JP2016530447A - 第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法 - Google Patents

第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016530447A
JP2016530447A JP2016538952A JP2016538952A JP2016530447A JP 2016530447 A JP2016530447 A JP 2016530447A JP 2016538952 A JP2016538952 A JP 2016538952A JP 2016538952 A JP2016538952 A JP 2016538952A JP 2016530447 A JP2016530447 A JP 2016530447A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
shaft
machine
rotational speed
rotation
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.)
Granted
Application number
JP2016538952A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6538693B2 (ja
Inventor
ジョン クレイトン ピーター
ジョン クレイトン ピーター
デイヴィッド ハーリー ジョゼフ
デイヴィッド ハーリー ジョゼフ
シー. シスモア ジュニア アルバート
シー. シスモア ジュニア アルバート
エイ. バティス−カーヴァー メリッサ
エイ. バティス−カーヴァー メリッサ
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.)
Siemens Energy Inc
Original Assignee
Siemens Westinghouse Power 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 Siemens Westinghouse Power Corp filed Critical Siemens Westinghouse Power Corp
Publication of JP2016530447A publication Critical patent/JP2016530447A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6538693B2 publication Critical patent/JP6538693B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/36Power transmission arrangements between the different shafts of the gas turbine plant, or between the gas-turbine plant and the power user
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101Regulating means specially adapted therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/12Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled
    • F01K23/16Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engines being mechanically coupled all the engines being turbines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/02Purpose of the control system to control rotational speed (n)
    • F05D2270/023Purpose of the control system to control rotational speed (n) of different spools or shafts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

第1の軸表示によって規定される関連する第1の位置位相角を有する第1の回転軸を有する第1の機械と、第2の軸表示によって規定される関連する第2の位置位相角を有する第2の回転軸を有する第2の機械との間の連結を制御する方法が提供される。第2の軸の回転速度および回転角は監視され、第2の軸を第2の軸速度に対して所定の回転速度にもたらすことによって第2の軸の回転が制御される。第2の軸の加速は、第2の軸が所定の回転速度にもたらされたときに第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度になるように制御され、この時点で、第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度以内になるように第1および第2の軸が連結される。

Description

本発明は、一般に、第1の機械と第2の機械との間の連結を制御することに関し、より具体的には、コンバインドサイクル発電プラントにおけるガスタービンの回転軸と蒸気タービンの回転軸との連結を制御することに関する。
コンバインドサイクルタービン発電機(CCTG)は、発電機を駆動するためにガスタービンおよび蒸気タービンの両方を利用する。典型的なCCTGの1つのタイプでは、ガスタービンからの排ガスが蒸気を形成し、この蒸気が蒸気タービンを駆動するために利用される。幾つかのCCTGでは、蒸気タービンに関連する回転軸をガスタービンに関連する回転軸に連結するためにクラッチ装置が使用され、電力を発生させる発電機に仕事出力を提供するために、組み合わされた軸が使用される。
本発明の第1の態様によれば、第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法であって、第1の機械は、第1の軸表示によって規定された関連する第1の位置位相角を有する第1の回転軸を有し、第2の機械は、第2の軸表示によって規定された関連する第2の位置位相角を有する第2の回転軸を有する、方法が提供される。この方法は、第1の軸の回転速度および回転角を監視し、第2の軸の回転速度を第1の軸の監視された回転速度に対する所定の回転速度にもたらすことによって、第2の軸の回転を制御することを含む。第2の軸の加速度は、第2の軸が所定の回転速度にもたらされたときに第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度以内になるように制御され、この時、第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度以内になるように第1の軸および第2の軸を機械的に連結するためにカップリングが作動させられる。
本発明の第2の態様によれば、コンバインドサイクル発電プラントにおいてガスタービンと蒸気タービンとの間の連結を制御する方法が提供される。ガスタービンは、第1の軸表示によって規定された関連する第1の位置位相角を有する第1の回転軸を有し、蒸気タービンは、第2の軸表示によって規定された関連する第2の位置位相角を有する第2の回転軸を有する。この方法は、第1の軸の回転速度および回転角を監視し、第2の軸が所定の回転速度にもたらされたときに第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度になるように第2の軸の回転速度を第1の軸の監視された回転速度に対して所定の回転速度に上昇させることによって第2の軸の回転を制御することを含む。第2の軸の回転を制御するステップの間、第1の軸は実質的に一定速度で回転する。第2の軸が所定の回転速度にもたらされたとき、第2の軸表示が第1の軸表示に対して所定の角度になるように第1の軸および第2の軸を機械的に連結するためにカップリングが作動させられる。
本明細書は、本発明を特に指摘し、かつ本発明を明瞭に請求する請求項で締めくくるが、同じ参照符号が同じ要素を特定している添付の図面に関連した以下の説明から本発明がより良く理解されると考えられる。
本発明の1つの態様による、蒸気タービンエンジンとして図1に示された第2の機械への、ガスタービンエンジンとして図1に示された第1の機械の係合を制御する制御システムを有するコンバインドサイクルタービン発電機の概略図である。 図1のコンバインドサイクルタービン発電機の選択構成要素を例示する概略図である。 図1の蒸気タービン軸への、図1のガスタービン軸の係合を制御する方法を例示する流れ図である。 図4A〜図4Dは、図1のガスタービン軸と、図1の蒸気タービン軸との間の様々な可能な係合角度を例示する概略図である。 本発明の1つの態様による、蒸気タービン軸へのガスタービン軸の係合を制御する制御システムの構成要素の概略図である。
好適な実施の形態の以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付の図面が参照され、図面には、限定としてではなく、例として、発明が実施されてもよい特定の好適な実施の形態が示されている。本発明の思想および範囲から逸脱することなく、その他の実施の形態が使用されてもよく、変更がなされてもよいことが理解されるべきである。
本発明によれば、第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法が開示される。第1の機械は、第1の軸を有するガスタービンであってもよく、第2の機械は、第2の軸を有する蒸気タービンであってもよい。ガスタービンおよび蒸気タービンは、コンバインドサイクルタービン発電機の構成要素であり、蒸気タービンは、ガスタービンからの排ガスによって、例えば、従来の蒸気回収システムを使用することによって駆動されてもよい。以下で説明するように、所望の振動応答を備える組み合わされた軸を提供するために、連結されたときに軸の振動ベクトルが互いに協働するように、それぞれの機械の第1の軸および第2の軸は連結される。例えば、実質的にバランスのとれた組み合わされた軸を提供するために、連結されたときに第1の軸および第2の軸の振動ベクトルは互いにずれていてもよい。
