JP2016073129A - Cooling gas temperature control device - Google Patents

Cooling gas temperature control device Download PDF

Info

Publication number
JP2016073129A
JP2016073129A JP2014201869A JP2014201869A JP2016073129A JP 2016073129 A JP2016073129 A JP 2016073129A JP 2014201869 A JP2014201869 A JP 2014201869A JP 2014201869 A JP2014201869 A JP 2014201869A JP 2016073129 A JP2016073129 A JP 2016073129A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
valve opening
cooling gas
cooling
lower limit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014201869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
亮輔 河津
Ryosuke Kawazu
亮輔 河津
和幸 阿部
Kazuyuki Abe
和幸 阿部
誉志男 林田
Yoshio Hayashida
誉志男 林田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2014201869A priority Critical patent/JP2016073129A/en
Publication of JP2016073129A publication Critical patent/JP2016073129A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To more quickly control a temperature of cooling gas for cooling a generator so as to prevent the temperature from overshooting as much as possible from start-up time of the generator until a stable state thereof.SOLUTION: A cooling gas temperature control device comprises: a determination module 20 determining a lower limit of valve opening of a control valve 8 for adjusting a flow rate of cooling water 1 cooling hydrogen gas 3 in accordance with process conditions in a generator 2; a PID arithmetic section 12 performing a PID operation on the basis of a difference between a current value of a temperature of the hydrogen gas and a setting value set beforehand related to the temperature of the hydrogen gas and determining an adjustment amount of the valve opening; and an adder 13 adding the adjustment amount determined by the PID arithmetic section 12 to the lower limit of the valve opening determined by the determination module 20 and controlling the valve opening by applying addition results as an operation amount to the control valve 8.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための冷却ガス温度制御装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to a cooling gas temperature control device for controlling the temperature of a cooling gas for cooling a generator from when the generator is started until it reaches a stable state.

従来、この種の冷却ガス温度制御は、発電機を冷却する冷却ガスを、冷却水により冷却することによってなされている。具体的には、冷却水の水量を調節する調節弁の弁開度を、冷却ガスの温度の現在値と設定値との差に基づくPID制御に基づいて変化させることによって、冷却ガスの温度が制御されている。   Conventionally, this kind of cooling gas temperature control is performed by cooling the cooling gas for cooling the generator with cooling water. Specifically, the temperature of the cooling gas is changed by changing the valve opening of the control valve that adjusts the amount of cooling water based on PID control based on the difference between the current value of the cooling gas temperature and the set value. It is controlled.

PID制御とは、プロセス値PVと設定値SVとの差に応じて操作端への操作量MVである出力信号(弁開度指令値)を増減させ、プロセス値PVと設定値SVの偏差を限りなく0(ゼロ)に近づける制御である。一般に、冷却ガスとして水素ガスを用いる場合、水素ガスの温度が設定値を超えると、調節弁の制御を開始する。   PID control increases or decreases an output signal (valve opening command value), which is an operation amount MV to the operation end, according to the difference between the process value PV and the set value SV, and the deviation between the process value PV and the set value SV is increased. This control is as close to 0 (zero) as possible. Generally, when hydrogen gas is used as the cooling gas, control of the control valve is started when the temperature of the hydrogen gas exceeds a set value.

特開2000−350413号公報JP 2000-350413 A

しかしながら、このような従来の冷却ガス温度制御では、以下のような問題がある。   However, such conventional cooling gas temperature control has the following problems.

すなわち、従来の冷却ガス温度制御では、発電機の起動時t1から、調節弁の制御開始t2までのタイミングが遅いため、図13に示すように冷却ガス温度がオーバシュートし、冷却ガス温度高の警報を発生することがある。   That is, in the conventional cooling gas temperature control, since the timing from the generator start time t1 to the control valve control start t2 is late, the cooling gas temperature overshoots as shown in FIG. An alarm may be generated.

このオーバシュートの原因としては、冷却ガス温度の急上昇に、調節弁の動作が追従できないことによる。   The cause of this overshoot is that the operation of the control valve cannot follow the sudden rise in the cooling gas temperature.

つまり、発電機のタービンが回転すると、周囲空気との摩擦が発生し、回転エネルギが熱エネルギに変換される。一般に、タービンの回転数の3乗に比例して風損が大きくなり、図13の温度上昇率急変点aに示すように、冷却ガスの温度上昇率が急変するようになる。   That is, when the turbine of the generator rotates, friction with ambient air is generated, and rotational energy is converted into heat energy. In general, the windage loss increases in proportion to the cube of the rotational speed of the turbine, and the temperature rise rate of the cooling gas suddenly changes as indicated by the temperature rise rate sudden change point a in FIG.

しかしながら、従来の冷却ガス温度制御における調節弁の制御開始t2は、温度上昇率急変点aにおいてではなく、冷却ガスの温度が設定値SVを超えるまでなされなかった。   However, the control valve control start t2 in the conventional cooling gas temperature control is not performed at the temperature rise rate sudden change point a but until the temperature of the cooling gas exceeds the set value SV.

このように、温度上昇率急変点aではなく、設定値SVを超えたタイミングで調節弁の制御開始t2がなされていたので、冷却ガス温度の上昇に、調節弁の動作が追従できず、冷却ガス温度がオーバシュートしてしまい、安定した制御を行うことが出来なかった。   As described above, since the control valve control start t2 is made not at the temperature change rate sudden change point a but at a timing exceeding the set value SV, the operation of the control valve cannot follow the rise in the cooling gas temperature, and the cooling The gas temperature overshooted and stable control could not be performed.

このようなオーバシュートを回避するためには、例えば、比例ゲインを大きくしたり、積分時間を短くすることによって、冷却ガス温度の、設定値SVまでの到達を早めるといった対策を講じることが考えられる。   In order to avoid such an overshoot, for example, it is conceivable to take measures such as increasing the proportional gain or shortening the integration time so that the cooling gas temperature reaches the set value SV earlier. .

しかしながら、その場合、冷却ガスの現在の温度PVと、冷却ガス温度の設定値SVとの差に基づく操作量MV(弁開度指令値)が大きくなるため、冷却ガス温度がハンチングする可能性が高くなる。   However, in that case, the manipulated variable MV (valve opening command value) based on the difference between the current temperature PV of the cooling gas and the set value SV of the cooling gas becomes large, and therefore the cooling gas temperature may hunt. Get higher.

一般に、発電機過負荷、冷却水温度高、調節弁の故障等により、水素ガス温度高の警報を発生する可能性はあるが、起動時t1から安定状態t3に至る状態において同警報が発生することは想定されていない。そのため、起動時t1から安定状態t3に至るまでの間に警報が発生した場合、どこにトラブルがあるのかを逐一確認をしなければいけない可能性も有りうる。その手間、または不安要素を取り除くためにも解決策を考える必要がある。   In general, there is a possibility that a hydrogen gas temperature high alarm may be generated due to a generator overload, a high coolant temperature, a malfunction of the control valve, etc., but the alarm is generated in a state from the start t1 to the stable state t3. This is not expected. Therefore, when an alarm is generated during the period from the start time t1 to the stable state t3, there is a possibility that it is necessary to confirm where the trouble is. It is necessary to devise a solution to remove the trouble or anxiety factor.

また、起動の度にオーバシュートしてしまうということは、制御が適切になされていないとも考えられる。よって、より信頼性の高い制御装置が求められる。   In addition, overshooting at every start-up may be considered as not being properly controlled. Therefore, a more reliable control device is required.

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで、より迅速に、かつ、できるだけオーバシュートしないように制御することが可能な冷却ガス温度制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and controls the temperature of the cooling gas more quickly and as little as possible from the start of the generator until it becomes stable. It is an object of the present invention to provide a cooling gas temperature control device capable of performing the following.

なお、特許文献1には、冷却ガスの温度を制御するためにPID演算を適用する技術が開示されている。しかしながら、特許文献1に開示されている技術は、制御性を改善するために、各運転状態により設定値を切り替えるのに対し、本願発明による冷却ガス温度制御装置では、起動時においても、過渡運転状態においても、設定値を切り替える必要なく制御可能であるという点において異なっている。   Patent Document 1 discloses a technique for applying PID calculation to control the temperature of the cooling gas. However, the technique disclosed in Patent Document 1 switches the set value according to each operation state in order to improve controllability, whereas the cooling gas temperature control device according to the present invention performs transient operation even at startup. Even in the state, it is different in that it can be controlled without having to switch the set value.

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。   In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.

実施形態の冷却ガス温度制御装置は、発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、発電機内のプロセス条件に応じて決定する決定手段と、冷却ガスの温度の現在値と、冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくPID演算を行い、弁開度の調節量を決定するPID演算手段と、決定手段によって決定された弁開度の下限値に、PID演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として調節弁に適用することによって、弁開度を制御する弁開度制御手段と、を備えている。   The cooling gas temperature control device of the embodiment is a device for controlling the temperature of the cooling gas for cooling the generator from the time of starting the generator until it becomes stable, and cooling for cooling the cooling gas The lower limit value of the valve opening of the control valve for adjusting the flow rate of water is set in advance with respect to the determining means that determines the process conditions in the generator, the current value of the temperature of the cooling gas, and the temperature of the cooling gas. PID calculation means for performing a PID calculation based on the difference from the set value and determining the adjustment amount of the valve opening, and the adjustment amount determined by the PID calculation means to the lower limit value of the valve opening determined by the determination means And a valve opening degree control means for controlling the valve opening degree by applying the addition result to the control valve as an operation amount.

第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the control characteristic of the cooling gas temperature by the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第2の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the control characteristic of the cooling gas temperature by the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the control characteristic of the cooling gas temperature by the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の構成例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structural example of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置に適用された関数発生器に記憶された関数の例である。It is an example of the function memorize | stored in the function generator applied to the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置による、冷却ガス温度の制御特性の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the control characteristic of the cooling gas temperature by the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the partial structure of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the partial structure of the cooling gas temperature control apparatus which concerns on 6th Embodiment. PID制御を適用した従来技術による、冷却ガス温度の制御特性の概念図である。It is a conceptual diagram of the control characteristic of the cooling gas temperature by the prior art to which PID control is applied.

以下に、本発明の各実施形態の冷却ガス温度制御装置を、図面を参照して説明する。各実施形態において、例として、冷却ガスは水素ガスとしている。   Below, the cooling gas temperature control apparatus of each embodiment of this invention is demonstrated with reference to drawings. In each embodiment, as an example, the cooling gas is hydrogen gas.

[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置100の構成例を示す概念図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of a cooling gas temperature control apparatus 100 according to the first embodiment.

すなわち、第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置100は、発電機2を冷却するための冷却ガスである水素ガス3の温度を、発電機2の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置である。   That is, the cooling gas temperature control apparatus 100 according to the first embodiment controls the temperature of the hydrogen gas 3 that is a cooling gas for cooling the generator 2 from the time of starting the generator 2 until it becomes stable. It is a device for doing.

この装置100は、水素ガス3を冷却する水素ガス冷却器4,5,6,7に導入される冷却水1の流量を調節するための調節弁8の弁開度の下限値を、発電機2内のプロセス条件に応じて決定する決定モジュール20と、PID演算器12と、加算器13とを備えている。   This apparatus 100 sets the lower limit value of the valve opening of the control valve 8 for adjusting the flow rate of the cooling water 1 introduced into the hydrogen gas coolers 4, 5, 6, 7 for cooling the hydrogen gas 3, as a generator 2, a determination module 20 that determines according to the process conditions in 2, a PID calculator 12, and an adder 13.

プロセス条件とは、例えば、発電機2のタービンの回転数や、水素ガス3の温度である。これらプロセス条件を把握するために、決定モジュール20は、発電機2の回転数を測定するための回転数測定器10と、水素ガス3の温度を測定するための温度測定器11とを備えている。   Process conditions are the rotation speed of the turbine of the generator 2, and the temperature of the hydrogen gas 3, for example. In order to grasp these process conditions, the determination module 20 includes a rotational speed measuring device 10 for measuring the rotational speed of the generator 2 and a temperature measuring device 11 for measuring the temperature of the hydrogen gas 3. Yes.

決定モジュール20はさらに、回転数測定器10によって測定された回転数が、所定回転数以上になった場合に“ON”の信号を出力するハイコンパレータ14と、温度測定器11によって測定された温度が、所定温度以上になった場合に“ON”の信号を出力するハイコンパレータ15とを備えている。   The determination module 20 further includes a high comparator 14 that outputs an “ON” signal when the rotational speed measured by the rotational speed measuring instrument 10 exceeds a predetermined rotational speed, and the temperature measured by the temperature measuring instrument 11. Is provided with a high comparator 15 that outputs an “ON” signal when the temperature exceeds a predetermined temperature.

例えばタービン回転数900rpmで、水素ガス3の温度が急変することが実績に基づいて知られている場合、回転数測定器10が、タービン回転数が900rpmを測定した時に、ハイコンパレータ14が“ON”信号を出力するようにする。   For example, when it is known based on the results that the temperature of the hydrogen gas 3 changes suddenly at a turbine rotational speed of 900 rpm, the high comparator 14 is turned “ON” when the rotational speed measuring instrument 10 measures the turbine rotational speed of 900 rpm. "The signal is output.

また、例えば水素ガス3の温度が36℃から温度上昇率が急変することが実績に基づいて知られている場合、温度測定器11が35℃を測定した時に、ハイコンパレータ15が“ON”信号を出力するようにする。   For example, when it is known based on the results that the temperature rise rate of the hydrogen gas 3 changes rapidly from 36 ° C., when the temperature measuring device 11 measures 35 ° C., the high comparator 15 turns on the “ON” signal. Is output.

なお、所定回転数、所定温度は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜適切に設定するようにして良い。   Note that the predetermined rotation speed and the predetermined temperature are not limited to the above-described values, and may be appropriately set appropriately so as to obtain optimum control characteristics according to the operating state.

決定モジュール20はさらに、論理演算器(OR)16、バンプレス・トランスファ17、下限弁開度設定器18,19を備えている。下限弁開度設定器19には、調節弁8の弁開度の下限値として、低い値(例えば、0%)が、予め設定されており、下限弁開度設定器18には、調節弁8の弁開度の下限値として、高い値(例えば、5%)が、予め設定されている。そして、発電機2の起動時には、バンプレス・トランスファ17が、下限弁開度設定器19(すなわち、低い下限値)を選択するようにデフォルト設定されている。   The determination module 20 further includes a logical operation unit (OR) 16, a bumpless transfer 17, and lower limit valve opening setting units 18 and 19. A lower value (for example, 0%) is preset in the lower limit valve opening setting device 19 as a lower limit value of the valve opening of the control valve 8, and the lower valve opening setting device 18 includes a control valve. As a lower limit value of the valve opening degree of 8, a high value (for example, 5%) is set in advance. When the generator 2 is started up, the bumpless transfer 17 is set by default so as to select the lower limit valve opening setting device 19 (that is, a lower lower limit value).

論理演算器(OR)16は、ハイコンパレータ14またはハイコンパレータ15のうちの何れかから“ON”信号が出力された場合に、バンプレス・トランスファ17に“ON”信号を入力する。これにより、バンプレス・トランスファ17は、調節弁8の弁開度の下限値を決定する下限弁開度を、下限弁開度設定器19によって設定されている値(例えば、0%)から、下限弁開度設定器18によって設定されている値(例えば、5%)へと高めるように切り替える。そして、切り替えられた下限弁開度(本例では、5%)およびそのレートを、加算器13に入力する。本実施形態では、レートは、一例として、100%/秒としている。加算器13の構成については、後述する。   The logical operation unit (OR) 16 inputs an “ON” signal to the bumpless transfer 17 when an “ON” signal is output from either the high comparator 14 or the high comparator 15. Thereby, the bumpless transfer 17 sets the lower limit valve opening for determining the lower limit value of the valve opening of the control valve 8 from the value (for example, 0%) set by the lower limit valve opening setting unit 19. It switches so that it may raise to the value (for example, 5%) set by the lower limit valve opening setting device 18. FIG. Then, the switched lower limit valve opening (in this example, 5%) and its rate are input to the adder 13. In this embodiment, the rate is 100% / second as an example. The configuration of the adder 13 will be described later.

