CN110242374B - 发电系统和发电系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

提供发电系统和发电系统的控制方法，不在动力涡轮设置调节器，能够通过载荷分担控制而得到最佳能量效率。发电系统(100)具有：动力涡轮(7)、蒸汽涡轮(9)、动力涡轮控制阀(33)、蒸汽涡轮调速阀(37)、设定蒸汽涡轮(9)的目标输出的载荷分担控制部(53)、及涡轮控制部(57)，该涡轮控制部(57)具有根据蒸汽涡轮(9)的目标输出来进行蒸汽涡轮调速阀(37)的调节器控制的调节器(59)，在发电系统(100)中，涡轮控制部(57)根据蒸汽涡轮(9)的目标输出和载荷容量来计算动力涡轮(7)的目标输出，在电力需求发生变动的情况下，将根据动力涡轮(7)的目标输出与实际输出的偏差而设定的增益与动力涡轮控制阀(33)的操作速度相乘。

Description

发电系统和发电系统的控制方法
本申请为下述申请的分案申请：
原申请的申请日：2018年02月09日
原申请的申请号：201880001307.X
原申请的发明名称：发电系统和发电系统的控制方法
技术领域
本发明涉及发电系统和发电系统的控制方法。
背景技术
存在使动力涡轮连结有驱动发电机的蒸汽涡轮的、通过从外部动力源投入混合蒸汽等而施加动力的发电系统。在这样的发电系统中，公知在蒸汽涡轮上装备调节器而调节主蒸汽流量的方式。在该发电系统中，动力涡轮输出、混合蒸汽流量发生变化。若该变化是瞬时的变动，则调节器进行动作，以通过调节蒸汽涡轮输出而吸收该变化量。
在上述发电系统中，有时使蒸汽涡轮使用废热回收系统所产生的蒸汽。在该情况下，使所产生的蒸汽不会释放(以下，设为“排放”。)到大气中而全部供给到蒸汽涡轮，并作为发电机输出进行回收是最有效的。但是，在该发电机独立运转时、或者与稳定地进行动作的具有最小的输出(以下，设为“柴油发电机最小输出”。)的柴油发电机并行运转时，由于相对于电力需求的增减使蒸汽涡轮输出增减，因而不得不调整输出。根据情况，由于蒸汽涡轮输出的减少而产生排放蒸汽，无法有效地利用废热。
并且，有时动力涡轮输出、混合蒸汽流量发生变化。在该情况下，若应该通过蒸汽涡轮输出的增减来进行调整的增减量超过蒸汽涡轮的调节器所控制的流体的载荷容量的范围，则存在产生过速的危险。因此，通常情况下，作为安全装置，对于调节器所操作的蒸汽涡轮调速阀的阀开度、蒸汽涡轮输出的值设置下限值。并且，通过强制地进行动力涡轮的停止或混合蒸汽的切断，而将调节器限制在控制范围内，防止过速的产生。
但是，在上述发电系统的发电机独立运转时、或者在与柴油发电机的并行运转时柴油发电机处于以最小输出进行运转的状态等存在载荷限制时，存在动力涡轮输出或混合蒸汽流量增加的情况或者电力需求减少的情况。在该情况下，蒸汽涡轮输出大幅减少。当蒸汽涡轮输出进一步超过调节器的控制范围时，用于防止过速的安全装置工作，强制地实施动力涡轮的停止或混合蒸汽的切断。由此，在输出降低等发电的紊乱、或蒸汽涡轮不具有提供载荷的程度的输出(蒸汽产生量)的情况下，有可能产生局部载荷的停止、或者中断(停电)。并且，有可能产生动力涡轮反复自动启停的情况、反复进行混合蒸汽的供给与切断的情况。
因此，公知有如下的方法：除了调节器对蒸汽涡轮输出的调节之外还进行动力涡轮的输出的调节，因此，通过动力涡轮用的调节器来进行动力涡轮输出的调节，并且控制蒸汽涡轮和动力涡轮之间的载荷分担。
例如，在专利文献1中，公开如下：分别独立地设置具有转速衰减控制函数的动力涡轮用调节器部和蒸汽涡轮用调节器部，通过来自动力涡轮用调节器部的控制信号来控制废气量调整阀，通过来自蒸汽涡轮用调节器部的控制信号来控制蒸汽量调整阀。
并且，在专利文献2中，公开如下：对蒸汽涡轮、动力涡轮和柴油机发电机的各载荷率进行运算，在运算出总计可供给输出之后，对蒸汽涡轮、动力涡轮和柴油机发电机的各目标输出进行运算，根据各目标输出，而对蒸汽涡轮用调节器部、动力涡轮用调节器部、以及柴油机发电机用调节器部输出控制指令。专利文献1：日本特开2011-27053号公报
专利文献2：日本特开2011-74866号公报
然而，在上述专利文献1和专利文献2所公开的发明中，由于在蒸汽涡轮和动力涡轮这双方设置调节器，因此与通常的控制相比较，存在控制变得复杂这样的问题。并且，由于在动力涡轮设置调节器，因此存在需要设备成本这样的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而完成的，目的在于，提供如下不在动力涡轮设置调节器，而通过载荷分担控制而得到最佳能量效率的发电系统和发电系统的控制方法。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明的发电系统和发电系统的控制方法采用以下的手段。
本发明的第一方式的发电系统具有：动力涡轮，该动力涡轮由主发动机所生成的废气驱动；蒸汽涡轮，该蒸汽涡轮由所述主发动机的所述废气所生成的蒸汽驱动；动力涡轮控制阀，该动力涡轮控制阀对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制；蒸汽涡轮调速阀，该蒸汽涡轮调速阀对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整；载荷分担控制部，该载荷分担控制部控制所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担，设定所述蒸汽涡轮的目标输出；以及涡轮控制部，该涡轮控制部具有调节器，该调节器根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行所述蒸汽涡轮调速阀的调节器控制，在所述发电系统中，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮的目标输出和所述蒸汽涡轮的载荷容量来计算所述动力涡轮的目标输出，在电力需求发生变动的情况下，将根据所述动力涡轮的目标输出与所述动力涡轮的实际输出的偏差而设定的增益与所述动力涡轮控制阀的操作速度相乘。