ここで図1を参照すると、本発明の1つの態様によるコンバインドサイクル発電プラント、より具体的にはコンバインドサイクルタービン発電機(以下“CCTG”という)が概略的に示されている。CCTG10は、ガスタービン12を含む第1の機械と、蒸気タービン14を含む第2の機械とを有し、ガスタービン12と、蒸気タービン14とは、電力を発生させるために、CCTG10の発電機16に仕事出力を提供するように協働する。ガスタービン12は、従来の圧縮、燃焼およびタービンセクションを有してもよいし、蒸気タービン14は、従来の凝縮器、ボイラおよびタービンセクションを有してもよい。これらのセクションのそれぞれの構成は、当業者にとって直ちに明らかなものであり、本明細書では具体的に説明しない。
ガスタービン12は、本明細書では入力軸18とも呼ばれる第1の回転可能な軸をも有し、蒸気タービン14は、本明細書では出力軸20とも呼ばれる第2の回転可能な軸をも有している。本明細書で説明するように、本発明の教示にしたがって入力軸18と出力軸20とを連結するために、シンクロ・セルフ・シフティング(synchro-self shifting、SSS)クラッチ装置22(以下“クラッチ”という)が設けられている。連結されたとき、入力軸18と出力軸20とは、本明細書では組み合わされた軸24と呼ばれてもよい。図1に示したように、組み合わされた軸24は、発電機16に連結され、当業者に明らかな形式で電力の発生のために発電機16を駆動する。
ここで図2を参照すると、入力軸18および出力軸20は、それぞれの第1の軸表示26および第2の軸表示28によって規定された位置位相角PA1,PA2をそれぞれ有する。各軸18,20の位置位相角PA1,PA2は、図2に示したようにそれぞれの軸表示26,28と完全に周方向で整合させられていてもよいが、そうである必要はないということに注意されたい。必要なことは、それぞれの軸表示26,28の位置に基づいて各軸18,20の位置位相角PA1,PA2の位置を予測することができるように、各位置位相角PA1,PA2の位置がそれぞれの軸表示26,28の位置に関して分かっていることである。
軸表示26,28は、それぞれの軸18,20に形成された切欠または歯、あるいはあらゆるその他の適切な表示であってもよい。CCTG10の作動中、第1および第2の軸表示26,28は、それぞれの第1および第2の一回転一回式(once per revolution)センサ30,32によって検出される。センサ30,32は、それぞれの軸18,20の位置位相角PA1,PA2を決定するために、軸18,20の一回転ごとにそれぞれの軸表示26,28の通過を検出する。センサは、KEYPHASOR(登録商標)センサ(KEYPHASORは、BENTLY NEVADA, INC.の登録商標である)、またはそれぞれの軸18,20の位置位相角PA1,PA2を検出することができるあらゆるその他の適切なタイプのセンサを含んでもよい。
CCTG10は、それぞれの入力軸18および出力軸20の回転速度を監視するための第1および第2の速度センサ34,36をも有している。速度センサ34,36は、例えば、所定時間内に歯をそれぞれ数える周波数トランスデューサを含んでもよいが、タコメータなどのその他の回転速度指示センサが使用されてもよい。速度センサ34,36は、入力軸18および出力軸20の回転速度を示す信号を制御システム38(図1および図2参照)に提供し、制御システム38は、引用によりその開示内容全体が本明細書に組み込まれる、発明の名称が“APPARATUS AND METHOD FOR SYNCHRONIZING A SYNCHRONOUS CONDENSER WITH A POWER GENERATION SYSTEM”である、2000年10月31日にジョセフ・デビッド・ハーレイ他に発行された米国特許第6140803号明細書に開示されている形式で、信号に基づいて入力軸18および出力軸20の回転速度および速度の変化率を決定する。第1および第2の一回転一回式センサ30,32は、軸18,20の回転速度を決定することもでき、したがって、第1および第2の速度センサ34,36として機能することもできる。すなわち、本発明は、別個の一回転一回式センサ30,32および速度センサ34,36を使用することに限定されるようには意図されていない。
クラッチ22は、それぞれの入力軸18および出力軸20に関連した多数の歯を有する従来のSSSクラッチ装置を含んでもよく、各軸18,20の歯の数は、入力軸18を出力軸20に連結することができる可能な角度係合位置の数を予測する。クラッチ22は、択一的に、あらゆる適切なタイプのクラッチまたは同等の装置を含むことができる。本明細書に記載されているように、軸18,20を連結して組み合わされた軸24を形成するために、所定の条件下でクラッチ22は軸18,20を係合させる。軸連結を行うためにクラッチ22が軸18,20のうちの一方のみを係合させればよくなるように、軸連結操作の前にクラッチ22のそれぞれの歯が軸18,20のうちの一方と予め係合させられていてもよいし、または、軸連結を行うために軸連結操作の間にクラッチのそれぞれの歯22が両方の軸18,20に係合してもよい。
図3を参照すると、本発明の1つの態様によるCCTG10を作動させる方法100が示されている。ステップ102において、ガスタービン12が所定の作動速度にもたらされ、これにより、入力軸18の回転が行われる。所定の作動速度とは、ガスタービン12の通常作動速度、またはその他の所定の速度であってもよい。次いで、ガスタービン12は通常、発電機16を介して電力網(図示せず)に同期させられる。ガスタービン12の速度はその後、ガスタービン12の電力出力にかかわらず、電力網の周波数によって実質的に一定に保たれる。
ステップ104において、ガスタービン12からの排ガスが使用され、蒸気発生器(図示せず)を駆動し、蒸気を蒸気タービン14に供給し、出力軸20の回転を生じさせる。制御システム38は、弁システム40(図1および図2参照)を制御し、蒸気タービン14における弁を介して、蒸気タービン14に割り当てられる蒸気流の量を制御し、出力軸20の回転パラメータ、例えば、回転速度および加速度を制御する。
ステップ106において、入力軸18および出力軸20の回転速度が、例えば第1および第2の速度センサ34,36、またはあらゆるその他の適切な速度センサによって監視され、入力軸18および出力軸20の回転角は、第1および第2のセンサ30,32によって監視される。軸18,20の回転速度は、引用により本明細書に組み込まれる米国特許第6140803号明細書に記載されているように、軸18,20の加速度を決定するために用いられる。軸18,20の回転角は、それぞれの軸表示26,28の検出された位置に関連して、それぞれの軸18,20の位置位相角PA1,PA2を予測するために用いられる。
ステップ108において、出力軸20の回転は制御システム38によって制御され、これにより、第2の軸表示28が第1の軸表示26に対して所定の角度以内にある状態で、例えば、それぞれの軸18,20の位置位相角PA1,PA2が互いに対して所定の角度以内になるように、入力軸18および出力軸20がクラッチ22によって機械的に連結される。
特に、ステップ110において、出力軸20の回転速度は、入力軸18の監視された回転速度に対して所定の回転速度にもたらされる。所定の回転速度は、好適には入力軸の速度に極めて近い。ステップ110の間、出力軸20が所定の回転速度にもたらされたちょうどその時に第2の軸表示28が第1の軸表示26に対して所定の角度以内にもたらされるように、出力軸20の加速度がステップ112において制御される。ステップ108〜112の間、入力軸18は、好適には、ガスタービン12の通常作動速度に対応する実質的に一定の速度で回転するということに注意されたい。
出力軸20が所定の回転速度にもたらされると、ステップ114において例えばオペレータによってまたは制御システム38によってカップリングが機械的に作動させられ、クラッチ22が入力軸18および出力軸20を係合させ、軸18,20を互いに機械的に連結する。例えば、出力軸20に関連したクラッチ22のクラッチ歯は、当業者に容易に明らかになるであろう公知の形式で、出力軸20における対応するクラッチ歯と係合するように軸方向にシフトさせられてよい。ステップ114は、ステップ108〜112においてなされた動作の結果として第2の軸表示28が第1の軸表示26に対して所定の角度以内になったちょうどその時に行われる。
本明細書に記載されたように入力軸18と出力軸20とを連結することの1つの特定の有利な結果は、所望の振動応答を備える組み合わされた軸24を提供するために、入力軸18および出力軸20の振動ベクトルが互いに協働するということである。例えば、入力軸18と、出力軸20とは、ガスタービン12および蒸気タービン14における振動の減少を実現するために所定の角度で連結されてよく、すなわち、実質的にバランスの取れた組み合わされた軸24を提供するために、連結されたとき、入力軸18および出力軸20の振動ベクトルが互いに打ち消し合う。入力軸18および出力軸20は、実質的にバランスの取れた組み合わされた軸24を実現すること以外の利点を実現するために、その他の所定の角度で連結することもできる点にも注意されたい。
本明細書に記載されたように出力軸20の加速を監視および制御することによって、出力軸20の回転速度を、制御された形式で所定の回転速度にもたらすことができ、これにより、軸18,20の相対的な位置位相角がゼロまたはその他の所定の値であるちょうどその時にクラッチ22が入力軸18および出力軸20の双方に係合させられ、所望の振動応答を備える組み合わされた軸24を実現する。
制御システム38が出力軸20の回転を自動的に制御する方法100が本明細書に記載されているが、オペレータが出力軸回転制御の1つまたは複数の態様を制御してもよいことに注意されたい。
ここで図4A〜図4Dを参照すると、入力軸18と出力軸20との間の幾つかの典型的な係合角度が示されている。図4Aでは、入力軸18の第1の軸表示26は出力軸20の第2の軸表示28と完全に整列させられている。軸18,20の位置位相角PA1,PA2がそれぞれの軸表示26,28と整合させられていると仮定すると、図4Aに示された結果として得られる組み合わされた軸24は、ガスタービン12および蒸気タービン14における振動を低減するように実質的にバランスが取れている。
図4B〜図4Dは、再び軸18,20の位置位相角PA1,PA2がそれぞれの軸表示26,28と整合させられていると仮定して、アンバランスな組み合わされた軸24を示している(図4Dでは、出力軸20の位置位相角PA2が、出力軸20の反対側に配置されていることを示すために破線で示されていることに注意されたい)。
ここで図5を参照すると、上述のクラッチ22などの、ガスタービン軸202に連結されたクラッチが、所望のクラッチ歯位置において蒸気タービン軸204に係合することができるように、タービン制御システム200がどのように機械作動パラメータを制御するのかに関する典型的な詳細が示されている。
従来の軸連結操作では、クラッチ係合を制御するために、軸回転速度のみが、(自動制御のための)フィードバック信号としてまたは(手動制御のための)監視される量として使用される。しかしながら、本発明の1つの態様によれば、タービン制御システム200は、クラッチ係合を制御するために手動で作動させられるか自動で作動させられるかにかかわらず、3つの量、特にそれぞれの軸202,204の加速度A、速度Sおよび位相角PAを利用し、これにより、クラッチは所望の相対位相角RPAで軸202,204を係合させる。クラッチ係合の前に、ガスタービン軸202の速度S1は、同期速度(発電機が送電網に同期させられている)においてほぼ一定となり、蒸気タービン軸204は、より遅い速度S2となる。蒸気タービン軸204の速度S2が、加速度と関係なく同期速度まで上昇させられると、クラッチが無作為の歯において係合しやすくなり、軸202,204は、所望の相対位相角RPAにおいて係合させられない。この状況を回避するために、本発明では、蒸気タービン軸204の速度S2が上昇し、同期速度に接近するとき、タービン制御システム200は、蒸気タービン軸204の加速度が極めて低い値に減じられるように、蒸気タービン軸204の加速度を制御する。次いで、蒸気タービン軸204の速度S2がガスタービン軸の速度S1、例えば同期速度よりも僅かに低い速度にちょうど達したときに、タービン制御システム200は、蒸気タービン軸204の加速度がゼロまたはほぼゼロになるように、蒸気タービン軸204の加速度を制御する。
この時、それぞれの軸202,204に関連した、本明細書においては一回転一回式センサとも呼ばれる位相角検出器206,208が利用されてもよい。各軸202,204は、本明細書において説明されたそれぞれの第1および第2の軸表示210,212によって規定された位置位相角PA1,PA2を有する。位置位相角PA1,PA2は、本明細書において記載された位相角検出器206,208によって測定される。位相角検出器206,208は、それぞれの軸が一回転する間にそれぞれの第1および第2の軸表示210,212が検出される時間差を検出し、それぞれの信号SPA1,SPA2を制御モジュール214に提供する。制御モジュール214は、検出された第1および第2の軸表示210,212の相対的な位相角RPAを決定するために信号SPA1,SPA2を使用する。
蒸気タービン軸204の速度S2が同期速度よりも僅かに低く、かつ蒸気タービン軸204の加速度がゼロ(またはほぼゼロ)である場合、蒸気タービン軸204の位置位相角PA2は、変化するとしてもゆっくりと変化する。タービン制御システム200(またはクラッチ係合が手動で制御される場合にはオペレータ)は、蒸気タービン軸204の位置位相角PA2がガスタービン軸202の位置位相角PA1に対して所望の値になるまで待機し、所望の値になった瞬間、タービン制御システム200は、蒸気タービン軸204を急速に加速させ、クラッチを係合させるように作用する。その結果、クラッチは、実質的にバランスの取れた組み合わされた軸を実現するために、所望の相対位相角RPAにおいて、すなわちクラッチの適切な歯において蒸気タービン軸204を係合させる。
本発明の特定の実施の形態が例示および説明されているが、発明の思想および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および改変をなし得ることは当業者に明らかであろう。したがって、本発明の範囲に包含される全てのこのような変更および改変を添付の請求項において網羅しようとするものである。

