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JP6893149B2 - Gas turbine power generation system with exhaust damper and its control method - Google Patents
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JP6893149B2 - Gas turbine power generation system with exhaust damper and its control method - Google Patents

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Description

本発明は、排気ダンパを備えるガスタービン発電システムおよびその制御方法に関する。 The present invention relates to a gas turbine power generation system including an exhaust damper and a control method thereof.

地震や台風などによって商用電源が使用できなくなった非常時用の発電装置として、ガスタービンエンジンを駆動源とするガスタービン発電装置が一般的に用いられている(例えば、特許文献1)。 A gas turbine power generation device using a gas turbine engine as a drive source is generally used as an emergency power generation device in which a commercial power source cannot be used due to an earthquake or a typhoon (for example, Patent Document 1).

上述のようなガスタービン発電装置が設置される発電装置室の区画壁には、通常、ガスタービンエンジンの動作に必要な吸排気を行うための吸気口や排気口が設けられている。 The partition wall of the power generation device room in which the gas turbine power generation device as described above is installed is usually provided with an intake port and an exhaust port for performing intake and exhaust necessary for the operation of the gas turbine engine.

特開2009−275624号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-275624

地震や台風などの非常時には、発電装置室内で火災が発生することが想定される。その場合に吸排気口から室外への延焼を防止するために、吸排気口を開閉するダンパを設け、火災発生時にダンパ閉じるように構成することが有効であると考えられる。しかし、ガスタービンエンジンからの排気を排出するための排気ダンパを、ガスタービンエンジンの定常運転中に閉じた場合、高温の排気がエンジン内で渋滞するので、エンジンの故障の原因となりかねない。また、ガスタービンエンジンを再始動させる際に排気ダンパが閉状態となっている場合にも同様の問題が生じる。 In an emergency such as an earthquake or typhoon, it is expected that a fire will occur inside the power generator room. In that case, in order to prevent the spread of fire from the intake / exhaust port to the outside, it is considered effective to provide a damper that opens and closes the intake / exhaust port so that the damper is closed in the event of a fire. However, if the exhaust damper for discharging the exhaust gas from the gas turbine engine is closed during the steady operation of the gas turbine engine, the high temperature exhaust gas is congested in the engine, which may cause an engine failure. Further, the same problem occurs when the exhaust damper is closed when the gas turbine engine is restarted.

本発明の目的は、上記の課題を解決するために、ガスタービン発電システムにおいて排気ダンパを設けるとともに、排気ダンパの開閉とガスタービンエンジンの動作とが適切に連動するように制御することにより、ガスタービン発電システム全体の信頼性を高めることにある。 An object of the present invention is to provide an exhaust damper in a gas turbine power generation system in order to solve the above problems, and to control the opening and closing of the exhaust damper and the operation of the gas turbine engine so as to be appropriately linked with each other. The purpose is to improve the reliability of the entire turbine power generation system.

前記した目的を達成するために、本発明の第1構成に係るガスタービン発電システムは、ガスタービンエンジンおよび前記ガスタービンエンジンによって駆動される発電機を有するガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置を収容する発電装置室であって、前記ガスタービンエンジンから排出される排気を外部へ排出する排気口が形成された発電装置室と、
前記発電装置室の排気口に取り付けられて、この排気口を開閉可能に動作する排気ダンパと、
前記発電装置室内で発生した異常状態を検知する異常検知装置と、
を備える。
さらに、当該ガスタービン発電システムの動作を制御する制御装置は、前記異常検知装置によって異常状態が検知され、かつ、前記ガスタービンエンジンの回転速度が定格回転速度よりも低い所定値以下である場合に前記排気ダンパを閉じる排気ダンパ制御部を有する。また、当該ガスタービン発電システムの動作を制御する制御方法では、前記異常検知装置によって異常状態が検知され、かつ、前記ガスタービンエンジンの回転速度が定格回転速度よりも低い所定値以下である場合に前記排気ダンパを閉じる。
In order to achieve the above object, the gas turbine power generation system according to the first configuration of the present invention includes a gas turbine engine and a gas turbine power generation device having a generator driven by the gas turbine engine.
A power generation device room that houses the gas turbine power generation device and has an exhaust port for discharging the exhaust gas discharged from the gas turbine engine to the outside.
An exhaust damper that is attached to the exhaust port of the power generation device room and operates so that the exhaust port can be opened and closed.
An abnormality detection device that detects an abnormal state that has occurred in the power generation device room, and
To be equipped.
Further, the control device that controls the operation of the gas turbine power generation system is when an abnormal state is detected by the abnormality detecting device and the rotation speed of the gas turbine engine is equal to or less than a predetermined value lower than the rated rotation speed. It has an exhaust damper control unit that closes the exhaust damper. Further, in the control method for controlling the operation of the gas turbine power generation system, when an abnormal state is detected by the abnormality detecting device and the rotation speed of the gas turbine engine is equal to or less than a predetermined value lower than the rated rotation speed. Close the exhaust damper.

この構成によれば、ガスタービンエンジンの定常運転時に異常検知がされた場合、即時に排気ダンパを閉じるのではなく、ガスタービンの回転速度が所定値まで下降してから、つまりガスタービンの排気の量および温度が低下してから排気ダンパを閉じるので、高温排気の滞留によるガスタービンエンジンの故障を防止することができる。したがって、火災のような異常の発生時にも、排気ダンパの開閉とガスタービンエンジンの動作とを適切に連動させて、従来の防災性能を維持しながらガスタービン発電システムを再起動することができる。 According to this configuration, when an abnormality is detected during steady operation of the gas turbine engine, the exhaust damper is not closed immediately, but after the rotation speed of the gas turbine drops to a predetermined value, that is, the exhaust of the gas turbine. Since the exhaust damper is closed after the amount and temperature have decreased, it is possible to prevent the gas turbine engine from failing due to the retention of high temperature exhaust gas. Therefore, even when an abnormality such as a fire occurs, the gas turbine power generation system can be restarted while maintaining the conventional disaster prevention performance by appropriately linking the opening and closing of the exhaust damper and the operation of the gas turbine engine.

本発明の一実施形態において、前記回転速度の所定値が、前記ガスタービンエンジンの運転制御の基準値として用いられる値であってもよい。前記ガスタービンエンジンの運転制御の基準値として、例えば、ガスタービンエンジンの主燃料弁を開閉する基準値が用いられる。この構成によれば、従来ガスタービン制御に用いられていた信号を兼用することにより、従来のシステムに加える変更を抑制しながら排気ダンパの開閉制御を行うことができる。 In one embodiment of the present invention, the predetermined value of the rotational speed may be a value used as a reference value for operation control of the gas turbine engine. As the reference value for the operation control of the gas turbine engine, for example, a reference value for opening and closing the main fuel valve of the gas turbine engine is used. According to this configuration, by also using the signal used for the conventional gas turbine control, it is possible to control the opening and closing of the exhaust damper while suppressing changes to the conventional system.

本発明の第2構成に係るガスタービン発電システムは、
ガスタービンエンジンおよび前記ガスタービンエンジンによって駆動される発電機を備えるガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置を収容する発電装置室であって、前記ガスタービンエンジンから排出される排気を、発電装置室の外部へ排出させる排気口が形成された発電装置室と、
前記発電装置室の排気口に取り付けられて、この排気口を開閉可能に動作する排気ダンパと、
前記ガスタービンエンジンの始動を規制可能に構成された始動インターロックと、
を備える。
さらに、当該ガスタービン発電システムの動作を制御する制御装置は、前記排気ダンパが開状態にあると判断した場合に始動インターロックを解除する始動インターロック制御部を有する。また、当該ガスタービン発電システムの動作を制御する制御方法では、前記排気ダンパが開状態にあると判断した場合に始動インターロックを解除する。
The gas turbine power generation system according to the second configuration of the present invention is
A gas turbine power generator including a gas turbine engine and a generator driven by the gas turbine engine, and a gas turbine power generator.
A power generation device room that houses the gas turbine power generation device and has an exhaust port for discharging the exhaust gas discharged from the gas turbine engine to the outside of the power generation device room.
An exhaust damper that is attached to the exhaust port of the power generation device room and operates so that the exhaust port can be opened and closed.
A start interlock configured to regulate the start of the gas turbine engine,
To be equipped.
Further, the control device that controls the operation of the gas turbine power generation system has a start interlock control unit that releases the start interlock when it is determined that the exhaust damper is in the open state. Further, in the control method for controlling the operation of the gas turbine power generation system, the start interlock is released when it is determined that the exhaust damper is in the open state.

具体的には、例えば、上記ガスタービン発電システムが前記排気ダンパの開閉状態を検知する複数の開閉検知器を備えており、前記複数の開閉検知器のうちの一部の開閉検知器から開状態信号を受け取ることにより前記排気ダンパが開状態にあるとの判断がなされてよい。 Specifically, for example, the gas turbine power generation system includes a plurality of open / close detectors for detecting the open / closed state of the exhaust damper, and the open state is opened from some of the open / close detectors among the plurality of open / close detectors. By receiving the signal, it may be determined that the exhaust damper is in the open state.

この構成によれば、排気ダンパが閉じられたままの状態で誤ってガスタービンエンジンを再始動させることを防止できる。したがって、ガスタービン発電装置の再始動時においても、排気ダンパの開閉とガスタービンエンジンの動作とを適切に連動させて、当該システム全体の信頼性を高めることができる。なお、当該システムにおける始動時インターロックおよび始動インターロック制御部は、上記第1構成に係るガスタービン発電システムと組み合わせてもよい。 According to this configuration, it is possible to prevent the gas turbine engine from being accidentally restarted while the exhaust damper remains closed. Therefore, even when the gas turbine power generation device is restarted, the opening and closing of the exhaust damper and the operation of the gas turbine engine can be appropriately linked to improve the reliability of the entire system. The start-up interlock and start-up interlock control unit in the system may be combined with the gas turbine power generation system according to the first configuration.

以上のように、本発明に係るガスタービン発電システムおよびその制御方法によれば、排気ダンパを備えるガスタービン発電システムにおいて、排気ダンパの開閉とガスタービンエンジンの動作とが適切に連動するように制御することにより、ガスタービン発電システム全体の信頼性を高めることができる。 As described above, according to the gas turbine power generation system and the control method thereof according to the present invention, in the gas turbine power generation system provided with the exhaust damper, the opening and closing of the exhaust damper and the operation of the gas turbine engine are controlled so as to be appropriately linked. By doing so, the reliability of the entire gas turbine power generation system can be improved.

本発明の第1実施形態に係るガスタービン発電システムSを示す概略図である。It is the schematic which shows the gas turbine power generation system S which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1のガスタービン発電システムSの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the gas turbine power generation system S of FIG. 図1のガスタービン発電システムSの制御方法の一例を示すフロー図である。It is a flow chart which shows an example of the control method of the gas turbine power generation system S of FIG. 図1のガスタービン発電システムSにおけるガスタービンエンジンの回転速度プロファイルの一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the rotation speed profile of the gas turbine engine in the gas turbine power generation system S of FIG. 本発明の第2実施形態に係るガスタービン発電システムSの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the gas turbine power generation system S which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図5の一部を拡大して示すブロック図である。It is a block diagram which shows a part of FIG. 5 enlarged. 本発明の第3実施形態に係るガスタービン発電システムSの概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the schematic structure of the gas turbine power generation system S which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明に係る実施形態を図面に従って説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this embodiment.

図1に、本発明の第1実施形態に係るガスタービン発電システムS(以下、単に「発電システムS」と称する。)の概略構成を示す。発電システムSは、ガスタービン発電装置1、発電装置室3、排気ダンパ5、異常検知装置7および制御装置9(図2)を備えている。発電システムSは、例えば、地震や台風などによって商用電源が使用できなくなった非常時用の電源として用いられる。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a gas turbine power generation system S (hereinafter, simply referred to as “power generation system S”) according to the first embodiment of the present invention. The power generation system S includes a gas turbine power generation device 1, a power generation device room 3, an exhaust damper 5, an abnormality detection device 7, and a control device 9 (FIG. 2). The power generation system S is used as an emergency power source for which a commercial power source cannot be used due to, for example, an earthquake or a typhoon.

図2に示すように、ガスタービン発電装置1は、ガスタービンエンジン(以下、単に「ガスタービン」と称する。)11およびガスタービン11によって駆動される発電機13を備える。ガスタービン11は、圧縮機15、燃焼器17およびタービン19を主要な構成要素として備える。ガスタービン11に取り入られた作動媒体である空気は、圧縮機15で圧縮されて燃焼器17に送られ、燃焼器17において圧縮空気と燃料が混合された後に燃焼される。燃焼器17で生成した高温の燃焼ガスがタービン19に送られてタービン19を回転駆動する。タービン19の回転動力が、出力回転軸21を介して出力される。ガスタービン11の出力回転軸21には、図示しない減速機を介して、負荷である発電機13およびガスタービン11を始動させるスタータモータ22が連結されている。なお、図示の例では、発電機13とは別にスタータモータ22が設けられているが、発電機13がスタータモータとして兼用されてもよい。 As shown in FIG. 2, the gas turbine power generation device 1 includes a gas turbine engine (hereinafter, simply referred to as “gas turbine”) 11 and a generator 13 driven by the gas turbine 11. The gas turbine 11 includes a compressor 15, a combustor 17, and a turbine 19 as main components. The air, which is the operating medium taken into the gas turbine 11, is compressed by the compressor 15 and sent to the combustor 17, and is burned after the compressed air and fuel are mixed in the combustor 17. The high-temperature combustion gas generated by the combustor 17 is sent to the turbine 19 to rotationally drive the turbine 19. The rotational power of the turbine 19 is output via the output rotary shaft 21. A generator 13 which is a load and a starter motor 22 for starting the gas turbine 11 are connected to the output rotating shaft 21 of the gas turbine 11 via a speed reducer (not shown). In the illustrated example, the starter motor 22 is provided separately from the generator 13, but the generator 13 may also be used as the starter motor.

図1に示すように、ガスタービン発電装置1は発電装置室3に収容されている。なお、本明細書における「発電装置室」は、ガスタービン発電装置1が設置される設置空間Rを画定する壁のことを指す。発電装置室3は、例えば、当該発電システムSが設置される建物内の一区画として形成されている。発電装置室3は密閉可能に構成されている。発電装置室3には、ガスタービン11から排出される排気を、発電装置室3の外部へ排出する排気口23が設けられている。図示の例では、発電装置室3の一側壁25に排気口23が設けられており、この排気口23にガスタービン11の排気ダクト27が接続されている。なお、ガスタービン11と排気ダクト27の間には排気消音器(図示せず。)が介在していてもよい。また、発電装置室3において排気口23を設ける箇所は側壁25に限定されず、ガスタービン11の設置箇所や仕様、発電装置室3の当該建物内における位置などに応じて適宜変更してよい。 As shown in FIG. 1, the gas turbine power generation device 1 is housed in the power generation device room 3. The "power generation device room" in the present specification refers to a wall defining an installation space R in which the gas turbine power generation device 1 is installed. The power generation device room 3 is formed as, for example, a section in a building in which the power generation system S is installed. The power generation device room 3 is configured to be hermetically sealed. The power generation device room 3 is provided with an exhaust port 23 for discharging the exhaust gas discharged from the gas turbine 11 to the outside of the power generation device room 3. In the illustrated example, an exhaust port 23 is provided on one side wall 25 of the power generation device room 3, and an exhaust duct 27 of the gas turbine 11 is connected to the exhaust port 23. An exhaust silencer (not shown) may be interposed between the gas turbine 11 and the exhaust duct 27. Further, the location where the exhaust port 23 is provided in the power generation device room 3 is not limited to the side wall 25, and may be appropriately changed depending on the installation location and specifications of the gas turbine 11, the position of the power generation device room 3 in the building, and the like.

また、図示の例では、発電装置室3には、作動媒体や冷却空気としてガスタービン11に導入される空気を外部から取り入れるための給気口29およびガスタービン11内を冷却した後の空気を外部に排出するための換気口31が設けられている。 Further, in the illustrated example, in the power generation device room 3, the air supply port 29 for taking in the air introduced into the gas turbine 11 as the working medium and the cooling air from the outside and the air after cooling the inside of the gas turbine 11 are introduced. A ventilation port 31 for discharging to the outside is provided.

発電装置室3の排気口23には、この排気口23を開閉可能に動作する排気ダンパ5が取り付けられている。同様に、給気口29および換気口31にも、それぞれ、開閉可能に動作する給気ダンパ33、換気ダンパ35が取り付けられている。 An exhaust damper 5 that operates to open and close the exhaust port 23 is attached to the exhaust port 23 of the power generation device room 3. Similarly, the air supply port 29 and the ventilation port 31 are also provided with an air supply damper 33 and a ventilation damper 35 that can be opened and closed, respectively.

異常検知装置7は、発電装置室3内で発生した異常状態を検知する。本実施形態における異常検知装置7は、発電装置室3内における火災の発生を検知する火災検知装置であり、図示の例では発電装置室3の天面3aに取り付けられている。 The abnormality detection device 7 detects an abnormal state that has occurred in the power generation device room 3. The abnormality detection device 7 in the present embodiment is a fire detection device that detects the occurrence of a fire in the power generation device room 3, and is attached to the top surface 3a of the power generation device room 3 in the illustrated example.

制御装置9は、発電システムS全体の動作を制御する。本実施形態では、制御装置9は、ガスタービン発電装置1の動作を制御するガスタービン制御部41と、排気ダンパ5の開閉動作を制御する排気ダンパ制御部43を有する。 The control device 9 controls the operation of the entire power generation system S. In the present embodiment, the control device 9 includes a gas turbine control unit 41 that controls the operation of the gas turbine power generation device 1, and an exhaust damper control unit 43 that controls the opening / closing operation of the exhaust damper 5.

次に、このように構成された発電システムSにおける制御装置9による制御動作、すなわち発電システムSの制御方法について説明する。 Next, the control operation by the control device 9 in the power generation system S configured as described above, that is, the control method of the power generation system S will be described.

図2に示すガスタービン11は、始動時にはスタータモータ22によって駆動され、ガスタービン制御部41による制御により、回転速度が所定値に達したときに、自立運転に切り替えられる。自立運転への切り替えは、回転速度が所定値に達したときに、燃焼器17へ主燃料を供給する主燃料供給路45に設けられた主燃料弁47を開くことによって行われる。以下の説明では、主燃料弁47を開く基準となる回転速度値を「主燃料弁開基準値FV」と呼ぶ。 The gas turbine 11 shown in FIG. 2 is driven by a starter motor 22 at the time of starting, and is switched to independent operation when the rotation speed reaches a predetermined value under the control of the gas turbine control unit 41. The switching to the self-sustaining operation is performed by opening the main fuel valve 47 provided in the main fuel supply path 45 for supplying the main fuel to the combustor 17 when the rotation speed reaches a predetermined value. In the following description, the rotation speed value that serves as a reference for opening the main fuel valve 47 is referred to as a "main fuel valve opening reference value FV".

制御装置9の排気ダンパ制御部43は、異常検知装置7によって異常状態が検知され、かつ、ガスタービン11の回転速度が定格回転速度RVよりも低い所定値(以下、「ダンパ閉基準値CV」という。)以下である場合に排気ダンパ5を閉じる。ガスタービン11の回転速度は図示しない回転センサによって検知される。 The exhaust damper control unit 43 of the control device 9 has a predetermined value (hereinafter, "damper closing reference value CV") in which an abnormal state is detected by the abnormality detection device 7 and the rotation speed of the gas turbine 11 is lower than the rated rotation speed RV. The exhaust damper 5 is closed in the following cases. The rotation speed of the gas turbine 11 is detected by a rotation sensor (not shown).

以下の過程S0〜S3の流れを図3に示す。図2の排気ダンパ制御部43は、ガスタービン11の停止中であっても運転中であっても、平常時は排気ダンパ5を開状態に維持している(図3のS0)。異常検知装置7は、発電装置室3内の異常(本実施形態では火災の発生)を検知すると(S1)、異常検知信号ASを制御装置9に送る。異常検知信号ASは、制御装置9のガスタービン制御部41および排気ダンパ制御部43にそれぞれ送られる。ガスタービン制御部41は、異常検知信号ASを受けて、燃焼器17への燃料供給を停止して、ガスタービン11の停止に向けた減速運転に移行する(S2)。その後、ガスタービン11の回転速度がダンパ閉基準値まで下降したとき、ガスタービン制御部41から排気ダンパ制御部43へ基準値検知信号SSが送られる。排気ダンパ制御部43は、異常検知信号ASおよび基準値検知信号SSの両信号が入力されたことを条件として、排気ダンパ5を閉じる(S3)。 The flow of the following processes S0 to S3 is shown in FIG. The exhaust damper control unit 43 of FIG. 2 keeps the exhaust damper 5 in an open state in normal times regardless of whether the gas turbine 11 is stopped or in operation (S0 in FIG. 3). When the abnormality detection device 7 detects an abnormality in the power generation device room 3 (occurrence of a fire in this embodiment) (S1), the abnormality detection signal AS sends an abnormality detection signal AS to the control device 9. The abnormality detection signal AS is sent to the gas turbine control unit 41 and the exhaust damper control unit 43 of the control device 9, respectively. Upon receiving the abnormality detection signal AS, the gas turbine control unit 41 stops the fuel supply to the combustor 17 and shifts to the deceleration operation for stopping the gas turbine 11 (S2). After that, when the rotation speed of the gas turbine 11 drops to the damper closing reference value, the reference value detection signal SS is sent from the gas turbine control unit 41 to the exhaust damper control unit 43. The exhaust damper control unit 43 closes the exhaust damper 5 on condition that both the abnormality detection signal AS and the reference value detection signal SS are input (S3).

本実施形態では、図4に示すように、ダンパ閉基準値CVとして、ガスタービン11の運転制御の基準値として用いられる値、具体的には主燃料弁開基準値FVを使用している。 In this embodiment, as shown in FIG. 4, as the damper closing reference value CV, a value used as a reference value for operation control of the gas turbine 11, specifically, a main fuel valve opening reference value FV is used.

ガスタービン11の主燃料弁開基準値FVは、ガスタービン11の種類、サイズ、出力等によって異なるが、一般的に停止信号として用いられる、定格回転速度の概ね6%よりも大きな値を採用することができる。本実施形態における主燃料弁開基準値FVは、定格回転速度の約20%である。この領域まで回転速度が低下すれば、ガスタービン11の排気の温度および排出量は、排気ダンパ5を閉じてもガスタービン11に悪影響を及ぼさない程度に低下する。他方、ガスタービン11の定格運転状態において、異常検知信号ASを受けて主燃料供給弁45を緊急停止した場合、定格回転速度から主燃料弁開基準値FVまで低下するのに要する時間は、ガスタービン11の種類、サイズ、出力等によって異なるが、数分程度である。異常検知から排気ダンパ5を閉じるまで、この程度の時間であれば、防災上も許容できる。 The main fuel valve opening reference value FV of the gas turbine 11 varies depending on the type, size, output, etc. of the gas turbine 11, but adopts a value larger than approximately 6% of the rated rotation speed, which is generally used as a stop signal. be able to. The main fuel valve opening reference value FV in this embodiment is about 20% of the rated rotation speed. If the rotation speed is reduced to this region, the temperature and the amount of exhaust gas of the exhaust gas of the gas turbine 11 are lowered to the extent that the gas turbine 11 is not adversely affected even if the exhaust damper 5 is closed. On the other hand, in the rated operating state of the gas turbine 11, when the main fuel supply valve 45 is urgently stopped in response to the abnormality detection signal AS, the time required to decrease from the rated rotation speed to the main fuel valve opening reference value FV is gas. It takes about several minutes, although it depends on the type, size, output, etc. of the turbine 11. This amount of time from abnormality detection to closing the exhaust damper 5 is acceptable for disaster prevention.

もっとも、ダンパ閉基準値CVとしては、主燃料弁開基準値FV以外の値を用いてもよい。主燃料弁開基準値FV以外の値であっても、ガスタービン11の運転制御の基準値として用いられる他の値を用いた場合には、従来ガスタービン制御に用いられていた信号を兼用することにより、従来のシステムに加える変更を抑制しながら排気ダンパ5の開閉制御を行うことができる。また、ダンパ閉基準値CVとして、ガスタービン11の運転制御の基準値として用いられる値以外の値を、ダンパ閉基準の専用値として新たに設定してもよい。この場合には、ガスタービン11の仕様に応じた、より適切な基準値の設定が可能となる。 However, as the damper closing reference value CV, a value other than the main fuel valve opening reference value FV may be used. Even if the value is other than the main fuel valve opening reference value FV, when another value used as the reference value for the operation control of the gas turbine 11 is used, the signal conventionally used for the gas turbine control is also used. This makes it possible to control the opening and closing of the exhaust damper 5 while suppressing changes to the conventional system. Further, as the damper closing reference value CV, a value other than the value used as the reference value for the operation control of the gas turbine 11 may be newly set as a dedicated value for the damper closing reference. In this case, a more appropriate reference value can be set according to the specifications of the gas turbine 11.

なお、基準値検知信号SSは、ガスタービン11の回転速度がダンパ閉基準値CV以下の状態にある場合に出力される信号として設定されている。したがって、異常が検知された時点でガスタービン11の回転速度が閉基準値CV以下にある場合には、排気ダンパ制御部43に基準値検知信号SSがすでに入力されているので、異常検知信号ASが入力されれば排気ダンパ5が閉じられる。 The reference value detection signal SS is set as a signal to be output when the rotation speed of the gas turbine 11 is in a state of the damper closing reference value CV or less. Therefore, when the rotation speed of the gas turbine 11 is equal to or lower than the closed reference value CV at the time when the abnormality is detected, the reference value detection signal SS has already been input to the exhaust damper control unit 43, so that the abnormality detection signal AS Is input, the exhaust damper 5 is closed.

なお、発電システムSが図1に示した給気ダンパ33や換気ダンパ35を備える場合、制御装置9はこれらのダンパを制御する機能も有しており、例えば、異常が検知されたときに即時に排気ダンパ5以外のダンパ33,35を閉じるように制御してもよい。 When the power generation system S includes the air supply damper 33 and the ventilation damper 35 shown in FIG. 1, the control device 9 also has a function of controlling these dampers, for example, immediately when an abnormality is detected. The dampers 33 and 35 other than the exhaust damper 5 may be controlled to be closed.

本実施形態に係る発電システムSおよびその制御方法によれば、ガスタービン11の定常運転時に異常検知がされた場合、即時に排気ダンパ5を閉じるのではなく、ガスタービン11の回転速度が所定値まで下降してから、つまりガスタービン11の排気の量および温度が低下してから排気ダンパ5を閉じるので、高温排気の滞留によるガスタービン11エンジンの故障を防止することができる。したがって、火災のような異常の発生時にも、排気ダンパ5の開閉とガスタービン11の動作とを適切に連動させて、従来の防災性能を維持しながら発電システムSを再起動することができる。 According to the power generation system S and its control method according to the present embodiment, when an abnormality is detected during steady operation of the gas turbine 11, the rotation speed of the gas turbine 11 is set to a predetermined value instead of immediately closing the exhaust damper 5. Since the exhaust damper 5 is closed after the gas turbine 11 has been lowered to, that is, after the amount and temperature of the exhaust gas of the gas turbine 11 have decreased, it is possible to prevent the gas turbine 11 engine from being damaged due to the retention of high temperature exhaust gas. Therefore, even when an abnormality such as a fire occurs, the power generation system S can be restarted while maintaining the conventional disaster prevention performance by appropriately linking the opening and closing of the exhaust damper 5 and the operation of the gas turbine 11.

次に、図5に示す本発明の第2実施形態に係るガスタービン発電システムSについて説明する。本実施形態に係る発電システムSは、ガスタービン発電装置1、発電装置室3、排気ダンパ5、異常検知装置7および制御装置9を備えている点で第1実施形態と共通し、ガスタービン11の始動を規制可能に構成された始動インターロック51をさらに備え、かつ、制御装置9が、始動インターロック51の動作を制御する始動インターロック制御部53を有している点で、第1実施形態と異なる。以下、主に始動インターロック51および始動インターロック制御部53について説明し、第1実施形態と共通する点についての説明は省略する。 Next, the gas turbine power generation system S according to the second embodiment of the present invention shown in FIG. 5 will be described. The power generation system S according to the present embodiment is common to the first embodiment in that it includes a gas turbine power generation device 1, a power generation device room 3, an exhaust damper 5, an abnormality detection device 7, and a control device 9, and the gas turbine 11 The first embodiment is provided in that the start interlock 51 is further configured to regulate the start of the start interlock 51, and the control device 9 has a start interlock control unit 53 that controls the operation of the start interlock 51. Different from the form. Hereinafter, the start interlock 51 and the start interlock control unit 53 will be mainly described, and the description of the points common to the first embodiment will be omitted.

本実施形態における始動インターロック51は、ガスタービン11のスタータモータ22の起動を妨げる電気的回路として構成されている。もっとも、始動インターロック51は、この例に限定されず、例えば機械的にガスタービン11の始動を規制するものであってもよい。始動インターロック制御部53は、排気ダンパ5が開状態にあると判断した場合に始動インターロック51を解除する。 The start interlock 51 in the present embodiment is configured as an electric circuit that prevents the starter motor 22 of the gas turbine 11 from starting. However, the starting interlock 51 is not limited to this example, and may be, for example, mechanically restricting the starting of the gas turbine 11. The start interlock control unit 53 releases the start interlock 51 when it determines that the exhaust damper 5 is in the open state.

図6に示すように、排気ダンパ5には、排気ダンパ5の開閉状態を検知する開閉検知器55として、開閉回動軸5aの回動角度が所定値に達したことを検出するリミットスイッチ57が取付けられている。始動インターロック制御部53は、開閉検知器55からの信号を受けて、排気ダンパ5の開閉状態を判断し、排気ダンパ5が閉状態にあると判断した場合には始動インターロック51の作動状態を維持し、排気ダンパ5が開状態にあると判断した場合には始動インターロック51を解除する。 As shown in FIG. 6, the exhaust damper 5 is provided with an open / close detector 55 for detecting the open / closed state of the exhaust damper 5, and a limit switch 57 for detecting that the rotation angle of the open / close rotation shaft 5a has reached a predetermined value. Is installed. The start interlock control unit 53 receives a signal from the open / close detector 55, determines the open / closed state of the exhaust damper 5, and if it determines that the exhaust damper 5 is in the closed state, the start interlock 51 is in the operating state. When it is determined that the exhaust damper 5 is in the open state, the start interlock 51 is released.

本実施形態では、開閉検知器55であるリミットスイッチ57は複数(図示の例では3個)設けられている。始動インターロック制御部53は、3個のリミットスイッチ57のうちの一部である2個のリミットスイッチ57から開状態信号を受け取ったときに、排気ダンパ5が開状態にあると判断する。このように、複数の開閉検知器55を設け、その一部の開閉検知器55からの信号によって排気ダンパ5の開状態を判断することによって、開閉検知器55を1つのみ設け、これによって出力される1つの信号のみによって排気ダンパ5が開状態にあると判断する場合に比べて、開閉検知器55の故障や断線等による誤動作の可能性を大幅に低減することができる。なお、開閉検知器55として、リミットスイッチ57に限らず、排気ダンパ5の開閉状態を検知できる適宜の装置を使用してよい。 In this embodiment, a plurality of limit switches 57 (three in the illustrated example), which are open / close detectors 55, are provided. The start interlock control unit 53 determines that the exhaust damper 5 is in the open state when it receives an open state signal from two limit switches 57, which are a part of the three limit switches 57. In this way, by providing a plurality of open / close detectors 55 and determining the open state of the exhaust damper 5 from the signals from some of the open / close detectors 55, only one open / close detector 55 is provided, thereby outputting. Compared with the case where it is determined that the exhaust damper 5 is in the open state based on only one signal, the possibility of malfunction due to failure or disconnection of the open / close detector 55 can be significantly reduced. The open / close detector 55 is not limited to the limit switch 57, and an appropriate device capable of detecting the open / closed state of the exhaust damper 5 may be used.

なお、本実施形態のように、排気ダンパ5の開閉回動軸5aの回動角度を検出することによって排気ダンパ5の開閉状態を判断する場合、図1の排気口23の形状、寸法、ガスタービン11の排気ダクト27と排気口23との接続形態等を考慮して、排気ダクト27から排出口23を介して外部への排気を排出することが実質的に支障のない回動角度値を、開状態と判断する閾値として設定してよい。 When determining the open / closed state of the exhaust damper 5 by detecting the rotation angle of the open / close rotation shaft 5a of the exhaust damper 5, as in the present embodiment, the shape, dimensions, and gas of the exhaust port 23 in FIG. Considering the connection form between the exhaust duct 27 and the exhaust port 23 of the turbine 11, the rotation angle value that does not substantially hinder the exhaust of the exhaust gas from the exhaust duct 27 to the outside through the exhaust port 23 is set. , May be set as a threshold for determining the open state.

本実施形態に係る発電システムSによれば、排気ダンパ5が閉じられたままの状態で誤ってガスタービン11を再始動させることを防止できる。したがって、ガスタービン発電装置1の再始動時においても、排気ダンパ5の開閉とガスタービン11エンジンの動作とを適切に連動させて、当該システム全体の信頼性を高めることができる。 According to the power generation system S according to the present embodiment, it is possible to prevent the gas turbine 11 from being accidentally restarted while the exhaust damper 5 is still closed. Therefore, even when the gas turbine power generation device 1 is restarted, the opening / closing of the exhaust damper 5 and the operation of the gas turbine 11 engine can be appropriately linked to improve the reliability of the entire system.

なお、図7に第3実施形態として示すように、第2実施形態の発電システムSにおける異常検知装置7および制御装置9の排気ダンパ制御部43は省略してもよい。本実施形態によっても、排気ダンパ5が閉じられたままの状態で誤ってガスタービン11を再始動させることを防止するという効果を得ることができる。 As shown in FIG. 7 as the third embodiment, the exhaust damper control unit 43 of the abnormality detection device 7 and the control device 9 in the power generation system S of the second embodiment may be omitted. Also in this embodiment, it is possible to obtain the effect of preventing the gas turbine 11 from being accidentally restarted while the exhaust damper 5 is still closed.

以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。 As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the drawings, but various additions, changes or deletions can be made without departing from the spirit of the present invention. Therefore, such things are also included within the scope of the present invention.

1 ガスタービン発電装置
3 発電装置室
5 排気ダンパ
7 異常検知装置
9 制御装置
11 ガスタービンエンジン
13 発電機
23 排気口
43 排気ダンパ制御部
51 始動インターロック
53 始動インタ―ロック制御部
CV ダンパ閉基準値(所定値)
S ガスタービン発電システム
1 Gas turbine power generation device 3 Power generation device room 5 Exhaust damper 7 Abnormality detection device 9 Control device 11 Gas turbine engine 13 Generator 23 Exhaust port 43 Exhaust damper control unit 51 Start interlock 53 Start interlock control unit CV damper closing reference value (Predetermined value)
S gas turbine power generation system

Claims (4)

ガスタービンエンジンおよび前記ガスタービンエンジンによって駆動される発電機を有するガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置を収容する発電装置室であって、前記ガスタービンエンジンから排出される排気を外部へ排出する排気口が形成された発電装置室と、
前記発電装置室の排気口に取り付けられて、この排気口を開閉可能に動作する排気ダンパと、
前記発電装置室内で発生した異常状態を検知する異常検知装置と、
を備えるガスタービン発電システムであって、
さらに、当該ガスタービン発電システムの動作を制御する制御装置を備え、
前記制御装置は、前記異常検知装置によって異常状態が検知され、かつ、前記ガスタービンエンジンの回転速度が定格回転速度よりも低い所定値以下である場合に前記排気ダンパを閉じる排気ダンパ制御部を有し、
前記回転速度の所定値が、前記ガスタービンエンジンの運転制御の基準値である、前記ガスタービンエンジンの主燃料弁を開閉する基準値として用いられる値である、
ガスタービン発電システム。
A gas turbine power generator having a gas turbine engine and a generator driven by the gas turbine engine, and a gas turbine power generator.
A power generation device room that houses the gas turbine power generation device and has an exhaust port for discharging the exhaust gas discharged from the gas turbine engine to the outside.
An exhaust damper that is attached to the exhaust port of the power generation device room and operates so that the exhaust port can be opened and closed.
An abnormality detection device that detects an abnormal state that has occurred in the power generation device room, and
It is a gas turbine power generation system equipped with
Further, it is equipped with a control device for controlling the operation of the gas turbine power generation system.
The control device has an exhaust damper control unit that closes the exhaust damper when an abnormal state is detected by the abnormality detection device and the rotation speed of the gas turbine engine is equal to or less than a predetermined value lower than the rated rotation speed. And
The predetermined value of the rotation speed is a reference value for operating control of the gas turbine engine, which is a value used as a reference value for opening and closing the main fuel valve of the gas turbine engine.
Gas turbine power generation system.
請求項に記載のガスタービン発電システムにおいて、
さらに、
前記ガスタービンエンジンの始動を規制可能に構成された始動インターロックを備え、
前記制御装置が、前記排気ダンパが開状態にあると判断した場合に始動インターロックを解除する始動インターロック制御部を有する、
ガスタービン発電システム。
In the gas turbine power generation system according to claim 1,
further,
It has a start interlock configured to regulate the start of the gas turbine engine.
The control device has a start interlock control unit that releases the start interlock when it is determined that the exhaust damper is in the open state.
Gas turbine power generation system.
ガスタービンエンジンおよび前記ガスタービンエンジンによって駆動される発電機を備えるガスタービン発電装置と、
前記ガスタービン発電装置を収容する発電装置室であって、前記ガスタービンエンジンから排出される排気を外部へ排出する排気口が形成された発電装置室と、
前記発電装置室の排気口に取り付けられて、この排気口を開閉可能に動作する排気ダンパと、
前記発電装置室内で発生した異常状態を検知する異常検知装置と、
を備えるガスタービン発電システムを制御する方法であって、
前記異常検知装置によって異常状態が検知され、かつ、前記ガスタービンエンジンの回転速度が定格回転速度よりも低い所定値以下である場合に前記排気ダンパを閉じることを含み、
前記回転速度の所定値が、前記ガスタービンエンジンの運転制御の基準値である、前記ガスタービンエンジンの主燃料弁を開閉する基準値として用いられる値である、
ガスタービン発電システムの制御方法。
A gas turbine power generator including a gas turbine engine and a generator driven by the gas turbine engine, and a gas turbine power generator.
A power generation device room that houses the gas turbine power generation device and has an exhaust port for discharging the exhaust gas discharged from the gas turbine engine to the outside.
An exhaust damper that is attached to the exhaust port of the power generation device room and operates so that the exhaust port can be opened and closed.
An abnormality detection device that detects an abnormal state that has occurred in the power generation device room, and
Is a method of controlling a gas turbine power generation system equipped with
Wherein the abnormality detection device detects the abnormal condition by, and saw including a closing said exhaust damper when the rotational speed of the gas turbine engine is below a predetermined value lower than the rated speed,
The predetermined value of the rotation speed is a reference value for operating control of the gas turbine engine, which is a value used as a reference value for opening and closing the main fuel valve of the gas turbine engine.
How to control a gas turbine power generation system.
請求項に記載の制御方法において、
前記ガスタービン発電システムが、さらに、
前記ガスタービンエンジンの始動を妨げる始動インターロックと、
を備え、
前記排気ダンパが開状態にあると判断した場合に始動インターロックを解除することを含む、
ガスタービン発電システムの制御方法。
In the control method according to claim 3,
The gas turbine power generation system further
A start interlock that prevents the start of the gas turbine engine and
With
Including releasing the start interlock when it is determined that the exhaust damper is in the open state.
How to control a gas turbine power generation system.
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