KR102103324B1 - 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 - Google Patents

플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 Download PDF

Info

Publication number
KR102103324B1
KR102103324B1 KR1020180079729A KR20180079729A KR102103324B1 KR 102103324 B1 KR102103324 B1 KR 102103324B1 KR 1020180079729 A KR1020180079729 A KR 1020180079729A KR 20180079729 A KR20180079729 A KR 20180079729A KR 102103324 B1 KR102103324 B1 KR 102103324B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
opening degree
temperature
value
exhaust gas
steam
Prior art date
Application number
KR1020180079729A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190010441A (ko
Inventor
미즈 가지하라
마사유키 도보우
다카히로 모리
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2018107784A external-priority patent/JP7003000B2/ja
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바, 도시바 에너지시스템즈 가부시키가이샤 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20190010441A publication Critical patent/KR20190010441A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102103324B1 publication Critical patent/KR102103324B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
    • F01D17/10—Final actuators
    • F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
    • F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
    • F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D19/00—Starting of machines or engines; Regulating, controlling, or safety means in connection therewith
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
    • F01D21/12—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for responsive to temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K11/00—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers
    • F01K11/02—Plants characterised by the engines being structurally combined with boilers or condensers the engines being turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/101—Regulating means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/165—Controlling means specially adapted therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C3/00—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid
    • F02C3/04—Gas-turbine plants characterised by the use of combustion products as the working fluid having a turbine driving a compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C6/00—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use
    • F02C6/18—Plural gas-turbine plants; Combinations of gas-turbine plants with other apparatus; Adaptations of gas-turbine plants for special use using the waste heat of gas-turbine plants outside the plants themselves, e.g. gas-turbine power heat plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/16—Control of working fluid flow
    • F02C9/20—Control of working fluid flow by throttling; by adjusting vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/30—Application in turbines
    • F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00—Application
    • F05D2220/70—Application in combination with
    • F05D2220/72—Application in combination with a steam turbine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
    • F05D2260/212—Heat transfer, e.g. cooling by water injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/01—Purpose of the control system
    • F05D2270/05—Purpose of the control system to affect the output of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/303—Temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00—Control
    • F05D2270/70—Type of control algorithm
    • F05D2270/708—Type of control algorithm with comparison tables
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
    • Y02E20/16—Combined cycle power plant [CCPP], or combined cycle gas turbine [CCGT]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Abstract

본 발명은, 일 실시형태에 따르면, 플랜트 제어 장치는, 입구 안내익(翼)으로부터 도입된 산소와 함께 연료를 연소시켜서 가스를 발생시키는 연소기와, 상기 연소기로부터의 상기 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비하는 발전 플랜트를 제어한다. 상기 장치는, 상기 증기 터빈의 기동 전에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 제1 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 기동 후에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도보다도 큰 제2 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 출력값을 소정값으로 유지하는 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도 이상으로 저하시키는 개도 제어부를 구비한다.

Description

플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트{PLANT CONTROL APPARATUS, PLANT CONTROL METHOD AND POWER GENERATION PLANT}
본 발명의 실시형태는, 플랜트(plant) 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트에 관한 것이다.
일반적으로, 컴바인드 사이클(combined cycle) 발전 플랜트(C/C 발전 플랜트)는, 가스 터빈(gas turbine)과, 배열(排熱) 회수 보일러(boiler)와, 증기 터빈을 구비하고, 연료의 연소에 의해 발생한 에너지(energy)를 이용해서 화력 발전을 행한다. 구체적으로는, 가스 터빈은, 연료를 연소시키는 연소기로부터 공급된 가스에 의해 구동된다. 배열 회수 보일러는, 가스 터빈으로부터 배출된 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성한다. 증기 터빈은, 배열 회수 보일러로부터 공급된 증기에 의해 구동된다.
이와 같은 것으로서, 일본국의 공개특허공보, 특개소62-153505호 공보(이하, 특허문헌 1이라 한다)가 있다. 또한, 일본국의 비특허문헌, 사단법인 화력 원자력 발전 기술 협회 발간 「히바라 협회 강좌 『계측과 제어』 2009년도 개정판」 제III장 1.3.3, 제74페이지(이하, 비특허문헌 1이라 한다)가 있다.
종래의 C/C 발전 플랜트에는, 소용량의 가스 터빈이 채용되어 있었기 때문에, 이것과 조합되는 증기 터빈도 소용량으로 되고, 증기 터빈에 발생하는 열응력이 큰 문제로 되는 경우는 없었다.
그러나, 최근의 C/C 발전 플랜트에 채용되어 있는 최신 가스 터빈은, 터빈 입구 온도(연소 온도)의 고온화와 대용량화가 현저하다. 따라서, 이것과 조합되는 증기 터빈도 대용량으로 되어오고 있고, 기동 시에 증기 터빈에 발생하는 열응력이 큰 문제로 되어오고 있다. 그 때문에, 증기 터빈의 출력을 정격값까지 상승시키기 전에, 증기 터빈의 증기 온도를 완만하게 상승시켜서 열응력을 완화시키는 히트 소크(heat soak)가 필요하게 된다. 이때, 기력 발전 플랜트에서 히트 소크를 실시하는 경우와 마찬가지로, C/C 발전 플랜트의 제약이나 특징을 고려한 히트 소크를 도입하는 것이 요구된다.
그래서, 본 발명의 실시형태는, 가스 터빈(gas turbine)과 증기 터빈(steam turbine)을 구비하는 발전 플랜트(power plant)에 적합한 히트 소크를 실행 가능한 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트를 제공하는 것을 과제로 한다.
일 실시형태에 따르면, 플랜트 제어 장치는, 입구 안내익(案內翼)으로부터 도입된 산소와 함께 연료를 연소시켜서 가스를 발생시키는 연소기와, 상기 연소기로부터의 상기 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과, 상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와, 상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 증기에 의해 구동되는 증기 터빈을 구비하는 발전 플랜트를 제어한다. 상기 장치는, 상기 가스 터빈의 출력값을 제어하는 제1 출력 제어부와, 상기 증기 터빈의 출력값을 제어하는 제2 출력 제어부로서, 상기 증기 터빈의 출력값을 소정 기간만 소정값으로 유지하는 제2 출력 제어부를 구비한다. 상기 장치는 또한, 상기 증기 터빈의 기동 전에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도(開度)를 제1 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 기동 후에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도보다도 큰 제2 개도로 제어하고, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도로 저하시키거나, 또는 상기 제1 개도보다도 크고 상기 제2 개도보다도 작은 제3 개도로 저하시키는 개도 제어부를 구비한다.
도 1은 제1 실시형태의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 2는 제1 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 설명하기 위한 그래프(graph).
도 3은 제1 비교예의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 4는 제1 비교예의 증기 터빈의 구조를 나타내는 단면도.
도 5는 제1 비교예의 발전 플랜트의 동작을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 제2 실시형태의 발전 플랜트의 구성을 나타내는 모식도.
도 7은 제2 실시형태의 발전 플랜트의 동작을 설명하기 위한 그래프.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조해서 설명한다. 도 1 내지 도 7에서는, 동일 또는 유사한 구성에는 동일한 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.
(제1 비교예) 도 3은, 제1 비교예의 발전 플랜트(1)의 구성을 나타내는 모식도이다. 본 비교예의 발전 플랜트(1)는, 발전 플랜트(1)를 제어하는 플랜트 제어 장치(2)를 구비하고 있다. 본 비교예의 발전 플랜트(1)는, 일축 직결형의 C/C 발전 플랜트이다.
발전 플랜트(1)는, 연료 조절 밸브(11)와, 연소기(12)와, 압축기(13)와, 가스 터빈(14)과, 회전축(15)과, 발전기(16)와, 서보(servo) 밸브(17)와, 압축 공기 온도 센서(sensor)(18)와, 출력 센서(19)와, 배열 회수 보일러(21)와, 드럼(drum)(22)과, 과열기(23)와, 증기 터빈(31)과, 복수기(32)와, 가감 밸브(33)와, 바이패스(bypass) 조절 밸브(34)와, 메탈(metal) 온도 센서(35)와, 주증기 온도 센서(36)를 구비하고 있다. 또한, 압축기(13)는, 입구(13a)와, 복수의 입구 안내익(IGV : Inlet Guide Vane)(13b)을 구비하고 있고, 가스 터빈(14)은, 복수의 배기 가스 온도 센서(14a)를 구비하고 있다.
한편, 플랜트 제어 장치(2)는, 함수 발생기(41)와, 설정기(42)와, 가산기(43)와, 상한 제한기(44)와, 하한 제한기(45)와, 전환기(51)와, 평균값 연산기(52)와, 감산기(53)와, PID(Proportional-Integral-Derivative) 컨트롤러(54)와, 하한 제한기(55)와, 설정기(61)와, 감산기(62)와, 비교기(63)와, 미스매치 차트 연산부(64)와, NOT 게이트(65)와, AND 게이트(66)를 구비하고 있다. 이들 블록은, 서보 밸브(17)의 동작을 제어함으로써, IGV(13b)의 개도를 제어하는 개도 제어부로서 기능한다.
플랜트 제어 장치(2)는 또한, 연료 조절 밸브(11)의 동작을 제어함으로써, 가스 터빈(14)의 출력을 제어하는 GT(가스 터빈) 출력 제어부(56)와, 가감 밸브(33)의 동작(또는 바이패스 조절 밸브(34)의 동작)을 제어함으로써, 증기 터빈(31)의 출력을 제어하는 ST(증기 터빈) 출력 제어부(57)를 구비하고 있다. GT 출력 제어부(56)는, 제1 출력 제어부의 일례이다. ST 출력 제어부(57)는, 제2 출력 제어부의 일례이다.
연료 조절 밸브(11)는, 연료 배관에 설치되어 있다. 연료 조절 밸브(11)를 열면, 연료 배관으로부터 연소기(12)에 연료(A1)가 공급된다. 한편, 압축기(13)는, 입구(13a)에 설치된 IGV(13b)를 구비하고 있다. 압축기(13)는, 입구(13a)로부터 IGV(13b)를 통해서 공기(A2)를 도입하고, 연소기(12)에 압축 공기(A3)를 공급한다. 연소기(12)는, 연료(A1)를 압축 공기(A3) 중의 산소와 함께 연소시켜, 고온·고압의 연소 가스(A4)를 발생시킨다.
가스 터빈(14)은, 연소 가스(A4)에 의해 회전 구동됨으로써, 회전축(15)을 회전시킨다. 발전기(16)는, 회전축(15)에 접속되어 있고, 회전축(15)의 회전을 이용해서 발전을 행한다. 가스 터빈(14)으로부터 배출된 배기 가스(A5)는, 배열 회수 보일러(21)로 보내진다. 배기 가스 온도 센서(14a)의 각각은, 가스 터빈(14)의 출구 부근에서 배기 가스(A5)의 온도를 검출하고, 온도의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(2)에 출력한다. 배열 회수 보일러(21)는, 후술하는 바와 같이, 배기 가스(A5)의 열을 이용해서 증기를 생성한다.
서보 밸브(17)는, IGV(13b)의 개도를 조절하기 위하여 사용된다. 압축 공기 온도 센서(18)는, 압축기(13)의 출구 부근에서 압축 공기(A3)의 온도를 검출하고, 온도의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(2)에 출력한다. 출력 센서(19)는, 발전기(16)에 설치되어 있고, 발전기(16)의 전기 출력을 검출하고, 출력의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(2)에 출력한다. 발전기(16)의 전기 출력은, 가스 터빈(14)의 출력(가스 터빈(14)이 외부에 부여한 일)과, 증기 터빈(31)의 출력(증기 터빈(31)이 외부에 부여한 일)의 합계에 상당한다.
드럼(22)과 과열기(23)는, 배열 회수 보일러(21) 내에 설치되어 있고, 배열 회수 보일러(21)의 일부를 구성하고 있다. 드럼(22) 내의 물은, 도시하지 않은 증발기로 보내지고, 증발기 내에서 배기 가스(A5)에 의해 가열됨으로써 포화 증기로 된다. 포화 증기는, 과열기(23)로 보내지고, 과열기(23) 내에서 배기 가스(A5)에 의해 과열됨으로써 과열 증기(A6)로 된다. 배열 회수 보일러(21)에 의해 생성된 과열 증기(A6)는, 증기 배관에 배출된다. 이하, 이 과열 증기(A6)를 주증기라고 호칭한다.
증기 배관은, 주배관과 바이패스 배관으로 분기되어 있다. 주배관은, 증기 터빈(31)에 접속되어 있고, 바이패스 배관은, 복수기(32)에 접속되어 있다. 가감 밸브(33)는, 주배관에 설치되어 있다. 바이패스 조절 밸브(34)는, 바이패스 배관에 설치되어 있다.
가감 밸브(33)를 열면, 주배관으로부터의 주증기(A6)가 증기 터빈(31)에 공급된다. 증기 터빈(31)은, 주증기(A6)에 의해 회전 구동됨으로써, 가스 터빈(14)과 함께 회전축(15)을 회전시킨다. 증기 터빈(31)으로부터 배출된 주증기(A7)는, 복수기(32)로 보내진다.
한편, 바이패스 조절 밸브(34)를 열면, 바이패스 배관으로부터의 주증기(A6)가 증기 터빈(31)을 바이패스해서 복수기(32)로 보내진다. 복수기(32)는, 주증기(A6, A7)를 순환수(A8)에 의해 냉각하여, 주증기(A6, A7)를 물로 되돌린다. 순환수(A8)가 해수인 경우에는, 복수기(32)로부터 배출된 순환수(A8)는 바다로 되돌아간다.
메탈 온도 센서(35)는, 증기 터빈(31)의 제1단 내면의 메탈 온도를 검출하고, 온도의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(2)에 출력한다. 주증기 온도 센서(36)는, 배열 회수 보일러(21)의 주증기 출구 부근에서 주증기(A6)의 온도를 검출하고, 온도의 검출 결과를 플랜트 제어 장치(2)에 출력한다.
배기 가스(A5)의 온도는, 연료(A1)의 공급량이나 공기(A2)의 유량을 조절함으로써 제어 가능하다. 이하, 연료(A1)의 공급량이나 공기(A2)의 유량의 상세에 대하여 설명한다.
연료(A1)의 공급량은, 연료 조절 밸브(11)의 개도를 제어함으로써 조절된다. 플랜트 제어 장치(2)의 GT 출력 제어부(56)는, 연료 조절 밸브(11)의 개도를 제어하기 위한 밸브 제어 지령 신호를 출력함으로써, 연료(A1)의 공급량을 조절한다. 예를 들면, 연료(A1)의 공급량이 감소하면, 연소 가스(A4)의 온도가 저하하고, 가스 터빈(14)의 출력값이 저하하여, 배기 가스(A5)의 온도가 저하한다. 한편, 연료(A1)의 공급량이 증가하면, 연소 가스(A4)의 온도가 상승하고, 가스 터빈(14)의 출력값이 상승하여, 배기 가스(A5)의 온도가 상승한다. 이와 같이, GT 출력 제어부(56)는, 연료 조절 밸브(11)의 개도를 제어함으로써 가스 터빈(14)의 출력값을 제어할 수 있고, 이것에 의해 배기 가스(A5)의 온도를 제어할 수 있다.
공기(A2)의 유량은, IGV(13b)의 개도를 제어함으로써 조절된다. IGV(13b)의 개도는, 연료 조절 밸브(11)의 개도와 마찬가지로, 플랜트 제어 장치(2)에 의해 제어된다. 압축기(13)는, 공기(A2)를, IGV(13b)를 통해서 흡입하고, 공기(A2)를 압축해서 압축 공기(A3)를 생성한다. 예를 들면, IGV(13b)의 개도가 증가하면, 공기(A2)의 유량이 증가하여, 압축 공기(A3)의 유량이 증가한다. 이때, 압축 공기(A3)의 온도는, 압축 공정에 의해 원래 공기(A2)의 온도(거의 대기 온도)보다도 높아지지만, 연소 가스(A4)의 온도에 비하면 매우 저온이다. 그 결과, IGV(13b)의 개도가 증가하면, 압축 공기(A3)의 영향이 증가해서 연소 가스(A4)의 온도가 저하하여, 배기 가스(A5)의 온도가 저하한다. 한편, IGV(13b)의 개도가 감소하면, 압축 공기(A3)의 영향이 감소해서 연소 가스(A4)의 온도가 상승하여, 배기 가스(A5)의 온도가 상승한다. 이와 같이, 플랜트 제어 장치(2)는, IGV(13b)의 개도를 제어함으로써, 배기 가스(A5)의 온도를 제어할 수 있다. 또, 연료(A1)의 공급량을 일정하게 유지하면서 IGV(13b)의 개도를 변화시키는 경우에는, 가스 터빈(14)의 출력값은 거의 변화하지 않는다.
