JPH0440527B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、媒体タービンの凝縮器の冷却媒体と
して液化天然ガス（以下LNGという）を利用し、
媒体蒸発器での熱交換によつて蒸発した媒体によ
り、媒体タービンを回す冷熱利用ランキンサイク
ルの主蒸気圧力制御装置に関する。

［発明の技術的背景］ 近年、天然ガス（以下NGという）はエネルギ
ー源として広く利用されているが、このNGは
LNGとして輸送されるので、NG供給施設では
LNGの冷熱を利用し、ランキンサイクル方式や
直接膨脹方式で発電設備を駆動することによつて
冷熱の有効利用を図るようにしている。

第１図は、LNG冷熱利用発電設備を有するNG
発生システムの一般的な構成を例示するもので、
LNG昇圧ポンプ１で昇圧されたLNGは、LNG流
量検出器２を流過した後、LNG流量制御弁３に
より流量制御され、凝縮器４でフロン等の２次媒
体（以下、単に媒体と言う）と熱交換する。この
熱交換によつて昇温したLNGは、次にLNG蒸発
器５に導入され、海水と熱交換することにより
NG化し、NGタービン制御弁６を経由して、NG
タービン７内に導入され、発電機８を駆動した
後、NG供給側へ送られる。発電機８の回転は回
転数検出器９によつて検出され、NGタービン制
御装置１０からの指令によりNGタービン制御弁
６の開度を調整する。

一方、凝縮器４において、LNGにより凝縮さ
れた媒体は、媒体ポンプ１１で加圧され、媒体蒸
発器１２により海水等の高温熱源と熱交換し、加
熱されて気化する。気化した媒体は、媒体タービ
ン加減弁１３を経由して媒体タービン１４に導入
され、これを駆動する。媒体タービン１４から排
気された媒体は、凝縮器４において再び冷却され
て液化媒体となる。媒体タービン１４によつて駆
動される発電機１５の回転は回転数検出器１６に
よつて検出され、制御装置１７にインプツトされ
る。

流量検出器２及び凝縮器４に設けられた圧力検
出器１８は制御装置１７に接続されており、この
制御装置１７からLNG流量制御弁３と媒体ター
ビン加減弁１３に向けて開度制御信号が出力され
る。

このような構成のNG発生システムでは、LNG
流量調整弁３の開度により凝縮器４に流入する
LNG流量が決まる。このLNG流量をLNG流量検
出器２で検出し、その検出信号に基づき制御装置
１７によつて媒体タービン加減弁１３の開度を制
御し、媒体タービン１４への媒体の流量を制御す
る。なお、圧力検出器１８は、凝縮器４の器内圧
を検出し、制御するためのものであつて、この圧
力検出器の検出信号を制御装置１７に送信し、こ
こでタービン加減弁１３の開度を修正するよう構
成されている。

［背景技術の問題点］ しかしながら、このようなシステムにおいて
は、媒体タービン１４への媒体流量を一定に保つ
ことが可能であるが、高温熱源（海水）温度が、
低下してゆく過程では、媒体ポンプ１１の吐出圧
が一定であるために、媒体が飽和領域を超えず、
液体のまま、媒体タービン加減弁１３から媒体タ
ービン１４に流入するおそれがある。そして、こ
の状態になると、媒体タービン最終段の湿り度が
過大となり、また、媒体タービン加減弁１３の弁
棒がステイツクして弁の作動を困難にし、媒体タ
ービン１４の故障原因となるという不都合があつ
た。

さらに、媒体タービンを最良の効率で運転する
ため、媒体タービンの排気圧力を一定に保持する
機能を媒体タービン加減弁１３に兼用させている
プラントでは、LNGの冷熱流量が著しく減少し
た場合、凝縮器４の圧力が上昇するので前記加減
弁１３を大きく絞り込むことになるが、その結
果、加減弁１３でのロスが増え、媒体タービンの
排気が湿り状態となり、前記と同様、媒体タービ
ンの羽根に悪影響を与えるという不都合があつ
た。

［発明の目的］ 本発明は背景技術における上述の如き不都合を
除去すべくなされたもので、高温熱源（海水）の
温度変化時においても媒体の供給流量と圧力を、
媒体蒸気の発生領域に見合うよう制御し得る冷熱
利用ランキンサイクルの主蒸気圧力制御装置を提
供することを目的とする。

［発明の概要］ 本発明の冷熱利用ランキンサイクルの主蒸気圧
力制御装置は、液化天然ガスとの熱交換によつて
凝縮された２次媒体を媒体蒸発器に導入し高温熱
源との熱交換によつて蒸発させ、この発生蒸気に
て媒体タービンを駆動する冷熱利用ランキンサイ
クルの主蒸気圧力制御装置において、媒体蒸発器
に流入する２次媒体を調節するための媒体圧力調
整弁と、液化天然ガスの流量および高温熱源の温
度に基づいて２次媒体圧力指令を出力する関数発
生器と、この関数発生器からの２次媒体圧力指令
と媒体蒸発器出口の２次媒体圧力との偏差に基づ
いて媒体圧力調整弁に開度指令を出力する比例積
分演算器とを設けることを特徴とする。

［発明の実施例］ 以下、第２図および第３図を参照して本発明の
一実施例を説明する。なお、これらの図では、第
１図におけると同一要素にはそれらと同じ符号を
付し、詳細な説明は省略する。

第２図において、媒体流路１９には媒体ポンプ
１１と媒体蒸発器１２との間に媒体圧力調整弁２
０が設けられ、また媒体蒸発器１２と媒体タービ
ン加減弁１３との間に媒体圧力検出器２１が設け
られている。また、高温熱源流路２２には媒体蒸
発器１２の上流側に温度検出器２３が設けられて
いる。

LNG流量検出器２、媒体凝縮器内圧力検出器
１８、媒体圧力検出器２１、回転数検出器１６お
よび温度検出器２３からの検出信号は制御装置２
４に入力される。ここで、図示しない制御系とし
て、媒体タービンの排気圧力を一定に保持するた
めに、媒体凝縮器内圧力検出器１８からの信号に
対して設定値との偏差演算の後、比例積分演算を
行う排気圧力制御系と、媒体タービンの過速を防
止するために、回転数検出器１６からの信号に対
して設定値との偏差演算の後、比例演算を行う調
速・過速防止制御系との加算信号が媒体タービン
加減弁１３の開度信号として出力される。

第３図は上記した制御装置２４の主蒸気圧力調
整弁２０の制御に係る制御器２４ａの具体的構成
を例示している。同図において、LNG流量検出
器２からのLNG流量信号と、温度検出器２３か
らの高温熱源（海水）温度信号は関数発生器２５
に入力される。この関数発生器２５は両入力信号
の関係から最適な媒体圧力指令ａを演算して出力
する。

一方、圧力設定装置２６からは、圧力変化率制
限器２７へ向けて圧力設定値ｂが出力される。こ
の圧力変化率制限器２７は、制限値可変の上下限
制限器２８と積分器２９とから構成されており、
圧力設定信号ｂとフイードバツク信号ｃとの偏差
である圧力変化率信号ｄに対し、上下限制限器２
８により制限をかけ、積分器２９を経由して信号
ｅを出力する。この信号ｅは、フイードバツク信
号ｃとなり、圧力設定値ｂとの偏差をとるので、
偏差信号ｄが零になるまで出力信号ｅは変化して
ゆく。

圧力変化率制限器２７の出力信号ｅと、関数発
生器２５からの出力信号ａは低値優先回路３０に
入力され、これら２値のうち低い方の値が出力信
号ｆとなる。この信号ｆは、媒体圧力検出器２１
からの圧力信号ｇと共に比較器３１に導かれて偏
差をとられ、比例積分演算器３２で比例積分処理
の後、媒体圧力調整弁２０に対する開度指令ｈと
して出力される。

このように、圧力設定装置２６から与えられる
設定値で媒体蒸発器１２出口における媒体圧力の
上限値を与えることにより、低値優先回路３０に
おいて、上限値信号ｅの範囲内で、熱交換を行う
LNG流量信号と高温熱源（海水）温度信号から
与えられる最適な媒体圧力指令信号ｆを出力する
ことが可能となる。なお、圧力変化率制限器２７
の出力信号ｅは媒体圧力指令ａの上限値信号とし
て機能するものであり、必ずしも必要ではない。
関数発生器２５における関数形を適切なものに選
択すれば媒体圧力指令ａが過大になることはな
く、LNG流量信号と高温熱源（海水）温度信号
とから与えられる最適な媒体圧力指令信号（ｆ＝
ａ）を出力することが可能となる。

したがつて、本発明の主蒸気圧力制御装置によ
れば、例えば、LNGの供給が著しく減少した場
合、凝縮器４の圧力が上昇するために媒体タービ
ン加減弁１３がタービン排気制御により絞り込み
動作を行うが、その結果生ずる媒体タービン最終
段での湿りを防止すべく、媒体圧力調整弁２０が
LNGの供給量（熱交換量）に見合う最適の圧力
指令値となるよう開度制御され、また高温熱源
（海水）の温度変化に伴つて媒体蒸発器１２での
熱交換量が変化した場合にも、その熱交換量に見
合う最適主蒸気圧力指令値が与えられて媒体圧力
調整弁２０の開度が制御されるため、海水のよう
に季節によつて温度変化する高温熱源を利用する
冷熱利用発電プラントにおいて、年間を通して常
に安定した運転が可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の冷熱利用ランキ
ンサイクルの主蒸気圧力制御装置では媒体圧力調
整弁は、LNG流量と高温熱源温度に対して最適
な主蒸気圧力を設定値として、連続的に開度を調
整されるため、媒体を最も効率よく供給すること
が可能となる。

したがつて、媒体が媒体タービン側に液体のま
ま流入することは防止され、媒体タービン最終段
の湿り度が過大となつたり、媒体タービン加減弁
の弁棒がステイツクすることもなくなり、供給量
が変動するLNGおよび年間に温度変化する海水
をそれぞれ冷却用媒体および加熱用媒体として利
用する冷熱利用発電プラントにおいて、年間を通
して常に安定した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はLNG冷却熱発電設備を有するNG発生
システムを例示する系統図、第２図は本発明の冷
却熱利用ランキンサイクルの主蒸気圧力制御装置
の一実施例を示す系統図、第３図は本発明装置に
おける制御器の具体例を示す回路図である。 １０……NGタービン制御装置、１１……媒体
ポンプ、１２……媒体蒸発器、１３……媒体ター
ビン加減弁、１４……媒体タービン、１６……回
転数検出器、１７，２４……制御装置、１８……
凝縮器内圧力検出器、２０……媒体圧力調整弁、
２１……媒体圧力検出器、２３……温度検出器、
２４ａ……制御器、２５……関数発生器、２６…
…圧力設定器、２７……圧力変化率制限器、２８
……上下限制限器、２９……積分器、３０……低
値優先回路、３１……比較器、３２……比例積分
演算器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液化天然ガスとの熱交換によつて凝縮された
   ２次媒体を媒体蒸発器に導入し高温熱源との熱交
   換によつて蒸発させ、この発生蒸気にて媒体ター
   ビンを駆動する冷熱利用ランキンサイクルの主蒸
   気圧力制御装置において、前記媒体蒸発器に流入
   する前記２次媒体を調節するための媒体圧力調整
   弁と、前記液化天然ガスの流量および高温熱源の
   温度に基づいて２次媒体圧力指令を出力する関数
   発生器と、この関数発生器からの２次媒体圧力指
   令と前記媒体蒸発器出口の２次媒体圧力との偏差
   に基づいて前記媒体圧力調整弁に開度指令を出力
   する比例積分演算器とを設けることを特徴とする
   冷熱利用ランキンサイクルの主蒸気圧力制御装
   置。