JP2005180370A - Uniaxial combined cycle power generating plant and method of controlling the same - Google Patents

Uniaxial combined cycle power generating plant and method of controlling the same Download PDF

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俊哉 福井
Hidetoshi Kuroki
英俊 黒木
Tomonori Watanabe
友則 渡辺
Isao Takehara
竹原　　勲
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a uniaxial combined cycle power generating plant capable of independently stopping a gas turbine at the plant shutdown and shortening shutdown period for the plant and a method of controlling the plant. <P>SOLUTION: This power generating plant comprises a steam turbine 2, a generator 3, and the gas turbine 1 having a starter 7 which are arranged on one axis. An SSS clutch 5 is disposed between the steam turbine 2 and the gas turbine 1, and engaged and disengaged according to a difference in rotational speed. An SSS clutch 6 is disposed between the gas turbine 1 and the starter 7, and engaged and disengaged according to a difference in rotational speed. When the plant is stopped, the steam turbine 2 is separated from a shaft by using the SSS clutch 6 to independently stop the gas turbine 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、蒸気タービンとガスタービンをかん脱装置で結合した、一軸コンバインドサイクル発電プラント及びその制御方法に関する。   The present invention relates to a single-shaft combined cycle power plant in which a steam turbine and a gas turbine are coupled by a detaching device, and a control method thereof.

一軸コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンを一軸上に配置し発電機を駆動する発電プラントで、高い熱効率を実現し、燃料の消費量を低減できる利点があるので、エネルギーの有効利用が可能な発電設備として実用に供されている。   A single-shaft combined cycle power plant is a power plant in which a gas turbine and a steam turbine are arranged on a single shaft to drive a generator. It has the advantages of realizing high thermal efficiency and reducing fuel consumption, so that efficient use of energy is possible. It has been put to practical use as a possible power generation facility.

しかし、ガスタービンと蒸気タービンを組み合わせることにより設備が複雑になり、プラント起動時には大きな動力，時間を要するとともに、停止時にも同様に多くの時間を費やすという欠点があった。   However, the combination of the gas turbine and the steam turbine complicates the equipment, requiring a large amount of power and time when the plant is started up, and also spending a lot of time when the plant is stopped.

プラント停止が経済的に大きな影響を及ぼし、迅速な再起動を必要とする発電プラントにおいて、この欠点はプラント運用に関して大きな障害である。   In power plants where plant shutdowns have a significant economic impact and require a quick restart, this drawback is a major obstacle to plant operation.

この改善策として、例えば、特開２００３−１３７０９号公報や、”岸健一他著，「川鉄千葉クリーンパワーステーション発電所の運転実績」，日本ガスタービン学会誌，Ｖｏｌ．３１ NO．４，２００３年７月”に記載のように、ガスタービンと蒸気タービン間にＳＳＳクラッチを設ける方法が知られている。この方法では、プラント停止時において、排熱回収ボイラからの蒸気が減少すると、蒸気タービンの回転数が定格回転数を維持できずに、ＳＳＳクラッチが離脱され、蒸気タービンの回転数が減少をはじめる。やがて、ガスタービンの回転数も減少をはじめ、蒸気タービンと回転数が一致した時に、ＳＳＳクラッチが再かん合される。その後、蒸気タービンとガスタービンは結合されたまま減速を続け、零速度まで降速した時点でバーリングギアにより、ＳＳＳクラッチを離脱させる。   As an improvement measure, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-13709, “Kenichi Kishi et al.,“ Operating results of Kawatetsu Chiba Clean Power Station Power Plant ”, Journal of the Gas Turbine Society of Japan, Vol. 31 NO. As described in “4, July 2003”, a method of providing an SSS clutch between a gas turbine and a steam turbine is known. In this method, when the steam from the exhaust heat recovery boiler decreases when the plant is stopped. The rotation speed of the steam turbine cannot maintain the rated rotation speed, the SSS clutch is disengaged, the rotation speed of the steam turbine begins to decrease, and the rotation speed of the gas turbine begins to decrease. When they coincide, the SSS clutch is re-engaged, and then the steam turbine and the gas turbine continue to decelerate while being coupled, and when the speed is lowered to zero speed, the SSS clutch is disengaged by the burring gear.

なお、ＳＳＳクラッチは公知のものであり、次のような特徴を有している。
（１）出力軸の回転数が入力軸の回転数に達すると、爪が噛み込んで嵌合し、出力軸が入力軸と結合される。
（２）クラッチが嵌合して入力軸と出力軸とが一体化した状態で回転している時に、出力軸の回転数が入力軸の回転数より遅くなると、クラッチは自動的に離脱され、出力軸が入力軸より切り離される。
（３）ある回転数以下であると、出力軸の回転数が入力軸の回転数を上回っても篏合されない。 The SSS clutch is a known one and has the following characteristics.
(1) When the rotational speed of the output shaft reaches the rotational speed of the input shaft, the claws are engaged and engaged, and the output shaft is coupled to the input shaft.
(2) When the clutch is engaged and the input shaft and the output shaft are rotating in an integrated state, if the rotation speed of the output shaft becomes slower than the rotation speed of the input shaft, the clutch is automatically disengaged, The output shaft is disconnected from the input shaft.
(3) If the rotation speed is below a certain rotation speed, the output shaft rotation speed exceeds the rotation speed of the input shaft.

特開２００３−１３７０９号公報JP 2003-13709 A 岸健一他著，「川鉄千葉クリーンパワーステーション発電所の運転実 績」，日本ガスタービン学会誌，Ｖｏｌ．３１ NO．４，２００３年７ 月Kishi Kenichi et al., “Operating results of Kawatetsu Chiba Clean Power Station Power Plant”, Journal of the Gas Turbine Society of Japan, Vol. 31 NO. 4, July 2003

しかしながら、従来のガスタービンと蒸気タービン間にＳＳＳクラッチを設ける方法では、一度離脱させたＳＳＳクラッチが再結合し、十分に低速した後に、再離脱を行っているので、軸停止時間を遅延させていた。したがって、プラント停止時に、蒸気タービンとガスタービンが切り離されずに、ガスタービンの単独停止ができないという問題があった。   However, in the conventional method in which the SSS clutch is provided between the gas turbine and the steam turbine, the SSS clutch once released is reconnected, and after sufficiently slowing down, the shaft is stopped again. It was. Therefore, there has been a problem that the gas turbine cannot be stopped independently without stopping the steam turbine and the gas turbine when the plant is stopped.

本発明の目的は、プラント停止時にガスタービンを単独停止でき、プラントにおけるガスタービンの停止時間を短縮できる一軸コンバインド発電プラント及びその制御方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a single-shaft combined power generation plant capable of stopping a gas turbine independently when the plant is stopped and shortening the stop time of the gas turbine in the plant, and a control method thereof.

（１）上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンと、発電機と、起動装置を有するガスタービンと、前記蒸気タービンと前記ガスタービンの間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第１のクラッチ手段とを有し、前記蒸気タービンと前記発電機と前記ガスタービンとを一軸上に配置した一軸コンバインドサイクル発電プラントにおいて、前記ガスタービンと前記起動装置の間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第２のクラッチ手段を備え、プラント停止後、前記第１のクラッチ手段と前記第２のクラッチ手段と前記起動装置を用いて、蒸気タービンを軸から切り離し、ガスタービンを単独で停止させるようにしたものである。
かかる方法により、プラント停止時にガスタービンを単独停止でき、プラントにおけるガスタービンの停止時間を短縮し得るものとなる。 (1) In order to achieve the above object, the present invention is arranged between a steam turbine, a generator, a gas turbine having a starter, and between the steam turbine and the gas turbine. In a single-shaft combined cycle power plant having a first clutch means that is disengaged and in which the steam turbine, the generator, and the gas turbine are disposed on a single shaft, the first turbine is disposed between the gas turbine and the starter. A second clutch means that can be removed according to the difference in the rotational speed, and after the plant is stopped, the steam turbine is separated from the shaft by using the first clutch means, the second clutch means, and the starter, The gas turbine is stopped alone.
With this method, the gas turbine can be stopped independently when the plant is stopped, and the stop time of the gas turbine in the plant can be shortened.

（２）上記（１）において、前記発電機側に接続される前記第１のクラッチ手段の入力軸の回転数を検出する第１の回転数計と、前記蒸気タービン側に接続される前記第１のクラッチ手段の出力軸の回転数を検出する第２の回転数計と、前記第１及び第２の回転数計によって検出された前記第１のクラッチ手段の入出力軸の回転数に基づいて、前記起動装置の起動停止を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、所定の回転数以上で、かつ前記第１の回転数計によって検出された回転数が、前記第２の回転数計によって検出された回転数と一致した時、前記起動装置を起動し、前記第１の回転数計によって検出された軸回転数が、前記第２の回転数計によって検出された出力軸回転数以上になると、前記起動装置を停止するようにしたものである。   (2) In the above (1), a first speed meter for detecting the rotational speed of the input shaft of the first clutch means connected to the generator side, and the first speed meter connected to the steam turbine side. A second speed meter for detecting the rotational speed of the output shaft of one clutch means, and a rotational speed of the input / output shaft of the first clutch means detected by the first and second speed meters. And a control means for controlling start and stop of the starter, wherein the control means has a rotational speed which is equal to or higher than a predetermined rotational speed and detected by the first rotational speed meter as the second rotational speed. When the number of revolutions detected by the number meter coincides with the number of revolutions, the activation device is activated, and the shaft number of revolutions detected by the first number of revolutions is detected by the second number of revolutions. When the number exceeds, the starting device is stopped. It is.

（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンと、発電機と、起動装置を有するガスタービンと、前記蒸気タービンと前記ガスタービンの間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第１のクラッチ手段とを有し、前記蒸気タービンと前記発電機と前記ガスタービンとを一軸上に配置した一軸コンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、前記ガスタービンと前記起動装置の間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第２のクラッチ手段を備え、プラント停止後、前記第１のクラッチ手段と前記第２のクラッチ手段と前記起動装置を用いて、蒸気タービンを軸から切り離し、ガスタービンを単独で停止させるようにしたものである。
かかる方法により、プラント停止時にガスタービンを単独停止でき、プラントにおけるガスタービンの停止時間を短縮し得るものとなる。 (3) Moreover, in order to achieve the said objective, this invention is arrange | positioned between a steam turbine, the generator, the gas turbine which has a starting device, the said steam turbine, and the said gas turbine, and the difference in rotation speed is provided. A control method of a single-shaft combined cycle power plant, wherein the steam turbine, the generator, and the gas turbine are arranged on a single shaft. The second clutch means is arranged between the starter devices and can be removed by the difference in the number of revolutions. After the plant is stopped, the first clutch unit, the second clutch unit, and the starter device are used. The steam turbine is separated from the shaft, and the gas turbine is stopped alone.
With this method, the gas turbine can be stopped independently when the plant is stopped, and the stop time of the gas turbine in the plant can be shortened.

本発明によれば、プラント停止の際、ガスタービンの回転数を蒸気タービンの回転数より大きくし、蒸気タービンをいち早く軸から離脱、ガスタービンが単独で停止することができるので、従来よりも停止時間を短縮できるものとなる。   According to the present invention, when the plant is stopped, the rotation speed of the gas turbine is made larger than the rotation speed of the steam turbine, the steam turbine can be quickly detached from the shaft, and the gas turbine can be stopped alone, so that it is stopped more than before. Time can be shortened.

以下、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成を示すブロック図である。 Hereinafter, the configuration and operation of the single-shaft combined power plant equipment according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
Initially, the structure of the uniaxial combined power plant equipment by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a single-shaft combined power plant facility according to an embodiment of the present invention.

蒸気タービン２の軸Ｃ１は、ＳＳＳクラッチ５の出力軸に連結されている。発電機３の軸Ｂ３は、ＳＳＳクラッチ５の入力軸に連結されている。発電機３の軸Ｂ３は、ギア８に連結されている。ガスタービン１は、ギア８の軸Ｂ２に連結されている。起動装置７の軸Ａ１は、ＳＳＳクラッチ６の入力軸に連結されている。ギア８の軸Ｂ１は、ＳＳＳクラッチ６の出力軸に連結されている。   The shaft C <b> 1 of the steam turbine 2 is connected to the output shaft of the SSS clutch 5. The shaft B3 of the generator 3 is connected to the input shaft of the SSS clutch 5. The shaft B3 of the generator 3 is connected to the gear 8. The gas turbine 1 is connected to the shaft B <b> 2 of the gear 8. The axis A <b> 1 of the activation device 7 is connected to the input shaft of the SSS clutch 6. The shaft B1 of the gear 8 is connected to the output shaft of the SSS clutch 6.

すなわち、蒸気タービン２，発電機３がギヤ８を介し、ガスタービン１と繋がっており、一軸コンバインド発電プラントを構成している。また、ガスタービン１の起動用には、ギヤ８を挟んで起動装置７が設置されている。なお、蒸気タービン２と発電機１の間、及び起動装置７とギヤ８の間には、それぞれＳＳＳクラッチ５，６が設けられている。   That is, the steam turbine 2 and the generator 3 are connected to the gas turbine 1 through the gear 8 to constitute a single-shaft combined power plant. Further, for starting the gas turbine 1, an activation device 7 is installed with a gear 8 interposed therebetween. SSS clutches 5 and 6 are provided between the steam turbine 2 and the generator 1 and between the starter 7 and the gear 8, respectively.

軸Ｃ１には、この軸Ｃ１の回転数を検出する回転数計１０が備えられている。軸Ａ１には、この軸Ａ１の回転数を検出する回転数計１１が備えられている。回転数計１０，１１が検出した回転数ＲA，ＲBは、制御装置９に入力する。制御装置９は、これらの回転数ＲA，ＲBに基づいて、プラント停止時の起動装置７の起動・停止を制御する。制御装置９の動作については、図２を用いて後述するが、簡単に説明すると、回転数ＲBが回転数ＲAと一致すると、起動装置７を起動し、回転数差（ＲB−ＲA）が所定回転数差になると、起動装置７を停止する。   The shaft C1 is provided with a rotation speed meter 10 for detecting the rotation speed of the shaft C1. The shaft A1 is provided with a rotation speed meter 11 for detecting the number of rotations of the shaft A1. The rotational speeds RA and RB detected by the rotational speed meters 10 and 11 are input to the control device 9. The control device 9 controls the start / stop of the starter 7 when the plant is stopped based on these rotational speeds RA and RB. The operation of the control device 9 will be described later with reference to FIG. 2. Briefly, when the rotational speed RB coincides with the rotational speed RA, the starter 7 is started, and the rotational speed difference (RB−RA) is predetermined. When the rotational speed difference is reached, the activation device 7 is stopped.

ここで、軸は５つの箇所Ａ１，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｃ１に区別され、軸Ａ１はクラッチ６により軸Ｂ１と、軸Ｂ１はギヤ８を介し軸Ｂ２と、軸Ｂ２はギヤ８を介し軸Ｂ３と、軸Ｂ３はクラッチ６を介し、軸Ｃ１と繋がっている。簡単のために、軸Ａ１をＡ軸、軸Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３をＢ軸、軸Ｃ１をＣ軸とおき、３軸で構成されるものとする。   Here, the shaft is classified into five locations A1, B1, B2, B3, and C1. The shaft A1 is connected to the shaft B1 by the clutch 6, the shaft B1 is connected to the shaft B2 via the gear 8, and the shaft B2 is connected to the shaft 8 via the gear 8. B3 and the shaft B3 are connected to the shaft C1 through the clutch 6. For the sake of simplicity, it is assumed that the axis A1 is the A axis, the axes B1, B2, and B3 are the B axis, and the axis C1 is the C axis.

このＳＳＳクラッチを適用した一軸コンバインド発電プラントでは、ＳＳＳクラッチ５を切り離した状態で、すなわち蒸気タービン２を切り離した状態で、起動装置７によりガスタービン１、発電機３を回転させる。ガスタービン１が自立速度に達し、軸Ｂが軸Ａの回転数より大きくなるとＳＳＳクラッチ６が離脱され、起動装置７が停止する。ガスタービン１の排気による蒸気発生にて、蒸気タービン２を起動する。蒸気タービン２の回転数が増加し、軸Ｃの回転数が軸Ｂの回転数に達した時にＳＳＳクラッチ５が嵌合し、蒸気タービン２のトルクが発電機３に伝わる。   In the single-shaft combined power plant to which this SSS clutch is applied, the gas turbine 1 and the generator 3 are rotated by the starter 7 with the SSS clutch 5 disconnected, that is, with the steam turbine 2 disconnected. When the gas turbine 1 reaches the self-sustaining speed and the shaft B becomes larger than the rotational speed of the shaft A, the SSS clutch 6 is disengaged and the starting device 7 stops. The steam turbine 2 is started by the generation of steam by the exhaust of the gas turbine 1. When the rotational speed of the steam turbine 2 increases and the rotational speed of the shaft C reaches the rotational speed of the shaft B, the SSS clutch 5 is engaged, and the torque of the steam turbine 2 is transmitted to the generator 3.

次に、図２を用いて、本実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備におけるプラント停止時の動作について説明する。
図２は、本発明の一実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備におけるプラント停止時の動作説明図である。図２の横軸は時間を示し、縦軸は蒸気タービン２やガスタービン１の回転数を示している。 Next, the operation | movement at the time of the plant stop in the single axis combined power plant equipment by this embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram when the plant is stopped in the single-shaft combined power plant equipment according to the embodiment of the present invention. The horizontal axis in FIG. 2 indicates time, and the vertical axis indicates the rotation speed of the steam turbine 2 or the gas turbine 1.

プラント稼働時、発電機３は、回転数Ｒ０で定常回転している。このとき、ＳＳＳクラッチ５は嵌合しており、回転数計１０，１１によって検出される回転数はともにＲ０である。回転数Ｒ０は、例えば、３０００ｒｐｍ若しくは３６００ｒｐｍである。   When the plant is in operation, the generator 3 is rotating at a rotational speed R0. At this time, the SSS clutch 5 is engaged, and the rotational speeds detected by the rotational speed meters 10 and 11 are both R0. The rotation speed R0 is, for example, 3000 rpm or 3600 rpm.

プラント停止時において、蒸気量が減少すると、蒸気タービンの回転数が減少をはじめ、ガスタービンの回転数を下回った瞬間にＳＳＳクラッチ５が離脱される（ａ点）。蒸気タービンは緩やかに回転数を落としていく。一方、ガスタービンは蒸気タービンに遅れて停止に入る（ｂ点）が、ガスタービンの減速が蒸気タービンの減速よりも早いため、ガスタービンの回転数が蒸気タービンの回転数と一致し、ＳＳＳクラッチが再かん合される（ｃ点）。ＳＳＳクラッチが再かん合されると、回転数ＲAと回転数ＲBが一致し、起動装置が起動し、ガスタービンの回転数を上げる・すると、再び（ガスタービンの回転数）＞（蒸気タービンの回転数）となり、ＳＳＳクラッチは離脱される。しかし、前述したＳＳＳクラッチの特性から、ある回転数以下、例えば５００ｒｐｍ以下ではかん合されない。すなわち、「ＳＳＳクラッチがかん合している」と「５００ｒｐｍ＜回転数＜３，５００又は３，６００ｒｐｍ」の２つが成立した時のみ、起動装置が起動し、ＳＳＳクラッチを離脱させる。最終的には、ガスタービン、蒸気タービンともターニング速度に達する。ターニング速度は、例えば、ガスタービンが４０ｒｐｍであり、蒸気タービンが２０ｒｐｍである。   When the amount of steam decreases when the plant is stopped, the rotational speed of the steam turbine starts to decrease, and the SSS clutch 5 is disengaged at the moment when the rotational speed of the gas turbine falls below (point a). The steam turbine slowly decreases its rotational speed. On the other hand, the gas turbine enters a stop after the steam turbine (point b), but since the gas turbine decelerates faster than the steam turbine, the speed of the gas turbine matches the speed of the steam turbine, and the SSS clutch Are re-mated (point c). When the SSS clutch is re-engaged, the rotational speed RA and the rotational speed RB coincide with each other, the starting device is started, and when the rotational speed of the gas turbine is increased, again (the rotational speed of the gas turbine)> (the steam turbine The SSS clutch is disengaged. However, due to the above-described characteristics of the SSS clutch, it is not engaged at a certain rotation speed or less, for example, 500 rpm or less. That is, the activation device is activated and the SSS clutch is disengaged only when “SSS clutch is engaged” and “500 rpm <rpm <3,500 or 3,600 rpm” are established. Eventually, both the gas turbine and the steam turbine reach the turning speed. The turning speed is, for example, 40 rpm for the gas turbine and 20 rpm for the steam turbine.

軸Ｃの回転数が回転数Ｒ１以下の所定の回転数Ｒ２まで減速すると、制御装置９は、起動装置７を起動させる。回転数Ｒ２は、例えば、８ｒｐｍである。
起動装置７の軸Ａ１の回転数が、ガスタービン１の側の軸Ｂ１の回転数より大きくなるので、ＳＳＳクラッチ６が嵌合する。その結果、図２に点線で示すように、時刻ｔ２において、起動装置７によりガスタービン側の回転数がｂ点において増加する。一方、蒸気タービン２の回転数は、一点鎖線で示すように、徐々に減少するので、ガスタービン側の回転数は、蒸気タービン側の回転数より大きくなる（軸Ｂ＞軸Ｃ）。軸Ｂの回転数が軸Ｃの回転数よりも大きくなり、その回転数差が所定回転数以上になると、ＳＳＳクラッチ５が離脱される。制御装置９は、ＳＳＳクラッチ５が離脱したことを、回転数差（ＲB−ＲA）により判定する。例えば、回転数計１１が検出した軸Ｂ２の回転数ＲBがＲ３となり、回転数計１０が検出した軸Ｃ１の回転数ＲAがＲ４となり、その回転数差（Ｒ３−Ｒ４）が所定回転数差（例えば、２ｒｐｍ）になると、時刻ｔ３において、起動装置７を停止する。 When the rotational speed of the shaft C is reduced to a predetermined rotational speed R2 that is equal to or lower than the rotational speed R1, the control device 9 activates the activation device 7. The rotational speed R2 is, for example, 8 rpm.
Since the rotational speed of the shaft A1 of the starter device 7 is larger than the rotational speed of the shaft B1 on the gas turbine 1 side, the SSS clutch 6 is engaged. As a result, as indicated by a dotted line in FIG. 2, at the time t2, the starter 7 increases the rotation speed on the gas turbine side at the point b. On the other hand, the rotational speed of the steam turbine 2 gradually decreases as indicated by the alternate long and short dash line, so the rotational speed on the gas turbine side becomes larger than the rotational speed on the steam turbine side (axis B> axis C). When the rotational speed of the shaft B becomes larger than the rotational speed of the shaft C and the rotational speed difference becomes equal to or greater than a predetermined rotational speed, the SSS clutch 5 is disengaged. The control device 9 determines that the SSS clutch 5 has been disengaged based on the rotational speed difference (RB−RA). For example, the rotational speed RB of the shaft B2 detected by the rotational speed meter 11 is R3, the rotational speed RA of the shaft C1 detected by the rotational speed meter 10 is R4, and the rotational speed difference (R3-R4) is a predetermined rotational speed difference. (For example, 2 rpm), the starter 7 is stopped at time t3.

