JP2003254011A

JP2003254011A - 多軸型コンバインドサイクル発電プラントの運転方法

Info

Publication number: JP2003254011A
Application number: JP2002060173A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Mori; 高裕森; Masayuki Toubou; 昌幸当房
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-06
Filing date: 2002-03-06
Publication date: 2003-09-10

Abstract

(57)【要約】【課題】多軸型コンバインドサイクル発電プラントの
蒸気タービン発電機に負荷遮断が発生したとき、高圧タ
ービンの排気温度の上昇を抑制することである。【解決手段】負荷遮断が発生したときは、複数台のガ
スタービンユニットのうちから１台を優先ガスタービン
ユニットとして選択し、非優先ガスタービンユニットの
主蒸気アイソレーション弁と再熱蒸気アイソレーション
弁とを全閉し、各排気アイソレーション弁は全開状態を
保持させ、各高圧および低圧タービンバイパス弁を開
く。そして、優先ガスタービンユニットの排熱回収ボイ
ラより発生した主蒸気と再熱蒸気のみを高圧および低圧
タービンに流入させて回転数を定格回転数を保持させ、
高圧タービンの排気蒸気は各排気アイソレーション弁を
通じて優先ガスタービンユニットと非優先ガスタービン
ユニットにも流入させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数台のガスター
ビンユニットと１台の蒸気タービン設備とを有した多軸
型コンバインドサイクル発電プラントの運転方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンで仕事を終えた排ガスを排
熱回収ボイラに導き、排熱回収ボイラで蒸気を発生させ
て蒸気タービンを駆動するようにしたコンバインド発電
プラントには、複数台のガスタービンユニットと１台の
蒸気タービン設備とを組み合わせた多軸型コンバインド
サイクル発電プラントがある。

【０００３】このような多軸型コンバインドサイクル発
電プラントでは、ガスタービンでガスタービン発電機を
駆動して発電し、ガスタービンで仕事を終えた排ガスを
排熱回収ボイラに導く複数台のガスタービンユニットを
有し、各ガスタービンユニットの各排熱回収ボイラで発
生した蒸気を１台の蒸気タービン設備に導くようにして
いる。

【０００４】図５は、そのような多軸型コンバインドサ
イクル発電プラントの系統構成図であり、２台のガスタ
ービンユニットと１台の蒸気タービン設備より構成され
る場合を示している。また、図５では、多軸型コンバイ
ンドサイクル発電プラントの通常運転状態を示してい
る。

【０００５】ガスタービンユニット１１ａ、１１ｂは、
ガスタービン１２ａ、１２ｂとガスタービン発電機１３
ａ、１３ｂと排熱回収ボイラ１４ａ、１４ｂとを組合わ
せて構成されている。ガスタービン１２ａ、１２ｂには
ガスタービン発電機１３ａ、１３ｂが連結されており、
ガスタービン１２ａ、１２ｂは燃料の燃焼によって駆動
されガスタービン発電機１３ａ、１３ｂを回転させて電
力を発生する。また、ガスタービン１２ａ、１２ｂの排
ガスは排熱回収ボイラ１４ａ、１４ｂに導かれ、図示省
略の蒸発器内で熱交換されて蒸気を発生させる。発生し
た主蒸気はドラム１５ａ、１５ｂに留まり、過熱器１６
ａ、１６ｂにより過熱された後に、主蒸気アイソレーシ
ョン弁１７ａ、１７ｂに導かれる。

【０００６】主蒸気アイソレーション弁１７ａの出口と
主蒸気アイソレーション弁１７ｂの出口とは接続されて
おり、ガスタービンユニット１１ａの主蒸気とガスター
ビンユニット１１ｂの主蒸気はここで合流した後、蒸気
加減弁１８を介して蒸気タービン設備の高圧タービン１
９に供給されるようになっている。

【０００７】蒸気タービン設備は、高圧タービン１９と
低圧タービン２０と蒸気タービン発電機２１が回転軸２
２上に連結されて構成され、高圧タービン１９に供給さ
れる蒸気は蒸気加減弁１８により流量が制御される。

【０００８】ガスタービンユニット１１ａとガスタービ
ンユニット１１ｂの主蒸気は合流した後に蒸気加減弁１
８を通じて高圧タービン１９に流入し、高圧タービン１
９を駆動する。高圧タービン１９を駆動した排気蒸気は
排気部２３に排出され、その排気蒸気は排気部２３の出
口でガスタービンユニット１１ａ側とガスタービンユニ
ット１１ｂ側に分流する。そして、各々のガスタービン
ユニット１１ａ、１１ｂに設置された排気アイソレーシ
ョン弁２４ａ、２４ｂを通じて、それぞれ再熱器２５
ａ、２５ｂに流入し、そこで加熱されて再熱蒸気とな
る。

【０００９】この再熱蒸気は、再熱蒸気アイソレーショ
ン弁２６ａ、２６ｂを介して、これら再熱蒸気アイソレ
ーション弁２６ａ、２６ｂの出口で合流し、インターセ
プト弁２７で流量制御されて低圧タービン２０に導かれ
る。インターセプト弁２７で制御された再熱蒸気は低圧
タービン２０に流入し、低圧タービン２０を駆動した後
に復水器２８に回収される。

【００１０】また、ガスタービンユニット１１ａ、１１
ｂには、高圧タービン１９をバイパスしてドラム１５
ａ、１５ｂからの主蒸気を再熱器２５ａ、２５ｂに供給
する高圧タービンバイパス弁２９ａ、２９ｂが設けられ
ており、また、低圧タービン２０をバイパスして再熱器
２５ａ、２５ｂの再熱蒸気を復水器２８に供給する低圧
タービンバイパス弁３０ａ、３０ｂが設けられている。
通常運転時には、これら高圧タービンバイパス弁２９
ａ、２９ｂおよび低圧タービンバイパス弁３０ａ、３０
ｂは全閉状態である。

【００１１】高圧タービン１９および低圧タービン２０
で駆動された蒸気タービン発電機２１は電力を発生し、
蒸気タービン発電機２１により発生した電力は発電機遮
断器３１を介して送電系統の負荷３２に供給される。

【００１２】図６は、蒸気タービン発電機２１に負荷遮
断が発生した場合の運転状態を示す系統構成図である。
送電系統に短絡や地絡等の事故が発生した場合、発電機
遮断器３１は解放（解列）され、蒸気タービン発電機２
１の電力は一瞬にして“零”となる。この状態は負荷遮
断と呼ばれ、蒸気タービン２０は言わば「空回り」の状
態になり回転数が定格回転数以上に上昇した「オーバー
スピード」状態となる。

【００１３】負荷遮断を検知すると、オーバースピード
を極力抑えるために蒸気加減弁１８とインターセプト弁
２７とは迅速に全閉される。これにより、高圧タービン
１９と低圧タービン２０との駆動蒸気がなくなり、徐々
に回転数は低下し、オーバースピードは解除される。そ
して、定格回転数になったときに、蒸気加減弁１８とイ
ンターセプト弁２７は、無負荷・定格回転数を維持する
だけの少量の蒸気が流入するように微開調整される。

【００１４】一方、ガスタービン１２ａ、１２ｂは負荷
遮断後も定格出力状態で運転を継続する。これはガスタ
ービン発電機１３ａ、１３ｂにより電力供給を継続する
ことが必要であること、並びにガスタービン１２ａ、１
２ｂの負荷を降下させると、主蒸気温度も低下し、高圧
タービン１９や低圧タービン２０の伸び差増大等の影響
が懸念されるためである。

【００１５】この状態では、ガスタービンユニット１１
ａ、１１ｂのドラム１５ａ、１５ｂに発生する主蒸気量
は、蒸気タービン設備が必要とする蒸気量より格段に多
く、余剰の主蒸気は過熱器１６ａ、１６ｂの出口部より
分枝した高圧タービンバイパス弁２９ａ、２９ｂを開弁
して再熱器２５ａ、２５ｂに流入させ、さらに再熱器２
５ａ、２５ｂの出口より分枝した低圧タービンバイパス
弁３０ａ、３０ｂを開弁することにより復水器２８に導
き排出する。

【００１６】このように、蒸気タービン発電機２１が負
荷遮断した場合には、蒸気タービン設備は停止をせず
に、蒸気タービン設備の高圧タービン１９および低圧タ
ービン２０に無負荷・定格回転数を維持するだけの少量
の蒸気を流入させ、事故復旧後には、速やかに蒸気ター
ビン発電機２１から電力を発生できるようにしている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、蒸気タービ
ン発電機２１が負荷遮断した場合の蒸気タービン設備の
運転においては、高圧タービン１９の排気温度が上昇す
るので、この運転状態で配慮すべきは高圧タービン１９
の排気温度の上昇を抑制することである。通常の運転状
態に比較して、負荷遮断後の運転状態は次の要因で排気
温度が上昇する傾向がある。

【００１８】（１）高圧タービン１９に流入する蒸気
量が少ない高圧タービン１９の排気温度は高圧タービン１９に流入
する蒸気量が少ないほど蒸気タービン内の風損が増えて
上昇する。つまり、負荷遮断後は蒸気タービン設備を無
負荷・定格回転数に保持するだけの少量の蒸気量しか流
入しないので、排気温度が上昇する。

【００１９】（２）高圧タービン１９の排気部の圧力が
高い高圧タービン１９の排気温度は排気部２３の圧力が高い
ほど高圧タービン１９の羽根と蒸気の摩擦熱が増えて上
昇する。高圧タービン１９の排気部２３の蒸気圧力は、
低圧タービンバイパス弁３０ａ、３０ｂの圧力制御より
決定される。負荷遮断の後は多量の余剰蒸気が低圧ター
ビンバイパス弁３０ａ、３０ｂを通じて復水器２８に排
出される。排気温度を低減するためには低圧タービンバ
イパス弁３０ａ、３０ｂの圧力制御を低くして開度を大
きくし、排気部２３の圧力を低下させることが有効であ
るが、低圧タービンバイパス弁３０ａ、３０ｂは容量的
な制限があり、圧力制御の設定値を低くすると蒸気の圧
力が低下して、蒸気の体積流量（ボリュームフロー）が
増加して低圧タービンバイパス弁３０ａ、３０ｂは開度
が増大し、最悪のケースでは全開状態となり圧力制御機
能を喪失する。従って、無制限に圧力設定値を低くでき
ず、排気部２３は比較的高い圧力状態に保持され排気部
２３の温度は上昇する。

【００２０】本発明の目的は、多軸型コンバインドサイ
クル発電プラントの蒸気タービン発電機に負荷遮断が発
生したとき、高圧タービンの排気温度の上昇を抑制でき
る多軸型コンバインドサイクル発電プラントの運転方法
を提供することである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る多軸型コ
ンバインドサイクル発電プラントの運転方法は、ガスタ
ービンでガスタービン発電機を駆動し前記ガスタービン
の排熱で蒸気を発生させる排熱回収ボイラを備えた複数
台のガスタービンユニットと、複数台の各ガスタービン
ユニットの各排熱回収ボイラからの主蒸気により高圧タ
ービンおよび低圧タービンを駆動して蒸気タービン発電
機を駆動する蒸気タービン設備とを組み合わせて構成さ
れた多軸型コンバインドサイクル発電プラントの通常運
転のときは、各ガスタービンユニットに設けられた各高
圧タービンバイパス弁および各低圧タービンバイパス弁
を全閉状態に保持し、各ガスタービンユニットの各排熱
回収ボイラからの主蒸気を各主蒸気アイソレーション弁
を介した後に合流させて前記高圧タービンに流入させ、
前記高圧タービンの排気蒸気は各排気アイソレーション
弁を介した後に各ガスタービンユニットの各排熱回収ボ
イラ内の各再熱器に分流させ、各再熱器で過熱された再
熱蒸気を各再熱蒸気アイソレーション弁を介した後に合
流させて低圧タービンに供給して前記蒸気タービン発電
機を駆動し、前記蒸気タービン発電機の負荷遮断が発生
したときは、前記高圧タービンおよび前記低圧タービン
には定格回転数を保持するに必要な蒸気を供給し、各ガ
スタービンユニットの各排熱回収ボイラで発生した余剰
の蒸気は各ガスタービンユニットに設けられた各高圧タ
ービンバイパス弁および各低圧タービンバイパス弁を開
き、復水器に直接的に供給するようにした多軸型コンバ
インドサイクル発電プラントの運転方法において、前記
蒸気タービン発電機の負荷遮断が発生したときは、複数
台のガスタービンユニットのうちの少なくとも１台のガ
スタービンユニットを優先ガスタービンユニットとして
選択し、前記優先ガスタービンユニット以外の非優先ガ
スタービンユニットの主蒸気アイソレーション弁と再熱
蒸気アイソレーション弁とを全閉し、各ガスタービンユ
ニットの各排気アイソレーション弁は全開状態を保持さ
せ、各ガスタービンユニットに設けられた各高圧タービ
ンバイパス弁および各低圧タービンバイパス弁を開き、
前記優先ガスタービンユニットの排熱回収ボイラより発
生した主蒸気と再熱蒸気のみを前記高圧タービンと前記
低圧タービンに流入させて前記高圧タービンおよび前記
低圧タービンの回転数を定格回転数を保持させ、前記高
圧タービンの排気蒸気は各排気アイソレーション弁を通
じて前記優先ガスタービンユニットおよび前記非優先ガ
スタービンユニットに流入させるようにしたことを特徴
とする。

【００２２】請求項１に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法においては、蒸気タービン発
電機の負荷遮断が発生したときは、複数台のガスタービ
ンユニットのうちから少なくとも１台を優先ガスタービ
ンユニットとして選択し、非優先ガスタービンユニット
の主蒸気アイソレーション弁と再熱蒸気アイソレーショ
ン弁とを全閉し、各排気アイソレーション弁は全開状態
を保持させ、各高圧および各低圧タービンバイパス弁を
開く。そして、優先ガスタービンユニットの排熱回収ボ
イラより発生した主蒸気と再熱蒸気のみを高圧および低
圧タービンに流入させて回転数を定格回転数を保持さ
せ、高圧タービンの排気蒸気は各排気アイソレーション
弁を通じて優先ガスタービンユニットのみでなく非優先
ガスタービンユニットにも流入させる。

【００２３】請求項２に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法は、請求項１の発明におい
て、前記高圧タービンの排気蒸気の圧力が前記非優先ガ
スタービンユニットの再熱器の蒸気圧力より所定値だけ
高くなるように、当該非優先ガスタービンユニットの低
圧タービンバイパス弁の開度を調整することを特徴とす
る。

【００２４】請求項２に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法においては、請求項１の発明
の作用に加え、非優先ガスタービンユニットの低圧ター
ビンバイパス弁の開度を調整し、高圧タービンの排気蒸
気の圧力が非優先ガスタービンユニットの再熱器の蒸気
圧力より所定値だけ高くする。これにより、高圧タービ
ンの排気蒸気の一部が非優先ユニットの再熱器に確実に
流入するようになる。

【００２５】請求項３に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法は、請求項２の発明におい
て、前記所定値は、前記高圧タービンの排気蒸気の温度
に応じて可変とすることを特徴とする。

【００２６】請求項３に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法においては、請求項２の発明
の作用に加え、高圧タービンの排気蒸気の温度に応じ
て、高圧タービンの排気蒸気の圧力と非優先ガスタービ
ンユニットの再熱器の蒸気圧力との差圧を可変とする。
これにより、高圧タービンの排気蒸気状態に応じて適切
に高圧タービンの排気蒸気を非優先ユニットの再熱器に
流入できる。

【００２７】請求項４に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法は、請求項１乃至請求項３の
いずれか１項の発明において、前記非優先ガスタービン
ユニットの前記高圧タービンからの排気蒸気の受入流量
が許容値を逸脱する状態であるときは、当該非優先ガス
タービンユニットのガスタービン出力を低下させること
を特徴とする。

【００２８】請求項４に係る多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法は、請求項１乃至請求項３の
いずれか１項の発明の発明の作用に加え、高圧タービン
からの排気蒸気の受入流量が許容値を逸脱する状態であ
るときは、当該非優先ガスタービンユニットのガスター
ビン出力を低下させる。これにより、高圧タービンの排
気蒸気の受け入れが常に過不足なく可能となる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る多軸型コ
ンバインドサイクル発電プラントの運転方法を適用した
場合の系統構成図である。図１では、蒸気タービン発電
機２１の負荷遮断時の高圧タービン２３の排気温度の上
昇を回避する場合の運転状態を示している。なお、図１
ではガスタービンユニット２台、蒸気タービン設備１台
の例を示しているが、ガスタービンユニットは３台また
はそれ以上であっても以下に説明する運転方法の適用に
関しては何ら問題はない。

【００３０】図１において、蒸気タービン発電機２１の
負荷遮断が発生した状態では発電機遮断器３１は開放さ
れる。その場合、ガスタービンユニット１１ａを優先ガ
スタービンユニットとして選択し、それ以外のガスター
ビンユニット１１ｂを非優先ガスタービンユニットとし
て選択する。そして、非優先ガスタービンユニットの主
蒸気アイソレーション弁１７ｂおよび再熱蒸気アイソレ
ーション弁２６ｂを全閉し、排気蒸気アイソレーション
弁２４ｂは全開状態を維持させる。なお、各種弁の開閉
状態を容易に把握するため、図１では全閉状態の弁は弁
体を黒色で表現し、それ以外の全開状態または開度制御
状態にある弁は弁体を白抜きで表現している。

【００３１】負荷遮断中の蒸気加減弁１８は、高圧ター
ビン１９を無負荷・定格回転数運転で保持するために微
開しており、優先ガスタービンユニットのドラム１５ａ
より発生する主蒸気は、一部は主蒸気アイソレーション
弁１７ａを経由して蒸気加減弁１８に流入し高圧タービ
ン１９を駆動する。残りの大部分の主蒸気は高圧タービ
ンバイパス弁２９ａに流入し、再熱器２５ａおよび低圧
蒸気タービンバイパス弁３０ａを介して復水器２８に排
出される。また、高圧タービン１９の排気部２３よりの
排気蒸気は、排気アイソレーション弁２４ａに流入し、
高圧タービンバイパス弁２９ａからの主蒸気と合流して
再熱器２５ａに流入することになる。

