JP2002070584A - ガスタービンプラント - Google Patents
ガスタービンプラントInfo
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- JP2002070584A JP2002070584A JP2000261154A JP2000261154A JP2002070584A JP 2002070584 A JP2002070584 A JP 2002070584A JP 2000261154 A JP2000261154 A JP 2000261154A JP 2000261154 A JP2000261154 A JP 2000261154A JP 2002070584 A JP2002070584 A JP 2002070584A
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- Japan
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- gas turbine
- signal
- circuit
- nox concentration
- gas
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
- F05D2270/082—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases with as little NOx as possible
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Regulation And Control Of Combustion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】計測した排ガス中のＮＯｘ濃度からガスタービ
ン燃焼器の燃焼ガスの逆火を確実に検出するガスタービ
ンプラントを提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービンプラントは、ガ
スタービン燃焼器１６の燃焼ガスの燃焼状態を監視する
燃焼監視装置２９に、警報信号演算回路４０、運転停止
演算回路４１および逆火誤信号防止演算回路４２を組み
込んだ。
ン燃焼器の燃焼ガスの逆火を確実に検出するガスタービ
ンプラントを提供する。 【解決手段】本発明に係るガスタービンプラントは、ガ
スタービン燃焼器１６の燃焼ガスの燃焼状態を監視する
燃焼監視装置２９に、警報信号演算回路４０、運転停止
演算回路４１および逆火誤信号防止演算回路４２を組み
込んだ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼ガスから計測
したＮＯｘ濃度のデータに基づいて燃焼ガスの火炎の逆
火を監視するガスタービンプラントに関する。
したＮＯｘ濃度のデータに基づいて燃焼ガスの火炎の逆
火を監視するガスタービンプラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の火力発電プラントでは、プラント
熱効率の向上、起動停止時間の短縮、温排水量の減少等
の諸特性が評価されコンバインドサイクル発電プラント
が主流を占めつつある。
熱効率の向上、起動停止時間の短縮、温排水量の減少等
の諸特性が評価されコンバインドサイクル発電プラント
が主流を占めつつある。
【０００３】このコンバインドサイクル発電プラント
は、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントと排
熱回収ボイラとを組み合わせたもので、ガスタービンプ
ラントからの排ガス（排熱）を熱源として排熱回収ボイ
ラで蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラント
に供給して動力を発生させる構成になっており、ガスタ
ービンプラントからの排ガス（排熱）をあますところな
く利用する点でプラント熱効率がガスタービンプラント
単体または蒸気タービンプラント単体に較べて著しく高
くなっている。
は、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントと排
熱回収ボイラとを組み合わせたもので、ガスタービンプ
ラントからの排ガス（排熱）を熱源として排熱回収ボイ
ラで蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラント
に供給して動力を発生させる構成になっており、ガスタ
ービンプラントからの排ガス（排熱）をあますところな
く利用する点でプラント熱効率がガスタービンプラント
単体または蒸気タービンプラント単体に較べて著しく高
くなっている。
【０００４】このように、プラント熱効率の高いコンバ
インドサイクル発電プラントに組み込んだガスタービン
燃焼器は、最近、環境汚染防止の点から見直しが行われ
ており、その一つに燃焼ガスの燃焼良否の監視とＮＯｘ
濃度の低減化がある。
インドサイクル発電プラントに組み込んだガスタービン
燃焼器は、最近、環境汚染防止の点から見直しが行われ
ており、その一つに燃焼ガスの燃焼良否の監視とＮＯｘ
濃度の低減化がある。
【０００５】前者は、数多く提案されているが、その中
の一つに、例えば特開昭５３−８２９０９号公報があ
る。
の一つに、例えば特開昭５３−８２９０９号公報があ
る。
【０００６】この技術は、図６に示すように、ガスター
ビンプラント単体を一例として採り上げており、ガスタ
ービン１の排気ダクト２から出る排ガスの温度を複数の
熱電対３で検出し、検出した温度の中から中間温度（メ
ディアン温度）を算出し、算出した中間温度を基準に個
々の実測温度と比較し、偏差が出た場合、その偏差が予
め定められた値を超えたとき、燃焼ガスの燃焼良否を燃
焼監視装置４で判定し、燃焼が「否」と判定した場合、
ガスタービン制御装置５に警報信号ＡＬＭまたは運転停
止指令ＴＲＰを与え、燃料弁６を開閉制御するものであ
る。つまり、この技術は、燃焼に異常があれば、排ガス
の高低温度として必ず現われるという理論に基づくもの
であり、実用化されている。
ビンプラント単体を一例として採り上げており、ガスタ
ービン１の排気ダクト２から出る排ガスの温度を複数の
熱電対３で検出し、検出した温度の中から中間温度（メ
ディアン温度）を算出し、算出した中間温度を基準に個
々の実測温度と比較し、偏差が出た場合、その偏差が予
め定められた値を超えたとき、燃焼ガスの燃焼良否を燃
焼監視装置４で判定し、燃焼が「否」と判定した場合、
ガスタービン制御装置５に警報信号ＡＬＭまたは運転停
止指令ＴＲＰを与え、燃料弁６を開閉制御するものであ
る。つまり、この技術は、燃焼に異常があれば、排ガス
の高低温度として必ず現われるという理論に基づくもの
であり、実用化されている。
【０００７】後者は、例えば特開昭５９−１３４３３２
号公報に開示されている。
号公報に開示されている。
【０００８】この技術は、図７に示すように、コンバイ
ンドサイクル発電プラントを一例として採り上げるとと
もに、ガスタービン燃焼器７の燃焼方式として拡散燃焼
を採用したもので、排熱回収ボイラ８の触媒９の燃焼ガ
ス下流側にＮＯｘ濃度センサ１０を設け、ＮＯｘ濃度セ
ンサ１０で検出したＮＯｘ濃度信号Ｐに、ガスタービン
制御装置５に組み込んだＮＯｘ予測器１１からのＮＯｘ
予測濃度値信号ＱをＮＨ３注入制御システム１２で突き
合わせて演算し、その演算に基づいてアンモニア投入量
を算出し、アンモニア導管１３から例えばガスタービン
１と排熱回収ボイラ８とを互いに接続する排気ダクト２
に投入するとともに、燃料弁６の弁開度を制御して燃料
の流量を調整し、ＮＯｘ濃度を低く抑えるものである。
ンドサイクル発電プラントを一例として採り上げるとと
もに、ガスタービン燃焼器７の燃焼方式として拡散燃焼
を採用したもので、排熱回収ボイラ８の触媒９の燃焼ガ
ス下流側にＮＯｘ濃度センサ１０を設け、ＮＯｘ濃度セ
ンサ１０で検出したＮＯｘ濃度信号Ｐに、ガスタービン
制御装置５に組み込んだＮＯｘ予測器１１からのＮＯｘ
予測濃度値信号ＱをＮＨ３注入制御システム１２で突き
合わせて演算し、その演算に基づいてアンモニア投入量
を算出し、アンモニア導管１３から例えばガスタービン
１と排熱回収ボイラ８とを互いに接続する排気ダクト２
に投入するとともに、燃料弁６の弁開度を制御して燃料
の流量を調整し、ＮＯｘ濃度を低く抑えるものである。
【０００９】このように、燃焼ガスの燃焼の良否の監視
といい、ＮＯｘ濃度の低減化といい、図７および図８で
示した技術は、既に実用化されており、環境汚染防止に
寄与している。特に、図８で示した技術は、拡散燃焼の
場合、計算手段を用いてもＮＯｘ濃度の予測精度が高い
ことを示しており、この種の分野の技術の中でも優れた
ものの一つになっている。
といい、ＮＯｘ濃度の低減化といい、図７および図８で
示した技術は、既に実用化されており、環境汚染防止に
寄与している。特に、図８で示した技術は、拡散燃焼の
場合、計算手段を用いてもＮＯｘ濃度の予測精度が高い
ことを示しており、この種の分野の技術の中でも優れた
ものの一つになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】最近のガスタービン燃
焼器は、ＮＯｘ濃度に対する環境規制がより一層強化さ
れ、ＮＯｘ濃度の極めて低いものが求められている。こ
のため、図６および図７で示した拡散燃焼タイプのガス
タービン燃焼器では、もはや限界に達しており、代って
燃焼希薄予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器が実用
機として実現している。
焼器は、ＮＯｘ濃度に対する環境規制がより一層強化さ
れ、ＮＯｘ濃度の極めて低いものが求められている。こ
のため、図６および図７で示した拡散燃焼タイプのガス
タービン燃焼器では、もはや限界に達しており、代って
燃焼希薄予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器が実用
機として実現している。
【００１１】この燃料希薄予混合燃焼は、燃料に予め空
気を加えて燃料希薄状態にし、燃料希薄状態のまま燃焼
させて火炎温度を低くさせ、ＮＯｘ濃度を低くするもの
で、法律規制値に充分に適合できるようになっている。
気を加えて燃料希薄状態にし、燃料希薄状態のまま燃焼
させて火炎温度を低くさせ、ＮＯｘ濃度を低くするもの
で、法律規制値に充分に適合できるようになっている。
【００１２】しかし、ＮＯｘ濃度の低減化に優れた燃料
希薄予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器でも、幾つ
かの問題点があり、その一つに燃焼ガスの逆火現象があ
る。
希薄予混合燃焼タイプのガスタービン燃焼器でも、幾つ
かの問題点があり、その一つに燃焼ガスの逆火現象があ
る。
【００１３】この燃焼ガスの逆火現象は、燃料希薄予混
合燃焼方式の特有の問題点であり、燃料希薄の予混合領
域で、突然発火し、局所的に火炎温度を上昇させ、ＮＯ
ｘ濃度の高い燃焼ガスを生成するものである。
合燃焼方式の特有の問題点であり、燃料希薄の予混合領
域で、突然発火し、局所的に火炎温度を上昇させ、ＮＯ
ｘ濃度の高い燃焼ガスを生成するものである。
【００１４】このような現象の監視手段として、例え
ば、図７で示した技術の計算手段を適用して排ガスの温
度分布からＮＯｘ濃度を予測することが考えられる。
ば、図７で示した技術の計算手段を適用して排ガスの温
度分布からＮＯｘ濃度を予測することが考えられる。
【００１５】しかし、逆火現象は、予混合領域で発生し
たとしても、やがて燃焼領域に移行し、燃焼領域の火炎
と合流するので、上述の計算手段を適用しても、排ガス
の温度分布からでは逆火が要因でＮＯｘ濃度が高くなっ
たことを判別することが難しい。逆火を検出できない場
合、逆火状態の運転が継続され、ガスタービン燃焼器の
焼損事故を引き起こす。
たとしても、やがて燃焼領域に移行し、燃焼領域の火炎
と合流するので、上述の計算手段を適用しても、排ガス
の温度分布からでは逆火が要因でＮＯｘ濃度が高くなっ
たことを判別することが難しい。逆火を検出できない場
合、逆火状態の運転が継続され、ガスタービン燃焼器の
焼損事故を引き起こす。
【００１６】したがって、燃料希薄の予混合燃焼に適し
た燃焼監視手段の実現が望まれていた。
た燃焼監視手段の実現が望まれていた。
【００１７】本発明は、このような事情に照らしてなさ
れたもので、計測した排ガス中のＮＯｘ濃度からガスタ
ービン燃焼器の燃焼ガスの逆火を確実に検出するガスタ
ービンプラントを提供することを目的とする。
れたもので、計測した排ガス中のＮＯｘ濃度からガスタ
ービン燃焼器の燃焼ガスの逆火を確実に検出するガスタ
ービンプラントを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明に係るガスタービ
ンプラントは、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、
ガスタービンを備えるとともに、上記ガスタービンから
排出される排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスター
ビン燃焼器の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装
置を備えたガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監
視装置は上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領
域への逆火が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ
濃度に基づいて警報信号を演算する警報信号演算回路
と、逆火の規模が大きくなったとき、運転停止指令を演
算する運転停止演算回路と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ
予測値信号に基づいて上記排ガスから検出したＮＯｘ濃
度の信号遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを備えた
ものである。
ンプラントは、上述の目的を達成するために、請求項１
に記載したように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、
ガスタービンを備えるとともに、上記ガスタービンから
排出される排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスター
ビン燃焼器の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装
置を備えたガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監
視装置は上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領
域への逆火が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ
濃度に基づいて警報信号を演算する警報信号演算回路
と、逆火の規模が大きくなったとき、運転停止指令を演
算する運転停止演算回路と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ
予測値信号に基づいて上記排ガスから検出したＮＯｘ濃
度の信号遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを備えた
ものである。
【００１９】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、警報信号演算回路は、排ガスから検出した実Ｎ
Ｏｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号と
を突き合わせて演算する演算器と、この演算器からの演
算信号が予め設定された設定値を超えたときに通電させ
る比較器と、この比較器からの演算信号と逆火誤信号防
止演算回路からの演算信号とが揃ったことを条件に警報
信号を演算するＡＮＤ回路とを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載した
ように、警報信号演算回路は、排ガスから検出した実Ｎ
Ｏｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号と
を突き合わせて演算する演算器と、この演算器からの演
算信号が予め設定された設定値を超えたときに通電させ
る比較器と、この比較器からの演算信号と逆火誤信号防
止演算回路からの演算信号とが揃ったことを条件に警報
信号を演算するＡＮＤ回路とを備えたものである。
【００２０】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、運転停止演算回路は、排ガスから検出した実Ｎ
Ｏｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号と
を突き合わせて演算する演算器と、この演算器の出力側
から分岐され、その演算信号が予め設定された設定値を
超えたときに通電させる比較器と、この比較器からの演
算信号と逆火誤信号防止演算回路からの演算信号とが揃
ったことを条件に運転停止指令を演算するＡＮＤ回路と
を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載した
ように、運転停止演算回路は、排ガスから検出した実Ｎ
Ｏｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号と
を突き合わせて演算する演算器と、この演算器の出力側
から分岐され、その演算信号が予め設定された設定値を
超えたときに通電させる比較器と、この比較器からの演
算信号と逆火誤信号防止演算回路からの演算信号とが揃
ったことを条件に運転停止指令を演算するＡＮＤ回路と
を備えたものである。
【００２１】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、逆火誤信号防止演算回路は、ガスタービン制御
装置からの燃料ガス弁制御指令に基づいて演算する微分
器と、この微分器からの演算信号が予め設定された設定
値を超えたとき通電させる比較器と、この比較器からの
演算信号を予め定めた時間だけホールドさせるタイマと
を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載した
ように、逆火誤信号防止演算回路は、ガスタービン制御
装置からの燃料ガス弁制御指令に基づいて演算する微分
器と、この微分器からの演算信号が予め設定された設定
値を超えたとき通電させる比較器と、この比較器からの
演算信号を予め定めた時間だけホールドさせるタイマと
を備えたものである。
【００２２】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、警報信号演算回路から発信する警報信号および
運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、ともに、
負荷一定運転中に行うものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載した
ように、警報信号演算回路から発信する警報信号および
運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、ともに、
負荷一定運転中に行うものである。
【００２３】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガスタービ
ンを備えるとともに、上記ガスタービンから排出される
排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスタービン燃焼器
の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装置を備えた
ガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監視装置は上
記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領域への逆火
が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ濃度に基づ
いて警報信号を演算する警報信号演算回路と、逆火の規
模が大きくなったとき、運転停止指令を演算する運転停
止演算回路と、上記排ガスから検出した現在のＮＯｘ濃
度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度を演算し
て上記現在のＮＯｘ濃度の信号遅れを補う遅延防止演算
回路とを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項６に記載した
ように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガスタービ
ンを備えるとともに、上記ガスタービンから排出される
排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスタービン燃焼器
の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装置を備えた
ガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監視装置は上
記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領域への逆火
が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ濃度に基づ
いて警報信号を演算する警報信号演算回路と、逆火の規
模が大きくなったとき、運転停止指令を演算する運転停
止演算回路と、上記排ガスから検出した現在のＮＯｘ濃
度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度を演算し
て上記現在のＮＯｘ濃度の信号遅れを補う遅延防止演算
回路とを備えたものである。
【００２４】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、警報信号演算回路は、排ガスから検出した現在
のＮＯｘ濃度と遅延防止回路で演算した前周期のＮＯｘ
濃度とを突き合わせて実ＮＯｘ濃度変化幅を算出する演
算器と、算出した実ＮＯｘ濃度変化幅が予め定められた
設定値を超えたとき通電させて警報信号を発信する比較
器とを備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項７に記載した
ように、警報信号演算回路は、排ガスから検出した現在
のＮＯｘ濃度と遅延防止回路で演算した前周期のＮＯｘ
濃度とを突き合わせて実ＮＯｘ濃度変化幅を算出する演
算器と、算出した実ＮＯｘ濃度変化幅が予め定められた
設定値を超えたとき通電させて警報信号を発信する比較
器とを備えたものである。
【００２５】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、遅延防止回路は、警報信号演算回路の入口端部
の出力側から分岐し、上記警報信号演算回路の演算器に
接続するものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項８に記載した
ように、遅延防止回路は、警報信号演算回路の入口端部
の出力側から分岐し、上記警報信号演算回路の演算器に
接続するものである。
【００２６】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、遅延回路は、排ガスから検出した現在のＮＯｘ
濃度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度を演算
する複数の遅延器を備えたものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項９に記載した
ように、遅延回路は、排ガスから検出した現在のＮＯｘ
濃度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度を演算
する複数の遅延器を備えたものである。
【００２７】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、警報信号演算回路から発信する警報信号およ
び運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、とも
に、負荷変動中に行うものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載し
たように、警報信号演算回路から発信する警報信号およ
び運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、とも
に、負荷変動中に行うものである。
【００２８】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガスター
ビン、排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガスター
ビンから上記排熱回収ボイラに供給された排ガスのＮＯ
ｘ濃度を検出して上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスの
燃焼状態を監視する燃焼監視装置を備えたガスタービン
プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの触媒の上流側
に設置され、排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセン
サを備えるとともに、上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガ
スに予混合領域への逆火が発生したとき、上記ＮＯｘセ
ンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度に基づいて警報信
号を演算する警報信号演算回路と、逆火の規模が大きく
なったとき、運転停止指令を演算する運転停止演算回路
と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号に基づいて上
記ＮＯｘセンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度の信号
遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを上記燃焼監視装
置に組み込んだものである。
は、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載し
たように、空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガスター
ビン、排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガスター
ビンから上記排熱回収ボイラに供給された排ガスのＮＯ
ｘ濃度を検出して上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスの
燃焼状態を監視する燃焼監視装置を備えたガスタービン
プラントにおいて、上記排熱回収ボイラの触媒の上流側
に設置され、排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセン
サを備えるとともに、上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガ
スに予混合領域への逆火が発生したとき、上記ＮＯｘセ
ンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度に基づいて警報信
号を演算する警報信号演算回路と、逆火の規模が大きく
なったとき、運転停止指令を演算する運転停止演算回路
と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号に基づいて上
記ＮＯｘセンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度の信号
遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを上記燃焼監視装
置に組み込んだものである。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るガスタービン
プラントの実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
プラントの実施形態を図面および図面に付した符号を引
用して説明する。
【００３０】図１は、一例としてコンバインドサイクル
発電プラントに組み込んだ本発明に係るガスタービンプ
ラントの実施形態を説明するために用いた概略ブロック
図である。
発電プラントに組み込んだ本発明に係るガスタービンプ
ラントの実施形態を説明するために用いた概略ブロック
図である。
【００３１】全体を符号１４で示す本実施形態に係るガ
スタービンプラントは、空気圧縮機１５、ガスタービン
燃焼器１６、ガスタービン１７および発電機１８を備え
ている。空気圧縮機１５には、空気入口１９を介して空
気が供給され、その空気が圧縮され入口ダクト２０を介
してガスタービン燃焼器１６に供給される。
スタービンプラントは、空気圧縮機１５、ガスタービン
燃焼器１６、ガスタービン１７および発電機１８を備え
ている。空気圧縮機１５には、空気入口１９を介して空
気が供給され、その空気が圧縮され入口ダクト２０を介
してガスタービン燃焼器１６に供給される。
【００３２】ガスタービン燃焼器１６は、燃料希薄の予
混合領域２１と燃焼領域２２とに分けており、複数の燃
料ノズル２３，２３からの燃料が先ず予混合領域２１に
入って燃料に空気を混合させ、さらに燃焼領域２２で燃
料希薄の予混合空気を燃焼させて燃焼ガスを生成してい
る。
混合領域２１と燃焼領域２２とに分けており、複数の燃
料ノズル２３，２３からの燃料が先ず予混合領域２１に
入って燃料に空気を混合させ、さらに燃焼領域２２で燃
料希薄の予混合空気を燃焼させて燃焼ガスを生成してい
る。
【００３３】燃焼領域２２で生成した燃焼ガスは、ガス
