JP6450990B2 - Compressor equipment, gas turbine plant equipped with the same, and compressor equipment control method - Google Patents
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Description
本発明は、圧縮機を備える圧縮機設備、これを備えるガスタービンプラント、及び圧縮機設備の制御方法に関する。 The present invention relates to a compressor facility including a compressor, a gas turbine plant including the compressor facility, and a method for controlling the compressor facility.
圧縮機設備としては、例えば、以下の特許文献1に記載されている設備がある。この設備は、圧縮機と、圧縮機により圧縮される燃料ガスが流れる吸込ラインと、圧縮機により圧縮された燃料ガスが流れる吐出ラインと、吸込ラインと吐出ラインとを接続するバイパスラインと、吐出ラインに設けられた吐出弁と、バイパスラインに設けられたバイパス弁と、を備えている。 As compressor equipment, there is equipment described in the following patent documents 1, for example. This equipment includes a compressor, a suction line through which fuel gas compressed by the compressor flows, a discharge line through which fuel gas compressed by the compressor flows, a bypass line connecting the suction line and the discharge line, and a discharge A discharge valve provided in the line and a bypass valve provided in the bypass line are provided.
以上のような圧縮機設備では、ガス圧縮機の起動時や停止時に設定された昇圧速度や降圧速度にしたがって昇圧や減圧ができ、サージングの発生を防ぎ、安定した運転の継続が望まれている。 In the compressor equipment as described above, it is possible to increase or decrease the pressure according to the pressure increase or decrease set at the start or stop of the gas compressor, to prevent the occurrence of surging and to continue stable operation. .
そこで、本発明は、継続して圧縮機を安定運転することができる圧縮機設備、これを備えるガスタービンプラント、及び圧縮機設備の制御方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the compressor equipment which can carry out the stable operation of a compressor continuously, the gas turbine plant provided with the same, and the control method of compressor equipment.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての圧縮機設備は、圧縮機と、前記圧縮機により圧縮される気体が流れる吸込ラインと、前記圧縮機により圧縮された気体が流れる吐出ラインと、前記吸込ラインと前記吐出ラインとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられているバイパス弁と、前記圧縮機の吐出圧を検知する圧力検知部と、前記圧力検知部で検知された前記吐出圧力と予め設定された吐出圧力設定値との圧力偏差を求める偏差演算部と、前記バイパス弁の弁開度を調整する調整部と、前記調整部の調整モードを切り替えるモード切替部と、を備え、前記モード切替部は、前記偏差演算部が求めた圧力偏差が予め定められた第一の値より大きくなると、当該圧力偏差を小さくする抑制モードに前記調整部を切り替え、前記調整部は、前記調整モードに応じて、前記バイパス弁の開閉速度を変更する。
この場合、前記調整部は、前記抑制モードの際の前記バイパス弁の開閉速度を、前記抑制モードに切り替わる直前の前記調整モードの際の前記バイパス弁の開閉速度より遅くしてもよい。
また、以上のいずれかの態様の圧縮機設備において、前記吸込ラインに設けられている吸込弁と、前記調整部である第一調節部の他に、前記偏差演算部が求めた圧力偏差に応じて、前記吸込弁の弁開度を調節する第二調節部と、を備え、前記第一調節部は、前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が大きい第一状態のときに、前記バイパス弁の弁開度を調節し、前記第二調節部は、前記第一状態よりも前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が小さい第二状態のときに、前記吸込弁の開度を調節してもよい。
この場合、前記第一調節部は、前記吐出圧力が所定値に向かって昇圧しているとき、及び前記吐出圧力が前記所定値から降圧しているときに、前記バイパス弁の開度を調節し、前記第二調節部は、前記吐出圧力が前記所定値に昇圧した後から、前記所定値から降圧する前までの間、前記吸込弁の開度を調節してもよい。
The compressor equipment as one aspect according to the invention for achieving the above object includes a compressor, a suction line through which a gas compressed by the compressor flows, and a discharge line through which the gas compressed by the compressor flows. , Detected by the bypass line connecting the suction line and the discharge line, a bypass valve provided in the bypass line, a pressure detection unit for detecting the discharge pressure of the compressor, and the pressure detection unit A deviation calculation unit for obtaining a pressure deviation between the discharge pressure and a preset discharge pressure set value , an adjustment unit for adjusting the valve opening of the bypass valve, a mode switching unit for switching an adjustment mode of the adjustment unit, When the pressure deviation obtained by the deviation calculation unit is greater than a predetermined first value, the mode switching unit enters the suppression unit in a suppression mode for reducing the pressure deviation. Switched example, the adjusting section, depending on the adjustment mode, change the opening and closing speed of the bypass valve.
In this case, the adjustment unit may make the opening / closing speed of the bypass valve in the suppression mode slower than the opening / closing speed of the bypass valve in the adjustment mode immediately before switching to the suppression mode.
Further, in the compressor equipment according to any one of the above aspects, in addition to the suction valve provided in the suction line and the first adjustment unit which is the adjustment unit, according to the pressure deviation obtained by the deviation calculation unit. A second adjusting unit that adjusts the valve opening of the suction valve, and the first adjusting unit is configured to provide the bypass valve when the discharge pressure set value is in a first state in which the rate of change over time is large. The second adjustment unit adjusts the opening of the suction valve in a second state where the rate of change in the discharge pressure set value with time is smaller than that in the first state. Also good.
