,并且当发电机20的输出等于或大于规定数值时,将自生蒸汽供应到热交换器30。
因此,在燃气轮机10起动时期,将辅助蒸汽首先供应到热交换器30,并且执行蒸汽源之间的切换,使得当发电机20的输出等于或大于规定数值时,将自生蒸汽供应到热交换器30以替代辅助蒸汽。
另一方面,在燃气轮机10停机时期,起初将自生蒸汽供应到热交换器30,但是执行切换,使得当发电机20的输出小于规定数值时,将辅助蒸汽供应到热交换器30以替代自生蒸汽。
然而,传统上,当将供应到热交换器30的蒸汽从辅助蒸汽切换为自生蒸汽时,并且相反,当从自生蒸汽切换为辅助蒸汽时,加热之后的进入空气A’的温度可能由于在辅助蒸汽和自生蒸汽之间的蒸汽状态(蒸汽温度、蒸汽压力等)差异而发生波动,但是在传统技术中没有用于抑制这种波动的控制装置。
因此,当将供应到热交换器30的蒸汽从辅助蒸汽切换为自生蒸汽时,并且相反,当从自生蒸汽切换为辅助蒸汽时,加热之后的进入空气A’的温度发生波动,从而存在不能在燃气轮机10中保持稳定燃烧的可能性。
鉴于上述传统技术,本发明的目的在于提供一种用于控制燃气轮机的进入空气加热的装置,在该装置中,即便将供应到热交换器的蒸汽从辅助蒸汽切换为自生蒸汽,并且相反,即便从自生蒸汽切换为辅助蒸汽,也能够使加热之后的进入空气的温度保持恒定。
解决问题的手段
用于解决上述问题的本发明的配置包括:
热交换器,该热交换器供应有自生蒸汽和辅助蒸汽,以利用所供应的蒸汽加热由燃气轮机吸入的空气,响应于自生蒸汽控制阀的阀开度控制自生蒸汽的供应量,并且响应于辅助蒸汽控制阀的阀开度控制辅助蒸汽的供应量;
温度计,该温度计测量由热交换器加热且由燃气轮机吸入的空气的温度;和
控制装置,该控制装置包括自生蒸汽控制单元和辅助蒸汽控制单元,自生蒸汽控制单元向自生蒸汽控制阀馈送用于使温度计处测量的测量温度达到预设目标温度的自生蒸汽阀开度指令,以控制自生蒸汽控制阀的阀开度,并且辅助蒸汽控制单元向辅助蒸汽控制阀馈送用于使测量温度达到目标温度的辅助蒸汽阀开度指令,以控制辅助蒸汽控制阀的阀开度,其中
当由燃气轮机以旋转方式驱动的发电机的输出从等于或高于预定规定数值的数值降低至小于规定数值的数值时,自生蒸汽控制单元在输出达到小于规定数值的数值时的时间点保持自生蒸汽阀开度指令的数值,并且在预先确定的设定时间内将自生蒸汽阀开度指令的数值从保持数值逐渐降低至零,同时辅助蒸汽控制单元根据通过辅助蒸汽阀开度指令乘以系数获得的辅助蒸汽调节阀开度指令来控制辅助蒸汽控制阀的阀开度,该系数随着从输出达到小于规定数值的数值时的时间点起动预先确定的设定时间内消逝的时间从0逐渐变为1,
当发电机的输出从小于预设规定数值的数值增加至规定数值或更高数值时,辅助蒸汽控制单元在输出达到规定数值或更高数值时的时间点保持辅助蒸汽阀开度指令的数值,并且在预先确定的设定时间内将辅助蒸汽阀开度指令的数值从保持数值逐渐降低至零,同时自生蒸汽控制单元根据通过自生蒸汽阀开度指令乘以系数获得的自生蒸汽调节阀开度指令来控制自生蒸汽控制单元的阀开度,该系数随着从输出达到规定数值或更高数值时的时间点起的预先确定的设定时间内消逝的时间从0逐渐变为1。
本发明的另一配置包括:
热交换器,该热交换器供应有自生蒸汽和辅助蒸汽,以利用所供应的蒸汽加热由燃气轮机吸入的空气,响应于自生蒸汽控制阀的阀开度控制自生蒸汽的供应量,并且响应于辅助蒸汽控制阀的阀开度控制辅助蒸汽的供应量;
温度计,该温度计测量由热交换器加热和由燃气轮机吸入的空气的温度;
蒸汽源切换信号生成单元,当由燃气轮机以旋转方式驱动的发电机的输出从等于或高于预定规定数值的数值降低至小于规定数值的数值时,该蒸汽源切换信号生成单元输出第一蒸汽源切换信号,并且当发电机的输出从小于预定规定数值的数值增加至等于或高于规定数值的数值时,该蒸汽源切换信号生成单元输出第二蒸汽源切换信号;
自生蒸汽使用系数生成单元,该自生蒸汽使用系数生成单元输出自生蒸汽使用系数,当输出第一蒸汽源切换信号时,该自生蒸汽使用系数的数值随着预先确定的设定时间内消逝的时间从1逐渐变为0,并且当输出第二蒸汽源切换信号时,该自生蒸汽使用系数的数值随着预先确定的设定时间内消逝的时间从0逐渐变为1;
自生蒸汽控制单元,该自生蒸汽控制单元将自生蒸汽校正阀开度指令馈送到自生蒸汽控制阀,由此控制自生蒸汽控制阀的阀开度,通过将用于执行反馈控制从而使温度计测量的测量温度与预设目标温度之间的偏差为零的自生蒸汽阀开度校正指令和用于执行先行控制从而使测量温度达到目标温度的自生蒸汽阀开度先行指令相加而得到自生蒸汽校正阀开度指令;和
辅助蒸汽控制单元,该辅助蒸汽控制单元将辅助蒸汽校正阀开度指令馈送到辅助蒸汽控制阀,由此控制辅助蒸汽控制阀的阀开度,通过将用于执行反馈控制从而使测量温度与预设目标温度之间的偏差为零的辅助蒸汽阀开度校正指令和用于执行先行控制从而使测量温度达到目标温度的辅助蒸汽阀开度先行指令相加而得到辅助蒸汽校正阀开度指令,其中
当输出第一蒸汽源切换信号时,自生蒸汽控制单元在输出第一蒸汽源切换信号时的时间点保持自生蒸汽校正阀开度指令的数值,并且在预先确定的设定时间内将自生蒸汽校正阀开度指令的数值从保持数值逐渐降低至零,同时辅助蒸汽控制单元根据通过辅助蒸汽校正阀开度指令乘以差值获得的辅助蒸汽调节阀开度指令来控制辅助蒸汽控制阀的阀开度,通过由数值1减去自生蒸汽使用系数而获得该差值,并且
当输出第二蒸汽源切换信号时,辅助蒸汽控制单元在输出第二蒸汽源切换信号时的时间点保持辅助蒸汽校正阀开度指令的数值,并且在预先确定的设定时间内将辅助蒸汽校正阀开度指令的数值从保持数值逐渐地降低至0,同时自生蒸汽控制单元根据通过自生蒸汽校正阀开度指令乘以自生蒸汽使用系数获得的自生蒸汽调节阀开度指令来控制自生蒸汽控制阀的阀开度。
在本发明的又一配置中,自生蒸汽控制单元包括:
用于自生蒸汽的偏差计算单元,该偏差计算单元获得用于自生蒸汽的偏差温度,该偏差温度是目标温度与测量温度之间的偏差;
用于自生蒸汽的比例积分计算单元,该比例积分计算单元执行用于自生蒸汽的偏差温度的比例积分计算,以获得用于自生蒸汽的阀开度校正指令;
用于自生蒸汽的第二偏差计算单元,该第二偏差计算单元获得目标温度与大气温度之间的温差;
用于自生蒸汽的阀开度指令计算函数单元,该阀开度指令计算函数单元输出用于自生蒸汽的阀开度指令,当燃气轮机的转数增加时,该阀开度指令的数值变大;
用于自生蒸汽的入口导向叶片校正系数计算函数单元,该入口导向叶片校正系数计算函数单元输出用于自生蒸汽的入口导向叶片校正系数,当燃气轮机的入口导向叶片的开度增加时,入口导向叶片校正系数的系数数值变大;
用于自生蒸汽的温差校正系数计算函数单元,该温差校正系数计算函数单元输出用于自生蒸汽的温差校正系数,当温差增加时,该温差校正系数的系数数值变大;
