(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと前記ガスタービンからの排熱を回収する排熱回収ボイラと前記排熱回収ボイラで回収した熱によって動作する蒸気タービンとを有するコンバインドサイクル発電プラントの運転状況を検証する発電プラント検証システムであって、
前記ガスタービン、前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンを制御する制御装置及び補機に接続されると共に、前記ガスタービン、前記排熱回収ボイラ及び前記蒸気タービンの運転状況を模擬するシミュレータと、
前記シミュレータに模擬運転の指示を与える指示部と、
を備えることを特徴とする発電プラント検証システム。
【請求項２】
前記シミュレータの保守をするためのシミュレータ保守ツールを備えることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント検証システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントが正常に運転されるかを検証するための発電プラント検証システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、一般的な一軸コンバインドサイクルプラントを示す図である。図３に示すように、コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービン（以下、「ＧＴ」という）８２、蒸気タービン（「以下、「ＳＴ」という）８４及び発電機８６を備える主機８０と、主機８０を制御する制御装置４０及び補機６２とから構成されている。制御装置４０は、主機８０に設けられた各種センサ等によって、発電機８６の出力、ＧＴ８２の回転数、排熱回収ボイラ９０内の温度や、燃焼機８８に供給される燃料流量等、主機８０の運転状況に関する様々な値を信号として取得する。そして、制御装置４０はこれらの信号に基づいて主機８０の運転状況を把握し、その運転状況に基づいて主機８０を制御する。
【０００３】
このようなコンバインドサイクル発電プラントにおいては、主機８０が据え付けられた状態、すなわち実機での運転を開始する前段階において、正常に運転可能であることを検証するために主機８０を除いた部分の試験を行うのが通例である。従来、上記試験は次のような手順で行われていた。
【０００４】
すなわち、実際の主機８０に代えて、主機８０の運転状況に基づいて変化する上記に例示したような信号を出力するための種々の模擬装置類、例えばＧＴ８２の回転数を擬似的に発生させる周波数発信器や、排熱回収ボイラ９０内の温度、燃焼機８８に供給されている燃料流量等の信号を擬似的に作り出す標準信号発信器等を用いて模擬発電プラントを構成する。そして、操作員がこれらの模擬装置類を操作し、主機８０の運転状況を模擬することによって、主機８０を制御する制御装置４０及び主機８０の運転状況の表示等を行う補機の試験が行われていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の試験においては、次のような問題があった。すなわち、主機８０の運転状況を模擬する模擬装置類は数多く存在し、これらの操作を行うために最低でも４〜５名の操作員を必要としていた。また、模擬装置類の操作においては、各操作員がタイミング良く信号を出力させたり、適当な値の信号を出力させる必要があった。このため、未熟な操作員の操作ミスによって検証作業に遅れが生じたり、検証作業を中断させる事態が生じていた。また、操作員の技量によって検証の精度にばらつきが生じてしまう問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明は上記課題を解決し、主機の運転状況を容易かつ確実にシミュレートして試験することができる発電プラント検証システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る発電プラント検証システムは、ガスタービンとガスタービンからの排熱を回収する排熱回収ボイラと排熱回収ボイラで回収した熱によって動作する蒸気タービンとを有するコンバインドサイクル発電プラントの運転状況を検証する発電プラント検証システムであって、ガスタービン、排熱回収ボイラ及び蒸気タービンを制御する制御装置及び補機に接続されると共に、ガスタービン、排熱回収ボイラ及び蒸気タービンの運転状況を模擬するシミュレータと、シミュレータに模擬運転の指示を与える指示部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
このようにガスタービン、排熱回収ボイラ、蒸気タービンを模擬するシミュレータを制御装置及び補機に接続した検証システムを用いれば、数多くの模擬装置類を用いることなく模擬運転することができるので、操作員の人数を削減できると共に、精度の高い検証を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明に係る発電プラント検証システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態に係る発電プラント検証システム１０を示すブロック図である。発電プラント検証システム１０は、主機のない状態の一軸コンバインドサイクル発電プラントの検証に用いられる。本実施形態の発電プラント検証システム１０は、主機の運転状況を擬似するシミュレータ２０と、シミュレータ２０を操作するスイッチパネル（請求項の「指示部」に相当する、以下「ＳＷパネル」という）６０と、シミュレータ２０の保守をするためのシミュレータ保守ツール６４とを有している。このシミュレータ２０には、一軸コンバインドサイクル発電プラントの制御装置４０及び補機６２とが接続されている。なお、補機６２には排熱回収ボイラのドラム内の圧力を表示する圧力計や、ボイラの起動状態を示す計器等が含まれている。
【００１１】
主機の運転状況を模擬するシミュレータ２０は、ＣＰＵ２６とメモリ２８とを有している。メモリ２８には、後に図２を用いて説明する流れに従って、ＧＴ、排熱回収ボイラ、ＳＴの運転状況を模擬するためのプログラムが格納されている。また、ＣＰＵ２６には、制御装置４０との間でアナログデータやデジタルデータを送受信するアナログデータ入力部（以下、「ＡＩ」という）３０、アナログデータ出力部（以下、「ＡＯ」という）３２、デジタルデータ入力部（以下、「ＤＩ」という）３４、デジタルデータ出力部（以下、「ＤＯ」という）３６が接続されている。
【００１２】
制御装置４０は、入力された情報から信号量等を算出するデジタル演算部４２と、主機の運転のシーケンス管理をするリレーシーケンス部４４とを有している。デジタル演算部４２は、発電プラントの安全性を高めるため２個のＣＰＵ４６、ＣＰＵ４８を有している。そして、それぞれのＣＰＵ４６，４８にはシミュレータ２０と同様に、ＡＩ５０、ＡＯ５２、ＤＩ５４、ＤＯ５６が接続されている。なお、図１においては、シミュレータ２０及び制御装置４０共に模式的に描かれているが、実際には主機に設けられた多数の制御弁や温度計、圧力計等を模擬するため、ＡＩ３０（５０）、ＡＯ３２（５２）、ＤＩ３４（５４）、ＤＯ３６（５６）は、制御弁等の数に応じて多数設けられている。
【００１３】
次に、本実施形態の発電プラント検証システム１０の動作について、主機の起動からＧＴの回転が定格回転数に到達するまでの流れを例として、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００１４】
まず、発電プラント検証システム１０による検証は、シミュレータ２０の起動前に、制御装置４０、補機６２及びシミュレータ２０が確実に接続され、起動前の準備が確立されていることを確認する。
【００１５】
そして、操作員はＳＷパネル６０によってシミュレータ２０のスイッチをＯＮにする（Ｓ１０）。この際、シミュレータ２０の運転モードを併せて設定することが可能である。ここでは、運転モードが「自動モード」すなわち通常運転モードに設定されたものとする。ＳＷパネル６０によってシミュレータ２０のスイッチをＯＮする（Ｓ１０）と、シミュレータ２０の運転が開始される（Ｓ１２）。
【００１６】
続いて、操作員はＳＷパネル６０によって排熱回収ボイラのドラムレベルを例えば−６０ｍｍ以上に設定する（Ｓ１４）。これにより、シミュレータ２０において、ドラムレベルは−６０ｍｍ以上に設定され（Ｓ１６）、この値は補機６２の一つであるドラムレベル表示器に現在のドラムレベルとして表示される（Ｓ１８）。操作員は、ドラムレベル表示器を見て、想定されるドラムレベル（この場合は−６０ｍｍ以上）と比較することによって、ドラムレベル表示器が正常に動作しているか否かを確認することができる。以下、同様にして、想定される主機の動作が補機６２に表示されることによって、操作員は制御装置４０及び補機６２が正しく動作していることを確認することができる。また、シミュレータ２０において、ドラムレベルが−６０ｍｍ以上に設定されると排熱回収ボイラ起動が模擬され（Ｓ２０）、補機６２の一つであるボイラ状態表示器にボイラが起動中であることが表示されることになる（Ｓ２２）。
【００１７】
次に、操作員がＳＷパネル６０によってドラムレベルを例えば＋２０ｍｍ以上に設定する（Ｓ２４）と、シミュレータ２０においてドラムレベルが＋２０ｍｍ以上に設定され（Ｓ２６）、上記と同様にドラムレベル表示器にドラムレベルが表示される（Ｓ２８）。この状態で、操作員は制御装置４０からＧＴ起動のスイッチをＯＮする（Ｓ３０）。これにより、シミュレータ２０は制御装置４０からＧＴ起動のスイッチＯＮを受け、起動モータが動作し始めたことを擬似する（Ｓ３２）。そして、起動モータの動作を模擬すると共に、シミュレータ２０は補機６２に起動モータＯＮを示す信号を通知し（Ｓ３４）、これを受けて補機６２の一つである起動モータ状態表示器には起動モータがＯＮされた旨が表示される（Ｓ３６）。
【００１８】
続いて、シミュレータ２０は、起動モータの回転数が上昇してＧＴの燃焼機内の空気がバージされる動作を模擬する（Ｓ３８）。そして、バージ完了の模擬が終了した後に、操作員はＳＷパネル６０から燃料入り信号をＯＮに設定する（Ｓ４０）。これにより、シミュレータ２０は、燃料入り信号ＯＮを模擬し（Ｓ４２）、燃料入り信号ＯＮが模擬されると補機６２の一つである火炎検出器状態表示器に火炎検出器ＯＮが表示される（Ｓ４４）。
【００１９】
そして、燃料入り信号ＯＮを模擬するのに続いて、シミュレータ２０はタービンの回転数が次第に上昇する動作を模擬する（Ｓ４６）。この際のタービンの回転数は、シミュレータ２０から制御装置４０に通知される（Ｓ４８，Ｓ５０）と共に、補機６２の一つであるタービン回転数表示器に表示される（Ｓ５２）。制御装置４０はタービンの回転数を受信する（Ｓ５０）と、その回転数とタービン回転数の目標値である定格回転数とに基づいて燃料制御信号（Control Signal Output 以下、「ＣＳＯ」という）を算出する（Ｓ５４）。制御装置４０は、算出されたＣＳＯをシミュレータ２０に通知する（Ｓ５６）。実機においては、通知されたＣＳＯに基づいて燃焼機に燃料を供給することになるが、発電プラント検証システム１０においては、シミュレータ２０が通知されたＣＳＯに基づいてタービンの回転数を算出する（Ｓ５８）。シミュレータ２０は、タービン回転数が定格回転数に到達したか判断し（Ｓ６０）、タービン回転数が定格回転数に到達していない場合には、シミュレータ２０は再度制御装置４０にタービン回転数を通知する（Ｓ４８，Ｓ５０）。そして、制御装置４０はタービン回転数が定格回転数に到達するまで、ＣＳＯを算出して（Ｓ５４）、シミュレータ２０に通知する（Ｓ５６）という一連の動作を繰り返す。タービン回転数が定格回転数に到達すると、この段階までの検証が完了となる。
【００２０】
以上に、主機の起動からタービンの回転数が定格回転数に到達するまでの発電プラント検証システム１０の正常動作の流れを例にして説明したが、タービンの回転数が定格回転数に到達した後は、ＳＷパネル６０からシミュレータ２０を操作することによって、ランバック動作確認や、トリップ試験、インターロック試験等の異常系の試験を行うことができる。
【００２１】
本実施形態の発電プラント検証システム１０は、シミュレータ２０が制御装置４０及び補機６２に接続されており、シミュレータ２０が主機の運転状況を模擬している。これにより、操作員が模擬装置の操作に熟練する必要がなく、容易に主機の運転状況を模擬することができると共に、小人数で検証を行うことができる。例えば、本実施形態の場合は、ＳＷパネル６０の操作員とシミュレータ保守ツール６４の操作員の２人がいれば十分である。
【００２２】
また、シミュレータ２０には制御装置４０と共に補機６２も接続されていることから、制御装置４０のソフトウェア制御の他、様々な補機６２が正しく動作するか否かのハードウェアの試験も同時に行うことができ、総合的な検証が実現できる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００２４】
上記実施形態の発電プラント検証システムは、一軸コンバインドサイクル発電プラントに適用される例について説明しているが、本発明は多軸コンバインドサイクル発電プラントの検証に用いることも可能である。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、主機の運転状況を模擬するシミュレータを制御装置及び補機に接続して擬似発電プラントを構成している。これにより、小人数で発電プラントの運転を精度良く検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発電プラント検証システムを示す図である。
【図２】発電プラント検証システムの動作を説明するフローチャートである。
【図３】一般的な一軸コンバインドサイクル発電プラントを示す図である。
【符号の説明】
１０・・・発電プラント検証システム、２０・・・シミュレータ、４０・・・制御装置、４２・・・デジタル演算部、４４・・・リレーシーケンス部、６０・・・ＳＷパネル、６２・・・補機、６４・・・シミュレータ保守ツール。
【図１】
0004647842.tif 000002
【図２】
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【図３】
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