JPS6338606A - コンバインドプラント - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ガスタービン、発電機及び蒸気タービンが一
軸構成にて連結したコンバインドブラントに係り、特に
プラント起動時の蒸気タービン空転に併って発生する風
損による加熱を防止する、運転制御方式及びその制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来のコンバインドブラントは、特開昭５５−１１４８
３５号に記載のように、プラント起動時の排ガスボイラ
（蒸気発生装置）の起動特性を向上させる為の運転方式
については検討されているが今回発明対象である、該−
軸コンバインドブラントに於ける、プラント起動時の蒸
気タービン空転時発生する風損による加熱を防止する安
全な運転方式については配慮されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術によるコンバインドブラントの一般的な起
動曲線を第２図に示す。

第２図では１回転数３３．ガスタービン負荷３１、蒸気
タービン負荷３２を示す。

すなわち、従来の該コンバインドブラントの起動方式は
、第１図に於いて、起動装置２により起動し、約２０％
回転数で点火し、回転数３３を昇速させ、定格回転数（
３６００ＲＰＭ）に到達後。

併入しガスタービン負荷３１を上昇している。次に、該
ガスタービンの排気ガスの熱エネルギにより、蒸気発生
装置にて蒸気が発生し、該蒸気条件（圧力、温度）が整
った時点で、蒸気タービンへ蒸気導入し、蒸気タービン
を通気、負荷上昇している。　上述の如く、従来の起動
方式では、蒸気タービンへの通気は、ガスタービンをま
ず昇速しで、ガスタービン排ガスを発生させ、その排ガ
スを熱源として蒸気発生装置へ導き蒸気を発生させｌる
まではできない。

・、従来の起動方式としても、多軸形コンバインドブラ
ント、すなわち蒸気タービンとガスタービンが別軸のプ
ラントに於いては、蒸気タービンへ通気されて始めて蒸
気タービンの回転が開始する為特に問題は無かった。

しかるに、今回発明対象である一軸コンバインドブラン
トに於いては、ガスタービンと蒸気タービンが連結され
ている為、ガスタービンが回転するとその駆動力により
蒸気タービンも当然回転されることになる。すなわち、
従来の起動方式ではガスタービン点火、定格回転数に到
達しさらにガスタービン併入、負荷上昇から蒸気タービ
ンに通気されるまでの間は、蒸気タービンは蒸気の流れ
が無い状態で回転する、いわゆる空転状態となる。

この為、蒸気タービン内は風損により加熱されることに
なり、特に低圧最終段及びその付近の段落は、タービン
翼長が長いため、その翼付根の遠心応力が大きく、特に
定格回転数近傍の高速回転域に於いては、加熱により温
度が著しく上昇するという欠点を有している。

この加熱により温度が著しく」二昇することは、材料強
度の低下を招き、ひいては伸び変形等を引き起こし、熱
応力の発生あるいは変形による摺損振動の原因となるの
で、この様な状態は回避する必要がある。

このため、該−軸コンバインドブラントに於いては、定
格回転数近傍の高速回転域で蒸気タービンを空転運転す
る場合は、前述の如く、風損による加熱を防止するため
、クーリング蒸気が必要となる。

本発明の目的は、蒸気タービンとガスタービンとが一軸
に連絡されたコンバインドブラントに於いて、蒸気ター
ビン昇速と無通気運転時の蒸気タービン加熱を防止する
ことを可能にしたコンバインドプランの運転制御および
その装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、蒸気タービンとガスタービンが一軸に連結
されたコンバインドブラントに於いてはガスタービン起
動から、高速回転域に移行する間゛）に、蒸気発生装置
での蒸気発生を待ち、蒸気タービンのクーリング蒸気が
確保されたことを確認してから昇速、定格回転数運転を
行う運転制御をすることにより達成される。

〔作用〕

ガスタービン、発電機、蒸気タービンの各々あるいは、
合成危険速度を回避し、さらに風損による急激な温度上
昇の回避が可能な回転数で、蒸気発生装置での蒸気発生
を待ち、タービンバイパス蒸気あるいは蒸気圧力が、蒸
気タービンのグーリング蒸気必要量として確保可能な、
予め規定された条件を満足したことを確認した後、昇速
さらに。

ガスタービン併入、負荷上昇（蒸気タービン通気前）を
行なうことにより、蒸気タービンの風損による加熱を未
然に防止することが可能となり、安全なコンバインドブ
ラントの運転が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の対象となる、該−軸コンバインドブラン
トの概略系統・構成を第１図に示す。

第１図に於いて、起動装置２．圧縮機３．ガスタービン
４により構成されるガスタービン装置１が、発電機８．
蒸気タービン１−０とカップリング９により一軸に連結
されている。

そして空気取入口５より流入した空気はサイレンサー６
を通り、圧縮機３で圧縮され、燃焼器７で燃料ガス３０
と混合し燃焼して高温高圧ガスとなり、ガスタービン４
に流入する。ガスタービン４では高温高圧ガスのエネル
ギーを回転エネルギーに変換する。そしてガスタービン
４で仕事をした排ガス２０はダクト］−２を経由して蒸
気発生装置１３に加熱流体として流入する。ここで給水
側と熱交換することにより、蒸気発生装置１３により蒸
気の発生を行なう。

該コンバインドブラントに於いては、一般に高圧、低圧
の２種類の蒸気を用いており、ここではその一般的高低
圧蒸気を使用した場合を示すことにする。

すなわち蒸気発生装置１３において発生した蒸気のうち
高圧蒸気は、高圧蒸気配管２１を通じて高圧蒸気弁２２
を通り、蒸気タービン１０に流入プする。また、起動時
に高圧蒸気条件が確立しない場合は、高圧バイパス管２
３．高圧バイパス弁２４を通して復水器１１へ蒸気を排
出するようになっている。

一方低圧蒸気は低圧蒸気配管２５を通じて低圧蒸気弁２
６を通り、蒸気タービン１０へ流入する。

蒸気タービン１ｏを出た蒸気は復水器１１で復水となり
、復水ポンプ１４．グランド蒸気復水器１５を介し、給
水配管２９をへて、蒸気発生装置１３八再び導かれ、最
初同様にガスタービン４の排ガス２０と熱交換され再度
蒸気となる。

そして低圧蒸気配管２５から分岐した低圧バイパス管２
７および該バイパス管２７に設置された低圧バイパス弁
２８を通じて起動時の通気条件の確立しない蒸気を復水
器１１へ排出するのは、高圧バイパス弁２４と同一であ
る。蒸気タービン１０に通気する場合は、高圧蒸気およ
び低圧蒸気を各々高圧蒸気弁２２．低圧蒸気弁２６を開
することにより、行なわれる。

次に、該コンバインドブラントの蒸気タービンに於いて
、蒸気の流れが無い状態で空転した場合の風損による蒸
気タービン低圧段落に於ける温度上昇特性を第３図に示
す。

すなわち該温度上昇率は、回転数により大きく影響され
、４０％回転数（低速回転域）４１では。

温度上昇率がかなり低く、長時間空転しても制限値には
至らない。これに対し、定格回転数（３６００ＲＰＭ）
４０ではきわめて温度上昇率が高く、短時間に一般的制
限値４２を超えることになる。

第４図に本発明による起動方式の一実施例を示す。

第４図（ａ）では、蒸気タービンとガスタービン回転数
３３．ガスタービン負荷３１．蒸気タービン負荷３２を
示す。第４図（ｂ）では、高圧蒸気圧力３４．低圧蒸気
圧力３５を示し、第４図（ｃ）では高圧蒸気発生量３６
．低圧蒸気発生量３７、高圧蒸気バイパス量３８．低圧
蒸気バイパス量３９を示す。さらに第４図（ｄ）では、
蒸気タービン低圧段温度４３．該温度制限の一例４２を
示す。

本発明の一実施例の起動方式としては、まず。

起動装置により起動し、約２０％回転数で点火し１、蒸
気タービンとガスタービン回転数３３を約４０％回転数
（低速回転域内）まで昇速させ、ここで該回転数３３を
保持する。

一方、第５図にガスタービン回転数および負荷に対する
排ガス温度５０．排ガス流量比５１を示す。第５図に示
されるように、該４０％回転数近傍に於ける排ガス温度
５０は、ガスタービン特性上極めて高く、該蒸気発生装
置１３に於いて、蒸気を発生させるのに充分な熱エネル
ギーを有している。しかるに、前記第３図に示されるが
如く、蒸気タービン低圧段落の温度上昇率は極めて低く
。

全く問題ない。

次に、該低速回転域に保持された状態において、排ガス
により該蒸気発生装置１３は暖気され、ついには蒸気発
生の状態となり、これに伴ない蒸気圧力３４．３５が上
昇し始める。この場合、該コンバインドブラントに於い
ては、蒸気圧力が低く、すなわち、飽和温度の低い低圧
側より、低圧蒸気圧力３５が昇圧し蒸気発生が開始され
る。この状態で、前記低圧蒸気弁２６を間することによ
り、クーリング蒸気を導入することが可能となる。

この蒸気発生待ちの間は、第４図（ｃｊ）に示される通
り、回転数３３が低い為、蒸気タービン低圧段落の温度
上昇４３は極めて少なく、該−殻内制限値４２に対し、
充分余裕があり、全く問題がなくなる。

前記条件を確認したのち、蒸気タービンとガスタービン
回転数３３を昇速し、定格回転数に到達した以降は一般
的な起動手順により、ガスタービン併入、負荷上昇を行
なう。その間適当な時点で、前記低圧蒸気弁２６をクー
リングに必要な蒸気量が得られる弁開度に開き、クーリ
ング蒸気を導入する。さらにその後、通気条件が整った
時点で蒸気タービンへ通気し負荷上昇を行なう。

〔発明の効果〕

（１）蒸気タービンとガスタービンとが一軸のコンバイ
ンドブラントに於いて、蒸気タービン起動の際の蒸気タ
ービン空転に併・って発生する風損による加熱を未然に
防止し、安全な運転を可能にする。

（２）簡単な制御方式の改善による起動方式の改善によ
り、大幅なコスト上昇なく、上記目的が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となる一軸コンバインドブラント
の概略系統図、第２図は従来技術の起動方法を示す図、
第３図は風損による蒸気タービン低圧段温度上昇特性図
、第４図は本発明の具体的実施例としてのプラント起動
方法を示す図、第５図はガスタービン起動から全負荷迄
の排ガス温度及び排ガス流電特性図、第（３図は本発明
の具体的実施例としてのインターロック線図を示す。 〕−・・ガスタービン装置、２・・・起動装置、３・・
・圧縮機、４・・・ガスタービン、５・・・空気取入口
、６・・・サイレンサー、７・・・燃焼器、８・・・発
電機、９・・・カップリング、１０・・・蒸気タービン
６１１・・・復水器、１２・・・ダクト、１３・・・蒸
気発生装置、１４・・・復水ポンプ、１５・・・グラン
ド蒸気復水器、２０・・・排ガス、２１・・・高圧蒸気
配管、２２・・・高圧蒸気弁、２３・・・高圧バイパス
弁７２４・・・高圧バイパス弁、２５・・・低圧蒸気配
管、２６・・低圧蒸気弁、２７・・・低圧バイパス管、
２８・・低圧バイパス弁、２９・・・給水配管、３０・
・・燃料ガス、３１・・・ガスタービン負荷、３２・・
・蒸気タービン負荷、３３・・・回転数、３４・・・高
圧蒸気圧力、３５・・・低圧蒸気圧力、３６・・・高圧
蒸気発生域、３７・・・低圧蒸気圧力址、３８・・・高
圧蒸気バイパス量、３９・・・低圧蒸気バイパス量、４
０・・・高速回転数（１００％ＲＰＭ）時温度上昇特性
、４１・・・低速回転数（４０％ＲＰＭ）時温度上昇特
性、４２・・・−殻内制限値、４３・・・蒸気タービン
低圧段温度、５０・・・ガスタービン排ガス温度、５１
・・・ガスタービン排ガス流量比。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ガスタービン、蒸気発生装置、発電機、および蒸気
   タービンを有し、前記ガスタービン、発電機および蒸気
   タービンが連結された一軸構成のコンバインドブラント
   に於いて、前記ガスタービンの点火から高速回転域に移
   行する過程で、前記蒸気発生装置での蒸気発生を待ち、
   前記蒸気タービンのクーリング蒸気の確保を確認してか
   ら、高速回転域へ昇速することによつて、蒸気タービン
   の風損による加熱を防止するようにしたことを特徴とす
   るコンバインドブラント。