(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ本体（１）からの蒸気（Ｓ）により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１８）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガス（ＧB）により駆動されて発電機（１０）を駆動すると共にタービン排ガス（ＧT）を空気（Ａ）と合流させ燃焼用ガス（Ｇ１）としてボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ送給し得るようにしたガスタービン（８）と、
燃料流量制御手段（４）を介して送給された燃料（Ｆ）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ噴射させ、空気（Ａ）又は燃焼用ガス（Ｇ１）と混合させて燃焼させるようにしたバーナ（２）と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン（１８）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）と対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（４３）と、
該関数発生器（４３）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（８）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（４４）と、
該比率演算器（４４）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（４５）と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令（ＢM）に対応して、基準燃料流量指令（ＱFA）（ＱFB）を夫々出力し得るようにした関数発生器（４７）（４８）と、
両関数発生器（４７）（４８）からの基準燃料流量指令（ＱFA）（ＱFB）の差をとってガスタービン駆動基準燃料流量偏差（ΔＱFG）を求める減算器（４９）と、
該減算器（４９）からのガスタービン駆動基準燃料流量偏差（ΔＱFG）と前記関数発生器（４５）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正燃料流量指令（ＱFG）を求める掛算器（５０）と、
前記関数発生器（４７）からの基準燃料流量指令（ＱFA）と掛算器（５０）からのガスタービン駆動補正燃料流量指令（ＱFG）を加算して燃料流量指令（ΣＱF）を求める加算器（５１）と、
前記バーナ（２）へ送給される燃料（Ｆ）の流量を検出する燃料流量検出器（２３）と、
該燃料流量検出器（２３）からの燃料流量（ＱF）と前記加算器（５１）からの基準燃料流量指令（ＱFA）或いは燃料流量指令（ΣＱF）の差をとって燃料流量偏差（ΔＱF）を求める減算器（２４）と、
該減算器（２４）からの燃料流量偏差（ΔＱF）を比例積分して燃料流量調整指令（ＸF）を求め該燃料流量調整指令（ＸF）を燃料流量制御手段（４）に与える比例積分調節器（２５）と、
を備えて成ることを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置。
【請求項２】
ボイラ本体（１）からの蒸気（Ｓ）により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１８）と、
ボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ噴射される燃料（Ｆ）の燃焼に供するための空気（Ａ）を前記ボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ送給するための通風機（５）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガス（ＧB）により駆動されて発電機（１０）を駆動すると共にタービン排ガス（ＧT）を通風機（５）から吐出され且つボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ送給される空気（Ａ）と合流させてボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ送給させるようにしたガスタービン（８）と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン（１８）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）と対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（４３）と、
該関数発生器（４３）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（８）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（４４）と、
該比率演算器（４４）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（４５）と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令（ＦO）に対応して、基準空気流量指令（ＱAA）（ＱAB）を夫々出力し得るようにした関数発生器（５２）（５３）と、
両関数発生器（５２）（５３）からの基準空気流量指令（ＱAA）（ＱAB）の差をとってガスタービン駆動基準空気流量偏差（ΔＱAG）を求める減算器（５４）と、
該減算器（５４）からのガスタービン駆動基準空気流量偏差（ΔＱAG）と前記関数発生器（４５）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正空気流量指令（ＱAG）を求める掛算器（５５）と、
前記関数発生器（５２）からの基準空気流量指令（ＱAA）と掛算器（５５）からのガスタービン駆動補正空気流量指令（ＱAG）を加算して空気流量指令（ΣＱA）を求める加算器（５６）と、
前記ガスタービン（８）から排出されたタービン排ガス（ＧT）の流量を検出するタービン排ガス流量検出器（２９）と、
前記ガスタービン（８）から排出されたタービン排ガス（ＧT）の温度を検出するタービン排ガス温度検出器（３０）と、
前記ガスタービン（８）から排出されたタービン排ガス（ＧT）中の酸素濃度を検出するタービン排ガス酸素濃度検出器（３１）と、
各検出器（２９）（３０）（３１）からのタービン排ガス流量（ＱT）及びタービン排ガス温度（ＴT）並にタービン排ガス酸素濃度（ＯT）から換算空気流量（ＱAT）を求める演算器（３２）と、
前記加算器（５６）からの空気流量指令（ΣＱA）と前記演算器（３２）からの換算空気流量（ＱAT）の差をとって必要空気流量指令（ＱAD）を求める減算器（３３）と、
前記通風機（５）から吐出された空気（Ａ）の流量を検出する空気流量検出器（３４）と、
前記減算器（３３）からの基準空気流量指令（ＱAA）或いは必要空気流量指令（ＱAD）と前記空気流量検出器（３４）からの空気流量（ＱA）の差をとり空気流量偏差（ΔＱA）を求める減算器（３５）と、
該減算器（３５）からの空気流量偏差（ΔＱA）を比例積分して通風機（５）から吐出される空気の流量を制御する空気流量制御手段へ与える比例積分調節器と、
を備えて成ることを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置。
【請求項３】
ボイラ本体（１）からの蒸気（Ｓ）により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１８）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガス（ＧB）により駆動されて発電機（１０）を駆動すると共にタービン排ガス（ＧT）を空気（Ａ）と合流させボイラ本体（１）の火炉（１ａ）に噴射された燃料（Ｆ）の燃焼用ガス（Ｇ１）として送給し得るようにしたガスタービン（８）と、
給水（Ｗ）をボイラ本体（１）へ送給し得るようにした給水ポンプ（１５）と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン（１８）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）と対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（４３）と、
該関数発生器（４３）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（８）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（４４）と、
該比率演算器（４４）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（４５）と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令（ＢM）に対応して、基準給水流量指令（ＱWA）（ＱWB）を夫々出力し得るようにした関数発生器（５７）（５８）と、
両関数発生器（５７）（５８）からの基準給水流量指令（ＱWA）（ＱWB）の差をとってガスタービン駆動基準給水流量偏差（ΔＱWG）を求める減算器（５９）と、
該減算器（５９）からのガスタービン駆動基準給水流量偏差（ΔＱWG）と前記関数発生器（４５）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正給水流量指令（ＱWG）を求める掛算器（６０）と、
前記関数発生器（５７）からの基準給水流量指令（ＱWA）と掛算器（６０）からのガスタービン駆動補正給水流量指令（ＱWG）を加算して給水流量指令（ΣＱW）を求める加算器（６１）と、
前記給水ポンプ（１５）によりボイラ本体（１）へ送給される給水（Ｗ）の流量を検出する給水流量検出器（４０）と、
該給水流量検出器（４０）の給水流量（ＱW）と前記加算器（６１）からの基準給水流量指令（ＱWA）或いは給水流量指令（ΣＱW）の差をとって給水流量偏差（ΔＱW）を求める減算器（４１）と、
該減算器（４１）からの給水流量偏差（ΔＱW）を比例積分して給水流量調整指令（ＮW）を求め該給水流量調整指令（ＮW）を給水ポンプ（１５）から吐出される給水（Ｗ）の流量を制御するための給水流量制御手段に与える比例積分調節器（４２）と、
を備えて成ることを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置。
【請求項４】
関数発生器（４５）と掛算器（５０）若しくは掛算器（５５）又は（６０）の間に変化率制限器（４６）を設けた請求項１、２又は３に記載の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱効率の向上を図るため、発電機及び圧縮機を駆動した後のタービン排ガスを空気と混合して燃焼用ガスを生成し、該燃焼用ガスをボイラへ送給してボイラにおける燃料の燃焼に供するようにした排気再燃型コンバインドサイクルプラントが実用化されつつあり、斯かるプラントの例は、図２１に示されている。
【０００３】
図２１中、１は火炉１ａ及び副側壁１ｂ並に後部伝熱部１ｃを備えたボイラ本体、２はボイラ本体１の火炉１ａ下部に設置したバーナ、３はバーナ２へ燃料Ｆを送給し得るよう、先端がバーナ２に接続された燃料送給管、４は燃料送給管３の中途部に接続された燃料制御弁である。
【０００４】
５は外気をダクト６及び風箱７を介し燃焼用の空気Ａとして火炉１ａ内へ送給する強圧通風機、８は燃焼器９から送給された燃焼ガスＧBにより駆動され、発電機１０及び圧縮機１１を駆動し得るようにしたガスタービン、１２はガスタービン８から排出されたタービン排ガスＧTをダクト６へ導入し得るよう、ダクト６の中途部に接続されたダクト、１３はボイラ本体１の後部伝熱部１ｃ下部に接続された排ガスダクトである。
【０００５】
１４はボイラ本体１へ給水Ｗを送給するためにボイラ本体１の火炉１ａ炉壁下部に接続した給水管、１５は給水管１４の中途部に接続した給水ポンプである。
【０００６】
１６はボイラ本体１の伝熱部で加熱されて生成した主蒸気を過熱するためにボイラ本体１の副側壁１ｂ内に格納した過熱器、１７は過熱器１６で過熱された過熱蒸気Ｓを送給する過熱蒸気管、１８は過熱蒸気管１７を通り送給された過熱蒸気Ｓにより駆動されて発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービンである。
【０００７】
又、Ｇ１は空気Ａとタービン排ガスＧTが合流、混合して生成した燃焼用ガス、Ｇ２は燃料Ｆが空気Ａ或いは燃焼用ガスＧ１と混合して燃焼し生成した燃焼ガス、Ｇ３はボイラ排ガスである。
【０００８】
上述の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、ガスタービン８が駆動されず蒸気タービン１８のみが駆動される気力単独運転と、蒸気タービン１８及びガスタービン８の何れもが駆動されるコンバインドサイクル運転が行われる。
【０００９】
而して、気力単独運転時には、ガスタービン８は停止しており、強圧通風機５から吐出された空気Ａはダクト６を通り、風箱７を経てボイラ本体１の火炉１ａ内へ導入される。又燃料Ｆは燃料制御弁４で流量を制御され、燃料送給管３からバーナ２へ送給され、バーナ２から火炉１ａ内へ噴射される。このため、燃料Ｆは火炉１ａ内で空気Ａと混合して燃焼し、燃焼ガスＧ２が生成され、生成した燃焼ガスＧ２はボイラ本体１内を火炉１ａ、副側壁１ｂ、後部伝熱部１ｃの順に通り、排ガスダクト１３へ排出される。
【００１０】
給水ポンプ１５により給水管１４を送給された給水Ｗはボイラ本体１の炉壁管へ導入され、上述の燃焼ガスＧ２により加熱されて蒸気となり、更に過熱器１６で過熱されて過熱蒸気Ｓとなり過熱蒸気Ｓは過熱蒸気管１７から蒸気タービン１８へ導入されて蒸気タービン１８が駆動され、蒸気タービン１８により発電機１９が駆動される。
【００１１】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１８及びガスタービン８の両方が駆動される。すなわち、燃焼器９で生成した燃焼ガスＧBはガスタービン８へ導入されてガスタービン８が駆動され、ガスタービン８により発電機１０及び圧縮機１１が駆動され、圧縮機１１から吐出された圧縮空気は燃焼用空気として燃焼器９へ送給されて燃焼器９での燃料の燃焼に供され、ガスタービン８から排出されたタービン排ガスＧTはダクト１２を経てダクト６へ導入される。このためタービン排ガスＧTは強圧通風機５から吐出された空気Ａとダクト６の中途部で合流し、混合して燃焼用ガスＧ１が生成され、生成した燃焼用ガスＧ１はダクト６、風箱７を通ってボイラ本体１の火炉１ａ内に導入される。
【００１２】
バーナ２から噴射された燃料Ｆが燃焼用ガスＧ１と混合して燃焼し生成した燃焼ガスＧ２の流れ、給水Ｗの流れ、蒸気の発生、過熱蒸気Ｓによる蒸気タービン１８の駆動及び蒸気タービン１８による発電機１９の駆動は気力単独運転の場合と同じである。
【００１３】
上記排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、該プラントを制御するために燃料Ｆ及び空気Ａ並びに給水Ｗの流量制御を行う必要があり、このためプラント制御装置として、燃料制御装置及び燃焼用空気制御装置並に給水制御装置が用いられる。
【００１４】
而して、燃料制御装置は図１２に示され、図中、２０は気力単独運転時にＣＰＵからのボイラマスタ指令ＢMに対応して燃料流量指令ＱFSを出力し得るようにした関数発生器、２１はコンバインドサイクル運転時にＣＰＵからのボイラマスタ指令ＢMに対応して燃料流量指令ＱFCを出力し得るようにした関数発生器、２２はボイラマスタ指令ＢMの値に応じて切換り、関数発生器２０からの燃料流量指令ＱFS或いは関数発生器２１からの燃料流量指令ＱFCを出力し得るようにした切換器、２３は燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量（燃料流量）ＱFを検出する燃料流量検出器（図２１参照）、２４は切換器２２から与えられた燃料流量指令ＱFS或いはＱFCと燃料流量検出器２３からの燃料流量ＱFの差をとり、燃料流量偏差ΔＱFを求める減算器、２５は減算器２４からの燃料流量偏差ΔＱFを比例積分して燃料制御弁開度指令ＸFを求め、燃料制御弁４へ与える比例積分調節器である。
【００１５】
上述の燃料制御装置の関数発生器２０，２１には、図１３、図１４に示すように、ボイラマスタ指令ＢMと燃料流量指令ＱFSの関係及びボイラマスタ指令ＢMと燃料流量指令ＱFCの関係が関数ＦF１（ｘ），ＦF２（ｘ）として設定されている。
【００１６】
上記燃料制御装置においては、気力単独運転時には、切換器２２はａｃ側に切換っており、ボイラマスタ指令ＢMに対応して関数発生器２０から出力された燃料流量指令ＱFSは切換器２２を経て減算器２４に与えられる。又、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、燃料流量検出器２３により検出され、燃料流量ＱFとして減算器２４に与えられる。
【００１７】
このため、減算器２４では、燃料流量指令ＱFSと燃料流量ＱFの差がとられて燃料流量偏差ΔＱF（＝ＱFS−ＱF）が求められ、求められた燃料流量偏差ΔＱFは比例積分調節器２５で比例積分されて燃料制御弁開度指令ＸFが求められ、求められた燃料制御弁開度指令ＸFは燃料制御弁４に与えられて燃料流量偏差ΔＱFが零となるよう開度が調整され、その結果、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、気力単独運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００１８】
コンバインドサイクル運転時には、切換器２２はｂｃ側に切換っており、このため関数発生器２１からの燃料流量指令ＱFCが減算器２４へ与えられ減算器２４では、燃料流量指令ＱFCと燃料流量ＱFの差がとられて燃料流量偏差ΔＱF（＝ＱFC−ＱF）が求められ、求められた燃料流量偏差ΔＱFは比例積分調節器２５で比例積分されて燃料制御弁開度指令ＸFが求められ、求められた燃料制御弁開度指令ＸFは燃料制御弁４に与えられてその開度が調整され、その結果、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、コンバインドサイクル運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００１９】
例えば燃料流量偏差ΔＱFが正の場合は、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、ボイラマスタ指令ＢMに対応した流量よりも少いため、燃料制御弁４は開かれてその開度は、燃料流量ＱFが増加するよう大きくなり、燃料流量偏差ΔＱFが負の場合は燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量はボイラマスタ指令ＢMに対応した流量よりも多いため、燃料制御弁４は絞られ、その開度は、燃料流量ＱFが減少するよう小さくなり、その結果、燃料Ｆの流量は適正な値になるよう制御される。
【００２０】
燃焼用空気制御装置は図１５に示され、図中、２６は気力単独運転時にＣＰＵからの燃焼量指令ＦOに対応して空気流量指令ＱASを出力し得るようにした関数発生器、２７はコンバインドサイクル運転時にＣＰＵからの燃焼量指令ＦOに対応して空気流量指令ＱACを出力し得るようにした関数発生器、２８は関数発生器２６からの空気流量指令ＱAS或いは関数発生器２７からの空気流量指令ＱACを出力し得るようにした切換器、２９はタービン排ガスＧTを送給するダクト１２を流れるタービン排ガスＧTの流量（タービン排ガス流量）ＱTを検出するためのタービン排ガス流量検出器、３０はダクト１２を流れるタービン排ガスＧTの温度（タービン排ガス温度）ＴTを検出するためのタービン排ガス温度検出器、３１はダクト１２を流れるタービン排ガスＧT中の酸素濃度（タービン排ガス酸素濃度）ＯTを検出するためのタービン排ガス酸素濃度検出器である（各検出器２９，３０，３１は図２１をも参照）。
【００２１】
３２は各検出器２９，３０，３１からのタービン排ガス流量ＱT、タービン排ガス温度ＴT、タービン排ガス酸素濃度ＯTを基にタービン排ガスＧTを外気として換算した場合にどの程度の流量（換算空気流量）ＱATとなるか求める演算器、３３は切換器２８からの空気流量指令ＱAS或いはＱACと演算器３２からの換算空気流量ＱATの差をとり強圧通風機５から吐出する必要のある空気流量の指令（必要空気流量指令）ＱADを求める減算器、３４は強圧通風機５から吐出されてダクト６を流れる空気の流量（空気流量）ＱAを検出する空気流量検出器、３５は前記減算器３３からの必要空気流量指令ＱADと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差をとり空気流量偏差ΔＱAを求める減算器、３６は減算器３５からの空気流量偏差ΔＱAを比例積分してベーン開度指令ＸAを求め、強圧通風機５に与える比例積分調節器である。
【００２２】
上述の燃焼用空気制御装置の関数発生器２６，２７には、図１６、１７に示すように、燃焼量指令ＦOと空気流量指令ＱASの関係及び燃焼量指令ＦOと空気流量指令ＱACの関係が関数ＦA１（ｘ），ＦA２（ｘ）として設定されている。
【００２３】
上記燃焼用空気制御装置においては、気力単独運転時には切換器２８はａｃ側に切換っており、燃焼量指令ＦOに対応して関数発生器２６から出力された空気流量指令ＱASは切換器２８を経て減算器３３に与えられる。
【００２４】
一方、気力単独運転時には、ガスタービン８は駆動されていないため、ダクト１２内にはタービン排ガスＧTは流れておらず、従って各検出器２９，３０，３１から演算器３２に対して信号が与えられず、演算器３２から減算器３３へは換算空気流量ＱATは与えられない。このため、空気流量指令ＱASは減算器３３を経て減算器３５へ与えられ、又強圧通風機５から吐出されてダクト６を流れる空気Ａの流量は空気流量検出器３４により検出され、空気流量ＱAとして減算器３５へ与えられる。
【００２５】
減算器３５では、減算器３３からの空気流量指令ＱASと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱA（＝ＱAS−ＱA）が求められ、求められた空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６へ与えられ、比例積分調節器３６で比例積分されてベーン開度指令ＸAが求められ、求められたベーン開度指令ＸAは強圧通風機５に与えられ、強圧通風機５のベーン開度は、空気流量偏差ΔＱAが零となるよう調整され、その結果、ダクト６を流れる空気Ａの流量は、燃焼量指令ＦOに対応した流量に制御される。
【００２６】
コンバインドサイクル運転時には、切換器２８はｂｃ側に切換っており、このため関数発生器２７からの空気流量指令ＱACは減算器３３へ与えられる。又、ガスタービン８が駆動されているため、タービン排ガスＧTはダクト１２を流れてダクト６の中途部へ導入されるが、このダクト１２を流れるタービン排ガスＧTの流量、温度、酸素濃度は、タービン排ガス流量検出器２９、タービン排ガス温度検出器３０、タービン排ガス酸素濃度検出器３１により検出され、タービン排ガス流量ＱT、タービン排ガス温度ＴT、タービン排ガス酸素濃度ＯTとして演算器３２へ与えられ、演算器３２では、ＱT、ＴT、ＯTを基に所定の演算が行われて換算空気流量ＱATが求められ、求められた換算空気流量ＱATは減算器３３へ与えられる。
【００２７】
減算器３３では、空気流量指令ＱACと換算空気流量ＱATの差がとられて必要空気流量指令ＱAD（＝ＱAC−ＱAT）が求められ、求められた必要空気流量指令ＱADは減算器３５へ与えられ、ダクト６を流れる空気Ａの流量は、空気流量検出器３４により検出され、空気流量ＱAとして減算器３５に与えられる。
【００２８】
減算器３５では、減算器３３からの必要空気流量指令ＱADと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱA（＝ＱAD−ＱA）が求められ、求められた空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６で比例積分調節されてベーン開度指令ＸAが求められ、該ベーン開度指令ＸAにより気力単独運転時と同様、空気流量偏差ΔＱAが零になるよう強圧通風機５のベーン開度調整が行われ、強圧通風機５から吐出されてダクト６を流れる空気Ａの流量は適正な値に制御される。
【００２９】
例えば、空気流量偏差ΔＱAが正の場合は、ダクト６を流れる空気Ａの流量は、燃焼量指令ＦOに対応した流量よりも少いため、強圧通風機５のベーン開度は、空気流量ＱAが増加するよう開かれて大きくなり、空気流量偏差ΔＱAが負の場合は、ダクト６を流れる空気Ａの流量は燃焼量指令ＦOに対応した流量よりも多いため、強圧通風機５のベーン開度は空気流量ＱAが減少するよう絞られて小さくなり、その結果、空気Ａの流量は適正な値になるよう制御される。
【００３０】
