JPH0486306A

JPH0486306A - コンバインドサイクル主蒸気温度制御装置

Info

Publication number: JPH0486306A
Application number: JP20126590A
Authority: JP
Inventors: Naotake Mochida; 尚毅持田; Hitoshi Tanabe; 田邊　仁志
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1992-03-18
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JP2505917B2

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設備の主蒸気温度
制御装置に係り、特にプラントの部分負荷時においても
、蒸気タービン排気を常に許容される湿り域に保持する
ことができるコンバインドサイクル主蒸気温度制御装置
に関する。

（従来の技術）コンバインドサイクル発電設備において、排熱回収ボイ
ラは、ガスタービンの排ガスの持つ熱を回収して蒸気を
発生させ、その蒸気を蒸気タービンに供給する装置であ
る。したがって、発生する蒸気の状態値は、ガスタービ
ン排ガスの条件によって左右される。すなわち、排ガス
温度が高温となれば、発生する蒸気も一般に高温となり
、またガス量が多量になれば、蒸気量も一般に増加する
。

第４図は、一般的な再熱式コンバインドサイクル発電設
備を示すもので、ガスタービン１から排出された高温度
のガスは、排熱回収ボイラ２に導かれ、高圧過熱器３、
再熱器４および高圧蒸発器５にそれぞれ熱交換を行なっ
た後に大気に放出される。

前記高圧蒸発器５で発生した蒸気は、第４図に示すよう
に、高圧蒸気減温器６にて減温水により減温され、高圧
過熱器３で過熱された熱に高圧主蒸気として蒸気タービ
ン高圧部７に供給される。

この蒸気タービン高圧部７から排出された蒸気は、排熱
回収ボイラ２に導かれ、再熱蒸気減温器８にて減温水に
より減温され、再熱器４で再熱された後に再熱主蒸気と
して蒸気タービン再熱部９に供給される。再熱主蒸気は
、蒸気タービン最終段１０を経由して蒸気タービン排気
部１］、から復水器１２に供給され、復水後給水となっ
て排熱回収ボイラ２に導かれる。前記蒸気タービン排気
部１１には、第４図に示すように、最終段長翼過熱防止
用のスプレィ装置１３および排出蒸気温度検出装置１４
が設置されている。

一方、前記高圧蒸気減温器６および再熱主蒸気減温器８
には、第４図に示すように、各減温器６゜８に供給され
るスプレィ水の流量を制御する制御弁１５．１６がそれ
ぞれ設けられており、これら各制御弁１５．１６は、後
述する高圧主蒸気温度制御系２０あるいは再熱主蒸気温
度制御系２１からの各制御信号により制御され、高圧主
蒸気温度１７あるいは再熱主蒸気温度１８が設定値とな
るよう制御されるようになっている。

第５図は、前記各制御系２０．２１の構成を示すもので
、高圧主蒸気温度制御系２０は、予め設定されている高
圧主蒸気温度設定値を出力する高圧主蒸気温度設定器２
２と、この高圧主蒸気温度設定値と高圧主蒸気温度１７
との偏差を求める減算器２３とを備えており、この減算
器２３からの偏差信号は、ＰＩコントローラ２４で比例
・積分処理された後、開度指令信号として前記制御弁１
５に与えられるとともに、モニタスイッチ２５゜２６に
も入力されるようになっている。モニタスイッチ２５は
、予め設定された警報設定値以上の入力信号があると警
報信号を出力し、またモニタスイッチ２６は、予め設定
された強制停止設定値以上の入力信号があると強制停止
（トリップ）信号を出力するようになっている。

一方、前記再熱主蒸気温度制御系２１は、第５図に示す
ように、予め設定されている再熱主蒸気温度設定値を出
力する再熱主蒸気温度設定器２７と、この再熱主蒸気温
度設定値と再熱主蒸気温度１８との偏差を求める減算器
２８とを備えており、この減算器２８からの偏差信号は
、ＰＩコントローラ２９で比例・積分処理された後、開
度指令信号として前記制御弁１６に与えられるとともに
、モニタスイッチ３０．３１にも入力されるようになっ
ている。モニタスイッチ３０は、予め設定された警報設
定値以上の入力信号があると警報信号を出力し、またモ
ニタスイッチ３１は、予め設定された強制停止設定値以
上の入力信号があると強制停止（トリップ）信号を出力
するようになっている。

第６図は、再熱主蒸気温度制御系２１における再熱主蒸
気温度設定器２７および各モニタスイッチ３０．３１の
各設定値の関係を示すもので、再熱主蒸気温度は、許容
最大温度（例えば５３８℃）以下となるよう制御される
。

（発明が解決しようとする課題）コンバインドサイクルプラントにおいて、蒸気の発生量
は、ガスタービン１の運転状態により決まるため、蒸気
タービンの主蒸気加減弁は、般的には開度固定にて変圧
運転状態にしている。

第７図は、従来の制御装置を採用した再熱式コンバイン
ドサイクルでの再熱主蒸気温度３２、再熱主蒸気圧力３
３および蒸気タービン排気湿り度３４とガスタービン負
荷との関係をそれぞれ示すもので、蒸気タービンは変圧
運転状態であるため、ガスタービン負荷の減少に伴い、
再熱主蒸気圧力３３は減少していく。一方、再熱主蒸気
温度３２は、０〜約５０％負荷域までは、ガスタービン
排ガス温度に比例して、いわゆる出なりの状態で温度上
昇し、約５０〜１００％負荷域においては、排熱回収ボ
イラ２で制御されて一定温度なる。その結果、蒸気ター
ビン排気湿り度３４は、再熱主蒸気温度３２が一定値に
制御される負荷域においは、再熱主蒸気圧力３３の降下
に伴い、湿り度の高い状態から湿り度の低い状態、すな
わち乾き域に向って降下し、０〜約５０％負荷域におい
ては、再熱主蒸気圧力３３の降下とともに温度３２も降
下するため、湿り度３４は乾き域から湿り域へと変化す
る。

ところで、蒸気タービン排気室には、一般に排気室の過
熱を防止するため、第４図に示すように過熱防止用のス
プレィ装置１３が設置されているが、乾き域を通過して
排気室が過熱され、スプレィ装置１３の作動頻度が高く
なると、蒸気タービン最終段長翼を侵食してしまうおそ
れがあり、したがって蒸気タービン排気が乾き域に近付
くような運転は好ましくない。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、
プラントの部分負荷時においても、蒸気タービン排気を
常に許容される湿り域に保持することができるコンバイ
ンドサイクル主蒸気温度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）本願の第１の発明は、再熱主蒸気減温器に、制御弁を介
しスプレィ水を供給して再熱主蒸気温度を制御するコン
バインドサイクル主蒸気温度制御装置において、再熱主
蒸気温度設定値に基づき前記制御弁を制御する再熱主蒸
気温度制御回路と、再熱主蒸気圧力、再熱主蒸気温度お
よび復水器真空度に基づき蒸気タービン排気室湿り度を
演算する演算器と、この演算器からの出力と予め設定さ
れている目標排気室湿り度との偏差を求める減算器と、
この偏差に応じた制御弁制御信号を出力するＰＩコント
ローラと、このＰＩコントローラからの制御弁制御信号
と前記再熱主蒸気温度制御回路からの信号とを比較し、
そのうちの高い値の信号により前記制御弁を制御する高
値優先回路とを具備することを特徴とするものである。

本願の第２の発明は、再熱主蒸気減温器に、制御弁を介
しスプレィ水を供給して再熱主蒸気温度を制御するコン
バインドサイクル主蒸気温度制御装置において、蒸気タ
ービン排気湿り度を許容範囲内にするための再熱主蒸気
温度設定値が再熱主蒸気圧力に対応して予め設定され再
熱主蒸気圧力信号の入力によりこれに対応する再熱主蒸
気温度設定値を出力する関数発生器と、この関数発生器
からの再熱主蒸気温度設定値と再熱主蒸気温度信号との
偏差を求める減算器と、この偏差に応じた制御信号によ
り前記制御弁を制御するＰＩコントローラとを具備する
ことを特徴とするものである。

（作用）本発明の第１の発明に係るコンバインドサイクル主蒸気
温度制御装置において、制御弁は、再熱主蒸気温度制御
回路からの信号により、従来と同様、再熱主蒸気温度設
定値に基づき制御される。

これと同時に、演算器においては、蒸気タービン排気室
湿り度が演算され、この演算結果と目標排気室湿り度と
の偏差が求められる。そして、Ｐ■コントローラからは
、この偏差に応じた制御弁制御信号が出力される。この
制御弁制御信号は、前記再熱主蒸気温度制御回路からの
信号と、高値優先回路において比較され、そのうちの高
い値の信号により制御弁が制御される。すなわち、再熱
主蒸気と温度制御回路からの信号では、蒸気タービン排
気室湿り度が乾き域に移行するおそれがある場合には、
この信号に優先して、ＰＩコントロラからの制御弁制御
信号により制御弁が制御される。このため、プラントの
部分負荷時においても、蒸気タービン排気を、常に許容
される湿り域に保持することが可能となる。

また、本発明の第２の発明に係るコンバインドサイクル
主蒸気温度制御装置においては、関数発生器からの再熱
主蒸気温度設定値と再熱主蒸気温度信号との偏差が求め
られ、制御弁は、この偏差に応じて制御信号により制御
される。

ところで、前記再熱主蒸気温度設定値は、蒸気タービン
排気湿り度を許容範囲にすべく再熱主蒸気圧力に対応し
て設定されているので、この設定値に基づき制御弁を制
御することにより、プラントの部分負荷時においても、
蒸気タービン排気を、常に許容される湿り域に保持する
ことが可能となる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお
、本発明は、再熱主蒸気制御系にのみ特徴を有し、他の
部分については、従来の装置と同一構成であるので、以
下この特徴部分についてのみ図示説明する。

第１図は、本発明の第１一実施例に係るコンバインドサ
イクル主蒸気温度制御装置の再熱主蒸気温度制御系を示
すもので、この再熱主蒸気温度制御系４１−は、従来の
再熱主蒸気温度制御系２１（第５図と参照）と同一構成
の再熱主蒸気温度制御回路４２を備えている。

すなわち、この再熱主蒸気温度制御回路４２は、第１図
に示すように、予め設定されている再熱主蒸気温度設定
値を出力する再熱主蒸気温度設定器２７と、この再熱主
蒸気温度設定値と再熱主蒸気温度１８との偏差を求める
減算器２８とを備えており、この減算器２８からの偏差
信号は、ＰＩコントローラ２９で比例・積分処理された
後、開度指令信号として後述する高値優先回路４３に入
力されるようになっているとともに、モニタスイッチ３
０，３］−にも入力されるようになっている。

モニタスイッチ３０は、予め設定された警報設定値以上
の入力信号があった場合に、警報信号を出力するように
なっており、またモニタスイッチ３１−は、予め設定さ
れた強制停止設定値以上の入力信号があった場合に、強
制停止（トリップ）信号を出力するようになっている。

前記再熱主蒸気温度制御系４１−は、また、第１図に示
すように、関数発生器４４および信号発生器４５を備え
ており、前記関数発生器４４は、再熱主蒸気温度１８、
再熱主蒸気圧力４６および復水器真空度４７に基づき、
蒸気タービン排気室湿り度を演算し、これを減算器４８
に出力するようになっている。また、前記信号発生器４
５は、蒸気タービン排気室湿り度を許容範囲内とするた
めの目標排気室湿り度を、前記減算器４８に出力するよ
うになっている。

減算器４８は、第１図に示すように、前記関数発生器４
４からの排気室湿り度と信号発生器４５からの目標排気
室湿り度とを減算して、その偏差を求め、この偏差信号
をＰＩコントローラ４９に与えるようになっている。そ
して、Ｐ■コントロう４９は、前記偏差信号を比例・積
分処理した後、前記高値優先回路４３に出力するように
なっている。

高値優先回路４３は、第１図に示すように、前記両Ｐ■
コントローラ２９．４９からの出力信号の入力によりこ
れらを比較し、そのうちの高い値の信号を、制御弁１６
の制御信号として出力するようになっている。そして、
制御弁１６は、この制御信号により制御されるようにな
っている。

次に、本実施例の作用について説明する。

再熱主蒸気温度設定器２７から出力された再熱主蒸気温
度設定値は、再熱主蒸気温度１８とともに、減算器２８
に入力され、両者の偏差が求められる。この偏差信号は
、Ｐ■コントローラ２９で比例・積分処理された後、高
値優先回路４３に入力される。

一方、関数発生器４４は、再熱主蒸気温度１８、再熱主
蒸気圧力４６および復水器真空度４７に基づき、蒸気タ
ービン排気室湿り度を演算Ｉ７、演算された蒸気タービ
ン排気室湿り度は、信号発生器　ｑ４５からの目標排気室湿り度とともに減算器４８に入力
され、両者の偏差が求められる。この偏差信号は、ＰＩ
コントローラ４９で比例・積分処理された後、高値優先
回路４３に入力される。

高値優先回路４３は、両ＰＩコントローラ２９゜４９か
らの出力信号を比較し、そのうちの高い値の信号を、制
御弁１６の制御信号として出力し、制御弁１６は、この
制御信号により制御される。

しかして、このような制御方法を採用することにより、
第７図に破線で示すように、再熱主蒸気温度３２および
蒸気タービン排気湿り度３４は、部分負荷においても湿
り域にあり、蒸気タービン最終段が過熱されることはな
い。このため、排出蒸気温度が高温となることがなく、
負荷運転時に、第４図に示すスプレィ装置１３が作動す
ることはない。

第２図は、本発明の第２実施例に係るコンバインドサイ
クル主蒸気温度制御装置の再熱主蒸気温度制御系を示す
もので、この再熱主蒸気温度制御系５１は、関数発生器
５２を備えており、この関数発生器５２には、蒸気ター
ビン排気湿り度を許容範囲内にするための再熱主蒸気温
度設定値が再熱主蒸気圧力の関数として予め設定されて
いる。

そして、この関数発生器５２は、第２図に示すように、
再熱主蒸気圧力４６の入力により、これに対応する再熱
主蒸気温度設定値を、減算器５３に出力するようになっ
ている。

この減算器５３は、第２図に示すように、前記再熱主蒸
気温度設定値と再熱主蒸気温度１８とを減算し、その偏
差信号をＰＩコントローラ５４および両モニタスイッチ
５５．５６に出力するようになっており、ＰＩコントロ
ーラ５４は、前記偏差信号を比例・積分処理した後、開
度指令信号として制御弁１６に出力し、制御弁１６は、
この開度指令信号により制御されるようになっている。

また、前記モニタスイッチ５５は、予め設定された警報
設定値以上の入力信号があった場合に、警報信号を出力
するようになっており、また前記モニタスイッチ５６は
、予め設定された強制停止設定値以上の入力信号があっ
た場合に、強制停止（トリップ）信号を出力するように
なっている。

次に、本実施例の作用について説明する。

再熱主蒸気圧力４６が関数発生器５２に入力されると、
関数発生器５２からは、再熱主蒸気圧力４６に対応する
再熱主蒸気温度設定値が出力され、再熱主蒸気温度１８
とともに減算器５３に入力される。

減算器５３は、再熱主蒸気温度設定値と再熱主蒸気温度
１８とを減算して両者の偏差を求め、この偏差信号は、
Ｐ■コントローラ５４に入力されて比例・積分処理され
る。そして、Ｐ■コントローラ５４から開度指令信号と
して出力され、制御弁１６は、この開度指令信号により
制御される。

第３図は、前記関数発生器５２および各モニタスイッチ
５５．５６で設定された設定値の関係を示すもので、再
熱主蒸気温度設定値は、再熱主蒸気圧力の関数として与
えられている。

なお、第３図の再熱主蒸気圧力のＡ点、Ｂ点、０点は、
第７図のガスタービン負荷の０点、０点、０点にそれぞ
れ相当する。また、第３図において、再熱主蒸気圧力が
Ｂ点から０点までの間は、減温器水スプレィによって再
熱主蒸気温度を最大温度値（例えば５３８°Ｃ）に一定
に制御することを意味し、またＡ点からＢ点までは、蒸
気タービン排気室湿り度を最小許容値に一定に制御する
ことを意味している。

しかして、このように構成しても、前記第１一実施例と
同様の効果が期待できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の第１の発明および第２の
発明は、いずれも、蒸気タービン排気室湿り度を考慮し
て再熱主蒸気温度を制御するようにしているので、プラ
ントの部分負荷時においても、蒸気タービン排気を常に
許容される湿り域に保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係るコンバインドサイク
ル主蒸気温度制御装置の再熱主蒸気温度制御系を示すブ
ロック図、第２図は本発明の第２実施例を示す第１図相
当図、第３図はその再熱主蒸気温度設定値を示すグラフ
、第４図は従来の再熱式コンバインドサイクル発電設備
を示す系統図、第５図は従来の再熱主蒸気温度制御系を
示すブロック図、第６図は従来の再熱主蒸気温度設定値
の設定を示すグラフ、第７図はガスタービン負荷に対す
る再熱主蒸気温度、再熱主蒸気圧力および蒸気タービン
排気湿り度の関係を示すグラフである。１・・・ガスタービン、２・・・排熱回収ボイラ、４・
・・再熱器、８・・・再熱主蒸気減温器、１１・・・蒸
気タービン排気部、１２・・・復水器、１３・・・スプ
レィ装置、１６・・・制御弁、１８・・・再熱主蒸気温
度、４１゜５１・・・再熱主蒸気温度制御系、４２・・
・再熱主蒸気温度制御回路、４３・・・高値優先回路、
４４．５２・・・関数発生器、４５・・・信号発生器、
４６・・・再熱蒸気圧力、４７・・・復水器真空度、４
８．５３・・・減算器、４９．５４・・・ＰＩコントロ
ーラ。第７図７一

Claims

【特許請求の範囲】１、再熱主蒸気減温器に、制御弁を介しスプレイ水を供
給して再熱主蒸気温度を制御するコンバインドサイクル
主蒸気温度制御装置において、再熱主蒸気温度設定値に
基づき前記制御弁を制御する再熱主蒸気温度制御回路と
、再熱主蒸気圧力、再熱主蒸気温度および復水器真空度
に基づき蒸気タービン排気室湿り度を演算する演算器と
、この演算器からの出力と予め設定されている目標排気
室湿り度との偏差を求める減算器と、この偏差に応じた
制御弁制御信号を出力するＰＩコントローラと、このＰ
Ｉコントローラからの制御弁制御信号と前記再熱主蒸気
温度制御回路からの信号とを比較し、そのうちの高い値
の信号により前記制御弁を制御する高値優先回路とを具
備することを特徴とするコンバインドサイクル主蒸気温
度制御装置。２、再熱主蒸気減温器に、制御弁を介しスプレイ水を供
給して再熱主蒸気温度を制御するコンバインドサイクル
主蒸気温度制御装置において、蒸気タービン排気湿り度
を許容範囲内にするための再熱主蒸気温度設定値が再熱
主蒸気圧力に対応して予め設定され再熱主蒸気圧力信号
の入力によりこれに対応する再熱主蒸気温度設定値を出
力する関数発生器と、この関数発生器からの再熱主蒸気
温度設定値と再熱主蒸気温度信号との偏差を求める減算
器と、この偏差に応じた制御信号により前記制御弁を制
御するＰＩコントローラとを具備することを特徴とする
コンバインドサイクル主蒸気温度制御装置。