なお、下限弁開度は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜設定するようにして良い。   The lower limit valve opening is not limited to the above-described value, and may be set as appropriate so as to obtain optimal control characteristics according to the operating state.

一方、PID演算器12は、水素ガス3の温度の現在値PVと、水素ガス3の温度に関して予め設定された設定値SVとの差に基づくPID演算を行い、調節弁8の弁開度の調節量を決定し、決定された調節量を、加算器13に入力する。このため、冷却ガス温度制御装置100は、水素ガス3の温度を測定するための温度測定器9を備えている。温度測定器9は、測定した温度を、PID演算器12に入力する。なお、温度測定器9と温度測定器11とは同一であっても、別々であっても良い。   On the other hand, the PID calculator 12 performs a PID calculation based on the difference between the current value PV of the temperature of the hydrogen gas 3 and a set value SV that is set in advance with respect to the temperature of the hydrogen gas 3, and determines the valve opening degree of the control valve 8. The adjustment amount is determined, and the determined adjustment amount is input to the adder 13. For this reason, the cooling gas temperature control apparatus 100 includes a temperature measuring device 9 for measuring the temperature of the hydrogen gas 3. The temperature measuring device 9 inputs the measured temperature to the PID calculator 12. The temperature measuring device 9 and the temperature measuring device 11 may be the same or different.

加算器13は、バンプレス・トランスファ17から入力された下限弁開度に、PID演算器12によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量MV(弁開度指令値)として調節弁8に適用することによって、調節弁8の弁開度を制御する。なお、レートが、100%/秒であるので、1秒間に、100%の操作量MV(弁開度指令値)が調節弁に適用される。   The adder 13 adds the adjustment amount determined by the PID calculator 12 to the lower limit valve opening input from the bumpless transfer 17 and uses the addition result as an operation amount MV (valve opening command value) as a control valve. 8 is used to control the valve opening of the control valve 8. Since the rate is 100% / second, 100% of the manipulated variable MV (valve opening command value) is applied to the control valve per second.

次に、以上のように構成した第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置100の動作について、図2のフローチャートを用いて説明する。   Next, the operation of the cooling gas temperature control apparatus 100 according to the first embodiment configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

発電機2が起動される(S1)と、発電機2のタービンの回転数が回転数測定器10によって、水素ガス3の温度が温度測定器11によってそれぞれ測定される(S2)。   When the generator 2 is started (S1), the rotational speed of the turbine of the generator 2 is measured by the rotational speed measuring device 10, and the temperature of the hydrogen gas 3 is measured by the temperature measuring device 11 (S2).

そして、回転数測定器10によって測定された回転数が、所定回転数(例えば、900rpm)以上になり、ハイコンパレータ14から“ON”信号が出力された場合、あるいは、温度測定器11によって測定された温度が、所定温度(例えば、35℃以上)以上になり、ハイコンパレータ15から“ON”信号が出力された場合(S3:Yes)、論理演算器(OR)16によって、バンプレス・トランスファ17に“ON”信号が入力される(S4)。   Then, when the rotational speed measured by the rotational speed measuring device 10 is equal to or higher than a predetermined rotational speed (for example, 900 rpm) and an “ON” signal is output from the high comparator 14, or measured by the temperature measuring device 11. When the temperature becomes equal to or higher than a predetermined temperature (for example, 35 ° C. or higher) and the “ON” signal is output from the high comparator 15 (S3: Yes), the logic unit (OR) 16 causes the bumpless transfer 17 The "ON" signal is input to (S4).

これにより、バンプレス・トランスファ17によって、調節弁8の下限弁開度が、下限弁開度設定器19によって設定されている値(例えば、0%)から、下限弁開度設定器18によって設定されている値(例えば、5%)へと高めるように切り替えられる(S5)。そして、切り替えられた下限弁開度(本例では、5%)およびレート(本例では、100%/秒)が、加算器13に入力される(S6)。   As a result, the lower limit valve opening of the control valve 8 is set by the lower limit valve opening setting unit 18 from the value (for example, 0%) set by the lower limit valve opening setting unit 19 by the bumpless transfer 17. It is switched so as to increase the value (for example, 5%) that has been set (S5). Then, the switched lower limit valve opening (in this example, 5%) and the rate (in this example, 100% / second) are input to the adder 13 (S6).

また、温度測定器9によって測定された水素ガス3の温度が、PID演算器12に入力される(S7)。すると、PID演算器12では、温度測定器9によって入力された水素ガス3の温度の現在値PVと、水素ガス3の温度に関して予め設定された設定値SVとの差に基づくPID演算が行われ、調節弁8の弁開度の調節量が決定され、加算器13に入力される(S8)。   Further, the temperature of the hydrogen gas 3 measured by the temperature measuring device 9 is input to the PID calculator 12 (S7). Then, the PID calculator 12 performs a PID calculation based on the difference between the current value PV of the temperature of the hydrogen gas 3 input by the temperature measuring device 9 and a set value SV set in advance with respect to the temperature of the hydrogen gas 3. The amount of adjustment of the valve opening of the control valve 8 is determined and input to the adder 13 (S8).

加算器13では、バンプレス・トランスファ17から入力された下限弁開度に、PID演算器12によって決定された調節量が加算され、加算結果が操作量MV(弁開度指令値)として、レートにしたがって調節弁8に適用されることによって、調節弁8の弁開度が制御される(S9)。   In the adder 13, the adjustment amount determined by the PID calculator 12 is added to the lower limit valve opening inputted from the bumpless transfer 17, and the addition result is obtained as an operation amount MV (valve opening command value). Is applied to the control valve 8 to control the valve opening of the control valve 8 (S9).

一方、ステップS3において、回転数測定器10によって測定された回転数が、所定回転数(例えば、900rpm)以上にもならず、温度測定器11によって測定された温度が、所定温度(例えば、35℃以上)以上にもならない場合(S3:No)には、ステップS2に戻る。   On the other hand, in step S3, the rotational speed measured by the rotational speed measuring device 10 does not exceed a predetermined rotational speed (for example, 900 rpm), and the temperature measured by the temperature measuring device 11 is the predetermined temperature (for example, 35). When the temperature does not exceed (° C. or higher) (S3: No), the process returns to step S2.

第1の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置では、このような制御がなされることによって、図3の制御特性例に示すように、温度上昇率急変点aと制御開始t2とが同一タイミングとなり、図13に示す従来技術に比べて、調節弁8の制御開始を適切に早めることができるので、風損による水素ガス3の温度上昇が抑制され、発電機2の起動t1時から、安定状態t3になるまで、図13に比べて、水素ガス3の温度オーバシュートをより緩和し、より安定した制御を行うことが可能となる。   In the cooling gas temperature control apparatus according to the first embodiment, by performing such control, as shown in the control characteristic example of FIG. 3, the temperature increase rate sudden change point a and the control start t2 have the same timing. Compared with the prior art shown in FIG. 13, the control start of the control valve 8 can be appropriately accelerated, so that the temperature rise of the hydrogen gas 3 due to windage is suppressed, and the stable state is reached from the time t1 when the generator 2 is started. Until t3, the temperature overshoot of the hydrogen gas 3 can be more relaxed and more stable control can be performed as compared with FIG.

[第2の実施形態]
第2の実施形態は、第1の実施形態の変形例である。
[Second Embodiment]
The second embodiment is a modification of the first embodiment.

図4は、第2の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置200の構成例を示す概念図である。   FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the cooling gas temperature control device 200 according to the second embodiment.

図4は、図1に比べて、レートが固定されたバンプレス・トランスファ17の代わりに、レートが変更可能なバンプレス・トランスファ17’を備えた点のみが異なる。したがって、ここでは、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、図1と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。   FIG. 4 is different from FIG. 1 only in that a bumpless transfer 17 'capable of changing the rate is provided instead of the bumpless transfer 17 having a fixed rate. Therefore, here, only differences from the first embodiment will be described, and the same parts as those in FIG.

第1の実施形態で説明されたバンプレス・トランスファ17は、レートが100%/秒に固定されているので、弁開度の下限値が高められた場合、例えば、図3に示すように、制御開始t2時において、ステップ状に操作量MV(弁開度指令値)が加えられるようになる。   The bumpless transfer 17 described in the first embodiment is fixed at a rate of 100% / sec. Therefore, when the lower limit value of the valve opening is increased, for example, as shown in FIG. At the control start t2, the operation amount MV (valve opening command value) is added stepwise.

しかしながら、このようにステップ状に操作量MV(弁開度指令値)が加えられると、調節弁8が急開し、図3のcに示すように、水素ガス3の温度がいったん下がってしまい、設定値SVへの追従を遅れさせる恐れもありうる。   However, when the manipulated variable MV (valve opening command value) is added stepwise in this way, the control valve 8 is suddenly opened, and the temperature of the hydrogen gas 3 is once lowered as shown in FIG. There is also a possibility that the follow-up to the set value SV may be delayed.

このように、操作量MV(弁開度指令値)を加えるレートが、温度制御に悪影響を与えるほど大きく、かえって外乱要素として作用してしまう場合、レートが固定されているバンプレス・トランスファ17の代わりに、図4に示すように、レート変更可能なバンプレス・トランスファ17’を適用し、操作量MV(弁開度指令値)を加えるレートを、例えば、0.1%/秒のように下げる。   As described above, when the rate at which the operation amount MV (valve opening command value) is applied is so large as to adversely affect the temperature control, and instead acts as a disturbance element, the rate of the bumpless transfer 17 having a fixed rate is set. Instead, as shown in FIG. 4, a rate changeable bumpless transfer 17 ′ is applied, and the rate at which the manipulated variable MV (valve opening command value) is added is, for example, 0.1% / second. Lower.

このように、レートを下げることによって、第1の実施形態よりもゆっくりと操作量MV(弁開度指令値)を加えるようにする。   In this way, the operation amount MV (valve opening command value) is added more slowly than in the first embodiment by reducing the rate.

このように構成された第2の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置200による制御特性の例を図5に示す。すなわち、図5では、図3で見られたような操作量MV(弁開度指示値)のステップ状の立ち上がりは無くなり、操作量MV(弁開度指示値)が、制御開始t2から時間t4までコンスタントに加えられる。   An example of control characteristics by the cooling gas temperature control apparatus 200 according to the second embodiment configured as described above is shown in FIG. That is, in FIG. 5, the stepped rise of the operation amount MV (valve opening instruction value) as seen in FIG. 3 is eliminated, and the operation amount MV (valve opening instruction value) is changed from the control start t2 to the time t4. Until constantly added.

このような構成の本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置200によれば、操作量MV(弁開度指示値)をゆっくりと加えるようにすることができ、調節弁8の急開により、制御が不安定になることを回避することができる。   According to the cooling gas temperature control apparatus 200 according to the present embodiment having such a configuration, the operation amount MV (valve opening instruction value) can be slowly added, and the control valve 8 can be controlled by sudden opening. Can be prevented from becoming unstable.

なお、0.1%/秒というレートは、一例であり、最適な制御特性が得られるように適宜変えて設定するようにして良い。   Note that the rate of 0.1% / second is an example, and may be appropriately changed and set so as to obtain optimum control characteristics.

[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置300の構成例を示す概念図である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the cooling gas temperature control device 300 according to the third embodiment.

図6は、図1における決定モジュール20の代わりに決定モジュール30を備えた点が異なっている。したがって、ここでは、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、図1と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。   FIG. 6 is different in that a determination module 30 is provided instead of the determination module 20 in FIG. Therefore, here, only differences from the first embodiment will be described, and the same parts as those in FIG.

すなわち、決定モジュール30は、水素ガス3の温度上昇率が、予め定めた温度上昇率よりも高い場合、調節弁8の弁開度の下限値を、現在の値よりも高くなるように決定する。   That is, when the temperature increase rate of the hydrogen gas 3 is higher than a predetermined temperature increase rate, the determination module 30 determines the lower limit value of the valve opening of the control valve 8 to be higher than the current value. .

これを実現するために、決定モジュール30は、一次遅れ器21と、偏差演算器22と、ハイコンパレータ23を備えている。   In order to realize this, the determination module 30 includes a first-order lag device 21, a deviation calculator 22, and a high comparator 23.

温度測定器9は、水素ガス3の温度を測定すると、測定結果を、一次遅れ器21と、偏差演算器22とに送る。   When measuring the temperature of the hydrogen gas 3, the temperature measuring device 9 sends the measurement result to the first-order lag device 21 and the deviation calculator 22.

一次遅れ器21は、温度測定器9から送られた測定結果を、一定時間後(例えば、5分後)に、偏差演算器22に送る。   The first-order lag device 21 sends the measurement result sent from the temperature measuring device 9 to the deviation calculator 22 after a certain time (for example, after 5 minutes).

これによって、偏差演算器22は、水素ガス3の現在の温度と、一定時間前(例えば、5分前)の温度との両方を取得し、これら温度から、温度上昇率が急変しているか否かを判定する。   Thereby, the deviation calculator 22 acquires both the current temperature of the hydrogen gas 3 and the temperature before a certain time (for example, 5 minutes before), and whether or not the rate of temperature increase has suddenly changed from these temperatures. Determine whether.

例えば、水素ガス3の温度が、5分間で5℃以上上昇すると水素ガス3の温度が急変すると知られている場合、偏差演算器22は、水素ガス3の温度が、例えば5分間で3℃以上上昇すると、温度上昇急変点に接近していると判定するように予めプログラムされる。これによって、偏差演算器22は、水素ガス3の温度が、例えば5分間で3℃以上上昇した場合には、ハイコンパレータ23から、バンプレス・トランスファ17に“ON”信号を出力させる。   For example, when the temperature of the hydrogen gas 3 is known to change suddenly when the temperature of the hydrogen gas 3 rises by 5 ° C. or more in 5 minutes, the deviation calculator 22 determines that the temperature of the hydrogen gas 3 is 3 ° C. in 5 minutes, for example. When it rises above, it is programmed in advance to determine that it is approaching the temperature rise sudden change point. Accordingly, the deviation calculator 22 causes the high comparator 23 to output an “ON” signal to the bumpless transfer 17 when the temperature of the hydrogen gas 3 rises by 3 ° C. or more in 5 minutes, for example.

これにより、バンプレス・トランスファ17は、第1の実施形態で説明したように動作し、調節弁8の弁開度の下限値を決定する下限弁開度が、下限弁開度設定器19によって設定されている値(例えば、0%)から、下限弁開度設定器18によって設定されている値(例えば、5%)へと高められる。   Thereby, the bumpless transfer 17 operates as described in the first embodiment, and the lower limit valve opening degree that determines the lower limit value of the valve opening degree of the control valve 8 is set by the lower limit valve opening degree setting device 19. The value is increased from the set value (for example, 0%) to the value (for example, 5%) set by the lower limit valve opening setting device 18.

このように構成された第3の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置300による制御特性の例を図7に示す。温度上昇急変点に達する前に制御開始t2することができるので、オーバシュートを緩和することができる。なお、一定遅れ器21によって遅延される時間や、温度上昇率は、前述した値に限定されるものではなく、運転状態に応じて、最適な制御特性が得られるように適宜変えて設定するようにして良い。例えば、タービン昇速率によって温度上昇率が異なる場合には、最適な制御特性が得られるように、下限弁開度設定器18の弁開度を変更しても良い。   An example of control characteristics by the cooling gas temperature control device 300 according to the third embodiment configured as described above is shown in FIG. Since the control start t2 can be performed before the temperature rise sudden change point is reached, overshoot can be reduced. Note that the time delayed by the constant delay device 21 and the temperature increase rate are not limited to the above-described values, but may be appropriately changed and set according to the operating state so as to obtain optimum control characteristics. You can do it. For example, when the rate of temperature increase differs depending on the turbine acceleration rate, the valve opening of the lower limit valve opening setting unit 18 may be changed so that optimum control characteristics can be obtained.

また、図7のdに示すような温度低下が顕著である場合には、バンプレス・トランスファ17の代わりに、バンプレス・トランスファ17’を適用し、操作量MV(弁開度指令値)をゆっくりと加えるようにすれば、図7のdに示すような温度低下が緩和され、例えば図5に示す傾向のように、制御特性を改善することができる。   Further, when the temperature decrease as shown in FIG. 7d is remarkable, the bumpless transfer 17 ′ is applied instead of the bumpless transfer 17, and the manipulated variable MV (valve opening command value) is set. If it is added slowly, the temperature drop as shown in d of FIG. 7 is alleviated, and the control characteristics can be improved as shown in the tendency shown in FIG. 5, for example.

[第4の実施形態]
図8は、第4の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置400の構成例を示す概念図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a configuration example of the cooling gas temperature control device 400 according to the fourth embodiment.

図8は、図1における決定モジュール20の代わりに決定モジュール40を備えた点が異なる。したがって、ここでは、第1の実施形態と異なる点のみを説明し、図1と同一部位については、同一符号を付すことにより、重複説明を避ける。   FIG. 8 differs in that a determination module 40 is provided instead of the determination module 20 in FIG. Therefore, here, only differences from the first embodiment will be described, and the same parts as those in FIG.

すなわち、決定モジュール40は、発電機2内のプロセス値と、プロセス値に関して予め設定された設定値との差に応じて予め設定された関数にしたがって、弁開度の下限値を決定する。   That is, the determination module 40 determines the lower limit value of the valve opening according to a function set in advance according to the difference between the process value in the generator 2 and a set value set in advance with respect to the process value.

これを実現するために、決定モジュール40は、図1の決定モジュール20の温度測定器11、ハイコンパレータ15、論理演算器(OR)16、下限弁開度設定器18を排除し、代わりに、設定値設定器41、偏差演算器42、関数発生器43を備えている。これは、プロセス値を、水素ガス3の温度とする例における構成である。   In order to realize this, the determination module 40 eliminates the temperature measuring device 11, the high comparator 15, the logical operation unit (OR) 16, and the lower limit valve opening setting device 18 of the determination module 20 of FIG. A set value setter 41, a deviation calculator 42, and a function generator 43 are provided. This is a configuration in an example in which the process value is the temperature of the hydrogen gas 3.

設定値設定器41には、この場合、安定状態t3における水素ガス3の温度(例えば、45℃)を設定しておく。   In this case, the temperature of the hydrogen gas 3 in the stable state t3 (for example, 45 ° C.) is set in the set value setter 41.

偏差演算器42は、温度測定器9によって測定された、水素ガス3の温度を受け取る。そして、この温度を、設定値設定器41に設定された温度から減算し、結果を、関数発生器43に出力する。   The deviation calculator 42 receives the temperature of the hydrogen gas 3 measured by the temperature measuring device 9. Then, this temperature is subtracted from the temperature set in the set value setter 41, and the result is output to the function generator 43.

関数発生器43には、例えば、図9のような関数が記憶されており、偏差演算器42からの結果に応じて、弁開度指令値をバンプレス・トランスファ17に出力する。図9のような関数は、実績に基づいて予め生成された一例であって、この関数に限定されるものではない。   For example, a function as shown in FIG. 9 is stored in the function generator 43, and the valve opening command value is output to the bumpless transfer 17 in accordance with the result from the deviation calculator 42. The function as shown in FIG. 9 is an example generated in advance based on the results, and is not limited to this function.

回転数測定器10は、タービンの回転数を測定し、ハイコンパレータ14は、回転数測定器10によって測定された回転数が、所定回転数以上になった場合に“ON”の信号を、バンプレス・トランスファ17に出力する。   The rotational speed measuring device 10 measures the rotational speed of the turbine, and the high comparator 14 outputs an “ON” signal when the rotational speed measured by the rotational speed measuring device 10 exceeds a predetermined rotational speed. Output to the press transfer 17.

バンプレス・トランスファ17は、ハイコンパレータ14から“ON”信号を受け取ると、調節弁8の弁開度の下限値を、下限弁開度設定器19によって設定されていた値(例えば、0%)から、関数発生器43によって出力された弁開度指令値に切り替える。また、レートも0.1%/秒とする。   When the bumpless transfer 17 receives the “ON” signal from the high comparator 14, the lower limit value of the valve opening of the control valve 8 is set to the value set by the lower limit valve opening setting device 19 (for example, 0%). To the valve opening command value output by the function generator 43. The rate is also set to 0.1% / second.

本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置400によれば、このような構成によって、水素ガス3の温度の設定値と、現在値との差に基づくフィードフォワード制御を行うことにより、調節弁8を先行して開または閉動作させることができる。   According to the cooling gas temperature control apparatus 400 according to the present embodiment, with such a configuration, the control valve 8 is controlled by performing feedforward control based on the difference between the set value of the temperature of the hydrogen gas 3 and the current value. It can be opened or closed in advance.

一般に、フィードバック制御では、例えば、冷却水温度の急上昇、または発電機2の過負荷による内部温度の急上昇のように、制御を乱す外乱要因が発生した場合、偏差が出た後でなければPID演算できず、外乱に対する制御が困難である場合がある。   In general, in the feedback control, when a disturbance factor that disturbs the control occurs, for example, when the cooling water temperature suddenly rises or the internal temperature suddenly rises due to an overload of the generator 2, a PID calculation is performed unless a deviation occurs. In some cases, it is difficult to control the disturbance.

それに比べて、フィードフォワード制御では、前述したような外乱要因が発生した場合、温度の乱れ等の影響が発生する前に、前もってその影響をなくすように修正動作を行うことができるので、外乱に対する制御性が、フィードバック制御のみの場合よりも優れているという利点を有する。   On the other hand, in the feedforward control, when the disturbance factors described above occur, the correction operation can be performed in advance to eliminate the influence before the influence of the disturbance of temperature, etc. There is an advantage that the controllability is superior to the case of only feedback control.

本実施形態に係る冷却ガス温度制御装置400は、決定モジュール40によってなされる、先行的に操作量を加えるフィードフォワード制御と、PID演算器12によってなされるフィードバック制御とを組み合わせて実施することができる。   The cooling gas temperature control apparatus 400 according to the present embodiment can be implemented by combining the feedforward control that is performed by the determination module 40 to add the operation amount in advance and the feedback control that is performed by the PID computing unit 12. .

これによって、その制御特性の例を図10に示すように、水素ガス3の温度オーバシュートを防止し、かつ過渡状態において制御を乱す外的要因が発生した場合でも、安定した制御状態を実現することが可能となる。   As a result, as shown in FIG. 10, an example of the control characteristics prevents the temperature overshoot of the hydrogen gas 3 and realizes a stable control state even when an external factor that disturbs the control in the transient state occurs. It becomes possible.

[第5の実施形態]
図11は、第5の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成500の一例を示す概念図である。
[Fifth Embodiment]
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a partial configuration 500 of the cooling gas temperature control device according to the fifth embodiment.

この部分構成500は、図1、図4、図6、図8の一部として適用されるものであり、単一の温度測定器9の代わりに、複数の温度測定器9(図11の例では、9(#1)〜(#4)の4つ)を備え、その直後に、最大値検出器51を備えたものである。そして、最大値検出器51によって検出された最大温度が、図1、図4、図6、図8に示されているPID演算器12および決定モジュール20,30,40へ送られるようになっている。   This partial configuration 500 is applied as a part of FIG. 1, FIG. 4, FIG. 6, and FIG. 8, and instead of a single temperature measuring device 9, a plurality of temperature measuring devices 9 (example of FIG. 11). Then, four (9 (# 1) to (# 4)) are provided, and immediately after that, the maximum value detector 51 is provided. Then, the maximum temperature detected by the maximum value detector 51 is sent to the PID calculator 12 and the determination modules 20, 30, and 40 shown in FIGS. 1, 4, 6, and 8. Yes.

PID演算器12、加算器13、および決定モジュール20,30,40の構成は、図1、図4、図6、図8と同じであるので、ここでは、複数の温度測定器9と、最大値検出器51とについて説明し、図示されていない他の部位については、図示および重複説明を避ける。   Since the configurations of the PID computing unit 12, the adder 13, and the determination modules 20, 30, and 40 are the same as those in FIGS. 1, 4, 6, and 8, here, the plurality of temperature measuring devices 9 and the maximum The value detector 51 will be described, and illustration and duplication description will be avoided for other parts not shown.

すなわち、本実施形態では、複数の温度測定器9を備える。図11に示す例では、水素ガス冷却器4,5,6,7の出口にそれぞれ、すなわち、合計して4つの温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)を設置している。   That is, in this embodiment, a plurality of temperature measuring devices 9 are provided. In the example shown in FIG. 11, at each of the outlets of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6 and 7, that is, a total of four temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3) , 9 (# 4).

このように複数の温度測定器9を設ける理由は以下の通りである。   The reason for providing a plurality of temperature measuring devices 9 in this way is as follows.

すなわち、例えば、1点の代表点にのみ設置された1つの温度測定器9によって測定された温度に基づく制御では、バックアップがないため、この温度測定器9が故障した場合、制御の継続が困難となる。   That is, for example, since there is no backup in the control based on the temperature measured by one temperature measuring device 9 installed only at one representative point, it is difficult to continue the control when this temperature measuring device 9 fails. It becomes.

また水素ガス3の温度は、各水素ガス冷却器4,5,6,7の出口において若干異なる。よって、代表点温度(例えば、水素ガス冷却器4の出口における温度)のみでの制御を行っていても、その他の水素ガス冷却器5,6,7の出口の何れかにおける温度が設定値を越えている場合、警報点までの許容値が十分であるか否かの判断が困難になる場合がありうる。   The temperature of the hydrogen gas 3 is slightly different at the outlets of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6, and 7. Therefore, even if the control is performed only with the representative point temperature (for example, the temperature at the outlet of the hydrogen gas cooler 4), the temperature at any of the outlets of the other hydrogen gas coolers 5, 6, and 7 has a set value. If it exceeds the limit, it may be difficult to determine whether the allowable value up to the alarm point is sufficient.

そこで、本実施形態では、各水素ガス冷却器4,5,6,7の出口に、温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)をそれぞれ設置する。そして、最大値検出器51が、これら4つの温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうちの最高温度を選択し、選択された最高温度を、PID演算器12および決定モジュール20,30,40へと提供する。   Therefore, in the present embodiment, temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), and 9 (# 4) are provided at the outlets of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6, and 7, respectively. Install each. The maximum value detector 51 selects the highest temperature among the temperatures measured by these four temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4). Then, the selected maximum temperature is provided to the PID calculator 12 and the determination modules 20, 30, and 40.

これによって、PID演算器12および決定モジュール20,30,40は、これら複数の温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうちの最高温度を、水素ガス3の温度の現在値として使用する。   As a result, the PID calculator 12 and the determination modules 20, 30, 40 were measured by the plurality of temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4). The highest temperature among the temperatures is used as the current value of the temperature of the hydrogen gas 3.

このように、複数の温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうちの最高温度を水素ガス3の温度の現在値として使用することで、各水素ガス冷却器4,5,6,7の出口における水素ガス3の温度が設定値以下で制御されるようになり、警報点までの許容値を確保することが可能となる。   As described above, the maximum temperature among the temperatures measured by the plurality of temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), and 9 (# 4) is the current temperature of the hydrogen gas 3. By using it as a value, the temperature of the hydrogen gas 3 at the outlet of each hydrogen gas cooler 4, 5, 6 and 7 is controlled below the set value, and an allowable value up to the alarm point can be secured. It becomes possible.

また、故障やトラブル等により温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)のうちの何れか1台が使用不可となった場合であっても、制御を継続することが可能となる。   In addition, when any one of the temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4) becomes unusable due to a failure or trouble, etc. However, the control can be continued.

一般に、発電機2の起動t1から、安定状態t3に到達するまで、各水素ガス冷却器4,5,6,7の出口における水素ガス3の温度が最も高い箇所は、運転状態によって異なり、例えばタービン回転数上昇時は、水素ガス冷却器4の出口における水素ガス3の温度が最も高く、負荷上昇時は、水素ガス冷却器7の出口における水素ガス3の温度が最も高くなるという状態が有り得る。   Generally, the location where the temperature of the hydrogen gas 3 at the outlet of each of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6 and 7 is the highest from the start t1 of the generator 2 until the stable state t3 is reached differs depending on the operating state. When the turbine speed is increased, the temperature of the hydrogen gas 3 at the outlet of the hydrogen gas cooler 4 is the highest, and when the load is increased, the temperature of the hydrogen gas 3 at the outlet of the hydrogen gas cooler 7 may be the highest. .

よって、本実施形態のように、各水素ガス冷却器4,5,6,7の出口における水素ガス3の温度を考慮する制御によって、より信頼性かつ安全性の高い制御を行うことが可能となる。
[第6の実施形態]
図12は、第6の実施形態に係る冷却ガス温度制御装置の部分構成600の一例を示す概念図である。
Therefore, it is possible to perform more reliable and safe control by controlling the temperature of the hydrogen gas 3 at the outlets of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6 and 7 as in the present embodiment. Become.
[Sixth Embodiment]
FIG. 12 is a conceptual diagram showing an example of a partial configuration 600 of the cooling gas temperature control device according to the sixth embodiment.

この部分構成600は、図11に示す部分構成500の変形例であり、図11に示されるような、複数の温度測定器9(図12の例では、9(#1)〜(#4)の4つ)と、最大値検出器51とに加えて、故障判定器53をも備えた構成をしている。   This partial configuration 600 is a modification of the partial configuration 500 shown in FIG. 11, and includes a plurality of temperature measuring devices 9 (in the example of FIG. 12, 9 (# 1) to (# 4)) as shown in FIG. 4) and the maximum value detector 51, a failure determination unit 53 is also provided.

したがって、ここでは、第5の実施形態と異なる点のみ説明し、図示されていない他の部位については、図示および重複説明を避ける。   Therefore, only the points different from the fifth embodiment will be described here, and illustration and duplication description will be avoided for other parts not shown.

すなわち、本実施形態では、複数の温度測定器9を備えている。図12に示す例では、図11に示す例と同様に、水素ガス冷却器4,5,6,7の出口にそれぞれ、すなわち、合計して4つの温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)を設置している。   That is, in this embodiment, a plurality of temperature measuring devices 9 are provided. In the example shown in FIG. 12, similarly to the example shown in FIG. 11, at each of the outlets of the hydrogen gas coolers 4, 5, 6 and 7, that is, a total of four temperature measuring devices 9 (# 1), 9 ( # 2), 9 (# 3), 9 (# 4) are installed.

このように複数の温度測定器9を設ける理由は、第5の実施形態で説明した通りである。   The reason for providing the plurality of temperature measuring devices 9 in this way is as described in the fifth embodiment.

これら各温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)は、水素ガス3の温度を測定し、測定温度を示す信号を、最大値検出器51および故障判定器53に出力する。   Each of these temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4) measures the temperature of the hydrogen gas 3 and outputs a signal indicating the measured temperature to the maximum value detector. 51 and failure determiner 53.

故障判定器53は、温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)からの信号に基づいて、温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)のうちの何れかに故障が発生したか否かを判定する。   The failure determiner 53 is based on the signals from the temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4), and the temperature measuring devices 9 (# 1), 9 ( It is determined whether a failure has occurred in any of # 2), 9 (# 3), and 9 (# 4).

具体的には、予め設定された警報温度を超える温度を示す温度測定器9を、故障していると判定する。例えば、水素ガス3の温度の設定値が45℃である場合、警報温度を47℃と設定する。なお、これらは一例であり、設定値および警報温度は、発電機2内の絶縁抵抗が低下せずに安全に運転できる温度、または「同期機」の規格より適切に求めるようにして良い。   Specifically, it is determined that the temperature measuring device 9 showing a temperature exceeding a preset alarm temperature is broken. For example, when the set value of the temperature of the hydrogen gas 3 is 45 ° C., the alarm temperature is set to 47 ° C. These are only examples, and the set value and the alarm temperature may be appropriately determined from the temperature at which the insulation resistance in the generator 2 can be safely operated without lowering, or the standard of the “synchronous machine”.

故障判定器53は、警報温度を超える温度を示す信号が、温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)のうちの何れかから送られた場合には、この信号の出力元の温度測定器9に故障が発生したと判定し、故障が発生したと判定された温度測定器9の報知とともに警報を発する。さらには、故障が発生したと判定された温度測定器9を、最大値検出器51に通知する。   The failure determination device 53 receives a signal indicating a temperature exceeding the alarm temperature from any one of the temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), and 9 (# 4). In the case of failure, it is determined that a failure has occurred in the temperature measuring device 9 that is the output source of this signal, and an alarm is issued together with the notification of the temperature measuring device 9 that has been determined to have failed. Further, the temperature detector 9 determined to have failed is notified to the maximum value detector 51.

最大値検出器51は、温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうちの最高温度を選択し、選択された最高温度を、PID演算器12および決定モジュール20,30,40へと提供する。なお、故障判定器53から、故障が発生したと判定された温度測定器9の通知があった場合には、通知された温度測定器9によって測定された温度を除外して、最高温度を選択する。   The maximum value detector 51 selects and selects the highest temperature among the temperatures measured by the temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), and 9 (# 4). The maximum temperature is provided to the PID calculator 12 and the decision modules 20, 30, 40. In addition, when there is a notification from the failure determination device 53 of the temperature measurement device 9 determined that a failure has occurred, the temperature measured by the notified temperature measurement device 9 is excluded and the highest temperature is selected. To do.

これによって、PID演算器12および決定モジュール20,30,40は、これら複数の温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうち、故障した温度測定器9によって測定された温度を除いた最高温度を、水素ガス3の温度の現在値として使用する。   As a result, the PID calculator 12 and the determination modules 20, 30, 40 were measured by the plurality of temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4). Among the temperatures, the highest temperature excluding the temperature measured by the failed temperature measuring device 9 is used as the current value of the temperature of the hydrogen gas 3.

このような構成により、本実施形態によれば、第5の実施形態と比べて以下のような利点を奏することができる。   With this configuration, according to the present embodiment, the following advantages can be achieved compared to the fifth embodiment.

例えば、本実施形態や第5の実施形態のように、複数(ここでは、4台とする)の温度測定器9による制御を行っている場合、4台の温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)のうちの例えば温度測定器9(#1)が、計器故障とならない範囲で指示不良が生じ、例えば50℃や60℃を示す場合を仮定する。   For example, when the control is performed by a plurality of (here, four) temperature measuring devices 9 as in the present embodiment or the fifth embodiment, four temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4), for example, the temperature measuring instrument 9 (# 1) has an indication failure in a range that does not cause an instrument failure, and indicates, for example, 50 ° C. or 60 ° C. Assume a case.

この場合、他の3台の温度測定器9(#2),9(#3),9(#4)が、設定値である45℃を示しており、実際に、発電機2が安定状態である場合であっても、第5の実施形態では、最高温度を用いて制御することになるので、調節弁8は、開方向に動作し、水素ガス3の温度を下げるような制御がなされてしまう。これによって、水素ガス3の温度は、設定値である45度から逸脱するために、設定値に保つことが困難となる。   In this case, the other three temperature measuring devices 9 (# 2), 9 (# 3), 9 (# 4) indicate the set value of 45 ° C., and the generator 2 is actually in a stable state. Even in this case, in the fifth embodiment, the control is performed using the maximum temperature, so that the control valve 8 operates in the opening direction and is controlled to lower the temperature of the hydrogen gas 3. End up. As a result, the temperature of the hydrogen gas 3 deviates from the set value of 45 degrees, making it difficult to maintain the set value.

実際、水素ガス3の温度が、50℃あるいは60℃のように極端に高い値になる原因としては、冷却水系統におけるチューブリーク、異物混入による閉塞、温度測定器の不良等による可能性が高く、制御異常に依る可能性は低い。   Actually, the reason why the temperature of the hydrogen gas 3 becomes extremely high, such as 50 ° C. or 60 ° C., is likely due to tube leak in the cooling water system, blockage due to foreign matter contamination, defective temperature measuring instrument, etc. The possibility of relying on control abnormality is low.

したがって、本実施形態のように、PID演算器12および決定モジュール20,30,40が、複数の温度測定器9(#1),9(#2),9(#3),9(#4)によって測定された温度のうち、故障した温度測定器9(#1)によって測定された温度を除いた最高温度を、水素ガス3の温度の現在値として使用することにより、冷却水系統におけるチューブリーク、異物混入による閉塞、温度測定器の不良が生じた場合であっても、制御を継続することが可能となる。   Therefore, as in this embodiment, the PID computing unit 12 and the determination modules 20, 30, and 40 include a plurality of temperature measuring devices 9 (# 1), 9 (# 2), 9 (# 3), and 9 (# 4 ) Is used as the current value of the temperature of the hydrogen gas 3 except for the temperature measured by the failed temperature measuring instrument 9 (# 1). Control can be continued even when there is a leak, blockage due to contamination, or a failure of the temperature measuring device.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

1 冷却水、2 発電機、3 水素ガス、4,5,6,7 水素ガス冷却器、8 調節弁、9 温度測定器、10 回転数測定器、11 温度測定器、12 PID演算器、13 加算器、14,15,23 ハイコンパレータ、16 論理演算器(OR)、17,17’ バンプレス・トランスファ、18,19 下限弁開度設定器、20,30,40 決定モジュール、21 一次遅れ器器、22,42 偏差演算器、41 設定値設定器、43 関数発生器、51 最大値検出器、53 故障判定器、100,200,300,400 冷却ガス温度制御装置、500,600 部分構成 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling water, 2 Generator, 3 Hydrogen gas, 4, 5, 6, 7 Hydrogen gas cooler, 8 Control valve, 9 Temperature measuring device, 10 Speed measuring device, 11 Temperature measuring device, 12 PID computing device, 13 Adder, 14, 15, 23 High comparator, 16 Logical operation unit (OR), 17, 17 'Bumpless transfer, 18, 19 Lower limit valve opening setting device, 20, 30, 40 Decision module, 21 Primary delay device , 22, 42 Deviation calculator, 41 Set value setter, 43 Function generator, 51 Maximum value detector, 53 Failure determiner, 100, 200, 300, 400 Cooling gas temperature control device, 500, 600 Partial configuration

Claims (8)

発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、前記発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、
前記冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、前記発電機内のプロセス条件に応じて決定する決定手段と、
前記冷却ガスの温度の現在値と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくPID演算を行い、前記弁開度の調節量を決定するPID演算手段と、
前記決定手段によって決定された弁開度の下限値に、前記PID演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として前記調節弁に適用することによって、前記弁開度を制御する弁開度制御手段と、
を備える冷却ガス温度制御装置。
A device for controlling the temperature of the cooling gas for cooling the generator from the start-up of the generator until it reaches a stable state,
A determining means for determining a lower limit value of a valve opening of a control valve for adjusting a flow rate of cooling water for cooling the cooling gas according to a process condition in the generator;
PID calculation means for performing a PID calculation based on a difference between a current value of the temperature of the cooling gas and a preset value related to the temperature of the cooling gas, and determining an adjustment amount of the valve opening;
The valve opening degree is controlled by adding the adjustment amount determined by the PID calculating means to the lower limit value of the valve opening degree determined by the determining means, and applying the addition result to the adjustment valve as an operation amount. Valve opening degree control means,
A cooling gas temperature control device comprising:
前記決定手段は、前記弁開度の下限値として予め定められた2つの値のうちの何れかを、前記発電機内のプロセス条件に応じて選択することによって、前記弁開度の下限値を決定する、請求項1に記載の冷却ガス温度制御装置。   The determination means determines the lower limit value of the valve opening by selecting one of two predetermined values as the lower limit value of the valve opening according to the process conditions in the generator. The cooling gas temperature control device according to claim 1. 前記決定手段は、前記プロセス条件として、前記発電機のタービンの回転数が、予め定められた回転数以上になった場合、または、前記冷却ガスの温度が、予め定められた温度以上になった場合、前記弁開度の下限値が、現在の値よりも高くなるように、前記弁開度の下限値を決定する、請求項1または2に記載の冷却ガス温度制御装置。   The determination means, as the process condition, when the rotational speed of the turbine of the generator is equal to or higher than a predetermined rotational speed, or the temperature of the cooling gas is equal to or higher than a predetermined temperature. The cooling gas temperature control device according to claim 1 or 2, wherein the lower limit value of the valve opening is determined so that the lower limit value of the valve opening is higher than a current value. 発電機を冷却するための冷却ガスの温度を、前記発電機の起動時から、安定状態になるまで制御するための装置であって、
前記冷却ガスの温度上昇率が、予め定めた温度上昇率よりも高い場合、前記冷却ガスを冷却する冷却水の流量を調節するための調節弁の弁開度の下限値を、現在の値よりも高くなるように決定する決定手段と、
前記冷却ガスの温度の現在値と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に基づくPID演算を行い、前記弁開度の調節量を決定するPID演算手段と、
前記決定手段によって決定された弁開度の下限値に、前記PID演算手段によって決定された調節量を加算し、加算結果を操作量として前記調節弁に適用することによって、前記弁開度を制御する弁開度制御手段と、
を備える冷却ガス温度制御装置。
A device for controlling the temperature of the cooling gas for cooling the generator from the start-up of the generator until it reaches a stable state,
When the temperature increase rate of the cooling gas is higher than a predetermined temperature increase rate, the lower limit value of the valve opening of the control valve for adjusting the flow rate of the cooling water for cooling the cooling gas is set from the current value. And a determination means for determining so as to be higher,
PID calculation means for performing a PID calculation based on a difference between a current value of the temperature of the cooling gas and a preset value related to the temperature of the cooling gas, and determining an adjustment amount of the valve opening;
The valve opening degree is controlled by adding the adjustment amount determined by the PID calculating means to the lower limit value of the valve opening degree determined by the determining means, and applying the addition result to the adjustment valve as an operation amount. Valve opening degree control means,
A cooling gas temperature control device comprising:
前記弁開度の下限値が、現在の値よりも高くなるように決定されると、前記決定手段は、前記弁開度の下限値を、前記現在の値から、前記高められた弁開度まで変化させるためのレートを前記弁開度制御手段に通知し、
前記弁開度制御手段は、前記操作量を、前記レートにしたがって、前記調節弁に適用するようにした、請求項3または4に記載の冷却ガス温度制御装置。
When the lower limit value of the valve opening is determined to be higher than the current value, the determining means determines the lower limit value of the valve opening from the current value to the increased valve opening. To notify the valve opening control means of the rate for changing to
The cooling gas temperature control device according to claim 3 or 4, wherein the valve opening degree control means applies the manipulated variable to the control valve according to the rate.
前記決定手段は、前記冷却ガスの温度と、前記冷却ガスの温度に関して予め設定された設定値との差に応じて設定された関数にしたがって、前記弁開度の下限値を決定する、請求項1乃至5のうち何れか1項に記載の冷却ガス温度制御装置。   The determination means determines a lower limit value of the valve opening according to a function set according to a difference between a temperature of the cooling gas and a set value set in advance with respect to the temperature of the cooling gas. 6. The cooling gas temperature control device according to any one of 1 to 5. 前記冷却ガスの温度を測定し、測定結果を、前記PID演算手段へ提供する温度測定手段を複数備え、
前記PID演算手段および決定手段は、前記複数の温度測定手段から提供される測定結果のうち、最も高い温度を示す測定結果を、前記冷却ガスの温度の現在値として使用する、請求項1乃至6のうち何れか1項に記載の冷却ガス温度制御装置。
A plurality of temperature measuring means for measuring the temperature of the cooling gas and providing the measurement result to the PID calculating means;
The said PID calculating means and a determination means use the measurement result which shows the highest temperature among the measurement results provided from these several temperature measurement means as a present value of the temperature of the said cooling gas. The cooling gas temperature control apparatus of any one of these.
前記複数の温度測定手段のうちの何れかが故障した場合、故障した温度測定手段を検出し、前記故障を報知するための警報を発する故障検出手段をさらに備え、
前記PID演算手段および決定手段は、前記故障検出手段によって検出された故障した温度測定手段からの測定結果を、前記冷却ガスの温度の現在値として使用しないようにした、請求項7に記載の冷却ガス温度制御装置。
When any one of the plurality of temperature measuring means fails, it further comprises a failure detecting means for detecting the failed temperature measuring means and issuing an alarm for notifying the failure,
The cooling according to claim 7, wherein the PID calculating means and the determining means do not use the measurement result from the failed temperature measuring means detected by the failure detecting means as the current value of the temperature of the cooling gas. Gas temperature control device.
JP2014201869A 2014-09-30 2014-09-30 Cooling gas temperature control device Pending JP2016073129A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014201869A JP2016073129A (en) 2014-09-30 2014-09-30 Cooling gas temperature control device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014201869A JP2016073129A (en) 2014-09-30 2014-09-30 Cooling gas temperature control device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016073129A true JP2016073129A (en) 2016-05-09

Family

ID=55867635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014201869A Pending JP2016073129A (en) 2014-09-30 2014-09-30 Cooling gas temperature control device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016073129A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109324646A (en) * 2018-12-05 2019-02-12 上海亚泰仪表有限公司 A kind of small amplitude fast temperature control device and method
KR20200051030A (en) * 2017-09-21 2020-05-12 지멘스 악티엔게젤샤프트 Method for operating a steam turbine
WO2021176589A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10 理化工業株式会社 Temperature controller and temperature control method
WO2021186902A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23 株式会社日立ハイテク Automatic analysis device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200051030A (en) * 2017-09-21 2020-05-12 지멘스 악티엔게젤샤프트 Method for operating a steam turbine
US11081990B2 (en) 2017-09-21 2021-08-03 Siemens Energy Global GmbH & Co. KG Method for operating a steam turbine
KR102304013B1 (en) 2017-09-21 2021-09-24 지멘스 악티엔게젤샤프트 How to operate a steam turbine
CN109324646A (en) * 2018-12-05 2019-02-12 上海亚泰仪表有限公司 A kind of small amplitude fast temperature control device and method
WO2021176589A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10 理化工業株式会社 Temperature controller and temperature control method
JPWO2021176589A1 (en) * 2020-03-04 2021-09-10
WO2021186902A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23 株式会社日立ハイテク Automatic analysis device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5916043B2 (en) Method and apparatus for controlling a moisture separator reheater
US20160298883A1 (en) System and method for controlling fluid flow and temperature within a pumped two-phase cooling distribution unit
JP2016073129A (en) Cooling gas temperature control device
JP2005226991A (en) Method and apparatus for drum water level control for drum-type boiler
EP3263985B1 (en) System and method for drum level control with transient compensation
JP6058419B2 (en) Steam turbine valve control apparatus and valve control method thereof
KR101883689B1 (en) Plant control apparatus, plant control method and power plant
EP3757355A1 (en) Control device for steam governing valve of power generation plant, and method for controlling steam governing valve of power generation plant
JP2007309194A (en) Steam turbine plant
JP6082620B2 (en) Boiler supply water amount control system and supply water amount control method
JP4795396B2 (en) Fluid temperature control apparatus and method
JP6400490B2 (en) Reactor power adjustment apparatus and method
JP2013148347A (en) Water supply control device, and water supply control method
KR101944285B1 (en) Plant control apparatus, plant control method and power generating plant
JP6212281B2 (en) Turbine control device and turbine control method
US20160169054A1 (en) Exhaust chamber cooling apparatus and steam turbine power generating facility
JP4901774B2 (en) Multiplexed steam turbine controller
JP6781613B2 (en) Control systems, steam turbines, power plants and control methods
JP6553847B2 (en) Water supply control device and water supply device
JP2014156976A (en) Boiler system
JP2009235949A (en) Steam turbine control device and control method
JP4360900B2 (en) Pressure control equipment in nuclear power plants.
JP2011144732A (en) Turbine control device
JP4539351B2 (en) Boiler automatic control device and control method
JP5639808B2 (en) Reactor water supply controller