JPH1122961A - 燃料供給制御装置及び方法 - Google Patents

燃料供給制御装置及び方法

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JPH1122961A
JPH1122961A JP17987497A JP17987497A JPH1122961A JP H1122961 A JPH1122961 A JP H1122961A JP 17987497 A JP17987497 A JP 17987497A JP 17987497 A JP17987497 A JP 17987497A JP H1122961 A JPH1122961 A JP H1122961A
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Yasuo Chono
泰郎 丁野
Chikamasa Toriie
親昌 鳥家
Yoshiyuki Kadowaki
令幸 門脇
Hideki Hayashi
英樹 林
Keizo Ishimori
敬三 石森
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IHI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 真の天然ガス消費量に対してより正確な量
を送出することが可能な燃料供給制御装置及びその方法
を提供する。 【解決手段】 気化器によって液体燃料から生成され
た気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送出圧力と液
体燃料の流量と消費手段において消費される気体燃料の
ガス流量とに基づいて気化器の入口に設けられた流量制
御弁を制御することにより消費手段が必要とする量の気
体燃料を供給する燃料供給制御装置において、前記流量
と前記ガス流量との差を算出する減算器と、該減算器の
出力と前記送出圧力に基づいて第1の制御信号を生成す
る第1の制御信号生成装置と、前記第1の制御信号と前
記液体燃料の流量とに基づいて前記流量制御弁を制御す
る第2の制御信号を生成する第2の制御信号生成装置と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所への天
然ガスの供給に用いて好適な燃料供給制御装置及び方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】火力発電所(消費手段)として、LNG
(液化天然ガス)基地から供給された天然ガスを燃料と
してコンバインド発電を行うものが増えている。この種
の火力発電所は、比較的小容量のコンバインド発電ユニ
ット(燃料消費ユニット)を複数台稼働させて電力を供
給しており、従来の大型ボイラやタービンによる発電と
比較して高効率で電力需要の変化に対する追従性の良い
点が特徴である。
【0003】一方、LNG基地は、LNGタンクに低温
貯蔵されたLNG(液体燃料)を複数の気化器を用いて
気化させて天然ガス(気体燃料)を生成し、該天然ガス
を火力発電所の需要量に応じて送出している。例えば、
LNG基地では、天然ガスを火力発電所に送出するにあ
たり、火力発電所から入力される天然ガスの消費量情報
と送出配管の圧力とに基づいて天然ガスの送出量を制御
している。ここで、LNG基地と火力発電所はその距離
が数km程度離れているのが一般的であり、火力発電所
における天然ガス消費量の変化に対して送出配管の圧力
変化には時間的な遅れが生じる。このため、LNG基地
は、送出配管の圧力に火力発電所における天然ガスの消
費量を加味して天然ガスの送出量を制御している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、LNG基地
では、上述した従来の天然ガスの送出方法によって真に
火力発電所が必要とする量の天然ガスを送出することが
できなかった。この原因としては、以下のような点が揚
げられる。 (1)コンバインド発電を行っている火力発電所では、
複数のコンバインド発電ユニットを稼働させて発電を行
っており、この場合、各コンバインド発電ユニット毎に
天然ガスの消費量を計測するガス流量計が設けられる。
すなわち、火力発電所がLNG基地に出力する上記消費
量情報は、複数のガス流量計が計測した流量の合計流量
となる。したがって、これら個々のガス流量計の計測誤
差が積算される。 (2)LNGの組成は、その原産地によって大きく異な
る。すなわち、LNGの組成変化によって送出される天
然ガスの組成が変わった場合、現状のガス流量計では、
計測誤差が増大される。 (3)ガス流量計は各コンバインド発電ユニットに単独
で設けられているため、故障等によって異常な計測値を
出力した場合、この異常な計測値がLNG基地における
送出制御の直接的な外乱となる。 (4)天然ガスをサンプリング等のために多量に採取し
た場合、このサンプリングによる採取量がLNG基地に
おける送出制御の直接的な外乱となる。
【0005】本発明は、上述する問題点に鑑みてなされ
たもので、火力発電所における真の天然ガス消費量に対
してより正確な量の天然ガスを送出することが可能であ
るとともに、消費量の急速な変動に対して追従性の良い
燃料供給制御装置及び方法の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために、第1の手段として、気化器によって液体燃料か
ら生成された気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送
出圧力と液体燃料の流量と消費手段において消費される
気体燃料のガス流量とに基づいて気化器の入口に設けら
れた流量制御弁を制御することにより消費手段が必要と
する量の気体燃料を供給する燃料供給制御装置におい
て、前記流量と前記ガス流量との差を算出する減算器
と、該減算器の出力と前記送出圧力に基づいて第1の制
御信号を生成する第1の制御信号生成装置と、前記第1
の制御信号と前記液体燃料の流量とに基づいて前記流量
制御弁を制御する第2の制御信号を生成する第2の制御
信号生成装置とを具備する手段が採用される。
【0007】第2の手段として、複数の気化器によって
液体燃料から生成された気体燃料を送出する場合に、気
体燃料の送出圧力と液体燃料の流量と複数の燃料消費ユ
ニットからなる消費手段において消費される気体燃料の
ガス流量とに基づいて各気化器の入口にそれぞれ設けら
れた流量制御弁を制御することにより消費手段が必要と
する量の気体燃料を供給する燃料供給制御装置におい
て、前記各燃料消費ユニットのガス流量を合計するガス
流量合計装置と、前記液体燃料の各流量を合計する液体
流量合計装置と、前記ガス流量合計装置の出力と前記液
体流量合計装置の出力との差を算出する減算器と、該減
算器の出力と前記送出圧力に基づいて第1の制御信号を
生成する第1の制御信号生成装置と、前記第1の制御信
号と前記液体流量合計装置の出力とに基づいて第2の制
御信号を生成する第2の制御信号生成装置と、前記第2
の制御信号が示す制御量を運転中の気化器の台数によっ
て均等分割して得られる第3の制御信号を出力する分配
器と、前記第3の弁制御信号に基づいて流量制御弁をそ
れぞれ制御する弁制御信号を生成する複数の弁制御信号
生成装置とを具備する手段が採用される。
【0008】第3の手段として、気化器によって液体燃
料から生成された気体燃料を送出する場合に、気体燃料
の送出圧力と液体燃料の流量と消費手段において消費さ
れる気体燃料のガス流量とに基づいて気化器の入口に設
けられた流量制御弁を制御することにより消費手段が必
要とする量の気体燃料を供給する燃料供給制御方法にお
いて、前記流量と前記ガス流量との流量差を算出する工
程と、該流量差と前記送出圧力に基づいて第1の制御信
号を生成する工程と、該第1の制御信号と前記液体燃料
の流量とに基づいて前記流量制御弁を制御する第2の制
御信号を生成する工程とを有する手段が採用される。
【0009】第4の手段として、複数の気化器によって
液体燃料から生成された気体燃料を送出する場合に、気
体燃料の送出圧力と液体燃料の流量と複数の燃料消費ユ
ニットからなる消費手段において消費される気体燃料の
ガス流量とに基づいて各気化器の入口にそれぞれ設けら
れた流量制御弁を制御することにより消費手段が必要と
する量の気体燃料を供給する燃料供給制御方法におい
て、前記各燃料消費ユニットのガス流量を合計し合計ガ
ス流量を算出する工程と、前記液体燃料の各流量を合計
し合計流量を算出する工程と、前記合計ガス流量と前記
合計流量との流量差を算出する工程と、該流量差と前記
送出圧力に基づいて第1の制御信号を生成する工程と、
前記第1の制御信号と前記合計流量とに基づいて第2の
制御信号を生成する工程と、前記第2の制御信号が示す
制御量を運転中の気化器の台数によって均等分割した第
3の制御信号を生成する工程と、前記第3の弁制御信号
に基づいて流量制御弁をそれぞれ制御する弁制御信号を
生成する工程とを有する手段が採用される。
【0010】第5の手段として、上記4つの手段が液化
天然ガスを気化させて得られる天然ガスの送出に適用さ
れるという手段が採用される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、図1及び図2を参照して、
本発明に係わる燃料供給制御装置及びその供給方法の一
実施形態について説明する。
【0012】図1は、本実施形態における天然ガス(気
体燃料)の供給システムを示すブロック図である。この
図において、符号AはLNG基地、Bは火力発電所(消
費手段)である。LNG基地Aは、LNGタンク1、L
NGポンプ2、流量制御弁3a〜3e、流量計4a〜4
e、気化器5a〜5e、圧力計6、及び燃料供給制御装
置7から構成される。
【0013】LNGタンク1はLNG(液体燃料)を低
温状態で貯蔵し、LNGポンプ2はLNGタンク1から
LNGを汲み出して各気化器5a〜5eに送り込む。な
お、LNGタンク1及びLNGポンプ2は、一般的には
LNG基地Aの規模に応じて複数台が設けられる。各気
化器5a〜5eの入口には、各々の気化器5a〜5eに
流入するLNGの流量を制限する流量制御弁3a〜3e
と、該流量を検出する流量計4a〜4eがそれぞれ1台
づつ設けられている。
【0014】流量計4a〜4eは、各気化器5a〜5e
に流入するLNGの流量を流量信号Xa〜Xeとして各々
独立に燃料供給制御装置7に出力する。各気化器5a〜
5eは、海水を用いてLNGを気化させて天然ガスを出
力する。圧力計6は、天然ガスを火力発電所Bに送出す
る送出配管の圧力を計測し、該圧力を圧力信号Yとして
燃料供給制御装置7に出力する。なお、送出配管は上記
各気化器5a〜5eが出力する天然ガスを集合させて火
力発電所Bに送出する配管である。
【0015】火力発電所Bはコンバインド発電所であ
り、例えば5台のコンバインド発電ユニット(燃料消費
ユニット)U1〜U5を備えている。該コンバインド発電
ユニットU1〜U5は電力需要に応じて何台かが稼働され
るとともに、その入口には上記送出配管を介してLNG
基地Aから供給された天然ガスのガス流量を計測するガ
ス流量計G1〜G5がそれぞれ設けられている。各ガス流
量計G1〜G5は、各コンバインド発電ユニットU1〜U5
に流入する天然ガスの流量をガス流量信号Z1〜Z5とし
て上記燃料供給制御装置7に出力する。燃料供給制御装
置7は、上記流量信号Xa〜Xe、圧力信号Y、及びガス
流量信号Z1〜Z5に基づいて各流量制御弁3a〜3eの
開口度を制御する。
【0016】次に、図2は、上記燃料供給制御装置7の
詳細構成を示すブロック図である。この図において、符
号7a,7bは加算器であり、加算器(ガス流量合計装
置)7aは上記各ガス流量計G1〜G5によって計測され
た天然ガスの流量を合計し、加算器(液体流量合計装
置)7bは上記各流量計4a〜4eによって計測された
LNG及びBOG(Boil Off Gas:上記LNGタンク1
等においてLNGが気化して発生したガス)を圧縮して
得られたLNGの流量を合計する。7cは加算器7a,
7bの各合計値の差を出力する減算器である。
【0017】符号7d,7eは制御信号生成装置(PI
D)であり、このうち制御信号生成装置(第1の制御信
号生成装置)7dは減算器7cの出力とLNG基地Aの
圧力計6の計測値から制御信号P1を生成し、該制御信
号生成装置(第2の制御信号生成装置)7eは制御信号
P1と上記加算器7bの各出力から制御信号P2を生成す
る。制御信号生成装置7d,7eは、例えば各々に入力
される上記2つの信号を乗算(変調)することにより、
2つの入力信号に基づく制御信号P1,P2をそれぞれ出
力する。
【0018】符号7fは分配器であり、制御信号P2が
示す制御量を運転中の気化器5a〜5eの台数によって
均等に分割した制御信号P3を生成する。7ga〜7ge
も制御信号生成装置(弁制御信号生成装置)であり、上
記流量制御弁3a〜3eをそれぞれ制御する制御信号を
出力する。燃料供給制御装置7は、このように構成され
た制御ループによって流量制御弁3a〜3eを制御し、
LNG基地Aから火力発電所Bに供給される天然ガスの
送出量を制御する。
【0019】なお、符号7hはポンプ運転台数制御装置
であり、火力発電所Bが出力する運転準備信号(各コン
バインド発電ユニットU1〜U5の運転状態を示す信号)
に基づいて各気化器5a〜5eに海水を送り込む気化器
海水ポンプ8及び各気化器5a〜5eにLNGを送り込
むLNGポンプ9の運転台数を設定し、この設定値に基
づいてこれら気化器海水ポンプ8とLNGポンプ9とに
起動指令信号を出力する。
【0020】次に、上記燃料供給制御装置7の動作につ
いて説明する。なお、火力発電所Bは電力需要に応じて
必要台数のコンバインド発電ユニットを稼働させるが、
ここでは全てのコンバインド発電ユニットU1〜U5が運
転中であり、また気化器海水ポンプ8とLNGポンプ9
の運転台数はポンプ運転台数制御装置7hによって火力
発電所Bの運転準備信号に基づいて予め設定されている
ものとする。
【0021】いま、電力需要が増大してコンバインド発
電ユニットU1〜U5の天然ガスの消費量が増加するとガ
ス流量信号Z1〜Z5が示す天然ガスのガス流量が増大
し、加算器7aの出力は速やかに増加して減算器7cの
出力が増大する。しかし、LNG基地Aと火力発電所B
とは距離が数キロメートル離れているためにLNG基地
Aの圧力計6によって出力された圧力信号Yはすぐには
減少せず、該距離に基づく時間遅延を伴って減少する。
したがって、制御信号P1は、各コンバインド発電ユニ
ットU1〜U5に設けられたガス流量計G1〜G5の出力増
大に基づいて増加する。
【0022】ここで、制御信号生成装置7dは、ガス流
量信号Z1〜Z5の合計値から流量信号Xa〜Xeの合計値
を減算した信号に基づいて駆動される。すなわち、計測
誤差の多いガス流量計G1〜G5から出力されたガス流量
信号Z1〜Z5の合計値は、比較的に計測誤差の少ない液
体用流量計つまり流量計4a〜4eから出力された流量
信号Xa〜Xeの合計値によって偏差が算出される。
【0023】続いて、制御信号生成装置7eは、上記制
御信号P1と加算器7bの出力信号に基づいて制御信号
P2を生成出力する。ここで、流量信号Xa〜Xeの合計
値が再度加味されることにより、ガス流量信号Z1〜Z6
の合計値に含まれる計測誤差が軽減されるとともに、圧
力信号Yの時間遅延の影響が軽減される。
【0024】制御信号P2は、その制御量つまり各気化
器5a〜5eに流入させるLNGの流量が分配器7fに
よって5等分されて制御信号P3に変換される。弁制御
信号生成装置7ga〜7geは、この制御信号P3に基づ
いて各流量制御弁3a〜3eの開口度を増加させ、LN
Gの通過流量をそれぞれ均等に増加させる。この結果、
各気化器5a〜5eに流入されるLNGの流量は各々均
等に増加され、LNG基地Aから火力発電所Bに送出さ
れる天然ガスのガス流量が増大されて圧力信号Yが増大
する。
【0025】このようなフィードバックループを構成す
る燃料供給制御装置7を用いることにより、ガス流量計
G1〜G5の計測誤差あるいは動作不具合をキャンセルし
て真に火力発電所Bが必要とする量の天然ガスが火力発
電所Bに供給される。また、圧力計6によって計測され
る送出圧力の時間遅延が補償され、火力発電所Bの天然
ガス消費量の変動に対して高速に応答する天然ガスの送
出制御を実現することができる。ガス流量計の台数が増
大する程計測誤差が増大するので、本実施形態の燃料供
給制御装置7は、複数のコンバインド発電ユニットU1
〜U5を備えるために複数のガス流量計G1〜G5を有す
る火力発電所に有効である。
【0026】なお、上記実施形態では、複数のガス流量
計G1〜G5と複数の流量計4a〜4eの計測値に基づい
て流量制御弁3a〜3eを制御する場合について説明し
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、LNG
基地及び火力発電所としては実際的ではないが各1台の
ガス流量計及び流量計によって1台の流量制御弁を制御
することにより、LNG基地から送出される天然ガスの
流量を調節することも可能である。但し、この場合、上
記加算器7a,7b及び分配器7fは不要になるととも
に、流量制御弁を直接コントロールする制御信号発生装
置は1台でよいこととなる。
【0027】さらに、本願発明は、上述したように天然
ガスの送出制御に限定されるものではなく、計測誤差の
多いガス流量計の計測値に基づいて送出ガスの制御を行
うような燃料供給システムに用いて有効である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる燃
料供給制御装置及びその供給方法によれば以下のような
効果を奏する。 (1)液体燃料の流量と消費手段によって消費されるガ
ス流量との差及び送出圧力に基づいて第1の制御信号が
生成され、かつ、第1の制御信号と液体燃料の流量とに
基づいて流量制御弁を制御する第2の制御信号を生成さ
れるので、ガス流量に検出誤差がある場合あるいは該ガ
ス流量を検出する複数のガス流量計に誤計測するものが
ある場合においても消費手段が必要とする量の気体燃料
を供給することができる。 (2)液体燃料の流量と消費手段によって消費されるガ
ス流量との差及び送出圧力に基づいて第1の制御信号が
生成され、かつ、第1の制御信号と液体燃料の流量とに
基づいて流量制御弁を制御する第2の制御信号を生成さ
れるので、消費手段による気体燃料の急激な変化に対し
て応答性良く気体燃料を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係わる燃料供給制御装置及びその方
法が適用される天然ガスの供給システムを示すブロック
図である。
【図2】 本発明に係わる燃料供給制御装置の詳細構成
を示すブロック図である。
【符号の説明】
A LNG基地 B 火力発電所(消費手段) G1〜G5 ガス流量計 P1,P2 制御信号 U1〜U5 コンバインド発電ユニット(燃料消費ユニッ
ト) Xa〜Xe 流量信号 Y 圧力信号 Z1〜Z5 ガス流量信号 1 LNGタンク 2 LNGポンプ 3a〜3e 流量制御弁 4a〜4e 流量計 5a〜5e 気化器 6 圧力計 7 燃料供給制御装置 7a 加算器(ガス流量合計装置) 7b 加算器(液体流量合計装置) 7c 減算器 7d 制御信号発生装置(PID:第1の制御信号生成
装置) 7e 制御信号発生装置(PID:第2の制御信号生成
装置) 7ga〜7ge 制御信号発生装置(PID:弁制御信号
生成装置) 7f 分配器 7h ポンプ運転台数制御装置 8 気化器海水ポンプ 9 LNGポンプ
フロントページの続き (72)発明者 門脇 令幸 広島県広島市中区小町4番33号 中国電力 株式会社内 (72)発明者 林 英樹 大阪府大阪市淀川区中島5−5−15 横河 電機株式会社内 (72)発明者 石森 敬三 東京都江東区豊洲三丁目2番16号 石川島 播磨重工業株式会社豊洲総合事務所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 気化器によって液体燃料から生成された
    気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送出圧力と液体
    燃料の流量と消費手段において消費される気体燃料のガ
    ス流量とに基づいて気化器の入口に設けられた流量制御
    弁を制御することにより消費手段が必要とする量の気体
    燃料を供給する燃料供給制御装置であって、 前記流量と前記ガス流量との差を算出する減算器と、 該減算器の出力と前記送出圧力に基づいて第1の制御信
    号を生成する第1の制御信号生成装置と、 前記第1の制御信号と前記液体燃料の流量とに基づいて
    前記流量制御弁を制御する第2の制御信号を生成する第
    2の制御信号生成装置と、 を具備することを特徴とする燃料供給制御装置。
  2. 【請求項2】 複数の気化器によって液体燃料から生成
    された気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送出圧力
    と液体燃料の流量と複数の燃料消費ユニットからなる消
    費手段において消費される気体燃料のガス流量とに基づ
    いて各気化器の入口にそれぞれ設けられた流量制御弁を
    制御することにより消費手段が必要とする量の気体燃料
    を供給する燃料供給制御装置であって、 前記各燃料消費ユニットのガス流量を合計するガス流量
    合計装置と、 前記液体燃料の各流量を合計する液体流量合計装置と、 前記ガス流量合計装置の出力と前記液体流量合計装置の
    出力との差を算出する減算器と、 該減算器の出力と前記送出圧力に基づいて第1の制御信
    号を生成する第1の制御信号生成装置と、 前記第1の制御信号と前記液体流量合計装置の出力とに
    基づいて第2の制御信号を生成する第2の制御信号生成
    装置と、 前記第2の制御信号が示す制御量を運転中の気化器の台
    数によって均等分割して得られる第3の制御信号を出力
    する分配器と、 前記第3の弁制御信号に基づいて流量制御弁をそれぞれ
    制御する弁制御信号を生成する複数の弁制御信号生成装
    置と、 を具備することを特徴とする燃料供給制御装置。
  3. 【請求項3】 液化天然ガスを気化させて得られる天然
    ガスの送出に適用されることを特徴とする請求項1また
    は2記載の燃料供給制御装置。
  4. 【請求項4】 気化器によって液体燃料から生成された
    気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送出圧力と液体
    燃料の流量と消費手段において消費される気体燃料のガ
    ス流量とに基づいて気化器の入口に設けられた流量制御
    弁を制御することにより消費手段が必要とする量の気体
    燃料を供給する燃料供給制御方法であって、 前記流量と前記ガス流量との流量差を算出する工程と、 該流量差と前記送出圧力に基づいて第1の制御信号を生
    成する工程と、 該第1の制御信号と前記液体燃料の流量とに基づいて前
    記流量制御弁を制御する第2の制御信号を生成する工程
    と、 を有することを特徴とする燃料供給制御方法。
  5. 【請求項5】 複数の気化器によって液体燃料から生成
    された気体燃料を送出する場合に、気体燃料の送出圧力
    と液体燃料の流量と複数の燃料消費ユニットからなる消
    費手段において消費される気体燃料のガス流量とに基づ
    いて各気化器の入口にそれぞれ設けられた流量制御弁を
    制御することにより消費手段が必要とする量の気体燃料
    を供給する燃料供給制御装置であって、 前記各燃料消費ユニットのガス流量を合計し合計ガス流
    量を算出する工程と、 前記液体燃料の各流量を合計し合計流量を算出する工程
    と、 前記合計ガス流量と前記合計流量との流量差を算出する
    工程と、 該流量差と前記送出圧力に基づいて第1の制御信号を生
    成する工程と、 前記第1の制御信号と前記合計流量とに基づいて第2の
    制御信号を生成する工程と、 前記第2の制御信号が示す制御量を運転中の気化器の台
    数によって均等分割した第3の制御信号を生成する工程
    と、 前記第3の弁制御信号に基づいて流量制御弁をそれぞれ
    制御する弁制御信号を生成する工程と、を有することを
    特徴とする燃料供給制御方法。
  6. 【請求項6】 液化天然ガスを気化させて得られる天然
    ガスの送出に適用されることを特徴とする請求項4また
    は5記載の燃料供給制御方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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