JPS6331643B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明はコンバインドサイクル発電プラントの
プロセス監視制御装置に関する。

発明の技術的背景とその問題点 最近の火力発電所においては、エネルギ効率の
改善からコンバインドサイクル発電方式の採用が
検討されている。

この発電方式は、第１図に示すように、圧縮機
１、ガスタービン２、発電機３、スチームタービ
ン４の各軸を直結し、燃焼器５から発生するガス
でガスタービン２を回転させると同時に、その排
熱を利用してガスタービン排熱回収ボイラ６で復
水器７からの水を蒸気に変え、その蒸気でスチー
ムタービン４を回転させ発電を行う方式である。

通常、この発電形態を軸と称し、各種は独立し
た起動停止操作を可能とし、複数軸で一つの発電
プラントを構成する。

従つて、この発電プラントを採用すれば、全体
の発電出力を調整する場合も、必要軸分は定格で
運転し、他は停止する等により発電出力を調整で
きることになるので、大容量のタービン発電機を
定格以下で運転する場合に比べて、エネルギ効率
は大幅に改善されることになる。

ところで、この種のコンバインドサイクル発電
プラントを運転する場合、各軸毎にそのプロセス
量を監視制御することが必要となる。また、その
１軸分の監視制御を行うに必要なプロセス量は、
従来の火力発電プラントと同等あるいはそれ以上
の数に上る。

このため、従来と同様のプロセス監視制御装置
を各軸毎に設けていたのでは、中央制御室の建屋
面積、その中央制御室と各軸とを結ぶ配線の数等
が膨大なものになる。また、その中央制御室内に
配置される各軸の監視制御盤を操作する運転員も
多人数必要となり、極めて不経済なものとなる等
の問題点が生じる。

発明の目的 本発明は、上述の如き新しい発電方式の一種で
あるコンバインドサイクル発電方式に対処するた
めなされたもので、その目的とするところは、基
本的には１台の中央監視制御盤で複数軸のプロセ
ス量を監視制御することのできるコンバインド発
電プラントのプロセス監視制御装置を提供するこ
とにある。

発明の概要 その目的を達成するため、本発明は、１台の中
央監視制御盤には、１軸分を運転するに必要な各
種操作、監視、制御用機器と軸選択コンソールを
設け、この軸選択コンソールを操作し、各軸を切
り換え選択的に操作、監視、制御することによ
り、コンバインドサイクル発電プラントと構成す
る複数軸を前記１軸分の機器で運転できるように
し、以つて部品点数の削減から中央監視制御盤の
縮小化を計つた点。各軸毎の保安監視、操作用機
器を前記中央監視制御盤に軸数分設け、安全面で
の信頼性を向上させた点。更に、中央監視制御盤
と各軸現場機器との間にはループ状の信号伝送路
を設け、必要な信号はその信号伝送路中に設けら
れたステーシヨンを介して取り込むことにより信
号線の数を削減し、工事費の低減化を計つた点を
主な特徴とする。

発明の実施例 以下、本発明を３軸構成のコンバインド発電プ
ラントに適用した場合を例にとり、図面に示す実
施例を参照して説明する。

第２図は本発明の一実施例に係るコンバインド
発電プラントのプロセス監視制御装置の概念図を
示したもので、本実施例のプロセス監視制御装置
は、中央監視制御コンポーネントＡ、ローカルコ
ンポーネントＢ、現場コンポーネントＣの３つの
階層レベルから構成される。

更に、現場コンポーネントＣは主として各軸を
構成するガスタービン、スチームタービン、発電
機等の主機１１−１〜１１−３と弁、ポンプ等の
補機１２−１〜１２−３から構成される。ローカ
ルコンポーネントＢは主としてこれら主機および
補機を監視、制御する制御装置１３−１〜１３−
３および１４−１〜１４−３から構成される。ま
た中央監視制御コンポーネントＡは主として中央
監視制御盤１５とロジツク制御判断機器１６，１
７から構成される。

各ロジツク制御判断機器１６および１７と各制
御装置１３−１〜１３−３および１４−１〜１４
−３との間には、各種信号の授受を行うため、２
組のループ状の信号伝送路１８，１９が配設さ
れ、必要な信号は各ステーシヨン２０，２１，２
２−１〜２２−３，２３−２〜２３−３を介して
入出力される。