ＳＳＳクラッチ５が切り離されたことにより、ガスタービン１は蒸気タービン２の慣性モーメントの影響を受けずに、図中に点線で示すように、速やかに停止にむかい、時刻ｔ４において、ターニング回転数Ｒ６に到達する。なお、ターニング回転数Ｒ６は、例えば１ｒｐｍである。一方、蒸気タービン２は、図中一点鎖線で示すように、それ自体の慣性モーメントにより、ガスタービンに比べてゆっくりと停止にむかい、時刻ｔ５において、ターニング回転数Ｒ５に到達する。ターニング回転数Ｒ５は、例えば４ｒｐｍである。   As the SSS clutch 5 is disengaged, the gas turbine 1 is not affected by the moment of inertia of the steam turbine 2 and is immediately stopped as shown by the dotted line in the figure. At time t4, the turning rotational speed R6 To reach. The turning speed R6 is, for example, 1 rpm. On the other hand, the steam turbine 2 tends to stop more slowly than the gas turbine due to its own moment of inertia, as shown by the one-dot chain line in the figure, and reaches the turning rotational speed R5 at time t5. The turning speed R5 is, for example, 4 rpm.

なお、ｃ点において、ガスタービン側の回転速度が蒸気タービン側の回転数より小さくなるが、前述のＳＳＳクラッチの特性（３）より再嵌合はしないものである。   At point c, the rotational speed on the gas turbine side is smaller than the rotational speed on the steam turbine side, but re-fitting is not possible due to the characteristic (3) of the SSS clutch described above.

以上のように、軸停止時にＳＳＳクラッチが再嵌合しない回転数まで減速した後に、ガスタービン側の起動装置７を作動させ、ガスタービン側の回転数を蒸気タービン側より大きくすることにより、ＳＳＳクラッチ５を切離して、ガスタービン１の軸停止時かかる時間を減少することができる。時刻ｔ１でプラント停止後、蒸気タービン２がターニング回転数に到達するまで時間（ｔ５−ｔ１）は、従来、蒸気タービンとガスタービンを連結したままプラントを停止したときの蒸気タービン及びガスタービンの停止時間と同じであり、例えば、６０分程度である。それに対して、本実施形態のようにガスタービンを切り離して単独で停止したとき、ガスタービン１がターニング回転数に到達する時間（ｔ４−ｔ１）は、例えば、２５分に短縮することができる。ガスタービン本体の故障やメンテナンスなどを行うときは、速やかにガスタービンを停止し、修理等を行った後、速やかに再起動する必要があり、このような場合、ガスタービンの停止に要する時間を短縮できる。   As described above, the SSS clutch is decelerated to a rotational speed at which the SSS clutch is not re-fitted when the shaft is stopped, and then the gas turbine-side starter 7 is operated to increase the gas turbine-side rotational speed from the steam turbine side. The time taken when the shaft of the gas turbine 1 is stopped can be reduced by disengaging the clutch 5. After the plant is stopped at time t1, the time until the steam turbine 2 reaches the turning speed (t5-t1) is conventionally the stop of the steam turbine and the gas turbine when the plant is stopped with the steam turbine and the gas turbine connected. It is the same as time, for example, about 60 minutes. On the other hand, when the gas turbine is disconnected and stopped alone as in the present embodiment, the time (t4-t1) for the gas turbine 1 to reach the turning rotational speed can be shortened to 25 minutes, for example. When performing a failure or maintenance of the gas turbine main body, it is necessary to stop the gas turbine promptly, perform repairs, etc., and then restart it promptly. Can be shortened.

次に、図３を用いて、本発明の他の実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成について説明する。
図３は、本発明の他の実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。 Next, the configuration of a single-shaft combined power plant according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a single-shaft combined power plant facility according to another embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same parts.

本実施形態では、蒸気タービン２，ＳＳＳクラッチ５，発電機３，ガスタービン１，ＳＳＳクラッチ６，起動装置７の順に一軸で繋がっている。蒸気タービン２とＳＳＳクラッチ５を繋ぐ軸を軸Ｆ、ＳＳＳクラッチ５とＳＳＳクラッチ６を繋ぐ軸を軸E、ＳＳＳクラッチ６と起動装置７を繋ぐ軸を軸Ｄとする。   In this embodiment, the steam turbine 2, the SSS clutch 5, the generator 3, the gas turbine 1, the SSS clutch 6, and the starting device 7 are connected in a uniaxial order. An axis connecting the steam turbine 2 and the SSS clutch 5 is referred to as an axis F, an axis connecting the SSS clutch 5 and the SSS clutch 6 is referred to as an axis E, and an axis connecting the SSS clutch 6 and the starting device 7 is referred to as an axis D.

このＳＳＳクラッチを適用した一軸コンバインド発電プラントの起動時には、ＳＳＳクラッチ６を切り離した状態で、すなわち蒸気タービン２を切り離した状態で、起動装置７によりガスタービン１，発電機３を回転数させる。ガスタービン１が自立速度に達し、軸Eが軸Ｄの回転数より大きくなるとＳＳＳクラッチ６が離脱され、起動装置７が停止する。ガスタービン１の排気による蒸気発生にて、蒸気タービン２を起動する。蒸気タービン２の回転数が増加し、軸Ｆの回転数が軸Eの回転数に達した時にＳＳＳクラッチ５が嵌合、蒸気タービン２のトルクが発電機３に伝わる。   When starting up the single-shaft combined power plant to which this SSS clutch is applied, the starter 7 rotates the gas turbine 1 and the generator 3 with the SSS clutch 6 disconnected, that is, with the steam turbine 2 disconnected. When the gas turbine 1 reaches the self-sustaining speed and the shaft E becomes larger than the rotational speed of the shaft D, the SSS clutch 6 is disengaged and the starting device 7 is stopped. The steam turbine 2 is started by the generation of steam by the exhaust of the gas turbine 1. When the rotational speed of the steam turbine 2 increases and the rotational speed of the shaft F reaches the rotational speed of the shaft E, the SSS clutch 5 is engaged, and the torque of the steam turbine 2 is transmitted to the generator 3.

プラント停止の際は、図２に示したように、ＳＳＳクラッチ５が再嵌合しない回転数まで減速した時に、制御装置９は、起動装置７を起動させる。そして、起動装置側の回転数がガスタービン側の回転数より大きくなると、ＳＳＳクラッチ６が嵌合する。起動装置７によりガスタービン側の回転数を蒸気タービン側の回転数より大きくなり、クラッチ５が離脱したと判断されると、制御装置９は、起動装置７を停止する。クラッチ５が切り離されたことにより、ガスタービンは蒸気タービンの慣性モーメントの影響を受けずに、速やかに停止にむかう。   When the plant is stopped, as shown in FIG. 2, the control device 9 activates the activation device 7 when the SSS clutch 5 is decelerated to a rotational speed at which it is not re-fitted. And when the rotation speed by the side of a starting device becomes larger than the rotation speed by the side of a gas turbine, the SSS clutch 6 will engage. When it is determined by the starter 7 that the rotational speed on the gas turbine side is greater than the rotational speed on the steam turbine side and the clutch 5 is disengaged, the control device 9 stops the starter 7. As the clutch 5 is disengaged, the gas turbine is immediately stopped without being affected by the moment of inertia of the steam turbine.

以上のように、軸停止時にＳＳＳクラッチ５が再嵌合しない回転数まで減速した後に、ガスタービン側の起動装置を作動させ、ガスタービン側の回転数を蒸気タービン側より大きくすることにより、ＳＳＳクラッチ５を切離し、ガスタービンの軸停止時かかる時間を短縮することができる。
As described above, the SSS clutch 5 is decelerated to a rotational speed at which the SSS clutch 5 is not re-fitted when the shaft is stopped, and then the gas turbine-side starter is operated to increase the gas turbine-side rotational speed from the steam turbine side. By disengaging the clutch 5, the time required for stopping the shaft of the gas turbine can be shortened.

本発明の一実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the single axis combined power plant equipment by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備におけるプラント停止時の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing at the time of the plant stop in the single axis combined power plant equipment by one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態による一軸コンバインド発電プラント設備の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the single axis combined power plant equipment by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…ガスタービン
２…蒸気タービン
３…発電機
５，６…ＳＳＳクラッチ
７…起動装置
８…ギヤ
９…制御装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas turbine 2 ... Steam turbine 3 ... Generator 5, 6 ... SSS clutch 7 ... Starting device 8 ... Gear 9 ... Control device

Claims (3)

蒸気タービンと、発電機と、起動装置を有するガスタービンと、前記蒸気タービンと前記ガスタービンの間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第１のクラッチ手段とを有し、前記蒸気タービンと前記発電機と前記ガスタービンとを一軸上に配置した一軸コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記ガスタービンと前記起動装置の間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第２のクラッチ手段を備え、
プラント停止後、前記第１のクラッチ手段と前記第２のクラッチ手段と前記起動装置を用いて、蒸気タービンを軸から切り離し、ガスタービンを単独で停止させることを特徴とする一軸コンバインドサイクル発電プラント。 A steam turbine; a generator; a gas turbine having a starter; and a first clutch means disposed between the steam turbine and the gas turbine, wherein the clutch is disengaged due to a difference in rotation speed. In the single-shaft combined cycle power plant in which the turbine, the generator, and the gas turbine are arranged on one shaft,
A second clutch means disposed between the gas turbine and the starter device, wherein the second clutch means is disengaged due to a difference in rotational speed;
A single-shaft combined cycle power plant characterized in that, after the plant is stopped, the steam turbine is disconnected from the shaft and the gas turbine is stopped independently by using the first clutch means, the second clutch means, and the starter. 請求項１記載の一軸コンバインドサイクル発電プラントにおいて、
前記発電機側に接続される前記第１のクラッチ手段の入力軸の回転数を検出する第１の回転数計と、
前記蒸気タービン側に接続される前記第１のクラッチ手段の出力軸の回転数を検出する第２の回転数計と、
前記第１及び第２の回転数計によって検出された前記第１のクラッチ手段の入出力軸の回転数に基づいて、前記起動装置の起動停止を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、所定の回転数以上で、かつ前記第１の回転数計によって検出された回転数が、前記第２の回転数計によって検出された回転数と一致した時、前記起動装置を起動し、
前記第１の回転数計によって検出された軸回転数が、前記第２の回転数計によって検出された出力軸回転数以上になると、前記起動装置を停止することを特徴とする一軸コンバインドサイクル発電プラント。 In the single-shaft combined cycle power plant according to claim 1,
A first speed meter for detecting the rotational speed of the input shaft of the first clutch means connected to the generator side;
A second speed meter for detecting the rotational speed of the output shaft of the first clutch means connected to the steam turbine side;
Control means for controlling start / stop of the starter based on the number of revolutions of the input / output shaft of the first clutch means detected by the first and second tachometers;
The control means is configured to switch the activation device when the rotation speed detected by the first rotation speed meter is equal to or higher than a predetermined rotation speed and the rotation speed detected by the second rotation speed meter is the same. Start
A single-shaft combined cycle power generation characterized in that the starter is stopped when the shaft rotational speed detected by the first rotational speed meter becomes equal to or higher than the output shaft rotational speed detected by the second rotational speed meter. plant. 蒸気タービンと、発電機と、起動装置を有するガスタービンと、前記蒸気タービンと前記ガスタービンの間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第１のクラッチ手段とを有し、前記蒸気タービンと前記発電機と前記ガスタービンとを一軸上に配置した一軸コンバインドサイクル発電プラントの制御方法であって、
前記ガスタービンと前記起動装置の間に配置され、回転数の違いによりかん脱が行われる第２のクラッチ手段を備え、
プラント停止後、前記第１のクラッチ手段と前記第２のクラッチ手段と前記起動装置を用いて、蒸気タービンを軸から切り離し、ガスタービンを単独で停止させることを特徴とする一軸コンバインドサイクル発電プラントの制御方法。 A steam turbine; a generator; a gas turbine having a starter; and a first clutch means disposed between the steam turbine and the gas turbine, wherein the clutch is disengaged due to a difference in rotation speed. A control method for a single-shaft combined cycle power plant in which a turbine, the generator, and the gas turbine are arranged on a single shaft,
A second clutch means disposed between the gas turbine and the starter device, wherein the second clutch means is disengaged due to a difference in rotational speed;
A single-shaft combined cycle power plant characterized in that, after the plant is stopped, the steam turbine is disconnected from the shaft and the gas turbine is stopped independently by using the first clutch means, the second clutch means, and the starter. Control method.
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