JP2003206749A - Turbine equipment and operation method - Google Patents
Turbine equipment and operation methodInfo
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン及び
ガスタービンの排気ガスが導入される排熱回収ボイラを
備えたタービン設備及びその運転方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a turbine equipment equipped with a gas turbine and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas from the gas turbine is introduced, and a method of operating the turbine equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エネルギー資源の有効利用と経済性の観
点から、発電設備（発電プラント）では様々な高効率化
が図られている。ガスタービンと蒸気タービンを組み合
わせたタービン発電プラント（複合発電プラント）もそ
の一つである。複合発電プラントでは、ガスタービンか
らの高温の排気ガスが排熱回収ボイラに送られ、排熱回
収ボイラ内で加熱ユニットを介して蒸気を発生させ、発
生した蒸気を蒸気タービンに送って蒸気タービンで仕事
をするようになっている。2. Description of the Related Art From the viewpoint of effective use of energy resources and economic efficiency, various improvements in efficiency have been made in power generation equipment (power generation plant). One of them is a turbine power plant (combined power plant) that combines a gas turbine and a steam turbine. In the combined cycle power plant, the high-temperature exhaust gas from the gas turbine is sent to the exhaust heat recovery boiler, steam is generated in the exhaust heat recovery boiler via the heating unit, and the generated steam is sent to the steam turbine and sent to the steam turbine. I am supposed to work.
【０００３】圧縮機及び燃焼器及びタービンからなるガ
スタービンでは、圧縮機で圧縮された空気が燃焼器で燃
料と共に燃焼され、高温の燃焼ガスとなってタービンで
膨張する。タービンは圧縮機を駆動し、残りの出力で発
電機等の負荷を駆動するようになっている。圧縮機の入
口部には入口案内翼（Inlet Guide Vane :IGV ）が備え
られ、IGV の開閉により空気は周方向に速度が与えられ
て動翼に送られる。In a gas turbine composed of a compressor, a combustor and a turbine, the air compressed by the compressor is burned with fuel in the combustor to become high temperature combustion gas and expanded in the turbine. The turbine drives a compressor, and the remaining output drives a load such as a generator. An inlet guide vane (IGV) is installed at the inlet of the compressor, and opening and closing of the IGV gives air a velocity in the circumferential direction and sends it to the rotor blades.
【０００４】このようなガスタービン及び排熱回収ボイ
ラを備えたタービン設備では、ガスタービンの出力、即
ち、圧縮機を駆動する出力及び発電機を駆動する出力が
最大限に得られ、しかも、排熱回収ボイラに送られる排
気ガスが高温に維持されるように運転することが好まし
い。このようにすることで、ガスタービンの効率と排熱
回収ボイラでの熱回収効率を両立させて、複合発電プラ
ント全体で効率の良い設備とすることができる。In the turbine equipment equipped with such a gas turbine and the exhaust heat recovery boiler, the output of the gas turbine, that is, the output for driving the compressor and the output for driving the generator are maximized, and the exhaust gas is exhausted. It is preferable to operate so that the exhaust gas sent to the heat recovery boiler is maintained at a high temperature. By doing so, the efficiency of the gas turbine and the heat recovery efficiency of the exhaust heat recovery boiler can be made compatible, and efficient equipment can be provided in the entire combined cycle power plant.
【０００５】ガスタービンの出力確保と排気ガスの高温
維持とを両立させるため、IGV の開閉制御が出力に対し
て設定された所定の先行開度のスケジュールで行なわ
れ、先行開度は目標排気ガス温度及び目標タービン入口
温度となるように設定されている。この時、目標排気ガ
ス温度と実排気ガス温度との偏差に応じてIGV の開度が
補正（ＰＩ制御）されるようになっている。これによ
り、ガスタービンの個体差や大気条件によって先行開度
のスケジュールがずれることがあっても、ガスタービン
の排気ガスの温度が高く維持されるようになる。[0005] In order to secure both the output of the gas turbine and the high temperature of the exhaust gas at the same time, the opening / closing control of the IGV is performed according to a schedule of a predetermined preceding opening set for the output, and the preceding opening is the target exhaust gas. Temperature and target turbine inlet temperature are set. At this time, the opening degree of the IGV is corrected (PI control) according to the deviation between the target exhaust gas temperature and the actual exhaust gas temperature. As a result, the temperature of the exhaust gas of the gas turbine can be maintained high even if the schedule of the preceding opening degree deviates due to individual differences of the gas turbine and atmospheric conditions.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来のタービン設備で
は、IGV の先行開度に対して補正を行うようになってい
るが、IGV の開度と吸気流量の特性がリニアではないの
で、IGV の開度領域によって単位開度当たりの吸気流量
が異なってしまう。このため、IGV の開度領域によって
同じ温度偏差であっても増減する吸気流量にばらつきが
生じ、実排気ガス温度を目標排気ガス温度に制御するこ
とが困難になる虞があった。例えば、IGVの開度が低い
場合は少しの開度変化で吸気流量が大きく変化し、IGV
の開度が高い場合は少しの開度変化では吸気流量がほと
んど変化しないような場合、高い開度でＰＩ調整を行う
と、低開度ではハンチングを生じる問題があった。In the conventional turbine equipment, the preceding opening of the IGV is corrected, but since the characteristics of the opening of the IGV and the intake flow rate are not linear, the IGV The intake flow rate per unit opening varies depending on the opening region. For this reason, even if the temperature deviation is the same depending on the opening area of the IGV, the intake flow rate that increases and decreases varies, and it may be difficult to control the actual exhaust gas temperature to the target exhaust gas temperature. For example, if the opening of the IGV is low, the intake flow rate will change significantly with a small change in the opening.
When the opening is high, the intake flow rate hardly changes with a small change, and when the PI adjustment is performed at a high opening, hunting occurs at a low opening.
【０００７】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、IGV の開度領域に拘らず出力に対して所定の吸気流
量が確保できるタービン設備及びその運転方法を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a turbine equipment and a method of operating the same, which can secure a predetermined intake flow rate for the output regardless of the opening range of the IGV.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明のタービン設備は、圧縮機及びタービンからな
るガスタービンと、ガスタービンの排気ガスが導入され
る排熱回収ボイラとを備えたタービン設備において、圧
縮機の入口案内翼を開閉制御する制御装置を備え、制御
装置には、タービンの出力に対する吸気パラメータが入
力されると共に吸気パラメータに対する入口案内翼の開
度状況が入力され、吸気パラメータを介在させて出力に
対する入口案内翼の開度状況を設定する機能が備えられ
ていることを特徴とする。The turbine equipment of the present invention for achieving the above object comprises a gas turbine comprising a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas of the gas turbine is introduced. The turbine equipment is provided with a control device for controlling the opening and closing of the inlet guide vanes of the compressor, and the control device receives the intake parameter for the output of the turbine and the opening condition of the inlet guide vane for the intake parameter, It is characterized in that it is provided with a function of setting the opening state of the inlet guide vane with respect to the output through parameters.
【０００９】そして、排気ガスの温度状況を導出する排
気ガス温度導出手段を備え、制御装置には、排気ガス温
度導出手段で導出された排気ガス温度状況により排気ガ
ス温度が所定の温度状況になるように吸気パラメータを
介在させて入口案内翼の開度状況を制御する機能が備え
られていることを特徴とする。Exhaust gas temperature deriving means for deriving the temperature status of the exhaust gas is provided, and the exhaust gas temperature becomes a predetermined temperature status in the control device according to the exhaust gas temperature status deriving by the exhaust gas temperature deriving means. Thus, it is characterized in that it has a function of controlling the opening state of the inlet guide vanes through the intake parameters.
【００１０】上記目的を達成するための本発明のタービ
ン設備の運転方法は、圧縮機及びタービンからなるガス
タービンと、ガスタービンの排気ガスが導入される排熱
回収ボイラとを備えたタービン設備の運転方法におい
て、タービンの排気ガス温度が上限所定値になるまでは
圧縮機の入口案内翼を全閉として排気ガス温度を上昇さ
せ、排気ガス温度が上限所定値になった時点で入口案内
翼を開き始めて排気ガス温度を上限所定値に維持するよ
うに入口案内翼を制御し、排気ガス温度が上限所定値を
維持している入口案内翼の開度状況でタービンの入口温
度が入口上限温度に達した時点で更に入口案内翼を開い
て入口温度を入口上限温度に維持するように入口案内翼
を制御し、入口案内翼を制御する際に、タービンの出力
に対する吸気パラメータを求めると共に吸気パラメータ
に対する入口案内翼の開度状況を求め、吸気パラメータ
を介在させて出力に対する入口案内翼の開度状況を制御
することを特徴とする。A method for operating turbine equipment according to the present invention to achieve the above object is a turbine equipment provided with a gas turbine including a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas of the gas turbine is introduced. In the operating method, the inlet guide vanes of the compressor are fully closed to raise the exhaust gas temperature until the turbine exhaust gas temperature reaches the upper limit specified value, and the inlet guide vanes are opened when the exhaust gas temperature reaches the upper limit specified value. The inlet guide vanes are controlled to maintain the exhaust gas temperature at the upper limit specified value after opening, and the turbine inlet temperature reaches the inlet upper limit temperature when the exhaust gas temperature maintains the upper limit specified value. At that time, the inlet guide vanes are further opened to control the inlet guide vanes so as to maintain the inlet temperature at the inlet upper limit temperature, and when controlling the inlet guide vanes, the intake parameter for the turbine output is adjusted. Obtains the opening condition of the inlet guide vanes relative to the intake parameter with obtaining the data, and controlling the opening condition of the inlet guide vane for an output with intervening air intake parameters.
【００１１】そして、排気ガスの温度状況を導出し、排
気ガス温度が所定の温度状況になるように吸気パラメー
タを介在させて入口案内翼の開度状況を制御することを
特徴とする。The temperature condition of the exhaust gas is derived, and the opening condition of the inlet guide vanes is controlled by interposing an intake parameter so that the exhaust gas temperature reaches a predetermined temperature condition.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】図１には本発明の一実施形態例に
係るガスタービン設備の概略系統、図２には排気ガス温
度と圧縮機出口圧力との関係で表す温度調整線状況、図
３にはガスタービン出力と入口案内翼の先行開度との関
係、図４には入口案内翼の開度と吸気流量との関係を示
してある。また、図５には要求吸気量とガスタービン出
力との関係、図６には入口案内翼の開度と要求吸気量と
の関係を示してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic system of a gas turbine facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a temperature adjustment line situation represented by the relationship between exhaust gas temperature and compressor outlet pressure, 3 shows the relationship between the output of the gas turbine and the preceding opening of the inlet guide vane, and FIG. 4 shows the relationship between the opening of the inlet guide vane and the intake flow rate. Further, FIG. 5 shows the relationship between the required intake air amount and the gas turbine output, and FIG. 6 shows the relationship between the opening of the inlet guide vanes and the required intake air amount.
【００１３】図１に示すように、ガスタービン１には圧
縮機２及び燃焼器３及びタービン４が備えられ、圧縮機
２で圧縮された空気が燃焼器３で燃料ｆと共に燃焼さ
れ、高温の燃焼ガスとなってタービン４で膨張する。タ
ービン３は圧縮機２を駆動し、残りの出力で発電機５等
の負荷を駆動するようになっている。タービン４で仕事
を終えた排気ガスＧが排熱回収ボイラ６に送られて熱回
収される。As shown in FIG. 1, the gas turbine 1 is provided with a compressor 2, a combustor 3 and a turbine 4, and the air compressed by the compressor 2 is combusted in the combustor 3 together with the fuel f, so that It becomes combustion gas and expands in the turbine 4. The turbine 3 drives the compressor 2, and the remaining output drives a load such as the generator 5. The exhaust gas G that has finished its work in the turbine 4 is sent to the exhaust heat recovery boiler 6 to recover heat.
【００１４】排熱回収ボイラ６内では図示しない加熱ユ
ニットを介して蒸気を発生させ、発生した蒸気を蒸気タ
ービン７に送って蒸気タービン７で仕事をするようにな
っている。蒸気タービン７の排気蒸気は復水器８で凝縮
される。尚、ガスタービン１と蒸気タービン７とは一軸
上に配置されたり、多軸に配置される構成が種々適用さ
れる。In the exhaust heat recovery boiler 6, steam is generated via a heating unit (not shown), and the generated steam is sent to the steam turbine 7 so that the steam turbine 7 works. The exhaust steam of the steam turbine 7 is condensed in the condenser 8. The gas turbine 1 and the steam turbine 7 may be arranged uniaxially or in a multiaxial manner.
【００１５】圧縮機２の第１段の翼の前側には入口案内
翼（Inlet Guide Vane :IGV ）９が備えられている。吸
気はIGV ９により周方向（接線方向）の速度を与えられ
て圧縮機２に導入され、導入された吸気は多段の動翼及
び静翼を通ってエネルギが与えられ、増減速を繰り返し
て圧力が上昇する。IGV ９は、周方向に多数設けられた
可変翼がそれぞれ回動自在に支持されて構成され、IGV
９はリンク１１を介して一つの駆動リング１２の回転に
より一斉に同一角度で回動（開閉）するようになってい
る。駆動リング１２はアクチュエータ１３により駆動さ
れ、アクチュエータ１３には制御手段１４から駆動指令
が出力される。An inlet guide vane (IGV) 9 is provided on the front side of the first stage blade of the compressor 2. The intake air is given a circumferential (tangential) velocity by the IGV 9 and is introduced into the compressor 2. The introduced intake air is given energy through the multistage rotor blades and stator blades, and pressure is increased and decreased repeatedly. Rises. The IGV 9 is constructed by rotatably supporting a large number of variable wings provided in the circumferential direction.
9 is rotated (opened / closed) at the same angle all at once by the rotation of one drive ring 12 via a link 11. The drive ring 12 is driven by an actuator 13, and a drive command is output to the actuator 13 from the control means 14.
【００１６】タービン４の最後段部には最終段のブレー
ドを通過したガスの温度を検出するブレードパス温度検
出手段１５が設けられ、また、排気ガス通路には排熱回
収ボイラ６に送られるタービン４の排気ガスの温度を検
出する排気ガス温度検出手段１６が設けられている。ブ
レードパス温度検出手段１５及び排気ガス温度検出手段
１６により排気ガス温度導出手段が構成されており、ブ
レードパス温度検出手段１５の情報は、例えば、速い応
答性が要求される場合に採用され、排気ガス温度検出手
段１６の情報は、例えば、円周方向の温度分布の影響を
なくした温度情報が要求される場合に採用される。A blade path temperature detecting means 15 for detecting the temperature of the gas passing through the blades at the final stage is provided at the final stage of the turbine 4, and a turbine sent to the exhaust heat recovery boiler 6 is provided at the exhaust gas passage. An exhaust gas temperature detecting means 16 for detecting the temperature of the exhaust gas of No. 4 is provided. The blade path temperature detecting means 15 and the exhaust gas temperature detecting means 16 constitute exhaust gas temperature deriving means, and the information of the blade path temperature detecting means 15 is adopted, for example, when a fast response is required, The information of the gas temperature detecting means 16 is adopted, for example, when the temperature information without the influence of the temperature distribution in the circumferential direction is required.
【００１７】また、吸気状態を検出する吸気状態センサ
１７（温度、圧力等）が備えられると共に、燃焼器３の
車室圧力が検出される圧力検出手段１８が備えられてい
る。尚、吸気流量は、ガスタービン１の状態情報から間
接的に演算により導出される。Further, an intake state sensor 17 (temperature, pressure, etc.) for detecting the intake state is provided, and a pressure detecting means 18 for detecting the vehicle compartment pressure of the combustor 3 is provided. The intake air flow rate is indirectly calculated from the state information of the gas turbine 1.
【００１８】ブレードパス温度検出手段１５、排気ガス
温度検出手段１６、吸気センサ１７及び圧力検出手段１
８の検出情報は制御手段１４に入力され、制御手段１４
からは、これらの情報に基づいて燃料供給手段及びIGV
９の開閉を行うアクチュエータ１３に駆動指令が出力さ
れる。これにより、タービン４に供給される燃焼ガスの
温度、即ち、タービン入口温度及び排気ガス温度が所定
温度（入口上限温度）を越えないように制御される。Blade path temperature detecting means 15, exhaust gas temperature detecting means 16, intake sensor 17 and pressure detecting means 1
The detection information of No. 8 is input to the control unit 14, and the control unit 14
Based on these information, fuel supply means and IGV
A drive command is output to the actuator 13 that opens and closes 9. Thus, the temperature of the combustion gas supplied to the turbine 4, that is, the turbine inlet temperature and the exhaust gas temperature are controlled so as not to exceed the predetermined temperature (the inlet upper limit temperature).
【００１９】ガスタービン１では、燃焼器３で燃料ｆを
燃焼させることによって得られた高温の燃焼ガスをその
ままタービン４に送り込んでいるため、過渡的であって
も燃料ｆの過剰供給はガスタービン１の損傷をもたらす
ので防止する必要がある。そのために、タービン入口温
度が入口上限温度を越えないように温度制御されてい
る。また、排熱回収ボイラ６等の損傷を防止するため、
排気ガス温度が上限所定値を越えないように温度制御さ
れている。In the gas turbine 1, the high temperature combustion gas obtained by burning the fuel f in the combustor 3 is sent to the turbine 4 as it is. It causes damage 1 and must be prevented. Therefore, the temperature is controlled so that the turbine inlet temperature does not exceed the inlet upper limit temperature. In addition, in order to prevent damage to the exhaust heat recovery boiler 6 and the like,
The temperature is controlled so that the exhaust gas temperature does not exceed a predetermined upper limit value.
【００２０】この温度制御では、タービン入口温度を直
接検出することが望ましいが、タービン入口温度は1000
℃を越える高温になるため、信頼性をもって長期間連続
してタービン入口温度を検出する方法がなく、また、タ
ービン入口温度は円周方向に温度分布をもっているた
め、正確な平均値を直接検出することが困難であるの
で、間接的にタービン入口温度の温度制御を実施してい
る。In this temperature control, it is desirable to directly detect the turbine inlet temperature, but the turbine inlet temperature is 1000
Since the temperature exceeds ℃, there is no reliable method to detect the turbine inlet temperature continuously for a long period of time, and the turbine inlet temperature has a temperature distribution in the circumferential direction, so an accurate average value can be directly detected. It is difficult to control the turbine inlet temperature indirectly.
【００２１】即ち、圧力検出手段１８で検出される燃焼
器３の車室圧力に対してタービン出口温度（排気ガス温
度）の設定値を定め、IGV ９の開閉、燃料供給量増減等
により排気ガス温度が設定値になるようにして（ブレー
ドパス温度検出手段１５、排気ガス温度検出手段１６で
確認）タービン入口温度の温度制御が実施されている。That is, the set value of the turbine outlet temperature (exhaust gas temperature) is determined with respect to the vehicle interior pressure of the combustor 3 detected by the pressure detecting means 18, and the exhaust gas is opened and closed by opening / closing the IGV 9 and increasing / decreasing the fuel supply amount. The temperature control of the turbine inlet temperature is performed so that the temperature becomes the set value (confirmed by the blade path temperature detecting means 15 and the exhaust gas temperature detecting means 16).
【００２２】上述したようなガスタービン１及び排熱回
収ボイラ６を備えたタービン設備では、タービン入口温
度が入口上限温度を越えない状態でガスタービン１の出
力、即ち、圧縮機２を駆動する出力及び発電機５を駆動
する出力が最大限に得られ、しかも、排熱回収ボイラ６
に送られる排気ガスＧが高温に維持されるように運転す
ることが好ましい。このようにすることで、ガスタービ
ン１の効率と排熱回収ボイラ６での熱回収効率を両立さ
せて、複合発電プラント全体で効率の良い設備とするこ
とができる。In the turbine equipment provided with the gas turbine 1 and the exhaust heat recovery boiler 6 as described above, the output of the gas turbine 1, that is, the output for driving the compressor 2 in a state where the turbine inlet temperature does not exceed the inlet upper limit temperature. And the output for driving the generator 5 is maximized, and the exhaust heat recovery boiler 6
It is preferable to operate so that the exhaust gas G sent to is maintained at a high temperature. By doing so, both the efficiency of the gas turbine 1 and the heat recovery efficiency of the exhaust heat recovery boiler 6 can be made compatible, and efficient equipment can be provided for the entire combined cycle power plant.
【００２３】図２に示すように、排気ガス温度と圧力と
の関係で、温度調節線が設定されている。図において、
排気ガス温度の上限所定値Toのラインが設定されると共
に、タービン入口温度の入口上限温度Tiでの圧力及び排
気ガス温度の関係のラインが設定されている。また、IG
V ９の開度が全閉（閉側）、途中開、全開の状態の圧力
及び排気ガス温度の関係のラインが設定されている。ガ
スタービン１の運転においては、上限所定値Toのライン
の下側（低温側）で入口上限温度Tiの下側の範囲で、IG
V ９の開度を制御して排気ガス温度、ブレードパス温度
を制御する。As shown in FIG. 2, a temperature adjustment line is set according to the relationship between the exhaust gas temperature and the pressure. In the figure,
A line of the upper limit predetermined value To of the exhaust gas temperature is set, and a line of the relationship between the pressure at the inlet upper limit temperature Ti of the turbine inlet temperature and the exhaust gas temperature is set. Also, IG
A line for the relationship between the pressure and the exhaust gas temperature when the opening of V 9 is fully closed (closed side), halfway opened, or fully opened is set. In the operation of the gas turbine 1, the IG is set in the lower side of the line of the upper limit predetermined value To (lower temperature side) and the lower side of the upper limit temperature Ti of the inlet.
The exhaust gas temperature and blade pass temperature are controlled by controlling the opening of V9.
【００２４】尚、実際には吸気温度等により補正を行っ
たり、燃料供給量等も制御するが、ここでは、IGV ９の
開度の制御について説明する。Although the correction is actually performed by the intake air temperature and the like, and the fuel supply amount and the like are also controlled, the control of the opening degree of the IGV 9 will be described here.
【００２５】ガスタービン１の出力を最大限に確保し、
しかも、排気ガスＧが高温に維持されるように運転する
には、上限所定値Toのライン及び入口上限温度Tiのライ
ンに沿った状態に排気ガス温度及び出力を制御すること
が好ましい。これを達成するため、図３のように、ガス
タービン出力に対するIGV ９の先行開度がマップ化され
て制御手段１４に記憶されており、IGV ９が図３のスケ
ジュールに応じて開閉されるようになっている。To secure the maximum output of the gas turbine 1,
Moreover, in order to operate so that the exhaust gas G is maintained at a high temperature, it is preferable to control the exhaust gas temperature and the output in a state along the line of the upper limit predetermined value To and the line of the inlet upper limit temperature Ti. In order to achieve this, as shown in FIG. 3, the preceding opening of the IGV 9 with respect to the gas turbine output is mapped and stored in the control means 14, so that the IGV 9 can be opened and closed according to the schedule of FIG. It has become.
【００２６】図３のスケジュールに応じてIGV ９を開閉
させると、以下のように上限所定値Toのライン及び入口
上限温度Tiのラインに沿った状態に排気ガス温度及びガ
スタービン出力を制御することができる。実際には吸気
温度等の補正が行なわれる。When the IGV 9 is opened / closed according to the schedule shown in FIG. 3, the exhaust gas temperature and the gas turbine output are controlled so as to follow the line of the predetermined upper limit value To and the line of the upper limit inlet temperature Ti as follows. You can Actually, the intake air temperature and the like are corrected.
【００２７】タービン４の排気ガス温度が上限所定値
ToになるまではIGV ９を全閉として排気ガス温度を上昇
させる（燃料増加）。排気ガス温度が上限所定値Toにな
った時点（ポイント１）で、IGV ９を開き始めて排気
ガス温度を上限所定値Toに維持するようにIGV ９を制御
する（燃料と空気量を所定状態に維持する）。排気ガス
温度が上限所定値Toを維持しているIGV ９の開度状況で
タービン４の入口温度が入口上限温度Tiに達した時点
（ポイント２）で、更にIGV ９を開いて入口温度を入
口上限温度Tiに維持するようにIGV ９を制御する。The exhaust gas temperature of the turbine 4 is a predetermined upper limit value.
Until it becomes To, IGV 9 is fully closed to raise the exhaust gas temperature (fuel increase). At the time when the exhaust gas temperature reaches the upper limit specified value To (point 1), the IGV 9 is controlled to start opening the IGV 9 and maintain the exhaust gas temperature at the upper limit specified value To maintain). When the inlet temperature of the turbine 4 reaches the inlet upper limit temperature Ti (point 2) in the opening state of the IGV 9 where the exhaust gas temperature maintains the predetermined upper limit value To, the IGV 9 is further opened to set the inlet temperature to the inlet. The IGV 9 is controlled so as to maintain the upper limit temperature Ti.
【００２８】このように、ポイント１とポイント２の間
でIGV ９を制御することで、排気ガス温度を上限所定値
Toに近い状態で運転して排熱回収ボイラ６での熱回収効
率を高めることができると共に、入口上限温度Tiの関係
で排気ガス温度を低下させる場合にはIGV ９を開いて風
量を増加させてガスタービン１の出力を高めることがで
きる。このため、タービン設備全体として、常に効率良
く運転を行うことが可能となる。In this way, by controlling the IGV 9 between point 1 and point 2, the exhaust gas temperature can be controlled to the upper limit specified value.
The heat recovery efficiency in the exhaust heat recovery boiler 6 can be improved by operating in a state close to To, and when lowering the exhaust gas temperature due to the upper limit temperature Ti of the inlet, the IGV 9 is opened to increase the air volume. The output of the gas turbine 1 can be increased. Therefore, the turbine equipment as a whole can always be efficiently operated.
【００２９】上限所定値To及び入口上限温度Tiに沿って
排気ガス温度及び出力を制御することで、タービン設備
全体として、常に効率良く運転を行うことが可能である
が、排気ガス温度及びタービン入口温度を上限近傍で制
御することになる。タービン１の個体差や大気条件によ
っては、図３のスケジュールに応じてIGV ９を開閉させ
ても上限所定値To及び入口上限温度Tiを越えてしまう虞
がある。このため、制御手段１４に記憶された目標排気
ガス温度と、ブレードパス温度検出手段１５または（及
び）排気ガス温度検出手段１６で検出された実排気ガス
温度との偏差から、IGV ９の開度を補正している。By controlling the exhaust gas temperature and output along the upper limit predetermined value To and the inlet upper limit temperature Ti, it is possible to operate the turbine equipment as a whole efficiently at all times. The temperature will be controlled near the upper limit. Depending on the individual difference of the turbine 1 and the atmospheric conditions, even if the IGV 9 is opened / closed according to the schedule of FIG. 3, there is a possibility that the upper limit predetermined value To and the inlet upper limit temperature Ti may be exceeded. Therefore, from the deviation between the target exhaust gas temperature stored in the control means 14 and the actual exhaust gas temperature detected by the blade path temperature detection means 15 and / or the exhaust gas temperature detection means 16, the opening degree of the IGV 9 Is being corrected.
【００３０】ところで、図４に示すように、IGV ９は開
度領域によって吸気流量の特性が異なっている。即ち、
IGV ９は、開度の低い領域では、少しの開度変化で吸気
流量が大きく変化し、開度の高い領域では、少しの開度
変化では吸気流量がほとんど変化しない。このため、目
標排気ガス温度と実排気ガス温度の偏差が同じでも、IG
V ９の開度領域によっては吸気流量が異なってしまう。By the way, as shown in FIG. 4, the IGV 9 has different intake flow rate characteristics depending on the opening degree region. That is,
The IGV 9 has a large change in the intake flow rate with a small change in the opening degree in a low opening range, and has a small change in the intake flow rate with a small change in the opening degree in the high opening range. Therefore, even if the deviation between the target exhaust gas temperature and the actual exhaust gas temperature is the same,
The intake flow rate varies depending on the opening range of V 9.
【００３１】そこで、制御手段１４には、ガスタービン
出力との関係及びIGV ９の開度との関係がそれぞれ決ま
っている吸気パラメータとしての要求吸気量の情報が記
憶（入力）されている。即ち、図５に示すように、ガス
タービン出力に対する要求吸気量の関係がマップ化され
て記憶され、図６に示すように、要求吸気量に対するIG
V ９の開度の関係がマップ化されて記憶されている。そ
して、制御手段１４には、目標排気ガス温度と実排気ガ
ス温度の偏差分のガスタービン出力に対してIGV ９の開
度を補正（開閉状況を制御）する場合、要求吸気量を介
在させる機能が備えられている。つまり、ブレードパス
温度検出手段１５または（及び）排気ガス温度検出手段
１６で検出される排気ガスの温度が所定の状態になるよ
うに要求吸気量を介在させてIGV ９の開度を補正するよ
うになっている。Therefore, the control means 14 stores (inputs) information on the required intake air amount as an intake parameter that has a relationship with the gas turbine output and a relationship with the opening degree of the IGV 9 determined respectively. That is, as shown in FIG. 5, the relationship between the required intake air amount and the gas turbine output is mapped and stored, and as shown in FIG.
The relationship of the opening degree of V 9 is mapped and stored. The control means 14 has a function of interposing a required intake air amount when correcting the opening degree of the IGV 9 (controlling the opening / closing state) with respect to the gas turbine output corresponding to the deviation between the target exhaust gas temperature and the actual exhaust gas temperature. Is provided. That is, the opening degree of the IGV 9 is corrected by interposing the required intake amount so that the temperature of the exhaust gas detected by the blade path temperature detecting means 15 and / or the exhaust gas temperature detecting means 16 becomes a predetermined state. It has become.
【００３２】IGV ９の開度の補正を行う場合、目標排気
ガス温度と実排気ガス温度の偏差が求められ、偏差分に
応じた要求吸気量の補正量が求められる。図５から求め
られた要求吸気量に対して、先の補正量にて補正された
要求吸気量が出力され、図６に示したマップから要求吸
気量に対するIGV ９の補正後の開度が求められる。この
時、制御手段１４には吸気状態センサ１７から吸気状態
の情報（吸気温度、圧力）が入力され、その他ガスター
ビン１の状態量から吸気流量が演算され、吸気流量の目
標値と演算値との偏差により、吸気量に対する補正もIG
V ９の開度に加味されている。When the opening of the IGV 9 is corrected, the deviation between the target exhaust gas temperature and the actual exhaust gas temperature is obtained, and the required intake air amount correction amount corresponding to the deviation is obtained. The required intake air amount corrected by the previous correction amount is output with respect to the required intake air amount obtained from FIG. 5, and the corrected opening degree of IGV 9 for the required intake air amount is obtained from the map shown in FIG. To be At this time, information on the intake state (intake temperature, pressure) is input to the control means 14 from the intake state sensor 17, the intake flow rate is calculated from the other state quantities of the gas turbine 1, and the target value and calculated value of the intake flow rate are calculated. Due to the deviation of
It is added to the opening of V9.
【００３３】従って、要求吸気量を介在させてIGV ９の
開度を補正するようにしたので、IGV ９の開度領域によ
って吸気流量の特性が異なっていても、どの開度領域で
あっても要求吸気量が得られるようにIGV ９の開度が補
正されるため、排気ガス温度の偏差分に対して、常に所
定の吸気量が確保できるようにIGV ９の開度を補正する
ことができる。Therefore, since the opening of the IGV 9 is corrected by interposing the required intake air amount, the characteristics of the intake flow rate are different depending on the opening area of the IGV 9, and the opening area is not limited. Since the opening degree of the IGV 9 is corrected so as to obtain the required intake air quantity, the opening degree of the IGV 9 can be corrected so that a predetermined intake air quantity can always be secured against the deviation of the exhaust gas temperature. .
【００３４】尚、上述した実施形態例では、図２に示し
たポイント１からポイント２を通ってIGV ９の全閉まで
のように、上限所定値To及び入口上限温度Tiに沿って排
気ガス温度及びガスタービン出力を制御するようにした
が、排気ガス温度及びガスタービン出力の制御状況は一
例であり、タービン設備の構成や運用状況等により種々
異なるものである。排気ガス温度及びガスタービン出力
をどのように制御した場合でも、要求吸気量を介在させ
てIGV ９の開度を補正することで、排気ガス温度の偏差
分に対して、常に所定の吸気量が確保できる。In the above-described embodiment, the exhaust gas temperature is set along the predetermined upper limit value To and the upper limit inlet temperature Ti, as shown in FIG. 2 from point 1 to point 2 until the IGV 9 is fully closed. The control conditions of the exhaust gas temperature and the gas turbine output are merely examples, and may vary depending on the configuration and operating conditions of the turbine equipment. Regardless of how the exhaust gas temperature and the gas turbine output are controlled, the required intake air amount is interposed to correct the opening of the IGV 9 so that the predetermined intake air amount is always maintained against the deviation of the exhaust gas temperature. Can be secured.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明のタービン設備は、圧縮機及びタ
ービンからなるガスタービンと、ガスタービンの排気ガ
スが導入される排熱回収ボイラとを備えたタービン設備
において、圧縮機の入口案内翼を開閉制御する制御装置
を備え、制御装置には、タービンの出力に対する吸気パ
ラメータが入力されると共に吸気パラメータに対する入
口案内翼の開度状況が入力され、吸気パラメータを介在
させて出力に対する入口案内翼の開度状況を設定する機
能が備えられているので、入口案内翼の開度領域によっ
て吸気流量の特性が異なっていても、どの開度領域であ
っても要求吸気量が得られるようになる。この結果、入
口案内翼の開度領域に拘らずタービン出力に対して所定
の吸気流量を確保することが可能になる。The turbine equipment of the present invention is a turbine equipment provided with a gas turbine comprising a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas of the gas turbine is introduced. A control device for controlling opening and closing is provided, and the control device receives the intake parameter for the output of the turbine and the opening state of the inlet guide vane for the intake parameter, and intervenes the intake parameter for the inlet guide vane for the output. Since the function of setting the opening degree condition is provided, the required intake air amount can be obtained regardless of the opening degree range, even if the characteristics of the intake flow rate differ depending on the opening degree range of the inlet guide vanes. As a result, it becomes possible to secure a predetermined intake air flow rate for the turbine output regardless of the opening degree region of the inlet guide vanes.
【００３６】そして、排気ガスの温度状況を導出する排
気ガス温度導出手段を備え、制御装置には、排気ガス温
度導出手段で導出された排気ガス温度状況により排気ガ
ス温度が所定の温度状況になるように吸気パラメータを
介在させて入口案内翼の開度状況を制御する機能が備え
られているので、入口案内翼の開度領域によって吸気流
量の特性が異なっていても、どの開度領域であっても排
気ガス温度状況が所定の温度状況になるように要求吸気
量を得ることができる。Exhaust gas temperature deriving means for deriving the temperature situation of the exhaust gas is provided, and the exhaust gas temperature becomes a predetermined temperature situation in the control device according to the exhaust gas temperature situation derived by the exhaust gas temperature deriving means. As described above, the function of controlling the opening condition of the inlet guide vanes is provided by interposing the intake parameter.Therefore, even if the characteristic of the intake flow rate differs depending on the opening region of the inlet guide vanes, it does not matter which opening region. Even so, the required intake air amount can be obtained so that the exhaust gas temperature condition becomes a predetermined temperature condition.
【００３７】本発明のタービン設備の運転方法は、圧縮
機及びタービンからなるガスタービンと、ガスタービン
の排気ガスが導入される排熱回収ボイラとを備えたター
ビン設備の運転方法において、タービンの排気ガス温度
が上限所定値になるまでは圧縮機の入口案内翼を全閉と
して排気ガス温度を上昇させ、排気ガス温度が上限所定
値になった時点で入口案内翼を開き始めて排気ガス温度
を上限所定値に維持するように入口案内翼を制御し、排
気ガス温度が上限所定値を維持している入口案内翼の開
度状況でタービンの入口温度が入口上限温度に達した時
点で更に入口案内翼を開いて入口温度を入口上限温度に
維持するように入口案内翼を制御し、入口案内翼を制御
する際に、タービンの出力に対する吸気パラメータを求
めると共に吸気パラメータに対する入口案内翼の開度状
況を求め、吸気パラメータを介在させて出力に対する入
口案内翼の開度状況を制御するようにしたので、入口案
内翼の開度領域によって吸気流量の特性が異なっていて
も、どの開度領域であっても要求吸気量が得られるよう
になる。この結果、入口案内翼の開度領域に拘らずター
ビン出力に対して所定の吸気流量を確保することが可能
になる。The method for operating turbine equipment according to the present invention is the method for operating turbine equipment provided with a gas turbine comprising a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas from the gas turbine is introduced. Until the gas temperature reaches the specified upper limit, the exhaust gas temperature is raised by fully closing the inlet guide vanes of the compressor, and when the exhaust gas temperature reaches the specified upper limit, the inlet guide vanes start to open and the exhaust gas temperature reaches the upper limit. The inlet guide vanes are controlled to maintain a predetermined value, and the upper limit of the exhaust gas temperature is maintained.When the inlet temperature of the turbine reaches the inlet upper limit temperature under the opening condition of the inlet guide vanes, the inlet guide is further guided. The inlet guide vanes are controlled so as to maintain the inlet temperature at the inlet upper limit temperature by opening the blades, and when controlling the inlet guide vanes, the intake parameter for the output of the turbine is determined and the intake valve Since the opening condition of the inlet guide vanes with respect to the meter is obtained and the opening condition of the inlet guide vanes with respect to the output is controlled by interposing the intake parameter, the characteristics of the intake flow rate differ depending on the opening region of the inlet guide vanes. However, the required intake air amount can be obtained in any opening range. As a result, it becomes possible to secure a predetermined intake air flow rate for the turbine output regardless of the opening degree region of the inlet guide vanes.
【００３８】そして、排気ガスの温度状況を導出し、排
気ガス温度が所定の温度状況になるように吸気パラメー
タを介在させて入口案内翼の開度状況を制御するように
したので、入口案内翼の開度領域によって吸気流量の特
性が異なっていても、どの開度領域であっても排気ガス
温度状況が所定の温度状況になるように要求吸気量を得
ることができる。Then, the temperature condition of the exhaust gas is derived, and the opening condition of the inlet guide vane is controlled by interposing the intake parameter so that the exhaust gas temperature becomes a predetermined temperature condition. Even if the characteristics of the intake flow rate differ depending on the opening degree range, the required intake air amount can be obtained so that the exhaust gas temperature state becomes the predetermined temperature state regardless of the opening degree range.
【図１】本発明の一実施形態例に係るガスタービン設備
の概略系統図。FIG. 1 is a schematic system diagram of a gas turbine facility according to an embodiment of the present invention.
【図２】排気ガス温度と圧縮機出口圧力との関係で表す
温度調整線図。FIG. 2 is a temperature adjustment diagram showing the relationship between exhaust gas temperature and compressor outlet pressure.
【図３】ガスタービン出力と入口案内翼の先行開度との
関係を表すグラフ。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a gas turbine output and a preceding opening of an inlet guide vane.
【図４】入口案内翼の開度と吸気流量との関係を表すグ
ラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between an opening of an inlet guide vane and an intake air flow rate.
【図５】要求吸気量とガスタービン出力との関係を表す
グラフ。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a required intake air amount and a gas turbine output.
【図６】入口案内翼の開度と要求吸気量との関係を表す
グラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the opening of the inlet guide vane and the required intake air amount.
１ ガスタービン ２ 圧縮機 ３ 燃焼器 ４ タービン ５ 発電機 ６ 排熱回収ボイラ ７ 蒸気タービン ８ 復水器 ９ 入口案内翼（IGV) １１ リンク １２ 駆動リング １３ アクチュエータ １４ 制御手段 １５ ブレードパス温度検出手段 １６ 排気ガス通路 １７ 吸気状態センサ １８ 圧力検出手段 1 gas turbine 2 compressor 3 combustor 4 turbine 5 generator 6 Exhaust heat recovery boiler 7 Steam turbine 8 condenser 9 Entrance guide vane (IGV) 11 links 12 drive ring 13 Actuator 14 Control means 15 Blade path temperature detection means 16 Exhaust gas passage 17 Intake status sensor 18 Pressure detection means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０４Ｄ 29/56 Ｆ０４Ｄ 29/56 Ｃ (72)発明者 田中 知佳 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂製作所内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA21 3H021 BA06 DA11 EA05 EA07 EA14 3H034 AA02 AA16 BB03 BB08 BB17 CC03 DD07 DD26 EE18 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) F04D 29/56 F04D 29/56 C (72) Inventor Chika Tanaka 2-1-1 Niihama, Arai-cho, Takasago, Hyogo Prefecture No. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Takasago Factory F-term (reference) 3G081 BA02 BA11 BB00 BC07 BD00 DA21 3H021 BA06 DA11 EA05 EA07 EA14 3H034 AA02 AA16 BB03 BB08 BB17 CC03 DD07 DD26 EE18
Claims (4)
ンと、ガスタービンの排気ガスが導入される排熱回収ボ
イラとを備えたタービン設備において、圧縮機の入口案
内翼を開閉制御する制御装置を備え、制御装置には、タ
ービンの出力に対する吸気パラメータが入力されると共
に吸気パラメータに対する入口案内翼の開度状況等運転
データが入力され、吸気パラメータを介在させて出力に
対する入口案内翼の開度状況を設定する機能が備えられ
ていることを特徴とするタービン設備。1. A turbine facility comprising a gas turbine including a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas of the gas turbine is introduced, comprising a control device for controlling opening and closing of inlet guide vanes of the compressor. The control device receives the intake parameter for the output of the turbine and operating data such as the opening condition of the inlet guide vane for the intake parameter, and the opening condition of the inlet guide vane for the output is mediated by the intake parameter. Turbine equipment characterized by having a setting function.
を導出する排気ガス温度導出手段を備え、制御装置に
は、排気ガス温度導出手段で導出された排気ガス温度状
況により排気ガス温度が所定の温度状況になるように吸
気パラメータを介在させて入口案内翼の開度状況を制御
する機能が備えられていることを特徴とするタービン設
備。2. The exhaust gas temperature derivation means for deriving a temperature situation of exhaust gas according to claim 1, wherein the exhaust gas temperature is predetermined according to the exhaust gas temperature situation deduced by the exhaust gas temperature deriving means. The turbine equipment is provided with a function of controlling the opening condition of the inlet guide vanes by interposing intake parameters so that the temperature condition of the above is achieved.
ンと、ガスタービンの排気ガスが導入される排熱回収ボ
イラとを備えたタービン設備の運転方法において、ター
ビンの排気ガス温度が上限所定値になるまでは圧縮機の
入口案内翼を全閉として排気ガス温度を上昇させ、排気
ガス温度が上限所定値になった時点で入口案内翼を開き
始めて排気ガス温度を上限所定値に維持するように入口
案内翼を制御し、排気ガス温度が上限所定値を維持して
いる入口案内翼の開度状況でタービンの入口温度が入口
上限温度に達した時点で更に入口案内翼を開いて入口温
度を入口上限温度に維持するように入口案内翼を制御
し、入口案内翼を制御する際に、タービンの出力に対す
る吸気パラメータを求めると共に吸気パラメータに対す
る入口案内翼の開度状況を求め、吸気パラメータを介在
させて出力に対する入口案内翼の開度状況を制御するこ
とを特徴とするタービン設備の運転方法。3. A method of operating a turbine facility comprising a gas turbine including a compressor and a turbine, and an exhaust heat recovery boiler into which exhaust gas of the gas turbine is introduced, wherein an exhaust gas temperature of the turbine reaches a predetermined upper limit value. Until the inlet guide vanes of the compressor are fully closed to raise the exhaust gas temperature, and when the exhaust gas temperature reaches the upper limit specified value, the inlet guide vanes are opened to maintain the exhaust gas temperature at the upper limit specified value. Control the guide vanes and keep the exhaust gas temperature at the upper limit specified value.When the inlet temperature of the turbine reaches the inlet upper limit temperature under the opening condition of the inlet guide vanes, the inlet guide vanes are further opened to let the inlet temperature enter. When controlling the inlet guide vanes to maintain the upper limit temperature, when controlling the inlet guide vanes, the intake parameter for the turbine output is determined and the opening degree of the inlet guide vane for the intake parameter is determined. A method for operating turbine equipment, characterized in that the condition of the opening of the inlet guide vane with respect to the output is controlled by determining the condition and interposing intake parameters.
を導出し、排気ガス温度が所定の温度状況になるように
吸気パラメータを介在させて入口案内翼の開度状況を制
御することを特徴とするタービン設備の運転方法。4. The exhaust gas temperature condition according to claim 3, wherein the opening condition of the inlet guide vanes is controlled by interposing an intake parameter so that the exhaust gas temperature reaches a predetermined temperature condition. And operating method of turbine equipment.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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