JP2013130171A - Combined plant and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスタービンと蒸気タービンを備えるコンバインドプラントとその制御方法に関する。 The present invention relates to a combined plant including a gas turbine and a steam turbine, and a control method thereof.
ガスタービンと蒸気タービンを備えるコンバインドプラントではガスタービンの燃焼器で燃焼する燃焼領域を変更する際に出力が急変する場合がある。このような問題を解決するため特許文献1に開示されている技術がある。特許文献1に開示されている技術によると、ガスタービンに備わる燃焼器の燃焼領域変更時にガスタービンの出力の急変を回避して安定した運転を維持できる。 In a combined plant including a gas turbine and a steam turbine, the output may change suddenly when changing the combustion region combusted by the combustor of the gas turbine. In order to solve such a problem, there is a technique disclosed in Patent Document 1. According to the technology disclosed in Patent Document 1, it is possible to avoid a sudden change in the output of the gas turbine when the combustion region of the combustor provided in the gas turbine is changed, and to maintain a stable operation.
しかしながら、特許文献1に開示されている技術では、コンバインドプラントの出力を下げるときにガスタービンにおける燃焼器の燃焼領域変更を制限するために蒸気タービンの出力を低下させる。
このような制御方法でコンバインドプラントの出力を低出力に維持する場合、蒸気タービンの出力が低下した状態でコンバインドプラントの運転を継続するため効率が大きく低下する。
However, in the technique disclosed in Patent Document 1, when the output of the combined plant is reduced, the output of the steam turbine is reduced in order to limit the change of the combustion region of the combustor in the gas turbine.
When maintaining the output of the combined plant at a low output by such a control method, the operation of the combined plant is continued in a state where the output of the steam turbine is reduced, so that the efficiency is greatly reduced.
そこで本発明は、要求される出力の低下時または上昇時に効率を低下させることなく安定した出力を維持できるコンバインドプラントとその制御方法を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a combined plant that can maintain a stable output without reducing efficiency when the required output is reduced or increased, and a control method thereof.
前記課題を解決するため本発明は、少なくとも2つの燃焼領域に区分された燃焼器を有するガスタービンと、前記ガスタービンの排熱を利用して発生する蒸気が供給される蒸気タービンと、前記蒸気タービンを駆動した前記蒸気を凝縮する復水器と、前記復水器で凝縮された復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記蒸気を発生する蒸気ドラムと、前記蒸気ドラムで発生する前記蒸気の前記蒸気タービンへの蒸気供給量を調節して当該蒸気タービンの蒸気タービン出力を調節する蒸気供給量調節装置と、要求される出力の変化に応じて前記燃焼領域を変更するとともに、前記燃焼領域の変更に対応して、前記蒸気タービン出力と前記ガスタービンのガスタービン出力の合計を前記要求される出力と等しくするための供給量制御信号で前記蒸気供給量調節装置を制御する制御装置と、を備えるコンバインドプラントとその制御方法とする。 In order to solve the above problems, the present invention provides a gas turbine having a combustor divided into at least two combustion regions, a steam turbine to which steam generated using exhaust heat of the gas turbine is supplied, and the steam A condenser that condenses the steam that has driven the turbine, a waste heat recovery boiler that superheats the condensate condensed in the condenser with the exhaust heat, and the condensate that is overheated in the exhaust heat recovery boiler. There is a need for a steam drum that generates the steam, and a steam supply amount adjusting device that adjusts a steam supply amount of the steam generated in the steam drum to the steam turbine to adjust a steam turbine output of the steam turbine. The combustion region is changed according to the change in the output, and the total of the steam turbine output and the gas turbine output of the gas turbine is requested in response to the change in the combustion region. To a control device for controlling the steam supply amount adjusting apparatus at a feed rate control signal for equalizing the output, the combined plant provided with a control method thereof.
本発明によると、要求される出力の低下時または上昇時に効率を低下させることなく安定した出力を維持できるコンバインドプラントとその制御方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the combined plant which can maintain the stable output without reducing efficiency at the time of the fall of the required output or an increase, and its control method can be provided.
《第1実施形態》
以下、適宜図を参照して本発明を実施するための第1実施形態を詳細に説明する。
図1に示すように、第1実施形態に係るコンバインドプラント1は、ガスタービン発電機G1を駆動するガスタービン2と、少なくとも高圧タービン10Hおよび低圧タービン10Lを有して蒸気タービン発電機G2を駆動する蒸気タービン10と、を含んで構成され、制御装置30によって制御される。
なお、ガスタービン2と蒸気タービン10とが1つの軸で直列に連結され、1つの軸で1つの発電機を駆動する一軸型のコンバインドプラント(図示せず)であってもよい。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
As shown in FIG. 1, the combined plant 1 according to the first embodiment includes a
The
ガスタービン2には、運転中に燃料供給切替を行うための複数(図1では2つ)の燃料流量調節弁3(3a、3b)を備える燃焼器9と、ガスタービン2の排熱を利用して蒸気を発生させる複数の蒸気ドラム5(図1では、高圧ドラム5H、中圧ドラム5M、低圧ドラム5Lの3つ)と、復水器27で凝縮される復水を過熱する排熱回収ボイラ11と、が備わっている。
The
ガスタービン2の排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)の低減を図るため、部分負荷運転時に燃焼器9の燃焼領域を変更可能に構成されていることが好ましい。例えば図1に示すように、燃焼器9は2つの燃焼領域(第1領域9aと第2領域9b)に区分され、燃料流量調節弁3aは第1領域9aへの燃料供給量を調節し、燃料流量調節弁3bは第2領域9bへの燃料供給量を調節するように構成される。そして部分負荷運転時には1つの領域(例えば第2領域9b)で燃焼するように制御される。
もちろん、燃焼領域の数は2つに限定されるものではなく、3つ以上に区分される燃焼領域を有する燃焼器9であってもよい。
In order to reduce nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas of the
Of course, the number of combustion regions is not limited to two, and may be a
また、排熱回収ボイラ11はガスタービン2の排気ガスに含まれる排熱で復水を過熱するように構成され、排気ガスの流れにおける上流から高圧過熱器4H、中圧過熱器4M、低圧過熱器4Lの3つの過熱器4が備わっている。
過熱器4(高圧過熱器4H、中圧過熱器4M、低圧過熱器4L)は蒸気ドラム5(高圧ドラム5H、中圧ドラム5M、低圧ドラム5L)で発生した蒸気を過熱し、蒸気加減弁7(高圧蒸気加減弁7H、中圧蒸気加減弁7M、低圧蒸気加減弁7L)が備わる主蒸気管6(高圧主蒸気管6H、中圧主蒸気管6M、低圧主蒸気管6L)を介して蒸気タービン10(高圧タービン10H、低圧タービン10L)に供給するように構成される。
蒸気加減弁7(高圧蒸気加減弁7H、中圧蒸気加減弁7M、低圧蒸気加減弁7L)は、蒸気タービン10への蒸気供給量を調節する蒸気供給量調節装置として機能する。
Further, the exhaust heat recovery boiler 11 is configured to superheat the condensate with exhaust heat contained in the exhaust gas of the
The superheater 4 (
The steam control valve 7 (the high pressure
具体的に、高圧ドラム5Hで発生した蒸気(高圧主蒸気)は高圧過熱器4Hで過熱され、高圧主蒸気管6Hを流通して高圧タービン10Hに供給される。高圧主蒸気管6Hにおける高圧主蒸気の流量(高圧タービン10Hへの高圧主蒸気供給量)は高圧主蒸気加減弁7Hで調節される。
中圧ドラム5Mで発生した蒸気(中圧主蒸気)は中圧過熱器4Mで過熱され、中圧主蒸気管6Mを流通して低圧タービン10Lの高圧側に供給される。中圧主蒸気管6Mにおける中圧主蒸気の流量(低圧タービン10Lへの中圧主蒸気供給量)は中圧主蒸気加減弁7Mで調節される。
また、低圧ドラム5Lで発生した蒸気(低圧主蒸気)は低圧過熱器4Lで過熱され、低圧主蒸気管6Lを流通して低圧タービン10Lの低圧側に供給される。低圧主蒸気管6Lにおける低圧主蒸気の流量(低圧タービン10Lへの低圧主蒸気供給量)は低圧主蒸気加減弁7Lで調節される。
そして、高圧主蒸気管6H、中圧主蒸気管6M、低圧主蒸気管6Lには、それぞれ高圧主蒸気の圧力を計測する高圧主蒸気圧力計8H、中高圧主蒸気の圧力を計測する中圧主蒸気圧力計8M、低圧主蒸気の圧力を計測する低圧主蒸気圧力計8Lが備わる。
Specifically, the steam (high-pressure main steam) generated in the high-
The steam (intermediate pressure main steam) generated in the
Further, the steam (low pressure main steam) generated in the
The high-pressure
また、高圧主蒸気管6Hには、高圧ドラム5Hで発生した高圧主蒸気を蒸気タービン10をバイパスして復水器27に送る高圧タービンバイパス管16Hが備わり、中圧主蒸気管6Mには、中圧ドラム5Mで発生した中圧主蒸気を蒸気タービン10をバイパスして復水器27に送る中圧タービンバイパス管16Mが備わり、低圧主蒸気管6Lには、低圧ドラム5Lで発生した低圧主蒸気を蒸気タービン10をバイパスして復水器27に送る低圧タービンバイパス管16Lが備わる。
The high-pressure
さらに、高圧タービンバイパス管16Hには高圧主蒸気の流量を調節する高圧タービンバイパス弁17Hが備わり、中圧タービンバイパス管16Mには中圧主蒸気の流量を調節する中圧タービンバイパス弁17Mが備わり、低圧タービンバイパス管16Lには低圧主蒸気の流量を調節する低圧タービンバイパス弁17Lが備わる。以下、高圧タービンバイパス管16H、中圧タービンバイパス管16M、および、低圧タービンバイパス管16Lをまとめてタービンバイパス管16と称し、高圧タービンバイパス弁17H、中圧タービンバイパス弁17M、および、低圧タービンバイパス弁17Lをまとめてタービンバイパス弁17と称する。
タービンバイパス弁17はタービンバイパス管16における蒸気の流量を調節するバイパス流量調節装置として機能する。そして、コンバインドプラント1が定格運転するときタービンバイパス弁17は閉弁し、蒸気ドラム5で発生した蒸気の全てが蒸気タービン10に供給される。
Further, the high pressure
The
また、ガスタービン発電機G1には出力(例えば電力)を計測するガスタービン出力計20、蒸気タービン発電機G2には出力(例えば電力)を計測する蒸気タービン出力計22が備わる。
The gas turbine generator G1 includes a gas
以上のように構成されるコンバインドプラント1を制御する制御装置30は、コンバインドプラント1に要求される発電電力(要求される出力)をガスタービン発電機G1および蒸気タービン発電機G2で発電するようにコンバインドプラント1を制御する。
例えば制御装置30は、コンバインドプラント1を制御する指令値(発電出力指令値(MWD:Mega Watt Demand))を、コンバインドプラント1に要求される出力と等しく設定し、ガスタービン発電機G1の発電電力と蒸気タービン発電機G2の発電電力の合計が発電出力指令値MWDとなるようにガスタービン2と蒸気タービン10を制御する。
The
For example, the
要求される出力が低下すると制御装置30は発電出力指令値MWDを低下させ、発電出力指令値MWDが予め設定される所定値を下回ったとき、制御装置30はガスタービン2の燃焼器9における燃焼を部分的に停止して出力を下げる。
When the required output decreases, the
例えば、2つの燃焼領域(第1領域9a、第2領域9b)に区分される燃焼器9が備わる場合、制御装置30は、発電出力指令値MWDが所定値より高いとき2つの燃料流量調節弁3a、3bを開弁して第1領域9aと第2領域9bに燃料を供給する。そして、発電出力指令値MWDが所定値より低くなると、制御装置30は、2つの燃料流量調節弁3a、3bの一方(例えば、燃料流量調節弁3a)を閉弁して第1領域9aへの燃料の供給を停止する。ガスタービン2は第2領域9bのみが燃焼を継続する。
For example, in the case where the
このようにコンバインドプラント1の発電出力指令値MWDが低下すると、制御装置30は燃焼器9の一部(例えば、第1領域9a)を停止して燃焼領域を変更する。
しかしながら燃焼器9の一部が停止するような燃焼領域変更時にガスタービン2の出力(ガスタービン出力Gout)が短時間に亘って乱れ、これにともなってコンバインドプラント1の出力(プラント出力Pout)が短時間に亘って乱れる場合がある。つまり、コンバインドプラント1のプラント出力Poutが短時間に亘って乱れ、例えば出力電力が瞬間的(10数秒など)に乱れる場合がある。
When the power generation output command value MWD of the combined plant 1 thus decreases, the
However, the output of the gas turbine 2 (gas turbine output Gout) is disturbed for a short time when the combustion region is changed so that a part of the
そこで、第1実施形態に係るコンバインドプラント1は燃焼器9の燃焼領域変更時にプラント出力Poutが安定するように構成される。具体的に、ガスタービン2に発生するガスタービン出力Goutの乱れを蒸気タービン10の出力(蒸気タービン出力Sout)で打ち消してコンバインドプラント1のプラント出力Poutを安定させる。
Therefore, the combined plant 1 according to the first embodiment is configured such that the plant output Pout is stabilized when the combustion region of the
例えば図2の(a)に示すように、要求される出力の低下にともなって発電出力指令値MWD(破線)が低下する場合、コンバインドプラント1のプラント出力Pout(実線)は、発電出力指令値MWDの低下に対応して低下する。そして、発電出力指令値MWDが所定値(変更出力上限OPu)まで低下すると、制御装置30(図1参照)は燃料流量調節弁3a(図1参照)を閉弁して第1領域9a(図1参照)での燃焼を停止する。この時点(燃焼領域変更時)でプラント出力Poutが瞬間的に上昇する(区間A)。その後プラント出力Poutは急速に低下し(区間B)、発電出力指令値MWDが所定値(変更出力下限OPd)以下になると、プラント出力Poutは安定して低下する。これは、図2の(b)に示すように燃焼器9の燃焼領域変更にともなって、一点鎖線で示すようにガスタービン2のガスタービン出力Goutが乱れることによる。
For example, as shown in FIG. 2A, when the power generation output command value MWD (broken line) decreases as the required output decreases, the plant output Pout (solid line) of the combined plant 1 is the power generation output command value. Decreases in response to a decrease in MWD. When the power generation output command value MWD is reduced to a predetermined value (changed output upper limit OPu), the control device 30 (see FIG. 1) closes the fuel flow