根据本方式，根据蒸汽涡轮的目标输出和蒸汽涡轮的载荷容量而对动力涡轮的目标输出进行计算，在电力需求发生变动的情况下，将根据动力涡轮的目标输出与动力涡轮的实际输出的偏差而设定的增益与动力涡轮控制阀的操作速度相乘，因此不用对于动力涡轮控制阀设置调节器，就能够进行可得到最佳能量效率的载荷分担控制，且与设置调节器的情况相比能够进行更简单的控制。
例如，在所需的载荷、即电力需求减少的情况下，能够控制载荷分担，以抑制蒸汽涡轮的载荷分担的减少，通过动力涡轮来分担减少量。对于因电力需求的降低而引起的输出的降低，由于不是通过蒸汽涡轮的输出来吸收而是通过动力涡轮的输出来吸收，因此能够不使蒸汽涡轮的输出降低就避免排放蒸汽的产生，能够有效地利用废气，能够进行效率良好的发电。
并且，由于没有对于动力涡轮控制阀设置调节器，因此能够抑制设备成本。
并且，在蒸汽涡轮调速阀中，通常情况下，作为安全装置，对于由调节器部操作的阀开度或蒸汽涡轮输出设置下限值。这是因为，当由于电力需求的降低而引起的输出的降低超过蒸汽涡轮的载荷容量时，有可能产生过速。因此，当低于蒸汽涡轮输出的下限值时，强制地进行动力涡轮的停止或混合蒸汽的切断，在输出降低等发电紊乱、或仅由蒸汽涡轮的载荷容量不能提供电力需求的情况下有可能产生电力切断。并且，还有可能产生动力涡轮自动启停的情况、反复进行混合蒸汽的供给与切断的情况。
根据本结构，由于通过动力涡轮的输出来吸收输出的降低量，因此能够将动力涡轮的自动启停或混合蒸汽的供给与切断的反复、以及电力切断防患于未然。
本发明的第二方式的发电系统具有：动力涡轮，该动力涡轮由主发动机所生成的废气驱动；蒸汽涡轮，该蒸汽涡轮由所述主发动机的所述废气所生成的蒸汽驱动；动力涡轮控制阀，该动力涡轮控制阀对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制；蒸汽涡轮调速阀，该蒸汽涡轮调速阀对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整；载荷分担控制部，该载荷分担控制部对所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担进行控制，设定所述蒸汽涡轮的目标输出；以及涡轮控制部，该涡轮控制部具有调节器，该调节器根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行所述蒸汽涡轮调速阀的调节器控制，在所述发电系统中，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度而对所述动力涡轮控制阀的开度进行控制。
根据本方式，由于根据蒸汽涡轮调速阀的开度对动力涡轮控制阀的开度进行控制，因此不用对于动力涡轮控制阀设置调节器，就能够进行可得到最佳能量效率的载荷分担控制，且与设置调节器的情况相比能够进行更简单的控制。
在上述第一方式中，也可以是，在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为第一阈值以上的情况下，所述涡轮控制部向打开方向控制所述动力涡轮控制阀，在所述蒸汽涡轮调速阀的开度小于第二阈值的情况下，所述涡轮控制部向关闭方向控制所述动力涡轮控制阀，所述第二阈值是比所述第一阈值小的值，在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为所述第二阈值以上且小于所述第一阈值的情况下，所述涡轮控制部进行维持所述动力涡轮控制阀的开度的控制。
在上述第一方式中，也可以是，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第一阈值的偏差、或者所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第二阈值的偏差而对所述动力涡轮控制阀的操作速度进行控制。
在上述第一方式中，也可以是，在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为所述第一阈值以上的情况下，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第一阈值的偏差而对与所述动力涡轮控制阀的操作速度相乘的增益进行加权，在所述蒸汽涡轮调速阀的开度小于所述第二阈值的情况下，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第二阈值的偏差而对与所述动力涡轮控制阀的操作速度相乘的增益进行加权。
本发明的第三方式的发电系统的控制方法具有如下的工序：通过由主发动机生成的废气而对动力涡轮进行驱动的工序；通过由所述主发动机的所述废气生成的蒸汽而对蒸汽涡轮进行驱动的工序；对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制的工序；对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整的工序；对所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担进行控制，设定所述蒸汽涡轮的目标输出的工序；以及根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行调节器控制的工序，在所述发电系统的控制方法中还具有如下的工序：根据所述蒸汽涡轮的目标输出和所述蒸汽涡轮的载荷容量来计算所述动力涡轮的目标输出的工序；以及在电力需求发生变动的情况下，将根据所述动力涡轮的目标输出与所述动力涡轮的实际输出的偏差而设定的增益与动力涡轮控制阀的操作速度相乘的工序。
本发明的第四方式的发电系统的控制方法具有如下的工序：通过由主发动机生成的废气而对动力涡轮进行驱动的工序；通过由所述主发动机的所述废气生成的蒸汽而对蒸汽涡轮进行驱动的工序；对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制的工序；对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整的工序；对所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担进行控制，设定所述蒸汽涡轮的目标输出的工序；以及根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行调节器控制的工序，在所述发电系统的控制方法中还具有根据蒸汽涡轮调速阀的开度而对动力涡轮控制阀的开度进行控制的工序。
发明效果
根据本发明，由于根据动力涡轮的输出偏差或者蒸汽涡轮调速阀的开度来进行动力涡轮控制阀的控制，因此不在动力涡轮设置调节器，通过简单的控制来进行动力涡轮输出的调节，能够有效利用废热，得到最佳能量效率，并且防止动力涡轮的不必要的运转停止。
附图说明
图1是本发明的涡轮发电机系统的整体结构图。
图2是示出本发明的第一实施方式的控制装置整体结构的结构图。
图3是示出本发明的第一实施方式的动力涡轮控制阀和蒸汽涡轮调速阀的控制的框图。
图4是表示本发明的第一实施方式的运转状态、动力涡轮输出偏差以及增益的关系的图表。
图5是示出作为本发明的第一实施方式的一例的动力涡轮输出偏差与增益的关系的曲线图。
图6是示出本发明的第一实施方式的动力涡轮与蒸汽涡轮的载荷分担的图。
图7是表示本发明的第二实施方式的电力需求的状态、蒸汽涡轮调速阀开度以及动力涡轮控制阀动作速率的关系的图表。
图8是示出作为本发明的第二实施方式的一例的蒸汽涡轮调速阀开度与动力涡轮控制阀动作速率的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的发电系统和发电系统的控制方法的一个实施方式进行说明。
〔第一实施方式〕
以下，使用图1至图6对本发明的第一实施方式进行说明。
图1中示出具有本实施方式的发电系统和发电系统的控制方法的涡轮发电机系统的概略结构。在本实施方式中，作为主发动机，使用船舶推进用的柴油发动机。由此，电力需求表示船内载荷。
涡轮发电机系统1具有发动机(主发动机)3、由发动机3的废气驱动的增压器5、由从增压器5的上游侧抽出的发动机3的废气驱动的动力涡轮(燃气涡轮)7、通过发动机3的废气而生成蒸汽的废气预热器(废气锅炉)11、以及由废气预热器11所生成的蒸汽驱动的蒸汽涡轮9。
来自发动机3的输出经由推进器轴而与推进器直接地或者间接地连接。并且，发动机3的各气缸的缸部13的排气口与作为废气集合管的排气歧管15连接，排气歧管15经由第一排气管L1而与增压器5的涡轮部5a的入口侧连接，并且，排气歧管15经由第二排气管L2(抽气通路)而与动力涡轮7的入口侧连接，使废气的一部分在供给到增压器5之前被抽出而向动力涡轮7供给。
另一方面，各缸部13的进气口与供气歧管17连接。供气歧管17经由供气管K1而与增压器5的压缩器部5b连接。并且，在供气管K1设置有空气冷却器(中间冷却器)19。
增压器5由涡轮部5a、压缩器部5b、将涡轮部5a和压缩器部5b连结的旋转轴5c构成。
动力涡轮7通过经由第二排气管L2从排气歧管15抽出的废气而被旋转驱动。并且，蒸汽涡轮9被供给了由废气预热器11生成的蒸汽而被旋转驱动。
该废气预热器11被导入从增压器5的涡轮部5a的出口侧经由第三排气管L3而排出的废气、以及从动力涡轮7的出口侧经由第四排气管L4而排出的废气，通过热交换部21，借助废气的热量而使由供水管23所供给的水蒸发从而产生蒸汽。并且，废气预热器11所生成的蒸汽经由第一蒸汽管J1而导入蒸汽涡轮9。并且，在该蒸汽涡轮9中完成了工作的蒸汽通过第二蒸汽管J2而排出并被引导到未图示的冷凝器(凝汽器)。
将动力涡轮7和蒸汽涡轮9串联结合而对涡轮发电机25进行驱动。蒸汽涡轮9的旋转轴29经由未图示的减速机和联结器而与涡轮发电机25连接。并且，动力涡轮7的旋转轴27经由未图示的减速机和离合器31而与蒸汽涡轮9的旋转轴29连结。作为离合器31，使用按照规定的转速进行嵌脱的离合器，优选使用例如SSS(Synchro Self Shifting：同步自脱)离合器。另外，在本实施方式中，使动力涡轮7和蒸汽涡轮9串联结合而对涡轮发电机25进行驱动。但是，也可以使动力涡轮7和蒸汽涡轮9并联结合，根据各自的旋转动力经由减速机而对涡轮发电机25进行驱动。
并且，在第二排气管L2设置有：对向动力涡轮7导入的废气量进行控制的作为开度调整阀的动力涡轮控制阀33；以及在异常时切断对动力涡轮7的废气的供给的作为开闭阀的异常停止用紧急切断阀35。
此外，在第一蒸汽管J1设置有：对向蒸汽涡轮9导入的蒸汽量进行控制的作为开度调整阀的蒸汽涡轮调速阀37；以及在异常时切断对蒸汽涡轮9的蒸汽的供给的作为开闭阀的异常停止用紧急切断阀39。通过后述的发电系统控制装置43的调节器部59对蒸汽涡轮调速阀37的开度进行控制。
如上所述，涡轮发电机系统1将发动机3的废气(燃烧气体)的排气能作为动力进行驱动，构成排气能回收装置。
图2中示出具有图1所示的涡轮发电机系统的发电系统的概略结构。
发电系统100除了涡轮发电机系统1(参照图1)之外，还具有在船内另外设置的多个(在本实施方式中为2台)柴油机发电机(发电机)60。
向发电系统控制装置43输入来自对涡轮发电机25的输出电力进行检测的电力传感器45的信号。并且，向发电系统控制装置43输入来自柴油机发电机60的输出信号以及来自对船内消耗电力进行检测的船内消耗电力传感器51的信号。
