JPS628607B2 - - Google Patents

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JPS628607B2
JPS628607B2 JP55160234A JP16023480A JPS628607B2 JP S628607 B2 JPS628607 B2 JP S628607B2 JP 55160234 A JP55160234 A JP 55160234A JP 16023480 A JP16023480 A JP 16023480A JP S628607 B2 JPS628607 B2 JP S628607B2
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JP
Japan
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gas turbine
amount
signal
generator
steam
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Expired
Application number
JP55160234A
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English (en)
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JPS5783821A (en
Inventor
Tadaharu Shibata
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP55160234A priority Critical patent/JPS5783821A/ja
Publication of JPS5783821A publication Critical patent/JPS5783821A/ja
Publication of JPS628607B2 publication Critical patent/JPS628607B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/16Controlling the angular speed of one shaft
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガスタービンと蒸気タービンを組
合わせて効率の向上をはかつたコンバインドサイ
クルのガバナ制御装置に関する。
従来、コンバインドサイクル発電プラントに
は、第1図に示すような構成のものがある。この
プラントは燃焼器1の出口から出力される高温ガ
スにより、ガスタービン2の機械出力を発生さ
せ、この動力の約2/3が空気圧縮機3の駆動力と
なり、残りの1/3が発電機4の電気出力として取
り出される。また空気圧縮機3、ガスタービン
2、発電機4と同一軸に結合された蒸気タービン
5の排気は、復水器6を通して海水等により冷却
されて復水となる。この復水は復・給水ポンプ7
により加圧され排熱回収ボイラ8に与えられ、排
熱を作動流体に回収させ、この排熱回収ボイラ8
からの発生蒸気を蒸気加減弁9を経由して蒸気タ
ービン5に与え、機械動力を取り出し、ガスター
ビン2の排気ガスGの持つエネルギの有効利用を
はかつている。また負荷しや断等により回収蒸気
の行き所がなくなる場合には、タービンバイパス
調整弁10を開くことにより、蒸気の圧力上昇を
防止している。
さらにこのプラントは、空気圧縮機3の入口空
気を空気入口ガイドベーン11により、またガス
タービン機械出力を燃料調整弁12により制御さ
れる。また蒸気タービン5の機械出力は、前述の
ように蒸気加減弁9により制御される。空気圧縮
機3の入口ガイドベーン11の制御は、燃料調整
弁12の制御と連動しており、空気圧縮機3のサ
ージ域の流入を防止するように制御される。従つ
てこのプラント構成により発電機4の出力を制御
するには、実質的には燃料調整弁12、蒸気加減
弁9の制御によることとなる。
さらに、蒸気タービンサイクルの役目は、専ら
ガスタービン2からの排熱を出力に回収すること
にあり、効率よく回収するには排熱回収ボイラ8
よりの発生蒸気をすべて蒸気条件を整えて蒸気タ
ービン5に導入すればよいので、一般には蒸気加
減弁9は通常負荷運転中は全開であり、負荷調整
のための積極的制御は、燃料調整弁12により行
なわれるシステム構成となつている。
すなわち従来の制御では、第1図のプラント構
成によるメリツトを出すために、負荷調整の役目
を燃料調整弁12により行ない、蒸気加減弁9は
全開として効率よく排熱を回収する。しかるに、
通常の電力系統が正常で安定している場合は上記
制御思想で十分であるが、積極的に電力系統の運
用に役立つためには不十分である。すなわち、電
力系統の周波数が変動し不安定のときには、たと
えば電力系統周波数が低下した場合、発電機4の
出力を積極的に増加させ、逆に上昇した場合には
発電機4の出力を減少させる動作(これは調整機
の基本動作で、ガバナフリー運転という。)が必
要である。
しかし上記調整機の基本動作は、燃料調整弁1
2の制御に大幅な外乱を与え、全体の負荷制御の
不安定を招くので、積極的に電力系統の運用に効
果ならしめかつ燃料制御が安定であるためには、
特殊な配慮がガバナ制御系に払われる必要があ
る。
この発明は上記のような事情に基づいてなされ
たもので、発電機のガバナフリー運転を安全に行
なうことができ、かつ電力系統内での負荷調整機
能を発揮できるコンバインドサイクルのガバナ制
御装置を得ることを目的とする。
以下、この発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。
第2図はこの実施例におけるガバナ制御装置の
構成を示すブロツク図である。第2図において演
算器13は、複数の計測点(例えば12点)で計測
されたガスタービン出口温度T1、ガスタービン
入口ガス圧力P0、ガスタービン出口ガス圧力P1
のガスタービン情報信号S1を入力し、まずガス
タービン出口温度T1の平均温度を算出し、さら
にガスタービン入口ガス温度T0を次式より算出
するものである。
T0=T1(P/P)η・K/K−1 η:ガスタービン効率 (P1/P0のパラメータ) K:係数(通常1.3〜1.4) 演算器14は演算器13の演算結果を入力し、
ガス温度に見合う燃料量を算出し、ガスタービン
入口ガス温度T0を規定する燃料指令信号S2を出
力するものである。信号発生器15は、着火、暖
機、加速度のタイミング信号S3を入力し、一定
の信号を発生するものである。演算器16は信号
発生器15からの信号を入力し、燃料投入量を演
算し、発電機4の起動時(起動から併入直前ま
で)のガスタービン加速のためのガスタービン入
口最高温度を規定する燃料指令信号S4を出力す
るものである。
変換器17は負荷要求増減指令信号S5を入力
し、負荷要求指令に見合つた負荷要求指令信号
S6を出力するものである。加算器18は負荷運
転中は50Hzまたは60Hzである速度設定信号S7と
発電機4の実回転速度信号S8から、周波数偏差
信号S9を得るものである。ガスタービン不感帯
設定器19および蒸気タービン不感帯設定器20
は、周波数偏差信号S9を入力し、この信号S9の
不用なふらつきを防止するために、少さな偏差を
カツトするものである。
ガスタービン調定率修正器21は、第3図のA
で示す特性を有し、ガスタービン不感帯設定器1
9の出力を入力し、ガスタービン2の速度調定率
RegGの逆数により修正動作し、周波数偏差によ
る修正信号S10を出力するものである。蒸気ター
ビン調定率修正器22は、第3図のBで示す特性
を有し、蒸気タービン不感帯設定器20の出力を
入力し、蒸気タービン5の速度適定率RegSの逆
数により修正動作し、周波数偏差による修正信号
S11を出力するものである。
なお、第3図はガスタービン調定率修正器21
および蒸気タービン調定率修正器22の特性図
で、横軸に周波数偏差Δfを示し、縦軸に周波数
偏差Δfによる燃料量蒸気加減弁開度に対するバ
イアス修正量(出力修正量)ΔP(単位1=100
%パイアス)を示す。また、Cは従来の通常の速
度週定率による修正特性で、偏差に比例した修正
量である。
加算器23は負荷要求指令信号S6と修正信号
S10との偏差信号である燃料指令信号S12を得る
ものである。この燃料指令信号S12は、負荷要求
指令に従つて負荷を増減するための燃料投入量を
示す信号である。低値優先回路24a,24b,
24cは、燃料指令信号S2,S4,S12の中の値が
一番小さな信号を燃料信号S13として燃料調整弁
12へ与えるものである。
開度設定器25は負荷運転時に100%の開度信
号S14を常開接点26を介して出力して蒸気加減
弁9の開度を設定するものである。上記常開接点
26は蒸気タービン5への通気条件が整うと閉路
するものである。加算器27は開度信号S14と修
正信号S11との偏差信号である蒸気加減弁9の開
度を規定する開度指令信号S15を出力するもので
ある。
次にこのような構成において、その動作を説明
する。今、複数の計測点により計測されたガスタ
ービン出口のガス温度T1が演算器13に入力さ
れると、まず平均温度を算出し、さらにガスター
ビン入口ガス温度T0を算出する。このガスター
ビン入口ガス温度T0を示す信号は演算器14に
与えられ、ガス温度に見合う燃料量が演算され、
ガスタービン入口ガス温度T0を規定する燃料指
令信号S2が出力される。また、着火、暖機、加
速等のタイミング信号S3が信号発生器15に与
えられると一定の信号を発生し、演算器16によ
り燃料投入量を演算し、発電機4の起動時のガス
タービン2の加速のための燃料指令信号S4を出
力する。さらに通常運転時の負荷要求増減信号
S5が変換器17に入力されると、負荷要求指令
に見合つた負荷要求指令信号S6が出力される。
この場合、電力系統の周波数(50Hzまたは60Hz)
が一定であれば、ガスタービン調定率修正器21
から出力される修正信号S10による燃料信号バイ
アス量は零となり、通常負荷運転時は負荷要求指
令信号S6により燃料投入信号S13が決定され、燃
料調整弁12の制御が行なわれる。ただし、上記
負荷要求指令信号S6が大きく、急激にガス温度
の制限を行なえば、ガスタービン入口温度を規定
する燃料指令信号S2により、また起動時は燃料
指令信号S4により燃料調整弁12の制御が行な
われる。
また、電力系統周波数が定格(50Hzまたは60
Hz)である通常負荷運転時は、通気条件が整つて
接点26が閉路し、開度設定器25より100%の
開度信号S14が出力され、そのまま開度指令信号
S15として蒸気加減弁9に与えられ、蒸気加減弁
9は全開となる。
さて、今までの説明は、すべて電力系統の周波
数が定格であり正常の時であるが、積極的に電力
系統運用に寄与するために、周波数が低下したと
きは発電機4の出力を増加させ、上昇したときは
発電機4の出力を減少させてガバナフリー運転を
行なう。すなわち、速度設定信号S7は通常負荷
運転中は50Hzまたは60Hzであり、発電機4の実回
転速度信号S8との間に生じた周波数偏差信号S9
は、不用なふらつきを防止するため、ガスタービ
ン不感帯設定器19および蒸気タービン不感帯設
定器20により、小さな偏差はカツトされ、ガス
タービン2、蒸気タービン5の調定率に基づくガ
スタービン調定率修正器21および蒸気タービン
調定率修正器22に与えられ、周波数偏差が生じ
たときに、燃料信号S6、開度信号S14に修正動作
をかけるバイアス量が決められ、調定率修正器2
1および22の修正量によつて、ガバナフリー運
転が行なわれる。
すなわち、周波数偏差が生じれば、その偏差が
比較的小さな(たとえば第3図では±0.025Hz以
内)通常の運転では、第3図の特性Aによりあま
りバイアス修正量が発生せず、従つて信号S10は
比較的小さく抑えられるので、燃焼等の不安定は
もたらさない。しかし、これでは系統周波数に対
して負荷変動量は十分寄与していないので、第3
図の特性Bにより蒸気タービン開度指令値に対し
てバイアス量をふやして(すなわち第2図の信号
S11をふやして)、ガスタービン修正出力の不足
分を補う。したがつて、蒸気タービン開度を頻繁
にふらしても燃焼系に不安定は与えない。
次に系統周波数偏差が比較的大きくなれば電力
系統の発生電力、消費電力のバランスは異常であ
り、周波数変動周期は大きくなる。これは、多少
燃焼系がふらついても第3図の特性の如く、ガス
タービン側で大きくバイアス量をふやして系統周
波数偏差に対して負荷変動量を大きくし、その分
だけ蒸気タービン側は増加分を少なくする。
上記のようにこの実施例によれば、第3図の特
性Aを有するガスタービン調定率修正器21およ
び第3図の特性Bを有する蒸気タービン調定率2
2を設けたので、両者の総合的効果は第3図の特
性Cと同等であるが、周波数偏差の大きさによつ
て分担を変えることにより、系統周波数偏差が小
さく変動周期が通常運転時の比較的短いときに
は、ガスタービン3の燃焼系へ与える外乱を小さ
くし、しかも蒸気タービン7の出力変動を大きく
しているので、燃焼系へ外乱を与えることなく、
速い出力応答が得られ、ガバナフリー効果が大き
い。また系統周波数偏差が大きいときは、その変
動周期は比較的長いので、ガスタービン3の燃焼
系は外乱は受けるが、十分応答できる傾斜の速度
調定率を選ぶことが出来る。したがつてガバナフ
リー運転を安全に行なうことができると共に、負
荷調整機能を十分に発揮できる。
なお、この発明は前記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、前記実施例ではガスタービン
調定率修正器および蒸気タービン調定率修正器の
特性を第3図に示すものにしたが、この特性に限
らず、発電機の設定周波数と実出力周波数との間
の偏差が小さいときは、ガスタービンの出力修正
量の変化分が小さく、かつ蒸気タービンの出力修
正量の変化分が大きく、前記偏差が大きいとき
は、ガスタービンの出力修正量の変化分が大き
く、かつ蒸気タービンの出力修正量の変化分が小
さいものであれば他のものでもよい。その他、こ
の発明の要旨を変更しない範囲で、種々変形可能
なことは勿論である。
以上説明したようにこの発明によれば、ガスタ
ービン、蒸気タービンと同一軸に結合された発電
機の設定周波数と前記発電機の実出力周波数との
間に偏差が生じた場合、その偏差が小さいとき
は、前記ガスタービンの出力修正量の変化分を小
さくし、かつ前記蒸気タービンの出力修正量の変
化分を大きくし、前記偏差が大きいときは、前記
ガスタービンの出力修正量の変化分を大きくし、
かつ前記蒸気タービンの出力修正量の変化分を小
さくして、前記発電機をガバナフリー運転するよ
うにしたので、前記発電機のガバナフリー運転を
安全に行なうことができ、かつ電力系統内での負
荷調整機能を十分に発揮できるコンバインドサイ
クルのガバナ制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はコンバインドサイクル発電プラントの
構成を示すブロツク図、第2図はこの発明の一実
施例におけるコンバインドサイクルのガバナ制御
装置の構成を示すブロツク図、第3図は第2図に
おけるガスタービン調定率修正器および蒸気ター
ビン調定率修正器の特性図である。 1…燃焼器、2…ガスタービン、3…空気圧縮
機、4…発電機、5…蒸気タービン、6…復水
器、7…復・給水ポンプ、8…排熱回収ボイラ、
9…蒸気加減弁、10…タービンバイパス調整
弁、11…空気入口ガイドベーン、12…燃料調
整弁、13,14…演算器、15…信号発生器、
16…演算器、17…変換器、18…加算器、1
9…ガスタービン不感帯設定器、20…蒸気ター
ビン不隔帯設定器、21…ガスタービン調定率修
正器、22…蒸気タービン調定率修正器、23…
加算器、24a〜24c…低値優先回路、25…
開度設定器、26…常開接点、27…加算器。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 ガスタービン、発電機、蒸気タービンが同一
    軸に結合されたコンバインドサイクルのガバナ制
    御装置において、前記発電機の設定周波数と前記
    発電機の実出力周波数との間に偏差が生じた場
    合、その偏差が小さいときは、前記ガスタービン
    の出力修正量の変化分を小さくし、かつ前記蒸気
    タービンの出力修正量の変化分を大きくし、前記
    偏差が大きいときは、前記ガスタービンの出力修
    正量の変化分を大きくし、かつ前記蒸気タービン
    の出力修正量の変化分を小さくして、前記発電機
    をガバナフリー運転するようにしたことを特徴と
    するコンバインドサイクルのガバナ制御装置。
JP55160234A 1980-11-14 1980-11-14 Controller for governor of combined cycle Granted JPS5783821A (en)

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JPS5783821A JPS5783821A (en) 1982-05-25
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11911763B2 (en) 2017-03-29 2024-02-27 The Research Foundation For The State University Of New York Microfluidic device and methods

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US11911763B2 (en) 2017-03-29 2024-02-27 The Research Foundation For The State University Of New York Microfluidic device and methods

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