また、例えば図3の(a)に示すように、要求される出力の上昇にともなって発電出力指令値MWD(破線)が上昇する場合、コンバインドプラント1のプラント出力Pout(実線)は、発電出力指令値MWDの上昇に対応して上昇する。そして、発電出力指令値MWDが所定値(変更出力下限OPd)まで上昇すると制御装置30(図1参照)は燃料流量調節弁3aを開弁して第1領域9a(図1参照)での燃焼を開始する。この時点(燃焼領域変更時)でプラント出力Poutが瞬間的に低下する(区間C)。その後プラント出力Poutが急速に上昇し(区間D)、発電出力指令値MWDが所定値(変更出力上限OPu)以上になると、プラント出力Poutは安定して上昇する。これは、図3の(b)に示すように燃焼器9の燃焼領域の変更にともなって、一点鎖線で示すようにガスタービン2のガスタービン出力Goutが乱れることによる。
Further, for example, as shown in FIG. 3A, when the power generation output command value MWD (broken line) increases as the required output increases, the plant output Pout (solid line) of the combined plant 1 is the power generation output. It rises corresponding to the rise of the command value MWD. When the power generation output command value MWD increases to a predetermined value (changed output lower limit OPd), the control device 30 (see FIG. 1) opens the fuel flow
そこで、第1実施形態に係るコンバインドプラント1の制御装置30(図1参照)は、発電出力指令値MWDの変化にともなって、図1に示す1つの燃料流量調節弁3(例えば、燃料流量調節弁3a)を閉弁したとき、または、1つの燃料流量調節弁3を開弁したときに、ガスタービン2の乱れた出力を打ち消すように蒸気タービン10の蒸気タービン出力Soutを変化させる。
以下、燃焼器9の燃焼領域の変更時に発生するガスタービン出力Goutの乱れを出力急変と称する。つまり、図2の(b)における区間Aと区間Bのガスタービン出力Goutの状態、および、図3の(b)における区間Cと区間Dのガスタービン出力Goutの状態が出力急変となる。
Therefore, the control device 30 (see FIG. 1) of the combined plant 1 according to the first embodiment performs one fuel flow rate adjustment valve 3 (for example, fuel flow rate adjustment) shown in FIG. 1 as the power generation output command value MWD changes. When the
Hereinafter, the disturbance of the gas turbine output Gout that occurs when the combustion region of the
ガスタービン2(図1参照)の出力急変を打ち消すように蒸気タービン出力Soutを変化させるため、制御装置30(図1参照)は、発電出力指令値MWDが低下する場合にガスタービン出力Goutが急速に上昇するとき(区間A)は蒸気タービン出力Soutを低下させ、その後ガスタービン出力Goutが急速に低下するとき(区間B)は蒸気タービン出力Soutを上昇させる。
また、発電出力指令値MWDが上昇する場合にガスタービン出力Goutが急速に低下するとき(区間C)、制御装置30は蒸気タービン出力Soutを上昇させ、その後ガスタービン出力Goutが急速に上昇するとき(区間D)は蒸気タービン出力Soutを低下させる。
In order to change the steam turbine output Sout so as to cancel the sudden output change of the gas turbine 2 (see FIG. 1), the control device 30 (see FIG. 1) causes the gas turbine output Gout to rapidly change when the power generation output command value MWD decreases. Is increased (section A), the steam turbine output Sout is decreased, and thereafter, when the gas turbine output Gout is rapidly decreased (section B), the steam turbine output Sout is increased.
When the gas turbine output Gout decreases rapidly when the power generation output command value MWD increases (section C), the
第1実施形態において制御装置30(図1参照)は蒸気加減弁7(図1参照)の弁開度を調節することによって蒸気タービン出力Soutを調節する。
つまり、制御装置30は、ガスタービン出力Goutが急速に上昇する区間A(図2の(b)参照)、および、区間D(図3の(b)参照)では蒸気加減弁7の弁開度を小さくして蒸気タービン出力Soutを低下させる。一方、ガスタービン2の出力が急速に低下する区間B(図2の(b)参照)、および、区間C(図3の(b)参照)では蒸気加減弁7の弁開度を大きくして蒸気タービン出力Soutを上昇させる。そして制御装置30は、ガスタービン2の出力急変が終了する時点(区間B、区間Dの終点)で、蒸気加減弁7の弁開度が100%(すなわち、全開)となるように蒸気加減弁7を制御する。
In the first embodiment, the control device 30 (see FIG. 1) adjusts the steam turbine output Sout by adjusting the valve opening degree of the steam control valve 7 (see FIG. 1).
That is, the
なお、図1に示す高圧蒸気加減弁7Hの弁開度が変化すると低圧タービン10Lへの蒸気供給量(中圧蒸気供給量および低圧蒸気供給量)が変化して、低圧タービン10Lの出力が変化する。つまり、高圧蒸気加減弁7Hを制御すると、中圧蒸気加減弁7Mと低圧蒸気加減弁7Lの弁開度に関係なく低圧タービン10Lの出力が変化する。このことから、蒸気タービン出力Soutを調節するときに高圧蒸気加減弁7Hが制御されると、高圧蒸気加減弁7Hの制御による低圧タービン10Lの出力の変化に対応して中圧蒸気加減弁7Mと低圧蒸気加減弁7Lを制御する必要が生じることになる。そして、このことによって、中圧蒸気加減弁7Mと低圧蒸気加減弁7Lの制御が複雑になる。
このように、蒸気タービン出力Soutを調節するときに高圧蒸気加減弁7Hが制御されると、中圧蒸気加減弁7Mと低圧蒸気加減弁7Lの制御が複雑になるため、蒸気タービン出力Soutの調節時には高圧蒸気加減弁7Hが制御されない構成が好ましい。
In addition, when the valve opening degree of the high pressure
As described above, when the high pressure
そこで、第1実施形態は、中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lを制御して、ガスタービン2に生じる出力急変を打ち消すように蒸気タービン出力Soutを調節する構成とする。以下、中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lの制御をまとめて蒸気加減弁7の制御として説明する。
なお、高圧蒸気加減弁7Hを制御する構成の場合に制御装置30は、中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lと同様に高圧蒸気加減弁7Hを制御する。
Therefore, in the first embodiment, the intermediate pressure main
In the case of a configuration that controls the high-pressure
制御装置30(図1参照)は図4の(a)に示す制御ブロックによって、蒸気タービン10への蒸気供給量を調節するために蒸気加減弁7の弁開度を調節する供給量制御信号(蒸気加減弁開度指令)を設定する。
図4の(a)を参照して、制御装置30が蒸気加減弁開度指令を設定する手順を説明する(適宜図1〜3参照)。
制御装置30は、ガスタービン出力計20が計測するガスタービン2の出力(ガスタービン発電機G1の出力電力PG1)と蒸気タービン出力計22が計測する蒸気タービン10の出力(蒸気タービン発電機G2の出力電力PG2)を加算器301で加算し(PG1+PG2)、コンバインドプラント1の出力実測値とする。そして制御装置30は発電出力指令値MWDから出力実測値を加減算器302で減算した偏差(出力偏差ΔW)を演算し、PI(比例・積分)演算器303でのPI演算によって、演算した出力偏差ΔWをゼロとするように蒸気タービン10を制御する制御量(出力制御量)を演算する。第1実施形態においてPI演算器303は、演算した出力偏差ΔWがゼロになる出力を蒸気タービン10が出力するような蒸気加減弁7の弁開度(蒸気加減弁開度)を出力制御量として設定する。
The control device 30 (see FIG. 1) uses a control block shown in FIG. 4A to supply a supply amount control signal (which adjusts the valve opening of the steam control valve 7 in order to adjust the amount of steam supplied to the steam turbine 10). Set the steam control valve opening command).
With reference to (a) of FIG. 4, the procedure in which the
The
出力偏差ΔWが正のとき、PI演算器303はコンバインドプラント1の出力実測値が発電出力指令値MWDに不足していると判定し、蒸気加減弁7の弁開度が大きくなるように蒸気加減弁開度を設定する。一方、出力偏差ΔWが負のとき、PI演算器303はコンバインドプラント1の出力実測値が発電出力指令値MWDを超えていると判定し、蒸気加減弁7の弁開度が小さくなるように蒸気加減弁開度を設定する。
When the output deviation ΔW is positive, the
本実施形態に係るコンバインドプラント1は、蒸気加減弁7の開度を、設定された蒸気加減弁開度とするための制御信号(蒸気加減弁開度指令)で蒸気加減弁7が制御されることによって、ガスタービン出力Goutと蒸気タービン出力Soutの合計を発電出力指令値MWD(要求される出力)と等しくできる。 In the combined plant 1 according to the present embodiment, the steam control valve 7 is controlled by a control signal (steam control valve opening command) for setting the opening of the steam control valve 7 to the set steam control valve opening. Thus, the sum of the gas turbine output Gout and the steam turbine output Sout can be made equal to the power generation output command value MWD (required output).
また、出力偏差ΔWの変化に対応する蒸気タービン10の出力の変化の応答速度を向上するため、発電出力指令値MWDに基づいて前もってガスタービン2の出力急変を予測するとともに予測した出力急変に対応するように蒸気加減弁7の弁開度を設定し、設定した弁開度に基づいて蒸気加減弁7を制御する構成としてもよい。
Further, in order to improve the response speed of the change in the output of the
図2の(b)、図3の(b)に示すようなガスタービン2の出力急変は発電出力指令値MWDの変化に対応して発生する。換言すると、制御装置30は、発電出力指令値MWDの値に基づいてガスタービン2の出力急変を予測できる。
そこで、発電出力指令値MWDの値に応じてガスタービン2の出力急変を予測し、さらに、その予測に応じて蒸気加減弁7の弁開度を前もって予測する関数発生器304、305が備わる構成としてもよい。
A sudden change in the output of the
Therefore, a configuration is provided with
例えば発電出力指令値MWDの低下にともなうガスタービン2の出力急変は、ガスタービン2の個体ごとに固有の発生パターンで発生する。したがって、予めガスタービン2ごとに出力急変の発生パターンを測定しておけば、制御装置30は、出力急変の開始(区間Aの始点)と終了(区間Bの終点)、および、出力急変における出力上昇から出力低下への変化(区間Aと区間Bの境界点)を、発電出力指令値MWDの変化に基づいて予測できる。つまり、発電出力指令値MWDが低下するときの蒸気タービン出力Soutおよびガスタービン出力Goutの変化を発電出力指令値MWDの変化に基づいて予測できる。
さらに、コンバインドプラント1のプラント出力Poutと発電出力指令値MWDの出力偏差ΔWの変化も発電出力指令値MWDの変化に基づいて予測できる。
For example, the sudden change in the output of the
Furthermore, a change in the output deviation ΔW between the plant output Pout of the combined plant 1 and the power generation output command value MWD can also be predicted based on the change in the power generation output command value MWD.
そこで、制御装置30は、発電出力指令値MWDが低下するときに関数発生器304で、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン10の出力が変化するまでの遅れ時間に相当する時間だけ先の出力偏差ΔWを予測偏差ΔWdとして予測する。そして制御装置30はPI演算器303で設定する蒸気加減弁開度に、予測偏差ΔWdをゼロとするのに必要な蒸気加減弁7の弁開度を加算器306で加算する。
Therefore, the
同様に発電出力指令値MWDの上昇にともなうガスタービン2の出力急変も、ガスタービン2の個体ごとに固有の発生パターンとして発生する。したがって、予めガスタービン2ごとに出力急変の発生パターンを測定しておけば、制御装置30は、出力急変の開始(区間Cの始点)と終了(区間Dの終点)、および、出力急変における出力低下から出力上昇への変化(区間Cと区間Dの境界点)も、発電出力指令値MWDの変化に基づいて予測できる。つまり、発電出力指令値MWDが上昇するときのガスタービン出力Goutの変化を発電出力指令値MWDの変化に基づいて予測できる。
Similarly, a sudden change in the output of the
そこで、制御装置30は、発電出力指令値MWDが上昇するときに関数発生器305で、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン10の出力が変化するまでの遅れ時間に相当する時間だけ先の出力偏差ΔWを予測偏差ΔWuとして予測する。そして制御装置30は、PI演算器303で設定する蒸気加減弁開度に、予測偏差ΔWuをゼロとするのに必要な蒸気加減弁7の弁開度を加算器307で加算する。
Therefore, the
予測偏差ΔWd、ΔWuは、発電出力指令値MWDとプラント出力Poutとの差であり、予測偏差ΔWd、ΔWuの大きさと蒸気加減弁7の弁開度の関係は実験計測等によって計測可能である。したがって、予測偏差ΔWd、ΔWuの大きさと蒸気加減弁7の弁開度の関係を示すマップが予め設定されて制御装置30の図示しない記憶部に記憶される構成とすれば、制御装置30は、予測偏差ΔWd、ΔWuをゼロとするのに必要な蒸気加減弁7の弁開度は容易に演算可能である。
The predicted deviations ΔWd and ΔWu are differences between the power generation output command value MWD and the plant output Pout, and the relationship between the magnitudes of the predicted deviations ΔWd and ΔWu and the valve opening degree of the steam control valve 7 can be measured by experimental measurement or the like. Therefore, if the map indicating the relationship between the magnitudes of the predicted deviations ΔWd and ΔWu and the valve opening degree of the steam control valve 7 is set in advance and stored in a storage unit (not shown) of the
なお、蒸気加減弁7が全開(弁開度が100%)のとき蒸気タービン10への蒸気供給量が最大となり、ガスタービン2の出力急変を打ち消すために蒸気タービン10への蒸気供給量を増加させることができない。つまり、蒸気加減弁7が全開のとき、ガスタービン2の出力急変を打ち消すように蒸気タービン10の出力を上昇できない。
そこで発電出力指令値MWDが上昇するとき、制御装置30はガスタービン2の出力急変が発生する前、つまり、燃焼領域を変更する前に、蒸気加減弁7の弁開度を、例えば半開(弁開度50%)など、全開より閉じた所定の弁開度に設定して低圧タービン10Lへの蒸気供給量を減少させる。このときの弁開度は適宜設定されることが好ましい。
この構成によって制御装置30は、発電出力指令値MWDに対応して蒸気加減弁7の弁開度を調節し、低圧タービン10Lへの蒸気供給量を増加および減少可能となる。
When the steam control valve 7 is fully open (the valve opening is 100%), the steam supply amount to the
Therefore, when the power generation output command value MWD increases, the
With this configuration, the
具体的に関数発生器305は、発電出力指令値MWDが上昇して予め設定される所定値(但し、出力急変が発生する変更出力下限OPdより低い所定値)に達したときに、蒸気加減弁7の弁開度を全開より小さくして、蒸気タービン10への蒸気供給量を減少させる。このときプラント出力Poutが低下しないように、制御装置30は開弁している燃料流量調節弁3(例えば、燃料流量調節弁3b)の弁開度を大きくするなどしてガスタービン出力Goutを上昇する。この状態で制御装置30の関数発生器305は発電出力指令値MWDの上昇に基づいて予測偏差ΔWuを予測し、予測偏差ΔWuをゼロにするのに必要な弁開度をPI演算器303で設定する蒸気加減弁開度に加算器307で加算する。
Specifically, the
なお、図2の(b)、図3の(b)に示す出力急変の発生パターンは1例に過ぎず、例えば発電出力指令値MWDが低下するときの、燃焼器9の燃焼領域変更時にガスタービン出力Goutが一時的に低下する発生パターンを有するガスタービン2もある。
ガスタービン2の出力急変がこのような発生パターンを有する場合、制御装置30の関数発生器304は、発電出力指令値MWDが低下して予め設定される所定値(但し、出力急変が発生する変更出力上限OPuより高い所定値)に達したときに、蒸気加減弁7の弁開度を全開より小さく設定する構成が好適である。
この構成によって、燃焼器9の燃焼領域変更時に出力急変が発生してガスタービン出力Goutが低下したときに、関数発生器304は蒸気加減弁7の弁開度を大きくして蒸気タービン出力Soutを上昇させてガスタービン2の出力急変を打ち消すことができる。
2 (b) and FIG. 3 (b) are merely examples of the occurrence pattern of the sudden change in output, for example, when the combustion region of the
When the output sudden change of the
With this configuration, when a sudden output change occurs when the combustion region of the
符号308、309は蒸気加減弁開度を補正する補正器である。
加算器306、307から出力される蒸気加減弁開度が、蒸気加減弁7の弁開度の下限値(下限開度)より小さい場合、補正器308は蒸気加減弁開度を下限開度に設定する。また、加算器306、307から出力される蒸気加減弁開度が、蒸気加減弁7の弁開度の上限値(上限開度)より大きい場合、補正器309は蒸気加減弁開度を上限開度に設定する。
When the steam control valve opening output from the
なお、下限開度および上限開度は、中圧蒸気加減弁7M、低圧蒸気加減弁7Lごとに設定され、補正器308、309は中圧蒸気加減弁7M、低圧蒸気加減弁7Lごとに蒸気加減弁開度を補正する。
The lower limit opening and the upper limit opening are set for each of the intermediate pressure
そして補正器308、309で補正された蒸気加減弁開度と、蒸気加減弁7の弁開度の上限開度と、の一方が選択器311で選択される。
選択器311は、選択指令発生器310が発生する出力選択指令に基づいて、蒸気加減弁開度と上限開度の一方を選択する。
選択器311は、例えば、出力選択指令が「1」のときに蒸気加減弁開度が選択され、出力選択指令が「0」のときに上限開度が選択されるように構成される。
選択指令発生器310で発生する出力選択指令の詳細は後記する。
Then, one of the steam control valve opening corrected by the
The
For example, the
Details of the output selection command generated by the
選択器311で選択された蒸気加減弁開度と上限開度の一方は第1開度として低値選択器312に入力される。
さらに、低値選択器312には、主蒸気管6(高圧主蒸気管6H、中圧主蒸気管6M、低圧主蒸気管6L)における蒸気圧をそれぞれ所定の設定圧力に維持するための蒸気加減弁7の弁開度(第2開度)と、蒸気タービン10の回転速度を所定値に維持するための蒸気加減弁7の弁開度(第3開度)と、が入力される。
One of the steam control valve opening and the upper limit opening selected by the
Further, the
主蒸気管6における所定の設定圧力は、コンバインドプラント1の定格運転時の運転条件として、高圧主蒸気管6H、中圧主蒸気管6M、低圧主蒸気管6Lごとに適宜設定される蒸気圧力である。
また、蒸気タービン10の回転速度の所定値は、例えば、蒸気タービン10が昇速するときに目標となる回転速度である。
The predetermined set pressure in the
Further, the predetermined value of the rotational speed of the
そして、入力された第1開度、第2開度、第3開度のうちの最小値が低値選択器312で選択され、蒸気加減弁7の開度を出力された弁開度とするための制御信号(蒸気加減弁開度指令)が設定される。
制御装置30は、設定した蒸気加減弁開度指令で蒸気加減弁7を制御する。
このように、第1開度、第2開度、第3開度のうちの最小値が低値選択器312で選択される構成によって蒸気加減弁7が過剰に開弁することを防止でき、コンバインドプラント1を安定して運転できる。
And the minimum value among the input 1st opening degree, 2nd opening degree, and 3rd opening degree is selected by the
The
In this way, it is possible to prevent the steam control valve 7 from opening excessively by the configuration in which the minimum value among the first opening, the second opening, and the third opening is selected by the
選択指令発生器310は、図4の(b)に示すロジックで出力選択指令を設定する。
図4の(b)に示す「条件1」は、発電出力指令値MWDが低下しているときの条件であって以下の3つの条件がいずれも「真」のときに「1」が設定される。
(1−1)発電出力指令値MWDが低下している。
(1−2)発電出力指令値MWDの値が変更出力上限OPuより所定値αだけ大きい値以下である。
(1−3)発電出力指令値MWDの値が変更出力下限OPd以上である。
The
“Condition 1” shown in FIG. 4B is a condition when the power generation output command value MWD is decreasing, and is set to “1” when all of the following three conditions are “true”. The
(1-1) The power generation output command value MWD is decreasing.
(1-2) The value of the power generation output command value MWD is equal to or less than a value larger than the change output upper limit OPu by a predetermined value α.
(1-3) The value of the power generation output command value MWD is greater than or equal to the change output lower limit OPd.
なお、ここでいう所定値αは、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン10の出力が変化するまでの遅れ時間の間に発電出力指令値MWDが低下すると予測される変化量である。
このような所定値αが設定されることによって、選択指令発生器310は発電出力指令値MWDが変更出力上限OPuに達するのに先んじて「1」を出力することができ、ひいてはガスタービン出力Goutの変化に先んじて、出力選択指令を「1」に設定することが可能となる。
The predetermined value α here is a change that is predicted to decrease the power generation output command value MWD during the delay time from when the valve opening degree of the steam control valve 7 changes until the output of the
By setting such a predetermined value α, the
また、図4の(b)に示す「条件2」は、発電出力指令値MWDが上昇しているときの条件であって以下の3つの条件がいずれも「真」のときに「1」が設定される。
(2−1)発電出力指令値MWDが上昇している。
(2−2)発電出力指令値MWDの値が変更出力下限OPdより所定値βだけ小さい値以上である。
(2−3)発電出力指令値MWDの値が変更出力上限OPu以下である。
“
(2-1) The power generation output command value MWD is increasing.
(2-2) The value of the power generation output command value MWD is equal to or greater than a value smaller than the change output lower limit OPd by a predetermined value β.
(2-3) The value of the power generation output command value MWD is less than or equal to the change output upper limit OPu.
なお、ここでいう所定値βは、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン10の出力が変化するまでの遅れ時間の間に発電出力指令値MWDが上昇すると予測される変化量である。
このような所定値βが設定されることによって、選択指令発生器310は発電出力指令値MWDが変更出力下限OPdに達するのに先んじて「1」を出力することができ、ひいてはガスタービン出力Goutの変化に先んじて、出力選択指令を「1」に設定することが可能となる。
Here, the predetermined value β is a change that is predicted to increase the power generation output command value MWD during a delay time from when the valve opening degree of the steam control valve 7 changes until the output of the
By setting such a predetermined value β, the
さらに条件1と条件2のいずれか一方で「1」が設定されている場合に、ガスタービン2と蒸気タービン10がともに運転状態であれば選択指令発生器310は「1」を設定し、それ以外の場合は「0」を設定して、設定した値を出力選択指令として出力する。
このように設定される出力選択指令(「0」または「1」)は選択器311に入力され、出力選択指令に基づいて蒸気加減弁開度と上限開度の一方が選択される。
Further, when “1” is set in any one of condition 1 and
The output selection command (“0” or “1”) set in this way is input to the
このように、第1実施形態に係るコンバインドプラント1の制御装置30(図1参照)は、発電出力指令値MWDが低下する場合または発電出力指令値MWDが上昇する場合におけるガスタービン2(図1参照)の燃焼器9(図1参照)の燃焼領域変更時に、ガスタービン2に発生する出力急変を打ち消すように蒸気タービン出力Soutを調節する。
さらに、制御装置30は、発電出力指令値MWDに基づいてガスタービン2(図1参照)における出力急変を予測し、蒸気加減弁7(図1参照)の弁開度が変化してから蒸気タービン出力Soutが変化するまでの遅れ時間だけ、ガスタービン出力Goutの変化に先んじて蒸気加減弁7の弁開度を調節する。
Thus, the control apparatus 30 (refer FIG. 1) of the combined plant 1 which concerns on 1st Embodiment is the gas turbine 2 (FIG. 1) when the power generation output command value MWD falls or when the power generation output command value MWD rises. When the combustion region of the combustor 9 (see FIG. 1) is changed, the steam turbine output Sout is adjusted so as to cancel the sudden output change that occurs in the
Further, the
この構成によって、図5の(a)、(b)に示すように、発電出力指令値MWDの低下や上昇(破線)にともなって発生するガスタービン2(図1参照)に生じる出力急変(一点鎖線)を打ち消すように蒸気タービン出力Sout(二点鎖線)を調節することができ、コンバインドプラント1のプラント出力Pout(実線)を安定させることができる。 With this configuration, as shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b), an output sudden change (one point) that occurs in the gas turbine 2 (see FIG. 1) that occurs when the power generation output command value MWD decreases or rises (broken line). The steam turbine output Sout (two-dot chain line) can be adjusted so as to cancel the chain line), and the plant output Pout (solid line) of the combined plant 1 can be stabilized.
また、発電出力指令値MWDが変更出力上限OPuや変更出力下限OPdに達するのに先んじて、選択指令発生器310(図4の(a)参照)から「1」が出力されるため、制御装置30は、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン出力Soutが変化するまでの遅れ時間だけ、ガスタービン出力Goutの変化に先んじて蒸気加減弁開度指令で蒸気加減弁7を制御できる。
Further, since “1” is output from the selection command generator 310 (see FIG. 4A) before the power generation output command value MWD reaches the change output upper limit OPu or the change output lower limit OPd, the
なお、第1実施形態においては中圧主蒸気加減弁7Mの弁開度、および、低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度が同じ弁開度になるように調節する構成としたが、中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度をそれぞれ単独で調節する構成も可能である。
この場合、中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度を単独で調節したときの出力偏差ΔWの変化に基づいて、当該出力偏差ΔWがゼロとなるように中圧主蒸気加減弁7Mと低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度をそれぞれ調節することが好ましい。
In the first embodiment, the valve opening of the intermediate pressure main
In this case, the medium pressure main
《第2実施形態》
前記したように、第1実施形態は、蒸気加減弁7(図1参照)の弁開度を調節して蒸気タービン10(図1参照)の出力を調節する構成であり、蒸気ドラム5(図1参照)での蒸気発生量を変化させて蒸気タービン10の出力を調節する。この構成では、蒸気加減弁7の弁開度が調節されてから主蒸気管6(図1参照)の圧力が変化して、さらに、蒸気ドラム5の蒸気発生量が変化するまでに遅れが生じる場合があり、蒸気タービン出力Soutを速やかに調節できない場合がある。
<< Second Embodiment >>
As described above, the first embodiment is configured to adjust the valve opening degree of the steam control valve 7 (see FIG. 1) to adjust the output of the steam turbine 10 (see FIG. 1), and the steam drum 5 (see FIG. 1). The output of the
そこで、図1に示す蒸気加減弁7とともにタービンバイパス弁17を制御して、主蒸気管6の蒸気を復水器27に直接導入し、主蒸気管6の圧力を調節する構成としてもよい。
具体的に、蒸気加減弁7の弁開度を小さくする場合はタービンバイパス弁17の弁開度を大きくしてタービンバイパス管16における蒸気流量を増やし、復水器27への導入量を増やして、主蒸気管6における蒸気圧力を所定の設定圧力に維持する構成とする。
Therefore, the
Specifically, in order to reduce the valve opening degree of the steam control valve 7, the valve opening degree of the
また、蒸気加減弁7の弁開度を大きくする場合はタービンバイパス弁17の弁開度を小さくしてタービンバイパス管16における蒸気流量を低下させ、復水器27への導入量を低下させて、主蒸気管6における蒸気圧力を所定の設定圧力に維持する構成とする。
主蒸気管6における所定の設定圧力は、前記したように、コンバインドプラント1の定格運転時の運転条件として、高圧主蒸気管6H、中圧主蒸気管6M、低圧主蒸気管6Lごとに適宜設定される蒸気圧力である。
Further, when increasing the valve opening degree of the steam control valve 7, the valve opening degree of the
As described above, the predetermined set pressure in the
なお、蒸気加減弁7と同様に、高圧タービンバイパス弁17Hの動作は低圧タービン10Lの出力に影響をおよぼすため、高圧タービンバイパス弁17Hを制御せず、中圧タービンバイパス弁17Mと低圧タービンバイパス弁17Lを制御する構成が好ましい。
As with the steam control valve 7, the operation of the high pressure
制御装置30(図1参照)は第1実施形態と同様に蒸気加減弁7の弁開度を調節するとともに、図6に示す制御ブロックによってタービンバイパス弁17を制御する制御信号(BP弁開度指令)を設定する(以下、適宜図1〜3参照)。
The control device 30 (see FIG. 1) adjusts the valve opening of the steam control valve 7 as in the first embodiment, and controls the
以下、低圧タービンバイパス弁17Lの制御信号(低圧BP弁開度指令)の設定について説明するが、中圧タービンバイパス弁17Mの制御信号(中圧BP弁開度指令)の設定も同様とする。
また、高圧タービンバイパス弁17Hが制御される場合、制御装置30は、高圧タービンバイパス弁17Hの制御信号(高圧BP弁開度指令)も同様に設定する。
Hereinafter, although the setting of the control signal (low pressure BP valve opening command) of the low pressure
When the high pressure
制御装置30は、低圧主蒸気管6Lに備わる低圧主蒸気圧力計8Lの検出値を低圧主蒸気管6Lにおける低圧主蒸気圧力の実測値(低圧実測値)とし、低圧主蒸気管6Lに設定される所定の設定圧力(低圧設定圧力)から低圧実測値を加減算器401で減算して低圧偏差ΔPLを演算する。そして制御装置30は、PI演算器402でのPI演算によって、演算した低圧偏差ΔPLをゼロとするように低圧タービンバイパス弁17Lを制御するバイパス弁制御指令を演算する。第2実施形態においてPI演算器402は、演算した低圧偏差ΔPLがゼロになるように低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度(低圧BP弁開度)を調節する指令をバイパス弁制御指令として設定する。なお、低圧設定圧力は、コンバインドプラント1の運転時に運転条件として適宜設定される、低圧主蒸気管6Lの蒸気圧力とする。
The
低圧偏差ΔPLが正のとき、PI演算器402は低圧実測値が低圧設定圧力より小さいと判定し、低圧実測値を高くするため低圧BP弁開度を小さくする。一方、低圧偏差ΔPLが負のとき、PI演算器402は低圧実測値が低圧設定圧力より大きいと判定し、低圧実測値を低くするため低圧BP弁開度を大きくする。
When the low-pressure deviation ΔPL is positive, the
また、制御装置30は、発電出力指令値MWDに基づいて低圧蒸気加減弁7Lの弁開度変化(動作)を予測し、予測した弁開度変化に基づいて低圧タービンバイパス弁17Lを制御する構成としてもよい。
Further, the
例えば、発電出力指令値MWDが低下するときに、第1実施形態と同様に予測偏差ΔWdとこの予測偏差ΔWdをゼロにするための蒸気加減弁7(低圧蒸気加減弁7L)の弁開度変化を予測し、さらに、低圧蒸気加減弁7Lの弁開度変化に対応するように低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度変化を設定する関数発生器403が備わる構成としてもよい。低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化と低圧主蒸気管6Lの圧力変化との関係、および、低圧主蒸気管6Lの圧力変化をゼロにする低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度変化は予め実験計測等によって求められる。したがって、低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化と、低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化で生じる低圧主蒸気管6Lの圧力変化をゼロにする低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度変化と、の関係を示すマップも容易に作成できる。
For example, when the power generation output command value MWD decreases, the change in the valve opening degree of the steam control valve 7 (low pressure
そこで、当該マップが予め作成されて制御装置30の図示しない記憶部に記憶される構成とすることができる。このような構成とすれば、関数発生器403は、発電出力指令値MWDが低下するときに、発電出力指令値MWDから予測される低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化に基づいて当該マップを参照し、低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化で生ずる低圧主蒸気管6Lの圧力変化をゼロにする低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度変化量(低圧BP弁開度変化量ΔBLd)を演算(予測)できる。
そして関数発生器403が演算(予測)した低圧BP弁開度変化量ΔBLdは、PI演算器402から出力される低圧BP弁開度に加算器405で加算される。
Therefore, the map may be created in advance and stored in a storage unit (not shown) of the
The low pressure BP valve opening change amount ΔBLd calculated (predicted) by the
また、発電出力指令値MWDが上昇するときに、低圧主蒸気加減弁7Lの弁開度変化に対応する低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度変化量(低圧BP弁開度変化量ΔBLu)を演算(予測)する関数発生器404が備わる構成とすることができる。
そして関数発生器404が演算(予測)した低圧BP弁開度変化量ΔBLuは、PI演算器402から出力される低圧BP弁開度に加算器406で加算される。