給水制御装置は図１８に示され、図中、３７は気力単独運転時にＣＰＵからのボイラマスタ指令ＢMに対応して給水流量指令ＱWSを出力し得るようにした関数発生器、３８はコンバインドサイクル運転時にＣＰＵからのボイラマスタ指令ＢMに対応して給水流量指令ＱWCを出力し得るようにした関数発生器、３９はボイラマスタ指令ＢMの値に応じて切換り、関数発生器３７からの給水流量指令ＱWS或いは関数発生器３８からの給水流量指令ＱWCを出力し得るようにした切換器、４０は給水管１４を流れる給水Ｗの流量（給水流量）ＱWを検出する給水流量検出器（図２１参照）、４１は切換器３９から与えられた給水流量指令ＱWS或いはＱWCと給水流量検出器４０からの給水流量ＱWの差をとり給水流量偏差ΔＱWを求める減算器、４２は減算器４１からの給水流量偏差ΔＱWを比例積分して給水ポンプ回転指令ＮWを求め、給水ポンプ１５へ与える比例積分調節器である。
【００３１】
上述の給水制御装置の関数発生器３７，３８には、図１９、２０に示すように、ボイラマスタ指令ＢMと給水流量指令ＱWSの関係及びボイラマスタ指令ＢMと給水流量指令ＱWCの関係が関数ＦW１（ｘ），ＦW２（ｘ）として設定されている。
【００３２】
上記給水制御装置においては、気力単独運転時には、切換器３９はａｃ側に切換っており、ボイラマスタ指令ＢMに対応して関数発生器３７から出力された給水流量指令ＱWSは切換器３９を経て減算器４１に与えられる。又給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、給水流量検出器４０により検出され、給水流量ＱWとして減算器４１に与えられる。
【００３３】
このため、減算器４１では、給水流量指令ＱWSと給水流量ＱWの差がとられて給水流量偏差ΔＱW（＝ＱWS−ＱW）が求められ、求められた給水流量偏差ΔＱWは比例積分調節器４２で比例積分されて給水ポンプ回転指令ＮWが求められ、求められた給水ポンプ回転指令ＮWは給水ポンプ１５に与えられて給水流量偏差ΔＱWが零となるよう、給水ポンプ１５の回転数が調整され、その結果、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、気力単独運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００３４】
コンバインドサイクル運転時には、切換器３９はｂｃ側に切換っており、このため関数発生器３８からの給水流量指令ＱWCが減算器４１へ与えられ、減算器４１では、給水流量指令ＱWCと給水流量ＱWの差がとられて給水流量偏差ΔＱW（＝ＱWC−ＱW）が求められ、求められた給水流量偏差ΔＱWは比例積分調節器４２で比例積分されて給水ポンプ回転指令ＮWが求められ、求められた給水ポンプ回転指令ＮWは給水ポンプ１５に与えられてその回転数が調整され、その結果、給水管１４を流れる給水Ｗの流量はコンバインドサイクル運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００３５】
例えば、給水流量偏差ΔＱWが正の場合は、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、ボイラマスタ指令ＢMに対応した流量よりも少いため、給水ポンプ１５の回転数は増加して給水流量ＱWが増え、給水流量偏差ΔＱWが負の場合には、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、ボイラマスタ指令ＢMに対応した流量よりも多いため、給水ポンプ１５の回転数は減少して給水流量ＱWが減り、その結果、給水Ｗの流量は適正な値になるよう制御される。
【００３６】
図２１に示す排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、蒸気タービン出力とガスタービン出力の合計出力を所定の値まで上げる場合について、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を示す図２２を参照しつつ説明すると以下に記述したようになる。
【００３７】
すなわち、蒸気タービン１８の駆動により蒸気タービン出力ＰSが定格出力の６２％の出力ＰS62に上昇するまでは図２２の水平線Ｉに沿った気力単独運転を行い、蒸気タービン出力ＰSが定格出力の６２％の出力ＰS62になったら、垂線ＩＩに示すように蒸気タービン出力ＰSを定格出力の６２％の出力ＰS62に保持した状態で蒸気タービン１８を起動してコンバインドサイクル運転を開始し、ガスタービン出力ＰGを定格出力の５０％の出力ＰG50まで上昇させ、ガスタービン出力ＰGが定格出力の５０％の出力ＰG50に達したら、斜線ＩＩＩに示すごとく、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを蒸気タービン出力ＰSが定格出力の７５％の出力ＰS75になり、ガスタービン出力ＰGが定格出力ＰG100になるまで上昇させ、ガスタービン出力ＰGが定格出力ＰG100に達したら、以後は水平線ＩＶに示すように、ガスタービン出力ＰGを定格出力ＰG100に保持したままで蒸気タービン出力ＰSを定格出力ＰS100達するまで上昇させる。
【００３８】
コンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える場合の手順は、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に移行する場合の手順とは逆になる。
【００３９】
而して、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に、或いはコンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える際には、蒸気タービン１８とガスタービン８の単位時間当りの出力の変化の割合を考慮すると、各タービン１８，８の出力のバランスをとるためには、図２２の線Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ、或いは線ＩＶ，ＩＩＩ，ＩＩ，Ｉに倣って出力を増加若しくは減少させることが望ましく、又燃料制御弁４の開度及び強圧通風機５のベーン開度並に給水ポンプ１５の回転数も、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGが図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ、或いは線ＩＶ，ＩＩＩ，ＩＩに沿いバランスを保って変更されるよう調整することが望ましい。
【００４０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置においては、次のような問題点がある。
【００４１】
ｉ）  気力単独運転からコンバインドサイクル運転に移行した場合、図１２に示す燃料制御装置においては関数発生器２１から出力された、ボイラマスタ指令ＢMに対応した燃料流量指令ＱFCを基に燃料制御弁４の開度調整を行い、図１５に示す燃焼用空気制御装置においては、関数発生器２７から出力された、燃焼量指令ＦOに対応した空気流量指令ＱACを基に強圧通風機５のベーン開度調整を行い、図１８に示す給水制御装置においては、関数発生器３８から出力された、ボイラマスタ指令ＢMに対応した給水流量指令ＱWCを基に給水ポンプ１５の回転数調整を行っているだけであるため、何れのプラント制御装置にあっても実際の蒸気タービン出力ＰSやガスタービン出力ＰGが考慮されず、正確な燃料制御、燃焼用空気制御、給水制御を行うことが困難である。
【００４２】
ｉｉ）  蒸気タービン１８とガスタービン８では、単位当りの出力の増減割合である負荷追従性能が異なるが、従来のように負荷追従性能の相違を考慮しない場合には、各タービン１８，８の実際の運転状態が考慮されず、従ってコンバインドサイクル運転時には、燃料流量ＱF、空気流量ＱA、給水流量ＱWはなかなか安定せず、具合が悪い。
【００４３】
ｉｉｉ）  ｉ）、ｉｉ）により蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGのバランスを取りにくく、各タービン１８，８が安定した計画出力に達するまでに時間が掛かる。
【００４４】
本発明は上述の実情に鑑み、コンバインドサイクル運転を行う際に蒸気タービン１８及びガスタービン８の実際の運転状態を考慮し、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGがバランスを保ちつつ迅速且つ確実に所定の出力に達し、しかも出力を安定して維持できるよう、燃料流量ＱF或いは空気流量ＱA若しくは給水流量ＱWを制御すること、及び気力単独運転からコンバインドサイクル運転への切換え或いはコンバインドサイクル運転から気力単独運転への切換えを円滑に行い得るようにすることを目的としてなしたものである。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の手段は、
ボイラ本体１からの蒸気Ｓにより駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１８と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスＧBにより駆動されて発電機１０を駆動すると共にタービン排ガスＧTを空気Ａと合流させ燃焼用ガスＧ１としてボイラ本体１の火炉１ａへ送給し得るようにしたガスタービン８と、
燃料流量制御手段４を介して送給された燃料Ｆをボイラ本体１の火炉１ａへ噴射させ、空気Ａ又は燃焼用ガスＧ１と混合させて燃焼させるようにしたバーナ２と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン１８の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSと対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器４３と、
該関数発生器４３からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン８の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器４４と、
該比率演算器４４からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器４５と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令ＢMに対応して、基準燃料流量指令ＱFA，ＱFBを夫々出力し得るようにした関数発生器４７，４８と、
両関数発生器４７，４８からの基準燃料流量指令ＱFA，ＱFBの差をとってガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGを求める減算器４９と、
該減算器４９からのガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGと前記関数発生器４５からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを求める掛算器５０と、
前記関数発生器４７からの基準燃料流量指令ＱFAと掛算器５０からのガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを加算して燃料流量指令ΣＱFを求める加算器５１と、
前記バーナ２へ送給される燃料Ｆの流量を検出する燃料流量検出器２３と、
該燃料流量検出器２３からの燃料流量ＱFと前記加算器５１からの基準燃料流量指令ＱFA或いは燃料流量指令ΣＱFの差をとって燃料流量偏差ΔＱFを求める減算器２４と、
該減算器２４からの燃料流量偏差ΔＱFを比例積分して燃料流量調整指令ＸFを求め該燃料流量調整指令ＸFを燃料流量制御手段４に与える比例積分調節器２５と、
を備えている。
【００４６】
又、第２の手段は、
ボイラ本体１からの蒸気Ｓにより駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１８と、
ボイラ本体１の火炉１ａへ噴射される燃料Ｆの燃焼に供するための空気Ａを前記ボイラ本体１の火炉１ａへ送給するための通風機５と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスＧBにより駆動されて発電機１０を駆動すると共にタービン排ガスＧTを通風機５から吐出され且つボイラ本体１の火炉１ａへ送給される空気Ａと合流させてボイラ本体１の火炉１ａへ送給させるようにしたガスタービン８と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン１８の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSと対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器４３と、
該関数発生器４３からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン８の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器４４と、
