JPH01159404A - 混圧タービンの制御方法及び同制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高圧蒸気系統と低圧蒸気（アドミッション蒸
気）系統及び抽気系統を有する混圧タービンの前記低圧
部の過負荷及び過熱を防止または制御する方法及び装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、高効率発電プラントとして、圧縮機を有するガス
タービンと、上記ガスタービンの排ガス熱を回収するボ
イラと、該ボイラの発生蒸気で駆動される蒸気タービン
とからなる複合サイクルプラントの運用が多くなってい
る。

この複合サイクルプラントの系統概念を第５図に示す。

この図に示す従来例の複合サイクルプラントでは、ガス
タービン１から排出される排ガスの有している顕熱を排
熱回収ボイラ２に回収される。該排熱回収ボイラ２には
高圧ドラム３と低圧ドラム４とが配備されており、高圧
ドラム３は蒸気タービン５の主蒸気系統６へ、低圧ドラ
ム４は低圧蒸気系統７へ接続されている。

蒸気タービン５は発電機８を駆動してその蒸気は復水器
９からヒータ１０を経過して排熱回収ボイラ２に戻るサ
イクルが構成されている。

前記従来の複合サイクルプラントでは、発電出力の割に
建設用敷地面積が少ないこともあり、内陸部での使用も
多く、従って復水器冷却水にクーリングタワーを使用し
ており真空度が悪い場合が多い。

また複合サイクルプラントは、系統外へ抽気を利用する
抽気タービンを蒸気タービンとしている場合も多く、常
用負荷と最大負荷とが大きく相違することが多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記蒸気タービンの最終段翼長が小さい場合には、真空
度の悪いプラントや、常用負荷帯では排気損失を低減出
来ることから大きな利得がある一方、最終段の高性能維
持のため翼巾にも限界があり、その結果、最終段の流量
制限がある。

第７図に示す低圧タービンの流量制限図のうち高負荷域
での運転不可範囲は、上に記載した最終段の流量制限に
よるものである。

また第７図に示す如く、低負荷域でも連続運転不可範囲
が存在するので、以下にその理由を説明する。

第８図に示す如く蒸気タービンの膨張線は低負荷になる
と、主として主蒸気加減弁の絞りにより、エントロピＳ
が増大する側となり、排気点のエンタビは過熱域となる
。最終段には排気スプレーが作動して排気温度を上昇さ
せない様にしているが。

最終段以外の低圧タービン翼は低負荷になると第９図の
如く過熱されるという不具合があり、低負荷域での連続
運転不可範囲が存在するという不具合があった。

上記従来技術は、蒸気タービンの高負荷域及び低負荷域
での運転範囲を制限し、複合サイクルプラントに多く使
用される蒸気タービンの運用範囲を著しく低下させると
いう問題があった。

本発明の目的は、蒸気タービンの低圧部をコンパクトな
形状にして常用負荷の場合、又は真空度の悪い状態でも
高効率が得られる様にしつつ、かつ同一タービンで従来
にない高出力が得られるようにすること、さらには低負
荷帯で蒸気タービンが抱える過熱の問題を無くし、高負
荷域及び低負荷域とも、その運用範囲を大幅に拡大せし
めること、そして前記拡大せしめた運用範囲において高
効率を維持出来る様にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、高負荷域において該当の低圧最終段の上流
から出気することにより低圧最終段へは流量を制限し、
一方、その上流段では増加流量により出力を増加させる
ことによって達成される。

また低負荷域においては該当の低圧部へ蒸気を投入して
、低圧部の蒸気量の減少を防止することにより達成され
る。

高負荷域及び低負荷域とも高効率を確保することは、該
当低圧タービンの上流で計潤した圧力と該当低圧タービ
ンの制限流量を換算した圧力との偏差の関数として、出
圧弁あるいはアドミッション弁を制御することにより達
成できる。

〔作用〕

該当低圧段落に設置した圧力計は、該段落の実通過流量
相当の圧力を表示し、別途予め設置した制限流量相当の
圧力とを比較演算し、この圧力差で低圧タービンの限界
流量に対する偏差としてとらえ、必要最低限の蒸気を投
入し、或いは出気することにより、高効率を維持すると
ともに運用範囲を大幅に増加せしめることが出来る。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面に沿って説明する。第１
図は本発明の一実施例である複合サイクルプラントの系
統図である。

ガスタービン１から排出される排ガスは、排熱回収ボイ
ラ２に加熱流体として流入する。

該排熱回収ボイラ２は高圧ドラム３と低圧ドラム４とが
配備されており、高圧ドラム３は蒸気タービン５の主蒸
気系統６、低圧ドラム４は低圧蒸気系統７へ接続されて
いる。この低圧蒸気系統は他缶の補助蒸気が投入される
場合もある。蒸気タービンは産業用に蒸気を使用するプ
ロセス蒸気抽気系統１１の他、自己サイクルの熱回収用
にヒータ１０が設置されている。このヒータ１０へ回収
されなかった蒸気タービン排気蒸気は復水器９から復水
ポンプ１２、ヒーた１ｏ、給水ポンプ１３を経由して排
熱回収ボイラ２に戻る系統を構成している。

本実施例の制御系統は低圧タービンの出気コントロール
弁１４よりも下流段の圧力を検出する圧力検出器１５．
出気コントロール弁１４の上流段の圧力を検出する圧力
検出器１６、該上流側圧力検出器１６で検出した圧力を
下流側圧力検出器１５の圧力まで圧力比相当演算する演
算器１７゜予め最終段流量の制限値相当まで制限した圧
力を設定した設定器１８、該設定器１８の設定圧力と前
記下流段の検出器１５で検出した圧力とを比較する比較
器１９、前記設定器の設定圧力と前記演算器で演算した
圧力との圧力偏差を演算する演算器２０、該演算器の出
力信号により高負荷事象が低負荷事象かを判定する判定
器２１、該判定器２１により高負荷事象時と判定された
際の信号を受けとって、出気コントロール弁１４の開度
を前記演算器２０にて演算した圧力偏差相当に演算する
演算器２２、判定器２１により低負荷事象時と判定され
た際の信号を受けとって低圧蒸気コントロール弁２３の
開度を前記演算器２０にて演算した圧力偏差相当に演算
する演算器２４、前記演算器２２の信号にて出力コント
ロール弁１４の開度を調整する弁開閉器２５、演算器２
４の信号にて低圧蒸気コントロール弁２３の開度を調整
する弁開閉器２６にて構成される。

第７図に示した従来例の連続運転可能範囲は、低圧ター
ビン流量が負荷にほぼ比例するため、低負荷域及び高負
荷域で制限されたものである。これに比して本実施例に
おいては第２図に示す如く低負荷域及び高負荷域で低圧
蒸気タービンの流量の制限値を確保するものである。蒸
気タービン段落圧力は次段を通過する流量にほぼ比例す
ることから、第３図に示す如く圧力検出器１６で検出さ
れた圧力は特性線Ａを示し、圧力検出器１５で検出され
た圧力は特性線Ｂを示す。第３図の特性線Ｃ１及びＣ２
は第２図の流量制限値相当の圧力制限値であり前記設定
器１８に予め記憶される。

第３図の特性線Ａは前記演算器１７にて特性線Ｂの傾き
と同一になるよう、段落圧力比相当を演算し特性線Ｄｉ
、Ｄ２．及びＤ３とする。

比較器１９では圧力検出器１５で検出した圧力特性線Ｂ
と予め設定器１８にて設定した圧力特性Ｃ３とが許容内
で一致していることを比較する。

演算器２０では高負荷域での圧力特性線Ｄ１と圧力制限
値Ｃ１との圧力偏差、或いは低負荷域での圧力特性線Ｄ
２と圧力制限値Ｃ２との圧力偏差を第４図の如く演算し
て、この圧力偏差相当の開度信号を、（イ）高負荷域で
は出気コントロール弁１４に与え出気蒸気を低圧側ヒー
タに回収し、（ロ）低負荷域では低圧蒸気コントロール
弁２３に与え、制御するものである。（第３図参照）高
負荷域においては、（ｉ）出気コントロール弁１４で出
気しない場合には、圧力検出器にて検出された圧力は特
性線Ｄ１の如く制限値Ｃ１を越え、低圧段落、特に最終
段の過負荷となる。（ｎ）本実施例においては、前記制
御により、制限値Ｃ１を確保しつつ蒸気タービンの負荷
を増加出来る。

低負荷域においても上記と同様に、（■）低圧蒸気コン
トロール弁２３で蒸気投入しない場合は圧力検出器１５
にて検出された圧力は特性線Ｄ２の如く制限値ｅ２を下
まわり低圧段落、特に最終段前段の過熱となるが、（ｉ
ｖ）本実施例においては前記制御により、制限値Ｃ２を
確保しつつ蒸気タービンの負荷を減少出来る。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな如く、本発明の方法および装置
によれば、高圧蒸気系統、低圧蒸気系統また抽気系統を
有する混圧タービン（あるいは抽気タービン）において
、通常運転中の排気損失を少なく確保しつつ、高負荷域
においては低圧タービン特に最終段の過負荷を防止しな
がら増出力が出来、また低負荷域においては低圧タービ
ン特に最終段前の過熱を防止しながら低出力運転が出来
る。

この増出力運転及び低出力運転は、段落圧力検出と演算
器等の組合せにより、交要最低限の出気あるいは蒸気投
入量で正確に実施出来、従来の蒸気タービンの能力を大
幅に向上させ、プラントの運用能力を大幅に向上出来る
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す複合サイクルプラント
の系統構成ならびに制御図、第２図は上記実施例におけ
る運転可能範囲を示す図表、第３図及び第４図は上記実
施例の作用、効果を説明するための図表である。 第５図は従来の複合サイクルプラントの系統構成図、第
６図は低圧タービン排気損失説明図、第７図は従来例の
運転可能範囲を示す図表、第８図は低負荷域で温度上昇
することを説明するためのｉ−ｓ線図、第９図は第８図
の温度と負荷との関係を示す図表である。 １・・・ガスタービン、２・・・排熱回収ボイラ、３・
・・高圧ドラム、４・・・低圧ドラム、５・・・蒸気タ
ービン、６・・・主蒸気系統、７・・・低圧蒸気系統、
８・・・発電機、９・・・復水器、１０・・・ヒータ、
１１・・・プロセス蒸気抽気系統、１２・・・復水ポン
プ、１３・・・給水ポンプ、１４・・・出気コントロー
ル弁、１５・・・圧力検出器、１６・・・圧力検出器、
１７・・・圧力変換演算器、１８・・・設定器、１９・
・・比較器、２０・・・圧力偏差演算器、２１・・・判
定器、２２・・・開度演算器、２３・・・低圧蒸気コン
トロール弁、２４・・・開示演算器、２５・・・弁開閉
器、２６・・・弁開閉器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧蒸気系統、低圧蒸気系統、及び抽気系統を備え
   た混圧蒸気タービンを制御する方法において、前記抽気
   系統の抽気段の上流側圧力及び下流側圧力を検出し、上
   記の検出圧力に基づいて上記抽気段落の負荷及び温度を
   管理することを特徴とする、混圧のタービンの制御方法
   。 ２、前記抽気段落の負荷管理は、該段落よりも上流例の
   抽気から出気して、当該抽気段落の過負荷を防止するも
   のであることを特徴とする。特許請求の範囲第１項に記
   載の混圧タービンの制御方法。 ３、前記抽気段落の温度管理は、該段落よりも上流側に
   低圧蒸気を導入して当該抽気段落の過熱を防止するもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   混在タービンの制御方法。 ４、前記抽気段落の負荷管理及び温度管理は、該抽気段
   落の上流側圧力を、該抽気段下流側圧力に圧力比相当演
   算して、下流側圧力と比較することを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項及至第３項の内の何れか一つに記載の
   混圧タービンの制御方法。 ５、前記の抽気段落の負荷管理及び温度管理は、低圧蒸
   気導入弁、アドミッション弁、及び抽気弁の内の、少な
   くとも何れか一つを制御して行うことを特徴とする、特
   許請求の範囲第１項及至第４項の内の何れか一つに記載
   の混圧タービンの制御方法。 ６、高圧蒸気系統、低圧蒸気系統、及び抽気系統を備え
   た混圧タービンを制御する装置において、（ａ）抽気系
   統の抽気段の上流側圧力を検出する圧力検出器（１６）
   、及び、該抽気段の下流側圧力を検出する圧力検出器（
   １５）を設け、（ｂ）前記上流側圧力検出器（１６）で
   検出した圧力を、下流側圧力検出器（１５）で検出した
   、圧力まで、圧力比相当演算する圧力変換演算器（１７
   ）を設け、 （ｃ）予め最終段流量の制限値相当まで制限した圧力を
   設定するための設定器（１８）を設け、（ｄ）上記設定
   器（１８）の設定圧力と、前記下流側圧力検出器（１５
   ）の検出圧力とを比較する比較器（１９）を設け、 （ｅ）前記設定器（１８）の設定圧力と、前記圧力変換
   演算器（１７）で算出した圧力との圧力偏差を演算する
   圧力偏差演算器（２０）を設け、かつ、 （ｆ）上記圧力偏差演算器（２０）の出力信号に基づい
   て、高負荷事象であるか低負荷事象であるかを判定する
   判定器（２１）を設けたことを特徴とする、混圧タービ
   ンの制御装置。