JPH08270407A - １軸式複合プラントのガスタービン制御方法 - Google Patents
１軸式複合プラントのガスタービン制御方法Info
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- JPH08270407A JPH08270407A JP7316795A JP7316795A JPH08270407A JP H08270407 A JPH08270407 A JP H08270407A JP 7316795 A JP7316795 A JP 7316795A JP 7316795 A JP7316795 A JP 7316795A JP H08270407 A JPH08270407 A JP H08270407A
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- F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
- F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ガスタービンと蒸気タービンが１軸上に結合
された複合サイクル発電プラントにおいて、部分負荷効
率を向上させるとともに、燃料ノズル数切替時の燃焼器
バイパス弁制御を安定させること。 【構成】 蒸気タービン入口蒸気圧力に主蒸気止め弁前
蒸気温度と復水器真空度の補正を行なって蒸気タービン
出力を算出し、次に計測された発電機出力から上記蒸気
タービン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出し、
このガスタービン負荷によって空気圧縮機入口案内翼の
角度と燃焼器バイパス弁の開度を制御する。
された複合サイクル発電プラントにおいて、部分負荷効
率を向上させるとともに、燃料ノズル数切替時の燃焼器
バイパス弁制御を安定させること。 【構成】 蒸気タービン入口蒸気圧力に主蒸気止め弁前
蒸気温度と復水器真空度の補正を行なって蒸気タービン
出力を算出し、次に計測された発電機出力から上記蒸気
タービン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出し、
このガスタービン負荷によって空気圧縮機入口案内翼の
角度と燃焼器バイパス弁の開度を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンと蒸気タ
ービンが１軸上に結合された１軸式ガスタービン・蒸気
タービン複合サイクル発電プラントにおけるガスタービ
ンの制御方法に関する。
ービンが１軸上に結合された１軸式ガスタービン・蒸気
タービン複合サイクル発電プラントにおけるガスタービ
ンの制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、１軸式ガスタービン・蒸気タ
ービン複合サイクル発電プラントにおいて、空気圧縮機
の入口案内翼角度や燃焼器のバイパス弁開度を負荷に対
応して制御する際の、ガスタービン負荷の算出方法に関
する。
ービン複合サイクル発電プラントにおいて、空気圧縮機
の入口案内翼角度や燃焼器のバイパス弁開度を負荷に対
応して制御する際の、ガスタービン負荷の算出方法に関
する。
【０００３】起動時のサージングを防止し、最適な起動
特性を得るために、空気圧縮機の入口案内翼は可変式に
構成されている。そして、複合サイクルプラントとして
運転する時には、この入口案内翼角度を制御することに
より、良好な部分負荷効率を得ることができる。
特性を得るために、空気圧縮機の入口案内翼は可変式に
構成されている。そして、複合サイクルプラントとして
運転する時には、この入口案内翼角度を制御することに
より、良好な部分負荷効率を得ることができる。
【０００４】一方、水や蒸気を噴射しない低ＮＯx 燃焼
器としての予混合形燃焼器では、負荷に対応して燃焼器
バイパス弁開度の制御が行われる。図２は予混合型ガス
タービン燃焼器の構造の一例を示す縦断面図である。空
気圧縮機の吐出空気は燃焼用空気として予混合形燃焼器
（１）へ流入するが、その一部は燃焼器バイパス弁
（２）を経て、燃焼器尾筒（３）へバイパスされる。予
混合形燃焼器はメイン燃焼器（４）とパイロット燃焼器
（５）によって構成され、それぞれにメイン燃料とパイ
ロット燃料が供給される。パイロット燃焼器（５）はパ
イロットバーナを形成し、メイン燃料は空気と予混合さ
れてパイロットバーナの周辺に予混合メインマルチノズ
ルを形成する。
器としての予混合形燃焼器では、負荷に対応して燃焼器
バイパス弁開度の制御が行われる。図２は予混合型ガス
タービン燃焼器の構造の一例を示す縦断面図である。空
気圧縮機の吐出空気は燃焼用空気として予混合形燃焼器
（１）へ流入するが、その一部は燃焼器バイパス弁
（２）を経て、燃焼器尾筒（３）へバイパスされる。予
混合形燃焼器はメイン燃焼器（４）とパイロット燃焼器
（５）によって構成され、それぞれにメイン燃料とパイ
ロット燃料が供給される。パイロット燃焼器（５）はパ
イロットバーナを形成し、メイン燃料は空気と予混合さ
れてパイロットバーナの周辺に予混合メインマルチノズ
ルを形成する。
【０００５】この予混合メインマルチノズルは、図３に
示すように２つのグループＡ，Ｂに分割される。すなわ
ち負荷に対応してグループ別に使用され、バイパス空気
量の最適制御と相まって極限の低ＮＯx と安定燃焼が実
現される。
示すように２つのグループＡ，Ｂに分割される。すなわ
ち負荷に対応してグループ別に使用され、バイパス空気
量の最適制御と相まって極限の低ＮＯx と安定燃焼が実
現される。
【０００６】図４はバイパス弁開度と負荷の関係を示す
特性図で、グループＡのみを使用中バイパス弁開度は全
開から全閉へ逐次移行する。グループＡに加えて更にグ
ループＢも使用開始する燃料切替時に、バイパス弁開度
は全閉から再び全開となり、更に負荷の上昇と共に再び
バイパス弁開度が減少し、全負荷で全閉となる。燃料切
替時の負荷は３０〜５０％とされる。なおこの種制御
は、負荷に圧縮機吐出空気の圧力と温度の補正を行なっ
たものが使われる。
特性図で、グループＡのみを使用中バイパス弁開度は全
開から全閉へ逐次移行する。グループＡに加えて更にグ
ループＢも使用開始する燃料切替時に、バイパス弁開度
は全閉から再び全開となり、更に負荷の上昇と共に再び
バイパス弁開度が減少し、全負荷で全閉となる。燃料切
替時の負荷は３０〜５０％とされる。なおこの種制御
は、負荷に圧縮機吐出空気の圧力と温度の補正を行なっ
たものが使われる。
【０００７】さて１軸コンバインドサイクル発電プラン
トでは、ガスタービンと蒸気タービンが同じ発電機を駆
動するので、ガスタービン負荷を発電機負荷として直接
検出することができない。このため従来は、ガスタービ
ン負荷の代りに、燃料を制御する制御信号出力（Contro
l Signal Output ；以下ＣＳＯと言う）を使用し、入口
案内翼の角度や燃焼器バイパス弁の開度を制御してい
た。
トでは、ガスタービンと蒸気タービンが同じ発電機を駆
動するので、ガスタービン負荷を発電機負荷として直接
検出することができない。このため従来は、ガスタービ
ン負荷の代りに、燃料を制御する制御信号出力（Contro
l Signal Output ；以下ＣＳＯと言う）を使用し、入口
案内翼の角度や燃焼器バイパス弁の開度を制御してい
た。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の制御方法に
は、次のような解決すべき課題があった。
は、次のような解決すべき課題があった。
【０００９】１）ＣＳＯとガスタービン負荷とは必ずし
も完全には一致しない。したがってＣＳＯによって入口
案内翼角度を制御しても、必ずしも最良のコンバインド
サイクルプラント部分負荷効率が得られるものではなか
った。
も完全には一致しない。したがってＣＳＯによって入口
案内翼角度を制御しても、必ずしも最良のコンバインド
サイクルプラント部分負荷効率が得られるものではなか
った。
【００１０】２）図４に示すグループＡ単独にグループ
Ｂを加える燃料ノズル数切替時、メイン燃焼器での燃料
の燃焼が不安定になるとガスタービン出力は低下する。
この時バイパス弁開度は開方向に移行するので、バイパ
ス空気量が増えて燃焼用空気量が減り、燃焼器の燃空比
が上がって燃焼は安定方向へ移行し、発生した燃焼不安
定は解消される。ところが負荷を検出することができ
ず、負荷に代わってＣＳＯを使用するときには、燃焼が
不安定になるとＣＳＯが増加してバイパス弁が逆に閉じ
るため、燃空比が下がって希薄燃焼となり、不安定燃焼
を助長して失火してしまう場合があった。すなわち燃料
切替時のフィードバックがネガティブとならず、安定し
たバイパス弁制御ができなかった。
Ｂを加える燃料ノズル数切替時、メイン燃焼器での燃料
の燃焼が不安定になるとガスタービン出力は低下する。
この時バイパス弁開度は開方向に移行するので、バイパ
ス空気量が増えて燃焼用空気量が減り、燃焼器の燃空比
が上がって燃焼は安定方向へ移行し、発生した燃焼不安
定は解消される。ところが負荷を検出することができ
ず、負荷に代わってＣＳＯを使用するときには、燃焼が
不安定になるとＣＳＯが増加してバイパス弁が逆に閉じ
るため、燃空比が下がって希薄燃焼となり、不安定燃焼
を助長して失火してしまう場合があった。すなわち燃料
切替時のフィードバックがネガティブとならず、安定し
たバイパス弁制御ができなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記従来の
課題を解決するために、１軸式ガスタービン・蒸気ター
ビン複合発電プラントにおけるガスタービンの制御方法
において、蒸気タービン入口蒸気圧力に主蒸気止め弁前
蒸気温度の補正と復水器真空度の補正とを行なって蒸気
タービン出力を算出し、計測された発電機出力から上記
蒸気タービン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出
して、そのガスタービン負荷により空気圧縮機入口案内
翼の角度およびマルチノズル式低ＮＯx 予混合燃焼器の
燃焼器バイパス弁を制御することを特徴とする１軸式複
合プラントのガスタービン制御方法を提案するものであ
る。
課題を解決するために、１軸式ガスタービン・蒸気ター
ビン複合発電プラントにおけるガスタービンの制御方法
において、蒸気タービン入口蒸気圧力に主蒸気止め弁前
蒸気温度の補正と復水器真空度の補正とを行なって蒸気
タービン出力を算出し、計測された発電機出力から上記
蒸気タービン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出
して、そのガスタービン負荷により空気圧縮機入口案内
翼の角度およびマルチノズル式低ＮＯx 予混合燃焼器の
燃焼器バイパス弁を制御することを特徴とする１軸式複
合プラントのガスタービン制御方法を提案するものであ
る。
【００１２】
【作用】本発明方法は前記構成を有し、蒸気タービン入
口蒸気圧力に主蒸気止め弁前蒸気温度の補正と復水器真
空度の補正とを行なって蒸気タービン出力を算出するの
で、極めて高い精度で蒸気タービン出力を求めることが
できる。そして計測された発電機出力から上記蒸気ター
ビン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出するの
で、こうして算出されたガスタービン負荷の精度も極め
て高い。そのガスタービン負荷を従来のＣＳＯの代りに
使って空気圧縮機入口案内翼角度およびマルチノズル式
低ＮＯx 予混合燃焼器の燃焼器バイパス弁を制御するの
で、１軸式ガスタービン・蒸気タービン複合発電プラン
トの部分負荷効率が向上するのみならず、燃料ノズル数
切替時の燃焼器バイパス弁制御が安定し、従来のような
失火トラブルがなくなる。
口蒸気圧力に主蒸気止め弁前蒸気温度の補正と復水器真
空度の補正とを行なって蒸気タービン出力を算出するの
で、極めて高い精度で蒸気タービン出力を求めることが
できる。そして計測された発電機出力から上記蒸気ター
ビン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出するの
で、こうして算出されたガスタービン負荷の精度も極め
て高い。そのガスタービン負荷を従来のＣＳＯの代りに
使って空気圧縮機入口案内翼角度およびマルチノズル式
低ＮＯx 予混合燃焼器の燃焼器バイパス弁を制御するの
で、１軸式ガスタービン・蒸気タービン複合発電プラン
トの部分負荷効率が向上するのみならず、燃料ノズル数
切替時の燃焼器バイパス弁制御が安定し、従来のような
失火トラブルがなくなる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明方法の一実施例を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【００１４】蒸気タービンの出力は、ノズル調速段後の
蒸気圧力に主蒸気温度と復水器真空度補正を行なって算
出することにより、極めて高い精度で求めることができ
る。本実施例のような複合サイクルプラントに使われる
蒸気タービンは、通常ノズル調速段を有しないため、上
記ノズル調速段後の蒸気圧力は蒸気タービン入口蒸気圧
力に相当する。本実施例ではまた、計器誤差内で計測さ
れた発電機出力から上記蒸気タービン出力を減算器で減
算することにより、ガスタービン負荷が極めて高い精度
で算出される。そして空気圧縮機入口案内翼の角度と燃
焼器バイパス弁の開度を、従来のＣＳＯに代わって、高
精度で算出された上記ガスタービン負荷によって制御す
るので、これらの最適制御が行なわれ、１軸式複合サイ
クルプラントの部分負荷効率が向上するとともに、マル
チノズルを使用した低ＮＯx 予混合燃焼器の燃料切替時
の燃焼器バイパス弁制御が安定し、従来のような失火ト
ラブルがなくなって、この種ガスタービンの信頼性が向
上する。
蒸気圧力に主蒸気温度と復水器真空度補正を行なって算
出することにより、極めて高い精度で求めることができ
る。本実施例のような複合サイクルプラントに使われる
蒸気タービンは、通常ノズル調速段を有しないため、上
記ノズル調速段後の蒸気圧力は蒸気タービン入口蒸気圧
力に相当する。本実施例ではまた、計器誤差内で計測さ
れた発電機出力から上記蒸気タービン出力を減算器で減
算することにより、ガスタービン負荷が極めて高い精度
で算出される。そして空気圧縮機入口案内翼の角度と燃
焼器バイパス弁の開度を、従来のＣＳＯに代わって、高
精度で算出された上記ガスタービン負荷によって制御す
るので、これらの最適制御が行なわれ、１軸式複合サイ
クルプラントの部分負荷効率が向上するとともに、マル
チノズルを使用した低ＮＯx 予混合燃焼器の燃料切替時
の燃焼器バイパス弁制御が安定し、従来のような失火ト
ラブルがなくなって、この種ガスタービンの信頼性が向
上する。
【００１５】なお従来のＣＳＯによるガスタービン負荷
の算出系統は本発明のバックアップに供され、蒸気ター
ビン第１段入口圧力、復水器真空度および主蒸気止め弁
前蒸気温度の検出値の何れかが異常な場合には、本発明
からＣＳＯ方式へ自動的に切替えられる。
の算出系統は本発明のバックアップに供され、蒸気ター
ビン第１段入口圧力、復水器真空度および主蒸気止め弁
前蒸気温度の検出値の何れかが異常な場合には、本発明
からＣＳＯ方式へ自動的に切替えられる。
【００１６】
【発明の効果】本発明方法によれば、１軸式複合サイク
ル発電プラントにおいて下記の効果が得られる。
ル発電プラントにおいて下記の効果が得られる。
【００１７】１）高い精度でガスタービン負荷を算出す
ることができ、空気圧縮機入口案内翼角度の最適制御が
行なわれるので、複合サイクルの部分負荷効率が向上す
る。
ることができ、空気圧縮機入口案内翼角度の最適制御が
行なわれるので、複合サイクルの部分負荷効率が向上す
る。
【００１８】２）マルチノズルを使用した低ＮＯx 予混
合燃焼器の燃料切替時の燃焼器バイパス弁制御が安定
し、従来のような失火トラブルがなくなって、この種ガ
スタービンの信頼性が向上する。
合燃焼器の燃料切替時の燃焼器バイパス弁制御が安定
し、従来のような失火トラブルがなくなって、この種ガ
スタービンの信頼性が向上する。
【図１】図１は本発明の一実施例を示すフローチャート
である。
である。
【図２】図２は予混合型ガスタービン燃焼器の構造の一
例を示す縦断面図である。
例を示す縦断面図である。
【図３】図３は予混合メインマルチノズルのグループ分
けを例示する図である。
けを例示する図である。
【図４】図４はバイパス弁開度と負荷の関係を示す特性
図である。
図である。
（１） 予混合形燃焼器 （２） 燃焼器バイパス弁 （３） 燃焼器尾筒 （４） メイン燃焼器 （５） パイロット燃焼器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｃ 9/20 Ｆ０２Ｃ 9/20 Ｆ２２Ｂ 1/18 7526−3Ｌ Ｆ２２Ｂ 1/18 Ｅ Ｆ２３Ｒ 3/26 Ｆ２３Ｒ 3/26 Ａ
Claims (1)
- 【請求項１】 １軸式ガスタービン・蒸気タービン複合
発電プラントにおけるガスタービンの制御方法におい
て、蒸気タービン入口蒸気圧力に主蒸気止め弁前蒸気温
度の補正と復水器真空度の補正とを行なって蒸気タービ
ン出力を算出し、計測された発電機出力から上記蒸気タ
ービン出力を差し引いてガスタービン負荷を算出して、
そのガスタービン負荷により空気圧縮機入口案内翼の角
度およびマルチノズル式低ＮＯx 予混合燃焼器の燃焼器
バイパス弁を制御することを特徴とする１軸式複合プラ
ントのガスタービン制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316795A JPH08270407A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | １軸式複合プラントのガスタービン制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7316795A JPH08270407A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | １軸式複合プラントのガスタービン制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08270407A true JPH08270407A (ja) | 1996-10-15 |
Family
ID=13510339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7316795A Withdrawn JPH08270407A (ja) | 1995-03-30 | 1995-03-30 | １軸式複合プラントのガスタービン制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08270407A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001046567A1 (fr) * | 1999-12-21 | 2001-06-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Module de commande de turbine a gaz d'une installation de production d'energie a cycle combine et arbre unique, et procede de calcul du rendement de cette turbine |
| US6539722B2 (en) | 2000-07-21 | 2003-04-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine plant and method of controlling gas turbine plant |
| JP2004108266A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | クラッチを備えた一軸コンバインドプラントの運転制御装置及び運転制御方法。 |
| WO2012105053A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン発電プラントの制御装置 |
| JP2016161157A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン、及びガスタービンの運転方法 |
-
1995
- 1995-03-30 JP JP7316795A patent/JPH08270407A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001046567A1 (fr) * | 1999-12-21 | 2001-06-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Module de commande de turbine a gaz d'une installation de production d'energie a cycle combine et arbre unique, et procede de calcul du rendement de cette turbine |
| US6477842B1 (en) | 1999-12-21 | 2002-11-12 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine controller of single-shaft combined cycle power generating plant and gas turbine output calculating method |
| US6539722B2 (en) | 2000-07-21 | 2003-04-01 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine plant and method of controlling gas turbine plant |
| US6609379B2 (en) | 2000-07-21 | 2003-08-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine plant and method of controlling gas turbine plant |
| JP2004108266A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | クラッチを備えた一軸コンバインドプラントの運転制御装置及び運転制御方法。 |
| WO2012105053A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2012-08-09 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン発電プラントの制御装置 |
| JPWO2012105053A1 (ja) * | 2011-02-04 | 2014-07-03 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン発電プラントの制御装置 |
| US8826671B2 (en) | 2011-02-04 | 2014-09-09 | Hitachi, Ltd. | Control system for a gas turbine power plant |
| JP5640227B2 (ja) * | 2011-02-04 | 2014-12-17 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン発電プラントの制御装置 |
| JP2016161157A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン燃焼器、ガスタービン、及びガスタービンの運転方法 |
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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: 20020604 |