即ち、中央監視制御盤１５には軸選択コンソー
ル２４が設けられ、これを操作することにより選
択された軸に関する中央監視制御盤１５からの制
御操作指令は下り情報としてステーシヨン２０，
２１から信号伝送路１８，１９に流される。この
情報を必要な現場側のステーシヨン２２，２３が
捕え制御装置１３，１４に与えることにより、現
場コンポーネントＣにおける選択された軸の主機
１１、補機１２が制御される。同時に、その軸に
関する各種センサからの状態量は上り情報として
下り情報とは逆の流れで中央監視制御盤１５に伝
送される。

第３図は上述したプロセス監視制御装置のう
ち、１軸分についての具体的構成を示したもの
で、第１図および第２図と同一符号は同一又は相
当部分を示し、中央監視制御盤１５には、軸選択
コンソール２４の他発電プラントの保安監視用の
警報窓２５、指示計・記録計２６、発電プラント
に異常状態発生した際、正常運転に復帰する為の
保安用操作スイツチ２７等の保安監視、操作用機
器が設けられている。更にはまた、発電プラント
のシーケンス進行状態を示すシーケンス進行状態
表示装置２８、ロジツク制御判断機器１６，１７
の起動、制御を行うためのコントロールスイツチ
２９、個別操作スイツチ３０、シーケンスマスタ
ーPB（押しボタンスイツチ）３１、シーケンスマ
スター以外のPB32、発電プラントの状態量表示、
制御装置の状態監視するCRT表示器３３等の１
軸分の操作、監視、制御に必要な各種機器が取り
付けられている。

その中央監視制御盤１５に発電プラントの保安
監視用として設置される警報窓２５、指示計・記
録計２６には、給水制御機器、燃料制御機器およ
びそれらの系統ラインに取り付けられる各検出器
３４から保安監視状態入力情報S₁が直接入力され
る。これにより、現在状態量が警報域に入つてい
る場合には警報窓２５が点灯される。同時に、指
示計・記録計２６には現在の状態量の変化がレコ
ーダ用紙等に記録として残される。また、この指
示計・記録計２６にはコンバインドサイクル発電
プラントの主制御であるガスタービン発電機制御
装置１３ａ、スチームサイクル制御装置１３ｂの
制御装置からもガスタービン発電機制御装置情報
S₂、スチームサイクル制御装置情報S₃が入力さ
れ、保安関係と同様に記録、指示される。一方、
保安用操作スイツチ２７を操作することにより、
保安装置操作指令情報S₄がコントロールセンター
３５に直接加えられ、例えば給水制御、燃料制御
等の操作端であるポンプ３６が操作される。ま
た、以上の述べた発電プラントの保安に関する装
置は、図には１軸分した示していないが、コンバ
インド発電プラントを構成する軸数分つまり本実
施例の場合には、３軸分設けられている。

従つて、この発電プラントに何らかの原因で警
報状態が発生すれば、発電プラントを操作、監視
している運転員は警報窓２５にて発電プラントの
異常をいち早く感知することができ、保安用操作
スイツチ２７を操作することにより、発電プラン
トを安全な方向へ修正制御することができる。

次に、中央監視制御盤１５に設置される１軸分
の操作、監視、制御用機器は、軸選択コンソール
２４を操作することにより、選択された軸に接続
される。即ち、軸切替のインターロツクとして使
用する軸選択コンソール２４は複数軸で構成され
ているコンバインド発電プラントのどの軸を起動
あるいは停止運転するのかを選択するスイツチ
で、例えば第１軸〜第３軸のうち、第１軸を指定
選択すれば、中央監視制御盤１５に取り付けられ
ている保安に関する装置以外の装置群が第１軸の
発電プラントと連結となる仕組みになつている。

これを以下、具体的に説明すると、軸コンソー
ル２４からの軸選択指冷情報S₅はロジツク制御判
断装置１６，１７に与えられる。この軸選択指令
情報S₅により、ロジツク制御判断装置１６，１７
と連結しているステーシヨン２０，２１と軸コン
ソール２４にて指令選択された軸の現場側ステー
シヨン２２，２３とが連結される。これにより、
中央監視制御盤１５からの制御操作指令はロジツ
ク制御判断装置１６，１７を介してガスタービン
発電機制御装置１３ａ、スチームサイクル制御装
置１３ｂ、シーケンス制御装置１４ａ、ローカル
制御装置１４ｂに与えられ、選択された軸の主機
および補機が駆動制御される。一方、これら主機
および補機の各状態量は中央監視制御盤１５にフ
イードバツクされる。

