JPS622641B2 - - Google Patents

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JPS622641B2
JPS622641B2 JP3517881A JP3517881A JPS622641B2 JP S622641 B2 JPS622641 B2 JP S622641B2 JP 3517881 A JP3517881 A JP 3517881A JP 3517881 A JP3517881 A JP 3517881A JP S622641 B2 JPS622641 B2 JP S622641B2
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JP
Japan
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load
rate
water level
change
gas turbine
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JP3517881A
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JPS57150703A (en
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Jubee Matsumura
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンと蒸気タービンを組合
せた排熱回収形複合サイクルプラントの負荷制御
装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a load control device for an exhaust heat recovery type combined cycle plant that combines a gas turbine and a steam turbine.

排熱回収形複合サイクルはガスタービンの排熱
を排熱回収ボイラで回収し、発生した蒸気を蒸気
タービンに導いて、ガスタービンによる発電の他
に蒸気タービンによる発電を実施してプラント全
体としての熱効率を高めている。このプラント全
体の負荷制御はガスタービン負荷を加減すること
によつて行なう。即ちプラントの負荷を増加する
場合、ガスタービンの負荷を増加すれば直接的な
ガスタービン発電機の負荷増加の他に、ガスター
ビン排気ガス温度の増加により、排熱回収ボイラ
での蒸発量が増加し、蒸気タービンの主蒸気圧力
が増加しようとする。この場合、蒸気タービン加
減弁の開度を一定に保つ方式の場合には、蒸発量
の増加に比例して主蒸気圧力が増加し、蒸気ター
ビンの蒸気量も増加して、蒸気タービン発電機の
負荷が増加する。一方主蒸気圧力を一定に制御す
る方式の場合には、増加しようとする主蒸気圧力
を一定に押える様に蒸気タービンの加減弁開度が
増加し、蒸気量が増えて蒸気タービン発電機の負
荷が増加する。
The exhaust heat recovery type combined cycle recovers the exhaust heat of the gas turbine in the exhaust heat recovery boiler, guides the generated steam to the steam turbine, and generates electricity by the steam turbine in addition to the gas turbine. Improves thermal efficiency. This load control of the entire plant is performed by adjusting the gas turbine load. In other words, when increasing the plant load, increasing the gas turbine load not only directly increases the load on the gas turbine generator, but also increases the amount of evaporation in the heat recovery boiler due to an increase in the gas turbine exhaust gas temperature. However, the main steam pressure of the steam turbine tends to increase. In this case, if the opening degree of the steam turbine control valve is kept constant, the main steam pressure will increase in proportion to the increase in the amount of evaporation, and the amount of steam in the steam turbine will also increase, causing the steam turbine generator to Load increases. On the other hand, in the case of a method that controls the main steam pressure at a constant level, the opening of the steam turbine control valve increases in order to hold down the increasing main steam pressure to a constant level, increasing the amount of steam and increasing the load on the steam turbine generator. increases.

いずれの方式の場合でもガスタービン発電機の
負荷増加が先ず起り、やゝおくれて蒸気タービン
発電機の負荷が増加して両者の合計がプラントに
与えられた負荷デマンドに合致した時、全体がバ
ランスする。
In either method, the load on the gas turbine generator first increases, then the load on the steam turbine generator increases later, and when the sum of both matches the load demand given to the plant, the whole is balanced. do.

この場合ガスタービンの負荷変化速度はガスタ
ービンの内部温度変化を考慮して定められた一定
値をとり、排熱回収ボイラや蒸気タービン側の条
件はあまり考慮されていない。従つて排熱回収ボ
イラや蒸気タービン側の状態が大きく変化し異常
な状態に達してもその事が負荷制御に反映されな
い事になる。即ち、スムーズな負荷制御運転がで
きにくい欠点を持つ。
In this case, the load change rate of the gas turbine takes a constant value determined in consideration of the internal temperature change of the gas turbine, and the conditions on the exhaust heat recovery boiler and steam turbine side are not much considered. Therefore, even if the conditions on the exhaust heat recovery boiler or steam turbine side change significantly and reach an abnormal state, this will not be reflected in the load control. That is, it has the disadvantage that smooth load control operation is difficult.

本発明の目的はガスタービンの負荷変化の際に
発生し易い排熱回収ボイラ水位変動を検出し、一
定値以上の水位変動が生じた場合、その変動に比
例して、ガスタービン負荷変化率を抑制し、プラ
ント全体として安定した負荷変化ができる複合プ
ラントの負荷制御装置を提供するものである。
The purpose of the present invention is to detect fluctuations in the water level of the exhaust heat recovery boiler that are likely to occur when the gas turbine load changes, and when the water level fluctuations exceed a certain value, adjust the rate of change in the gas turbine load in proportion to the fluctuation. The present invention provides a load control device for a complex plant that can control the load and make stable load changes for the entire plant.

ガスタービンの負荷が増加して、ガスタービン
の排気温度が高くなれば、ボイラでの蒸発が盛ん
となり蒸発量が増加するが、この場合ボイラ蒸発
管中に含まれる気泡の割合が大きくなり、蒸発管
内全体の流体比体積が大きくなる。この時の体積
膨張によりドラム水位は押し上げられて、しばし
ば高水位警報値又は停止値に達することがある。
負荷降下の場合には逆の現象となり、ドラム水位
は低水位警報値又は停止値に達することがある。
本発明の要点は、このドラム水位を検出して水位
が高水位又は低水の警報値に達しない様、それに
近づいた時点でガスタービン負荷変化に制限を加
え、警報値の直前では負荷変化率をゼロとするこ
とにより、ドラム水位の過度の変動を防止するこ
とにある。以下図面により本発明を詳述する。
As the load on the gas turbine increases and the gas turbine exhaust temperature rises, evaporation in the boiler increases and the amount of evaporation increases.In this case, the proportion of bubbles contained in the boiler evaporator tube increases, causing The fluid specific volume of the entire pipe increases. The volumetric expansion at this time causes the drum water level to rise and often reach a high water level alarm or stop value.
In the case of a load drop, the opposite phenomenon occurs and the drum water level may reach a low water level alarm value or a stop value.
The key point of the present invention is to detect this drum water level, limit the gas turbine load change when the drum water level approaches the high water level or low water alarm value, and limit the load change rate immediately before the alarm value. By setting this to zero, the purpose is to prevent excessive fluctuations in the drum water level. The present invention will be explained in detail below with reference to the drawings.

第1図は本発明の実施対象である排熱回収形複
合サイクルプラントを示したもので、1はガスタ
ービン、2はガスタービン発電機、3は排熱回収
ボイラ、4はボイラドラム、5は蒸気タービン、
6は蒸気タービン発電機を示す。ガスタービン1
からの排気ガスはボイラ3に導かれ、ボイラドラ
ム4から発生した蒸気は蒸気タービン5に導かれ
て電力を発生する。蒸気タービン5の排気は復水
器7によつて復水され、復水ポンプ8、給水ポン
プ9を径て再びボイラドラム4に戻る。
Fig. 1 shows an exhaust heat recovery type combined cycle plant to which the present invention is implemented, where 1 is a gas turbine, 2 is a gas turbine generator, 3 is an exhaust heat recovery boiler, 4 is a boiler drum, and 5 is a steam turbine,
6 indicates a steam turbine generator. gas turbine 1
The exhaust gas from the boiler drum 4 is guided to the boiler 3, and the steam generated from the boiler drum 4 is guided to the steam turbine 5 to generate electric power. The exhaust gas from the steam turbine 5 is condensed by a condenser 7 and returns to the boiler drum 4 via a condensate pump 8 and a feedwater pump 9.

本図において、10はガスタービンの燃料を加
減する燃料調整弁、11はガスタービン負荷検出
器、12はドラム水位検出器、13は蒸気タービ
ン負荷検出器である。これらの各要素は、負荷制
御装置と密接な係り合いを持つ。
In this figure, 10 is a fuel adjustment valve that adjusts the fuel of the gas turbine, 11 is a gas turbine load detector, 12 is a drum water level detector, and 13 is a steam turbine load detector. Each of these elements has a close relationship with the load control device.

第2図は、本発明の負荷制御装置の実施例を示
す図である。比較器15はプラント負荷設定器1
4によつて与えられる目標負荷設定値Fと実際の
検出負荷値との偏差をとる。実際の検出負荷値
は、ガスタービン負荷検出器11の検出負荷値
G1と、蒸気タービン負荷検出器13の検出負荷
値G2との総和した値である。比較器15の偏差
出力はPI演算器16を介して変化率制限器18に
入力する。この変化率制限器18の変化率はガス
タービン変化率設定器17によつて設定される。
変化率設定器17はドラム水位検出器12による
ドラム検出水位Hを入力としてこの水位のレベル
に応じて自動的に変化率を変化設定させる。かく
してドラム検出水位Hに応じて設定された変化率
制限値を持つ変化率制限器18では、PI演算器1
6の出力をチエツクし、その出力の変化率が変化
率制限値内にあるかどうかチエツクする。このチ
エツクの結果、変化率制限値内にあればそのまま
次段の変化率制限器19に出力する。変化率制限
値外であれば、変化率が制限値内に収束させるべ
く演算を行ないその結果を次段の変化率制限器1
9に出力する。変化率制限器19は、ガスタービ
ンの熱的条件による許容負荷上昇率A及び許容負
荷下降率Bの間に変化率が収束するような演算を
行なう。この変化率制限器19による変化率制限
は従来から採用されている。変化率制限器19に
よる出力は、ガスタービン燃料調整弁10の弁開
度情報として供され、燃料調整弁10の開度制御
を行なう。
FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the load control device of the present invention. Comparator 15 is plant load setting device 1
The deviation between the target load setting value F given by 4 and the actual detected load value is taken. The actual detected load value is the detected load value of the gas turbine load detector 11.
This value is the sum of G 1 and the load value G 2 detected by the steam turbine load detector 13 . The deviation output of the comparator 15 is input to the rate of change limiter 18 via the PI calculator 16. The rate of change of this rate of change limiter 18 is set by a gas turbine rate of change setter 17.
The change rate setter 17 receives the drum water level H detected by the drum water level detector 12 as an input, and automatically changes and sets the change rate in accordance with this water level level. Thus, in the change rate limiter 18 having the change rate limit value set according to the drum detected water level H, the PI calculator 1
6 and checks whether the rate of change of that output is within the rate of change limit. As a result of this check, if the rate of change is within the limit value, it is output as is to the rate of change limiter 19 at the next stage. If the rate of change is outside the limit value, the rate of change is calculated to converge within the limit value, and the result is sent to the rate of change limiter 1 in the next stage.
Output to 9. The rate of change limiter 19 performs calculations such that the rate of change converges between the allowable load increase rate A and the allowable load decrease rate B depending on the thermal conditions of the gas turbine. This change rate limiting by the change rate limiter 19 has been employed conventionally. The output from the rate of change limiter 19 is provided as valve opening information of the gas turbine fuel regulating valve 10, and controls the opening of the fuel regulating valve 10.

変化率設定器17でのボイラの検出水位に基づ
く変化率設定動作を第3図を利用して説明する。
第3図イはボイラドラム4内での水位の様子を示
す図である。水位H1は通常水位、水位H2は高水
位警報値、水位H3は低水位警報値、水位H4は高
水位停止値、水位H5は低水位停止値である。第
3図ロは、各水位と負荷変化率との関係を示す図
である。第3図ロで縦軸は水位、横軸は負荷変化
率を示している。負荷変化率δは水位に応じて設
定される。水位HがHr3≦H又はHr4≧Hである
時には負荷変化率δはゼロに設定される。Hr3
H>Hr1及びHr2>H>Hr4の間では水位Hから
横軸に平行に直線を引き直線l1,l2,l3,l4との交
点が求めるべき負荷変化率である。従つて、例え
ばH0なる水位では負荷変化率δは、例えばδ
,δに設定される。Hr1>H>Hr2の間で
は、負荷変化率は無限大に設定される。負荷変化
率が無限大とは、負荷変化率にいかなる制限値も
与えない事を意味する。但し、H4>H2>Hr3,H
r3>H3>H5となつている。
The rate-of-change setting operation based on the detected water level of the boiler by the rate-of-change setting device 17 will be described with reference to FIG.
FIG. 3A is a diagram showing the water level inside the boiler drum 4. The water level H 1 is the normal water level, the water level H 2 is the high water level alarm value, the water level H 3 is the low water level alarm value, the water level H 4 is the high water level stop value, and the water level H 5 is the low water level stop value. FIG. 3B is a diagram showing the relationship between each water level and the load change rate. In Figure 3 (b), the vertical axis shows the water level and the horizontal axis shows the load change rate. The load change rate δ is set according to the water level. When the water level H is H r3 ≦H or H r4 ≧H, the load change rate δ is set to zero. H r3
Between H>H r1 and H r2 >H>H r4 , a straight line is drawn from the water level H parallel to the horizontal axis and the intersections with the straight lines l 1 , l 2 , l 3 , and l 4 are the load change rates to be determined. Therefore, for example, at a water level of H 0 , the load change rate δ is, for example, δ
1 , δ is set to 2 . Between H r1 > H > H r2 , the load change rate is set to infinity. Infinite load change rate means that no limit value is given to the load change rate. However, H 4 > H 2 > H r3 , H
r3 > H 3 > H 5 .

変化率設定器17は、かかる第3図ロに示す水
位と変化率との関係を示す構成となつており、従
つて、検出器12から水位Hが入力することによ
つてロに示す対応する負荷変化率が出力する。
尚、ロ図でA,Bは変化率制限器19での許容負
荷上昇率、許容負荷下降率である。
The rate of change setting device 17 is configured to show the relationship between the water level and the rate of change shown in FIG. Load change rate is output.
In the diagram, A and B are the allowable load increase rate and allowable load decrease rate in the rate of change limiter 19.

以上の変化率制限器18を設けたことによつ
て、ドラム水位の大きさに応じた以下の如き変化
率制御がなされる。第1に水位が通常水位の範囲
(Hr2<H<Hr1)にあれば、負荷変化率に対して
は何らの制限も与えずそのまま出力させガスター
ビンの燃料調整を行なわせている。第2に、通常
水位から警報値に至るまでの範囲では、水位の値
に反比例した変化率を与えることによつて警報値
に近づかないように制御できる。第3に、水位が
警報値に入つた時には、一切の変化率を許容しな
いように制御する。即ちガスタービンの負荷上昇
にともなうドラム水膨脹によつて、ドラム水位が
上昇した場合、一定値以上の上昇が起れば、更に
上昇することを防止するため、ガスタービンの負
荷上昇率が押えられ、高水位警報に達する前のあ
る水位で負荷変化率は0とされる。水位低下の場
合および負荷降下の場合も同様である。
By providing the above change rate limiter 18, the following change rate control can be performed depending on the magnitude of the drum water level. First, if the water level is within the normal water level range (H r2 <H < H r1 ), no restrictions are placed on the load change rate, and the output is continued as is to adjust the gas turbine fuel. Second, in the range from the normal water level to the alarm value, it is possible to control the water level so as not to approach the alarm value by providing a rate of change that is inversely proportional to the water level value. Third, when the water level reaches the alarm value, control is performed so that no rate of change is allowed. In other words, when the drum water level rises due to expansion of the drum water as the load on the gas turbine increases, if the rise exceeds a certain value, the rate of increase in the load on the gas turbine is suppressed to prevent it from rising further. , the load change rate is assumed to be 0 at a certain water level before reaching the high water level alarm. The same applies to the case of water level drop and load drop.

この様にしてドラム水位に応じた許容負荷変化
率をガスタービンに与えることにより、異常なド
ラム水位上昇および下降を防止することができ
る。
By giving the gas turbine an allowable load change rate according to the drum water level in this manner, abnormal rises and falls of the drum water level can be prevented.

負荷制限値を本実施例のごとく曲線とせず、あ
る水位に達すれば負荷変化を0とする(負荷ホー
ルド)ことも可能である。
Instead of setting the load limit value as a curve as in this embodiment, it is also possible to set the load change to 0 (load hold) when a certain water level is reached.

本発明によれば、ドラム水位変化の許容する範
囲で、最速の負荷変化を行なうことができた。
According to the present invention, it was possible to perform the fastest load change within the range allowed by the drum water level change.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は複合サイクルの構成図、第2図は本発
明の制御装置のブロツク図、第3図イ,ロはその
動作の説明図である。 14……目標負荷設定値、12……ドラム水位
検出器、17……負荷変化率設定器、18……変
化率制限器。
FIG. 1 is a block diagram of a composite cycle, FIG. 2 is a block diagram of a control device of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams of its operation. 14... Target load setting value, 12... Drum water level detector, 17... Load change rate setting device, 18... Change rate limiter.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 燃料調整弁と、該調整弁を通じてのガス燃料
を燃焼するガスタービンと、該ガスタービンの排
気ガスを取込む排熱回収ボイラと、該排熱回収ボ
イラの発生蒸気を取込む蒸気タービンと、該蒸気
タービンからの復水を排熱回収ボイラのボイラド
ラムに給水する給水ポンプとより成る排熱回収形
複合サイクルプラントにおいて、 上記ガスタービンの負荷G1を検出するガスタ
ービン負荷検出器と、上器ボイラドラムの水位H
を検出する水位計と、上記蒸気タービンの負荷
G2を検出する蒸気タービン負荷検出器と、発電
プラントの目標負荷設定値Fと上記検出器の検出
負荷との差分{F−(G1+G2)}をとる比較器
と、上記検出水位Hの定常値からの偏差に応じて
ガスタービンの負荷変化率の許容範囲を自動的に
設定するガスタービン変化率設定器と、該設定し
た変化率の範囲に上記比較器の出力{F−(G1
G2)}の変化率を制限する変化率制限器と、該変
化率制限器の出力で上記燃料調整弁の弁開度制御
する手段と、より成る排熱回収形複合サイクルプ
ラントの負荷制御装置。
[Scope of Claims] 1. A fuel regulating valve, a gas turbine that burns gas fuel through the regulating valve, an exhaust heat recovery boiler that takes in the exhaust gas of the gas turbine, and a steam generator that collects the steam generated by the exhaust heat recovery boiler. In an exhaust heat recovery type combined cycle plant comprising a steam turbine that takes in water and a water supply pump that supplies condensate from the steam turbine to a boiler drum of an exhaust heat recovery boiler, the gas turbine detects the load G 1 of the gas turbine. Load detector and upper boiler drum water level H
and the load of the steam turbine above.
A steam turbine load detector that detects G 2 , a comparator that takes the difference {F-(G 1 + G 2 )} between the target load setting value F of the power plant and the load detected by the detector, and a steam turbine load detector that detects the detected water level H a gas turbine change rate setting device that automatically sets an allowable range of the load change rate of the gas turbine according to the deviation from a steady value; 1+
A load control device for an exhaust heat recovery type combined cycle plant, comprising: a rate-of-change limiter for limiting the rate of change of G2 ); and means for controlling the valve opening of the fuel regulating valve using the output of the rate-of-change limiter. .
JP3517881A 1981-03-13 1981-03-13 Load controller for waste heat recovery type compound cycle plant Granted JPS57150703A (en)

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