(57)【要約】【課題】非常調速機試験終了後のユニットの再起動を早め、且つボイラの燃料消費量を最小限に抑えたユニット再起動方法を提供する。【解決手段】このユニット再起動装置５０は、タービンＡ、Ｂを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転手段１１と、タービン回転手段１１によりタービンＡ、Ｂの回転数が一定速度に達したときに発電機Ａ、Ｂを並列させる並列手段１２と、タービン回転手段１１によりタービンＡ、Ｂの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に発電機Ａ、Ｂの並列を解列する解列手段１３と、発電機Ａ、Ｂを解列した後に、タービンＡ、Ｂの非常調速機試験を実施する試験実施手段１４と、非常調速機試験が終了した後にタービンＡ、Ｂの回転数を再び一定速度に回転させる再回転手段１０と、各手段を同期制御する制御手段１５と、を備えて構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機用タービンの非常調速機試験が終了した後にユニットを再起動する方法であって、
前記発電機用タービンを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転工程と、
前記タービン回転工程により前記発電機用タービンの回転数が一定速度に達したときに発電機を並列させる並列工程と、
前記タービン回転工程により前記発電機用タービンの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に前記発電機を解列する解列工程と、
前記発電機を解列した後に、前記発電機用タービンの非常調速機試験を実施する試験実施工程と、
前記非常調速機試験が終了した後に前記発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させる再回転工程と、を備え、
前記再回転工程を実施後に、前記並列工程により前記発電機を並列させることを特徴とするユニット再起動方法。
【請求項２】
前記再回転工程は、前記解列工程をリセットすることにより実施されることを特徴とする請求項１に記載のユニット再起動方法。
【請求項３】
前記再回転工程を実施後に、前記並列工程により前記発電機を並列することにより、前記発電機に係る再起動時間の短縮と燃料消費量の低減を実現したことを特徴とする請求項１又は２に記載のユニット再起動方法。
【請求項４】
発電機用タービンの非常調速機試験が終了した後にユニットを再起動する再起動装置であって、
前記発電機用タービンを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転手段と、
前記タービン回転手段により前記発電機用タービンの回転数が一定速度に達したときに発電機を並列させる並列手段と、
前記タービン回転手段により前記発電機用タービンの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に前記発電機を解列する解列手段と、
前記発電機を解列した後に、前記発電機用タービンの非常調速機試験を実施する試験実施手段と、
前記非常調速機試験が終了した後に前記発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させる再回転手段と、を備え、
前記再回転手段を実施後に、前記並列手段により前記発電機を並列させることを特徴とする再起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユニット再起動方法に関し、さらに詳しくは、タービンの非常調速機試験を終了した後に、ユニットを可能な限り速く再起動させるための起動手順に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発電所に設置されているタービンには、タービン回転数を負荷の変動にかかわらず一定の範囲内に保つ調速装置が設置されている。調速装置は、調速機と調速弁からなり、定格負荷で遮断したときに達する速度上昇を非常調速装置が作動する速度未満にする調整能力を持つ。ここで、非常調速装置は異常時に確実に動作して、タービンの破壊を防ぐ重要な機能を有するため、定期的に点検されて機能を維持するように管理される（これを、非常調速機試験と呼ぶ）。
図６は、従来の火力発電所における非常調速機試験時の各部の状態変化を示す遷移図の一例である。符号２０は主蒸気温度の変化を示し、符号２１は蒸気圧力の変化を示し、符号２２はタービン回転数の変化を示し、符号２３は発電機出力の変化を示し、符号２４はボイラの燃料消費量の変化を示している。
図７は、図６の遷移図に基づいて各部が動作する手順を説明するフローチャートである。まず、ボイラを点火する（Ｓ２０）。これにより、主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が上昇する。そして主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が所定の値に達すると（Ｓ２１でＹＥＳ）、蒸気圧力２１を一定に保持して（Ｓ２２）、タービンを起動する（Ｓ２３）。タービンは徐々に回転数を上げて所定回転数（例えば、３６００ｒｐｍ）に達すると（Ｓ２４でＹＥＳ）、回転数を一定に保持して（Ｓ２５）、発電機を並列する（Ｓ２６）。ここで、タービンの中心部メタルの遷移温度以上となった時点で（Ｓ２７ＹＥＳ）、発電機を解列して（Ｓ２８）、各試験（非常調速機試験）を開始する（Ｓ２９）。試験が終了すると（Ｓ３０でＹＥＳ）、停止モードとなってタービンの回転数２２は低下していく。そしてボイラを消火すると（Ｓ３１）、それに伴って主蒸気温度２０と蒸気圧力２１も低下する。タービンの回転数２２がゼロになると、燃料補機を起動して（Ｓ３２）、ボイラを再点火する（Ｓ３３）。それにより主蒸気温度２０と蒸気圧力２１も上昇して所定の値になると（Ｓ３４でＹＥＳ）、蒸気圧力２１を一定に保持して（Ｓ３５）、タービンを起動する（Ｓ３６）。タービンは徐々に回転数を上げて所定回転数に達すると（Ｓ３７でＹＥＳ）、回転数を一定に保持して（Ｓ３８）、発電機を並列にして（Ｓ３９）、定常運転モードに移行する（Ｓ４０）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の非常調速機試験においては、試験が終了すると一旦ボイラを消火するため、主蒸気の温度２０と蒸気圧力２１が低下してしまうため、再点火してからタービンを再起動するため、メタル温度より低い蒸気が供給されることになる。その結果、メタル表面が冷却されて中心部との温度差が生じて、メタルにストレスが掛かるといった問題がある。また、一旦ボイラを消火して、再点火するために余分な燃料を消費するばかりでなく、再起動までに時間が余分に掛かるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、非常調速機試験の終了後に、ボイラを消火せずにタービンを所定速度に維持して、発電機を並列することにより、非常調速機試験終了後のユニットの再起動を早め、且つボイラの燃料消費量を最小限に抑えたユニット再起動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、発電機用タービンの非常調速機試験が終了した後にユニットを再起動する方法であって、前記発電機用タービンを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転工程と、前記タービン回転工程により前記発電機用タービンの回転数が一定速度に達したときに発電機を並列させる並列工程と、前記タービン回転工程により前記発電機用タービンの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に前記発電機を解列する解列工程と、前記発電機を解列した後に、前記発電機用タービンの非常調速機試験を実施する試験実施工程と、前記非常調速機試験が終了した後に前記発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させる再回転工程と、を備え、前記再回転工程を実施後に、前記並列工程により前記発電機を並列させることを特徴とする。
火力発電所の発電機は、ボイラを加熱することにより高圧の蒸気を発生させ、その蒸気をタービンに噴射することにより、タービンに直結された発電機を回転させて発電している。このタービンには、回転数を負荷の変動にかかわらず一定の範囲内に保つ調速装置が設置されている。調速装置は、調速機と調速弁からなり、定格負荷で遮断したときに達する速度上昇を非常調速装置が作動する速度未満にする調整能力を持つ。ここで、非常調速装置は異常時に確実に動作して、タービンの破壊を防ぐ重要な機能を有するため、定期的に点検されて機能を維持するように非常調速機試験が実施される。また、試験終了後は速やかに定常運転に復帰することが好ましい。そこで本発明では、非常調速機試験が終了した後に、タービン回転工程により発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させた後に、並列工程により発電機を並列して定常運転に移行する。これにより、非常調速機試験終了後のユニットの再起動を早め、且つボイラの燃料消費量を最小限に抑えることができる。
【０００５】
請求項２は、前記再回転工程は、前記解列工程をリセットすることにより実施されることを特徴とする。
タービンの回転数が低下した後に、所定の回転数まで上昇させるためには、ボイラを消火せずに、タービンを回転させたまま所定速度まで上昇させる必要がある。そのためには、解列工程を解除する必要がある。そこで本発明では、再回転工程を実施するために、解列工程をリセットしてボイラを消火しないようにする。これにより、主蒸気温度と圧力の低下を抑えて、タービンの回転数を所定回転数に戻す時間を短縮することができる。
【０００６】
請求項３は、前記再回転工程を実施後に、前記並列工程により前記発電機を並列することにより、前記発電機に係る再起動時間の短縮と燃料消費量の低減を実現したことを特徴とする。
ボイラを消火すると、急激に主蒸気温度と圧力が低下する。また、低下した主蒸気温度と圧力を定常値に戻すためには、ボイラを再点火して主蒸気温度と圧力が定常値になるまでタービンを回転することができない。その結果、ボイラの再点火するための燃料が必要となり、タービンの回転数を定常値まで上昇するまで時間を要する。そこで本発明では、再回転工程を実施後に、並列工程により発電機を並列する。これにより、発電機に係る再起動時間の短縮と燃料消費量の低減を実現することができる。
【０００７】
請求項４は、発電機用タービンの非常調速機試験が終了した後にユニットを再起動する再起動装置であって、前記発電機用タービンを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転手段と、前記タービン回転手段により前記発電機用タービンの回転数が一定速度に達したときに発電機を並列させる並列手段と、前記タービン回転手段により前記発電機用タービンの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に前記発電機を解列する解列手段と、前記発電機を解列した後に、前記発電機用タービンの非常調速機試験を実施する試験実施手段と、前記非常調速機試験が終了した後に前記発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させる再回転手段と、を備え、前記再回転手段を実施後に、前記並列手段により前記発電機を並列させることを特徴とする。
本発明は請求項１と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非常調速機試験が終了した後に、タービン回転工程により発電機用タービンの回転数を再び一定速度に回転させた後に、並列工程により発電機を並列して定常運転に移行するので、非常調速機試験終了後のユニットの再起動を早め、且つボイラの燃料消費量を最小限に抑えることができる。
また、再回転工程を実施するために、解列工程をリセットしてボイラを消火しないようにする。これにより、主蒸気温度と圧力の低下を抑えて、タービンの回転数を所定回転数に戻す時間を短縮することができる。
また、再回転工程を実施後に、並列工程により発電機を並列するので、発電機に係る再起動時間の短縮と燃料消費量の低減を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係る発電所プラントシステムの概略構成を示す図である。この発電所プラントシステム５０は、プラント全体の制御を司る制御用計算機１と、ＣＲＴの表示を制御するＣＲＴ制御装置２と、プラント状態をリアルタイムに表示するＣＲＴ３と、ユニット６と、各ユニット６を制御するプラント制御装置５と、夫々を接続する伝送ネットワーク４と、を備えて構成されている。尚、ユニット６の動作については、公知であるのでここでは省略する。また、ユニット６の構成は一例であり、火力発電の機能を実現できる構成であれば他の構成でも構わない。ここでは、プラント制御装置５がユニット６内の各装置からの情報を受け取って処理し、ユニットの状態を正常に維持している。また、制御用計算機１は各プラント制御装置５からの情報を統括して、発電所全体の統括制御を行なっている。
【００１０】
図２は本発明の実施形態に係るユニット再起動装置の機能を示すブロック図である。このユニット再起動装置５１は、発電機用タービン（以下、単にタービンと呼ぶ）の非常調速機試験後のユニット再起動装置であって、タービンＡ、Ｂを起動して所定時間に亘って一定速度で回転させるタービン回転手段１１と、タービン回転手段１１によりタービンＡ、Ｂの回転数が一定速度に達したときに発電機Ａ、Ｂを並列させる並列手段１２と、タービン回転手段１１によりタービンＡ、Ｂの回転数を所定の時間一定回転数で回転した後に発電機Ａ、Ｂの並列を解列する解列手段１３と、発電機Ａ、Ｂを解列した後に、タービンＡ、Ｂの非常調速機試験を実施する試験実施手段１４と、非常調速機試験が終了した後にタービンＡ、Ｂの回転数を再び一定速度に回転させる再回転手段１０と、各手段を同期制御する制御手段１５と、を備え、非常調速機試験が終了した後に、再回転手段１０によりタービンＡ、Ｂの回転数を再び一定速度に回転させた後に、並列手段１２により発電機Ａ、Ｂを並列して定常運転に移行する。
即ち、火力発電所の発電機は、ボイラを加熱することにより高圧の蒸気を発生させ、その蒸気をタービンに噴射することにより、タービンに直結された発電機を回転させて発電している。このタービンには、回転数を負荷の変動にかかわらず一定の範囲内に保つ調速装置が設置されている。調速装置は、調速機と調速弁からなり、定格負荷で遮断したときに達する速度上昇を非常調速装置が作動する速度未満にする調整能力を持つ。ここで、非常調速装置は異常時に確実に動作して、タービンの破壊を防ぐ重要な機能を有するため、定期的に点検されて機能を維持するように非常調速機試験が実施される。また、試験終了後は速やかに定常運転に復帰することが好ましい。そこで本実施形態では、非常調速機試験が終了した後に、再回転手段１０によりタービンＡ、Ｂの回転数を再び一定速度に回転させた後に、並列手段１２により発電機Ａ、Ｂを並列して定常運転に移行する。これにより、非常調速機試験終了後のユニットの再起動を早め、且つボイラの燃料消費量を最小限に抑えることができる。
【００１１】
図３は、本発明の火力発電所における非常調速機試験時の各部の状態変化を示す遷移図の一例である。同じ構成要素には図６と同じ参照番号を付して説明する。
図４は制御手段の動作フローを説明するための論理系統図である。ＡＢＣ（ボイラ自動制御装置）計算機モードのとき通常停止指令（ＣＰＴＲ）が出力されると、ゲート１（以下、Ｇ１と呼ぶ）からセット信号が出力されてＦＦ１をセットして「通常停止モード」となる。また、ＡＢＣ計算機モードのとき通常停止指令解除（ＣＰＴＲ）が出力されると、Ｇ１はリセット信号が出力されてＦＦ１をリセットして「起動モード」となる。ＦＦ１のリセットの条件として、ＭＦＴ動作又は加減弁無負荷位置がＧ１７から出力されると、Ｇ３からリセット信号が出力されてリセットされて「起動モード」となる。また、ＭＦＴ動作又は加減弁無負荷位置がＧ１７から出力されると、起動モードリセット条件となって、Ｇ１２からリセット信号が出力されてＦＦ３とＦＦ４をリセットする。また、この条件下で発電機遮断機「切り」となると、Ｇ１３からセット信号が出力されて、ＦＦ５をセットする。また、ＡＢＣ計算機モードのとき冷却停止指令（ＣＰＴＲ）が出力されると、Ｇ４からセット信号が出力されてＦＦ２をセットすることにより、「冷却停止モード」となる。ＦＦ２のリセット条件は、ＡＢＣ計算機モードのとき冷却停止指令解除が出力されることによりＧ５からリセット信号が出力される。
【００１２】
図５は、図３の遷移図に基づいて各部が動作する手順を説明するフローチャートである。まず、ボイラを点火する（Ｓ１）。これにより、主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が上昇する。そして主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が所定の値に達すると（Ｓ２でＹＥＳ）、蒸気圧力２１を一定に保持して（Ｓ３）、タービンを起動する（Ｓ４）。タービンは徐々に回転数を上げて所定回転数（例えば、３６００ｒｐｍ）に達すると（Ｓ５でＹＥＳ）、回転数を一定に保持して（Ｓ６）、発電機を並列する（Ｓ７）。ここで、タービンの中心部メタルの遷移温度以上となった時点で（Ｓ８ＹＥＳ）、発電機を解列して（Ｓ９）、各試験（非常調速機試験）を開始する（Ｓ１０）。試験が終了すると（Ｓ１１でＹＥＳ）、ボイラを消火せずにしておき、その結果、主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が上昇して所定の値になると（Ｓ１２でＹＥＳ）、蒸気圧力２１を一定に保持して（Ｓ１３）、タービンを起動する（Ｓ１４）。タービンは徐々に回転数を上げて所定回転数に達すると（Ｓ１５でＹＥＳ）、回転数を一定に保持して（Ｓ１６）、発電機を並列にして（Ｓ１７）、定常運転モードに移行する（Ｓ１８）。
即ち、タービンの回転数が低下した後に、所定の回転数まで上昇させるためには、ボイラを消火せずに、タービンを回転させたまま所定速度まで上昇させる必要がある。そのためには、解列工程を解除する必要がある。そこで本実施形態では、再回転工程を実施するために、解列工程をリセットしてボイラを消火しないようにする。これにより、主蒸気温度２０と蒸気圧力２１の低下を抑えて、タービンの回転数２２を所定回転数に戻す時間を短縮することができる。
【００１３】
また、ボイラを消火すると、急激に主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が低下する。また、低下した主蒸気温度２０と蒸気圧力２１を定常値に戻すためには、ボイラを再点火して主蒸気温度２０と蒸気圧力２１が定常値になるまでタービンを回転することができない。その結果、ボイラを再点火するための燃料が必要となり、タービンの回転数を定常値まで上昇するまで時間を要する。そこで本実施形態では、再回転工程を実施後に、並列工程により発電機を並列する。これにより、発電機に係る再起動時間の短縮と燃料消費量の低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る発電所プラントシステムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るユニット再起動装置の機能を示すブロック図である。
【図３】本発明の火力発電所における非常調速機試験時の各部の状態変化を示す遷移図の一例である。
【図４】制御手段の動作フローを説明するための論理系統図である。
【図５】図３の遷移図に基づいて各部が動作する手順を説明するフローチャートである。
【図６】従来の火力発電所における非常調速機試験時の各部の状態変化を示す遷移図の一例である。
【図７】図６の遷移図に基づいて各部が動作する手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００１５】
１  制御用計算機、２  ＣＲＴ制御装置、３  ＣＲＴ、４  伝送ネットワーク、５  プラント制御装置、６  ユニット、１０  再回転手段、１１  タービン回転手段、１２  並列手段、１３  解列手段、１４  試験実施手段、１５  制御手段、２０  主蒸気温度、２１  蒸気圧力、２２  タービン回転数、２３  発電機出力、２４  ボイラの燃料消費量、５０  発電所プラントシステム、５１  ユニット再起動装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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