并且，发电系统控制装置43具有PMS(Power Management System：电力管理系统/载荷分担控制部)53、TCP(Turbine Control Panel：涡轮控制面板/涡轮控制部)57、柴油机发电机60用调节器部(未图示)。并且，TCP 57具有调节器部59。调节器部59对蒸汽涡轮9的旋转速度进行控制。调节器部59通过向蒸汽涡轮调速阀37输出与PMS 53所指示的旋转速度的速度设定对应的蒸汽涡轮调速阀37的开度，从而控制蒸汽涡轮9的输出。
发电系统控制装置43例如由CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、以及计算机可读取的非暂时性的存储介质等构成。并且，用于实现各种功能的一系列的处理作为一例，以程序的形式存储于存储介质等，CPU在RAM等中读出该程序，通过执行信息的加工、运算处理，而实现各种功能。另外，程序也可以应用预先安装于ROM或其他存储介质的形式、以存储于计算机可读取的存储介质的状态进行提供的形式、经由有线或者无线的通信单元进行传信的形式等。计算机可读取的存储介质是指磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM、半导体存储器等。
与PMS 53所设定的载荷率对应的输出的指示信号分别输出给TCP 57和柴油机发电机60用调节器部。
根据PMS 53所指示的蒸汽涡轮9的输出负担比例，而将控制信号输出给TCP 57的调节器部59。调节器部59将与其对应的蒸汽涡轮调速阀37的开度输出给蒸汽涡轮调速阀37。控制蒸汽涡轮调速阀37的开度，控制向蒸汽涡轮9供给的蒸汽量。
动力涡轮7、蒸汽涡轮9和涡轮发电机25串联结合在1个轴上。关于调节器，仅对于作为主要的原动机的蒸汽涡轮9设置调节器部59。在动力涡轮7上未设置调节器。动力涡轮7由动力涡轮控制阀33控制。在稳态运转中，动力涡轮控制阀33始终处于全开。
这里，本实施方式的发电系统100的稳态运转是指，在涡轮发电机25与柴油机发电机60并行运转的情况下，将蒸汽涡轮9作为主原动机，使蒸汽涡轮9和动力涡轮7以最大输出进行运转，通过柴油机发电机60来吸收船内载荷的变动的运转。
并且，从低压蒸汽源71向蒸汽涡轮9的中间级供给混合蒸汽。在混合蒸汽的供给线路上设置有调整阀79。调整阀79是对向蒸汽涡轮9导入的混合蒸汽量进行控制的开度调整阀。调整阀79的开度伴随着低压蒸汽源71中的蒸汽的产生量的增加和减少而增加或者减少。由此，当混合蒸汽的供给量存在变化时，蒸汽涡轮9的输出、即调节器部59对蒸汽涡轮调速阀37的开度控制进行变动以吸收该变化量。作为低压蒸汽源，列举出废气预热器11的低压级(参照图1)。
这里，在发电系统100中，在涡轮发电机25与柴油机发电机60并行运转的情况下，若船内载荷存在变动，则在使蒸汽涡轮9和动力涡轮7以最大输出进行运转的状态下能够在柴油机发电机60中吸收船内载荷的变动量。
但是，在发电系统100中，在涡轮发电机25进行独立运转的情况下、或者在与涡轮发电机25并行运转的柴油机发电机60处于以最小输出进行运转的状态等存在载荷限制的情况下，若船内载荷存在变动，则动力涡轮7的载荷是固定的，无法调节。因此，需要通过蒸汽涡轮9的输出来调整与船内载荷对应的载荷的增减量，根据情况而产生排放蒸汽。
因此，将通过废热回收而得到的蒸汽供给到蒸汽涡轮9，不会产生排放蒸汽，全部作为发电机输出进行回收。因此，在动力涡轮7的输出中也调整与船内载荷对应的载荷的增减量，提高对于载荷变动的响应性，增大对于载荷变动的响应范围。
具体而言，通过在载荷变动时对动力涡轮控制阀33进行操作，而利用动力涡轮7的输出来调整载荷的增减量。
在图3中，在框图中示出本发明的第一实施方式的动力涡轮控制阀和蒸汽涡轮调速阀的控制。
如图3所示，发电系统控制装置43具有PMS 53、TCP 57、设备信息取得部80。发电系统控制装置43对动力涡轮控制阀33和蒸汽涡轮调速阀37进行控制。
首先，设备信息取得部80所取得的设备信号通过设备信号通知部801而通知给TCP57的载荷容量计算部503。
载荷容量计算部503根据设备信号的蒸汽状态等信号，来计算发电系统100、蒸汽涡轮9以及动力涡轮7的各载荷容量。
接着，PMS 53的输出目标值计算部501根据由载荷容量计算部503所计算出的发电系统100的载荷容量和船内载荷，来计算发电系统100的输出目标值。
接着，TCP 57的载荷分担计算部505根据发电系统100的输出目标值和蒸汽涡轮9的载荷容量，来计算动力涡轮7的输出目标值。若将发电系统100的输出目标值设为LT(STG)、将蒸汽涡轮9的载荷容量设为Av(ST)，则动力涡轮7的输出目标值LT(PT)由以下的(1)式表示。
LT(PT)＝LT(STG)-Av(ST)(1)
接着，开度动作增益计算部507根据动力涡轮7的输出目标值LT(PT)，来设定与动力涡轮控制阀33的操作速度相乘的增益(开度动作增益)，将动力涡轮控制阀33的开度输出给动力涡轮控制阀33。
并且，PMS 53向调节器部59输出控制信号，该控制信号与基于输出目标值计算部501所计算出的发电系统100的输出目标值的蒸汽涡轮9的输出负担比例对应。调节器部59将蒸汽涡轮调速阀37的开度输出给蒸汽涡轮调速阀37。
在图4中，在图表中示出本实施方式的运转状态、动力涡轮输出偏差以及增益的关系。
并且，在图5中，在曲线图中示出作为本实施方式的一例的动力涡轮输出偏差与增益的关系。在图5中，纵轴是开度动作增益，横轴是后述的P/T偏差。
并且，在图6中，在图中示出本实施方式的动力涡轮和蒸汽涡轮的载荷分担。
