JP2009019528A - ガスタービンの運転制御装置および運転制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入口案内翼開度設定部10により、発電機出力に対する入口案内翼の開度の関係に基づき発電機出力センサの検出値から入口案内翼の開度を設定し、第1補正部20により、一定量を超える周波数変動に対して、該周波数変動量に応じた入口案内翼の第1開度補正量を算出して設定された開度を補正し、第2補正部30により、発電機の出力(発電機出力センサの出力)または発電機出力の目標値から設定される発電機出力設定値からガスタービンの負荷変化を算出して該負荷変化量に応じた入口案内翼の第2開度補正量を算出して設定された開度を補正する。
【選択図】図2
Description
Guide Vane:IGV)104が設けられている。この入口案内翼104は、各静翼の開度を操作することにより、圧縮機102の動翼との間を流れて燃焼器103へ流入する空気量を変化させ、ガスタービン100の排ガス温度を目標値に制御するためのものである。吸気は入口案内翼104により周方向の速度が与えられ圧縮機102に導入される。圧縮機102では、導入された空気は多段の動翼と静翼とを通ってエネルギーが与えられて圧力が上昇する。なお、入口案内翼104は、周方向に多数枚設けられた可動翼がそれぞれ可動可能に支持されて構成され、制御部110からの駆動信号によってアクチュエータが作動してこれら可動翼が可動せしめられて、吸気流量、燃焼温度を調整している。
Code要求レスポンスを満足させ得るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法を提供することを目的とする。
本発明は、前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給し、該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御装置において、予め設定された前記発電機の出力に対する前記入口案内翼の開度の関係に基づいて、前記発電機出力の検出値から前記入口案内翼の開度を設定する入口案内翼開度設定手段と、一定量を超える周波数変動に対して、該周波数変動量に応じた前記入口案内翼の第1開度補正量を算出し、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第1補正手段とを有し、前記入口案内翼のアクチュエータに前記第1補正手段による補正後の開度駆動指令を出力するガスタービンの運転制御装置を提供する。
Code要求レスポンスを満足させることが可能となる。
Code要求レスポンスを満足させることができるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法について、図1〜図4を参照して説明する。ここで、図1は第1の実施形態のガスタービンの運転制御装置の構成図であり、同図において、図7(従来例)と重複する部分には同一の符号を付している。また、図2は第1の実施形態におけるIGV制御部113の具体的な構成図であり、図3はIGV制御部113の各種関数器および作動範囲設定器が持つ関数を説明する説明図であり、図4は第1の実施形態において系統周波数が低下したときの各種緒量のタイムチャートである。
第1補正部20では、基本的に、第1開度補正関数器(FX4)21により、系統周波数の周波数変動量Δfに応じて、図3(a)に示すような関数に従ってIGV開度の第1開度補正量CP11を設定する。
また、第1補正部20の作動範囲をガスタービンの負荷が中高負荷の範囲とするため、第1補正部作動範囲設定器(FX5)23により、発電機150の出力(発電機出力センサの出力)または発電機出力の目標値から設定される発電機出力設定値に対して、図3(b)に示すような関係を持つ作動範囲係数K5を生成し、乗算器22で第1開度補正量CP11にこの作動範囲係数K5を掛け合わせたものを第1補正部20で生成される第1開度補正量CP1としている。
第2補正部30では、まず、発電機150の出力(発電機出力センサの出力)または発電機出力の目標値から設定される発電機出力設定値を1次遅れフィルタ31,32で遅延した信号と遅延していない信号との偏差を減算器33により求め、これをガスタービンの負荷変化(擬似微分値)として得る。そして、第2開度補正関数器(FX6)34において、このガスタービンの負荷変化(GT出力の擬似微分値)に応じて、図3(c)に示すような関数に従ってIGV開度の第2開度補正量CP21を設定する。なお、この第2開度補正関数器34の関数FX6によって、第2開度補正量CP21を任意に調整可能であり、例えば、負荷上げのときのように擬似微分値が正のときだけ第2開度補正量CP21を出し、負荷下げのように擬似微分値が負のときはゼロとして補正しないようにする設定も可能となる。
このような周波数変動を受けて、制御部111(IGV制御部113)では、第1補正部20の第1開度補正関数器(FX4)21により、系統周波数の周波数変動量Δfに応じたIGV開度の第1開度補正量CP11(負値)が設定され、ガスタービンの負荷が高負荷であるときには、第1開度補正量CP11がほぼそのまま第1開度補正量CP1として出力される。つまり、IGV開度指令117として第1開度補正量CP1だけ低く補正されたIGV開度が入口案内翼104のアクチュエータに与えられ、入口案内翼104の開度は、図4(b)に示すように、第1開度補正量CP1分だけ開く方向に変化することとなる。
Codeで規定された軸出力を満足するためには、蒸気タービン160の出力不足をガスタービン100の過負荷運転で補う必要があるが、十分に対応可能となる。
次に、本発明の第2の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法について、図5および図6を参照して説明する。ここで、図5は第2の実施形態におけるIGV制御部113の具体的な構成図であり、図6は第2の実施形態において系統周波数が低下したときの各種緒量のタイムチャートである。
変化率制限部41は、入口案内翼104を開く方向(補正量の時間変化がマイナス)のときと、入口案内翼104を閉じる方向(補正量の時間変化がプラス)のときとで、変化率の制限値を独立して設定可能である。これにより、入口案内翼104を開く速度と切り戻し時の速度とを独立して調整できる。
次に、本発明の第3の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について説明する。第1の実施形態では、第1補正部20および第2補正部30の作動範囲をガスタービンの負荷が中高負荷の範囲とするため、それぞれ第1補正部作動範囲設定器(FX5)23および第2補正部作動範囲設定器(FX7)35において、発電機150の出力(発電機出力センサの出力)または発電機出力の目標値から設定される発電機出力設定値に対する関数を用いて行ったが、本実施形態では、発電機150の出力に代えてタービンの入口温度を用いる。
次に、本発明の第4の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について説明する。第1の実施形態では、第1補正部20および第2補正部30の作動範囲をガスタービンの負荷が中高負荷の範囲とするため、それぞれ第1補正部作動範囲設定器(FX5)23および第2補正部作動範囲設定器(FX7)35において、発電機150の出力(発電機出力センサの出力)または発電機出力の目標値から設定される発電機出力設定値に対する関数を用いて行ったが、本実施形態では、発電機150の出力に代えてタービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度であるブレードパス温度を用いる。
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
20,40 第1補正部
30 第2補正部
100 ガスタービン
101 タービン
102 圧縮機
103 燃焼器
104 入口案内翼
105 燃料流量調整弁
111 制御部
112 燃料制御部
113 IGV制御部
116 制御信号
117 IGV開度指令
121 吸気状態検出器
122 車室内圧力センサ
123 ブレードパス温度検出器
124 排ガス温度検出器
150 発電機
160 蒸気タービン
Claims (7)
- 前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給し、該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御装置であって、
予め設定された前記発電機の出力に対する前記入口案内翼の開度の関係に基づいて、前記発電機出力の検出値から前記入口案内翼の開度を設定する入口案内翼開度設定手段と、
一定量を超える周波数変動に対して、該周波数変動量に応じた前記入口案内翼の第1開度補正量を算出し、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第1補正手段と
を有し、
前記入口案内翼のアクチュエータに前記第1補正手段による補正後の開度駆動指令を出力するガスタービンの運転制御装置。 - 前記発電機の出力から当該ガスタービンの負荷変化を算出して該負荷変化量に応じた前記入口案内翼の第2開度補正量を算出し、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第2補正手段を有し、
前記入口案内翼のアクチュエータに前記第1補正手段および第2補正手段による補正後の開度駆動指令信号を出力する請求項1に記載のガスタービンの運転制御装置。 - 前記第1補正手段の第1開度補正量および第2補正手段の第2開度補正量のうちの少なくとも1つの時間変化率が所定値以下となるように制限する変化率制限手段を有する請求項1または請求項2に記載のガスタービンの運転制御装置。
- 前記第1補正手段および前記第2補正手段の少なくとも1つは、前記発電機の出力が所定範囲にある場合に作動する請求項1から請求項3のいずれかに記載のガスタービンの運転制御装置。
- 前記第1補正手段および前記第2補正手段の少なくとも1つは、前記タービンの入口温度が所定範囲にある場合に作動する請求項1から請求項3のいずれかに記載のガスタービンの運転制御装置。
- 前記第1補正手段およびまたは前記第2補正手段は、前記タービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度であるブレードパス温度が所定範囲にある場合に作動する請求項1から請求項3のいずれかに記載のガスタービンの運転制御装置。
- 前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給し、該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御方法であって、
予め設定された前記発電機の出力に対する前記入口案内翼の開度の関係に基づいて、前記発電機出力の検出値から前記入口案内翼の開度を設定する工程と、
一定量を超える周波数変動に対して、該周波数変動量に応じた前記入口案内翼の第1開度補正量を算出し、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する工程と
を含み、
前記入口案内翼のアクチュエータに前記第1開度補正量による補正後の開度駆動指令を出力するガスタービンの運転制御方法。
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