(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれガスタービン、蒸気タービン、発電機および排熱回収ボイラを主構成要素とする複数の発電軸から成る複合サイクル発電プラントの各蒸気タービンの低温再熱蒸気がそれぞれの流出弁と逆止弁を介して共通の補助蒸気母管に接続され、それぞれの発電軸間で補助蒸気母管を通じて補助蒸気を供給する複合サイクル発電プラントの補助蒸気供給装置において、発電軸が補助蒸気の供給が可能か否かを前記低温再熱蒸気の圧力を用いて判断する判断手段を設けたことを特徴とする補助蒸気供給装置。
【請求項２】
一番最初に補助蒸気の供給が可能になった発電軸のみを選択する先着優先回路を設け、ここで選択された先行軸の流出弁と逆止弁のみを開操作し残りの後続軸の流出弁と逆止弁は開けないことを特徴とする請求項１に記載の補助蒸気供給装置。
【請求項３】
前記判断手段が運転中の発電軸における補助蒸気の供給が可能ではなくなったことを検出したとき、その発電軸の流出弁と逆止弁を閉止し、他の発電軸のうち一軸のみを選択してその発電軸の流出弁と逆止弁を開ける様に選択を行う一軸選択回路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の補助蒸気供給装置。
【請求項４】
前記一軸選択回路より流出弁を閉する様に選択された信号と他の発電軸の流出弁のいずれかが開していることを検出する検出手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の補助蒸気供給装置。
【請求項５】
前記判断手段は、補助蒸気を供給する発電軸を切替えるスイッチ回路を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の補助蒸気供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はガスタ―ビンと排熱回収ボイラと蒸気タ―ビンとを組合わせた発電軸が複数軸設置された複合サイクル発電プラントの補助蒸気供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複合サイクル発電プラントの起動時には、脱気蒸気や蒸気タ―ビンのグランドシ―ル蒸気が必要であり、排熱回収ボイラから十分な蒸気が供給される前には、このための補助蒸気を他の設備から供給する必要がある。
【０００３】
多軸の複合サイクル発電プラントのどれかの軸が運転しているときは、他の軸の起動時に必要とする補助蒸気は運転中の軸から供給される。
図５は、このような従来の補助蒸気供給方法の一例を示すもので、簡単のために４軸の複合サイクル発電プラントの場合を示している。
【０００４】
図５において、複合サイクル発電プラントのＡ軸１は次のようにして起動される。すなわち、補助蒸気管２には補助ボイラ３が接続されており、起動時は流入弁４Ａを開にして補助ボイラ３から補助蒸気を供給し、これを脱気蒸気および蒸気タ―ビン９のグランド蒸気として利用しガスタ―ビン５を起動する。
【０００５】
ガスタ―ビン５の排ガスは排熱回収ボイラ６に入り、復水器７から給水ポンプ８で送られる給水を加熱して蒸気を発生させ、これで高圧蒸気タ―ビン９を駆動する。高圧蒸気タ―ビン９の排気蒸気（これは低温再熱蒸気と呼ばれる。）は再び排熱回収ボイラ６に入り再熱された後低圧蒸気タ―ビン10を駆動する。発電機11はガスタ―ビン５と高圧蒸気タ―ビン９と低圧蒸気タ―ビン10により駆動され電力を発生する。