【００３２】負荷遮断中のインターセプト弁２７は蒸気
加減弁１８と同様に微開しており、再熱器２５ａより出
た再熱蒸気は、一部は再熱蒸気アイソレーション弁２６
ａを経由してインターセプト弁２７に流入して低圧ター
ビン２０を駆動する。残りの大部分の再熱蒸気は低圧タ
ービンバイパス弁３０ａを経由して復水器２８に排出さ
れる。

【００３３】一方、非優先ガスタービンユニットのドラ
ム１５ｂより発生する主蒸気は主蒸気アイソレーション
弁１７ｂが全閉しているので、蒸気加減弁１８に流入す
ることなく全量が高圧タービンバイパス弁２９ｂに流入
する。そして、排気アイソレーション弁２４ｂが全開し
ているので、高圧タービン１９の排気部２３からの排気
蒸気の一部は、この排気アイソレーション弁２４ｂに流
入して、高圧タービンバイパス弁２９ｂからの主蒸気と
合流して再熱器２５ｂに流入する。再熱器２５ｂからの
再熱蒸気は再熱蒸気アイソレーション弁２６ｂが全閉さ
れているので、インターセプト弁２７に流入することな
く全量が低圧タービンバイパス弁３０ｂに流入して復水
器２８に排出される。

【００３４】この第１の実施の形態での運転方法は、高
圧タービン１９の排気蒸気の一部が非優先ガスタービン
ユニットの排気アイソレーション弁２４ｂを通じて再熱
器２５ｂに流入する。つまり、優先ガスタービンユニッ
トであるガスタービンユニット１１ａより発生する蒸気
の一部が非優先ガスタービンユニットであるガスタービ
ンユニット１１ｂを経由して、復水器２８に排出される
ことになり、ガスタービンユニット１１ａの再熱蒸気量
が減り、低圧タービンバイパス弁３０ａを通過する蒸気
量を低減させることができる。

【００３５】これにより、図６に示した従来の運転方法
に比較して、低圧タービンバイパス弁３０ａの開度をよ
り大きくして、高圧タービン１９の排気部２３の排気圧
力を低減し、排気温度の上昇を抑制できる。

【００３６】また、ガスタービンユニット１１ａより発
生する主蒸気および再熱蒸気だけが蒸気加減弁１８とイ
ンターセプト弁２７とに流入するので、図６に示した両
系のガスタービンユニット１１ａ、１１ｂの発生蒸気が
蒸気タービン設備に流入する方法に比較して、高圧ター
ビンバイパス弁２９ａと低圧タービンバイパス弁３０ａ
とを通過する蒸気量を低減できる。従って、低圧タービ
ンバイパス弁３０ａの開度をより大きくして、高圧ター
ビン１９の排気部２３の排気圧力を低減でき、高圧ター
ビン１９の排気温度の上昇を抑制することができる。

【００３７】この第１の実施の形態によれば、優先ガス
タービンユニットであるガスタービンユニット１１ａの
発生蒸気の一部が非優先ガスタービンユニットであるガ
スタービンユニット１１ｂより復水器２８に排出される
ので、優先ガスタービンユニットの低圧タービンバイパ
ス弁３０ａを通過する蒸気量が低減され、より大きな開
度で低圧タービンバイパス弁３０ａを開弁することが可
能となる。

【００３８】また、ガスタービンユニット１１ａより発
生する主蒸気と再熱蒸気とだけで高圧タービン１９と低
圧タービン２０とを駆動するので、低圧タービンバイパ
ス弁３０ａに流入する蒸気量が低減し、より大きな開度
で低圧タービンバイパス弁３０ａを開弁することが可能
となる。このように、低圧タービンバイパス弁３０ａを
大きな開度で開弁できるので、排気蒸気の圧力を低減す
ることが可能であり、高圧タービン１９の排気温度の上
昇は回避される。

【００３９】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。図２は本発明の第２の実施の形態に係る多軸型コン
バインドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場
合の部分系統構成図である。この第２の実施の形態は、
図１に示した第１の実施の形態に対し、高圧タービン１
９の排気蒸気の圧力が非優先ガスタービンユニットの再
熱器２５ｂの蒸気圧力より所定値だけ高くなるように、
低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度を調整するように
したものである。

【００４０】図２において、高圧タービン１９の排気部
２３の排気部圧力を検出する圧力センサ３３と、再熱器
２５ｂの入口部の再熱器圧力を検出する圧力センサ３４
と、圧力センサ３３で検出された高圧タービン１９の排
気部２３の圧力および圧力センサ３４で検出された再熱
器２５ｂの入口部の圧力に基づいて、低圧タービンバイ
パス弁３０ｂの開度を調整する制御装置３５が追加して
設置されている。

【００４１】圧力センサ３３により検出された高圧ター
ビン１９の排気部２３の排気部圧力Ｐ１は制御装置３５
の減算器３６に入力され、設定器３７に設定されたバイ
アス値εが減算され、圧力目標値Ｐ０（Ｐ０＝Ｐ１−
ε）として比較器３８に入力される。比較器３８は、圧
力センサ３４により検出された再熱器圧力Ｐ２と減算器
３６で得られた圧力目標値Ｐ０とを比較し、その圧力偏
差ΔＰ（ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ０）をコントローラ３９に入力
する。ＰＩコントローラ３９は、圧力偏差ΔＰが零とな
るように開度指令値θを演算し低圧タービンバイパス弁
３０ｂの開度を調節する。

【００４２】ＰＩコントローラ３９は、圧力偏差ΔＰが
プラスの値のとき、つまり再熱器圧力Ｐ２が圧力設定値
Ｐ０より大きいときは、開度指令値θの値を増加させ
て、低圧タービンバイパス弁３０ｂをより大きく開弁し
て、再熱器圧力Ｐ２を低下させるように制御する。ま
た、圧力偏差ΔＰがマイナス値のときは、開度指令値θ
の値を低減させて低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度
を小さくして、再熱器圧力Ｐ２を増加するように制御す
る。これにより、低圧タービンバイパス弁３０ｂは、再
熱器２５ｂの圧力Ｐ２が排気蒸気の圧力Ｐ１よりバイア
ス値εだけ低くなるように圧力制御される。

【００４３】このように、負荷遮断時の運転状態におい
て、低圧タービンバイパス弁３０ｂにより、再熱器２５
ｂの圧力Ｐ２が排気蒸気の圧力Ｐ１よりバイアス値εだ
け低くなるように圧力制御されるので、排気アイソレー
ション弁２４ｂの上流側（排気蒸気の圧力とほぼ等し
い）が下流側（再熱器２５ｂの圧力とほぼ等しい）に差
圧が生じ、かつ、この差圧は常に上流側が高く下流側が
低い。従って、この差圧により排気蒸気の一部が排気ア
イソレーション弁２４ｂを通過して再熱器２５ｂ確実に
流入する。

【００４４】この第２の実施の形態によれば、非優先ガ
スタービンユニットの再熱器２５ｂ内の蒸気圧力Ｐ２を
排気蒸気の圧力Ｐ１より低くすることで、排気アイソレ
ーション弁４ｂの上流の圧力が高く、下流の圧力が低く
なるような差圧が生成される。従って、高圧タービン１
９の排気蒸気の一部が確実に非優先ガスタービンユニッ
トに流入し、排気蒸気の圧力Ｐ１を確実に低減すること
が可能となり、また高圧タービン１９の排気温度の上昇
が回避できる。

【００４５】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。図３は本発明の第３の実施の形態に係る多軸型コン
バインドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場
合の部分系統構成図である。この第３の実施の形態は、
図２に示した第２の実施の形態に対し、高圧タービン１
９の排気蒸気温度Ｔ１を検出する温度センサ４０を設け
ると共に、設定器３７に代えて、バイアス値εを高圧タ
ービン１９の排気蒸気温度Ｔ１に応じて可変とする関数
発生器４１を設けたものである。

【００４６】温度センサ４０により検出された高圧ター
ビン１９の排気蒸気温度Ｔ１は、制御装置３５の関数発
生器４１に入力される。関数発生器４１は、排気蒸気温
度Ｔ１が高いほどバイアス値εが大きく、排気蒸気温度
Ｔ１が小さいほどバイアス値εが小さくなる関数を有
し、バイアス値εを高圧タービン１９の排気蒸気温度Ｔ
１に応じて可変のバイパス値εを出力する。

【００４７】減算器３６では、高圧タービン１９の排気
部２３の排気部圧力Ｐ１からバイアス値εが減算され圧
力設定値Ｐ０が作成される。比較器３８は再熱器圧力Ｐ
２より圧力設定値Ｐ０を減算して圧力偏差ΔＰを作成す
る。その圧力偏差ΔＰはＰＩコントローラ３９に入力さ
れ、ＰＩコントローラ３９は、圧力偏差ΔＰが零となる
ような低圧タービンバイパス３０ｂの開度指令値θを作
成し、低圧タービンバイパス３０ｂの開度を調整する。

【００４８】これにより、低圧タービンバイパス弁３０
ｂは、再熱器２５ｂの圧力Ｐ２が排気蒸気の圧力Ｐ１よ
りバイアス値εだけ低くなるように制御され、かつ排気
蒸気の温度Ｔ１が高いときはバイアス値εをより大きく
することで、排気アイソレーション弁２４ｂの上流と下
流での差圧が大きくなり、排気アイソレーション弁２４
ｂを通過する排気蒸気の量が多くなる。逆に、排気蒸気
の温度Ｔ１が低いときはバイアス値εが小さいので、排
気アイソレーション弁２４ｂを通過する排気蒸気の量を
少なくすることができる。

【００４９】このように、第３の実施の形態によれば、
排気温度Ｔ１に応じてガスタービンユニット１１ｂに流
入する排気蒸気を可変とすることが可能となり、関数発
生器４１で演算するバイアス値εの値を最適にすること
で、排気温度Ｔ１の状態に応じて過不足のない流入蒸気
量を得ることができる。

【００５０】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。図４は本発明の第４の実施の形態に係る多軸型コン
バインドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場
合の部分系統構成図である。この第４の実施の形態は、
図１に示した第１の実施の形態に対し、非優先ガスター
ビンユニットであるガスタービンユニット１１ｂの高圧
タービン１９からの排気蒸気の受入流量が許容値を逸脱
する状態であるときは、当該非優先ガスタービンユニッ
トのガスタービン１２ｂの出力を低下させるようにした
ものである。すなわち、低圧タービンバイパス弁３０ｂ
の開度θ１を検出する開度センサ４２を設け、制御装置
３５は、低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度が高圧タ
ービン１９からの排気蒸気の受入流量の許容値を逸脱す
る状態であるときは、ガスタービン１２ｂの出力を低下
させる指令Ｌをガスタービン１２ｂに出力する。

【００５１】図４において、開度センサ４２により検出
された低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度θ１は制御
装置３５の比較器４４に入力され、開度設定器４３に予
め設定された設定値θ０と比較される。開度設定器４３
には、例えば、低圧タービンバイパス弁３０ｂの９０％
開度が設定されている。

【００５２】比較器４４は低圧タービンバイパス弁３０
ｂの開度θ１が設定値θ０より大きいとき、つまり、低
圧タービンバイパス弁３０ｂの開度θ１が９０％開度よ
り大きいときは、ガスタービン１２ｂの出力降下指令Ｌ
を出力する。ガスタービン１２ｂは出力降下指令Ｌを受
けて、出力を降下するように燃料流量を調整する。

【００５３】負荷遮断の運転おいて、優先ガスタービン
ユニットであるガスタービンユニット１１ａの発生蒸気
が高圧タービン１９の排気蒸気として、非優先ガスター
ビンユニットであるガスタービンユニット１１ｂに流入
するので、低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度θ１が
大きくなる。例えば、低圧タービンバイパス弁３０ｂの
開度θ１が９０％開度に達したときは、ガスタービンユ
ニット１１ａからの排気蒸気の受入が上限であり、これ
以上の排気蒸気の受入は許容できない状態となる。

【００５４】この状態を開度センサ４２により検出した
低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度θ１も基づき、制
御装置３５の比較器４４で判定する。すなわち、比較器
４４は、低圧タービンバイパス弁３０ｂの開度θ１が９
０％開度に達したことを判断すると、ガスタービン１２
ｂの出力降下を行う。これにより、ドラム１５ｂより発
生する主蒸気の量を低減させ、低圧タービンバイパス弁
３０ｂを通過する蒸気の量も低減させる。従って、結果
的にガスタービンユニット１１ｂはより多くの排気蒸気
の受入が可能となる。

【００５５】この第４の実施の形態では、低圧タービン
バイパス弁３０ｂの開度が９０％開度以下のときは、ガ
スタービン１２ｂの出力降下は行なわれず、従って排気
蒸気の受入が可能なように、過不足なくガスタービン１
２ｂの出力を調整することができる。なお、以上の説明
では、第１の実施の形態に対し適用した場合について説
明したが、第２の実施の形態または第３の実施の形態に
ついて適用することも可能である。

【００５６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、負
荷遮断発生時に優先ガスタービンユニットと非優先ガス
タービンユニットとを選択し、非優先ユニットの主蒸気
アイソレーションと再熱蒸気アイソレーション弁とは全
閉し、排気アイソレーション弁は全開するようにしたの
で、蒸気タービン設備の高圧タービンの排気温度の上昇
が適正に回避される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る多軸型コンバ
インドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場合
の系統構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係る多軸型コンバ
インドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場合
の部分系統構成図。

【図３】本発明の第３の実施の形態に係る多軸型コンバ
インドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場合
の部分系統構成図。

【図４】本発明の第４の実施の形態に係る多軸型コンバ
インドサイクル発電プラントの運転方法を適用した場合
の部分系統構成図。

【図５】従来の多軸型コンバインドサイクル発電プラン
トの系統構成図。

【図６】従来の負荷遮断が発生した場合の運転状態を示
す多軸型コンバインドサイクル発電プラントの系統構成
図。

【符号の説明】

１１…ガスタービンユニット、１２…ガスタービン、１
３…ガスタービン発電機、１４…排熱回収ボイラ、１５
…ドラム、１６…過熱器、１７…主蒸気アイソレーショ
ン弁、１８…蒸気加減弁、１９…高圧タービン、２０…
低圧タービン、２１…蒸気タービン発電機、２２…回転
軸、２３…排気部、２４…排気アイソレーション弁、２
５…再熱器、２６…再熱蒸気アイソレーション弁、２７
…インターセプト弁、２８…復水器、２９…高圧タービ
ンバイパス弁、３０…低圧タービンバイパス弁、３１…
発電機遮断器、３２…負荷、３３、３４…温度センサ、
３５…制御装置、３６…減算器、３７…設定器、３８…
比較器、３９…ＰＩコントローラ、４０…温度センサ、
４１…関数発生器、４２…開度センサ、４３…開度設定
器、４４…比較器

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスタービンでガスタービン発電機を駆
動し前記ガスタービンの排熱で蒸気を発生させる排熱回
収ボイラを備えた複数台のガスタービンユニットと、複
数台の各ガスタービンユニットの各排熱回収ボイラから
の主蒸気により高圧タービンおよび低圧タービンを駆動
して蒸気タービン発電機を駆動する蒸気タービン設備と
を組み合わせて構成された多軸型コンバインドサイクル
発電プラントの通常運転のときは、各ガスタービンユニ
ットに設けられた各高圧タービンバイパス弁および各低
圧タービンバイパス弁を全閉状態に保持し、各ガスター
ビンユニットの各排熱回収ボイラからの主蒸気を各主蒸
気アイソレーション弁を介した後に合流させて前記高圧
タービンに流入させ、前記高圧タービンの排気蒸気は各
排気アイソレーション弁を介した後に各ガスタービンユ
ニットの各排熱回収ボイラ内の各再熱器に分流させ、各
再熱器で過熱された再熱蒸気を各再熱蒸気アイソレーシ
ョン弁を介した後に合流させて低圧タービンに供給して
前記蒸気タービン発電機を駆動し、前記蒸気タービン発
電機の負荷遮断が発生したときは、前記高圧タービンお
よび前記低圧タービンには定格回転数を保持するに必要
な蒸気を供給し、各ガスタービンユニットの各排熱回収
ボイラで発生した余剰の蒸気は各ガスタービンユニット
に設けられた各高圧タービンバイパス弁および各低圧タ
ービンバイパス弁を開き、復水器に直接的に供給するよ
うにした多軸型コンバインドサイクル発電プラントの運
転方法において、前記蒸気タービン発電機の負荷遮断が
発生したときは、複数台のガスタービンユニットのうち
の少なくとも１台のガスタービンユニットを優先ガスタ
ービンユニットとして選択し、前記優先ガスタービンユ
ニット以外の非優先ガスタービンユニットの主蒸気アイ
ソレーション弁と再熱蒸気アイソレーション弁とを全閉
し、各ガスタービンユニットの各排気アイソレーション
弁は全開状態を保持させ、各ガスタービンユニットに設
けられた各高圧タービンバイパス弁および各低圧タービ
ンバイパス弁を開き、前記優先ガスタービンユニットの
排熱回収ボイラより発生した主蒸気と再熱蒸気のみを前
記高圧タービンと前記低圧タービンに流入させて前記高
圧タービンおよび前記低圧タービンの回転数を定格回転
数を保持させ、前記高圧タービンの排気蒸気は各排気ア
イソレーション弁を通じて前記優先ガスタービンユニッ
トおよび前記非優先ガスタービンユニットに流入させる
ようにしたことを特徴とする多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法。
【請求項２】前記高圧タービンの排気蒸気の圧力が前
記非優先ガスタービンユニットの再熱器の蒸気圧力より
所定値だけ高くなるように、当該非優先ガスタービンユ
ニットの低圧タービンバイパス弁の開度を調整すること
を特徴とする請求項１記載の多軸型コンバインドサイク
ル発電プラントの運転方法。
【請求項３】前記所定値は、前記高圧タービンの排気
蒸気の温度に応じて可変とすることを特徴とする請求項
２記載の多軸型コンバインドサイクルの運転方法。
【請求項４】前記非優先ガスタービンユニットの前記
高圧タービンからの排気蒸気の受入流量が許容値を逸脱
する状態であるときは、当該非優先ガスタービンユニッ
トのガスタービン出力を低下させることを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の多軸型コンバ
インドサイクルの運転方法。