タービン１７で膨張仕事をし、その際に発生した動力に
より発電機１８を駆動させた後、排気ダクト２４を介し
て排熱回収ボイラ２５に供給される。
タービン１７で膨張仕事をし、その際に発生した動力に
より発電機１８を駆動させた後、排気ダクト２４を介し
て排熱回収ボイラ２５に供給される。
【００３４】ガスタービン１７と排熱回収ボイラ２５と
を互いに接続させる排気ダクト２４には、複数の熱電対
２４ａが設置され、検出した排ガス温度をガスタービン
制御装置３０に与え、ここで運転パラメータ、例えば圧
力、流量、湿度、回転数等を加えて燃料ガス弁制御指令
３３を演算させ、その演算信号が燃料監視装置２９およ
び燃料弁３６に与えられる。
を互いに接続させる排気ダクト２４には、複数の熱電対
２４ａが設置され、検出した排ガス温度をガスタービン
制御装置３０に与え、ここで運転パラメータ、例えば圧
力、流量、湿度、回転数等を加えて燃料ガス弁制御指令
３３を演算させ、その演算信号が燃料監視装置２９およ
び燃料弁３６に与えられる。
【００３５】排熱回収ボイラ２５に収容する触媒２６に
は、その上流側にＮＯｘセンサ２７が設置される。この
ＮＯｘセンサ２７は、ガスタービン１７から排気ダクト
２４に供給される排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度に対応
した実ＮＯｘ濃度信号２８を検出する。
は、その上流側にＮＯｘセンサ２７が設置される。この
ＮＯｘセンサ２７は、ガスタービン１７から排気ダクト
２４に供給される排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度に対応
した実ＮＯｘ濃度信号２８を検出する。
【００３６】燃焼監視装置２９には、実ＮＯｘ濃度信号
２８のほかに、ガスタービン制御装置３０に組み込んだ
ＮＯｘ予測器３１からのＮＯｘ予測濃度値信号３２およ
びガスタービン制御装置３０から出る燃料ガス弁制御指
令３３が与えられる。燃焼監視装置２９は、これらの入
力信号２８，３２，３３に基づいて後述する診断回路で
火炎の逆火等の異常燃焼の有無を演算し、燃焼に異常が
あった場合、ガスタービン制御装置３０に警報信号３４
または運転停止指令３５を与えるとともに、ガスタービ
ン制御装置３０から燃料弁３６に燃料ガス弁制御指令３
３を与えて燃料の流量を調整する。
２８のほかに、ガスタービン制御装置３０に組み込んだ
ＮＯｘ予測器３１からのＮＯｘ予測濃度値信号３２およ
びガスタービン制御装置３０から出る燃料ガス弁制御指
令３３が与えられる。燃焼監視装置２９は、これらの入
力信号２８，３２，３３に基づいて後述する診断回路で
火炎の逆火等の異常燃焼の有無を演算し、燃焼に異常が
あった場合、ガスタービン制御装置３０に警報信号３４
または運転停止指令３５を与えるとともに、ガスタービ
ン制御装置３０から燃料弁３６に燃料ガス弁制御指令３
３を与えて燃料の流量を調整する。
【００３７】なお、ガスタービン制御装置３０には、Ｎ
Ｈ３注入制御システム３７が設けられている。このＮＨ
３注入制御システム３７は、排熱回収ボイラ２５にＮＨ
３を投入し、触媒２６の反応の下、排ガス中のＮＯｘ濃
度を低く抑えるものであるが、触媒２６の下流側に設置
したＮＯｘセンサ３８からの実ＮＯｘ濃度信号３９の検
出に時間遅れを伴うので、予め圧力、温度、流量、湿
度、回転数等の運転パラメータを基に算出しておいたＮ
Ｏｘ予測濃度値信号３２をＮＯｘ予測器３１から出力さ
せ、応答性の早いＮＯｘ予測濃度値信号３２に検出精度
の高い実ＮＯｘ濃度信号３９を組み合わせてＮＨ３注入
量を算出している。
Ｈ３注入制御システム３７が設けられている。このＮＨ
３注入制御システム３７は、排熱回収ボイラ２５にＮＨ
３を投入し、触媒２６の反応の下、排ガス中のＮＯｘ濃
度を低く抑えるものであるが、触媒２６の下流側に設置
したＮＯｘセンサ３８からの実ＮＯｘ濃度信号３９の検
出に時間遅れを伴うので、予め圧力、温度、流量、湿
度、回転数等の運転パラメータを基に算出しておいたＮ
Ｏｘ予測濃度値信号３２をＮＯｘ予測器３１から出力さ
せ、応答性の早いＮＯｘ予測濃度値信号３２に検出精度
の高い実ＮＯｘ濃度信号３９を組み合わせてＮＨ３注入
量を算出している。
【００３８】図２は、燃焼監視装置２９に組み込んだ診
断回路の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
断回路の第１実施形態を示す制御ブロック図である。
【００３９】この診断回路は、警報信号演算回路４０に
運転停止演算回路４１および逆火誤信号防止演算回路４
２を組み合わせた構成になっている。
運転停止演算回路４１および逆火誤信号防止演算回路４
２を組み合わせた構成になっている。
【００４０】警報信号演算回路４０は、アナログ／ディ
ジタル変換器を内蔵する第１および第２入口端部４３，
４４、演算器４５、第１設定器４６を設けた第１比較器
４７、第１タイマ４８、第１ＡＮＤ回路４９および接点
出力機能を内蔵する第１出力端部５０を備えている。
ジタル変換器を内蔵する第１および第２入口端部４３，
４４、演算器４５、第１設定器４６を設けた第１比較器
４７、第１タイマ４８、第１ＡＮＤ回路４９および接点
出力機能を内蔵する第１出力端部５０を備えている。
【００４１】また、運転停止演算回路４１は、警報信号
演算回路４０の演算器４５の出力側から分岐し、演算信
号の流れに沿って順に、上述第１設定器４６の設定値ε
よりも２倍に大きくした設定値２εの第２設定器５１を
設けた第２比較器５２、第２タイマ５３、第２ＡＮＤ回
路５４および接点出力機能を内蔵する第２出力端部５５
を備えている。
演算回路４０の演算器４５の出力側から分岐し、演算信
号の流れに沿って順に、上述第１設定器４６の設定値ε
よりも２倍に大きくした設定値２εの第２設定器５１を
設けた第２比較器５２、第２タイマ５３、第２ＡＮＤ回
路５４および接点出力機能を内蔵する第２出力端部５５
を備えている。
【００４２】また、逆火誤信号防止演算回路４２は、ア
ナログ／ディジタル変換器を内蔵する第３入口端部５
６、微分回路５７、絶対値変換器（ＡＢＳゲート）５
８、第３設定器５９を設けた第３比較器６０、第３タイ
マ６１を備え、警報信号演算回路４０の第１ＡＮＤ回路
４９および運転停止演算回路４１の第２ＡＮＤ回路５４
のそれぞれに接続する構成になっている。
ナログ／ディジタル変換器を内蔵する第３入口端部５
６、微分回路５７、絶対値変換器（ＡＢＳゲート）５
８、第３設定器５９を設けた第３比較器６０、第３タイ
マ６１を備え、警報信号演算回路４０の第１ＡＮＤ回路
４９および運転停止演算回路４１の第２ＡＮＤ回路５４
のそれぞれに接続する構成になっている。
【００４３】このような構成を備えた診断回路におい
て、図１で示した排熱回収ボイラ２５の触媒２６の上流
側に設置され、ＮＯｘセンサ２７で検出した実ＮＯｘ濃
度信号２８は、第１入口端部４３でディジタル信号に変
換され、実ＮＯｘ濃度値ａとして演算器４５に与えられ
る。
て、図１で示した排熱回収ボイラ２５の触媒２６の上流
側に設置され、ＮＯｘセンサ２７で検出した実ＮＯｘ濃
度信号２８は、第１入口端部４３でディジタル信号に変
換され、実ＮＯｘ濃度値ａとして演算器４５に与えられ
る。
【００４４】また、ガスタービン制御装置３０に組み込
まれたＮＯｘ予測器３１からＮＯｘ予測値信号３２は、
第２入口端部４４でディジタル信号に変換され、ＮＯｘ
予測濃度値ａとして演算器４５に与えられる。
まれたＮＯｘ予測器３１からＮＯｘ予測値信号３２は、
第２入口端部４４でディジタル信号に変換され、ＮＯｘ
予測濃度値ａとして演算器４５に与えられる。
【００４５】演算器４５は、実ＮＯｘ濃度値ａからＮＯ
ｘ予測濃度値ｂを減算し、偏差ｃを算出する。
ｘ予測濃度値ｂを減算し、偏差ｃを算出する。
【００４６】ＮＯｘ予測濃度値ｂには、誤差が含まれて
いる。このため、第１設定器４６にはその誤差信号より
も大きな設定値εが設定されている。実ＮＯｘ濃度値ａ
とＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差ｃが、第１比較器４７で
の設定値εよりも大きいとき、第１比較器４７の出力ｄ
が１（以下、通電（ＯＮ）を１と記す）となり、偏差ｃ
が小さいとき第１比較器４７の出力が０（以下、無通電
（ＯＦＦ）を０と記す）となる。
いる。このため、第１設定器４６にはその誤差信号より
も大きな設定値εが設定されている。実ＮＯｘ濃度値ａ
とＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差ｃが、第１比較器４７で
の設定値εよりも大きいとき、第１比較器４７の出力ｄ
が１（以下、通電（ＯＮ）を１と記す）となり、偏差ｃ
が小さいとき第１比較器４７の出力が０（以下、無通電
（ＯＦＦ）を０と記す）となる。
【００４７】ガスタービン燃焼器１６が正常な燃焼状態
であり、かつ燃料消費量が一定の場合、ＮＯｘ予測濃度
値ｂは実ＮＯｘ濃度値ａにほぼ等しくなるので、偏差ｃ
が設定値εより小さくなり、第１比較器４７の出力ｄは
０になる。
であり、かつ燃料消費量が一定の場合、ＮＯｘ予測濃度
値ｂは実ＮＯｘ濃度値ａにほぼ等しくなるので、偏差ｃ
が設定値εより小さくなり、第１比較器４７の出力ｄは
０になる。
【００４８】これに対し、ガスタービン燃焼器１６に逆
火現象が起り、予混合領域２１の逆火燃焼により生成さ
れるＮＯｘ濃度が増加したとき、実ＮＯｘ濃度値ａは大
きな値になる。
火現象が起り、予混合領域２１の逆火燃焼により生成さ
れるＮＯｘ濃度が増加したとき、実ＮＯｘ濃度値ａは大
きな値になる。
【００４９】しかし、ＮＯｘ予測器３１は、逆火状態で
もガスタービン１の運転パラメータ、例えば温度、圧
力、流量等に変化がないため、正常な燃焼状態としてＮ
Ｏｘ予測濃度値ｂを継続して出力する。このため、偏差
ｃが設定値εより大きくなり、第１比較器４７の出力ｄ
は１となる。
もガスタービン１の運転パラメータ、例えば温度、圧
力、流量等に変化がないため、正常な燃焼状態としてＮ
Ｏｘ予測濃度値ｂを継続して出力する。このため、偏差
ｃが設定値εより大きくなり、第１比較器４７の出力ｄ
は１となる。
【００５０】予め定められた時間の間、逆火が確実に継
続していることを検知するために（瞬時の外乱侵入防
止）、第１比較器４７の出力ｄは、第１タイマ４８に入
力し、ここで予め定められた時間の間ｄ＝１の状態にホ
ールドさせた後、出力ｅを１として第１ＡＮＤ回路４９
に与えられる。
続していることを検知するために（瞬時の外乱侵入防
止）、第１比較器４７の出力ｄは、第１タイマ４８に入
力し、ここで予め定められた時間の間ｄ＝１の状態にホ
ールドさせた後、出力ｅを１として第１ＡＮＤ回路４９
に与えられる。
【００５１】また、演算器４５の出力側から分岐した偏
差ｃは、第２比較器５２で第２設定器５１からの設定値
２εと比較され、設定値２εを超えると、第２比較器５
２の出力ｋが１となる。この出力ｋは、第２タイマ５３
で一定時間ｋ＝１のホールド状態にして外乱の侵入を防
止し、出力ｌを１として第２ＡＮＤ回路５４に与えられ
る。
差ｃは、第２比較器５２で第２設定器５１からの設定値
２εと比較され、設定値２εを超えると、第２比較器５
２の出力ｋが１となる。この出力ｋは、第２タイマ５３
で一定時間ｋ＝１のホールド状態にして外乱の侵入を防
止し、出力ｌを１として第２ＡＮＤ回路５４に与えられ
る。
【００５２】ところで、負荷変動が激しく、これに伴っ
てガスタービン燃焼器１６に供給する燃料の流量変動が
激しいとき、ＮＯｘセンサ２７の計測遅れの影響によ
り、演算器４５は偏差ｃが大きくなり、第１タイマ４８
および第２タイマ５３のそれぞれからの出力ｅおよび出
力ｌがｅ＝１，ｌ＝１になることがある。つまり、負荷
変動時、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２１に逆
火現象が発生していないにも拘らず、あたかも逆火現象
が発生しているとみなし、演算器４５は偏差ｃを誤信号
として処理することがある。
てガスタービン燃焼器１６に供給する燃料の流量変動が
激しいとき、ＮＯｘセンサ２７の計測遅れの影響によ
り、演算器４５は偏差ｃが大きくなり、第１タイマ４８
および第２タイマ５３のそれぞれからの出力ｅおよび出
力ｌがｅ＝１，ｌ＝１になることがある。つまり、負荷
変動時、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２１に逆
火現象が発生していないにも拘らず、あたかも逆火現象
が発生しているとみなし、演算器４５は偏差ｃを誤信号
として処理することがある。
【００５３】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、第１ＡＮＤ回路４９および第２ＡＮＤ回路５４の
それぞれに逆火誤信号防止演算回路４２からの演算信号
が与えられる。
ので、第１ＡＮＤ回路４９および第２ＡＮＤ回路５４の
それぞれに逆火誤信号防止演算回路４２からの演算信号
が与えられる。
【００５４】この逆火誤信号防止演算回路４２は、ガス
タービン制御装置３０からの燃料ガス弁制御指令３３を
第３入口端部５６でディジタル信号に変換し、燃料ガス
弁制御指令ｆとして微分回路５７に与える。微分回路５
７は、遅延器６２、減算器６３を備え、遅延器６２で燃
料ガス弁制御指令ｆを１周期前の燃料ガス弁制御指令値
ｆ（ｚ−１）として出力するとともに、演算器６３で燃
料ガス弁制御指令ｆから１周期前の燃料ガス弁制御指令
値ｆ（ｚ−１）を演算し、その偏差をｔとして出力す
る。偏差ｔは、絶対値変換器（ＡＢＳゲート）５８で絶
対値に変換され、微分値ｇ（ｇ＝｜ｔ｜）として絶対値
変換器５８から第３比較器６０に出力される。
タービン制御装置３０からの燃料ガス弁制御指令３３を
第３入口端部５６でディジタル信号に変換し、燃料ガス
弁制御指令ｆとして微分回路５７に与える。微分回路５
７は、遅延器６２、減算器６３を備え、遅延器６２で燃
料ガス弁制御指令ｆを１周期前の燃料ガス弁制御指令値
ｆ（ｚ−１）として出力するとともに、演算器６３で燃
料ガス弁制御指令ｆから１周期前の燃料ガス弁制御指令
値ｆ（ｚ−１）を演算し、その偏差をｔとして出力す
る。偏差ｔは、絶対値変換器（ＡＢＳゲート）５８で絶
対値に変換され、微分値ｇ（ｇ＝｜ｔ｜）として絶対値
変換器５８から第３比較器６０に出力される。
【００５５】第３比較器６０は、微分値ｇと第３設定器
５９からの設定値αと比較し、微分値ｇが設定値αより
も小さいときに出力ｈを１にし、また微分値ｇが設定値
αよりも大きいとき出力ｈを０にする。
５９からの設定値αと比較し、微分値ｇが設定値αより
も小さいときに出力ｈを１にし、また微分値ｇが設定値
αよりも大きいとき出力ｈを０にする。
【００５６】このように、本実施形態では、負荷変動に
伴う燃料の流量変動が激しいとき、燃料ガス弁制御指令
ｆと１周期前の燃料ガス弁制御指令値ｆ（ｚ−１）との
差が大きくなり、これに伴って微分値ｇが大きくなり、
その出力ｈを０にするとともに、負荷一定運転の場合、
燃料ガス弁制御指令ｆと１周期前の燃料ガス弁制御指令
値（ｚ−１）との差が大きくなり、微分値ｇが小さくな
り、その出力ｈを１にしている。そして負荷一定運転の
場合、比較器６０からの出力ｈは、外乱の侵入を防止さ
せるために、第３タイマ６１で予め定められた時間の
間、ｈ＝１にホールドさせ、出力ｉを１として警報信号
演算回路４０の第１ＡＮＤ回路４９および運転停止演算
回路４１の第２ＡＮＤ回路５４のそれぞれら与えられ
る。
伴う燃料の流量変動が激しいとき、燃料ガス弁制御指令
ｆと１周期前の燃料ガス弁制御指令値ｆ（ｚ−１）との
差が大きくなり、これに伴って微分値ｇが大きくなり、
その出力ｈを０にするとともに、負荷一定運転の場合、
燃料ガス弁制御指令ｆと１周期前の燃料ガス弁制御指令
値（ｚ−１）との差が大きくなり、微分値ｇが小さくな
り、その出力ｈを１にしている。そして負荷一定運転の
場合、比較器６０からの出力ｈは、外乱の侵入を防止さ
せるために、第３タイマ６１で予め定められた時間の
間、ｈ＝１にホールドさせ、出力ｉを１として警報信号
演算回路４０の第１ＡＮＤ回路４９および運転停止演算
回路４１の第２ＡＮＤ回路５４のそれぞれら与えられ
る。
【００５７】警報信号演算回路４０は、第１ＡＮＤ回路
４９で逆火誤信号防止演算回路４２からの出力ｉが揃っ
たことを条件に第１タイマ４８からの出力ｅが１の正常
信号（実ＮＯｘ濃度値ａがＮＯｘ予測濃度値ｂより大き
い）とみなし、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２
１で逆火が発生していることを第１出力端部５０から警
報信号３４を発信させ、ガスタービン制御装置３０に与
え、図示しないオペケータインターフェース（表示装
置）により運転員に知らしめる。
４９で逆火誤信号防止演算回路４２からの出力ｉが揃っ
たことを条件に第１タイマ４８からの出力ｅが１の正常
信号（実ＮＯｘ濃度値ａがＮＯｘ予測濃度値ｂより大き
い）とみなし、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２
１で逆火が発生していることを第１出力端部５０から警
報信号３４を発信させ、ガスタービン制御装置３０に与
え、図示しないオペケータインターフェース（表示装
置）により運転員に知らしめる。
【００５８】また、運転停止演算回路４１は、第２ＡＮ
Ｄ回路５４で逆火誤信号防止演算回路からの出力ｉが揃
ったことを条件に第２タイマ５３からの出力ｌが正常信
号とみなし、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２１
で逆火の規模が激しく、かつ大きくなっていることを第
２出力端部５５から運転停止指令３５を発信させ、ガス
タービン制御装置３０に与え、ガスタービンプラント１
４を停止させる。なお、運転停止と警報との区別は、運
転停止演算回路４１の第２設定器５１の設定値２εを警
報信号演算回路４０の第１設定器４６の設定値εよりも
２倍以上に大きくしている。
Ｄ回路５４で逆火誤信号防止演算回路からの出力ｉが揃
ったことを条件に第２タイマ５３からの出力ｌが正常信
号とみなし、ガスタービン燃焼器１６の予混合領域２１
で逆火の規模が激しく、かつ大きくなっていることを第
２出力端部５５から運転停止指令３５を発信させ、ガス
タービン制御装置３０に与え、ガスタービンプラント１
４を停止させる。なお、運転停止と警報との区別は、運
転停止演算回路４１の第２設定器５１の設定値２εを警
報信号演算回路４０の第１設定器４６の設定値εよりも
２倍以上に大きくしている。
【００５９】図３は、逆火誤信号防止演算回路４２のデ
ィジタル信号に変換した燃料ガス弁制御指令ｆの挙動と
実ＮＯｘ濃度値の変動とを対比させた線図であり、図
中、チャート１は、ガスタービンプラント１４の運転を
負荷降下中、一定負荷運転中、逆火発生の三つのフェー
ズに分けて燃料ガス弁制御指令ｆの挙動を示し、チャー
ト２は上述の三つのフェーズに対応して、実ＮＯｘ濃度
値ａ（ＮＯｘセンサ２７で計測したＮＯｘ濃度値）とＮ
Ｏｘ予測濃度値ｂとの変動を示している。
ィジタル信号に変換した燃料ガス弁制御指令ｆの挙動と
実ＮＯｘ濃度値の変動とを対比させた線図であり、図
中、チャート１は、ガスタービンプラント１４の運転を
負荷降下中、一定負荷運転中、逆火発生の三つのフェー
ズに分けて燃料ガス弁制御指令ｆの挙動を示し、チャー
ト２は上述の三つのフェーズに対応して、実ＮＯｘ濃度
値ａ（ＮＯｘセンサ２７で計測したＮＯｘ濃度値）とＮ
Ｏｘ予測濃度値ｂとの変動を示している。
【００６０】図３のチャート１において、ガスタービン
プラント１４の負荷が降下すると、燃料ガス弁制御指令
ｆも減少する。これに対応してチャート２で示すＮＯｘ
予測濃度値ｂも減少する。
プラント１４の負荷が降下すると、燃料ガス弁制御指令
ｆも減少する。これに対応してチャート２で示すＮＯｘ
予測濃度値ｂも減少する。
【００６１】一方、実ＮＯｘ濃度値ａは、チャート２に
示すように、ＮＯｘセンサ２７の計測時間遅れにより大
きな遅れ時間を伴って応答するので、大きな値をしばら
く保持してから減少を開始する。このため、実ＮＯｘ濃
度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差は徐々に大きくな
り、偏差がε以上の値になったとき、図２で示した第１
比較器４７の出力ｄは１になり、予め定められた時間経
過後、第１タイマ４８の出力ｅは１となる。
示すように、ＮＯｘセンサ２７の計測時間遅れにより大
きな遅れ時間を伴って応答するので、大きな値をしばら
く保持してから減少を開始する。このため、実ＮＯｘ濃
度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差は徐々に大きくな
り、偏差がε以上の値になったとき、図２で示した第１
比較器４７の出力ｄは１になり、予め定められた時間経
過後、第１タイマ４８の出力ｅは１となる。
【００６２】一方、逆火誤信号防止演算回路４２の燃料
ガス弁制御指令ｆは、負荷降下中、大きく変動してお
り、図２で示した第３入口端部５６によりディジタル信
号に変換した燃料ガス弁制御指令ｆと１周期前の燃料ガ
ス弁制御指令値ｆ（ｚ−１）との差（微分値ｇ）が大き
くなるので、第３比較器６０の出力ｈは０であり、第３
タイマ６１の出力ｉも０である。
ガス弁制御指令ｆは、負荷降下中、大きく変動してお
り、図２で示した第３入口端部５６によりディジタル信
号に変換した燃料ガス弁制御指令ｆと１周期前の燃料ガ
ス弁制御指令値ｆ（ｚ−１）との差（微分値ｇ）が大き
くなるので、第３比較器６０の出力ｈは０であり、第３
タイマ６１の出力ｉも０である。
【００６３】このとき、警報信号演算回路４０の第１タ
イマ４８の出力ｅは１であっても、逆火誤信号防止演算
回路４２の第３タイマ６１の出力ｉが０になっているの
で、第１ＡＮＤ回路４１で条件が揃わず、出力ｊが０と
なり、警報信号演算回路４０は、ガスタービン制御装置
３０に警報信号３４を発信しない。つまり、負荷変動
中、ＮＯｘセンサ２７の計測遅れに伴い、実ＮＯｘ濃度
値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの間に大きな偏差εが生じ
ているので、警報信号演算回路４０で演算した逆火の誤
信号の通電は、逆火誤信号防止演算回路４２からの演算
信号で阻止される。
イマ４８の出力ｅは１であっても、逆火誤信号防止演算
回路４２の第３タイマ６１の出力ｉが０になっているの
で、第１ＡＮＤ回路４１で条件が揃わず、出力ｊが０と
なり、警報信号演算回路４０は、ガスタービン制御装置
３０に警報信号３４を発信しない。つまり、負荷変動
中、ＮＯｘセンサ２７の計測遅れに伴い、実ＮＯｘ濃度
値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの間に大きな偏差εが生じ
ているので、警報信号演算回路４０で演算した逆火の誤
信号の通電は、逆火誤信号防止演算回路４２からの演算
信号で阻止される。
【００６４】次に、ガスタービンプラント１４の負荷が
一定になると、燃料ガス弁制御指令ｆは、チャート１に
示すように、一定値になり、上述微分値ｇがゼロになる
ので、第３比較器６０の出力ｈは１になる。
一定になると、燃料ガス弁制御指令ｆは、チャート１に
示すように、一定値になり、上述微分値ｇがゼロになる
ので、第３比較器６０の出力ｈは１になる。
【００６５】なお、負荷一定となったばかりの時点で
は、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとは、まだ
大きな偏差εになっているので、この間、逆火の誤信号
が通電しないように、第３タイマ６１の出力ｉは出力ｈ
＝１が一定時間継続したときに１になり、以後負荷が変
動しない限りｉ＝１を維持する。
は、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとは、まだ
大きな偏差εになっているので、この間、逆火の誤信号
が通電しないように、第３タイマ６１の出力ｉは出力ｈ
＝１が一定時間継続したときに１になり、以後負荷が変
動しない限りｉ＝１を維持する。
【００６６】ガスタービンプラント１４の負荷が一定に
なると、ＮＯｘ予測濃度値ｂは、一定値になる。このと
き、実ＮＯｘ濃度値ａは時間遅れを伴って応答するの
で、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差ε
は、大きくなっているが、この期間、図２で示した逆火
誤信号防止演算回路４２の第３タイマ６１の出力は未だ
０になっているので、警報信号演算回路４０の第１ＡＮ
Ｄ回路４９の出力ｊは０であり、逆火の検知をしない。
なると、ＮＯｘ予測濃度値ｂは、一定値になる。このと
き、実ＮＯｘ濃度値ａは時間遅れを伴って応答するの
で、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏差ε
は、大きくなっているが、この期間、図２で示した逆火
誤信号防止演算回路４２の第３タイマ６１の出力は未だ
０になっているので、警報信号演算回路４０の第１ＡＮ
Ｄ回路４９の出力ｊは０であり、逆火の検知をしない。
【００６７】時間の経過に伴い、実ＮＯｘ濃度値ａがＮ
Ｏｘ予測濃度値ｂに近付き、偏差εが小さくなると、第
１比較器４７の出力ｄおよび第１タイマ４８の出力ｅは
０になるので、逆火は検知されない。
Ｏｘ予測濃度値ｂに近付き、偏差εが小さくなると、第
１比較器４７の出力ｄおよび第１タイマ４８の出力ｅは
０になるので、逆火は検知されない。
【００６８】しかし、このとき、何らかの事情で逆火が
発生し、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏
差εが大きくなると、第１比較器４７の出力ｄは１にな
り、予め定められた時間経過後、第１タイマ４８の出力
ｅも１になる。そして、第３タイマ６１の出力ｉと第１
タイマ４８の出力ｅの両方が１になると、第１ＡＮＤ回
路４９の出力ｊは１になり、警報信号３４が第１出力端
部５０を介してガスタービン制御装置３０に与えられ、
運転員に逆火の発生を知らしめる。
発生し、実ＮＯｘ濃度値ａとＮＯｘ予測濃度値ｂとの偏
差εが大きくなると、第１比較器４７の出力ｄは１にな
り、予め定められた時間経過後、第１タイマ４８の出力
ｅも１になる。そして、第３タイマ６１の出力ｉと第１
タイマ４８の出力ｅの両方が１になると、第１ＡＮＤ回
路４９の出力ｊは１になり、警報信号３４が第１出力端
部５０を介してガスタービン制御装置３０に与えられ、
運転員に逆火の発生を知らしめる。
【００６９】また、図３に図示していないが逆火の規模
が大きく、実ＮＯｘ濃度値ａが図２で示した第２比較器
５２を通過する際、第２設定器５１の設定値２εを超え
ると、運転停止演算回路４１は、上述の警報信号演算回
路４０と同様に、第２ＡＮＤ回路５４で逆火誤信号防止
演算回路４２からの演算信号が揃ったことを条件に運転
停止指令３５が演算され、ガスタービン制御装置３０に
与えられ、機器の焼損防止のためにガスタービンプラン
ト１４が停止される。
が大きく、実ＮＯｘ濃度値ａが図２で示した第２比較器
５２を通過する際、第２設定器５１の設定値２εを超え
ると、運転停止演算回路４１は、上述の警報信号演算回
路４０と同様に、第２ＡＮＤ回路５４で逆火誤信号防止
演算回路４２からの演算信号が揃ったことを条件に運転
停止指令３５が演算され、ガスタービン制御装置３０に
与えられ、機器の焼損防止のためにガスタービンプラン
ト１４が停止される。
【００７０】このように、本実施形態は、排ガス中から
計測した実ＮＯｘ濃度値と、この実ＮＯｘ濃度値の計測
時間遅れを補うＮＯｘ予測濃度値とに基づいて警報およ
び運転停止の信号を演算する手段と、負荷変動中、予混
合領域２１への燃焼ガスの逆火の誤信号を防止する手段
とを備えているので、予混合領域２１への燃焼ガスの逆
火を監視してガスタービン燃焼器１６に安全運転を行わ
せることができる。
計測した実ＮＯｘ濃度値と、この実ＮＯｘ濃度値の計測
時間遅れを補うＮＯｘ予測濃度値とに基づいて警報およ
び運転停止の信号を演算する手段と、負荷変動中、予混
合領域２１への燃焼ガスの逆火の誤信号を防止する手段
とを備えているので、予混合領域２１への燃焼ガスの逆
火を監視してガスタービン燃焼器１６に安全運転を行わ
せることができる。
【００７１】また、本実施形態は、負荷一定運転の場合
に予混合領域２１への燃焼ガスの逆火を検出する手段を
備えたので、負荷変動中、実ＮＯｘ濃度値とＮＯｘ予測
濃度値とが乖離したときの誤検出を確実に防止すること
ができる。
に予混合領域２１への燃焼ガスの逆火を検出する手段を
備えたので、負荷変動中、実ＮＯｘ濃度値とＮＯｘ予測
濃度値とが乖離したときの誤検出を確実に防止すること
ができる。
【００７２】図４は、本発明に係るガスタービンプラン
トの燃焼監視装置に組み込んだ診断回路の第２実施形態
を示す制御ブロック図である。なお、第１実施形態に係
る診断回路の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
トの燃焼監視装置に組み込んだ診断回路の第２実施形態
を示す制御ブロック図である。なお、第１実施形態に係
る診断回路の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００７３】本実施形態に係る診断回路は、警報信号演
算回路６４に運転停止演算回路６５および遅延防止回路
６６を組み合わせた構成になっている。
算回路６４に運転停止演算回路６５および遅延防止回路
６６を組み合わせた構成になっている。
【００７４】警報信号演算回路６４は、アナログ／ディ
ジタル変換器を内蔵する第４入口端部６７、演算器６
８、第４設定値６９を設けた第４比較器７０、接点出力
機能を内蔵する第４出力端部７１を備えている。
ジタル変換器を内蔵する第４入口端部６７、演算器６
８、第４設定値６９を設けた第４比較器７０、接点出力
機能を内蔵する第４出力端部７１を備えている。
【００７５】また、運転停止演算回路６５は、警報信号
演算回路６４の演算器６８の出口側から分岐し、演算信
号の流れに沿って順に、上述第４設定器６９の設定値β
よりも２倍に大きくした設定値２βの第５設定器７２を
設けた第５比較器７３、接点出力機能を内蔵する第５出
力端部７４を備えている。
演算回路６４の演算器６８の出口側から分岐し、演算信
号の流れに沿って順に、上述第４設定器６９の設定値β
よりも２倍に大きくした設定値２βの第５設定器７２を
設けた第５比較器７３、接点出力機能を内蔵する第５出
力端部７４を備えている。
【００７６】また、遅延防止回路６６は、警報信号演算
回路６４の第４入口端部６７の出力側から分岐し、演算
器６８に接続する間に、第４入口端部６７でディジタル
信号に変換した実ＮＯｘ濃度値ａの１周期前の実ＮＯｘ
濃度値ａ（ｚ−１）を演算する第１遅延器７５、その２
周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−２）を演算する第２遅
延器７６、そのｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−ｎ）
を演算する第ｎ遅延器７６を演算信号の流れに沿って順
に配置した構成になっている。
回路６４の第４入口端部６７の出力側から分岐し、演算
器６８に接続する間に、第４入口端部６７でディジタル
信号に変換した実ＮＯｘ濃度値ａの１周期前の実ＮＯｘ
濃度値ａ（ｚ−１）を演算する第１遅延器７５、その２
周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−２）を演算する第２遅
延器７６、そのｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−ｎ）
を演算する第ｎ遅延器７６を演算信号の流れに沿って順
に配置した構成になっている。
【００７７】このような構成を備えた診断回路におい
て、ＮＯｘセンサ２７で検出した実ＮＯｘ濃度信号２８
は、警報信号演算回路６４の第４入口端部６７でディジ
タル信号に変換され、現在の実ＮＯｘ濃度値ａとして、
演算器６８に与えられる。
て、ＮＯｘセンサ２７で検出した実ＮＯｘ濃度信号２８
は、警報信号演算回路６４の第４入口端部６７でディジ
タル信号に変換され、現在の実ＮＯｘ濃度値ａとして、
演算器６８に与えられる。
【００７８】また、第４入口端部６７でディジタル信号
に変換された現在の実ＮＯｘ濃度値ａは、遅延防止回路
６６の第１遅延器７５で１周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ
（ｚ− １）に演算され、次に、第２遅延器７７で２周期
前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−２）に演算され、さらに次
々の周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−（ｎ−１））に演
算され、最後に、ｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ
（ｚ−ｎ）として第ｎ遅延器７７で演算される。
に変換された現在の実ＮＯｘ濃度値ａは、遅延防止回路
６６の第１遅延器７５で１周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ
（ｚ− １）に演算され、次に、第２遅延器７７で２周期
前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−２）に演算され、さらに次
々の周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−（ｎ−１））に演
算され、最後に、ｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ
（ｚ−ｎ）として第ｎ遅延器７７で演算される。
【００７９】演算器６８は、現在の実ＮＯｘ濃度値ａか
らｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ −ｎ）を減算し、実
ＮＯｘ濃度変化幅（偏差）ｑを算出する。
らｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ −ｎ）を減算し、実
ＮＯｘ濃度変化幅（偏差）ｑを算出する。
【００８０】このとき、ガスタービンプラント１４が負
荷一定運転を行っていると、ガスタービン制御装置３０
からの燃料ガス弁制御指令ｆは、図５のチャート４に示
すように、一定値であり、図４に示す演算器６８から出
力する実ＮＯｘ濃度変化幅ｑがゼロになるので、第４比
較器７０からの出力ｒは０である。つまり、このときは
警報信号演算回路６４からガスタービン制御装置３０に
警報信号３４が与えられない。
荷一定運転を行っていると、ガスタービン制御装置３０
からの燃料ガス弁制御指令ｆは、図５のチャート４に示
すように、一定値であり、図４に示す演算器６８から出
力する実ＮＯｘ濃度変化幅ｑがゼロになるので、第４比
較器７０からの出力ｒは０である。つまり、このときは
警報信号演算回路６４からガスタービン制御装置３０に
警報信号３４が与えられない。
【００８１】次に、ガスタービンプラント１４が負荷増
加運転を行うと、図５のチャート３で示した上述の燃料
ガス弁制御指令ｆ、図５のチャート４で示した実ＮＯｘ
濃度値ａおよびｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−ｎ）
および図５のチャート５で示した実ＮＯｘ濃度変化幅ｑ
がともに増加するものの、図４で示した第４設定器６９
からの設定値βを超えない限り、第４比較器７０からの
出力ｒは０である。したがって、このときも、警報信号
演算回路６４からガスタービン制御装置３０に警報信号
３４が与えられない。
加運転を行うと、図５のチャート３で示した上述の燃料
ガス弁制御指令ｆ、図５のチャート４で示した実ＮＯｘ
濃度値ａおよびｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値ａ（ｚ−ｎ）
および図５のチャート５で示した実ＮＯｘ濃度変化幅ｑ
がともに増加するものの、図４で示した第４設定器６９
からの設定値βを超えない限り、第４比較器７０からの
出力ｒは０である。したがって、このときも、警報信号
演算回路６４からガスタービン制御装置３０に警報信号
３４が与えられない。
【００８２】ガスタービンプラントの負荷増加運転中、
何らかの事情で予混合領域２１に逆火が発生すると、こ
の逆火に伴って実ＮＯｘ濃度変化幅ｑがともに増加する
ものの、図４で示した第４設定器は６９からの設定値β
を超えると、第４比較器７０の出力は１になり、逆火が
検知され、警報信号３４が第４出力端部７１を介してガ
スタービン制御装置３０に与えられる。
何らかの事情で予混合領域２１に逆火が発生すると、こ
の逆火に伴って実ＮＯｘ濃度変化幅ｑがともに増加する
ものの、図４で示した第４設定器は６９からの設定値β
を超えると、第４比較器７０の出力は１になり、逆火が
検知され、警報信号３４が第４出力端部７１を介してガ
スタービン制御装置３０に与えられる。
【００８３】また、逆火の規模が大きくなり、実ＮＯｘ
濃度変化幅ｑが第５設定器７２の設定値２βを超える
と、第５比較器７３の出力は１になり、第５出力端部７
４を介してガスタービン制御装置３０に運転停止指令３
５が与えられる。
濃度変化幅ｑが第５設定器７２の設定値２βを超える
と、第５比較器７３の出力は１になり、第５出力端部７
４を介してガスタービン制御装置３０に運転停止指令３
５が与えられる。
【００８４】このように、本実施形態は、警報信号演算
回路６４に運転停止演算回路６５および遅延防止回路６
６を組み合せ、警報信号演算回路６４で演算中の実ＮＯ
ｘ濃度値ａの信号遅れを遅延防止回路６６で補いなが
ら、実ＮＯｘ濃度変化幅ｑを算出し、この実ＮＯｘ濃度
変化幅ｑが予め定められた値を超えたとき、警報または
運転停止指令を出力する手段を備えたので、負荷変動中
でもガスタービン燃焼器１６の逆火を確実に検出するこ
とができる。
回路６４に運転停止演算回路６５および遅延防止回路６
６を組み合せ、警報信号演算回路６４で演算中の実ＮＯ
ｘ濃度値ａの信号遅れを遅延防止回路６６で補いなが
ら、実ＮＯｘ濃度変化幅ｑを算出し、この実ＮＯｘ濃度
変化幅ｑが予め定められた値を超えたとき、警報または
運転停止指令を出力する手段を備えたので、負荷変動中
でもガスタービン燃焼器１６の逆火を確実に検出するこ
とができる。
【００８５】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係るガス
タービンプラントは、ガスタービン燃焼器の予混合領域
への逆火の発生を監視する診断回路に、警報信号演算回
路、運転停止演算回路および逆火誤信号防止演算回路を
組み込み逆火誤信号の発生を防止させたので、ガスター
ビン燃焼器に安全運転を行わせることができる。
タービンプラントは、ガスタービン燃焼器の予混合領域
への逆火の発生を監視する診断回路に、警報信号演算回
路、運転停止演算回路および逆火誤信号防止演算回路を
組み込み逆火誤信号の発生を防止させたので、ガスター
ビン燃焼器に安全運転を行わせることができる。
【００８６】また、本発明に係るガスタービンプラント
は、ガスタービン燃焼器の予混合領域への逆火の発生を
監視する診断回路に、運転停止演算回路および遅延防止
回路を組み込み実ＮＯｘ濃度信号の信号遅れを補うの
で、負荷変動中でもガスタービン燃焼器の逆火を確実に
検出することができる。
は、ガスタービン燃焼器の予混合領域への逆火の発生を
監視する診断回路に、運転停止演算回路および遅延防止
回路を組み込み実ＮＯｘ濃度信号の信号遅れを補うの
で、負荷変動中でもガスタービン燃焼器の逆火を確実に
検出することができる。
【図１】コンバインドサイクル発電プラントに組み込ん
だ本発明に係るガスタービンプラントの実施形態を説明
するために用いた概略ブロック図。
だ本発明に係るガスタービンプラントの実施形態を説明
するために用いた概略ブロック図。
【図２】本発明に係るガスタービンプラントの燃焼監視
装置に組み込んだ診断回路の第１実施形態を示す制御ブ
ロック図。
装置に組み込んだ診断回路の第１実施形態を示す制御ブ
ロック図。
【図３】本発明に係るガスタービンプラントの診断回路
からの燃料ガス弁制御指令の挙動と実ＮＯｘ濃度値の変
動とを対比させた線図で、チャート１はガスタービンプ
ラントの運転を負荷降下中、一定負荷運転中、逆火発生
の三つのフェーズに分けて燃料ガス弁制御指令の挙動を
示し、チャート２は上述の三つのフェーズに対応して実
ＮＯｘ濃度値およびＮＯｘ予測濃度値との変動を示す。
からの燃料ガス弁制御指令の挙動と実ＮＯｘ濃度値の変
動とを対比させた線図で、チャート１はガスタービンプ
ラントの運転を負荷降下中、一定負荷運転中、逆火発生
の三つのフェーズに分けて燃料ガス弁制御指令の挙動を
示し、チャート２は上述の三つのフェーズに対応して実
ＮＯｘ濃度値およびＮＯｘ予測濃度値との変動を示す。
【図４】本発明に係るガスタービンプラントの燃焼監視
装置に組み込んだ診断回路の第２実施形態を示すブロッ
ク図。
装置に組み込んだ診断回路の第２実施形態を示すブロッ
ク図。
【図５】本発明に係るガスタービンプラントの診断回路
からの燃料ガス弁制御指令の挙動と実ＮＯｘ濃度値との
変動を対比させた線図で、チャート３はガスタービンプ
ラントの運転を一定負荷運転中、負荷上昇中、逆火発生
の三つのフェーズに分けて燃料ガス弁制御指令の挙動を
示し、チャート４は上述の三つのフェーズに対応して実
ＮＯｘ濃度値およびｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値の変動を
示し、チャート５は実ＮＯｘ濃度値とｎ周期前の実ＮＯ
ｘ濃度値との差である実ＮＯｘ濃度変化幅の挙動を示
す。
からの燃料ガス弁制御指令の挙動と実ＮＯｘ濃度値との
変動を対比させた線図で、チャート３はガスタービンプ
ラントの運転を一定負荷運転中、負荷上昇中、逆火発生
の三つのフェーズに分けて燃料ガス弁制御指令の挙動を
示し、チャート４は上述の三つのフェーズに対応して実
ＮＯｘ濃度値およびｎ周期前の実ＮＯｘ濃度値の変動を
示し、チャート５は実ＮＯｘ濃度値とｎ周期前の実ＮＯ
ｘ濃度値との差である実ＮＯｘ濃度変化幅の挙動を示
す。
【図６】従来のガスタービンプラントの燃焼監視を説明
するために用いた概略ブロック図。
するために用いた概略ブロック図。
【図７】従来のコンバインドサイクル発電プラントのＮ
Ｏｘ制御装置を示す制御ブロック図。
Ｏｘ制御装置を示す制御ブロック図。
１ ガスタービン ２ 排気ダクト ３ 熱電対 ４ 燃焼監視装置 ５ ガスタービン制御装置 ６ 燃料弁 ７ ガスタービン燃焼器 ８ 排熱回収ボイラ ９ 触媒 １０ ＮＯｘ濃度センサ １１ ＮＯｘ予測器 １２ ＮＨ３注入制御システム １３ アンモニア導管 １４ ガスタービンプラント １５ 空気圧縮機 １６ ガスタービン燃焼器 １７ ガスタービン １８ 発電機 １９ 空気幾 ２０ 入口ダクト ２１ 予混合領域 ２２ 燃焼領域 ２３ 燃料ノズル ２４ 排気ダクト ２４ａ 熱電対 ２５ 排熱回収ボイラ ２６ 触媒 ２７ ＮＯｘセンサ ２８ 実ＮＯｘ濃度信号 ２９ 燃焼監視装置 ３０ ガスタービン制御装置 ３１ ＮＯｘ予測器 ３２ ＮＯｘ予測値信号 ３３ 燃料ガス弁制御指令 ３４ 警報信号 ３５ 運転停止指令 ３６ 燃料弁 ３７ ＮＨ３注入制御システム ３８ ＮＯｘセンサ ３９ 実ＮＯｘ濃度信号 ４０ 警報信号演算回路 ４１ 運転停止演算回路 ４２ 逆火誤信号防止演算回路 ４３ 第１入口端部 ４４ 第２入口端部 ４５ 演算器 ４６ 第１設定器 ４７ 第１比較器 ４８ 第１タイマ ４９ 第１ＡＮＤ回路 ５０ 第１出力端部 ５１ 第２設定器 ５２ 第２比較器 ５３ 第２タイマ ５４ 第２ＡＮＤ回路 ５５ 第２出力端部 ５６ 第３入口端部 ５７ 微分回路 ５８ 絶対値変換器 ５９ 第３設定器 ６０ 第３比較器 ６１ 第３タイマ ６２ 遅延器 ６３ 演算器 ６４ 警報信号演算回路 ６５ 運転停止演算回路 ６６ 遅延防止回路 ６７ 第４入口端部 ６８ 演算器 ６９ 第４設定器 ７０ 第４比較器 ７１ 第４出力端部 ７２ 第５設定器 ７３ 第５比較器 ７４ 第５出力端部 ７５ 第１遅延器 ７６ 第２遅延器 ７７ 第ｎ遅延器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小口 治男 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 安井 元 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 東芝アイテック株式会社内 (72)発明者 長谷川 晃 神奈川県川崎市幸区堀川町66番２ 東芝エ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3G071 AA02 AB01 BA22 BA24 CA09 EA02 EA05 FA00 GA06 JA02
Claims (11)
- 【請求項１】 空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガス
タービンを備えるとともに、上記ガスタービンから排出
される排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスタービン
燃焼器の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装置を
備えたガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監視装
置は上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領域へ
の逆火が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ濃度
に基づいて警報信号を演算する警報信号演算回路と、逆
火の規模が大きくなったとき、運転停止指令を演算する
運転停止演算回路と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値
信号に基づいて上記排ガスから検出したＮＯｘ濃度の信
号遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを備えたことを
特徴とするガスタービンプラント。 - 【請求項２】 警報信号演算回路は、排ガスから検出し
た実ＮＯｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値
信号とを突き合わせて演算する演算器と、この演算器か
らの演算信号が予め設定された設定値を超えたときに通
電させる比較器と、この比較器からの演算信号と逆火誤
信号防止演算回路からの演算信号とが揃ったことを条件
に警報信号を演算するＡＮＤ回路とを備えたことを特徴
とする請求項１記載のガスタービンプラント。 - 【請求項３】 運転停止演算回路は、排ガスから検出し
た実ＮＯｘ濃度信号とＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値
信号とを突き合わせて演算する演算器と、この演算器の
出力側から分岐され、その演算信号が予め設定された設
定値を超えたときに通電させる比較器と、この比較器か
らの演算信号と逆火誤信号防止演算回路からの演算信号
とが揃ったことを条件に運転停止指令を演算するＡＮＤ
回路とを備えたことを特徴とするガスタービンプラン
ト。 - 【請求項４】 逆火誤信号防止演算回路は、ガスタービ
ン制御装置からの燃料ガス弁制御指令に基づいて演算す
る微分器と、この微分器からの演算信号が予め設定され
た設定値を超えたとき通電させる比較器と、この比較器
からの演算信号を予め定めた時間だけホールドさせるタ
イマとを備えたことを特徴とする請求項１記載のガスタ
ービンプラント。 - 【請求項５】 警報信号演算回路から発信する警報信号
および運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、と
もに、負荷一定運転中に行うことを特徴とする請求項１
記載のガスタービンプラント。 - 【請求項６】 空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガス
タービンを備えるとともに、上記ガスタービンから排出
される排ガスのＮＯｘ濃度を検出して上記ガスタービン
燃焼器の燃焼ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装置を
備えたガスタービンプラントにおいて、上記燃焼監視装
置は上記ガスタービン燃焼器の燃焼ガスに予混合領域へ
の逆火が発生したとき、排ガスから検出したＮＯｘ濃度
に基づいて警報信号を演算する警報信号演算回路と、逆
火の規模が大きくなったとき、運転停止指令を演算する
運転停止演算回路と、上記排ガスから検出した現在のＮ
Ｏｘ濃度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度を
演算して上記現在のＮＯｘ濃度の信号遅れを補う遅延防
止演算回路とを備えたことを特徴とするガスタービンプ
ラント。 - 【請求項７】 警報信号演算回路は、排ガスから検出し
た現在のＮＯｘ濃度と遅延防止回路で演算した前周期の
ＮＯｘ濃度とを突き合わせて実ＮＯｘ濃度変化幅を算出
する演算器と、算出した実ＮＯｘ濃度変化幅が予め定め
られた設定値を超えたとき通電させて警報信号を発信す
る比較器とを備えたことを特徴とする請求項６記載のガ
スタービンプラント。 - 【請求項８】 遅延防止回路は、警報信号演算回路の入
口端部の出力側から分岐し、上記警報信号演算回路の演
算器に接続することを特徴とする請求項６記載のガスタ
ービンプラント。 - 【請求項９】 遅延回路は、排ガスから検出した現在の
ＮＯｘ濃度の前周期のうち、複数の前周期のＮＯｘ濃度
を演算する複数の遅延器を備えたことを特徴とする請求
項６記載のガスタービンプラント。 - 【請求項１０】 警報信号演算回路から発信する警報信
号および運転停止演算回路から発信号運転停止指令は、
ともに、負荷変動中に行うことを特徴とする請求項６記
載のガスタービンプラント。 - 【請求項１１】 空気圧縮機、ガスタービン燃焼器、ガ
スタービン、排熱回収ボイラを備えるとともに、上記ガ
スタービンから上記排熱回収ボイラに供給された排ガス
のＮＯｘ濃度を検出して上記ガスタービン燃焼器の燃焼
ガスの燃焼状態を監視する燃焼監視装置を備えたガスタ
ービンプラントにおいて、上記排熱回収ボイラの触媒の
上流側に設置され、排ガスのＮＯｘ濃度を検出するＮＯ
ｘセンサを備えるとともに、上記ガスタービン燃焼器の
燃焼ガスに予混合領域への逆火が発生したとき、上記Ｎ
Ｏｘセンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度に基づいて
警報信号を演算する警報信号演算回路と、逆火の規模が
大きくなったとき、運転停止指令を演算する運転停止演
算回路と、ＮＯｘ予測器からのＮＯｘ予測値信号に基づ
いて上記ＮＯｘセンサから検出した排ガスのＮＯｘ濃度
の信号遅れを補う逆火誤信号防止演算回路とを上記燃焼
監視装置に組み込んだことを特徴とするガスタービンプ
ラント。
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