Further, when the power generation output command value MWD increases, the valve opening change amount (low pressure BP valve opening change amount ΔBLu) of the low pressure
The low pressure BP valve opening change amount ΔBLu calculated (predicted) by the
符号407、408は、低圧BP弁開度を補正する補正器である。
加算器405で低圧BP弁開度変化量ΔBLdが加算された低圧BP弁開度、または、加算器406で低圧BP弁開度変化量ΔBLuが加算された低圧BP弁開度が低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度の下限値(低圧BP弁下限開度)より小さい場合、補正器407は低圧BP弁開度を低圧BP弁下限開度に設定する。
また、加算器405で低圧BP弁開度変化量ΔBLdが加算された低圧BP弁開度、または、加算器406で低圧BP弁開度変化量ΔBLuが加算された低圧BP弁開度が低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度の上限値(低圧BP弁上限開度)より大きい場合、補正器408は低圧BP弁開度を低圧BP弁上限開度に設定する。
The low pressure BP valve opening obtained by adding the low pressure BP valve opening change amount ΔBLd by the
Further, the low pressure BP valve opening obtained by adding the low pressure BP valve opening change amount ΔBLd by the
そして補正器407、408で補正された低圧BP弁開度と低圧BP弁上限開度の一方が選択器410で選択される。
選択器410では、選択指令発生器409が発生する出力選択指令に基づいて、低圧BP弁開度と低圧BP弁上限開度の一方を選択する。
選択器410は、例えば、出力選択指令が「1」のときに低圧BP弁開度が選択され、出力選択指令が「0」のときに低圧BP弁上限開度が選択されるように構成される。
なお選択指令発生器409では、図3の(b)に示す、選択指令発生器310と同様のロジックで出力選択指令が生成される。
One of the low-pressure BP valve opening and the low-pressure BP valve upper limit opening corrected by the
The
For example, the
Note that the
また選択指令発生器409は選択指令発生器310と同様に、発電出力指令値MWDが変更出力上限OPuや変更出力下限OPdに達するのに先んじて「1」を出力することができ、ガスタービン出力Goutの変化に先んじて出力選択指令を「1」に設定することが可能に構成される。したがって、制御装置30は、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン出力Soutが変化するまでの遅れ時間だけ、ガスタービン出力Goutの変化に先んじて制御される蒸気加減弁7とともに低圧タービンバイパス弁17L、および、中圧タービンバイパス弁17Mを制御できる。
Similarly to the
選択器410で選択された、低圧BP弁開度と低圧BP弁上限開度の一方は、低圧BP弁第1開度として低値選択器411に入力される。さらに、低値選択器411には、低圧主蒸気管6Lにおける蒸気圧を前記した低圧設定圧力に維持するための低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度(低圧BP弁第2開度)が入力される。
そして、入力された低圧BP弁第1開度、低圧BP弁第2開度のうちの小さい値が低値選択器411で選択され、選択された開度に基づいて低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度を設定する制御信号(低圧BP弁開度指令)が生成されて低圧タービンバイパス弁17Lの弁開度が調節される。
このように、低圧BP弁第1開度、低圧BP弁第2開度のうちの小さい値が低値選択器411で選択される構成によって、低圧タービンバイパス弁17Lが過剰に開弁することを防止でき、コンバインドプラント1を安定して運転できる。
One of the low pressure BP valve opening degree and the low pressure BP valve upper limit opening degree selected by the
Then, the
As described above, the low value BP valve first opening degree and the low pressure BP valve second opening degree are selected by the
中圧タービンバイパス弁17Mの弁開度を設定する制御信号(中圧BP弁開度指令)も低圧BP弁開度指令と同様に、中圧主蒸気管6Mに備わる中圧主蒸気圧力計8Mの検出値(中圧実測値)と、中圧主蒸気管6Mにおける設定圧力(中圧設定圧力)と、の偏差(中圧偏差ΔPM)に基づいて設定される。
中圧設定圧力は、コンバインドプラント1の運転時に運転条件として適宜設定される、中圧主蒸気管6Mの蒸気圧力とする。
The control signal (intermediate pressure BP valve opening command) for setting the valve opening of the intermediate pressure
The intermediate pressure setting pressure is a steam pressure of the intermediate pressure
なお、高圧タービンバイパス弁17Hが制御される構成の場合、高圧タービンバイパス弁17Hの弁開度を設定する制御信号(高圧BP弁開度指令)も低圧BP弁開度指令と同様に、高圧主蒸気管6Hに備わる高圧主蒸気圧力計8Hの検出値(高圧実測値)と、高圧主蒸気管6Hにおける設定圧力(高圧設定圧力)と、の偏差(高圧偏差ΔPH)に基づいて設定される構成としてもよい。
この場合の高圧設定圧力も、コンバインドプラント1の運転時に運転条件として適宜設定される、高圧主蒸気管6Hの蒸気圧力とする。
When the high pressure
The high-pressure set pressure in this case is also set as the steam pressure of the high-pressure
このように、第2実施形態に係るコンバインドプラント1の制御装置30(図1参照)は、発電出力指令値MWDが低下する場合、または、発電出力指令値MWDが上昇する場合におけるガスタービン2(図1参照)の燃焼器9(図1参照)の燃焼領域変更時に、ガスタービン2に発生する出力急変を打ち消すように蒸気タービン出力Soutを調節するとともに、低圧タービンバイパス弁17Lと中圧タービンバイパス弁17Mを開弁して、低圧主蒸気管6Lと中圧主蒸気管6Mの蒸気を復水器27に導入する。このことによって、低圧主蒸気管6Lの圧力を低圧設定圧力に維持することができる。また、中圧主蒸気管6Mの圧力を中圧設定圧力に維持することができる。
Thus, the control apparatus 30 (refer FIG. 1) of the combined plant 1 which concerns on 2nd Embodiment is the gas turbine 2 (when power generation output command value MWD falls, or when power generation output command value MWD rises ( When the combustion region of the combustor 9 (see FIG. 1) of the combustor 9 (see FIG. 1) is changed, the steam turbine output Sout is adjusted so as to cancel the sudden change in output generated in the
また、低圧主蒸気管6Lの低圧主蒸気および中圧主蒸気管6Mの中圧主蒸気が復水器27に導入されることによって低圧蒸気タービン10Lへの低圧主蒸気と中圧主蒸気の蒸気供給量が調節され、蒸気タービン出力Soutを速やかに調節でき、蒸気タービン出力Soutを安定させることができる。
Further, the low pressure main steam of the low pressure
また、選択指令発生器409から、発電出力指令値MWDが変更出力上限OPuや変更出力下限OPdに達するのに先んじて「1」が出力されるため、制御装置30は、蒸気加減弁7の弁開度が変化してから蒸気タービン出力Soutが変化するまでの遅れ時間だけ、ガスタービン出力Goutの変化に先んじて、蒸気加減弁7とともに、低圧タービンバイパス弁17L、および、中圧タービンバイパス弁17Mを制御可能に構成することができる。
Further, since “1” is output from the
なお、図1に示すように、第1実施形態および第2実施形態に係るコンバインドプラント1の燃焼器9は2つの燃焼領域(第1領域9a、第2領域9b)に区分され、燃焼領域が1回だけ変更されるガスタービン2に1回だけ出力急変が生じる構成とした。
例えば、3つ以上の燃焼領域に区分される燃焼器9では、発電出力指令値MWDの変化にともなう燃焼領域変更が2回以上発生する場合もあり、この場合はガスタービン2の出力急変も2回以上発生する。この場合、制御装置30は、ガスタービン2の出力急変が発生する回数だけ、蒸気タービン10の蒸気タービン出力Soutを調節することが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
For example, in the
1 コンバインドプラント
2 ガスタービン
5 蒸気ドラム
6 主蒸気管
7 蒸気加減弁(蒸気供給量調節装置)
9 燃焼器
9a 第1領域(燃焼領域)
9b 第2領域(燃焼領域)
10 蒸気タービン
11 排熱回収ボイラ
16 タービンバイパス管
17 タービンバイパス弁(バイパス流量調節装置)
27 復水器
30 制御装置
Gout ガスタービン出力
Sout 蒸気タービン出力
1
9 Combustor 9a First region (combustion region)
9b Second region (combustion region)
10 Steam Turbine 11 Waste
27
Claims (7)
前記ガスタービンの排熱を利用して発生する蒸気が供給される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを駆動した前記蒸気を凝縮する復水器と、
前記復水器で凝縮された復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記蒸気を発生する蒸気ドラムと、
前記蒸気ドラムで発生する前記蒸気の前記蒸気タービンへの蒸気供給量を調節して当該蒸気タービンの蒸気タービン出力を調節する蒸気供給量調節装置と、
要求される出力の変化に応じて前記燃焼領域を変更するとともに、前記燃焼領域の変更に対応して、前記蒸気タービン出力と前記ガスタービンのガスタービン出力の合計を前記要求される出力と等しくするための供給量制御信号で前記蒸気供給量調節装置を制御する制御装置と、
を備えることを特徴とするコンバインドプラント。 A gas turbine having a combustor divided into at least two combustion zones;
A steam turbine to which steam generated using exhaust heat of the gas turbine is supplied;
A condenser that condenses the steam that has driven the steam turbine;
An exhaust heat recovery boiler that superheats the condensate condensed in the condenser with the exhaust heat;
A steam drum that generates the steam from the condensate that has been superheated by the exhaust heat recovery boiler;
A steam supply amount adjusting device for adjusting a steam turbine output of the steam turbine by adjusting a steam supply amount of the steam generated in the steam drum to the steam turbine;
The combustion region is changed according to a change in required output, and the sum of the steam turbine output and the gas turbine output of the gas turbine is made equal to the required output in response to the change in the combustion region. A control device for controlling the steam supply amount adjusting device with a supply amount control signal for;
A combined plant characterized by comprising:
前記主蒸気管と前記復水器を連結して前記蒸気ドラムで発生する前記蒸気を前記蒸気タービンをバイパスして前記復水器に導入するタービンバイパス管と、
前記タービンバイパス管における前記蒸気の流量を調節するバイパス流量調節装置と、
をさらに備え、
前記制御装置は、
前記蒸気供給量調節装置とともに前記バイパス流量調節装置を制御して、前記主蒸気管の圧力を所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項1に記載のコンバインドプラント。 A main steam pipe that connects the steam drum and the steam turbine and includes the steam supply amount adjusting device;
A turbine bypass pipe for connecting the main steam pipe and the condenser and bypassing the steam turbine to introduce the steam generated in the steam drum into the condenser;
A bypass flow rate adjusting device for adjusting the flow rate of the steam in the turbine bypass pipe;
Further comprising
The controller is
The combined plant according to claim 1, wherein the bypass flow rate adjusting device is controlled together with the steam supply amount adjusting device to maintain the pressure of the main steam pipe at a predetermined set pressure.
前記要求される出力の変化に基づいて予測する前記ガスタービン出力と前記蒸気タービン出力の合計が前記要求される出力と等しくなるように前記供給量制御信号を決定し、
前記蒸気供給量調節装置を制御してから前記蒸気タービンの出力が変化するまでの遅れ時間だけ、前記ガスタービン出力の変化に先んじて、前記供給量制御信号で前記蒸気供給量調節装置を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のコンバインドプラント。 The controller is
Determining the supply amount control signal such that a sum of the gas turbine output and the steam turbine output to be predicted based on the change in the required output is equal to the required output;
The steam supply amount adjusting device is controlled by the supply amount control signal prior to the change of the gas turbine output for a delay time from the control of the steam supply amount adjusting device to the change of the output of the steam turbine. The combined plant according to claim 1, wherein the combined plant is characterized in that
前記制御装置は、前記燃焼領域を変更する前に予め前記蒸気供給量調節装置を制御して前記蒸気供給量を減少させ、
前記燃焼領域の変更に対応して前記蒸気供給量を増加可能とす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項に記載のコンバインドプラント。 When the steam supply amount is maximum,
The control device controls the steam supply amount adjusting device in advance to change the steam supply amount before changing the combustion region,
The combined plant according to any one of claims 1 to 3, wherein the steam supply amount can be increased in accordance with the change in the combustion region.
前記ガスタービンの排熱を利用して発生する蒸気が供給される蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを駆動した前記蒸気を凝縮する復水器と、
前記復水器で凝縮された復水を前記排熱で過熱する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラで過熱された前記復水で前記蒸気を発生する蒸気ドラムと、
前記蒸気ドラムで発生する前記蒸気の前記蒸気タービンへの蒸気供給量を調節して当該蒸気タービンの蒸気タービン出力を調節する蒸気供給量調節装置と、を備えるコンバインドプラントの制御方法であって、
要求される出力の変化に応じて前記燃焼領域を変更し、さらに、当該燃焼領域の変更に対応して、前記ガスタービンのガスタービン出力と前記蒸気タービン出力の合計が前記要求される出力と等しくなるように前記蒸気供給量調節装置を制御することを特徴とする制御方法。 A gas turbine having a combustor divided into at least two combustion zones;
A steam turbine to which steam generated using exhaust heat of the gas turbine is supplied;
A condenser that condenses the steam that has driven the steam turbine;
An exhaust heat recovery boiler that superheats the condensate condensed in the condenser with the exhaust heat;
A steam drum that generates the steam from the condensate that has been superheated by the exhaust heat recovery boiler;
A steam supply amount adjusting device for adjusting a steam supply amount of the steam turbine by adjusting a steam supply amount of the steam generated in the steam drum to the steam turbine,
The combustion region is changed according to a change in the required output, and further, in response to the change in the combustion region, the sum of the gas turbine output of the gas turbine and the steam turbine output is equal to the required output. A control method, characterized by controlling the steam supply amount adjusting device.
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