Claims (20)

  1. 第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法において、前記第1の機械は、第1の軸表示によって規定される関連する第1の位置位相角を有する第1の回転軸を有し、前記第2の機械は、第2の軸表示によって規定される関連する第2の位置位相角を有する第2の回転軸を有し、前記方法は、
    前記第1の軸の回転速度および回転角を監視し、
    前記第2の軸の回転を制御することは、前記第2の軸の回転速度を前記第1の軸の監視された回転速度に対して所定の回転速度にもたらすことを含み、前記第2の軸が前記所定の回転速度にもたらされたときに前記第2の軸表示が前記第1の軸表示に対して所定の角度以内になるように前記第2の軸の加速度を制御し、
    前記第2の軸が前記所定の回転速度にもたらされたときに、前記第2の軸表示が前記第1の軸表示に対して前記所定の角度以内になるように、カップリングを作動させて前記第1の軸と前記第2の軸とを機械的に連結することを特徴とする、第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法。
  2. 前記第1の機械はガスタービンであり、前記第2の機械は蒸気タービンである、請求項1記載の方法。
  3. 前記蒸気タービンを駆動して前記第2の軸を回転させるために、前記ガスタービンからの排ガスを利用する、請求項2記載の方法。
  4. 前記第2の軸の回転を制御するステップの間、前記第1の軸を実質的に一定の速度で回転させ、前記第2の軸の速度を上昇させる、請求項1記載の方法。
  5. 前記所定の回転速度は、前記第1の軸の通常作動速度を含む、請求項1記載の方法。
  6. 前記第1の軸の前記第1の位置位相角を決定するために、前記第1の軸表示を第1の一回転一回式センサによって検出する、請求項1記載の方法。
  7. 前記第2の軸の前記第2の位置位相角を決定するために、前記第2の軸表示を第2の一回転一回式センサによって検出する、請求項6記載の方法。
  8. 前記第1の軸表示および前記第2の軸表示のそれぞれは、切欠および歯のうちの一方を含む、請求項7記載の方法。
  9. 前記第1の機械および前記第2の機械における振動を低減するために前記第1の軸および前記第2の軸を所定の角度で連結する、請求項1記載の方法。
  10. 実質的にバランスの取れた組み合わされた軸を提供するために、連結されたとき、前記第1の軸および前記第2の軸の振動ベクトルは互いに打ち消し合う、請求項9記載の方法。
  11. 所望の振動応答を備える組み合わされた軸を提供するために、連結されたとき、前記第1の軸および前記第2の軸の振動ベクトルは互いに協働する、請求項1記載の方法。
  12. コンバインドサイクル発電プラントにおいてガスタービンと蒸気タービンとの間の連結を制御する方法において、前記ガスタービンは、第1の軸表示によって規定された関連する第1の位置位相角を有する第1の回転軸を有し、前記蒸気タービンは、第2の軸表示によって規定された関連する第2の位置位相角を有する第2の回転軸を有し、前記方法は、
    前記第1の軸の回転速度および回転角を監視し、
    前記第2の軸の回転を制御することは、前記第2の軸の回転速度を前記第1の軸の監視された回転速度に対して所定の回転速度に上昇させ、これにより、前記第2の軸が前記所定の回転速度にもたらされたときに前記第2の軸表示が前記第1の軸表示に対して所定の角度になるようにすることを含み、前記第2の軸の回転を制御するステップの間、前記第1の軸は実質的に一定の速度で回転し、
    前記第2の軸が前記所定の回転速度にもたらされたときに、前記第2の軸表示が前記第1の軸表示に対して前記所定の角度になるように、カップリングを作動させて前記第1の軸と前記第2の軸とを機械的に連結することを特徴とする、コンバインドサイクル発電プラントにおいてガスタービンと蒸気タービンとの間の連結を制御する方法。
  13. 前記蒸気タービンを駆動して前記第2の軸を回転させるために、前記ガスタービンからの排ガスを利用する、請求項12記載の方法。
  14. 前記第2の軸が前記所定の回転速度にもたらされたときに前記第2の軸表示が前記第1の軸表示に対して所定の角度になるように、前記第2の軸の加速度を制御する、請求項12記載の方法。
  15. 前記所定の回転速度は、前記第1の軸の通常作動速度を含む、請求項14記載の方法。
  16. 前記第1の軸の前記第1の位置位相角を決定するために前記第1の軸表示を第1の一回転一回式センサによって検出し、前記第2の軸の前記第2の位置位相角を決定するために前記第2の軸表示を第2の一回転一回式センサによって検出する、請求項12記載の方法。
  17. 前記第1の軸表示および前記第2の軸表示のそれぞれは、切欠および歯のうちの一方を含む、請求項16記載の方法。
  18. 前記第1の機械および前記第2の機械における振動を低減するために前記第1の軸および前記第2の軸を前記所定の角度で連結する、請求項12記載の方法。
  19. 実質的にバランスの取れた組み合わされた軸を提供するために、連結されたとき、前記第1の軸および前記第2の軸の振動ベクトルは互いに打ち消し合う、請求項18記載の方法。
  20. 所望の振動応答を備える組み合わされた軸を提供するために、連結されたとき、前記第1の軸および前記第2の軸の振動ベクトルは互いに協働する、請求項12記載の方法。
JP2016538952A 2013-08-27 2014-08-12 第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法 Expired - Fee Related JP6538693B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/010,669 US9752509B2 (en) 2013-08-27 2013-08-27 Method for controlling coupling of shafts between a first machine and a second machine using rotation speeds and angles
US14/010,669 2013-08-27
PCT/US2014/050705 WO2015031042A1 (en) 2013-08-27 2014-08-12 Method for controlling coupling between a first machine and a second machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016530447A true JP2016530447A (ja) 2016-09-29
JP6538693B2 JP6538693B2 (ja) 2019-07-03

Family

ID=51392446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016538952A Expired - Fee Related JP6538693B2 (ja) 2013-08-27 2014-08-12 第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9752509B2 (ja)
EP (1) EP3039255B1 (ja)
JP (1) JP6538693B2 (ja)
KR (1) KR20160046910A (ja)
CN (1) CN105473826B (ja)
WO (1) WO2015031042A1 (ja)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2813675A1 (de) * 2013-06-14 2014-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Kuppeln einer Dampfturbine und einer Gasturbine mit einem gewünschten Differenzwinkel
DE102014211590A1 (de) * 2014-06-17 2015-12-17 Siemens Aktiengesellschaft Gasturbinengeneratorkühlung
EP3130780A1 (de) * 2015-08-14 2017-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum kuppeln von zwei teilwellen
EP3147672A1 (de) * 2015-09-22 2017-03-29 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und anordnung zum ermitteln der geschwindigkeit und der winkel zweier wellen
EP3232015A1 (de) * 2016-04-12 2017-10-18 Siemens Aktiengesellschaft Strömungsmaschinenstrang und verfahren zum kuppeln des strömungsmaschinenstrangs
EP3246538A1 (de) 2016-05-18 2017-11-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum kuppeln einer dampfturbine und einer gasturbine mit einem gewünschten differenzwinkel unter nutzung einer sollbeschleunigung
US10787926B2 (en) * 2016-11-18 2020-09-29 General Electric Company System and method for synchronous condenser clutch
US10468944B2 (en) * 2017-01-25 2019-11-05 General Electric Company System and method for synchronous condensing
CN107387594B (zh) * 2017-07-14 2019-03-19 上海电气电站设备有限公司 一种具备低速保护功能的自动同步离合器低速同步方法
EP3653849B1 (en) * 2017-07-14 2023-09-20 Shanghai Electric Power Equipment Co., Ltd. Warming method for a steam turbine
US11035421B2 (en) 2019-05-01 2021-06-15 General Electric Company Clutch with variable lubrication supply
US11473495B2 (en) 2020-04-09 2022-10-18 General Electric Company System and method for retrofitting a power generation system to incorporate clutchless synchronous condensing
US11480066B2 (en) * 2020-07-23 2022-10-25 Energy Services LLC Turbine clutch control process
US11747138B2 (en) * 2021-02-23 2023-09-05 Saudi Arabian Oil Company Shaft alignment online condition monitoring system using planetary gear apparatus
CN114486240B (zh) * 2021-12-23 2024-04-19 华北电力科学研究院有限责任公司 一种用于汽轮机离合器的啮合方法及装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5074413U (ja) * 1973-11-12 1975-06-30
JPH03153927A (ja) * 1989-10-25 1991-07-01 Heidelberger Druckmas Ag カプリング装置
DE4426354A1 (de) * 1994-07-25 1996-02-01 Abb Management Ag Kombianlage
JP2003013709A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クラッチ嵌合検出装置及びこれを備えた一軸コンバインドプラント
JP2004108266A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クラッチを備えた一軸コンバインドプラントの運転制御装置及び運転制御方法。
JP2005054583A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Hitachi Ltd 一軸コンバインドサイクル発電設備及びその運転方法
JP2010506113A (ja) * 2006-10-09 2010-02-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 目標角度制御式クラッチ連結方法
JP2013513751A (ja) * 2009-12-10 2013-04-22 ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ ロータの釣合いのためのカップリング

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4349744A (en) 1976-07-09 1982-09-14 Westinghouse Electric Corp. System for operating multiple gas turbines for coordinated dead load pickup
DE2945404C2 (de) 1979-11-09 1983-05-11 Kraftwerk Union AG, 4330 Mülheim Verfahren zum Betrieb einer kombinierten Gas-Dampfturbinenanlage und Gas-Dampfturbinenanlage zur Durchführung dieses Verfahrens
US5610500A (en) 1994-05-16 1997-03-11 Giberson; Melbourne F. Method of converting turbine driven generator into a synchronous condenser
US6347289B1 (en) * 1998-07-28 2002-02-12 United Technologies Corporation Method and apparatus for determining an in-range failure of a speed sensor
US6140803A (en) 1999-04-13 2000-10-31 Siemens Westinghouse Power Corporation Apparatus and method for synchronizing a synchronous condenser with a power generation system
JP3684208B2 (ja) * 2002-05-20 2005-08-17 株式会社東芝 ガスタービン制御装置
JP2004291908A (ja) * 2003-03-28 2004-10-21 Toyota Motor Corp 自動変速機の制御装置および制御方法
US7644573B2 (en) 2006-04-18 2010-01-12 General Electric Company Gas turbine inlet conditioning system and method
JP2008248822A (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Toshiba Corp 火力発電所
CN101932914B (zh) * 2008-02-01 2013-03-06 西门子公司 用于确定旋转角的方法
US8186142B2 (en) 2008-08-05 2012-05-29 General Electric Company Systems and method for controlling stack temperature
DE102008062355A1 (de) 2008-12-18 2010-07-08 Siemens Aktiengesellschaft Turboverdichterstrang und Verfahren zum Betreiben desselben sowie Erdgasverflüssigungsanlage mit dem Turboverdichterstrang

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5074413U (ja) * 1973-11-12 1975-06-30
JPH03153927A (ja) * 1989-10-25 1991-07-01 Heidelberger Druckmas Ag カプリング装置
DE4426354A1 (de) * 1994-07-25 1996-02-01 Abb Management Ag Kombianlage
JP2003013709A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クラッチ嵌合検出装置及びこれを備えた一軸コンバインドプラント
JP2004108266A (ja) * 2002-09-19 2004-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クラッチを備えた一軸コンバインドプラントの運転制御装置及び運転制御方法。
JP2005054583A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Hitachi Ltd 一軸コンバインドサイクル発電設備及びその運転方法
JP2010506113A (ja) * 2006-10-09 2010-02-25 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト 目標角度制御式クラッチ連結方法
JP2013513751A (ja) * 2009-12-10 2013-04-22 ヌオーヴォ ピニォーネ ソシエタ ペル アチオニ ロータの釣合いのためのカップリング

Also Published As

Publication number Publication date
US20150059347A1 (en) 2015-03-05
EP3039255B1 (en) 2022-07-13
EP3039255A1 (en) 2016-07-06
JP6538693B2 (ja) 2019-07-03
CN105473826A (zh) 2016-04-06
CN105473826B (zh) 2018-08-07
WO2015031042A1 (en) 2015-03-05
US9752509B2 (en) 2017-09-05
KR20160046910A (ko) 2016-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2016530447A (ja) 第1の機械と第2の機械との間の連結を制御する方法
WO2016017396A1 (ja) 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
RU2013101569A (ru) Обнаружение заброса оборотов свободной турбины посредством измерения на моментомере
RU2011154548A (ru) Устройство и способ обнаружения неисправности топливного насоса низкого давления турбореактивного двигателя и турбореактивный двигатель, содержащий упомянутое устройство
KR101825311B1 (ko) 원하는 차동각으로 증기 터빈과 가스 터빈을 결합하기 위한 방법
CA2872119C (en) Devices and methods for balancing a high-pressure spool of a gas turbine engine
RU2011102367A (ru) Способ и система для определения углового положения ротора турбореактивного двигателя
JP2018176856A (ja) ハイブリッド車両の制御装置
JP2017122635A (ja) 風力発電設備の異常診断装置
US11431175B2 (en) Rotor synchronization of cross-compound systems on turning gear
RU2015122453A (ru) Устройство и способ защиты вычислителя турбомашины летательного аппарата от ошибок измерения скорости
JP6746700B2 (ja) ガスタービンのブレードフラッタ制御システム及び、ブレードフラッタ制御システムのプロセッサによって実行されるように構成された命令を含む非一時的コンピュータ可読媒体
CN109154209B (zh) 以期望的角度差利用理论加速度将蒸汽轮机与燃气轮机联轴的方法
JP2013015352A (ja) エンジンベンチシステムの制御装置
KR101864706B1 (ko) 요구된 차동각으로 증기 터빈과 가스 터빈을 결합하기 위한 방법
JP2019513937A (ja) ターボ機械トレインおよびターボ機械トレインの連結方法
KR100804205B1 (ko) 유압펌프의 상태 원격감지 시스템 및 고장 진단방법
KR101979165B1 (ko) 2개의 서브-샤프트를 결합하기 위한 방법
JP2016031047A (ja) 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2016031046A (ja) 状態監視システム及びそれを備えた風力発電システム
JP2018112185A (ja) 燃料消費量に基づいて電力システムを制御するための制御システムおよび関連するプログラム製品
EP3472930B1 (en) Systems and methods for reduction of oscillations in turbomachinery systems
KR101941238B1 (ko) 자동 변속기의 비상 주행단 변속 제어 장치 및 방법
JPH05125959A (ja) ガスタ−ビン発電機用のガスタ−ビンの着火失敗判定方法と起動特性計測方法および当該方法を用いたガスタ−ビン発電機用のガスタ−ビンの制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170807

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180702

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181001

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20181129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181228

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190606

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6538693

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees