JP2007162531A - ガスタービンプラント - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガスタービンプラントは、圧縮機と、第1燃料を燃焼させる燃焼器と、タービンと、そのタービンにより駆動される発電機と、発電機の出力を検出する出力検出器と、燃焼器に供給される第1燃料の流量を制御する第1燃料弁と、出力検出値と出力目標値とに基づいて第1燃料弁開度指令値を生成して第1燃料弁の開度を操作する第1燃料弁制御部とを備える。こうしたガスタービンプラントの失火を判定するために、第1燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、第1燃料弁開度指令値が第1燃料失火判定基準値を上回ったとき、燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部が設けられる。
【選択図】図4
Description
図1に示されるガスタービン発電プラントは、圧縮機1と、燃焼器2と、タービン3と、直流発電機4と、軸5と、インバータ8とを備えている。圧縮機1と、タービン3と、直流発電機4とは、軸5により接続されている。圧縮機1は空気を吸い込んで圧縮し、燃焼器に供給する。燃焼器2は、供給された空気を利用して燃料を燃焼し、高温の燃焼ガスを発生する。タービン3は、燃焼ガスの膨張により得られる回転動力により、圧縮機1と直流発電機4とを駆動する。直流発電機4は、タービン3により駆動されて発電を行う。インバータ8は、直流発電機4が発電した電力を交流に変換し、電力系統に供給する。
図1の構成を備えるガスタービン発電プラントの運転制御について図2を用いて説明する。図2は、第2燃料供給源の第2燃料供給能力が高い場合、中間の場合、低い場合について、定常状態となったのちの第1燃料弁開度、第2燃料弁開度、及び発電出力Wを示す。ここで、第2燃料供給能力が高いとは、調節計23による制御のみを行い、調節計21及び22による制御を行わずに第1燃料弁6の開度を0%、第2燃料弁7の開度を100%に固定した場合に、発電出力Wが第2発電出力目標値SV2を超える第2燃料の供給がなされることをいう。同様に、第2燃料供給能力が中間とは発電出力Wが第1発電出力目標値SV1以上かつ第2発電出力目標値SV2以下となる第2燃料の供給がなされることをいい、第2燃料供給能力が低いとは発電出力Wが第1発電出力目標値SV1未満となる第2燃料の供給がなされることをいう。
このガスタービン発電プラントの制御においては、第2燃料を利用して発電出力Wが第1発電出力目標値SV1以上かつ第2発電出力目標値SV2以下となる発電が行われる。そして、第2燃料だけでは発電出力Wが第1発電出力目標値SV1に達しない場合にのみ、第2燃料の不足分を補うために第1燃料が利用される。このため、本実施形態に係るガスタービン発電プラントにおいては、第2燃料の利用効率が高い。また、第2燃料の供給量が時間的に変動し、第2燃料供給能力が低い状態となる場合であっても、ガスタービン発電プラントの運転は安定される。さらに、回転数を一定に保持することにより、ガスタービンがトリップすることが防がれる。
このガスタービン発電プラントにおいて、燃焼器2の内部の火炎が失火したことを検出するために、タービン3の出口側の流路に設置される温度センサ201が用いられる。温度センサ201は、タービン3の出口側の流路を流れるガスの温度を定期的に検出し、その温度TOUTを示す温度信号を生成する。温度センサ201には失火判定部101が接続される。失火判定部101は、温度の閾値T0を予め記憶している。失火判定部101は温度センサ201から温度信号を受信して温度TOUTと温度の閾値T0とを比較し、TOUT<T0が成立した場合、燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する。失火信号が生成されると、失火ランプが点灯することによりオペレータに警告が発せられる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。本発明の第1の実施形態に係るガスタービン発電プラントを図3に示す。本実施形態に係るガスタービン発電プラントは、圧縮機1と、燃焼器2と、タービン3と、直流発電機4と、軸5と、第1燃料弁6と、第2燃料弁7と、インバータ8と、第1燃料供給管41と、第2燃料供給管42とを備えている。これらの機能及び接続関係は図1を参照して説明されたガスタービン発電プラントと共通である。
図4は、実施の第2形態に係るガスタービン発電プラントを示す。本実施形態におけるガスタービン発電プラントは、実施の第1形態に係るガスタービン発電プラントに比べて、温度センサ202、温度センサ203及び失火判定部102を備えていない。その代わりに本実施形態におけるガスタービン発電プラントは、失火判定部103、フレームスキャナ204及び温度センサ205を備える。
2…燃焼器
3…タービン
4…直流発電機
5…軸
6…第1燃料弁
7…第2燃料弁
8…インバータ
11…発電出力検出器
12…回転数検出器
51…再生熱交換器
52…空気予熱器
53…固体酸化物型燃料電池(SOFC)
53−1…空気極
53−2…燃料極
54…コンプレッサ
60…中央制御部
61…第1燃料弁制御部
62…第2燃料弁制御部
63…発電出力制御部
101…失火判定部
102…失火判定部
103…失火判定部
104…失火判定基準テーブル
105…失火判定基準設定フラグ
106…失火判定処理部
107…タービン出口温度モニタリング部
108…火炎モニタリング部
201…温度センサ
202…温度センサ
203…温度センサ
204…フレームスキャナ
205…温度センサ
Claims (10)
- 圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第1燃料源から供給される第1燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第1燃料の流量を制御する第1燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第1燃料弁開度指令値を生成し、前記第1燃料弁開度指令値に従って前記第1燃料弁の開度を操作する第1燃料弁制御部と、
第1燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第1燃料弁開度指令値が前記第1燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部
とを具備する
ガスタービンプラント。 - 圧縮機と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を用いて第1燃料源から供給される第1燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生する燃焼器と、
前記燃焼ガスから回転動力を取り出すタービンと、
前記タービンにより駆動される発電機と、
前記発電機の出力を検出し、出力検出値として出力する出力検出器と、
前記燃焼器に供給される前記第1燃料の流量を制御する第1燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第1燃料弁開度指令値を生成し、前記第1燃料弁開度指令値に従って前記第1燃料弁の開度を操作する第1燃料弁制御部と、
前記第1燃料の流量の測定値である第1燃料流量値を生成する第1燃料流量検出部と、
第1燃料失火判定基準値を記憶する記憶部と、
前記第1燃料流量値が前記第1燃料失火判定基準値を上回ったとき、前記燃焼器が失火したことを示す失火信号を生成する失火判定部
とを具備する
ガスタービンプラント。 - 請求項1乃至2に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記圧縮空気よりも温度が高い高温空気を前記燃焼器に供給する高温空気供給部
を具備する
ガスタービンプラント。 - 請求項3に記載されたガスタービンプラントであって、
前記高温空気の温度は、定格運転時における前記タービンの出口温度以上である
ガスタービンプラント。 - 請求項3乃至4に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記第1燃料源から供給される燃料電池用燃料と前記圧縮空気との化学反応によって発電を行う燃料電池と、
前記燃料電池用燃料の排出物である第2燃料を前記燃焼器に導く第2燃料配管
とを具備し、
前記高温空気は前記燃料電池から排出される反応後の空気である
ガスタービンプラント。 - 請求項5に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記燃焼器に供給される前記第2燃料の流量を制御する第2燃料弁と、
前記出力検出値と出力目標値とに基づいて第2燃料弁開度指令値を生成し、前記第2燃料弁開度指令値に従って前記第2燃料弁の開度を操作する第2燃料弁制御部
とを具備し、
前記第1燃料失火判定基準値は、前記第2燃料弁開度指令値に依存して変化する
ガスタービンプラント。 - 請求項1乃至6に記載されたガスタービンプラントであって、
前記第1燃料失火判定基準値は前記出力検出値に依存して変化する
ガスタービンプラント。 - 請求項1乃至7に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記燃焼器の内部の火炎が発生する電磁波を検出するフレームスキャナと、
検出された前記電磁波が所定の基準を満たしたときに失火したことを示す信号を生成する火炎モニタリング部
とを具備する
ガスタービンプラント。 - 請求項1乃至8に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記燃焼器の入口側における駆動ガスの入口温度と出口側における駆動ガスの出口温度とを検出する温度検出部と、
前記入口温度と前記出口温度との温度差が所定の温度差基準値を下回ったときに前記燃焼器が失火したことを示す信号を生成する温度差失火判定部
とを具備する
ガスタービンプラント。 - 請求項1乃至9に記載されたガスタービンプラントであって、
更に、前記タービンの出口側における駆動ガスのタービン出口温度を検出するタービン出口温度検出部と、
前記タービン出口温度が所定の基準タービン出口温度を下回ったときに前記燃焼器が失火したことを示す信号を生成するタービン出口温度失火判定部
とを具備する
ガスタービンプラント。
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