JPH01189404A - ドラム水位制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はコンバインドサイクル発電プラントの排熱回収
熱交換器に係り、特に排熱回収熱交換器に備えられるド
ラムの水位を調節するドラム水位ＩＩＩ　＠装置に関す
る。

（従来の技術） 近年建設される火力発電プラントにおいては、発電の効
率化の要請からコンバインドサイクル発電プラントが脚
光を浴びている。このコンバインドサイクル発電プラン
トは、ガスタービンから排出された排熱を排熱回収熱交
換器に送って蒸気を発生させ、この蒸気により蒸気ター
ビンを駆動することにより、蒸気エネルギによって得た
動力とガスタービンの動力を合せて効率よく運用しよう
とするものである。コンバインドサイクル発電プラント
はガスタービンの排熱を利用する点で省エネルギに寄与
し、また起動・停止に要する時間が比較的短いという利
点から広く採用されている。

第３図は一般的なコンバインドサイクル発電プラントの
構成を示す構成図である。第３図に示すように、コンバ
インドサイクル発電プラントはガスタービンプラント１
と、このガスタービンブランｌ−１からの排熱により蒸
気を発生させる排熱回収熱交換器２と、この排熱回収熱
交換器２で発生した蒸気により発電を行なう蒸気タービ
ンプラント３とが備えられる。

ガスタービンプラント１は空気圧縮機４を備え、この空
気圧縮機４によって圧縮された外気はここで高圧圧縮空
気となり、燃焼器５へ供給される。

この燃焼器５には図示しない燃料が供給されるようにな
っており、供給された燃料は圧縮空気と混合されて燃焼
し、ＩＸＸ温圧圧燃焼ガスとなる。この燃焼ガスの熱エ
ネルギはガスタービン６において回転エネルギとなり、
発電機７に伝えられ、発電が行なわれる。

一方、ガスタービン６で仕事をした燃焼ガスは、排ガス
となって排熱回収熱交換器２に送られる。

排熱回収熱交換器２には排ガス通路８内に、ガスタービ
ン６に近い側から上方に向って、順次過熱器９、蒸発器
１０、節炭器１１、蒸発器１２、節炭器１３が配設され
る。排ガス通路８内に案内されたガスタービン６からの
排ガスは、各過熱器９、蒸発器１０，１２．節炭器１１
．１３の伝熱管内を流れる水、あるいは蒸気と熱交換し
た後、煙突１４から大気中に放出される。

一方、低圧給水弁１５を通って節炭器１３に案内された
給水は、ここで予熱されて低圧ドラム１６に送られる。

この低圧ドラム１６内の飽和水は、その一部が循環ポン
プ１７により蒸発器１２に送られ、ここでその一部が蒸
発して低圧ドラム１６に案内される。また、低圧ドラム
１６内の飽和水は、その一部が給水ポンプ１８により昇
圧された後、節炭器１１を経て高圧ドラム１９に送られ
る。

この高圧ドラム１９内の飽和水は、循環ポンプ２０によ
り蒸発器１０に送られ、ここで蒸気となって高圧ドラム
１９に送られる。高圧ドラム１９の飽和蒸気は、過熱器
９を経て過熱蒸気として蒸気タービン２１に送られる。

蒸気タービン２１に送られた加熱蒸気は、ここで仕事を
して蒸気タービン２１を駆動し、発電機７により発電を
行なう。

蒸気タービン２１を駆動した蒸気は、復水器２２に案内
され、ここで凝縮して復水となり、−旦貯留された侵復
水ポンプ２３によって昇圧され、再び低圧給水弁１５を
通って節炭器１３に送られる。

（発明が解決しようとする課題） 上記低圧ドラム１６の水位制御は、まず水位検出器２５
により低圧ドラム１６の水位を検出し、この水位検出器
２５からの水位検出信号ａを水位調節計２６に入力し、
この水位ＷＡ節計２６において水位検出信号ａと低圧ド
ラム水位設定値との偏差を求め、この偏差を比例・積分
演算し、低圧給水弁１５へ制御信＠ｂを出力する。制御
信号すを入力した低圧給水弁１５は弁開度を動作させ、
低圧ドラム１６への給水流量を調節することにより、低
圧ドラム１６の水位制御を行なう。また、高圧ドラム１
９の水位ＤＩ　ＩＩについても、水位検出器２７、水位
調節計２８および高圧給水弁２９により同様にｉ、ＩＩ
罪が行なわれる。

しかしながら、このような水位υｊＩＩＩｌにおいては
、プラント負荷の降下時および停止時あるいはガスター
ビン６が消化した場合等において、排ガスの熱量の減少
に伴って蒸発器１０．１２内の蒸気が各ドラム１６．１
９内の水とにき換わり、低圧および高圧ドラム１６．１
９の水位が徐々に、あるいは急激に低下する。その結果
低−圧および高圧給水弁１５．２９の６１度が増加し、
給水の補給源である復水器２２の水位が異常に低下し、
復水ポンプ２３をトリップさせ、プラント緊急停止に至
るという問題があった。

本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、プラン
トの停止時や消化時等においても安定なドラム本位制部
を確保し、復水器水位の異常低下によるプラント緊急停
止を防止することができるドラム水位１１Ｊ　ＩＩＩ装
置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係るドラム水位制御装置は、ガスタービンと蒸
気タービンとを備えたコンバインドサイクル発電プラン
トの排熱回収熱交換器に備えられるドラムの水位を検出
する水位検出器と、この水位検出器からの水位検出信号
を入力して制御信号を出力する調節計と、この調節計か
らの制御信号により上記ドラムへの給水を調節する給水
弁とを備えたドラム水位制御装置において、上記調節計
は上値としての通常設定値を出力する通常設定器と、下
値としての起動・停止時設定値を出力する起動・停止時
設定器と、前記ガスタービンの排熱量の急激な低下を条
件として水位設定値切換信号を出力する水位設定値切換
回路と、その水位設定値切換信号を入力したときに上記
通常設定値を起動・停止時設定値に切り換える切換器と
、この切換器からの切換設定値信号の値を徐々に変化さ
せる変化率制限器と、この変化率制限器からの設定値信
号と前記水位検出器からの水位検出信号とを比較して偏
差を求める減算器と、その偏差を増幅する演算器と、こ
の演算器からの信号を制限して１．ＩＪＩＩＩＩ信号と
して前記給水弁へ出力する出力リミッタとを備えたもの
である。

（作用） ガスタービンの排熱量が急激に低下すると、水位設定値
切換回路から水位設定値切換信号が出力され、この水位
設定値切換信号を入力した切換器は、通常設定器からの
通常設定値を起動・停止時設定器からの起動・停止時設
定値に切り換えて、切換設定値信号を出力する。切換設
定値信号が変化率制限器に入力されると、この変化率制
限器により通常設定値から起動・停止時設定値へ徐々に
変化されて設定値信号が出力される。

この設定値信号は減算器に入力され、この減算器で水位
検出器からの水位検出信号と設定値信号とが比較され、
その偏差が演算器によって増幅された後、出力リミッタ
により制限され、この出力リミッタから制御信号が給水
弁へ出力される。給水弁はその制御信号によりドラムへ
の給水を調節する。

このように、ガスタービンの排熱量が急激に低下したと
きに、ドラムの水位設定値を上値としての通常設定値か
ら下値としての起動・停止時設定値へ徐々に変化させた
から、ガスタービンの排熱量の急激な低下によりドラム
水位が低下しても、給水弁の開度が急激に増加すること
はない。したがって、復水器からドラムへの過大な給水
の補給による復水器水位の異常低下が防止され、プラン
ト緊急停止が防止される。

（実施例） 本発明に係るドラム水位制御装置の一実施例について図
面を参照して説明する。

本発明はコンバインドサイクル発電プラントの排熱回収
熱交換器に備えられる低圧ドラムの水位をｆＩｌｌｌＩ
ｌする低圧ドラム水位制御装置として好適に用いられ、
第１図（Ａ）および（Ｂ）に示すように、低圧ドラムの
水位を検出する水位検出器３１と、この水位検出器３１
からの水位検出信号Ｃを入力して制御信号ｄを出力する
調節計３２と、この調節計３２からの制御信号ｄにより
低圧ドラムへの給水を調節する低圧給水弁３３とが備え
られる。

上記調節計３２には上値としての通常設定値ｅを出力す
る通常設定器３４と、下値としての起動・停止時設定値
ｆを出力する起動・停止時設定器３５とが備えられる。

各設定器３４．３５には切Ｗ４器３６が接続され、この
切換器３６は水位設定値切換回路３７からの水位設定値
切換信号ｑを入力したときに、通常設定器３４からの通
常設定値ｅを起動・停止時設定器３５からの起動・停止
時設定＠ｆに切り換えて、切換設定値信号りとして出力
するようになっている。

水位設定値切換回路３７はガスタービンの排熱量の急激
な低下を条件として水位設定値切換信号Ｑを出力するよ
うになっている。水位設定切換回路３７はガスタービン
の燃料流量、排ガス温度および発電機負荷等のうち少な
くとも１つが単位時間当りに急激に減少した場合に、ガ
スタービンの排熱量が急激に低下したと判断するように
なっている。また、水位設定値切換回路３７は、ガスタ
ービンの排ガス熱■の急激な減少が当然に予測されるガ
スタービンの負荷遮断、消化およびプラン１〜停止位号
のうち少なくとも１つからガスタービンの排熱量の急激
な低下を判断するようにしてもよい。なお、水位設定値
切換回路３７からの水位設定値切換信号ｑが切換器３６
に入ノＪされないときは１、通常設定器３４からの通常
設定値ｅが切換設定値信号りとして切換器３６から出力
されるようになっている。

切換器３６には変化率制限器３８が接続され、この変化
率制限器３８は切換器３６において通常設定値ｅから起
動・停止時設定値ｆへ切換が行なわれたときに、その切
換設定値信号りを入力して、通常設定値ｅの値から起動
・停止時設定値ｆの値へ徐々に変化させて設定値信号ｉ
を出力するようになっている。

変化率制限器３８には減算器３９が接続され、この減算
器３９は水位検出器３１から出力された水位検出信号Ｃ
を入力し、この水位検出信号Ｃと変化率υ１限器３８か
ら入力した設定値信号ｉとの偏差を求めるようになって
いる。減算器３９には演算器４０が接続され、この演算
器４０は減算器３９で求めた偏差を増幅して制御信号ｄ
を出力するようになっている。演算器４０としては例え
ばＰ１演算器が用いられる。

演算器４０には出力リミッタ４１が接続され、この出力
リミッタ４１は演算器４０から出力された制御信号ｄを
一定の値以下に制限し、低圧給水弁３３へ制御信号ｄと
して出力するようになっている。

次に上記実施例の作用について説明する。

ガスタービンに排ガス熱量の急激な減少が生じると、水
位設定値切換回路３７がこれを判断し、水位設定値切換
信号Ｑを出力する。水位設定値切換信号ｑが切換器３６
に入力されると、切換器３６は上値としての通常設定値
ｅを下値としての起動・停止時設定値ｆに切り換えて、
切換設定値信号りとして出力する。切換設定値信号りは
変化率Ｉｌｌ限器３８に入力され、この変化率制限器３
８により通常設定１ｉｉｅの値から起動・停止時設定値
ｆの値へ徐々に変化されて、設定値信号ｉが出力される
。

設定値信号１は減算器３９に入力され、この減算器３９
で水位検出器３１からの水位検出信号Ｃと比較され、そ
の偏差が演算器４０により増幅された後、この演算器４
０から制御信号ｄが出力される６制却信号ｄは出力リミ
ッタ４１により一定の値以下に制御された後、低圧給水
弁３３に出力される。

第２図はプラント運転スケジュールとドラム水位設定値
、ドラム実水位、復水器水位設定値、および復水器実水
位の変化を示す特性図である。第２図においてまずガス
タービンが着火され、併入後負荷が上昇すると、ドラム
実水位４３は負荷の上昇に伴って増加する。そして、規
定値負荷となったときにドラム水位設定値４４を起動時
・停止水位から定常運転水位に徐々に切り換える。

その後プラントの運転が継続され、ガスタービンが解Ｆ
Ｊされたときや消化されたときに、ドラム水位設定値４
４が定常運転水位から起動時・停止時水位へ徐々に切り
換えられる。また、ガスタービンの解列や消化後にドラ
ム実水位４３が低下する。この図に示すように、ドラム
水位設定値４４とドラム実水位４３との変化がほぼ一致
するため、復水器からドラムへ過大な補給水が供給され
ることはなく、復水器実水位４５は復水器水位設定値４
６の付近に安定的に制御される。

このように、上記実施例によれば、ガスタービンの排ガ
ス熱湯が急激に減少し、低圧ドラムの水位が低下しても
、低圧ドラムの水位設定値が上値としての通常設定値ｅ
から下値としての起動・停止時設定値ｆへ徐々に切り換
えられるため、低圧給水弁３３が急激に開度を増大させ
ることはない。

したがって、復水器から低圧ドラムへ過大な補給水が供
給されることはなく、復水器の急激な水位低下が防止さ
れ、プラント緊急停止を防止することができる。

上記実施例においては、低圧ドラム水位υＩＩ装置につ
いて主に説明したが、本発明はこれに限定されず、高圧
ドラム水位制御装置として同様に適用することができる
。そして、同様の作用効果がある。

〔発明の効果〕

本発明に係るドラム水位制御装置は、調節計が上値とし
ての通常設定値を出力する通常設定器と、下値としての
起動・停止時設定値を出力する起動・停止時設定器と、
ガスタービンの排熱量の急激な低下を条件として水位設
定値切換信号を出力ずろ水位設定値切換回路と、その水
位設定値切換信号を入力したときに通常設定値を起動・
停止時設定値に切り換える切換器と、この切換器からの
切換設定値信号の値を徐々に変化させる変化率制限器と
、この変化率制限器からの設定値信号と水位検出器から
の水位検出信号とを比較して偏差を求める減算器と、そ
の偏差を増幅する演算器と、この演算器からの信号を制
限して制御信号として給水弁へ出力する出力リミッタと
を漏えたから、ガスタービンの排熱量が急激に低下して
ドラム水位が低下しても、ドラム水位設定値を上値とし
ての通常設定値から下値としての起動・停止時設定値へ
切り換えることにより、復水器からドラムへの過大な補
給水の供給を防止することができる。

したがって、復水器水“位の急激な低下を防止すること
ができ、プラント緊急停止を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ＞、（Ｂ）は本発明に係るドラム水位制御装
置の一実施例を示すブロック図、第２図は上記実施例に
おけるプラント運転スケジュールとドラム水位設定値、
ドラム実水位、復水器水位設定値および復水器実水位の
変化を示す特性図、第３図は一般的なコンバインドサイ
クル発電プラントの構成を示す構成図である。 ２・・・排熱回収熱交換器、６・・・ガスタービン、１
６・・・低圧ドラム、１９・・・高圧ドラム、２１・・
・蒸気タービン、３１・・・水位検出器、３２・・・調
節計、３３・・・低圧給水弁、３４・・・通常設定器、
３５・・・起動・停止時設定器、３・・・切換器、３７
・・・水位設定値切換回路、３８・・・変化率制限器、
３９・・・減算器、４０・・・演算器、４１・・・出力
リミッタ、Ｃ・・・水位検出信号、ｄ・・・制御信号、
ｅ・・・通常設定値、ｆ・・・起動・停止時設定値、ｑ
・・・水位設定値切換信号、ｈ・・・切換設定値信号、
ｉ・・・設定値信号。 、、３７ 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンと蒸気タービンとを備えたコンバイン
   ドサイクル発電プラントの排熱回収熱交換器に備えられ
   るドラムの水位を検出する水位検出器と、この水位検出
   器からの水位検出信号を入力して制御信号を出力する調
   節計と、この調節計からの制御信号により上記ドラムへ
   の給水を調節する給水弁とを備えたドラム水位制御装置
   において、上記調節計は上値としての通常設定値を出力
   する通常設定器と、下値としての起動・停止時設定値を
   出力する起動・停止時設定器と、前記ガスタービンの排
   熱間の急激な低下を条件として水位設定値切換信号を出
   力する水位設定値切換回路と、その水位設定値切換信号
   を入力したときに上記通常設定値を起動・停止時設定値
   に切り換える切換器と、この切換器からの切換設定値信
   号の値を徐々に変化させる変化率制限器と、この変化率
   制限器からの設定値信号と前記水位検出器からの水位検
   出信号とを比較して偏差を求める減算器と、その偏差を
   増幅する演算器と、この演算器からの信号を制限して制
   御信号として前記給水弁へ出力する出力リミッタとを備
   えたことを特徴とするドラム水位制御装置。 ２、前記水位設定値切換回路は、ガスタービンの排熱量
   の急激な低下をガスタービンの負荷遮断、消化およびプ
   ラント停止信号のうち少なくとも１から判断した請求項
   １記載のドラム水位制御装置。 ３、前記水位設定値切換回路は、ガスタービンの排熱量
   の急激な低下をガスタービンの燃料流量、排ガス温度お
   よび発電機負荷のうち少なくとも１の単位時間当りの急
   激な減少から判断した請求項１記載のドラム水位制御装
   置。