JPH0526055A - ガスタービン装置 - Google Patents
ガスタービン装置Info
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- JPH0526055A JPH0526055A JP18245991A JP18245991A JPH0526055A JP H0526055 A JPH0526055 A JP H0526055A JP 18245991 A JP18245991 A JP 18245991A JP 18245991 A JP18245991 A JP 18245991A JP H0526055 A JPH0526055 A JP H0526055A
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- hot water
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
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- Flow Control (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 発電と給湯を行なうガスタービンコジェネレ
ーションプラントにおいて、発電機の電力負荷が急激に
変化した場合にも温水温度の変動を抑制すること。 【構成】 電力負荷の変動を検知し、その変化の度合に
応じて先行的に再生器バイパス比と温水器バイパス比を
操作する。
ーションプラントにおいて、発電機の電力負荷が急激に
変化した場合にも温水温度の変動を抑制すること。 【構成】 電力負荷の変動を検知し、その変化の度合に
応じて先行的に再生器バイパス比と温水器バイパス比を
操作する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電と給湯を同時に行
なうガスタービンコジェネレーションプラントに関す
る。
なうガスタービンコジェネレーションプラントに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】最初に発明の対象となるガスタービンコ
ジェネレーションプラントを説明する。図５は従来のコ
ジェネレーションプラントの一例を示す系統図である。
圧縮機１、タービン８、発電機２４は回転軸２３上に結
合されて一体に回転する。圧縮機１は、空気を吸込み圧
縮して高圧にした上で吐出し、配管２を経て再生器３へ
送給する。再生器３を通過した空気は配管４を経て燃焼
器５へ流入する。圧縮機１から出た空気の一部はまた、
再生器３をバイパスする配管３２を通り、直接に燃焼器
５へ流入する。再生器３から来た空気とバイパスして来
た空気は、燃焼器５内で混合した上で燃料を噴射され
る。燃料は過剰な空気内で燃焼し、発生した燃焼ガスは
空気と混合して高温かつ高圧のガスとなり、配管７を通
りタービン８に流入する。ガスはタービン８内で膨張す
る際に仕事をし、タービン８を回転させる。この回転に
より発電機２４が回転し、電力を発生する。タービン８
を出た比較的高温の排気ガスは、配管９を通り再生器３
へ流入する。再生器３では高温の排気ガスから低温の圧
縮空気へ熱が移動し、その結果圧縮空気は予熱され、排
気ガスは温度が低下する。排気ガスは廃熱を残した状態
で配管１０、温水器通気弁１７を通り、さらに温水器１
１へ流入する。また一部分は温水器１１の手前で分岐
し、配管３３、温水器バイパス弁１８を通って排出され
る。温水器１１では、配管１２から導入された水が排気
ガスによって加熱され、温度上昇して配管１３から出
る。排気ガスは水に熱を与えてさらに低温となり、配管
１４を通って排出される。
ジェネレーションプラントを説明する。図５は従来のコ
ジェネレーションプラントの一例を示す系統図である。
圧縮機１、タービン８、発電機２４は回転軸２３上に結
合されて一体に回転する。圧縮機１は、空気を吸込み圧
縮して高圧にした上で吐出し、配管２を経て再生器３へ
送給する。再生器３を通過した空気は配管４を経て燃焼
器５へ流入する。圧縮機１から出た空気の一部はまた、
再生器３をバイパスする配管３２を通り、直接に燃焼器
５へ流入する。再生器３から来た空気とバイパスして来
た空気は、燃焼器５内で混合した上で燃料を噴射され
る。燃料は過剰な空気内で燃焼し、発生した燃焼ガスは
空気と混合して高温かつ高圧のガスとなり、配管７を通
りタービン８に流入する。ガスはタービン８内で膨張す
る際に仕事をし、タービン８を回転させる。この回転に
より発電機２４が回転し、電力を発生する。タービン８
を出た比較的高温の排気ガスは、配管９を通り再生器３
へ流入する。再生器３では高温の排気ガスから低温の圧
縮空気へ熱が移動し、その結果圧縮空気は予熱され、排
気ガスは温度が低下する。排気ガスは廃熱を残した状態
で配管１０、温水器通気弁１７を通り、さらに温水器１
１へ流入する。また一部分は温水器１１の手前で分岐
し、配管３３、温水器バイパス弁１８を通って排出され
る。温水器１１では、配管１２から導入された水が排気
ガスによって加熱され、温度上昇して配管１３から出
る。排気ガスは水に熱を与えてさらに低温となり、配管
１４を通って排出される。
【０００３】上記タービン８の回転数は、燃料噴射量を
調節することにより一定に保たれる。その原理は以下の
とおりである。まず燃料はポンプ６２から吐出され、配
管６３を通して燃焼器５へ送られる。配管６３には調節
弁６４が設置されている。タービン回転数ｎは回転数計
６５で計測され、伝送線６６を通して回転数制御器６８
へ伝えられる。回転数制御器６８では、下記の演算式
〔数１〕に基づいて、周知の比例積分動作による負帰還
制御のための操作量となる調節弁開度φG を算出し、伝
送線６７を通して調節弁６４へ伝える。調節弁６４は、
開度φG となるように周知のサーボ機構等を用いて操作
され、開度φG に応じて燃料流量が増減調節される。
調節することにより一定に保たれる。その原理は以下の
とおりである。まず燃料はポンプ６２から吐出され、配
管６３を通して燃焼器５へ送られる。配管６３には調節
弁６４が設置されている。タービン回転数ｎは回転数計
６５で計測され、伝送線６６を通して回転数制御器６８
へ伝えられる。回転数制御器６８では、下記の演算式
〔数１〕に基づいて、周知の比例積分動作による負帰還
制御のための操作量となる調節弁開度φG を算出し、伝
送線６７を通して調節弁６４へ伝える。調節弁６４は、
開度φG となるように周知のサーボ機構等を用いて操作
され、開度φG に応じて燃料流量が増減調節される。
【０００４】
【数１】
【０００５】また、上記再生器３へ圧縮空気を送る配管
２には再生器通気弁１５が、バイパス配管３２には再生
器バイパス弁１６が、それぞれ配設されて、バイパスの
比率（以下バイパス比と呼ぶ）を変更できるようにして
ある。バイパス比は式 バイパス比＝バイパス弁開度／（バイパス弁開度＋通気
弁開度） で定義される。このバイパス比を変えると、再生器３に
おける熱交換量が変化するので、再生器に流入したター
ビン排気ガスの冷却量が変化し、その結果として再生器
３を出る排気ガスの温度を変更できる。この排気ガスは
温水器へ流入するので、温水器の入口ガス温度を変更で
きることになる。
２には再生器通気弁１５が、バイパス配管３２には再生
器バイパス弁１６が、それぞれ配設されて、バイパスの
比率（以下バイパス比と呼ぶ）を変更できるようにして
ある。バイパス比は式 バイパス比＝バイパス弁開度／（バイパス弁開度＋通気
弁開度） で定義される。このバイパス比を変えると、再生器３に
おける熱交換量が変化するので、再生器に流入したター
ビン排気ガスの冷却量が変化し、その結果として再生器
３を出る排気ガスの温度を変更できる。この排気ガスは
温水器へ流入するので、温水器の入口ガス温度を変更で
きることになる。
【０００６】再生器３のバイパス比を横軸にとり、縦軸
に温水器１１の入口ガス温度を表示したグラフを図６の
右半部に示す。温水器１１の入口ガス温度を変化させる
ことにより、温水器１１における熱交換量をも変化させ
ることができるので、再生器バイパス比の変化と熱交換
量の関係も同じ図６上に示す。このとき給水流量を同図
に示すように変化させれば、温水温度は図中の点線のよ
うに一定に保たれる。もし給水流量変化等の外乱が入力
された場合は、それに合わせて再生器バイパス比を、図
６の関係が保たれるように変化させることにより、熱的
なバランスを保たせ、その結果として温水温度を図６に
点線で示されるような一定値に保つ。これが従来公知の
温水温度制御の方法であった。
に温水器１１の入口ガス温度を表示したグラフを図６の
右半部に示す。温水器１１の入口ガス温度を変化させる
ことにより、温水器１１における熱交換量をも変化させ
ることができるので、再生器バイパス比の変化と熱交換
量の関係も同じ図６上に示す。このとき給水流量を同図
に示すように変化させれば、温水温度は図中の点線のよ
うに一定に保たれる。もし給水流量変化等の外乱が入力
された場合は、それに合わせて再生器バイパス比を、図
６の関係が保たれるように変化させることにより、熱的
なバランスを保たせ、その結果として温水温度を図６に
点線で示されるような一定値に保つ。これが従来公知の
温水温度制御の方法であった。
【０００７】本発明の発明者らはまた、再生器バイパス
比をも操作することにより、以下に述べるように制御範
囲を広げる方法を発明し、特願平３−１７２４２１号と
して特許出願した。すなわち、再生器バイパス比が０ま
で減少しても、更に給水流量が減る等のために温水器負
荷が減少する場合は、今度は温水器バイパス比を０から
１まで増大させることにより、温水器へ通気する排気ガ
スの流量を減少させ、これにより発生する温水温度を一
定に保つのである。このようにすれば、仮に給水流量が
０近くまで減少したとしても、温水温度を一定に保つこ
とができる。温水器負荷が増大する場合も、上記と逆の
手順により、温水温度を一定に保つことができる。
比をも操作することにより、以下に述べるように制御範
囲を広げる方法を発明し、特願平３−１７２４２１号と
して特許出願した。すなわち、再生器バイパス比が０ま
で減少しても、更に給水流量が減る等のために温水器負
荷が減少する場合は、今度は温水器バイパス比を０から
１まで増大させることにより、温水器へ通気する排気ガ
スの流量を減少させ、これにより発生する温水温度を一
定に保つのである。このようにすれば、仮に給水流量が
０近くまで減少したとしても、温水温度を一定に保つこ
とができる。温水器負荷が増大する場合も、上記と逆の
手順により、温水温度を一定に保つことができる。
【０００８】このような温水温度制御装置の演算回路の
一例を図７により説明する。構成は次のとおりである。
温水温度計２０の温度信号Ｔは伝送線４９を経て減算器
３６に入力接続されている。定数器３５の発生する温度
制御目標値信号Ｔr も、伝送線４８を通して減算器３６
に入力接続されている。減算器３６の出力信号は伝送線
５０を通して係数器３７へ入力接続されている。係数器
３７の出力信号は伝送線５１を通して加算器４１、伝送
線５２を通して除算器３９へ、それぞれ入力接続され
る。また定数器３８の発生する積分時間τの信号も、伝
送線５３を通して除算器３９へ入力接続されている。除
算器３９の出力信号は伝送線５４を通して積分器４０へ
入力接続されている。積分器４０の出力信号は伝送線５
５を通して上記加算器４１へ入力接続されている。加算
器４１の出力信号は伝送線５６を通して関数器４２へ入
力接続されるとともに、伝送線５７を通して別の関数器
４５へ入力接続されている。関数器４２の出力信号は再
生器バイパス弁の開度要求信号であり、伝送線２９を通
して図５の再生器バイパス弁１６へ伝えられる。関数器
４２の出力信号はまた、伝送線５８を通して減算器４４
へマイナス入力として接続される。この減算器４４には
また、定数器４３で発生した定数値1.0 が、伝送線５９
によりプラス入力として接続される。減算器４４の出力
信号は再生器通気弁の開度要求信号であり、伝送線２８
を通して図５の再生器通気弁１５へ伝えられる。上記関
数器４５の出力信号は温水器通気弁１７の開度要求信号
であり、伝送線３０を通して図５の温水器通気弁１７へ
伝えられる。関数器４５の出力信号はまた、伝送線６０
を通して減算器４７へマイナス入力として接続されてい
る。この減算器４７には、定数器４６から発信された定
数値1.0 が、伝送線６１によりプラス入力として接続さ
れている。そしてこの減算器４７の出力信号は温水器バ
イパス弁の開度要求信号であり、伝送線３１を通して図
５の温水器バイパス弁１８へ伝えられる。
一例を図７により説明する。構成は次のとおりである。
温水温度計２０の温度信号Ｔは伝送線４９を経て減算器
３６に入力接続されている。定数器３５の発生する温度
制御目標値信号Ｔr も、伝送線４８を通して減算器３６
に入力接続されている。減算器３６の出力信号は伝送線
５０を通して係数器３７へ入力接続されている。係数器
３７の出力信号は伝送線５１を通して加算器４１、伝送
線５２を通して除算器３９へ、それぞれ入力接続され
る。また定数器３８の発生する積分時間τの信号も、伝
送線５３を通して除算器３９へ入力接続されている。除
算器３９の出力信号は伝送線５４を通して積分器４０へ
入力接続されている。積分器４０の出力信号は伝送線５
５を通して上記加算器４１へ入力接続されている。加算
器４１の出力信号は伝送線５６を通して関数器４２へ入
力接続されるとともに、伝送線５７を通して別の関数器
４５へ入力接続されている。関数器４２の出力信号は再
生器バイパス弁の開度要求信号であり、伝送線２９を通
して図５の再生器バイパス弁１６へ伝えられる。関数器
４２の出力信号はまた、伝送線５８を通して減算器４４
へマイナス入力として接続される。この減算器４４には
また、定数器４３で発生した定数値1.0 が、伝送線５９
によりプラス入力として接続される。減算器４４の出力
信号は再生器通気弁の開度要求信号であり、伝送線２８
を通して図５の再生器通気弁１５へ伝えられる。上記関
数器４５の出力信号は温水器通気弁１７の開度要求信号
であり、伝送線３０を通して図５の温水器通気弁１７へ
伝えられる。関数器４５の出力信号はまた、伝送線６０
を通して減算器４７へマイナス入力として接続されてい
る。この減算器４７には、定数器４６から発信された定
数値1.0 が、伝送線６１によりプラス入力として接続さ
れている。そしてこの減算器４７の出力信号は温水器バ
イパス弁の開度要求信号であり、伝送線３１を通して図
５の温水器バイパス弁１８へ伝えられる。
【０００９】以上のように構成された演算回路によれ
ば、以下の作用が得られる。まず、温度Ｔは目標値Ｔr
と比較され、周知の下記比例積分制御動作により、コン
トローラ信号ａ（加算器４１の出力信号）が決まる。
ば、以下の作用が得られる。まず、温度Ｔは目標値Ｔr
と比較され、周知の下記比例積分制御動作により、コン
トローラ信号ａ（加算器４１の出力信号）が決まる。
【００１０】
【数２】
【００１１】コントローラ信号ａが０〜１の間にある間
は、再生器バイパス弁開度φRBはａに一致する値を示
し、また再生器通気弁開度は減算器４４の作用により１
−φRBの値を示す。これは関数器４２の関数形が次式に
基づいているためである。
は、再生器バイパス弁開度φRBはａに一致する値を示
し、また再生器通気弁開度は減算器４４の作用により１
−φRBの値を示す。これは関数器４２の関数形が次式に
基づいているためである。
【００１２】
【数３】
【００１３】したがって０＜ａ≦１のときには再生器バ
イパス比も０〜１の間の値をとり、図６の同範囲の熱バ
ランスに基づく制御が行なわれる。このとき、後述の関
数器４５の関数形により、温水器通気弁開度は１で、温
水器バイパス弁開度は０のままである。
イパス比も０〜１の間の値をとり、図６の同範囲の熱バ
ランスに基づく制御が行なわれる。このとき、後述の関
数器４５の関数形により、温水器通気弁開度は１で、温
水器バイパス弁開度は０のままである。
【００１４】次にコントローラ信号ａが減少して−１≦
ａ＜０を満たす範囲では、上式〔数３〕のとおり再生器
バイパス弁開度φRBは０のままであり、再生器通気弁開
度は１のままである。そして再生器バイパス比に代わっ
て、温水器バイパス比の変更により制御が行なわれる。
温水器通気弁開度φBIは次式〔数４〕に基づき、関数器
４５の作用により０〜１の範囲の値をとる。
ａ＜０を満たす範囲では、上式〔数３〕のとおり再生器
バイパス弁開度φRBは０のままであり、再生器通気弁開
度は１のままである。そして再生器バイパス比に代わっ
て、温水器バイパス比の変更により制御が行なわれる。
温水器通気弁開度φBIは次式〔数４〕に基づき、関数器
４５の作用により０〜１の範囲の値をとる。
【００１５】
【数４】
【００１６】このとき温水器バイパス弁の開度は、減算
器４７の作用により１−φBIの値をとる。これにより温
水器バイパス比は０〜１の範囲で操作され、制御は図６
の同範囲の熱バランスにより行なわれる。
器４７の作用により１−φBIの値をとる。これにより温
水器バイパス比は０〜１の範囲で操作され、制御は図６
の同範囲の熱バランスにより行なわれる。
【００１７】上記のように、温水負荷が大きいときはコ
ントローラ信号ａは０〜１の範囲にあり、再生器バイパ
ス比を操作することによって制御が行なわれる。また温
水負荷が小さいときには、コントローラ信号ａは−１〜
０の範囲まで低減し、温水器バイパス比の操作を用いた
制御が行なわれる。
ントローラ信号ａは０〜１の範囲にあり、再生器バイパ
ス比を操作することによって制御が行なわれる。また温
水負荷が小さいときには、コントローラ信号ａは−１〜
０の範囲まで低減し、温水器バイパス比の操作を用いた
制御が行なわれる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術では、
負帰還制御により一応の制御は行なわれているものの、
発電機の電力負荷が急激に変化する場合には、温水器が
ガスタービン排気ガスの変動を外乱として受けるので、
温水温度の変動が大きく現われることを避けるのは困難
であった。例えば電力負荷が０％から１００％まで急増
した場合、温水温度の挙動は図４中に破線で示すように
なる。すなわち、電力負荷が急増した直後は、従来の制
御装置では再生器バイパス比の減少操作と温水器バイパ
ス比の増加操作が遅れるので、温水器における水側への
伝熱が一時的に過剰となり、そのため温水温度が一時的
に上昇してしまう。
負帰還制御により一応の制御は行なわれているものの、
発電機の電力負荷が急激に変化する場合には、温水器が
ガスタービン排気ガスの変動を外乱として受けるので、
温水温度の変動が大きく現われることを避けるのは困難
であった。例えば電力負荷が０％から１００％まで急増
した場合、温水温度の挙動は図４中に破線で示すように
なる。すなわち、電力負荷が急増した直後は、従来の制
御装置では再生器バイパス比の減少操作と温水器バイパ
ス比の増加操作が遅れるので、温水器における水側への
伝熱が一時的に過剰となり、そのため温水温度が一時的
に上昇してしまう。
【００１９】本発明は上記のような温水温度の変動を抑
制することを目的とする。
制することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、圧縮機と、同圧縮機で圧縮された圧縮空
気が供給される燃焼器と、同燃焼器で発生した燃焼ガス
が供給され発電機を駆動するタービンと、上記燃焼器に
供給される前の圧縮空気を上記タービンから排出された
排ガスによって加熱する再生器と、上記圧縮機の出口か
ら分岐して上記再生器を迂回し直接上記燃焼器へ圧縮空
気を供給するバイパス回路と、上記分岐部に設けられた
第１の弁手段と、上記再生器を通過した上記排ガスによ
り水を加熱して温水とする温水器と、上記再生器を通過
した後で上記温水器に供給される前の上記排ガスの流路
に設けられて同排ガスを逃がす第２の弁手段と、上記温
水の温度を計測して上記第１および第２の弁手段を調整
する第１の制御手段と、上記発電機の電力負荷の変化を
計測して上記第１の制御手段に補正信号を出力する第２
の制御手段とを具備したことを特徴とするガスタービン
装置を提案するものである。
成するために、圧縮機と、同圧縮機で圧縮された圧縮空
気が供給される燃焼器と、同燃焼器で発生した燃焼ガス
が供給され発電機を駆動するタービンと、上記燃焼器に
供給される前の圧縮空気を上記タービンから排出された
排ガスによって加熱する再生器と、上記圧縮機の出口か
ら分岐して上記再生器を迂回し直接上記燃焼器へ圧縮空
気を供給するバイパス回路と、上記分岐部に設けられた
第１の弁手段と、上記再生器を通過した上記排ガスによ
り水を加熱して温水とする温水器と、上記再生器を通過
した後で上記温水器に供給される前の上記排ガスの流路
に設けられて同排ガスを逃がす第２の弁手段と、上記温
水の温度を計測して上記第１および第２の弁手段を調整
する第１の制御手段と、上記発電機の電力負荷の変化を
計測して上記第１の制御手段に補正信号を出力する第２
の制御手段とを具備したことを特徴とするガスタービン
装置を提案するものである。
【００２１】
【作用】本発明においては、電力負荷が変化した場合に
これを検知して、変化の度合に応じて先行的に再生器バ
イパス比を操作する。これにより、温水器の熱交換負荷
に対する温水器入口ガス温度のアンバランス発生を打消
すように、先行的に入口ガス温度を変更操作して、温水
温度の変動を抑制する。また、電力負荷の変化の度合に
応じて先行的に温水器バイパス比を操作する。これによ
り温水器負荷に対する温水器ガス通気量のアンバランス
発生を打消すように、先行的に温水器ガスバイパス流量
を変更操作して、温水温度の変動を抑制する。
これを検知して、変化の度合に応じて先行的に再生器バ
イパス比を操作する。これにより、温水器の熱交換負荷
に対する温水器入口ガス温度のアンバランス発生を打消
すように、先行的に入口ガス温度を変更操作して、温水
温度の変動を抑制する。また、電力負荷の変化の度合に
応じて先行的に温水器バイパス比を操作する。これによ
り温水器負荷に対する温水器ガス通気量のアンバランス
発生を打消すように、先行的に温水器ガスバイパス流量
を変更操作して、温水温度の変動を抑制する。
【００２２】
【実施例】図１は本発明のガスタービン装置の一実施例
を示す系統図である。この図において、前記図５により
説明した従来のものと同様の部分については、冗長にな
るのを避けるため、同一の符号を付けて詳しい説明を省
く。
を示す系統図である。この図において、前記図５により
説明した従来のものと同様の部分については、冗長にな
るのを避けるため、同一の符号を付けて詳しい説明を省
く。
【００２３】本実施例では、電力計７１により電力負荷
を計測し、伝送線７２を通して温度変動低減装置７３へ
伝える。温度変動低減装置７３は再生器バイパス比修正
信号と温水器バイパス比修正信号を発生し、それぞれ伝
送線７４と伝送線７５を通して、従来同様の温度制御装
置２２へ伝える。
を計測し、伝送線７２を通して温度変動低減装置７３へ
伝える。温度変動低減装置７３は再生器バイパス比修正
信号と温水器バイパス比修正信号を発生し、それぞれ伝
送線７４と伝送線７５を通して、従来同様の温度制御装
置２２へ伝える。
【００２４】次に本実施例の温度変動低減装置７３と温
度制御装置２２との接続状態を図２に例示して説明す
る。温度制御装置は前記図７により説明した従来のもの
と同様である。ただし、コントローラ信号ａを発生する
加算器４１から関数発生器４２，４５へ至る信号伝達経
路に、それぞれ加算器７６，７８を設置する。すなわ
ち、加算器４１の出力信号は伝送線５６を通して加算器
７６に伝えられ、その加算器７６の出力信号は伝送線７
７を通して関数発生器４２に伝えられる。加算器４１の
出力信号はまた、伝送線５７を通して加算器７８にも伝
えられ、その加算器７８の出力信号は伝送線７９を通し
て関数発生器４５に伝えられる。温度変動低減装置７３
の出力信号の１つである再生器バイパス比修正信号Ａ1
は、伝送線７４を通して加算器７６へ伝えられ、入力さ
れる。温度変動低減装置７３のもう１つの出力信号であ
る温水器バイパス比修正信号Ａ2 は伝送線７５を通して
加算器７８へ伝えられ、入力される。以上が温度変動低
減装置７３と温度制御装置２２との接続関係である。
度制御装置２２との接続状態を図２に例示して説明す
る。温度制御装置は前記図７により説明した従来のもの
と同様である。ただし、コントローラ信号ａを発生する
加算器４１から関数発生器４２，４５へ至る信号伝達経
路に、それぞれ加算器７６，７８を設置する。すなわ
ち、加算器４１の出力信号は伝送線５６を通して加算器
７６に伝えられ、その加算器７６の出力信号は伝送線７
７を通して関数発生器４２に伝えられる。加算器４１の
出力信号はまた、伝送線５７を通して加算器７８にも伝
えられ、その加算器７８の出力信号は伝送線７９を通し
て関数発生器４５に伝えられる。温度変動低減装置７３
の出力信号の１つである再生器バイパス比修正信号Ａ1
は、伝送線７４を通して加算器７６へ伝えられ、入力さ
れる。温度変動低減装置７３のもう１つの出力信号であ
る温水器バイパス比修正信号Ａ2 は伝送線７５を通して
加算器７８へ伝えられ、入力される。以上が温度変動低
減装置７３と温度制御装置２２との接続関係である。
【００２５】次に温度変動低減装置７３の好適な演算回
路例を図３に示して説明する。まず回路構成は次のとお
りである。電力計７１の出力信号は伝送線７２を通して
一次遅れ要素８１へ伝えられ、また減算器８３へも伝え
られる。一次遅れ要素８１の出力信号は伝送線８２を通
し上記減算器８３へマイナス信号として伝えられる。こ
の減算器８３の出力は伝送線８４，８５を通して２つの
関数発生器８５，８６へそれぞれ伝えられる。関数発生
器８５の出力は伝送線９５，９６を通して２つの係数器
９６，１００へそれぞれ伝えられる。係数器９６の出力
は伝送線９７を通して加算器９８へ伝えられる。係数器
１００の出力は伝送線１０１を通して別の加算器１０２
へ伝えられる。関数発生器８７の出力は伝送線１０３，
１０６を通して２つの係数器１０４，１０７へそれぞれ
伝えられる。係数器１０４の出力は伝送線１０５を通し
て上記加算器９８へ伝えられる。この加算器９８の出力
信号は再生器バイパス比修正信号Ａ1 であり、伝送線７
４を通して図１、図２の温度制御装置２２へ伝えられ
る。一方係数器１０７の出力は伝送線１０８を通して上
記加算器１０２へ伝えられる。この加算器１０２の出力
は温水器バイパス比修正信号Ａ2 であり、伝送線７５を
通して図１、図２の温度制御装置２２へ伝えられる。
路例を図３に示して説明する。まず回路構成は次のとお
りである。電力計７１の出力信号は伝送線７２を通して
一次遅れ要素８１へ伝えられ、また減算器８３へも伝え
られる。一次遅れ要素８１の出力信号は伝送線８２を通
し上記減算器８３へマイナス信号として伝えられる。こ
の減算器８３の出力は伝送線８４，８５を通して２つの
関数発生器８５，８６へそれぞれ伝えられる。関数発生
器８５の出力は伝送線９５，９６を通して２つの係数器
９６，１００へそれぞれ伝えられる。係数器９６の出力
は伝送線９７を通して加算器９８へ伝えられる。係数器
１００の出力は伝送線１０１を通して別の加算器１０２
へ伝えられる。関数発生器８７の出力は伝送線１０３，
１０６を通して２つの係数器１０４，１０７へそれぞれ
伝えられる。係数器１０４の出力は伝送線１０５を通し
て上記加算器９８へ伝えられる。この加算器９８の出力
信号は再生器バイパス比修正信号Ａ1 であり、伝送線７
４を通して図１、図２の温度制御装置２２へ伝えられ
る。一方係数器１０７の出力は伝送線１０８を通して上
記加算器１０２へ伝えられる。この加算器１０２の出力
は温水器バイパス比修正信号Ａ2 であり、伝送線７５を
通して図１、図２の温度制御装置２２へ伝えられる。
【００２６】以上のように構成された本実施例の温度変
動抑制装置によれば、以下の作用が得られる。
動抑制装置によれば、以下の作用が得られる。
【００２７】電力負荷λが変化しているか否かは、その
変化率Ｒλを調べることにより検知している。つまりλ
が変化していれば、その変化率Ｒλ＝ｄλ／ｄｔの値が
０ではなくなるので、検知できるのである。本実施例で
は次の一次微分演算により変化率を近似的に検出してい
る。
変化率Ｒλを調べることにより検知している。つまりλ
が変化していれば、その変化率Ｒλ＝ｄλ／ｄｔの値が
０ではなくなるので、検知できるのである。本実施例で
は次の一次微分演算により変化率を近似的に検出してい
る。
【００２８】
【数５】
【００２９】上記変化率信号Ｒλに基づき、関数発生器
８７は次の算式〔数６〕により出力信号Ｍを発生する。
８７は次の算式〔数６〕により出力信号Ｍを発生する。
【００３０】
【数６】
【００３１】この関数形により、Ｒλが一定値（−ｂ）
以上であればＭは０であるが、Ｒλが一定値（−ｃ）以
下であるときＭは１となる。またＲλが（−ｃ）よりも
大きく（−ｂ）よりも小さいときは、Ｒλの大きさに応
じて１〜０の値をとる。したがってＲλが十分に０に近
ければＭは０であるが、Ｒλが規定値以下に低下すれば
Ｍは１となる。そこでＭを電力負荷λが減少している度
合を表わすメンバーシップ値とみることができる。
以上であればＭは０であるが、Ｒλが一定値（−ｃ）以
下であるときＭは１となる。またＲλが（−ｃ）よりも
大きく（−ｂ）よりも小さいときは、Ｒλの大きさに応
じて１〜０の値をとる。したがってＲλが十分に０に近
ければＭは０であるが、Ｒλが規定値以下に低下すれば
Ｍは１となる。そこでＭを電力負荷λが減少している度
合を表わすメンバーシップ値とみることができる。
【００３２】上記のようにＭは、電力負荷の減少度合を
表わすメンバーシップ値である。本実施例では、Ｍを用
いて次のように、再生器バイパス比修正信号Ａ1 と温水
器バイパス比修正信号Ａ2 を生成している。
表わすメンバーシップ値である。本実施例では、Ｍを用
いて次のように、再生器バイパス比修正信号Ａ1 と温水
器バイパス比修正信号Ａ2 を生成している。
【００３３】
【数７】
【００３４】上記〔数７〕のＡ1 の式により、電力負荷
が減少中でＭに値を生じると、再生器バイパス比は増加
する方向に修正される。すると再生器への空気流量が減
少して冷却が減り、再生器から流出する排気ガス温度が
引き上げられる。これは温水器へ流入する排気ガスの温
度の引き上げに等しいから、温水器における水に対する
加熱がその分だけ増え、温水温度の低下が抑制されるの
である。電力負荷が減少中でＭに値が生じるとまた、上
記〔数７〕のＡ2 の式により、温水器バイパス比が減少
する方向に修正される。すると温水器へ通気される排気
ガスの流量が増えるので、温水器における水の加熱がそ
の分だけ増え、温水温度の低下が抑制されるのである。
が減少中でＭに値を生じると、再生器バイパス比は増加
する方向に修正される。すると再生器への空気流量が減
少して冷却が減り、再生器から流出する排気ガス温度が
引き上げられる。これは温水器へ流入する排気ガスの温
度の引き上げに等しいから、温水器における水に対する
加熱がその分だけ増え、温水温度の低下が抑制されるの
である。電力負荷が減少中でＭに値が生じるとまた、上
記〔数７〕のＡ2 の式により、温水器バイパス比が減少
する方向に修正される。すると温水器へ通気される排気
ガスの流量が増えるので、温水器における水の加熱がそ
の分だけ増え、温水温度の低下が抑制されるのである。
【００３５】次に関数発生器８５は、次の算式により出
力信号Ｐを発生する。
力信号Ｐを発生する。
【００３６】
【数８】
【００３７】この関数形により、Ｒλが一定値ｂ以下で
あればＰは０であるが、Ｒλが一定値ｃ以上であるとき
Ｐは１となる。またＲλがｂよりも大きくｃよりも小さ
いときは、Ｒλの大きさに応じて０〜１の値をとる。し
たがってＲλが十分に０に近ければＰは０であるが、Ｒ
λが規定値以上に増大すればＰは１となる。そこでＰ
を、電力負荷λが増大している度合を表わすメンバーシ
ップ値とみることができる。
あればＰは０であるが、Ｒλが一定値ｃ以上であるとき
Ｐは１となる。またＲλがｂよりも大きくｃよりも小さ
いときは、Ｒλの大きさに応じて０〜１の値をとる。し
たがってＲλが十分に０に近ければＰは０であるが、Ｒ
λが規定値以上に増大すればＰは１となる。そこでＰ
を、電力負荷λが増大している度合を表わすメンバーシ
ップ値とみることができる。
【００３８】本実施例では、Ｐを用いて再生器バイパス
比修正信号Ａ1 と温水器バイパス比修正信号Ａ2 を生成
している。算式は次のものを用いる。
比修正信号Ａ1 と温水器バイパス比修正信号Ａ2 を生成
している。算式は次のものを用いる。
【００３９】
【数９】
【００４０】上記〔数９〕のＡ1 の式により、電力負荷
が増加中でＰに値が生じると、再生器バイパス比が減少
する方向に修正される。すると再生器への空気流量が増
加して冷却が増え、再生器から流出する排気ガス温度が
引き下げられる。これは温水器へ流入する排気ガスの温
度の引き下げに等しいので、温水器における水に対する
加熱がその分だけ減り、温水温度の上昇が抑制される。
また上記〔数９〕のＡ 2 の式により、電力負荷が増加中
でＰに値が生じると、温水器バイパス比が増加する方向
に修正される。すると温水器へ通気される排気ガスの流
量が減るので、温水器における水の加熱が減り、温水温
度の上昇が抑制されるのである。
が増加中でＰに値が生じると、再生器バイパス比が減少
する方向に修正される。すると再生器への空気流量が増
加して冷却が増え、再生器から流出する排気ガス温度が
引き下げられる。これは温水器へ流入する排気ガスの温
度の引き下げに等しいので、温水器における水に対する
加熱がその分だけ減り、温水温度の上昇が抑制される。
また上記〔数９〕のＡ 2 の式により、電力負荷が増加中
でＰに値が生じると、温水器バイパス比が増加する方向
に修正される。すると温水器へ通気される排気ガスの流
量が減るので、温水器における水の加熱が減り、温水温
度の上昇が抑制されるのである。
【００４１】図４の実線は、本実施例における時間応答
の状況を例示した曲線である。本発明を適用することに
より、従来（同図破線）よりも再生器バイパス比と温水
器バイパス比の制御操作が早まり、また強化され、その
結果として温水温度の変動幅が低減することが、この図
で示されている。
の状況を例示した曲線である。本発明を適用することに
より、従来（同図破線）よりも再生器バイパス比と温水
器バイパス比の制御操作が早まり、また強化され、その
結果として温水温度の変動幅が低減することが、この図
で示されている。
【００４２】
【発明の効果】本発明においては、電力負荷の変化を検
知し、その変化の度合に応じて先行的に再生器バイパス
比と温水器バイパス比を操作することにより、温水温度
の変動を抑制して温度変化幅を低減することができる。
これにより、コジェネレーションプラントの発生する温
水の温度を一定に保つ性能が向上し、良質な温水を供給
するのに役立つ。
知し、その変化の度合に応じて先行的に再生器バイパス
比と温水器バイパス比を操作することにより、温水温度
の変動を抑制して温度変化幅を低減することができる。
これにより、コジェネレーションプラントの発生する温
水の温度を一定に保つ性能が向上し、良質な温水を供給
するのに役立つ。
【図１】図１は本発明の一実施例を示す系統図である。
【図２】図２は上記実施例における温度変動低減装置の
接続状態を例示する図である。
接続状態を例示する図である。
【図３】図３は上記実施例における温度変動低減装置の
演算回路図である。
演算回路図である。
【図４】図４は本発明の効果を示す制御特性図である。
【図５】図５は従来のガスタービン装置の一例を示す系
統図である。
統図である。
【図６】図６は上記従来のガスタービン装置の熱バラン
スを示す図である。
スを示す図である。
【図７】図７は上記従来のガスタービン装置における温
度制御装置の回路図である。
度制御装置の回路図である。
１ 圧縮機 ３ 再生器 ５ 燃焼器 ８ タービン １１ 温水器 １５ 再生器通気弁 １６ 再生器バイパス弁 １７ 温水器通気弁 １８ 温水器バイパス弁 ２０ 温度計 ２２ 温度制御装置 ２３ 回転軸 ２４ 発電機 ３５，３８，４３，４６ 定数器 ３６，４４，４７ 減算器 ４１，７６，７８ 加算器 ３７ 係数器 ３９ 除算器 ４０ 積分器 ４２，４５ 関数器 ６２ 燃料ポンプ ６４ 調節弁 ６５ 回転数計 ６８ 回転数制御器 ７１ 電力計 ７３ 温度変動低減装置 ８１ 一次遅れ要素 ８３ 減算器 ８５，８７ 関数発生器 ９６，１００，１０４，１０７ 係数器 ９８，１０２ 加算器
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 23/00 Ａ 9132−3Ｈ (72)発明者 森 秀隆 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目１番１号 三菱重工業株式会社高砂研究所内
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 圧縮機と、同圧縮機で圧縮された圧縮空
気が供給される燃焼器と、同燃焼器で発生した燃焼ガス
が供給され発電機を駆動するタービンと、上記燃焼器に
供給される前の圧縮空気を上記タービンから排出された
排ガスによって加熱する再生器と、上記圧縮機の出口か
ら分岐して上記再生器を迂回し直接上記燃焼器へ圧縮空
気を供給するバイパス回路と、上記分岐部に設けられた
第１の弁手段と、上記再生器を通過した上記排ガスによ
り水を加熱して温水とする温水器と、上記再生器を通過
した後で上記温水器に供給される前の上記排ガスの流路
に設けられて同排ガスを逃がす第２の弁手段と、上記温
水の温度を計測して上記第１および第２の弁手段を調整
する第１の制御手段と、上記発電機の電力負荷の変化を
計測して上記第１の制御手段に補正信号を出力する第２
の制御手段とを具備したことを特徴とするガスタービン
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245991A JPH0526055A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | ガスタービン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18245991A JPH0526055A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | ガスタービン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526055A true JPH0526055A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16118644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18245991A Withdrawn JPH0526055A (ja) | 1991-07-23 | 1991-07-23 | ガスタービン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526055A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002004890A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Shimadzu Corp | 脱臭・圧縮装置 |
| US7824179B2 (en) * | 1999-08-16 | 2010-11-02 | Nfk Holdings Co. | Device and method for feeding fuel |
| JP2014129726A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Hitachi Ltd | 高湿分空気利用ガスタービンコージェネレーションシステム |
| US9511905B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-12-06 | Nippon Closures Co., Ltd. | Synthetic resin container closure and combination of same and container |
-
1991
- 1991-07-23 JP JP18245991A patent/JPH0526055A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7824179B2 (en) * | 1999-08-16 | 2010-11-02 | Nfk Holdings Co. | Device and method for feeding fuel |
| JP2002004890A (ja) * | 2000-06-20 | 2002-01-09 | Shimadzu Corp | 脱臭・圧縮装置 |
| US9511905B2 (en) | 2011-12-16 | 2016-12-06 | Nippon Closures Co., Ltd. | Synthetic resin container closure and combination of same and container |
| JP2014129726A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Hitachi Ltd | 高湿分空気利用ガスタービンコージェネレーションシステム |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |