JPH09317498A - 複数のガスタービン発電機に対する複数のガス圧縮機の 運転制御方法 - Google Patents

複数のガスタービン発電機に対する複数のガス圧縮機の 運転制御方法

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JPH09317498A
JPH09317498A JP18945096A JP18945096A JPH09317498A JP H09317498 A JPH09317498 A JP H09317498A JP 18945096 A JP18945096 A JP 18945096A JP 18945096 A JP18945096 A JP 18945096A JP H09317498 A JPH09317498 A JP H09317498A
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JP
Japan
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compressors
gas turbine
gas
compressor
turbine generators
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JP18945096A
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Inventor
Yoshiaki Asano
嘉章 浅野
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のガスタービン発電機に用いられる燃料
ガス圧縮機の効率的な運転と、圧縮機トリップ時のバッ
クアップ対応の即応度を高めることを目的する。 【解決手段】 n基(n>1)のガスタービン発電機2
に所定の燃料ガスを昇圧供給する方法において、すくな
くともn+1基の圧縮機1の各吐出側配管が共通ヘッダ
ー3で合流され、該ヘッダー3から同一の配管で前記複
数のガスタービン発電機2に向けて燃料ガスが供給され
るように前記圧縮機1を集合設置し、かつ、前記圧縮機
1のうち、稼働中の圧縮機間の負荷が均等となるように
運転制御するガス圧縮機1を集合設置した負荷配分運転
制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数のガスタービ
ン発電機に所定の圧力の燃料ガスを複数の圧縮機により
昇圧供給するに際し、前記圧縮機の効率的な運転制御方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】天然ガスを燃料とするガスタービン発電
機に対して上流側のガスパイプライン供給設備等から供
給されるガス圧力が、前述のガスタービン発電機の必要
圧力以下である場合には、この供給圧力をガスタービン
発電機の必要燃料ガス圧力まで昇圧する必要がある。
【0003】このため、従来、前記ガスタービン発電機
には、1基ごとに固有の昇圧手段、即ち、圧縮機1基
(1:1対応方式)が装備されているのが通常であっ
た。
【0004】圧縮機のタイプは、高吐出圧・大流量が必
要とされる場合には、通常遠心式圧縮機が用いられる。
【0005】図5は、従来技術のガスタービン発電機の
1基に対し圧縮機の1基を1:1の対応で設置し運転制
御する方式を、複数のガスタービン発電機2について
1:1対応の圧縮機1を有するように拡張した形態を示
すものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、複数の
ガスタービン発電機の場合においては、前述の図5に示
す運転制御方法では、ガスタービン発電機の部分負荷
(あるいは無負荷)運転状態での圧縮機の運転効率や、
圧縮機異常停止(以下トリップと称する)時のバックア
ップ立ち上げ時の即応性の面で以下のような課題が生じ
る。
【0007】即ち、この方法では、図6(a)に示した
ように、予備機1基を考慮して、例えばn+1基の圧縮
機1を設置してもn基のガスタービン発電機2の運転中
は常に1:1で対応したn基の圧縮機1しか運転されな
い。ここで、1基トリップ前のn+1番目の前記予備機
である圧縮機1基は、スタンバイモードとなっているも
のとする。このモードは、例えば、圧縮機の潤滑系など
の補機のみが運転され、圧縮機自体は、運転されていな
い状態である。
【0008】そのため、圧縮機1がどれか1基トリップ
した場合は、図6(b)の吸い込み実流量のバックアッ
プ圧縮機起動の推移に示したように、停止中のスタンバ
イモードのn+1番目の圧縮機1基を起動させることに
なるが、n+1番目の圧縮機1基がスタンバイモードか
ら、バックアップ起動し、通常の運転の必要圧力に回復
するまでには所定の時間を要し、その間にガスタービン
発電機2においては燃料ガス圧力、燃料ガス流量とも不
足となる可能性がある。
【0009】そうすると、図6(c)に表したように、
図6(a)のB点における燃料ガス圧力がdp2 分下降
し、ガスタービン発電機2の必要圧力を下回り、ガスタ
ービン発電機2は、発電停止に陥る場合がある。このと
き、所定時間の後に、圧縮機1が通常の運転の必要圧力
に回復しても、ガスタービン発電機2はすでに停止して
おり、圧縮機1の圧力回復は意味を持たない。
【0010】また、図7(a)に表したような、例え
ば、従来方法の1:1対応設置による運転制御方法で
は、4基の圧縮機1のうち、1基が100%流量をガス
タービン発電機2群に供給し、2基がそれぞれ19%流
量をガスタービン発電機2群に供給し、他の1基がスタ
ンバイモードで運転した場合、圧縮機1の性能曲線上の
運転状態は図7(b)に表すように、リサイクル量が大
となる。
【0011】また、図4(c)に表したように、従来方
法では、圧縮機1と発電機2の関係が1:1対応ゆえ
に、圧縮機1は、リサイクル量合計が大きい分だけ余分
に動力が必要となる問題があった。
【0012】本発明は、複数のガスタービン発電機に用
いられる複数の圧縮機の設置による運転制御方法とし
て、集合設置による負荷配分運転制御方法を用い、各圧
縮機間で負荷配分運転制御を行うことで、圧縮機群の効
率的な運転、圧縮機トリップ時のバックアップ対応の即
応度を高めることを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第1の手段は、複数(n)のガスタービン発電機に所
定の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少なくともn
+1基の圧縮機を並列に集合設置し、稼働中の前記各圧
縮機の負荷が等分となるように運転制御することを特徴
とする複数のガスタービン発電機に対する複数のガス圧
縮機の運転制御方法である。
【0014】第2の手段は、複数(n)のガスタービン
発電機に所定の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少
なくともn+1基の圧縮機を並列に集合設置し、稼働中
の前記各圧縮機の動力または各流量が等分となるように
運転制御することを特徴とする複数のガスタービン発電
機に対する複数のガス圧縮機の運転制御方法である。
【0015】第3の手段は、複数(n)のガスタービン
発電機に所定の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少
なくともn+1基の遠心式圧縮機の各吐出側配管が共通
ヘッダーで合流され、このヘッダーから同一の配管で前
記複数のガスタービン発電機に向けて燃料ガスが供給さ
れるように、前記複数の圧縮機を集合設置し、かつ、前
記複数の圧縮機のうち、稼働中の各圧縮機の負荷が等分
となるように運転制御することを特徴とする前記第一の
手段に記載の複数のガスタービン発電機に対する複数の
ガス圧縮機の運転制御方法である。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明における複数のガスタービン発電機に対
する複数のガス圧縮機の運転制御方法を行なうためのガ
スタービン発電機と圧縮機の配置図である。
【0017】図1において、圧縮機1の1基は、ガスタ
ービン発電機2の1基の定格負荷における必要燃料ガス
流量に等しい流量を必要な圧力まで昇圧する能力を有す
る。この図1のようにガスタービン発電機2のn基に対
し、(n+1)基の圧縮機1を設置し、これら圧縮機1
のそれぞれの吐出ラインを集合ヘッダー3に導きガスタ
ービン発電機2へ燃料ガスを供給する。
【0018】すなわち、本発明は、n基(n>1)のガ
スタービン発電機2に所定の圧力の燃料ガスを昇圧供給
するに際し、少なくともn+1基の圧縮機1を並列に集
合設置し稼働中の各圧縮機1の負荷が等分となるように
運転制御される。
【0019】また、n基(n>1)のガスタービン発電
機2に所定の圧力の燃料ガスを昇圧供給するに際し、少
なくともn+1基の圧縮機1を並列に集合設置し稼働中
の各圧縮機1の動力または各流量が等分となるように運
転制御される。
【0020】さらに、n基(n>1)のガスタービン発
電機2に所定の圧力の燃料ガスを昇圧供給するに際し、
少なくともn+1基の各圧縮機1の吐出側配管が集合ヘ
ッダー3で集束され、この集合ヘッダー3から同一の配
管で前記複数のガスタービン発電機2に向けて燃料ガス
が供給されるように、前記複数の圧縮機1を集合設置
し、かつ、前記複数の圧縮機1のうち、稼働中の圧縮機
1間の負荷が均等となるように運転制御するガス圧縮機
1の集合設置による負荷配分運転制御される。
【0021】図2は、前記ガス圧縮機の集合設置による
負荷配分運転制御方法を示した図である。
【0022】図2(a)は、複数の、(n+1)基の圧
縮機1のうち、例えば、定格運転中のガスタービン発電
機2の基数n1に対し、運転中の圧縮機1が(n1+
1)基以上となるよう制御し、かつ運転中の各圧縮機1
の能力(例えば流量)が等しくなるように制御される運
転状態で、圧縮機1のうち1基がトリップした場合を示
している。
【0023】このようにすることで運転中の圧縮機1が
1基トリップ(停止)した場合には、既に運転中の他の
圧縮機1が必要な値まで、例えば、集合ヘッダー3のA
点の吐出圧力を一定とするように圧縮機1が運転されて
いる場合には、1基のトリップにより低下しようとする
前記吐出圧力を、設定圧に維持しようとして、トリップ
基以外の運転中の圧縮機1の負荷を増すことで、ガスタ
ービン発電機2の運転に対し燃料ガスの圧力または流量
不足による支障を回避できる。
【0024】図2(b)は、圧縮機1が1基トリップし
た場合でも、トリップ基以外の運転中の1の圧縮機1基
あたりの運転点は、吸い込み実流量がわずかに増加する
だけであることを表している。
【0025】また、図2(c)は、圧縮機1が1基トリ
ップした場合でも、ヘッダー3のA点の合流点の圧力
は、dp1 分下降するがすぐに元の圧力に回復し、ガス
タービン発電機2の必要圧力を下回ることがないことを
表している。
【0026】このことは、前記従来技術の1:1対応設
置方式の場合には、図6(b)に示すようにバックアッ
プ基の運転点推移が停止状態から定格状態(例えば、1
00%rpm)までの経路を通るのに要する時間がかか
るのに対し、本発明の方法では、それまで75%流量
(回転数では例えば95%rpm)で運転されていた圧
縮機が定格状態(例えば100%rpm)になる時間で
済むことによる。
【0027】本発明の、ガス圧縮機の集合設置による負
荷配分運転制御方法の第2の利点は、ガスタービン発電
機群の部分負荷運転時の、圧縮機群の運転効率向上が図
れる点にある。
【0028】一般に電力需要の高い時間帯(例えば昼
間)には全て定格負荷での運転が行われる複数基のガス
タービン発電機群でも、深夜等の電力需要の少ない時間
帯では複数基のうち例えば1基を除いて残りは無負荷運
転が行われる場合が考えられる。
【0029】ただし、数時間後の負荷上昇に対応すべ
く、無負荷運転とはいえ完全にタービンが停止している
わけではなく、ある燃料ガスを消費してタービン自体は
回転している。複数基設置されるガスタービン発電機群
で、何基かが無負荷運転されていて、他の何基かが定格
運転されているような部分負荷時には、圧縮機を集合設
置にすることで、遠心圧縮機の少流量域での運転におい
て、サージ危険域を回避するために行なうリサイクル量
を、極力少なくする運転が可能となる。
【0030】ここで、図3は、リサイクル運転を説明す
るための図で、圧縮機1基の場合でに示す。圧縮機1と
リサイクル弁5とから構成されたものを、ここでは圧縮
機系4と称する。 ここで、QCOMP :圧縮機1で昇圧されるガス流量 QRECYCLE :リサイクル量 QIN :リサイクルラインを含む圧縮機系4へのガ
ス流入流量 QOUT :リサイクルラインを含む圧縮機系4からの
ガス流出流量 とすると、リサイクル運転とは、 QCOMP=QIN+QRECYCLEIN=QOUT の関係を持つ運転のことをいう。
【0031】図4(a)には、集合設置による負荷配分
運転制御方法を表しており、圧縮機1は、それぞれ前述
したリサイクルラインを有している。ただし、図の上で
は図7(a)と同様、リサイクルラインの記述が省略さ
れている。
【0032】一例として、ガスタービン発電機2が3基
あったとすると、1基は、ここではその燃料ガス流量を
100%とおくこととする定格運転、他の2基は、それ
ぞれの燃料ガス流量を、前述の定格運転時の100%に
対し、19%とする無負荷運転を行なっているものとす
る。このとき、4基の圧縮機1のうち、3基が等分負荷
の運転をし、1基がスタンバイモードで運転しているこ
とを表している。
【0033】この場合、3基の圧縮機1は、それぞれ、
46%の流量をガスタービン発電機2群に供給してい
る。このとき、各基の運転は、図4(b)および図4
(c)の運転状態に示すように、従来の図7(b)に比
べてわずかなリサイクル量で済むこととなる。
【0034】尚、上記のうち圧縮機1の運転点を示す図
は、圧縮機が回転数制御されている場合の例であるが、
遠心式圧縮機の他の運転制御方法、例えば吸込弁絞り運
転制御でも同様の考え方があてはまる。
【0035】
【発明の効果】本発明の、ガス圧縮機の集合設置による
負荷配分運転制御方法では、運転中の圧縮機が1基トリ
ップ(停止)した場合でも、ガスタービン発電機の運転
に対し燃料ガスの圧力または流量が不足する危険を回避
できる。また、本発明の第2の利点は、ガスタービン発
電機群の部分負荷運転時の、圧縮機運転効率の向上、即
ち動力費の低減が図れる点にある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、ガス圧縮機の負荷配分運転制御方法
を行なうための圧縮機の集合配置図である。
【図2】本発明の、ガス圧縮機の集合設置による負荷配
分運転制御方法において、圧縮機が1基トリップした時
のバックアップ対応を示した図である。
【図3】本発明にかかるリサイクル運転の装置の説明図
である。
【図4】本発明にかかる部分負荷運転の説明図である。
【図5】従来技術のガスタービン発電機1基に対し圧縮
機1基が対応する方式を複数基の発電機に配置した図で
ある。
【図6】従来技術の1:1対応設置による運転制御方法
時に、圧縮機1基がトリップした時のバックアップ対応
を示した図である。
【図7】従来技術の部分負荷運転の説明図である。
【符号の説明】
1 圧縮機 2 ガスタービン発電機 3 ヘッダー 4 圧縮機系 5 リサイクル弁

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数(n)のガスタービン発電機に所定
    の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少なくともn+
    1基の圧縮機を並列に集合設置し、稼働中の前記各圧縮
    機の負荷が等分となるように運転制御することを特徴と
    する複数のガスタービン発電機に対する複数のガス圧縮
    機の運転制御方法。
  2. 【請求項2】 複数(n)のガスタービン発電機に所定
    の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少なくともn+
    1基の圧縮機を並列に集合設置し、稼働中の前記各圧縮
    機の動力または流量が等分となるように運転制御するこ
    とを特徴とする複数のガスタービン発電機に対する複数
    のガス圧縮機の運転制御方法。
  3. 【請求項3】 複数(n)のガスタービン発電機に所定
    の圧力の燃料ガスを昇圧供給する際に、少なくともn+
    1基の遠心式圧縮機の各吐出側配管が共通ヘッダーで合
    流され、このヘッダーから同一の配管で前記複数のガス
    タービン発電機に向けて燃料ガスが供給されるように、
    前記複数の圧縮機を集合設置し、かつ、前記複数の圧縮
    機のうち、稼働中の各圧縮機の負荷が等分となるように
    運転制御することを特徴とする請求項1に記載の複数の
    ガスタービン発電機に対する複数のガス圧縮機の運転制
    御方法。
JP18945096A 1996-03-29 1996-07-18 複数のガスタービン発電機に対する複数のガス圧縮機の 運転制御方法 Pending JPH09317498A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016016982A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 三菱重工業株式会社 圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016016982A1 (ja) * 2014-07-31 2016-02-04 三菱重工業株式会社 圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法
JPWO2016016982A1 (ja) * 2014-07-31 2017-04-27 三菱重工業株式会社 圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法
US10584645B2 (en) 2014-07-31 2020-03-10 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Compressor control device, compressor control system, and compressor control method

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