例えば、選択された軸から所定の電力を得るた
め、圧縮機１、ガスタービン２、発電機３、スチ
ームタービン４、燃焼器５、ガスタービン排熱回
収ボイラ６の各機器を中央監視制御盤１５に設け
られた個別操作PB３０、シーケンスマスターPB
３１、シーケンスマスター以外のPB３２にて操
作し、シーケンス進行状態表示装置２８および
CRT表示器３３にて操作結果、状態量を監視す
る例をとり説明する。

この場合、発電機３から電力を得る操作、制御
の手順としては、圧縮機１の起動、燃焼器５の燃
焼状態の制御、通風系統の起動、ガスタービン２
の回転数制御およびガスタービン２から排出され
た熱を利用することにより、高温、高圧の蒸気に
変換するガスタービン排熱回収ボイラ６の起動、
スチームタービン４の回転数制御および復水系統
の制御等多くの起動および制御操作があるが、こ
れらの起動および制御操作は総べて個別操作PB
３０、シーケンスマスターPB３１、シーケンス
マスター以外のPB３２のいずれかのPBに属し、
運転員によつて操作、監視が行われる。

即ち、個別操作PB３０からの個別操作指令情
報S₆、シーケンスマスターPB３１からのシーケ
ンスマスター操作指令情報S₇、シーケンスマスタ
ー以外のPB３２からのシーケンスマスター以外
の操作指令情報S₈は総べてロジツク制御判断機器
１６にて制御および判断され、ステーシヨン２０
から信号伝送路１８を経て現場側ステーシヨン２
２に伝達され、更にそこから指定選択された軸の
ガスタービン発電機制御装置１３ａ、スチームサ
イクル制御装置１３ｂへと伝達される。これら伝
達された指令情報に基づき、圧縮機１、ガスター
ビン２、燃焼器５の各プラント機器はガスタービ
ン発電機制御装置１３ａを介して起動制御され
る。同様に、スチームタービン４、ガスタービン
排熱回収ボイラ６の各プラント機器はスチームサ
イクル制御装置１３ｂを介して起動制御される。

一方、これら起動、制御操作の結果として、ガ
スタービン発電機制御装置１３ａ、スチームサイ
クル制御装置１３ｂより各プラント機器の状態信
号が現場側ステーシヨン２２、信号伝送路１８、
ステーシヨン２０を経てロジツク制御判断装置１
６にフイードバツクされる。同時に、これらの状
態信号は直接中央監視制御盤１５のシーケンス進
行状態表示装置２８、指示計・記録計２６にも伝
達され、シーケンス進行状態の点灯表示、記録指
示等が行われる。更には情報伝送機３７を経て入
力データ処理CRTコントローラ３８に伝達され、
CRT表示器３３に表示される。また、ガスター
ビン発電機制御装置１３ａ、スチームサイクル制
御装置１３ｂから得られないプラント状態信号S₉
は制御装置以外の部分から情報伝送機３７を経て
入力データ処理CRTコントローラ３８に入力さ
れ、CRT表示器３３に表示され、発電プラント
の状態監視が行われる。

その他のプラント機器、例えば補助リレー盤３
９、コントロールセンター４０を介してシーケン
ス制御装置１４ａに接続されるポンプ４１、電動
弁４２、あるいは、ローカル制御装置１４ｂに接
続される検出器４３、調節弁４４等も上述同様の
手法により、制御および監視が行われる。

このようにして、コンバインド発電プラントに
おける１軸分の起動が完了し、一旦定格運転に入
れば、その後のプロセス状態は発電プラントに異
常が生じない限りは安定状態が保たれるので、個
個の制御はローカルコンポーネントＢ側の制御装
置１３，１４にまかされ、起動完了した軸に関し
ては、中央監視制御盤１５で警報窓２５、指示
計、記録計２６、保安用操作スイツチ２７を介し
ての保安に関する監視制御のみが行われる。同時
に、中央監視制御盤１５では軸選択コンソール２
４の切換えにより、次の軸に対する起動のための
監視制御が行われる。また、コンバインド発電プ
ラントを構成する全軸の起動が完了すれば、その
後は、警報窓２５、指示計・記録計２６を監視し
て不安定となつて軸を軸選択コンソール２４で選
択することにより、きめ細かな監視制御が行わ
れ、安定化されることになる。

従つて、以上の構成によれば、１台の中央監視
制御盤１５には１軸分の操作、監視、制御用機器
を設けるだけで、また、ロジツク制御判断装置１
６，１７も１軸分だけでコンバインド発電プラン
トを構成する複数軸分の監視制御が可能となるの
で、部品点数が大幅に削減され、中央監視制御室
の面積も少なくて済み、少数の運転員で経済的に
効率良く発電プラントを運転できるようになる。
また、定常運転状態に入り、軸選択コンソール２
４により切り離された軸のプロセス状態の重要な
ものは、警報窓２５、指示計・記録計２６を介し
て監視され、緊急操作は保安用操作スイツチ２７
を介して行うことができるので、安全性の高い運
転が行われる。

更に、中央監視制御盤１５と各軸現場装置との
間の信号の授受は、信号伝送路１８，１９を介し
て行われるため、その間の信号線の数が大幅に低
減され、工事費が大幅に低減される。

尚、上記実施例では中央監視制御盤１５を１台
設けた例について説明してきたが、バツクアツプ
用、保守点検用として更に１台追加し、互の軸選
択コンソール２４から同一軸が選択できないよう
にインターロツクを入れる如き変更は全て特許請
求の範囲内の事項に過ぎないことは言う迄もな
い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、複数軸で構成さ
れるコンバインド発電プラントを１台の中央監視
制御盤により運転することができ、しかもその中
央監視制御盤は、１軸分を運転するに必要な機器
類で構成されるため、小型かつ経済的であり、し
かも、保安に関しては全軸について行うことがで
きるので高い安全性が得られ、また、現場機器と
中央監視制御盤とを結ぶ信号線はループ状の信号
伝送路を採用して行つているので、信号線数が少
なく、極めて経済的に効率良くコンバインド発電
プラントを運転できるプロセス監視制御装置が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンバインド発電プラントを構成する
軸の概念構成図、第２図は本発明の一実施例に係
るコンバインド発電プラントのプロセス監視制御
装置の概略構成図、第３図はそのプロセス監視制
御装置の１軸分についての詳細説明図である。 １……圧縮機、２……ガスタービン、３……発
電機、４……スチームタービン、５……燃焼器、
６……ガスタービン排熱回収ボイラ、７……復水
器、１１−１〜１１−３……主機、１２−１〜１
２−３……補機、１３−１〜１３−３，１４−１
〜１４−３……制御装置、１３ａ……ガスタービ
ン発電機制御装置、１３ｂ……スチームサイクル
制御装置、１４ａ……シーケンス制御装置、１４
ｂ……ローカル制御装置、１５……中央監視制御
盤、１６，１７……ロジツク制御判断機器、１
８，１９……信号伝送路、２０，２１，２２−１
〜２２−３，２３−２，２３−３……ステーシヨ
ン、２４……軸選択コンソール、２５……警報
窓、２６……指示計・記録計、２７……保安用操
作スイツチ、２８……シーケンス進行状態表示装
置、２９……コントロールスイツチ、３０……個
別操作スイツチ、３１……シーケンスマスター
PB、３２……シーケンスマスター以外のPB、３
３……CRT表示器、３４，４３……検出器、３
５，４０……コントロールセンター、３６，４１
……ポンプ、３７……情報伝送機、３８……入力
データ処理CRTコントローラ、３９……補助リ
レー盤、４２……電動弁、４４……調節弁、Ａ…
…中央監視制御コンポーネント、Ｂ……ローカル
コンポーネント、Ｃ……現場コンポーネント。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧縮機、ガスタービン、発電機、スチームタ
   ービンの各軸を互いに連結し、燃焼器から発生す
   るガスでガスタービンを回転させる一方、その排
   熱を利用してスチームタービンを回転させて発電
   を行なう軸を複数軸有するコンバインド発電プラ
   ントの各種プロセス量を中央で監視制御するプロ
   セス監視制御装置において、中央監視制御盤には
   １軸分を運転するに必要な各種操作、監視、制御
   用機器と、これらの機器で操作、監視、制御すべ
   き軸を選択する軸選択コンソールとを取り付ける
   一方、その中央監視制御盤と全軸間には、ステー
   シヨンを介して選択された軸に関する信号の授受
   を行なうループ状の信号伝送路を設け、前記軸選
   択コンソールを切り換えることにより、基本的に
   は１台の中央監視制御盤で全軸のプロセス量の監
   視制御を可能としたことを特徴とするコンバイン
   ド発電プラントのプロセス監視制御装置。