JPH03290006A - 複合サイクルプラントのガスタービン制御装置 - 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、複合サイクルプラントにおいて、起動時間を
短くし、かつ熱応力の発生を抑えた制御のできるガスタ
ービン制御装置に関する。

（従来の技術） この種の複合サイクルプラントは、ガスタービンサイク
ルと、蒸気タービンサイクルとを組み合わせたものであ
り、従来の超臨界圧汽力発電プラントを上回る熱効率が
得られることから導入が図られている。

かかる複合サイクルプラントにおいて、ガスタービンサ
イクルは、空気圧縮機入口案内翼、空気圧縮機、燃焼器
、燃料制御弁、ガスタービンを含んでサイクルが構成さ
れており、また蒸気タービンサイクルは排熱回収ボイラ
、蒸気タービン、復水器、給水ポンプを含んでサイクル
が構成されている。

上述した複合サイクルプラントでは、まず大気より吸入
された空気は空気圧縮機入口案内翼を通り、空気圧縮機
で圧縮される。圧縮空気は燃焼器に送給され、また燃料
も燃料制御弁で流量が制御されて燃焼器に送給される。

燃料は燃焼器で燃焼されて高温高圧の燃焼ガスとなり、
この燃焼ガスは燃焼器からガスタービンに送給される。

ガスタービンは、燃焼ガスにより駆動されて負荷である
発電機を駆動して仕事をする。

ガスタービンで仕事をした燃焼ガスは、排気ガスとなっ
て排熱回収ボイラに導かれる。排熱回収ボイラは、給水
ポンプからの給水を加熱して蒸気を作り、その蒸気を蒸
気タービンに送給する。蒸気タービンは、その蒸気によ
り駆動されて負荷である発電機を駆動して仕事をする。

蒸気タービンで仕事をした蒸気は、復水器に導かれ水に
戻されたのち、再び給水ポンプに供給される。

このような複合サイクルプラントにおけるガスタービン
は、ガスタービン制御装置により動作が制御されている
。このガスタービン制御装置は、起動制御回路、速度制
御回路、排気温度制御回路と、これらの内から低値を選
択する低値選択回路とにより燃料制御弁を制御でき、か
つ空気圧縮機入口案内翼制御回路により空気圧縮機入口
案内翼を制御できるようになっている。そして、上記ガ
スタービン制御装置は、起動時には起動制御回路が動作
するようになっている。

第１１図は、従来のガスタービン制御装置の起動制御回
路を示すブロック図である。

第１１図に示すガスタービン制御装置の起動制御回路は
、オンオフスイッチ２１１．２１２．２１３，２１４と
、切替スイッチ２１５．２１６と、０％信号を発生する
信号発生器（Ｓｏ）　２１７と、弁開度設定Ｆ１を出力
する信号発生器（Ｓ＋）２１８と、弁開度Ｆ２を出力す
る信号発生器（Ｓ　ｗ）　２１９と、弁開度Ｆ３を出力
する信号発生器（ＳＢ）　２２０と、弁開度Ｆ４を出力
する信号発生器（Ｓμ）２２１と、変化率リミッタ２２
２とを備えている。

このような起動制御回路による動作を、第１２図をも参
照して説明する。第１２図では、縦軸に燃料制御弁開度
（燃料料）を、横軸に時刻ｔを示している。

一般に、起動時には、起動制御回路の出力信号が低値選
択回路により選択されて、燃料制御弁が制御されること
になる。そこで、起動信号が入力されると、燃焼器に点
火するまではスイッチ２１１が閉じており、信号発生器
２１７から出力されるＯ％倍信号スイッチ２１５のｂ側
を通じて起動制御回路の出力信号として出力される。こ
れにより、燃料制御弁は、全閉している。図示しないロ
ジックにより、時刻ｔ６に点火指令がくると、スイッチ
２１１が開くとともにスイッチ２１２が閉じるので、燃
料制御弁開度は信号発生器２１８からの与えられる弁開
度Ｆ１となる（第１２図参照）。時刻ｔ１で燃焼器に火
炎が検出されると、直ちにスイッチ２１３が閉し、スイ
ッチ２１２が開くので、燃料制御弁開度設定は、信号発
生器２１９が与える開度Ｆ２となり、ガスタービンの暖
機が所定時間行われる。その期間、スイッチ２１４は閉
じており、変化率リミッタ２２２は、開度Ｆ２信号をト
ラッキングしている。

時刻ｔ２になりガスタービンの暖機が完了すると、スイ
ッチ２１４が開き、スイッチ２】５がａ側に切り換わる
。これにより、変化率リミッタ２２２は、開度Ｆ２から
徐々に信号発生器２２０の与える排熱回収ボイラウォー
ミンｌｊ設定開度Ｆ３に向かって増加する。この状態で
排熱回収ボイラをウオーミングし、やがて蒸気ドラムの
蒸気温度が時刻ｔ３においてウオーミング完了条件ＴＲ
以上になると、スイッチ２１６がａ側に切り換わり、燃
料制御弁開度設定は、信号発生器２２１の与える弁開度
Ｆ４に向かって徐々に増加する。