도 4는, 제1 비교예의 증기 터빈(31)의 구조를 나타내는 단면도이다.
증기 터빈(31)은, 복수의 동익(動翼)을 갖는 회전자(31a)와, 복수의 정익(靜翼)을 갖는 고정자(31b)와, 증기 유입구(31c)와, 증기 유출구(31d)를 구비하고 있다. 주증기(A6)는, 증기 유입구(31c)로부터 도입되고, 증기 터빈(31) 내를 통과하고, 증기 유출구(31d)로부터 주증기(A7)로서 배출된다.
도 4는, 메탈 온도 센서(35)의 설치 위치를 나타내고 있다. 메탈 온도 센서(35)는, 증기 터빈(31)의 제1단 정익의 내면 부근에 설치되어 있다. 따라서, 메탈 온도 센서(35)는, 제1단 정익의 내면의 메탈 온도를 검출할 수 있다.
이하, 도 3를 다시 참조하여, 플랜트 제어 장치(2)의 상세를 설명한다.
함수 발생기(41)는, 가스 터빈(14)의 출력값(이하 「GT 출력값」이라 한다)과, 통상시에 있어서의 배기 가스(A5)의 온도(이하 「배기 가스 온도」라 한다)의 대응 관계를 나타내는 함수를 발생시킨다. 함수 발생기(41)는, GT 출력값의 측정값(B1)을 출력 센서(19)로부터 취득하고, 함수 발생기(41)에 설정된 펑션 커브에 따라서, 측정값(B1)에 대응하는 배기 가스 온도의 설정값(B2)을 출력한다.
또, 함수 발생기(41)는, 압축 공기(A3)의 압력(이하 「압축 공기 압력」이라 한다)과, 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 대응 관계를 나타내는 함수를 발생시켜도 된다. 이 경우, 함수 발생기(41)는, 압축 공기 압력의 측정값을 취득하고, 이 측정값에 대응하는 배기 가스 온도의 설정값(B2)을 출력한다.
설정기(42)는, 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도와, 증기 터빈(31)의 제1단 내면의 메탈 온도(이하 「메탈 온도」라 한다) 사이의 온도차의 설정값 ΔT를 유지하고 있다. 가산기(43)는, 메탈 온도의 측정값(B3)을 메탈 온도 센서(35)로부터 취득하고, 설정값 ΔT를 설정기(42)로부터 취득한다. 그리고, 가산기(43)는, 메탈 온도의 측정값(B3)에 설정값 ΔT를 가산해서, 배기 가스 온도의 설정값 「B3+ΔT」를 출력한다.
상한 제한기(44)는, 배기 가스 온도의 상한값 UL을 유지하고 있고, 설정값(B3)+ΔT와 상한값 UL 중 작은 쪽을 출력한다. 하한 제한기(45)는, 배기 가스 온도의 하한값 LL을 유지하고 있고, 상한 제한기(44)의 출력과 하한값 LL 중 큰 쪽을 출력한다. 따라서, 하한 제한기(45)는, 배기 가스 온도의 설정값(B4)으로서, 설정값(B3)+ΔT, 상한값 UL, 및 하한값 LL 중의 중간값을 출력한다. 이것은, 배기 가스 온도의 설정값 「B3+ΔT」를, 상한값 UL과 하한값 LL 사이의 값으로 제한한 것을 의미한다.
또, 본 비교예의 발전 플랜트(1)는 콜드(cold) 기동에 의해 기동되기 때문에, 메탈 온도의 측정값(B3)은 저온이다. 그 때문에, B3+ΔT도 저온으로 되므로, 설정값(B4)은 하한값 LL로 되는 경우가 많다. 이 경우, 증기 터빈(31)에 열응력이 발생하기 쉽기 때문에, 플랜트 제어 장치(2)는 이하와 같이 히트 소크용의 블록(block)을 구비하고 있다.
설정기(61)는, 주증기(A6)의 온도(이하 「주증기 온도」라 한다)와 메탈 온도 사이의 온도차의 설정값(30℃)을 유지하고 있다. 감산기(62)는, 메탈 온도의 측정값(B3)을 메탈 온도 센서(35)로부터 취득하고, 온도차의 설정값을 설정기(61)로부터 취득한다. 그리고, 감산기(62)는, 메탈 온도의 측정값(B3)으로부터 온도차의 설정값을 감산해서, 주증기 온도의 설정값(D2)인 「B3-30℃」를 출력한다.
비교기(63)는, 주증기 온도의 측정값(D1)을 주증기 온도 센서(36)로부터 취득하고, 주증기 온도의 설정값(D2)을 감산기(62)로부터 취득한다. 그리고, 비교기(63)는, 주증기 온도의 측정값(D1)과 설정값(D2)을 비교하여, 비교 결과에 대응하는 전환 신호(D3)를 출력한다.
미스매치 차트(missmatch chart) 연산부(64)는, 메탈 온도의 측정값(B3)을 메탈 온도 센서(35)로부터 취득하고, 메탈 온도의 측정값(B3)에 의거해서, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 시간(D4)을 연산해서 출력한다. 본 비교예에서는, 초기 부하 히트 소크 시간이 90분으로 되는 예에 대하여 후술한다. 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 운전이 초기 부하 히트 소크 시간(D4)만큼 계속되면, 미스매치 차트 연산부(64)는, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)를 출력한다.
NOT 게이트(65)는, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)를 미스매치 차트 연산부(64)로부터 취득하고, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)의 NOT 연산 결과(D6)를 출력한다. 구체적으로는, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)가 온(ON)(1)일 때에는 NOT 연산 결과(D6)가 0으로 되고, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)가 오프(OFF)(0)일 때에는 NOT 연산 결과(D6)가 1로 된다.
AND 게이트(66)는, 전환 신호(D3)를 비교기(63)로부터 취득하고, NOT 연산 결과(D6)를 NOT 게이트(65)로부터 취득한다. 그리고, AND 게이트(66)는, 전환 신호(D3)와 NOT 연산 결과(D6)의 AND 연산 결과를 나타내는 전환 신호(D7)를 출력한다.
전환기(51)는, 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B2)을 함수 발생기(41)로부터 취득하고, 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B4)을 하한 제한기(45)로부터 취득하고, AND 게이트(66)로부터의 전환 신호(D7)에 따라서 배기 가스 온도의 설정값(C1)을 출력한다. 이하, 전환 신호(D3)와 전환 신호(D7)의 성질을 근거로 하여, 전환기(51)의 동작에 대하여 설명한다.
전환 신호(D3)의 지시는, 주증기 온도의 측정값(D1)(X)이 설정값(D2)(Y)까지 상승해서, 설정값(D2)(Y)에 도달했는지의 여부에 따라 변화한다(X≥Y). 따라서, 전환 신호(D7)의 지시는, 주증기 온도의 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달했는지의 여부와, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 운전이 종료했는지의 여부에 따라 변화한다. 도 5를 참조해서 후술하는 바와 같이, 초기 부하 히트 소크 운전이 종료되는 것은, 주증기 온도의 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하는 것보다 훨씬 후이므로, 도 3의 설명은, 초기 부하 히트 소크 운전이 종료되기 전의 상황에 한정해서 행하는 것으로 한다. 따라서, 도 3의 설명에서는, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)는 항상 오프(0)이고, 전환 신호(D7)의 지시는 항상 전환 신호(D3)의 지시와 일치한다.
따라서, 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하기 전은, 전환기(51)는, 설정값(C1)을 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B2)으로 유지한다. 한편, 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하면, 전환기(51)는, 설정값(C1)을 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B4)으로 전환한다. 설정값(C1)은, PID 제어의 설정값(SV값)으로서 사용된다. 이하, 설정값(C1)을 SV값으로도 표기한다.
평균값 연산기(52)는, 가스 터빈(14) 내의 개개의 배기 가스 온도 센서(14a)로부터 배기 가스 온도의 측정값(C2)을 취득한다. 이들 배기 가스 온도 센서(14a)는, 가스 터빈(14)의 배기부의 원둘레를 따라 설치되어 있다. 평균값 연산기(52)는, 이들 측정값(C2)의 평균값(C3)을 산출해서 출력한다. 평균값(C3)은, PID 제어의 프로세스값(PV값)으로서 사용된다. 이하, 평균값(C3)을 PV값으로도 표기한다.
감산기(53)는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)을 전환기(51)로부터 취득하고, 배기 가스 온도의 PV값(C3)을 평균값 연산기(52)로부터 취득한다. 그리고, 감산기(53)는, PV값(C3)으로부터 SV값(C1)을 감산해서, 배기 가스 온도의 SV값(C1)과 PV값(C3)의 편차(C4)를 출력한다(편차(C4)=PV값(C3)-SV값(C1)).
PID 컨트롤러(controller)(54)는, 감산기(53)로부터 편차(C4)를 취득하고, 편차(C4)를 제로에 가깝게 하기 위한 PID 제어를 행한다. PID 컨트롤러(54)로부터 출력되는 조작량(MV값)(C5)은, IGV(13b)의 개도(이하 「IGV 개도」라 한다)이다. PID 컨트롤러(54)가 MV값(C5)을 변화시키면, IGV 개도가 변화하여, 배기 가스 온도가 변화한다. 그 결과, 배기 가스 온도의 PV값(C3)이 SV값(C1)에 가까워지도록 변화한다.
이와 같이, PID 컨트롤러(54)는, 배기 가스 온도를 피드백 제어에 의해 제어한다. 구체적으로는, PID 컨트롤러(54)는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)과 PV값(C3)의 편차(C4)에 의거해서 MV값(C5)을 산출하고, MV값(C5)의 제어를 통해서 배기 가스 온도를 제어한다.
단, IGV 개도가 과도하게 작아지면, 연소기(12) 내에서의 연소에 지장이 생길 가능성이 있다. 그 때문에, MV값(C5)은, IGV 개도의 하한값 LL(최소 개도)을 유지하는 하한 제한기(55)에 입력된다. 하한 제한기(55)는, 수정된 MV값(C6)으로서, MV값(C5)과 하한값 LL 중 큰 쪽을 출력한다.
플랜트 제어 장치(2)는, MV값(C6)을 출력해서 서보 밸브(17)를 구동하고, 서보 밸브(17)의 유압 작용에 의해 IGV 개도를 제어한다. 그 결과, IGV 개도가 MV값(C6)에 따라서 변화하여, 배기 가스 온도의 PV값(C3)이 SV값(C1)에 가까워지도록 변화한다.
이하, 통상시의 배기 가스 온도의 설정값(B2)과, 기동 시의 배기 가스 온도의 설정값(B4)의 차이에 대하여 설명한다.
통상시의 배기 가스 온도의 설정값(B2)은 예를 들면, 발전 플랜트(1)의 기동 시에 있어서, 주증기 온도가 소정의 조건에 도달할 때까지 사용된다. 한편, 기동 시의 배기 가스 온도의 설정값(B4)은 예를 들면, 발전 플랜트(1)의 기동 시에 있어서, 주증기 온도가 소정의 조건에 도달한 후에 사용된다.
[통상시의 배기 가스 온도의 설정값(B2)] 컴바인드 사이클형의 발전 플랜트(1)의 기동 시에는, 배기 가스 온도를 높게 해서 주증기(A6)의 생성을 적극적으로 촉진하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 함수 발생기(41)의 펑션 커브(function curve)는, 배기 가스 온도가 비교적 고온으로 되도록 설정되는 것이 일반적이다.
따라서, 배기 가스 온도의 설정값(C1)이 통상시의 설정값(B2)으로 설정되어 있는 경우에는, 편차(C4)는 마이너스값으로 유지되어, IGV 개도의 MV값(C6)은 최소 개도로 유지된다. 즉, 발전 플랜트(1)의 기동 직후에는, IGV 개도는, GT 출력값에 관계없이 최소 개도로 유지된다. 최소 개도의 값은 예를 들면, 30% 개도로부터 50% 개도 사이로 설정된다.
[기동 시의 배기 가스 온도의 설정값(B4)] 한편, 기동 시의 배기 가스 온도의 설정값(B4)은, 주증기 온도를 증기 터빈(31)의 기동에 적합한 온도로 설정하기 위하여 사용된다. 구체적으로는, GT 출력값의 측정값(B1)이 초기 부하에 도달했을 경우에, 주증기 온도를 메탈 온도에 가깝게 하기 위하여, 배기 가스 온도의 설정값(C1)이, 통상시의 설정값(B2)으로부터 기동 시의 설정값(B4)으로 전환된다. 설정값(B4)은 통상적으로, 메탈 온도의 측정값(B3)과 온도차의 설정값 ΔT의 합으로 주어진다(즉, 배기 가스 온도=메탈 온도+ΔT).
이것에 의해, 주증기 온도와 메탈 온도의 미스매치가 저감된다. 이 상태에서 증기 터빈(31)의 통기를 행하면, 증기 터빈(31)에 발생하는 열응력이 적은 호적한 주증기(A6)가 얻어진다. 설정값 ΔT는, 예를 들면 30℃이다.
단, 배기 가스 온도의 설정값(B4)이 극단적으로 큰 값이나 작은 값으로 되면, 가스 터빈(14)이나 배열 회수 보일러(21)의 운전에 문제가 발생한다. 그 때문에, 설정값(B4)은, 「메탈 온도+ΔT」의 값을 상한값 UL과 하한값 LL 사이의 값으로 제한함으로써 설정된다.
또, 전술의 설명에서는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)을 설정값(B2)으로부터 설정값(B4)으로 전환하는 예에 대하여 설명했지만, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크의 종료 시에는, 반대로 배기 가스 온도의 SV값(C1)이 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환된다. 구체적으로는, 초기 부하 히트 소크가 종료되면, 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)가 1로 되고, NOT 연산 결과(D6)가 0으로 되기 때문에, 전환 신호(D4)의 지시가 설정값(B4)이어도, 전환 신호(D7)의 지시는 설정값(B2)으로 된다. 따라서, 초기 부하 히트 소크가 종료되면, 전환기(51)는, SV값(C1)을 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환한다. 이와 같은 전환 처리의 상세에 대해서는, 도 5를 참조해서 설명한다.
도 5는, 제1 비교예의 발전 플랜트(1)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
[시각 t0] 시각 t0에 발전기(16)가 병렬되면, GT 출력값은, 제로로부터 초기 부하를 향해서 상승하기 시작한다(파형(W1)). 이것에 의해, 배기 가스 온도나 주증기 온도도 상승하기 시작한다(파형(W3, W5)). 이때, 주증기 온도의 측정값(D1)은 설정값(D2)보다 낮기 때문에, 배기 가스 온도의 SV값(C1)은 통상시의 설정값(B2)으로 설정된다. 또한, 설정값(B2)은 일반적으로 고온이기 때문에, 편차(C4)는 마이너스(minus)값으로 유지되어, IGV 개도는 최소 개도인 P1%로 유지된다(파형(W2)). 한편, 본 비교예에서는 콜드 기동이 행해지기 때문에, 메탈 온도는 저온이다(파형(W4)).
[시각 t1] GT 출력 제어부(56)는, 시각 t1에 GT 출력값의 설정값을 전환한다. 따라서, GT 출력값은, 시각 t1에 초기 부하로부터 제2 출력값을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W1)). 이것에 의해, 배기 가스 온도는, 설정값(B2)까지 상승한다(파형(W3)). 한편, 주증기 온도는 계속 상승한다(파형(W5)).
[시각 t2] 주증기 온도가 시각 t2에 메탈 온도-30℃에 도달하면(파형(W5)), 배기 가스 온도의 SV값(C1)이 기동 시의 설정값(B4)으로 전환된다. 이때, 메탈 온도의 측정값(B3)이 저온이기 때문에(파형(W4)), 설정값(B4)은 일반적으로 저온으로 된다. 그 때문에, 편차(C4)는 플러스값으로 되어, IGV 개도는 P1%로부터 P2%를 향해서 상승하기 시작한다(파형(W2)). 이것에 의해, 배기 가스 온도는, 설정값(B4)까지 저하한다(파형(W3)). 한편, 주증기 온도는 계속 상승한다(파형(W5)). 개도 P1%는 제1 개도의 일례이고, 개도 P2%는 제2 개도의 일례이다. 개도 P1%, P2%는 각각, GT 출력값이 제1 출력값, 제2 출력값일 때에 배기 가스 온도를 설정값(B4)으로 유지 가능한 개도이며, P1%<P2%의 관계가 성립한다. 또, GT 출력값은, 시각 t2 이후에도 제2 출력값으로 유지된다(파형(W1)).
[시각 t3] 시각 t3에, IGV 개도는 P2%에 도달하고, 배기 가스 온도는 설정값(B4)에 도달한다(파형(W2, W3)). 또한, 주증기 온도는, 시각 t3쯤에 메탈 온도에 도달한다(파형(W5)). 그래서, ST 출력 제어부(57)는, 시각 t3에 가감 밸브(33)를 열어 증기 터빈(31)의 통기를 개시하고, 가감 밸브(33)의 개도를 서서히 증가시킨다. 이렇게 해서, 증기 터빈(31)이 기동되어, 증기 터빈(31)의 출력값(이하 「ST 출력값」이라 한다)이 제로로부터 S1(5%)을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W7)).
본 비교예에서는, 배기 가스 온도의 설정값(B4)은 하한값 LL이기 때문에(파형(W3)), 시각 t3의 주증기 온도는 일시적으로 메탈 온도의 근방의 값으로 된다(파형(W5)). 그 후, 주증기 온도는 배기 가스 온도를 따라서 상승해 가고, 주증기 온도가 메탈 온도보다도 고온으로 된다. 여기에서, 고온의 주증기에 접촉하는 회전축(15)(터빈 로터)의 표면은 고온으로 되는 한편, 고온의 주증기에 접촉하지 않는 회전축(15)의 내부는 저온으로 유지된다. 그 결과, 회전축(15)의 열팽창에 의한 변형이 발생해서, 증기 터빈(31)에는 터빈 로터(rotor) 보어(bore) 열응력(이하 「보어 열응력」이라 한다)이 발생한다. 터빈 로터 보어란, 회전축(15)(터빈 로터(turbine rotor))에 설치된 원통 형상의 내강부(內腔部)(보어)이다. 시각 t3 이후, 보어 열응력은 주증기 온도의 상승에 수반해서 증가해 간다(파형(W6)).
본 비교예의 가스 터빈(14)과 증기 터빈(31)은 같은 회전축(15)에 직결되어 있기 때문에, 증기 터빈(31)의 회전수는, 가스 터빈(14)에 의해 구동되어 상승한다. 구체적으로는, 증기 터빈(31)은, 시각 t0부터 가스 터빈(14)에 의해 구동되어 정격 회전수로 운전되고 있고, 시각 t3에도 이 운전을 계속하고 있다. 시각 t3보다 전에는, 가감 밸브(33)는 전폐(全閉)되어 있고, 주증기(A6)는 증기 터빈(31)에 유입되지 않기 때문에, 증기 터빈(31)의 보어 열응력은 발생하지 않으며 제로이다(파형(W6)).
여기에서, 배기 가스 온도의 설정값(B4)의 하한값 LL에 대하여 설명한다. 일반적으로 증기 터빈(31)의 통기 시에는, 주증기 온도는, 열응력을 낮게 억제하기 위하여 메탈 온도에 가까운 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 비교예의 가산기(43)는, 배기 가스 온도의 이상적인 설정값으로서 「B3+ΔT」를 출력한다. 단, 전형적인 콜드 기동에서는 메탈 온도는 80℃∼160℃라는 저온이고, 배기 가스 온도의 이상적인 설정값은, 정상적으로 80℃∼160℃의 근방으로 되지만, 이 배기 가스 온도는, 정상적인 연소 운전이 불가능한 저온이다. 그래서, 본 비교예의 하한값 LL은, 가스 터빈(14)의 정상적인 연소 운전이 가능한 가장 저온의 배기 가스 온도로 설정되어 있다. 한편, 증기 터빈(31)의 통기는 주증기 온도가 일시적으로 메탈 온도의 근방의 값으로 되었을 때에 개시되지만, 그 후, 주증기 온도는 배기 가스 온도를 따라서 상승해 가는 것이 불가피하다. 그 과정에서, 증기 터빈(31)에 큰 보어 열응력이 발생한다.
또, 증기 터빈(31)에 발생하는 열응력에는, 터빈 로터의 보어에 발생하는 열응력이나, 터빈 로터의 표면에 발생하는 열응력이 있다. 주증기 온도가 메탈 온도보다 고온일 때에는, 전자의 열응력의 극성은 플러스값이고, 후자의 열응력의 극성은 마이너스값이다. 본 비교예에서는 양자의 열응력이 문제로 되지만, 도 5는 대표로서 전자의 열응력(보어 열응력)을 나타내고 있다.
[시각 t4] 시각 t4에 ST 출력값은 5% 부하(S1)에 도달한다(파형(W7)). 그리고, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크(이하 적의(適宜) 「초기 부하 HS」로도 약기한다)가 개시되고, ST 출력값이 시각 t4부터 90분간만 5% 부하로 유지된다. 5%라는 ST 출력값은, 증기 터빈(31)의 출력값의 소정값의 일례이며, 90분이라는 기간은, 증기 터빈(31)의 출력값을 소정값으로 유지하는 소정 기간의 일례이다. 또, 여기에 기재한 90분과 5%라는 수치는, 설명의 편의상의 일례이다.
주증기 온도는, 배기 가스 온도의 근방에 도달할 때까지 계속 상승한다(파형(W5)). 초기 부하 히트 소크 중의 배기 가스 온도는 일정 온도(하한값 LL)로 유지되기 때문에(파형(W3)), 주증기 온도도 초기 부하 히트 소크 중에 있어서 곧 일정 온도로 된다. 주증기의 유입에 대한 보어 열응력의 응답은 시간적으로 조금 늦으므로, 보어 열응력은, 시각 t4를 조금 지난 시점에서 제1 피크 Q1에 도달한다(파형(W6)). 그러나, 그 후는 로터 부재 내부에도 서서히 열이 침투해 가므로, 보어 열응력은, 서서히 감소하면서도, 잔류 열응력으로서 Q0 정도의 값으로 유지된다. 본 비교예의 초기 부하 히트 소크 중에 있어서, GT 출력값은 제2 출력값으로 유지되어(파형(W1)), IGV 개도는 P2%로 유지된다(파형(W2)). 제2 출력값이라는 GT 출력값은, 가스 터빈(14)의 출력값의 소정값의 일례이다.
여기에서, 초기 부하 히트 소크 운전의 상세를 설명한다.
종래의 C/C 발전 플랜트에 사용되는 증기 터빈은, 10MPa 근방의 압력의 주증기로 구동되고 있었지만, 최근의 C/C 발전 플랜트의 증기 터빈은, 가스 터빈의 고출력화·고성능화에 맞춰서 대용량화가 진행되고, 15MPa 근방의 고압의 주증기로 구동되도록 되어 있다. 그 결과, 증기 터빈의 구성 부재(예를 들면 터빈 로터나 터빈 케이싱(turbine casing))는, 고압에 견딜 수 있는 물리적 강도가 요구되므로, 두꺼운 부재로 구성된다.
열응력 발생의 메커니즘(mechanism)은, 전술과 같이, 고온의 주증기에 접촉하는 부재 표면이 고온으로 되고, 고온의 주증기에 접촉하지 않는 부재 내부가 저온으로 유지되는 결과, 열팽창에 의한 변형에 기인해서 열응력이 생긴다는 것이다. 따라서, 증기 터빈의 부재가 두꺼워질수록, 열응력은 심각한 문제로 된다.
그래서, 최근의 C/C 발전 플랜트의 증기 터빈을 기동할 때에는, 소용량의 증기 터빈을 기동할 때에는 필요하지 않았던 초기 부하 히트 소크 운전이 행해지게 되었다. 구체적으로는, 증기 터빈이 초기 부하(일반적으로 정격 100% 부하의 3∼5%가 초기 부하)에 도달했을 때에, 소정의 초기 부하 히트 소크 시간(일반적으로는 60∼120분의 유지 시간)만 초기 부하를 유지하는 운전을 행하는 것이다. 초기 부하 히트 소크 운전은, 비교적 소량의 주증기가 증기 터빈에 계속적으로 유입되는 운전이므로, 열응력의 문제를 완화시키는 것이 가능하게 된다.
만약, 초기 부하 히트 소크 운전을 행하지 않고, 다량의 주증기를 단시간에 한번에 증기 터빈에 유입시키는 운전(구체적으로는, 증기 터빈이 초기 부하에 도달한 후 한번에 부하 상승을 행하는 운전)을 행하면, 터빈 부재 표면이 급격히 고온으로 되는 한편, 터빈 부재 내부는 저온인 채로 유지되기 때문에, 큰 열응력이 발생해 버린다. 보다 정확하게는, 터빈 부재 내부에도 서서히 터빈 부재 표면으로부터의 열이 전달되어 서서히 고온으로 되어 가기는 하지만, 터빈 부재 표면은 터빈 부재 내부에 비해서 현저하게 빠르게 고온으로 되어 간다. 그 결과, 증기 터빈의 열응력은 순발적인 태양으로 발생하여, 증기 터빈의 내용연수(耐用年數)(수명)를 크게 손모시킬 우려가 있다.
이와 같은 기동과 대조적인 것이 초기 부하 히트 소크 운전이다. 초기 부하 히트 소크 운전에서는, 비교적 소량의 주증기 유량을 증기 터빈에 유입시켜서, 장시간에 걸쳐서 서서히 부재에 열을 전달하도록 한다. 이것에 의해, 열응력의 발생을 완화할 수 있어, 작은 열응력으로 증기 터빈의 수명 소비의 진행을 늦춰 그 내용연수를 늘릴 수 있다.
따라서, 초기 부하 히트 소크 시간을 어느 정도의 길이로 설정하는지는, 증기 터빈의 기동에 있어서의 큰 테마이다. 히트 소크 시간을 장시간으로 설정하면, 부재에 열이 천천히 전달되어 열응력은 완화되지만, 플랜트 기동 시간이 늦어진다. 반대로 히트 소크 시간을 단시간으로 설정하면, 열응력은 커지지만, 플랜트 기동 시간은 단축된다. 이와 같은 배경 하, 증기 터빈의 히트 소크 시간(히트 소크의 실행 시간)은, 경제성에 의거한 내용연수와, 상용기로서 기대되는 고속기동성의 트레이드 오프(trade off)로서 결정된다. 전술의 히트 소크 시간의 구체예가 60∼120분이라는 설정폭을 갖는 것은, 증기 터빈의 기종 모델(model)의 상위나, 발전 플랜트마다 서로 다른 상기한 요소를 고려한 결과이다.
또한, 열응력을 작게 하는 관점에서는, 주증기 유량을 줄이는 것이 효과적이지만, 플랜트 기동 시간이 지연되게 된다. 또한, 초기 부하를 유지하기 위하여 주증기 유량을 줄인 운전을 계속했을 경우, 가감 밸브의 개도가 극단적으로 미개(微開) 상태로 되어, 밸브체에 큰 압력 손실 등의 필요 이상의 부담이 가해진다. 따라서, 열응력을 작게 하기 위해서는, 주증기 유량을 줄이는 대신에 초기 부하 히트 소크 운전을 행하는 것이 일반적이다.
또, C/C 발전 플랜트보다도 대용량의 증기 터빈이 사용되는 기력 발전 플랜트에서는 일반적으로, 초기 부하 히트 소크에 더하여, 저속 히트 소크와 고속 히트 소크가 실행된다. 본 비교예의 기재는, 초기 부하 히트 소크를 행하는 C/C 발전 플랜트의 일례를 설명하는 것이다.
[시각 t5∼t7] 시각 t5에 90분간의 초기 부하 히트 소크가 종료된다. 플랜트 제어 장치(2)에서는, 시각 t5에 초기 부하 히트 소크 종료 신호(D5)가 온으로 되고, 배기 가스 온도의 SV값(C1)이 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환된다.
시각 t5∼t7의 기간 중에는, 시각 t7부터 GT 출력값을 정격 100% 부하를 향해서 상승시키기 위한 두 기동 공정이 개시된다.
제1 기동 공정에서는, IGV 개도가 P2%로부터 P1%(최소 개도)를 향해서 좁혀지고(파형(W2)), 이것에 수반하여, 시각 t5에 배기 가스 온도가 하한값 LL로부터 급격히 상승하기 시작한다(파형(W3)). 제1 기동 공정의 전에는, IGV 개도는, 하한값 LL이라는 저온의 배기 가스 온도를 생성하기 위하여, 비교적 낮은 GT 출력값(제2 출력값)에 허용되는 변칙적인 「특수 운전 모드」에서 P2%라는 큰 개도로 설정된다. 한편, 제1 기동 공정에서는, GT 출력값을 제2 출력값보다도 큰 출력 영역으로 상승시키기 위하여, IGV 개도는, 「통상 운전 모드」에서 P1% 개도라는 작은 개도로 되돌아간다.
제1 기동 공정에 있어서, IGV 개도는, 시각 t5에 P2%로부터 P1%를 향해서 감소하기 시작하고, 시각 t5와 시각 t7 사이의 시각 t6에 P1%에 도달한다(파형(W2)). 일반적으로, 시각 t5∼t6의 기간은 3분 정도로 된다. 이 약 3분이라는 시간은, IGV(13b)의 기구 상, IGV 개도가 P2%로부터 P1%로 저하하는데 요하는 시간이다. IGV 개도의 감소에 수반하여, 배기 가스 온도는 하한값 LL로부터 급속히 상승하고, 시각 t6에 설정값(B2)이라는 고온에 도달한다(파형(W3)). 또, 주증기 온도도 배기 가스 온도에 추종해서 급격히 상승하기 때문에(파형(W5)), 주증기에 접촉하는 로터 부재 표면은 고온으로 되고, 주증기에 접촉하지 않는 로터 내부 부재는 저온으로 유지되어, 보어 열응력이 다시 증가하는 경향을 나타낸다(파형(W6)). 주증기의 유입에 대한 보어 열응력의 응답은 시간적으로 조금 늦으므로, 보어 열응력은, 시각 t7를 조금 지난 시점에서 제2 피크 Q2에 도달한다(파형(W6)).
제2 기동 공정에서는, ST 출력값이, 초기 부하인 S1(5%)로부터 상승하기 시작하여(파형(W7)), 바이패스(bypass) 조절 밸브(34)가 전폐된다. 바이패스 조절 밸브(34)가 전폐되는 메커니즘은, ST 출력값의 상승과 함께 가감 밸브(33)의 개도가 증가함에 의한 것이다. 즉, 바이패스 조절 밸브(34)를 경유하고 있던 주증기(A6)가, 가감 밸브(33)의 개도의 증가에 의해 가감 밸브(33)에 유입됨으로써, 압력 제어에 의해 바이패스 조절 밸브(34)가 전폐한다. 바이패스 조절 밸브(34)가 전폐된 시점에서의 ST 출력값은, 도 5에 나타내는 S2이다.
만약 시각 t7부터의 GT 출력값의 상승이 바이패스 조절 밸브(34)의 밸브 개방 중에 일어나면, GT 출력값의 상승은 주증기(A6)의 증가를 초래하므로, 바이패스 조절 밸브(34)의 개도는 증가하게 된다. 이 경우, 주증기(A6)의 일부가 발전에 기여하지 않고 바이패스 조절 밸브(34)를 경유해서 복수기(32)에 버려져 버린다는 비경제성이 문제로 된다. 또한, 바이패스 조절 밸브(34)의 개도가 극단적으로 증가하면, 바이패스 조절 밸브(34)가 전개(全開)해 버릴 우려가 있다. 그 때문에, 제2 기동 공정을 실행함으로써, 시각 t7부터의 GT 출력값의 상승 전에 바이패스 조절 밸브(34)를 전폐시킬 필요가 있다.
[시각 t7∼t8] 시각 t7에 GT 출력값은 제2 출력값으로부터 정격의 100% 출력을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W1)). GT 출력값의 상승은, GT 제어부(56)에 의해 제어된다.
GT 출력값의 상승에 수반하여, 배기 가스 온도는 설정값(B2)보다도 고온으로 되지만, 이 경우의 배기 가스 온도의 온도 변화율은 완만하다(파형(W3)). 이유는, 시각 t7부터의 배기 가스 온도의 상승은, 연료 조절 밸브(11)의 개도를 완만하게 증가시켜서 GT 출력값을 증가시켜 감으로써 일어나는 것이므로, IGV 개도를 P2% 개도로부터 P1% 개도로 감소시키는 경우와 같은, 배기 가스 온도를 급격히 상승시키는 작용은 미치지 않기 때문이다.
따라서, 시각 t7부터의 주증기 온도의 상승도, 배기 가스 온도와 마찬가지로 완만하게 되어(파형(W5)), 보어 열응력이 크게 증가하지 않는다(파형(W6)). 보어 열응력은, 시각 t7을 조금 지난 시점에서 제2 피크 Q2에 도달한 후는, 점차 감소해 간다. 또한, ST 출력값도, GT 출력값의 상승에 수반하는 주증기(A6)의 열량의 증가(유량이나 온도의 상승)의 영향에 의해 상승한다(파형(W7)).
[시각 t8∼t10] 시각 t8에 IGV 개도는 P1%로부터 최대 개도를 향해서 증가하기 시작한다(파형(W2)). 한편, 배기 가스 온도는 시각 t8에 최고 온도(ISO 써멀 온도)에 도달하고, 시각 t9까지 최고 온도를 유지한 후, 약간 저하한다(파형(W3)).
시각 t10에, GT 출력값은 정격의 100% 출력에 도달하고(파형(W1)), IGV 개도는 최대 개도에 도달한다(파형(W2)). 주증기의 유입에 대한 ST 출력값의 응답은 시간적으로 조금 늦으므로, 시각 t10을 조금 지난 시점에서 정격의 100% 출력에 도달한다(파형(W6)).
(제1 실시형태) 제1 실시형태에서는, 제1 비교예에서 발생한 보어 열응력의 제2 피크(peak) Q2를 해소 또는 완화하기 위한 플랜트 제어를 채용한다. 여기에서, 증기 터빈(31)의 터빈 로터의 보어에 열응력(보어 열응력)이 발생할 때에는, 증기 터빈(31)의 터빈 로터의 표면에도 열응력이 발생한다. 제1 실시형태에서 채용하는 플랜트 제어는, 전자의 열응력(보어 열응력)뿐만 아니라 후자의 열응력도 해소 또는 완화하는 것이다.
제1 비교예에 있어서 초기 부하 히트 소크의 설명에서 언급한 바와 같이, 큰 열응력은 증기 터빈(31)의 내용연수(수명)를 크게 손모시킨다는 문제가 있다. 이 열응력을 완화하는 수단으로서는 예를 들면, 열응력이 문제로 될 수 있는 기간의 주증기의 온도 변화율을 완만하게 하는 것을 들 수 있다. 구체적으로는, 시각 t5∼t6의 기간을 보다 길게 설정함으로써 주증기의 온도 변화율을 완만하게 하는 것이 가능하다. 그러나, 완만한 온도 변화율을 채용하면, 발전 플랜트(1)가 정격 100% 출력으로 될 때까지 장시간을 요하는 것이 문제로 된다. 즉, 열응력의 완화(내용연수의 연장)와 플랜트 기동 시간의 단축은 일반적으로 트레이드 오프의 관계에 있지만, 제1 실시형태에서는, 이들 사항의 양립을 도모하는 것이 가능한 플랜트 제어를 채용한다.
도 1은, 제1 실시형태의 발전 플랜트(1)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 1의 플랜트 제어 장치(2)는, 미스매치 차트 연산부(64), NOT 게이트(gate)(65), 및 AND 게이트(66) 대신에, 미스매치 차트 연산부(71)와, NOT 게이트(72)와, AND 게이트(73)와, 감산기(74)와, 제산(除算)기(75)와, 설정기(76)와, 전환기(77)와, 설정기(78)와, 변화율 제한기(79)를 구비하고 있다.
미스매치 차트 연산부(71)는, 메탈 온도의 측정값(B3)을 메탈 온도 센서(35)로부터 취득하고, 메탈 온도의 측정값(B3)에 의거해서, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 시간(E1)을 연산해서 출력한다. 본 실시형태의 초기 부하 히트 소크 시간은, 예를 들면 90분이다. 미스매치 차트 연산부(71)는 또한, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 운전을 개시할 때에 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)를 출력한다.
NOT 게이트(72)는, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)를 미스매치 차트 연산부(71)로부터 취득하고, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)의 NOT 연산 결과(E3)를 출력한다. 구체적으로는, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E1)가 온(1)일 때에는 NOT 연산 결과(E3)가 0으로 되고, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E1)가 오프(0)일 때에는 NOT 연산 결과(E3)가 1로 된다.
AND 게이트(73)는, 전환 신호(D3)를 비교기(63)로부터 취득하고, NOT 연산 결과(E3)를 NOT 게이트(73)로부터 취득한다. 그리고, AND 게이트(73)는, 전환 신호(D3)와 NOT 연산 결과(E3)의 AND 연산 결과를 나타내는 전환 신호(E4)를 출력한다.
전환기(51)는, 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B2)을 함수 발생기(41)로부터 취득하고, 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B4)을 하한 제한기(45)로부터 취득하고, AND 게이트(73)로부터의 전환 신호(E3)에 따라서 배기 가스 온도의 설정값(C1)을 출력한다. 이하, 전환 신호(D3)와 전환 신호(E3)의 성질을 근거로 하여, 전환기(51)의 동작에 대하여 설명한다.
전환 신호(D3)의 지시는, 주증기 온도(main steam temperature)의 측정값(D1)(X)이 설정값(D2)(Y)까지 상승해서, 설정값(D2)(Y)에 도달했는지의 여부에 따라 변화한다(X≥Y). 따라서, 전환 신호(E3)의 지시는, 주증기 온도의 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달했는지의 여부와, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 운전이 개시했는지의 여부에 따라 변화한다. 도 2를 참조해서 후술하는 바와 같이, 초기 부하 히트 소크 운전이 개시되는 것은, 주증기 온도의 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하는 것보다 후이다. 그래서, 도 1의 설명은, 우선 초기 부하 히트 소크 운전이 개시되기 전의 상황에 한정해서 행하고, 다음으로 초기 부하 히트 소크 운전이 개시된 후의 상황도 고려해서 행하는 것으로 한다. 따라서, 여기에서의 도 1의 설명에서는, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)는 항상 오프(0)이고, 전환 신호(E3)의 지시는 항상 전환 신호(D3)의 지시와 일치한다고 상정한다.
따라서, 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하기 전은, 전환기(51)는, 설정값(C1)을 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B2)으로 유지한다. 한편, 측정값(D1)이 설정값(D2)에 도달하면, 전환기(51)는, 설정값(C1)을 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B4)으로 전환한다. 설정값(C1)은, PID 제어의 설정값(SV값)으로서 사용되기 때문에, 이하 SV값으로도 표기한다.
평균값 연산기(52)는, 가스 터빈(14) 내의 개개의 배기 가스 온도 센서(14a)로부터 배기 가스 온도의 측정값(C2)을 취득한다. 평균값 연산기(52)는, 이들 측정값(C2)의 평균값(C3)을 산출해서 출력한다. 평균값(C3)은, PID 제어의 프로세스값(process value)(PV값)으로서 사용되기 때문에, 이하 PV값으로도 표기한다.
감산기(53)는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)을 전환기(51)로부터 취득하고, 배기 가스 온도의 PV값(C3)을 평균값 연산기(52)로부터 취득한다. 그리고, 감산기(53)는, PV값(C3)으로부터 SV값(C1)을 감산해서, 배기 가스 온도의 SV값(C1)과 PV값(C3)의 편차(C4)를 출력한다.
또, 감산기(53)는, 정확하게는, SV값(C1)이 아니라, SV값(C1)을 수정해서 얻어진 수정 SV값(E8)을 취득하고, 수정 SV값(E8)과 PV값(C3)의 편차(C4)를 출력한다. 그러나, 후술하는 바와 같이, 초기 부하 히트 소크 운전의 개시 전에는 수정 SV값(E8)은 SV값(C1)과 일치하기 때문에, 감산기(53)는, SV값(C1)과 PV값(C3)의 편차(C4)를 출력하도록 동작한다.
PID 컨트롤러(controller)(54)는, 감산기(53)로부터 편차(C4)를 취득하고, 편차(C4)를 제로(zero)에 가깝게 하기 위한 PID 제어를 행한다. PID 컨트롤러(54)로부터 출력되는 조작량(MV값)(C5)은, IGV(13b)의 개도(IGV 개도)이다. PID 컨트롤러(54)가 MV값(C5)을 변화시키면, IGV 개도가 변화하여, 배기 가스 온도가 변화한다. 그 결과, 배기 가스 온도의 PV값(C3)이 SV값(C1)에 가까워지도록 변화한다.
단, IGV 개도가 과도하게 작아지면, 연소기(12) 내에서의 연소에 지장이 생길 가능성이 있다. 그 때문에, MV값(C5)은, IGV 개도의 하한값 LL(최소 개도)을 유지하는 하한 제한기(55)에 입력된다. 하한 제한기(55)는, 수정된 MV값(C6)으로서, MV값(C5)과 하한값 LL 중 큰 쪽을 출력한다.
이상, 초기 부하 히트 소크 운전이 개시되기 전의 상황에 한정해서 플랜트 제어 장치(2)의 동작을 설명했지만, 다음으로, 초기 부하 히트 소크 운전이 개시된 후의 상황도 고려해서 플랜트 제어 장치(2)의 동작을 설명한다.
감산기(74)는, 통상시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B2)을 함수 발생기(41)로부터 취득하고, 기동 시에 있어서의 배기 가스 온도의 설정값(B4)을 하한 제한기(45)로부터 취득한다. 그리고, 감산기(53)는, 설정값(B2)으로부터 설정값(B4)을 감산해서, 설정값(B2)과 설정값(B4)의 편차(E5)를 출력한다(편차(E5)=설정값(B2)-설정값(B4)).
제산기(75)는, 감산기(74)로부터 편차(E5)를 취득하고, 미스매치 차트 연산부(71)로부터 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 시간(E1)을 취득한다. 그리고, 제산기(75)는, 편차(E5)를 초기 부하 히트 소크 시간(E1)으로 나눠서, 나눗셈 계산 결과(E6)를 출력한다(나눗셈 계산 결과(E6)=편차(E5)÷초기 부하 히트 소크 시간(E1)).
후술하는 바와 같이, 본 실시형태의 플랜트 제어 장치(2)는, 초기 부하 히트 소크 중에 배기 가스 온도를 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 상승시킨다. 따라서, 나눗셈 계산 결과(E6)는, 초기 부하 히트 소크 중의 배기 가스 온도의 평균 승온 속도(평균 변화율)에 상당한다. 본 실시형태의 플랜트 제어 장치(2)는, 히트 소크 중의 배기 가스 온도의 승온 속도가, 이 평균 승온 속도에 가까워지도록 동작한다. 이하, 나눗셈 계산 결과(E6)를, 배기 가스 온도의 승온 속도(변화율)의 설정값으로도 표기한다.
설정기(76)는, 배기 가스 온도의 변화율이 다른 설정값(1000℃/분)을 유지하고 있다. 전환기(77)는, 변화율의 설정값(E6)을 제산기(75)로부터 취득하고, 변화율이 다른 설정값(1000℃/분)을 설정기(76)로부터 취득하고, 미스매치 차트 연산부(71)로부터의 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)에 따라서 변화율의 제한값(E7)을 출력한다. 구체적으로는, 전환기(77)는, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 오프일 때에는 제한값(E7)으로서 1000℃/분을 출력하고, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 온일 때에는 제한값(E7)으로서 설정값(E6)을 출력한다.
설정기(78)는, 변화율이 다른 제한값(-1000℃/분)을 유지하고 있다. 변화율 제한기(79)는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)을 전환기(51)로부터 취득하고, 배기 가스 온도의 변화율의 제한값(E7)을 전환기(77)로부터 취득하고, 배기 가스 온도의 변화율이 다른 제한값(-1000℃/분)을 설정기(78)로부터 취득한다.
변화율 제한기(79)는, SV값(C1)의 변화율을 상한값과 하한값 사이로 제한하도록 동작한다. 구체적으로는, SV값(C1)의 변화율이 상한값과 하한값 사이에 있는 경우에는, 변화율 제한기(79)는, SV값(C1)을 그대로 수정 SV값(E8)으로서 출력한다. 또한, SV값(C1)의 변화율이 상한값보다도 큰 경우에는, 변화율이 상한값으로 되도록 SV값(C1)을 감소시키고, 감소된 SV값(C1)을 수정 SV값(E8)으로서 출력한다. 또한, SV값(C1)의 변화율이 상한값보다도 작은 경우에는, 변화율이 하한값으로 되도록 SV값(C1)을 증가시키고, 증가된 SV값(C1)을 수정 SV값(E8)으로서 출력한다.
변화율 제한기(79)는, 변화율의 상한값으로서 제한값(E7)을 사용하고, 변화율의 하한값으로서 -1000℃/분을 사용한다. 따라서, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 오프일 때에는, 상한값은 1000℃/분으로 되고, 하한값은 -1000℃/분으로 된다. 한편, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 온일 때에는, 상한값은 설정값(E6)으로 되고, 하한값은 -1000℃/분으로 된다.
여기에서, 1000℃/분이라는 값은, 현실적으로는 일어날 수 없는 큰 값으로 되어 있고, -1000℃/분이라는 값은, 현실적으로는 일어날 수 없는 작은 값으로 되어 있다. 따라서, 본 실시형태의 수정 SV값(E8)은, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 온일 때에만, 상한값(설정값(E6))에 의거해서 SV값(C1)으로부터 변화한다.
또, 전술의 설명에서는, 배기 가스 온도의 SV값(C1)을 설정값(B2)으로부터 설정값(B4)으로 전환한 예에 대하여 설명했지만, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크의 개시 시에는, 반대로 배기 가스 온도의 SV값(C1)이 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환된다. 구체적으로는, 초기 부하 히트 소크가 개시되면, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 1로 되고, NOT 연산 결과(E2)가 0으로 되기 때문에, 전환 신호(E3)의 지시가 설정값(B4)이어도, 전환 신호(E4)의 지시는 설정값(B2)으로 된다. 따라서, 초기 부하 히트 소크가 개시되면, 전환기(51)는, SV값(C1)을 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환한다.
그 결과, IGV 개도가 P2%로부터 P1%를 향해서 저하하기 시작하고, 배기 가스 온도가 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)을 향해서 상승하기 시작한다. 그러나, 변화율 제한기(79)가, 배기 가스 온도의 SV값(C1)의 변화율을 설정값(E6) 이하로 제한하도록 동작하기 때문에, 배기 가스 온도는 완만하게 상승하고, IGV 개도는 완만하게 저하하는 것으로 된다. 이것에 의해, 주증기 온도가 급격히 상승해서 증기 터빈(31)에 큰 열응력이 발생하는 것을 억제하는 것이 가능하게 된다.
여기에서, 설정값(E6)은, 설정값(B2)과 설정값(B4)의 차를 90분(초기 부하 히트 소크 시간(E1))으로 나눈 것이다. 따라서, 배기 가스 온도의 SV값(C1)의 변화율이 설정값(E6) 이하로 제한되면, 히트 소크 중의 배기 가스 온도는, 90분에 걸쳐서 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 완만하게 연속적으로 상승하게 된다. 이와 같은 온도 상승을 실현하기 위하여, 히트 소크 중의 IGV 개도는, 90분에 걸쳐서 P2%로부터 P1%로 완만하게 연속적으로 저하하게 된다. 이와 같은 제한 처리의 상세에 대해서는, 도 2를 참조해서 설명한다.
도 2는, 제1 실시형태의 발전 플랜트(1)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
[시각 t3] 우선, 시각 t0부터 시각 t3까지 제1 비교예와 마찬가지의 처리를 행함으로써, 시각 t3에, IGV 개도는 P2%에 도달하고, 배기 가스 온도는 설정값(B4)에 도달한다(파형(W2, W3)). 또한, 주증기 온도는, 시각 t3쯤에 메탈 온도에 도달한다(파형(W5)). 그래서, ST 출력 제어부(57)는, 시각 t3에 가감 밸브(33)를 열어 증기 터빈(31)의 통기를 개시하고, 가감 밸브(33)의 개도를 서서히 증가시킨다. 이렇게 해서, 증기 터빈(31)이 기동되어, ST 출력값이 제로로부터 S1(5%)을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W7)).
본 실시형태의 배기 가스 온도의 설정값(B4)은 하한값 LL이기 때문에(파형(W3)), 시각 t3의 주증기 온도는 일시적으로 메탈 온도의 근방의 값으로 된다(파형(W5)). 그 후, 주증기 온도는 배기 가스 온도를 따라서 상승해 가고, 주증기 온도가 메탈 온도보다도 고온으로 된다. 여기에서, 고온의 주증기에 접촉하는 회전축(15)(터빈 로터)의 표면은 고온으로 되는 한편, 고온의 주증기에 접촉하지 않는 회전축(15)의 내부는 저온으로 유지된다. 그 결과, 회전축(15)의 열팽창에 의한 변형이 발생하여, 증기 터빈(31)에는 보어 열응력이 발생한다. 시각 t3 이후, 보어 열응력은 주증기 온도의 상승에 수반해서 증가해 간다(파형(W6)).
[시각 t4] 시각 t4에 ST 출력값은 5% 부하(S1)에 도달한다(파형(W7)). 그리고, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크가 개시되어, ST 출력값이 시각 t4부터 90분간 5% 부하로 유지된다. 플랜트 제어 장치(2)에서는, 시각 t4에 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)가 온으로 되고, 배기 가스 온도의 SV값(C1)이 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환된다.
한편, IGV 개도는, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)에 따라서, 시각 t4에 P2%로부터 P1%를 향해서 저하하기 시작한다(파형(W2)). 따라서, 배기 가스 온도는, 설정값(B4)(하한값 LL)으로부터 설정값(B2)을 향해서 상승하기 시작하고(파형(W3)), 주증기 온도는, 배기 가스 온도의 근방에 도달하도록 계속 상승한다(파형(W5)).
초기 부하 히트 소크가 개시되면, 초기 부하 히트 소크 개시 신호(E2)에 따라서, 배기 가스 온도의 SV값(C1)의 변화율의 상한값이 설정값(E6)으로 제한된다. 설정값(E6)은, 배기 가스 온도의 설정값(B2)과 설정값(B4)의 차를 90분(초기 부하 히트 소크 시간(E1))으로 나눈 것이다. 따라서, 초기 부하 히트 소크 중의 SV값(C1)의 변화율은, 상한값을 초과할 수 없기 때문에, 초기 부하 히트 소크 중의 SV값(C1)은, 90분에 걸쳐서 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 완만하게 상승한다(파형(W3)).
그 때문에, 제1 비교예의 IGV 개도가, 시각 t5∼t6의 약 5∼10분 사이에 P2%로부터 P1%로 급격히 저하하는데 반하여, 본 실시형태의 IGV 개도는, 시각 t4∼t5의 90분 동안에 P2%로부터 P1%로 완만하게 저하한다(파형(W2)). 그 결과, 주증기 온도도 90분 동안에 완만하게 상승하고(파형(W5)), 보어 열응력은, 시각 t4를 조금 지난 시점에서 제1 피크 Q1'에 도달한다(파형(W6)).
본 실시형태의 제1 피크 Q1'는, 제1 비교예의 제1 피크 Q1과 거의 동등하거나, 제1 비교예의 제1 피크 Q1보다도 약간 커진다. 이유는, 본 실시형태의 주증기 온도의 변화율이, 제1 비교예에 비해서 약간 급준(急峻)하기 때문이다. 단, 이 차이는 증기 터빈(31)의 내용연수(수명)에 큰 영향을 미치는 것은 아니다. 본 실시형태에서는, 제1 피크 Q1'의 후에 로터 부재 내부에도 서서히 열이 침투해 가므로, 보어 열응력은, 서서히 감소하면서도, 잔류 열응력으로서 Q0' 정도의 값으로 유지된다. 본 실시형태의 초기 부하 히트 소크 중에 있어서, GT 출력값은 제2 출력값으로 유지된다(파형(W1)).
또, 본 실시형태의 초기 부하 히트 소크 중의 IGV 개도는, 배기 가스 온도와 같은 직선상이 아니라, 곡선상으로 변화하고 있다. 이유는, IGV 개도와 배기 가스 온도의 관계는 직선 관계가 아니기 때문에, 배기 가스 온도의 변화율을 일정하게 하면, IGV 개도의 변화율은 일정하게 되지는 않기 때문이다.
[시각 t5∼t7] 시각 t5에 90분간의 초기 부하 히트 소크가 종료된다. 제1 비교예와 달리, 시각 t5의 IGV 개도는 P1%이고, 시각 t5의 배기 가스 온도는 설정값(B2)이다.
시각 t5∼t7의 기간 중에는, 시각 t7부터 GT 출력값을 정격 100% 부하를 향해서 상승시키기 위한 두 기동 공정이 개시된다. 제1 비교예에서는, IGV 개도를 P2%로부터 P1%로 저하시키는 제1 기동 공정과, ST 출력값을 초기 부하인 S1(5%)로부터 상승시키는 제2 기동 공정이 행해지는데 반하여, 본 실시형태에서는, 제2 기동 공정만이 행해진다. 이유는, 본 실시형태에서는, 제1 기동 공정에 상당하는 공정이 초기 부하 히트 소크 중에 실행 완료되기 때문이다.
따라서, 본 실시형태의 시각 t5∼t7의 기간 중에는, 배기 가스 온도와 주증기 온도는 일정하게 유지된다(파형(W3, W5)). 그 결과, 시각 t7을 조금 지난 시점에서 나타나는 보어 열응력의 제2 피크 Q2'는, 제1 비교예의 제2 피크 Q2에 비해서 크게 저하한다(파형(W6)).
[시각 t7∼t8] 시각 t7에 GT 출력값은 제2 출력값으로부터 정격의 100% 출력을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W1)). GT 출력값의 상승은, GT제어부(56)에 의해 제어된다.
GT 출력값의 상승에 수반하여, 배기 가스 온도는 설정값(B2)보다도 고온으로 되지만, 이 경우의 배기 가스 온도의 온도 변화율은 완만하다(파형(W3)). 이유는, 시각 t7부터의 배기 가스 온도의 상승은, 연료 조절 밸브(11)의 개도를 완만하게 증가시켜서 GT 출력값을 증가시켜 감으로써 일어나는 것이므로, 제1 비교예에서 IGV 개도를 P2% 개도로부터 P1% 개도로 감소시키는 경우와 같은, 배기 가스 온도를 급격히 상승시키는 작용은 미치지 않기 때문이다.
따라서, 시각 t7부터의 주증기 온도의 상승도, 배기 가스 온도와 마찬가지로 완만하게 되어(파형(W5)), 보어 열응력이 크게 증가하지 않는다(파형(W6)). 보어 열응력은, 시각 t7을 조금 지난 시점에서 제2 피크 Q2'에 도달한 후, 점차 감소해 간다. 또한, ST 출력값도, GT 출력값의 상승에 수반하는 주증기(A6)의 열량의 증가(유량이나 온도의 상승)의 영향에 의해 상승한다(파형(W7)).
[시각 t8∼t10] 시각 t8에 IGV 개도는 P1%로부터 최대 개도를 향해서 증가하기 시작한다(파형(W2)). 한편, 배기 가스 온도는 시각 t8에 최고 온도(ISO 써멀 온도)에 도달하고, 시각 t9까지 최고 온도를 유지한 후, 약간 저하한다(파형(W3)).
시각 t10에, GT 출력값은 정격의 100% 출력에 도달하고(파형(W1)), IGV 개도는 최대 개도에 도달한다(파형(W2)). 주증기의 유입에 대한 ST 출력값의 응답은 시간적으로 조금 늦으므로, 시각 t10을 조금 지난 시점에서 정격의 100% 출력에 도달한다(파형(W6)).
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크 중에, IGV 개도를 P2%로부터 P1%로 완만하게 저하시킨다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 보어 열응력의 제2 피크 Q2'를 저하시키는 것이 가능하게 되어, 증기 터빈(31)의 내용연수를 늘리는 것이 가능하게 된다. C/C 발전 플랜트에서는 일반적으로, 콜드 기동을 행하는 빈도가 높고, 보어 열응력이 문제로 되기 쉽기 때문에, 본 실시형태에 따르면, C/C 발전 플랜트의 증기 터빈(31)의 내용연수를 효과적으로 늘리는 것이 가능하게 된다. 이와 같이, 본 실시형태에 따르면, C/C 발전 플랜트에 적합한 히트 소크를 실행하는 것이 가능하게 된다.
[제1 실시형태의 상세] 다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하여, 제1 실시형태의 발전 플랜트(1)의 상세를 설명한다.
제1 비교예의 기동 방법에서는, 초기 부하 히트 소크 후의 기동 공정에서 「급격한 변화율」로 주증기 온도를 상승시킬 필요가 생겨, 이때 큰 증기 터빈의 열응력(제2 피크 Q2)이 발생하는 것이 문제로 된다. 단순히 이 열응력만을 완화하는 것은, 예를 들면 초기 부하 히트 소크 후의 주증기의 온도 변화율을 완만하게 함으로써 실현 가능하다. 그러나, 이 경우에는 발전 플랜트(1)가 정격 100% 출력으로 될 때까지 장시간을 요하는 것이 문제로 된다. 즉, 일반적으로 열응력(내용연수)과 플랜트 기동 시간은 트레이드 오프의 관계에 있다.
한편, 본 실시형태의 제1 특징은, 발전 플랜트(1)의 고속기동성을 방해하지 않고 증기 터빈(31)의 열응력을 해소 또는 완화하기 위하여, 비교적 장시간(예를 들면 90분)의 초기 부하 히트 소크 중에 주증기 온도를 서서히 상승시키면서 열응력을 억제하는 것이다. 즉, 제1 비교예와 같이 큰 열응력을 단기간에 집중 발생시키는 것이 아니라, 열응력의 발생을 장기간에 분산시키는 것이다. 이 결과, 본 실시형태의 열응력의 제2 피크 Q2'는, 제1 비교예의 제2 피크 Q2보다 현저하게 작아진다. 이것에 의해, 증기 터빈(31)의 부담은 줄어들고, 그 내용연수(수명)는 늘어난다. 또한, 본 실시형태에서는, 이와 같이 열응력의 발생을 억제하면서도, 플랜트의 기동 시간은 제1 비교예와 같다.
본 실시형태의 제2 특징은, 배기 가스 온도의 변화율(승온 속도)을 히트 소크 시간(E1)에 의거하여 결정하는 것에 있다. 본 실시형태에서는, 배기 가스 온도의 변화율을, 배기 가스 온도의 설정값(B2)과 설정값(B4)의 차를 히트 소크 시간(E1)으로 나눈 값으로 제한함으로써, 배기 가스 온도를 직선상으로 상승시킨다. 이것에 의해, 주증기 온도도 거의 직선상으로 상승하는 것으로 되어, 열응력의 발생을 90분 동안에 평활화할 수 있다. 그 결과, 증기 터빈(31)의 부담을 보다 저감하는 것이 가능하게 된다.
본 실시형태의 제3 특징은, IGV 개도를 저하시킴으로써 주증기 온도를 상승시키고 있는 것이다. 보다 상세하게는, 초기 부하 히트 소크 중에, GT 출력값을 제2 출력값으로 유지하면서 IGV 개도를 저하시킴으로써, 주증기 온도를 상승시키고 있다. 이하, 이 제3 특징에 대하여 상세히 설명한다.
주증기 온도의 상승은, 배기 가스 온도의 상승에 의해 실현할 수 있지만, 배기 가스 온도의 상승은, 1) GT 출력값을 증가시키거나(즉 연료(A1)를 증가시키거나), 2) IGV 개도를 감소시킴으로써 실현할 수 있다. 이하, 전자를 방법 1이라 하고, 후자를 방법 2라 한다.
방법 1을 채용하는 경우에는, 초기 부하 히트 소크 중에 GT 출력값을 제2 출력값으로부터 증가시키는 것을 생각할 수 있다. 이 경우에는 예를 들면, 제2 출력값을, 모든 주증기(A6)가 바이패스 조절 밸브(34)를 경유해서 복수기(32)에 유입되었을 때에, 복수기(32)의 출입구의 순환수(A8)의 온도차가 소정값을 넘지 않는 최대의 GT 출력값으로 설정하는 경우에 문제가 발생한다.
구체적으로는, 증기 터빈(31)의 통기 전의 기동 공정에서는, 모든 주증기(A6)가 바이패스 조절 밸브(34)를 경유해서 복수기(32)에 유입되기 때문에, 복수기(32)의 부담이 크고, 복수기(31)의 출입구의 순환수(A8)의 온도차가 커진다. 그래서, 제2 출력값을 상기와 같이 순환수(A8)의 온도차를 고려해서 설정하면, 순환수(A8)의 온도차가 환경 보전의 관점에서 허용되는 온도차(예를 들면 7℃)에 들어가도록, GT 출력값을 제어하는 것이 가능하게 된다. 이와 같은 제어를 실현 가능한 GT 출력값의 최대값이, 이 경우의 제2 출력값이다.
이 경우, 방법 1을 채용해서, 초기 부하 히트 소크 중에 GT 출력값을 제2 출력값으로부터 증가시키면, 드럼(22)으로부터 발생하는 주증기(A6)의 유량이 증가한다. 이것은, 순환수(A8)의 온도차가 7℃라는 제한을 일탈해서, 환경 보전상의 문제가 발생할 수 있는 것을 의미한다.
단, 이 메커니즘을 이해하기 위해서는, 초기 부하 히트 소크 중의 상황과, 증기 터빈(31)의 통기 전의 상황은, 복수기(32)의 부담이라는 관점에서는 유사한 상황에 있다는 것을 고려할 필요가 있다. 구체적으로는, 초기 부하는 3∼5% 부하라는 작은 부하이기 때문에, 초기 부하 히트 소크 중에 증기 터빈(31)에 유입되는 주증기(A6)는 소량이다. 따라서, 초기 부하 히트 소크 중은, 대부분의 주증기(A6)가 터빈 바이패스 조절 밸브(34)를 경유해서 복수기(32)에 유입되므로, 복수기(32)의 부담이 크다는 관점에서는, 초기 부하 히트 소크 중의 상황과, 증기 터빈(31)의 통기 전의 상황은, 유사한 것이다.
한편, 본 실시형태와 같이 방법 2를 채용하는 경우에는, IGV 개도의 감소에 의해 배기 가스 온도를 상승시킨다. 따라서, 초기 부하 히트 소크 중에 GT 출력값을, 제2 출력값을 유지한 채로 배기 가스 온도를 상승시킬 수 있다. 따라서, 방법 1을 채용하는 경우와 같은, 순환수(A8)의 온도차를 7℃에 들어가게 한다는 문제를 회피할 수 있다. 정확하게는, 연료(A1)의 유량을 일정하게 하면서 IGV 개도를 감소시키면, GT 출력값이 약간 상승할 수 있으므로, 주증기(A6)의 유량도 약간 상승할 수 있지만, 순환수(A8)의 온도차가 문제로 되는 큰 변화는 일어나지 않는다.
또, 본 실시형태에서는, IGV 개도를 증대시키면, 압축 공기(A3)의 유량이 증가해서, 배기 가스 온도가 저하한다. 한편, IGV 개도를 감소시키면, 압축 공기(A3)의 유량이 감소해서, 배기 가스 온도가 상승한다.
그러나, 가스 터빈(14)의 기종 모델에 따라서는, IGV 개도의 정의가 본 실시형태의 정의와 반대인 경우가 있다. 즉, 가스 터빈(14)의 기종 모델에 따라서는, IGV(13b)의 날개가 「눕는」 상태로 되어, 압축 공기(A3)의 유량이 증가하는 것을, IGV 개도가 감소한다고 표현하고, IGV(13b)의 날개가 「서는」 상태로 되어, 압축 공기(A3)의 유량이 감소하는 것을, IGV 개도가 증가한다고 표현한다. 본 실시형태의 플랜트 제어는, 이와 같은 기종 모델도 적용 대상으로 하는 것이고, 본 실시형태의 플랜트 제어를 이와 같은 기종 모델에 적용하는 경우에는, 날개가 눕는 것을 IGV 개도의 증가로 해석하고, 날개가 서는 것을 IGV 개도의 감소로 해석한다.
이상과 같이, 본 실시형태의 기동 방법에서는, 증기 터빈(31)의 히트 소크 운전 중에 IGV 개도를 저하시켜서, 주증기 온도를 완만하게 상승시킨다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 증기 터빈(31)의 열응력을 완화하는 것이 가능하게 되고, 플랜트 기동 시간을 불필요하게 연장하지 않고 증기 터빈(31)에 있어서 부담이 적은 기동을 실현하는 것이 가능하게 된다.
(제2 실시형태) 도 6은, 제2 실시형태의 발전 플랜트(1)의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 6의 발전 플랜트(1)는, 도 1에 나타내는 구성 요소에 더하여, 감온 장치(24)와 과열기(25)를 구비하고 있다. 이하, 과열기(23)를 「1차 과열기(23)」라고도 하고, 과열기(25)를 「2차 과열기(25)」라고도 한다. 1차 과열기(23), 감온 장치(24), 및 2차 과열기(25)는, 배열 회수 보일러(21)의 구성 요소이다.
1차 과열기(23)는, 드럼(22)으로부터 포화 증기를 수취하고, 배기 가스(A5)의 열을 이용해서 포화 증기를 과열함으로써 포화 증기로부터 1차 증기를 생성한다. 감온 장치(24)는, 1차 과열기(23)로부터 1차 증기를 수취하고, 1차 증기에 냉각수(A9)를 주입함으로써 1차 증기를 냉각한다. 2차 과열기(25)는, 감온 장치(24)로부터 1차 증기를 수취하고, 배기 가스(A5)의 열을 이용해서 1차 증기를 과열함으로써 1차 증기로부터 2차 증기를 생성한다. 배열 회수 보일러(21)는, 이 2차 증기를 주증기(A6)로서 배출한다.
도 6은, 3개소에 플랜트 제어 장치(2)를 나타내고 있지만, 이들은 같은 1개의 플랜트 제어 장치(2)를 나타내고 있다. 도 6에 나타내는 플랜트 제어 장치(2)는, 도 1에 나타내는 플랜트 제어 장치(2)와 같은 구성 요소를 구비하고 있다. 이에 더하여, 도 6에 나타내는 플랜트 제어 장치(2)는, 냉각수(A9)용의 밸브(냉각수 유량 조절 밸브)의 개폐나 개도를 제어하는 신호(E9)를 출력한다. 신호(E9)에 따라서 이 밸브가 개방되면, 이 밸브를 통과한 냉각수(A9)가 감온 장치(24) 내에서 1차 증기에 주입된다.
제2 실시형태의 플랜트 제어 방법은, 제1 실시형태의 플랜트 제어 방법에서 발생한 보어 열응력의 제1 피크 Q1'(도 2 참조)를 더 완화할 수 있다. 이하, 제2 실시형태의 플랜트 제어 방법의 상세를 설명한다.
제1 실시형태에 있어서는, 초기 부하 히트 소크의 90분 동안에 배기 가스 온도를 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 상승시키도록 IGV 개도를 제어한다. 이 경우, B2는 증기 터빈(31)을 기동(통기)하기 전의 온도이며, 조기의 주증기 발생을 촉진하기 위해서 비교적 고온이다.
그러나, 반드시 초기 부하 히트 소크 중에 배기 가스 온도를 고온의 B2까지 상승시키지 않아도 된다. 제2 실시형태의 플랜트 제어 방법은, 그 일례에 상당한다. 제2 실시형태에 있어서는, 초기 부하 히트 소크의 90분 동안에 배기 가스 온도를 설정값(B4)으로부터 설정값(B5)으로 상승하도록 IGV 개도를 제어한다. 여기에서, 제2 실시형태의 B5는, B2보다도 저온이다(B5<B2).
플랜트 제어 장치(2)는, 주증기 온도, 즉, 주증기(2차 증기)(A6)의 온도의 측정값(D1)을 주증기 온도 센서(36)로부터 취득하고, 측정값(D1)과 문턱값을 비교한다. 문턱값은 예를 들면 560℃이다. 플랜트 제어 장치(2)는, 측정값(D1)이 문턱값 미만인 경우에는 냉각수(A9)용의 밸브를 폐쇄하고, 측정값(D1)이 문턱값 이상인 경우에는 냉각수(A9)용의 밸브를 개방하도록, 신호(E9)를 출력한다. 그 결과, 감온 장치(24)는, 측정값(D1)이 문턱값 이상인 경우에 1차 증기에 냉각수(A9)를 주입한다. 이 문턱값은, 제1 온도의 일례이다.
그리고, 제2 실시형태의 설정값(B5)은, 이 문턱값에 의거해서 정해져 있고, 구체적으로는, 이 문턱값과 같은 값으로 정해져 있다. 따라서, 설정값(B5)은 예를 들면 560℃이다. 설정값(B5)은, 제2 온도의 일례이다.
이하, 감온 장치(24)의 상세를 설명한다.
감온 장치(24)가 없는 발전 플랜트(1)에서는, 초기 부하 히트 소크가 종료되어서 배기 가스 온도가 B2로 되면, 주증기(A6)의 온도도 B2에 점근(漸近)해 간다. 그 때문에, 배열 회수 보일러(21)는, B2라는 고온을 갖는 주증기(A6)에 견딜 수 있는 고가의 소재로 제조할 필요가 있다.
이에 반하여, 본 실시형태의 발전 플랜트(1)는, 감온 장치(24)에 의해 냉각수(A9)를 주입해서 주증기(A6)의 온도를 B5 이하로 되도록 냉각한다. 이것이, 냉각수(A9)에 의한 주증기(A6)의 감온 스프레이 제어이고, 그 제어의 온도 설정값(SV값)이 B5[℃]이다. 또, B5는 정확하게는, 감온 스프레이 제어를 위한 설정값이 아니라, 초기 부하 히트 소크의 종료 시의 배기 가스 온도의 설정값이지만, 본 실시형태에서는 양자는 같은 값(540℃)이기 때문에, B5를 감온 스프레이 제어를 위한 온도 설정값이라고도 한다.
플랜트 제어 장치(2)는, 냉각수 유량 조절 밸브의 개도를 가감해서, 주증기(A6)의 온도가 B5 이하로 되도록 냉각수(A9)를 주입한다. 이것에 의해, 플랜트 열효율(성능)은 약간 희생이 되지만, 배열 회수 보일러(21)는, B2라는 고온에의 내열성을 가질 필요가 없어지고, 보다 저온의 B5라는 온도에의 내열성을 가지면 충분하게 되기 때문에, 배열 회수 보일러(21)의 제조 비용을 저감할 수 있다.
최근의 발전 플랜트에서는, 경제성과 환경 보호가 지향되고, 최신 가스 터빈에서는, 터빈 입구 온도(연소 온도)의 고온화에 의한 성능 향상이 현저하다. 그 때문에, 배기 가스 온도도 종래형 가스 터빈보다 각 부하 대역에서 모두 고온으로 된다. 이와 같은 트렌드에 있어서는, 본 실시형태와 같은 감온 장치(24)에 의한 냉각에는, 충분한 경제적 합리성이 존재한다.
감온 장치(24)의 이점은 예를 들면, 배기 가스 온도가 B5 이상의 고온으로 되어도, 주증기(A6)의 온도는 B5를 상한으로 해서 온도 상승이 억제되는 것에 있다. 터빈 로터의 열응력을 직접적으로 발생시키는 것은 주증기(A6)의 상승이고, 배기 가스 온도의 상승이 아닌 것에 주목하면, 제1 실시형태와 같이 배기 가스 온도를 B2까지 상승시키는 것은, 제2 실시형태의 같이 감온 장치(24)가 설치되어 있는 케이스에서는 불필요하게 된다. 즉, 본 실시형태의 배기 가스 온도는 B5까지 상승시키면 충분하고, 그와 같은 온도 상승에 의하면, 배기 가스 온도의 상승 레이트를 저감할 수 있다. 이하, 이와 같은 상승 레이트에 대하여 설명한다.
도 7은, 제2 실시형태의 발전 플랜트(1)의 동작을 설명하기 위한 그래프이다.
[시각 t2] 우선, 시각 t0부터 시각 t2까지, 제1 실시형태와 마찬가지의 처리를 행한다. 그 결과, 시각 t1부터 시각 t2의 IGV 배기 가스 온도 제어의 설정값(B2)은 고온으로 유지되고, IGV 개도는 최소 개도인 P1%로 유지된다.
이 기동 초기의 단계에서는, 드럼(drum)(22)으로부터 증기가 가능한 한 빨리 생성되도록, 배기 가스 온도는 허용되는 범위 내에서 고온인 것이 바람직하다. 따라서, 후공정의 초기 부하 히트 소크 종료 [시각 t5] 시점에서는, 배기 가스 온도는 저온의 B5까지밖에 상승시키지 않지만, 시각 t2의 단계에서는, 제1 실시형태와 같이 고온의 B2에서 에너제틱(energetic or energisch)하게 배열 회수 보일러(21)를 히팅한다. 이와 같은 히팅이 가능하게 되는 것은, 시각 t2의 단계에서는 주증기 온도가 아직 저온이기 때문이다.
[시각 t3] 다음으로, 시각 t2부터 시각 t3까지, 제1 실시형태와 마찬가지의 처리를 행한다. 시각 t3에, IGV 개도는 P2%에 도달하고, 배기 가스 온도는 설정값(B4)으로 저하한다(파형(W2, W3)). 또한, 주증기 온도는, 시각 t3쯤에 메탈 온도에 도달한다(파형(W5)). 그래서, 시각 t3에 가감 밸브(33)를 열어 증기 터빈(31)의 통기를 개시하고, 가감 밸브(33)의 개도를 서서히 증가시킨다. 이렇게 해서, 증기 터빈(31)이 기동되어, ST 출력값이 제로로부터 S1(5%)을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W7)).
또, 본 실시형태에서는 콜드 기동이 행해지기 때문에, 주증기 온도(≒메탈 온도)는, 이 단계에서는 주증기 감온 스프레이 제어의 온도 설정값(B5)보다도 충분히 저온이어서, 냉각수(A9)의 주입은 아직 개시되지 않는다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 주증기 온도는 배기 가스 온도를 따라서 상승해 가고, 이것에 수반하여 증기 터빈(31)에는 보어 열응력이 발생한다. 시각 t3 이후, 보어 열응력은 주증기 온도의 상승에 수반해서 증가해 간다(파형(W6)).
[시각 t4] 시각 t4에, ST 출력값은 5% 부하(S1)에 도달한다(파형(W7)). 그리고, 증기 터빈(31)의 초기 부하 히트 소크가 개시되어, ST 출력값이 시각 t4부터 90분간 5% 부하로 유지된다. 그리고, 시각 t4에 초기 부하 히트 소크가 개시되면, 배기 가스 온도 제어의 설정값은 설정값(B4)으로부터 설정값(B5)으로 전환된다. 이 동작이, 제1 실시형태와 서로 다른 제어이다. 제1 실시형태에서는 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 전환되는 것에 반하여, 제2 실시형태에서는 설정값(B4)으로부터 설정값(B5)으로 전환된다. 이와 같은 전환은 예를 들면, 도 1의 전환기(51)가, 입력 단자로서, B2용의 단자와 B4용의 단자에 더하여, B5용의 단자를 구비함으로써 실현 가능하다.
한편, IGV 개도는, 초기 부하 히트 소크 개시에 따라서, 시각 t4에 P2%로부터 P3%를 향해서 저하하기 시작한다(파형(W2)). 따라서, 배기 가스 온도는, 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)을 향해서 상승하기 시작하고(파형(W3)), 주증기 온도는, 배기 가스 온도에 추종하도록 해서 상승한다(파형(W5)).
여기에서, 본 실시형태의 초기 부하 히트 소크 중의 배기 가스 온도의 상승 레이트를, 제1 실시형태와 비교한다. 제1 실시형태의 배기 가스 온도 제어의 SV값(C1)은, 초기 부하 히트 소크의 90분을 걸쳐서 설정값(B4)으로부터 설정값(B2)으로 상승한다. 따라서, 제1 실시형태의 배기 가스 온도의 상승 레이트는, (B2-B4)÷90[℃/분]으로 된다. 한편, 제2 실시형태의 배기 가스 온도의 상승 레이트는, (B5-B4)÷90[℃/분]으로 된다. 전술과 같이, B2와 B5 사이에는 B5<B2가 성립하기 때문에, 제2 실시형태의 상승 레이트는, 제1 실시형태의 상승 레이트보다도 작아진다.
이 배기 가스 온도의 상승에 수반하여, 주증기 온도도 90분 동안에 완만하게 상승하고(파형(W5)), 보어 열응력은, 시각 t4를 조금 지난 시점에서 제1 피크(peak) Q1''에 도달한다(파형(W6)). 제2 실시형태에서는, 배기 가스 온도의 상승은 제1 실시형태에 비해서 완만하므로, 주증기 온도의 상승도 제1 실시형태에 비해서 완만하게 된다. 그 결과, 제2 실시형태의 제1 피크 Q1''는, 제1 실시형태의 제1 피크 Q1'에 비해 작아진다.
또, 제2 실시형태에서는, 주증기 감온 스프레이 제어에 의한 냉각수(A9)의 주입이 개시되면, 주증기 온도는 B5로 일정하게 유지되고, 증기 터빈(31)의 보어 열응력은 다시 증가하지 않게 된다. 이것에 관해서는, 후술의 시각 t5∼t6에서 다시 언급한다. 만약 감온 장치(24)를 갖는 제2 실시형태의 발전 플랜트(1)에 제1 실시형태의 플랜트 제어 방법을 적용하면, 배기 가스 온도는 초기 부하 히트 소크 중에 B4로부터 B5가 아닌 B2를 향해서 상승한다(B4<B5<B2). 그러나, 배기 가스 온도가 B5로부터 B2로 상승하는 기간에는, 이미 주증기 온도는 B5로 유지되어 있으므로, 보어 열응력을 배려해서 이 대역에서 배기 가스 온도를 완만하게 상승시키는 것은 무의미하다. 오히려, 보어 열응력을 배려해서 완만하게 배기 가스 온도를 상승시켜야 하는 기간은, 배기 가스 온도가 B4로부터 B5로 상승하는 기간이다. 그 때문에, 제2 실시형태에서는 상기와 같이 배기 가스 온도를 상승시키고 있다.
또, 제1 실시형태와 마찬가지로, 본 실시형태의 초기 부하 히트 소크 중의 IGV 개도는, 배기 가스 온도와 같은 직선상이 아니라, 곡선상으로 변화하고 있다. 이유는, IGV 개도와 배기 가스 온도의 관계는 직선 관계가 아니기 때문에, 배기 가스 온도의 변화율을 일정하게 하면, IGV 개도의 변화율은 일정하게 되지는 않기 때문이다.
[시각 t5∼t7] 시각 t5에, 90분간의 초기 부하 히트 소크가 종료한다. 제1 실시형태와 달리, 시각 t5의 IGV 개도는 P3%이고, 시각 t5의 배기 가스 온도는 설정값(B5)이다. 본 실시형태의 플랜트 제어 장치(2)는, 시각 t5의 배기 가스 온도가 설정값(B5)으로 되도록, 초기 부하 히트 소크 중에 IGV 개도를 P2%로부터 P3%로 저하시킨다(P2%>P3%). 설정값(B5)과 설정값(B2)의 대소 관계는 B5<B2이므로, IGV 개도의 대소 관계는 P3%>P1%로 된다. 이 P3%는, 제3 개도의 일례이다.
시각 t5∼t7의 기간 중에는, 시각 t7부터 GT 출력값을 정격 100% 부하를 향해서 상승시키기 위한 두 기동 공정이 개시된다. 제2 실시형태에서는, 제1 비교예의 경우와 같은 이유에 의거해, IGV 개도를 P3%로부터 P1%로 저하시키는 제1 기동 공정과, ST 출력값을 초기 부하인 S1(5%)로부터 상승시키는 제2 기동 공정이 행해진다.
따라서, 본 실시형태의 시각 t5∼t6의 기간 중에, 제1 비교예와 마찬가지로, 배기 가스 온도가 상승한다. 구체적으로는, 배기 가스 온도는, 시각 t5에 B5로부터 상승하기 시작하고, 시각 t6에 B2에 도달한다(파형(W3)). 한편, 배기 가스 온도에 추종해 온 주증기 온도는, 시각 t5를 조금 지난 시점에서 B5에 도달한다(파형(W5)).
그리고, 주증기 온도가 B5에 도달하면, 주증기 감온 스프레이 제어에 의해 냉각수(A9)의 주입이 개시되고, 그 이후의 주증기 온도는, 배기 가스 온도가 상승해도 일정값(B5)으로 유지된다. 이 점이, 본 실시형태에서는 제1 비교예와 상위하다.
증기 터빈(31)의 보어 열응력은, 주증기 온도의 상승에 기인한다. 그 때문에, 주증기 온도가 B5로 유지된 이후는, 만약 배기 가스 온도가 급준하게 상승해도, 증기 터빈(31)의 보어 열응력은 증가하지 않는다. 따라서, 제1 비교예에서는 시각 t5부터 보어 열응력이 상승을 개시하는데 대하여, 본 실시형태의 보어 열응력은 잔류 열응력인 Q0'' 정도로 유지된다.
[시각 t7∼t8] 시각 t7에 GT 출력값은 제2 출력값으로부터 정격의 100% 출력을 향해서 상승하기 시작한다(파형(W1)). 또한, ST 출력값도, GT 출력값의 상승에 수반하는 주증기(A6)의 열량의 증가(유량의 상승)의 영향에 의해 상승한다(파형(W7)).
GT 출력값의 상승에 수반하여, 배기 가스 온도는 설정값(B2)보다도 고온으로 된다. 그러나 전술한 바와 같이, 주증기 온도는 B5로 유지되므로, 증기 터빈(31)의 보어 열응력은 잔류 열응력인 Q0'' 정도로 유지된다. 제1 실시형태에서는, 시각 t7을 조금 지난 시점에서 보어 열응력이 제2 피크 Q2'를 나타낸 것에 반하여, 제2 실시형태에서는, 이것에 상당하는 제2 피크는 발생하지 않는다. 이와 같이, 제2 실시형태에 따르면, 보어 열응력의 제2 피크의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다.
마지막으로, 제2 실시형태의 상세를 보충한다.
제2 실시형태에서는, 연료(A1)의 에너지에 의해 생성한 증기를 냉각수(A9)에 의해 냉각하므로, 플랜트 열효율(성능)을 희생으로 하고 있다. 그러나, 최신형 가스 터빈에서는, 터빈 입구 온도(연소 온도)의 고온화가 지향되고 있는 것이 유의된다. 이와 같은 최신형 가스 터빈은, 배기 가스 온도가, 저부하 운전 시의 배기 가스 온도인 설정값(B2)이어도, 최고 배기 가스 온도(일반적으로 정격 100% 베이스 부하보다도 중간 부하 대역에서 발휘되는)에 손색 없는 고온 특성을 나타낸다. 이와 같은 최신형 가스 터빈을 갖는 발전 플랜트(1)에서는, B2보다 저온의 설정값인 B5에 의거하여 냉각수(A9)를 주입해도, 플랜트 열효율의 열화(劣化)는 약소하다. 예를 들면, B2가 600℃ 근방으로 되는 최신형 가스 터빈과, B5가 560℃로 되는 주증기 감온 스프레이 제어를 조합한 경우에는, 증기 터빈(31)의 열응력을 완화시키면서, 효율 저하도 용인할 수 있는 범위 내에 들어가게 할 수 있다.
한편, 가스 터빈(14)의 종류에 따라서는, 이와 같은 특성을 갖지 않고, 저부하 운전 시의 설정값(B2)이 저온으로 되는 케이스가 있다. 이와 같은 가스 터빈(14)을 구비하는 발전 플랜트(1)에 제2 실시형태를 적용해서, 설정값(B2)보다 더 저온의 B5를 채용하는 것은, 경제성을 추구하는 상용 발전 플랜트에서는 용인하기 어렵다. 이와 같은 케이스에서는, 보다 실용적인 플랜트 제어 방법으로서, 주증기 감온 스프레이 제어의 온도 설정값을 2단계로 전환하는 것 등을 생각할 수 있다. 예를 들면, 초기 부하 히트 소크 중에만 저온의 온도 설정값(B5)을 적용하고, 그 이외의 기간에는 고온의 온도 설정값(B5')을 채용한다. 이와 같은 방법을 채용하는 경우에도, 증기 터빈(31)의 열응력을 과대하게 하지 않는 것이 요구된다. 이것에 착목해서, 예를 들면 다음의 제3 실시형태의 방법을 채용해도 된다.
(제3 실시형태) 이하, 제3 실시형태의 발전 플랜트(1)에 대하여, 도 6을 참조해서 설명한다. 이하의 설명 중, 플랜트 제어 장치(2)의 구성이나 당해 구성에 관한 부호에 대해서는 도 2를, 발전 플랜트(1)의 동작이나 당해 동작에 관한 부호에 대해서는 도 7을 참조한다.
제2 실시형태의 플랜트 제어 장치(2)는, 시각 t5의 배기 가스 온도가 설정값(B5)으로 되도록, 초기 부하 히트 소크 중에 IGV 개도를 P2%로부터 P3%로 저하시킨다(P2%>P3%). 설정값(B5)은, 예를 들면 560℃이다. 설정값(B5)과 설정값(B2)의 대소 관계는 B5<B2이므로, IGV 개도의 대소 관계는 P3%>P1%로 된다.
한편, 제3 실시형태의 플랜트 제어 장치(2)는, 시각 t5의 배기 가스 온도가 설정값(B6)으로 되도록, 초기 부하 히트 소크 중에 IGV 개도를 P2%로부터 P4%로 저하시킨다(P2%>P4%). 설정값(B6)은, 예를 들면 540℃이다. 설정값(B6)과 설정값(B2)의 대소 관계는 B6<B2이므로, IGV 개도의 대소 관계는 P4%>P1%로 된다. 이 P4%는, P3%와 마찬가지로, 제3 개도의 일례이다.
또, 제3 실시형태의 발전 플랜트(1)는, 감온 장치(24)와 과열기(25)를 구비하고 있어도 되고, 감온 장치(24)와 과열기(25)를 구비하고 있지 않아도 된다.
이하, 설정값(B6)의 상세를 설명한다.
본 실시형태의 B6은, 증기 터빈(31)의 기동이 미스매치 차트에 있어서 핫 기동으로 정의되는 경우의 증기 터빈(31)의 메탈 온도에 의거해서 정해져 있고, 구체적으로는, 이 메탈 온도에 적절한 마진을 가산해서 정해져 있다. 이 메탈 온도는, 제3 온도의 일례이며, 예를 들면 500℃이다. B6은, 제4 온도의 일례이며, 예를 들면 540℃이다. 본 실시형태의 B6은, 500℃에 일정값의 마진인 40℃를 가산해서 정해져 있다.
증기 터빈(31)의 기동 모드(mode)에는, 콜드(cold) 기동, 웜(warm) 기동, 핫(hot) 기동 등이 존재한다. 이들은, 증기 터빈(31)의 메탈 온도에 따라서 정의되는 기동 모드이다. 콜드 기동은, 일반적으로 메탈 온도가 약 300℃ 이하인 온도 대역으로 정의되는 기동 모드이다. 한편, 웜 기동은, 일반적으로 내면 메탈 온도가 대략 300℃를 초과하는 대역(단 500℃ 이상은 핫 기동)으로 정의되는 기동 모드이다.
본 실시형태의 플랜트 제어 방법은, 제1 및 제2 실시형태의 플랜트 제어 방법과 마찬가지로, 기동 공정상에 긴 초기 부하 히트 소크 시간(90분)을 갖는 콜드 기동에 대해서 적용된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 핫 기동의 열응력 거동에 착목하여, 핫 기동의 내용을 콜드 기동 시의 플랜트 제어 방법에 도입하고 있다.
미스매치 차트 연산부(71)는, 미스매치 차트를 구비하고 있다. 미스매치 차트의 구체예는 일반적으로 알려져 있으며, 예를 들면, 초기 부하 유지 시간(초기 부하 히트 소크 시간)이 미스매치 차트에 의해 규정되어 있다. 미스매치 차트의 일례에 따르면, 증기 터빈(31)의 메탈 온도가 높아질수록 초기 부하 히트 소크 시간이 감소하고, 핫 기동에 있어서는, 초기 부하 히트 소크 시간은 제로로 된다. 이 경우, 핫 기동의 기동 공정상에 있어서 초기 부하 히트 소크를 실시할 필요성은 없다.
핫 기동에 정의 및 분류되는 메탈 온도는, 증기 터빈(31)의 모델 형식마다 상위하다. 최근의 플랜트 제어의 미스매치 차트는, 상기와 같이, 증기 터빈(31)의 통기 전에 계측한 메탈 온도가 500℃ 근방 또는 500℃ 이상인 고온 대역을 핫 기동으로 정의하는 것이 일반적이다. 따라서, 본 실시형태에서는, 통기 직전의 메탈 온도가 500℃ 이상인 경우를 핫 기동으로 정의하지만, 그 밖의 정의를 채용해도 된다.
일반적으로 초기 부하 히트 소크 운전은, 소량의 주증기(A6)를 증기 터빈(31)에 유입시키고, 장시간에 걸쳐서 서서히 주증기(A6)로부터 그 터빈 로터에 열을 전달하도록 해서 열응력의 발생을 완화시키는 목적으로 행해진다. 한편, 핫 기동에서는, 메탈 온도가 500℃ 이상의 고온을 유지하고 있기 때문에, 메탈 온도보다도 고온의 주증기(A6)가 증기 터빈(31)에 유입해도, 터빈 로터에 심각한 열응력은 발생하지 않는다. 따라서, 핫 기동에서는, 초기 부하 히트 소크 운전이 필요하지 않게 된다.
제3 실시형태에서는, 이 사실에 착목하고 있다. 구체적으로는, 초기 부하 히트 소크 종료 시점(t5)에 증기 터빈(31)의 메탈 온도가 500℃까지 상승하는 기동 공정을 실시한다. 이것은, 증기 터빈(31)의 상태가, 통기 개시 시점에는 콜드 기동의 상태에 있던 것이, 초기 부하 히트 소크 종료 시점에는 핫 기동의 상태로 전환하고 있는 것이고, 소위 유사적인 핫 기동이 실현되어 있다고 표현할 수 있다. 그리고, 초기 부하 히트 소크 종료 이후의 기동 공정에서는, 배기 가스 온도나 주증기 온도가 상승하지만, 핫 기동과 마찬가지로 500℃의 높은 메탈 온도가 유지되어 있기 때문에, 증기 터빈(31)에 고온의 주증기 온도가 유입해도, 터빈 로터에 과대한 열응력은 발생하지 않는다.
본 실시형태에서는, 초기 부하 히트 소크의 90분 동안에 배기 가스 온도를 설정값(B6)으로 상승시키도록 IGV 개도를 제어해서, 의사(擬似)적인 핫 기동을 실현한다. 본 실시형태에서는, 핫 기동의 메탈 온도인 500℃에, 예를 들면 40℃의 마진을 가산함으로써, 설정값(B6)을 540℃로 설정한다.
이 40℃라는 온도는 예를 들면, 배기 가스 온도와 주증기 온도 사이의 온도 편차나, 주증기 온도와 메탈 온도 사이의 온도 편차를 고려해서 설정된 것이다. 즉, 배기 가스 온도가 상승하면, 주증기 온도는 배기 가스 온도에 추종해서 상승하고, 메탈 온도는 주증기 온도에 추종해서 상승한다. 따라서, 이들 상승 중에 있어서, 주증기 온도는 배기 가스 온도보다도 약간 낮아지고, 메탈 온도는 주증기 온도보다도 약간 낮아진다. 환언하면, 주증기 온도는 배기 가스 온도보다 늦게 상승하고, 메탈 온도는 주증기 온도보다 늦게 상승한다. 또, 도 2, 도 5, 및 도 7은, 증기 터빈(31)의 통기 전의 메탈 온도(W4)만을 도시하고 있는 것을 유의한다.
배기 가스 온도의 상승에 대한 주증기 온도의 상승의 지연분이나, 주증기 온도의 상승에 대한 메탈 온도의 상승의 지연분은, 발전 플랜트(1)마다 고유의 값으로 된다. 단, 이들 지연분은, 기동 공정상의 시간대(예를 들면 초기 부하 히트 소크의 초기 단계나 종료 직전)에서 서로 다른 값으로 된다. 일반적으로, 이들 지연분은 20℃∼60℃로 평가된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 배기 가스 온도의 상승에 대한 메탈 온도의 상승의 지연분을 40℃로 상정하고, 상기한 마진을 40℃로 설정하고 있다. 한편, 증기 터빈(31)의 실기(實機) 시운전 등에 의거해서 이 지연분을 정밀도 좋게 특정하고, 이와 같이 해서 특정된 지연분을 500℃에 가산해서 설정값(B6)을 결정해도 된다.
이하, 제3 실시형태와 제2 실시형태를 비교한다.
이들 실시형태에서는, 설정값(B5)을 560℃로 한 사례나, 설정값(B6)을 540℃로 한 사례를 설명했다. 560℃, 540℃라는 값은 예시에 지나지 않지만, B5>B6이라는 관계는 대부분의 경우에 성립한다고 생각할 수 있다. 이유는 이하와 같다.
적절한 상용 컴바인드 사이클 발전 플랜트의 열평형 계획(히트 밸런스(heat balance))에서는, 주증기 감온 스프레이 제어의 설정값(B5)은, 핫 기동으로 정의되는 경우의 메탈 온도(예를 들면 500℃)보다 고온으로 계획된다. 그 이유는, 일반적으로, 주증기 감온 스프레이 제어의 설정값(B5)이 상한값으로서 사실상, 주증기 온도를 결정하기 때문이다. 만약 설정값(B5)이 500℃보다 저온이면, 주증기 온도도 메탈 온도도 500℃를 초과하지 않아, 핫 기동의 정의는 의미가 없다고 생각할 수 있다. 따라서, 설정값(B5)은 500℃보다 고온으로 설정되고, 500℃에 마진(예를 들면 40℃)을 가산했다고 해도, 설정값(B6)은 설정값(B5)보다 저온으로 되는 것이 일반적이라고 생각할 수 있다.
이상과 같이, 제1 내지 제3 실시형태의 플랜트 제어 방법에서는, 증기 터빈(31)의 히트 소크 운전 중에 IGV 개도를 감소시켜서, 완만한 온도 변화율로 주증기 온도를 상승시킨다. 따라서, 이들 실시형태에 따르면, 증기 터빈(31)의 열응력을 완화하는 것이 가능하게 되어, 플랜트 기동 시간을 희생하지 않고 증기 터빈(31)에 있어서 부담이 적은 기동 방법을 채용하는 것이 가능하게 된다.
이상, 몇 가지 실시형태를 설명했지만, 이들 실시형태는, 예로서만 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 본 명세서에서 설명한 신규의 장치, 방법, 및 플랜트는, 그 밖의 다양한 형태로 실시할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 장치, 방법, 및 플랜트의 형태에 대하여, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서, 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 첨부의 특허 청구범위 및 이것에 균등한 범위는, 발명의 범위나 요지에 포함되는 이와 같은 형태나 변형예를 포함하도록 의도되어 있다.
1 : 발전 플랜트 2 : 플랜트 제어 장치
11 : 연료 조절 밸브 12 : 연소기
13 : 압축기 13a : 입구
13b : 입구 안내익 14 : 가스 터빈
14a : 배기 가스 온도 센서 15 : 회전축
16 : 발전기 17 : 서보 밸브
18 : 압축 공기 온도 센서 19 : 출력 센서
21 : 배열 회수 보일러 22 : 드럼
23 : 과열기(1차 과열기) 24 : 감온 장치
25 : 과열기(2차 과열기) 31 : 증기 터빈
31a : 회전자 31b : 고정자
31c : 증기 유입구 31d : 증기 유출구
32 : 복수기 33 : 가감 밸브
34 : 바이패스 조절 밸브 35 : 메탈 온도 센서
36 : 주증기 온도 센서 41 : 함수 발생기
42 : 설정기 43 : 가산기
44 : 상한 제한기 45 : 하한 제한기
51 : 전환기 52 : 평균값 연산기
53 : 감산기 54 : PID 컨트롤러
55 : 하한 제한기 56 : GT 출력 제어부
57 : ST 출력 제어부 61 : 설정기
62 : 감산기 63 : 비교기
64 : 미스매치 차트 연산부 65 : NOT 게이트
66 : AND 게이트 71 : 미스매치 차트 연산부
72 : NOT 게이트 73 : AND 게이트
74 : 감산기 75 : 제산기
76 : 설정기 77 : 전환기
78 : 설정기 79 : 변화율 제한기

Claims (14)

  1. 입구 안내익(案內翼)으로부터 도입된 산소와 함께 연료를 연소시켜서 가스를 발생시키는 연소기와,
    상기 연소기로부터의 상기 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성하는 배열(排熱) 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 증기에 의해 구동되는 증기 터빈
    을 구비하는 발전 플랜트를 제어하는 플랜트 제어 장치로서,
    상기 가스 터빈의 출력값을 제어하는 제1 출력 제어부와,
    상기 증기 터빈의 출력값을 제어하는 제2 출력 제어부로서, 상기 증기 터빈의 출력값을 소정 기간만 소정값으로 유지하는 제2 출력 제어부와,
    상기 증기 터빈의 기동 전에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도(開度)를 제1 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 기동 후에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도보다도 큰 제2 개도로 제어하고, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도로 저하시키거나, 또는 상기 제1 개도보다도 크고 상기 제2 개도보다도 작은 제3 개도로 저하시키는 개도 제어부
    를 구비하고,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간 중에 있어서의 상기 배기 가스의 온도의 승온 속도의 설정값을 산출하고, 상기 승온 속도의 설정값에 의거해서 상기 입구 안내익의 개도를 제어하는, 플랜트 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 출력 제어부는, 상기 소정 기간의 개시 시에 상기 입구 안내익의 개도가 상기 제2 개도로 되고, 상기 소정 기간의 종료 시에 상기 입구 안내익의 개도가 상기 제1 개도 또는 상기 제3 개도로 되도록, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도 또는 상기 제3 개도로 연속적으로 저하시키는, 플랜트 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간의 개시 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값과, 상기 소정 기간의 종료 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값의 차를, 상기 소정 기간으로 나눔으로써, 상기 승온 속도의 설정값을 산출하는, 플랜트 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 소정 기간의 개시 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값은, 상기 입구 안내익의 개도가 상기 제2 개도 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값이고,
    상기 소정 기간의 종료 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값은, 상기 입구 안내익의 개도가 상기 제1 개도 또는 상기 제3 개도 시의 상기 배기 가스의 온도의 설정값인, 플랜트 제어 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 출력 제어부는, 상기 소정 기간 중에 있어서 상기 가스 터빈의 출력값을 소정값으로 유지하는, 플랜트 제어 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 소정 기간은, 상기 증기 터빈의 히트 소크를 실행하는 기간인, 플랜트 제어 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 배열 회수 보일러는, 상기 배기 가스의 열을 이용해서 1차 증기를 생성하는 1차 과열기와, 상기 1차 증기에 냉각수를 주입하는 감온 장치와, 상기 배기 가스의 열을 이용해서 상기 1차 증기로부터 2차 증기를 생성하는 2차 과열기를 구비하고,
    상기 증기 터빈은, 상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 2차 증기에 의해 구동되고, 상기 감온 장치는, 상기 2차 증기의 온도와 제1 온도의 비교 결과에 의거해서, 상기 1차 증기에 상기 냉각수를 주입하고,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간의 종료 시의 상기 배기 가스의 온도가, 상기 제1 온도에 의거해서 정해지는 제2 온도로 되도록, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도로부터 상기 제3 개도로 저하시키는, 플랜트 제어 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 감온 장치는, 상기 2차 증기의 온도가 상기 제1 온도보다도 높을 경우에, 상기 1차 증기에 상기 냉각수를 주입하고,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간의 종료 시의 상기 배기 가스의 온도가 상기 제1 온도로 되도록, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도로부터 상기 제3 개도로 저하시키는, 플랜트 제어 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간의 종료 시의 상기 증기 터빈의 메탈 온도가 제3 온도로 되고, 상기 소정 기간의 종료 시의 상기 배기 가스의 온도가, 상기 제3 온도에 의거해서 정해지는 제4 온도로 되도록, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도로부터 상기 제3 개도로 저하시키는, 플랜트 제어 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제3 온도는, 상기 증기 터빈의 기동이 미스매치 차트에 있어서 핫 기동으로 정의되는 경우의 상기 메탈 온도인, 플랜트 제어 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제4 온도는, 상기 제3 온도보다도 높은, 플랜트 제어 장치.
  13. 입구 안내익으로부터 도입된 산소와 함께 연료를 연소시켜서 가스를 발생시키는 연소기와,
    상기 연소기로부터의 상기 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 증기에 의해 구동되는 증기 터빈
    을 구비하는 발전 플랜트를 제어하는 플랜트 제어 방법으로서,
    상기 가스 터빈의 출력값을 제1 출력 제어부에 의해 제어하고,
    상기 증기 터빈의 출력값을 소정 기간만 소정값으로 유지하도록, 상기 증기 터빈의 출력값을 제2 출력 제어부에 의해 제어하고,
    상기 증기 터빈의 기동 전에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 제1 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 기동 후에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도보다도 큰 제2 개도로 제어하고, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도로 저하시키거나, 또는 상기 제1 개도보다도 크고 상기 제2 개도보다도 작은 제3 개도로 저하시키고,
    상기 소정 기간 중에 있어서의 상기 배기 가스의 온도의 승온 속도의 설정값을 산출하고, 상기 승온 속도의 설정값에 의거해서 상기 입구 안내익의 개도를 제어하는 것을 구비하는 플랜트 제어 방법.
  14. 입구 안내익으로부터 도입된 산소와 함께 연료를 연소시켜서 가스를 발생시키는 연소기와,
    상기 연소기로부터의 상기 가스에 의해 구동되는 가스 터빈과,
    상기 가스 터빈으로부터의 배기 가스의 열을 이용해서 증기를 생성하는 배열 회수 보일러와,
    상기 배열 회수 보일러로부터의 상기 증기에 의해 구동되는 증기 터빈과,
    상기 가스 터빈의 출력값을 제어하는 제1 출력 제어부와,
    상기 증기 터빈의 출력값을 제어하는 제2 출력 제어부로서, 상기 증기 터빈의 출력값을 소정 기간만 소정값으로 유지하는 제2 출력 제어부와,
    상기 증기 터빈의 기동 전에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 제1 개도로 제어하고, 상기 증기 터빈의 기동 후에 있어서의 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제1 개도보다도 큰 제2 개도로 제어하고, 상기 소정 기간 중에 상기 입구 안내익의 개도를 상기 제2 개도로부터 상기 제1 개도로 저하시키거나, 또는 상기 제1 개도보다도 크고 상기 제2 개도보다도 작은 제3 개도로 저하시키는 개도 제어부
    를 구비하고,
    상기 개도 제어부는, 상기 소정 기간 중에 있어서의 상기 배기 가스의 온도의 승온 속도의 설정값을 산출하고, 상기 승온 속도의 설정값에 의거해서 상기 입구 안내익의 개도를 제어하는, 발전 플랜트.
KR1020180079729A 2017-07-21 2018-07-10 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트 KR102103324B1 (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2017-142218 2017-07-21
JP2017142218 2017-07-21
JPJP-P-2018-107784 2018-06-05
JP2018107784A JP7003000B2 (ja) 2017-07-21 2018-06-05 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190010441A KR20190010441A (ko) 2019-01-30
KR102103324B1 true KR102103324B1 (ko) 2020-04-22

Family

ID=65018477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180079729A KR102103324B1 (ko) 2017-07-21 2018-07-10 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10808567B2 (ko)
KR (1) KR102103324B1 (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6366259B2 (ja) * 2013-11-18 2018-08-01 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ２軸ガスタービンの制御装置及び制御方法
JP6884721B2 (ja) 2018-03-16 2021-06-09 株式会社東芝 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント
JP7075306B2 (ja) 2018-08-01 2022-05-25 株式会社東芝 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント
US10753287B2 (en) * 2018-08-02 2020-08-25 Mitsubishi Hitachi Power Systems Americas, Inc. Active inlet turbine control
DE102018213422A1 (de) * 2018-08-09 2020-02-13 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum An- und Abfahren einer Gasturbine in einer Gas- und Dampfturbinenanlage
JP7499671B2 (ja) * 2020-10-07 2024-06-14 三菱重工業株式会社 性能評価方法、運転制御方法、性能評価装置、及びプログラム

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2680033B2 (ja) * 1988-05-11 1997-11-19 株式会社日立製作所 コンバインドプラントの運転方法及び装置

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3974643A (en) * 1974-08-08 1976-08-17 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant and a gas turbine having improved outlet temperature limit control
US3974644A (en) * 1974-08-08 1976-08-17 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant and heat recovery steam generator having improved multi-loop temperature control of the steam generated
US3974645A (en) * 1974-08-08 1976-08-17 Westinghouse Electric Corporation Control apparatus for matching the exhaust flow of a gas turbine employed in a combined cycle electric power generating plant to the requirements of a steam generator also employed therein
US3956883A (en) * 1974-08-08 1976-05-18 Westinghouse Electric Corporation Smooth and highly responsive gas turbine temperature limit control especially useful in combined cycle electric power plants
US3955358A (en) * 1974-08-08 1976-05-11 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant and a heat recovery steam generator with improved fluid level control therefor
US3973391A (en) * 1974-08-08 1976-08-10 Westinghouse Electric Corporation Control apparatus for modulating the inlet guide vanes of a gas turbine employed in a combined cycle electric power generating plant as a function of load or inlet blade path temperature
US3965675A (en) * 1974-08-08 1976-06-29 Westinghouse Electric Corporation Combined cycle electric power plant and a heat recovery steam generator having improved boiler feed pump flow control
US4201923A (en) * 1974-08-08 1980-05-06 Westinghouse Electric Corp. Combined cycle electric power plant and a gas turbine having improved megawatt load control
US4208882A (en) * 1977-12-15 1980-06-24 General Electric Company Start-up attemperator
US4550565A (en) * 1984-01-16 1985-11-05 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha Gas turbine control systems
US4589255A (en) * 1984-10-25 1986-05-20 Westinghouse Electric Corp. Adaptive temperature control system for the supply of steam to a steam turbine
US4638630A (en) * 1984-12-27 1987-01-27 Westinghouse Electric Corp. Cooldown control system for a combined cycle electrical power generation plant
JPH0751885B2 (ja) 1985-12-26 1995-06-05 株式会社東芝 タ−ビン起動運転装置
US7274111B2 (en) * 2005-12-09 2007-09-25 General Electric Company Methods and apparatus for electric power grid frequency stabilization
US8733104B2 (en) * 2009-03-23 2014-05-27 General Electric Company Single loop attemperation control
EP2642092B1 (en) * 2012-03-19 2014-10-08 Alstom Technology Ltd Method for operating a combined cycle power plant and plant to carry out such a method
JP6110110B2 (ja) * 2012-11-16 2017-04-05 三菱日立パワーシステムズ株式会社 ガスタービン及びガスタービンの運転方法
US9523313B2 (en) * 2013-03-12 2016-12-20 General Electric Company System and method for loading a combined cycle power plant
TWI654368B (zh) * 2013-06-28 2019-03-21 美商艾克頌美孚上游研究公司 用於控制在廢氣再循環氣渦輪機系統中的廢氣流之系統、方法與媒體
JP6352762B2 (ja) * 2013-12-25 2018-07-04 株式会社東芝 制御装置、及び起動方法
US9404426B2 (en) * 2013-12-31 2016-08-02 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
US9957843B2 (en) * 2013-12-31 2018-05-01 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
US20150184549A1 (en) * 2013-12-31 2015-07-02 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
JP6375585B2 (ja) * 2014-03-31 2018-08-22 三菱日立パワーシステムズ株式会社 コンバインドサイクルプラント、その制御方法、及びその制御装置
JP2015227630A (ja) * 2014-05-30 2015-12-17 株式会社東芝 プラント制御装置、及びプラント起動方法
US20160147204A1 (en) * 2014-11-26 2016-05-26 General Electric Company Methods and systems for enhancing control of power plant generating units
US10253652B2 (en) * 2015-12-15 2019-04-09 General Electric Company System and method for controlling gas turbine output via an exhaust damper
JP6609180B2 (ja) * 2015-12-24 2019-11-20 株式会社東芝 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント
JP6730116B2 (ja) 2016-07-08 2020-07-29 株式会社東芝 プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2680033B2 (ja) * 1988-05-11 1997-11-19 株式会社日立製作所 コンバインドプラントの運転方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20190024529A1 (en) 2019-01-24
KR20190010441A (ko) 2019-01-30
US10808567B2 (en) 2020-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102103324B1 (ko) 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트
US9353650B2 (en) Steam turbine plant and driving method thereof, including superheater, reheater, high-pressure turbine, intermediate-pressure turbine, low-pressure turbine, condenser, high-pressure turbine bypass pipe, low-pressure turbine bypass pipe, and branch pipe
JP6223847B2 (ja) ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法
KR101883689B1 (ko) 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법 및 파워 플랜트
US20140373540A1 (en) Start Control Unit for Steam Turbine Plant
JP7003000B2 (ja) プラント制御装置、プラント制御方法、および発電プラント
KR102051279B1 (ko) 콤바인드사이클플랜트, 그 제어방법 및 그 제어장치
KR101959267B1 (ko) 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트
JP4657057B2 (ja) 再熱型蒸気タービンプラント
WO2017073195A1 (ja) コンバインドサイクルプラント及びコンバインドサイクルプラントの運転制御方法
CN104074560A (zh) 用于燃气轮机联合循环发电机组蒸汽旁路控制的方法
JP3959172B2 (ja) 蒸気タービンの制御方法
JP6685237B2 (ja) 水蒸気サイクル及び水蒸気サイクルの運転方法
JP3731058B2 (ja) 蒸気タービンの制御方法及び装置
JP4560481B2 (ja) 蒸気タービンプラント
KR20170076565A (ko) 플랜트 제어 장치, 플랜트 제어 방법, 및 발전 플랜트
JP6543175B2 (ja) 調節弁の制御装置及び制御方法
JPS6165003A (ja) タービン制御装置
WO2021020207A1 (ja) 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
JP2019105260A (ja) プラント制御装置および発電プラント
JPS61184306A (ja) 蒸気タ−ビン再熱器加熱蒸気圧力制御装置
JPH09105503A (ja) コンバインドサイクルプラントの蒸気温度制御方法及び装置
JP2019190703A (ja) プラント制御装置および発電プラント
JPH1038201A (ja) 排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるガス高圧給水加熱器の出口給水温度制御方法及び装置
JP2003056309A (ja) タービン制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant