JP2002106305A - コンバインドサイクル発電プラントの起動制御装置 - Google Patents
コンバインドサイクル発電プラントの起動制御装置Info
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Abstract
幅、温度時間変化率を充分に考慮してタービン軸の寿命
消費率の低減化を図るコンバインドサイクル発電プラン
トの起動制御装置を提供する。 【解決手段】本発明に係るコンバインドサイクル発電プ
ラントの起動制御装置は、ガスタービンプラント29の
ガスタービン燃焼器23に燃料を供給する燃料弁24
に、ガスタービン負荷上昇率関数発生器26を設けた。
Description
力の発生を抑制するコンバインドサイクル発電プラント
の起動制御装置に関する。
転、運用の多様化および起動時間の短縮などの課題か
ら、ガスタービンプラントに蒸気タービンプラントおよ
び排熱回収ボイラを組み合わせたコンバインドサイクル
発電プラントが多く採用されている。中でも、ガスター
ビンプラント、蒸気タービンプラントおよび発電機を同
軸上に接続する1軸型コンバインドサイクル発電プラン
トは、起動性に優れるため、起動・停止を毎日繰り返す
DSS(Daily Start and Stop)
運転や週末のみ停止するWSS(Weekly Sta
rt and Stop)運転に、数多く適用されてい
る。
ンバインドサイクル発電プラントは、一例として図6に
示す構成になっている。
は、ガスタービンプラント1、蒸気タービンプラント2
および排熱回収ボイラ3を備えている。
気圧縮機5、ガスタービン燃焼器6、およびガスタービ
ン7を備え、空気圧縮機5で吸い込んだ空気を圧縮し、
その高圧空気を燃料弁8からの燃料とともにガスタービ
ン燃焼器6に供給して燃焼ガスを生成し、その燃焼ガス
をガスタービン7で膨張させ、その際に発生する動力で
発電機4を駆動するようになっている。
プラント1のガスタービン7からの排ガスEGを熱源と
し、蒸気タービンプラント2からの給水FWを被熱源と
して例えば、過熱器等の熱交換部9で熱交換させ、発生
した蒸気を主蒸気止め弁10、主蒸気加減弁11を介し
て蒸気タービンプラント2に供給するようになってい
る。
ンバイパス管12、ガスタービンプラント1のガスター
ビン7に軸直結させたタービン軸(タービンロータ)1
2a、高圧タービン13、中圧タービン14、低圧ター
ビン15、復水器16、給水ポンプ17を備え、高圧タ
ービン13で排熱回収ボイラ3の熱交換部9から供給さ
れた蒸気に膨張仕事をさせ、膨張仕事後のタービン排気
を排熱回収ボイラ3の再熱器18で再熱させ、その再熱
蒸気を再熱蒸気止め弁19、再熱蒸気加減弁20、中圧
タービン14を介して低圧タービン15に供給し、各タ
ービン14,15で膨張仕事をさせ、膨張後のタービン
排気を復水器16で復水にし、その復水を給水ポンプ1
7で昇圧して給水にして排熱回収ボイラ3に戻してい
る。
は、起動運転時、排熱回収ボイラ3の熱交換部9から発
生する蒸気の温度、圧力が低いので予め定められた温度
・圧力になるまでタービンバイパス管12から復水器1
6に蒸気を供給している。
クル発電プラントは、図7に示す運転モードに沿って運
転している。
ず、ガスタービンプラント1に蒸気タービンプラント2
を軸直結させたタービン軸12aにターニング運転させ
ている間に、ガスタービンプラント1および排熱回収ボ
イラ3に残っている未燃料等のガスを大気に放出させる
パージ運転を行う。
は、パージ運転が終了すると、ガスタービン燃焼器6に
燃料を着火させ、タービン軸12aを定格回転数に至ら
しめる。
と、ガスタービンプラント1は、負荷を一旦ホールド状
態にした、いわゆるスピニングリザーブ運転を行い、こ
の間、ガスタービン7からの排ガスEGを熱源として排
熱回収ボイラ3で蒸気を発生させ、その蒸気をタービン
バイパス管12を介して蒸気タービンプラント2の復水
器16に流し、タービンバイパス運転を行っている。
定められた温度、圧力になると、コンバインドサイクル
発電プラントは、タービンバイパス運転を終了させ、排
熱回収ボイラ3からの蒸気による蒸気タービンプラント
2への通気運転を移行させる。
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1および蒸気タービンプラント2のそれぞれに異な
る負荷上昇率を与えて負荷上昇させ、定格負荷に至らし
めている。
サイクル発電プラントは、ガスタービンプラント1から
出る排ガスを加熱源として排熱回収ボイラ3で蒸気を発
生させるものであるから、発生する蒸気の温度は排ガス
の温度に依存し、また、排ガスの温度は、ガスタービン
プラント1の負荷に比例している。このため、入口ガス
温度が1300℃級のガスタービンプラント1になる
と、排ガス温度は約350℃〜650℃にもなってい
る。これに対し、蒸気タービンプラント2は、運転停止
から再起動運転までの時間の長短にもよるが、例えば冷
態起動の場合、大気温度から温度400℃の範囲まで変
化する。
運転において、蒸気タービンプラント2は、蒸気温度が
400℃で通気運転に入ると、タービン軸(タービンロ
ータ)12aの表面やその中心孔(ボア)の内表面に過
度な熱応力が発生し、タービン軸の寿命管理上好ましく
ない。まして、コンバインドサイクル発電プラントは、
DSS運転、WSS運転による起動・停止を頻繁に繰り
返しており、これに伴って発生する低サイクル疲労が加
わるだけにタービン軸の寿命消費がますます増加する。
ントは、再起動運転に際し、ある段落から測定したシェ
ルメタル温度をタービン軸12aの温度とみなし、その
タービン軸12aの温度を段階的に分類し、各段階毎に
負荷上昇率を調整してタービン軸12aの熱応力の低減
を図る必要がある。
れたもので、起動運転過程におけるタービン軸の温度変
化幅、温度の時間変化率を充分に考慮してタービン軸の
寿命消費率の低減化を図るコンバインドサイクル発電プ
ラントの起動制御装置を提供することを目的とする。
ドサイクル発電プラントの起動制御装置は、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、ガスタ
ービンプラントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収
ボイラを組み合わせ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を
上記蒸気タービンプラントに供給して通気運転を行う
際、蒸気量を制御するコンバインドサイクル発電プラン
トの起動制御装置において、上記ガスタービンプラント
のガスタービン燃焼器に燃料を供給する燃料弁に、上記
蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段
落のシェルメタル温度に基づいて弁開閉信号を演算し、
その弁開閉演算信号を与えるガスタービン負荷上昇率関
数発生器を備えたものである。
発電プラントの起動制御装置は、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、ガスタービンプラ
ントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組
み合わせ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を上記蒸気タ
ービンプラントに供給して通気運転を行う際、蒸気量を
制御するコンバインドサイクル発電プラントの起動制御
装置において、上記ガスタービンプラントのガスタービ
ン燃焼器に燃料を供給する燃料弁に、上記蒸気タービン
プラントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメ
タル温度に基づいて弁開閉信号を演算し、その弁開閉演
算信号を与えるガスタービン負荷上昇率関数発生器と、
上記蒸気タービンプラントの高圧タービンの入口側に設
けた主蒸気加減弁に、上記蒸気タービンプラントの予め
決められた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づ
いて弁開閉信号を演算し、その弁開閉演算信号を与える
主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービ
ンプラントの中圧タービン入口側に設けた再熱蒸気加減
弁に、上記蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気
タービン段落のシェルメタル温度に基づいて弁開閉信号
を演算し、その弁開閉演算信号を与える再熱蒸気加減弁
負荷上昇率関数発生器とを備えたものである。
発電プラントの起動制御装置は、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、ガスタービンプラ
ントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組
み合わせ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を上記蒸気タ
ービンプラントに供給して通気運転を行う際、蒸気量を
制御するコンバインドサイクル発電プラントの起動制御
装置において、上記蒸気タービンプラントの予め決めら
れた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上
記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に設けた
燃料弁の燃料弁弁開度を演算するガスタービン負荷上昇
率関数発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決め
られた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて
上記蒸気タービンプラントの高圧タービン入口側に設け
た主蒸気加減弁の主蒸気加減弁弁開度を演算する主蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいて上記蒸気タービンプラントの中圧タービ
ン入口側に設けた再熱蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開
度を演算する再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器と、
上記蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービ
ン段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸の表面
熱応力を算出するタービン軸熱応力計算部と、このター
ビン軸熱応力計算部の演算信号と上記ガスタービン負荷
上昇率関数発生器の演算信号とに基づいて上記燃料弁に
弁開度演算信号を与える掛算器と、上記タービン軸熱応
力計算部の演算信号と上記主蒸気加減弁負荷上昇率関数
発生器の演算信号とに基づいて上記主蒸気加減弁に弁開
度演算信号を与える掛算器と、上記タービン軸熱応力計
算部の演算信号と上記再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発
生器の演算信号とに基づいて上記再熱蒸気加減弁に弁開
度演算信号を与える掛算器とを備えたものである。
発電プラントの起動制御装置は、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、ガスタービンプラ
ントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組
み合わせ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を上記蒸気タ
ービンプラントに供給して通気運転を行う際、蒸気量を
制御するコンバインドサイクル発電プラントの起動制御
装置において、上記蒸気タービンプラントの予め決めら
れた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上
記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に設けた
燃料弁の燃料弁弁開度を演算するガスタービン負荷上昇
率関数発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決め
られた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて
上記蒸気タービンプラントの高圧タービン入口側に設け
た主蒸気加減弁の主蒸気加減弁弁開度を演算する主蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいて上記蒸気タービンプラントの中圧タービ
ン入口側に設けた再熱蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開
度を演算する再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器と、
上記蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービ
ン段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸の中心
孔内表面熱応力を算出するタービン軸中心孔内表面熱応
力計算部と、このタービン軸中心孔内表面熱応力計算部
の演算信号と上記ガスタービン負荷上昇率関数発生器の
演算信号とに基づいて上記燃料弁に弁開度演算信号を与
える掛算器と、上記タービン軸中心孔内表面熱応力計算
部の演算信号と上記主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器
の演算信号とに基づいて上記主蒸気加減弁に弁開度演算
信号を与える掛算器と、上記タービン軸中心孔内表面熱
応力計算部の演算信号と上記再熱蒸気加減弁負荷上昇率
関数発生器の演算信号とに基づいて上記再熱蒸気加減弁
に弁開度演算信号を与える掛算器とを備えたものであ
る。
発電プラントの起動制御装置は、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、ガスタービンプラ
ントに蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組
み合わせ、上記排熱回収ボイラからの蒸気を上記蒸気タ
ービンプラントに供給して通気運転を行う際、蒸気量を
制御するコンバインドサイクル発電プラントの起動制御
装置において、上記蒸気タービンプラントの予め決めら
れた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上
記ガスタービンプラントのガスタービン燃焼器に設けた
燃料弁の燃料弁弁開度を演算するガスタービン負荷上昇
率関数発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決め
られた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて
上記蒸気タービンプラントの高圧タービン入口側に設け
た主蒸気加減弁の主蒸気加減弁弁開度を演算する主蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいて上記蒸気タービンプラントの中圧タービ
ン入口側に設けた再熱蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開
度を演算する再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器と、
上記蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービ
ン段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸の表面
熱応力を算出するタービン軸熱応力計算部と、上記蒸気
タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段落の
シェルメタル温度に基づいてタービン軸の中心孔内表面
熱応力を算出するタービン軸中心孔内表面熱応力計算部
と、上記タービン軸熱応力計算部の演算信号と上記ター
ビン軸内表面熱応力計算部の演算信号とのうち、いずれ
高値演算信号を選択する高値優先回路と、この高値優先
回路の演算信号と上記ガスタービン負荷上昇率関数発生
器の演算信号とに基づいて上記燃料弁に弁開度演算信号
を与える掛算器と、上記高値優先回路の演算信号と上記
主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基づ
いて上記主蒸気加減弁に弁開度演算信号を与える掛算器
と、上記高値優先回路の演算信号と上記再熱蒸気加減弁
負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基づいて上記再熱
蒸気加減弁に弁開度演算信号を与える掛算器とを備えた
ものである。
発電プラントの起動制御装置は、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、タービン軸熱応力
計算部は、蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気
タービン段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸
の表面温度を算出するタービン軸表面温度計算部と、こ
のタービン軸表面温度計算部からのタービン軸の表面温
度と上記シェルメタル温度とに基づいてタービン軸の表
面熱応力を算出する表面熱応力部と、この表面熱応力部
からのタービン軸の表面熱応力を許容熱応力で割算し、
その百分率が75%を超え100%の範囲内のときに出
力する制限表面熱応力信号発生器とを備えたものであ
る。
発電プラントの起動制御装置は、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、タービン軸中心孔
内表面熱応力計算部は、蒸気タービンプラントの予め決
められた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づい
てタービン軸の表面温度を算出するタービン軸中心孔内
表面温度計算部と、このタービン軸中心孔内表面温度計
算部からのタービン軸の表面温度と上記シェルメタル温
度とに基づいてタービン軸の中心孔内表面熱応力を算出
する中心孔内表面熱応力部と、この中心孔内表面熱応力
部からのタービン軸の中心孔内表面熱応力を許容熱応力
で割算し、その百分率が75%を超え100%の範囲内
のときに出力する制限中心孔内表面熱応力信号発生器と
を備えたものである。
サイクル発電プラントの起動制御装置の実施形態を図面
および図面に付した符号を引用して説明する。
するために用いた制御ブロック図である。
る蒸気温度がガスタービンプラントからの排ガス温度に
依存し、また排ガス温度がガスタービンプラントの負荷
に比例することに着目したもので、発電機21、空気圧
縮機22、ガスタービン燃焼器23、ガスタービン2
7、タービン軸(タービンロータ)28からなるガスタ
ービンプラント29のガスタービン燃焼器23に燃料を
供給する燃料弁24を、蒸気タービン(図示せず)の予
め決められたある段落のシェルメタル温度をメタル温度
計25で検出し、そのシェルメタル温度に基づいて弁開
度を演算する。ガスタービン負荷上昇率関数発生器26
からの信号により制御するものである。
メタル温度計25で蒸気タービンの予め決められたある
段落のシェルメタル温度を検出し、その検出信号をガス
タービン負荷上昇率関数発生器26に与えてガスタービ
ン負荷上昇率、つまり弁開度信号を演算し、その弁開度
演算信号を燃料弁24に与えてガスタービン燃焼器23
に供給する燃料流量を制御する。
ンの予め決められたある段落シェルメタル温度の高い、
いわゆるホットまたはベリーホット起動運転時、ガスタ
ービン負荷上昇率関数発生器26により蒸気タービンの
シェルメタル温度に合わせたガスタービン負荷上昇率を
高くするので、排ガス温度を高くして起動時間を短くす
ることができる。
低い、いわゆる冷態起動運転時、ガスタービンプラント
29からの排ガス温度とメタル温度計25による蒸気タ
ービンの予め決められた段落シェルメタル温度との間に
大きな温度差が出るが、本実施形態では、ガスタービン
負荷上昇率関数発生器26によりガスタービン負荷上昇
率を抑制し、各段落シェルメタル温度を緩やかに上昇さ
せるので、タービン軸28に発生する熱応力を低く抑え
ることができる。
ービン段落は第1段目が装置の設置の関係から望まし
い。
するために用いた制御ブロック図である。
料弁24をガスタービン負荷上昇率関数発生器26から
の信号で制御する一方、高圧タービン30、中圧タービ
ン31、低圧タービン32を組み合わせた蒸気タービン
プラント33のうち、蒸気タービンプラント33におけ
る高圧タービン30の入口側の主蒸気加減弁34に主蒸
気加減弁上昇率関数発生器35を設け、中圧タービン3
1の入口側の再熱蒸気加減弁36に再熱蒸気加減弁負荷
上昇率関数発生器37をそれぞれ設け、各信号発生器か
らの信号に基づいて制御するものである。
メタル温度計25で蒸気タービンの段落シェルメタル温
度を検出し、その検出温度をガスタービン負荷上昇率関
数発生器26、主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器35
および再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器37のそれ
ぞれに与えて各弁開度信号を演算し、各弁開度演算信号
を燃料弁24、主蒸気加減弁34および再熱蒸気加減弁
36のそれぞれに与えてガスタービン燃焼器23に供給
する燃料流量、言い換えると排ガス温度の制御に伴う蒸
気タービン通気蒸気温度を制御し、さらに高圧タービン
30に供給する通気蒸気流量および中圧タービン31に
供給する通気蒸気流量を制御する。
30,31に通気蒸気温度および通気蒸気流量を各関数
発生器26,35,37を用いて高圧タービン30のシ
ェルメタル温度に合わせた制御を行うので、起動運転モ
ードが如何なる種類であろうとも、タービン軸28に発
生する熱応力を低く抑えることができ、タービン軸28
に安定運転を行わせることができる。
するために用いた制御ブロック図である。
料弁24にガスタービン負荷上昇率関数発生器26を、
主蒸気加減弁34に主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器
35を、再熱蒸気加減弁36に再熱蒸気加減弁負荷上昇
率関数発生器37をそれぞれ設けるとともに、メタル温
度計25で検出した高圧タービン30の予め決められた
段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸28の表
面熱応力を算出するタービン軸熱応力計算部38を備
え、このタービン軸熱応力計算部38からの演算信号と
上述の各関数発生器26,35,37からの演算信号と
に基づいて燃料弁24、主蒸気加減弁34、再熱蒸気加
減弁36のそれぞれを開閉制御させる構成にしたもので
ある。
軸(タービンロータ)表面温度計算部39、減算器4
0、掛算器41、定数器42、表面熱応力部43を備
え、タービン軸表面温度計算部39でメタル温度計25
からのシェルメタル温度に基づいて表面温度を算出し、
減算器40で算出した表面温度とシェルメタル温度とを
減算させ、その偏差に定数器42からの定数を用いて掛
算器41で掛算させ、表面熱応力部43で表面熱応力を
計算する構成になっている。
算器44、演算器45、制限表面熱応力信号発生器46
を備え、表面熱応力部43からの表面熱応力を設定器4
7からの許容熱応力を用いて割算器44で割算させ、そ
の割算値を演算器45で百分率に変換し、変換した百分
率演算信号が75%を超え100%の範囲内に入ると、
その百分率演算信号を制限表面熱応力信号発生器46か
ら燃料弁用掛算器48、主蒸気加減弁用掛算器49、再
熱蒸気加減弁用掛算器50のそれぞれに与え、ここで、
ガスタービン負荷上昇率関数発生器26、主蒸気加減弁
負荷上昇率関数発生器35、再熱蒸気加減弁負荷上昇率
関数発生器37のそれぞれからの演算信号と掛算させて
各弁24,34,36の弁開度を制御し、通気蒸気量を
制御する構成になっている。
応力計算部38にガスタービン負荷上昇率関数発生器2
6、主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器35、再熱蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器37を組み合わせ、タービ
ン軸熱応力計算部38で計算した表面熱応力値と許容応
力値との比が75%を超え100%の範囲内のとき、各
関数発生器26,35,37のそれぞれからの演算信号
とタービン軸熱応力計算部38からの演算信号とで各弁
24,34,36の弁開度を制御し、高圧タービン30
の段落シェルメタル温度に合わせて通気蒸気温度および
通気蒸気流量を調整するので、起動運転モードが如何な
る種類のものであろうともタービン軸28に発生する熱
応力を低く抑えることができ、タービン軸28に安定運
転を行わせることができる。なお、メタル温度計25で
計測する蒸気タービン段落は第1段目が装置の設置の関
係から望ましい。
するために用いた制御ブロック図である。
同様に、燃料弁24にガスタービン負荷上昇率関数発生
器26を、主蒸気加減弁34に主蒸気加減弁負荷上昇率
関数発生器35を、再熱蒸気加減弁36に再熱蒸気加減
弁負荷上昇率関数発生器37をそれぞれ設けるととも
に、メタル温度計25で検出した高圧タービン30の予
め決められた段落のシェルメタル温度に基づいてタービ
ン軸28の中心孔(ボア)内表面熱応力を算出するター
ビン軸中心孔内表面熱応力計算部51を備え、上述の各
関数発生器26,35,37からの演算信号とに基づい
て燃料弁24、主蒸気加減弁34、再熱蒸気加減弁36
のそれぞれを開閉制御させる構成にしたものである。
は、タービン軸(タービンロータ)中心孔内表面温度計
算部52、減算器53、掛算器54、定数器55、中心
孔内表面熱応力部56を備え、タービン軸中心孔内表面
温度計算部52でメタル温度計25からのシェルメタル
温度とを減算させ、その偏差に定数器55からの定数を
用いて掛算器54で掛算させ、中心孔内表面熱応力部5
6で内表面熱応力を計算する構成になっている。
部51は、割算器57、演算器58、制限中心孔内表面
熱応力信号発生器59を備え、中心孔内表面熱応力部5
6からの内表面応力を設定器60からの許容応力を用い
て割算器57で割算させ、その割算値を演算器58で百
分率に変換し、変換した百分率演算信号が75%を超え
100%の範囲内に入ると、その百分率演算信号を制限
中心孔内表面熱応力信号発生器59から燃料弁用掛算器
48、主蒸気加減弁掛算器49、再熱蒸気加減弁用掛算
器50のそれぞれに与え、ここで、ガスタービン負荷上
昇率関数発生器26、主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生
器35、再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器37のそ
れぞれからの演算信号と掛算させて各弁24,34,3
6の弁開度を制御し、通気蒸気量を制御する構成になっ
ている。
心孔内表面熱応力計算部51にガスタービン負荷上昇率
関数発生器26、主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器3
5、再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器37を組み合
わせ、タービン軸中心孔内表面熱応力計算部51で計算
した表面熱応力値と許容応力値との比が75%を超え1
00%の範囲内のとき、各関数発生器26,35,37
のそれぞれからの演算信号とタービン軸中心孔内表面熱
応力計算部51からの演算信号とで各弁24,34,3
6の弁開度を制御し、高圧タービン30の予め決められ
た段落のシェルメタル温度に合わせて通気蒸気温度およ
び通気蒸気流量を調整するので、起動運転モードが如何
なる種類のものであろうともタービン軸28の中心孔の
内表面に発生する熱応力を低く抑えることができ、ター
ビン軸28に安定運転を行わせることができる。なお、
メタル温度計25で計測する蒸気タービン段落は第1段
目が装置の設置の関係から望ましい。
するために用いた制御ブロック図である。
態を組み合わせたもので、燃料弁24にガスタービン負
荷上昇率関数発生器26を、主蒸気加減弁34に主蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器35を、再熱蒸気加減弁3
6に再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器37をそれぞ
れ設けるとともに、メタル温度計25で検出した高圧タ
ービン30の予め決められた段落のシェルメタル温度に
基づいてタービン軸28の表面熱応力を算出するタービ
ン軸熱応力計算部38とタービン軸28の中心孔(ボ
ア)内表面熱応力を算出するタービン軸中心孔内表面熱
応力計算部51を備える一方、タービン軸熱応力計算部
38からの演算信号とタービン軸中心孔内表面熱応力計
算部51からの演算信号とのうち、いずれか高値演算信
号を高値優先回路61で選択して上述の各関数発生器2
6,35,37からの演算信号とで燃料弁24、主蒸気
加減弁34、再熱蒸気加減弁36のそれぞれを開閉制御
させる構成にしたものである。他の構成部分は、第3実
施形態および第4実施形態の構成部分と同一なので、同
一符号を付し、その説明を省略する。
応力計算部38およびタービン軸中心孔内表面熱応力計
算部51にガスタービン負荷上昇率関数発生器36、主
蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器35、再熱蒸気加減弁
負荷上昇率関数発生器37を組み合わせ、高値優先回路
61でタービン軸熱応力計算部38からの演算信号とタ
ービン軸中心孔内表面熱応力計算部51からの演算信号
とのうち、高値演算信号を選択し、選択した高値演算信
号と各関数発生器26,35,37のそれぞれの演算信
号とを掛算させて各弁24,34,36の弁開度を制御
し、高圧タービン30の予め決められた段落のシェルメ
タル温度に合わせて通気蒸気温度および通気蒸気流量を
調整するので、起動運転モードが如何なる種類のもので
あろうともタービン軸28の表面および中心孔の内表面
に発生する熱応力を低く抑えることができ、タービン軸
28に安定運転を行わせることができる。
バインドサイクル発電プラントの起動制御装置は、高圧
タービンの予め決められた段落のシェルメタル温度に基
づいてタービン軸表面熱応力およびタービン軸中心孔内
表面熱応力のうち、少なくとも一方を算出し、算出した
演算値が予め定められた値よりも超えたとき、その演算
値に関数発生器から求めた弁開度演算信号を掛算して燃
料弁、主蒸気加減弁および再熱蒸気加減弁の少なくとも
一つ以上を弁開閉制御するので、ガスタービン燃焼器に
適正な燃料流量が供給でき、高圧タービンおよび中圧タ
ービンに適正な通気蒸気量および通気蒸気温度が供給で
き、起動運転の種類を問わず、タービン軸に発生する熱
応力を低く抑えてタービン軸に安定運転を行わせること
ができる。
いた制御ブロック図。
いた制御ブロック図。
いた制御ブロック図。
いた制御ブロック図。
いた制御ブロック図。
す概略系統図。
転スケジュールを説明するために用いた運転モード線
図。
Claims (7)
- 【請求項1】 ガスタービンプラントに蒸気タービンプ
ラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、上記排熱回
収ボイラからの蒸気を上記蒸気タービンプラントに供給
して通気運転を行う際、蒸気量を制御するコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置において、上記ガ
スタービンプラントのガスタービン燃焼器に燃料を供給
する燃料弁に、上記蒸気タービンプラントの予め決めら
れた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて弁
開閉信号を演算し、その弁開閉演算信号を与えるガスタ
ービン負荷上昇率関数発生器を備えたことを特徴とする
コンバインドサイクル発電プラントの起動制御装置。 - 【請求項2】 ガスタービンプラントに蒸気タービンプ
ラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、上記排熱回
収ボイラからの蒸気を上記蒸気タービンプラントに供給
して通気運転を行う際、蒸気量を制御するコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置において、上記ガ
スタービンプラントのガスタービン燃焼器に燃料を供給
する燃料弁に、上記蒸気タービンプラントの予め決めら
れた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて弁
開閉信号を演算し、その弁開閉演算信号を与えるガスタ
ービン負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの高圧タービンの入口側に設けた主蒸気加減弁に、
上記蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービ
ン段落のシェルメタル温度に基づいて弁開閉信号を演算
し、その弁開閉演算信号を与える主蒸気加減弁負荷上昇
率関数発生器と、上記蒸気タービンプラントの中圧ター
ビン入口側に設けた再熱蒸気加減弁に、上記蒸気タービ
ンプラントの予め決められた蒸気タービン段落のシェル
メタル温度に基づいて弁開閉信号を演算し、その弁開閉
演算信号を与える再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器
とを備えたことを特徴とするコンバインドサイクル発電
プラントの起動制御装置。 - 【請求項3】 ガスタービンプラントに蒸気タービンプ
ラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、上記排熱回
収ボイラからの蒸気を上記蒸気タービンプラントに供給
して通気運転を行う際、蒸気量を制御するコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置において、上記蒸
気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段落
のシェルメタル温度に基づいて上記ガスタービンプラン
トのガスタービン燃焼器に設けた燃料弁の燃料弁弁開度
を演算するガスタービン負荷上昇率関数発生器と、上記
蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段
落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸気タービンプラ
ントの高圧タービン入口側に設けた主蒸気加減弁の主蒸
気加減弁弁開度を演算する主蒸気加減弁負荷上昇率関数
発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決められた
蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸
気タービンプラントの中圧タービン入口側に設けた再熱
蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開度を演算する再熱蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいてタービン軸の表面熱応力を算出するター
ビン軸熱応力計算部と、このタービン軸熱応力計算部の
演算信号と上記ガスタービン負荷上昇率関数発生器の演
算信号とに基づいて上記燃料弁に弁開度演算信号を与え
る掛算器と、上記タービン軸熱応力計算部の演算信号と
上記主蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器の演算信号とに
基づいて上記主蒸気加減弁に弁開度演算信号を与える掛
算器と、上記タービン軸熱応力計算部の演算信号と上記
再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基
づいて上記再熱蒸気加減弁に弁開度演算信号を与える掛
算器とを備えたことを特徴とするコンバインドサイクル
発電プラントの起動制御装置。 - 【請求項4】 ガスタービンプラントに蒸気タービンプ
ラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、上記排熱回
収ボイラからの蒸気を上記蒸気タービンプラントに供給
して通気運転を行う際、蒸気量を制御するコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置において、上記蒸
気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段落
のシェルメタル温度に基づいて上記ガスタービンプラン
トのガスタービン燃焼器に設けた燃料弁の燃料弁弁開度
を演算するガスタービン負荷上昇率関数発生器と、上記
蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段
落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸気タービンプラ
ントの高圧タービン入口側に設けた主蒸気加減弁の主蒸
気加減弁弁開度を演算する主蒸気加減弁負荷上昇率関数
発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決められた
蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸
気タービンプラントの中圧タービン入口側に設けた再熱
蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開度を演算する再熱蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいてタービン軸の中心孔内表面熱応力を算出
するタービン軸中心孔内表面熱応力計算部と、このター
ビン軸中心孔内表面熱応力計算部の演算信号と上記ガス
タービン負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基づいて
上記燃料弁に弁開度演算信号を与える掛算器と、上記タ
ービン軸中心孔内表面熱応力計算部の演算信号と上記主
蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基づい
て上記主蒸気加減弁に弁開度演算信号を与える掛算器
と、上記タービン軸中心孔内表面熱応力計算部の演算信
号と上記再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器の演算信
号とに基づいて上記再熱蒸気加減弁に弁開度演算信号を
与える掛算器とを備えたことを特徴とするコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置。 - 【請求項5】 ガスタービンプラントに蒸気タービンプ
ラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、上記排熱回
収ボイラからの蒸気を上記蒸気タービンプラントに供給
して通気運転を行う際、蒸気量を制御するコンバインド
サイクル発電プラントの起動制御装置において、上記蒸
気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段落
のシェルメタル温度に基づいて上記ガスタービンプラン
トのガスタービン燃焼器に設けた燃料弁の燃料弁弁開度
を演算するガスタービン負荷上昇率関数発生器と、上記
蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービン段
落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸気タービンプラ
ントの高圧タービン入口側に設けた主蒸気加減弁の主蒸
気加減弁弁開度を演算する主蒸気加減弁負荷上昇率関数
発生器と、上記蒸気タービンプラントの予め決められた
蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基づいて上記蒸
気タービンプラントの中圧タービン入口側に設けた再熱
蒸気加減弁の再熱蒸気加減弁弁開度を演算する再熱蒸気
加減弁負荷上昇率関数発生器と、上記蒸気タービンプラ
ントの予め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル
温度に基づいてタービン軸の表面熱応力を算出するター
ビン軸熱応力計算部と、上記蒸気タービンプラントの予
め決められた蒸気タービン段落のシェルメタル温度に基
づいてタービン軸の中心孔内表面熱応力を算出するター
ビン軸中心孔内表面熱応力計算部と、上記タービン軸熱
応力計算部の演算信号と上記タービン軸内表面熱応力計
算部の演算信号とのうち、いずれ高値演算信号を選択す
る高値優先回路と、この高値優先回路の演算信号と上記
ガスタービン負荷上昇率関数発生器の演算信号とに基づ
いて上記燃料弁に弁開度演算信号を与える掛算器と、上
記高値優先回路の演算信号と上記主蒸気加減弁負荷上昇
率関数発生器の演算信号とに基づいて上記主蒸気加減弁
に弁開度演算信号を与える掛算器と、上記高値優先回路
の演算信号と上記再熱蒸気加減弁負荷上昇率関数発生器
の演算信号とに基づいて上記再熱蒸気加減弁に弁開度演
算信号を与える掛算器とを備えたことを特徴とするコン
バインドサイクル発電プラントの起動制御装置。 - 【請求項6】 タービン軸熱応力計算部は、蒸気タービ
ンプラントの予め決められた蒸気タービン段落のシェル
メタル温度に基づいてタービン軸の表面温度を算出する
タービン軸表面温度計算部と、このタービン軸表面温度
計算部からのタービン軸の表面温度と上記シェルメタル
温度とに基づいてタービン軸の表面熱応力を算出する表
面熱応力部と、この表面熱応力部からのタービン軸の表
面熱応力を許容熱応力で割算し、その百分率が75%を
超え100%の範囲内のときに出力する制限表面熱応力
信号発生器とを備えたことを特徴とする請求項3または
5記載のコンバインドサイクル発電プラントの起動制御
装置。 - 【請求項7】 タービン軸中心孔内表面熱応力計算部
は、蒸気タービンプラントの予め決められた蒸気タービ
ン段落のシェルメタル温度に基づいてタービン軸の表面
温度を算出するタービン軸中心孔内表面温度計算部と、
このタービン軸中心孔内表面温度計算部からのタービン
軸の表面温度と上記シェルメタル温度とに基づいてター
ビン軸の中心孔内表面熱応力を算出する中心孔内表面熱
応力部と、この中心孔内表面熱応力部からのタービン軸
の中心孔内表面熱応力を許容熱応力で割算し、その百分
率が75%を超え100%の範囲内のときに出力する制
限中心孔内表面熱応力信号発生器とを備えたことを特徴
とする請求項4または5記載のコンバインドサイクル発
電プラントの起動制御装置。
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JP2000300820A JP4208397B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | コンバインドサイクル発電プラントの起動制御装置 |
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2000
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