DE60115753T2 - Dampfkühlung für eine Turbine - Google Patents

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Shouichi Takasago-shi Nagata
Kazuya Takasago-shi Higashi
Koji Takasago-shi Hiramoto
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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, welche Dampf von einem Abwärme-Rückgewinnungskessel oder Fluid von einem Hilfsdurchgang in einen Schaufelring einer Gasturbine und eine Hochtemperaturkomponente, wie z.B. eine Brennkammer einleitet, um dadurch eine Temperatursteuerung auszuführen.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Vom Gesichtspunkt der Wirtschaftlichkeit und der wirksamen Nutzung von Energiequellen sind verschiedene Maßnahmen zur Verbesserung des Wirkungsgrades bei Kraftwerksanlagen (Energieerzeugungsanlagen) implementiert worden. Eine Maßnahme besteht in der Anwendung einer Turbinen-Energieerzeugungsanlage (eines Kombikraftwerks), bei der eine Gasturbine und eine Dampfturbine kombiniert sind. In einem Kombikraftwerk wird Hochtemperatur-Abgas von einer Gasturbine in einen Abwärme-Rückgewinnungskessel eingeleitet, in dem Dampf mittels einer Überhitzereinheit erzeugt wird, und der so erzeugte Dampf wird einer Dampfturbine zugeführt, in der der erzeugte Dampf Arbeit leistet.
  • Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. eine Brennkammer einer Gasturbinen, sind mittels Luft gekühlt worden. Um aber mit einer jüngsten Steigerung der Verbrennungstemperatur Schritt zu halten, ist eine Kühlung mittels Dampf zur Anwendung gekommen. Auch bezüglich eines Kombikraftwerks ist vorgesehen, eine Dampfturbine in Kombination mit einer Gasturbine zu verwenden, in denen die Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. eine Brennkammer, mittels Dampf gekühlt werden, um dadurch eine hocheffiziente Kraftwerksanlage zu erhalten. Um eine jüngste Steigerung der Betriebstemperatur einer Gasturbine zu bewältigen, sind verschiedene Untersuchungen betreffs einer Technik zum Einleiten von Dampf zu dem Schaufelringabschnitt der Turbine durchgeführt worden, um den Zwischenraum zwischen dem Schaufelringabschnitt und den Laufschaufeln optimal zu steuern. D.h., es besteht ein Plan zur Ausführung einer Temperatursteuerung mittels Dampf, um einen Kontakt zwischen den Laufschaufeln und dem Schaufelringabschnitt beim Hochfahren zu vermeiden, und einen minimalen Abstand bzw. Zwischenraum zwischen den Laufschaufeln und dem Schaufelringabschnitt bei einem Normalbetrieb beizubehalten, um dadurch Sicherheit und gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen.
  • Hinsichtlich einer Kombikraftwerksanlage sind verschiedene Untersuchungen bezüglich einer Technik zum Einleiten von Dampf in den Schaufelringabschnitt. der Turbine durchgeführt worden, um so den Abstand bzw. Zwischenraum zwischen dem Schaufelabschnitt und Laufschaufeln optimal zu steuern, und um Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. eine Brennkammer, mittels Dampf zu kühlen.
  • Die Steuerung des Zwischenraums bzw. Abstands zwischen den Laufschaufeln und dem Schaufelringabschnitt muss anders durchgeführt werden als die Kühlung der Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. der Brennkammer, mittels Dampf. Genauer gesagt, muss die Abstandssteuerung so durchgeführt werden, dass beim Hochfahren der Abstand durch das Einleiten von Dampf einer relativ hohen Temperatur verhältnismäßig groß gemacht wird, und während des Normalbetriebs der Abstand durch Einleiten von Dampf einer relativ niedrigen Temperatur verhältnismäßig klein gemacht wird. Demgegenüber muss die Kühlung von Hochtemperaturkomponenten durch Einleiten von Dampf niedriger Temperatur ausgeführt werden. Wie oben beschrieben wurde, muss bei der Steuerung des Abstands zwischen den Laufschaufeln und dem Schaufelringabschnitt mittels Dampf und der Kühlung der Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. einer Brennkammer, mittels Dampf der Dampf eingeleitet werden, während die Strömungsrate des Dampfs gesteuert wird, um gleichzeitig einem Temperaturbedarf bei der Abstandssteuerung und einem Temperaturbedarf bei der Kühlung zu genügen. Bei der existierenden Kombikraftwerksanlage ist jedoch eine zufriedenstellende Technik zur Dampfsteuerung, die den beiden unterschiedlichen Bedürfnissen hinsichtlich der Temperatur genügt, noch nicht erstellt worden.
  • EP 0978636A offenbart eine Dampfsteuervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
  • Abriss der Erfindung
  • In Anbetracht der vorstehenden Ausführungen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine bereitzustellen, die eine Steuerung des Abstands eines Schaufelringabschnitts mittels Dampf und eine Kühlung von Hochtemperaturkomponenten, wie z.B. einer Brennkammer, mittels Dampf erzielen kann.
  • Um die obige Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine bereit mit:
    einem Abwärme-Rückgewinnungskessel mit einer Hochdruckeinheit zum Erzeugen von Hochdruckdampf unter Verwendung von Abgas einer Gasturbine, und einer Niederdruckeinheit zum Erzeugen von Niederdruckdampf unter Verwendung von Abgas der Gasturbine, einer Dampfturbine, die mittels von dem Abwärme-Rückgewinnungskessel erzeugtem Dampf betrieben wird, einem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang zum Einleiten von Niederdruckdampf von der Niederdruckeinheit des Abwärme-Rückgewinnungskessels in die Dampfturbine, einem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang zum Einleiten von Hochdruckdampf von der Hochdruckeinheit des Abwärme-Rückgewinnungskessels in die Dampfturbine, einem Dampfdurchgang, der von dem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang abzweigt und als Bypass zum Einleiten von Niederdruckdampf von der Niederdruckeinheit in eine Hochtemperaturkomponente dient, einem Hochdruckdampfdurchgang, der von dem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurch gang abzweigt und in den Dampfdurchgang auf der stromabwärtigen Seite der Hochtemperaturkomponente mündet, und einer Strömungsratenanpassungs-Steuereinheit zum Einstellen bzw. Anpassen der Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf sowie der Strömungsrate von durch den Hochdruckdampfdurchgang strömendem Dampf, um dadurch die Strömungsrate und die Temperatur von durch die Hochtemperaturkomponente strömendem Dampf anzupassen.
  • Bei der Dampfsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung können, da die Temperatur und die Strömungsrate von in die Turbine und die Hochtemperaturkomponente eingeleitetem Dampf durch Mischen von Hochdruckdampf und Zwischendruckdampf in geeigneter Weise gesteuert werden kann, zwei unterschiedliche Anforderungen, d.h. die Einstellung der Dampftemperatur und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate, gleichzeitig erfüllt werden. Infolgedessen wird es möglich, eine Steuerung des Abstands des Schaufelrings mittels Dampf und eine Kühlung der Hochtemperaturkomponente mittels Dampf gleichzeitig zu erreichen.
  • Die Strömungsrateneinstellungs-Steuereinheit umfasst:
    ein erstes Strömungssteuerventil, das in dem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts des Dampfdurchgangs vorgesehen ist und die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf durch Anpassung der Strömungsrate von durch die Dampfturbine strömendem Dampf steuern kann, ein zweites Strömungssteuerventil, das in dem Hochdruckdampfdurchgang vorgesehen ist und die Temperatur von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf durch Anpassung der Strömungsrate von Hochdruckdampf steuern kann, einen Temperaturdetektor zum Erfassen der Temperatur von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hochdruckdampfdurchgangs, einen Druckdetektor zum Erfassen des Drucks von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hochdruckdampfdurchgangs, und eine Steuereinheit zum Steuern der ersten und zweiten Strömungssteuerventile auf der Basis der vom Temperaturdetektor erfassten Temperatur und des von Druckdetektor erfassten Drucks, um die Strömungsrate und die Temperatur von durch den Schaufelring der Gasturbine und die Hochtemperaturkomponente strömendem Dampf auf vorbestimmten Werten zu halten.
  • In diesem Fall können zwei unterschiedliche Anforderungen, d.h., die Anpassung bzw. Einstellung der Dampftemperatur und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate gleichzeitig ohne Verwendung teurer Erfassungsmittel oder Ventilelemente erfüllt werden.
  • Vorzugsweise ist die Hochtemperaturkomponente eine Brennkammer, wobei der Druckdetektor ein Differentialdruckdetektor zum Erfassen einer Differenz des Dampfdrucks zwischen dem Einlass und dem Auslass der Brennkammer ist, ein Hilfsfluid-Einleitdurchgang mit einem dritten Strömungssteuerventil in den Hochdruckdampfdurchgang an der stromabwärtigen Seite des zweiten Strömungssteuerventils mündet, ein zweiter Temperaturdetektor in dem Hochdruckdampfdurchgang an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hilfsfluid-Einleitdurchgangs vorgesehen ist, und die Steuereinheit eine Funktion zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor ausgegebenen Erfassungsinformation hat, zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor sowie von von dem Temperaturdetektor ausgegebener Erfassungsinformation hat, und zum Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem zweiten Temperaturdetektor ausgegebener Erfassungsinformation hat, so dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf mit der Ausgangsleistung der Gasturbine zunimmt und die Dampftemperatur bis auf eine vorbestimmte Temperatur abnimmt.
  • In diesem Fall können die beiden unterschiedlichen Anforderungen, d.h. die Anpassung der Dampfturbine und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate gleichzeitig und optimal gemäß den Betriebsbedingungen der Gasturbinen erfüllt werden.
  • Vorzugsweise hat die Steuereinheit eine Funktion, die eingesetzt wird, wenn das zweite Strömungssteuerventil auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor ausgegebener Erfassungsinformation und von dem Temperaturdetektor ausgegebener Erfassungsinformation geöffnet und geschlossen wird, wobei die Funktion einen Öffnungs-/Schließbefehl, der auf der Basis der von dem Differentialdruckdetektor ausgegebenen Erfassungsinformation bestimmt wird, sowie einen Öffnungs-/Schließbefehl, der auf der Basis der von dem Temperaturdetektor ausgegebenen Erfassungsinformation bestimmt wird, vergleichen kann, und um das zweite Strömungssteuerventil auf der Basis des Öffnungs-/Schließbefehls, der eine stärkere Öffnung kennzeichnet, zu öffnen und zu schließen. In diesem Fall kann Hochdruckdampf als Hilfsdampf benutzt werden, um eine gewünschte Strömungsrate sicherzustellen.
  • Vorzugsweise hat die Steuereinheit eine Funktion der Beurteilung, ob das zweite Strömungssteuerventil geöffnet oder geschlossen ist, und zwar auf der Basis des von der von dem Differentialdruckdetektor ausgegebenen Erfassungsinformation abgeleiteten Öffnungs-/Schließbefehls, oder des Öffnungs-/Schließbefehls, der von der von dem Temperaturdetektor ausgegebenen Erfassungsinformation abgeleitet ist, sowie eine Funktion zum Einstellen der Öffnung des dritten Strömungssteuerventils für den Fall, bei dem der auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruckdetektor festgelegte Öffnungs-/Schließbefehl verwendet wird, so dass die Öffnung größer als die des dritten Strömungssteuerventils für den Fall wird, bei dem der auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperaturdetektor festgelegte Öffnungs-/Schließbefehl verwendet wird.
  • In diesem Fall wird die Temperatur des Hochdruckdampfs gemäß der auf den Hochdruckdampf angewandten Steuerungsart geändert, wodurch die Strömungsrate des Hochdruckdampfs minimiert werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Hochtemperaturkomponente eine Brennkammer, ist der Druckdetektor ein Differentialdruckdetektor zum Erfassen einer Differenz des Dampfdrucks zwischen dem Einlass und dem Auslass der Brennkammer, mündet ein Hilfsfluid-Einleitdurchgang mit einem dritten Strömungssteuerventil in den Hochdruckdampfdurchgang an der stromabwärtigen Seite des zweiten Strömungssteuerventils, ist ein zweiter Temperaturdetektor in dem Hochdruckdampfdurchgang an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hilfsfluid-Einleitdurchgangs vorgesehen, und hat die Steuereinheit eine Funktion zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Temperaturdetektor ausgegebener Erfassungsinformation, zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor ausgegebener Erfassungsinformation sowie zum Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem zweiten Temperaturdetektor ausgegebener Erfassungsinformation, so dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf mit einer Ausgangsleistung der Gasturbine zunimmt, und die Dampftemperatur bis auf eine vorbestimmte Temperatur abnimmt.
  • In diesem Fall kann die Temperatur und die Strömungsrate des in den Schaufelring der Turbine und in die Hochdruckkomponente eingeleiteten Dampfs ordnungsgemäß durch Mischen von Zwischendruckdampf und Hochdruckdampf gesteuert werden, und es können zwei unterschiedlichen Anforderungen, d.h., die Anpassung bzw. Einstellung der Dampftemperatur und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate gleichzeitig erfüllt werden.
  • Vorzugsweise umfasst die Strömungsraten-Anpassungssteuereinheit einen Temperaturdetektor für durchgeströmten Dampf zum Erfassen der Temperatur von Dampf, nachdem dieser den Schaufelring der Gasturbine und die Hochtemperaturkomponente passiert hat, und eine Steuereinheit zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Temperaturdetektor für durchgeströmten Dampf ausgegebener Erfassungsinformation, um die Strömungsrate von in den Dampfdurchgang eingeleitetem Dampf anzupassen bzw. einzustellen, und zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Temperaturdetektor für durchgeströmten Dampf ausgegebener Erfassungsinformation, um die Strömungsrate von durch den Hochdruckdampfdurchgang strömendem Dampf einzustellen bzw. anzupassen, um dadurch die Strömungsrate von durch den Schaufelring der Gasturbine und die Hochtemperaturkomponente strömenden Dampf auf einem vorbestimmten Niveau zu halten.
  • Bei dieser Dampfsteuervorrichtung kann die Strömungsrate und die Temperatur von in den Schaufelring der Gasturbine und in die Hochtemperaturkomponente eingeleitetem Dampf ordnungsgemäß gesteuert werden, so dass zwei unterschiedliche Anforderungen, d.h., die Anpassung bzw. Einstellung der Dampftemperatur und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate, gleichzeitig erfüllt werden können. Außerdem werden, wenn die Dampftemperatur infolge der Durchführung einer Temperatursteuerung gesteigert wird, die ersten und zweiten Strömungssteuerventile so gesteuert, dass sie die Strömungsrate von in den Schaufelring der Gasturbine und die Hochtemperaturkomponente eingeleitetem Dampf erhöhen, so dass die Strömungsrate von Dampf für die Temperatursteuerung zunimmt und der Schaufelring und die Hochtemperaturkomponente geschützt sind. Infolgedessen wird es möglich, gleichzeitig eine Steuerung des Abstands des Schaufelrings mittels Dampf und eine Kühlung der Hochtemperaturkomponente, wie z.B. einer Brennkammer, mittels Dampf mit hoher Zuverlässigkeit zu erreichen. Außerdem können der Schaufelring und die Hochtemperaturkomponente ohne Verwendung einer Verriegelungsfunktion geschützt werden, auch wenn die auslassseitige Temperatur der Hochtemperaturkomponente zunimmt.
  • Vorzugsweise ist ein viertes Strömungssteuerventil in dem Dampfdurchgang an der stromabwärtigen Seite des Schaufelrings der Gasturbine und der Hochtemperaturkomponente vorgesehen, und die Steuereinheit hat eine Funktion zum Öffnen und Schließen des vierten Strömungssteuerventils auf der Basis von von dem Temperaturdetektor hindurchgeströmten Dampfs ausgegebener Erfassungsinformation, um die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang strömendem Dampf zu steuern und dadurch die Strömungsrate des Dampfdurchgangs sicherzustellen, sowie eine Funktion zum vollen Öffnen des vierten Strömungssteuerventils, wenn der Temperaturdetektor für vorbeigeströmten Dampf erfasst, dass die Dampftemperatur eine Obergrenze überschreitet.
  • Wenn in diesem Fall die Dampftemperatur die Obergrenze überschreitet, kann Dampf durch den Dampfdurchgang mit maximaler Strömungsrate strömen.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Es zeigen:
  • 1 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer Kombikraftwerksanlage, die mit einer Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
  • 2 ein Blockdiagramm eines ersten Ausgabeabschnitts zum Steuern eines ersten Strömungssteuerventils,
  • 3 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausgabeabschnitts zum Steuern eines zweiten Strömungssteuerventils,
  • 4 ein Blockdiagramm eines dritten Ausgabeabschnitts zum Steuern eines dritten Strömungssteuerventils,
  • 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Gasturbinen-Ausgangsleistung und der Dampfströmungsrate,
  • 6 ein graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Gasturbinen-Ausgangsleistung und der eingestellten Dampftemperatur,
  • 7 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausgabeabschnitts gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 8 ein Blockdiagramm eines dritten Ausgabeabschnitts gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Gasturbinen-Ausgangsleistung und der eingestellten Dampftemperatur,
  • 10 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer Kotmbikraftwerksanlage, die mit einer Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
  • 11 ein schematisches Diagramm zur Darstellung der Konfiguration einer Kombikraftwerksanlage, die mit einer Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist,
  • 12 ein Diagramm eines Steuerblocks zum Steuern eines ersten Strömungssteuerventils,
  • 13 ein Diagramm eines Steuerblocks zum Steuern eines zweiten Strömungssteuerventils, und
  • 14 ein Diagramm eines Steuerblocks zum Steuern eines vierten Strömungssteuerventils.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • 1 zeigt schematisch das System einer Kombikraftwerksanlage, die mit einer Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist; 2 bis 4 zeigen Blockdiagramme von Ausgangsabschnitten zum Steuern erster bis dritter Strömungssteuerventile; 5 zeigt die Beziehung zwischen der Gasturbinen-Ausgangsleistung und der Dampfströmungsrate, und 6 zeigt die Beziehung zwischen der Gasturbinen-Ausgangsleistung und der eingestellten Dampftemperatur.
  • Wie in 1 gezeigt ist, wird ein Abgas von einer Gasturbine 1 einem Abwärme-Rückgewinnungskessel 2 zugeführt. In dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 2 sind eine Hochdrucktrommel 3, ein erster Hochdruck-Überhitzer 4 und ein zweiter Hochdruck-Überhitzer, um eine hochdruckseitige Einheit zu bilden, und eine Zwischendrucktrommel 6, ein Zwischendruck-Überhitzer 7 und ein Wiedererhitzer 8 vorgesehen, um eine niederdruckseitige Einheit zu bilden. In der Hochdrucktrommel 3 erzeugter Dampf (Hochdruckdampf) wird durch einen hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 9 einer Hochdruck-Dampfturbine 10 über den ersten Hochdruck-Überhitzer 4 und den zweiten Hochdruck-Überhitzer 5 zugeführt. Von der Hochdruck-Dampfturbine 10 ausgetragener Dampf wird über einen Dampfeinleitdurchgang 11 einer Zwischendruck-Dampfturbine 12 über den Wiedererhitzer 8 zugeführt. Von der Zwischendruck-Dampfturbine 12 ausgetragener Dampf wird einer Niederdruck-Dampfturbine 13 zugeführt und wird dann durch einen Kondensator 14 kondensiert, und das auf diese Weise erzeugte Kondensat am Abwärme-Rückgewinnungskessel 2 gesammelt. Indessen wird in der Zwischendrucktrommel 6 erzeugter Dampf (Niederdruckdampf) über einen zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15, der als niederdruckseitige Dampfeinleitdurchgang dient, der Zwischendruck-Dampfturbine 12 über den Zwischendruck-Überhitzer 7 und den Wiedererhitzer zugeführt.
  • Ein Dampfdurchgang 16 verzweigt sich von dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15. Der Dampfdurchgang 16 liefert eine Bypass-Strömung von durch den Schaufelring der Gasturbine 1 und eine Brennkammer 17, die eine Hochtemperaturkomponente ist, strömendem Dampf und geht in den Dampfeinleitdurchgang 11 auf der Einlassseite der Zwischendruck-Dampfturbine 12 über. Ferner verzweigt sich ein Hochdruckdampfdurchgang 18 von dem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 9 auf der stromabwärtigen des zweiten Hochdruck-Überhitzers 5. Der Hochdruckdampfdurchgang 18 geht in den Dampfdurchgang 16 an der stromaufwärtigen Seite der Gasturbine 1 über. Ein Hilfsfluiddurchgang 19, in den von einer Zwischendruck-Wasserspeisepumpe Wasser eingespeist wird, geht in den Hochdruckdampfdurchgang 18 über.
  • Ein erstes Strömungssteuerventil 20 ist in dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15 angeordnet und befindet sich auf der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts, wo der Dampfdurchgang 16 sich von dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15 verzweigt. Die Strömungsrate von Dampf, der durch den zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15 strömt (der Dampfdruck in der Zwischendrucktrommel 6) wird über das Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils 20 eingestellt bzw. angepasst. Ein zweites Strömungssteuerventil 21 ist in dem Hochdruckdampfdurchgang 18 angeordnet und befindet sich an der stromaufwärtigen Seite des Übergangsabschnitts des Hilfsfluiddurchgangs 19. Die Strömungsrate von aus dem Hochdruckdampfdurchgang 18 in den Dampfdurchgang 16 eingeleitetem Hochdruckdampf wird über das Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils 21 eingestellt bzw. angepasst. Damit wird die Dampftemperatur im Dampfdurchgang 16 eingestellt. Außerdem ist ein drittes Strömungssteuerventil 22 in dem Hilfsfluiddurchgang 19 angeordnet. Eine geeignete Menge an Zwischendruck-Speisewasser wird in den Hochdruckdampfdurchgang 18 durch Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils 22 eingeleitet, um dadurch die Dampftemperatur in dem Hochdruckdampfdurchgang 18 zu steuern, wodurch die Temperatur des in den Hochdruckdampfdurchgang 16 eingeleiteten Hochdruckdampfs auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt wird. Ein Temperaturerfassungsmittel T1 ist mit dem Dampfdurchgang 16 verbunden und befindet sich zwischen der Gasturbine 1 und dem Übergangsabschnitt des Hochdruckdampfdurchgangs 18. Das Temperaturerfassungsmittel T1 erfasst die Temperatur von in die Gasturbine 1 eingeleitetem Dampf. Ein Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 ist mit dem Dampfdurchgang 16 verbunden, so dass es einen Unterschied im Dampfdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Brennkammer 17 erfasst, um dadurch den Differentialdruck, d.h. die Strömungsrate von durch die Brennkammer 17 strömendem Dampf zu erfassen. Ein zweites Temperaturerfassungsmittel T3 ist mit dem Hochdruckdampfdurchgang 18 verbunden und befindet sich an der stromabwärtigen Seite des Übergangsabschnitts des Hilfsfluiddurchgangs 19. Das zweite Temperaturerfassungsmittel T3 erfasst die Temperatur von Dampf in dem Hochdruckdampfdurchgang 18. In 1 bezeichnet die Bezugsziffer P2 ein Einlassdruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks von Dampf in dem Dampfdurchgang 16 auf der Einlassseite der Brennkammer 17, P3 bezeichnet ein Auslassdruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks von dem in dem Dampfdurchgang 16 auf der Auslassseite der Brennkammer 17, und T2 bezeichnet ein Auslasstemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur von Dampf in dem Dampfdurchgang 16 auf der Auslassseite der Brennkammer 17.
  • Eine Erfassungsinformationsausgabe von dem Temperaturerfassungsmittel T1, dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1, dem zweiten Temperaturerfassungsmittel T3, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 wird in eine Steuereinheit 25 eingegeben. Ferner wird ein Signal, welches die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angibt, in die Steuereinheit 25 eingegeben. Die Steuereinheit 25 umfasst einen ersten Ausgabeabschnitt 31 zum Ausgeben eines Öffnungs-/Schließbefehls an das erste Strömungssteuerventil 20, einen zweiten Ausgabeabschnitt 32 zum Ausgeben von Öffnungs-/Schließbefehlen an das zweite Strömungssteuerventil 21 und einen dritten Ausgabeabschnitt 33 zum Ausgeben von Öffnungs-/Schließbefehlen an das dritte Strömungssteuerventil 22.
  • Auf der Grundlage der Erfassungsinformation (die einen Differentialdruck angibt), welche von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 ausgegeben wird, öffnet oder schließt der erste Ausgabeabschnitt 31 das erste Strömungssteuerventil 20, so dass die Dampfströmung zu der Zwischendruck-Dampfturbine 12 eingeschränkt wird, wodurch die Strömungsrate von durch die Brennkammer 17 strömendem Dampf in geeigneter Weise gesteuert wird. Auf der Basis der Erfassungsinformationsausgabe von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 und dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 öffnet oder schließt der zweite Ausgabeabschnitt 32 das zweite Strömungssteuerventil 21, und auf der Basis des Erfassungsinformationsausgabe von dem zweiten Temperaturerfassungsmittel T3 öffnet oder schließt der dritte Ausgabeabschnitt 33 das dritte Strömungssteuerventil 22, wodurch die Temperatur von durch die Gasturbine 1 und die Brennkammer 17 strömendem Dampf in geeigneter Weise gesteuert wird, während eine angemessene Strömungsrate beibehalten wird (Strömungsraten-Einstellmittel).
  • Genauer gesagt, wird in dem ersten Ausgabeabschnitt 31 eine Strömungsrate von Kühldampf, den die Brennkammer 17 benötigt, berechnet, ein Differentialdruck entsprechend der benötigten Strömungsrate von Kühldampf wird berechnet, und ein Öffnungs-/Schließbefehl wird an das erste Strömungssteuerventil 20 ausgegeben, so dass der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck gleich dem berechneten Differentialdruck wird (Differentialdrucksteuerung). Damit wird Kühldampf mit der erforderlichen Strömungsrate in die Brennkammer 17 eingeleitet. Ferner wird in dem zweiten Ausgabeabschnitt 32 eine Dampftemperatur, welche die Gasturbine 1 erfordert, berechnet, und ein Öffnungs-/Schließbefehl wird an das zweite Strömungssteuerventil 21 ausgegeben, so dass die von dem Temperaturerfassungsmittel T1 erfasste Temperatur gleich der berechneten Temperatur wird (Temperatursteuerung). Gleichzeitig wird im dritten Ausgabeabschnitt 33 auf der Basis der Temperatur von in den Dampfdurchgang 16 eingeleitetem Dampf (Erfassungsinformationsausgabe von dem zweiten Temperaturerfassungsmittel T3) ein Öffnungs-/Schließbefehl an das dritte Strömungssteuerventil 22 ausgegeben, wodurch die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers in geeigneter Weise gesteuert werden kann, und die Temperatur von Dampf in dem Hochdruckdampfdurchgang 18 auf eine vorbestimmte Temperatur abgesenkt wird.
  • Wenn die Strömungsrate von durch die Brennkammer 17 strömendem Dampf infolge der Temperatursteuerung zunimmt oder abnimmt, wird das erste Strömungssteuerventil 20 geöffnet oder geschlossen, und zwar auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1, so dass die vorbestimmte Dampfströmungsrate sichergestellt wird. Wenn es eine Verzögerung bei der Erzeugung des Zwischendruckdampfs infolge einer Lastschwankung oder einer anderen Ursache gibt und die absolute Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 16 strömenden Dampf unzureichend wird, wird eine Hilfssteuerung vorzugsweise vor der Temperatursteuerung durchgeführt. Bei der Hilfssteuerung wird das zweite Strömungssteuerventil 21 geöffnet oder geschlossen, so dass der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck gleich dem berechneten Differentialdruck wird, um dadurch Hochdruckdampf einzuleiten. Somit wird eine erforderliche Dampfströmungsrate sichergestellt. D.h., dass auch bei der Differentialdrucksteuerung ein Öffnungs-/Schließbefehl an das Strömungssteuerventil 21 ausgegeben wird und das Öffnen des zweiten Strömungssteuerventils 21 auf der Basis eines höheren Werts einer Öffnungsbefehlsausgabe mittels Temperatursteuerung und des Werts einer Öffnungsbefehlsausgabe mittels Differentialdrucksteuerung gesteuert wird.
  • Bei der oben beschriebenen Dampfsteuervorrichtung werden ein in der Zwischendrucktrommel 6 erzeugter Niedertemperaturdampf und ein in der Hochdrucktrommel 3 erzeugter Hochdruckdampf gemischt, und der gemischte Dampf wird in die Gasturbine 1 und in die Brennkammer 17 eingeleitet, während die Strömungsrate und die Temperatur des gemischten Dampfs in geeigneter Weise gesteuert werden. Um die Durchmischung zu optimieren, wird die Dampfströmungsrate durch Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils 20 gesteuert, das an dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 15 vorgesehen ist, und die Strömungsrate von Hochdruckdampf wird durch Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils 21 gesteuert, das an dem Hochdruckdampfdurchgang 18 vorgesehen ist, um dadurch die Dampftemperatur zu steuern. Ferner wird, wenn der Zwischendruckdampf unzureichend wird, mittels einer Hilfssteuerung das zweite Strömungssteuerventil 21 geöffnet, um Hochdruckdampf zuzuführen und dadurch die erforderliche Strömungsrate sicherzustellen. Somit wird es möglich, zwei unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, d.h., eine Dampftemperatureinstellung zum Zuführen von Dampf zu dem Schaufelring der Gasturbine 1, um dadurch einen geeigneten Abstand beizubehalten, und eine Dampfströmungsrateneinstellung zur angemessenen Kühlung der Brennkammer 17, um dadurch eine Steuerung des Abstands des Schaufelringabschnitts mittels Dampf sowie eine Kühlung der Brennkammer 17 mittels Dampf zu erreichen.
  • Im folgenden wird das Strömungssteuermittel im Detail unter Bezugnahme auf 2 bis 4 beschrieben. 2 zeigt ein Blockdiagramm des ersten Ausgabeabschnitts 31, 3 zeigt ein Blockdiagramm des zweiten Ausgabeabschnitts 32, und 4 zeigt ein Blockdiagramm des dritten Ausgabeabschnitts 33.
  • Wie in 2 gezeigt ist, wird die Erfassungsinformationsausgabe von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 in das Berechnungsmittel 41 der ersten Ausgabeeinheit 31 eingegeben. Ferner wird das Signal, welches die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angibt, in ein Umwandlungs-Berechnungsmittel 42 eingegeben, das die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Strömungsrate von Kühldampf umwandelt, die dann in das Berechnungsmittel 41 eingegeben wird. Das Berechnungsmittel 41 wandelt die Eingabeinformation in einen Ziel-Differentialdruck um und gibt den Ziel-Differentialdruck an ein Addiermittel 43 aus. Der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck wird in das Addiermittel 43 eingegeben. Das Addiermittel 43 erhält den Unterschied zwischen dem von dem Berechnungsmittel 41 ausgegebenen Ziel-Differentialdruck und dem von dem Differential-Erfassungsmittel P1 erfassten Differentialdruck, und ein PI-Berechnungsmittel 44 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz und gibt den Öffnungsbefehl an das erste Strömungssteuerventil 20 aus. Demgemäß wird das erste Strömungssteuerventil 20 auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 so geöffnet und geschlossen, dass die Dampfströmungsrate in geeigneter Weise gesteuert wird.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird die Erfassungsinformationsausgabe von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 in das Berechnungsmittel 41 der zweiten Ausgabeeinheit 32 eingegeben. Ferner wird das Signal, welches die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angibt, in das zweite Umwandlungs-Berechnungsmittel 45 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampfströmungsrate von Hilfsdampf umwandelt, welche dann in das Berechnungsmittel 41 eingegeben wird. Das Berechnungsmittel 41 wandelt die eingegebene Information in einen Ziel-Differentialdruck um und gibt den Ziel-Differentialdruck an das Addiermittel 43 aus. Der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck wird an das Addiermittel 43 ausgegeben. Das Addiermittel 43 errechnet die Differenz zwischen dem von dem Berechnungsmittel 41 ausgegebenen Ziel-Differentialdruck und dem von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfassten Differentialdruck, und ein PI-Berechnungsmittel 44 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz.
  • Dabei wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angebende Signal in das Temperatureinstell-Berechnungsmittel 46 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampftemperatur umwandelt, die dann in das zweite Addiermittel 47 eingegeben wird. Die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfasste Temperatur wird in das zweite Addiermittel 47 eingegeben. Das zweite Adddiermittel 47 erhält die Differenz zwischen der von dem Temperatureinstell-Berechnungsmittel 46 ausgegebenen Ziel-Dampftemperatur und der von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfassten Temperatur, und das zweite PI-Berechnungsmittel 48 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz. Demgemäß wird das zweite Strömungssteuerventil auf der Basis der erfassten Information von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 so geöffnet und geschlossen, dass die Dampftemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird.
  • Ferner vergleicht eine Auswahleinheit 49 eines höheren Werts den Öffnungsbefehl (zur Differentialdrucksteuerung) von dem PI-Berechnungsmittel 44 und den Öffnungsbefehl (zur Temperatursteuerung) von dem zweiten PI-Berechnungsmittel 48, und gibt den höheren dieser Werte an das zweite Strömungssteuerventil 21 als Öffnungsbefehl aus. Demgemäß wird das zweite Strömungssteuerventil 21 selektiv durch jede Temperatursteuerung auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 oder die Differentialdrucksteuerung auf der Basis der Erfassungsinfomation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 (Hilfssteuerung) geöffnet und geschlossen, so dass die Dampftemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird und gleichzeitig die erforderliche Dampfströmungsrate sichergestellt werden kann. D.h., wenn die Strömungsrate von Dampf auf der Seite der Zwischendrucktrommel 6 unzureichend wird, wird vorzugsweise eine Differentialdrucksteuerung durchgeführt, um Hochdruckdampf zuzuführen und dadurch die erforderliche Dampfströmungsrate sicherzustellen.
  • Wie in 4 gezeigt ist, wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angebende Signal in das dritte Umwandlungs-Berechnungsmittel 51 des dritten Ausgabeabschnitts 33 eingegeben. Das dritte Umwandlungs-Berechnungsmittel 51 wandelt die Ausgabe MW in eine Ziel-Dampftemperatur um, die höher eingestellt ist als die Temperatur des Zwischendruckdampfs. Dabei wird die von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfasste Temperatur in das dritte Addiermittel 52 eingegeben. Ferner wird die von dem dritten Umwandlungs-Berechnungsmittel 51 ausgegebene Ziel-Dampftemperatur in das dritte Additionsmittel 52 eingegeben. Das dritte Additionsmittel 52 errechnet die Differenz zwischen der von dem dritten Umwandlungs-Berechnungsmittel 51 ausgegebenen Ziel-Dampftemperatur und der von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfassten Temperatur, und das dritte PI-Berechnungsmittel 53 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz und gibt den Öffnungsbefehl an das dritte Strömungssteuerventil 22 aus. Dementsprechend wird das dritte Strömungssteuerventil 22 auf der Basis der Erfassungsinformation von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 so geöffnet und geschlossen, dass die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers zur Temperatursenkung in geeigneter Weise gesteuert wird.
  • 5 zeigt die Beziehung zwischen der Dampfströmungsrate und der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1, die bei Durchführung der oben beschriebenen Steuerung benutzt wird. 6 zeigt die Beziehung zwischen der eingestellten Dampftemperatur und der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1, die bei der Durchführung der oben beschriebenen Steuerung benutzt wird.
  • Wie in 5 gezeigt ist, wird die Dampfströmungsrate so gesteuert, dass sie mit der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 zunimmt. Ferner wird die Steuerung derart durchgeführt, dass die Strömungsrate des Zwischendruckdampfs (mit einer durchgezogenen Linie in 5 dargestellt), die durch eine Öffnungs-/Schließsteuerung des ersten Strömungssteuerventils 20 festgelegt wird, höher als die Strömungsrate des Hochdruckdampfs wird (die Strömungsrate des Dampfs von dem Hochdruckdampfdurchgang, durch eine unterbrochene Linie in 5 dargestellt), die durch eine Öffnungs-/Schließsteuerung des zweiten Strömungssteuerventils 21 festgelegt wird.
  • Wie in 6 gezeigt ist, wird die eingestellte Dampftemperatur – auf deren Basis die zweiten und dritten Strömungssteuerventil 21 und 22 geöffnet und geschlossen werden – so eingestellt, dass die eingestellte Dampftemperatur abnimmt, wenn die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 zunimmt. Ferner wird eine Steuerung derart durchgeführt, dass die Strömungsrate von Hochdruckdampf und die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers abnehmen, wenn die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 zunimmt. Beispielsweise werden die zweiten und dritten Strömungssteuerventile 21 und 22 derart geöffnet und geschlossen, dass die Temperatur von Dampf innerhalb des Hochdruckdampfdurchgangs 18 gleich der Temperatur T1 von Zwischendruckdampf wird, wenn die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 100% beträgt. In 6 gibt eine durchgezogene Linie die eingestellte Dampftemperatur zur Durchführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 an, und eine unterbrochene Linie gibt die eingestellte Dampftemperatur zur Durchführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung für das dritte Strömungssteuerventil 22 an.
  • Bei der Dampfsteuerung werden die Strömungsrate und die Temperatur von in die Gasturbine 1 und in die Brennkammer 17 eingeleitetem Dampf durch Mischen von Zwischendruckdampf und Hochdruckdampf gesteuert. Ferner wird, wenn die Strömungsrate von Zwischendruckdampf unzureichend wird, der Hochdruckdampf als Hilfsdampf eingesetzt. Da jedoch die Strömungsrate von Hochdruckdampf, der als Hilfsdampf dient, begrenzt ist, wird die Strömungsrate von Hochdruckdampf vorzugsweise um einen zulässigen Grad gesenkt.
  • Wenn die Strömungsrate von Zwischendruckdampf unzureichend ist, d.h., wenn das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels der Temperatursteuerung geöffnet und geschlossen wird, wird die Temperatur des Hochdruckdampfs angehoben (die Strömungsrate von Zwischendruck-Speisewasser wird gemindert, um dadurch das Ausmaß eines Temperaturabfalls zu reduzieren), so dass die Strömungsrate des Zwischendruckdampf zunimmt und damit die Strömungsrate des Hochdruckdampfs verringert werden kann. Wenn demgegenüber die Strömungsrate von Zwischendruckdampf unzureichend ist, d.h., wenn das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels der Hilfssteuerung (Differentialdrucksteuerung) geöffnet und geschlossen wird, wird die Temperatur des Hochdruckdampfs gesenkt (die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers wird angehoben, um dadurch das Ausmaß eines Temperaturabfalls zu erhöhen), so dass die zugeführte Temperatur abnimmt, und damit kann die Strömungsrate von Hochdruckdampf verringert werden. Daher kann die Strömungsrate von Hochdruckdampf durch Schalten des eingestellten Werts für das dritte Strömungssteuerventil 22, das die Temperatur von Hochdruckdampf steuert, in Abhängigkeit davon reduziert werden, ob das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels der Temperatursteuerung oder der Differentialdrucksteuerung geöffnet oder geschlossen wird.
  • Als nächstes wird mit Bezug auf 7 und 8 eine Ausführungsform der Steuereinheit beschrieben, die eine Funktion der Beurteilung aufweist, ob das zweite Strömungssteuerventil 21 durch einen während der Temperatursteuerung ausgegebenen Öffnungs-/Schließbefehl oder einen während der Differentialdrucksteuerung ausgegebenen Öffnungs-/Schließbefehl gesteuert wird, und die bei einer Differentialdrucksteuerung den eingestellten Wert für das dritte Strömungssteuerventil 22 zu einer Öffnungsseite hin in Bezug auf den während der Temperatursteuerung verwendeten Wert verschiebt. 7 zeigt ein Blockdiagramm eines zweiten Ausgabeabschnitts einer Steuereinheit gemäß einer zweiten Ausführungsform, die einen Öffnungsbefehl für das zweite Strömungssteuerventil 21 ausgibt. 8 zeigt ein Blockdiagramm eines dritten Ausgabeabschnitts der Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform, die einen Öffnungsbefehl für das dritte Strömungssteuerventil 22 ausgibt. Da ein erster Ausgabeabschnitt 31 zum Ausgeben eines Öffnungsbefehls für das erste Strömungssteuerventil 20 identisch zu dem in 2 für die erste Ausführungsform gezeigten ist, entfällt eine wiederholte Beschreibung.
  • Wie in 7 gezeigt ist, wird die Erfassungsinformationsausgabe von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3, und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 in das Berechnungsmittel 41 der zweiten Ausgabeeinheit 37 eingegeben. Ferner wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angebende Signal in ein zweites Umwandlungs-Berechnungsmittel 45 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampfströmungsrate von Hilfsdampf umwandelt, die dann in das Berechnungsmittel 41 eingegeben wird. Das Berechnungsmittel 41 wandelt die Eingabeinformation in einen Ziel-Differentialdruck um und gibt den Ziel-Differentialdruck an das Addiermittel 43 aus. Der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck wird in das Addiermittel 43 eingegeben. Das Addiermittel 43 errechnet die Differenz aus dem von dem Berechnungsmittel 41 ausgegebenen Ziel-Differentialdruck und dem von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfassten Differentialdruck, und das PI-Berechnungsmittel 44 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz.
  • Hierbei wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angebende Signal in das Temperatureinstell-Berechnungsmittel 46 eingegeben, das die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampftemperatur umwandelt, die dann in das zweite Addiermittel 47 und das Addiermittel 501, das später beschrieben wird, eingegeben wird. Die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfasste Temperatur wird in das zweite Addiermittel 47 eingegeben. Das zweite Addiermittel 47 errechnet die Differenz zwischen der von dem Temperatureinstell-Berechnungsmittel 46 ausgegebenen Ziel-Dampftemperatur und der von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfassten Temperatur, und das zweite PI-Berechnungsmittel 48 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz. Demgemäß wird das zweite Strömungssteuerventil 21 auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 so geöffnet und geschlossen, dass die Dampftemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird.
  • Ferner vergleicht eine Auswahleinheit 49 eines höheren Werts den Öffnungsbefehl (zur Differentialdrucksteuerung) von dem PI-Berechnungsmittel 44 und den Öffnungsbefehlen (zur Temperatursteuerung) von dem zweiten PI-Berechnungsmittel 48, und gibt den höheren Wert an das zweite Strömungssteuerventil 21 als Öffnungsbefehl aus. Demgemäß wird das zweite Strömungssteuerventil 21 selektiv entweder durch Temperatursteuerung auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperaturerfassungsmittel T1 oder durch Differentialdrucksteuerung auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck- Erfassungsmittel P1 (die Hilfssteuerung wird so geöffnet und geschlossen, dass die Dampftemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird und gleichzeitig die erforderliche Dampfströmungsrate sichergestellt werden kann). D.h., wenn die Strömungsrate von Dampf auf der Seite der Zwischendrucktrommel 6 unzureichend wird, wird vorzugsweise eine Differentialdrucksteuerung durchgeführt, um Hochdruckdampf zuzuführen und dadurch die erforderliche Dampfströmungsrate sicherzustellen.
  • In dem zweiten Ausgabeabschnitt 37 wird die in dem PI-Berechnungsmittel 44 erhaltene Differenz (ein Befehl zur Differentialdrucksteuerung) und die von der Auswahleinheit 49 eines höheren Wertes ausgewählte Differenz (ein Befehl zur Differentialdrucksteuerung oder ein Befehl zur Temperatursteuerung) in das vierte Addiermittel 56 eingegeben und zusammengerechnet. Beispielsweise wird die in dem PI-Berechnungsmittel 44 errechnete Differenz in das vierte Addiermittel 56 als Negativwert eingegeben und die von der Auswahleinheit 49 eines höheren Werts ausgewählte Differenz wird in das vierte Addiermittel 56 als positiver Wert eingegeben. Das Additionsergebnis wird einer Beurteilungseinheit 57 eingegeben, welche beurteilt, ob das Additionsergebnis nicht größer als Null oder größer als Null ist. Wenn das Ergebnis der Addition nicht größer als Null ist, so bedeutet dies, dass das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Differentialdrucksteuerung geöffnet und geschlossen wird. Wenn das Ergebnis der Addition größer als Null ist, so bedeutet dies, dass das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Temperatursteuerung geöffnet und geschlossen wird. Das Beurteilungsergebnis durch die Beurteilungseinheit 57, ob das zweite Strömungssteuerventil mittels Temperatursteuerung oder Differentialdrucksteuerung geöffnet oder geschlossen wird, wird dem in 8 gezeigten dritten Ausgabeabschnitt 38 eingegeben.
  • Wie in 8 gezeigt ist, umfasst der dritte Ausgabeabschnitt 38 ein viertes Umwandlungsberechnungsmittel 61 und ein fünftes Umwandlungsberechnungsmittel 62, und das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 angebende Signal wird in das vierte Umwandlungsberechnungsmittel 61 und das fünfte Umwandlungsberechnungsmittel 62 eingegeben. Das vierte Umwandlungsberechnungsmittel 61 wandelt die Ausgangsleistung MW in eine Zieldampftemperatur um, die während einer Differentialdrucksteuerung einzusetzen ist. Das fünfte Umwandlungsberechnungsmittel 62 wandelt die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampftemperatur um, die während der Temperatursteuerung einzusetzen ist. Die Ziel-Dampftemperatur für eine Differentialdrucksteuerung, die durch Umwandlung durch das vierte Umwandlungsberechnungsmittel 61 erhalten wird, wird niedriger eingestellt als die Ziel-Dampftemperatur für eine Temperatursteuerung, die durch Umwandlung durch das fünfte Umwandlungsberechnungsmittel 62 erhalten wird. Die von dem vierten Umwandlungsberechnungsmittel 61 und dem fünften Umwandlungsberechnungsmittel 62 ausgegebene Ziel-Dampftemperatur wird in eine Umschalteinheit 63 eingegeben. Das von der Beurteilungseinheit 57 des oben beschriebenen zweiten Ausgabeabschnitts 37 ausgegebene Beurteilungsergebnis wird in die Umschalteinheit 63 eingegeben. Die Umschalteinheit 63 wählt eine der Ziel-Dampftemperaturen je nach dem Beurteilungsergebnis aus und gibt sie aus. Genauer gesagt, wenn das Beurteilungsergebnis angibt, dass das Additionsergebnis gleich Null oder weniger beträgt, gibt die Umschalteinheit 63 die Ziel-Dampftemperatur für eine Differentialdrucksteuerung, die durch Umwandlung des vierten Umwandlungsberechnungsmittels 61 erhalten wurde, aus. Und wenn das Beurteilungsergebnis besagt, dass das Additionsergebnis nicht größer als Null ist, gibt die Umschalteinheit 63 die Ziel-Dampftemperatur zur Temperatursteuerung aus, die durch Umwandlung durch das fünfte Umwandlungsberechnungsmittel 62 erhalten wurde. Darüberhinaus umfasst der dritte Ausgabeabschnitt 38 ein Funktionsmittel 502, wobei von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegebene Erfassungsinformation in das Funktionsmittel 502 eingegeben wird. Das Funktionsmittel 502 speichert eine Funktion zur Erhöhung seiner Ausgabe mit der Temperatur. Die Ausgabe von dem Funktionsmittel 502 wird in einen Subtraktionseingang des Addiermittels 503 eingegeben, und die Ausgabe von der Umschalteinheit 63 wird in einen Addiereingang des Addiermittels 503 eingegeben. Das Addiermittel 503 subtrahiert den ausgegebenen Wert des Funktionsmittels 502 von dem ausgegebenen Wert der Umschalteinheit 63. Dabei wird die Ziel-Dampftemperatur, die durch Umwandlung durch das oben beschriebene Temperatureinstell-Berechnungsmittel 46 erhalten wird, im Addiermittel 501 addiert, wobei ein vorbestimmter Vorbelastungswert (bias value) und der Ausgabewert des Addiermittels 503 in eine Auswahleinheit 504 eines höheren Werts eingegeben werden, welche diese Werte vergleicht und den höheren ausgibt.
  • Indessen wird die von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfasste Temperatur in das dritte Addiermittel 52 eingegeben. Ferner wird die von der Auswahleinheit 504 eines höheren Werts ausgegebene Ziel-Dampftemperatur in das dritte Addiermittel 52 eingegeben. Das dritte Addiermittel 52 errechnet die Differenz zwischen der von der Auswahleinheit 504 eines höheren Werts ausgegebenen Ziel-Dampftemperatur und der von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfassten Temperatur, und ein drittes PI-Berechnungsmittel 53 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz und gibt den Öffnungsbefehl an das dritte Strömungssteuerventil 22 aus. Demgemäß wird das dritte Strömungssteuerventil 22 auf der Basis der Erfassungsinformation von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 so geöffnet und geschlossen, dass die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers zur Temperatursteigerung in geeigneter Weise mittels einer Temperatursteuerung und Differentialdrucksteuerung gesteuert wird.
  • D.h., das bei der oben beschriebenen Ausführungsform, wenn das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels Temperatursteuerung geöffnet und geschlossen wird, die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers abnimmt und die Dampftemperatur zunimmt, so dass die Strömungsrate des Zwischendruck-Dampfs zunimmt (das erste Strömungssteuerventil 20) wird auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 geöffnet und geschlossen), und damit kann die Strömungsrate von Hochdruckdampf verringert werden. Wenn hingegen das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels der Hilfssteuerung (Differentialdrucksteuerung) geöffnet und geschlossen wird, nimmt die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers zu und die Dampftemperatur fällt, so dass die zugeführte Temperatur abnimmt und damit die Strömungsrate von Hochdruckdampf reduziert werden kann. Infolgedessen kann die Strömungsrate von Hochdruckdampf verringert werden und eine Reduktion des Wirkungsgrads des Kraftwerks kann minimiert werden.
  • Da der durch Subtraktion des Ausgabewerts des Funktionsmittels 502 erhaltene Wert (Speicherfunktion zum Erhöhen seiner Ausgabe mit der Temperatur) von dem ausgegebenen Wert der Umschalteinheit 63 in das dritte Addiermittel 52 eingegeben wird, wird ferner die Öffnung des dritten Strömungssteuerventils 22 so gesteuert, dass der Öffnungsgrad zunimmt, so dass die Temperatur T3 von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfassten Hochdruck-Hilfsdampf abnimmt. Da jedoch die dem dritten Addiermittel 52 eingegebene Ziel-Dampftemperatur (= Dampftemperatur T3) nie niedriger wird als die Dampftemperatur (T1 + α) (die Temperatur T1 von durch Mischen des Hochdruckdampfs und Zwischendruckdampfs erhaltenem Dampf ist geringer als die Temperatur T3 von Hochdruckdampf), wird der höhere der durch Addition eines vorbestimmten Vorbelastungswerts zu dem ausgegebenen Wert (= Dampftemperatur T1) des Temperatureinstell-Berechnungsmittels 46 von 7 und der durch Subtraktion des ausgegebenen Werts des Funktionsmittels 502 von der Ziel-Dampftemperatur erhaltene Wert in das dritte Addiermittel 52 eingegeben. D.h., wenn die Dampftemperatur am Auslass der Brennkammer 17 zunimmt, wird die Temperatur des Hochdruck-Hilfsdampfs gesenkt (die voreingestellte Temperatur, die zum Steuern des dritten Strömungssteuerventils 22 benutzt wird, wird in einem höheren Bereich gesenkt als die voreingestellte Einlass-Dampftemperatur), so dass, wenn das zweite Strömungssteuerventil 21 auf der Basis der Einlass-Dampftemperatur gesteuert wird, die Strömungsrate von Hochdruck-Hilfsdampf zunimmt, so dass die Auslass-Dampftemperatur gesenkt werden kann. Außerdem kann auch dann, wenn Hochdruck-Hilfsdampf mittels einer Differentialdrucksteuerung eingeleitet wird, die Auslass-Dampftemperatur leicht durch eine weitere Senkung der zugeführten Temperatur gesenkt werden.
  • 9 zeigt die Beziehung zwischen einer eingestellten Dampftemperatur und der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1, die bei Durchführung der oben beschriebenen Steuerung benutzt wird.
  • Wie in 9 gezeigt ist, wird die eingestellte Dampftemperatur – auf deren Basis die zweiten und dritten Strömungssteuerventile 21 und 22 geöffnet und geschlossen werden – so eingestellt, dass die eingestellte Dampftemperatur abnimmt, wenn die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 zunimmt. D.h., dass eine Steuerung derart durchgeführt wird, dass die Strömungsrate des Hochdruckdampfs und des Zwischendruck-Speisewassers abnehmen, wenn die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 1 zunimmt. In 9 gibt eine durchgezogene Linie die eingestellte Dampftemperatur zur Ausführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 an, eine unterbrochene Linie gibt eine eingestellte Dampftemperatur zur Ausführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung für das dritte Strömungssteuerventil 22 an, wenn die Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Temperatursteuerung durchgeführt wird, und eine alternierend lang und kurz gestrichelte Linie gibt die eingestellte Dampftemperatur zur Ausführung einer Öffnungs-/Schließsteuerung für das dritte Strömungssteuerventil 22 an, wenn die Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Differentialdrucksteuerung durchgeführt wird.
  • Da die eingestellte Dampftemperatur zum Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils 22, wenn die Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Temperatursteuerung durchgeführt wird, höher eingestellt wird als die eingestellte Dampftemperatur, wenn die Öffnungs-/Schließsteuerung für das zweite Strömungssteuerventil 21 mittels einer Differentialdrucksteuerung durchgeführt wird, so wird das dritte Strömungssteuerventil 22 zu einer Schließseite hin im Vergleich mit dem Fall einer Differentialdrucksteuerung gesteuert, so dass die Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers abnimmt.
  • Eine Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf 10 beschrieben. 10 zeigt schematisch das System eines mit der Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestatteten Kombikraftwerks. Da die Komponenten der Kombikraftwerksanlage identisch mit denjenigen der in 1 gezeigten Kombikraftwerksanlage sind, werden die Komponenten mit den gleichen Bezugsziffern versehen und eine wiederholte Beschreibung entfällt.
  • Wie in 10 gezeigt ist, wird das erste Strömungssteuerventil 20 zum Steuern der Strömungsrate des Zwischendruckdampfs auf der Basis von von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 ausgegebener Erfassungsinformation geöffnet und geschlossen, und das zweite Strömungssteuerventil 21 zum Steuern der Strömungsrate des Hochdruckdampfs wird auf der Basis der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 ausgegebenen Erfassungsinformation geöffnet und geschlossen. Ferner wird das dritte Strömungssteuerventil 22 zum Steuern der Strömungsrate des Zwischendruck-Speisewassers auf der Basis der von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 ausgegebenen Erfassungsinformation geöffnet und geschlossen. D.h., das erste Strömungssteuerventil 20 wird entsprechend der Dampftemperatur in dem Dampfdurchgang 16 geöffnet und geschlossen, um dadurch die Strömungsrate des Zwischendruckdampfs zu steuern. Und das zweite Strömungssteuerventil 21 wird entsprechend dem Druckunterschied zwischen dem Einlass und Auslass der Brennkammer 17 geöffnet und geschlossen, um dadurch die Strömungsrate von Hochdruckdampf zu steuern. Die Strömungsrate von Zwischendruckdampf und die Strömungsrate von Hochdruckdampf werden in geeigneter Weise derart gesteuert, dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 16 strömendem Dampf zunimmt, wenn die Ausgangsleistung der Gasturbine 1 zunimmt, und die Dampftemperatur wird auf eine vorbestimmte Temperatur gesenkt.
  • Wie im Fall der oben beschriebenen Ausführungsform kann auch bei der Dampfsteuervorrichtung der dritten Ausführungsform die Temperatur und Strömungsrate von Dampf in geeigneter Weise durch Mischen von Zwischendruckdampf und Hochdruckdampf so gesteuert werden, dass zwei unterschiedliche Anforderungen, d.h. die Einstellung der Dampftemperatur und die Sicherstellung einer ausreichenden Dampfströmungsrate gleichzeitig erfüllt werden können.
  • Es ist anzumerken, dass die Erfassungsmittel nicht auf die in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendeten beschränkt sind, sofern eine modifizierte Konfiguration ein Öffnen und Schließen des auf der Zwischendruckdampfseite vorgesehenen Strömungssteuerventils 20 und des auf der Hochdruckdampfseite vorgesehenen zweiten Strömungssteuerventils 21 auf der Basis von Temperatur und von Dampf innerhalb des Dampfdurchgangs 16 ermöglicht. Beispielsweise kann eine modifizierte Konfiguration angewandt werden, bei der irgendeines der dargestellten Erfassungsmittel wegfällt, und ein Mittel zum direkten oder indirekten Erfassen der Last der Gasturbine 1, des Drucks jeder Trommel oder des Abstands des Schaufelringabschnitts der Gasturbine 1 hinzukommt. Ferner kann das einzelne Erfassungsmittel in geeigneter Weise kombiniert werden. Darüberhinaus ist das aus dem Hilfsfluiddurchgang 19 eingeleitete Fluid nicht auf Zwischendruck-Speisewasser beschränkt, sondern es kann irgendein Fluid angewandt werden, welches die Temperatur von Hochdruckdampf senken kann.
  • Eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf 11–14 beschrieben. 11 zeigt schematisch das System eines Kombikraftwerks, das mit einer Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist, 12 zeigt einen Steuerblock zum Steuern eines ersten Strömungssteuerventils, 13 zeigt einen Steuerblock zum Steuern eines zweiten Strömungssteuerventils, und 14 zeigt einen Steuerblock zum Steuern eines vierten Strömungssteuerventils.
  • Wie in 11 gezeigt ist, wird Abgas von einer Gasturbine 101 in einen Abwärme-Rückgewinnungskessel 102 eingeleitet. In dem Abwärme-Rückgewinnungskessel 102 sind eine Hochdrucktrommel 103, ein erster Hochdruck-Überhitzer 104 und ein zweiter Hochdruck-Überhitzer 105 vorgesehen, um eine hochdruckseitige Einheit zu bilden, und eine Zwischendrucktrommel 106, ein Zwischendruck-Überhitzer 107 und ein Wiedererhitzer 108 sind vorgesehen, um eine niederdruckseitige Einheit zu bilden. In der Hochdrucktrommel erzeugter Dampf wird über einen hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 109 in eine Hochdruck-Dampfturbine 110 über den ersten Hochdruck-Überhitzer 104 und den zweiten Hochdruck-Überhitzer 105 eingespeist. Von der Hochdruck-Dampfturbine 110 ausgetragener Dampf wird durch einen Dampfeinleitdurchgang 111 in eine Zwischendruck-Dampfturbine 112 über den Wiedererhitzer 108 eingespeist. Aus der Zwischendruck-Dampfturbine 112 ausgetragener Dampf wird in eine Niederdruck-Dampfturbine 113 eingeleitet und wird dann durch einen Kondensator 114 kondensiert, und das so erzeugte Kondensat wird am Abwärme-Rückgewinnungskessel 102 gesammelt. Indessen wird in der Zwischendrucktrommel 106 erzeugter Dampf über einen zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 115, der als Dampfeinleitdurchgang dient, in die Zwischendruck-Dampfturbine 112 über den Zwischendruckerhitzer 107 und den Wiedererhitzer 108 eingespeist.
  • Ein Dampfdurchgang 116 zweigt von dem zwischendruck seitigen Dampfeinleitdurchgang 115 ab. Der Dampfdurchgang 116 liefert eine Bypass-Strömung von Dampf, der durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und eine Brennkammer 117 strömt, die eine Hochtemperaturkomponente ist, und geht in den Dampfeinleitdurchgang 111 an der Einlassseite der Zwischendruck-Dampfturbine 112 über. Ein viertes Strömungssteuerventil 201 ist in dem Dampfdurchgang 116 vorgesehen und befindet sich an der Auslassseite der Brennkammer 117, wobei die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf durch Öffnen und Schließen des vierten Strömungssteuerventils 201 gesteuert wird. Es ist anzumerken, dass in einigen Fällen das vierte Strömungssteuerventil 201 in dem Dampfdurchgang 116 vorgesehen ist, der sich an der Einlassseite der Brennkammer 117 befindet. Ferner zweigt ein Hochdruckdampfdurchgang 118 von dem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 109 an der stromabwärtigen Seite des zweiten Hochdruck-Überhitzers 105 ab. Der Hochdruckdampfdurchgang 118 geht in den Dampfdurchgang 116 an der stromaufwärtigen Seite der Gasturbine 101 über. Ein Hilfsfluiddurchgang 119, in den Wasser von einer Zwischendruck-Wasserspeisepumpe eingespeist wird, geht in den Hochdruckdampfdurchgang 118 über.
  • Ein erstes Strömungssteuerventil 120 ist in dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 125 angeordnet und befindet sich an der stromabwärtigen Seite des Verzweigungsabschnitts dort, wo der Dampfdurchgang 116 abzweigt. Die Strömungsrate von Dampf, der den zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 115 durchströmt, wird durch Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils 120 eingestellt bzw. angepasst. Ein zweites Strömungssteuerventil 121 ist in dem Hochdruckdampfdurchgang 118 angeordnet und befindet sich an der stromaufwärtigen Seite des Übergangsabschnitts des Hilfsfluiddurchgangs 119. Die Strömungsrate von Hochdruckdampf, der von dem Hochdruckdampfdurchgang 118 in den Dampfdurchgang 116 eingeleitet wird, wird durch Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils 121 eingestellt bzw. angepasst. Auf diese Weise wird die Temperatur von Dampf in dem Dampfdurchgang 116 eingestellt. Außerdem ist ein drittes Strömungssteuerventil 122, das als Hilfsfluid-Drucksteuerventil dient, in dem Hilfsfluiddurchgang 119 angeordnet. Eine geeignete Menge an Zwischendruck-Speisewasser wird in den Hochdruckdampfdurchgang 118 durch Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils 122 eingeleitet, um dadurch die Temperatur von Dampf innerhalb des Hochdruckdampfdurchgangs 118 zu senken, wodurch die Temperatur des in den Dampfdurchgang 116 eingeleiteten Hochdruckdampfs auf eine vorbestimmte Temperatur geregelt wird.
  • Das Temperatur-Erfassungsmittel T1 ist mit dem Dampfdurchgang 116 verbunden und befindet sich zwischen der Gasturbine 101 und dem Übergangsabschnitt des Hochdruckdampfdurchgangs 118. Das Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfasst die Temperatur von in die Gasturbine 101 eingeleitetem Dampf. Das Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 ist mit dem Dampfdurchgang 116 verbunden, um einen Unterschied im Dampfdruck zwischen der Einlassseite und der Auslassseite der Brennkammer 117 zu erfassen und dadurch den Differentialdruck zu erfassen, d.h., die Strömungsrate des durch die Brennkammer 117 strömenden Dampfes. Ein zweites Temperatur-Erfassungsmittel T3, das als Hilfsdampf-Temperatur-Erfassungsmittel dient, ist mit dem Hochdruckdampfdurchgang 118 verbunden und befindet sich an der stromabwärtigen Seite des Übergangsabschnitts des Hilfsfluid-Durchgangs 119. Das zweite Temperatur-Erfassungsmittel T3 erfasst die Temperatur von Dampf in dem Hochdruckdampfdurchgang 118. In 11 bezeichnet die Bezugsziffer P2 ein Einlassdruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks von Dampf in dem Dampfdurchgang 116 an der Einlassseite der Brennkammer 117, P3 bezeichnet ein Auslassdruck-Erfassungsmittel zum Erfassen des Drucks von Dampf in dem Dampfdurchgang 116 an der Auslassseite der Brennkammer 117, und T2 bezeichnet ein Auslasstemperatur-Erfassungsmittel zum Erfassen der Temperatur von Dampf in dem Dampfdurchgang 116 an der Auslassseite der Brennkammer 117. Das Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 dient als Erfassungsmittel der Temperatur von gekühltem Dampf. Außerdem ist ein Kammerdruck-Erfassungsmittel P4 zum Erfassen des Kammerdrucks der Brennkammer 117 an der Einlassseite der Brennkammer 117 vorgesehen. Eine Erfassungsinformationsausgabe von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1, dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3, dem Auslass-Temperatur-Erfassungsmittel T2 und dem Kammerdruck-Erfassungsmittel P4 wird in eine Steuereinheit 125 eingegeben. Ferner wird ein die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 angebendes Signal in die Steuereinheit 125 eingegeben. Die Steuereinheit 125 gibt Öffnungs-/Schließbefehle an das erste Strömungssteuerventil 120, das zweite Strömungssteuerventil 121, das dritte Strömungssteuerventil 122 und das vierte Strömungssteuerventil 201 aus.
  • Auf der Basis der Erfassung von Information (den Differentialdruck angebend), die von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 ausgegeben wird, öffnet oder schließt die Steuereinheit 125 das erste Strömungssteuerventil 120, um die Dampfströmung zu der Zwischendruck-Dampfturbine 112 einzuschränken, wodurch die Strömungsrate von durch die Brennkammer 117 strömendem Dampf in geeigneter Weise gesteuert wird. Auf der Basis der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 und dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 ausgegebenen Erfassungsinformation öffnet oder schließt die Steuereinheit 125 das zweite Strömungssteuerventil 121, und auf der Basis der von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel P3 ausgegebenen Erfassungsinformation öffnet oder schließt die Steuereinheit 125 das dritte Strömungssteuerventil 122, wodurch die Temperatur von durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 strömendem Dampf in geeigneter Weise gesteuert wird, während eine angemessene Strömungsrate aufrechterhalten wird. Außerdem öffnet oder schließt die Steuereinheit 125 auf der Basis der von dem Kammerdruck-Erfassungsmittel P4 ausgegebenen Erfassungsinformation das vierte Strömungssteuerventil 201, wodurch die Strömungsrate von durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 strömendem Dampf in geeigneter Weise geregelt wird.
  • Wenn die Dampftemperatur infolge eines bestimmten anormalen Zustands zunimmt, obwohl die Strömungsrate von durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 strömendem Dampf auf einem angemessenen Pegel gehalten wird, werden auf der Basis der von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel P2 ausgegebenen Erfassungsinformation das erste Strömungssteuerventil 120, das zweite Strömungssteuerventil 121, das dritte Strömungssteuerventil 122 und das vierte Strömungssteuerventil 201 geöffnet und geschlossen, um die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf zu erhöhen und dadurch eine übermäßige Zunahme der Temperatur von durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 strömendem Dampf zu vermeiden.
  • Im einzelnen wird in der Steuereinheit 125 eine Strömungsrate von Dampf, die zur Kühlung des Schaufelrings der Gasturbine 101 und der Brennkammer 117 nötig ist, berechnet, ein Differentialdruck, welcher der erforderlichen Strömungsrate von Kühldampf entspricht, berechnet, und ein Öffnungs-/Schließbefehl an das erste Strömungssteuerventil 120 ausgegeben, so dass der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck gleich dem berechneten Differentialdruck wird. So wird Kühldampf der erforderlichen Strömungsrate in den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 eingeleitet. Ferner wird in der Steuereinheit 125 eine Dampftemperatur, welche die Gasturbine 1 benötigt, berechnet, und ein Öffnungs-/Schließbefehl wird an das zweite Strömungssteuerventil 121 ausgegeben, so dass die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfasste Temperatur gleich der berechneten Temperatur wird. Hierbei wird in der Steuereinheit 125 auf der Basis der Temperatur von in den Dampfdurchgang 116 eingeleitetem Dampf (Erfassungsinformation, die von dem zweiten Temperatur-Erfassungsmittel T3 ausgegeben wird, und Erfassungsinformation, die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 ausgegeben wird) ein Öffnungs-/Schließbefehl an das dritte Strömungssteuerventil 122 ausgegeben, wodurch die Strömungsrate von Zwischendruck-Speisewasser in geeigneter Weise gesteuert wird, und die Temperatur von Dampf innerhalb des Hochdruck-Dampfdurchgangs 118 wird auf eine vorbestimmte Temperatur gesenkt. Außerdem wird in der Steuereinheit 125 auf der Basis des Kammerdrucks der Brennkammer 117 ein Öffnungs-/Schließbefehl an das vierte Strömungssteuerventil 201 ausgegeben.
  • Wenn die Strömungsrate von durch den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 strömendem Dampf infolge der Temperatursteuerung zunimmt oder abnimmt, wird das erste Strömungssteuerventil 120 auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 geöffnet oder geschlossen, so dass die vorbestimmte Dampfströmungsrate sichergestellt wird. Wenn sich eine Verzögerung bei der Erzeugung von Zwischendruckdampf infolge einer Lastschwankung oder irgendeiner anderen Ursache ergibt und die absolute Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf unzureichend wird, wird eine Hilfssteuerung vorzugsweise über die Temperatursteuerung durchgeführt. Bei der Hilfssteuerung wird das zweite Strömungssteuerventil 121 geöffnet oder geschlossen, so dass der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck gleich dem berechneten Differentialdruck wird, wodurch Hochdruckdampf eingeleitet wird, um die erforderliche Dampfströmungsrate sicherzustellen. D.h., dass auch bei einer Differentialdrucksteuerung ein Öffnungs-/Schließbefehl an das zweite Strömungssteuerventil 121 ausgegeben wird und die Öffnung des zweiten Strömungssteuerventils 121 auf der Basis des höheren Werts eines mittels der Temperatursteuerung ausgegebenen Öffnungsbefehls und eines mittels der Differentialdruck steuerung ausgegebenen Öffnungsbefehls gesteuert wird.
  • In der oben beschriebenen Dampfsteuervorrichtung werden Niederdruckdampf, der in der Zwischendrucktrommel 106 erzeugt wird, und Hochdruckdampf, der in der Hochdrucktrommel 103 erzeugt wird, gemischt und der gemischte Dampf wird in den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 eingeleitet, während die Strömungsrate und die Temperatur des gemischten Dampfs angemessen gesteuert werden. Um die Durchmischung zu optimieren, wird die Strömungsrate des Dampfs durch Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils 120 gesteuert, das in dem zwischendruckseitigen Dampfeinleitdurchgang 115 vorgesehen ist, und die Strömungsrate von Hochdruckdampf wird durch Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils 121 gesteuert, das in dem Hochdruckdampfdurchgang 118 vorgesehen ist, um dadurch die Dampftemperatur zu steuern. Ferner wird, wenn der Zwischendruckdampf unzureichend wird, mittels Hilfssteuerung das zweite Strömungssteuerventil 121 geöffnet, um Hochdruckdampf zuzuführen und dadurch die erforderliche Strömungsrate sicherzustellen. Außerdem wird das vierte Strömungssteuerventil 201 entsprechend dem Kammerdruck der Brennkammer 117 geöffnet und geschlossen, um dadurch die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf zu steuern. Daher wird es möglich, zwei unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen: d.h., eine Dampftemperatureinstellung zum Zuführen von Dampf zu dem Schaufelring der Gasturbine 101, um dadurch einen geeigneten Abstand beizubehalten, und eine Dampfströmungsrateneinstellung zum richtigen Kühlen der Brennkammer 117, um dadurch eine Steuerung des Abstands eines Schaufelringabschnitts mittels Dampf zu erreichen und die Brennkammer 117 gleichzeitig mittels Dampf zu kühlen.
  • Im folgenden wird das Stadium des Steuerns des ersten Strömungssteuerventils 120, des zweiten Strömungssteuerventils 121 und des vierten Strömungssteuerventils 201 im Detail unter Bezugnahme auf die 12–14 beschrieben. 12 zeigt einen Steuerblock zum Steuern des ersten Strömungssteuerventils 120, 13 zeigt einen Steuerblock zum Steuern des zweiten Strömungssteuerventils 121 und 14 zeigt einen Steuerblock zum Steuern des vierten Strömungssteuerventils 201.
  • Wie in 12 gezeigt ist, wird Erfassungsinformation, die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegeben wird, in das Berechnungsmittel 114 der Steuereinheit 125 eingegeben. Ferner wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 angebende Signal in das Umwandlungs-Berechnungsmittel 142 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampfströmungsrate umwandelt, die dann in das Addiermittel 151 eingegeben wird. Indessen berechnet das Funktionsmittel 150 eine Vorbelastung auf der Basis der erfassten Information (Temperatur), ausgegeben von dem Auslastemperatur-Erfassungsmittel P2. Das Addiermittel 151 addiert die Vorbelastung zu der Ziel-Dampfströmungsrate und gibt den so erhaltenen Wert an das Berechnungsmittel 141 aus.
  • Im einzelnen wird der Vorbelastungswert so eingestellt, dass die Ziel-Strömungsrate von Kühldampf mit der von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfassten Dampftemperatur zunimmt. D.h., wenn die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur zunimmt, wird der Öffnungsgrad des ersten Strömungssteuerventils 120 gemindert, um die Strömungsrate von dem Dampfdurchgang 116 zugeführtem Dampf zu erhöhen. Das Berechnungsmittel 141 wandelt die eingegebene Information in einen Ziel-Differentialdruck um und gibt den Ziel-Differentialdruck an das Addiermittel 143 aus. Der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck wird in das Addiermittel 143 eingegeben. Das Addiermittel 143 errechnet die Differenz zwischen dem von dem Berechnungsmittel 141 ausgegebenen Ziel-Differentialdruck und dem von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfassten Differentialdruck, und das PI-Berechnungsmittel 144 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz und gibt den Öffnungsbefehl an den Eingang 0 des Auswahlmittels 152 aus. Ein Komplett-Schließbefehl (Minimalöffnung z.B. 3–5% Öffnung) wird von dem Befehlsmittel 153 an den Eingang 1 des Auswahlmittels 152 geliefert.
  • In einem gewöhnlichen Zustand wird das Auswahlmittel 152 abgeschaltet gehalten und tritt bei Empfang eines Befehls von dem Vergleichsmittel 154 in den Einschaltzustand ein. D.h., wenn das Auswahlmittel 152 in den Einschaltzustand eintritt, wird anstelle des dem Eingang 0 zugeführten Befehls der dem Eingang 1 zugeführte Befehl als Ausgabebefehl ausgegeben. Wenn das Auswahlmittel 152 sich im ausgeschalteten Zustand befindet, wird der dem Eingang 0 zugeführte Öffnungsbefehl (der Öffnungsbefehl, der der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 und dem Status des Dampfdurchgangs 116 entspricht), an das erste Strömungssteuerventil 120 ausgegeben, und wenn das Auswahlmittel 152 sich im EIN-Zustand befindet, wird der dem Eingang 1 zugeführte Öffnungsbefehl (der Komplett-Schließbefehl) an das erste Strömungssteuerventil 120 ausgegeben. Von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegebene Erfassungsinformation wird in das Vergleichsmittel 154 eingegeben, welches das Vergleichsergebnis an das Auswahlmittel 152 ausgibt. Wenn das Vergleichsmittel 154 beurteilt, dass die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur höher ist als ein vorbestimmter Wert (oberer Grenzwert), gibt das Vergleichsmittel 154 ein EIN-Signal an das Auswahlmittel 152 aus, so dass das Auswahlmittel 152 den in den Eingang 1 eingegebenen Öffnungsbefehl auswählt.
  • Entsprechend wird das erste Strömungssteuerventil 120 auf der Basis der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 und dem Zustand des Dampfdurchgangs 116 geöffnet und geschlossen, und zwar derart, dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf einen vorbestimmten Pegel erreicht. Wenn ferner die Temperatur von Dampf an der Auslassseite der Brennkammer 117, die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasst wird, zunimmt, wird das erste Strömungssteuerventil 120 so gesteuert, dass seine Öffnung verringert wird. Somit wird die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf erhöht. Wenn die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur den vorbestimmten Wert (oberer Grenzwert) überschreitet, wird das erste Strömungssteuerventil 120 mittels des Komplett-Schließbefehls (Minimalöffnungsbefehls) vollständig geschlossen, so dass die Gesamtheit des Dampfes von der Zwischendrucktrommel 106 in den Dampfdurchgang 116 eingespeist wird.
  • Wie in 13 gezeigt ist, wird Erfassungsinformation, die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1, dem Einlassdruck-Erfassungsmittel P2, dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 und dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegeben wird, in das Berechnungsmittel 141 der Steuereinheit 125 eingegeben. Ferner wird das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 angebende Signal in das zweite Umwandlungs-Berechnungsmittel 145 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Strömungsrate von Hilfsdampf umwandelt, die dann in das Addiermittel 162 eingegeben wird. Indessen berechnet das Funktionsmittel 161 eine Vorbelastung auf der Basis der erfassten Information (Temperatur), die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegeben wird. Das Addiermittel 162 addiert die Vorbelastung zu der Ziel-Strömungsrate von Hilfsdampf und gibt den so erhaltenen Wert an das Berechnungsmittel 141 aus.
  • Das Berechnungsmittel 141 wandelt die eingegebene Information in einen Ziel-Differentialdruck um und gibt den Ziel-Differentialdruck an das Addiermittel 143 aus. Der von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfasste Differentialdruck wird in das Addiermittel 143 eingegeben. Das Addiermittel 143 errechnet den Unterschied zwischen dem von dem Berechnungsmittel 141 ausgegebenen Ziel-Differentialdruck und dem von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 erfassten Differentialdruck, und das PI-Berechnungsmittel 174 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz.
  • Im einzelnen wird der Vorbelastungswert so eingestellt, dass die Ziel-Strömungsrate von Kühldampf mit der von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfassten Dampftemperatur zunimmt. D.h., wenn die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Dampftemperatur zunimmt, wird der Öffnungsgrad des zweiten Strömungssteuerventils 121 erhöht, so dass die Strömungsrate von aus dem Hochdruckdampfdurchgang 118 in den Dampfdurchgang 116 eingeleitetem Dampf erhöht wird.
  • Indessen wird die von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfasste Temperatur als subtraktionsseitiger Wert in das Addiermittel 601 eingegeben, und das die Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 angebende Signal wird in das Temperatureinstell-Berechnungsmittel 602 eingegeben, welches die Ausgangsleistung MW in eine Ziel-Dampftemperatur umwandelt, die dann als additionsseitiger Wert in das Addiermittel 601 eingegeben wird. Das Addiermittel 601 errechnet die Differenz zwischen der von dem Temperatureinstell-Berechnungsmittel 602 ausgegebenen Ziel-Dampftemperatur und der von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 erfassten Temperatur, und ein PI-Berechnungsmittel 603 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz. Ferner vergleicht eine Auswahleinheit 604 eines höheren Werts den Öffnungsbefehl (zur Differentialdrucksteuerung) von dem PI-Berechnungsmittel 603 und dem Öffnungsbefehl (zur Temperatursteuerung) von dem zweiten PI-Berechnungsmittel 144 und gibt den höheren Wert an das zweite Strömungssteuerventil 121 als Öffnungsbefehl aus.
  • Demgemäß wird das zweite Strömungssteuerventil 121 auf der Basis der Ausgangsleistung MW der Gasturbine 101 und dem Zustand des Dampfdurchgangs 116 geöffnet und geschlossen, und zwar so, dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf einen vorbestimmten Pegel erreicht. Wenn ferner die Temperatur von Dampf an der Auslassseite der Brennkammer 117, die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasst wird, zunimmt, wird das zweite Strömungssteuerventil 121 geöffnet, um die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang 116 strömendem Dampf zu erhöhen.
  • Außerdem wird das zweite Strömungssteuerventil 121 selektiv entweder durch Temperatursteuerung auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperatur-Erfassungsmittel T1 oder durch Differentialdrucksteuerung auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruck-Erfassungsmittel P1 (Hilfssteuerung) geöffnet oder geschlossen, so dass die Dampftemperatur in geeigneter Weise gesteuert wird und gleichzeitig die erforderliche Dampfströmungsrate sichergestellt werden kann. Wie in 14 gezeigt ist, werden eine von dem Befehlsmittel 211 ausgegebene Befehlsgröße und eine von dem Kammerdruck-Erfassungsmittel P4 ausgegebene Größe (Druck) in das Addiermittel 210 der Steuereinheit 125 eingegeben. Das Addiermittel 210 addiert diese Werte, um dadurch einen Ziel-Dampfdruck zu erhalten, der dann in das Addiermittel 212 eingegeben wird. Das Addiermittel 212 berechnet die Differenz zwischen dem Ziel-Dampfdruck und dem von dem Auslassdruck-Erfassungsmittel P3 erfassten Druck. Ein PI-Berechnungsmittel 213 berechnet einen Öffnungsbefehl aus der so erhaltenen Differenz und gibt den Öffnungsbefehl an den Eingang 0 des Auswahlmittels 214 aus. Ein Voll-Öffnungsbefehl wird von dem Befehlsmittel 215 an den Eingang 1 des Auswahlmittels 214 geliefert.
  • In einem gewöhnlichen Zustand wird das Auswahlmittel 214 ausgeschaltet gehalten und tritt bei Empfang eines Befehls von einem Vergleichsmittel 216 in einen Einschaltzustand ein. D.h., wenn das Auswahlmittel 214 in den EIN-Zustand eintritt, wird anstelle des dem Eingang 0 zugeführten Befehls der dem Eingang 1 zugeführte Befehl als Ausgangsbefehl ausgegeben. Wenn das Auswahlmittel 214 sich im Ausschaltzustand befindet, wird der dem Eingang 0 zugeführte Öffnungsbefehl (der dem Kammerdruck und dem Druck an der Auslassseite der Brennkammer 117 entsprechende Öffnungsbefehl) an das vierte Strömungssteuerventil 210 ausgegeben, und wenn das Auswahlmittel 214 sich im EIN-Zustand befindet, wird der dem Eingang 1 zugeführte Öffnungsbefehl (der Voll-Öffnungsbefehl) an das vierte Strömungssteuerventil 210 ausgegeben. Von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 ausgegebene Erfassungsinformation wird in das Vergleichsmittel 216 eingegeben, welches das Vergleichsergebnis an das Auswahlmittel 214 ausgibt. Wenn das Vergleichsmittel 216 beurteilt, dass die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur höher ist als ein vorbestimmter Wert (oberer Grenzwert), gibt das Vergleichsmittel 216 ein EIN-Signal an das Auswahlmittel 214 aus, so dass das Auswahlmittel 214 den dem Eingang 1 zugeführten Öffnungsbefehl auswählt.
  • Entsprechend wird, wenn die Dampftemperatur an der Auslassseite der Brennkammer 117 zunimmt und die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur den vorbestimmten Wert überschreitet (den oberen Grenzwert), das vierte Strömungssteuerventil 201 voll geöffnet, um die Strömungsrate von Kühldampf zu erhöhen. Mittels dieser Steuerung wird die Strömungsrate von Kühldampf auch in dem Fall erhöht, bei dem die Temperatur von Kühldampf den vorbestimmten Wert (oberen Grenzwert) überschreitet, obwohl die Strömungsrate von Kühldampf auf einen vorbestimmten Pegel geregelt ist.
  • Daher wird, wenn die Temperatur von Dampf an der Auslassseite der Brennkammer 117 zunimmt, die Strömungsrate von Kühldampf gesteigert, wenn die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur zunimmt, und wenn die von dem Auslasstemperatur-Erfassungsmittel T2 erfasste Temperatur den vorbestimmten Wert überschreitet (die Obergrenze), wird die Gesamtheit des von der Zwischendrucktrommel 106 eingeleiteten Dampfes dem Dampfdurchgang 116 zugeführt und das vierte Strömungssteuerventil 201 wird vollgeöffnet, um die Strömungsrate von Kühldampf zu erhöhen. Dieser Vorgang ermöglicht es, dass der Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 geschützt werden, wenn sich die Temperatur von Kühldampf erhöht, obwohl die Strömungsrate von Kühldampf auf einen vorbestimmten Pegel geregelt ist. Dementsprechend wird, wenn eine Möglichkeit auftaucht, dass der Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 infolge eines Temperaturanstiegs von diesem zugeführten Kühldampf beschädigt werden, die Strömungsrate des in den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 eingeleiteten Kühldampfs erhöht, um den Schaufelring und die Brennkammer 117 zu schützen. Dementsprechend kann die Dampfsteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung den Schaufelring der Gasturbine 101 und die Brennkammer 117 ohne Anwendung einer Verriegelungsfunktion schützen, auch wenn die auslassseitige Temperatur der Brennkammer 117 zunimmt.
  • Daher wird es möglich, zwei unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen, d.h., eine Dampftemperatureinstellung bzw. -anpassung zum Zuführen von Dampf zu dem Schaufelring der Gasturbine 101, um dadurch einen geeigneten Abstand beizubehalten, und eine Dampfströmungsrateneinstellung zur angemessenen Kühlung der Brennkammer 117, während der Schaufelring und die Brennkammer 117 geschützt werden. Somit wird es möglich, gleichzeitig eine Steuerung des Abstands eines Schaufelrings mittels Dampf und die Kühlung der Brennkammer 117 mittels Dampf mit hoher Zuverlässigkeit zu erzielen.
