(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つの軸に蒸気タービンとガスタービンとが連結された一軸コンバインドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入して蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行う一軸コンバインドプラントの再起動方法において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度の温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して蒸気タービンの強制冷却を行うステップと、
前記温度差が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇させ、前記ガスタービンに着火するステップとを備え、
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方を検出し、該検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するとともに、
前記検出値が前記所定値を越えて前記起動用蒸気の導入を停止した後、所定時間経過したら、前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップを再開することを特徴とする一軸コンバインドプラントの再起動方法。
【請求項２】
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸振動の大きさを常時検出し、該検出値が前記所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を停止することを特徴とする請求項１記載の一軸コンバインドプラントの再起動方法。
【請求項３】
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸の偏芯量を常時検出し、該検出値が前記所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を停止することを特徴とする請求項１記載の一軸コンバインドプラントの再起動方法。
【請求項４】
一つの軸に蒸気タービンとガスタービンとが連結された一軸コンバインドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入して蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行う一軸コンバインドプラントの再起動方法において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度の温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して蒸気タービンの強制冷却を行うステップと、
前記温度差が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇させ、前記ガスタービンに着火するステップとを備え、
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方を検出し、該検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するとともに、
前記ガスタービンの緊急停止後のガスタービン冷却期間において、前記ガスタービンの冷却と併せて蒸気タービンの自然冷却を行うステップをさらに備え、
前記ガスタービン冷却期間の後に、前記蒸気タービンの強制冷却を開始することを特徴とする一軸コンバインドプラントの再起動方法。
【請求項５】
ガスタービンと蒸気タービンとが一つの軸に連結された一軸コンバイドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入する手段を有し、
該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させて、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行うことで再起動する一軸コンバインドプラントの再起動装置において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度との温度差を検知する検知手段を設け、
前記検知手段による検知温度差が所定値以内となるまで、
前記起動用蒸気の導入により、前記蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して前記蒸気タービンを強制冷却し、
前記温度差の検知値が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇するように制御するとともに、
前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方の検出値を取得する手段を設け、
前記蒸気タービンの強制冷却時、前記検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するように制御するとともに、
前記検出値が前記所定値を越えて前記起動用蒸気の導入を自動的に停止した後、所定時間経過したら、前記蒸気タービンの強制冷却を再開するように制御することを特徴とする一軸コンバインドプラントの再起動装置。
【請求項６】
前記検出値を取得する手段は、前記蒸気タービンの軸振動の大きさを常時検知し、
前記蒸気タービンの強制冷却時、前記蒸気タービンの軸振動の大きさが前記所定値を越えると、自動的に前記起動用蒸気の導入を停止するように制御することを特徴とする請求項５記載の一軸コンバインドプラントの再起動装置。
【請求項７】
前記検出値を取得する手段は、前記蒸気タービンの軸の偏芯量を常時検知し、
前記蒸気タービンの強制冷却時、前記蒸気タービンの軸の偏芯量が前記所定値を越えると、自動的に前記起動用蒸気の導入を停止するように制御することを特徴とする請求項５記載の一軸コンバインドプラントの再起動装置。
【請求項８】
ガスタービンと蒸気タービンとが一つの軸に連結された一軸コンバイドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入する手段を有し、
該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させて、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行うことで再起動する一軸コンバインドプラントの再起動装置において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度との温度差を検知する検知手段を設け、
前記検知手段による検知温度差が所定値以内となるまで、
前記起動用蒸気の導入により、前記蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して前記蒸気タービンを強制冷却し、
前記温度差の検知値が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇するように制御するとともに、
前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方の検出値を取得する手段を設け、
前記蒸気タービンの強制冷却時、前記検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するように制御するとともに、
前記ガスタービンの緊急停止後のガスタービン冷却期間において、前記ガスタービンの冷却と併せて蒸気タービンの自然冷却を行った後に、前記蒸気タービンの強制冷却を開始するように制御することを特徴とする一軸コンバインドプラントの再起動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一軸コンバインドプラントの再起動方法及び再起動装置に関するものであり、特に一軸コンバインドプラント停止後に、蒸気タービンに、ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入する手段を有し、該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させて、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行うことで再起動する一軸コンバインドプラントの再起動方法及び再起動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンと蒸気タービンが一つの軸に連結された一軸コンバインドプラントでは、前記ガスタービンで仕事をした後の排気を排熱ボイラに導入し、その排熱を利用して蒸気を発生させ、その蒸気を利用して蒸気タービンを駆動する方式が一般的である。
【０００３】
通常、ガスタービンは、空気圧縮機により圧縮空気を生成し、該圧縮空気と燃料を混合して燃焼器で燃焼させて高温高圧の燃焼ガスを生成し、該燃焼ガスを膨張させることでタービンが回転力を得る構成であり、従って、起動するためには圧縮空気の存在が必要である。そこで起動時には、まずガスタービンを定格速度の２０％程度である着火回転数まで昇速することで空気圧縮機、燃焼器及びタービンに空気の流れを形成し、そこで燃焼器に燃料を投入して点火し定格速度まで昇速している。
前記ガスタービンの着火回転数までの昇速は、例えば外部に始動電動機を設けて回転させることが広く行われており、また、一軸コンバインドプラントにおいては、蒸気タービンに、ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入し、該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によって、軸を介してガスタービンを回転させて着火回転数まで昇速させる、所謂蒸気タービン起動方式も広く用いられている。
【０００４】
前記蒸気タービン起動方式を採用した一軸コンバインドプラントにおいて、通常運転中に何らかの要因で定格出力運転からタービン緊急停止した場合、短時間の経過後には、蒸気タービンの金属温度が、再起動のために導入する起動用蒸気温度よりも高く、温度差によるミスマッチ状態が発生し、タービンの金属に厳しい熱応力が生ずるため、緊急停止から短時間でタービンを再起動し定格回転数まで回転数を上昇させることができない。
【０００５】
そのため、緊急停止から短時間経過後にタービンを再起動する必要がある場合には、以下のような手順で、手動で起動用蒸気を蒸気タービンへ断続的に導入し、蒸気タービンの金属温度を強制冷却し、前記温度差によるミスマッチ状態を解消することが行われている（従来技術１）。
１、定格出力運転からタービンが緊急停止する。
２、ガスタービン冷却のため規定時間放置する。
３、起動用蒸気を蒸気タービンへ導入する。
４、前記起動用蒸気の投入により、蒸気タービン回転数が上昇し、規定の上限回転数を上回ると、前記起動用蒸気の投入を停止する。
５、前記起動用蒸気の投入の停止により、蒸気タービン回転数が規定の下限回転数を下回ると、再度前記起動用蒸気を蒸気タービンへ導入する。
６、蒸気タービンの金属温度が低下し、温度差によるミスマッチ状態が解消されるまで、前記４、５の工程を繰り返す。
７、温度差によるミスマッチが解消された後、起動用蒸気により着火回転数まで蒸気タービン回転数を昇速させる。
【０００６】
また、特許文献１には、蒸気タービン回転軸とガスタービン回転軸とが連結された複合プラントにおけるプラント停止後の蒸気タービン再起動時に、低温蒸気を蒸気タービンに供給してタービン回転数をラブチェック回転数とガスタービン着火回転数との間を往復させ、蒸気タービンの金属温度と蒸気温度との差が所定値以内になった後、タービン回転数を定格回転数にまで上昇させるタービンの再起動方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１３９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来技術１は、蒸気タービンへの起動蒸気の投入及び停止操作を運転員が実施することとなり、温度差のミスマッチ状態が解消されるには数時間が必要であることから、運転員への負担が非常に大きい。
また特許文献１に開示された技術は、起動蒸気の投入及び停止操作を運転員が行うかどうか不明であるが、運転員が起動操作を行う場合には従来技術１と同様に運転員への負担が非常に大きい。また、特許文献１に開示された技術は、タービン回転数をラブチェック回転数と着火回転数の間を往復させるため、回転数の上限付近、下限付近における制御が難しい。
【０００９】
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、運転員に過大な負担を強いることなく、簡単な制御で、緊急停止から短時間経過後に、再起動を行うことが可能な一軸コンバインドプラントの再起動方法及び再起動装置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】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明の一態様においては、
一つの軸に蒸気タービンとガスタービンとが連結された一軸コンバインドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入して蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行う一軸コンバインドプラントの再起動方法において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度の温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して蒸気タービンの強制冷却を行うステップと、
前記温度差が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇させ、前記ガスタービンに着火するステップとを備え、
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方を検出し、該検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するとともに、
前記検出値が前記所定値を越えて前記起動用蒸気の導入を停止した後、所定時間経過したら、前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップを再開することを特徴とする。
また、本発明の他の態様においては、
一つの軸に蒸気タービンとガスタービンとが連結された一軸コンバインドプラント停止後に、
前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入して蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、
前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行う一軸コンバインドプラントの再起動方法において、
前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度の温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して蒸気タービンの強制冷却を行うステップと、
前記温度差が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇させ、前記ガスタービンに着火するステップとを備え、
前記蒸気タービンの強制冷却を行うステップでは、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方を検出し、該検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するとともに、
前記ガスタービンの緊急停止後のガスタービン冷却期間において、前記ガスタービンの冷却と併せて蒸気タービンの自然冷却を行うステップをさらに備え、
前記ガスタービン冷却期間の後に、前記蒸気タービンの強制冷却を開始することを特徴とする。
【００１１】
本発明は、起動用蒸気と蒸気タービンの金属温度にミスマッチ温度差がある状態では、蒸気タービンへ起動用蒸気を通気し定格回転数で連続運転することはできないが、低回転数で短時間であれば、蒸気タービンへ低温蒸気を通気することが可能であることを利用している。
【００１２】
一軸コンバインドプラントにおいて、通常運転中に何らかの要因で定格出力運転からタービン緊急停止した場合、蒸気タービンの金属温度はガスタービンの排気温度と略同じ温度となっており、ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気温度とは温度差がある。そこで、蒸気タービンに、起動用蒸気を導入し、蒸気タービンの回転数の上昇と下降を着火回転数以下の範囲で繰り返すことで、蒸気タービンの金属温度を冷却することができ、迅速な再起動を行うことができる。
【００１３】
また、蒸気タービンの回転数の上昇と下降の繰り返しは、前記起動用蒸気の導入と停止の繰り返しによって為される。そのため、回転数の上昇時には蒸気タービンの金属温度より低温の起動用蒸気を導入することで金属表面が冷却され、その熱が徐々に金属内部に伝わるが、金属内部まで熱が伝わり金属温度が均一になるには時間がかかる。そこで、回転数の下降時に前記起動用蒸気の導入を停止することで、前記金属内部への伝熱のみがなされ、金属温度が全体に均一に近い状態となる。そのため、蒸気タービンを回転数の上昇と下降を繰り返す必要がある。なお、回転数の上昇と下降の繰り返しは、前記起動用蒸気の導入量の増減によっても可能であるが、その場合も前記起動用蒸気の導入と停止の繰り返しを行う場合と同様のことが言える。
【００１４】
また、前記回転数の上昇と下降を行う範囲を着火回転数以下とすると、蒸気タービンへの起動用蒸気の導入量を少なく抑えることとなるため、蒸気タービンと起動用蒸気の温度差のミスマッチに起因する熱応力の発生量を小さく抑えることができる。また、例えば、起動時にガスタービンの回転数が着火回転数に達したら着火する、といったシーケンスを導入している場合においても、起動用蒸気の導入による回転数の上昇下降の繰り返しが前記シーケンスを作動させてしまうことも防ぐことができる。
【００１５】
前記起動用蒸気の導入による回転数の上昇下降の繰り返し時における回転数の制御方法については特に制限させるものではないが、例えば着火回転数以下である上限回転数と、前記着火回転数よりも小さく０以上である下限回転数を設定し、前記起動用蒸気を蒸気タービンの回転数が前記上限回転数に上昇するまで導入し、蒸気タービンの回転数が上限回転数まで上昇後、前記下限回転数に下降するまで起動用蒸気の導入を停止することを繰り返し行うと、前記蒸気タービンの回転数の上昇下降の繰り返し制御が簡単になり、自動化も可能となる。従って、運転員の作業負担を従来よりも大幅に削減することができる。
前記上限回転数は、前記起動用蒸気の導入をストップした後に、オーバーランして蒸気タービン回転数が着火回転数を超えないように設定し、前記下限回転数はコーストダウン時間を考慮し、蒸気タービン回転数の上昇下降繰り返し周期が極度に長くならないように設定するとよい。
【００１６】
さらに、前記起動用蒸気温度と蒸気タービンの金属温度との温度差を検知する検知手段を設けることにより、起動用蒸気温度と蒸気タービンの金属温度との温度差のミスマッチ状態が解消後すぐに次工程に移行することができるため、迅速なタービンの再起動が可能となる。
【００１７】
また、前記蒸気タービンの軸振動数を検知し、該軸振動数が所定値を越えると、前記起動用蒸気の導入を停止することを特徴とする。
これにより、起動用蒸気を導入することに起因する軸振動が大きくなった場合に、その軸振動を抑えることが可能となる。
【００１８】
また、前記蒸気タービンの軸の偏芯量を検知し、該軸の偏芯量が所定値を越えると、前記起動用蒸気の導入を停止することを特徴とする。
これにより、起動用蒸気を導入することに起因する軸の偏芯量が大きくなった場合に、その軸の偏芯量を小さく抑えることが可能となる。
【００１９】
また、課題を実現するための装置発明の一態様として、
ガスタービンと蒸気タービンとが一つの軸に連結された一軸コンバイドプラント停止後に、前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入する手段を有し、該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させて、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行うことで再起動する一軸コンバインドプラントの再起動装置において、前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度との温度差を検知する検知手段を設け、前記検知手段による検知温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、前記蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して前記蒸気タービンを強制冷却し、前記温度差の検知値が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇するように制御するとともに、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方の検出値を取得する手段を設け、前記蒸気タービンの強制冷却時、前記検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するように制御するとともに、
前記検出値が前記所定値を越えて前記起動用蒸気の導入を自動的に停止した後、所定時間経過したら、前記蒸気タービンの強制冷却を再開するように制御することを特徴とする。
また、装置発明の他の態様として、
ガスタービンと蒸気タービンとが一つの軸に連結された一軸コンバイドプラント停止後に、前記蒸気タービンに、前記ガスタービンの排気温度より低温の起動用蒸気を導入する手段を有し、該起動用蒸気の導入により蒸気タービンを回転させて、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させ、前記蒸気タービンの回転数を、前記ガスタービンに着火を行う着火回転数まで上昇させてから、ガスタービンに着火を行うことで再起動する一軸コンバインドプラントの再起動装置において、前記起動用蒸気温度と前記蒸気タービンの金属温度との温度差を検知する検知手段を設け、前記検知手段による検知温度差が所定値以内となるまで、前記起動用蒸気の導入により、前記蒸気タービンの回転数の上昇と下降を、前記着火回転数以下の回転数範囲で繰り返して前記蒸気タービンを強制冷却し、前記温度差の検知値が所定値以内となった後、前記起動用蒸気により、前記蒸気タービンの回転数を前記着火回転数まで上昇するように制御するとともに、前記蒸気タービンの軸振動の大きさ及び軸の偏芯量の少なくとも一方の検出値を取得する手段を設け、前記蒸気タービンの強制冷却時、前記検出値が所定値を越えた場合に前記起動用蒸気の導入を自動的に停止するように制御するとともに、前記ガスタービンの緊急停止後のガスタービン冷却期間において、前記ガスタービンの冷却と併せて蒸気タービンの自然冷却を行った後に、前記蒸気タービンの強制冷却を開始するように制御することを特徴とする。
【００２０】
また、前記蒸気タービンの軸振動数を検知する手段を設け、該軸振動数の検知値が所定値を越えると、自動的に前記起動用蒸気の導入を停止するように制御することを特徴とする。
【００２１】
また、前記蒸気タービンの軸の偏芯量を検知する手段を設け、該軸の偏芯量の検知値が所定値を越えると、自動的に前記起動用蒸気の導入を停止するように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上記載のごとく本発明によれば、運転員に過大な負担を強いることなく、簡単な制御で、緊急停止から短時間経過後に、再起動を行うことが可能な一軸コンバインドプラントの再起動方法及び再起動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、実施例１に係る一軸コンバインドプラントの一部系統図である。図１において、１は蒸気タービン、２はガスタービン、３は燃焼器、４は空気圧縮機、５は発電機であり、これらのうち１、２、４、５の各機器は１つの軸１１に連結され、蒸気タービン１及びガスタービン２で軸１１を回転し、空気圧縮機４及び発電機５を駆動するように構成されている。
また、蒸気タービン１には、蒸気タービンの金属温度を検知する金属用温度計７が設けられており、軸１１には、軸振動を検知する軸振動検知器８、９、軸１１の偏芯を検知する偏芯検知器１０、及びタービン回転数を検知する回転数計１４が設けられており、これらの検出値は制御装置１５に取り込まれる。
【００２５】
このような一軸コンバインドプラントでは、通常運転時には、大気から取り込んだ空気を空気圧縮機４で圧縮し、該圧縮した空気を燃料ガスとともに燃焼器３で燃焼し、その燃焼によって生じた燃焼ガスをガスタービン２に導き、該燃焼ガスを膨張させて仕事を行いガスタービン２を回転させ、該ガスタービン２と共通の軸１１で結合されている空気圧縮機４と発電機５を駆動する。ガスタービン２を出た約５２０℃の燃焼ガスは、図示しないボイラに導かれ後述する復水器からの水と熱交換して蒸気を発生させた後、外部に放出される。
【００２６】
また、前記図示しないボイラで生じた蒸気は、蒸気加減弁１２を介して蒸気タービン１へ導かれ、膨張して仕事をし、蒸気タービン１を回転させ、該蒸気タービン１と共通の軸１１で結合されている空気圧縮機４と発電機５を駆動する。蒸気タービン１を出た蒸気は、図示しない復水器で冷却されて復水され、その水は前記図示しないボイラに導かれ、前記ガスタービン２を出た燃焼ガスと熱交換して再度蒸気となり、蒸気タービン１に再度導入される。なお通常運転時は、蒸気止め弁１３は閉止しておく。
【００２７】
次にこのような一軸コンバインドプラントの再起動方法について、図１、図２及び図３を用いて、プラントの通常運転中にタービンが緊急停止した場合を想定して説明する。なお、再起動は外部よりタービン起動用蒸気を導入して蒸気タービンを回転させ、該蒸気タービンの回転力によってガスタービンを回転させてから着火する、所謂蒸気タービン起動方式を採用する。
図２は実施例１に係る一軸コンバインドプラントを再起動する場合の制御のフローチャートである。また、図３はタービン回転数及び温度の時間変化を簡略化して示したグラフであり、横軸は時間、縦軸はグラフ上部は前記回転数計１４で検知されるタービン回転数、グラフ下部は前記金属用温度計７で検知される蒸気タービン１の金属温度である。
【００２８】
図３において、通常運転時に例えばトリップなどにより、時間ｔ１でタービンが緊急停止すると、タービン回転数は急速に下降し０となる。この状態でガスタービンを冷却するために、時間ｔ２までガスタービン冷却期間として放置する。また、蒸気タービン１の金属温度は、緊急停止時にはガスタービン２を出た燃焼ガス温度（約５２０℃）に近い温度であるが、このガスタービン冷却期間に、蒸気タービン１の金属温度も徐々に低下する。
【００２９】
前記ガスタービン冷却期間が時間ｔ２で終了すると、タービンを再起動するため、蒸気タービン強制冷却起動操作に入る。
前記蒸気タービン強制冷却起動操作は図２のフローチャートに従って行う。
前記ガスタービン冷却期間が終了すると、ステップＳ１で処理を開始する。ステップＳ１の処理の開始は、緊急停止後一定時間経過後に自動的に処理を開始するようにしてもよく、手動で処理開始の指示を出すようにしてもよい。
【００３０】
ステップＳ１で処理が開始されると、ステップＳ２では、制御装置１５に取り込まれた前記金属用温度計７で検知される蒸気タービン１の金属温度と、起動用蒸気温度計６で検知される起動用蒸気温度６とのミスマッチ温度がチェックされる。
前記ミスマッチ温度が予め定めた制限値以内と判断されれば、ステップＳ１２で強制冷却起動操作の処理を終了し、その後、タービン再起動操作を行う。該再起動操作は、制御装置１５により、蒸気タービン１の回転数がガスタービン着火回転数になるように蒸気加減弁１２の開度調整を行い、着火回転数に到達後、着火を行い定格回転数まで回転数を上昇させ、通常運転とする。
なお、前記ミスマッチ温度の予め定める制限値は、該制限値以内であればミスマッチ温度に起因する熱応力等により機器の破損等のトラブルの可能性が低い温度とし、具体的数値は機器の大きさ、材料、使用温度等に応じて個々に決定する必要がある。
【００３１】
また、前記ミスマッチ温度が予め定めた制限値以上であれば、ステップＳ３に進み、蒸気タービン強制冷却の使用を手動で選択し、ステップＳ４以下で述べる蒸気タービンの金属温度を強制冷却する自動制御を行う。なお、ステップＳ４に進んだ時点で図１に示す蒸気止め弁１３を開ける。蒸気止め弁１３を開ける動作は、手動でもよいが、ステップＳ４に進んだ時点で自動的に開くようにしておくと、蒸気止め弁１３を開けることを忘れるというヒューマンエラーを防止することができる。
【００３２】
ステップＳ４では、タービン回転数目標値を設定し、制御装置１５に入力する。この目標値は予めプラント毎に固定値を決めておき予め入力しておいてもよい。
前記タービン回転数目標選択値は、ガスタービン着火回転数未満とし、例えばガスタービン着火回転数が６００ｒｐｍであるときには、５００ｒｐｍ程度とするとよい。
【００３３】
ステップＳ４で目標値が設定されると、ステップＳ５で蒸気タービン回転数を上昇させる。蒸気タービン回転数の上昇は、図１に示した制御装置１５により、前記回転数計１４より取り込んだタービン回転数に応じて、蒸気加減弁１２の開度を自動調整することで行う。
【００３４】
ステップＳ５で蒸気タービンの回転数を上昇させると、制御装置１５により、ステップＳ６で軸振動検知器８、９及び偏芯検知器１０の検知値が予め定めた所定値以上であるか否かを判断する。
軸振動又は軸偏芯の少なくとも何れかが所定値以上である場合には、ステップＳ１１に進み、蒸気タービン強制冷却の除外を自動選択し、ステップＳ１２で強制冷却起動操作の処理を終了する。この場合、前記ミスマッチ温度は制限値を超えたままであるので、一定時間経過後、再度ステップＳ１から処理を再開してもよい。
また、軸振動又は軸偏芯の何れも所定値以内である場合には、ステップＳ７に進み、前記タービン目標値に到達するまでタービン回転数を上昇させる。
なお、前記ステップＳ６で行う軸振動及び軸偏芯が所定値であるか否かの判断は、ステップＳ５の後のみならず、ステップＳ３で蒸気タービン強制冷却制御使用を選択してから、ステップＳ１１で蒸気タービン強制冷却除外が選択されるまでの間は常時、中でも特に回転数の下降時にも行い、軸振動又は軸偏芯の少なくとも何れかが所定値以上となるとステップＳ１１に進むようにしておくと機器の安全性の面でさらによい。
【００３５】
ステップＳ７でタービン回転数が目標値（例えば５００ｒｐｍ）に到達すると、ステップＳ８でタービン回転数下側目標値を設定し、制御装置１５に入力する。この目標値は予めプラント毎に固定値を決めておき予め入力しておいてもよい。前記タービン回転数下側目標値は前記ステップＳ４で設定したタービン目標回転数より低ければ特に限定されるものではないが、０や０に近い数値とするとコーストダウン時間によってタービン回転数が目標値に到達するまでの時間が長時間となるため、長時間化を避けるため１００ｒｐｍ程度とするとよい。
【００３６】
ステップＳ８で下側目標値が設定されると、ステップＳ９で蒸気タービン回転数を、前記ステップＳ８で設定したタービン回転数下側目標値まで下降させる。蒸気タービン回転数の下降は、図１に示した制御装置１５より蒸気加減弁１２に閉止の指示を出し、起動用蒸気の導入を自動停止することで行う。
【００３７】
ステップＳ９で蒸気タービンの回転数が下側目標値（例えば１００ｒｐｍ）に到達すると、ステップＳ１０で、ステップＳ２と同様に制御装置１５に取り込まれた前記金属用温度計７で検知される蒸気タービン１の金属温度と、起動用蒸気温度計６で検知される起動用蒸気温度６とのミスマッチ温度がチェックされる。
前記ミスマッチ温度が予め定めた制限値以内と判断されれば、ステップＳ１１で蒸気タービン強制冷却の除外を選択し、ステップＳ１２で強制冷却起動操作の処理を終了し、タービン再起動操作を行う。該再起動操作は、制御装置１５により、蒸気タービン１の回転数がガスタービン着火回転数になるように蒸気加減弁の開度調整を行い、着火回転数到達後、着火を行い定格回転数まで回転数を上昇させ、通常運転となる。
ステップＳ１０で前記ミスマッチ温度が予め定めた制限値以上と判断されればステップＳ４に戻り、再度蒸気タービン回転数の上昇、下降を行い、前記ミスマッチ温度が予め定めた制限値以内となるまで繰り返してからステップＳ１１、Ｓ１２に進み処理を終了する。
【００３８】
図２に示したステップＳ１からＳ１２を行うことで、タービン回転数及び蒸気タービン金属温度は図３に示したような変化を示す。
図３に示した時間ｔ２で、図２に示したフローチャートのステップＳ１を開始し、図２に示したステップで蒸気タービンの金属温度を冷却することにより、図３のグラフ上部に示したように、タービン回転数はステップＳ４〜ステップＳ１０の繰り返しで上昇下降を繰り返す。このとき、蒸気タービンの金属温度は、蒸気タービン金属温度よりも低温の起動用蒸気を導入しているため、時間ｔ１からｔ２に示したガスタービン冷却期間よりも急速に低下し、時間ｔ３で起動用蒸気温度との温度差ΔＴが所定値以内となると、時間ｔ３以降で再起動操作が可能となる。
【００３９】
従って、図２に示したステップにより、時間ｔ２以降では蒸気タービンの冷却速度が自然放冷する場合と比較して速くなり、緊急停止から再起動までの時間を短縮化することができる。しかも、図２に示したステップは自動運転が可能であることから運転員にかかる負担も小さい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
運転員に過大な負担を強いることなく、簡単な制御で、緊急停止から短時間経過後に、再起動を行うことが可能な一軸コンバインドプラントの再起動方法及び再起動装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１に係る一軸コンバインドプラントの一部系統図である。
【図２】実施例１に係る一軸コンバインドプラントを再起動する場合の制御のフローチャートである。
【図３】タービン回転数及び温度の時間変化を簡略化して示したグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１    蒸気タービン
２    ガスタービン
３    燃焼器
４    空気圧縮機
６    起動用蒸気温度計
７    蒸気タービンの金属用温度計
８、９    軸振動検知器
１０    軸偏芯検知器
１１    軸
１２    蒸気加減弁
１３    蒸気止め弁
１４    タービン回転数計
１５    制御装置
【図１】
0005222008.tif 000002
【図２】
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【図３】
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