該比率演算器４４からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器４５と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令ＦOに対応して、基準空気流量指令ＱAA，ＱABを夫々出力し得るようにした関数発生器５２，５３と、
両関数発生器５２，５３からの基準空気流量指令ＱAA，ＱABの差をとってガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGを求める減算器５４と、
該減算器５４からのガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGと前記関数発生器４５からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを求める掛算器５５と、
前記関数発生器５２からの基準空気流量指令ＱAAと掛算器５５からのガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを加算して空気流量指令ΣＱAを求める加算器５６と、
前記ガスタービン８から排出されたタービン排ガスＧTの流量を検出するタービン排ガス流量検出器２９と、
前記ガスタービン８から排出されたタービン排ガスＧTの温度を検出するタービン排ガス温度検出器３０と、
前記ガスタービン８から排出されたタービン排ガスＧT中の酸素濃度を検出するタービン排ガス酸素濃度検出器３１と、
各検出器２９，３０，３１からのタービン排ガス流量ＱT及びタービン排ガス温度ＴT並にタービン排ガス酸素濃度ＯTから換算空気流量ＱATを求める演算器３２と、
前記加算器５６からの空気流量指令ΣＱAと前記演算器３２からの換算空気流量ＱATの差をとって必要空気流量指令ＱADを求める減算器３３と、
前記通風機５から吐出された空気Ａの流量を検出する空気流量検出器３４と、
前記減算器３３からの基準空気流量指令ＱAA或いは必要空気流量指令ＱADと前記空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差をとり空気流量偏差ΔＱAを求める減算器３５と、
該減算器３５からの空気流量偏差ΔＱAを比例積分して通風機５から吐出される空気の流量を制御する空気流量制御手段へ与える比例積分調節器と、
を備えている。
【００４７】
更に第３の手段は、
ボイラ本体１からの蒸気Ｓにより駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１８と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスＧBにより駆動されて発電機１０を駆動すると共にタービン排ガスＧTを空気Ａと合流させボイラ本体１の火炉１ａに噴射された燃料Ｆの燃焼用ガスＧ１として送給し得るようにしたガスタービン８と、
給水Ｗをボイラ本体１へ送給し得るようにした給水ポンプ１５と、
を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置において、
蒸気タービン１８の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSと対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器４３と、
該関数発生器４３からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン８の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器４４と、
該比率演算器４４からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器４５と、
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時に基準指令ＢMに対応して、基準給水流量指令ＱWA，ＱWBを夫々出力し得るようにした関数発生器５７，５８と、
両関数発生器５７，５８からの基準給水流量指令ＱWA，ＱWBの差をとってガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGを求める減算器５９と、
該減算器５９からのガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGと前記関数発生器４５からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを求める掛算器６０と、
前記関数発生器５７からの基準給水流量指令ＱWAと掛算器６０からのガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを加算して給水流量指令ΣＱWを求める加算器６１と、
前記給水ポンプ１５によりボイラ本体１へ送給される給水Ｗの流量を検出する給水流量検出器４０と、
該給水流量検出器４０の給水流量ＱWと前記加算器６１からの基準給水流量指令ＱWA或いは給水流量指令ΣＱWの差をとって給水流量偏差ΔＱWを求める減算器４１と、
該減算器４１からの給水流量偏差ΔＱWを比例積分して給水流量調整指令ＮWを求め該給水流量調整指令ＮWを給水ポンプ１５から吐出される給水Ｗの流量を制御するための給水流量制御手段に与える比例積分調節器４２と、
を備えている。
【００４８】
第１、第２、第３の手段においては、関数発生器４５と掛算器５０若しくは５５又は６０の間に変化率制限器４６を設けることができる。
【００４９】
【作用】
第１の手段においては、気力単独運転時、基準指令ＢMに対応して関数発生器４７から出力された基準燃料流量指令ＱFAが加算器５１を介して減算器２４へ与えられており、減算器２４では、加算器５１からの基準燃料流量指令ＱFAと燃料流量検出器２３からの燃料流量ＱFの差がとられて燃料流量偏差ΔＱFが求められ、該燃料流量偏差ΔＱFは比例積分調節器２５へ与えられて燃料流量調整指令ＸFが求められ、該燃料流量調整指令ＸFは燃料流量制御手段４に与えられるため、バーナ２へ送給される燃料Ｆの流量は、基準指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００５０】
第１の手段においては、コンバインドサイクル運転時、比率演算器４４で蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン出力ＰGの比をとってガスタービン出力比αが求められ、関数発生器４５では出力比αから係数βが求められ、一方、減算器４９では基準指令ＢMに対応して関数発生器４７，４８から出力された基準燃料流量指令ＱFA，ＱFBの差をとってガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGが求められ、掛算器５０では、偏差ΔＱFGに係数βを掛けてガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGが求められ、加算器５１では、関数発生器４７からの基準燃料流量指令ＱFAと掛算器５０からのガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを加算して燃料流量指令ΣＱFが求められ、減算器２４では、加算器５１からの燃料流量指令ΣＱFと燃料流量検出器２３からの燃料流量ＱFの差をとって燃料流量偏差ΔＱFが求められ、比例積分調節器２５では燃料流量偏差ΔＱFが比例積分されて燃料流量調整指令ＸFが求められ、該指令ＸFは燃料流量制御手段４に与えられ、バーナ２へ送給される燃料Ｆの流量は基準指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００５１】
このように、第１の手段では、コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを考慮して燃料流量ＱFの制御を行っているため、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた関係を保持でき、従って定常運転時はもとより、例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを上げて行くような過渡的な場合においても、燃料流量ＱFを正確且つ確実にしかも安定して制御することができる。
【００５２】
第２の手段では、気力単独運転時、基準指令ＦOに対応して関数発生器５２から出力された基準空気流量指令ＱAAが加算器５６及び減算器３３を介して減算器３５へ与えられており、減算器３５では、加算器５６からの基準空気流量指令ＱAAと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱAが求められ、該空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６へ与えられて空気流量調整指令ＸAが求められ、該指令ＸAは空気流量手段に与えられるため、ボイラ本体１の火炉１ａへ送給される空気Ａの流量は、基準指令ＦOに対応した流量に制御される。
【００５３】
第２の手段においては、コンバインドサイクル運転時、減算器５４では、基準指令ＦOに対応して関数発生器５２，５３から出力された基準空気流量指令ＱAA，ＱABの差をとってガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGが求められ、掛算器５５では、偏差ΔＱAGに第１の手段の場合と同様に求めた係数βを掛けてガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGが求められ、加算器５６では、関数発生器５２からの基準空気流量指令ＱAAと掛算器５５からのガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを加算して空気流量指令ΣＱAが求められ、演算器３２では、各検出器２９，３０，３１からのタービン排ガス流量ＱT、タービン排ガス温度ＴT、タービン排ガス酸素濃度ＯTを基に換算空気流量ＱATが求められ、減算器３３では、加算器５６からの空気流量指令ΣＱAと演算器３２からの換算空気流量ＱATの差がとられて必要空気流量指令ＱADが求められ、減算器３５では、減算器３３からの必要空気流量指令ＱADと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱAが求められ、該空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６へ与えられて空気流量調整指令ＸAが求められ、該指令ＸAは空気流量制御手段に与えられ、このためタービン排ガスＧTと合流してボイラ本体１の火炉１ａへ送給される空気Ａの流量は、基準指令ＦOに対応した流量に制御される。
【００５４】
このように、第２の手段では、コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを考慮して空気流量ＱAの制御を行っているため、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた関係を保持でき、従って定常運転時はもとより、例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを上げて行くような過渡的な場合においても、空気流量ＱAを正確且つ確実にしかも安定して制御することができる。
【００５５】
第３の手段においては、気力単独運転時、基準指令ＢMに対応して関数発生器５７から出力された基準給水流量指令ＱWAが加算器６１を介して減算器４１へ与えられており、減算器４１では、加算器６１からの基準給水流量指令ＱWAと給水流量検出器４０からの給水流量ＱWの差がとられて給水流量偏差ΔＱWが求められ、該給水流量偏差ΔＱWは比例積分調節器４２へ与えられて給水流量調整指令ＮWが求められ、該指令ＮWは給水流量制御手段に与えられるため、ボイラ本体１へ送給される給水Ｗの流量は、基準指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００５６】
