(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料供給系より供給される燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、このガスタービンを初期起動する起動装置と、前記ガスタービンより排気される燃焼ガスにより給水系より供給される水と熱交換して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラより発生する蒸気により駆動される蒸気タービンと、これらガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動されて電気エネルギを発生させる発電機とを備えた複合サイクル発電プラントの制御装置において、前記複合サイクル発電プラントの起動許可条件が成立するとプラント起動許可信号を出力するプラント起動許可回路と、前記起動装置のみを使用して前記ガスタービンを駆動するクランキング運転が選択されるとクランキング運転選択信号を出力するクランキング運転選択回路と、前記クランキング運転選択回路によりクランキング運転が選択されると前記プラント起動許可回路のプラント起動許可条件のうち前記排熱回収ボイラの運転制約上の条件回路をバイパスして該条件回路が成立しなくてもプラント起動許可信号を出力させるバイパス手段とを設けたことを特徴とする複合サイクル発電プラントの制御装置。
【請求項２】
燃料供給系より供給される燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、このガスタービンを初期起動する起動装置と、前記ガスタービンより排気される燃焼ガスにより給水系より供給される水と熱交換して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラより発生する蒸気により駆動される蒸気タービンと、これらガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動されて電気エネルギを発生させる発電機とを備えた複合サイクル発電プラントの制御装置において、前記複合サイクル発電プラントの起動許可条件が成立するとプラント起動許可信号を出力するプラント起動許可回路と、前記起動装置のみを使用して前記ガスタービンを駆動するクランキング運転が選択されるとクランキング運転選択信号を出力するクランキング運転選択回路と、前記複合サイクル発電プラントの異常時や前記排熱回収ボイラの保護停止条件が成立するとプラント保護停止信号を出力する保護停止回路と、前記クランキング運転選択回路によりクランキング運転が選択されると前記保護停止回路のプラント保護停止条件のうち前記排熱回収ボイラの保護停止条件が成立してもその保護停止信号の出力を阻止する阻止手段とを設けたことを特徴とする複合サイクル発電プラントの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービン、発電機および排熱回収ボイラを組合せて電気エネルギを発生させる複合サイクル発電プラントの制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に複合サイクル発電プラントは、図３に示すようにガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３および排熱回収ボイラ４の主要機器で構成され、さらに補助的機器としてガスタービン１を起動する起動モータ５と排熱回収ボイラ４に給水する給水ポンプ６が備えられている。
【０００３】
ここで、ガスタービン１は燃料供給系を通して供給される燃料を燃焼させて駆動エネルギを得るもので、その燃焼ガスは排熱回収ボイラ４に導入される。また、排熱回収ボイラ４は給水系に設けられた給水ポンプ６により導入された給水とガスタービン１より導入された燃焼ガスの排熱とを熱交換して蒸気を発生させるもので、この蒸気は蒸気供給系を通して蒸気タービン２に駆動エネルギとして供給される。さらに、発電機３はこれらガスタービン１および蒸気タービン２により駆動され、その発電出力は出力回路を通して図示しない負荷に供給される。
【０００４】
一方、７は制御装置で、この制御装置７は起動モータ５に起動指令を与えると共に、ガスタービン１への燃料供給系に設けられた燃料流量調節弁８、排熱回収ボイラ４から蒸気タービン２への蒸気供給系に設けられた加減弁９の開度を制御し、さらに発電機３の出力回路に設けられたしゃ断器１０にオン、オフ指令を与えるものである。
【０００５】
図２はかかる複合サイクル発電プラントの各機器を統括制御するための制御装置７の内部構成の要部を示すもので、Ａはプラント起動許可回路、Ｂは保護停止回路、Ｃはクランキング運転選択回路である。
【０００６】
プラント起動許可回路Ａは、給水ポンプ６が運転中にあるとき閉じる給水ポンプ運転信号接点ａ、給水ポンプ６により排熱回収ボイラ４のドラムに給水が行われ、規定水位に達すると閉じるドラム水位確立信号接点ｂおよびガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３に係わる複数の起動許可信号接点ｃを直列にして制御電源に接続されている。
【０００７】
また、保護停止回路Ｂは、給水ポンプ６が停止したとき閉じる給水ポンプ停止信号接点ｄ、排熱回収ボイラ４のドラム水位が規定水位よりも低下したとき閉じるドラム水位低下信号接点ｅおよびガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３に係わる複数の保護インターロック信号接点ｆを並列にして制御電源に接続されている。
【０００８】
さらに、クランキング運転選択回路Ｃは、ガスタービン１に燃料を供給しないで運転する所謂クランキング運転を選択するとき閉じるクランキング運転選択信号接点ｇを制御電源に接続されている。
【０００９】
これらプラント起動許可回路Ａ、保護停止回路Ｂおよびクランキング運転選択回路Ｃを構成する各接点は、図示しないリレー回路によりそれぞれ開閉されるようになっている。
【００１０】
ここで、プラント起動許可回路Ａは給水ポンプ運転信号接点ａ、ドラム水位確立信号接点ｂおよび複数の起動許可信号接点ｃのすべてが閉じたとき、つまりこれら各接点のアンド条件が満たされたとき「プラント起動許可」が成立し、複合発電プラントの起動が許可される。
【００１１】
また、保護停止回路Ｂは停止信号接点ｄ、ドラム水位低下信号接点ｅおよび複数の保護インターロック信号接点ｆの何ずれかが閉じたとき、つまりこれら各接点のオア条件が満たされたとき「保護停止」が成立し、複合発電プラントを停止させるように働く。
【００１２】
さらに、クランキング運転選択回路Ｃはクランキング運転が選択されて接点ｇが閉じたとき「クランキング運転選択」が成立し、複合発電プラントがクランキング運転されるようになっている。
【００１３】
次にこのような構成の複合サイクル発電プラントを運転する場合の制御について説明する。
まず、プラント起動前に給水ポンプ６を起動させて排熱回収ボイラ４のドラムに規定水位まで給水を行う。このとき制御装置７は、プラント起動許可回路Ａに給水ポンプ６が運転中であることを示す信号とドラムの給水が完了したことを示す信号入力により接点ａ，ｂが閉じるが、ガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３のすべての起動許可信号が入力されなければプラント起動許可回路Ａは成立しない。また、これらすべての起動許可信号が入力すると起動許可信号接点ｃが閉じて複合サイクル発電プラントの起動が可能となり、この状態で運転員により制御装置７に起動指令を与えることにより、プラントの起動が開始される。
【００１４】
すなわち、制御装置７にプラント起動指令が与えられると、図示しない機器制御部より出力される制御信号により最初に駆動モータ５を駆動してガスタービン１を回転させ、その回転数が燃焼に適した状態になった時点で燃料流量調節弁８を開く。そして、燃料をガスタービン１に導入して燃焼させることにより、ガスタービン１が起動する。この場合、燃料流量調節弁８を徐々に開いて行くことにより駆動力が増加し、ガスタービン１が自立で運転可能になった時点で起動モータ５を停止する。
【００１５】
一方、排熱回収ボイラ４の内部では、ガスタービン１により燃料を燃焼させた後の排ガスと給水ポンプ６からの給水とが熱交換されて蒸気となる。この場合、燃料流量調節弁８を開いて行く過程で排ガスの温度、流量も増加し、それに伴って蒸気の温度、圧力が上昇する。これらの条件が蒸気タービン２に適した値となった時点で加減弁９を開くと、蒸気タービン２に蒸気が流入するので、蒸気タービン２が駆動される。
【００１６】
その後、発電機３をガスタービン２と蒸気タービン１により駆動して回転数が定格になった時点でしゃ断器１０を閉じることにより、発電機３より発電出力を図示しない負荷に供給する。
【００１７】
このように複合サイクル発電プラントにおいては、ガスタービン１、蒸気タービン２、発電機３および排熱回収ボイラ４の主要機器は相互に密接な関係があり、これらの機器のうち一つでも不調となり、継続運転ができないと判断される場合には燃料流量調節弁８と加減弁９を急開し、もしこのとき起動モータ５が運転中であればこの駆動モータ５も停止させてプラントの保護停止が行われる。
【００１８】
すなわち、給水ポンプ６が何等かの原因により停止し、排熱回収ボイラ４へ給水できない状態にあるときガスタービン１をそのまま継続運転すると排熱回収ボイラ４は空炊きとなり、ボイラ損傷に至る。
【００１９】
そこで、図２に示す制御装置７において、給水ポンプ６が停止すると保護停止回路Ｂの給水ポンプ停止信号接点ｄが閉じるので、プラントの保護停止が行われ、排熱回収ボイラ４を保護するように働く。この保護停止回路Ｂは、ドラム水位が規定値以下に低下した場合にも、ドラム水位低下信号接点ｅが閉じるので上述同様にプラントの保護停止が行われる。
【００２０】
以上が複合サイクル発電プラントで通常行われている発電運転であるが、次にガスタービン１に燃料を供給しないで運転するクランキング運転方法について説明する。図２に示す制御装置７において、クランキング運転の選択がなされるとクランキング運転選択信号接点ｇが閉じ、クランキング運転選択回路Ｃが成立し、複合発電プラントがクランキング運転される。
【００２１】
すなわち、クランキング運転が選択されると、複合発電プラントは前述同様に起動モータ５によりガスタービン１が駆動されるが、燃料の着火回転数に達しても燃料流量調節弁８を開かないでその回転数を維持したまま起動モータ５の運転を継続させる。この場合、発電機３の出力回路に設けられたしゃ断器１０は開いた状態、つまり発電を行わない状態になっている。
【００２２】
従って、クランキング運転は燃料を燃焼させずにガスタービン１を回転駆動する運転方法なので、ガスタービン１の機内に空気を取入れてケーシングロータ等の冷却を行うことができる。また、ガスタービン１の圧縮機に付着したゴミ（塵埃）を除去するため、圧縮機に水を吹付けて洗浄を行う場合でも、クランキング運転中に水洗操作を実施すると効果的である。
このクランキング運転は、複合サイクル発電プラントでは重要かつ頻繁に行われる運転方法である。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
このように複合サイクル発電プラントにおいて、クランキング運転は燃料を燃焼させない運転なので、排熱回収ボイラ４には高温の排ガスではなくガスタービン１で送出される空気が流入するだけである。従って、この空気は排ガスに比べて温度が低いので、排熱回収ボイラ４では蒸気が発生せず、またボイラに給水がなくてもボイラが空炊きにより損傷するようなこともない。
【００２４】
しかし、従来の複合サイクル発電プラントの制御装置においては、クランキング運転を行う場合でもプラント起動許可回路Ａが成立していることが条件となっているため、排熱回収ボイラ４が排ガスの受入れが可能な状態、すなわち給水ポンプの運転とドラム水位が確立した状態でないとクランキング運転を行うことができない。また、給水ポンプ６の停止やドラム水位低下となった場合にはプラントを停止させる保護停止回路Ｂが働き、起動モータ５を停止させるため、クランキング運転を行うことができない。
【００２５】
そこで、クランキング運転を行えるようにするには、必要もないのに給水ポンプ６を運転しなければならないので、その動力エネルギが無駄に消費されたり、また排熱回収ボイラ４にドラム水位が確立するまで給水を行なうため、無駄な給水と時間が必要となるという問題があった。
【００２６】
本発明は、排熱回収ボイラの状態に係わらずクランキング運転が可能となり、また給水ポンプの動力エネルギやボイラに対する給水等の排熱回収ボイラの保護停止条件の解消に要する手間を省くことができる経済的に有利な複合サイクル発電プラントの制御装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するため、燃料供給系より供給される燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、このガスタービンを初期起動する起動装置と、前記ガスタービンより排気される燃焼ガスにより給水系より供給される水と熱交換して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラより発生する蒸気により駆動される蒸気タービンと、これらガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動されて電気エネルギを発生させる発電機とを備えた複合サイクル発電プラントの制御装置において、前記複合サイクル発電プラントの起動許可条件が成立するとプラント起動許可信号を出力するプラント起動許可回路と、前記起動装置のみを使用して前記ガスタービンを駆動するクランキング運転が選択されるとクランキング運転選択信号を出力するクランキング運転選択回路と、前記クランキング運転選択回路によりクランキング運転が選択されると前記プラント起動許可回路のプラント起動許可条件のうち前記排熱回収ボイラの運転制約上の条件回路をバイパスして該条件回路が成立しなくてもプラント起動許可信号を出力させるバイパス手段とを設けたものである。
【００２８】
また、燃料供給系より供給される燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、このガスタービンを初期起動する起動装置と、前記ガスタービンより排気される燃焼ガスにより給水系より供給される水と熱交換して蒸気を発生させる排熱回収ボイラと、この排熱回収ボイラより発生する蒸気により駆動される蒸気タービンと、これらガスタービンおよび蒸気タービンにより駆動されて電気エネルギを発生させる発電機とを備えた複合サイクル発電プラントの制御装置において、前記複合サイクル発電プラントの起動許可条件が成立するとプラント起動許可信号を出力するプラント起動許可回路と、前記起動装置のみを使用して前記ガスタービンを駆動するクランキング運転が選択されるとクランキング運転選択信号を出力するクランキング運転選択回路と、前記複合サイクル発電プラントの異常時や前記排熱回収ボイラの保護停止条件が成立するとプラント保護停止信号を出力する保護停止回路と、前記クランキング運転選択回路によりクランキング運転が選択されると前記保護停止回路のプラント保護停止条件のうち前記排熱回収ボイラの保護停止条件が成立してもその保護停止信号の出力を阻止する阻止手段とを設けたものである。
【００２９】
【作用】
このような構成の複合サイクル発電プラントの制御装置にあっては、クランキング運転が選択されると、バイパス手段によりプラント起動許可回路のプラント起動許可条件のうち排熱回収ボイラの運転制約上の条件回路がバイパスされ、プラント許可条件が排熱回収ボイラの運転制約に関係なくプラント起動許可信号が出力されるので、排熱回収ボイラの運転制約上の条件とは関係なくクランキング運転を行うことが可能となる。
【００３０】
また、クランキング運転が選択されると、阻止手段により保護停止回路の保護停止条件のうち排熱回収ボイラの保護停止条件が成立してもその保護停止信号の出力が阻止されるので、排熱回収ボイラの保護停止条件を解消しなくてもクランキング運転を行うことが可能となる。
【００３１】
従って、排熱回収ボイラの状態に係わらずクランキング運転が可能となり、また給水ポンプの動力エネルギやボイラに対する水張等の排熱回収ボイラの保護停止条件を解消に要する手間を省くことができる。
【００３２】
【実施例】
以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
図１は本発明による複合サイクル発電プラントの制御装置の構成例を示すもので、図２と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ述べる。なお、制御対象例としての複合サイクル発電プラントは、図３と同じなので、ここではその説明を省略する。
【００３３】
本実施例では、図１に示すようにクランキング運転選択回路Ｃのクランキング選択信号接点ｇの出力回路に継電器ＲＹを設け、その増幅出力接点となる常開接点ＲＹａをプラント起動許可回路Ａの給水ポンプ運転信号接点ａとドラム水位確立信号接点ｂの直列回路に並列に接続し、また常閉接点ＲＹｂを保護停止回路Ｂの給水ポンプ停止信号接点ｄとドラム水位低下信号接点ｅの並列回路に直列に接続する構成としたものである。
【００３４】
このような構成の複合サイクル発電プラントの制御装置において、通常行われる発電運転の場合には継電器ＲＹが不動作状態にあり、その常開接点ＲＹａは開、常閉接点ＲＹｂは閉じているので、図２で述べた制御装置７の作用と同様の作用となる。したがって、ここではその説明を省略し、クランキング運転を行う場合についてのみ述べる。
【００３５】
いま、クランキング運転を行うための信号が入力されると、クランキング運転選択回路Ｃのクランキング運転選択信号接点ｇが閉じる。このクランキング運転選択信号接点ｇが閉じると、その出力により継電器ＲＹが動作し、その常開接点ＲＹａが閉じると同時に、常閉接点ＲＹｂが開く。
【００３６】
従って、継電器ＲＹの常開接点ＲＹａが閉じることにより、給水ポンプ運転信号接点ａおよびドラム水位確立信号接点ｂの直列回路がバイパスされるので、これらの信号接点ａ，ｂが成立しなくてもプラント起動許可回路Ａが成立する。すなわち、クランキング運転を選択する場合には、給水ポンプ６を運転しなくても、またドラム水位が確立されていなくてもプラント起動許可回路Ａが成立するので、複合サイクル発電プラントを起動することによりクランキング運転を行うことができる。
【００３７】
また、継電器ＲＹの常閉接点ＲＹｂが開くことにより、給水ポンプ停止信号接点ｄまたはドラム水位低下信号接点ｅが閉じても保護停止回路Ｂは成立しない。すなわち、クランキング運転を選択する場合には、給水ポンプ６が停止しても、ドラムの水位が規定水位よりも低下した状態でも保護停止回路Ｂが成立しないので、複合サイクル発電プラントを起動することでクランキング運転を行うことができる。
【００３８】
このように本実施例では、クランキング運転選択回路Ｃのクランキング運転選択信号接点が閉じると継電器ＲＹが動作し、その常開接点ＲＹａにより給水ポンプ運転信号接点ａおよびドラム水位確立信号接点ｂの直列回路をバイパスしてプラント起動許可回路を成立させ、またその常閉接点ＲＹｂにより給水ポンプ停止信号接点ｄまたはドラム水位低下信号接点ｅが閉じても保護停止回路Ｂが成立しないようにしたので、給水ポンプ６が停止中であっても、ドラム水位が規定水位よりも低い状態であっても複合サイクル発電プラントの起動により、クランキング運転を行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、クランキング運転選択時には給水ポンプの運転中やドラム水位等に代表される排熱回収ボイラ側での起動許可条件をバイパスさせ、また排熱回収ボイラ側の保護停止条件が成立してもその保護停止信号の出力を阻止するようにしたので、これら排熱回収ボイラの状態に係わらずクランキング運転を行うことができ、給水ポンプの動力エネルギやボイラの給水に要する手間と時間を省くことができる経済的に有利な複合サイクル発電プラントの制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による複合サイクル発電プラントの制御装置の一実施例を示す回路図。
【図２】従来の複合サイクル発電プラントの制御装置の構成例を示す回路図。
【図３】複合サイクル発電プラントの代表例を示すシステム構成図。
【符号の説明】
１…ガスタービン、２…蒸気タービン、３…発電機、４…排熱回収ボイラ、５…起動モータ、６…給水ポンプ、７…制御装置、８…燃料流量調節弁、９…加減弁、１０…しゃ断器、ａ…給水ポンプ運転信号接点、ｂ…ドラム水位確立信号接点、ｃ…起動許可信号接点、ｄ…給水ポンプ停止信号接点、ｅ…ドラム水位低下信号接点、ｆ…保護停止信号接点、ＲＹ…継電器、ＲＹａ…常開接点、ＲＹｂ…常閉接点、Ａ…プラント起動許可回路、Ｂ…保護停止回路、Ｃ…クランキング運転選択回路。
【図１】
0003648281.tif 000002
【図２】
0003648281.tif 000003
【図３】
0003648281.tif 000004