KR101965122B1 - 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법 - Google Patents

발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

파워 터빈에 거버너를 형성하지 않고 부하 분담 제어에 의해 최적 에너지 효율이 얻어지는 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법을 제공한다.
파워 터빈 (7) 과, 증기 터빈 (9) 과, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 와, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 와, 증기 터빈 (9) 의 목표 출력을 설정하는 부하 분담 제어부 (53) 와, 증기 터빈 (9) 의 목표 출력에 기초하여 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 거버너 제어를 실시하는 거버너 (59) 를 구비하는 터빈 제어부 (57) 를 구비한 발전 시스템 (100) 에 있어서, 터빈 제어부 (57) 는, 증기 터빈 (9) 의 목표 출력 및 부하 용량에 기초하여 파워 터빈 (7) 의 목표 출력을 산출하고, 전력 수요가 변동했을 경우에, 파워 터빈 (7) 의 목표 출력과 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도에 곱한다.

Description

발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법{ELECTRICITY GENERATION SYSTEM AND ELECTRICITY GENERATION SYSTEM CONTROL METHOD}
본 발명은 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법에 관한 것이다.
발전기를 구동하는 증기 터빈에 파워 터빈을 연결하거나, 외부 동력원으로부터 혼기 증기를 투입하는 등에 의해서, 동력을 가세하는 발전 시스템이 있다. 이와 같은 발전 시스템에 있어서, 증기 터빈에 거버너가 장비되어, 주증기 유량을 조절하는 방식이 알려져 있다. 이 발전 시스템에 있어서는, 파워 터빈 출력이나 혼기 증기 유량에 변화가 발생한다. 이 변화가 순간적인 변동이라면, 거버너는, 증기 터빈 출력을 조절함으로써 그 변화량을 흡수하도록 동작한다.
상기 발전 시스템에 있어서, 증기 터빈에 대해 배열 회수 시스템에서 발생한 증기를 사용하고 있는 경우가 있다. 이 경우, 발생한 증기를 대기에 방출 (이하, 「덤프」라고 한다.) 하지 않고 전부 증기 터빈에 공급하여 발전기 출력으로서 회수하는 것이 가장 효율적이다. 그러나, 이 발전기가 자립 운전시, 또는 안정적으로 동작하는 최소의 출력 (이하, 「디젤 발전기 최소 출력」이라고 한다.) 을 갖는 디젤 발전기와의 병렬 운전시에는, 전력 수요의 증감에 대해서는 증기 터빈 출력을 증감시킴으로써 출력을 조정하지 않을 수 없다. 경우에 따라서는, 증기 터빈 출력의 감소에 의해 덤프 증기가 발생하여, 배열 (排熱) 을 유효하게 이용할 수 없다.
또, 파워 터빈 출력이나 혼기 증기 유량에 변화가 생기는 경우가 있다. 이 경우, 증기 터빈 출력의 증감으로 조정해야 할 증감량이, 증기 터빈의 거버너가 제어하는 유체에 의한 부하 용량의 범위를 초과하면, 과속도를 발생시킬 위험이 있다. 그 때문에, 일반적으로는, 안전 장치로서 거버너가 조작하는 증기 터빈 조속 밸브의 밸브 개도나 증기 터빈 출력의 값에 하한치를 설정한다. 그리고, 파워 터빈의 정지나 혼기 증기의 차단을 강제적으로 실시함으로써, 거버너를 제어 범위에 머무르게 하여, 과속도의 발생을 방지하고 있다.
그러나, 상기 발전 시스템의 발전기가 자립 운전할 때나, 또는 디젤 발전기와의 병렬 운전시에 디젤 발전기가 최소 출력으로 운전하는 상태 등 부하 제한이 있을 때에, 파워 터빈 출력이나 혼기 증기 유량이 증가한 경우 또는 전력 수요가 감소하는 경우가 있다. 이 경우, 증기 터빈 출력이 크게 감소한다. 또한 증기 터빈 출력이 거버너의 제어 범위를 초과하면, 과속도 방지를 위한 안전 장치가 작동하여, 파워 터빈의 정지나 혼기 증기의 차단을 강제적으로 실시한다. 이로써, 출력이 저하되는 등의 발전의 교란, 증기 터빈에 부하를 처리할 만큼의 출력 (증기 발생량) 이 없는 경우에는, 일부 부하의 정지, 또는 블랙 아웃 (정전) 이 발생할 가능성이 있다. 또, 파워 터빈이 반복해서 자동 발전 정지되는 사태나, 혼기 증기의 공급과 차단이 반복되는 사태가 발생할 가능성이 있다.
그래서, 거버너에 의한 증기 터빈 출력의 조절에 추가하여 파워 터빈의 출력의 조절을 실시하기 위해, 파워 터빈용의 거버너에 의해 파워 터빈 출력의 조절을 실시함과 함께, 증기 터빈 및 파워 터빈 사이의 부하 분담을 제어하는 방법이 알려져 있다.
예를 들어, 특허문헌 1 에는, 회전수 드룹 제어 함수를 가진 파워 터빈용 거버너부와 증기 터빈용 거버너부를 각각 독립적으로 형성하여, 배기가스량 조정 밸브를 파워 터빈용 거버너부로부터의 제어 신호에 의해 제어하고, 증기량 조정 밸브를 증기 터빈용 거버너부로부터의 제어 신호에 의해 제어하는 것이 개시되어 있다.
또, 특허문헌 2 에는, 증기 터빈, 파워 터빈 및 디젤 엔진 발전기의 각 부하율을 연산하여, 합계 공급 가능 출력을 연산한 다음, 증기 터빈, 파워 터빈 및 디젤 엔진 발전기의 각 목표 출력을 연산하고, 각 목표 출력에 기초하여, 증기 터빈용 거버너부, 파워 터빈용 거버너부, 및 디젤 엔진 발전기용 거버너부에 대해, 제어 지령을 출력하는 것이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2011-27053호 일본 공개특허공보 2011-74866호
그러나, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2 에 개시된 발명에서는, 거버너를 증기 터빈 및 파워 터빈의 쌍방에 형성하고 있기 때문에, 통상적인 제어와 비교하여 제어가 복잡하게 되어 있다는 문제가 있었다. 또, 파워 터빈에 거버너를 형성하고 있기 때문에, 설비 비용이 필요하다는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 파워 터빈에 거버너를 형성하지 않고서 부하 분담 제어에 의해 최적 에너지 효율이 얻어지는 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 개시의 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법은 이하의 수단을 채용한다.
본 개시의 제 1 양태에 관련된 발전 시스템은, 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 구동되는 파워 터빈과, 상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 파워 터빈 제어 밸브와, 상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 증기 터빈 조속 밸브와, 상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 부하 분담 제어부와, 상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 상기 증기 터빈 조속 밸브의 거버너 제어를 실시하는 거버너를 구비하는 터빈 제어부를 구비한 발전 시스템에 있어서, 상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈의 목표 출력 및 상기 증기 터빈의 부하 용량에 기초하여 상기 파워 터빈의 목표 출력을 산출하고, 전력 수요가 변동했을 경우에, 상기 파워 터빈의 목표 출력과 상기 파워 터빈의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱한다.
본 양태에 의하면, 증기 터빈의 목표 출력 및 증기 터빈의 부하 용량에 기초하여 파워 터빈의 목표 출력을 산출하고, 전력 수요가 변동했을 경우에, 파워 터빈의 목표 출력과 파워 터빈의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 것으로 하였으므로, 파워 터빈 제어 밸브에 대해 거버너를 형성하지 않고서, 최적 에너지 효율이 얻어지는 부하 분담 제어를 실시할 수 있고, 또한 거버너를 형성하는 경우보다 간이한 제어로 할 수 있다.
예를 들어, 필요시되는 부하, 즉 전력 수요가 감소했을 경우에, 증기 터빈의 부하 분담의 감소를 억제하고, 파워 터빈에서 감소분을 분담하도록 부하 분담을 제어할 수 있다. 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하를, 증기 터빈의 출력에서 흡수하지 않고 파워 터빈의 출력에서 흡수하기 때문에, 증기 터빈의 출력이 저하되지 않아 덤프 증기의 발생을 회피할 수 있어, 배기가스를 유효하게 이용하는 것이 가능하여, 고효율의 발전을 실시할 수 있다.
또 파워 터빈 제어 밸브에 대해 거버너를 형성하지 않기 때문에, 설비 비용을 억제할 수 있다.
또, 증기 터빈 조속 밸브에는, 일반적으로 안전 장치로서 거버너부가 조작하는 밸브 개도나 증기 터빈 출력에 하한치가 설정되어 있다. 이는, 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하가 증기 터빈의 부하 용량을 초과하면, 과속도를 발생시킬 우려가 있기 때문이다. 그래서, 증기 터빈 출력이 하한치를 밑돌면, 파워 터빈의 정지나 혼기 증기의 차단이 강제적으로 실시되어, 출력이 저하되는 등의 발전의 교란이나, 증기 터빈의 부하 용량이 전력 수요를 조달할 수 없는 경우에는 전력 차단이 발생할 가능성이 있다. 또, 파워 터빈이 자동 발전 정지되는 사태나, 혼기 증기의 공급과 차단이 반복되는 사태가 발생할 우려도 있다.
본 구성에 의하면, 출력의 저하분을 파워 터빈의 출력에서 흡수하는 점에서, 파워 터빈의 자동 발전 정지나 혼기 증기의 공급과 차단의 반복, 및 전력 차단을 미연에 방지할 수 있다.
본 개시의 제 2 양태에 관련된 발전 시스템은, 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 구동되는 파워 터빈과, 상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과, 상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 파워 터빈 제어 밸브와, 상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 증기 터빈 조속 밸브와, 상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 부하 분담 제어부와, 상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 상기 증기 터빈 조속 밸브의 거버너 제어를 실시하는 거버너를 구비하는 터빈 제어부를 구비한 발전 시스템에 있어서, 상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 상기 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 제어한다.
본 양태에 의하면, 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 제어하기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브에 대해 거버너를 형성하지 않고서, 최적 에너지 효율이 얻어지는 부하 분담 제어를 실시할 수 있고, 또한 거버너를 형성하는 경우보다 간이한 제어로 할 수 있다.
상기 제 1 양태에서는, 상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 제 1 임계치 이상인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브를 개방 방향으로 제어하고, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 1 임계치보다 작은 값인 제 2 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브를 폐쇄 방향으로 제어하고, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 유지하는 제어를 실시하는 것으로 해도 된다.
상기 제 1 양태에서는, 상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 1 임계치의 편차, 또는 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 2 임계치의 편차에 기초하여 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도를 제어하는 것으로 해도 된다.
상기 제 1 양태에서는, 상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 1 임계치 이상인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 게인에 대해, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 1 임계치의 편차에 따라서 가중을 실시하고, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 게인에 대해, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 2 임계치의 편차에 따라서 가중을 실시하는 것으로 해도 된다.
본 개시의 제 3 양태에 관련된 발전 시스템의 제어 방법은, 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 파워 터빈을 구동시키는 공정과, 상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 증기 터빈을 구동시키는 공정과, 상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 공정과, 상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 공정과, 상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 공정과, 상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 거버너 제어를 실시하는 공정을 구비한 발전 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 증기 터빈의 목표 출력 및 상기 증기 터빈의 부하 용량에 기초하여 상기 파워 터빈의 목표 출력을 산출하는 공정과, 전력 수요가 변동했을 경우에, 상기 파워 터빈의 목표 출력과 상기 파워 터빈의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 공정을 추가로 구비한다.
본 개시의 제 4 양태에 관련된 발전 시스템의 제어 방법은, 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 파워 터빈을 구동시키는 공정과, 상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 증기 터빈을 구동시키는 공정과, 상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 공정과, 상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 공정과, 상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 공정과, 상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 거버너 제어를 실시하는 공정을 구비한 발전 시스템의 제어 방법에 있어서, 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 제어하는 공정을 추가로 구비한다.
본 발명에 의하면, 파워 터빈의 출력 편차 또는 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브의 제어를 실시하므로, 파워 터빈에 거버너를 형성하지 않고서 간이한 제어에 의해 파워 터빈 출력의 조절을 실시하여, 배열의 유효 이용이 가능하고 최적 에너지 효율이 얻어짐과 함께 파워 터빈의 불필요한 운전 정지를 방지할 수 있다.
도 1 은 본 개시에 관련된 터빈 발전기 계통의 전체 구성도이다.
도 2 는 본 개시의 제 1 실시형태의 제어 장치 전체 구성을 나타내는 구성도이다.
도 3 은 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 파워 터빈 제어 밸브 및 증기 터빈 조속 밸브의 제어를 나타낸 블록도이다.
도 4 는 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 운전 상태, 파워 터빈 출력 편차 및 게인의 관계를 나타낸 도표이다.
도 5 는 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 일례로서의 파워 터빈 출력 편차와 게인의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6 은 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 파워 터빈과 증기 터빈의 부하 분담을 나타낸 도면이다.
도 7 은 본 개시의 제 2 실시형태에 관련된 전력 수요의 상태, 증기 터빈 조속 밸브 개도 및 파워 터빈 제어 밸브 동작 레이트의 관계를 나타낸 도표이다.
도 8 은 본 개시의 제 2 실시형태에 관련된 일례로서의 증기 터빈 조속 밸브 개도와 파워 터빈 제어 밸브 동작 레이트의 관계를 나타낸 그래프이다.
이하에, 본 개시에 관련된 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법의 일 실시형태에 대해, 도면을 참조하여 설명한다.
[제 1 실시형태]
이하, 본 개시의 제 1 실시형태에 대해, 도 1 내지 6 을 사용하여 설명한다.
도 1 에는, 본 실시형태에 관련된 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법을 구비한 터빈 발전기 계통의 개략 구성이 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 메인 엔진으로서 선박 추진용의 디젤 엔진을 사용하고 있다. 따라서, 전력 수요란, 선내 부하를 나타낸다.
터빈 발전기 계통 (1) 은, 엔진 (메인 엔진) (3) 과, 엔진 (3) 의 배기가스에 의해 구동되는 과급기 (5) 와, 과급기 (5) 의 상류측으로부터 추기된 엔진 (3) 의 배기가스에 의해 구동되는 파워 터빈 (가스 터빈) (7) 과, 엔진 (3) 의 배기가스에 의해 증기를 생성하는 배기가스 이코노마이저 (배기가스 보일러) (11) 와, 배기가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈 (9) 을 구비하고 있다.
엔진 (3) 으로부터의 출력은, 프로펠러축을 개재하여 스크루 프로펠러에 직접적 또는 간접적으로 접속되어 있다. 엔진 (3) 의 각 기통의 실린더부 (13) 의 배기 포트는 배기가스 집합관으로서의 배기 매니폴드 (15) 에 접속된다. 배기 매니폴드 (15) 는, 제 1 배기관 (L1) 을 개재하여 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 의 입구측과 접속되고, 또, 배기 매니폴드 (15) 는 제 2 배기관 (L2) (추기 통로) 을 개재하여 파워 터빈 (7) 의 입구측과 접속되어, 배기가스의 일부가, 과급기 (5) 에 공급되기 전에 추기되어 파워 터빈 (7) 에 공급되도록 되어 있다.
한편, 각 실린더부 (13) 의 급기 포트는 급기 매니폴드 (17) 에 접속되어 있다. 급기 매니폴드 (17) 는, 급기관 (K1) 을 개재하여 과급기 (5) 의 컴프레서부 (5b) 와 접속되어 있다. 또, 급기관 (K1) 에는 공기 냉각기 (인터 쿨러) (19) 가 설치되어 있다.
과급기 (5) 는, 터빈부 (5a) 와, 컴프레서부 (5b) 와, 터빈부 (5a) 와 컴프레서부 (5b) 를 연결하는 회전축 (5c) 으로 구성되어 있다.
파워 터빈 (7) 은, 제 2 배기관 (L2) 을 개재하여 배기 매니폴드 (15) 로부터 추기된 배기가스에 의해 회전 구동되도록 되어 있다. 또, 증기 터빈 (9) 은, 배기가스 이코노마이저 (11) 에 의해 생성된 증기가 공급되어 회전 구동되도록 되어 있다.
이 배기가스 이코노마이저 (11) 는, 과급기 (5) 의 터빈부 (5a) 의 출구측으로부터 제 3 배기관 (L3) 을 개재하여 배출되는 배기가스와, 파워 터빈 (7) 의 출구측으로부터 제 4 배기관 (L4) 을 개재하여 배출되는 배기가스가 도입되고, 열교환부 (21) 에 의해서, 배기가스의 열에 의해 급수관 (23) 에 의해 공급된 물을 증발시켜 증기를 발생시킨다. 그리고, 배기가스 이코노마이저 (11) 에서 생성된 증기는 제 1 증기관 (J1) 을 개재하여 증기 터빈 (9) 에 도입된다. 그 증기 터빈 (9) 에서 임무를 끝낸 증기는 제 2 증기관 (J2) 에 의해 배출되어 도시하지 않은 콘덴서 (복수기 (復水器)) 로 유도되도록 되어 있다.
파워 터빈 (7) 과 증기 터빈 (9) 은 직렬로 결합되어 터빈 발전기 (25) 를 구동한다. 증기 터빈 (9) 의 회전축 (29) 은 도시하지 않은 감속기 및 커플링을 개재하여 터빈 발전기 (25) 에 접속된다. 또, 파워 터빈 (7) 의 회전축 (27) 은 도시하지 않은 감속기 및 클러치 (31) 를 개재하여 증기 터빈 (9) 의 회전축 (29) 과 연결되어 있다. 클러치 (31) 로는, 소정의 회전수에서 끼워지고 빠지는 클러치가 이용되며, 예를 들어 SSS (Synchro Self Shifting) 클러치가 바람직하게 사용된다. 또한, 본 실시형태에 있어서는, 파워 터빈 (7) 과 증기 터빈 (9) 을 직렬로 결합하여 터빈 발전기 (25) 를 구동하도록 하고 있다. 그러나, 파워 터빈 (7) 과 증기 터빈 (9) 을 병렬로 결합하고, 각각의 회전 동력으로부터 감속기를 개재하여 터빈 발전기 (25) 를 구동하도록 해도 된다.
또, 제 2 배기관 (L2) 에는, 파워 터빈 (7) 에 도입되는 배기가스량을 제어하는 개도 조정 밸브인 파워 터빈 제어 밸브 (33) 와, 비상시에 파워 터빈 (7) 에 대한 배기가스의 공급을 차단하는 개폐 밸브인 비상 정지용 긴급 차단 밸브 (35) 가 설치되어 있다.
또한 제 1 증기관 (J1) 에는, 증기 터빈 (9) 에 도입되는 증기량을 제어하는 개도 조정 밸브인 증기 터빈 조속 밸브 (37) 와, 비상시에 증기 터빈 (9) 에 대한 증기의 공급을 차단하는 개폐 밸브인 비상 정지용 긴급 차단 밸브 (39) 가 설치되어 있다. 증기 터빈 조속 밸브 (37) 는, 후술하는 발전 시스템 제어 장치 (43) 의 거버너부 (59) 에 의해, 그 개도가 제어된다.
이상과 같이 터빈 발전기 계통 (1) 은, 엔진 (3) 의 배기가스 (연소 가스) 의 배기 에너지를 동력으로 하여 구동되어, 배기 에너지 회수 장치를 구성하고 있다.
도 2 에는, 도 1 에 나타낸 터빈 발전기 계통을 갖는 발전 시스템의 개략 구성이 나타나 있다.
발전 시스템 (100) 은, 터빈 발전기 계통 (1) (도 1 참조) 에 추가하여, 선내에 별도 설치된 복수 (본 실시형태에서는 2 대) 의 디젤 엔진 발전기 (발전기) (60) 를 구비하고 있다.
발전 시스템 제어 장치 (43) 에는, 터빈 발전기 (25) 의 출력 전력을 검출하는 전력 센서 (45) 로부터의 신호가 입력되고 있다. 또, 발전 시스템 제어 장치 (43) 에는, 디젤 엔진 발전기 (60) 로부터의 출력 신호와, 선내 소비 전력을 검출하는 선내 소비 전력 센서 (51) 로부터의 신호가 입력되고 있다.
또, 발전 시스템 제어 장치 (43) 는, PMS (Power Management System ; 파워 매니지먼트 시스템/부하 분담 제어부) (53) 와, TCP (Turbine Control Panel ; 터빈 컨트롤 패널/터빈 제어부) (57) 와, 디젤 엔진 발전기 (60) 용 거버너부 (도시 생략) 를 구비하고 있다. 또, TCP (57) 는, 거버너부 (59) 를 구비하고 있다. 거버너부 (59) 는, 증기 터빈 (9) 의 회전 속도를 제어하는 것이다. 거버너부 (59) 는, PMS (53) 가 지시하는 회전 속도의 속도 설정에 따른 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도를, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 에 대해 출력함으로써, 증기 터빈 (9) 의 출력을 제어한다.
발전 시스템 제어 장치 (43) 는, 예를 들어, CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), 및 컴퓨터 판독 가능한 비일시적인 기억 매체 등으로 구성되어 있다. 그리고, 각종 기능을 실현하기 위한 일련의 처리는, 일례로서, 프로그램의 형식으로 기억 매체 등에 기억되어 있고, 이 프로그램을 CPU 가 RAM 등에 판독 출력하여, 정보의 가공·연산 처리를 실행함으로써, 각종 기능이 실현된다. 또한, 프로그램은, ROM 이나 그 밖의 기억 매체에 미리 인스톨해 두는 형태나, 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체에 기억된 상태로 제공되는 형태, 유선 또는 무선에 의한 통신 수단을 통해서 배신되는 형태 등이 적용되어도 된다. 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체란, 자기 디스크, 광 자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등이다.
PMS (53) 로부터 설정된 부하율에 따른 출력의 지시 신호가, TCP (57) 및 디젤 엔진 발전기 (60) 용 거버너부에 각각 출력된다.
PMS (53) 로부터 지시받은 증기 터빈 (9) 의 출력 부담 비율에 따라서, 제어 신호가 TCP (57) 의 거버너부 (59) 에 출력된다. 거버너부 (59) 는, 그것에 따른 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도를 증기 터빈 조속 밸브 (37) 에 출력한다. 증기 터빈 조속 밸브 (37) 는, 그 개도가 제어되어, 증기 터빈 (9) 에 공급되는 증기량이 제어된다.
파워 터빈 (7) 과 증기 터빈 (9) 과 터빈 발전기 (25) 는 1 개의 축에 직렬로 결합되어 있다. 거버너는 메인이 되는 원동기인 증기 터빈 (9) 에 대한 거버너부 (59) 만이 설치되어 있다. 파워 터빈 (7) 에는 거버너는 설치되지 않는다. 파워 터빈 (7) 은, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 의해 제어된다. 정상 운전 중에는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 항상 전개 (全開) 가 된다.
여기서, 본 실시형태에 있어서의 발전 시스템 (100) 의 정상 운전이란, 터빈 발전기 (25) 와 디젤 엔진 발전기 (60) 가 병렬 운전하고 있는 경우, 증기 터빈 (9) 을 주원동기로 하여, 증기 터빈 (9) 및 파워 터빈 (7) 을 최대 출력으로 운전하고, 선내 부하의 변동에 대해서는 디젤 엔진 발전기 (60) 에서 흡수하는 운전이다.
또, 증기 터빈 (9) 의 중간단으로는, 저압 증기원 (71) 으로부터 혼기 증기가 공급된다. 혼기 증기의 공급 라인 상에는, 조정 밸브 (79) 가 설치되어 있다. 조정 밸브 (79) 는, 증기 터빈 (9) 에 도입되는 혼기 증기량을 제어하는 개도 조정 밸브이다. 조정 밸브 (79) 의 개도는, 저압 증기원 (71) 에서의 증기의 발생량의 증가 및 감소에 수반하여, 증가 또는 감소한다. 따라서, 혼기 증기의 공급량에 변화가 있으면, 증기 터빈 (9) 의 출력, 즉 거버너부 (59) 에 의한 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도 제어가 그 변화량을 흡수하도록 변동된다. 저압 증기원으로는, 배기가스 이코노마이저 (11) 의 저압단 (도 1 참조) 을 들 수 있다.
여기서, 발전 시스템 (100) 에 있어서, 터빈 발전기 (25) 와 디젤 엔진 발전기 (60) 가 병렬 운전하고 있는 경우에는, 선내 부하에 변동이 있으면, 증기 터빈 (9) 및 파워 터빈 (7) 을 최대 출력으로 운전하고 있는 상태로 디젤 엔진 발전기 (60) 에 있어서 선내 부하의 변동분을 흡수할 수 있다.
그러나, 발전 시스템 (100) 에 있어서, 터빈 발전기 (25) 가 자립 운전을 실시하고 있는 경우, 또는 터빈 발전기 (25) 와 병렬 운전을 실시하고 있는 디젤 엔진 발전기 (60) 가 최소 출력으로 운전하는 상태 등 부하 제한이 있는 경우에는, 선내 부하에 변동이 있으면, 파워 터빈 (7) 의 부하가 고정으로 조절이 불가능하다. 그 때문에, 증기 터빈 (9) 의 출력으로 선내 부하에 따른 부하의 증감분을 조정할 필요가 있고, 경우에 따라서는 덤프 증기가 발생한다.
그래서, 배열 회수에 의해 얻어진 증기를 증기 터빈 (9) 에 공급하여, 덤프 증기를 발생시키지 않고, 모두 발전기 출력으로서 회수하는 것으로 한다. 그 때문에, 파워 터빈 (7) 의 출력에 있어서도 선내 부하에 따른 부하의 증감분을 조정해, 부하 변동에 대한 응답성을 올려, 부하 변동에 대한 응답 범위를 크게 한다.
구체적으로는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 부하 변동시에 조작함으로써, 파워 터빈 (7) 의 출력으로 부하의 증감분을 조정한다.
도 3 에는, 본 개시의 제 1 실시형태에 관련된 파워 터빈 제어 밸브 및 증기 터빈 조속 밸브의 제어가 블록도에 나타나 있다.
발전 시스템 제어 장치 (43) 는, 도 3 에 나타낸 바와 같이, PMS (53) 와, TCP (57) 와, 플랜트 정보 취득부 (80) 를 구비하고 있다. 발전 시스템 제어 장치 (43) 는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 및 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 제어를 실시한다.
먼저, 플랜트 정보 취득부 (80) 에서 취득된 플랜트 신호가, 플랜트 신호 통지부 (801) 에 의해 TCP (57) 의 부하 용량 산출부 (503) 에 통지된다.
부하 용량 산출부 (503) 는, 플랜트 신호의 증기 상태 등의 신호에 기초하여, 발전 시스템 (100), 증기 터빈 (9), 및 파워 터빈 (7) 의 각 부하 용량을 산출한다.
다음으로, PMS (53) 의 증기 터빈 출력 목표치 산출부 (501) 는, 부하 용량 산출부 (503) 에 의해 산출된 발전 시스템 (100) 의 부하 용량과, 선내 부하에 기초하여, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치를 산출한다.
다음으로, TCP (57) 의 부하 분담 산출부 (505) 는, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 및 증기 터빈 (9) 의 부하 용량에 기초하여, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치를 산출한다. 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치를 LT(STG), 증기 터빈 (9) 의 부하 용량을 Av(ST) 라고 하면, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 는 이하의 (1) 식으로 표시된다.
LT(PT) = LT(STG) － Av(ST) (1)
다음으로, 개도 동작 게인 산출부 (507) 는, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 에 기초하여, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도에 곱하는 게인 (개도 동작 게인) 을 설정하고, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 개도를 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 출력한다.
또, PMS (53) 는, 거버너부 (59) 에 대해, 증기 터빈 출력 목표치 산출부 (501) 가 산출한 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치에 기초하는 증기 터빈 (9) 의 출력 부담 비율에 따른 제어 신호를 출력한다. 거버너부 (59) 는, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도를 증기 터빈 조속 밸브 (37) 에 출력한다.
도 4 에는, 본 실시형태에 관련된 운전 상태, 파워 터빈 출력 편차 및 게인의 관계가 도표에 나타나 있다.
또 도 5 에는, 본 실시형태에 관련된 일례로서의 파워 터빈 출력 편차와 게인의 관계가 그래프에 나타나 있다. 도 5 에 있어서, 세로축은 개도 동작 게인, 가로축은 후술하는 P/T 편차이다.
또 도 6 에는, 본 실시형태에 관련된 파워 터빈과 증기 터빈의 부하 분담이 도면에 나타나 있다.
선내의 전력 수요량과 발전 전력량이 일치하고 있고, 또한, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치와 실출력이 일치하여 부하 변동이 일어나지 않는 운전 상태인 통상 운전시에는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 에 파워 터빈 (7) 의 실출력 Act(PT) 을 맞추도록 PI 제어로 제어된다. 이 경우, 예를 들어 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 PI 게인치가 일정한 값인 경우에는, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 LT(STG) 가 급변했을 때에 부하의 급변에 추종할 수 없을 가능성이 있다. 그래서, 개도 동작 게인을 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 와 파워 터빈 (7) 의 실출력 Act(PT) 의 편차 (이하, 「P/T 편차」라고 한다.) 에 기초하여 변동시키는 것으로 한다. 여기서, P/T 편차가 클수록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 속도를 상승시키도록 개도 동작 게인이 설정된다.
도 5 에는, P/T 편차에 따른 개도 동작 게인의 값이 함수로서 그래프에 나타나 있지만, 이것은 일례이며, 실제로는 발전 시스템 (100) 의 동작에 따른 조정이 필요하다. P/T 편차에 따른 개도 동작 게인의 값에 대해서는, 도 5 의 함수에 의존하지 않고, 임의로 설정이 가능하다.
개도 동작 게인은, P/T 편차에 기초하여 산출된다.
도 4 의 항 1 에 나타낸 바와 같이, 발전 시스템 (100) 이 통상 운전을 실시하고 있는 경우의 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 LT(STG) 가 2000, 증기 터빈 (9) 의 부하 용량 Av(ST) 가 1000, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 가 1000, 파워 터빈 (7) 의 실출력 Act(PT) 가 1000 이라고 하면, P/T 편차는 0 이다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, P/T 편차가 0 인 경우의 개도 동작 게인을, 기준치인 1 로 한다.
또 도 4 의 항 2 에 나타낸 바와 같이, 부하 변동이 발생하여, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 LT(STG) 가 통상 운전시에 대해 ＋200 인 2200 이 되면, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 가 1200 이 되고, P/T 편차는 200 이 된다.
P/T 편차가 200 인 경우, 도 5 에 나타내는 바와 같이 개도 동작 게인은 1.08 로, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도에 1.08 이 곱해진다. 따라서 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도는 통상보다 빨라진다. 여기서, P/T 편차가 정의 값이라는 것은, 목표치에 대해 실출력이 부족한 상태이기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 개방 방향으로 동작되어, 파워 터빈 (7) 의 출력을 증가시킨다. 이에 반하여, P/T 편차가 부의 값인 경우에는, 목표치에 대해 실출력이 과잉인 상태이기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 폐쇄 방향으로 동작되어, 파워 터빈 (7) 의 출력을 감소시킨다.
여기서, 예를 들어 개도 동작 게인이 설정되지 않은 경우에서 도 4 의 항 1 에서 항 5 로 발전 시스템 (100) 의 부하가 순간적으로 변동, 즉 2000 에서 1800 으로 감소 방향으로 부하 급변한 경우, 파워 터빈 (7) 의 부하는 고정이기 때문에, 증기 터빈 (9) 의 출력으로 부하의 감소분을 조정할 필요가 있다. 따라서, 도 6 의 (a) 의 부하 분담으로부터 (b) 의 부하 분담 상태로 천이되어, 파워 터빈 (7) 의 부하는 1000 으로 고정, 증기 터빈 (9) 의 부하가 800 이 된다. 증기 터빈 (9) 의 부하가 내려가면, 경우에 따라서는 덤프 증기가 발생할 가능성이 있다.
그래서 본 실시형태에서는, 배열 회수에 의해 얻어진 증기를 덤프 증기로 하지 않기 위해, 증기 터빈 (9) 의 부하를 내리지 않고, 파워 터빈 (7) 의 부하를 내리기 위해, 개도 동작 게인을 설정하고, 파워 터빈 (7) 에 거버너를 형성한 경우와 동일한 응답이 이루어질 수 있도록 하였다.
발전 시스템 (100) 의 부하가 도 4 의 항 1 의 2000 에서 항 5 의 1800 으로 순간적으로 변동한 경우에는, 개도 동작 게인은 1.08 이 된다. 이 때, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) : 800 을 향해 개도 동작 게인에 의해 폐쇄 방향으로 통상보다 빠르게 동작한다. 이에 대해서 증기 터빈 (9) 은 발전 시스템 (100) 의 부하를 보충하도록 출력이 증가한다. 결과적으로, 도 6 의 (c) 에 나타낸 바와 같이, 파워 터빈 (7) 의 부하는 800 으로 감소하고, 증기 터빈 (9) 의 부하는 1000 이 되어, 파워 터빈 (7) 의 부하를 내리는 것과 함께 증기 터빈 (9) 의 부하를 내리지 않는 (당초의 부하로 되돌리는) 운용으로 할 수 있다.
또, 도 4 의 항 2 내지 4 에 나타낸 바와 같이, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 LT(STG) 가 부하 변동에 의해 큰 값이 될수록, 파워 터빈 (7) 의 출력 목표치 LT(PT) 는 커져, P/T 편차도 큰 값이 된다. 따라서, 개도 동작 게인도 큰 값이 되어, 즉 P/T 편차가 클수록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도는 빨라진다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
증기 터빈 (9) 의 목표 출력 및 증기 터빈 (9) 의 부하 용량에 기초하여 파워 터빈 (7) 의 목표 출력을 산출하여, 전력 수요가 변동했을 경우에, 파워 터빈 (7) 의 목표 출력과 파워 터빈 (7) 의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도에 곱하는 것으로 했기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 대해 거버너를 형성하지 않고서, 최적 에너지 효율이 얻어지는 부하 분담 제어를 실시할 수 있고, 또한 거버너를 형성하는 경우보다 간이한 제어로 할 수 있다.
예를 들어, 필요시되는 부하, 즉 전력 수요가 감소했을 경우에, 증기 터빈 (9) 의 부하 분담의 감소를 억제하고, 파워 터빈 (7) 에서 감소분을 분담하도록 부하 분담을 제어할 수 있다. 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하를, 증기 터빈 (9) 의 출력에서 흡수하지 않고 파워 터빈 (7) 의 출력에서 흡수하기 때문에, 증기 터빈 (9) 의 출력이 저하되지 않아 덤프 증기의 발생을 회피할 수 있어, 배기가스를 유효하게 이용하는 것이 가능하여, 고효율의 발전을 실시할 수 있다.
또 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 대해 거버너를 형성하지 않기 때문에, 설비 비용을 억제할 수 있다.
또, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 에는, 일반적으로 안전 장치로서 거버너부 (59) 가 조작하는 밸브 개도나 증기 터빈 출력에 하한치가 설정되어 있다. 이는, 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하가 증기 터빈 (9) 의 부하 용량을 초과하는 경우에는, 파워 터빈 (7) 의 출력을 유지한 채로 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 폐쇄 방향으로 동작시키는데, 예를 들어 증기 터빈 조속 밸브 (37) 가 전폐까지 닫혔을 때에 파워 터빈 (7) 의 출력이 남아 있으면, 파워 터빈 (7) 의 출력에 의해 과속도를 발생시킬 우려가 있기 때문이다. 그래서, 증기 터빈 (9) 에 있어서의 출력이 하한치를 밑돌면, 파워 터빈 (7) 의 정지나 혼기 증기의 차단이 강제적으로 실시되어, 증기 터빈 (9) 의 과속도를 방지한다. 그러나, 파워 터빈 (7) 의 정지나 혼기 증기의 차단에 의해, 출력이 저하되는 등의 발전의 교란이나, 증기 터빈 (9) 에 선내 부하를 조달할 만큼의 출력 (증기 발생량) 이 없는 경우에는, 일부 부하의 정지나 블랙 아웃 (정전) 이 발생할 가능성이 있다. 또, 파워 터빈 (7) 의 자동 발전 정지의 반복이나, 혼기 증기의 공급과 차단의 반복이 발생할 우려도 있다.
본 구성에 의하면, 출력의 저하분을 파워 터빈 (7) 의 출력에서 흡수하기 때문에, 파워 터빈 (7) 의 자동 발전 정지나 혼기 증기의 공급과 차단의 반복, 및 전력 차단을 미연에 방지할 수 있다.
[제 2 실시형태]
이하, 본 개시의 제 2 실시형태에 대해, 도 7 및 8 을 사용하여 설명한다.
상기한 제 1 실시형태에서는, P/T 편차에 기초하는 개도 동작 게인에 의해 파워 터빈 제어 밸브를 제어하는 것으로 했지만, 본 실시형태에서는, 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 의해 파워 터빈 제어 밸브를 제어하는 것이다. 그 밖의 점에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하므로, 동일한 구성에 대해서는 동일 부호를 부여하고 그 설명은 생략한다.
도 7 에는, 본 실시형태에 관련된 전력 수요의 상태, 증기 터빈 조속 밸브 개도 및 파워 터빈 제어 밸브 동작 레이트의 관계가 도표에 나타나 있다.
또 도 8 에는, 본 실시형태에 관련된 일례로서의 증기 터빈 조속 밸브 개도와 파워 터빈 제어 밸브 동작 레이트의 관계가 그래프에 나타나 있다. 도 8 에 있어서, 세로축은 파워 터빈 제어 밸브의 동작 레이트 (％/min), 가로축은 증기 터빈 조속 밸브 개도 (％) 이다.
발전 시스템 (100) 에 있어서 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도인 상태, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도를 초과하고 있는 상태, 및 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도를 밑도는 상태를, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도에 따라 나누어 고려하는 것으로 한다. 목표 개도인 상태 (목표 개도 상태) 의 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도를 제 2 임계치 이상 제 1 임계치 이하인 영역으로 하면, 목표 개도를 초과하고 있는 상태 (목표 개도 초과 상태) 의 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도는 제 1 임계치보다 큰 영역, 목표 개도를 밑돌고 있는 상태 (목표 개도 미만 상태) 의 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도는 제 2 임계치 미만인 영역이 된다.
제 1 임계치 및 제 2 임계치는, 증기 터빈 (9) 의 정격 출력 근방 (예를 들어 정격 출력의 ±수 ％) 에서 설정치 범위 (데드 밴드/불감대) 를 설정하는 것이다. 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 밸브 개도에 데드 밴드를 설정하고, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 데드 밴드에 들어가도록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 조절한다. 여기서, 파워 터빈 (7) 의 실출력 Act(PT) 에는 최대치와 최소치를 설정해 두고, 이 범위 내에서 조절할 수 있는 것으로 한다.
증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 초과 상태의 영역의 개도가 된 경우, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 개방 방향으로 동작시켜, 파워 터빈 (7) 의 출력을 증가시킴으로써 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 폐쇄 방향으로 동작시킨다. 또, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 미만 상태의 영역의 개도가 된 경우, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 폐쇄 방향으로 동작시켜, 파워 터빈 (7) 의 출력을 감소시킴으로써 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 개방 방향으로 동작시킨다.
이 경우, 예를 들어 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 개폐 레이트가 일정한 값이라면, 발전 시스템 (100) 의 출력 목표치 LT(STG) 가 급변했을 때에 제어가 곤란해질 가능성이 있다. 그래서, 상기한 제 1 임계치 및 제 2 임계치와 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도의 차 (이하, 「임계치 차」라고 한다.) 를 구하고, 그 차에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트를 변경하는 것으로 한다. 여기서, 차가 클수록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 속도를 상승시키도록 동작 레이트를 설정한다.
도 8 에는, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도에 따른 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트의 값이 함수로서 그래프에 나타나 있다. 그러나 이것은 일례이며, 이 함수에 의존하지 않고 임의로 설정이 가능하다.
파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트는, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도에 기초하여 산출된다. 본 실시형태에서는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트는 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도에 기초하여 산출되는 임계치 차의 값 (％/min) 으로 한다.
도 7 의 항 3 에 나타낸 바와 같이, 목표 개도 상태의 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도를 75 ％ 이상 85 ％ 이하의 영역으로 한다. 즉, 제 1 임계치를 85 ％, 제 2 임계치를 75 ％ 로 설정한다. 이들 제 1 임계치 및 제 2 임계치의 값은 일례이며, 임의로 설정이 가능하다.
도 7 의 항 3 의 목표 개도 상태에 있어서, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 80 ％ 이면, 임계치 차는 존재하지 않는 것 (=0) 이 된다.
임계치 차가 0 인 경우, 도 8 에 나타내는 바와 같이 동작 레이트는 0 으로, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 그 개도가 유지된다.
또 도 7 의 항 1 에 나타낸 바와 같이, 목표 개도 초과 상태에서 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 초과 상태의 영역의 개도 (개도가 85 ％ 보다 큰 값) 의 87 ％ 가 되었을 경우, 임계치 차는 2 가 된다.
증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 87 ％ 인 경우, 도 8 의 그래프에 나타내는 바와 같이 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트는 2 (％/min) 이다. 여기서, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 초과 상태의 영역의 개도라는 것은, 목표치에 대해 실출력이 부족한 상태이기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 개방 방향으로 동작되어, 파워 터빈 (7) 의 출력을 증가시킨다. 이로써, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 데드 밴드에 들어가도록 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 폐쇄 방향으로 동작시켜, 목표 개도 상태로 유도한다.
도 7 의 항 1 및 항 2 에 나타낸 바와 같이, 크게 목표 개도 초과 상태가 될수록, 또 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 커질수록, 임계치 차도 큰 값이 된다. 따라서, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트도 큰 값이 되어, 즉 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 클수록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 빠르게 개방 방향으로 동작시킨다.
또 도 7 의 항 4 에 나타낸 바와 같이, 목표 개도 미만 상태에서 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 미만 상태의 영역의 개도 (개도가 75 ％ 미만의 값) 의 73 ％ 가 되었을 경우, 임계치 차는 2 가 된다.
증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 73 ％ 인 경우, 도 8 의 그래프에 나타내는 바와 같이 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트는 2 (％/min) 이다. 여기서, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 미만 상태의 영역의 개도라는 것은, 목표치에 대해 실출력이 과잉인 상태이기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 는 폐쇄 방향으로 동작되어, 파워 터빈 (7) 의 출력을 감소시킨다. 이로써, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 데드 밴드에 들어가도록 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 개방 방향으로 동작시켜, 목표 개도 상태로 유도한다.
도 7 의 항 4 및 항 5 에 나타낸 바와 같이, 크게 목표 개도 미만 상태가 될수록, 또 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 작아질수록, 임계치 차는 큰 값이 된다. 따라서, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트도 큰 값이 되어, 즉 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 작을수록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 빠르게 폐쇄 방향으로 동작시킨다.
이상으로부터, 도 8 의 그래프에 나타낸 바와 같이, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 상태의 영역의 개도 (75 ％ 이상 85 ％ 이하) 인 경우에는, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 개도는 변화하지 않고, 그 개도가 유지된다. 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 초과 상태의 영역의 개도인 경우에는, 85 ％ 에서 100 ％ 방향으로 개도가 커질수록 동작 레이트를 크게 하여 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 빠르게 연다. 또 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 목표 개도 미만 상태의 영역의 개도인 경우에는, 75 ％ 에서 0 ％ 방향으로 개도가 작아질수록 동작 레이트를 크게 하여 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 빠르게 닫는다. 즉, 본 실시형태에서는, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 데드 밴드로부터의 편차에 따라서 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 동작 레이트에 가중을 실시하는 것이다.
여기서, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 감소할 때의 파워 터빈 (7) 의 출력에 의한 증기 터빈 (9) 의 과속도 방지를 위해, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 40 ％ 까지 감소하면 파워 터빈 (7) 의 출력을 서서히 감소시켜 정지시키는 통상 정지를 실시하고, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도가 30 ％ 까지 감소하면 파워 터빈 (7) 을 트립 (순시 차단) 시키는 안전 장치가 작동한다.
이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 관련된 발전 시스템 및 발전 시스템의 제어 방법에 의하면, 이하의 작용 효과를 발휘한다.
증기 터빈 조속 밸브 (37) 의 개도에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브 (33) 의 조작 속도 및 개도를 제어하기 때문에, 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 대해 거버너를 형성하지 않고서, 최적 에너지 효율이 얻어지는 부하 분담 제어를 실시할 수 있고, 또한 거버너를 형성하는 경우보다 간이한 제어로 할 수 있다.
예를 들어, 필요시되는 부하, 즉 전력 수요가 감소했을 경우 (전력 잉여 상태) 에, 증기 터빈 (9) 의 부하 분담의 감소를 억제하고, 파워 터빈 (7) 에서 감소분을 분담하도록 파워 터빈 제어 밸브 (33) 를 폐쇄 방향으로 동작시킴으로써 부하 분담을 제어할 수 있다. 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하를, 증기 터빈 (9) 의 출력에서 흡수하지 않고 파워 터빈 (7) 의 출력에서 흡수하기 때문에, 증기 터빈 (9) 의 출력을 저하시키지 않아 덤프 증기의 발생을 회피할 수 있어, 배기가스를 유효하게 이용하는 것이 가능하여, 고효율의 발전을 실시할 수 있다.
또 파워 터빈 제어 밸브 (33) 에 대해 거버너를 형성하지 않기 때문에, 설비 비용을 억제할 수 있다.
또, 증기 터빈 조속 밸브 (37) 에는, 일반적으로 안전 장치로서 거버너부 (59) 가 조작하는 밸브 개도나 증기 터빈 출력에 하한치가 설정되어 있다. 이는, 전력 수요의 저하에 따른 출력의 저하가 증기 터빈 (9) 의 부하 용량을 초과하는 경우에 파워 터빈 (7) 의 출력을 유지한 채로 증기 터빈 조속 밸브 (37) 를 폐쇄 방향으로 동작시키는데, 예를 들어 증기 터빈 조속 밸브 (37) 가 전폐까지 닫혔을 때에 파워 터빈 (7) 의 출력이 남아 있으면, 파워 터빈 (7) 의 출력에 의해 과속도를 발생시킬 우려가 있기 때문이다. 그래서, 증기 터빈 (9) 에 있어서의 출력이 하한치를 밑돌면, 파워 터빈 (7) 의 정지나 혼기 증기의 차단이 강제적으로 이루어져, 증기 터빈 (9) 의 과속도를 방지한다. 그러나, 파워 터빈 (7) 의 정지나 혼기 증기의 차단에 의해, 출력이 저하되는 등의 발전의 교란이나, 증기 터빈 (9) 에 선내 부하를 조달할 만큼의 출력 (증기 발생량) 이 없는 경우에는 일부 부하의 정지나 블랙 아웃 (정전) 이 발생할 가능성이 있다. 또, 파워 터빈 (7) 의 자동 발전 정지의 반복이나, 혼기 증기의 공급과 차단의 반복이 발생할 우려도 있다.
본 구성에 의하면, 출력의 저하분을 파워 터빈 (7) 의 출력에서 흡수하기 때문에, 파워 터빈 (7) 의 자동 발전 정지나 혼기 증기의 공급과 차단의 반복, 및 전력 차단을 미연에 방지할 수 있다.
이상, 본 개시의 각 실시형태에 대해 도면을 참조하여 상세히 서술하였지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.
예를 들어, 상기 서술한 각 실시형태에 있어서는, 선내에 사용하는 발전 시스템 (100) 에 대해 설명했지만, 육상의 발전 시스템 (100) 으로도 이용할 수 있다.
1 : 터빈 발전기 계통
3 : 엔진 (메인 엔진)
5 : 과급기
7 : 파워 터빈
9 : 증기 터빈
11 : 배기가스 이코노마이저
25 : 터빈 발전기 (발전기)
33 : 파워 터빈 제어 밸브
37 : 증기 터빈 조속 밸브
43 : 발전 시스템 제어 장치
53 : PMS (부하 분담 제어부)
57 : TCP (터빈 제어부)
59 : 거버너부 (거버너)
60 : 디젤 엔진 발전기 (발전기)
100 : 발전 시스템

Claims (7)

  1. 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 구동되는 파워 터빈과,
    상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
    상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 파워 터빈 제어 밸브와,
    상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 증기 터빈 조속 밸브와,
    상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 부하 분담 제어부와,
    상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 상기 증기 터빈 조속 밸브의 제어를 실시하는 거버너를 구비하는 터빈 제어부를 구비한 발전 시스템에 있어서,
    상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈의 목표 출력 및 상기 증기 터빈의 부하 용량에 기초하여 상기 파워 터빈의 목표 출력을 산출하고,
    전력 수요가 변동했을 경우에, 상기 파워 터빈의 목표 출력과 상기 파워 터빈의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는, 발전 시스템.
  2. 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 구동되는 파워 터빈과,
    상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
    상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 파워 터빈 제어 밸브와,
    상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 증기 터빈 조속 밸브와,
    상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 부하 분담 제어부와,
    상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 상기 증기 터빈 조속 밸브의 제어를 실시하는 거버너를 구비하는 터빈 제어부를 구비한 발전 시스템에 있어서,
    상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 상기 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 제어하는, 발전 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 터빈 제어부는,
    상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 제 1 임계치 이상인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브를 개방 방향으로 제어하고,
    상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 1 임계치보다 작은 값인 제 2 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브를 폐쇄 방향으로 제어하고,
    상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 2 임계치 이상 상기 제 1 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 유지하는 제어를 실시하는, 발전 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 터빈 제어부는, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 1 임계치의 편차, 또는 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 2 임계치의 편차에 기초하여 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도를 제어하는, 발전 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 터빈 제어부는,
    상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 1 임계치 이상인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 게인에 대해, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 1 임계치의 편차에 따라서 가중을 실시하고,
    상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도가 상기 제 2 임계치 미만인 경우에는, 상기 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 게인에 대해, 상기 증기 터빈 조속 밸브의 개도와 상기 제 2 임계치의 편차에 따라서 가중을 실시하는, 발전 시스템.
  6. 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 파워 터빈을 구동시키는 공정과,
    상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 증기 터빈을 구동시키는 공정과,
    상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 공정과,
    상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 공정과,
    상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 공정과,
    상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 거버너 제어를 실시하는 공정을 구비한 발전 시스템의 제어 방법에 있어서,
    상기 증기 터빈의 목표 출력 및 상기 증기 터빈의 부하 용량에 기초하여 상기 파워 터빈의 목표 출력을 산출하는 공정과,
    전력 수요가 변동했을 경우에, 상기 파워 터빈의 목표 출력과 상기 파워 터빈의 실출력의 편차에 기초하여 설정되는 게인을 파워 터빈 제어 밸브의 조작 속도에 곱하는 공정을 추가로 구비하는, 발전 시스템의 제어 방법.
  7. 메인 엔진에서 생성된 배기가스에 의해 파워 터빈을 구동시키는 공정과,
    상기 메인 엔진의 상기 배기가스에 의해 생성된 증기에 의해 증기 터빈을 구동시키는 공정과,
    상기 파워 터빈에 도입되는 상기 배기가스의 양을 제어하는 공정과,
    상기 증기 터빈에 공급되는 증기의 양을 조정하는 공정과,
    상기 파워 터빈의 출력 및 상기 증기 터빈의 출력의 부하 분담을 제어하고, 상기 증기 터빈의 목표 출력을 설정하는 공정과,
    상기 증기 터빈의 목표 출력에 기초하여 거버너 제어를 실시하는 공정을 구비한 발전 시스템의 제어 방법에 있어서,
    증기 터빈 조속 밸브의 개도에 기초하여 파워 터빈 제어 밸브의 개도를 제어하는 공정을 추가로 구비하는, 발전 시스템의 제어 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6775070B1 (ja) * 2019-07-26 2020-10-28 三菱パワー株式会社 発電プラントの制御装置、発電プラント、及び、発電プラントの制御方法
CN113404553B (zh) * 2021-06-30 2023-05-09 国网河北能源技术服务有限公司 进汽调节阀的间接配汽方法、装置和汽轮机

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259802A (ja) * 1984-06-07 1985-12-21 三井造船株式会社 舶用デイ−ゼル主機械の廃熱回収ヒ−トポンプシステム
JPS63186916A (ja) * 1987-01-29 1988-08-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd パワ−タ−ビンの運転制御方法
JP2003013709A (ja) * 2001-06-28 2003-01-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd クラッチ嵌合検出装置及びこれを備えた一軸コンバインドプラント
EP2022945A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-11 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betreiben einer Kraftwerksturbinenanlage sowie Regelungseinrichtung für eine Kraftwerkstrubinenanlage
US7987675B2 (en) * 2008-10-30 2011-08-02 General Electric Company Provision for rapid warming of steam piping of a power plant
DE102008061711B3 (de) * 2008-12-12 2010-07-29 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Steuerung der Leistungsübertragung in einem Antriebsstrang und Antriebsstrang
JP5138643B2 (ja) 2009-07-28 2013-02-06 三菱重工業株式会社 タービン発電機、タービン発電機の制御方法、制御装置、および該タービン発電機を備えた船舶
JP5155977B2 (ja) * 2009-09-30 2013-03-06 三菱重工業株式会社 発電システムの制御装置および発電システムならびに発電システムの制御方法
EP2913486B1 (en) * 2010-09-24 2018-04-04 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Power generation method and turbine generator
DE102011007386B4 (de) * 2011-04-14 2016-08-18 Man Diesel & Turbo Se Abgasnutzturbine, Abwärmerückgewinnungssystem und Verfahren zum Betreiben eines Abwärmerückgewinnungssystems
DE102012207322A1 (de) * 2012-05-03 2013-11-07 Robert Bosch Gmbh Brennkraftmaschine
JP2013029111A (ja) * 2012-09-28 2013-02-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 発電方法、タービン発電機、タービン発電機の制御方法、制御装置、および該タービン発電機を備えた船舶
JP6290652B2 (ja) * 2014-02-27 2018-03-07 三菱重工業株式会社 発電システムおよび発電システムの制御方法
JP6552913B2 (ja) * 2015-08-14 2019-07-31 三菱重工業株式会社 発電システムの制御装置、発電システム、及び発電方法

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