用于自生蒸汽的蒸汽压力校正系数计算函数单元,该蒸汽压力校正系数计算函数单元输出用于自生蒸汽的蒸汽压力校正系数,当供应到热交换器的自生蒸汽的压力等于预定基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变为1,当该压力变得大于基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变得小于1,并且当该压力变得小于基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变得大于1;
用于自生蒸汽的蒸汽温度校正系数计算函数单元,该蒸汽温度校正系数计算函数单元输出用于自生蒸汽的蒸汽温度校正系数,当供应到热交换器的自生蒸汽的温度等于预定基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变为1,当该温度变得大于基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变得小于1,并且当该温度变得小于基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变得大于1;
用于自生蒸汽的乘法单元,该乘法单元对用于自生蒸汽的阀开度指令、用于自生蒸汽的输入导向叶片校正系数、用于自生蒸汽的温差校正系数、用于自生蒸汽的蒸汽压力校正系数以及用于自生蒸汽的蒸汽温度校正系数执行乘法,以输出用于自生蒸汽的阀开度先行指令;和
用于自生蒸汽的加法单元,该加法单元将用于自生蒸汽的阀开度校正指令和用于自生蒸汽的阀开度先行指令相加,以输出用于自生蒸汽的校正阀开度指令,并且
辅助蒸汽控制单元包括:
用于辅助蒸汽的偏差计算单元,该偏差计算单元获得用于辅助蒸汽的偏差温度,该偏差温度是目标温度与测量温度之间的偏差;
用于辅助蒸汽的比例积分计算单元,该比例积分计算单元执行用于辅助蒸汽的偏差温度的比例积分计算,以获得用于辅助蒸汽的阀开度校正指令;
用于辅助蒸汽的第二偏差计算单元,该第二偏差计算单元获得目标温度与大气温度之间的温差;
用于辅助蒸汽的阀开度指令计算函数单元,该阀开度指令计算函数单元输出用于辅助蒸汽的阀开度指令,当燃气轮机的转数增加时,该阀开度指令的数值变大;
用于辅助蒸汽的入口导向叶片校正系数计算函数单元,该入口导向叶片校正系数计算函数单元输出用于辅助蒸汽的入口导向叶片校正系数,当燃气轮机的入口导向叶片的开度增加时,入口导向叶片校正系数的系数数值变大;
用于辅助蒸汽的温差校正系数计算函数单元,该温差校正系数计算函数单元输出用于辅助蒸汽的温差校正系数,当温差变大时,该温差校正系数的系数数值变大;
用于辅助蒸汽的蒸汽压力校正系数计算函数单元,该蒸汽压力校正系数计算函数单元输出用于辅助蒸汽的蒸汽压力校正系数,当供应到热交换器的辅助蒸汽的压力等于预定基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变为1,当该压力变得大于基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变得小于1,并且当该压力变得小于基准压力时,该蒸汽压力校正系数的系数数值变得大于1;
用于辅助蒸汽的蒸汽温度校正系数计算函数单元,该蒸汽温度校正系数计算函数单元输出用于辅助蒸汽的蒸汽温度校正系数,当供应到热交换器的辅助蒸汽的温度等于预定基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变为1,当该温度变得大于基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变得小于1,并且当该温度变得小于基准温度时,该蒸汽温度校正系数的系数数值变得大于1;
用于辅助蒸汽的乘法单元,该乘法单元对用于辅助蒸汽的阀开度指令、用于辅助蒸汽的输入导向叶片校正系数、用于辅助蒸汽的温差校正系数、用于辅助蒸汽的蒸汽压力校正系数以及用于辅助蒸汽的蒸汽温度校正系数执行乘法,以输出用于辅助蒸汽的阀开度先行指令;和
用于辅助蒸汽的加法单元,该加法单元将用于辅助蒸汽的阀开度校正指令和用于辅助蒸汽的阀开度先行指令相加,以输出用于辅助蒸汽的校正阀开度指令。
本发明的效果
根据本发明,在燃气轮机的起动时将供应到热交换器的蒸汽从辅助蒸汽切换为自生蒸汽时,以恒定比率节流用于控制辅助蒸汽的供应量的辅助蒸汽控制阀,并且,在用于控制自生蒸汽的供应量的自生蒸汽控制阀的开度受到控制从而使加热空气的温度达到目标温度时,开度比率增加。
也就是说,在起动时,以恒定比率节流辅助蒸汽控制阀并且打开自生蒸汽控制阀,同时对于自生蒸汽控制阀执行开度控制。
在燃气轮机的停机时将供应到热交换器的蒸汽从自生蒸汽切换为辅助蒸汽时,以恒定比率节流用于控制自生蒸汽的供应量的自生蒸汽控制阀并且在用于控制辅助蒸汽的供应量的辅助蒸汽控制阀的开度受到控制从而使加热空气的温度达到目标温度时,开度比率增加。
也就是说,在停机时,以恒定比率节流自生蒸汽控制阀并且打开辅助蒸汽控制阀,同时对于辅助蒸汽控制阀执行开度控制。
因为以此方式采用这种配置,使得在以下情形中,即在自生蒸汽控制阀和辅助蒸汽控制阀中的一个蒸汽控制阀被节流而另一个蒸汽控制阀被打开的情况下,所述一个蒸汽控制阀以恒定比率节流并且所述另一个蒸汽控制阀打开,同时所述另一个蒸汽控制阀的开度受到控制,即便在自生蒸汽与辅助蒸汽之间切换供应到热交换器的蒸汽,也能够使加热的空气的温度稳定保持在目标温度。
实施例
<燃气轮机设备的整体配置>
图1示出一个燃气轮机设备,根据本发明的一个实施例的用于控制燃气轮机的进入空气加热的装置已被应用于该燃气轮机设备。如图1中所示,燃气轮机10包括作为主要构件的压缩机11、燃烧器12和涡轮机13。从外侧吸入的空气(大气)“A”经由进入空气管道15由燃气轮机10的压缩机11吸入。
压缩机11的入口设有入口导向叶片(IGV)11a,并且利用IGV 11a的开度控制由压缩机11吸入的空气量。顺便提及,根据负载状态、运行状态等控制IGV 11a的开度。
发电机20联接到燃气轮机10,从而由燃气轮机10以旋转方式驱动,由此产生电力。
用于进入空气加热的热交换器30布置在进入空气管道15中。热交换器30经由自生蒸汽管400供应有自生蒸汽S1并且经由辅助蒸汽管500供应有辅助蒸汽S2。热交换器30利用所供应的蒸汽S(将自生蒸汽S1和辅助蒸汽S2总体称为“蒸汽S”)的热量加热由燃气轮机10吸入的空气“A”(执行空气“A”的热交换)。
自生蒸汽管400包括以中间置入方式设置的自生蒸汽控制阀41,并且自生蒸汽管40进一步设有探测自生蒸汽S1的压力的压力计42和探测自生蒸汽S1的温度的温度计43。
通过调节自生蒸汽控制阀41的阀开度来控制供应到热交换器30的自生蒸汽S1的量。由以后描述的控制装置100中的自生蒸汽控制单元200执行自生蒸汽控制阀41的开度控制。
将由压力计42探测的自生蒸汽压力SP1和由温度计43探测的自生蒸汽温度ST1馈送到以后描述的控制装置100中的自生蒸汽先行控制单元210(具体地,校正系数计算函数单元211和212)。
辅助蒸汽管500包括以中间置入方式设置的辅助蒸汽控制阀51,并且进一步设有探测辅助蒸汽S2的压力的压力计52和探测辅助蒸汽S2的温度的温度计53。
通过调节辅助蒸汽控制阀51的阀开度来控制供应到热交换器30的辅助蒸汽S2的量。由以后描述的控制装置100中的辅助蒸汽控制单元300执行辅助蒸汽控制阀51的开度控制。
将由压力计52探测的辅助蒸汽压力SP2和由温度计53探测的辅助蒸汽温度ST2馈送到以后描述的控制装置100中的辅助蒸汽供给先行控制单元310(具体地,校正系数计算函数单元311、312)。
在进入空气管道15的位于热交换器30和压缩机11的入口段之间的部分处附接温度计40。温度计40测量由热交换器30加热以由燃气轮机10的压缩机11吸入的空气A’的温度。以此方式测量的进入空气A’的测量温度t1被馈送到以后描述的控制装置100(具体地,偏差计算单元201和301)。
<控制装置的整体配置>
控制装置100包括蒸汽源切换信号生成单元101、自生蒸汽使用系数生成单元102、自生蒸汽控制单元200和辅助蒸汽控制单元300。
虽然在以后予以详细描述,但是蒸汽源切换信号生成单元101和自生蒸汽使用系数生成单元102是如下运行的功能块,使得在蒸汽源之间执行切换时顺利执行切换。
蒸汽源切换信号生成单元101探测发电机20的输出,并且当发电机输出从等于或大于规定数值(例如,额定输出的50%)的数值降低至小于规定数值的数值时输出蒸汽源切换信号TS1,蒸汽源切换信号TS1是用于执行从自生蒸汽S1到辅助蒸汽S2的切换的指令信号。蒸汽源切换信号TS1被馈送到自生蒸汽控制单元200(具体地,加法单元218)和自生蒸汽使用系数生成单元102。
蒸汽源切换信号生成单元101探测发电机20的输出,并且当发电机输出从小于规定数值的数值(例如,额定输出的50%)增加至等于或大于规定数值的数值时输出蒸汽源切换信号TS2,蒸汽源切换信号TS2是用于执行从辅助蒸汽S2到自生蒸汽S1的切换的指令信号。蒸汽源切换信号ST2被馈送到辅助蒸汽控制单元300(具体地,加法单元318)和自生蒸汽使用系数生成单元102。
自生蒸汽使用系数生成单元102向自生蒸汽控制单元200(具体为输出调节单元203)和辅助蒸汽控制单元300(具体为偏差计算单元304)馈送自生蒸汽使用系数J。自生蒸汽使用系数J的数值以以下方式改变(见图4B)。(1)当蒸汽切换信号ST1输入自生蒸汽使用系数生成单元102中时,自生蒸汽使用系数J的数值在预先确定的设定时间中从“1”逐渐降低至“0”并且在预定时间(图4B中从γ到Δ的期限)逝去之后保持为“0”。(2)当蒸汽切换信号TS2输入自生蒸汽使用系数生成单元102中时,自生蒸汽使用系数J的数值在预先确定的设定时间内从“0”逐渐增加至“1”,并且在预定时间(在图4B中从α到β的期限)逝去之后保持为“1”。
<自生蒸汽控制单元的配置和基本操作>
自生蒸汽控制单元200包括偏差计算单元201和比例积分计算单元202、输出调节单元203和自生蒸汽先行控制单元210。
在自生蒸汽控制单元200中初步设定目标温度TO(例如+5℃)。目标温度TO是作为使得能够在燃气轮机10中执行稳定燃烧(运行)的进入空气温度而根据每一个燃气轮机10的特征初步设定的温度。
偏差计算单元201计算在测量温度t1与目标温度TO之间的偏差,以获得偏差温度Δt1(=TO-t1)。比例积分计算单元202对偏差温度Δt1执行PI计算,以输出阀开度校正指令P1。
自生蒸汽先行控制单元210包括校正系数计算函数单元211到213和215、阀开度指令计算函数单元214、偏差计算单元216、乘法单元217和加法单元218。
将指示由压力计42测量的自生蒸汽S 1的压力的蒸汽压力SP1输入校正系数计算函数单元211,并且将指示由温度计43测量的自生蒸汽S1的温度的自生蒸汽温度ST1输入校正系数计算函数单元212。
将由探测IGV 11a的开度的传感器(未示出)测量的IGV开度OP输入校正系数计算函数单元213,并且将由探测燃气轮机10的转数的传感器(未示出)测量的燃气轮机转数N输入阀开度指令函数计算单元214。
将由探测大气温度的传感器(未示出)测量的大气温度t2和目标温度TO输入偏差计算单元216。偏差计算单元216在大气温度t2与目标温度TO之间执行偏差计算,以获得温差dt1(=TO-t2)。
校正系数计算函数单元211包括如图2A中所示的校正系数计算函数FX11,并且当将自生蒸汽压力SP1输入系数计算函数单元213时,它使用校正系数计算函数单元FX11输出相应于输入的自生蒸汽压力SP1的校正系数a1。
校正系数计算函数FX11包括校正系数a1根据自生蒸汽压力SP1的增加而降低的函数特性,其中,例如当自生蒸汽压力SP1是标准压力(例如0.8MPa)时,校正系数计算函数单元211输出数值为1的校正系数a1,当自生蒸汽压力SP1变得小于标准压力时,校正系数计算函数单元211输出数值大于1的校正系数a1,并且当自生蒸汽压力SP1变得大于标准压力时,校正系数计算函数单元211输出数值小于1的校正系数a1。
校正系数计算函数单元212包括如图2B中所示的校正系数计算函数FX12,并且当将自生蒸汽温度ST1输入校正系数计算函数单元212时,校正系数计算函数单元212使用校正系数计算函数FX12输出相应于输入的自生蒸汽ST1的校正系数b1。
校正系数计算函数FX12包括校正系数b1根据自生蒸汽压力ST1的增加而降低的函数特性,其中,例如当自生蒸汽温度ST1是标准温度(例如244℃)时,校正系数计算函数单元212输出数值为1的校正系数b1,当自生蒸汽温度ST1变得小于标准温度时,校正系数计算函数单元212输出数值大于1的校正系数b1,并且当自生蒸汽温度ST1变得大于标准温度时,校正系数计算函数单元212输出数值小于1的校正系数b1。
校正系数计算函数单元213包括如图2C中所示的校正系数计算函数FX13,并且当将IGV开度OP输入校正系数计算函数单元213时,校正系数计算函数单元213使用校正系数计算函数FX13输出相应于输入的IGV开度OP的校正系数c1。
校正系数计算函数FX13包括校正系数c1根据IGV开度OP的增加而增加的函数特性,其中,例如,当IGV开度OP是0%时,校正系数计算函数单元213输出数值为0.3的校正系数c1,当IGV开度OP是50%时,校正系数计算函数单元213输出数值为0.5的校正系数c1,并且当IGV开度OP是100%时,校正系数计算函数单元213输出数值为1.0的校正系数c1。
阀开度指令计算函数单元214包括如图2D中所示的阀开度指令运算函数FX14,并且当将燃气轮机转数N输入阀开度指令计算函数单元214时,阀开度指令计算函数单元214使用阀开度指令运算函数FX14输出相应于输入的燃气轮机转数N的正确的阀开度指令d1。
阀开度指令运算函数FX14包括阀开度指令d1根据燃气轮机转数N的增加而逐渐增加的函数特性,其中,例如,当燃气轮机转数N是600rpm时,阀开度指令计算函数单元214输出数值为4.1%的阀开度指令d1,并且当燃气轮机转数N是3600rpm时,阀开度指令计算函数单元214输出数值为17.4%的阀开度指令d1。
校正系数计算函数单元215包括如图2E中所示的校正系数计算函数FX15,并且当将温差dt1输入校正系数计算函数单元215时,校正系数计算函数单元215使用校正系数计算函数FX15输出相应于输入的温差dt1的校正系数e1。
校正系数计算函数FX15包括校正系数e1根据温差dt1的增加而增加的函数特性,其中,例如当温差dt1是10℃时,校正系数计算函数单元215输出数值为0.67的校正系数e1,当温差是15℃时,校正系数计算函数单元215输出数值为1.0的校正系数e1,并且当温差dt1是25℃时,校正系数计算函数单元215输出数值为1.62的校正系数e1。
乘法单元217将阀开度指令d1乘以所有的校正系数a1、b1、c1和e1,以输出阀开度先行指令f1。此外,加法单元218将阀开度先行指令f1与比例积分计算单元202输出的阀开度校正指令P1相加,以输出校正阀开度指令PA1。
顺便提及,当将蒸汽源切换信号TS1输入加法单元218时,加法单元218在输入蒸汽源切换信号TS1的时间点跟踪(保持)校正阀开度指令PA1的数值,以继续输出作为所跟踪数值的校正阀开度指令PA1。
输出调节单元203将校正阀开度指令PA1乘以自生蒸汽使用系数J(该自生蒸汽使用系数J的数值在从“0”到“1”的范围中),以输出调节阀开度指令PB1。
虽然在以后予以详细地描述,但是输出调节单元203是如此运行的功能块,使得在执行切换时顺利地执行蒸汽源之间的切换。
<辅助蒸汽控制单元的配置和基本操作>
辅助蒸汽控制单元300包括偏差计算单元301、比例积分计算单元302、输出调节单元303、偏差计算单元304、信号生成单元305和辅助蒸汽先行控制单元310。
在辅助蒸汽控制单元300中初步设定目标温度TO(例如+5℃)。目标温度TO是作为使得能够在燃气轮机10中执行稳定燃烧(运行)的进入空气温度而根据每一个燃气轮机10的特征初步设定的温度。
偏差计算单元301在测量温度t1和目标温度TO之间执行偏差计算,以获得偏差温度t2(=TO-t1)。比例积分计算单元302对偏差温度t2执行PI计算,以输出阀开度校正指令P2。
辅助蒸汽先行控制单元310包括校正系数计算函数单元311到313和315、阀开度指令计算函数单元314、偏差计算单元316、乘法单元317和加法单元318。
将指示由压力计52测量的辅助蒸汽S2的压力的蒸汽压力SP2输入校正系数计算函数单元311,并且将指示由温度计53测量的辅助蒸汽S2的温度的辅助蒸汽温度ST2输入校正系数计算函数单元312。
将由探测IGV 11a的开度的传感器(未示出)测量的IGV开度OP输入校正系数计算函数单元313,并且将由探测燃气轮机10的转数的传感器(未示出)测量的燃气轮机转数N输入阀开度指令功能计算单元314。
将由探测大气温度的传感器(未示出)测量的大气温度t2和目标温度TO输入偏差计算单元316。偏差计算单元316在大气温度t2与目标温度TO之间执行偏差计算,以获得温差dt2(=TO-t2)。
校正系数计算函数单元311包括如图3A中所示的校正系数计算函数FX21,并且当将辅助蒸汽压力SP2输入校正系数计算函数单元311时,校正系数计算函数单元311使用校正系数计算函数单元FX21输出相应于输入的辅助蒸汽压力SP2的校正系数a2。
校正系数计算函数FX21包括校正系数a2根据辅助蒸汽压力SP2的增加而降低的函数特性,其中,例如当辅助蒸汽压力SP2是标准压力(例如1.4MPa)时,校正系数计算函数单元311输出数值为1的校正系数a2,当辅助蒸汽压力SP2变得小于标准压力时,校正系数计算函数单元311输出数值大于1的校正系数a2,并且当辅助蒸汽压力SP2变得大于标准压力时,校正系数计算函数单元311输出数值小于1的校正系数a2。
校正系数计算函数单元312包括如图3B中所示的校正系数计算函数FX22,并且当将辅助蒸汽温度ST2输入校正系数计算函数单元312时,校正系数计算函数单元312使用校正系数计算函数FX22输出相应于输入的辅助蒸汽ST2的校正系数b2。
校正系数计算函数FX22包括校正系数b2根据辅助蒸汽压力ST2的增加而降低的函数特性,其中,例如当辅助蒸汽温度ST2是标准温度(例如400℃)时,校正系数计算函数单元312输出数值为1的校正系数b2,当辅助蒸汽温度ST2变得小于标准温度时,校正系数计算函数单元312输出数值大于1的校正系数b2,并且当辅助蒸汽温度ST2变得大于标准温度时,校正系数计算函数单元312输出数值小于1的校正系数b2。
校正系数计算函数单元313包括如图3C中所示的校正系数计算函数FX23,并且当将IGV开度OP输入校正系数计算函数单元313时,校正系数计算函数单元313使用校正系数计算函数FX23输出相应于输入的IGV开度OP的校正系数c2。
校正系数计算函数FX23包括校正系数c2根据IGV开度OP的增加而增加的函数特性,其中,例如当IGV开度OP是0%时,校正系数计算函数单元313输出数值为0.3的校正系数c2,当IGV开度OP是50%时,校正系数计算函数单元313输出数值为0.5的校正系数c2,并且当IGV开度OP是100%时,校正系数计算函数单元313输出数值为1.0的校正系数c2。
阀开度指令计算函数单元314包括如图3D中所示的阀开度指令运算函数FX24,并且当将燃气轮机转数N输入阀开度指令计算函数单元314时,阀开度指令计算函数单元314使用阀开度指令运算函数FX24输出相应于输入的燃气轮机转数N的正确的阀开度指令d2。
阀开度指令运算函数FX24包括阀开度指令d2根据燃气轮机转数N的增加而逐渐地增加的函数特性,其中,例如当燃气轮机转数N是600rpm时,阀开度指令计算函数单元314输出数值为4.1%的阀开度指令d2,并且当燃气轮机转数N是3600rpm时,阀开度指令计算函数单元314输出数值为17.4%的阀开度指令d2。
校正系数计算函数单元315包括如图3E中所示的校正系数计算函数FX25,并且当将温差dt2输入校正系数计算函数单元315时,校正系数计算函数单元315使用校正系数计算函数FX25输出相应于输入的温差dt2的校正系数e2。
校正系数计算函数FX25包括校正系数e2根据温差dt2的增加而增加的函数特性,其中,例如,当温差dt2是10℃时,校正系数计算函数单元315输出数值为0.67的校正系数e2,当温差dt2是15℃时,校正系数计算函数单元315输出数值为1.0的校正系数e2,并且当温差dt2是25℃时,校正系数计算函数单元315输出数值为1.62的校正系数e2。
乘法单元317将阀开度指令d2乘以所有的校正系数a2、b2、c2和e2,以输出阀开度先行指令f2。此外,加法单元318将阀开度先行指令f2与比例积分计算单元302输出的阀开度校正指令P2相加,以输出校正阀开度指令PA2。
顺便提及,当将蒸汽源切换信号TS2输入加法单元318时,加法单元318在输入蒸汽源切换信号TS2的时间点跟踪(保持)校正阀开度指令PA2的数值并且继续输出作为所跟踪数值的阀开度校正指令P2。
信号生成单元305生成数值为“1”的单位信号SG,并且偏差计算单元304输出由单位信号SG减去自生蒸汽使用系数J获得的差值(1-J)。
输出调节单元303将校正阀开度指令PA2乘以差值(1-J),以输出调节阀开度指令PB2。
虽然在以后予以详细地描述,但是输出调节单元303是如此运行的功能块,使得在执行切换时顺利地执行蒸汽源之间的切换。
<发电机输出小于规定数值时辅助蒸汽控制单元的控制操作>
这里,在发电机20的输出变得小于规定数值(例如,额定输出的50%)且从自生蒸汽使用系数生成单元102输出的自生蒸汽使用系数J的数值为“0”的情形中,将解释由辅助蒸汽控制单元300执行辅助蒸汽控制阀51的开度调节的控制操作。
顺便提及,因为此时自生蒸汽使用系数J的数值为“0”,所以从自生蒸汽控制单元200输出的调节阀开度指令PB 1变为“0”,从而自生蒸汽控制阀41置于完全关闭状态中,并且仅辅助蒸汽S2供应到热交换器30。
因为J=0,从偏差计算单元304输出的差值(1-J)变为1,从而校正阀开度指令PA2的数值和调节阀开度指令PB2的数值变得彼此相等。
当测量温度t1低时,阀开度校正指令P2和校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2变大,从而辅助蒸汽控制阀51的阀开度变大,这导致供应到热交换器30的蒸汽量增加。
另一方面,当测量温度t1变高时,阀开度校正指令P2和校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2变小,从而辅助蒸汽控制阀51的阀开度变小,这导致供应到热交换器30的蒸汽量降低。
该控制是类似于传统反馈控制的控制操作。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当燃气轮机转数N增加时,阀开度指令d2和阀开度先行指令f2根据燃气轮机转数N的增加而增加,并且校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据燃气轮机转数N的增加而增加,并且辅助蒸汽控制阀51的开度增加,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据燃气轮机转数N的增加而增加。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当燃气轮机转数N降低时,阀开度指令d2和阀开度先行指令f2根据燃气轮机转数N的降低而降低,并且校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据燃气轮机转数N的降低而降低,并且辅助蒸汽控制阀51的开度降低,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据燃气轮机转数N的降低而降低。
因为以此方式执行先行控制,其中辅助蒸汽控制阀51的开度根据燃气轮机转数N的增加而以先行方式增加,以增加供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据燃气轮机10的转数的增加而增加,也能够使进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为以此方式执行先行控制,其中根据燃气轮机转数N的降低而以先行方式降低辅助蒸汽控制阀51的开度,以降低供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据燃气轮机10的转数的降低而降低,也能够使进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当IGV开度OP增加时,校正系数c2和阀开度先行指令f2根据IGV开度OP的增加而变大,并且校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据IGV开度OP的增加而变大,并且辅助蒸汽控制阀51的阀开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据IGV开度OP的增加而增加。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当IGV开度OP降低时,校正系数c2和阀开度先行指令f2根据IGV开度OP的降低而变小,并且校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据IGV开度OP的降低而变小,并且辅助蒸汽控制阀51的阀开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据IGV开度OP的降低而降低。
因为以此方式执行先行控制,其中根据IGV开度OP的增加以先行方式使得辅助蒸汽控制阀51的开度变大,以增加供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据IGV 11a的开度的增加而快速增加,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为执行先行控制,其中根据IGV开度OP的降低以先行方式使得辅助蒸汽控制阀51的开度变小,以降低供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据IGV 11a的开度的降低而快速降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为温差dt2根据大气温度t2的降低而变大,所以执行这种先行控制(前馈控制),使得校正系数e2和阀开度先行指令f2根据大气温度t2的降低而变大,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据大气温度t2的降低而变大,并且辅助蒸汽控制阀51的阀开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据大气温度t2的降低而增加。
相反,因为温差dt2根据大气温度t2的升高而变小,所以执行这种先行控制(前馈控制),使得校正系数e2和阀开度先行指令f2根据大气温度t2的升高而变小,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据大气温度t2的升高而变小,并且辅助蒸汽控制阀51的阀开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据大气温度t2的升高而降低。
因为通过以此方式根据大气温度t2的增加/降低执行辅助蒸汽控制阀51的阀开度的先行控制来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便大气温度t2增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽压力SP2增加时,校正系数a2和阀开度先行指令f2根据蒸汽压力SP2的增加而变小,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据蒸汽压力SP2的增加而变小,并且辅助蒸汽控制阀51的开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽压力SP2的增加而降低。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽压力SP2降低时,校正系数a2和阀开度先行指令f2根据蒸汽压力SP2的降低而变大,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据蒸汽压力SP2的降低而变大,并且辅助蒸汽控制阀51的开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽压力SP2的降低而增加。
因为以此方式根据蒸汽压力SP2的增加/降低而以先行方式控制辅助蒸汽控制阀51的阀开度来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便蒸汽压力SP2增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽温度ST2增加时,校正系数b2和阀开度先行指令f2根据蒸汽温度ST2的增加而变小,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据蒸汽温度ST2的增加而变小,并且辅助蒸汽控制阀51的开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽温度ST2的增加而降低。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽温度ST2降低时,校正系数b2和阀开度先行指令f2根据蒸汽温度ST2的降低而变大,校正阀开度指令PA2、因此调节阀开度指令PB2也根据蒸汽温度ST2的降低而变大,并且辅助蒸汽控制阀51的开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽温度ST2的降低而增加。
因为通过根据蒸汽温度ST2的增加/降低以先行方式控制辅助蒸汽控制阀51的阀开度来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便蒸汽温度ST2增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
<发电机输出等于或大于规定数值时自生蒸汽控制单元的控制操作>
这里,在发电机20的输出等于或大于规定数值(例如,额定输出的50%)并且自生蒸汽使用系数生成单元102输出的自生蒸汽使用系数J的数值为“1”的情形中,将解释由自生蒸汽控制单元200执行自生蒸汽控制阀41的开度调节的控制操作。
顺便提及,因为此时自生蒸汽使用系数J的数值为“1”,所以从辅助蒸汽控制单元300输出的调节阀开度指令PB2变为“0”,辅助蒸汽控制阀51置于完全关闭状态中,从而仅自生蒸汽S1供应到热交换器30。
因为J=1,所以校正阀开度指令PA1的数值和调节阀开度指令PB1的数值变得彼此相等。
当测量温度t1低时,阀开度校正指令P1和校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1变大,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量增加。
另一方面,当测量温度t1变高时,阀开度校正指令P1和校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1变小,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量降低。
该控制是类似于传统反馈控制的控制操作。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当燃气轮机转数N增加时,阀开度指令d1和阀开度先行指令f1根据燃气轮机转数N的增加而增加,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据燃气轮机转数N的增加而增加,并且自生蒸汽控制阀41的开度增加,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据燃气轮机转数N的增加而增加。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当燃气轮机转数N降低时,阀开度指令d1和阀开度先行指令f1根据燃气轮机转数N的降低而降低,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据燃气轮机转数N的降低而降低,并且自生蒸汽控制阀41的开度降低,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据燃气轮机转数N的降低而降低。
因为以此方式执行先行控制,其中自生蒸汽控制阀41的开度根据燃气轮机转数N的增加而以先行方式增加,以增加供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据燃气轮机10的转数的增加而增加,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为以此方式执行先行控制,其中根据燃气轮机转数N的降低而以先行方式降低自生蒸汽控制阀41的开度,以降低供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据燃气轮机10的转数的降低而降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当IGV开度OP增加时,校正系数c1和阀开度先行指令f1根据IGV开度OP的增加而变大,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据IGV开度OP的增加而变大,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据IGV开度OP的增加而增加。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当IGV开度OP降低时,校正系数c1和阀开度先行指令f1根据IGV开度OP的降低而变小,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据IGV开度OP的降低而变小,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据IGV开度OP的降低而降低。
因为执行先行控制,其中根据IGV开度OP的增加而以先行方式使得自生蒸汽控制阀41的开度变大,以增加供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据IGV 11a的开度的增加而快速增加,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为执行先行控制,其中根据IGV开度OP的降低而以先行方式使得自生蒸汽控制阀41的开度变小,以降低供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便进入空气量根据IGV 11a的开度的降低而快速降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
因为温差dt1根据大气温度t2的降低而变大,所以执行这种先行控制(前馈控制),使得校正系数e1和阀开度先行指令f1根据大气温度t2的降低而变大,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据大气温度t2的降低而变大,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据大气温度t2的降低而增加。
相反,因为温差dt1根据大气温度t2的升高而变小,所以执行这种先行控制(前馈控制),使得校正系数e1和阀开度先行指令f1根据大气温度t2的升高而变小,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据大气温度t2的升高而变小,并且自生蒸汽控制阀41的阀开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据大气温度t2的升高而降低。
因为根据大气温度t2的增加/降低而以先行方式控制自生蒸汽控制阀41的阀开度来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便大气温度t2增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽压力SP1增加时,校正系数a1和阀开度先行指令f1根据蒸汽压力SP1的增加而变小,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据蒸汽压力SP1的增加而变小,并且自生蒸汽控制阀41的开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽压力SP1的增加而降低。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽压力SP1降低时,校正系数a1和阀开度先行指令f1根据蒸汽压力SP1的降低而变大,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB1也根据蒸汽压力SP1的降低而变大,并且自生蒸汽控制阀41的开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽压力SP1的降低而增加。
因此,因为根据蒸汽压力SP1的增加/降低而以先行方式控制自生蒸汽控制阀41的阀开度来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便蒸汽压力SP1增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽温度ST1增加时,校正系数b1和阀开度先行指令f1根据蒸汽温度ST1的增加而变小,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB 1也根据蒸汽温度ST1的增加而变小,并且自生蒸汽控制阀41的开度变小,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽温度ST1的增加而降低。
相反,执行这种先行控制(前馈控制),使得当蒸汽温度ST1降低时,校正系数b1和阀开度先行指令f1根据蒸汽温度ST1的降低而变大,校正阀开度指令PA1、因此调节阀开度指令PB 1也根据蒸汽温度ST1的降低而变大,并且自生蒸汽控制阀41的开度变大,从而供应到热交换器30的蒸汽量根据蒸汽温度ST1的降低而增加。
因此,因为通过根据蒸汽温度ST1的增加/降低而以先行方式控制自生蒸汽控制阀41的阀开度来控制供应到热交换器30的蒸汽量,所以即便蒸汽温度ST1增加/降低,也能够将进入空气A’的温度保持在稳定的可燃温度。
<用于执行从辅助蒸汽切换到自生蒸汽的第一切换控制操作>
下面将参考图1和图4解释当供应到热交换器30的蒸汽从辅助蒸汽S2切换为自生蒸汽S1时执行的切换控制操作。
在起动时,自生蒸汽控制阀41处于完全关闭状态中,并且辅助蒸汽控制阀51的开度由辅助蒸汽控制单元300来控制。因此,在起动时,仅辅助蒸汽S2供应到热交换器30。
此时,从自生蒸汽使用系数生成单元102输出的自生蒸汽使用系数J的数值为“0”,并且从辅助蒸汽控制单元300输出的调节阀开度指令PB2的数值等于校正阀开度指令PA2的数值。
因为调节阀开度指令PB2(=PA2)不仅包括用于执行反馈控制的阀开度校正指令P2而且还包括用于执行前馈控制的阀开度先行指令f2,所以通过根据调节阀开度指令PB2执行辅助蒸汽控制阀51的开度控制,能够更加可靠地执行用于使得进入空气A’的温度与目标温度TO一致的控制。
当发电机20的输出变为规定数值(例如,额定输出的50%)或者更高数值时(图4中的时间点“α”),蒸汽源切换信号生成单元101输出蒸汽源切换信号TS2。将蒸汽源切换信号TS2输入自生蒸汽使用系数生成单元102和辅助蒸汽控制单元300的加法单元318中。
顺便提及,即使在发电机20的输出变为规定数值(例如,额定输出的50%)或者更高数值之前,也执行自生蒸汽控制单元200自身的计算操作,但是因为自生蒸汽使用系数J的数值为“0”,所以调节阀开度指令PB1的数值变为“0”,从而不执行根据调节阀开度指令PB1的自生蒸汽控制阀41的实际打开/关闭控制。
当蒸汽源切换信号TS2输入自生蒸汽使用系数生成单元102中时,自生蒸汽使用系数生成单元102输出自生蒸汽使用系数J,该自生蒸汽使用系数J的数值从时间点α起的预先确定的设定时间T1(图4中从时间点α到时间点β的时段)内从“0”逐渐(线性)增加为“1”并且在设定时间T1逝去之后(在时间点β之后)变为“1”。
在辅助蒸汽控制单元300中的加法单元318在输入蒸汽源切换信号TS2的时间点跟踪(保持)校正阀开度指令PA2的数值并且继续输出作为所跟踪数值的校正阀开度校正指令PA2。
因为在从时间点α到时间点β的时段中,自生蒸汽使用系数J在辅助蒸汽控制单元300中逐渐地增加,所以差值(1-J)逐渐地降低。于是,通过数值已被跟踪的校正阀开度指令PA2乘以差值(1-J)的数值而获得的调节阀开度指令PB2以恒定比率逐渐(线性)降低,从而在时间点β达到“0”。
因此,辅助蒸汽控制阀51的开度根据数值以恒定比率逐渐(线性)降低的调节阀开度指令PB2而以恒定比率变小,并且供应到热交换器30的辅助蒸汽S2的供应量从相应于所跟踪的校正阀开度指令PA2的量在从时间点α到时间点β的时段中以恒定比率降低而达到0。
另一方面,在从时间点α到时间点β的时段中,自生蒸汽使用系数J在自生蒸汽控制单元200中逐渐增加,从而通过校正阀开度指令PA1乘以自生蒸汽系数J而获得的调节阀开度指令PB 1增加。
据此,在从时间点α到时间点β的时段中,自生蒸汽控制阀41的开度根据数值增加的调节阀开度指令PB1而增加,并且供应到热交换器30的自生蒸汽S1的供应量根据调节阀开度指令PB 1而增加。
因为此时调节阀开度指令PB1(=PA1×J)不仅包括用于执行反馈控制的阀开度校正指令P1而且还包括用于执行前馈控制的阀开度先行指令f1,所以通过根据调节阀开度指令PB1执行自生蒸汽控制阀41的开度控制能够更加可靠地执行用于使进入空气A’的温度与目标温度TO一致的控制。
于是,在从时间点α到时间点β的时段中,从辅助蒸汽控制单元300输出的调节阀开度指令PB2以恒定比率降低,从而校正蒸汽控制阀51以恒定比率关闭,但是从自生蒸汽控制单元200输出的调节阀开度指令PB1逐渐增加,并且自生蒸汽控制阀41在根据反馈控制和前馈控制而受到控制时打开。
于是,即便将供应到热交换器30的蒸汽从辅助蒸汽S2切换为自生蒸汽S1,也能够可靠地执行用于在目标温度TO下保持进入空气A’的温度的控制。
<用于执行从自生蒸汽切换到辅助蒸汽的第二切换控制操作>
下面将参考图1和图4解释用于将供应到热交换器30的蒸汽从自生蒸汽S1切换到辅助蒸汽S2的切换控制操作。
在发电机输出等于或高于规定数值(例如,额定输出的50%)的稳态操作时(图4中从时间点β到时间点γ的时段),辅助蒸汽控制阀51处于完全关闭状态中,并且自生蒸汽控制阀41的开度由自生蒸汽控制单元200来控制。因此,在稳态操作时,仅自生蒸汽S1供应到热交换器30。
此时,从自生蒸汽使用系数生成单元102输出的自生蒸汽使用系数J的数值为“1”,并且从自生蒸汽控制单元200输出的调节阀开度指令PB1的数值等于校正阀开度指令PA1的数值。
因为调节阀开度指令PB1(=PA1)不仅包括用于执行反馈控制的阀开度校正指令P1而且还包括用于执行前馈控制的阀开度先行指令f1,所以通过根据调节阀开度指令PB1执行自生蒸汽控制阀41的开度控制,能够更加可靠地执行用于使进入空气A’的温度与目标温度TO一致的控制。
当发电机20的输出变得小于规定数值(例如,额定输出的50%)时(图4中的时间点γ),蒸汽源切换信号生成单元101输出蒸汽源切换信号TS1。蒸汽源切换信号TS1输入自生蒸汽使用系数生成单元102和自生蒸汽控制单元200的加法单元218中。
顺便提及,即使在发电机200的输出变得小于规定数值(例如,额定输出的50%)之前,也执行辅助蒸汽控制单元300自身的计算操作,但是因为自生蒸汽使用系数J的数值变为“1”,从而差值(1-J)为“0”,所以调节阀开度指令PB2的数值变为“0”,从而不执行根据调节阀开度指令PB2的辅助蒸汽控制阀51的实际打开/关闭操作。
当蒸汽源切换信号ST1输入自生蒸汽使用系数生成单元102中时,自生蒸汽使用系数生成单元102输出自生蒸汽使用系数J,该自生蒸汽使用系数J的数值从时间点γ起的预先确定的设定时间T1(图4中从时间点γ到时间点Δ的时段)内从“1”逐渐(线性)降低至“0”,并且在设定时间T1逝去之后(在时间点Δ之后)变为“0”。
自生蒸汽控制单元200中的加法单元218在输入蒸汽源切换信号TS1的时间点(时间点γ)跟踪(保持)校正阀开度指令PA1的数值,并且继续输出作为所跟踪数值的校正阀开度指令PA1。
因为在从时间点γ到时间点Δ的时段中,自生蒸汽使用系数J在自生蒸汽控制单元200中逐渐降低,所以通过数值已被跟踪的校正阀开度指令PA1乘以自生蒸汽使用系数J而获得的调节阀开度校正指令PB1以恒定比率逐渐(线性)降低,并且调节阀开度校正指令PB1的数值在时间点Δ变为“0”。
据此,自生蒸汽控制阀41的开度根据数值以恒定比率逐渐(线性)降低的调节阀开度指令PB1而以恒定比率降低,并且供应到热交换器30的自生蒸汽S1的供应量从相应于所跟踪的校正阀开度指令PA1的量在从时间点γ到时间点Δ的时段中降低而达到0。
另一方面,因为自生蒸汽使用系数J在从时间点γ到时间点Δ的时段中在辅助蒸汽控制单元300中逐渐降低,从而差值(1-J)增加,所以通过校正阀开度指令PA2乘以差值(1-J)而获得的调节阀开度指令PB2增加。
据此,在从时间点γ到时间点Δ的时段中,辅助蒸汽控制阀51的开度根据数值增加的调节阀开度指令PB2而增加,并且供应到热交换器30的辅助蒸汽S2的供应量根据调节阀开度指令PB2而增加。
此时,因为调节阀开度指令PB2(=PA2×(1-J))不仅包括用于执行反馈控制的阀开度校正指令P2而且还包括用于执行前馈控制的阀开度先行指令f2,所以通过根据调节阀开度指令PB2执行辅助蒸汽控制阀51的开度控制,能够更加可靠地执行用于使得进入空气A’的温度与目标温度TO一致的控制。
于是,在从时间点γ到时间点Δ的时段中,从自生蒸汽控制单元200输出的调节阀开度指令PB1以恒定比率降低,并且自生蒸汽控制阀41以恒定比率关闭,但是从辅助蒸汽控制单元300输出的调节阀开度指令PB2逐渐增加,并且辅助蒸汽控制阀51在根据反馈控制和前馈控制而受到控制时打开。
于是,即便将供应到热交换器30的蒸汽从自生蒸汽S1切换为辅助蒸汽S2,也能够可靠地执行用于在目标温度TO下保持进入空气A’的温度的控制。
顺便提及,在上述实施例中,通过在自生蒸汽控制单元200和辅助蒸汽控制单元300这两者中组合反馈控制和前馈控制(先行控制)来执行阀开度控制,但是本发明能够应用于对自生蒸汽控制单元和辅助蒸汽控制单元采用仅通过反馈控制执行阀开度控制的控制单元的情形。