JPH0681887B2 - コンバインドプラントの制御方法 - Google Patents

コンバインドプラントの制御方法

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JPH0681887B2
JPH0681887B2 JP2896286A JP2896286A JPH0681887B2 JP H0681887 B2 JPH0681887 B2 JP H0681887B2 JP 2896286 A JP2896286 A JP 2896286A JP 2896286 A JP2896286 A JP 2896286A JP H0681887 B2 JPH0681887 B2 JP H0681887B2
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steam
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cooling
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英明 兼田
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

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  • Control Of Turbines (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は火力発電設備に係り、特にガスタービン、排熱
回収ボイラ、蒸気タービンより成るコンバインドプラン
トに関し、負荷遮断、所内単独運転等の運転状態におい
て蒸気タービンを十分に保護しつつ、運転を継続し得る
ように改良した蒸気タービン制御方法に関するものであ
る。
〔従来技術〕
従来の制御方法に関して(所内単独運転)FCB時、FCB信
号にて高圧蒸気加減弁の弁開度設定を0%に、低圧蒸気
加減弁の弁開度設定をクーリング運転開度(微開)に急
速で絞り込む方法が知られているが、特にクーリング運
転については、低圧蒸気条件に関し、何ら配慮がされて
いなかつた。尚、弁再開条件に関しては、特開昭58-471
05号に記載されているようにミスマツチの監視を行なう
方法が公知である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来例においては、コンバイントの系統に負荷遮断
等の事故が生じた場合、ガスタービン、発電機、蒸気タ
ービン夫々を1台ないしは複数台組合せた1つの基本単
位(以下軸と称す)は、縦につながつた状態から無負荷
あるいは所内単独運転負荷(以下、FCBと称す)を持つ
た状態へと運転形態が移行する。この際タービンの過速
を防止する為、蒸気制御弁は一時的に急閉する。その
際、蒸気タービンは無蒸気状態で定格速度で空転される
と、風損によつて内部温度が上昇する。これを防止する
為、高圧側の蒸気制御弁は全閉するが、低圧側の蒸気制
御弁は全閉せず、微開状態を保ち、タービン内部をクー
リングする為の蒸気を供給する。この様な制御に於て従
来は、負荷遮断あるいはFCBの信号を検出し、一義的に
低圧制御弁のクーリング開度まで絞り込む制御を行なつ
ていたが、蒸気条件等を監視する機能がない為、排熱回
収ボイラのドラムのキヤリーオーバ等により、水が蒸気
タービン内に流入する虞れがあつた。
本発明の目的は、負荷遮断、又はFCBの際においても、
蒸気タービンを十分保護しつつ、運転を継続しうる制御
方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、負荷遮断時あるいはFCB時に制御弁を総べ
て急閉させ、その後蒸気条件及び蒸気タービン本体の異
常を監視し、予め設定した値が満たされることをクーリ
ング蒸気投入開始条件とすることにより達成される。
尚、最終的な保護として、蒸気条件、蒸気タービン本体
の双方共に異常な場合は、蒸気タービンを強制的に非常
停止させる機構を設けることが推奨される。
〔作用〕
第2図にコンバインドプラントの基本的な構成を示す。
本例はガスタービン、蒸気タービン、発電機が一軸によ
り連結されている一軸コンバインドプラントを示してお
り、コンプレツサ1、燃焼器2、ガスタービン3、発電
機4、蒸気タービン5より構成され、蒸気タービンには
一般的に高圧蒸気止め弁(以下HP、MSVと称す)6、高
圧蒸気加減弁(以下HP、CBと称す)7を介して蒸気ター
ビンに流入する高圧蒸気系統と、低圧蒸気止め弁(以下
LP、MSVと称す)8、低圧蒸気加減弁(以下LP、CV)と
称す)9を介して流入する低圧蒸気系統が付帯されてい
る。
第3図は負荷遮断時、FCB時の各状態量を示す。負荷遮
断時、FCB時共に蒸気タービンの負荷は遮断前の負荷
(図例では100%)から0%またはFCB負荷に急減する。
この際FCB時は図に示す如く一定時間FCB信号が出され
る。
HPCV、LPCV共に制御弁はFCB信号により強制的に100%開
度から全閉状態に絞り込まれる。尚、この際FCB運転で
は、所内負荷はガスタービンにより負担されるので、運
転継続は可能である。尚、HPCV,LPCV全閉により、蒸気
タービン最終段の1段前の段落であるL−1段の温度は
風損により上昇する。一方L−1段よりも翼の長いL−
0段(最終段)も温度上昇するが、最終段は強制的にス
プレー水が投入される為、L−1段の温度上昇特性より
も緩慢な特性となる。その後、条件が成立すると、LPCV
は蒸気タービン本体を冷却する為、クーリング開度まで
開き、クーリング蒸気が低圧蒸気系統より導入され、L
−1段、L−0段共に温度上昇は停止する。系統復旧
後、蒸気タービンは負荷をとる為、まずHPCVが開き始
め、その後、HPCVが規定開度まで開いた段階(図中x%
開度)で、LPCVもクーリング開度から全開に向かい再開
する。最終的には、HPCV,LPCV共に全開状態となる。
上記の様な一般的な負荷遮断、FCB時の蒸気タービン制
御に於いて、以下の様な基本ロジツクを組むことによ
り、蒸気タービンを十分に保護しつつ、無負荷、FCB運
転を継続することが可能となる。
第4図にFCB時のHPCV,LPCV開度設定ロジツクを示す。FC
B信号により、HPCV,LPCV共に瞬時に開度設定が0とな
り、弁は共に急閉する。急閉後HPCVに対しては、開度10
0%信号が入力されるまで、LPCVに対しては、クーリン
グ開度信号が入力されるまで、開度0%設定が保持され
る。
第5図にHPCV100%開度設定の条件を示す。系統復旧に
よる「起動指今」、HP蒸気が正常であること、即ち水等
が蒸気タービンに流入せず、かつ蒸気流入時蒸気タービ
ンの各部メタルに急激な温度変化を与えることがないと
いう条件である「HP蒸気条件正常」、排熱回収ボイラの
HPドラムからの発生蒸気量が十分あるという「HP蒸気発
生量正常」、そしてFCB後極めて大きな非定常状態が発
生している間出続けているところのFCB信号が出されて
いないこと、これらの条件が成立した時のみ、安全にHP
CVを再開することが可能となる。
第6図にLPCVがクーリング開度まで再開する際のロジツ
クを示す。第5図でも述べたFCB信号が出ていないこ
と、LP蒸気条件が正常であること、及び、LP段落の温度
条件が規定値以上であること、の3条件が成立した場合
LPクーリング開度まで弁を開く、これにより安全に蒸気
タービンクーリングを開始しうる。
もう一つのLPクーリング開度設定条件を第7図に示す。
FCB指定が切れた後LP蒸気条件正常、及びLP蒸気発生量
正常によりクーリング開度設定となる。尚、正常状態に
おいては第7図のロジツクにより蒸気タービンクーリン
グは開始され、第6図の条件は、段落の温度条件が規定
値以上となつた場合は、LP発生蒸気量が不十分でも、LP
蒸気条件が正常であれば、即ち水等が蒸気タービンに侵
入することがなければ、強制的にクーリングを開始し、
FCBを継続する為に設けられたロジツクである。
第8図に、最終的な保護条件を示す。FCB条件が切れた
後、LP段落の温度条件が規定値以上になつたにもかかわ
らず、LP蒸気条件が未成立の場合は、FCBを継続すると
蒸気タービンが風損に伴なう過熱により変形、破壊され
る虞れがある為、蒸気タービンを非常停止させる。
以上の条件を基本とするロジツクを設けることにより、
蒸気タービンを保護しつつ、FCBを継続することが可能
となる。
〔実施例〕
次に、本発明のコンバインドプラント制御方法につい
て、第1図を参照しつつ説明する。
FCB信号は第3図に示したように規定時間内は継続して
出され、この信号によつてHPCV,LPCVが全閉される。こ
の作動に伴つて自己保持がかけられ「HPCV・LPCV全閉」
以外の開度設定条件が入力されるまで0%開度設定に保
つ。正常状態であれば、LPCVはFCB信号が切れた後、
のタイム及びLP蒸気発生量、蒸気条件と付き合わされた
後、LPCVをクーリング開度まで微開させる。この際、タ
イマの設定については次の如くとする。タービンが定
格回転数で回つている時、第3図に示したL−1段,L−
0段の温度が規定値に到達する前にクーリング蒸気を投
入することが可能になる(規定温度E℃,F℃に達してい
ない場合であつても、LP蒸気発生量,蒸気条件がクーリ
ング蒸気投入条件を満足していれば、タービンの保護の
為にクーリング蒸気を投入することが可能となる)よう
に、温度がL−1段,L−0段それぞれの規定値E℃,F℃
に達するに要する時間よりも、タイマの設定時間を短
くする。なお、前記の段落の規定値E℃,F℃は段落の強
度上の制限値に対し、若干の温度のオーバーシユートを
考慮し、低めに設定された値である。「LP蒸気量GKg/Hr
以上」の条件は排熱回収ボイラのLPドラムからの蒸気発
生量が、クーリングに必要な蒸気量以下の場合、クーリ
ングを開始するとLP蒸気系統の蒸気条件が変化する場合
がある為、監視するものである。
「LP蒸気温度H℃以上」の蒸気は、クーリング時LPCVを
介して蒸気タービンに水が流入することを防止する為に
必要な条件である。該述の如く正常な運転条件であれ
ば、以上のロジツクによりLPCVはFCB後出ていた0設定
を解除し、全閉状態からクーリング開度まで開く。
その他のLPクーリング運転条件としては、「L−1段E
℃以上」、「L−0段F℃」がある。これらの条件は、
該述のタイマ設定を使つたロジツクによりクーリング運
転が実施できない場合、即ちLP蒸気発生量は不十分な場
合でも、蒸気タービン本体の段落の温度条件が危険な状
態に近ずいた時は強制的にクーリングを開始する為に設
置されているロジツクである。一方、LP蒸気温度が該述
のH℃以下の場合は、たとえ段落の温度条件が前述のE
℃又はF度以上となつても、水が蒸気タービンに入る虞
れが有る為、LPCVをクーリング開度まで開くことはでき
ない。従つてこの様な場合はタービンを非常停止させて
保護するロジツクを設置している。
上記条件に基づいてクーリング運転を継続中、系統が復
旧し、並列、負荷上昇を行なう場合は、まず、「起動指
今」が入力されることが前提となる。次に高圧蒸気系統
の各種蒸気条件を監視する。即ち、蒸気タービン初段の
メタル温度と高圧蒸気温度との温度差であるミスマツチ
が「ミスマツチ±A℃以下」であり、蒸気流入時過大な
熱応力が発生しないという条件が必要である。尚本条件
は、+−の温度差を変え、「+A℃以下、−A℃以上」
でも良いことは言うまでもない。次に「HP蒸気温度B℃
以上」という条件で蒸気タービンへの水の侵入がない様
監視する。「HP蒸気圧力Catg以上」の条件は高圧蒸気系
統の圧力制御が正常に行なわれていることの確認条件で
ある。尚、前記の蒸気温度と蒸気圧力とから過熱度を演
算し、条件とする方法もある。次に「HP蒸気量DKg/Hr以
上」の条件により、排熱回収ボイラのHPドラム蒸気発生
量が十分ある事を確認し、HPCV開時蒸気条件が低下する
ことを防止する。尚、HPCV開条件としては、前記条件の
他に、第2図に示す如くHPCV開度、LPCVも連続的に開く
ことから、低圧蒸気の条件、即ち「LP蒸気温度」「LP蒸
気圧力」「LP蒸気発生量」もHP蒸気と同様に条件として
付加する場合もある。以上の様な条件が成立すれば、HP
CV開度設定を100%とすると同時に、FCB後出ていたHPCV
開度0設定を解除する。
〔発明の効果〕
本発明によれば、負荷遮断,FCB時に各種蒸気条件、蒸気
タービン本体側の条件を監視しつつ、制御弁を再開する
ので、蒸気タービンを十分保護しつつ、FCB運転を継続
することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における制御ロジツク図であ
る。 第2図はコンバインドプラントの基本的構成を示す概要
的な説明図である。 第3図は、負荷遮断におけるFCB時の各種状態量を示す
図表である。 第4図は本発明の一実施例におけるHPCV,LPCVの開度設
定ロジツク図である。 第5図は同じくHPCV100%開度設定の条件を示すロジツ
ク図、第6図は同じくLPCVをクーリング開度まで再開す
る条件を示すロジツク図、第7図は蒸気タービンのクー
リングを開始する条件を示すロジツク図、第8図は最終
的な保護条件を示すロジツク図である。 1…コンプレツサ、2…燃焼器、3…ガスタービン、4
…発電機、5…蒸気タービン、6…高圧蒸気止め弁、7
…高圧蒸気加減弁、8…低圧蒸気止め弁、9…低圧蒸気
加減弁。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンと、上記のガスタービンの排
    気によって蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、上記の
    蒸気によって駆動される蒸気タービンとを備えたコンバ
    インドプラントの制御方法において、負荷遮断状態乃至
    所内単独運転の状態となったとき、蒸気タービンの制御
    弁を急速に全閉した後、蒸気条件及び蒸気タービン本体
    の段落の温度条件を監視し、上記の蒸気条件及び温度条
    件が予め設定した値を満たしたときクーリング蒸気の送
    入を開始することを特徴とするコンバインドプラントの
    制御方法。
  2. 【請求項2】前記の温度条件が設定値を満たし、かつ蒸
    気条件が設定値を満たさないとき、蒸気タービンを非常
    停止させることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載のコンバインドプラントの制御方法。
JP2896286A 1986-02-14 1986-02-14 コンバインドプラントの制御方法 Expired - Lifetime JPH0681887B2 (ja)

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US8662820B2 (en) * 2010-12-16 2014-03-04 General Electric Company Method for shutting down a turbomachine
US8857184B2 (en) 2010-12-16 2014-10-14 General Electric Company Method for starting a turbomachine
US9080466B2 (en) 2010-12-16 2015-07-14 General Electric Company Method and system for controlling a valve of a turbomachine

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