JP2618419B2 - 蒸気タービンの起動方法及び一軸コンバインドプラント - Google Patents
蒸気タービンの起動方法及び一軸コンバインドプラントInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービンと、上記ガスタービンの排熱
を回収して蒸気を発生させるボイラと、上記ボイラで発
生した蒸気によつて駆動される蒸気タービンとを組合せ
たコンバインドプラントの蒸気タービンを起動する方
法、及びガスタービンと蒸気タービンとを一つの軸によ
り連絡する一軸コンバインドプラントに関するものであ
る。
を回収して蒸気を発生させるボイラと、上記ボイラで発
生した蒸気によつて駆動される蒸気タービンとを組合せ
たコンバインドプラントの蒸気タービンを起動する方
法、及びガスタービンと蒸気タービンとを一つの軸によ
り連絡する一軸コンバインドプラントに関するものであ
る。
従来コンバインドプラント蒸気タービンでは、蒸気タ
ービン通気時、蒸気温度とタービンメタル温度との温度
差、即ちミスマツチ温度により一義的に蒸気加減弁開速
度を決定していた。尚、この様なミスマツチにより蒸気
タービンの起動制御を行なう方法としては、特開昭58−
47105号に記載の技術が公知である。
ービン通気時、蒸気温度とタービンメタル温度との温度
差、即ちミスマツチ温度により一義的に蒸気加減弁開速
度を決定していた。尚、この様なミスマツチにより蒸気
タービンの起動制御を行なう方法としては、特開昭58−
47105号に記載の技術が公知である。
上記従来技術では、プラントの運転条件により同じ停
止時間でも起動時のミスマツチは異なり、その為蒸気加
減弁開速度に偏差が生じることに配慮がなされておら
ず、安定した蒸気タービン起動ができないという問題が
あつた。従来、蒸気タービン加減弁開速度は例えば下記
の（１）式で決定していた。
止時間でも起動時のミスマツチは異なり、その為蒸気加
減弁開速度に偏差が生じることに配慮がなされておら
ず、安定した蒸気タービン起動ができないという問題が
あつた。従来、蒸気タービン加減弁開速度は例えば下記
の（１）式で決定していた。
ｙ＝a/x＋ｂ …（１） ただし、 y:蒸気加減弁開速度〔％／分〕 x:蒸気タービン通気時ミスマツチ温度〔℃〕 a:定数 b:定数 上記従来技術においては、蒸気タービンの通気条件が
成立しても、プラント側の何らかの原因で直ちに通気で
きなかつた場合、蒸気温度が上昇する為、ミスマツチが
大きくなる。その結果同じ停止時間でも、ミスマツチが
大きくなつている為、弁の開速度が低くなり、起動に長
時間がかかるという様に、安定した起動を行なうことが
できなかつた。
成立しても、プラント側の何らかの原因で直ちに通気で
きなかつた場合、蒸気温度が上昇する為、ミスマツチが
大きくなる。その結果同じ停止時間でも、ミスマツチが
大きくなつている為、弁の開速度が低くなり、起動に長
時間がかかるという様に、安定した起動を行なうことが
できなかつた。
本発明の目的は、プラントの運転状態の如何に拘ら
ず、停止時間に応じて常に安定した起動を行なえる、蒸
気タービンの起動方法を提供することにあり、他の目的
は、上記方法を的確に実施し得る一軸コンバインドプラ
ントを提供することにある。
ず、停止時間に応じて常に安定した起動を行なえる、蒸
気タービンの起動方法を提供することにあり、他の目的
は、上記方法を的確に実施し得る一軸コンバインドプラ
ントを提供することにある。
本発明方法においては、蒸気加減弁の開速度を蒸気タ
ービンの停止時間に関連づけて決定する。この場合、停
止時間に関連づけられる代表的なパラメータは蒸気ター
ビンメタル温度である。従って、蒸気タービンのメタル
温度により蒸気加減弁開速度を規定する。
ービンの停止時間に関連づけて決定する。この場合、停
止時間に関連づけられる代表的なパラメータは蒸気ター
ビンメタル温度である。従って、蒸気タービンのメタル
温度により蒸気加減弁開速度を規定する。
また、本発明においては、蒸気タービンのメタル温度
に応じて蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気タービンに
導入する蒸気量を調整する制御装置を備えている。
に応じて蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気タービンに
導入する蒸気量を調整する制御装置を備えている。
蒸気タービンメタル温度は、停止パターンが同じであ
れば、ほぼ一義的な特性により温度降下する。従って、
蒸気タービメタル温度は、停止時間により一義的に決定
される変数たり得る。
れば、ほぼ一義的な特性により温度降下する。従って、
蒸気タービメタル温度は、停止時間により一義的に決定
される変数たり得る。
本発明方法では、上述の如く、メタル温度に基づいて
蒸気加減弁開速度を規制するので、プラントの運転状態
に拘わらず、蒸気タービンの安定した起動が可能とな
る。
蒸気加減弁開速度を規制するので、プラントの運転状態
に拘わらず、蒸気タービンの安定した起動が可能とな
る。
本発明では、上述の如く、制御装置が蒸気タービンの
メタル温度に応じて蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気
タービンに導入する蒸気量を調整するので、上記方法を
的確に実施し得る。
メタル温度に応じて蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気
タービンに導入する蒸気量を調整するので、上記方法を
的確に実施し得る。
以下本発明の一実施例を第１図により説明する。本実
施例は第１図に示す如く、通気時の蒸気タービンメタル
温度（T1）の大きさに応じ蒸気加減弁開速度（y1）を決
定する。
施例は第１図に示す如く、通気時の蒸気タービンメタル
温度（T1）の大きさに応じ蒸気加減弁開速度（y1）を決
定する。
これを式で表わすと次の如くである。
ｙ＝ａ′ｘ＋ｂ …（２） 又は、 ｙ＝ａ″xn＋ｂ …（３） これは、メタル温度の降下状態が第２図に示されてい
るように、時間により略一義的に規定される特性を利用
したものである。
るように、時間により略一義的に規定される特性を利用
したものである。
蒸気加減弁の開速度は、元来、起動過程でタービンロ
ータに発生する熱応力、即ちロータ寿命消費により制限
されるものである。従って、停止時間が短く、メタル温
度が高い暖機起動時は、ロータ熱応力の発生が低い為、
速い速度で蒸気加減弁を開く事が可能である。その反対
に、メタル温度が低い冷機起動では加減弁を徐々に開く
事が要求される。
ータに発生する熱応力、即ちロータ寿命消費により制限
されるものである。従って、停止時間が短く、メタル温
度が高い暖機起動時は、ロータ熱応力の発生が低い為、
速い速度で蒸気加減弁を開く事が可能である。その反対
に、メタル温度が低い冷機起動では加減弁を徐々に開く
事が要求される。
従つて、基本的に通気時のミスマツチよりも、蒸気タ
ービンの通気時メタル温度、即ち通気開始から全負荷ま
でのメタル温度変化幅が、起動時熱応力を規定する大き
な要因となる。本実施例ではこの点に着目し、メタル温
度を変数として、蒸気加減弁開速度を規定することによ
り、起動時熱応力を最適制御することを可能ならしめて
いる。尚、本起動方法を採用することにより、安定した
起動が可能となる。即ち、蒸気タービンが通気可能とな
つても何らかのプラント側の原因により、通気が遅延し
た場合、ミスマツチによつて蒸気加減弁開速度を制御し
ていると、上記の通気遅延の間に蒸気温度が上昇する為
ミスマツチが大きくなり、弁開速度が遅くなつてしま
う。暖機起動の様に起動時間の短い起動タイミングの場
合に、この様な弁開速度の低下を招くことは、即起動時
間の延長となる為、プラントの安定な運用に大きな制約
となる。一方、本実施例によれば、通気タイミングが多
少ずれても、メタル温度は大きく変化しない為、弁開速
度も大きく変わることはなく、起動条件、即ち停止時間
に応じて安定した起動特性を得ることができる。
ービンの通気時メタル温度、即ち通気開始から全負荷ま
でのメタル温度変化幅が、起動時熱応力を規定する大き
な要因となる。本実施例ではこの点に着目し、メタル温
度を変数として、蒸気加減弁開速度を規定することによ
り、起動時熱応力を最適制御することを可能ならしめて
いる。尚、本起動方法を採用することにより、安定した
起動が可能となる。即ち、蒸気タービンが通気可能とな
つても何らかのプラント側の原因により、通気が遅延し
た場合、ミスマツチによつて蒸気加減弁開速度を制御し
ていると、上記の通気遅延の間に蒸気温度が上昇する為
ミスマツチが大きくなり、弁開速度が遅くなつてしま
う。暖機起動の様に起動時間の短い起動タイミングの場
合に、この様な弁開速度の低下を招くことは、即起動時
間の延長となる為、プラントの安定な運用に大きな制約
となる。一方、本実施例によれば、通気タイミングが多
少ずれても、メタル温度は大きく変化しない為、弁開速
度も大きく変わることはなく、起動条件、即ち停止時間
に応じて安定した起動特性を得ることができる。
この様な蒸気加減弁開方式は、特に第３図に示す様な
一軸コンバインドプラントに好適である。
一軸コンバインドプラントに好適である。
次に、本実施例の適用対象である一軸コンバインドプ
ラントについて、その構成の概要を述べる一軸コンバイ
ンドプラントは、コンプレツサ1,燃焼器2,ガスタービン
３から成るガスタービン装置と、排熱回収ボイラ4,蒸気
タービン5,発電機６から成り、ガスタービン3,蒸気ター
ビン5,発電機６は一軸に直結されている。蒸気タービン
５へは排熱回収ボイラ４で、ガスタービン排気との熱交
換によつて過熱された蒸気が供給されるが、一般に、こ
の過熱蒸気は高圧系統及び低圧系統に分離される。高圧
蒸気は高気蒸気止め弁7,高圧蒸気加減弁８を介して蒸気
タービン５へ供給され、一方、低圧蒸気は低圧蒸気止め
弁9,低圧蒸気加減弁10を介して蒸気タービン５へ供給さ
れる。これらの蒸気は何れも蒸気タービン５内の各段落
により仕事を行なつた後、復水器11で復水され、ポンプ
12により排熱回収ボイラ４へ送られて再び過熱され、過
熱蒸気となる。この様な一軸コンバインドプラントで
は、一般に速度・負荷制御機能はガスタービン側に設置
されている為、蒸気タービン側の蒸気加減弁は、起動・
停止時の蒸気投入・停止制御のみ行ない、通常運転中は
全開に保たれている。この場合、蒸気タービン５の起動
時、蒸気タービンメタル温度に応じ蒸気加減弁8,10の開
速度を規定することにより、蒸気タービン５に導入する
蒸気量を調整する制御装置（図示せず）が備えられ、該
制御装置が蒸気タービン５に導入する蒸気量を制御する
ことにより、プラントの運転状態に拘わらず、蒸気ター
ビン５の安定した起動を実現し得る。
ラントについて、その構成の概要を述べる一軸コンバイ
ンドプラントは、コンプレツサ1,燃焼器2,ガスタービン
３から成るガスタービン装置と、排熱回収ボイラ4,蒸気
タービン5,発電機６から成り、ガスタービン3,蒸気ター
ビン5,発電機６は一軸に直結されている。蒸気タービン
５へは排熱回収ボイラ４で、ガスタービン排気との熱交
換によつて過熱された蒸気が供給されるが、一般に、こ
の過熱蒸気は高圧系統及び低圧系統に分離される。高圧
蒸気は高気蒸気止め弁7,高圧蒸気加減弁８を介して蒸気
タービン５へ供給され、一方、低圧蒸気は低圧蒸気止め
弁9,低圧蒸気加減弁10を介して蒸気タービン５へ供給さ
れる。これらの蒸気は何れも蒸気タービン５内の各段落
により仕事を行なつた後、復水器11で復水され、ポンプ
12により排熱回収ボイラ４へ送られて再び過熱され、過
熱蒸気となる。この様な一軸コンバインドプラントで
は、一般に速度・負荷制御機能はガスタービン側に設置
されている為、蒸気タービン側の蒸気加減弁は、起動・
停止時の蒸気投入・停止制御のみ行ない、通常運転中は
全開に保たれている。この場合、蒸気タービン５の起動
時、蒸気タービンメタル温度に応じ蒸気加減弁8,10の開
速度を規定することにより、蒸気タービン５に導入する
蒸気量を調整する制御装置（図示せず）が備えられ、該
制御装置が蒸気タービン５に導入する蒸気量を制御する
ことにより、プラントの運転状態に拘わらず、蒸気ター
ビン５の安定した起動を実現し得る。
第４図は前記と異なる実施例を説明するための図表
で、前例における第１図に対応する。
で、前例における第１図に対応する。
本第４図に示すように、蒸気弁開速度に上限，下限の
設定を加えると、制御機能をより安定せしめることも可
能である。
設定を加えると、制御機能をより安定せしめることも可
能である。
第５図は更に異なる実施例を示す。本例においては、
通気時のメタル温度T1について、或る程度の区分を行
う。
通気時のメタル温度T1について、或る程度の区分を行
う。
即ち、 T1＞ａ′ a1≧T1≧ｂ′ ｂ′≧T1≧ｃ ｃ≧T1 の区分に従つて判定（ステツプ51）を行い、上記区分の
それぞれについて、ミスマツチを考慮に入れて蒸気弁開
速度を規定する。
それぞれについて、ミスマツチを考慮に入れて蒸気弁開
速度を規定する。
本実施例（第５図）が従来技術と異なる点は次の如く
である。
である。
従来例においては、ミスマツチが同じであれば暖機起
動でも冷機起動でも同じ弁開速度を用いたのに比し、本
例においては、ミスマツチが同じなら暖機起動も冷機起
動も同じ速度となる従来例と異なり、各メタル温度幅、
即ち起動モード毎にミスマツチと蒸気加減弁開速度とを
限定できるので、モード毎に安定した起動が可能とな
る。
動でも冷機起動でも同じ弁開速度を用いたのに比し、本
例においては、ミスマツチが同じなら暖機起動も冷機起
動も同じ速度となる従来例と異なり、各メタル温度幅、
即ち起動モード毎にミスマツチと蒸気加減弁開速度とを
限定できるので、モード毎に安定した起動が可能とな
る。
第６図は更に異なる実施例を示す。本例においては、
メタル温度による起動とミスマツチによる起動とを組合
せ、低値優先により低い蒸気加減弁開速度を規定する。
これはロータ寿命消費を第１に考えた起動方法であり、
常に安全側、即ちロータ寿命消費が少なくなる様に起動
する方法である。
メタル温度による起動とミスマツチによる起動とを組合
せ、低値優先により低い蒸気加減弁開速度を規定する。
これはロータ寿命消費を第１に考えた起動方法であり、
常に安全側、即ちロータ寿命消費が少なくなる様に起動
する方法である。
以上述べた本発明の起動方法によれば、蒸気タービン
のメタル温度に応じ蒸気加減弁の開速度を規定するよう
に構成したので、プラントの運転状態の如何に拘わら
ず、蒸気タービンを常に安定して起動することができる
効果がある。また、本発明によれば、蒸気タービンのメ
タル温度に応じ蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気ター
ビンに導入する蒸気量を調整する制御装置を備えて構成
したので、上記方法発明を的確に実施し得る効果があ
る。
のメタル温度に応じ蒸気加減弁の開速度を規定するよう
に構成したので、プラントの運転状態の如何に拘わら
ず、蒸気タービンを常に安定して起動することができる
効果がある。また、本発明によれば、蒸気タービンのメ
タル温度に応じ蒸気加減弁の開速度を規定し、蒸気ター
ビンに導入する蒸気量を調整する制御装置を備えて構成
したので、上記方法発明を的確に実施し得る効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例におけるメタル温度と蒸気加
減弁の関係を示す図表、第２図は停止時間とメタル温度
との関係を示す図表、第３図は一軸コンバインドプラン
トの系統図、第４図は前記と異なる実施例における、上
下限制限を設けた開速度制御図表、第５図はメタル温度
によるモード判別とミスマツチによる加減弁開速度とを
組合せた実施例のフロー図、第６図はメタル温度とミス
マツチとの両者による弁開速度の内、低値優先とした実
施例を示すフロー図である。 １……コンプレツサ、２……燃焼器、３……ガスタービ
ン、４……排熱回収ボイラ、５……蒸気タービン、６…
…発電機、７……高圧蒸気止め弁、８……高圧蒸気加減
弁、９……低圧蒸気止め弁、10……低圧蒸気加減弁、11
……復水器、12……ポンプ。
減弁の関係を示す図表、第２図は停止時間とメタル温度
との関係を示す図表、第３図は一軸コンバインドプラン
トの系統図、第４図は前記と異なる実施例における、上
下限制限を設けた開速度制御図表、第５図はメタル温度
によるモード判別とミスマツチによる加減弁開速度とを
組合せた実施例のフロー図、第６図はメタル温度とミス
マツチとの両者による弁開速度の内、低値優先とした実
施例を示すフロー図である。 １……コンプレツサ、２……燃焼器、３……ガスタービ
ン、４……排熱回収ボイラ、５……蒸気タービン、６…
…発電機、７……高圧蒸気止め弁、８……高圧蒸気加減
弁、９……低圧蒸気止め弁、10……低圧蒸気加減弁、11
……復水器、12……ポンプ。
Claims (4)
- 【請求項１】ガスタービンを起動し、該ガスタービンの
排気ガスを排熱回収ボイラに導き蒸気を発生させ、前記
排熱回収ボイラで発生した蒸気を蒸気加減弁を介して蒸
気タービンに導入し、該蒸気タービンを駆動する一軸コ
ンバインドプラントの蒸気タービンの起動方法におい
て、前記蒸気タービンに蒸気を導入する際、前記蒸気タ
ービンのメタル温度に応じて前記蒸気加減弁の開速度を
規定することを特徴とする蒸気タービンの起動方法。 - 【請求項２】ガスタービンを起動し、該ガスタービンの
排気ガスを排熱回収ボイラに導き蒸気を発生させ、前記
排熱回収ボイラで発生した蒸気を蒸気加減弁を介して蒸
気タービンに導入し、該蒸気タービンを駆動する一軸コ
ンバインドプラントの蒸気タービンの起動方法におい
て、前記蒸気タービンに蒸気を導入する際、前記蒸気タ
ービンのメタル温度が高い暖機起動時より前記メタル温
度が低い冷機起動時に、前記蒸気加減弁の開速度を遅く
することを特徴とする蒸気タービンの起動方法。 - 【請求項３】ガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
を熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱
回収ボイラで発生した蒸気を蒸気加減弁を介し導入して
駆動する蒸気タービンとを備え、前記ガスタービンと前
記蒸気タービンとを一つの軸により連絡する一軸コンバ
インドプラントにおいて、前記蒸気タービンの起動時
に、前記蒸気タービンのメタル温度に応じて前記蒸気加
減弁の開速度を規定して前記蒸気タービンに導入する蒸
気量を調整する制御装置を備えることを特徴とする一軸
コンバインドプラント。 - 【請求項４】ガスタービンと、該ガスタービンの排ガス
を熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラと、該排熱
回収ボイラで発生した蒸気を蒸気加減弁を介し導入して
駆動する蒸気タービンとを備え、前記ガスタービンと前
記蒸気タービンとを一つの軸により連絡する一軸コンバ
インドプラントにおいて、前記蒸気タービンの起動時
に、前記蒸気タービンのメタル温度が高い時より前記メ
タル温度が低い時に、前記蒸気加減弁の開速度を遅くす
るように制御して前記蒸気タービンに導入する蒸気量を
調整する制御装置を備えることを特徴とする一軸コンバ
インドプラント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP389988A JP2618419B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 蒸気タービンの起動方法及び一軸コンバインドプラント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP389988A JP2618419B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 蒸気タービンの起動方法及び一軸コンバインドプラント |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01182510A JPH01182510A (ja) | 1989-07-20 |
| JP2618419B2 true JP2618419B2 (ja) | 1997-06-11 |
Family
ID=11570035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP389988A Expired - Fee Related JP2618419B2 (ja) | 1988-01-13 | 1988-01-13 | 蒸気タービンの起動方法及び一軸コンバインドプラント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2618419B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8843240B2 (en) * | 2010-11-30 | 2014-09-23 | General Electric Company | Loading a steam turbine based on flow and temperature ramping rates |
-
1988
- 1988-01-13 JP JP389988A patent/JP2618419B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01182510A (ja) | 1989-07-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |