JP3703872B2 - gas turbine - Google Patents

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    • 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]

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、発電等に用いられるガスタービンシステムあるいはコンバインドサイクルシステムにおいて、負荷遮断等の過渡時に生じる過速度割合を低減させるガスタービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
発電所の事故により電力供給を長期に停止することは社会的影響度が高く、またタービンの暴走のような事態では大規模な火災,設備損傷を引き起こすため、発電所はどのような状態に遭遇しても健全な状態を保持できる信頼性の高い設備が要求される。例えば落雷等により送電系統上の事故が発生した場合において、瞬時に発電所は送電系統と切り離され、電力供給を瞬断(負荷遮断)し送電系統を保護する。そのためタービンおよび発電機は速度を抑え込む送電系統の負荷より解除され、暴走しようとするが発電所内の過速低減装置にて速度の過速を低減し、無負荷定格速度にて保持のうえ送電系統回復後早急に電力供給を開始しなければならない。
【0003】
図9はガスタービンまたはコンバインドサイクルシステムにおける設備の構成を示す。ガスタービンは圧縮機1,燃焼器2およびタービン3より構成され(コンバインドサイクルではさらに蒸気タービン4が同一軸上に結合される)、発電機5を駆動する。
【0004】
ガスタービンは入口案内翼6にて吸込空気量を制御し、また燃料制御弁7にて燃料投入量を制御し運転される。また、速度は速度検出器8にて検出された速度信号で制御され、圧縮機吐出空気圧力は圧縮機吐出圧力検出器9から検出された信号で制御され、さらに、タービン排出ガス温度は排ガス温度検出器10で検出された信号で制御される
【0005】
図10は従来のガスタービン過速度低減装置の内容を示す。図10の上部の図は、速度が過速した場合に燃料制御弁7を絞り込み、投入燃料流量を低減し、速度を定格速度に制御するガバナ制御内容を示す。また図10の下部の図は、入口案内翼6の制御内容を示す。
【0006】
速度検出器8にて検出されたタービン実速度信号(TNH)は減算器11にて制御設定値であるタービン定格速度信号(Nset)と比較され、実速度と定格速度が異なる場合にその差である速度増分が信号(ΔN)として求められる。関数発生器12では速度増分信号(ΔN)より燃料制御弁開度増分信号(ΔFSR)が発生し、加算器13にてこの(ΔFSR)が現状の燃料制御弁開度(GCV)に加算された燃料制御弁開度指令信号(FSR)が発生し燃料制御弁7が駆動する。
【0007】
一方、圧縮機吐出圧力検出器9にて検出された圧縮機吐出圧力信号(PCD)は関数発生器14にて排ガス温度設定値(Tset)が求められ、排ガス温度検出器10にて検出された実測排ガス温度信号(Tex)からの差分を減算器15にて算出し、温度増分が信号(ΔT)として求められる。関数発生器16では温度増分信号(ΔT)より入口案内翼開度増分信号(ΔIGV)が発生し、加算器17にてこの(ΔIGV)が現状のIGV開度(IGV)に加算され、中間値選択器18にてIGV最大設定開度(IGVmax)からIGV最小設定開度(IGVmin)の範囲内でIGV設定開度(IGVset)となり、この信号によって入口案内翼開度指令信号(IGV)が発生し入口案内翼6が駆動する。負荷遮断時においては、発電所は送電系統と切り離されガスタービンの速度は急上昇し、このとき、燃料制御弁7を徐々に閉めることにより、圧縮機吐出圧力が低下し、また排ガス温度が低下する。圧縮機吐出圧力信号(PCD)が低下することにより排ガス温度設定値(Tset)は高い値に保持され、一方実測排ガス温度(Tex)が低下することにより温度増分信号(ΔF)は負の値となり、入口案内翼開度増分信号(ΔIGV)が負の値となり入口案内翼6を徐々に閉めることとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
負荷遮断時においては、発電所は送電系統と切り離されガスタービンの速度は急上昇する。このとき、燃料制御弁7を瞬時に絞り込み、投入エネルギーを瞬時に減少させることが望まれるが、従来の過速度低減装置では、タービン速度を速度検出器8にて検出し、定格速度との差分により燃料制御弁7を徐々に止めることとなる。つまり従来技術では負荷遮断発生から燃料制御弁7を無負荷定格速度相当まで絞り込む動作に時間がかかるため、その間に投入される燃料(エネルギー)量によって速度が上昇し易いという問題があった。
【0009】
また、従来の過速度低減装置では、負荷遮断時に入口案内翼6を徐々に閉めるようにしているが、入口案内翼6を閉めることは、圧縮機1での空気流量が減少することを意味し、圧縮に必要となる動力が低減し速度がなかなか低下しないこととなり、高速度の状態が長時間保持されるという問題がある。コンバインドサイクルにて、さらに蒸気タービン4等の駆動機が追加される場合は、さらに上述した問題点が顕著となり、また近年のガスタービン高温化技術の進歩を考慮した場合、機器容量の増加に比較し駆動エネルギの増加量が大きく、小容量設備にて大きな動力を発生することとなり、現状の技術では負荷遮断時の速度上昇を低減することは不可能となってくる。
【0010】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、速度上昇値を低減し、また早期に定格速度まで復帰させることができるガスタービンを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るガスタービンは、上述した課題を解決するために、請求項1に記載したように、圧縮機への吸込空気量を調整する案内翼を備え、速度を定格速度に制御して運転されるガスタービンにおいて、前記ガスタービンの実速度を検出する速度検出器と、前記速度検出器における実速度検出値が前記定格速度を超える場合に前記実速度検出値に応じて前記入口案内翼の開信号を出力する関数発生器と、この関数発生器からの前記入口案内翼の開信号に基づいて前記入口案内翼を駆動する制御装置とを備えたものである。
【0012】
また、本発明に係るガスタービンは、請求項2に記載したように、圧縮機の吐出部とタービンの排気部との間に接続され、圧縮空気を抽出する管路と、この管路に設けられ、負荷遮断の際に開となって前記圧縮空気をタービンの排気部に流す制御弁とを備えたものである。
【0013】
【作用】
請求項1に記載のガスタービンにおいては、速度検出器により速度上昇が検知されると、その上昇関数により関数発生器から入口案内翼の開信号が出力され、吸込空気量が増加して圧縮機駆動動力が増大する。このため軸の制動力が増加し、上記した速度を早期に定格速度まで低減させることが可能となる。
【0014】
また、請求項2に記載のガスタービンにおいては、負荷遮断の際に、管路上の制御弁が開となり、圧縮機の吐出部から圧縮空気が抽出されてタービンの排出部に流される。このため、圧縮機を通ずる空気量が増大して軸の制動力が増加し、上昇した速度を、より早期に定格速度まで低減させることが可能となる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明を図面を参照して説明する。なお、本発明の重複を避けるため、従来と同一箇所は同一符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。
【0016】
図1は、本発明の第1実施例に係るガスタービンを示すもので、図中、符号8は速度検出器であり、この速度検出器8からのタービン実速度信号(TNH)は、タービン実速度と速度設定(IGV)との関係をもつ関数発生器21に入力され、この関数発生器21からは、入口案内翼設定値信号(IGVn:速度設定IGV)が出力されるようになっている。そして、この入口案内翼設定値信号(IGVn)は、従来の入口案内翼制御装置の中間値選択器18からの入口案内翼設定値信号とともに高値選択器22に入力されるようになっており、この高値選択器22から出力されるIGV設定開度(IGVset)により入口案内翼6が開度制御されるようになっている。
【0017】
前記関数発生器21におけるタービン実速度(TNH)と速度設定IGV(IGVn)との関係は、例えば102%の速度までは最低値(最低入口案内翼開度)とし、それ以上では一次関数にて設定値を上昇させ、106%以上にて最大値(最大入口案内翼開度)となるように設定されている。
【0018】
次に、本実施例の作用について説明する。
【0019】
負荷遮断が生じて速度が上昇すると、速度検出器8で検出されたタービン実速度信号(TNH)が増加し、関数発生器21から出力される速度設定IGV信号値は増加し、106%の速度を超えた場合には最大値となる。
【0020】
一方、従来の入口案内翼制御装置の中間値選択器18から出力される信号値は低下していくため、高値選択器22では、関数発生器21からの速度設定IGV信号値が選択されて入口案内翼が全開となり、軸の制動力が最大となって速度上昇量が低減する。
【0021】
速度が低下して106%以下となれば、関数発生器21からの速度設定IGV信号値が速度に比例して低下するため、入口案内翼6が閉操作となり、102%速度以下では速度設定IGV信号が最低となり、本来の無負荷定格速度相当開度に戻る。
【0022】
本実施例の効果を図2を参照し説明する。図中、横軸は負荷遮断後の経過時間を示し、上部は入口案内翼の開度,また下部は速度の変化を示す。
【0023】
図中破線は従来技術における現象例で、実線は本発明の実施例での効果を示す。従来技術では負荷遮断後、排ガス温度が低減し設定値との差分が増加することにより入口案内翼開度が閉操作に移行し数秒後、遂には最低開度となる。一方、本発明によれば速度上昇に従い入口案内翼開度が開操作に移行し106%以上にて全開となりこの速度以上では全開が保持される。このため下部の図にて示すように速度のピーク値が低減され、またより早く定格速度に戻すことが可能となる。
【0024】
図6は、ガスタービンの第1の参考例を示すもので、以下これについて説明する。
【0025】
図6において、符号5は発電機であり、この発電機5からの発電機出力(Load)は、発電機出力(Load)と標準GCV開度(GCVs)との関係を持つ関数発生器31に入力されるようになっている。この関数発生器31から出力される標準GCV開度信号(GCVs)は、演算器32に入力されてGCV実開度(GCV)との差分(ΔGCV)が求められ、この差分(ΔGCV)は、比較器33においてGCV開度逸脱許容量(K)と比較されるようになっている。そして、この比較器33からの出力信号aは、信号発生器34に入力されるようになっている。
【0026】
この信号発生器34には、また、最大値(100%)の信号bおよび無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)が入力されるようになっており、この信号発生器34は、前記差分(ΔGCV)がGCV開度逸脱許容量(K)を逸脱している場合には無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)を、また逸脱していない場合には、最大値(100%)を、出力信号dとして出力するようになっている。そして、この出力信号dは、従来のガバナ制御装置の加算器13からの出力信号とともに低値選択器35に入力され、この低値選択器35から出力されるGCV開度指令(FSR)により燃料制御弁7が開度制御されるようになっている。
【0027】
前記関数発生器31における発電機出力(Load)と標準GCV開度(GCVs)との関係は、例えば右上がりの一次関数として設定されている。
【0028】
次に、本実施例の作用について説明する。
【0029】
負荷遮断が生じれば、発電機出力(Load)はゼロとなり、関数発生器31からの標準GCV開度信号(GCVs)は最小値となる。一方、GCV実開度(GCV)は負荷遮断前の大きな値であるため、GCV開度逸脱許容量(K)を超えることとなり、低値選択器35への入力値は瞬時に無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)となり、燃料制御弁7は急閉操作を開始し、GCV実開度(GCV)は関数発生器31での最小値(FSRNL)となる。これにより、GCV開度逸脱量(ΔGCV)はGCV開度逸脱許容量(K)以下となり、低値選択器35への入力値は最大値となり、低値選択器35にて従来のガバナ制御での信号値が採用されるようになっている。
【0030】
図7は、ガスタービンの第2の参考例を示すもので、以下これについて説明する。
【0031】
図7において、符号41は発電機遮断器であり、この発電機遮断器41の開,閉操作は、検出器42で検出され、発電機遮断器41が開操作(負荷遮断)された場合には、検出器42から信号eが出力されるようになっている。そして、この信号eは信号発生器43に入力され、信号発生器43からは、信号eが入力された場合にワンショットだけONとなる信号aが出力されるようになっている。
【0032】
この信号aは、最大値(100%)の信号bおよび無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)の信号cとともに信号発生器44に入力されるようになっており、この信号発生器44からは、前記信号aがOFFのときには最大値(100%)が、またONのときには無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)が出力信号dとして出力されるようになっている。そして、この出力信号dは、従来のガバナ制御装置の加算器13からの出力信号とともに、低値選択器45に入力され、この低値選択器45から出力されるGCV開度指令(FSR)により開度制御されるようになっている。
【0033】
前記無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)の信号cは、GCV実開度(GCV)とともに信号発生器46に入力されるようになっており、この信号発生器46からの出力信号fは、信号保持回路47に入力されるようになっている。そしてこれにより、前記信号発生器44が無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)を発生した場合に、GCV実開度(GCV)が信号cと同一になるまで信号が保持されるようになっている。
【0034】
次に、本実施例の作用について説明する。
【0035】
発電機遮断器16が開動作(負荷遮断)すると、低値選択器45への入力値は瞬時に無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)となり、燃料制御弁7は急閉操作を開始し、GCV実開度(GCV)は無負荷定格速度相当GCV開度指令値(FSRNL)となる。これにより信号発生器44から低値選択器45への入力値は最大値となり、低値選択器45にて従来のガバナ制御での信号値が採用されるようになる。
【0036】
前記第1の参考例および前記第2の参考例の効果を図8を参照して説明する。図中、横軸は負荷遮断後の経過時間を示し、上部は燃料制御弁の開度、また下部は速度の変化を示す。
【0037】
図中破線は従来技術における効果で、実線は本発明の実施例での効果を示す。従来技術では負荷遮断後、速度が上昇することにより燃料制御弁7が閉操作に移行し数秒後、遂には最低開度となる。一方、本実施例によれば、速度上昇を待たずに燃料制御弁7が瞬時に閉操作に移行する。このため、ガスタービンに投入されるエネルギーは従来技術に比較し低減(図中の斜線領域に相当する燃料が低減)する。このため、下部の図にて示すように速度の上昇が低減され、ピーク速度も低下する。
【0038】
図3および図4は、本発明の第2実施例を示すもので、以下これについて説明する。
【0039】
図3において、符号51は圧縮機1の吐出部とタービン3の排気部とを結ぶ管路であり、この管路51には制御弁52が設けられ、この制御弁52は、図4に示すように、タービン実速度信号(TNH)を入力とする関数発生器53により制御されるようになっている。
【0040】
この関数発生器53は、タービン実速度(TNH)と制御弁開度との関係を有しており、その関係は、102%の速度までは全閉とし、それ以上では一次関数にて弁開度を増加させ、106%以上にて全開となるように設定されている。
【0041】
なお、その他の構成については、前記第1実施例と同一の構成であるのでその説明を省略する。
【0042】
次に、本実施例の作用について説明する。
【0043】
負荷遮断が生じて速度が上昇すれば、速度検出器8にて検出されたタービン実速度信号(TNH)が増加し、102%速度を超えると関数発生器53の信号に従って制御弁52が開き、圧縮機吐出空気がタービン排気側へ流れる。また102%速度以下では制御弁52は全閉となる。
【0044】
本実施例の効果を図5を参照して説明する。図中、横軸は負荷遮断後の経過時間を示し、上部は入口案内翼の開度、また下部は速度の変化を示す。図中、破線は従来技術における現象例での、また実線は前記第1実施例での、さらに一点鎖線は本実施例での効果を示す。
【0045】
負荷遮断後、本実施例によれば速度上昇に従い制御弁52が開操作に移行し、タービンの発生エネルギーが低減するため、下部の図にて示すように速度のピーク値が低減され、またより早く定格速度に戻すことが可能となる。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1によれば、速度検出器により速度上昇が検知されると、その上昇関数により関数発生器から入口案内翼の開信号を出力するようにしているので、吸込空気流量が増加して圧縮機駆動動力を増大させることができる。このため、軸の制動力が増加し、上昇した速度を早期に定格速度まで低減させることができる。
【0047】
本発明の請求項2によれば、負荷遮断の際に、管路上の制御弁を開とし、圧縮機の吐出部から圧縮空気を抽出してタービンの排出部に流すようにしているので、圧縮機を通ずる空気量が増大して軸の制動力が増加し、上昇した速度を、より早期に定格速度まで低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係るガスタービンを示すブロック図。
【図2】 図1の装置の効果を従来装置と比較して示すグラフ。
【図3】 本発明の第2実施例に係るガスタービンを示す構成図
【図4】 図3に示す装置のブロック図
【図5】 図3の装置の効果を図1の装置および従来装置と比較して示すグラフ
【図6】 ガスタービンの第1の参考例を示すブロック図
【図7】 ガスタービンの第2の参考例を示すブロック図
【図8】 図6および図7の装置の効果を従来装置と比較して示すグラフ
【図9】 ガスタービンあるいはコンバインドサイクルシステムにおける設備を示す構成図。
【図10】 従来のガスタービンを示すブロック図。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 燃焼器
3 タービン
4 蒸気タービン
5 発電機
6 入口案内翼
7 燃料制御弁
8 速度検出器
9 圧縮機吐出圧力検出器
10 排ガス温度検出器
11,15 減算器
12,14,16,21,31,53 関数発生器
13,17 加算器
18 中間値選択器
22 高値選択器
32 演算器
33 比較器
34,43,44,46 信号発生器
35,45 低値選択器
41 発電機遮断器
42 検出器
47 信号保持回路
51 管路
52 制御弁
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a gas turbine for reducing an overspeed ratio generated during a transient such as a load interruption in a gas turbine system or a combined cycle system used for power generation or the like.
[0002]
[Prior art]
Stopping power supply for a long time due to a power plant accident has a high social impact, and in a situation such as a turbine runaway, it causes a large-scale fire and equipment damage. Even so, a highly reliable facility that can maintain a healthy state is required. For example, when an accident on the power transmission system occurs due to lightning or the like, the power plant is instantaneously disconnected from the power transmission system, and the power supply is momentarily interrupted (load interruption) to protect the power transmission system. Therefore, the turbine and the generator are released from the load of the transmission system that suppresses the speed, and try to run away, but the overspeed reduction device in the power plant reduces the overspeed and keeps it at the no-load rated speed, and then the transmission system Power supply must be started immediately after recovery.
[0003]
FIG. 9 shows a configuration of equipment in a gas turbine or a combined cycle system. The gas turbine includes a compressor 1, a combustor 2, and a turbine 3 (in the combined cycle, a steam turbine 4 is further coupled on the same shaft), and drives a generator 5.
[0004]
The gas turbine is operated by controlling the intake air amount by the inlet guide vanes 6 and by controlling the fuel input amount by the fuel control valve 7. The speed is controlled by a speed signal detected by the speed detector 8 , the compressor discharge air pressure is controlled by a signal detected from the compressor discharge pressure detector 9 , and the turbine exhaust gas temperature is the exhaust gas temperature. It is controlled by the signal detected by the detector 10.
[0005]
FIG. 10 shows the contents of a conventional gas turbine overspeed reducing device. The upper part of FIG. 10 shows the governor control contents for narrowing down the fuel control valve 7 when the speed is excessive, reducing the input fuel flow rate, and controlling the speed to the rated speed. The lower part of FIG. 10 shows the control content of the inlet guide vane 6.
[0006]
The turbine actual speed signal (TNH) detected by the speed detector 8 is compared with a turbine rated speed signal (Nset) which is a control set value by a subtractor 11, and if the actual speed differs from the rated speed, A certain speed increment is determined as a signal (ΔN). The function generator 12 generates a fuel control valve opening increment signal (ΔFSR) from the speed increment signal (ΔN), and the adder 13 adds this (ΔFSR) to the current fuel control valve opening (GCV). A fuel control valve opening command signal (FSR) is generated and the fuel control valve 7 is driven.
[0007]
On the other hand, the compressor discharge pressure signal (PCD) detected by the compressor discharge pressure detector 9 is detected by the exhaust gas temperature detector 10 after the exhaust gas temperature set value (Tset) is obtained by the function generator 14. The difference from the actually measured exhaust gas temperature signal (Tex) is calculated by the subtractor 15, and the temperature increment is obtained as the signal (ΔT). The function generator 16 generates an inlet guide blade opening increment signal (ΔIGV) from the temperature increment signal (ΔT), and the adder 17 adds this (ΔIGV) to the current IGV opening (IGV) to obtain an intermediate value. The selector 18 makes the IGV set opening (IGVset) within the range from the IGV maximum set opening (IGVmax) to the IGV minimum set opening (IGVmin), and this signal generates the inlet guide blade opening command signal (IGV). The inlet guide vane 6 is driven. At the time of load interruption, the power plant is disconnected from the power transmission system, and the speed of the gas turbine increases rapidly. At this time, by gradually closing the fuel control valve 7, the compressor discharge pressure decreases and the exhaust gas temperature decreases. . The exhaust gas temperature set value (Tset) is maintained at a high value by decreasing the compressor discharge pressure signal (PCD), while the temperature increment signal (ΔF) becomes a negative value by decreasing the actually measured exhaust gas temperature (Tex). The inlet guide blade opening increment signal (ΔIGV) becomes a negative value, and the inlet guide blade 6 is gradually closed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
At the time of load interruption, the power plant is disconnected from the power transmission system, and the speed of the gas turbine increases rapidly. At this time, it is desirable that the fuel control valve 7 be narrowed down instantaneously to reduce the input energy instantaneously. However, in the conventional overspeed reduction device, the turbine speed is detected by the speed detector 8 and the difference from the rated speed is detected. Thus, the fuel control valve 7 is gradually stopped. That is, in the prior art, since it takes time to narrow down the fuel control valve 7 to the equivalent of the no-load rated speed after the occurrence of load interruption, there is a problem that the speed is likely to increase depending on the amount of fuel (energy) input during that time.
[0009]
Further, in the conventional overspeed reducing device, the inlet guide vane 6 is gradually closed when the load is interrupted. However, closing the inlet guide vane 6 means that the air flow rate in the compressor 1 is reduced. As a result, the power required for the compression is reduced and the speed is not easily lowered, and there is a problem that the high speed state is maintained for a long time. When a driving machine such as a steam turbine 4 is further added in the combined cycle, the above-mentioned problems become more remarkable, and in consideration of recent progress in gas turbine high temperature technology, it is compared with an increase in equipment capacity. However, the amount of increase in drive energy is large, and a large amount of power is generated in a small-capacity facility. With the current technology, it is impossible to reduce the increase in speed when the load is interrupted.
[0010]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a gas turbine that can reduce a speed increase value and can quickly return to a rated speed.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the gas turbine according to the present invention includes guide vanes for adjusting the amount of air sucked into the compressor , and operates with the speed controlled to the rated speed. A speed detector for detecting an actual speed of the gas turbine, and when the actual speed detection value in the speed detector exceeds the rated speed, the inlet guide vane is controlled according to the actual speed detection value. A function generator that outputs an open signal, and a controller that drives the inlet guide vane based on the open signal of the inlet guide vane from the function generator .
[0012]
Further, as described in claim 2, the gas turbine according to the present invention is connected between the discharge portion of the compressor and the exhaust portion of the turbine, and is provided with a pipeline for extracting compressed air. And a control valve that is opened when the load is shut off and flows the compressed air to the exhaust part of the turbine.
[0013]
[Action]
In the gas turbine according to claim 1, when an increase in speed is detected by the speed detector, an opening signal of the inlet guide vane is output from the function generator by the increase function, and the amount of intake air increases to increase the compressor. Drive power increases. For this reason, the braking force of the shaft increases, and the above speed can be reduced to the rated speed at an early stage.
[0014]
In the gas turbine according to claim 2 , when the load is cut off, the control valve on the pipe is opened, and the compressed air is extracted from the discharge part of the compressor and flows to the discharge part of the turbine. For this reason, the amount of air passing through the compressor is increased, the braking force of the shaft is increased, and the increased speed can be reduced to the rated speed earlier.
[0015]
【Example】
The present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in order to avoid duplication of this invention, the same location as the past is attached | subjected and shown, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0016]
FIG. 1 shows a gas turbine according to a first embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 8 denotes a speed detector, and a turbine actual speed signal (TNH) from the speed detector 8 is a turbine actual speed signal. A function generator 21 having a relationship between the speed and the speed setting (IGV) is input. The function generator 21 outputs an inlet guide blade set value signal (IGVn: speed setting IGV). . The inlet guide blade set value signal (IGVn) is input to the high value selector 22 together with the inlet guide blade set value signal from the intermediate value selector 18 of the conventional inlet guide blade control device. The opening degree of the inlet guide vane 6 is controlled by the IGV set opening degree (IGVset) output from the high value selector 22.
[0017]
The relationship between the turbine actual speed (TNH) and the speed setting IGV (IGVn) in the function generator 21 is, for example, a minimum value (minimum inlet guide blade opening) up to a speed of 102%, and a linear function above that. The set value is increased and set to a maximum value (maximum inlet guide blade opening) at 106% or more.
[0018]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0019]
When load interruption occurs and the speed increases, the turbine actual speed signal (TNH) detected by the speed detector 8 increases, the speed setting IGV signal value output from the function generator 21 increases, and a speed of 106% If it exceeds, it becomes the maximum value.
[0020]
On the other hand, since the signal value output from the intermediate value selector 18 of the conventional inlet guide vane control device decreases, the high value selector 22 selects the speed setting IGV signal value from the function generator 21 and enters the inlet. The guide vanes are fully opened, the braking force of the shaft is maximized, and the speed increase is reduced.
[0021]
If the speed decreases to 106% or less, the speed setting IGV signal value from the function generator 21 decreases in proportion to the speed, so that the inlet guide vane 6 is closed, and the speed setting IGV is below 102% speed. The signal becomes the lowest and returns to the original no-load rated speed equivalent opening.
[0022]
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis shows the elapsed time after the load is cut off, the upper part shows the opening degree of the inlet guide blade, and the lower part shows the change in speed.
[0023]
In the figure, the broken line indicates an example of a phenomenon in the prior art, and the solid line indicates an effect in the embodiment of the present invention. In the prior art, after the load is cut off, the temperature of the exhaust gas decreases and the difference from the set value increases, so that the opening degree of the inlet guide blade shifts to the closing operation, and finally reaches the minimum opening degree after a few seconds. On the other hand, according to the present invention, as the speed increases, the opening degree of the inlet guide vane shifts to the opening operation and becomes fully open when it is 106% or more. For this reason, as shown in the lower figure, the peak value of the speed is reduced, and it becomes possible to return to the rated speed more quickly.
[0024]
FIG. 6 shows a first reference example of a gas turbine, which will be described below.
[0025]
In FIG. 6 , reference numeral 5 denotes a generator, and the generator output (Load) from the generator 5 is supplied to the function generator 31 having a relationship between the generator output (Load) and the standard GCV opening (GCVs). It is supposed to be entered. The standard GCV opening signal (GCVs) output from the function generator 31 is input to the calculator 32 to obtain a difference (ΔGCV) from the GCV actual opening (GCV), and this difference (ΔGCV) is The comparator 33 compares with the GCV opening deviation allowable amount (K). The output signal a from the comparator 33 is inputted to the signal generator 34.
[0026]
The signal generator 34 is also supplied with a maximum value (100%) signal b and a no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL). The signal generator 34 When the difference (ΔGCV) deviates from the GCV opening deviation allowable amount (K), the no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL), and when it does not deviate, the maximum value ( 100%) is output as the output signal d. This output signal d is input to the low value selector 35 together with the output signal from the adder 13 of the conventional governor control device, and the fuel is generated by the GCV opening command (FSR) output from the low value selector 35. The opening degree of the control valve 7 is controlled.
[0027]
The relationship between the generator output (Load) and the standard GCV opening (GCVs) in the function generator 31 is set, for example, as a linear function rising to the right.
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0029]
If load interruption occurs, the generator output (Load) becomes zero, and the standard GCV opening signal (GCVs) from the function generator 31 becomes the minimum value. On the other hand, since the GCV actual opening (GCV) is a large value before the load is interrupted, it exceeds the GCV opening deviation allowable amount (K), and the input value to the low value selector 35 is instantaneously the no-load rated speed. The equivalent GCV opening command value (FSRNL) is obtained, the fuel control valve 7 starts the rapid closing operation, and the GCV actual opening (GCV) becomes the minimum value (FSRNL) in the function generator 31. Thereby, the GCV opening deviation amount (ΔGCV) becomes equal to or less than the GCV opening deviation allowable amount (K), the input value to the low value selector 35 becomes the maximum value, and the low value selector 35 performs the conventional governor control. The signal value is adopted.
[0030]
FIG. 7 shows a second reference example of the gas turbine, which will be described below.
[0031]
In FIG. 7 , reference numeral 41 denotes a generator breaker. The opening / closing operation of the generator breaker 41 is detected by the detector 42 and the generator breaker 41 is opened (load interruption). The signal e is output from the detector 42. The signal e is input to the signal generator 43. The signal generator 43 outputs a signal a that is ON only for one shot when the signal e is input.
[0032]
This signal a is input to the signal generator 44 together with the signal b of the maximum value (100%) and the signal c of the GCV opening command value (FSRNL) corresponding to the no-load rated speed. From 44, the maximum value (100%) is output as the output signal d when the signal a is OFF, and the no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL) is output when the signal a is OFF. The output signal d is input to the low value selector 45 together with the output signal from the adder 13 of the conventional governor control device, and is output by the GCV opening command (FSR) output from the low value selector 45. The opening degree is controlled.
[0033]
The no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL) signal c is input to the signal generator 46 together with the GCV actual opening (GCV), and an output signal from the signal generator 46 is output. f is input to the signal holding circuit 47. Thus, when the signal generator 44 generates a no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL), the signal is held until the GCV actual opening (GCV) becomes the same as the signal c. It has become.
[0034]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0035]
When the generator breaker 16 opens (load cut-off), the input value to the low value selector 45 instantaneously becomes the no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL), and the fuel control valve 7 is suddenly closed. The GCV actual opening (GCV) is the no-load rated speed equivalent GCV opening command value (FSRNL). Thereby, the input value from the signal generator 44 to the low value selector 45 becomes the maximum value, and the signal value in the conventional governor control is adopted by the low value selector 45.
[0036]
The effects of the first reference example and the second reference example will be described with reference to FIG . In the figure, the horizontal axis shows the elapsed time after the load is cut off, the upper part shows the opening of the fuel control valve, and the lower part shows the change in speed.
[0037]
In the figure, the broken line shows the effect in the prior art, and the solid line shows the effect in the embodiment of the present invention. In the prior art, after the load is interrupted, the speed is increased, so that the fuel control valve 7 shifts to the closing operation, and after a few seconds, finally the minimum opening is reached. On the other hand, according to the present embodiment, the fuel control valve 7 instantaneously shifts to the closing operation without waiting for the speed increase. For this reason, the energy input to the gas turbine is reduced as compared with the prior art (the fuel corresponding to the shaded area in the figure is reduced). For this reason, as shown in the lower figure, the increase in speed is reduced and the peak speed is also reduced.
[0038]
3 and 4 show a second embodiment of the present invention , which will be described below.
[0039]
In FIG. 3 , reference numeral 51 denotes a pipe connecting the discharge part of the compressor 1 and the exhaust part of the turbine 3, and this pipe 51 is provided with a control valve 52, which is shown in FIG. As described above, the function is controlled by the function generator 53 having the turbine actual speed signal (TNH) as an input.
[0040]
This function generator 53 has a relationship between the turbine actual speed (TNH) and the control valve opening degree. The relationship is fully closed up to a speed of 102%, and the valve is opened by a linear function beyond that. The degree is set to be fully open at 106% or more.
[0041]
Since other configurations are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0042]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0043]
If load interruption occurs and the speed increases, the turbine actual speed signal (TNH) detected by the speed detector 8 increases. When the speed exceeds 102%, the control valve 52 opens according to the signal of the function generator 53, Compressor discharge air flows to the turbine exhaust side. At a speed of 102% or less, the control valve 52 is fully closed.
[0044]
The effect of the present embodiment will be described with reference to FIG . In the figure, the horizontal axis shows the elapsed time after load interruption, the upper part shows the opening degree of the inlet guide vanes, and the lower part shows the change in speed. In the figure, the broken line shows the effect in the prior art, the solid line shows the effect in the first embodiment, and the alternate long and short dash line shows the effect in this embodiment.
[0045]
After the load is cut off, according to the present embodiment, the control valve 52 shifts to the opening operation as the speed increases, and the generated energy of the turbine is reduced, so that the peak value of the speed is reduced as shown in the lower figure. It is possible to quickly return to the rated speed.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, when a speed increase is detected by the speed detector, an opening signal of the inlet guide blade is output from the function generator by the increase function. The intake air flow rate can be increased and the compressor drive power can be increased. For this reason, the braking force of the shaft increases, and the increased speed can be reduced to the rated speed at an early stage.
[0047]
According to claim 2 of the present invention, when the load is interrupted, the control valve on the pipeline is opened, and the compressed air is extracted from the discharge part of the compressor and flows to the discharge part of the turbine. The amount of air passing through the machine increases, the braking force of the shaft increases, and the increased speed can be reduced to the rated speed earlier.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a gas turbine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the effect of the apparatus of FIG. 1 in comparison with a conventional apparatus.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a gas turbine according to a second embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of the apparatus shown in FIG .
5 is a graph showing the effect of the apparatus of FIG . 3 in comparison with the apparatus of FIG. 1 and the conventional apparatus .
FIG. 6 is a block diagram showing a first reference example of a gas turbine .
FIG. 7 is a block diagram showing a second reference example of the gas turbine .
FIG. 8 is a graph showing the effect of the device of FIGS. 6 and 7 in comparison with a conventional device .
FIG. 9 is a configuration diagram showing equipment in a gas turbine or a combined cycle system.
FIG. 10 is a block diagram showing a conventional gas turbine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Compressor 2 Combustor 3 Turbine 4 Steam turbine 5 Generator 6 Inlet guide vane 7 Fuel control valve 8 Speed detector 9 Compressor discharge pressure detector 10 Exhaust gas temperature detector 11, 15 Subtractor 12, 14, 16, 21 , 31, 53 Function generators 13, 17 Adder 18 Intermediate value selector 22 High value selector 32 Calculator 33 Comparator 34, 43, 44, 46 Signal generator 35, 45 Low value selector 41 Generator breaker 42 Detector 47 Signal holding circuit 51 Pipe line 52 Control valve

Claims (2)

圧縮機への吸込空気量を調整する案内翼を備え、速度を定格速度に制御して運転されるガスタービンにおいて、前記ガスタービンの実速度を検出する速度検出器と、前記速度検出器における実速度検出値が前記定格速度を超える場合に前記実速度検出値に応じて前記入口案内翼の開信号を出力する関数発生器と、この関数発生器からの前記入口案内翼の開信号に基づいて前記入口案内翼を駆動する制御装置とを備えたことを特徴とするガスタービン In a gas turbine having a guide vane for adjusting the amount of air sucked into the compressor and operated at a speed controlled to a rated speed, a speed detector for detecting an actual speed of the gas turbine, an actual speed in the speed detector Based on the function generator that outputs the opening signal of the inlet guide blade according to the actual speed detection value when the speed detection value exceeds the rated speed, and the opening signal of the inlet guide blade from the function generator A gas turbine comprising: a control device that drives the inlet guide vanes . 圧縮機の吐出部とタービンの排気部との間に接続され、圧縮空気を抽出する管路と、この管路に設けられ、負荷遮断の際に開となって前記圧縮空気をタービンの排気部に流す制御弁とを備えたことを特徴とする請求項1記載のガスタービンConnected between the discharge part of the compressor and the exhaust part of the turbine, and a pipe line for extracting compressed air, and provided in this pipe line and opened when the load is interrupted, the compressed air is sent to the exhaust part of the turbine. The gas turbine according to claim 1, further comprising a control valve for flowing into the gas turbine .
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