JP2008084000A - 水素冷却発電機のプラント運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転員が制御室に常駐しなくても早期警報を実現し、異常への初期対処を行い得るプラント運転制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 水素を冷媒とする発電機を有する発電プラントにおいて、前記発電機からの水素ガスの漏洩を検知して検知信号を出力するガス検知装置１と、前記検知信号に応じて水素ガス機外放出・供給遮断を行う水素ガス処置装置１１と、前記検知信号があることを条件に、人の操作により前記水素ガス処置装置に動作信号を与える操作装置１２と、前記ガス検知装置からの検知信号および前記操作装置からの動作信号の少なくとも一方が与えられて前記水素ガス処置装置を作動させる決定装置AND,ORとをそなえたことを特徴とするプラント運転制御装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水素を冷媒とした発電機を有する発電所のプラント運転制御装置に関する。

ボイラ焚き火力発電所を例にとると、そのプラント運転は有人運転で、かつタービン発電機等の監視・保守には専任的な運転員を配置することが一般的である。したがって、発電機に異常が生じた場合には運転員により速やかにかつ適切な処置を実施することができる。

また、通常運転状態において異常が生じた場合でも、機器損傷に至るまでに時間を要する事象、あるいは人間系の処理で運転継続が可能な事象については、警報・トリップといった二段保護機構は考えず、警報のみの発令として、その最終判断は人間系に委ねている。

一方、近年、ガスタービンを有する多軸型コンバインドサイクル・プラントのように、１系列の中でも複数台の発電機を保有するシステムが、多く見られる。その場合、一人の運転員が複数台の発電機を監視・保守することとなり、また緊急時の対応として、複数台の対応であることに起因したミスオペレーションや煩雑な作業の対応が問題となってくる。具体例事象として、発電機軸受部の密封油断時の水素ガス処置が挙げられる。

さらには、発電所の合理化運転施策として、２〜３名程度の運転員による少人数運転あるいは無人化運転を実施する発電所も存在するようになり、従来の発電機異常時の監視・保護方式では即応性が欠け、場合によっては発電機の損傷および異常状態の継続となりかねない状況にある。

図１０は、発電機水素ガス漏洩時の従来の対処方法の流れを示すものである。まず水素ガス漏洩検知装置１でその異常状態を検知し、制御室に設置された警報表示装置２の警報動作により、運転員が異常状態を認識する。この警報の認識により、発電機からの水素ガス機外放出ならびに供給遮断動作を実施するかを人間系で判断する。そして、この判断に基づき、水素ガス機外放出・供給遮断に関わる弁類を現場で操作することで対処している。

なお、水素ガス漏洩検知器および発電機内部ガス圧を監視する差圧検出器を設けるとともに、各軸受シール部にはシール油の圧力検出器を設けて水素ガス漏洩検出を多重化し、緊急時には自動的に発電機を停止し、水素ガスの供給を止める技術も開発されている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、係る特許文献１に記載の技術では、無人の場合の対応は良いとしても、制御室に運転員が居る場合にも、運転員の判断が全く入らずに自動的に対処しているため、人間系の判断であれば、水素ガス機外放出／供給遮断を実施しなくて済む場合でも水素ガス機外放出／供給遮断を自動的に実施してしまう欠点がある。
特開昭５７−２２３５１号公報

従来、無人化運転・少人数運転においては、制御室に設置された保護制御盤あるいはプラント監視計算機（分散制御システム）に警報を表示している。この場合、運転員がその場に居ない限り、異常状態を示す警報を認識することができない。

また、その発電機異常運転状態の警報に基く運転員操作が要求されており、前述の複数台発電機を有するプラントでは、運転員への負担となっている。特に、水素を冷媒に使用している発電機の軸受部密封油軸シールが破損した際には、運転状態の確実な把握を実施してから、その異常事態処置を実施している。

しかしながら、少数人で複数台の発電機を監視すると、その異常発生時の対応では運転員に掛かる負担責務が大きく、また時間的な拘束を受けるものである。

また、発電機の機内ガスの機外への放出ならびに充填に要する時間は、発電機内の水素ガス圧力を一般的なゲージ圧で２００〜５００ｋＰＡ程度とすると、３時間以上である。

そのため、水素ガスの機外放出を実施する前に、その異常状態の原因把握をするだけの時間があり、水素ガス緊急放出の実施要否が事前に判断できれば、発電機トリップ後のプラント復帰（再併入）において好ましいことである。つまり、水素ガス緊急放出の実施要否を運転員が判断できるだけの時間を稼ぐことは、プラント再起動時間の短縮等の観点からも好ましい。

本発明は上述の点を考慮してなされたもので、運転員が制御室に常駐しなくても早期警報を実現し、異常への初期対処を行い得るプラント運転制御装置を提供することを目的とする。

上記目的達成のため、本発明では、
水素を冷媒とする発電機を有する発電プラントにおいて、前記発電機からの水素ガスの漏洩を検知して検知信号を出力するガス検知装置と、前記検知信号に応じて水素ガス機外放出・供給遮断を行う水素ガス処置装置と、前記検知信号があることを条件に、人の操作により前記水素ガス処置装置に動作信号を与える操作装置と、前記ガス検知装置からの検知信号および前記操作装置からの動作信号の少なくとも一方が与えられて前記水素ガス処置装置を作動させる決定装置とをそなえたことを特徴とするプラント運転制御装置、
を提供するものである。

本発明は上述のように、水素ガスの漏洩検知およびそれに基く運転員の操作の少なくとも一方により水素ガス機外放出・供給遮断を行うようにしたため、発電所の制御室に不在である運転員への早期警報の認識の実現と異常時の初期対処を実施することで、プラントの安全性を向上できると共に、合理化した小人数・無人化運転を実現できる。

以下、図１ないし図９により本発明の実施の形態を説明する。ここで、同一または対応する要素には、同一符号が付されている。

図１は、本発明の実施例１を示す説明図である。この実施例１では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１ならびに水素ガス機外放出・供給遮断指示操作スイッチ（ＣＳ，ＰＢ等）１２により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。

この図1に示すように、発電機(図示せず)にガス漏れ異常が発生すると、水素ガス漏洩検知装置１により異常を検知して検知信号を発する。この検知信号は、制御室に設置された警報表示装置２に入力されるとともに、自動制御装置１１に入力される。

運転員は、警報表示装置２により警報を認識して対応操作を行い、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する(YES)との動作信号が生じると、その動作信号を制御室に設置された水素ガス機外放出・供給遮断スイッチ１２の操作を介して決定装置であるアンドゲートANDに与える。

アンドゲートANDには、水素ガス漏洩検知装置１からの検知信号も与えられるので出力が形成され、自動制御装置11は水素ガス機外放出・供給遮断操作を実施する。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図２は、本発明の実施例２を示す説明図である。この実施例２では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、水素ガス機外放出・供給遮断指示操作（ＣＳ，ＰＢ等）１２および時限装置１５により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。ここで、時限装置１５は、入力が所定時間継続すると出力を生じるものである。

この図２に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２に入力される。これにより、運転員が警報を認識して水素ガス機外放出・供給遮断をするか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が水素ガス機外放出・供給遮断を必要と判断した場合(YES)は、操作スイッチ１２を操作する。

一方、検知信号は、時限装置１５を介して決定装置としてのオアゲートORに与えられる。これにより自動制御装置１１は、検知信号が発せられてから所定時間経過すると、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

このように、自動制御装置１１に時限装置１５をそなえることで、仮に運転員の判断が遅れた場合でも自動制御装置によって水素ガス機外放出・供給遮断を確実に実施するため、そのシステムの信頼性が向上する。

時限装置１５の設定時限は、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する前に、運転員が現場状況把握、事故個所の限定、装置点検等を実施するだけの時間的裕度を持つことができる。この意味では、時限装置１５として入力があったとき出力時間を引き延ばすものを用いてもよい。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図３は、本発明の実施例３を示す説明図である。この実施例３では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、水素ガス機外放出・供給遮断指示操作（ＣＳ，ＰＢ等）１２、警報通信装置１３および携帯型警報認識装置１４により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。

この図３に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して水素ガス記が囲放出・供給遮断をするか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が水素ガス機外放出・供給遮断を必要と判断した場合(YES)は、操作スイッチ１２を操作する。

運転員が警報認識に基き対応操作を行い、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する(YES)との動作信号が生じると、その動作信号を制御室に設置された水素ガス機外放出・供給遮断スイッチ１２の操作を介して決定装置であるアンドゲートANDに与える。

アンドゲートANDには、水素ガス漏洩検知装置１からの検知信号も与えられるのでアンドゲートANDの出力が形成され、自動制御装置11は水素ガス機外放出・供給遮断操作を実施する。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図４は、本発明の実施例４を示す説明図である。この実施例４では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、水素ガス機外放出・供給遮断指示操作（ＣＳ，ＰＢ等）１２、警報通信装置１３、携帯型警報認識装置１４および時限装置１５により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。

この図４に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して水素ガス機外放出・供給遮断をするか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が水素ガス機外放出・供給遮断を必要と判断した場合(YES)は、操作スイッチ１２を操作する。

一方、検知信号は、時限装置１５を介して決定装置としてのオアゲートORに与えられる。これにより自動制御装置１１は、検知信号が発せられてから所定時間経過すると、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

このように、自動制御装置１１に時限装置１５をそなえることで、仮に運転員の判断が遅れた場合でも自動制御装置によって水素ガス機外放出・供給遮断を確実に実施するため、そのシステムの信頼性が向上する。時限装置１５の設定時限は、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する前に、運転員が現場状況把握、事故個所の限定、装置点検等を実施するだけの時間的裕度を持つことができる。この意味では、時限装置１５として入力があったとき出力時間を引き延ばすものを用いてもよい。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図５は、本発明の実施例５を示す説明図である。この実施例５では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、警報通信装置１３、携帯型警報認識装置１４および携帯型制御指示装置１６により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。

ここで、警報の早期認識を実現するために、警報通信装置１３および携帯型警報認識装置１４を使うことで、運転員の警報認識を早め、さらに携帯型制御指示装置１６をそなえることで運転員による水素ガス漏洩防止処置の速やかな指示をすることができる。

この図５に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して水素ガス機外放出・供給遮断をするか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が水素ガス機外放出・供給遮断を必要と判断した場合(YES)は、操作信号が携帯型制御指示装置１６を介して決定装置としてのアンドゲートANDに与えられる。

一方、検知信号は、決定装置としてのアンドゲートANDに与えられる。これにより自動制御装置１１は、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、水素ガス機外放出・供給遮断実施は行なわれない。

図６は、本発明の実施例６を示す説明図である。この実施例６では、制御室に警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、警報通信装置１３、携帯型警報認識装置１４および時限装置１５により、水素ガス機外放出・供給遮断操作の自動化を実現している。

この図６に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して水素ガス機外放出・供給遮断をすべきか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が水素ガス機外放出・供給遮断を必要と判断した場合(YES)は、携帯型制御指示装置16を操作してオアゲートORに信号を与える。

一方、検知信号は、時限装置１５を介して決定装置としてのオアゲートORに与えられる。これにより自動制御装置１１は、検知信号が発せられてから所定時間経過すると、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

このように、自動制御装置１１に時限装置１５をそなえることで、仮に運転員の判断が遅れた場合でも自動制御装置によって水素ガス機外放出・供給遮断を確実に実施するため、そのシステムの信頼性が向上する。時限装置１５の設定時限は、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する前に、運転員が現場状況把握、事故個所の限定、装置点検等を実施するだけの時間的裕度を持つことができる。この意味では、時限装置１５として入力があったとき出力時間を引き延ばすものを用いてもよい。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、水素ガス機外放出・供給遮断実施は行なわれない。

図７は、本発明の実施例７を示す説明図である。この実施例７では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、水素ガス機外放出・供給遮断指示操作スイッチ（ＣＳ，ＰＢ等）１２および窒素ガス自動封入装置２０により、窒素ガス封入後に水素ガス機外放出・供給遮断を実施する二段階操作の自動化を実現している。

この図７に示すように、発電機(図示せず)にガス漏れ異常が発生すると、水素ガス漏洩検知装置１により異常を検知して検知信号を発する。この検知信号は、制御室に設置された警報表示装置２に入力されるとともに、自動制御装置１１の窒素ガス自動封入装置２０に入力される。

運転員は、警報表示装置２により警報を認識して対応操作を行い、水素ガス機外放出・供給遮断を実施する(YES)との動作信号が生じると、その動作信号を制御室に設置された水素ガス機外放出・供給遮断スイッチ１２の操作を介して決定装置であるアンドゲートANDに与える。

アンドゲートANDには、水素ガス漏洩検知装置１からの検知信号に応じて動作する窒素ガス自動封入装置２０からの信号も与えられるのでアンドゲートANDの出力が形成され、自動制御装置11は水素ガス機外放出・供給遮断操作を実施する。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図８は、本発明の実施例８を示す説明図である。この実施例８では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、警報通信装置１３、携帯型警報認識装置１４、携帯型制御指示装置１６および窒素自動封入装置２０により、窒素ガス封入後に水素ガス機外放出・供給遮断を行う二段階操作の自動化を実現している。

この図８に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して窒素ガス軸受室封入を実施するか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が、窒素ガス軸受室封入実施を必要(YES)と判断した場合、操作信号が携帯型制御指示装置１６を介して決定装置としてのアンドゲートANDに与えられる。

一方、検知信号は、決定装置としてのアンドゲートANDに与えられる。アンドゲートANDがアンド条件成立すると出力信号を窒素ガス自動封入装置２０に与え、さらにオアゲートORに与える。

一方、オアゲートORには、窒素ガス軸受室封入実施が不要(NO)と判断したとき、さらに水素ガス機外放出・供給遮断実施の要否を判断し、必要（YES）であれば水素ガス機外放出・供給遮断指示操作スイッチ１２の操作信号がオアゲートORに与えられる。これにより自動制御装置１１は、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

なお、運転員が水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ１２の操作は行なわれない。

図９は、本発明の実施例９を示す説明図である。この実施例９では、制御室に警報を認識するための警報表示装置２が設置されると共に、本発明で新たに加えた自動制御装置１１、警報通信装置１３、携帯型警報認識装置１４、時限装置１５、携帯型制御指示装置１６および窒素自動封入装置２０により、窒素ガス封入後に水素ガス機外放出・供給遮断を行う二段階操作の自動化を実現している。

この図９に示すように、水素ガス漏洩検知装置１が異常を検知すると、検知信号を発する。この検知信号に基づき、制御室に設置された警報表示装置２を介して警報通信装置１３から運転員が所持する携帯型警報認識装置14に通信指令を行う。これにより、運転員が警報を認識して窒素ガス軸受室封入実施をするか、あるいはそのままの状態に放置する。運転員が、窒素ガス軸受室封入実施を必要(YES)と判断した場合、操作信号が携帯型制御指示装置１６を介してオアゲートOR1に与えられる。

他方、オアゲートOR1には、窒素ガス自動封入装置２０を介して検知信号が与えられる。そして、オアゲートOR1の出力は、時限装置１５を介してオアゲートOR2に与えられる。

一方、運転員が、警報認識時に窒素ガス軸受室封入実施を不要(NO)と判断した場合は、続いて水素ガス機外放出・供給遮断をするか、あるいはそのままの状態に放置するかの判断を行う。そして、必要（YES）と判断した場合、水素ガス機外放出・供給遮断指示操作スイッチ３の操作信号がオアゲートOR2に与えられる。これにより自動制御装置１１は、自動的に水素ガス機外放出・供給遮断を行う。

なお、運転員が、水素ガス機外放出・供給遮断実施を不要(NO)と判断した場合は、操作スイッチ３の操作は行なわれない。

本発明の実施例１を示す説明図。 本発明の実施例２を示す説明図。 本発明の実施例３を示す説明図。 本発明の実施例４を示す説明図。 本発明の実施例５を示す説明図。 本発明の実施例６を示す説明図。 本発明の実施例７を示す説明図。 本発明の実施例８を示す説明図。 本発明の実施例９を示す説明図。 従来のプラント運転制御装置の動作内容を示す説明図。

符号の説明

１ 水素ガス漏洩検知装置、２ 警報表示装置、１１ 自動制御装置、
１２ 水素ガス機外放出・供給遮断指示操作（ＣＢ、ＰＢ等）、１３ 警報通信装置、
１４ 携帯型警報認識装置、１５ 時限装置、１６ 携帯型制御指示装置、
２０ 窒素ガス自動封入装置。

Claims (6)

1. 水素を冷媒とする発電機を有する発電プラントにおいて、
   前記発電機からの水素ガスの漏洩を検知して検知信号を出力するガス検知装置と、
   前記検知信号に応じて水素ガス機外放出・供給遮断を行う水素ガス処置装置と、
   前記検知信号があることを条件に、人の操作により前記水素ガス処置装置に動作信号を与える操作装置と、
   前記ガス検知装置からの検知信号および前記操作装置からの動作信号の少なくとも一方が与えられて前記水素ガス処置装置を作動させる決定装置と
   をそなえたことを特徴とするプラント運転制御装置。
2. 請求項１記載のプラント運転制御装置において、
   前記検知信号が所定時間以上与えられると出力を生じる時限装置を有し、この時限装置の出力を前記決定装置に与えるようにしたことを特徴とするプラント運転制御装置。
3. 請求項１記載のプラント運転制御装置において、
   人が携行でき、前記検知信号が与えられたとき表示を行う警報表示装置をそなえたことを特徴とするプラント運転制御装置。
4. 請求項１記載のプラント運転制御装置において、
   前記検知信号が所定時間以上与えられると出力を生じる時限装置を有し、この時限装置の出力を前記決定装置に与えるようにしたことを特徴とするプラント運転制御装置。
5. 請求項１記載のプラント運転制御装置において、
   前記検知信号に応じて前記発電機に窒素ガスを封入する窒素ガス自動封入装置をそなえたことを特徴とするプラント運転制御装置。
6. 水素を冷媒とする発電機を有する発電プラントの運転制御方法において、
   ガス検知装置により前記発電機からの水素ガスの漏洩を検知して検知信号を出力し、
   前記検知信号に応じて水素ガス処置装置により水素ガス機外放出・供給遮断を行い、
   前記検知信号があることを条件に、人が操作装置を操作することにより前記水素ガス処置装置に動作信号を与え、
   前記ガス検知装置からの検知信号および前記操作装置からの動作信号の少なくとも一方が決定装置に与えられて前記水素ガス処置装置を作動させる
   ことを特徴とするプラントの運転制御方法。

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