このように従来のガスタービン制御装置では、排熱回収
ボイラのウオーミングを信号発生器２２０の与える一定
値（開度Ｆ３）に燃料弁開度を設定することにより行っ
ていた。このことは、ウオーミング時の排熱回収ボイラ
および蒸気タービンの状態にかかわらず、ガスタービン
からの排気ガスによって排熱回収ボイラに与える熱量が
一定であることを意味する。

ところで、排熱回収ボイラおよび蒸気タービンには、大
きな入熱による構成金属材料の熱応力を抑制したいとい
う要求と、起動時間を短縮したいという要求があった。

しかしながら、これら要求は相反するものであるため、
従来両者を共に満足させることは困難であった。なぜな
らば、入熱量を小さくすれば熱応力を抑制できる反面、
起動時間がかかりすぎ、逆に入熱量を大きくすれば起動
時間は短くなるも反面、熱応力が発生するという問題が
あったからである。

このため、従来、ウオーミング時の排熱回収ボイラある
いは蒸気タービンが最も冷えている状態、言い換えれば
熱応力が最も大きくでやすい状態に対して熱応力を最大
限に抑制できるように排熱回収ボイラウオーミング設定
開度Ｆ３として小さな値に設定していることが多かった
。その結果、ウオーミング時の排熱回収ボイラおよび蒸
気タービンが温かい場合においては、必要以上に起動時
間が長くかかるという欠点があった。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように従来技術では、ウオーミング時の排熱回
収ボイラおよび蒸気タービンの状態にかかわらずウオー
ミング中の燃料制御弁開度（燃料量）を決定するため、
排熱回収ボイラへの入熱量が一定となり、熱応力が発生
したり、起動時間が長くかかるという問題があった。

本発明は、熱応力を抑制でき、かつ起動時間を短縮する
ことのできる複合サイクルプラントのガスタービン制御
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） 上記目的を遠戚するために本発明の複合サイクルプラン
トのガスタービン制御装置は、空気圧縮機入口案内翼を
通して取り込んだ空気を圧縮する空気圧縮機、燃料制御
弁で流量が調整された燃料を前記空気圧縮機からの圧縮
空気で燃焼させる燃焼器、前記燃焼器からの燃焼ガスで
駆動されて仕事をするガスタービンを含むガスタービン
サイクルと、前記ガスタービンの排気ガスを熱源として
蒸気を発生する排熱回収ボイラ、この排熱回収ボイラか
らの蒸気で仕事を行う蒸気タービンを含む蒸気タービン
サイクルとからなる複合サイクルプラントにおいて、 前記排熱回収ボイラのウオーミング時に、ウオーミング
開始前の排熱回収ボイラまたは蒸気タービンの状態量に
応じて、前記燃料制御弁開度設定値あるいは空気圧縮機
入口案内翼の角度設定値を決定する回路構成としたもの
である。

また、本発明の他のガスタービン制御装置は、空気圧縮
機入口案内翼を通して取り込んだ空気を圧縮する空気圧
縮機、燃料制御弁で流量が調整された燃料を前記空気圧
縮機からの圧縮空気で燃焼させる燃焼器、前記燃焼器か
らの燃焼ガスで駒動されて仕事をするガスタービンを含
むガスタービンサイクルと、前記ガスタービンの排気ガ
スを熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ、この排
熱回収ボイラからの蒸気で仕事を行う蒸気タービンを含
む蒸気タービンサイクルとからなる複合サイクルプラン
トにおいて、 排熱回収ボイラまたは蒸気タービンの状態量のウオーミ
ング中の経時変化に応じて、前記燃ｐｒ制御井開度設定
値あるいは空気圧縮機入口案内翼の角度設定値を修正す
る回路構成としたものである。

（作用） 本発明は、ウオーミング時の排熱回収ボイラ、蒸気ター
ビンの状態量を検出し、検出した状態量に基づいて排熱
回収ボイラの入熱量を修正することにより、熱応力を抑
制し、かつ起動時間を短縮している。これは、次の理由
によって達成できる。

すなわち、空気圧縮機入口案内翼の角度を大きくすると
空気流量が増加し、ガスタービン排気温度が下がり、逆
に角度を小さくすればガスタービン排気温度が上がるこ
とから、入口案内翼を調整する。また、ガスタービン速
度が高いとガスタービン排気温度が上がり、逆に速度が
低いとガスタービン排気温度が低くなること、排気ガス
温度の直接調整できること、燃料制御弁の開度を直接制
御できることに鑑み、燃料制御弁の開度を調整する。