In this case, the first adjusting unit adjusts the opening degree of the bypass valve when the discharge pressure is increased toward a predetermined value and when the discharge pressure is decreased from the predetermined value. The second adjusting unit may adjust the opening of the suction valve after the discharge pressure is increased to the predetermined value and before the pressure is decreased from the predetermined value.
また、この圧縮機設備において、前記モード切替部は、前記偏差演算部が求めた圧力偏差が前記第一の値未満の予め定められた第二の値より小さくなると、前記抑制モードから前記抑制モードに切り替える前の調整モードに前記調整部を切り替える。 Further, in this compressor facility, when the pressure deviation obtained by the deviation calculating unit becomes smaller than a predetermined second value less than the first value, the mode switching unit changes from the suppression mode to the suppression mode. The adjustment unit is switched to the adjustment mode before switching to.
さらに、この圧縮機設備において、前記モード切替部は、前記調整部を前記抑制モードに切り替えた後、予め定められた時間が経過すると、前記抑制モードに切り替える前の調整モードに前記調整部を切り替える。 Furthermore, in this compressor equipment, the mode switching unit switches the adjustment unit to the adjustment mode before switching to the suppression mode when a predetermined time has elapsed after switching the adjustment unit to the suppression mode. .
したがって、本発明に係る一態様としての圧縮機設備は、偏差演算部が求めた圧力検知部で検知された吐出圧力と予め設定された吐出圧力との圧力偏差が予め定められた第一の値より大きくなると、バイパス弁の弁開度を抑制モードで調整する。そして、偏差演算部が求めた圧力偏差が第一の値未満の予め定められた第二の値より小さくなると、前記抑制モードに切り替える前の調整モードに前記調整部を切り替えて、バイパス弁の弁開度を調整する。したがって、当該圧縮機設備は、圧縮機が運転しているときに、上記圧力偏差が大きくなることを抑えることができる。 Therefore, the compressor equipment as one aspect according to the present invention is the first value in which the pressure deviation between the discharge pressure detected by the pressure detection unit obtained by the deviation calculation unit and the preset discharge pressure is predetermined. When larger, the valve opening of the bypass valve is adjusted in the suppression mode. Then, when the pressure deviation obtained by the deviation calculation unit is smaller than a predetermined second value less than the first value, the adjustment unit is switched to the adjustment mode before switching to the suppression mode, and the valve of the bypass valve Adjust the opening. Therefore, the said compressor installation can suppress that the said pressure deviation becomes large when the compressor is drive | operating.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、以上のいずれかの前記圧縮機設備と、前記圧縮機設備の前記圧縮機で圧縮された燃料ガスを燃焼させて駆動するガスタービンと、を備える。 The gas turbine plant as one aspect according to the invention for achieving the above object is driven by burning the compressor equipment of any one of the above and the fuel gas compressed by the compressor of the compressor equipment. A gas turbine.
上記目的を達成するための発明に係る一態様としての圧縮機設備の制御方法は、圧縮機と、前記圧縮機により圧縮される気体が流れる吸込ラインと、前記圧縮機により圧縮される気体が流れる吐出ラインと、前記吸込ラインと前記吐出ラインとを接続するバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられているバイパス弁と、前記圧縮機の吐出圧を検知する圧力検知部と、を備える圧縮機設備の制御方法において、前記圧力検知部で検知された前記吐出圧力と予め設定された吐出圧力設定値との圧力偏差を求める偏差演算工程と、
前記バイパス弁の弁開度を調整する調整工程と、調整モードを切り替えるモード切替工程と、を実行し、前記モード切替工程では、前記偏差演算工程で求めた圧力偏差が予め定められた第一の値より大きくなると、当該圧力偏差を小さくする抑制モードに切り替え、前記調整工程では、切り替えられた前記抑制モードで前記バイパス弁の弁開度を調整し、前記調整モードに応じて、前記バイパス弁の開閉速度を変更する。
この場合、前記調整工程では、前記抑制モードの際の前記バイパス弁の開閉速度を、前記抑制モードに切り替わる直前の前記調整モードの際の前記バイパス弁の開閉速度より遅くしてもよい。
また、以上のいずれかの態様の圧縮機設備の制御方法において、前記圧縮機設備は、前記吸込ラインに設けられている吸込弁を備え、前記調整工程である第一調整工程の他に、前記偏差演算工程で求められた圧力偏差に応じて、前記吸込弁の弁開度を調節する第二調節工程を実行し、前記第一調節工程では、前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が大きい第一状態のときに、前記バイパス弁の弁開度を調節し、前記第二調節工程では、前記第一状態よりも前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が小さい第二状態のときに、前記吸込弁の開度を調節してもよい。
この場合、前記第一調節工程では、前記吐出圧力が所定値に向かって昇圧しているとき、及び前記吐出圧力が前記所定値から降圧しているときに、前記バイパス弁の開度を調節し、前記第二調節工程では、前記吐出圧力が前記所定値に昇圧した後から、前記所定値から降圧する前までの間、前記吸込弁の開度を調節してもよい。
The control method of the compressor equipment as one aspect according to the invention for achieving the above object includes a compressor, a suction line through which a gas compressed by the compressor flows, and a gas compressed by the compressor flows Compressor equipment comprising: a discharge line; a bypass line connecting the suction line and the discharge line; a bypass valve provided in the bypass line; and a pressure detection unit that detects a discharge pressure of the compressor. In the control method, a deviation calculating step for obtaining a pressure deviation between the discharge pressure detected by the pressure detector and a preset discharge pressure set value ;
An adjustment step for adjusting the valve opening degree of the bypass valve and a mode switching step for switching the adjustment mode are executed. In the mode switching step, the pressure deviation obtained in the deviation calculation step is determined in advance. When the value is larger than the value, the mode is switched to a suppression mode for reducing the pressure deviation, and in the adjustment step, the valve opening of the bypass valve is adjusted in the switched suppression mode, and the bypass valve is adjusted according to the adjustment mode. Change the opening and closing speed .
In this case, in the adjustment step, the opening / closing speed of the bypass valve in the suppression mode may be slower than the opening / closing speed of the bypass valve in the adjustment mode immediately before switching to the suppression mode.
Moreover, in the control method of the compressor equipment of any one of the above aspects, the compressor equipment includes a suction valve provided in the suction line, in addition to the first adjustment step which is the adjustment step, A second adjustment step for adjusting the valve opening degree of the suction valve is executed in accordance with the pressure deviation obtained in the deviation calculation step, and in the first adjustment step, the rate of change over time of the discharge pressure set value is large. In the first state, the valve opening of the bypass valve is adjusted, and in the second adjustment step, when the rate of change in the discharge pressure set value with time is smaller than that in the first state, The opening degree of the suction valve may be adjusted.
In this case, in the first adjusting step, the opening degree of the bypass valve is adjusted when the discharge pressure is increased toward a predetermined value and when the discharge pressure is decreased from the predetermined value. In the second adjustment step, the opening degree of the suction valve may be adjusted after the discharge pressure is increased to the predetermined value and before the pressure is decreased from the predetermined value.
また、この圧縮機設備の制御方法において、前記モード切替工程では、前記偏差演算工程で求めた圧力偏差が前記第一の値未満の予め定められた第二の値より小さくなると、前記抑制モードから前記抑制モードに切り替える前の調整モードに切り替え、前記調整工程では、切り替えられた調整モードで前記バイパス弁の弁開度を調整する。 In the compressor facility control method, in the mode switching step, when the pressure deviation obtained in the deviation calculation step is smaller than a predetermined second value less than the first value, the suppression mode is started. Switching to the adjustment mode before switching to the suppression mode, and in the adjustment step, the valve opening of the bypass valve is adjusted in the switched adjustment mode.
さらに、この圧縮機設備の制御方法において、前記モード切替工程では、前記抑制モードに切り替えた後、予め定められた時間が経過すると、前記抑制モードに切り替える前の調整モードに切り替え前記調整工程では、切り替えられた調整モードで前記バイパス弁の弁開度を調整する。 Furthermore, in this compressor equipment control method, in the mode switching step, after switching to the suppression mode, when a predetermined time has elapsed, switching to the adjustment mode before switching to the suppression mode, in the adjustment step, The valve opening degree of the bypass valve is adjusted in the switched adjustment mode.
本発明の一態様では、圧力計で検知された吐出圧力である実測吐出圧力値と吐出圧力設定値との圧力偏差が大きくなることを抑えることができ、継続して圧縮機を安定した運転にすることができる。 In one aspect of the present invention, it is possible to suppress an increase in the pressure deviation between the measured discharge pressure value, which is the discharge pressure detected by the pressure gauge, and the discharge pressure set value, and to keep the compressor in a stable operation. can do.
以下、本発明に係るガスタービンプラントの実施形態及び変形例について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments and modifications of a gas turbine plant according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
「実施形態」
本実施形態のガスタービンプラントは、図1に示すように、ガスタービン10と、ガスタービン10に供給する燃料ガスFGを圧縮する圧縮機設備30と、発電機20と、これらを制御する制御装置70と、を備える。
"Embodiment"
As shown in FIG. 1, the gas turbine plant of the present embodiment includes a
ガスタービン10は、図1に示すように、外気Aを圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機11と、圧縮機設備30からの燃料ガスFGに圧縮空気を混合して燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器12と、燃焼ガスにより駆動するタービン13と、を備える。圧縮機11のロータとタービン13のロータは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されてガスタービンロータ14を成している。このガスタービンロータ14は、発電機20と連結されている。
As shown in FIG. 1, the
圧縮機設備30は、燃料ガスFGを圧縮するガス圧縮機31と、ガス圧縮機31を回転させる駆動部33と、圧縮される燃料ガスFGが流れる吸込ライン34と、圧縮された燃料ガスFGが流れる吐出ライン36と、吸込ライン34と吐出ライン36とを接続するバイパスライン37と、吸込ライン34に設けられた吸込弁(主ライン弁)35と、バイパスライン37に設けられたバイパス弁38と、バイパスライン37に設けられたクーラ39と、ガス圧縮機31の吐出圧力を計測する圧力計(圧力検知部)41と、ガス圧縮機31の吐出流量を計測する流量計42と、吸込弁35を制御する圧力制御部50と、バイパス弁38を制御する流量制御部60と、を備える。
The
ガス圧縮機31は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータ32を有し、圧縮機ロータ32は駆動部33により回転される。ガス圧縮機31の吸込口には吸込ライン34が接続され、ガス圧縮機31の吐出口には吐出ライン36が接続されている。この吐出ライン36は、ガスタービン10の燃焼器12に接続されている。吸込ライン34と吐出ライン36は、バイパスライン37で接続されている。吸込ライン34に設けられた吸込弁35は、バイパスライン37との接続位置よりもガス圧縮機31側に設けられている。吐出ライン36に設けられた流量計42及び圧力計41は、いずれも、バイパスライン37との接続位置よりもガス圧縮機31側に設けられている。
The
圧力制御部50は、圧力計41から吐出圧力の計測値が入力され、また、上位装置である制御装置70から指令値等が入力される。図2に示すように、圧力制御部50は、偏差演算部51と、弁開度調整部52を備える。偏差演算部51は、圧力計41から入力された吐出圧力の計測値と制御装置70から入力された後述する吐出圧力設定値の圧力偏差ΔPを求める。弁開度調整部52は、制御装置70から入力される指令値等に基づいて、吸込弁35の弁開度を調整する。
The
流量制御部60は、流量計42から吐出流量の計測値が入力され、また、上位装置である制御装置70から指令等が入力される。図2に示すように、流量制御部60は、モード切替部61と、弁開度調整部62を備える。モード切替部61は、圧力制御部50から入力される圧力偏差ΔPに基づいて、弁開度調整部62の調整モードを切り替える。弁開度調整部62は、制御装置70から入力される指令値に基づいてバイパス弁38の弁開度を調整し、また、モード切替部61の調整モードの切り替えに応じた弁開度の調整をする。
The flow
次に、圧力制御部50、流量制御部60及びバイパス弁38の動作について、図3及び図4を用いて説明する。なお、これらの図中、破線が予め設定された吐出圧力設定値を示し、実線が圧力計41で計測された実測吐出圧力値を示し、一点鎖線がバイパス弁38の弁開度を示す。また、これらの図中、横軸が時間であり、縦軸が圧力(MPa)、バイパス弁38の開度(%)である。なお、バイパス弁38の開度に関する縦軸では、縦軸と横軸との交差点が開度100%(全開)を示し、この交差点から離れるに従って開度が小さくなることを示す。
Next, operations of the
まず、図3を用いて流量制御部60及びバイパス弁38の動作について説明する。
圧縮機設備30は、ガス圧縮機31が燃料ガスFGを昇圧させるために、制御装置70から入力された吐出圧力設定値に基づいて、吸込弁35及びバイパス弁38の弁開度を調整する。特に、ガス圧縮機31の起動時における圧力上昇については、ガス圧縮機31の吐出圧力が吐出圧力設定値になるように、流量制御部60の弁開度調整部62がバイパス弁38の弁開度を徐々に小さくする。これは、バイパス弁38の弁開度変化によるガス圧縮機31の吐出圧の変化の応答性は、吸込弁35の弁開度変化によるガス圧縮機31の吐出圧変化の応答性よりも速いためである。以下、ガス圧縮機31の吐出圧力の調整において、流量制御部60によるバイパス弁38の弁開度制御を流量制御といい、圧力制御部50による吸込弁35の弁開度制御を圧力制御という。
First, the operations of the
The
制御装置70から入力される吐出圧力設定値は、燃料ガスFGを時間の経過と共に所定の吐出圧力PSまで昇圧させる圧力変化(昇圧速度)と、時間の経過と共に吐出圧力PSから降圧させる圧力変化(降圧速度)が設定されている。流量制御部60は、図3に示すような制御装置70から入力された吐出圧力設定値に基づいて、起動開始時に全開状態のバイパス弁38の弁開度を徐々に閉じる制御をする。このとき、流量制御部60は、流量計42により計測された吐出流量に基づいてバイパス弁38を徐々に閉じる制御をする。この制御により、バイパス弁38は、例えば、図3に示す一点鎖線のような弁開度が全開(100%)から所定の速度で閉じる変化をする。流量制御部60による流量制御は、燃料ガスFGが吐出圧力PSに昇圧するまで(時刻T1まで)行われる。吐出圧力PSまで昇圧した後、この吐出圧力PSを維持するように、圧力制御部50は圧力制御を行い、所定の弁開度状態にある吸込弁35の弁開度を制御する。
The discharge pressure set value input from the
ここで、上述のように流量制御部60による流量制御を行っても、ガス圧縮機31の吐出圧力が吐出圧力設定値に基づいた昇圧速度よりも速い圧力上昇となる場合がある。例えば、ガスタービン10の負荷変動の発生やガス圧縮機31の起動時における燃料ガスFGの流量が多い場合、図3に示すように、吐出圧力設定値に対して実測吐出圧力値が高くなり、この圧力偏差(+)ΔPが大きくなる。このため、ガス圧縮機31は、吐出圧力PSに昇圧するまでの時間が設定された時刻T1よりも早くなり、サージが発生するおそれがある。
Here, even if the flow rate control by the flow
本実施形態の圧縮機設備30では、吐出圧力設定値に基づいた昇圧速度よりも早くなるガス圧縮機31の圧力上昇を抑えるために、圧力制御部50が求めた実測吐出圧力値と吐出圧力設定値の圧力偏差(+)ΔPを流量制御部60が取り込み、流量制御部60は、この圧力偏差(+)ΔPに応じてバイパス弁38の弁開度を調整する。
In the
そこで、圧力制御部50が求めた圧力偏差(+)ΔPを流量制御部60が取り込む場合の圧力制御部50、流量制御部60及びバイパス弁38の動作について、図4を用いて説明する。
The operation of the
ガス圧縮機31の起動を開始した後、流量制御部60の流量制御により燃料ガスFGが昇圧されガス圧縮機31の吐出圧力が上昇する。図3を用いて説明したように、ガスタービン10の負荷変動の発生や起動時における燃料ガスFGの流量が多いと、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値が吐出圧力設定値に対して高くなり、この圧力偏差(+)ΔPが次第に大きくなる場合がある。圧力制御部50の偏差演算部51は、入力された実測吐出圧力値と吐出圧力設定値から、この圧力偏差(+)ΔP(実測吐出圧力値−吐出圧力設定値)を求め、求めた圧力偏差(+)ΔPを流量制御部60に出力する。
After starting the
流量制御部60に圧力偏差(+)ΔPが入力されると、モード切替部61は、圧力偏差(+)ΔPの上限値として予め定められた(+)ΔPaと比較する。圧力偏差(+)ΔPが(+)ΔPaよりも大きくなると(図4に示す時刻t1)、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを、吐出圧力設定値に基づいてバイパス弁38を閉じる設定モードからこの設定モードよりバイパス弁38を閉じる速さを遅くする(例えば、バイパス弁38の閉動作を停止する)抑制モードに切り替える。弁開度調整部62は、抑制モードに切り替えられると、設定モードよりも遅い速さでバイパス弁38を閉じるように弁開度を調整する。この結果、所定の速さで閉じているバイパス弁38の開度(図4に示す一点破線)は、時刻t1から一時的に変化しなくなり、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値(図4に示す実線)も一時的にほぼ変化しなくなる。
When the pressure deviation (+) ΔP is input to the
バイパス弁38の開度が変化していない間も、吐出圧力設定値(図4に示す破線)は時間の経過と共に上昇しているので、実測吐出圧値は次第に吐出圧力設定値に近づく。実測吐出圧力値が吐出圧力設定値に近づく過程で、偏差演算部51が求めている圧力偏差(+)ΔPが圧力偏差(+)ΔPの下限値として予め定められた(+)ΔPbより小さくなると(図4に示す時刻t2)、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを抑制モードから設定モードに切り替える。ここで、(+)ΔPb及び(+)ΔPaは正の数であり、(+)ΔPaは(+)ΔPbより大きい値である。弁開度調整部62は、設定モードに切り替えられると、吐出圧力設定値に基づいてバイパス弁38を閉じるように弁開度を調整する。この結果、バイパス弁38の開度(図4に示す一点破線)が時刻t2から所定の速さで閉動作が再開するため、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値も再び上昇し始める。この調整モードの切り替えは、吐出圧力設定値が吐出圧力PSになるまで(図4に示す時刻T1)行われる。あるいは、ガス圧縮機31の起動を開始した後の燃料ガスFGが昇圧されている所定の期間において、調整モードの切り替えが行われる。
Even while the opening degree of the
以上のように、吐出圧力設定値に基づいた昇圧速度よりもガス圧縮機31の吐出圧力の上昇速度が早くなり、吐出圧力設定値に対して実測吐出圧力値が高くなる場合でも、圧力偏差ΔPに基づいて、バイパス弁38の弁開度を調整しているので、この圧力偏差(+)ΔPが大きくなることを抑えることができる。したがって、本実施例の圧縮機設備30は、ガス圧縮機31が燃料ガスFGの昇圧時に安定した運転をすることができる。
As described above, even when the discharge pressure rise rate of the
また、吐出圧力PSから燃料ガスFGを降圧させる場合、図3に示すように、制御装置70から入力された吐出圧力設定値に基づいて、時刻T2から所定の弁開度で維持されたバイパス弁38の弁開度を徐々に開ける調整をする。このとき、燃料ガスFGの昇圧時と同様に、ガス圧縮機31の吐出圧力が吐出圧力設定値に基づいた降圧速度よりも速い圧力降下となる場合があり、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値が吐出圧力設定値に対して低くなり、この圧力偏差(−)ΔPが大きくなる。このため、本実施例の圧縮機設備30は、ガス圧縮機31の吐出圧力上昇時と同様に調整モードの切り替えを行う。
When the fuel gas FG is lowered from the discharge pressure PS, as shown in FIG. 3, the bypass valve maintained at a predetermined valve opening from time T2 based on the discharge pressure set value input from the
すなわち、圧力制御部50の偏差演算部51は、(−)圧力偏差ΔP(実測吐出圧力値−吐出圧力設定値)を求め、求めた圧力偏差(−)ΔPを流量制御部60に出力する。ここで、求めた圧力偏差(−)ΔPが負の数であるときは、(−)ΔPの絶対値を流量制御部60に出力する。モード切替部61は、流量制御部60に圧力偏差(−)ΔPが入力されると、圧力偏差(−)ΔPの上限値として予め定められた(−)ΔPaと比較する。図4に示すように、時刻t3において圧力偏差(−)ΔPが(−)ΔPaよりも大きくなると、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを、吐出圧力設定値に基づいてバイパス弁38を開ける設定モードからこの設定モードよりバイパス弁38を開ける速さを遅くする(例えば、バイパス弁38の開動作を停止する)抑制モードに切り替える。弁開度調整部62は、抑制モードに切り替えられると、設定モードよりも遅い速さでバイパス弁38を開けるように弁開度を調整する。この結果、所定の速さで開いているバイパス弁38の開度(図4に示す一点破線)は、時刻t3から一時的に変化しなくなり、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値(図4に示す実線)も一時的にほぼ変化しなくなる。
That is, the
この間、吐出圧力設定値(図4に示す破線)は時間の経過と共に下降しているので、実吐出圧値は次第に吐出圧力設定値に近づく。実吐出圧力値が吐出圧力設定値に近づく過程で、時刻t4において偏差演算部51が求めている圧力偏差(−)ΔPが圧力偏差(−)ΔPの下限値として予め定められた(−)ΔPbより小さくなると、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを抑制モードから設定モードに切り替える。ここで、(−)ΔPb及び(−)ΔPaは正の数であり、(−)ΔPaは(−)ΔPbより大きい値である。弁開度調整部62は、設定モードに切り替えられると、吐出圧力設定値に基づいてバイパス弁38を開けるように弁開度を調整する。この結果、バイパス弁38の開度(図4に示す一点破線)が時刻t4から所定の速さで開動作が再開するため、ガス圧縮機31の実測吐出圧力値も再び下降し始める。この調整モードの切り替えは、吐出圧力設定値が所定の降下圧力になるまで行われる。あるいは、燃料ガスFGが降圧されている所定の期間において、調整モードの切り替えが行われる。
During this time, the discharge pressure set value (broken line shown in FIG. 4) is decreasing with time, so the actual discharge pressure value gradually approaches the discharge pressure set value. In the process in which the actual discharge pressure value approaches the discharge pressure set value, the pressure deviation (−) ΔP determined by the
以上のように、吐出圧力設定値に基づいた降圧速度よりもガス圧縮機31の吐出圧力の降圧速度が早くなり、吐出圧力設定値に対して実測吐出圧力値が低くなる場合でも、圧力偏差(−)ΔPに基づいて、バイパス弁38の弁開度を調整しているので、この圧力偏差(−)ΔPが大きくなることを抑えることができる。したがって、本実施例の圧縮機設備30は、ガス圧縮機31が燃料ガスFGの降圧時に安定した運転をすることができる。
As described above, even when the step-down speed of the discharge pressure of the
本発明に係る一実施形態で、調整モードの切り替え動作について、図5に示すフローチャートを用いて説明する。
ガス圧縮機31が燃料ガスFGを吐出圧力PSまで昇圧させる過程又は吐出圧力PSから降圧させる過程において、偏差演算部51は、入力された実測吐出圧力値と吐出圧力設定値から、この圧力偏差(±)ΔP(実測吐出圧力値−吐出圧力設定値)を継続的に求める(S1:偏差演算工程)。ここで、(±)ΔPは、上述の(+)ΔPと(−)ΔPの何れかを示す。そして、求めた圧力偏差(±)ΔPを流量制御部60に出力する。求めた圧力偏差が(−)ΔPである場合は、(−)ΔPの絶対値を流量制御部60に出力する。
In one embodiment according to the present invention, the adjustment mode switching operation will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
In the process in which the
モード切替部61は、流量制御部60に圧力偏差(±)ΔPが入力されると、圧力偏差(±)ΔPの上限値として予め定められた(±)ΔPaと比較する(S2)。ここで、(±)ΔPaは、上述の(+)ΔPaと(−)ΔPaの何れかを示し、(+)ΔPが入力されるときは(+)ΔPaと比較し、(−)ΔPが入力されるときは(−)ΔPaと比較する。
圧力偏差(±)ΔPが(±)ΔPaよりも大きくなる場合は、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを、設定モードから抑制モードに切り替える(S3:モード切替工程)。圧力偏差(±)ΔPが(±)ΔPaよりも小さい場合、モード切替部61は、新たに入力される(±)ΔPと(±)ΔPaと比較する。流量制御部60の弁開度調整部62は、切り替えられた抑制モードでバイパス弁38の弁開度を調整する。すなわち、弁開度調整部62は、圧力偏差(±)ΔPが小さくなるようバイパス弁38の弁開度を調整する(調整工程)。
When the pressure deviation (±) ΔP is input to the flow
When the pressure deviation (±) ΔP becomes larger than (±) ΔPa, the
抑制モードに切り替えた後に、モード切替部61は、流量制御部60に入力されている圧力偏差(±)ΔPと圧力偏差(±)ΔPの下限値として予め定められた(±)ΔPbと比較する(S4)。ここで、(±)ΔPbは、上述の(+)ΔPbと(−)ΔPbの何れかを示し、(+)ΔPが入力されるときは(+)ΔPbと比較し、(−)ΔPが入力されるときは(−)ΔPbと比較する。
圧力偏差(±)ΔPが(±)ΔPbよりも小さくなる場合は、モード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを、抑制モードから設定モードに切り替える(S5:モード切替工程)。圧力偏差(±)ΔPが(±)ΔPbよりも大きい場合、モード切替部61は、新たに入力される(±)ΔPと(±)ΔPbと比較する。流量制御部60の弁開度調整部62は、切り替えられた設定モードでバイパス弁38の弁開度を調整する(調整工程)。
そして、調整モードの切り替え動作を終了する否かを判別し(S6)、調整モードの切り替え動作を継続する場合は、S2からS5の動作を繰り返す。また、調整モードの切り替え動作を終了する場合は、本動作を終了する。
After switching to the suppression mode, the
When the pressure deviation (±) ΔP is smaller than (±) ΔPb, the
Then, it is determined whether or not the adjustment mode switching operation is ended (S6). When the adjustment mode switching operation is continued, the operations from S2 to S5 are repeated. Further, when the adjustment mode switching operation is ended, this operation is ended.
「変形例」
上記実施形態の偏差演算部51は、圧力制御部50に備えられている。しかしながら、偏差演算部51は圧力計41から実測吐出圧力値が入力され、制御装置70から吐出圧力設定値が入力される構成でよいので、例えば、偏差演算部51を流量制御部60に備えてもよい。
"Modification"
The
上記実施形態のモード切替部61は、弁開度調整部62の調整モードを抑制モードに切り替えた後、圧力偏差ΔPが設定モードに復帰できる範囲内になると、設定モードに切り替える。しかしながら、モード切替部61は、抑制モードに切り替えた後、予め定めた時間が経過すると、設定モードに切り替えるようにしてもよい。
After switching the adjustment mode of the valve
上記実施形態の圧縮機設備30における圧縮機は、燃料ガスFGを圧縮するガス圧縮機31である。しかしながら、この圧縮機は、燃料ガスFGを圧縮するものではなく、他の気体を圧縮するものであってもよい。
The compressor in the
10…ガスタービン、11:圧縮機、12:燃焼器、13:タービン、14:タービンロータ、21:発電機、30:圧縮機設備、31:ガス圧縮機、32:圧縮機ロータ、33:駆動部、34:吸込ライン、35:吸込弁、36:吐出ライン、37:バイパスライン、38:バイパス弁、41:圧力計(圧力検知部)、42:流量計、50:圧力制御部、51:偏差演算部、52:弁開度調整部、60:流量制御部、61:モード切替部、62:弁開度調整部、70:制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記圧縮機により圧縮される気体が流れる吸込ラインと、
前記圧縮機により圧縮された気体が流れる吐出ラインと、
前記吸込ラインと前記吐出ラインとを接続するバイパスラインと、
前記バイパスラインに設けられているバイパス弁と、
前記圧縮機の吐出圧を検知する圧力検知部と、
前記圧力検知部で検知された前記吐出圧力と予め設定された吐出圧力設定値との圧力偏差を求める偏差演算部と、
前記バイパス弁の弁開度を調整する調整部と、
前記調整部の調整モードを切り替えるモード切替部と、を備え、
前記モード切替部は、前記偏差演算部が求めた圧力偏差が予め定められた第一の値より大きくなると、当該圧力偏差を小さくする抑制モードに前記調整部を切り替え、
前記調整部は、前記調整モードに応じて、前記バイパス弁の開閉速度を変更することを特徴とする圧縮機設備。 A compressor,
A suction line through which gas compressed by the compressor flows;
A discharge line through which the gas compressed by the compressor flows;
A bypass line connecting the suction line and the discharge line;
A bypass valve provided in the bypass line;
A pressure detector for detecting the discharge pressure of the compressor;
A deviation calculation unit for obtaining a pressure deviation between the discharge pressure detected by the pressure detection unit and a preset discharge pressure set value ;
An adjustment unit for adjusting the valve opening of the bypass valve;
A mode switching unit that switches the adjustment mode of the adjustment unit,
The mode switching unit, the pressure deviation the deviation calculation unit has calculated is greater than the first predetermined value, you switch the adjustment portion in suppression mode to reduce the pressure deviation,
The said adjustment part changes the opening-and-closing speed of the said bypass valve according to the said adjustment mode, The compressor installation characterized by the above-mentioned .
前記調整部は、前記抑制モードの際の前記バイパス弁の開閉速度を、前記抑制モードに切り替わる直前の前記調整モードの際の前記バイパス弁の開閉速度より遅くすることを特徴とする圧縮機設備。 The compressor unit characterized in that the adjustment unit makes the opening / closing speed of the bypass valve in the suppression mode slower than the opening / closing speed of the bypass valve in the adjustment mode immediately before switching to the suppression mode.
前記吸込ラインに設けられている吸込弁と、 A suction valve provided in the suction line;
前記調整部である第一調節部の他に、前記偏差演算部が求めた圧力偏差に応じて、前記吸込弁の弁開度を調節する第二調節部と、 In addition to the first adjustment unit that is the adjustment unit, a second adjustment unit that adjusts the valve opening of the suction valve according to the pressure deviation obtained by the deviation calculation unit;
を備え、 With
前記第一調節部は、前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が大きい第一状態のときに、前記バイパス弁の弁開度を調節し、 The first adjustment unit adjusts the valve opening of the bypass valve when the discharge pressure set value is in the first state where the rate of change over time is large,
前記第二調節部は、前記第一状態よりも前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が小さい第二状態のときに、前記吸込弁の開度を調節することを特徴とする圧縮機設備。 The compressor equipment according to claim 2, wherein the second adjusting unit adjusts an opening degree of the suction valve in a second state where a rate of change in the discharge pressure set value with time is smaller than that in the first state.
前記第一調節部は、前記吐出圧力が所定値に向かって昇圧しているとき、及び前記吐出圧力が前記所定値から降圧しているときに、前記バイパス弁の開度を調節し、 The first adjusting unit adjusts the opening of the bypass valve when the discharge pressure is increased toward a predetermined value and when the discharge pressure is decreased from the predetermined value,
前記第二調節部は、前記吐出圧力が前記所定値に昇圧した後から、前記所定値から降圧する前までの間、前記吸込弁の開度を調節することを特徴とする圧縮機設備。 The compressor unit according to claim 2, wherein the second adjusting unit adjusts an opening degree of the suction valve after the discharge pressure is increased to the predetermined value and before the pressure is decreased from the predetermined value.
前記モード切替部は、前記偏差演算部が求めた圧力偏差が前記第一の値未満の予め定められた第二の値より小さくなると、前記抑制モードから前記抑制モードに切り替える前の調整モードに前記調整部を切り替えることを特徴とする圧縮機設備。 In the compressor installation as described in any one of Claims 1-4 ,
When the pressure deviation obtained by the deviation calculation unit is smaller than a predetermined second value less than the first value, the mode switching unit switches to the adjustment mode before switching from the suppression mode to the suppression mode. Compressor equipment characterized by switching the adjustment section.
前記モード切替部は、前記調整部を前記抑制モードに切り替えた後、予め定められた時間が経過すると、前記抑制モードに切り替える前の調整モードに前記調整部を切り替えることを特徴とする圧縮機設備。 In the compressor installation as described in any one of Claims 1-4 ,
The compressor unit characterized in that the mode switching unit switches the adjustment unit to an adjustment mode before switching to the suppression mode when a predetermined time has elapsed after switching the adjustment unit to the suppression mode. .
前記圧縮機設備の前記圧縮機で圧縮された燃料ガスを燃焼させて駆動するガスタービンと、を備えることを特徴とするガスタービンプラント。 The compressor equipment according to any one of claims 1 to 6 ,
A gas turbine plant comprising: a gas turbine that burns and drives fuel gas compressed by the compressor of the compressor facility.
前記圧力検知部で検知された前記吐出圧力と予め設定された吐出圧力設定値との圧力偏差を求める偏差演算工程と、
前記バイパス弁の弁開度を調整する調整工程と、
調整モードを切り替えるモード切替工程と、を実行し、
前記モード切替工程では、前記偏差演算工程で求めた圧力偏差が予め定められた第一の値より大きくなると、当該圧力偏差を小さくする抑制モードに切り替え、
前記調整工程では、切り替えられた前記抑制モードで前記バイパス弁の弁開度を調整し、前記調整モードに応じて、前記バイパス弁の開閉速度を変更することを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 A compressor, a suction line through which gas compressed by the compressor flows, a discharge line through which gas compressed by the compressor flows, a bypass line connecting the suction line and the discharge line, and the bypass line In a control method of compressor equipment comprising a bypass valve provided in the pressure detector and a pressure detector that detects a discharge pressure of the compressor,
A deviation calculating step for obtaining a pressure deviation between the discharge pressure detected by the pressure detection unit and a preset discharge pressure set value ;
An adjusting step of adjusting the valve opening of the bypass valve;
And a mode switching step for switching the adjustment mode,
In the mode switching step, when the pressure deviation obtained in the deviation calculating step is larger than a predetermined first value, the mode switching step is switched to a suppression mode for reducing the pressure deviation.
In the adjusting step, the opening degree of the bypass valve is adjusted in the switched suppression mode, and the opening / closing speed of the bypass valve is changed according to the adjustment mode. .
前記調整工程では、前記抑制モードの際の前記バイパス弁の開閉速度を、前記抑制モードに切り替わる直前の前記調整モードの際の前記バイパス弁の開閉速度より遅くすることを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 In the adjusting step, the opening / closing speed of the bypass valve in the suppression mode is made slower than the opening / closing speed of the bypass valve in the adjustment mode immediately before switching to the suppression mode. Control method.
前記圧縮機設備は、前記吸込ラインに設けられている吸込弁を備え、 The compressor equipment includes a suction valve provided in the suction line,
前記調整工程である第一調整工程の他に、前記偏差演算工程で求められた圧力偏差に応じて、前記吸込弁の弁開度を調節する第二調節工程を実行し、 In addition to the first adjustment step, which is the adjustment step, a second adjustment step of adjusting the valve opening of the suction valve according to the pressure deviation obtained in the deviation calculation step is performed.
前記第一調節工程では、前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が大きい第一状態のときに、前記バイパス弁の弁開度を調節し、 In the first adjustment step, the valve opening of the bypass valve is adjusted when the discharge pressure set value is in the first state where the rate of change over time is large,
前記第二調節工程では、前記第一状態よりも前記吐出圧力設定値の時間変化の割合が小さい第二状態のときに、前記吸込弁の開度を調節することを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 In the second adjustment step, the opening degree of the suction valve is adjusted in a second state in which the rate of change in the discharge pressure set value with time is smaller than that in the first state. Control method.
前記第一調節工程では、前記吐出圧力が所定値に向かって昇圧しているとき、及び前記吐出圧力が前記所定値から降圧しているときに、前記バイパス弁の開度を調節し、 In the first adjustment step, when the discharge pressure is increased toward a predetermined value and when the discharge pressure is decreased from the predetermined value, the opening of the bypass valve is adjusted,
前記第二調節工程では、前記吐出圧力が前記所定値に昇圧した後から、前記所定値から降圧する前までの間、前記吸込弁の開度を調節することを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 In the second adjustment step, the opening degree of the suction valve is adjusted after the discharge pressure is increased to the predetermined value and before the pressure is decreased from the predetermined value. Method.
前記モード切替工程では、前記偏差演算工程で求めた圧力偏差が前記第一の値未満の予め定められた第二の値より小さくなると、前記抑制モードから前記抑制モードに切り替える前の調整モードに切り替え、
前記調整工程では、切り替えられた調整モードで前記バイパス弁の弁開度を調整することを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 In the control method of the compressor installation as described in any one of Claims 8-11,
In the mode switching step, when the pressure deviation obtained in the deviation calculating step is smaller than a predetermined second value less than the first value, the mode is switched to the adjustment mode before switching from the suppression mode to the suppression mode. ,
In the adjustment step, the valve opening degree of the bypass valve is adjusted in the switched adjustment mode.
前記モード切替工程では、前記抑制モードに切り替えた後、予め定められた時間が経過すると、前記抑制モードに切り替える前の調整モードに切り替え
前記調整工程では、切り替えられた調整モードで前記バイパス弁の弁開度を調整することを特徴とする圧縮機設備の制御方法。 In the control method of the compressor installation as described in any one of Claims 8-11,
In the mode switching step, when a predetermined time elapses after switching to the suppression mode, the mode is switched to the adjustment mode before switching to the suppression mode. In the adjustment step, the valve of the bypass valve is switched in the switched adjustment mode. A method for controlling compressor equipment, characterized by adjusting an opening degree.
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