  • Wenn die Auslasstemperatur der Brennkammer 117 zunimmt, wird die Steuerung zum Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Strömungssteuerventile 120 und 121 derart durchgeführt, dass das erste Strömungssteuerventil 120 geschlossen wird, um Dampf aus der Zwischendrucktrommel 106 dem Dampfdurchgang 116 zuzuführen, und dass auch dann, wenn nach der vollen Öffnung des ersten Strömungssteuerventils 120 die Auslasstemperatur der Brennkammer 117 immer noch hoch ist, das zweite Strömungssteuerventil 121 geöffnet wird, um die Strömungsrate von dem Hochdruckdampfdurchgang 118 zugeführtem Dampf zu erhöhen. Ferner wird, wenn die Auslasstemperatur der Brennkammer 117 den vorbestimmten Wert (oberen Grenzwert) überschreitet, das vierte Strömungssteuerventil 201 voll geöffnet, um die Strömungsrate des Kühldampfs zu erhöhen. Es ist anzumerken, dass die Steuerung zum Öffnen und Schließen der ersten und zweiten Strömungssteuerventile 120 und 121 in geeigneter Weise gemäß der Kapazität der Anlage und anderen Faktoren gestaltet ist und in Kombination mit dem Öffnen und Schließen anderer Steuerventile durchgeführt wird, um gleichzeitig eine vorbestimmte Strömungsrate und Temperatur zu erzielen. Ferner kann die Steuerung zum Öffnen und Schließen des vierten Strömungssteuerventils 201 so modifiziert werden, dass das Strömungssteuerventil 201 sich in geeigneter Weise entsprechend der Temperaturzunahme öffnet und schließt, bevor die Auslasstemperatur der Brennkammer 117 den vorbestimmten Wert (oberen Grenzwert) überschreitet, und voll geöffnet wird, wenn die Auslasstemperatur der Brennkammer 117 den vorbestimmten Wert (oberen Grenzwert) überschreitet.

Claims (7)

  1. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine, mit: einem Abwärme-Rückgewinnungskessel (2; 102) mit einer Hochdruckeinheit zum Erzeugen von Hochdruckdampf unter Verwendung von Abgas einer Gasturbine (1; 101), und einer Niederdruckeinheit zum Erzeugen von Niederdruckdampf unter Verwendung von Abgas der Gasturbine (1; 101), einer Dampfturbine (10, 12, 13; 110, 112, 113), die mittels von dem Abwärme-Rückgewinnungskessel (2; 102) erzeugtem Dampf betrieben wird, einem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (15; 115) zum Einleiten von Niederdruckdampf von der Niederdruckeinheit des Abwärme-Rückgewinnungskessels (2; 102) in die Dampfturbine (10, 12, 13; 110, 112, 113), einem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (11; 111) zum Einleiten von Hochdruckdampf von der Hochdruckeinheit des Abwärme-Rückgewinnungskessels (2; 102) in die Dampfturbine (10, 12, 13; 110, 112, 113), einem Dampfdurchgang (16; 116), der von dem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (15; 115) abzweigt und als Bypass zum Einleiten von Niederdruckdampf von der Niederdruckeinheit in eine Hochtemperaturkomponente (17; 117) dient, einem Hochdruckdampfdurchgang (18; 118), der von dem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (11; 111) abzweigt und in den Dampfdurchgang (16; 116) auf der stromaufwärtigen Seite der Hochtemperaturkomponente (17; 117) mündet, und einer Strömungsratenanpassungs-Steuereinheit (25; 125) zum Einstellen bzw. Anpassen der Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf sowie der Strömungsrate von durch den Hochdruckdampfdurchgang (18; 118) strömendem Dampf, um dadurch die Strömungsrate und Temperatur von durch die Hochtemperaturkomponente (17; 117) strömendem Dampf anzupassen, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (15; 115) abzweigende Dampfdurchgang (16; 116) auch als Bypass zum Einleiten von Niederdruckdampf von der Niederdruckeinheit zu einem Schaufelring der Gasturbine (1; 101) dient, der von dem hochdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (11; 111) abzweigende Hochdruckdampfdurchgang (18; 118) in den Dampfdurchgang (16; 116) an der stromaufwärtigen Seite des Schaufelrings der Gasturbine (1; 101) mündet, und die Strömungsratenanpassungs-Steuereinheit (25; 125) auch zur Anpassung der Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf und der Strömungsrate von durch den Hochdruckdampfdurchgang (18; 118) strömendem Dampf dient, um dadurch die Strömungsrate und Temperatur von durch den Schaufelring der Gasturbine (1; 101) strömendem Dampf anzupassen bzw. einzustellen, und wobei die Strömungsratenanpassungs-Steuereinheit (25; 125) umfasst: ein erstes Strömungssteuerventil (20; 120), das in dem niederdruckseitigen Dampfeinleitdurchgang (15; 115) an der stromabwärtigen Seite des Abzweigungsabschnitts des Dampfdurchgangs (16; 116) vorgesehen ist und die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf durch Anpassung der Strömungsrate von durch die Dampfturbine (10, 12, 13; 110, 112, 113) strömendem Dampf steuern kann, ein zweites Strömungssteuerventil (21; 121), das in dem Hochdruckdampfdurchgang (18; 118) vorgesehen ist und die Temperatur von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf durch Anpassung der Strömungsrate von Hochdruckdampf steuern kann, einen Temperaturdetektor (T1) zum Erfassen der Temperatur von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hochdruckdampfdurchgangs (18; 118), einen Druckdetektor (P1, P2, P3) zum Erfassen des Drucks von durch den Dampfdurchgang (16; 116) strömendem Dampf an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hochdruckdampfdurchgangs (18; 118), wobei die Steuereinheit (25; 125) eine Funktion zum Steuern der ersten und zweiten Strömungssteuerventile (20, 21; 120, 121) auf der Basis der vom Temperaturdetektor (T1) erfassten Temperatur und des vom Druckdetektor (P1, P2, P3) erfassten Drucks hat, um die Strömungsrate und die Temperatur von durch den Schaufelring der Gasturbine (1; 101) und die Hochtemperaturkomponente (17; 117) strömendem Dampf auf vorbestimmten Werten zu halten.
  2. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 1, wobei die Hochtemperaturkomponente (17) eine Brennkammer ist, der Druckdetektor (P1, P2, P3) ein Differentialdruckdetektor (P1) zum Erfassen einer Differenz des Dampfdrucks zwischen dem Einlass und dem Auslass der Brennkammer ist, ein Hilfsfluid-Einleitdurchgang (19) mit einem dritten Strömungssteuerventil (22) in den Hochdruckdampfdurchgang (18) an der stromabwärtigen Seite des zweiten Strömungssteuerventils (21) mündet, ein zweiter Temperaturdetektor (T3) in dem Hochdruckdampfdurchgang (18) an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hilfsfluid-Einleitdurchgangs (19) vorgesehen ist, und die Steuereinheit (25) eine Funktion zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils (20) auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor (P1) ausgegebener Erfassungs-Information hat, zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils (21) auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor (P1) sowie von von dem Temperaturdetektor (T1) ausgegebener Erfassungs-Information hat, und zum Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils (22) auf der Basis von von dem zweiten Temperaturdetektor (T3) ausgegebener Erfassungs-Information hat, so dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (16) strömendem Dampf mit der Ausgangsleistung der Gasturbine (1) zunimmt und die Dampftemperatur bis auf eine vorbestimmte Temperatur abnimmt.
  3. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (25) eine Funktion aufweist, die dann verwendet wird, wenn das zweite Strömungssteuerventil (21) auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor (P1) ausgegebener Erfassungs-Information und von von dem Temperaturdetektor (T1) ausgegebener Erfassungs-Information geöffnet und geschlossen wird, wobei die Funktion einen Öffnungs-/Schließbefehl vergleichen kann, der auf der Basis der von dem Differentialdruckdetektor (P1) ausgegebenen Erfassungs-Information bestimmt wird, sowie einen Öffnungs-/Schließbefehl, der auf der Basis der von dem Temperaturdetektor (T1) ausgegebenen Erfassungs-Information bestimmt wird, und um das zweite Strömungssteuerventil (21) auf der Basis des Öffnungs-/Schließbefehls, der eine stärkere Öffnung kennzeichnet, zu öffnen und zu schließen.
  4. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (25) eine Funktion aufweist, um zu beurteilen, ob das zweite Strömungssteuerventil (21) geöffnet oder geschlossen ist, und zwar auf der Basis von der von dem Differentialdruckdetektor (P1) ausgegebenen Erfassungs-Information abgeleiteten des Öffnungs-/Schließbefehls, oder des Öffnungs-/Schließbefehls, der von der von dem Temperaturdetektor (T1) ausgegebenen Erfassungs-Information abgeleitet ist, sowie eine Funktion zum Einstellen der Öffnung des dritten Strömungssteuerventils (22) für den Fall, bei dem der auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Differentialdruckdetektor (P1) festgelegte Öffnungs- /Schließbefehl verwendet wird, so dass die Öffnung größer als die des dritten Strömungssteuerventils (22) für den Fall wird, bei dem der auf der Basis der Erfassungsinformation von dem Temperaturdetektor (T1) festgelegte Öffnungs-/Schließbefehl verwendet wird.
  5. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 1, wobei die Hochtemperaturkomponente (17) eine Brennkammer ist, der Druckdetektor (P1, P2, P3) ein Differentialdruckdetektor (P1) zum Erfassen einer Differenz des Dampfdrucks zwischen dem Einlass und dem Auslass der Brennkammer ist, ein Hilfsfluid-Einleitdurchgang (19) mit einem dritten Strömungssteuerventil (22) in den Hochdruckdampfdurchgang (18) an der stromabwärtigen Seite des zweiten Strömungssteuerventils (21) mündet, ein zweiter Temperaturdetektor (T3) in dem Hochdruckdampfdurchgang (18) an der stromabwärtigen Seite des Mündungsabschnitts des Hilfsfluid-Einleitdurchgangs (19) vorgesehen ist, und die Steuereinheit (25) eine Funktion zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils (20) auf der Basis von von dem Temperaturdetektor (T1) ausgegebener Erfassungs-Information, zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils (21) auf der Basis von von dem Differentialdruckdetektor (P1) ausgegebener Erfassungs-Information sowie zum Öffnen und Schließen des dritten Strömungssteuerventils (22) auf der Basis von von dem zweiten Temperaturdetektor (T3) ausgegebener Erfassungs-Information hat, so dass die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (16) strömendem Dampf mit der Ausgangsleistung der Gasturbine (1) zunimmt, und die Dampftemperatur bis auf eine vorbestimmte Temperatur abnimmt.
  6. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 1, wobei die Strömungsratenanpassungs-Steuereinheit (125) umfasst: einen Temperaturdetektor (T2) für durchgeströmten Dampf zum Erfassen der Temperatur von Dampf, nachdem dieser den Schaufelring der Gasturbine (101) und die Hochtemperatur-Komponente (117) passiert hat, wobei die Steuereinheit (125) eine Funktion zum Öffnen und Schließen des ersten Strömungssteuerventils (120) auf der Basis von von dem Temperaturdetektor (T2) für durchgeströmten Dampf ausgegebener Erfassungs-Information, um die Strömungsrate von in den Dampfdurchgang (116) eingeleitetem Dampf anzupassen bzw. einzustellen, und zum Öffnen und Schließen des zweiten Strömungssteuerventils (121) auf der Basis von von dem Temperaturdetektor (T2) für durchgeströmten Dampf ausgegebener Erfassungs-Information, um die Strömungsrate von durch den Hochdruckdampfdurchgang (118) strömendem Dampf einzustellen bzw. anzupassen, um dadurch die Strömungsrate von durch den Schaufelring der Gasturbine (101) und die Hochtemperaturkomponente (117) strömendem Dampf auf einem vorbestimmten Niveau zu halten, hat.
  7. Dampfsteuervorrichtung für eine Turbine nach Anspruch 6, wobei ein viertes Strömungssteuerventil (201) in dem Dampfdurchgang (116) auf der stromabwärtigen Seite des Schaufelrings der Gasturbine (101) und der Hochtemperaturkomponente (117) vorgesehen ist, und die Steuereinheit (125) eine Funktion zum Öffnen und Schließen des vierten Strömungssteuerventils (201) auf der Basis von von dem Temperaturdetektor (T2) für durchgeströmten Dampf ausgegebener Erfassungs-Information, um die Strömungsrate von durch den Dampfdurchgang (116) strömendem Dampf zu steuern, um dadurch die Strömungsrate des Dampfdurchgangs (116) sicherzustellen, sowie eine Funktion zum vollen Öffnen des vierten Strömungssteuerventils (201) hat, wenn der Temperaturdetektor (T2) für vorbeigeströmten Dampf erfasst, dass die Dampftemperatur eine Obergrenze überschreitet.
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