在船内的电力需求量与发电电力量一致、且动力涡轮7的输出目标值与实际输出一致且没有引起载荷变动的运转状态、即通常运转时，动力涡轮控制阀33通过PI控制来进行控制，以使动力涡轮7的实际输出Act(PT)与动力涡轮7的输出目标值LT(PT)一致。在该情况下，例如在动力涡轮控制阀33的PI增益值为恒定的值的情况下，在发电系统100的输出目标值LT(STG)急变时，有可能无法追随载荷的急变。因此，根据动力涡轮7的输出目标值LT(PT)与动力涡轮7的实际输出Act(PT)的偏差(以下，设为“P/T偏差”。)而使开度动作增益进行变动。这里，设定开度动作增益，以使得P/T偏差越大则使动力涡轮控制阀33的动作速度越上升。
在图5中，将与P/T偏差对应的开度动作增益的值作为函数而在表中示出，但这是一例，实际上需要与发电系统100的动作对应的调整。关于与P/T偏差对应的开度动作增益的值，不论图5的函数如何，能够任意地设定。
开度动作增益是根据P/T偏差而计算的。
如图4的项1所示，若将发电系统100进行通常运转的情况下的发电系统100的输出目标值LT(STG)设为2000、将蒸汽涡轮9的载荷容量Av(ST)设为1000、将动力涡轮7的输出目标值LT(PT)设为1000、将动力涡轮7的实际输出Act(PT)设为1000，则P/T偏差为0。
如图5所示，将P/T偏差为0的情况下的开度动作增益设为基准值1。
并且，如图4的项2所示，当产生载荷变动，发电系统100的输出目标值LT(STG)相对于通常运转时变为+200的2200时，动力涡轮7的输出目标值LT(PT)为1200，P/T偏差为200。
在P/T偏差为200的情况下，如图5所示那样开度动作增益为1.08，使动力涡轮控制阀33的操作速度乘以1.08。由此，动力涡轮控制阀33的操作速度变得比通常快。这里，P/T偏差为正值是指，由于处于实际输出相对于目标值不足的状态，因此使动力涡轮控制阀33向打开方向进行动作，使动力涡轮7的输出增加。与此相对，在P/T偏差为负值的情况下，由于处于实际输出相对于目标值过多的状态，因此使动力涡轮控制阀33向关闭方向进行动作，使动力涡轮7的输出减少。
这里，例如在没有设定开度动作增益的情况下且发电系统100的载荷从图4的项1瞬时变动成项5、即载荷沿减少方向从2000急变到1800的情况下，由于动力涡轮7的载荷是固定的，因此需要通过蒸汽涡轮9的输出来调整载荷的减少量。由此，从图6的(a)的载荷分担向(b)的载荷分担的状态转变，动力涡轮7的载荷固定在1000，蒸汽涡轮9的载荷为800。若蒸汽涡轮9的载荷下降，则根据情况，有可能产生排放蒸汽。
因此，在本实施方式中，为了使废热回收所得到的蒸汽不会成为排放蒸汽，而不使蒸汽涡轮9的载荷下降，使动力涡轮7的载荷下降，因此设定开度动作增益，以能够进行与在动力涡轮7设置调节器的情况相同的响应。
在发电系统100的载荷从图4的项1的2000瞬时变动到项5的1800的情况下，开度动作增益为1.08。此时，动力涡轮控制阀33根据开度动作增益向关闭方向比通常更快速地朝向动力涡轮7的输出目标值LT(PT)：800进行动作。与此相对，蒸汽涡轮9的输出增加，以补偿发电系统100的载荷。结果为，如图6的(c)所示，动力涡轮7的载荷减少到800，蒸汽涡轮9的载荷为1000，能够进行使动力涡轮7的载荷下降且使蒸汽涡轮9的载荷不下降(返回到当初的载荷)的运行。
并且，如图4的项2至4所示，若发电系统100的输出目标值LT(STG)根据载荷变动而成为越大的值，则动力涡轮7的输出目标值LT(PT)变得越大，P/T偏差也成为越大的值。由此，开度动作增益也成为越大的值、即P/T偏差越大则动力涡轮控制阀33的操作速度越快。
以上，像说明的那样，根据本实施方式的发电系统和发电系统的控制方法，实现以下的作用效果。
根据蒸汽涡轮9的目标输出和蒸汽涡轮9的载荷容量对动力涡轮7的目标输出进行计算，在电力需求发生变动的情况下，使根据动力涡轮7的目标输出与动力涡轮7的实际输出的偏差而设定的增益乘以动力涡轮控制阀33的操作速度，因此不用对于动力涡轮控制阀33设置调节器，就能够进行可得到最佳能量效率的载荷分担控制，且与设置调节器的情况相比能够进行更简单的控制。
例如，在所需的载荷、即电力需求减少的情况下，能够控制载荷分担，以抑制蒸汽涡轮9的载荷分担的减少，通过动力涡轮7来分担减少量。对于因电力需求的降低而引起的输出的降低，由于不是通过蒸汽涡轮9的输出来吸收而是通过动力涡轮7的输出来吸收，因此能够不使蒸汽涡轮9的输出降低就避免排放蒸汽的产生，能够有效地利用废气，能够进行效率良好的发电。
并且，由于没有对于动力涡轮控制阀33设置调节器，因此能够抑制设备成本。
并且，在蒸汽涡轮调速阀37中，通常情况下，作为安全装置，对于由调节器部59操作的阀开度、蒸汽涡轮输出设置下限值。这是因为，在由于电力需求的降低而引起的输出的降低超过蒸汽涡轮9的载荷容量的情况下在维持动力涡轮7的输出的状态下使蒸汽涡轮调速阀37向关闭方向进行动作，但若例如蒸汽涡轮调速阀37关闭到全闭时动力涡轮7的输出残留，则有可能由于动力涡轮7的输出而产生过速。因此，当蒸汽涡轮9中的输出低于下限值时，强制地进行动力涡轮7的停止或混合蒸汽的切断，防止蒸汽涡轮9的过速。但是，在由于动力涡轮7的停止或混合蒸汽的切断而导致输出降低等发电的紊乱、或蒸汽涡轮9不具有提供船内载荷的程度的输出(蒸汽产生量)的情况下，有可能产生局部载荷的停止或中断(停电)。并且，还有可能产生动力涡轮7的自动启停的反复、混合蒸汽的供给与切断的反复。
根据本结构，由于通过动力涡轮7的输出来吸收输出的降低量，因此能够将动力涡轮7的自动启停或混合蒸汽的供给与切断的反复、以及电力切断防患于未然。
〔第二实施方式〕
以下，使用图7和8对本发明的第二实施方式进行说明。
在上述的第一实施方式中，通过基于P/T偏差的开度动作增益来控制动力涡轮控制阀，但在本实施方式中，通过蒸汽涡轮调速阀的开度来控制动力涡轮控制阀。由于其他的方面与第一实施方式相同，因此对相同的结构标注同一符号并省略其说明。
在图7中，在图表中示出本实施方式的电力需求的状态、蒸汽涡轮调速阀开度以及动力涡轮控制阀动作速率的关系。
并且，在图8中，在曲线图中示出作为本实施方式的一例的蒸汽涡轮调速阀开度与动力涡轮控制阀动作速率的关系。在图8中，纵轴是动力涡轮控制阀的动作速率(％/min)，横轴是蒸汽涡轮调速阀开度(％)。
在发电系统100中，根据蒸汽涡轮调速阀37的开度而分开考虑蒸汽涡轮调速阀37的开度处于目标开度的状态、蒸汽涡轮调速阀37的开度超过目标开度的状态、以及蒸汽涡轮调速阀37的开度低于目标开度的状态。当将处于目标开度的状态(目标开度状态)的蒸汽涡轮调速阀37的开度设为第二阈值以上且第一阈值以下的区域时，超过目标开度的状态(超过目标开度状态)的蒸汽涡轮调速阀37的开度为比第一阈值大的区域，低于目标开度的状态(小于目标开度状态)的蒸汽涡轮调速阀37的开度为小于第二阈值的区域。
第一阈值和第二阈值是在蒸汽涡轮9的额定输出附近(例如额定输出的±几％)设置设定值范围(死区/不灵敏区)的值。对蒸汽涡轮调速阀37的阀开度设置死区，调节动力涡轮控制阀33以使蒸汽涡轮调速阀37的开度进入死区。这里，对动力涡轮7的实际输出Act(PT)设定最大值和最小值，能够在该范围内进行调节。
在蒸汽涡轮调速阀37的开度成为超过目标开度状态的区域的开度的情况下，通过使动力涡轮控制阀33向打开方向进行动作，使动力涡轮7的输出增加，而使蒸汽涡轮调速阀37向关闭方向进行动作。并且，在蒸汽涡轮调速阀37的开度成为小于目标开度状态的区域的开度的情况下，通过使动力涡轮控制阀33向关闭方向进行动作，使动力涡轮7的输出减少，而使蒸汽涡轮调速阀37向打开方向进行动作。
在该情况下，若例如动力涡轮控制阀33的开闭速率是恒定的值，则在发电系统100的输出目标值LT(STG)急变时有可能导致难以控制。因此，求出上述的第一阈值及第二阈值与蒸汽涡轮调速阀37的开度之差(以下，设为“阈值差”。)，根据该差来变更动力涡轮控制阀33的动作速率。这里，设定动作速率，以使差越大则使动力涡轮控制阀33的动作速度越上升。
在图8中，与蒸汽涡轮调速阀37的开度对应的动力涡轮控制阀33的动作速率的值作为函数而在曲线图中示出。但这是一例，不论该函数如何，都能够任意设定。
动力涡轮控制阀33的动作速率是根据蒸汽涡轮调速阀37的开度而计算的。在本实施方式中，将动力涡轮控制阀33的动作速率设为是根据蒸汽涡轮调速阀37的开度而计算出的阈值差的值(％/min)。
如图7的项3所示，将目标开度状态的蒸汽涡轮调速阀37的开度设为75％以上85％以下的区域。即，将第一阈值设定为85％，将第二阈值设定为75％。这些第一阈值和第二阈值的值是一例，能够任意设定。
在图7的项3的目标开度状态下，如果蒸汽涡轮调速阀37的开度为80％，则阈值差不存在(＝0)。
在阈值差为0的情况下，如图8所示，动作速率为0，动力涡轮控制阀33维持其开度。
并且，如图7的项2所示，当在超过目标开度状态下蒸汽涡轮调速阀37的开度成为超过目标开度状态的区域的开度(开度大于85％的值)87％的情况下，阈值差为2。
在蒸汽涡轮调速阀37的开度为87％的情况下，如图8的曲线图所示，动力涡轮控制阀33的动作速率为2(％/min)。这里，蒸汽涡轮调速阀37的开度为超过目标开度状态的区域的开度是指，由于处于实际输出相对于目标值不足的状态，因此使动力涡轮控制阀33向打开方向进行动作，使动力涡轮7的输出增加。由此，以使蒸汽涡轮调速阀37的开度进入死区的方式使蒸汽涡轮调速阀37向关闭方向进行动作，向目标开度状态引导。
如图7的项1和项2所示，越大幅地处于超过目标开度状态，并且蒸汽涡轮调速阀37的开度越大，则阈值差也成为越大的值。由此，动力涡轮控制阀33的动作速率也成为越大的值、即蒸汽涡轮调速阀37的开度越大则使动力涡轮控制阀33越快速地向打开方向进行动作。
并且，如图7的项4所示，当在小于目标开度状态下蒸汽涡轮调速阀37的开度成为小于目标开度状态的区域的开度(开度小于75％的值)73％的情况下，阈值差为2。
在蒸汽涡轮调速阀37的开度为73％的情况下，如图8的曲线图所示，动力涡轮控制阀33的动作速率为2(％/min)。这里，蒸汽涡轮调速阀37的开度处于小于目标开度状态的区域的开度是指，由于处于实际输出相对于目标值过多的状态，因此使动力涡轮控制阀33向关闭方向进行动作，使动力涡轮7的输出减少。由此，以使蒸汽涡轮调速阀37的开度进入死区的方式使蒸汽涡轮调速阀37向打开方向进行动作，向目标开度状态引导。
如图7的项4和项5所示，越大幅地处于小于目标开度状态，并且蒸汽涡轮调速阀37的开度越小，则阈值差成为越大的值。由此，动力涡轮控制阀33的动作速率也成为越大的值、即蒸汽涡轮调速阀37的开度越小则使动力涡轮控制阀33越快速地向关闭方向进行动作。
根据以上，如图8的曲线图所示，在蒸汽涡轮调速阀37的开度为目标开度状态的区域的开度(75％以上85％以下)的情况下，动力涡轮控制阀33的开度不变化，维持其开度。在蒸汽涡轮调速阀37的开度为超过目标开度状态的区域的开度的情况下，开度越是沿从85％到100％方向变大则越增大动作速率，而使动力涡轮控制阀33快速地开启。并且，在蒸汽涡轮调速阀37的开度为小于目标开度状态的区域的开度的情况下，开度越是沿从75％到0％方向变小则越增大动作速率，而使动力涡轮控制阀33快速地关闭。即，在本实施方式中，根据蒸汽涡轮调速阀37与死区的偏差而对动力涡轮控制阀33的动作速率进行加权。
这里，为了防止由于蒸汽涡轮调速阀37的开度减少时的动力涡轮7的输出而导致的蒸汽涡轮9过速，进行当蒸汽涡轮调速阀37的开度减少到40％时使动力涡轮7的输出逐渐减少而停止的通常停止，当蒸汽涡轮调速阀37的开度减少到30％时使动力涡轮7跳闸(瞬时切断)的安全装置工作。
以上，像说明的那样，根据本实施方式的发电系统和发电系统的控制方法，实现以下的作用效果。
由于根据蒸汽涡轮调速阀37的开度对动力涡轮控制阀33的操作速度和开度进行控制，因此不用对于动力涡轮控制阀33设置调节器，就能够进行可得到最佳能量效率的载荷分担控制，且与设置调节器的情况相比能够进行更简单的控制。
例如，在所需的载荷、即电力需求减少的情况下(电力剩余状态)，使动力涡轮控制阀33向关闭方向进行动作以抑制蒸汽涡轮9的载荷分担的减少而通过动力涡轮7来分担减少量，从而能够控制载荷分担。对于因电力需求的降低而引起的输出的降低，由于不是通过蒸汽涡轮9的输出来吸收而是通过动力涡轮7的输出来吸收，因此能够不使蒸汽涡轮9的输出降低就避免排放蒸汽的产生，能够有效地利用废气，能够进行效率良好的发电。
并且，由于没有对于动力涡轮控制阀33设置调节器，因此能够抑制设备成本。
并且，在蒸汽涡轮调速阀37中，通常情况下，作为安全装置，对于由调节器部59操作的阀开度、蒸汽涡轮输出设置下限值。这是因为，在由于电力需求的降低而引起的输出的降低超过蒸汽涡轮9的载荷容量的情况下在维持动力涡轮7的输出的状态下使蒸汽涡轮调速阀37向关闭方向进行动作，但若例如蒸汽涡轮调速阀37关闭到全闭时动力涡轮7的输出残留，则有可能由于动力涡轮7的输出而产生过速。因此，当蒸汽涡轮9中的输出低于下限值时，强制地进行动力涡轮7的停止或混合蒸汽的切断，防止蒸汽涡轮9的过速。但是，在由于动力涡轮7的停止或混合蒸汽的切断而导致输出降低等发电的紊乱、或蒸汽涡轮9不具有提供船内载荷的程度的输出(蒸汽产生量)的情况下，有可能产生局部载荷的停止或中断(停电)。并且，还有可能产生动力涡轮7的自动启停的反复、混合蒸汽的供给与切断的反复。
根据本结构，由于通过动力涡轮7的输出来吸收输出的降低量，因此能够将动力涡轮7的自动启停或混合蒸汽的供给与切断的反复、以及电力切断防患于未然。
以上，参照附图对本发明的各实施方式进行了详细描述，但具体的结构不限于本实施方式，还包含不脱离本发明的要旨的范围内的设计变更等。
例如，在上述的各实施方式中，对船内使用的发电系统100进行了说明，但也可以作为陆地上的发电系统100来使用。
符号说明
1 涡轮发电机系统
3 发动机(主发动机)
5 增压器
7 动力涡轮
9 蒸汽涡轮
11 废气预热器
25 涡轮发电机(发电机)
33 动力涡轮控制阀
37 蒸汽涡轮调速阀
43 发电系统控制装置
53 PMS(载荷分担控制部)
57 TCP(涡轮控制部)
59 调节器部(调节器)
60 柴油机发电机(发电机)
100 发电系统

Claims (5)

1.一种发电系统，具有：
动力涡轮，该动力涡轮由主发动机所生成的废气驱动；
蒸汽涡轮，该蒸汽涡轮由所述主发动机的所述废气所生成的蒸汽驱动；
动力涡轮控制阀，该动力涡轮控制阀对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制；
蒸汽涡轮调速阀，该蒸汽涡轮调速阀对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整；
载荷分担控制部，该载荷分担控制部对所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担进行控制，设定所述蒸汽涡轮的目标输出；以及
涡轮控制部，该涡轮控制部具有调节器，该调节器根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行所述蒸汽涡轮调速阀的调节器控制，所述发电系统的特征在于，
所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度而对所述动力涡轮控制阀的开度进行控制。
2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于，
在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为第一阈值以上的情况下，所述涡轮控制部向打开方向控制所述动力涡轮控制阀，
在所述蒸汽涡轮调速阀的开度小于第二阈值的情况下，所述涡轮控制部向关闭方向控制所述动力涡轮控制阀，所述第二阈值是比所述第一阈值小的值，
在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为所述第二阈值以上且小于所述第一阈值的情况下，所述涡轮控制部进行维持所述动力涡轮控制阀的开度的控制。
3.根据权利要求2所述的发电系统，其特征在于，
所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第一阈值的偏差、或者所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第二阈值的偏差而对所述动力涡轮控制阀的操作速度进行控制。
4.根据权利要求3所述的发电系统，其特征在于，
在所述蒸汽涡轮调速阀的开度为所述第一阈值以上的情况下，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第一阈值的偏差而对与所述动力涡轮控制阀的操作速度相乘的增益进行加权，
在所述蒸汽涡轮调速阀的开度小于所述第二阈值的情况下，所述涡轮控制部根据所述蒸汽涡轮调速阀的开度与所述第二阈值的偏差而对与所述动力涡轮控制阀的操作速度相乘的增益进行加权。
5.一种发电系统的控制方法，具有如下的工序：
通过由主发动机生成的废气而对动力涡轮进行驱动的工序；
通过由所述主发动机的所述废气生成的蒸汽而对蒸汽涡轮进行驱动的工序；
对向所述动力涡轮导入的所述废气的量进行控制的工序；
对向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的量进行调整的工序；
对所述动力涡轮的输出和所述蒸汽涡轮的输出的载荷分担进行控制，设定所述蒸汽涡轮的目标输出的工序；以及
根据所述蒸汽涡轮的目标输出来进行调节器控制的工序，所述发电系统的控制方法的特征在于，
还具有根据蒸汽涡轮调速阀的开度而对动力涡轮控制阀的开度进行控制的工序。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6775070B1 (ja) * 2019-07-26 2020-10-28 三菱パワー株式会社 発電プラントの制御装置、発電プラント、及び、発電プラントの制御方法
CN113404553B (zh) * 2021-06-30 2023-05-09 国网河北能源技术服务有限公司 进汽调节阀的间接配汽方法、装置和汽轮机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1464947A (zh) * 2001-06-28 2003-12-31 三菱重工业株式会社 离合器啮合检测装置以及具有该装置的单轴组合设备
EP2022945A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksturbinenanlage sowie Regelungseinrichtung für eine Kraftwerkstrubinenanlage
US20100107636A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 General Electric Company Provision for rapid warming of steam piping of a power plant
CN102245874A (zh) * 2008-12-12 2011-11-16 沃依特专利有限责任公司 用于控制在传动系中的功率传输的方法和传动系
CN102733857A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 废气动力涡轮、废热回收系统和废热回收系统运行方法
JP2015161243A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 三菱重工業株式会社 発電システムおよび発電システムの制御方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259802A (ja) * 1984-06-07 1985-12-21 三井造船株式会社 舶用デイ−ゼル主機械の廃熱回収ヒ−トポンプシステム
JPS63186916A (ja) * 1987-01-29 1988-08-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd パワ−タ−ビンの運転制御方法
JP5138643B2 (ja) 2009-07-28 2013-02-06 三菱重工業株式会社 タービン発電機、タービン発電機の制御方法、制御装置、および該タービン発電機を備えた船舶
JP5155977B2 (ja) 2009-09-30 2013-03-06 三菱重工業株式会社 発電システムの制御装置および発電システムならびに発電システムの制御方法
KR101312793B1 (ko) * 2010-09-24 2013-09-27 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤 터빈 발전기의 제어 방법 및 장치
DE102012207322A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine
JP2013029111A (ja) * 2012-09-28 2013-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電方法、タービン発電機、タービン発電機の制御方法、制御装置、および該タービン発電機を備えた船舶
JP6552913B2 (ja) * 2015-08-14 2019-07-31 三菱重工業株式会社 発電システムの制御装置、発電システム、及び発電方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1464947A (zh) * 2001-06-28 2003-12-31 三菱重工业株式会社 离合器啮合检测装置以及具有该装置的单轴组合设备
EP2022945A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksturbinenanlage sowie Regelungseinrichtung für eine Kraftwerkstrubinenanlage
US20100107636A1 (en) * 2008-10-30 2010-05-06 General Electric Company Provision for rapid warming of steam piping of a power plant
CN102245874A (zh) * 2008-12-12 2011-11-16 沃依特专利有限责任公司 用于控制在传动系中的功率传输的方法和传动系
CN102733857A (zh) * 2011-04-14 2012-10-17 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 废气动力涡轮、废热回收系统和废热回收系统运行方法
JP2015161243A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 三菱重工業株式会社 発電システムおよび発電システムの制御方法

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