【０００６】
ガスタ―ビン５の出力が増加すると発生蒸気量も増加し、補助蒸気は必要がなくなるので流入弁４Ａを閉める。さらに発生蒸気量が増加すると低温再熱蒸気の圧力も高くなり流出弁12Ａの入口部の圧力が高くなっていく。検知器14Ａはここの圧力を検知し、所定の圧力に到達したときに、他軸への蒸気供給が可能になったと判断し（この状態を供給蒸気可能と呼ぶ）、流出弁12Ａを開にし、その圧力で逆止弁13Ａも開して補助蒸気管２に補助蒸気（以後、供給蒸気と呼ぶ）を供給する。供給蒸気を提供している軸を供給軸と呼ぶ。
【０００７】
このようにして複合サイクル発電プラントの１つの軸が運転されて供給蒸気を出しはじめると、補助ボイラ３は停止される。
複合サイクル発電プラントのＢ軸15，Ｃ軸16，Ｄ軸17を起動するときは、Ａ軸１からの供給蒸気を用いて起動を行ない、他の軸も出力の増加によって同様に流入弁４を閉操作した後、流出弁12と逆止弁13を介して供給蒸気を提供して供給軸となる。補助蒸気管２には、連絡管18が接続されており、ユ―ティリティ設備19に蒸気を供給している。このため、全ての流入弁４が閉止しているときでも（即ち補助蒸気を消費する複合サイクル発電プラントがない場合でも）、補助蒸気管２には供給蒸気を提供する必要がある。
【０００８】
その後、Ａ軸１を停止させるときは流出弁12Ａを閉にし、流入弁４Ａを開にして複合サイクル発電プラントの運転中の他の軸からの供給蒸気を用いて補助蒸気を確保した後にガスタ―ビン５と高圧蒸気タ―ビン９並びに低圧蒸気タ―ビン10を停止させる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の補助蒸気方法では、逆止弁13が常に開閉を繰返し、補助蒸気圧力が不安定となり逆止弁の損傷という不都合がある。これを詳述すると、補助蒸気管２の圧力が高圧蒸気タ―ビン９の排気蒸気圧力より高くなった場合、逆止弁13を閉止し、これにより流出弁12を通じて補助蒸気管２の蒸気がＡ軸１に流入する様な逆流現象を防止する。しかし、Ａ軸１の流出弁12ＡとＢ軸14流出弁12Ｂという様な隣接する軸同志は相手側の圧力の影響を受けやすく、例えばＡ軸１の流出弁12Ａの出口圧力が不安定でハンチング等をおこすと、その影響がＢ軸14の逆止弁13Ｂの出口に表われるため、逆止弁13Ｂは開閉を繰返す。
【００１０】
また、全ての流入弁４が全閉し、ユ―ティリティ設備19のみが補助蒸気を消費する状態では、このユ―ティリティ設備19が消費する蒸気量は微少な量であり、これを全軸から供給すると、相対的に微少な量を更に４分割することになり、逆止弁13を流れる蒸気量が小さくなり、逆止弁13の出入口の差圧が少なくなり、逆止弁13が開閉を繰返すことになる。これらの不都合は何れも複数軸が供給蒸気を提供することに、起因する問題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、各軸の流出弁の開／閉を統括的に判断し、制御を行なう補助蒸気供給装置として、それぞれガスタービン、蒸気タービン、発電機および排熱回収ボイラを主構成要素とする複数の発電軸から成る複合サイクル発電プラントの各蒸気タービンの低温再熱蒸気がそれぞれの流出弁と逆止弁を介して共通の補助蒸気母管に接続され、それぞれの発電軸間で補助蒸気母管を通じて補助蒸気を供給する複合サイクル発電プラントの補助蒸気供給装置において、発電軸が補助蒸気の供給が可能か否かを前記低温再熱蒸気の圧力を用いて判断する判断手段を設けたことを特徴とする補助蒸気供給装置を提供することを特徴とする。
