JPS58150009A - コンバインドサイクル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はコンバインドサイクル発電装置の制御装置に係
り、特に負荷追従性の勝れるコンバインドサイクル制御
装置に関する。

コンバインドサイクル発電装置は、ガスタービンと蒸気
タービンを組合せ、ガスタービンの排気ガスにて蒸気を
発生させその蒸気にて蒸気タービンを駆動させるので、
熱効率がよく、発電プラントの省エネルギ一対策として
注目されている。

〔発明の技術的背景〕

第１図は一軸形コンバインドサイクル発電装置の説明図
である。この発電装置では、圧縮機１、ガスタービン２
、発電機８および復水蒸気タービン４が串形に一本の軸
に配設されている。

圧縮機１で圧縮した空気は、燃焼器６に送られ、ここで
燃料と混合した後燃・暁させ、ガスタービン２を回転さ
せる。ガスタービン２の排気部から排出される高温の排
気ガスは、排熱回収ボイラ（以下、ボイラという）６に
導入され、ここで熱交換した後大気側に放出される。熱
交換によりボイラ６で発生した蒸気は、その発生エンタ
ルピーの差により、高圧ドラム８より高圧蒸気止め弁９
、高圧蒸気加減弁１０を経て、復水蒸気タービン４の高
圧段落に導かれるラインと、低圧ドラム７より低圧蒸気
止め弁１１、低圧蒸気加減弁１２を経て蒸気タービン４
の低圧段落に導かれるラインとに分かれる。蒸気タービ
ン４の高圧段落と低圧段落にそれぞれ流入した蒸気は、
蒸気タービン回転子を（ロ）転させ九後、復水器１３へ
と流出し、この復水器１３でドレン化して給水ポンプ１
４で再びボイラ６に供給される。このように蒸気タービ
ン側の系統は閉回路を構成している。

第２図は前記第１図中のＡ部分詳細図であり、ボイラ６
内の蒸気および給水の流れを示している。

給水ポンプ１４でボイラ６に送られた水は、ボイラ６内
の低圧エコノマイザ１５で熱を供給され、低圧ドラム７
に導かれる。ボイラ排熱の有効利用を図るためＫ、低圧
ドラム７のドレンは低圧側循壊ポンプ１６により低圧蒸
気発生器１７に導かれ、蒸気となって低圧ドラム７に戻
される。低圧ドラム７内の蒸気は低圧蒸気１０１となっ
て、低圧蒸気止め弁１１および低圧蒸気加減弁１２経て
蒸気タービン４の低圧段落に導かれ回転子を駆動する。

一方、低圧ドラム７におけるドレンはまた、移送ポンプ
１８によりボイラ６内の高圧エコノマイザ１９を通って
高圧ドラムＳに導かれる。この高圧ドラム８においても
低圧ドラム７と同様にボイラ排熱の有効利用を図るため
に１高圧ドラム８内のドレンが高圧側循瑠ポンプ加によ
りボイラ６内の高圧蒸気発生器２１を通って再び高圧ド
ラ五８に戻される。この高圧ドラム８で発生した高圧蒸
気１０２は、ボイラ６内の高圧過熱器２２を通ってさら
にエンタルピを上昇させた後、高圧蒸気止め弁９および
高圧蒸気加減弁１０を経て蒸気タービン４の高圧段落へ
導びか回転子を駆動する。

〔背景技術の問題点〕

以上のように構成される一軸形コンバインドサイクル発
電装置では、−軸が定格負荷運転される場合が多いため
、効率がよい運転ができる。その反面、ガスタービンと
蒸気タービンが一軸で結合されているため、ガスタービ
ンの勝れた負荷追従性がそこなわれる。これは、例えば
、負荷上昇の要求に対してガスタービン２に高負荷を加
えると、ガスタービン排気ガス湯度が急上昇し、ボイラ
６に大きな熱衝撃が加わるためである。

従来のコンバインドサイクル発電装置業では、このよう
な負荷追従性の向上について何らの対策もなされていな
い。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような点に鑑み、コンバインドサイク
ル発電装置における負荷追従性を向上させるコンバイン
ドサイクル制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、ガスタービンの出力を衿出し、この検出値に
応じて循１ポンプの回転数を第１の制−回路で制御し、
かつ前記出力検出値にろじて気水分離用ドラムの基準水
位を第２０制倒回路で変化させることにより、排熱回収
ボイラの蒸気発生量をガスタービンの出力に遠心変化さ
せ、コンバインドサイクル発電装置の負荷追従性を向上
させている。

以下、本発明の一実施例を図面を基に説明する。

なお、前記第１図および第２図と同一部分は同一符号を
付して説明する。

〔発明の実施例〕

第８図はコンバインドサイクル制御装置の構成を示すブ
ロック線図である。図中、８０１はガスタービン２の出
力を検出する出力検出器であって、ガスタービン出力軸
の回転数やガスタービンの排気ａ度等を検出してタービ
ン出力に応じた検出信号８０２を出力する。この検出信
号８０２は関数発生器８０８により低圧ドラム循環ポン
プ回転数信号に変換されて加算器８０４に与えられる。

加算器８０４では、循環ポンプ基準回転数設定器８０６
で設定され九基車回転数信号と、前記低圧ドラム循環ポ
ンプ回転数信号とを加算して低圧ドラム循環ポンプ回転
数設定信号を出力し、回転数制御回路８０６に加える６
回転数制御回路８０６　Ｋより前記回転数設定信号が循
環ポンプ制御信号に変換され、この制御信号により循環
ポンプ回転数可変装置８０７を介して低圧循環ポンプ１
６の回転数がガスタービン意の出力Ｋ・応じて制御され
る。ここで、循環ポンプ回転数可変装置８０丁は、例え
ば、流体継手８ｏ８と駆動用電動機８０Ｇとを備え、前
記循環水ポンプ制御信号により流体継手８０８内に収納
された流体の循環が制御されて低圧循環ポンプ１６の回
転数を変化させる。なお、高圧循環ポンプ加の同転教訓
−も以上と同様の構成であるので、その説明を省略する
。

以上のように構成される循環ポンプ回転教訓（資）回路
（第１の制御［＠路）では、ガスタービン２の出力が低
い場合には、それに応じて各澹頃ポンプ１６．２ｏの回
転数が低くなり、ドラム７．８から各蒸気発生器１７．
２１へ送出される循環水の流速が減少してガスタービン
２の廃ガスによる各蒸気発生器１７．２１内での熱交換
が十分性なわれ、一方、ガスタービン２の出力が高い場
合ＫＦｉ、それに応じて各ドラム循環ポンプ１６．２０
の回転数が高くなり、前記循環水の流速が速くなって廃
ガスによる各蒸気発生＠１７，２１内での熱交換が速や
かに行なわれる。その九め、ボイラ６からの蒸気発生量
がガスタービン２の出力に応じて最大に維持され、コン
バインドサイクル発電装置の負荷追従性が向上する。

第８図中、８１０は低圧蒸気発生器１７の管壁ＷＩＡＦ
ｊＩＬを検出し設定値と比較する１度検出比較器であっ
て、胃壁温度が、管壁の許容温度を考慮して予め設定さ
れた設定値を通過する場合に出力信号を出し、その出力
信号はランプ回路８１１を介して前記加算器８０４に与
えられる。そのため、管壁温度が前記設定値を超える場
合は、ランプ回路８１１が作動し低圧循環ポンプ１６の
回転数設定値がランプ状に上昇する。一方、胃壁温度が
前記設定値より下った場合は、ランプ状に回転数設定値
がもとにもどされ、バイアス信号は取除かれる０以上の
ような回路は、高圧蒸気発生器１７側にも設けられ、蒸
気発生器１７．２１の各管壁温度が許容値を越えても、
それに応じて回転数設定値が上昇するので、管末の過熱
を保膜し機器の信頼性を損なうことなく、ボイラ６の蒸
気発生量をガスタービンの出力に遠心変化させることが
できる。なお、前記ランプ回路８１１のかわりに、Ｗ１
度−回転数変換回路８１１゜を設け、温度検出比較器８
１０の出力信号を温度−回転数変換回路８１１１　によ
り回転数償号Ｋｇｃ換して管壁温廖による連続回転散開
（資）を行なってもよい。

次にドラム水位設定値を受回路（第！の制ｍａ路）につ
いて説明する。第８図中、８１２は関数発生器であって
、前記ガスタービン出力信号８０２をガスタービン２の
出力に応じた低圧ドラム水位設定信号８１８に変換して
加算器８１４に与える。加算器８１４では、低圧ドラム
基型水位設定器８１Ｍの基準水位設定信号８１６から前
記水位設定信号８１８を減算し、給水流量調整弁ｎの制
ａｎ路４・０へ与える０以上のような回路は、高圧ドラ
ム８Ｉｌｌへ４設けられ、加算器の出力は移送流量調整
弁加の制御回路５０Ｇへ入力される。前記一方の制御回
路４００ではガスタービン！の出力に応じて低圧ドラム
７の基準水位を変化させ、前記他方の制御１０回路５０
０ではガスタービン！の出力に応じて高圧ドラムＳの基
準水位を変化させる。すなわち、ガスタービン３の出力
が低い場合には、各ドラム７，８の基準水位を下げ、ガ
スタービン！の出力が高くなるＫつれ各ドラム７．８の
基準水位を原位置く移行させる。原位置に移行させるの
は、ドラム水位レベルが基準水位より低い場合には、循
環ポンプ１６゜４と移送ポンプ１Ｂがキャビテーション
を起こし、一方、高い場合には、低圧ドラムτ側では低
圧蒸気１０１中に水が混入して蒸気タービン４にドレン
による損傷を与え、かつ高圧ドラム８儒では高圧蒸気１
０２中に水が混入して高圧過熱器２２および蒸気タービ
ン４に損傷を与えるおそれがあるからである。ここで、
各トリム７．８の水位を基準水位に維持するには、汽力
発電装置で一般的に行なわれている制御方法を採用すれ
ばよい０以上のように、ガスタービン２の出力が低い場
合には、各ドラム７．８の基準水位を下げるので、各ド
ラムＴ。

８内の飽和水が減ぜられ、そのためボイラ６の蒸気発生
が促進される。従ってこのドラム本位制（資）を前述し
た循環ポンプの回転数制御と併用すれば、循環ポンプの
回転数制御Ｉｌ］ｊＩＬ独よりも、ボイラ６の蒸気発生
が速やかに行われることになる。

第４図は前記給水流量調整弁制御回路４００の構成図で
ある。給水流量計ｎで測定した給水流量４０１と、低圧
蒸気１０１中で測定し九低圧蒸気流量４０２と、高圧ド
ラム給水流量計冴で測定し九高圧ドラム給水流量４０８
とを加算器４０４で加算し、低圧ドラム７への総流入量
４０６を出力する。このｍ流入量４０６は微分器４０６
で水位相当信号４０丁に変換され、加算器４０８に与え
られる。加算器４０８は前記水位相当信号４０７と、水
位計部で測定し九低圧ドラム水位信号４０９と、前記第
８図の加算器８１４の出力信号とを加算し、実際の水位
（４０？＋４０９）と加算器８１４の出力水位との偏差
信号４１０を出力する。この偏差信号４１０は信号変換
回路４１１で弁開度指示信号４１２に変換されて給水流
量調整弁２７に云えられ、低圧ドラム丁に流入する水の
量を制御することにより低圧ドラム内の水位が制御され
る。

第６図は前記移送流量調整弁制御回路５０Ｇの構成図で
あり、前記低圧ドラムの水位制御とほぼ同様である。す
々わち、高圧ドラム給水流量計九で測定した高圧ドラム
給水流量５０１と、高圧蒸気流量針路で測定した高圧蒸
気流量５０２とを加算器６０８で加算し、高圧ドラム総
流量６０４として出力する。この出力信号５０４は微分
器５０６で水位相当信号５０６に変換され、加算器５０
７に加えられる。

加算器５０７は前記水位相当信号６０６と、水位計器で
測定した高圧ドラム信号６０８と、前記第８図の加算器
８１４°　の出力信号とを加算し、実際の水位（５０６
＋５０８　）と加算器８１４′の出力水位との偏差信号
６０９を出力する。この信号５０９は信号変換回路６１
０で弁開度指示信号５１１に変換されて移送流量調整弁
（資）に云えられ、高圧ドラム８に流入する水の量を制
御することにより高圧ドラム内の水位が制御される。

なお、上記実施例では一軸形コン／＜インドサイクル発
電装置における制御装置について説明し九が、多軸形コ
ン７（インドサイクル発電装置についても本制御１ＩＩ
Ｉｌ置を同様に適用できる。

〔発明の効果〕

本発明に係るコンバインドサイクル制御装置に、　よれ
ば、第１の制御回路でガスタービンの出力に応じて循環
ポンプの回転数を変化させるので、ガスタービンの出力
が高い場合にはそれに忠じて循環ポンプの回転数が高く
なってボイラ内での熱交換が速やかに行なわれ、−万ガ
スタービンの出力が低い場合にはそれに応じて循環ポン
プの回転数が低くなってボイラ内での熱交換が十分性な
われ、しかもタービン出力低下にともない第２の制御回
路によりドラムの基準水位が低下するのでボイラからの
蒸気発生が促進される。従って、ボイラからの蒸気発生
量がガスタービンの出力に遠心変化して常時最大に維持
され、コンｉ（インドサイクル発電装置の負荷追従性が
著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図、はコンバインドサイクル発ｔ装置の説明図、第
２図は第１図中のＡ部分詳細図、第８図は本発明の一実
施例に係るコンｉ（インドサイクル制脚装置の構成を示
すブロック線図、第４図は給水ｉｔ、ｌＩＩ整弁の制御
回路図、第６図は移送流量調整弁の制御回路図である。 ２・・・ガスタービン、８・・・発電機、４・・・蒸気
タービン、６・・・排熱回収ボイラ、７．訃・・気水分
離用ドラム、１６．２０・・・遁１ポンプ、ｎ・・・給
水流量調整弁、（資）・・・移送ａｍ調整弁、８０１・
・・ガスタービン出力噴出器、８０８・・・関数発生器
、８０４・・・加算器、８０６・・・基準回転数設定器
、８０６・・・回転数制御回路、８０７・・・循環ポン
プ回転数可変装置、８１０・・・温度検出比較器、８１
１・・・ランプ回路、８１１’・・・温度−回転数変換
回路、８１２・・・関数発生器、８１４．　８１４’・
・・加算器、８１６・・・ドラム基準水位設定器、４０
０・・・給水流数！！ｌＩ幣弁制御回路、５００・・・
慢送流最調整弁制御回路。 出願人代理人　　猪　股　　　清 第１目 ９７− 第２図 ６ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンと、気水分離用ドラムおよびそのドラ
   ム内の水分を循環させる循環ポンプを有し前記ガスター
   ビンの排気で蒸気を発生する排熱回収ボイラと、排熱回
   収ボイラの蒸気で作動する蒸気タービンとを備え、前記
   ガスタービンと蒸気タービンとで発電機を駆動させるコ
   ンバインドサイクル発電装置において、前記ガスタービ
   ンの出力を検出する出力検出器と、この出力検出器の出
   力に応じて前記循環ポンプの回転数を制−すふ第１の制
   御回路と、前記出力検出器の出力に応じて前記ドラムの
   水位設定を変化させる第２の制御回路とを備えたコンバ
   インドサイクル制御ＩＩ装置。 乙　特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記第
   １の制（資）回路を、前記出力検出器の検出信号を循環
   ポンプ回転数信号に変換するｌｖｌ数発生器と、この関
   数発生器の出力を基準回転数設定器で設定される基準回
   転数と演算して＃Ｉ甲ポンプ回転数設定信号を出力する
   回路とで構成してなるコンバインドサイクル制御装置。 ８、特許請求の範囲第１項記載の装置において、前記第
   ２の制御回路ケ、前記出力検出器の検出信号をドラム水
   位設定信号に変換する関数発生器と、この関数発生器の
   出力を基準水位設定器で設定される基準水位と演算して
   前記ドラムへの流水量を制御する回路とで構成してなる
   コンバインドサイクルｆｔｌＪｍ装電。 を特許請求の範囲第２項記載の＊＊において、前記基準
   回転数設定器で設定される基準回転数を前記ボイラ内の
   管壁温度に応じて変化するよ５Ｋｔ、てなるコンバイン
   ドサイクル制？ＩＯｉ装置。