JP4138596B2

JP4138596B2 - Combined plant automatic stop method, automatic stop control device, and combined plant equipped with this automatic stop control device

Info

Publication number: JP4138596B2
Application number: JP2003198385A
Authority: JP
Inventors: 聡史田中; 弘哉込山
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2003-07-17
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: JP2005036685A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンに異常が検知されたときに自動停止動作を行うコンバインドプラントとその自動停止方法及び自動停止制御装置とに関するもので、特に、蒸気タービンとガスタービンとが同軸に構成される一軸コンバインドプラントとその自動停止方法及び自動停止制御装置とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは、燃料ガス圧力やブレードパス温度などに異常が発生したとき、その異常状態に対して下記のような順を追って動作することで、保護される。燃料ガス圧力やブレードパス温度などのプロセス値のいずれかが危険度が低い警報値を超えたとき、運転員などに報知するために警報を発信する。又、プロセス値が警報値の次に危険度が高いランバックリミット値を超えたとき、プロセス値がランバックリミット値以下となるように、負荷を下げるようにガスタービンの動作制御を行う。又、プロセス値がランバックリミット値の次に危険度が高い自動停止リミット値を超えたとき、ガスタービンを自動停止させる。更に、プロセス値が自動停止リミット値の次に危険度が高いトリップ値を超えたとき、ガスタービンを強制停止させる。
【０００３】
尚、自動停止とは、ガスタービンなどに与える機械的負荷などの影響が抑制された最適な状態でできるだけ早く停止させる場合の動作であり、又、強制停止とは、ガスタービンなどに与える機械的負荷などの影響を考慮せずに強制的に停止させる場合の動作である。
【０００４】
このように燃料ガス圧力やブレードパス温度などのプロセス値を監視することによって、プロセス値より確認される危険度に応じて動作状態が設定されるガスタービンと、このガスタービンからの排ガスを利用して蒸気を発生する排ガスボイラと、排ガスボイラで発生した蒸気により回転する蒸気タービンと、を備えたコンバインドプラントが従来より使用されている。このようなコンバインドプラントにおいて、ガスタービンと蒸気タービンとが別軸となる多軸コンバインドプラントと、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸となる一軸コンバインドプラントとがある。
【０００５】
従来の技術として、複数のガスタービンと蒸気タービンとを備えた多軸コンバインドプラントにおける運転装置で、ガスタービン及び蒸気タービンの現在の運転状態に応じて、目標とする負荷を得るためにガスタービン及び蒸気タービンの最適な動作制御を行う運転装置が提供されている（特許文献１参照）。この運転装置を備えた多軸コンバインドプラントでは、現在の運転状態と目標とする負荷との関係より、最も早く目標となる負荷に到達する最終的な運転状態を確認し、この最終的な運転状態まで、最適な状態でガスタービン及び蒸気タービンの動作制御を行う。
【０００６】
このとき、緊急時以外の通常運転において停止動作を行うとき、２つのガスタービンと１つの蒸気タービンとによる複合運転が行われている場合は、まず、一方のガスタービンと１つの蒸気タービンとによる複合運転とするとともに他方のガスタービンを単独運転させる。そして、単独運転中のガスタービンを停止させるか、又は、蒸気タービンを停止させた後に、１つのガスタービンのみが運転する状態とし、最後に、残りの運転しているガスタービンを停止させ、全てのタービンの動作を停止させる。このように、緊急時でない場合は、各タービンを同時に停止させることなく、段階毎に各タービンを停止させて、プラント全体を停止させる。
【０００７】
又、同軸となるガスタービンと蒸気タービンとを備えた一軸コンバインドプラントでは、自動停止が行われるとき、図４に示すように、まず、軸全体による負荷を通常運転時の半分となるまで、ガスタービンに供給する燃料流量を下げる（期間Ｔａ）。この一軸コンバインドプラントが発電機を備えるとき、この発電機からの出力（軸全体による負荷に相当）によりガスタービンに供給する燃料流量を制御するＡＬＲ（Automatic Load dispatching Regulator）制御が行われるため、ＡＬＲ制御による設定値を低くすることにより、燃料流量が下げられる。そして、発電機からの実出力をＡＬＲ制御の設定値とするようにＡＬＲ制御をトラッキングしてガスタービンへの燃料流量を制御することで、ガスタービンによる負荷が一定に保持される状態とする（期間Ｔｂ）。この期間Ｔｂにおいて、蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気加減弁を徐々に閉じることで、蒸気タービンの負荷を徐々に下げて、最終的に蒸気加減弁を全閉とする。
【０００８】
このように蒸気タービンの負荷を０とすると、再び、この発電機出力（プラント全体の負荷）の目標値をＡＬＲ制御の設定値とするようにしてガスタービンへの燃料流量を制御する。そして、発電機出力の目標値であるＡＬＲの設定値を下げてガスタービンに供給する燃料流量を絞る制御動作を行うことで、ガスタービンの負荷を最低値とするとともに、発電機出力を最低値とする（期間Ｔｃ）。このように、発電機出力を最低値とすると、解列する。そして、ガスタービンの冷却運転を実施した後、ガスタービンへの燃料を遮断して、ガスタービンを停止する（期間Ｔｄ）。
【０００９】
又、従来の技術として、本出願人は、ガスタービンと蒸気タービンとを備えた一軸コンバインドプラントにおける蒸気タービンの熱応力の低減を図るための運転方法を提案している（特許文献２参照）。この運転方法は、発電機の負荷急減や緊急停止となると、負荷低減信号が入力され、ガスタービンの負荷を下げるとともに、高圧加減弁を及び低圧蒸気加減弁を閉め始める。このようにすることで、高圧加減弁を全閉とするとともに低圧蒸気加減弁を微開としたときに、高圧蒸気温度の定格温度からの低下量を小さくすることができる。よって、蒸気タービンの負荷を最低値としたときに発生する熱応力を低減することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−３２１６０９号公報（図９）
【特許文献２】
特開平８−２９６４０５号公報（図１、【００１４】、【００１５】）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１を含む多軸コンバインドプラントのように、蒸気タービンとガスタービンとを別軸とした場合、ガスタービンを蒸気タービンと独立して動作させることができるため、ガスタービンに異常が発生したとき、ガスタービンのみを緊急停止することができる。しかしながら、一軸コンバインドプラントのように、蒸気タービンとガスタービンとを同軸とした場合、図４又は特許文献２における運転方法のように、ガスタービンと蒸気タービンの両方を停止させる必要がある。
【００１２】
このとき、図４のようにして運転状態を遷移させたとき、蒸気タービンを停止する際においてガスタービンの負荷を一定に保持する際に、蒸気タービンの負荷が十分に降下されていないことから、蒸気タービンの停止時における熱応力などをさけるために蒸気タービンの負荷を一定の割合で降下させる必要がある。よって、この蒸気タービンの負荷の降下に時間が余分にかかるため、ガスタービンを停止させるまでの時間がかかるという問題がある。
【００１３】
又、特許文献２の運転方法においても、蒸気加減弁を徐々に絞ることにより蒸気タービンの負荷を徐々に低くするとともに、ガスタービンの負荷を徐々に低くすることで、全体の負荷を下げるようにしている。しかしながら、ガスタービンは、発電機出力などのプラント全体の負荷によって燃料流量がＡＬＲ制御されている。そのため、プラント全体の負荷が下がっていても、蒸気タービンの負荷が下がった分だけ、ガスタービンの負荷を上げるような制御が行われることがあり、結果的に、ガスタービンを停止させるまでの時間がかかるという問題がある。
【００１４】
このような問題を鑑みて、本発明は、コンバインドプラントを自動停止させるときＡＬＲ制御による駆動にかかわらず早い時間でガスタービンを停止状態とすることができる自動停止制御装置及びコンバインドプラントの自動停止方法を提供することを目的とする。又、本発明は、このような自動停止制御装置を備えて自動停止を行うことができるコンバインドプラントを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のコンバインドプラントの自動停止方法は、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に設置されたコンバインドプラントに対して、該ガスタービンに異常が検知されたときに該ガスタービン及び前記蒸気タービンの回転を停止させるコンバインドプラントの自動停止方法において、前記ガスタービンに異常が検知されると、前記ガスタービンに燃焼ガスを供給する燃焼器への燃料流量を強制的に減少させる第１ステップと、該第１ステップでの動作を続けている間に、前記コンバインドプラント全体の負荷が第１所定値よりも低くなったことを検出したとき、又は、前記ガスタービンによる負荷が第２所定値よりも低くなったことを検出したとき、前記燃焼器へ供給する燃料流量を一定の値に保持するとともに、前記蒸気タービンへ供給する蒸気流量を急激に減少させる第２ステップと、該第１ステップでの動作を続けている間に、前記蒸気タービンの負荷が最低となったとき、前記燃焼器へ供給する燃料流量の保持を解除して、再び、強制的に減少させて、最終的に前記ガスタービンの回転を停止させる第３ステップと、によって構成されることを特徴とする。
【００１６】
このとき、前記第１所定値を、前記蒸気タービンが最低負荷を維持するために必要な前記コンバインドプラント全体の負荷であるものとし、前記第２所定値を、前記蒸気タービンが停止して前記ガスタービン単体で回転しているときであっても逆電力発生を防止するために最低限必要となる負荷であるものとする。又、前記コンバインドプラントが通常動作を行っているとき、前記ガスタービンが前記コンバインドプラント全体の負荷により負荷制御されるものとしても構わない。このとき、更に、前記コンバインドプラントが通常動作を行っているとき、前記ガスタービンが前記ガスタービンの回転速度により周波数制御されるものとしても構わない。
【００１７】
又、このようなコンバインドプラントの自動停止方法において、請求項２に記載するように、前記コンバインドプラントが、前記ガスタービンからの排ガスより前記蒸気タービンに供給する蒸気を発生する排ガスボイラを備え、前記第２ステップにおいて、前記排ガスボイラから前記蒸気タービンに供給される蒸気圧を一定に保つように前記蒸気流量を制御することで、前記蒸気流量を減少させるものとすることで、前記第２ステップに移行するときには、前記蒸気タービンによる負荷を減少させることができ、前記第２ステップにかかる時間を短縮することができる。
【００１８】
又、請求項３に記載するように、前記ガスタービンの状態を表すプロセス値が第３所定値を超えたとき、前記第１〜第３ステップの動作が行われ、前記プロセス値が前記第３所定値より危険度の低い第４所定値を超えたとき、前記第１ステップの動作のみが行われるものとすることで、前記ガスタービンに発生した異常が危険度が低い場合、前記ガスタービンによる負荷を下げるのみのランバック機能を行うことができる。
【００１９】
又、請求項４に記載するように、前記コンバインドプラントが、前記ガスタービン及び前記蒸気タービンによって回転する発電機と、該発電機の解列及び併入を行う主遮断機と、を備え、前記第３ステップでの動作を続けている間に、前記ガスタービンの負荷が前記第２所定値より低い第５所定値となったときに、前記主遮断機が解列する第４ステップを備えるものとしても構わない。このとき、前記発電機からの出力が、前記コンバインドプラント全体の負荷として検出される。
【００２０】
請求項５に記載の自動停止制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンとが同軸に設置されたコンバインドプラントに対して、該ガスタービンに異常が検知されたときに該ガスタービン及び前記蒸気タービンの回転を停止させる自動停止制御装置において、前記ガスタービンの状態を表すプロセス値が第１所定値を超えたとき、出力がハイとなる自動停止判定部と、該自動停止判定部からの出力がハイとなったとき、又は、前記プロセス値が前記第１所定値より危険度の低い第２所定値を超えたとき、ハイとなる第１制御信号を出力する第１制御部と、前記自動停止判定部からの出力がハイであるとき動作するとともに、前記コンバインドプラント全体の負荷が第３所定値よりも低くなったことを検出したとき、又は、前記ガスタービンによる負荷が４所定値よりも低くなったことを検出したとき、ハイとなる第２制御信号を出力し、前記蒸気タービンによる負荷が最低値となったことを検出したとき、前記第２制御信号をローとして出力する第２制御部と、前記ガスタービンへ燃焼ガスを供給する燃焼器への燃料流量を制御する燃料流量制御部と、前記蒸気タービンへ供給する蒸気流量を制御する蒸気流量制御部と、を備え、前記第１制御部よりハイとなる前記第１制御信号が前記燃料流量制御部へ出力されるとともに前記第２制御部からの前記第２制御信号がローであるとき、前記燃料流量制御部によって前記燃焼器へ供給される燃料流量を減少させるとともに、前記第２制御部よりハイとなる前記第２制御信号が前記燃料流量制御部及び前記蒸気流量制御部へ出力されたとき、前記燃料流量制御部によって前記燃焼器へ供給される燃料流量を一定に保持させるとともに、前記蒸気流量制御部によって前記蒸気タービンへ供給される蒸気流量を急激に減少させることを特徴とする。
【００２１】
このとき、前記第３所定値を、前記蒸気タービンが最低負荷を維持するために必要な前記コンバインドプラント全体の負荷であるものとし、前記第４所定値を、前記蒸気タービンが停止して前記ガスタービン単体で回転しているときであっても逆電力発生を防止するために最低限必要となる負荷であるものとする。又、前記コンバインドプラントが通常動作を行っているとき、前記ガスタービンが前記コンバインドプラント全体の負荷により負荷制御されるものとしても構わない。このとき、更に、前記コンバインドプラントが通常動作を行っているとき、前記ガスタービンが前記ガスタービンの回転速度により周波数制御されるものとしても構わない。
【００２２】
又、請求項６に記載するように、前記第２制御部からの前記第２制御信号がローであるとき、前記蒸気流量制御部が、前記ガスタービンからの排ガスより前記蒸気タービンに供給する蒸気を発生する排ガスボイラからから前記蒸気タービンに供給される蒸気圧を一定に保つように前記蒸気流量を制御することで、前記第２制御部が前記第２制御信号をハイとしたときには、前記蒸気タービンによる負荷を減少させることができ、前記蒸気タービンの負荷を最低値とするまでにかかる時間を短縮することができる。
【００２３】
又、請求項７に記載するように、前記ガスタービン及び前記蒸気タービンによって回転する発電機の解列及び併入を行う主遮断機の動作を制御する主遮断機制御部を備え、前記第１制御部からの前記第１制御信号がハイであるとき、前記ガスタービンの負荷が前記第４所定値より低い第５所定値となったときに、前記主遮断機制御部が前記主遮断機が解列するように制御するものとしても構わない。このとき、前記発電機からの出力により、前記コンバインドプラント全体の負荷を確認する。又、前記主遮断機の解列を確認すると、当該自動停止制御装置による制御動作を停止する。
【００２４】
請求項８に記載するコンバインドプラントは、ガスタービンと、該ガスタービンと同軸となる前記蒸気タービンと、請求項５に記載の自動停止制御装置と、を備えることを特徴とする。又、請求項９に記載するコンバインドプラントは、ガスタービンと、該ガスタービンと同軸となる前記蒸気タービンと、前記ガスタービンからの排ガスより前記蒸気タービンに供給する蒸気を発生する排ガスボイラと、請求項６に記載の自動停止制御装置と、を備えることを特徴とする。又、請求項１０に記載するコンバインドプラントは、ガスタービンと、該ガスタービンと同軸となる前記蒸気タービンと、前記ガスタービン及び前記蒸気タービンによって回転する発電機と、該発電機の解列及び併入を行う主遮断機と、請求項７に記載の自動停止制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のコンバインドプラントの構成を示すブロック図である。図２は、図１のコンバインドプラント内の制御装置の内部構成の一部を示すブロック図である。
【００２６】
図１のコンバインドプラントは、外気を圧縮する圧縮機１と、圧縮機１からの圧縮空気により燃料を燃焼して燃焼ガスを供給する燃焼器２と、燃焼器２から供給される燃焼ガスにより回転するガスタービン３と、ガスタービン３からの排ガスにより蒸気を発生する排ガスボイラ（ＨＲＳＧ）４と、ＨＲＳＧ４からの蒸気により回転する蒸気タービン５と、ガスタービン３及び蒸気タービン５とによって回転して発電する発電機６と、電力を外部へ供給する供給路と発電機６との電気的な接続を接離する主遮断機７と、蒸気タービン５から排出される蒸気を回収するとともに回収した蒸気をＨＲＳＧ４に供給する復水器８と、ＨＲＳＧ４からの排出されるガスタービン３からの排ガスを排出する煙突９と、自動停止制御を含む各ブロックの動作制御を行う制御装置１０と、を備える。このコンバインドプラントは、ガスタービン３と蒸気タービン５とが同軸とされる一軸コンバインドプラントである。
【００２７】
又、このコンバインドプラントは、燃焼器２に供給する燃料の燃料流量を調整する燃料制御弁２ａと、ＨＲＳＧ４で発生された圧力の高い蒸気の蒸気タービン５への供給量を制御する高圧蒸気加減弁（ＨＰＣＶ）５ａと、ＨＲＳＧ４で発生された圧力の低い蒸気の蒸気タービン５への供給量を制御する低圧蒸気加減弁（ＬＰＣＶ）５ｂと、を備える。この燃料制御弁２ａ及びＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂはそれぞれ、制御装置１０より信号が与えられて、その開度が制御される。
【００２８】
このような構成のコンバインドプラントにおいて、制御装置１０の一部が、図２のように構成されることによって、緊急時における自動停止制御を行う。図２の制御装置１０は、発電機６をはじめとする各ブロックからの信号に基づいてガスタービン３による負荷を演算するとともに演算して得られたこのガスタービン３の負荷（以下、「演算負荷」と呼ぶ）が所定値Ｘ１，Ｘ２（Ｘ２≦Ｘ１）を超えているか否かを確認するガスタービン出力確認部１１と、主遮断機７からの信号に基づいて主遮断機７の状態が解列状態であるか併入状態であるかを確認する主遮断機確認部１２と、発電機６からの信号に基づいて発電機６の出力（プラント全体の負荷に相当）が所定値Ｙを超えているか否かを確認する発電機出力確認部１３と、各ブロックよりそのプロセス値が自動停止リミット値を超えた異常状態であることを示す複数の信号が入力されるＯＲ回路Ｏ１と、各ブロックよりそのプロセス値がランバックリミット値を超えた異常状態であることを示す複数の信号とＯＲ回路Ｏ１からの出力とが入力されるＯＲ回路Ｏ２と、を備える。
【００２９】
尚、所定値Ｘ１は、ガスタービン３が単独で運転した場合においても発電機６から逆電力が発生することを防止するために最低限必要なガスタービン３の負荷に相当する値である。又、所定値Ｙは、蒸気タービン５をモータリングなどから保護するための最低負荷を蒸気タービン５が維持するために必要な発電機６の出力に相当する値である。更に、ガスタービン出力確認部１１より、蒸気タービン５からの負荷が最低となり、発電機６の出力がガスタービン３の負荷のみによるものであるか否かを示す信号が出力される。
【００３０】
又、図２の制御装置１０は、ガスタービン出力確認部１１からの信号を反転するインバータＩ１と、主遮断機確認部１２からの信号を反転するインバータＩ２と、ガスタービン出力確認部１１及び発電機出力確認部１３からの出力が入力されるＮＡＮＤ回路Ｎａ１と、ＯＲ回路Ｏ２からの出力とインバータＩ１からの出力とが入力されるＡＮＤ回路Ａ１と、ＯＲ回路Ｏ２からの出力とインバータＩ２からの出力とが入力されるＡＮＤ回路Ａ２と、ガスタービン出力確認部１１からの出力と後述する蒸気タービントリップ制御部１４からの信号とが入力されるＮＡＮＤ回路Ｎａ２と、ＯＲ回路Ｏ１からの出力とＮＡＮＤ回路Ｎａ１，Ｎａ２からの出力とが入力されるＡＮＤ回路Ａ３と、を備える。
【００３１】
このとき、ＯＲ回路Ｏ２からの出力がランバック指令信号として、ＡＮＤ回路Ａ１からの出力が主遮断機解列指令信号として、ＡＮＤ回路Ａ２からの出力がランバック自動停止指令信号として、ＡＮＤ回路Ａ３からの出力が蒸気タービントリップ指令信号及びガスタービン負荷ホールド指令信号として、それぞれ後段の回路に出力される。
【００３２】
又、図２の制御装置１０は、運転員などによって設定される発電機６の目標出力（プラント全体の目標負荷に相当）が与えられるとともにその変化率を制限するレートリミッタＬ１と、レートリミッタＬ１からの出力と発電機６からの実際の出力の測定値の差分を求める減算回路Ｄ１と、減算回路Ｄ１からの出力が所定値ｘ１以上となったときに信号を出力するリミッタＬ２ａと、減算回路Ｄ１からの出力が所定値ｘ２以下となったときに信号を出力するリミッタＬ２ｂと、ランバック指令信号を反転するインバータＩ３と、リミッタＬ２ａの出力とインバータＩ３で反転されたランバック指令信号とが入力されるＡＮＤ回路Ａ４と、リミッタＬ２ｂの出力とランバック指令信号とが入力されるＯＲ回路Ｏ３と、ＡＮＤ回路Ａ４及びＯＲ回路Ｏ３からの出力に基づいてガスタービン３の回転速度の目標値に相当する値ＳＰＳＥＴを出力するアナログメモリＭ１と、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴとガスタービン３の実際の回転速度の測定値との差分値を求める減算回路Ｄ２と、減算回路Ｄ２からの信号を増幅するアンプＫと、を備える。
【００３３】
又、図２の制御装置１０は、アナログメモリＭ２の出力とレートリミッタＬ１からの出力との差分値を求める減算回路Ｄ３と、減算回路Ｄ３からの出力が所定値ｙ１以上となったときに信号を出力するリミッタＬ３ａと、減算回路Ｄ３からの出力が所定値ｙ２以下となったときに信号を出力するリミッタＬ３ｂと、ランバック指令信号を反転するインバータＩ４と、リミッタＬ３ａの出力とインバータＩ４で反転されたランバック指令信号とが入力されるＡＮＤ回路Ａ５と、リミッタＬ３ｂの出力とランバック指令信号とが入力されるＯＲ回路Ｏ４と、ＡＮＤ回路Ａ５及びＯＲ回路Ｏ４からの出力に基づいて発電機６の負荷の目標値に相当する値ＬＤＳＥＴを出力するアナログメモリＭ２と、アナログメモリＭ２からの値ＬＤＳＥＴと発電機６の実際の出力の測定値とから選択して出力する選択回路Ｓ２と、選択回路Ｓ２で選択された値と発電機６の実際の出力の測定値との差分値を求める減算回路Ｄ４と、減算回路Ｄ４からの信号に積分成分を負荷するＰＩ制御回路ＰＩと、を備える。
【００３４】
更に、図２の制御装置１０は、アナログメモリＭ１で値ＳＰＳＥＴを変化させる変化率Δｓを格納した変化率メモリＭ３ａと、アナログメモリＭ１で値ＳＰＳＥＴを変化させる変化率として０を格納した変化率メモリＭ３ｂと、変化率メモリＭ３ａ，Ｍ３ｂそれぞれから出力される値を選択してアナログメモリＭ１に与える選択回路Ｓ１と、アンプＫからの出力とＰＩ制御回路ＰＩからの出力とを加算して燃料流量指令信号（ＣＳＯ）を出力する加算回路Ａ６と、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂの開度を微開とする制御信号を出力する蒸気タービントリップ制御部１４と、ＨＲＳＧ４からの蒸気圧力を一定に保持するようにＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂの開度を制御するための信号を出力する圧力制御部１５と、蒸気タービントリップ制御部１４からの信号と圧力制御部１５からの信号とを選択してＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂの制御信号として出力する選択回路Ｓ３と、を備える。
【００３５】
このように制御装置１０が構成するとき、通常運転時においては、選択回路Ｓ１，Ｓ２に入力されるガスタービン負荷ホールド指令信号がローであるため、選択回路Ｓ１が変化率メモリＭ３ａからの変化率Δｓを選択するとともに、選択回路Ｓ２がアナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴを選択する。又、インバータＩ３，Ｉ４及びＯＲ回路Ｏ３，Ｏ４に入力されるランバック指令信号がローである。よって、ＡＮＤ回路Ａ４，Ａ５にはインバータＩ３，Ｉ４からハイとなる信号が入力され、リミッタＬ２ａ，Ｌ３ａそれぞれからの出力がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力される。又、ＯＲ回路Ｏ３，Ｏ４それぞれからは、リミッタＬ２ｂ，Ｌ３ｂからの出力のみがアナログメモリＭ１，Ｍ２に出力される。
【００３６】
よって、レートリミッタＬ１で変化率が制限された目標出力となる値が、減算回路Ｄ１，Ｄ３に入力されると、この目標出力となる値から、減算回路Ｄ１では発電機６の出力の測定値が減算されるとともに、減算回路Ｄ３では、アナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴが減算される。そして、減算回路Ｄ１からの出力がリミッタＬ２ａ，Ｌ２ｂに入力されると、リミッタＬ２ａ，Ｌ２ｂにおいて所定値ｘ１，ｘ２と比較される。又、減算回路Ｄ３からの出力がリミッタＬ３ａ，Ｌ３ｂに入力されると、リミッタＬ３ａ，Ｌ３ｂにおいて所定値ｙ１，ｙ２と比較される。
【００３７】
よって、減算回路Ｄ１からの値がｘ１以上のとき、リミッタＬ２ａからハイの信号がＡＮＤ回路Ａ４を通じてアナログメモリＭ１に与えられて、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴが増加する。又、減算回路Ｄ１からの値がｘ２以下のとき、リミッタＬ２ｂからハイの信号がＯＲ回路Ｏ３を通じてアナログメモリＭ１に与えられて、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴが減少する。又、減算回路Ｄ１からの値がｘ２より大きくｘ１より小さいとき、リミッタＬ２ａ，Ｌ２ｂそれぞれからローの信号がＡＮＤ回路Ａ４及びＯＲ回路Ｏ３を通じてアナログメモリＭ１に与えられて、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴが保持される。
【００３８】
又、減算回路Ｄ３からの値がｙ１以上のとき、リミッタＬ３ａからハイの信号がＡＮＤ回路Ａ５を通じてアナログメモリＭ２に与えられて、アナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴが増加する。又、減算回路Ｄ３からの値がｙ２以下のとき、リミッタＬ３ｂからハイの信号がＯＲ回路Ｏ４を通じてアナログメモリＭ２に与えられて、アナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴが減少する。又、減算回路Ｄ３からの値がｙ２より大きくｙ１より小さいとき、リミッタＬ３ａ，Ｌ３ｂそれぞれからローの信号がＡＮＤ回路Ａ５及びＯＲ回路Ｏ４を通じてアナログメモリＭ２に与えられて、アナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴが保持される。
【００３９】
そして、このようにアナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴが減算回路Ｄ２に与えられると、ガスタービン３の回転速度の計測値が減算されて、アンプＫに与えられる。このアンプＫで増幅された値が、周波数制御を行うための信号ＧＶＣＳＯとして加算回路Ａ６に与えられる。又、アナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴが減算回路Ｄ４に与えられると、発電機６の出力の計測値が減算されて、ＰＩ制御回路ＰＩに与えられる。このＰＩ制御回路ＰＩで積分成分が付加された値が、負荷制御を行うための信号ＬＤＣＳＯとして加算回路Ａ６に与えられる。そして、加算回路Ａ６において、信号ＧＶＣＳＯと信号ＬＤＣＳＯを加算して、ＣＳＯを生成して燃料制御弁２ａに与えて燃料制御弁２ａの開度を制御し、燃焼器２へ供給する燃料流量を制御する。
【００４０】
又、ＯＲ回路Ｏ１，Ｏ２からの出力はローであるため、ＡＮＤ回路Ａ１からの主遮断機解列指令信号がローであり、又、ＡＮＤ回路Ａ２からのランバック自動停止指令信号がローである。又、ＡＮＤ回路Ａ３からの蒸気タービントリップ指令信号がローであるため、選択回路Ｓ３が圧力制御部１５からの信号を選択して、ＨＲＳＧ４からの蒸気圧力を一定に保持するようにＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂの開度を制御する。
【００４１】
このように信号を出力する制御装置１０を備えたコンバインドプラントにおいて、ガスタービン３に異常が発生したときの動作について、以下に説明する。まず、ガスタービン３におけるプロセス値の一つがランバックリミット値を超えてＯＲ回路Ｏ２に入力される信号の一つがハイとなったときの動作について説明する。このとき、ＯＲ回路Ｏ２の出力がハイとなるため、ランバック指令信号がハイとなる。又、いずれのプロセス値も自動停止リミット値を超えていないため、ＯＲ回路Ｏ１の出力はローである。よって、ガスタービン負荷ホールド指令信号がローであるため、選択回路Ｓ１が変化率メモリＭ３ａ内の変化率を選択し、又、選択回路Ｓ２がアナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴを選択する。更に、蒸気タービントリップ指令信号がローであるため、選択回路Ｓ３が圧力制御部１５からの信号を選択する。
【００４２】
尚、ガスタービン３の演算負荷が所定値Ｘ１より大きいため、ガスタービン出力確認部１１からの所定値Ｘ１，Ｘ２との比較を表す出力がハイである。又、主遮断機７が併入しているため、主遮断機確認部１２からの出力がハイである。又、発電機６の出力が所定値Ｙより大きいため、発電機出力確認部１３からの所定値Ｙとの比較を表す出力がハイである。又、発電機６の出力とガスタービン３の負荷とが一致していないので、ガスタービン出力確認部１１からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がローである。又、蒸気タービントリップ指令信号がローであることより蒸気タービントリップ制御部１４が動作していない。よって、ＡＮＤ回路Ａ１，Ａ２それぞれから出力されるランバック主遮断機解列指令信号及びランバック自動停止指令信号がローであるとともに、ＮＡＮＤ回路Ｎａ２の出力がハイとなる。
【００４３】
そして、ランバック指令信号がハイであるため、インバータＩ３，Ｉ４の出力がローとなり、ＡＮＤ回路Ａ４，Ａ５の出力がローとなり、リミッタＬ２ａ，Ｌ３ａからの出力のアナログメモリＭ１，Ｍ２への入力を禁止する。又、ハイとなるランバック指令信号がＯＲ回路Ｏ３，Ｏ４を通じてアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されるため、アナログメモリＭ１，Ｍ２から出力される値ＳＰＳＥＴ，ＬＤＳＥＴそれぞれが減少する。このように一定の割合で減少する値ＳＰＳＥＴ，ＬＤＳＥＴが減算回路Ｄ２，Ｄ４に与えられるため、加算回路Ａ６より出力されるＣＳＯの値が低くなる。
【００４４】
このようにして、その値が減少するＣＳＯが燃料制御弁２ａに与えられるため、燃料制御弁２ａが徐々に閉められて燃焼器２への燃料流量が減少し、ガスタービン３の負荷を下降させる。このとき、ガスタービン３からの排ガスによる熱量が減少するため、ＨＲＳＧ４における蒸気発生量も減少して、その蒸気圧力が下降する。そして、この蒸気圧力の測定値が圧力制御部１５に与えられるため、圧力制御部１５では、ＨＲＳＧ４からの蒸気圧力を一定に保つように、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂを徐々に閉じる制御信号を発生し、選択回路Ｓ３を通じてＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂに与える。よって、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂが徐々に閉じるため、蒸気タービン５へ流入される蒸気流量が減少し、蒸気タービン５の負荷が下降する。
【００４５】
このように、ガスタービン３及び蒸気タービン５それぞれの負荷が下降するため、発電機６からの出力も下降する。そして、ガスタービン出力確認部１１において確認されるガスタービン３の演算負荷が所定値Ｘ１を超えたままであり、且つ、発電機出力確認部１において確認される発電機６の出力が所定値Ｙを超えたままであるときに、プロセス値がランバックリミット値を下回ってガスタービン３が正常な動作状態となると、ＯＲ回路Ｏ２からの出力がローとなる。よって、通常の動作状態に戻って、ＡＮＤ回路Ａ４，Ａ５を通じてリミッタＬ２ａ，Ｌ３ａからの出力がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されるとともに、ＯＲ回路Ｏ３，Ｏ４を通じてリミッタＬ２ｂ，Ｌ３ｂからの出力がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されるようになる。
【００４６】
次に、ガスタービン３におけるプロセス値の一つが自動停止リミット値を超えてＯＲ回路Ｏ１に入力される信号の一つがハイとなったときの動作について説明する。尚、このときの動作状態の変遷を、ガスタービン３及び蒸気タービン５による負荷と発電機６の出力とを示した図３のグラフによって表す。このとき、ＯＲ回路Ｏ１の出力がハイとなるため、ＯＲ回路Ｏ１の出力が入力されるＯＲ回路Ｏ２の出力であるランバック指令信号もハイとなる。
【００４７】
尚、ガスタービン３の演算負荷が所定値Ｘ１より大きいため、ガスタービン出力確認部１１からの所定値Ｘ１，Ｘ２との比較を表す出力がハイである。又、主遮断機７が併入しているため、主遮断機確認部１２からの出力がハイである。又、発電機６の出力が所定値Ｙより大きいため、発電機出力確認部１３からの所定値Ｙとの比較を表す出力がハイである。よって、ＡＮＤ回路Ａ１〜Ａ３それぞれから出力されるランバック主遮断機解列指令信号及びランバック自動停止指令信号及び蒸気タービントリップ指令信号及びガスタービン負荷ホールド指令信号がローである。
【００４８】
又、発電機６の出力とガスタービン３の負荷とが一致していないので、ガスタービン出力確認部１１からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がローである。又、蒸気タービントリップ指令信号がローであり、蒸気タービントリップ制御部１４が動作していないので、蒸気タービントリップ制御部１４からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がローである。よって、ＮＡＮＤ回路Ｎａ２の出力がハイとなる。
【００４９】
即ち、ガスタービン３におけるプロセス値の１つがランバックリミット値を超えた場合と同様、ＡＮＤ回路Ａ４，Ａ５によって、リミッタＬ２ａ，Ｌ３ａからの出力がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されることが禁止されるとともに、ＯＲ回路Ｏ３，Ｏ４を通じてハイとなるランバック指令信号がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力される。そのため、アナログメモリＭ１，Ｍ２から出力される値ＳＰＳＥＴ，ＬＤＳＥＴがそれぞれ、一定の割合で徐々に減少し、加算回路Ａ６より出力されるＣＳＯの値が徐々に減少する。
【００５０】
よって、燃料制御弁２ａが徐々に閉められて燃焼器２への燃料流量が減少し、図３の期間Ｔ１のように、ガスタービン３の負荷が下降する。このとき、ＨＲＳＧ４からの蒸気圧力が下降するため、圧力制御部１５では、ＨＲＳＧ４からの蒸気圧力を一定に保つように、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂを徐々に閉じる制御信号を発生し、選択回路Ｓ３を通じてＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂに与える。よって、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂが徐々に閉じるため、図３の期間Ｔ１のように、蒸気タービン５へ流入される蒸気流量が減少し、蒸気タービン５の負荷が下降する。よって、図３の期間Ｔ１では、ガスタービン３及び蒸気タービン５の負荷が徐々に下降するとともに、発電機１の出力も徐々に下降する。
【００５１】
この期間Ｔ１における発電機６の出力の降下レートが小さく、発電機６の出力がゆっくりと降下する場合は、ＨＲＳＧ４から発生する蒸気が少なくなっているため、ガスタービン３単独で動作している状態とほぼ等しくなる。よって、ガスタービン３の演算負荷が所定値Ｘ１より低くなり、ガスタービン出力確認部１１からの所定値Ｘ１との比較を表す出力がローとなるため、ＮＡＮＤ回路Ｎａ１からの出力がハイとなり、ＡＮＤ回路Ａ３から出力される蒸気タービントリップ指令信号及びガスタービン負荷ホールド指令信号がハイとなる。
【００５２】
又、期間Ｔ１における発電機６の出力の降下レートが大きく、発電機６の出力が早く降下する場合は、ＨＲＳＧ４からは十分な蒸気が発生しているため、ガスタービン３及び蒸気タービン５の両方が動作している状態である。よって、発電機６の出力が所定値Ｙより低くなり、発電機出力確認部１３からの所定値Ｙとの比較を表す出力がローとなるため、ＮＡＮＤ回路Ｎａ１からの出力がハイとなり、ＡＮＤ回路Ａ３から出力される蒸気タービントリップ指令信号及びガスタービン負荷ホールド指令信号がハイとなる。尚、図３では、期間Ｔ１における発電機６の出力の降下レートが大きい場合の動作状態を示す。
【００５３】
このようにすることで、図３の時刻ｔ１においてハイとなるガスタービン負荷ホールド指令信号が選択回路Ｓ１，Ｓ２に入力されるとともに、ハイとなる蒸気タービントリップ指令信号が蒸気タービントリップ制御部１４と選択回路Ｓ３に入力される。よって、選択回路Ｓ１が変化率メモリＭ３ｂからの０となる変化率を選択し、選択回路Ｓ２が発電機６の出力の測定値を選択し、蒸気タービントリップ制御部１４が駆動するとともに選択回路Ｓ３が蒸気タービントリップ制御部１４からの信号を選択する。又、蒸気タービントリップ制御部１４が駆動するため、蒸気タービントリップ制御部１４からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がハイとなる。この蒸気タービントリップ制御部１４からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がハイとなると、ランバック自動停止指令信号がハイとなるまでハイのままである。
【００５４】
よって、アナログメモリＭ１での変化率が０となるため、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴは、時刻ｔ１における値に保持される。又、選択回路Ｓ２から減算回路Ｄ４に発電機６の出力の測定値が入力されるため、減算回路Ｄ４から出力される値が０となる。又、蒸気タービントリップ制御部１４からの制御信号がＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂに与えられるため、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂが微開となるまで開度が急激に閉じられる。
【００５５】
このように制御装置１０が動作することで、ＨＰＣＶ５ａ及びＬＰＣＶ５ｂを微開として蒸気タービン５へ供給する蒸気流量を急激に微量とするため、図３の期間Ｔ２のように、蒸気タービン５による推進トルクを失って、その負荷が最低値まで急降下するとともに、発電機６の出力も急降下する。又、この期間Ｔ２では、アナログメモリＭ１から出力される値ＳＰＳＥＴを変化させないようにするとともに減算回路Ｄ３からの出力を０とすることによって、ＣＳＯの値が負荷制御されないようにする。このようにして、燃焼器２へ供給される燃料流量が変化しないようにして燃焼器２を保護する。尚、この期間Ｔ２において、ＨＰＣＶ５ａを全閉とするようにしても構わない。
【００５６】
そして、時刻ｔ２において、蒸気タービン５の負荷が最低となり、発電機６の出力とガスタービン３の負荷とが一致するため、ガスタービン出力確認部１１からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がハイとなり、ＮＡＮＤ回路Ｎａ２からの出力がローとなる。よって、ＡＮＤ回路Ａ３から出力される蒸気タービントリップ指令信号及びガスタービン負荷ホールド指令信号がローとなる。又、このとき、ガスタービン３の負荷は変化しないので、発電機６の出力とガスタービン３による負荷とが等しくなる。
【００５７】
このようにしてローとなるガスタービン負荷ホールド指令信号が選択回路Ｓ１，Ｓ２に入力されるとともに、ローとなる蒸気タービントリップ指令信号が選択回路Ｓ３に入力される。よって、選択回路Ｓ１が変化率メモリＭ３ａからのΔｓとなる変化率を選択し、選択回路Ｓ２がアナログメモリＭ２から出力される値ＬＤＳＥＴを選択し、選択回路Ｓ３が圧力制御部１５からの信号を選択する。このとき、ローとなる蒸気タービントリップ指令信号が入力される蒸気タービントリップ制御部１４の駆動が停止するが、蒸気タービントリップ制御部１４からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がハイのままであるため、ＮＡＮＤ回路Ｎａ２からの出力はローのままとなる。
【００５８】
このようにして、図３の期間Ｔ１と同様、ランバック指令信号による制御動作が行われる。即ち、燃料制御弁２ａが徐々に閉められて燃焼器２への燃料流量が減少し、図３の期間Ｔ３のように、ガスタービン３の負荷が下降する。又、このガスタービン３の負荷が発電機６の出力に反映されるため、発電機６の出力がガスタービン３の負荷と同様に下降する。
【００５９】
そして、時刻ｔ３において、ガスタービン３の演算負荷が所定値Ｘ２より低くなり、ガスタービン出力確認部１１からの所定値Ｘ２との比較を表す出力がローとなるため、インバータＩ１からの出力がハイとなり、ＡＮＤ回路Ａ１からの出力がハイとなる。よって、ＡＮＤ回路Ａ１から出力される主遮断機解列指令信号がハイとなるため、ハイとなる主遮断機解列指令信号が主遮断機７に与えられ、主遮断機７が解列する。その後、主遮断機７が解列したことを主遮断機確認部１２が確認すると、主遮断機確認部１２からの出力がローとなる。
【００６０】
よって、インバータＩ２からの出力がハイとなり、ＡＮＤ回路Ａ２から出力されるランバック自動停止指令信号がハイとなるため、図３の期間Ｔ４において、ガスタービン３の冷却運転を開始する。そして、この期間Ｔ４におけるガスタービン３の冷却運転が行われると、時刻ｔ４において、燃料制御弁２ａを閉じて、燃焼器２へ供給する燃料を遮断することで、ガスタービン３を停止させる。又、ランバック自動停止指令信号がハイとなることより、蒸気タービントリップ制御部１４からＮＡＮＤ回路Ｎａ２への出力がローとなる。
【００６１】
尚、本実施形態において、ハイとなるランバック指令信号がＯＲ回路Ｏ２より出力されると、リミッタＬ２ａ，Ｌ３ａからの出力がアナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されることがＡＮＤ回路Ａ４，Ａ５によって禁止されるものとしたが、発電機６の出力の測定値がトラッキングされるようにしても構わない。即ち、例えば、リミッタＬ１からの出力と発電機６の出力の測定値とから選択して減算回路Ｄ１に入力する選択回路を設け、ハイとなるランバック指令信号がＯＲ回路Ｏ２より出力されると、この選択回路が発電機６の出力の測定値を選択して、減算回路Ｄ１からの出力が０となる。よって、ＯＲ回路Ｏ３を介してアナログメモリＭ１に入力されるランバック指令信号により、ＳＰＳＥＴの値が減少する。このように、ＳＰＳＥＴ及びＬＤＳＥＴの値がそれぞれ、アナログメモリＭ１，Ｍ２に入力されるランバック指令信号により減少するようにする構成であれば、他の構成としても構わない。
【００６２】
更に、本実施形態では、図２のような構成の制御装置１０としたが、このような構成に限ることなく、例えば、この制御装置１０における動作を行うようなプログラムを記録したメモリを備えるとともに、このプログラムに応じて動作する制御部を備えるような構成の制御装置であっても構わない。
【００６３】
【発明の効果】
本発明によると、ガスタービン及び蒸気タービンが同軸に設置された一軸のコンバインドプラントにおいても、ガスタービンに異常が発生して自動停止を行う必要がある場合、ガスタービンの負荷を一定に保持したまま蒸気タービンの負荷を下降させるため、従来のように、蒸気タービンの負荷を強制的に下降させたときにガスタービンの負荷が上昇することを防ぐことができ、自動停止にかかる時間を短くすることができる。
【００６４】
又、本発明によると、自動停止を開始したときに、ガスタービンの負荷を下降させるとともに、ガスタービンの負荷の下降とともに蒸気タービンに供給する蒸気流量を減少させて蒸気タービンの負荷を下降させることができる。そのため、ガスタービンの負荷を一定にして蒸気タービンの負荷の下降を開始するときの蒸気タービンの負荷を低くすることができる。よって、ガスタービンの負荷を一定に保持したまま蒸気タービンの負荷を下降させるときにかかる時間を短くして、自動停止にかかる時間を短縮することができる。又、コンバインドプラント全体の負荷が所定値となり蒸気タービンの負荷の強制的な下降を開始するとき、従来と比べて十分に蒸気タービンの負荷を低くすることができる。よって、蒸気タービンの負荷を急激に下降させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコンバインドプラントの構成を示すブロック図。
【図２】図１のコンバインドプラント内の制御装置の内部構成の一部を示すブロック図。
【図３】図１のコンバインドプラントの自動停止動作時における動作状態の変遷を示す図。
【図４】従来のコンバインドプラントの自動停止動作時における動作状態の変遷を示す図。
【符号の説明】
１圧縮機
２燃焼器
３ガスタービン
４排ガスボイラ
５蒸気タービン
６発電機
７主遮断機
８復水器
９煙突
１０制御装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combined plant that performs an automatic stop operation when an abnormality is detected in a gas turbine, an automatic stop method thereof, and an automatic stop control device, and in particular, a steam turbine and a gas turbine are configured coaxially. The present invention relates to a single-shaft combined plant, an automatic stop method thereof, and an automatic stop control device.
[0002]
[Prior art]
When an abnormality occurs in the fuel gas pressure, the blade path temperature, or the like, the gas turbine is protected by operating in the following order with respect to the abnormal state. When any of the process values such as the fuel gas pressure and the blade path temperature exceeds a low alarm level, an alarm is transmitted to notify the operator. In addition, when the process value exceeds the runback limit value, which is the second most dangerous after the alarm value, the operation control of the gas turbine is performed so as to reduce the load so that the process value becomes equal to or less than the runback limit value. Further, when the process value exceeds the automatic stop limit value having the next highest risk after the runback limit value, the gas turbine is automatically stopped. Furthermore, the gas turbine is forcibly stopped when the process value exceeds a trip value having the next highest risk after the automatic stop limit value.
[0003]
The automatic stop is an operation for stopping as soon as possible in an optimum state in which the influence of a mechanical load on the gas turbine or the like is suppressed, and the forced stop is a mechanical stop applied to the gas turbine or the like. This is an operation for forcibly stopping without considering the influence of the load.
[0004]
By monitoring process values such as fuel gas pressure and blade path temperature in this way, a gas turbine whose operating state is set according to the danger level confirmed from the process value and exhaust gas from this gas turbine are used. Conventionally, a combined plant including an exhaust gas boiler that generates steam and a steam turbine that is rotated by the steam generated in the exhaust gas boiler has been used. In such a combined plant, there are a multi-shaft combined plant in which the gas turbine and the steam turbine are separate axes, and a single-shaft combined plant in which the gas turbine and the steam turbine are coaxial.
[0005]
As a conventional technique, an operating device in a multi-shaft combined plant including a plurality of gas turbines and steam turbines, in order to obtain a target load according to the current operating state of the gas turbine and the steam turbine, An operation device that performs optimal operation control of a steam turbine is provided (see Patent Document 1). In a multi-axis combined plant equipped with this operating device, the final operating state that reaches the target load earliest is confirmed based on the relationship between the current operating state and the target load. Until then, the operation control of the gas turbine and the steam turbine is performed in an optimum state.
[0006]
At this time, when a stop operation is performed in a normal operation other than an emergency, if a combined operation with two gas turbines and one steam turbine is performed, first, one gas turbine and one steam turbine are used. While the combined operation is performed, the other gas turbine is operated alone. Then, after stopping the gas turbine that is operating alone, or after stopping the steam turbine, only one gas turbine is operated, and finally, the remaining gas turbines are stopped, The turbine operation is stopped. Thus, when it is not an emergency, each turbine is stopped for every step, without stopping each turbine simultaneously, and the whole plant is stopped.
[0007]
Also, in a single-shaft combined plant having a coaxial gas turbine and steam turbine, when automatic stop is performed, as shown in FIG. 4, first, the gas is loaded until the load on the entire shaft is half that in normal operation. The fuel flow rate supplied to the turbine is lowered (period Ta). When this single-shaft combined plant is equipped with a generator, ALR (Automatic Load dispatching Regulator) control is performed to control the flow rate of fuel supplied to the gas turbine by the output from this generator (corresponding to the load of the entire shaft). The fuel flow rate is lowered by lowering the set value by the control. Then, by tracking the ALR control so that the actual output from the generator becomes the set value of the ALR control and controlling the fuel flow rate to the gas turbine, the load by the gas turbine is kept constant ( Period Tb). During this period Tb, by gradually closing the steam control valve for supplying steam to the steam turbine, the load of the steam turbine is gradually reduced, and finally the steam control valve is fully closed.
[0008]
When the load of the steam turbine is set to 0 in this way, the fuel flow rate to the gas turbine is controlled again by setting the target value of the generator output (the load of the entire plant) as the set value for ALR control. Then, by performing a control operation to reduce the fuel flow supplied to the gas turbine by lowering the set value of ALR, which is the target value of the generator output, the load on the gas turbine is minimized and the generator output is minimized. (Period Tc). As described above, when the generator output is set to the minimum value, it is disconnected. And after implementing cooling operation of a gas turbine, the fuel to a gas turbine is interrupted | blocked and a gas turbine is stopped (period Td).
[0009]
As a conventional technique, the present applicant has proposed an operation method for reducing thermal stress of a steam turbine in a single-shaft combined plant including a gas turbine and a steam turbine (see Patent Document 2). In this operation method, when the load of the generator is suddenly reduced or emergency stop is performed, a load reduction signal is input to lower the load of the gas turbine and to close the high pressure regulator and the low pressure steam regulator. By doing so, when the high pressure regulating valve is fully closed and the low pressure steam regulating valve is slightly opened, the amount of decrease in the high pressure steam temperature from the rated temperature can be reduced. Therefore, the thermal stress generated when the load of the steam turbine is set to the minimum value can be reduced.
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 5-321609 (FIG. 9)
[Patent Document 2]
JP-A-8-296405 (FIG. 1, [0014], [0015])
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
When the steam turbine and the gas turbine are separated from each other as in the multi-shaft combined plant including Patent Document 1, the gas turbine can be operated independently of the steam turbine. Only the gas turbine can be urgently stopped. However, when the steam turbine and the gas turbine are coaxial as in the single-shaft combined plant, it is necessary to stop both the gas turbine and the steam turbine as in the operation method in FIG.
[0012]
At this time, when the operation state is changed as shown in FIG. 4, the load of the steam turbine is not sufficiently lowered when the load of the gas turbine is kept constant when the steam turbine is stopped. In order to avoid thermal stress when the steam turbine is stopped, it is necessary to lower the load of the steam turbine at a certain rate. Therefore, since it takes time to lower the load of the steam turbine, there is a problem that it takes time to stop the gas turbine.
[0013]
Also, in the operation method of Patent Document 2, the steam load is gradually reduced by gradually reducing the steam control valve, and the overall load is lowered by gradually reducing the load of the gas turbine. ing. However, the fuel flow rate of the gas turbine is ALR controlled by the load of the entire plant such as the generator output. Therefore, even if the load of the entire plant is reduced, control may be performed to increase the load of the gas turbine by the amount that the load of the steam turbine is reduced, and as a result, the time until the gas turbine is stopped. There is a problem that it takes.
[0014]
In view of such problems, the present invention provides an automatic stop control device and an automatic stop method for a combined plant that can quickly stop a gas turbine regardless of driving by ALR control when the combined plant is automatically stopped. The purpose is to provide. Moreover, an object of this invention is to provide the combined plant which can be provided with such an automatic stop control apparatus and can perform an automatic stop.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the combined plant automatic stop method according to claim 1 is directed to a combined plant in which a gas turbine and a steam turbine are installed coaxially, and when an abnormality is detected in the gas turbine. In the automatic stop method of the combined plant for stopping the rotation of the gas turbine and the steam turbine, if an abnormality is detected in the gas turbine, the flow rate of fuel to the combustor that supplies combustion gas to the gas turbine is forced. A first step of reducing the combined plant to the first step, and detecting that the load of the entire combined plant is lower than a first predetermined value while continuing the operation in the first step, or by the gas turbine When it is detected that the load is lower than the second predetermined value, the flow rate of fuel supplied to the combustor is held at a constant value. At the same time, while continuing the operation in the second step for rapidly decreasing the flow rate of steam supplied to the steam turbine and the operation in the first step, when the load on the steam turbine becomes the minimum, The third step of releasing the holding of the supplied fuel flow rate, forcibly decreasing it again, and finally stopping the rotation of the gas turbine is characterized.
[0016]
At this time, the first predetermined value is assumed to be a load of the combined plant necessary for the steam turbine to maintain a minimum load, and the gas turbine is stopped and the gas is stopped when the steam turbine is stopped. It is assumed that the load is the minimum necessary to prevent the generation of reverse power even when the turbine is rotating alone. Further, when the combined plant is performing a normal operation, the gas turbine may be load-controlled by a load of the entire combined plant. At this time, when the combined plant is performing normal operation, the gas turbine may be frequency-controlled by the rotational speed of the gas turbine.
[0017]
Further, in such a combined plant automatic stop method, as described in claim 2, the combined plant includes an exhaust gas boiler that generates steam to be supplied to the steam turbine from exhaust gas from the gas turbine, First 2 In the step, the steam flow rate is controlled so as to keep the steam pressure supplied from the exhaust gas boiler to the steam turbine constant, thereby reducing the steam flow rate, and the process proceeds to the second step. Sometimes, the load caused by the steam turbine can be reduced, and the time required for the second step can be shortened.
[0018]
According to a third aspect of the present invention, when the process value indicating the state of the gas turbine exceeds a third predetermined value, the operations of the first to third steps are performed, and the process value is set to the third value. When the fourth predetermined value, which is less dangerous than the predetermined value, is exceeded, only the operation of the first step is performed, so that when the abnormality occurring in the gas turbine is low in risk, the gas turbine It is possible to perform a run-back function that only reduces the load.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, the combined plant includes a generator that is rotated by the gas turbine and the steam turbine, and a main circuit breaker that disconnects and joins the generator. A fourth step in which the main circuit breaker is disconnected when the load of the gas turbine becomes a fifth predetermined value lower than the second predetermined value while continuing the operation in the third step. It does not matter. At this time, the output from the generator is detected as a load of the entire combined plant.
[0020]
The automatic stop control device according to claim 5 is configured to rotate the gas turbine and the steam turbine when an abnormality is detected in the gas turbine with respect to the combined plant in which the gas turbine and the steam turbine are coaxially installed. In the automatic stop control device for stopping the engine, when the process value indicating the state of the gas turbine exceeds a first predetermined value, the automatic stop determination unit that outputs high, and the output from the automatic stop determination unit is high A first control unit that outputs a first control signal that becomes high when the process value exceeds a second predetermined value that is less dangerous than the first predetermined value; and the automatic stop determination unit When the output from the engine is high and the load of the entire combined plant is detected to be lower than a third predetermined value, or by the gas turbine When it is detected that the load is lower than a predetermined value, a second control signal that is high is output, and when it is detected that the load by the steam turbine is the lowest value, the second control signal is output. A second control unit that outputs as low, a fuel flow control unit that controls a fuel flow rate to a combustor that supplies combustion gas to the gas turbine, and a steam flow control unit that controls a steam flow rate supplied to the steam turbine, When the first control signal that is higher than the first control unit is output to the fuel flow control unit and the second control signal from the second control unit is low, the fuel flow rate When the flow rate of fuel supplied to the combustor by the control unit is reduced and the second control signal that is higher than the second control unit is output to the fuel flow rate control unit and the steam flow rate control unit, Causes held constant fuel flow rate supplied to the combustor by serial fuel flow control unit, and wherein the reducing drastically the steam flow supplied to said steam turbine by said steam flow rate control unit.
[0021]
At this time, the third predetermined value is assumed to be a load of the entire combined plant necessary for the steam turbine to maintain a minimum load, and the fourth predetermined value is set to the gas when the steam turbine is stopped. It is assumed that the load is the minimum necessary to prevent the generation of reverse power even when the turbine is rotating alone. Further, when the combined plant is performing a normal operation, the gas turbine may be load-controlled by a load of the entire combined plant. At this time, when the combined plant is performing normal operation, the gas turbine may be frequency-controlled by the rotational speed of the gas turbine.
[0022]
According to a sixth aspect of the present invention, when the second control signal from the second control unit is low, the steam flow control unit supplies steam to the steam turbine from the exhaust gas from the gas turbine. When the second control unit sets the second control signal to high by controlling the steam flow rate so as to keep the steam pressure supplied from the exhaust gas boiler generating the steam turbine constant, the steam The load due to the turbine can be reduced, and the time taken to reduce the load of the steam turbine to the minimum value can be shortened.
[0023]
According to a seventh aspect of the present invention, the apparatus includes a main circuit breaker control unit that controls an operation of a main circuit breaker that performs disengagement and insertion of the generator rotated by the gas turbine and the steam turbine. When the first control signal from the control unit is high, when the load of the gas turbine becomes a fifth predetermined value lower than the fourth predetermined value, the main circuit breaker control unit It may be controlled to be disconnected. At this time, the load of the whole combined plant is confirmed by the output from the generator. When the disconnection of the main circuit breaker is confirmed, the control operation by the automatic stop control device is stopped.
[0024]
A combined plant according to an eighth aspect includes a gas turbine, the steam turbine coaxial with the gas turbine, and the automatic stop control device according to the fifth aspect. The combined plant according to claim 9 is a gas turbine, the steam turbine coaxial with the gas turbine, an exhaust gas boiler that generates steam to be supplied to the steam turbine from exhaust gas from the gas turbine, and And an automatic stop control device according to item 6. The combined plant described in claim 10 includes a gas turbine, the steam turbine coaxial with the gas turbine, the gas turbine and a generator rotated by the steam turbine, and the disconnection and combination of the generators. A main circuit breaker for turning on and an automatic stop control device according to claim 7.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the combined plant of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a part of the internal configuration of the control device in the combined plant of FIG.
[0026]
The combined plant in FIG. 1 is rotated by a compressor 1 that compresses outside air, a combustor 2 that burns fuel with compressed air from the compressor 1 and supplies combustion gas, and a combustion gas supplied from the combustor 2. The gas turbine 3 that rotates, the exhaust gas boiler (HRSG) 4 that generates steam from the exhaust gas from the gas turbine 3, the steam turbine 5 that rotates by the steam from the HRSG 4, and the gas turbine 3 and the steam turbine 5 generate power. The generator 6 to be connected, the main circuit breaker 7 that contacts and separates the electrical connection between the generator 6 and the supply path for supplying electric power to the outside, the steam discharged from the steam turbine 5 and the recovered steam The operation of each block including the condenser 8 that supplies the HRSG 4, the chimney 9 that discharges the exhaust gas from the gas turbine 3 that is discharged from the HRSG 4, and automatic stop control And a control unit 10 for performing control, the. This combined plant is a single-shaft combined plant in which the gas turbine 3 and the steam turbine 5 are coaxial.
[0027]
The combined plant also includes a fuel control valve 2a that adjusts the fuel flow rate of fuel supplied to the combustor 2, and a high-pressure steam control valve that controls the amount of steam generated by the HRSG 4 supplied to the steam turbine 5. (HPCV) 5a and a low-pressure steam control valve (LPCV) 5b for controlling the supply amount of low-pressure steam generated by the HRSG 4 to the steam turbine 5. The fuel control valve 2a, the HPCV 5a, and the LPCV 5b are each given a signal from the control device 10 to control their opening degrees.
[0028]
In the combined plant having such a configuration, a part of the control device 10 is configured as shown in FIG. 2 to perform automatic stop control in an emergency. The control device 10 in FIG. 2 calculates the load of the gas turbine 3 based on the signal from each block including the generator 6 and the load of the gas turbine 3 obtained by calculation (hereinafter referred to as “calculation load”). ")" Exceeds a predetermined value X1, X2 (X2≤X1), and the state of the main circuit breaker 7 is determined based on a signal from the gas turbine output confirmation unit 11 and a signal from the main circuit breaker 7. Based on a signal from the main breaker confirming unit 12 for confirming whether it is in a row state or a combined state, and the signal from the generator 6, the output of the generator 6 (corresponding to the load of the entire plant) exceeds a predetermined value Y A generator output confirmation unit 13 for confirming whether or not the output signal, an OR circuit O1 to which a plurality of signals indicating that the process value exceeds an automatic stop limit value from each block are input, and each block More process value It includes an OR circuit O2 which the outputs from a plurality of signals and OR circuit O1 indicating an abnormal condition exceeding the emission back limit value is input.
[0029]
Note that the predetermined value X1 is a value corresponding to the load of the gas turbine 3 that is the minimum necessary to prevent the reverse power from being generated from the generator 6 even when the gas turbine 3 is operated alone. The predetermined value Y is a value corresponding to the output of the generator 6 necessary for the steam turbine 5 to maintain the minimum load for protecting the steam turbine 5 from motoring and the like. Further, the gas turbine output confirmation unit 11 outputs a signal indicating whether or not the load from the steam turbine 5 is the lowest and whether or not the output of the generator 6 is solely due to the load of the gas turbine 3.
[0030]
2 includes an inverter I1 that inverts a signal from the gas turbine output confirmation unit 11, an inverter I2 that inverts a signal from the main circuit breaker confirmation unit 12, a gas turbine output confirmation unit 11, and a power generation unit. NAND circuit Na1 to which the output from the machine output confirmation unit 13 is input, AND circuit A1 to which the output from the OR circuit O2 and the output from the inverter I1 are input, the output from the OR circuit O2 and the output from the inverter I2 AND circuit A2 to which the output is input, NAND circuit Na2 to which an output from the gas turbine output confirmation unit 11 and a signal from a steam turbine trip control unit 14 to be described later are input, and an output from the OR circuit O1 and NAND And an AND circuit A3 to which outputs from the circuits Na1 and Na2 are input.
[0031]
At this time, the output from the OR circuit O2 is the runback command signal, the output from the AND circuit A1 is the main circuit breaker disconnection command signal, the output from the AND circuit A2 is the runback automatic stop command signal, and the AND circuit A3. Are output to the subsequent circuit as a steam turbine trip command signal and a gas turbine load hold command signal, respectively.
[0032]
2 is provided with a target output (equivalent to a target load of the entire plant) of the generator 6 set by an operator or the like, and a rate limiter L1 for limiting the rate of change thereof, and a rate limiter L1. A subtraction circuit D1 for obtaining a difference between the output value from the generator 6 and the actual output value from the generator 6, a limiter L2a for outputting a signal when the output from the subtraction circuit D1 is equal to or greater than a predetermined value x1, and a subtraction circuit A limiter L2b that outputs a signal when the output from D1 becomes equal to or less than a predetermined value x2, an inverter I3 that inverts the runback command signal, an output of the limiter L2a, and a runback command signal that is inverted by the inverter I3. An input AND circuit A4, an OR circuit O3 to which an output of the limiter L2b and a runback command signal are input, an AND circuit A4 and an OR circuit 3, an analog memory M1 that outputs a value SPSET corresponding to a target value of the rotational speed of the gas turbine 3 based on the output from the output 3, and a value SPSET output from the analog memory M1 and a measured value of the actual rotational speed of the gas turbine 3 A subtracting circuit D2 for obtaining a difference value between the subtracting circuit D2 and an amplifier K for amplifying a signal from the subtracting circuit D2.
[0033]
Further, the control device 10 of FIG. 2 outputs a signal when a difference value between the output of the analog memory M2 and the output from the rate limiter L1 is obtained, and when the output from the subtraction circuit D3 becomes a predetermined value y1 or more. A limiter L3a that outputs a signal, a limiter L3b that outputs a signal when the output from the subtraction circuit D3 becomes equal to or less than a predetermined value y2, an inverter I4 that inverts the runback command signal, an output of the limiter L3a, and an inverter I4 Power generation based on the AND circuit A5 to which the inverted runback command signal is input, the OR circuit O4 to which the output of the limiter L3b and the runback command signal are input, and the outputs from the AND circuit A5 and the OR circuit O4 An analog memory M2 for outputting a value LDSET corresponding to a target value of the load of the machine 6, a value LDSET from the analog memory M2 and a generator A selection circuit S2 that selects and outputs from the actual output measurement value, a subtraction circuit D4 that obtains a difference value between the value selected by the selection circuit S2 and the actual output measurement value of the generator 6, and subtraction And a PI control circuit PI that loads an integral component on the signal from the circuit D4.
[0034]
Further, the control device 10 in FIG. 2 includes a change rate memory M3a that stores a change rate Δs that changes the value SPSET in the analog memory M1, and a change rate memory that stores 0 as a change rate that changes the value SPSET in the analog memory M1. M3b, a selection circuit S1 that selects and outputs the value output from each of the change rate memories M3a and M3b to the analog memory M1, and adds the output from the amplifier K and the output from the PI control circuit PI to add a fuel flow rate command. An addition circuit A6 that outputs a signal (CSO), a steam turbine trip control unit 14 that outputs a control signal for slightly opening the opening of the HPVV 5a and the LPCV 5b, and an HPC V 5a and an HPC V 5a that keep the steam pressure from the HRSG 4 constant. Pressure control unit 15 that outputs a signal for controlling the opening degree of the LPCV 5b, and steam turbine trip control It comprises a selection circuit S3 for outputting as a control signal for HPCV5a and LPCV5b, a Select signal from the signal and the pressure controller 15 from 14.
[0035]
When the control device 10 is configured in this way, during normal operation, the gas turbine load hold command signal input to the selection circuits S1 and S2 is low, so that the selection circuit S1 has a change rate from the change rate memory M3a. While selecting Δs, the selection circuit S2 selects the value LDSET output from the analog memory M2. The runback command signal input to the inverters I3 and I4 and the OR circuits O3 and O4 is low. Therefore, a high signal is input to the AND circuits A4 and A5 from the inverters I3 and I4, and outputs from the limiters L2a and L3a are input to the analog memories M1 and M2. Only the outputs from the limiters L2b and L3b are output from the OR circuits O3 and O4 to the analog memories M1 and M2, respectively.
[0036]
Therefore, when a value that becomes the target output whose rate of change is limited by the rate limiter L1 is input to the subtraction circuits D1 and D3, the subtraction circuit D1 measures the output value of the generator 6 from the value that becomes the target output. Is subtracted, and the value LDSET output from the analog memory M2 is subtracted in the subtraction circuit D3. When the output from the subtraction circuit D1 is input to the limiters L2a and L2b, the limiters L2a and L2b are compared with predetermined values x1 and x2. When the output from the subtraction circuit D3 is input to the limiters L3a and L3b, the limiters L3a and L3b are compared with predetermined values y1 and y2.
[0037]
Therefore, when the value from the subtraction circuit D1 is equal to or greater than x1, a high signal from the limiter L2a is applied to the analog memory M1 through the AND circuit A4, and the value SPSET output from the analog memory M1 increases. When the value from the subtraction circuit D1 is less than or equal to x2, a high signal from the limiter L2b is given to the analog memory M1 through the OR circuit O3, and the value SPSET output from the analog memory M1 decreases. When the value from the subtraction circuit D1 is larger than x2 and smaller than x1, a low signal from each of the limiters L2a and L2b is given to the analog memory M1 through the AND circuit A4 and the OR circuit O3, and is output from the analog memory M1. The value SPSET is held.
[0038]
When the value from the subtraction circuit D3 is equal to or greater than y1, a high signal from the limiter L3a is applied to the analog memory M2 through the AND circuit A5, and the value LDSET output from the analog memory M2 increases. When the value from the subtraction circuit D3 is equal to or less than y2, a high signal from the limiter L3b is applied to the analog memory M2 through the OR circuit O4, and the value LDSET output from the analog memory M2 decreases. When the value from the subtracting circuit D3 is larger than y2 and smaller than y1, low signals from the limiters L3a and L3b are supplied to the analog memory M2 through the AND circuit A5 and the OR circuit O4 and output from the analog memory M2. The value LDSET is held.
[0039]
When the value SPSET output from the analog memory M1 is given to the subtraction circuit D2, the measured value of the rotational speed of the gas turbine 3 is subtracted and given to the amplifier K. The value amplified by the amplifier K is given to the adding circuit A6 as a signal GVCSO for performing frequency control. When the value LDSET outputted from the analog memory M2 is given to the subtracting circuit D4, the measured value of the output of the generator 6 is subtracted and given to the PI control circuit PI. A value to which the integral component is added by the PI control circuit PI is given to the adder circuit A6 as a signal LDCSO for performing load control. In addition circuit A6, signal GVCSO and signal LDCSO are added, CSO is generated and applied to fuel control valve 2a to control the opening of fuel control valve 2a, and the flow rate of fuel supplied to combustor 2 is controlled. To do.
[0040]
Since the outputs from the OR circuits O1 and O2 are low, the main circuit breaker disconnection command signal from the AND circuit A1 is low, and the runback automatic stop command signal from the AND circuit A2 is low. . Further, since the steam turbine trip command signal from the AND circuit A3 is low, the selection circuit S3 selects the signal from the pressure control unit 15 to keep the steam pressure from the HRSG 4 constant. Control the opening.
[0041]
The operation when an abnormality occurs in the gas turbine 3 in the combined plant including the control device 10 that outputs a signal in this way will be described below. First, an operation when one of the process values in the gas turbine 3 exceeds the runback limit value and one of the signals input to the OR circuit O2 becomes high will be described. At this time, since the output of the OR circuit O2 becomes high, the runback command signal becomes high. Also, since none of the process values exceeds the automatic stop limit value, the output of the OR circuit O1 is low. Therefore, since the gas turbine load hold command signal is low, the selection circuit S1 selects the change rate in the change rate memory M3a, and the selection circuit S2 selects the value LDSET output from the analog memory M2. Furthermore, since the steam turbine trip command signal is low, the selection circuit S3 selects a signal from the pressure control unit 15.
[0042]
In addition, since the calculation load of the gas turbine 3 is larger than the predetermined value X1, the output representing the comparison with the predetermined values X1 and X2 from the gas turbine output confirmation unit 11 is high. Further, since the main circuit breaker 7 is installed, the output from the main circuit breaker confirmation unit 12 is high. Further, since the output of the generator 6 is larger than the predetermined value Y, the output representing the comparison with the predetermined value Y from the generator output confirmation unit 13 is high. Further, since the output of the generator 6 and the load of the gas turbine 3 do not match, the output from the gas turbine output confirmation unit 11 to the NAND circuit Na2 is low. Further, since the steam turbine trip command signal is low, the steam turbine trip control unit 14 is not operating. Therefore, the runback main circuit breaker disconnection command signal and the runback automatic stop command signal output from the AND circuits A1 and A2 are low, and the output of the NAND circuit Na2 is high.
[0043]
Since the runback command signal is high, the outputs of the inverters I3 and I4 are low, the outputs of the AND circuits A4 and A5 are low, and the outputs from the limiters L2a and L3a are input to the analog memories M1 and M2. Ban. Further, since the runback command signal that goes high is input to the analog memories M1 and M2 through the OR circuits O3 and O4, the values SPSET and LDSET output from the analog memories M1 and M2 respectively decrease. Since the values SPSET and LDSET that decrease at a constant rate are given to the subtracting circuits D2 and D4 in this way, the value of CSO output from the adding circuit A6 becomes low.
[0044]
In this way, since the CSO whose value decreases is applied to the fuel control valve 2a, the fuel control valve 2a is gradually closed, the fuel flow rate to the combustor 2 decreases, and the load of the gas turbine 3 is lowered. . At this time, the amount of heat generated by the exhaust gas from the gas turbine 3 decreases, so the amount of steam generated in the HRSG 4 also decreases, and the steam pressure decreases. Since the measured value of the steam pressure is given to the pressure control unit 15, the pressure control unit 15 generates a control signal for gradually closing the HPV V5a and the LPCV 5b so as to keep the steam pressure from the HRSG 4 constant. The signal is supplied to the HPV 5a and the LPCV 5b through the circuit S3. Therefore, since HPCV5a and LPCV5b close gradually, the steam flow rate which flows in into steam turbine 5 decreases, and the load of steam turbine 5 falls.
[0045]
Thus, since the load of each of the gas turbine 3 and the steam turbine 5 falls, the output from the generator 6 also falls. And the calculation load of the gas turbine 3 confirmed in the gas turbine output confirmation part 11 remains over predetermined value X1, and the output of the generator 6 confirmed in the generator output confirmation part 1 becomes predetermined value Y. If the process value falls below the run-back limit value and the gas turbine 3 is in a normal operating state while it is still exceeding, the output from the OR circuit O2 becomes low. Accordingly, the normal operation state is restored, and the outputs from the limiters L2a and L3a are input to the analog memories M1 and M2 through the AND circuits A4 and A5, and the outputs from the limiters L2b and L3b are analog through the OR circuits O3 and O4. The data is input to the memories M1 and M2.
[0046]
Next, an operation when one of the process values in the gas turbine 3 exceeds the automatic stop limit value and one of the signals input to the OR circuit O1 becomes high will be described. In addition, the transition of the operation state at this time is represented by the graph of FIG. 3 which shows the load by the gas turbine 3 and the steam turbine 5, and the output of the generator 6. FIG. At this time, since the output of the OR circuit O1 becomes high, the runback command signal that is the output of the OR circuit O2 to which the output of the OR circuit O1 is input also becomes high.
[0047]
In addition, since the calculation load of the gas turbine 3 is larger than the predetermined value X1, the output representing the comparison with the predetermined values X1 and X2 from the gas turbine output confirmation unit 11 is high. Further, since the main circuit breaker 7 is installed, the output from the main circuit breaker confirmation unit 12 is high. Further, since the output of the generator 6 is larger than the predetermined value Y, the output representing the comparison with the predetermined value Y from the generator output confirmation unit 13 is high. Therefore, the runback main circuit breaker disconnection command signal, the runback automatic stop command signal, the steam turbine trip command signal, and the gas turbine load hold command signal output from the AND circuits A1 to A3 are low.
[0048]
Further, since the output of the generator 6 and the load of the gas turbine 3 do not match, the output from the gas turbine output confirmation unit 11 to the NAND circuit Na2 is low. Further, since the steam turbine trip command signal is low and the steam turbine trip control unit 14 is not operating, the output from the steam turbine trip control unit 14 to the NAND circuit Na2 is low. Therefore, the output of the NAND circuit Na2 becomes high.
[0049]
That is, the output from the limiters L2a and L3a is prohibited from being input to the analog memories M1 and M2 by the AND circuits A4 and A5, as in the case where one of the process values in the gas turbine 3 exceeds the runback limit value. At the same time, a runback command signal that goes high through the OR circuits O3 and O4 is input to the analog memories M1 and M2. Therefore, the values SPSET and LDSET output from the analog memories M1 and M2 are gradually decreased at a constant rate, and the value of CSO output from the adder circuit A6 is gradually decreased.
[0050]
Therefore, the fuel control valve 2a is gradually closed, the fuel flow rate to the combustor 2 is reduced, and the load on the gas turbine 3 is lowered as in the period T1 in FIG. At this time, since the steam pressure from the HRSG 4 decreases, the pressure control unit 15 generates a control signal for gradually closing the HPV 5a and the LPCV 5b so as to keep the steam pressure from the HRSG 4 constant, and the HPV 5a and the HPV 5a through the selection circuit S3. To LPCV5b. Therefore, since HPVV5a and LPCV5b are gradually closed, the flow rate of the steam flowing into the steam turbine 5 is reduced and the load of the steam turbine 5 is lowered as in the period T1 in FIG. Therefore, in the period T1 in FIG. 3, the loads of the gas turbine 3 and the steam turbine 5 gradually decrease, and the output of the generator 1 also gradually decreases.
[0051]
When the output descent rate of the generator 6 during this period T1 is small and the output of the generator 6 falls slowly, the steam generated from the HRSG 4 is reduced, and therefore the gas turbine 3 is operating alone. Is almost equal to Therefore, the calculation load of the gas turbine 3 becomes lower than the predetermined value X1, and the output representing the comparison with the predetermined value X1 from the gas turbine output confirmation unit 11 becomes low, so the output from the NAND circuit Na1 becomes high, and AND The steam turbine trip command signal and the gas turbine load hold command signal output from the circuit A3 become high.
[0052]
Further, when the output descent rate of the generator 6 in the period T1 is large and the output of the generator 6 drops quickly, sufficient steam is generated from the HRSG 4, so both the gas turbine 3 and the steam turbine 5 are used. Is operating. Therefore, the output of the generator 6 becomes lower than the predetermined value Y, and the output indicating the comparison with the predetermined value Y from the generator output confirmation unit 13 becomes low, so the output from the NAND circuit Na1 becomes high, and the AND circuit The steam turbine trip command signal and the gas turbine load hold command signal output from A3 become high. FIG. 3 shows an operation state when the output descent rate of the generator 6 during the period T1 is large.
[0053]
In this way, the gas turbine load hold command signal that goes high at time t1 in FIG. 3 is input to the selection circuits S1 and S2, and the steam turbine trip command signal that goes high is connected to the steam turbine trip control unit 14. Input to the selection circuit S3. Therefore, the selection circuit S1 selects the rate of change from the rate of change memory M3b to 0, the selection circuit S2 selects the measured value of the output of the generator 6, the steam turbine trip control unit 14 is driven, and the selection circuit S3 Selects the signal from the steam turbine trip control unit 14. Further, since the steam turbine trip control unit 14 is driven, the output from the steam turbine trip control unit 14 to the NAND circuit Na2 becomes high. When the output from the steam turbine trip control unit 14 to the NAND circuit Na2 becomes high, it remains high until the runback automatic stop command signal becomes high.
[0054]
Therefore, since the rate of change in the analog memory M1 is 0, the value SPSET output from the analog memory M1 is held at the value at time t1. Further, since the measured value of the output of the generator 6 is input from the selection circuit S2 to the subtraction circuit D4, the value output from the subtraction circuit D4 becomes zero. Further, since the control signal from the steam turbine trip control unit 14 is given to the HPCV 5a and the LPCV 5b, the opening degree is rapidly closed until the HPV V5a and the LPCV 5b are slightly opened.
[0055]
By operating the control device 10 in this way, the steam flow to be supplied to the steam turbine 5 with the HPCV 5a and the LPCV 5b being slightly opened is reduced to a very small amount. , The load suddenly drops to the minimum value, and the output of the generator 6 also drops suddenly. Also, during this period T2, the value SPSET output from the analog memory M1 is not changed, and the output from the subtraction circuit D3 is set to 0 so that the load of the CSO value is not controlled. In this way, the combustor 2 is protected so that the flow rate of the fuel supplied to the combustor 2 does not change. In this period T2, the HPV V5a may be fully closed.
[0056]
At time t2, the load on the steam turbine 5 becomes the lowest, and the output from the generator 6 and the load on the gas turbine 3 coincide with each other. Therefore, the output from the gas turbine output confirmation unit 11 to the NAND circuit Na2 becomes high. The output from circuit Na2 goes low. Therefore, the steam turbine trip command signal and the gas turbine load hold command signal output from the AND circuit A3 are low. At this time, since the load of the gas turbine 3 does not change, the output of the generator 6 and the load of the gas turbine 3 become equal.
[0057]
The gas turbine load hold command signal that goes low in this way is input to the selection circuits S1 and S2, and the steam turbine trip command signal that goes low is input to the selection circuit S3. Therefore, the selection circuit S1 selects the change rate that becomes Δs from the change rate memory M3a, the selection circuit S2 selects the value LDSET output from the analog memory M2, and the selection circuit S3 receives the signal from the pressure control unit 15. select. At this time, the drive of the steam turbine trip control unit 14 to which the low steam turbine trip command signal is input is stopped, but the output from the steam turbine trip control unit 14 to the NAND circuit Na2 remains high. The output from circuit Na2 remains low.
[0058]
In this manner, the control operation based on the runback command signal is performed as in the period T1 in FIG. That is, the fuel control valve 2a is gradually closed, the fuel flow rate to the combustor 2 is reduced, and the load on the gas turbine 3 is lowered as in the period T3 in FIG. Further, since the load of the gas turbine 3 is reflected in the output of the generator 6, the output of the generator 6 is lowered similarly to the load of the gas turbine 3.
[0059]
At time t3, the calculation load of the gas turbine 3 becomes lower than the predetermined value X2, and the output representing the comparison with the predetermined value X2 from the gas turbine output confirmation unit 11 becomes low, so the output from the inverter I1 is high. Thus, the output from the AND circuit A1 becomes high. Therefore, since the main circuit breaker disconnection command signal output from the AND circuit A1 becomes high, the main circuit breaker disconnection command signal that becomes high is given to the main circuit breaker 7, and the main circuit breaker 7 is disconnected. Thereafter, when the main circuit breaker confirmation unit 12 confirms that the main circuit breaker 7 has been disconnected, the output from the main circuit breaker confirmation unit 12 becomes low.
[0060]
Therefore, since the output from the inverter I2 becomes high and the runback automatic stop command signal output from the AND circuit A2 becomes high, the cooling operation of the gas turbine 3 is started in the period T4 in FIG. When the cooling operation of the gas turbine 3 is performed in this period T4, the gas turbine 3 is stopped by closing the fuel control valve 2a and shutting off the fuel supplied to the combustor 2 at time t4. Further, since the runback automatic stop command signal becomes high, the output from the steam turbine trip control unit 14 to the NAND circuit Na2 becomes low.
[0061]
In this embodiment, when a runback command signal that goes high is output from the OR circuit O2, the AND circuits A4 and A5 prohibit the outputs from the limiters L2a and L3a from being input to the analog memories M1 and M2. However, the measured value of the output of the generator 6 may be tracked. That is, for example, when a selection circuit that selects from the output from the limiter L1 and the measured value of the output of the generator 6 and inputs to the subtraction circuit D1 is provided, This selection circuit selects the measured value of the output of the generator 6, and the output from the subtraction circuit D1 becomes zero. Therefore, the value of SPSET is decreased by the runback command signal input to the analog memory M1 via the OR circuit O3. Thus, other configurations may be used as long as the values of SPSET and LDSET are decreased by the runback command signal input to the analog memories M1 and M2, respectively.
[0062]
Further, in the present embodiment, the control device 10 having the configuration as shown in FIG. 2 is used. However, the present invention is not limited to such a configuration. A control device having a control unit that operates according to the program may be used.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, even in a single-shaft combined plant in which a gas turbine and a steam turbine are installed coaxially, when an abnormality occurs in the gas turbine and it is necessary to automatically stop, the load of the gas turbine is kept constant. Since the load of the steam turbine is lowered, the load of the gas turbine can be prevented from rising when the load of the steam turbine is forcibly lowered as in the past, and the time required for automatic stop is shortened. Can do.
[0064]
Further, according to the present invention, when the automatic stop is started, the load of the gas turbine is lowered, and the steam flow supplied to the steam turbine is decreased as the load of the gas turbine is lowered to lower the load of the steam turbine. Can do. Therefore, it is possible to reduce the load of the steam turbine when the load of the gas turbine is made constant and the load of the steam turbine starts to decrease. Therefore, it is possible to shorten the time required for automatic stop by shortening the time required to lower the load of the steam turbine while keeping the load of the gas turbine constant. Moreover, when the load of the whole combined plant becomes a predetermined value and the forced lowering of the load of the steam turbine is started, the load of the steam turbine can be sufficiently reduced as compared with the conventional case. Therefore, the load of the steam turbine can be rapidly lowered.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a combined plant of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a part of the internal configuration of a control device in the combined plant of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a transition of an operation state during an automatic stop operation of the combined plant in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing a transition of an operation state during an automatic stop operation of a conventional combined plant.
[Explanation of symbols]
1 Compressor
2 Combustor
3 Gas turbine
4 Exhaust gas boiler
5 Steam turbine
6 Generator
7 Main circuit breaker
8 Condenser
9 Chimney
10 Control device

Claims

In a combined plant in which a gas turbine and a steam turbine are installed coaxially, when the abnormality is detected in the gas turbine, the combined turbine automatic stop method of stopping the rotation of the gas turbine and the steam turbine,
A first step of forcibly reducing a fuel flow rate to a combustor that supplies combustion gas to the gas turbine when an abnormality is detected in the gas turbine;
While the operation in the first step is continued, when it is detected that the load of the entire combined plant is lower than the first predetermined value, or the load by the gas turbine is lower than the second predetermined value. A second step of holding the fuel flow rate to be supplied to the combustor at a constant value and abruptly reducing the steam flow rate to be supplied to the steam turbine,
While the operation in the first step is continued, when the load of the steam turbine becomes the minimum, the holding of the fuel flow rate supplied to the combustor is released, and the force is decreased again. A third step of finally stopping the rotation of the gas turbine;
A combined plant automatic stop method characterized by comprising:

The combined plant includes an exhaust gas boiler that generates steam to be supplied to the steam turbine from exhaust gas from the gas turbine,
2. The steam flow is reduced in the second step by controlling the steam flow rate so as to keep a steam pressure supplied from the exhaust gas boiler to the steam turbine constant. To automatically stop the combined plant.

When the process value representing the state of the gas turbine exceeds a third predetermined value, the operations of the first to third steps are performed,
3. The combined plant according to claim 1, wherein only the operation of the first step is performed when the process value exceeds a fourth predetermined value that is less dangerous than the third predetermined value. Automatic stop method.

The combined plant comprises a generator rotating by the gas turbine and the steam turbine, and a main circuit breaker for disconnecting and inserting the generator;
A fourth step in which the main circuit breaker is disconnected when the load of the gas turbine becomes a fifth predetermined value lower than the second predetermined value while continuing the operation in the third step. The method for automatically stopping a combined plant according to any one of claims 1 to 3, wherein:

In an automatic stop control device for stopping rotation of the gas turbine and the steam turbine when an abnormality is detected in the gas turbine with respect to the combined plant in which the gas turbine and the steam turbine are installed coaxially,
An automatic stop determination unit whose output is high when a process value representing the state of the gas turbine exceeds a first predetermined value;
When the output from the automatic stop determination unit becomes high, or when the process value exceeds a second predetermined value that is less dangerous than the first predetermined value, a first control signal that becomes high is output. A first control unit;
It operates when the output from the automatic stop determination unit is high, and when it is detected that the load of the entire combined plant is lower than a third predetermined value, or the load by the gas turbine is a fourth predetermined When it is detected that the value is lower than the value, a second control signal that is high is output, and when it is detected that the load by the steam turbine is the minimum value, the second control signal is output as low. A second control unit;
A fuel flow rate controller for controlling a fuel flow rate to a combustor that supplies combustion gas to the gas turbine;
A steam flow rate control unit for controlling the flow rate of steam supplied to the steam turbine;
With
When the first control signal that is higher than the first control unit is output to the fuel flow control unit and the second control signal from the second control unit is low, the fuel flow control unit While reducing the flow rate of fuel supplied to the combustor,
When the second control signal that is higher than the second control unit is output to the fuel flow rate control unit and the steam flow rate control unit, the fuel flow rate supplied to the combustor by the fuel flow rate control unit is made constant. An automatic stop control device characterized in that the flow rate of steam supplied to the steam turbine is rapidly reduced by the steam flow rate control unit.

When the second control signal from the second control unit is low, the steam flow control unit from the exhaust gas boiler that generates steam to be supplied to the steam turbine from the exhaust gas from the gas turbine to the steam turbine. 6. The automatic stop control device according to claim 5, wherein the steam flow rate is controlled so as to keep the supplied steam pressure constant.

A main circuit breaker control unit for controlling the operation of a main circuit breaker that performs disengagement and insertion of the generator rotating by the gas turbine and the steam turbine;
When the first control signal from the first control unit is high, the main circuit breaker control unit is configured to control the main circuit breaker control unit when the load of the gas turbine becomes a fifth predetermined value lower than the fourth predetermined value. The automatic stop control device according to claim 5 or 6, wherein the circuit breaker is controlled to be disconnected.

A combined plant comprising: a gas turbine; the steam turbine coaxial with the gas turbine; and the automatic stop control device according to claim 5.

A gas turbine, the steam turbine coaxial with the gas turbine, an exhaust gas boiler that generates steam supplied to the steam turbine from exhaust gas from the gas turbine, and an automatic stop control device according to claim 6. A combined plant characterized by comprising.

A gas turbine, the steam turbine coaxial with the gas turbine, a generator rotated by the gas turbine and the steam turbine, a main circuit breaker for disconnecting and inserting the generator, and A combined plant comprising: the automatic stop control device described above.