【００１２】
【作用】
この補助蒸気供給装置は、好適な一例として、供給蒸気可能な軸のうち一番最初に供給蒸気可能な状態に達した軸を供給軸として選択し、その軸の流出弁と逆止弁のみが開するように設定することが考えられる。また、補助蒸気の供給軸として選ばれた発電軸が事故等で緊急停止となり供給蒸気能力を喪失したことを検出したとき、速やかに他の一軸を供給軸として選択する供給軸の切替を行なうように設定することが考えられる。
この様に本発明では、一軸のみを供給軸として選択する様にしたので、軸間の圧力相互干渉や過少の補助蒸気消費量に伴なう逆止弁の不安定動作を回避し、安定した補助蒸気供給が可能となる。また供給軸が緊急事故で停止した場合でも、他の一軸を供給軸として速かに切替る様にしたので補助蒸気源喪失に至ることがない。
【００１３】
【実施例】
本発明の一実施例を図１に示す。図１において補助蒸気供給装置20は各軸の流出弁12に対して開操作と閉操作を行なう。補助蒸気供給装置20には、検知器14Ａからの信号と流出弁12Ａの全開状態を検知する検知器21Ａからの信号が入力されている。図１には図示されていないが、Ｂ軸15，Ｃ軸16，Ｄ軸17も同様の信号が入力されている。
【００１４】
補助蒸気供給装置20の内部に構成される制御回路の一例を図２と図３に示す。この制御回路は供給蒸気可能な軸のうち、最初に供給蒸気可能な状態に達した軸を供給軸として、選択しその流出弁12を開操作する様に働く。また供給軸が緊急停止となった場合は、供給蒸気可能な軸のうちＡ軸を最優先として選択し、Ａ軸が供給蒸気可能な状態ではないときは、順にＢ軸，Ｃ軸，Ｄ軸の順で供給軸を１軸のみ選択し、その軸の流出弁12を開けて、緊急停止した軸の流出弁を閉める様に働く。
【００１５】
図２に於て、判断回路22には、検知器14Ａ，14Ｂ，14Ｃ，14Ｄからの流出弁12の入口圧力が入力されており、比較器23Ａは検出機14Ａの圧力信号が所定の値以上のときＡ軸供給可能信号１ａを出力する。比較器23Ｂ，23Ｃ，23Ｄも同様に働く。
【００１６】
判断回路22から出力されたＡ軸供給可能信号１ａは先着優先回路24に入力され、Ｂ軸選択信号３ｂ，Ｃ軸選択信号３ｃ，Ｄ軸選択信号３ｄが選ばれていないときにＡ軸先着信号２ａを出力する先着優先選択が行なわれる。Ｂ軸，Ｃ軸，Ｄ軸に対しても同様にして働き、Ｂ軸先着信号２ｂ，Ｃ軸先着信号２ｃ，Ｄ軸先着信号２ｄが出力される。これらは一軸選択回路25に入力され、Ａ軸，Ｂ軸，Ｃ軸，Ｄ軸の順で優先選択が行なわれ、その結果Ａ軸選択信号３ａ，Ｂ軸選択信号３ｂ，Ｃ軸選択信号３ｃ，Ｄ軸選択信号３ｄのうち１個のみを出力する。
【００１７】
図３において流出弁開閉回路26は一軸選択回路25からのＡ軸選択信号３ａ，Ｂ軸選択信号３ｂ，Ｃ軸選択信号３ｃ，Ｄ軸選択信号３ｄが入力されており、Ａ軸選択信号３ａが成立していれば、流出弁12Ａを開操作する流出弁12Ａ開指令４ａを出力する。流出弁開閉回路26は検出器21Ａ，21Ｂ，21Ｃ，21Ｄの信号が入力されて、各々の流出弁全開の信号５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄが作られている。Ａ軸選択信号３ａが不成立の場合は、Ａ軸以外の他軸の流出弁全開信号５ｂ，５ｃ，５ｄの何れかが成立していることを確認した上で流出弁12Ａ閉指令６ａを出力する。Ｂ軸，Ｃ軸，Ｄ軸もＡ軸と同様な回路が構成されている。まず、最初に供給蒸気可能な状態に達した軸が供給軸として選択される先着優先機能が判断回路22と先着優先回路24と一軸選択回路25でどの様に実現されるかを詳述する。
【００１８】
Ｃ軸が先行軸として最初に起動されて、低温再熱蒸気圧力が所定の値に達すると、判断回路22はＣ軸が供給蒸気可能となったことを比較器23Ｃで判断し、Ｃ軸供給可能信号１ｃを出力する。
【００１９】
Ｃ軸供給可能信号１ｃは先着優先回路24に入力される。Ｃ軸以外の軸は未だ供給蒸気可能な状態ではないので、Ａ軸供給可能信号１ａ，Ｂ軸供給可能信号１ｂ，Ｄ軸供給可能信号１ｄは不成立であり、従って後述する一軸選択回路25より出力されるＡ軸選択信号３ａ，Ｂ軸選択信号３ｂ，Ｄ軸選択信号３ｄは不成立である。よって、先着優先回路24の中では、Ｃ軸先着信号２ｃが成立し、それ以外のＡ軸先着信号２ａ，Ｂ軸先着信号２ｂ，Ｄ軸先着信号２ｄは不成立である。Ｃ軸先着信号２ｃは一軸選択回路25に入力される。一軸選択回路25の中では、Ｃ軸に優先するＡ軸とＢ軸の入力信号、即ちＡ軸先着信号２ａとＢ軸先着信号２ｂとは不成立なので、Ｃ軸選択信号３ｃが成立する。
【００２０】
先着優先回路24の中では、Ｃ軸選択信号３ｃが成立したので、Ａ軸先着信号３ａ，Ｂ軸先着信号３ｂ，Ｄ軸先着信号３ｄは、例えＡ軸供給可能信号１ａ，Ｂ軸供給可能信号１ｂ，Ｄ軸供給可能信号１ｄが後から成立したとしても、成立することはない。
【００２１】
即ちＣ軸が先行して供給蒸気可能になった後は、後続軸が供給蒸気可能となってもそれを排除する先着優先回路24が働くので、後続軸が供給蒸気可能になる毎に、毎回供給軸の切替が発生する不都合が生じない様になっている。
【００２２】
次に、供給軸が緊急停止となり、供給蒸気能力を喪失した場合、残りの３軸のうち１軸が選択されて次の供給軸となる一軸選択機能が、判断回路22と先着優先回路24と一軸選択回路25とでどの様に実現されるかを詳述する。
【００２３】
Ｃ軸選択信号３ｃが成立した後、Ａ軸，Ｂ軸，Ｄ軸が供給蒸気可能となり、Ａ軸供給可能信号１ａ，Ｂ軸供給可能信号１ｂ，Ｄ軸供給可能信号１ｄが成立しているとする。この状態からＣ軸が緊急停止した場合、低温再熱蒸気がなくなるので、検出器14Ｃは圧力が喪失したことを検知し、判断回路22の中の比較器23Ｃは、Ｃ軸供給可能信号１ｃを不成立にする。Ｃ軸供給可能１ｃが不成立になると、先着優先回路24の出力であるＣ軸先着２ｃが不成立となり、その結果一軸選択回路25の出力であるＣ軸選択信号３ｃも不成立となる。この瞬間先着優先回路24のなかではＡ軸先着信号２ａ，Ｂ軸先着信号２ｂ，Ｄ軸先着信号２ｄが成立し、各々一軸選択回路25に入力される。
【００２４】
一軸選択回路25のなかでは、Ａ軸，Ｂ軸，Ｄ軸の順番に優先選択が働くので、Ａ軸選択信号３ａのみが成立し、Ｂ軸選択信号３ｂ，Ｄ軸選択信号３ｄは不成立のままである。この様に、供給軸が緊急停止した場合は、複数の供給蒸気可能な軸のうちから、速やかに次の供給軸を選択する一軸選択機能が実現出来る。
【００２５】
次に、流出弁開閉回路26の作用を述べる。上記の過程でＣ軸が緊急停止すると、Ｃ軸選択信号３ｃが不成立となりＡ軸選択信号３ａが成立して流出弁開閉回路26に入力される。Ａ軸選択信号３ａが成立すると、Ａ軸の流出弁12Ａ開指令４ａが出力され、流出弁12Ａが開いてその圧力で逆止弁13Ａも開いてＡ軸が供給軸となる。Ｃ軸選択信号３ｃが不成立になったので、Ｃ軸の流出弁12Ｃに対しては流出弁12Ｃ閉指令６ｃが出力される様に働く。
【００２６】
しかし、流出弁12Ａの開動作は時間を要し、全開するまでの間に蒸気切れとならない様に、Ｃ軸の流出弁12Ｃを閉操作が許可されるのは、即ち流出弁12Ｃ閉指令６ｃが出力されるのは、Ａ軸の流出弁12Ａの全開信号５ａが成立した後に行なわれる。この間は、Ｃ軸の配管内に保有されている残留蒸気を利用してＡ軸の流出弁12Ａが全開するまでの間、蒸気を供給する。
【００２７】
この様にして、供給軸の切替時にも供給蒸気が途切れない様にして常に１軸のみが供給蒸気を提供する補助蒸気制御装置が可能となる。
以上説明したように、この実施例によれば、判断回路22を設けたので、緊急事故停止等で、供給能力が喪失された事態を的確に判断し、供給軸の切替が可能になる。また先着優先回路24を設けたので、一番先行して起動した軸のみが供給軸となって、流出弁12と逆止弁13を開けるので、後続軸が供給可能となる毎に、供給軸の切替が発生する煩わしさがなく、安定した補助蒸気供給を行なうことが出来る。
【００２８】
更には、一軸選択回路25を設けたので、供給軸が緊急停止した場合でも速やかに次の供給軸を選択することが出来るので、供給蒸気源の喪失に至ることなく、供給軸の切替が可能である。更に流出弁開閉回路26を設けて、流出弁の開操作と閉操作を行なうが、閉操作は他軸の流出弁の全開条件を確認してから行なう回路としたので、供給軸の切替に伴なう供給蒸気切れを回避することが出来る。
【００２９】
本発明による他の実施例を図４に示す。この実施例は供給可能検出回路22の中にＡ軸除外スイッチ27Ａを設け、このスイッチを作動させることで、Ａ軸供給可能信号１ａを手動で不成立にする様にしたものである。Ｂ軸，Ｃ軸，Ｄ軸にも同様に供給除外スイッチ27Ｂ，27Ｃ，27Ｄを設ける。
【００３０】
この様にすることで、予めＡ軸を運用停止させることがわかっている場合は、Ａ軸除外スイッチ27Ａを作動させて、供給軸を切替えた後に、Ａ軸を停止させることが出来る。
【００３１】
この実施例の利点としては、Ａ軸が供給可能である状態で、切替を行なうので、切替時に伴なう蒸気切れの虞れが更に少ない確実な補助蒸気供給が可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば補助蒸気供給装置によって、１軸のみが補助蒸気供給軸として選択される様にしたのて、他軸との圧力干渉等の不都合がない。
【００３３】
また、補助蒸気供給軸が緊急停止した場合でも、次の補助蒸気供給軸を速かに選択する様にしたので、補助蒸気供給喪失に至ることはなくひいては補助蒸気の安定供給が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の補助蒸気供給装置を複合サイクル発電プラントに適用した構成図
【図２】本発明の実施例を示すブロック構成図
【図３】本発明の補助蒸気供給装置における流出弁開閉回路の構成図
【図４】本発明の他の実施例を示すブロック構成図
【図５】従来例を示す構成図
【符号の説明】
20  補助蒸気供給装置
21  検出器
22  判断回路
23  比較器
24  先着優先回路
25  一軸選択回路
26  流出弁開閉回路
27  除外スイッチ
【図１】
0003672587.tif 000002
【図２】
0003672587.tif 000003
【図３】
0003672587.tif 000004
【図４】
0003672587.tif 000005
【図５】
0003672587.tif 000006