JPH06510834A - Ｐｆｂｃプラントにおける給気の温度制御 - 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】 ＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御ＰＦＢＣブラ〉トにおけるタービンユ ニットの十分な機能を確保するためには、空気か圧縮機を通過する際の該空気の 温度かある所定限界内に維持されることか必要である。このことかなされなけれ ば、圧縮機は例えはサージングか発生する作動範囲に到達する恐れかある。本発 明は、高圧圧縮機の出力に対して、即ちＰＦＢＣプラントの圧力容器および燃焼 器内へ空気か送られる前に、空気の温度を制御且つ限定し、また定常的作動中お よび負荷変化中の何れにおいても高圧圧縮機の入力に対して空気の温度を限定す る方法および装置を含むものである。

ＰＦＢＣプラントは数多くの特許明細書、技術論文等に記述されている。従って 本発明においては、空気システムを説明するに必要なこの種プラントの部分のみ を簡単に説明する。本願と同時に提出されたｒＰＦＢＣプラントにおける空気流 制御システムＪと題するスウェーデン特許出願第５Ｅ９１０２６５１−８号には 、そのようなＰＦＢＣプラントに加えて、空気システムかとの様に作り上げられ るかについて詳細に記述されている。それにはまた、この種のシステムに課せら れる重要な諸制約、および相互に支配する制御を用いてとの様にこれらか克服さ れるかについても記述されている。

本発明による空気温度制御を有するＰＦＢＣプラントは、２連スプール・ガスタ ービンユニットを含んている。低圧軸には低圧圧縮機および低圧タービンか連送 られる。それにより高圧圧縮機を通過する空気はＰＦＢＣプラントのボイラ内へ 押し込められる。そこからの帰還流は、先ず高圧タービンを次に低圧タービンを 通過し、次いて自由環境内へ放出される。

給気システムか十分に機能するためには、上述のｒＰＦＢＣプラントにおける空 気流制御システム」に記述された限定的制御に加え、空気の温度に関しである程 度の制限か導入されねばならず、従って上述の如く本発明の目的は、高圧圧縮機 の下流および上流側双方の温度を許容限界内に維持することである。

空気流制御を扱っている前記スウェーデン特許出願には、低圧圧縮機と高圧圧縮 機との間の空気通路内に、空気流を冷却するという潜在的てはあるか明白な仕事 を有する中間冷却器かある、と述へられている。スウェーデン特許第５Ｅ８６０ ２００３−９号「タービン装置の作動方法」には、低圧圧縮機と高圧圧縮機との 間の連結点に配置された外部中間冷却器および内部中間冷却器の両者が述へられ ている。これらの中間冷却器は、圧縮機回路内の空気と復水器からの復水（また は類似の媒体）との間の熱交換のために配置されている。上記特許の明細書には 更に、「中間冷却により高圧圧縮機への空気の温度か下げられ、同時に給水タン クへの復水か内部中間冷却器内て加熱される」と述へられている。しかしこの点 については、温度制御は述へられていない。

高圧圧縮機の出力の最高許容温度は、定常的作動中の相互依存システムの最高許 容温度によって決定される。この温度を限定し得るためには、高圧圧縮機からの 空気か中間冷却器により温度制御される。中間冷却器は、例えば、冷却水を管側 に有する直交流（ｃｒｏｓｓ−ｆ　ｌｏｗ）型のもので良い。循環ポンプにより 定常水流か維持され、中間冷却器内の水の温度は分路弁により制御される。この 弁は、中間冷却器の出口からの温水をより低温の冷却水、例えば地域暖房用水と 混合させる。

中間冷却器の冷却効果を低減すべき場合には、圧縮機サージングから保護すべく ガスタービンの出力か制限されねばならない。循環ポンプは、圧縮機を通る空気 の均一な冷却を確実にすへく、中間冷却器を通る冷却水流量を維持する。循環ポ ンプの故意てない運転停止は警報信号を発する。

負荷の増大中には、高圧圧縮機を横切っての圧力比か減少し、低圧圧縮機圧力比 の対応する増大か起こる。このことは、高圧圧縮機の入力における空気の温度か 上昇してその特定負荷に対する対応する定常状態値をはるかに上回る値に達する ことを意味する。高圧圧縮機の入力における高い空気温度の故に、低圧圧縮機の 下流における高圧圧縮機の空気吸込みは悪化する。それにより、低圧圧縮機はサ ージング限界に向かって無理に押しやられ、このことはＧＴトリップ（ｔｒｉｐ ）へと導く。高圧圧縮機の入力における空気温度かある値を超えて上昇すること を防止し従って上記現象の発生を防止するために、制御実施体として中間冷却器 を再び用いて温度別ｉ卸か準備さオ］る３゜中間冷却器は、」二連の制御の一つ に対する実施体として一時に機能し得るにすぎないので、本発明は最大の冷却を 必要としている制御を選択する最大値セレクタの使用を含んでいる。

空気の温度制御を上記の様に導入することには、ＰＦＢＣプラントの作動に対す る可成りの利屯か伴う。高圧圧縮機の入口側での温度を制御されたレベルに限定 して維持することにより、低圧圧縮機のサーノング限界に関してより安全てより 良好な余裕か得られる。このことは、ＧＴトリップの危険か低減されることを、 −味する。更に、充てん段階中に低圧圧縮機により要求される出力は低圧圧縮機 の後の圧力か降下すると減少されるので、充てん能力か向上される。また、いか なる形態の温度の制限も備えられていないと低圧タービンの上流のガスの温度か 、高い屋外温度において高くなり過ぎる危険か常にある。本発明による温度制御 は低圧タービンの上流のガス温度も下ける。

添付第１図はガスターヒンユニットを通る空気／ガス通路および制御システムの 基本概念を示している。第２図および第３図は制御ループの二つの代替実施例を 示し、第４図は制御ループの、池の作動および保護ループとの統合を示している 。

第１図は空気か吸い込まれる低圧圧縮機ｌと低圧タービン２とを備えた低圧ユニ ット、および高圧圧縮機３と高圧ターピン４とを備えた高圧ユニットの両者を示 している。吸い込まれた空気は低圧圧縮機ｌから中間冷却器５を介して高圧圧縮 機３へ送られ、そこからＰＦＢＣプラントのボイラ６へ送られる。ボイラ６への 空気およびボイラ６からのガス流は遮断弁７を通過する。次いて帰還流は高圧タ ーピン４へ送られ、次に低圧タービン２を介して自由環境へ放出される。

第１図は高圧圧縮機の前の温度Ｔ３を測定する測定装置８、および高圧圧縮機の 後の温度Ｔ４を測定する測定装置９を示している。これら両者の測定値は、それ ぞれの制御の設定値、即ちＬ　＋　＋　＋およびＴａ１ｓ＋と一緒に空気温度制 御器１０へ供給される。空気温度制御は、閉鎖位置において中間冷却器への全て の低温給水を遮断する分路弁１１を作動させる。中間冷却器内の水の温度は従っ て高められる。温度制御の仕事は、中間冷却器内で加熱された水か十分な冷却を 得るように冷却水不、トヮークからのより低温の冷却水と混合されるように取り 計うことである。このことは分路弁を開くことによって行うことができ、それに より低温の冷却水か中間冷却器へ流入し始め、このようにして中間冷却器の冷却 効果が増大する。全開位置では、中間冷却器の水か冷却媒体ネットワークへ戻さ れる、即ち分路弁のバイパス部分か閉鎖される。

中間冷却器内での水循環は、ボレブ電動機ＰＭ１２により駆動される循環ポンプ １３を用いて行われる。従って分路弁か閉鎖されると、上記水は中間冷却器、分 路弁のバイパス部分および循環ポンプを含む回路内を循環する。

中間冷却器を通る水流量を管制するために、例えば差圧計１４（その測定値ＤＰ も温度制御器へ供給される）により中間冷却器の水側を横切っての圧力降下が測 定される。測定値かある値より低ければ、温度制御システム内で特別の測定が行 われ、この特別の測定については制御システム自体の説明の下でより詳細に述へ られる。

本発明によるＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御の制御原理は、二つの異 なる実施例を示す第２図および第３図から明らかである。これらの図においては 全ての限定および連動機能か省略されている。制御器、セレクタ装置等のような 、制御システム内に含まれる構成諸要素の構成は、幾分統合された形態でのアナ ログ、ディンタルまたはノゾブリノト・アナログ／ディジタル構成要素から成る 数多くの手段で変更され得る。このことは、勿論、第２図による制御原理と統合 された限定および連動機能を示す第４図によるこれら機能の構成に関連して加え られる装置や構成要素についても言えることである。分路弁の位置制御も連続制 御、三位置制御なとによって幾つかの異なる手段で設計することができ、その作 動は電気式または空気圧式であって良い。

第２図においては、高圧圧縮機の下流の温度に対する設定値および実際値、即ち Ｔ４ｈａ＋およびＴａ、。１．、か第一制御器１５内で比較され、同様に高圧圧 縮機の上流の温度に対する設定値および実際値、即ちＴ３８．およびＴ３ａｃｌ ｕａｌが第二制御器１６内で比較される。制御器の出力は最大値セレクタ１７へ 供給され、その出力信号は２つの制御器からの制御信号の大きい方から成ってい る。この信号は、分路弁の次の位置制御の設定値Ｓ８．１を構成している。

第３図は上記温度制御の別の実施例を示している。この実施例においては、二つ の温度間の選択か温度制御１８の前に行われる。この選択は、Ｔａ　１　＠　ｌ およびＴａａｅ、ｕａ、か第一加算器１９内て比較され、Ｔ３　＋　＋　、およ びＴｌａｅＬｕｈｌか第二加算器２０内て比較され、その後２つの加算器の出力 信号か第三加算器２１内で比較されるように行われる。次いて第三力ａ算器の出 力の極性はとの制御か作動ずへきであるかを決定する。この極性はリミッタ２２ 内てｒｏｌまたは「１」信号の何れかに変換され、この信号は制ｉ卸を最も必要 としている制御ループを制御器へ接続する数多くのセレクタを作動させる。第３ 図に示される状態においては、ＩＪミッタからの出力信号か零に等しい。その時 にはセレクタＶ１およびｖ２かＴａ　ｌ　ｌ　ｌおよびＴｊｓｃ、ｕａｌを制御 器へ接続し、同時にセレクタＶ３およびｖ４か上記制御の比例部分Ｐ４および積 分部分■、を制御器へ接続する。これに対応するやり方で、リミッタ２２での出 力か「１」になると、高圧圧縮機の前の温度に対する温度制御にスイッチか入れ られる。これに引続く分路弁の位置制御は第２図から明らかにされるのと同しで ある。

第４図は、制御システムに対する実施例か第２図に示されたものである場合の、 制御ループと限定および連動ループとの間の機能的関係を示している。言うまで もなく、制御システムか第３図による実施例を有する場合にも同し機能的関係か 存在する。

ＴａおよびＴ、ならびにその逆における制御間の変換中の大きな変動衝撃を防止 することは重要である。正常な作動において最大値セレクタの出力から成る、分 路弁の位置制御に対する設定値Ｓ８．１は、従って、低減装置２３を介しである 百分率ａたけ低減され得て、この低減された値は２つの制御器へ供給される追跡 （ｆｏｌ　ｌｏｗ−ｕｐ）設定値Ｆ８□を形成し得る。これらの制御器は、作動 していない方の制御器か作動している方の制御器の対応する値よりも上述の百分 率だけ低い出力信号を受けるように接続されている。このことは、第４図に示さ れる作動中の場合の制御器１６への信号か制御器１５の出力への信号よりも若干 低い値を存することを意味する。他方、Ｔｌ　ｒ　＋　＋およびＴ３ａｃ＋。、 １間の差か、温度制御かＴ３制御に取って代られるへきである程度大きくなると 、Ｔａ制御用の制御器Ｉ５はそれ相応により低い値へ向かって制御される。

言うまでもなく、分路弁の位置を手動で制御し得ることか望ましく、このことは 所望の設定値Ｍａｎ、、＋を接続するセレクタＶ５を、作動信号ｒＭａｎｕａｌ Ｊにより作動させることによってなされ得る。この作動は操作者によってまたは 保護信号によってなされ得る。この値は何れかの制御器からの制御信号の代りに 分路制御の設定値を今や構成している。

上述の如く、中間冷却器を通るある程度の最小流量かなければならない。この流 量かある限界未満てあれば、このことについての情報か、中間冷却器の水制を横 切っての圧力降下を測定する第１図による差圧計１４を介して受信される。圧力 降下か最小限界ＤＰよりも低く且つタイム・ラグ素子２４によって監視される、 圧力降下かより低い間の期間か１０秒またはもっと長ければ、制御器からの制御 信号および手動操作の両者を取消すセレクタＶ６か作動される。その時には固定 設定値ＤＰＳ、、、＝０か分路弁の制御に接続される。

ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　４ 国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （７２）発明者　ノピン、サイデ スウェーデン国ニス−６１２４６フィンスボング、イゲルコッッペーゲン　３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．低圧圧縮機（１）と低圧タービン（２）とを備えた低圧ユニット、および高 圧圧縮機（３）と高圧タービン（４）とを備えた高圧ユニットを有しているＰＦ ＢＣプラントにおける給気の温度制御方法であって、空気が前記低圧圧縮機内へ 吸い込まれ、その後該空気が水の通過する中間冷却器（５）を介して前記高圧圧 縮機内へ送られてそこから前記プラントのボイラ（６）へ送られる、前記温度制 御方法において、該温度制御は前記高圧圧縮機の上流（Ｔ３）および下流（Ｔ４ ）双方の空気温度の制御を含んでおり、それにより前記二つの制御の設定および 実際値が比較されて該二つの制御のうち制御を最も必要としている方の制御のみ が作動すること、および前記温度制御の実施体は中間冷却器から成っており、そ の冷却効果が分路弁によって決定され、該分路弁の制御信号（Ｓｓｅｔ）が温度 制御システム（１０）からの出力信号から成っていることを特徴とする温度制御 方法。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御方法に おいて、前記二つの制御に対する前記設定および実際値が個々の制御器（１５、 １６）内で比較されること、および前記制御器の出力が最大値セレクタ（１７） へ送られ、該セレクタの出力信号が前記温度制御システムからの信号（Ｓｓｅｔ ）に該当することを特徴とする温度制御方法。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温 度制御方法において、前記温度制御の出力信号の低減された値を用いて追跡設定 値（Ｆｓｅｔ）が形成され、この値は、出力が作動していない方の制御器からの 出力信号が作動している方の制御器からの出力信号に該当する低減された信号に 向かって制御されるように接続されている前記二つの制御器へフィードバックさ れることを特徴とする温度制御方法。
4. ４．請求の範囲第１項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御方法に おいて、Ｔ４制御に対する設定および実際値が第一加算器（１９）内で比較され ること、Ｔ３制御に対する設定および実際値が第二加算器（２０）内で比較され ること、前記二つの加算器の出力信号が第三加算器（２１）へ供給されること、 および前記制御のうち作動されるべきである方の制御が前記第三加算器の出力信 号の極性によってリミッタ（２２）を介して決定され、またそれによと前記作動 されるべきである方の制御に対する設定および実際値ならびにそれぞれの前記制 御に対して決定されたＰおよびＩ値か、出力信号が前記温度制御システムからの 出力信号（Ｓｓｅｔ）に該当する通常のＰＩＤ接続された制御器（１８）へ極性 制御される切換弁（Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４）を介して供給されることを特徴と する温度制御方法。
5. ５．請求の範囲第１項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御方法に おいて、前記分路弁の制御のための前記温度制御システムからの前記制御信号（ Ｓｓｅｔ）が前記分路弁の手動制御のための設定値（Ｍａｎｓｅｔ）に取って代 わられることを特徴とする温度制御方法。
6. ６．請求の範囲第１項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御方法に おいて、前記中間冷却器の水側を横切っての圧力降下がある最小値未満である場 合に、前記分路弁の制御のための前記温度制御システムからの前記制御信号（Ｓ ｓｅｔ）が前記分路弁の制御のための設定値（ＤＰＳｓｅｔ）に取って代わられ ることを特徴とする温度制御方法。
7. ７．請求の範囲第１項に記載のＰＦＢＣプラントにおける給気の温度制御方法を 実施する装置であって、前記プラントは低圧圧縮機（１）と低圧タービン（２） とを備えた低圧ユニット、高圧圧縮機（３）と高圧タービン（４）とを備えた高 圧ユニット、および前記低圧および高圧圧縮機間の空気通路内に位置する中間冷 却器（５）を有している前記装置において、当該装置は前記高圧圧縮機の上流（ Ｔ３）および下流（Ｔ４）の空気温度を測定する測定装置（８、９）ならびに測 定された温度と該当する設定値との間の比較のためおよび前記制御に対する実施 体として配置されている前記中間冷却器への制御信号を形成するための制御装置 を含んでおり、前記制御信号が前記中間冷却器の冷却効果を分路弁（１１）を介 して決定していることを特徴とする装置。