排熱回収ボイラの入熱量はガスタービンの排気温度が高
い程大きく、逆に低い程小さくなる。したがって、排熱
回収ボイラ、あるいは蒸気タービンの状態に応じた適切
な値で排熱回収ボイラに入熱して、最短時間で排熱回収
ボイラのウオーミングを完了させることができる。

また、他の発明は、排熱回収ボイラおよび蒸気タービン
の状態量のウオーミング中の経時変化を検出し、検出し
た経時変化を基づいて排熱回収ボイラの入熱量を修正す
ることにより、経時的に変化する状態量によっても正確
に制御可能として熱応力を抑制し、かつ起動時間を短縮
している。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第４図は、本発明を説明するための図であ
る。この図においても第１１図と同一構成要素には同一
符号を付して説明する。

第１図は、本発明に係るガスタービン制御装置の実施例
が適用された複合サイクルプラントを示すブロック図で
ある。第２図は、第一発明のガスタービン制御装置の起
動制御回路を示す回路図である。第３図は、排熱回収ボ
イラに入熱がなくなったときの時刻ｔに対する蒸気温度
Ｔの変化を示す特性図である。また、第４図は、本実施
例が動作して時刻ｔに対する蒸気温度の変化を示す特性
図である。

第１図に示す複合サイクルプラントでは、ガスタービン
サイクルＡと、蒸気タービンサイクルＢとから構成され
ている。ここで、ガスタービンサイクルＡは、空気圧縮
機入口案内翼１と、入口案内翼１を介して取り入れた空
気を圧縮する空気圧縮機２と、空気圧縮機２からの圧縮
空気で燃料を燃焼させる燃焼器３と、燃焼器３に供給す
る燃料を制御信号Ｓにより調整する燃料制御弁４と、前
記燃焼器３で燃焼した高温高圧ガスにより回転駆動され
るガスタービン５とでサイクルが構成されており、ガス
タービン５で発電機６を駆動するようになっている。ま
た、蒸気タービンサイクルＢは、エコノマイザ９．ドラ
ム１０．蒸発器１１．過熱器１２を備えたドラム式の排
熱回収ボイラ７と、排熱回収ボイラ７からの蒸気流量を
調整する加減弁１３と、この加減弁１３で加減された蒸
気で駆動される蒸気タービン］４と、蒸気タービン１４
がらの蒸気を水にする復水器１５と、復水器】５からの
水を給水配管８を介して排熱回収ボイラ７のエコノマイ
ザ９に送水する給水ポンプ１６とから構成されている。

また、排熱回収ボイラ７には温度検出センサー３゜を取
り付けてあり、排熱回収ボイラ７の蒸気温度を検出でき
るようになっている。

ガスタービン制御装置２０は、起動制御回路２］、ａと
、速度制御回路２２と、排気温度制御回路２３と、これ
らの内から低値を選択する低値選択回ｆｊ８２４とによ
り燃料制御弁４を制御でき、かつ空気圧縮機入口案内翼
制御回路２５により空気圧縮機入口案内翼１を制御でき
るようになっている。このガスタービン制御装置２０に
おいて、起動制御回路２＋ａは排熱回収ボイラ７のウオ
ーミング開始直前の排熱回収ボイラ７の温度に応じて燃
料制御弁４の開閉を制御する開閉制御信号Ｓを形成する
ようになっている。

第２図に示す起動制御回路２１ａは、オンオフスイッチ
２１１．２１２．２１３．２１４と、切替スイッチ２１
５．２１６と、Ｏ％倍信号発生する信号発生器（Ｓｏ）
２１７と、弁開度設定Ｆ１を出力する信号発生器（Ｓｌ
）２］８と、弁開度Ｆ２を出力する信号発生器（Ｓｗ）
　２１９と、弁開度Ｆ４を出力する信号発生器（Ｓ　ｕ
）　２２１と、変化率リミッタ２２２と、オンオフスイ
ッチ２３０，２３１．２３２と、信号発生器（ＳＢＨ）
２３３と、信号発生器（ＳＢＷ）　２３４と、信号発生
器（Ｓ　ａｃ）　２３５と、信号発生器（ＳＢＳ）２３
６と、加算器２３７とを備えている。この起動制御回路
２１ａは、温度検出センサー３０からの検出信号を基に
、第３図に示すように排熱回収ボイラ７の温度がホット
（ＨＯＴ）領域のときスイッチ２３０をオンとし、その
温度がウオーム（ＷＡＲＭ）領域のときスイッチ２３１
をオンとし、またはその温度がコールド（ＣＯＬＤ）領
域のときスイッチ２３２をオンとするようになっている
。

このように構成された実施例の作用を説明する。

まず、複合サイクルプラントの作用を説明する。

大気より吸入された空気は入口案内翼１に導かれ、空気
圧縮機２で圧縮される。圧縮空気は燃焼器３に送給され
、また燃料も燃料制御弁４を通して燃焼器３に送給され
る。燃料は燃焼器３で燃焼し、高温高圧の燃焼ガスを燃
焼器３からガスタービン５に送給される。ガスタービン
５は、燃焼ガスにより駆動されて負荷である発電機６を
駆動する。

ガスタービン５で仕事をした燃焼ガスは、排気ガスとな
って排熱回収ボイラ７に導かれる。排熱回収ボイラ７で
は、給水ポンプ１６から給水配管８を通して送られる水
がエコノマイザ９で加熱されてドラム１０に供給される
。ドラム１０の水は蒸発器１１で高温高圧の蒸気となり
、過熱器１２でさらに過熱された蒸気としてから蒸気タ
ービン１４に送給する。蒸気タービン１４は、その蒸気
により駆動されて負荷である発電機６を駆動する。蒸気
タービン１４で仕事をした蒸気は、復水器１５に導かれ
水に戻されたのち、再び給水ポンプ１６に供給される。

なお、入口案内ｘ１および燃料制御弁４は、ガスタービ
ン制御装置２０により、その開度が制御される。

次に、起動制御回路２１ａの動作を説明する。

排熱回収ボイラ７に入熱がなくなると、第３図のように
時刻ｔの経過に伴って蒸気温度Ｔが低下することは既に
述べた。そして、第３図において、蒸気温度Ｔ×〜Ｔｖ
がホット（ＨＯＴ）領域を（時刻ｔ１６〜ｔ１７）、蒸
気温度Ｔ　ｖ　−Ｔ二がウオーム（ＷＡＲＭ）領域を（
時刻ｔ１７〜ｔ１ｅ）、蒸気温度Ｔｚ〜がコールド（Ｃ
ＯＬＤ）領域を（時刻ｔｘｅ〜）、それぞれ示している
。

この排熱回収ボイラ７の蒸気温度は、温度検出センサー
３０によって検出して電気的信号に変換される。この温
度検出センサー３０からの検出信号は、ガスタービン制
御装置２０に入力される。

ここで、複合サイクルプラントが起動されると、起動制
御回路２１ａでは上記温度検出センサー３０からの検出
信号を取り込み、この検出信号を基に、°排熱回収ボイ
ラ７の蒸気温度が第３図のホット（ＨＯＴ）領域ならス
イッチ２３０を、第３図のウオーム（ＷＡＲＭ）領域な
らスイッチ２３１を、または第３図のコールド（ＣＯＬ
Ｄ）領域ならスイッチ２３２をオンとする。このように
スイッチ２３０がオンとなることにより信号発生器２３
３の出力信号が出力されるので、ホット（ＨＯＴ）領域
における燃料制御弁開度設定となる。スイッチ２３１が
オンとなることにより信号発生器２３４の出力信号が出
力されるので、ウオーム（ＷＡＲＭ）領域における燃料
制御弁開度設定となる。または、スイッチ２３２がオン
となることにより信号発生器２３５の出力信号が出力さ
れるので、コールド（ＣＯＬＤ）領域における燃料制御
弁開度設定となる。

したがって、起動信号が入力されると、第１２図に示す
ように、まず燃焼器３に点火するまではスイッチ２１１
が閉じており、信号発生器２】７から出力されるＯ％倍
信号スイッチ２１５のｂ側を通じて起動制御回路２１ａ
の出力信号として出力される。これにより、燃料制御弁
４は、全閉している。図示しないロジックにより、時刻
ｔｏに点火指令がくると、スイッチ２１１が開くととも
にスイッチ２１２が閉しるので、燃料制御弁４の開度は
信号発生器２１８からの与えられる弁開度Ｆ１となる（
第１２図参照）。時刻ｔ１で燃焼器３に火炎が検出され
ると、直ちにスイッチ２１３が閉し、スイッチ２１２が
開くので、燃料制御弁４０開度設定は信号発生器２１９
が与える開度Ｆ：となり、ガスタービンの暖機が所定時
間待われる。その期間、スイッチ２１４は閉しており、
変化率リミッタ２２２は、開度Ｆ２信号をトラッキング
している。

時刻ｔ２になりガスタービンの暖機が完了スルと、スイ
ッチ２１４が開き、スイッチ２１５がａ側に切り換わる
。これにより、変化率リミッタ２２２は、開度Ｆ２から
徐々に信号発生器２３３，２３４、または２３５が与え
る排熱回収ボイラウオーミング設定開度Ｆ　３Ｈ，Ｆ　
３ｗ、またはＦ２Ｏに向かって増加する。

ここで、例えば温度検出センサー３ｏからの検出信号を
基に、排熱回収ボイラ７の蒸気がコールド領域であると
きにはスイッチ２３２がオンとなり、排熱回収ボイラウ
オーミング設定開度Ｆ３Ｃが変化率リミッタ２２２に供
給される。この設定開度Ｆ３Ｃは、コールド域において
最適となるように決められている。この状態で排熱回収
ボイラ７をウオーミングすると、第４図に示すように温
度Ｔｃ（時刻１４）から曲線４２に沿って上昇し、やが
てドラム１゜の蒸気温度が時刻ｔ９（第１２図時刻ｔ３
）においてウオーミング完了条件ＴＲ以上になるとスイ
ッチ２１６がａ側に切り換わり、燃料制御弁開度設定は
信号発生器２２１の与える弁開度Ｆ４に向かって徐々に
増加する。

一方、ウオーム領域およびホット領域においては、排熱
回収ボイラ７の持つウオーミング前の保有熱量はコール
ド領域に比べて大きいので、従来の起動制御口＄２１で
は第４図に示すようにウオーム領域温度上昇的、ｌＸ４
３、またはホット領域温度上昇曲線４５に見られるよう
に蒸気温度の変化率が小さく、ウオーミング完了条件Ｔ
Ｒに到達時間が時刻ｔ６、または七〇となる６しかしな
がら、本発明の起動制御回路２１ａでは、ホット領域で
は当該領域に最適な弁開度Ｆ３Ｈが、ウオーム領域では
当該領域に最適な弁開度Ｆ３Ｃが供給されるので、ウオ
ーム領域温度上昇的１ｓ４４、またはホット領域温度上
昇曲線４６に見られるように蒸気温度の変化率が高まり
、ウオーミング完了条件ＴＲに到達時間が時刻ｔ７、お
よびｔｓと短くなる。すなわち、ホット領域ではウオー
ミング完了条件ＴＲに到達する時間が（ｔｓ−ｔｓ）に
、ウオーム領域ではウオーミング完了条件ＴＲに到達す
る時間が（ｔＢ−ｔ７）になる。

なお、上記実施例では、排熱回収ボイラ７の蒸気温度を
温度検出センサー３０で検出し、起動制御回路２１ａに
反映させているが、蒸気温度は第３図に示すように時間
とともに低下するので、この時間をもって上記スイッチ
２３０，２３１．２３２を切り換えるようにしてもよい
。また、上記実施例では、排熱回収ボイラ７の残留温度
でフィードバックする方式であるが、蒸気タービン１４
の残留温度でフィードバックする方式であってもよい。

また、第二の発明は、排熱回収ボイラ７が予想と相違し
た場合、あるいは特性が経年変化した場合におけるウオ
ーミング特性を改善するために、信号発生器２３６と、
加算器２３７を設けたものである。

このような実施例においても、排熱回収ボイラ７のウオ
ーミング中の経時変化に基づいて、信号発生器２３６か
ら出力されるバイアス量を決定する。

第５図は、第一の発明の第二実施例を示す回路図である
。

第５図の回路が第２図の回路と異なるところは、信号発
生器２３３．２３４．２３５およびスイッチ２３０．２
３１、２３２に代えて関数発生器２４０とスイッチ２４
１で構成して弁開度Ｆ３Ｎとして出力できるようにした
点にある。

この実施例によれば、排熱回収ボイラ７の蒸気温度を関
数発生器２４０に与えることにより、当該温度に応じた
弁開度Ｆ３Ｎが関数発生器２４０から出力される。そし
て、関数発生器２４０から出方される弁開度Ｆ３Ｎによ
り、燃料制御弁４が制御される。

このとき、関数発生器２４０から出力される弁開度Ｆ３
Ｎは連続的なので、より一層最適な弁開度Ｆ３Ｎが得ら
れることになる。

第６図は、第二の発明の第二実施例を示す回路図である
。

第６図において、ＴＬおよびＴＡは、第７図における曲
線ＴＬおよびＴＡの同時刻における蒸気温度を示す。第
７図↓こおいて、曲線ＴＳは、第２図におけるバイアス
量が零、すなわち信号発生器２３６の値が零の場合に、
排熱回収ボイラ７の蒸気温度がＴｏの状態において時刻
ｔｘｏにウオーミングを開始し１時間経過とともに蒸気
温度がウォーミング完了条件ＴＲに達してウオーミング
が完了することを示している。

一方、曲線ＴＬは、熱応力発生を抑制するために必要な
蒸気温度変化率の制限値であって、この曲線ＴＬ以下の
変化率に蒸気温度変化率を抑える必要がある。時刻ｔｘ
ｎにウオーミングを開始し、時刻ｔｘｔは蒸気温度は、
Ｔ１になった。ここで、起動時間短縮のために、第６図
において、適切なバイアス量を求める。加減算器４９で
時刻ｔ１１における温度差（ＴＬ−ＴＡ）の値、すなわ
ち蒸気温度差（Ｔ２−ＴＩ）を求める。蒸気温度差（Ｔ
２−Ｔｌ）に係数器５１の係数を乗算器５０で係数倍す
る。その結果をバイアス量として、一過的に閉じるスイ
ッチ５２を通して信号発生器２３６の値を、このバイア
ス量に更新する。このバイアス量は、第２図の加算器２
３７において、燃料制御弁４の開度設定値に加算される
。変化率リミッタ２２２は、バイアス量だけ増加し、そ
の結果、燃料量が増加するので、蒸気温度は、曲線Ｔｓ
より上部の曲線ＴＡの上をたどり、時刻ｔ１２には、蒸
気温度はＴ３となる。ここで、また時刻ｔｚｚにバイア
ス量を第６図に従って演算し直し、更新したバイアス量
を使ってウオーミングを続けると、曲線ＴＡのような軌
跡をたどり、時刻ｔ１４に蒸気温度はＴＲに達し、ウオ
ーミングを完了する。

ここで、時刻ｔｚｘ〜ｔ１３は、例えば適切な定周期毎
にサンプリングされる任意の時刻である。

このように排熱回収ボイラ７の状態量、または蒸気ター
ビン１４の状態量のウオーミング中の経年変化に基づい
て得たバイアス量により燃料制御弁４の開度設定値を修
正するようにしたので、第７図に示すように、排熱回収
ボイラ７または蒸気タービン１４の特性が予想に相違し
ても、第７図の例のように、蒸気変化率を曲線ＴＬ以下
に抑えながら、時間（ｔ　］、ｓ　−ｔ　１４）だけ、
ウオーミング完了時間を短縮することができる。

以上の実施例では、起動制御回路２１ａが低値選択され
て、排熱回収ボイラ７のウオーミング時における燃料制
御弁４の弁開度を設定できる例について説明したが、他
の制御回路を利用してもウオーミングを行うことができ
る。例えば、速度制御回路２２でウオーミングを行う実
施例を第８図に示し、説明する。

第８図は、速度制御回路２２でウオーミングを行う実施
例であって、第一および第二の発明の第三実施例を示す
回路図である。

第８図において、速度制御回路２２は、スイッチ２２０
．２２１．２２２と、信号（ＮＲ）発生器２２３と、信
号（ＮＢＨ）発生器２２４と、信号（ＮＢＷ）発生器２
２５と、信号（ＮＢＣ）発生器２２６と、信号（ＮＢＳ
）発生器２２７と、加算器２２８と、切換スイッチ２２
９と、変化率リミッタ２２Ｘと、減算器２２Ｙと、制御
器２２Ｚとから構成されている。

このような実施例の作用は、信号発生器２２４．２２５
．２２６は、おのおのホット領域、ウオーム領域、コー
ルド領域における排熱回収ボイラ７のウオーミング用の
速度設定値を与えるものであり、信号発生器２２７は、
バイアス量を与えるためのものである。

ウオーミング中は、スイッチ２２９はｂ側に閉じており
、ウオーミングが完了するとａ側に切り換わり定格速度
設定を与える信号発生器２２３が使用される。ウオーミ
ング用の速度設定値はスイッチ２２９のｂ側をとおり、
変化率リミッタ２２Ｘを介してガスタービン速度設定と
なる。ガスタービン速度設定は、加減算器２２Ｙにおい
てガスタービン速度Ｎとの偏差が求められ、この速度偏
差が制御器２２Ｚにより燃料制御弁４の開度設定となる
。

スイッチ２２０は排熱回収ボイラ７の蒸気温度がホット
領域のときに閉し、スイッチ２２１は排熱回収ボイラ７
の蒸気温度がウオーム領域のとき閉じ、あるいはスイッ
チ２２２は排熱回収ボイラ７の蒸気温度がコールド領域
のとき閉しる。そして、それぞれ各領域で最適なウオー
ミングになる燃料制御弁４の弁開度設定値を出力する各
信号発生器２２４．２２５．２２６からの弁開度の一つ
が出力されることになる。これにより、燃料制御弁４は
、排熱回収ボイラ７の蒸気残留温度に応じた状態でウオ
ーミングがなされる。

また、信号発生器２２７と加算器２２８とは、経時変化
を保障するものであり、予想と異なる弁開度が設定され
ても、信号発生器２２７からバイアスを加えて経時変化
分をキャンセルする。

第９図は、排気温度制御回路２３でウオーミングを行う
実施例であって、第一および第二の発明のさらに他の実
施例を示す回路図である。

第９図に示す排気温度制御回路２３は、スイッチ２３０
．２３１．２３２と、信号発生器２３３．２３４．２３
５．２３６．２３７と、加算器２３８と、切換スイッチ
２３９と、変化率リミッタ２３Ｘと、加減算器２３Ｙと
、制御器２３２とを備えている。

ここで、信号発生器２３４がホット領域での燃料制御弁
４の開度を設定するためのもので、信号発生器２３５が
ウオーム領域での燃料制御弁４の開度を設定するための
もので、かつ信号発生器２３６がコールド領域での燃料
制御弁４の開度を設定するためのものである。また、ス
イッチ２３０．２３１゜２３２が排熱回収ボイラ７の蒸
気残留温度により閉じるようになっている。これにより
、起動時に排熱回収ボイラ７のウオーミングを行うこと
ができる。

また、信号発生器２３７と、加算器２３８とは、経時変
化を保障するものであり、予想と異なる弁開度が設定さ
れても、信号発生器２３７からバイアスを加えて経時変
化分をキャンセルする。

このような実施例では、ウオーミング中はスイッチ２３
９はｂ側に閉じており、ウオーミングが完了するとａ側
に切り換わり通常運転中の排気温度設定を与える信号発
生器２３３が使用される。ウオーミング用の排気温度設
定値はスイッチ２３９のｂ側をとおり、変化率リミッタ
２３Ｘを介して排気温度設定となる。ガスタービン排気
温度設定は、加減算器２３Ｙにおいてガスタービン排気
温度Ｔとの偏差が求められ、この温度偏差が制御器２３
２により燃料制御弁４の開度設定となる。

そして、スイッチ２３０は排熱回収ボイラ７の蒸気温度
がホット領域のときに閉じ、スイッチ２３１は排熱回収
ボイラ７の蒸気温度がウオーム領域のとき閉し、あるい
はスイッチ２３２は排熱回収ボイラ７の蒸気温度がコー
ルド領域のとき閉じる。こうして、それぞれ各領域で最
適なウオーミングを行うことができる燃料制御弁４の弁
開度設定値を出力する各信号発生器２３４．２３５．２
３６からの弁開度の一つが出力されることになる。これ
により、燃料制御弁４は、排熱回収ボイラ７の蒸気残留
温度に応じた状態でウオーミングがなされるように調整
される。このように制御ができる理由は、ガスタービン
排気温度設定値を増加させることが燃料制御弁開度を増
加させることと等価であり、逆に当該設定値を減少させ
ることも等価であるからである。

また、信号発生器２３７から出力されるバイアスが加算
器２３８で弁開度設定値に加算されることにより、経時
変化分がキャンセルされる。

第１０図は、空気圧縮機入口案内翼制御回路２５により
ウオーミングを行う実施例であって、第一および第二の
発明の他の実施例を示す回路図である。

第１０図に示す空気圧縮機入口案内翼制御回路２５は、
スイッチ２５０．２５１２５２と、信号発生器２５３．
２５４．２５５．２５６．２５７と、加算器２５８と、
切換スイッチ２５９と、変化率リミッタ２５Ｘと、加減
算器２５Ｙと、制御器２５２とを備えている。

ここで、信号発生器２５４がホット領域での入口案内翼
１の翼角度を設定するためのもので、信号発生器２５５
がウオーム領域での入口案内翼１の翼角度を設定するた
めのもので、かつ信号発生器２５６がコールド領域での
入口案内翼１の翼角度を設定するためのものである。ま
た、スイッチ２５０．２５１、２５２が排熱回収ボイラ
７の蒸気残留温度領域により閉しるようになっている。

これにより、起動時に排熱回収ボイラ７のウオーミング
を行うことができる。

また、信号発生器２５７と、加算器２５８とは、経時変
化を保障するものであり、予想と異なる弁開度が設定さ
れても、信号発生器２３７からバイアスを加えて経時変
化分をキャンセルするものである。

このような実施例では、ウオーミング中はスイッチ２５
９はｂ側に閉しており、ウオーミングが完了するとａ側
に切り換わり通常運転中の排気温度設定を与える信号発
生器２５３カス使用される。ウォ−ミング用の排気温度
設定値は、加算器２５８、変化率リミッタ２５Ｘを介し
て入口案内翼ｌの弁開度設定がなされ排気温度設定とな
る。ガスタービン排気温度設定は、加減算器２５Ｙにお
いてガスタービン排気温度Ｔとの偏差が求められ、この
温速度偏差が制御器２５Ｚにより入口案内翼ｌの翼角度
設定となる。

そして、スイッチ２５０は排熱回収ボイラ７の蒸気温度
がホット領域のときに閉じ、スイッチ２５１は排熱回収
ボイラ７の蒸気温度がウオーム領域のとき閉じ、あるい
はスイッチ２５２は排熱回収ボイラ７の蒸気温度がコー
ルド領域のとぎ閉じる。こうして、それぞれ各領域で最
適なウオーミングを行うことができる入口案内翼１の翼
角度設定値を出力する各信号発生器２５４．２５５．２
５６から翼角度設定値の一つが導出されることになる。

これにより、入口案内翼１は、排熱回収ボイラ７の蒸気
残留温度に応じた状態でウオーミングがなされるように
翼角度が調整される。

このように制御ができる理由は、ガスタービン排気温度
設定値を増加させることが入口案内ｇｌの翼角度を減少
させることと等価であり、逆に当該設定値を減少させる
ことも等価であるからである。

また、信号発生器２５７から出力されるバイアスが加算
器２５８で翼角度設定値に加算されることにより、経時
変化分がキャンセルされる。

以上のようにして排熱回収ボイラ７のウオーミング時に
おいて、排熱回収ボイラ７の蒸気温度の状態量に基づい
て、起動制御回路２１ａ、速度制御回路２２、排気温度
制御回路２３、あるいは空気圧縮機入口案内翼制御回路
２５の設定値を変化させることにより、排熱回収ボイラ
７および蒸気タービン１４の熱応力の抑制と起動時間（
排熱回収ボイラ７のウオーミング完了時間）を短縮でき
ることになる。また、排熱回収ボイラ７のウオーミング
中の経年変化に基づいて、各設定値を修正できるように
したので、最適なウオーミング特性を得ることができる
。

なお、上記各実施例では、排熱回収ボイラ７の状態量と
して蒸気の残留温度を用いて制御していたが、蒸気ター
ビン１４の温度を排熱回収ボイラ７の状態量として使用
してもよい。加えて、排熱回収ボイラ７の状態量として
各部のメタルの温度を使用してもよく、蒸気の圧力を使
用してもよい。

また、蒸気温度の経時変化の例として説明したが、蒸気
温度の変化率の経時変化に応じて設定値を修正するよう
にしてもよい。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、排熱回収ボイラ、蒸気タ
ービンの熱応力を抑制しつつ、起動時間を短縮できて、
最適なウオーミング特性を得ることができる。

また、本発明によれば、装置の経時変化に伴う制御のず
れを修正でき、常に正確な制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例が適用された複合サイクルプラ
ントを示す系統図、第２図は本発明の第一の実施例を示
す回路図、第３図は複合サイクルプラント停止中の蒸気
温度の降下を説明する図、第４図は起動時間が短縮され
たことを示す図、第５図は本発明の第二実施例を示す図
、第６図は本発明の第三実施例を示す回路図、第７図は
第三実施例の効果を説明するための図、第８図は本発明
の第四実施例を示す回路図、第９図は本発明の第五実施
例を示す回路図、第１０図は本発明の第六実施例を示す
回路図、第１１図は従来の起動制御回路を示す回路図、
第１２図は起動時の弁開度設定値の変化を示す図である
。 １・・空気圧縮機入口案内翼、２・・空気圧縮機、３・
・燃焼器、４・・・燃料制御弁、５・・ガスタービン、
７排熱回収ボイラ、１４・蒸気タービン、２０・・ガス
タービン制御装置、２１ａ・・・起動制御回路、２２・
・速度制御回路、２３・・排気温度制御回路、２４・・
低値選択回路、２５・空気圧縮機入口案内翼制御回路。 （７３１７）　　代理人　弁理士　　則　近　　憲　佑
第 ３ 図 第 図 第 ５ 図 第 図 第 図 ３ 第 図 第 図 第 ０ 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気圧縮機入口案内翼を通して取り込んだ空気を
   圧縮する空気圧縮機、燃料制御弁で流量が調整された燃
   料を前記空気圧縮機からの圧縮空気で燃焼させる燃焼器
   、前記燃焼器からの燃焼ガスで駆動されて仕事をするガ
   スタービンを含むガスタービンサイクルと、前記ガスタ
   ービンの排気ガスを熱源として蒸気を発生する排熱回収
   ボイラ、この排熱回収ボイラからの蒸気で仕事を行う蒸
   気タービンを含む蒸気タービンサイクルとからなる複合
   サイクルプラントにおいて、 前記排熱回収ボイラのウォーミング時に、ウォーミング
   開始前の排熱回収ボイラまたは蒸気タービンの状態量に
   応じて、前記燃料制御弁開度設定値あるいは空気圧縮機
   入口案内翼の角度設定値を決定する回路構成としたこと
   を特徴とする複合サイクルプラントのガスタービン制御
   装置。
2. （２）空気圧縮機入口案内翼を通して取り込んだ空気を
   圧縮する空気圧縮機、燃料制御弁で流量が調整された燃
   料を前記空気圧縮機からの圧縮空気で燃焼させる燃焼器
   、前記燃焼器からの燃焼ガスで駆動されて仕事をするガ
   スタービンを含むガスタービンサイクルと、前記ガスタ
   ービンの排気ガスを熱源として蒸気を発生する排熱回収
   ボイラ、この排熱回収ボイラからの蒸気で仕事を行う蒸
   気タービンを含む蒸気タービンサイクルとからなる複合
   サイクルプラントにおいて、 排熱回収ボイラまたは蒸気タービンの状態量のウォーミ
   ング中の経時変化に応じて、、前記燃料制御弁開度設定
   値あるいは空気圧縮機入口案内翼の角度設定値を修正す
   る回路構成としたことを特徴とする複合サイクルプラン
   トのガスタービン制御装置。