第３の手段においては、コンバインドサイクル運転時、減算器５９では、基準指令ＢMに対応して関数発生器５７，５８から出力された基準給水流量指令ＱWA，ＱWBの差をとってガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGが求められ、掛算器６０では、偏差ΔＱWGに第１の手段における場合と同様にして求めた係数βを掛けてガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGが求められ、加算器６１では、関数発生器５７からの基準給水流量指令ＱWAと掛算器６０からのガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを加算して給水流量指令ΣＱWが求められ、減算器４１では、加算器６１からの給水流量指令ΣＱWと給水流量検出器４０からの給水流量ＱWの差をとって給水流量偏差ΔＱWが求められ、比例積分調節器４２では給水流量偏差ΔＱWが比例積分されて給水流量調整指令ＮWが求められ、該指令ＮWは給水流量制御手段に与えられ、このためボイラ本体１へ送給される給水Ｗの流量は基準指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００５７】
このように、第３の手段においては、コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを考慮して給水流量ＱWの制御を行っているため、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた関係を保持でき、従って定常運転時はもとより、例えば気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを上げて行くような過渡的な場合においても、給水流量ＱWを正確且つ確実にしかも安定して制御することができる。
【００５８】
第４の手段のように、係数βを変化率制限器４６を通して掛算器５０或いは５５若しくは６０へ与える場合には、蒸気タービン出力ＰSの単位時間当りの変化率を押えることができ、燃料流量ＱF、空気流量ＱA、給水流量ＱWの制御をより一層安定して行うことができる。
【００５９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【００６０】
図１〜図５は本発明の一実施例で、プラント制御装置が燃料制御装置の場合の例である。本実施例の燃料制御装置が適用される排気再燃型コンバインドサイクルプラント自体は、図２１に示すプラントと全く同じであり、蒸気タービン１８の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSは発電機１９を介して検出し得るようになっており、ガスタービン８の駆動により生じたガスタービン出力ＰGは発電機１０を介して検出し得るようになっている。
【００６１】
本実施例における燃料制御装置を図１により説明すると、図中、４３は蒸気タービン１８からの蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力し得るようにした関数発生器、４４は関数発生器４３からのガスタービン出力指令ＰGOによりガスタービン８からのガスタービン出力ＰGを除算してガスタービン出力比αを求める比率演算器、４５は比率演算器４４からのガスタービン出力比αに対応した非線形補償係数βを出力する関数発生器、４６は関数発生器４５から与えられる非線形補償係数βの単位時間当りの変化率が予め定めた所定の変化率よりも大きい場合にその変化率を制限して非線形補償係数βを出力し得るようにした変化率制限器である。
【００６２】
４７はボイラマスタ指令ＢMが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFAを出力し、ボイラマスタ指令ＢMがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１８のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFAを出力する関数発生器、４８は気力単独運転時には蒸気タービン１８の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFBを出力する関数発生器、４９は関数発生器４８，４７からの基準燃料流量指令ＱFB，ＱFAの差をとってガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGを求める減算器、５０は減算器４９からのガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGに関数発生器４５から変化率制限器４６を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを求める掛算器、５１は関数発生器４７からの基準燃料流量指令ＱFAと掛算器５０からのガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを加算して燃料流量指令ΣＱFを求める加算器であり、気力単独運転時には、関数発生器４７からの基準燃料流量指令ＱFAを加算器５１を経て図１２の従来例と同じ減算器２４に与え得るようになっており、コンバインドサイクル運転時には加算器５１で求められた燃料流量指令ΣＱFを減算器２４に与え得るようになっている。
【００６３】
なお、図１中、図１２に示すものと同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６４】
上述の燃料制御装置の関数発生器４３，４５，４７，４８には、図２、３、４、５に示すごとき関数Ｆ３（ｘ），Ｆ４（ｘ），ＦF５（ｘ），ＦF６（ｘ）が設定してある。
【００６５】
而して、図２に示す関数Ｆ３（ｘ）はコンバインドサイクル運転を行う際に、各タービン１８，８の出力のバランスや負荷追従性の相違を考慮して決定した、蒸気タービン出力ＰSと、蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOとの関係を表わすものである。
【００６６】
図３に示す関数Ｆ４（ｘ）は、ガスタービン出力指令ＰGOと実際のガスタービン出力ＰGの比であるガスタービン出力比α＝ＰG／ＰGOと、該出力比αにより定まる非線形補償係数βの関係を表わすものである。
【００６７】
図４に示す関数ＦF５（ｘ）は、ボイラマスタ指令ＢMと、該指令ＢMが気力単独運転時の値の場合には蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、燃料流量ＱFを所定の流量にするための基準燃料流量指令ＱFAとの関係を表わすと共に、ボイラマスタ指令ＢMと、該指令ＢMがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１８のみを駆動したと仮定した場合に必要となる燃料流量ＱFを所定の流量にするための基準燃料流量指令ＱFAとの関係を表わすものである。
【００６８】
図５に示す関数ＦF６（ｘ）は、ボイラマスタ指令ＢMと、気力単独運転時には蒸気タービン１８の駆動に必要な、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、燃料流量ＱFを所定の流量にするための基準燃料流量指令ＱFBとの関係を表わすものである。
【００６９】
各関数Ｆ３（ｘ），Ｆ４（ｘ），ＦF５（ｘ），ＦF６（ｘ）は試運転等により各タービン１８，８の出力と燃料流量ＱFの関係をチェックしながら、理論的、経験的に決定される。
【００７０】
なお、図２中、ＰS62は蒸気タービン１８の定格出力ＰS100の６２％の出力、ＰS75は同定格出力の７５％の出力、ＰGO50はガスタービン出力指令ＰGOにおける定格出力指令ＰGO100の５０％の出力指令を表わしている。
【００７１】
次に、本実施例の作動について説明する。
【００７２】
蒸気タービン１８が駆動され、ガスタービン８が駆動されない気力単独運転時には、所定の値のボイラマスタ指令ＢMが関数発生器４７，４８に与えられる。
【００７３】
このため関数発生器４７からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFAが出力されて加算器５１及び減算器４９に与えられ、関数発生器４８からはボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFBが出力されて減算器４９に与えられ、減算器４９では基準燃料流量指令ＱFBとＱFAの差がとられてガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFG（＝ＱFB−ＱFA）が求められるが、気力単独運転の場合は、ＱFB＝ＱFAであるため、ガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFG＝０となり、減算器４９からは信号が出力されることはない。
【００７４】
一方、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介して関数発生器４３に与えられるが、気力単独運転時には、関数発生器４３からは何等指令が出力されない。又ガスタービン８は駆動されていないため、発電機１０からはガスタービン出力ＰGは出力されず、比率演算器４４で演算されるガスタービン出力比ＰG／ＰGO＝０／０であり、関数発生器４５からも何等信号は出力されない（β＝０）。従って、掛算器５０では、ガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFG＝０となり、掛算器５０から加算器５１へ指令が与えられることはない。従って、加算器５１からは関数発生器４７から与えられた基準燃料流量指令ＱFAが出力されて減算器２４に与えられる。
【００７５】
燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、燃料流量検出器２３により検出され、燃料流量ＱFとして減算器２４へ与えられ、減算器２４では、基準燃料流量指令ＱFAと燃料流量ＱFの差がとられて燃料流量偏差ΔＱF（＝ＱFA−ＱF）が求められ、求められた燃料流量偏差ΔＱFは比例積分調節器２５で比例積分されて燃料制御弁開度指令ＸFが求められ、求められた燃料制御弁開度指令ＸFは燃料制御弁４へ与えられて該燃料制御弁４の開度が調整され、その結果、燃料送給管３内を流れる燃料Ｆの流量はボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【００７６】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１８及びガスタービン８が駆動されている。このため、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介し蒸気タービン出力ＰSとして関数発生器４３に与えられ、ガスタービン８の出力は発電機１０を介しガスタービン出力ＰGとして比率演算器４４へ与えられる。
【００７７】
而して、関数発生器４３からは、図２に示すごとき、蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOが出力されて比率演算器４４へ与えられ、比率演算器４４ではガスタービン８からのガスタービン出力ＰGがガスタービン出力指令ＰGOにより除算されてガスタービン出力比αが求められ、求められた出力比αは関数発生器４５へ与えられる。
【００７８】
関数発生器４５では、図３に示すごとく、ガスタービン出力比αに対応して、すなわち、ガスタービン出力指令ＰGOと実際に発生したガスタービン出力ＰGの差に対応して非線形補償係数βが求められ、該非線形補償係数βは変化率制限器４６を介して掛算器５０へ与えられる。変化率制限器４６においては、単位時間当りの変化率は予め定められているため、非線形補償係数βは急激に変化することはない。
【００７９】
ボイラマスタ指令ＢMは関数発生器４７，４８へ与えられており、関数発生器４７からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFAが出力されて加算器５１及び減算器４９へ与えられ、関数発生器４８からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準燃料流量指令ＱFBが出力されて減算器４９へ与えられている。
【００８０】
このため、減算器４９では、基準燃料流量指令ＱFBとＱFAの差がとられてガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFG（＝ＱFB−ＱFA）が求められ、求められたガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGは掛算器５０へ与えられ、掛算器５０ではガスタービン駆動基準燃料流量偏差ΔＱFGに非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFG（＝β・ΔＱFG）が求められ、該ガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGは加算器５１に与えられる。
【００８１】
加算器５１では、関数発生器４７からの基準燃料流量指令ＱFAと掛算器５０からのガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGを加算して燃料流量指令ΣＱF（＝ＱFA＋ＱFG）が求められ、求められた燃料流量指令ΣＱFは減算器２４に与えられ、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、燃料流量検出器２３により検出され、燃料流量ＱFとして減算器２４に与えられる。
【００８２】
このため、減算器２４では、燃料流量指令ΣＱFと燃料流量ＱFの差がとられて燃料流量偏差ΔＱF（＝ΣＱF−ＱF）が求められ、求められた燃料流量偏差ΔＱFは比例積分調節器２５で比例積分されて燃料制御弁開度指令ＸFが求められ、求められた燃料制御弁開度指令ＸFは燃料制御弁４に与えられ、燃料流量偏差ΔＱFが零となるよう開度調整が行われ、その結果、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は、コンバインドサイクル運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。従って、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量は正確に制御され、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた所定の関係になるよう安定した制御が行われる。
【００８３】
本実施例において、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、ガスタービン出力ＰGや蒸気タービン出力ＰSを所定の値まで上昇させる際にも、燃料制御弁４の開度は、ボイラマスタ指令ＢMのみを基準とするのではなく、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを基に図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに倣って制御する。すなわち、検出された蒸気タービン出力ＰSが例えば蒸気タービン１８の定格出力ＰS100の６２％よりも少い出力ＰS62以下の場合には、関数発生器４３からガスタービン出力指令ＰGOは出力されないが、図２に示すように、蒸気タービン出力ＰSが定格出力ＰS100の６２％の出力に達すると、蒸気タービン１８の他にガスタービン８も駆動され、前述のコンバインドサイクル運転時の場合と同様にして燃料制御弁４の開度が調整される。この場合、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGOの関係は図２の太線に示す関係を保持してバランス良く変化して行き、従って、燃料送給管３を流れる燃料Ｆの流量制御は正確に行われる。
【００８４】
本実施例で変化率制限器４６を設けているのは次のような理由による。すなわち、蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGのうちの何れかが何等かの原因で急激に変化したような場合には、ガスタービン出力指令ＰGO延いてはガスタービン出力比αが急激に変化し、その結果、非線形補償係数βも急激に変化する。しかるに、非線形補償係数βが急激に変化すると、掛算器５０から出力されるガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFGも急激に変化し、延いては比例積分調節器２５からの燃料制御弁開度指令ＸFも急激に変化し、燃料制御弁４の開度も急激に変化する。
【００８５】
このため、燃料送給管３内を流れる燃料Ｆの流量が急激に変化し、その結果、燃料Ｆの流量制御が不正確となり、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは所定の関係を保持できず、バランスの良い運転を行うのが困難となる虞れがある。
【００８６】
しかるに変化率制限器４６を設ければ、関数発生器４５から出力される非線形補償係数βが急激に変化しても変化率制限器４６から出力される非線形補償係数βは単位時間当りに徐々に変化し、掛算器５０から出力されるガスタービン駆動補正燃料流量指令ＱFG、延いては比例積分調節器２５からの燃料制御弁開度指令ＸFも徐々に変化するため、燃料制御弁４の開閉は急激には行われず、燃料送給管３内を流れる燃料Ｆの流量変化もゆっくり行われることになり、蒸気タービン出力ＰSの急変が防止される。
【００８７】
上述のごとく、本実施例では、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、定常的なコンバインドサイクル運転時はもとより、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGを所定の値まで上昇させる過渡的な場合においても、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに示す望ましい蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を保持するよう、燃料送給管３内を流れる燃料Ｆの流量を正確且つ確実に制御することができる。
【００８８】
図６〜図８は本発明の他の実施例で、プラント制御装置が燃焼用空気制御装置の場合の例である。本実施例の燃焼用空気制御装置が適用される排気再燃型コンバインドサイクルプラント自体は、図２１に示すプラントと全く同じであり、非線形補償係数βを求める系統は図１に示す系統と全く同じである。
【００８９】
本実施例における燃焼用空気制御装置を図６により説明すると、５２は燃焼量指令ＦOが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱAAを出力する関数発生器、５３は気力単独運転時には蒸気タービン１８の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱABを出力する関数発生器、５４は関数発生器５３，５２からの基準空気流量指令ＱAB，ＱAAの差をとってガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGを求める減算器、５５は減算器５４からのガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGに、関数発生器４５から変化率制限器４６を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを求める掛算器、５６は関数発生器５２からの基準空気流量指令ＱAAと掛算器５５からのガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを加算して空気流量指令ΣＱAを求める加算器であり、気力単独運転時には、関数発生器５２からの基準空気流量指令ＱAAを加算器５６を経て図１５の従来例と同じ減算器３３に与え得るようになっており、コンバインドサイクル運転時には加算器５６で求められた空気流量指令ΣＱAを減算器３３に与え得るようになっている。
【００９０】
なお、図６中、図１５に示すものと同一のものには同一の符号を付し説明を省略する。
【００９１】
上述の燃焼用空気制御装置の関数発生器５２，５３には、図７、８に示すごとき関数ＦA５（ｘ），ＦA６（ｘ）が設定してある。
【００９２】
而して、図７に示す関数ＦA５（ｘ）は、燃焼量指令ＦOと、該燃焼量指令ＦOが気力単独運転時の値の場合には蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、空気流量ＱAを所定の流量にするための基準空気流量指令ＱAAとの関係を表わすと共に、燃焼量指令ＦOと、該指令ＦOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１８のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、空気流量ＱAを所定の流量にするための基準空気流量指令ＱAAとの関係を表わすものである。
【００９３】
図８に示す関数ＦA６（ｘ）は、燃焼量指令ＦOと、気力単独運転時には蒸気タービン１８の運転に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、空気流量ＱAを所定の流量にするための基準空気流量指令ＱABの関係を表わすものである。
【００９４】
各関数ＦA５（ｘ），ＦA６（ｘ）は試運転等により各タービン１８，８の出力と空気流量ＱAの関係をチェックしながら、理論的、経験的に決定される。
【００９５】
次に、本実施例の作動について説明する。
【００９６】
蒸気タービン１８が駆動され、ガスタービン８が駆動されない気力単独運転時には、所定の値の燃焼量指令ＦOが関数発生器５２，５３に与えられる。
【００９７】
このため関数発生器５２からは燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱAAが出力されて加算器５６及び減算器５４に与えられ、関数発生器５３からは、燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱABが出力されて減算器５４に与えられ、減算器５４では、基準空気流量指令ＱABとＱAAの差がとられてガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAG（＝ＱAB−ＱAA）が求められるが、気力単独運転時の場合は、ＱAB＝ＱAAであるため、ガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAG＝０となり、減算器５４からは信号が出力されることはない。
【００９８】
一方、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介して関数発生器４３へ与えられるが、気力単独運転時には、関数発生器４３からは指令が出力されず、ガスタービン８も駆動されていないため、図１の燃料制御装置で説明したように、非線形補償係数β＝０であり、掛算器５５からはガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGが出力されることはない。従って、加算器５６からは、関数発生器５２から与えられた基準空気流量指令ＱAAが出力されて減算器３３に与えられる。
【００９９】
又、気力単独運転時には、ガスタービン８は駆動されていないため、ダクト１２内にはタービン排ガスＧTは流れておらず、従って、各検出器２９，３０，３１から演算器３２に対して信号が与えられず、演算器３２から減算器３３へは換算空気流量ＱATは与えられない。このため、基準空気流量指令ＱAAは減算器３３を経て減算器３５へ与えられ、又強圧通風機５から吐出されてダクト６を流れる空気Ａの流量は空気流量検出器３４により検出され、空気流量ＱAとして減算器３５へ与えられる。
【０１００】
減算器３５では、減算器３３からの基準空気流量指令ＱAAと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱAが求められ、求められた空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６へ与えられ、比例積分調節器３６で比例積分されてベーン開度指令ＸAが求められ、求められたベーン開度指令ＸAは強圧通風機５に与えられ、強圧通風機５のベーン開度は、空気流量偏差ΔＱAが零となるよう調整され、その結果、ダクト６を流れる空気Ａの流量は、燃焼量指令ＦOに対応した流量に制御される。
【０１０１】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１８及びガスタービン８が駆動されている。このため、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介し蒸気タービン出力ＰSとして関数発生器４３に与えられ、関数発生器４３からはガスタービン出力指令ＰGOが出力されて比率演算器４４に与えられ、ガスタービン８の出力は発電機１０を介しガスタービン出力ＰGとして比率演算器４４に与えられる。従って、比率演算器４４からはガスタービン出力比αが出力されて関数発生器４５に与えられ、関数発生器４５から出力された非線形補償係数βは変化率制限器４６を介して掛算器５５へ与えられる。
【０１０２】
燃焼量指令ＦOは関数発生器５２，５３へ与えられており、関数発生器５２からは燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱAAが出力されて加算器５６及び減算器５４へ与えられ、関数発生器５３からは、燃焼量指令ＦOに対応した基準空気流量指令ＱABが出力されて減算器５４へ与えられている。
【０１０３】
このため、減算器５４では、基準空気流量指令ＱABとＱAAの差がとられてガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAG（＝ＱAB−ＱAA）が求められ、求められたガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGは掛算器５５へ与えられ、掛算器５５ではガスタービン駆動基準空気流量偏差ΔＱAGに非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAG（＝β・ΔＱAG）が求められ、該ガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGは加算器５６に与えられる。
【０１０４】
加算器５６では、関数発生器５２からの基準空気流量指令ＱAAと掛算器５５からのガスタービン駆動補正空気流量指令ＱAGを加算して空気流量指令ΣＱA（＝ＱAA＋ＱAG）が求められ、求められた空気流量指令ΣＱAは減算器３３に与えられる。
【０１０５】
又、ガスタービン８の駆動により発生したタービン排ガスＧTは、ダクト１２を流れてダクト６の中途部へ導入されるが、ダクト６を流れるタービン排ガスＧTの流量、温度、酸素濃度は、タービン排ガス流量検出器２９、タービン排ガス温度検出器３０、タービン排ガス酸素濃度検出器３１により検出され、タービン排ガス流量ＱT、タービン排ガス温度ＴT、タービン排ガス酸素濃度ＯTとして演算器３２へ与えられ、演算器３２では、ＱT，ＴT，ＯTを基に所定の演算が行われて換算空気流量ＱATが従来の場合と同様にして求められ、求められた換算空気流量ＱATは減算器３３へ与えられる。
【０１０６】
減算器３３では空気流量指令ΣＱAと換算空気流量ＱATの差がとられて必要空気流量指令ＱAD（＝ΣＱA−ＱAT）が求められ、求められた必要空気流量指令ＱADは減算器３５へ与えられ、ダクト６を流れる空気Ａの流量は、空気流量検出器３４に検出されて減算器３５に与えられる。
【０１０７】
減算器３５では、減算器３３からの必要空気流量指令ＱADと空気流量検出器３４からの空気流量ＱAの差がとられて空気流量偏差ΔＱA（＝ＱAD−ＱA）が求められ、求められた空気流量偏差ΔＱAは比例積分調節器３６で比例積分調節されてベーン開度指令ＸAが求められ、該ベーン開度指令ＸAにより、気力単独運転時と同様、空気流量偏差ΔＱAが零になるよう、強圧通風機５のベーン開度調整が行われ、強圧通風機５から吐出されてダクト６を流れる空気Ａの流量はコンバインドサイクル運転時の燃焼量指令ＦOに対応した流量に制御される。従って、ダクト６を流れる空気Ａの流量は正確に制御され、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた所定の関係になるよう制御が行われる。
【０１０８】
本実施例において、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、ガスタービン出力ＰGや蒸気タービン出力ＰSを所定の値まで上昇させる際にも、強圧通風機５のベーン開度は、燃焼量指令ＦOのみを基準とするのではなく、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを基に図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに倣って制御する。すなわち、検出された蒸気タービン出力ＰSが例えば蒸気タービン１８の定格出力ＰS100の６２％よりも少ない出力ＰS62以下の場合には、関数発生器４３からガスタービン出力指令ＰGOは出力されないが、図２に示すように、蒸気タービン出力ＰSが定格出力ＰS100の６２％の出力に達すると、蒸気タービン１８の他にガスタービン８も駆動され、前述のコンバインドサイクル運転時の場合と同様にして強圧通風機５のベーン開度が調整される。この場合、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGOの関係は図２の太線に示す関係を保持して変化して行き、従って、ダクト６を流れる空気Ａの流量制御は正確且つ確実に行われる。
【０１０９】
本実施例で変化率制限器４６を設ける理由は、燃料制御装置の場合と同様であり、比例積分調節器３６から強圧通風機５へ与えられるベーン開度指令ＸAの変化延いてはベーン開度の変化が急激に生じないようにし、ダクト６を流れる空気Ａの流量変化が徐々に行われるようにし、蒸気タービン出力ＰSの急変を防止するためである。
【０１１０】
上述のごとく、本実施例では、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、定常的なコンバインドサイクル運転時はもとより、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGを所定の値まで上昇させる過渡的な場合においても、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに示す望ましい蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を保持するよう、ダクト６内を流れる空気Ａの流量を制御することができる。
【０１１１】
図９〜図１１は本発明の更に他の実施例で、プラント制御装置が給水制御装置の場合の例である。本実施例の給水制御装置が適用される排気再燃型コンバインドサイクルプラント自体は、図２１に示すプラントと全く同じであり、非線形補償係数βを求める系統は図１に示す系統と全く同じである。
【０１１２】
本実施例における給水制御装置を図９により説明すると、５７はボイラマスタ指令ＢMが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWAを出力し、ボイラマスタ指令ＢMがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１８のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWAを出力する関数発生器、５８は気力単独運転時には蒸気タービン１８の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWBを出力する関数発生器、５９は関数発生器５８，５７からの基準給水流量指令ＱWB，ＱWAの差をとってガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGを求める減算器、６０は減算器５９からのガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGに関数発生器４５から変化率制限器４６を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを求める掛算器、６１は関数発生器５７からの基準給水流量指令ＱWAと掛算器６０からのガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを加算して給水流量指令ΣＱWを求める加算器であり、気力単独運転時には、関数発生器５７からの基準給水流量指令ＱWAを加算器６１を経て図１８の従来例と同じ減算器４１に与え得るようになっており、コンバインドサイクル運転時には加算器６１で求められた給水流量指令ΣＱWを減算器４１に与え得るようになっている。
【０１１３】
なお、図９中、図１８に示すものと同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１４】
上述の給水制御装置の関数発生器５７，５８には、図１０、１１に示すごとき関数ＦW５（ｘ），ＦW６（ｘ）が設定してある。
【０１１５】
図１０に示す関数ＦW５（ｘ）は、ボイラマスタ指令ＢMと、該指令ＢMが気力単独運転時の値の場合には蒸気タービン１８の駆動に伴い必要となる、給水流量ＱWを所定の流量にするための基準給水流量指令ＱWAとの関係を表わすと共に、ボイラマスタ指令ＢMと、該指令ＢMがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１８のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、給水流量ＱWを所定の流量にするための基準給水流量指令ＱWAとの関係を表わすものである。
【０１１６】
図１１に示す関数ＦW６（ｘ）は、ボイラマスタ指令ＢMと、気力単独運転時には蒸気タービン１８の運転に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１８及びガスタービン８の駆動に伴い必要となる、給水流量ＱWを所定の流量にするための基準給水流量指令ＱWBとの関係を表わすものである。
【０１１７】
各関数ＦW５（ｘ），ＦW６（ｘ）は試運転等により各タービン１８，８の出力と給水流量ＱWの関係をチェックしながら、理論的、経験的に決定される。
【０１１８】
次に、本実施例の作動について説明する。
【０１１９】
蒸気タービン１８が駆動され、ガスタービン８が駆動されない気力単独運転時には、所定の値のボイラマスタ指令ＢMが関数発生器５７，５８に与えられる。
【０１２０】
このため関数発生器５７からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWAが出力されて加算器６１及び減算器５９に与えられ、関数発生器５８からはボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWBが出力されて減算器５９に与えられ、減算器５９では基準給水流量指令ＱWBとＱWAの差がとられてガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWG（＝ＱWB−ＱWA）が求められるが、気力単独運転の場合は、ＱWB＝ＱWAであるため、ガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWG＝０となり、減算器５９からは信号が出力されることはない。
【０１２１】
一方、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介して関数発生器４３に与えられるが、気力単独運転時には、関数発生器４３からは何等指令が出力されない。又ガスタービン８は駆動されていないため、発電機１０からはガスタービン出力ＰGは出力されず、比率演算器４４で演算されるガスタービン出力比ＰG／ＰGO＝０であり、関数発生器４５からも何等信号は出力されない（β＝０）。従って、掛算器６０では、ガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWG＝０となり、掛算器６０から加算器６１へ指令が与えられることはない。従って、加算器６１からは関数発生器５７から与えられた基準給水流量指令ＱWAが出力されて減算器４１に与えられる。
【０１２２】
給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、給水流量検出器４０により検出され、給水流量ＱWとして減算器４１へ与えられ、減算器４１では、基準給水流量指令ＱWAと給水流量ＱWの差がとられて給水流量偏差ΔＱW（＝ＱWA−ＱW）が求められ、求められた給水流量偏差ΔＱWは比例積分調節器４２で比例積分されて給水ポンプ回転指令ＮWが求められ、求められた給水ポンプ回転指令ＮWは給水ポンプ１５へ与えられて該給水ポンプ１５の回転数が調整され、その結果、給水管１４内を流れる給水Ｗの流量はボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。
【０１２３】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１８及びガスタービン８が駆動されている。このため、蒸気タービン１８の出力は発電機１９を介し蒸気タービン出力ＰSとして関数発生器４３に与えられ、関数発生器４３からはガスタービン出力指令ＰGOが出力されて比率演算器４４に与えられ、ガスタービン８の出力は発電機１０を介しガスタービン出力ＰGとして比率演算器４４へ与えられる。従って、比率演算器４４からはガスタービン出力比αが出力されて関数発生器４５に与えられ、関数発生器４５から出力された非線形補償係数βは変化率制限器４６を介して掛算器６０へ与えられる。
【０１２４】
ボイラマスタ指令ＢMは関数発生器５７，５８へ与えられており、関数発生器５７からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWAが出力されて加算器６１及び減算器５９へ与えられ、関数発生器５８からは、ボイラマスタ指令ＢMに対応した基準給水流量指令ＱWBが出力されて減算器５９へ与えられている。
【０１２５】
このため、減算器５９では、基準給水流量指令ＱWBとＱWAの差がとられてガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWG（＝ＱWB−ＱWA）が求められ、求められたガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGは掛算器６０へ与えられ、掛算器６０ではガスタービン駆動基準給水流量偏差ΔＱWGに非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWG（＝β・ΔＱWG）が求められ、該ガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGは加算器６１に与えられる。
【０１２６】
加算器６１では、関数発生器５７からの基準給水流量指令ＱWAと掛算器６０からのガスタービン駆動補正給水流量指令ＱWGを加算して給水流量指令ΣＱW（＝ＱWA＋ＱWG）が求められ、求められた給水流量指令ΣＱWは減算器４１に与えられ、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、給水流量検出器４０により検出され、給水流量ＱWとして減算器４１に与えられる。
【０１２７】
このため、減算器４１では、給水流量指令ΣＱWと給水流量ＱWの差がとられて給水流量偏差ΔＱW（＝ΣＱW−ＱW）が求められ、求められた給水流量偏差ΔＱWは比例積分調節器４２で比例積分されて給水ポンプ回転指令ＮWが求められ、求められた給水ポンプ回転指令ＮWは給水ポンプ１５に与えられ、給水流量偏差ΔＱWが零となるよう回転数調整が行われ、その結果、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は、コンバインドサイクル運転時のボイラマスタ指令ＢMに対応した流量に制御される。従って、給水管１４を流れる給水Ｗの流量は正確に制御され、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGは予め定めた所定の関係になるよう安定した制御が行われる。
【０１２８】
本実施例において、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、ガスタービン出力ＰGや蒸気タービン出力ＰSを所定の値まで上昇させる際にも、給水ポンプ１５の回転数は、ボイラマスタ指令ＢMのみを基準とするのではなく、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを基に図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに倣って制御する。すなわち、検出された蒸気タービン出力ＰSが例えば蒸気タービン１８の定格出力ＰS100の６２％よりも少ない出力ＰS62以下の場合には、関数発生器４３からガスタービン出力指令ＰGOは出力されないが、図２に示すように、蒸気タービン出力ＰSが定格出力ＰS100の６２％の出力に達すると、蒸気タービン１８の他にガスタービン８も駆動され、前述のコンバインドサイクル運転時の場合と同様にして給水ポンプ１５の回転数が調整される。この場合、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGOの関係は図２の太線に示す関係を保持してバランス良く変化して行き、従って、給水管１４を流れる給水Ｗの流量制御は正確に行われる。
【０１２９】
本実施例で変化率制限器４６を設ける理由は、燃料制御装置、燃焼用空気制御装置の場合と同様であり、比例積分調節器４２から給水ポンプ１５へ与えられる給水ポンプ回転指令ＮWの変化が急激に生じないようにし、給水管１４を流れる給水Ｗの流量変化がゆっくりと行われるようにし、蒸気タービン出力ＰSの急変を防止するためである。
【０１３０】
上述のごとく、本実施例では、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、定常的なコンバインドサイクル運転時はもとより、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換えて蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGを所定の値まで上昇させる過渡的な場合においても、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを図２２の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに示す望ましい蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を保持するよう、給水管１４内を流れる給水Ｗの流量を制御することができる。
【０１３１】
なお、本発明の実施例においては、過渡的な状態として気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換える場合について説明したが、コンバインドサイクル運転から気力単独運転へ切換える場合も適用できること（この場合には、気力単独運転からコンバインドサイクル運転へ切換える場合とは逆に制御が行われる）、プラント制御装置が燃料制御装置の場合は燃料制御弁４の開度を調整する場合について説明したが、開示してない燃料ポンプの回転数を調整するようにしても実施可能なこと、プラント制御装置が燃焼用空気制御装置の場合は強圧通風機５のベーン開度を調整する場合について説明したが、強圧通風機５の回転数を調整したり、或いはダンパを設けてダンパの開度を調整するようにしても実施可能なこと、プラント制御装置が給水制御装置の場合は給水ポンプ１５の回転数を調整する場合について説明したが、給水弁を設けて給水弁の開度を調整するようにしても実施可能なこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【０１３２】
【発明の効果】
本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置によれば、請求項１〜３の場合には、定常的なコンバインドサイクル運転の場合はもとより気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換える場合やコンバインドサイクル運転から気力単独運転に切換える過渡的な場合も含めて、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を所定の関係に保持することができ、従って燃料流量ＱF及び空気流量ＱA並に給水流量ＱWを正確且つ安定して所定の流量に制御することができ、請求項４の場合には燃料流量ＱF及び空気流量ＱA並に給水流量ＱWの制御をより一層正確且つ安定して行うことができる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の一実施例を示し、プラント制御装置が燃料制御装置の場合のブロック図である。
【図２】図１、図６、図９の関数発生器４３に設定される蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGOとの関係を表わすグラフである。
【図３】図１、図６、図９の関数発生器４５に設定されるガスタービン出力ＰG／ＰGO＝αと非線形補償係数βの関係を表わすグラフである。
【図４】図１の関数発生器４７に設定されるボイラマスタ指令ＢMと基準燃料流量指令ＱFAの関係を表わすグラフである。
【図５】図１の関数発生器４８に設定されるボイラマスタ指令ＢMと基準燃料流量指令ＱFBの関係を表わすグラフである。
【図６】本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の他の実施例を示し、プラント制御装置が燃焼用空気制御装置の場合のブロック図である。
【図７】図６の関数発生器５２に設定される燃焼量指令ＦOと基準空気流量指令ＱAAの関係を表わすグラフである。
【図８】図６の関数発生器５３に設定される燃焼量指令ＦOと基準空気流量指令ＱABの関係を表わすグラフである。
【図９】本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の更に他の実施例を示し、プラント制御装置が給水制御装置の場合のブロック図である。
【図１０】図９の関数発生器５７に設定されるボイラマスタ指令ＢMと基準給水流量指令ＱWAの関係を表わすグラフである。
【図１１】図９の関数発生器５８に設定されるボイラマスタ指令ＢMと基準給水流量指令ＱWBの関係を表わすグラフである。
【図１２】従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の一例を示し、プラント制御装置が燃料制御装置の場合のブロック図である。
【図１３】図１２の関数発生器２０に設定されるボイラマスタ指令ＢMと燃料流量指令ＱFSの関係を表わすグラフである。
【図１４】図１２の関数発生器２１に設定されるボイラマスタ指令ＢMと燃料流量指令ＱFCの関係を表わすグラフである。
【図１５】従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の他の例を示し、プラント制御装置が燃焼用空気制御装置の場合のブロック図である。
【図１６】図１５の関数発生器２６に設定される燃焼量指令ＦOと空気流量指令ＱASの関係を表わすグラフである。
【図１７】図１５の関数発生器２７に設定される燃焼量指令ＦOと空気流量指令ＱACの関係を表わすグラフである。
【図１８】従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるプラント制御装置の更に他の例を示し、プラント制御装置が給水制御装置の場合のブロック図である。
【図１９】図１８の関数発生器３７に設定されるボイラマスタ指令ＢMと給水流量指令ＱWSの関係を表わすグラフである。
【図２０】図１８の関数発生器３８に設定されるボイラマスタ指令ＢMと給水流量指令ＱWCの関係を表わすグラフである。
【図２１】排気再燃型コンバインドサイクルプラントの一般的な概略配置図である。
【図２２】排気再燃型コンバインドサイクルプラントの運転時における蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGの望ましい関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
１    ボイラ本体
１ａ  火炉
２    バーナ
４    燃料制御弁（燃料流量制御手段）
５    強圧通風機（通風機）
８    ガスタービン
１０，１９    発電機
１５  給水ポンプ
１８  蒸気タービン
２３  燃料流量検出器
２４，３３，３５，４１，４９，５４，５９      減算器
２５，３６，４２      比例積分調節器
２９  タービン排ガス流量検出器
３０  タービン排ガス温度検出器
３１  タービン排ガス酸素濃度検出器
３２  演算器
３４  空気流量検出器
４０  給水流量検出器
４３，４５，４７，４８，５２，５３，５７，５８        関数発生器
４４  比率演算器
４６  変化率制限器
５０，５５，６０      掛算器
５１，５６，６１      加算器
Ｆ    燃料
Ａ    空気
ＧB   燃焼ガス
ＧT   タービン排ガス
Ｇ１  燃焼用ガス
Ｗ    給水
Ｓ    過熱蒸気（蒸気）
ＰS   蒸気タービン出力
ＰG   ガスタービン出力
ＰGO  ガスタービン出力指令
ＢM   ボイラマスタ指令（基準指令）
ＦO   燃焼量指令（基準指令）
α    ガスタービン出力比
β    非線形補償係数（係数）
ＱF   燃料流量
ΔＱF 燃料流量偏差
ＸF   燃料制御弁開度指令（燃料流量調整指令）
ＱFA  基準燃料流量指令
ＱFB  基準燃料流量指令
ΔＱFG        ガスタービン駆動基準燃料流量偏差
ＱFG  ガスタービン駆動補正燃料流量指令
ΣＱF 燃料流量指令
ＱT   タービン排ガス流量
ＴT   タービン排ガス温度
ＯT   タービン排ガス酸素濃度
ＱAD  必要空気流量指令
ＱA   空気流量
ΔＱA 空気流量偏差
ＸA   ベーン開度指令（空気流量調整指令）
ＱAT  換算空気流量
ＱAA  基準空気流量指令
ＱAB  基準空気流量指令
ΔＱAG        ガスタービン駆動基準空気流量偏差
ＱAG  ガスタービン駆動補正空気流量指令
ΣＱA 空気流量指令
ＱW   給水流量
ΔＱW 給水流量偏差
ＱWA  基準給水流量指令
ＱWB  基準給水流量指令
ΔＱWG        ガスタービン駆動基準給水流量偏差
ＱWG  ガスタービン駆動補正給水流量指令
ΣＱW 給水流量指令
ＮW   給水ポンプ回転指令（給水流量調整指令）
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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