JPH11166425A - 加圧流動床ボイラプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明はＰＦＢＣプラントに使用するガスター
ビン圧縮機のサージングを検知する方法を提供すること
を目的としている。 【解決手段】空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐
出される圧縮空気と燃料とが供給されて燃焼される加圧
流動床ボイラと、該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが
供給されて駆動するタービンと、該タービンに連絡する
発電機と、該発電機出力の変化速度或いは発電機出力が
予め設定された出力値を超える場合に信号を出力してプ
ラント異常を検出する制御装置と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加圧流動床ボイラプ
ラントに係り、加圧流動床ボイラ排ガスにより駆動され
るタービンを備えた加圧流動床ボイラプラントに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の例において例えば特開昭63−2309
27号公報や特開昭62−178731号公報にはＰＦＢＣプラン
トの構成が示されている。

【０００３】また、サージングを考慮した運転として、
特開平8−210601 号公報では、圧縮機入口−出口の圧力
比を検知し、それが所定の値を超えたことを検知してプ
ラント制御を行うことが開示され、特開平9−68005号公
報には圧縮機出口圧力を検知して制御することが開示さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の実施例の図１
の基本構成を利用して以下説明する。ＰＦＢＣボイラプ
ラントの概要構成を以下に説明する。

【０００５】圧縮機６より送風される加圧空気は、ボイ
ラ圧力容器２に送られ、燃焼空気ノズル１１より流入す
る空気と、給炭装置３より投入される石炭は、流動床燃
焼炉１０にて燃焼し蒸気を発生する。発生した蒸気は蒸
気タービン４にて膨張し動力を発生し、蒸気タービン用
発電機５により電気を発生する。燃焼した石炭及び加圧
空気は流動床燃焼炉１０にて高温ガスとなりガスエキス
パンダタービン７にて膨張し動力を発生する。空気を加
圧するため圧縮機６にて必要となる動力はこの高温ガス
のガスエキスパンダタービン７での膨張出力により賄わ
れる。この際の余剰動力でガスエキスパンダタービン用
発電機８により電気を発生する。

【０００６】ＰＦＢＣプラントの起動，負荷上昇，負荷
下降，停止に伴い、圧縮機６よりボイラ本体１への送風
を必要量に応じて調整する必要から圧縮機には必然的に
流量調整機構が設置される。ボイラ圧力容器２の圧力は
供給された空気流量に応じて変化するが、圧力はガスエ
キスパンダ７の入口にあるノズル機構にて決まる。ノズ
ルは通常チョークしているので流量と圧力は比例関係に
ある。このためプラントの熱出力を決める燃焼空気流量
はボイラ圧力容器２の圧力が低下しない状態にては変化
しない。ＰＦＢＣプラントにては、燃焼炉１０及びボイ
ラの付属機器の設置のためボイラ圧力容器２は通常のガ
スタービンの燃焼器に比べてはるかに大きい。したがっ
て供給される空気の流量変化に対しての圧力は非定常的
には遅れることになる。つまり例えば空気流量をステッ
プ的に増加変化させたような場合においてもボイラ圧力
容器２の圧力はステップ的には変化せず、蓄積された空
気量に応じて暫時圧力は時間変化を伴い上昇変化する。
この変化は増加する場合においても減少する場合におい
ても同じである。ここで安全上問題となるのは圧縮機の
サージングである。圧縮機特に比較的大風量を処理する
軸流圧縮機の場合、機械設計のサージ圧力と運転圧力の
関係をサージマージンと称し、ある程度以下にこのマー
ジンが低下するのを避けて運転する。サージマージンを
含んだ運転計画上のラインを超える圧力にての運転を行
う場合、サージングと言う流体的振動を、強いては機械
の破損を引き起こす問題を引き起こす可能性がある。

【０００７】流量を減少させる場合のボイラ圧力容器の
変化の様子を図２に示す。

【０００８】たとえばインレットガイドベーンを絞る場
合は翼の開度に応じてｇ１からｇ２の流量は減少し、又
サージング限界圧力はＰｓ１からＰｓ２に低下する。他
方、圧縮機の入口に設置した減圧弁にての流量調整の場
合入口圧力の減圧に応じて流量はｇ１からｇ２に減少
し、サージング限界圧力はＰｓ１からＰｓ２−１に低下
する。この時は圧縮機の制限事項である出口と入口圧力
の比つまり、圧力比の限界は同一だが、入口圧の低下に
伴い限界圧力の絶対値は低下する。従って、流量を減少
するに当たり、機器側は操作端の変化にしたがい流量は
即時変化しこれに伴い限界も同時に下がるが、機械運転
上の結果である圧力は前述のごとくすぐには応答せず遅
れて図２中の線Ａを経て変化することになる。つまり空
気流量を減少させる制御を実施する場合一時的にではあ
るが必ずサージ限界線Ｌｓに近づく方向に運転される、
もしくは圧縮機の運転される圧力比を本来設計圧力とす
べき裕度を取るために下げて運転せざるを得ない、つま
り圧縮機本来のマージン以上に過大な裕度を取らねばな
らずサイクル上の効率的損失をも招く。従って、空気量
の減少を実施する場合、この流量減小速度に関し制限を
設けねばならず、空気流量減少変化つまり、プラント負
荷変化の下降速度の制限を加えることが必要となる。以
上はプラント負荷変化のため空気流量を調整する操作端
を動かす場合の影響を示したが、ボイラ側の事故事象つ
まりボイラチューブリークにより蒸気がガス系に噴出し
た場合等の流量が、異常に増加する場合、系の圧損が増
大した場合にも圧縮機圧力比の過大な上昇があり、サー
ジマージンの減少に留まらず、サージングの発生に結び
付く事象が問題となった。又ガスタービン運転環境上の
影響として、圧縮機の汚れによる圧縮機性能低下に伴う
サージマージンの減少，気温の突発的な変動に伴うサー
ジマージンの変化があり、サージマージンの減少に留ま
らず。サージングの発生に結び付くことが考えられる。

【０００９】ガスタービン圧縮機のサージング発生時に
は、一般的に、通常の運転状態とはかけ離れたガスター
ビン圧縮機翼回りの流動状態となるため、圧縮機として
の効率は低下し又、サージング状態が続く状態であれ
ば、送風量は脈動しながら減少する。ＰＦＢＣの場合に
おいても、圧力容器にある加圧された比較的高温の空気
が圧縮機入口へ逆流する脈動運転となり圧縮機の入口に
設置した通常耐熱を考慮しない設備を破損するばかりで
なく圧縮機翼，ケイシングをも破損に至らしめる状態と
なる。

【００１０】圧縮機出口からタービン入口までの間に圧
力容器等のボリュームチャンバを持たない通常のガスタ
ービンにて圧縮機送風が減少もしくは停止した場合、ほ
ぼ同時にタービンへ流入するガスも同時に減少もしくは
停止する。このため投入燃料の過大な運転となりタービ
ン排気温度が異常に高くなる運転となる。この変動を検
知すれば圧縮機のサージングを間接的に検知することが
可能であった。

【００１１】しかるに、ＰＦＢＣ用ガスタービンにて
は、圧縮機出口からタービン入口までの間に圧力容器等
のボリュームチャンバを持つため、通常のガスタービン
にて送風が停止した場合でも前述のボリュームチャンバ
内にあるガスがタービン入口へ流入するためタービン排
気温度に顕著な影響は現れない。つまり、通常のガスタ
ービンにては排気温度の変化（上昇）を検知すれはサー
ジングを検知できたがＰＦＢＣ用のガスタービンにては
排気温度の変化でサージングを検知することが不能とな
り、検知できないがゆえ、サージングが継続し機器の安
全を損なうと言う点で好ましくない。

【００１２】又一方、通常のガスタービンにてはＧＴ起
動の後同期併入した後では負荷運転に入るので、停止す
る場合以外は、ＧＴ発電機より系統側に電力が流れるの
が正常な運転状態となる。系統側よりＧＴへ電力が流れ
るいわゆるモータリング状態を異常状態とする逆電力リ
レー回路を設置し、結果的にサージング等の異常をとら
えてガスタービンをトリップに至らしめることも考えら
れる。

【００１３】しかし、ＰＦＢＣ用ガスタービンにては、
タービン側にて発生する出力は圧縮機よりの圧送空気が
停止してもボリュームチャンバの効果によりすぐには減
少しないため、サージングの期間逆電力の状態に必ずな
るわけではなく、むしろ圧縮機の送風量脈動によりＧＴ
としての出力は過大になる方向の変化を伴う、このため
前記のような逆電力リレー回路では圧縮機のサージング
は検知不能であるためサージング状態が継続して起こっ
てしまい、ガスタービンの軸受けの振動等、機械的な損
傷を起こした状態で本来検出されるような状態でないか
ぎりガスタービン停止（トリップ）することができな
い。

【００１４】また、何れの公知例においても、サージン
グの発生を把握することができるが、充分早期に精度良
く把握することはできていない。

【００１５】そこで、本発明はＰＦＢＣプラントに使用
されるガスタービンのサージング発生を早期に検知し、
ガスタービンを安全に停止させることができる加圧流動
床ボイラプラントを提供するガスタービン制御方法、及
びサージング事象を判定する検知回路を提供することを
目的としている。又制御を実施する制御装置を提供する
ことを目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の加圧流動床ボイ
ラプラントは、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から
吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて燃焼される加
圧流動床ボイラと、該加圧流動床ボイラからの燃焼ガス
が供給されて駆動するタービンと、該タービンに連絡す
る発電機と、該発電機出力の変化速度或いは発電機出力
が予め設定された出力値を超える場合に信号を出力して
プラント異常を検出する制御装置と、を備えることを特
徴とする。

【００１７】発電機出力変化となって現れるサージング
の兆候を的確に捕らえることにより、ＰＦＢＣプラント
に使用されるガスタービンのサージング発生を早期に検
知できる。また、ガスタービンを安全に停止させること
ができる加圧流動床ボイラプラントを提供することがで
きる。

【００１８】尚、前記特徴を有するものであれば、サー
ジングング事象を判定する検知回路として提供すること
もできる。また、加圧流動床ボイラプラントの制御装置
として提供するようにしてもよい。

【００１９】尚、精度よく検知する観点からは、発電機
出力と設定値とを比較する場合より、発電機出力の変化
速度に基づいて判定する方が好ましい。

【００２０】または、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮
機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて燃焼さ
れる加圧流動床ボイラと、該加圧流動床ボイラからの燃
焼ガスが供給されて駆動するタービンと、該タービンに
連絡する発電機と、タービンのトルクの変化速度或いは
該トルクが予め設定された出力値を超える場合に信号を
出力してプラント異常を検出する制御装置と、を備え
る。

【００２１】このようにタービンのトルク変化となって
現れるサージングの兆候を的確に捕らえることにより、
ＰＦＢＣプラントに使用されるガスタービンのサージン
グ発生を早期に検知できる。また、ガスタービンを安全
に停止させることができる加圧流動床ボイラプラントを
提供することができる。

【００２２】または、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮
機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて燃焼さ
れる加圧流動床ボイラと、該加圧流動床ボイラからの燃
焼ガスが供給されて駆動するタービンと、該タービンに
連絡する発電機と、該発電機の出力電流の変化速度或い
は発電機の出力電流が予め設定された出力値を超える場
合に信号を出力してプラント異常を検出する制御装置
と、を備えることを特徴とする。

【００２３】このように発電機の出力電流変化となって
現れるサージングの兆候を的確に捕らえることにより、
ＰＦＢＣプラントに使用されるガスタービンのサージン
グ発生を早期に検知できる。また、ガスタービンを安全
に停止させることができる加圧流動床ボイラプラントを
提供することができる。

【００２４】尚、精度良く検知する観点からは、発電機
の出力電流を予め設定された値と比較するより、発電機
の出力電流の変化速度に基づいて判断するほうが好まし
い。または、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐
出される圧縮空気と燃料とが供給されて燃焼される加圧
流動床ボイラと、該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが
供給されて駆動するタービンと、該タービンに連絡する
発電機と、前記圧縮機の状態量の変化速度或いは圧縮機
の状態量が予め設定された出力値を超える場合に信号を
出力してプラント異常を検出する制御装置と、を備える
ことを特徴とする。

【００２５】また、さらに、前記制御装置は、前記振動
に基づいて該タービンを停止するよう制御する。

【００２６】また、前記何れかの制御装置は、前記異常
を検出した場合に、ガスタービンの停止指令を出すよう
にすることが好ましい。

【００２７】具体的には、ガスタービン発電機の出力電
流と電圧検知しこの値から出力を演算し、その出力絶対
値もしくは出力変化速度を演算し、設定との比較により
異常（サージング）を判定しガスタービンの停止遮断操
作を行うことを特徴とするＰＦＢＣ用ガスタービンの保
護装置を設けた。

【００２８】ガスタービン回転軸の回転方向ひずみから
トルク（動力）変化を検知し、もしくは検知された値か
らトルク（動力）変化速度を演算し、設定との比較によ
り異常（サージング）を判定しガスタービンの停止遮断
操作を行うことを特徴とするＰＦＢＣ用ガスタービンの
保護装置を設けた。

【００２９】ガスタービン発電機の出力電流絶対値を検
知し、もしくは検知された値から出力電流変化速度を演
算し、設定との比較により異常（サージング）を判定し
ガスタービンの停止遮断操作を行うことを特徴とするＰ
ＦＢＣ用ガスタービンの保護装置を設けた。

【００３０】本発明によれば、ＰＦＢＣプラントに使用
されるガスタービン圧縮機のサージング発生時に速やか
にプラントを停止させることができ、ガスタービン圧縮
機を損壊させることなく停止遮断操作を行うことを可能
とする。

【００３１】更に、具体的には、ＰＦＢＣ（加圧流動床
燃焼）ボイラの圧力容器に燃焼用空気を送風する少なく
とも一台の圧縮機と、前記圧縮機の上流にＰＦＢＣボイ
ラへ送風する空気流量を調整する機構を有し圧力容器内
のＰＦＢＣボイラ本体よりの燃焼ガスを膨張することに
より動力回収する少なくとも一台のガスエキスパンダタ
ービンと、前記圧縮機とガスエキスパンダタービンは少
なくとも一つの同一軸系を構成し、前記軸系には発電機
を有しガスエキスパンダタービン下流側にはボイラの蒸
気系にガスエキスパンダタービンの排ガス中の熱を回収
する排熱回収装置を構成し、前記圧縮機とＰＦＢＣボイ
ラ圧力容器を結ぶ導管手段ＡとＰＦＢＣボイラ本体とガ
スエキスパンダタービンとを結ぶ導管手段Ｂと、前記導
管手段Ａにガスもしくは空気の流動を遮断する少なくと
も一個の弁要素Ａを有し、前記導管手段Ｂにガスもしく
は空気の流動を遮断する少なくとも一個の弁要素Ｂを有
し、弁要素Ａの圧縮機側と弁要素Ｂのガスエキスパンダ
タービン側の圧縮機の空気吐出部と、ガスエキスパンダ
タービンのガス吸い込み口とを結ぶ導管手段Ｃと、前記
導管手段Ｃにガスもしくは空気の流動を遮断もしくは調
整する少なくとも一個の弁要素Ｃとを有するＰＦＢＣプ
ラントにおいて、ガスタービン発電機の出力電流と電圧
検知しこの値から出力を演算し、その出力絶対値もしく
は出力変化速度を演算し、設定との比較により異常か否
かを判定しガスタービンの停止遮断操作を行う。

【００３２】または、圧縮機とガスエキスパンダタービ
ン間のもしくは、発電機とガスエキスパンダタービン間
のガスタービン回転軸の回転方向ひずみからトルク（動
力）を検出し、絶対値もしくは検出された値からトルク
（動力）変化速度を演算し、設定との比較により異常か
否かを判定しガスタービンの停止遮断操作を行う。

【００３３】または、ガスタービン発電機の出力電流絶
対値を検知し、もしくは検知された値から出力電流変化
速度を演算し、設定との比較により異常か否かを判定し
ガスタービンの停止遮断操作を行う。

【００３４】また、前記異常か否かの判断をする場合に
は、所定の除外条件を設定しておき、当該条件に該当す
る場合には、サージングではないとして、更に精度を高
める安定運転を図ることもできる。

【００３５】前記状態量はガスタービン圧縮機の入口温
度である。

【００３６】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機の
出口温度である。

【００３７】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機の
入口圧力である。

【００３８】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機の
出口圧力である。

【００３９】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機の
内部の圧力である。

【００４０】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機の
内部の温度である。

【００４１】又は、前記状態量はガスタービン圧縮機内
部流速を代表する動圧である。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施例を図１によ
り説明する。

【００４３】構成要素はボイラ本体１，ボイラ圧力容器
２，給炭装置３，蒸気タービン４，蒸気タービン用発電
機５，圧縮機６，タービン（ガスエキスパンダタービ
ン）７，タービン用発電機（ガスエキスパンダタービン
用モータ発電機）８，排熱回収装置９，流動床燃焼炉１
０，燃焼空気ノズル１１，圧縮機インレットガイドべー
ン（流量制御圧縮機インレットガイドベーン）１２，圧
縮機入口減圧弁（流量制御減圧弁）１３，遮断機３４，
発電機の電流検知器３５，出力演算器３６，信号演算器
３７，電圧信号３８，プラント制御装置４０より構成さ
れる。主に、圧縮機６及びタービン７及び関連機器を含
むガスタービンと流動床燃焼炉１０及び関連機器を含む
加圧流動床ボイラ（ＰＦＢＣボイラ）と蒸気タービン４
及び関連機器を含む上記タービン部を備えている。

【００４４】制御装置は以下の演算手段を有する。信号
演算器３７は、出力演算器３６で演算したガスタービン
出力信号によりガスタービン出力変化速度と、あらかじ
め設定された制限値とを比較し運転状態を判定する。サ
ージング状態と判定された場合はプラント制御装置４０
へガスタービン停止信号を発生しガスタービン設備の付
属する弁１７，１８，１９等を遮断状態（つまり弁１８
は全開、弁１７，１９は閉止）に操作する信号を発し、
ガスタービンを停止する。

【００４５】出力変化速度としてサージングの兆候を的
確に精度良く捕らえることができる。

【００４６】信号演算器３７の内部回路の一例を図３に
より説明する。

【００４７】ガスタービン発電機の電圧と電流より演算
されたガスタービン出力信号５０は時間遅れ要素（無駄
時間）５２を通り過去の値として記録される、現在の出
力信号５０は判定回路５３にて５２（過去）信号と判定
回路５３で比較判断され変化量が規定値より大きい場合
は信号「１」が出力される。

【００４８】つまり規定された無駄時間５２の間に変化
した絶対量を規定時間で割ることにより変化速度を比較
して判定することができる。

【００４９】例えば、負荷変化速度の設定値として、１
００％／分から１０００％／分の間の値を使用すること
ができると考えられる。

【００５０】例えば、ガスタービンを使用した発電所に
おいて、通常の負荷変化速度としては、ガスタービンコ
ンバインドプラントであれば、約１０％／分、或いはシ
ンプルサイクルのガスタービンであれば、２５％／分程
度が一般的であると考える。これに対し、いわゆるサー
ジング時の脈動的変動は周期は一般的に数秒以下でほぼ
フルスケールの空気流量の変動があると考えられる。し
たがって変加速度のオーダは１００％／１〜３秒とな
る。分のスケールでは２０００〜６０００％／分の動揺
状態となる。従ってサージングの兆候を精度良く検知す
るための設定としては、早期検知に注力すれば、低めの
設定として１００％／分程度とすることができる。ま
た、検知精度に注力すれば、他の要因による誤動作を抑
制すべく高めの設定として１０００％／分程度に設定す
ることができる。ここで、１００％とは発電機の定格出
力を基準とすることができる。

【００５１】また、通常の運転操作にて出力変化がある
状態「除外条件５６」を除きガスタービン圧縮機のサー
ジングか否かが判定される。

【００５２】除外条件の判定例を図５に示す。

【００５３】「除外条件５６」としては例えばガスター
ビン発電機の併入操作の際に発生する変動，外のトリッ
プ時に発生する変動，系統側の変動等がある。

【００５４】または、前述の負荷変化速度を上回るもの
として、ガスタービン設備に関わる併入操作等、負荷遮
断等、急速な変動をあらかじめ計画された範囲内で行う
操作を挙げることもできる。

【００５５】これを除外条件とすることにより、ガスタ
ービンのサージングの兆候を精度良く検知することがで
きる。

【００５６】例えば、図３或いは図４における信号「５
６」以外が成立していても除外条件が不成立でれば、ガ
スタービン部のサージングの兆候でないものと判断する
ことができる。

【００５７】たとえば、電力系統を図６に例示する。図
６は複数の発電機が電力系統を介して連絡接続してい
る。電力系統に接続される他のガスタービンＢの発電機
の電力或いは電流の変動も前記除外条件とすることもで
きる。電力系統に接続される他のガスタービンＢが同時
にサージングを起こすことは非常にまれである。よっ
て、他の発電機（例えばガスタービンＢ）の前記変動と
共に加圧流動床ボイラプラントのガスタービンＡに前記
サージングと取れる電力或いは電流が変動した場合、系
統側の事故として、ガスタービンＡのサージングではな
いものと判定するようにすることができる。

【００５８】同様に、電力系統を介して接続される他の
蒸気タービンＣの電流がガスタービンＡと同時に変動し
た場合には、系統側の事故として、ガスタービンのサー
ジングではないと判定するようにすることができる。

【００５９】尚、本図はデジタル回路の場合について記
載してあるがアナログ回路についても同様の記載が可能
である。

【００６０】図４には機能的には図３と同一であるが判
定の確度を向上させたものを示してある。図３にては単
一判定によったが、時間をずらした判定回路５５を更に
もう一段加え、また電流値のリップルノイズを除外し精
度を高めるための回路を付記している。（サージングの
早期検知のため、要素５２，５４の遅れ時間を短くした
場合、変化の絶対値が小さくなる。この想定される変化
の絶対値とリップルノイズが同一レベルの場合は判定が
困難になる。もしくは課題に設定値をセットすることに
なる。従って更に精度を上げるため正常な運転時である
サージングの中兆候の発生前の信号のつまり正常な状態
でのリップルノイズは除外するため一次遅れ要素により
変動を滑らかにし、リップルノイズと区別できない変動
は判定回路５３，５５にそのまま入力している。この平
潤化回路を有しない場合、リップルノイズが差引２倍判
定の精度を上げるための）。判定回路の時間的な多重
化、もしくは検出器の誤動作を行うが、発明の主旨は変
わらない。

【００６１】本発明の他の実施例としては図４，図５に
示した構成でガスタービン出力信号５０を変更すること
で実現可能である。つまり、ガスタービン出力信号５０
を電流信号にした場合も同様である。

【００６２】前記判断の際には以下の判定回路を有する
ことにより、更に精度を上げることができる。

【００６３】同様に検出信号としてガスタービン圧縮機
の入口温度、もしくは出口温度、もしくは入口圧力、も
しくは出口圧力、もしくは内部温度、もしくは内部圧
力、もしくは内部動力として、同検出値の設定値に対す
る比較を前記比較と合わせて行うよう回路構成を設け
る。

【００６４】いずれも通常の運転時に想定される変化速
度を元にサージング時に起こると想定される変動と比較
することにより判定を行うことができる。例えば、入口
温度，出口温度，内部温度についてはサージング時に起
こると想定される時の空気温度の上昇を、内部動力につ
いては、サージング時の圧縮機動力変動を通常の変化時
に想定される変化速度と比較することにより判定を行
う。測定手段の検知の時定数に応じて遅れ時間をセット
することが好ましい。計測の精度に応じて誤検知を防止
する設定もしくは回路構成を時間的に多重化することが
好ましい。

【００６５】例えば入口温度Ｔ１，出口温度Ｔ２，内部
温度Ｔ３については、通常のガスタービンを運転して起
こりうる変動としては、気象変化があるが、前線通過、
降雨等があった場合概略１０℃程度の変化が数分間にお
こるのが最大速度である。つまり変化速度としては０.
０１〜０.１℃／秒の範囲である。一方、サージング時
の空気温度の変動は、入口温度，出口温度，内部温度の
いずれであれ、Ｔ１〜Ｔ２（気温１５℃〜吐出温度３５
０℃）間の変動を数秒間の間に起こす、変化速度として
は１００〜５０℃／秒の範囲である。したがって１０℃
／秒程度をしきい値として設定することにより、通常運
転での変化を除外してサージング検知に寄与することが
できる。

【００６６】本発明の他の実施例としては図３，図４に
示したようなガスタービン出力信号５０の代わりに電流
信号にすることもできる。電流信号に基づいて前述のよ
うな設定値との対比を行うことにより、サージングの兆
候を早期に精度良く検知することができる。例えば、発
電機の出力電流の変化速度が予め設定した出力値を超え
る場合に信号を出力してサージングの兆候を捉える。好
ましくは、前記変化速度を検知することが好ましいが、
計算の容易さに鑑みて出力電流値を用いて比較するよう
にしてもよい。

【００６７】これにより、サージングの兆候を早期に精
度良く検知することができ、プラント機器の健全性を確
保することができる。

【００６８】電流信号の場合は、ガスタービンの出力が
出力状態であるプラスからモータリング状態であるマイ
ナスに転じた場合には、或いはその逆の変化時には電流
の絶対値が見かけ上変化しない場合があり、判定が困難
な条件が存在することも考えられるが（例えば１０％動
力のモータリング動力状態から１０％出力の変動が瞬時
に起きた場合電流値としての変化はない）、判定回路の
時間的多重化を行うことにより判定できるようにするこ
とができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したとおり本発明によれば以下
に示すような効果を得る。

【００７０】ＰＦＢＣプラントに使用されるガスタービ
ン圧縮機のサージングを早期に精度よく検知することが
できる。により、また、これにより、サージング時のボ
イラ圧力容器から圧縮機への高温ガスの逆流に伴う設備
の損傷焼損を防止しまた、サージング状態の継続に伴う
ガスタービン圧縮機の損傷を防止し、ガスタービン及
び、プラントの安全停止を可能たらしめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＰＦＢＣ発電プラント図で
ある。

【図２】ＰＦＢＣ発電プラントでの運転状態を示す図で
ある。

【図３】本発明の一実施例のＰＦＢＣ発電プラントのサ
ージング検知回路構成図である。

【図４】本発明の一実施例のＰＦＢＣ発電プラントのサ
ージング検知回路構成図である。

【図５】本発明の一実施例のＰＦＢＣ発電プラントのサ
ージング検知除外条件の回路構成図である。

【図６】系統を介して複数のタービン発電プラントが連
絡している概要図である。

【符号の説明】

１…ＰＦＢＣボイラ、２…ボイラ圧力容器、３…給炭装
置、４…蒸気タービン、５…蒸気タービン用発電機、６
…圧縮機、７…ガスエキスパンダタービン、８…ガスエ
キスパンダタービン用モータ発電機、９…排熱回収装
置、１０…流動床燃焼炉、１１…燃焼空気ノズル、１２
…流量制御圧縮機インレットガイドベーン、１３…流量
制御減圧弁、１４…圧縮機インレットダクト、１５…煙
突、１６…復水器、１７，１８，１９…弁、２０…燃焼
器、２１…燃料流量制御弁、３４…遮断器、３５…電流
検出器、３６…出力演算器、３７…信号演算器、３８…
電圧信号、４０…プラント制御装置、４７…逆電力を検
知するリレー装置、５０…ガスタービン出力信号、５１
…一次遅れ、５２，５４…無駄時間、５３，５５…判定
回路、５６…除外条件。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１０ Ｆ２３Ｃ 11/02 ３１０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】空気を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて
   燃焼される加圧流動床ボイラと、 該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが供給されて駆動す
   るタービンと、 該タービンに連絡する発電機と、 該発電機出力の変化速度或いは発電機出力が予め設定さ
   れた設定値を超える場合に信号を出力してプラント異常
   を検出する制御装置と、を備えることを特徴とする加圧
   流動床ボイラプラント。
2. 【請求項２】空気を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて
   燃焼される加圧流動床ボイラと、 該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが供給されて駆動す
   るタービンと、 該タービンに連絡する発電機と、 タービンのトルクの変化速度或いは該トルクが予め設定
   された設定値を超える場合に信号を出力してプラント異
   常を検出する制御装置と、を備えることを特徴とする加
   圧流動床ボイラプラント。
3. 【請求項３】空気を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて
   燃焼される加圧流動床ボイラと、 該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが供給されて駆動す
   るタービンと、 該タービンに連絡する発電機と、 該発電機の出力電流の変化速度或いは発電機の出力電流
   が予め設定された設定出力値を超える場合に信号を出力
   してプラント異常を検出する制御装置と、を備えること
   を特徴とする加圧流動床ボイラプラント。
4. 【請求項４】空気を圧縮する圧縮機と、 該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料とが供給されて
   燃焼される加圧流動床ボイラと、 該加圧流動床ボイラからの燃焼ガスが供給されて駆動す
   るタービンと、 該タービンに連絡する発電機と、 前記圧縮機の状態量の変化速度或いは圧縮機の状態量が
   予め設定された設定値を超える場合に信号を出力してプ
   ラント異常を検出する制御装置と、を備えることを特徴
   とする加圧流動床ボイラプラント。
5. 【請求項５】請求項１〜４の加圧流動床ボイラプラント
   において、 前記異常を検出した場合に、ガスタービンの停止司令を
   出すことを特徴とする加圧流動床ボイラプラント。