コンバインドサイクル発電プラントおよび制御装置
【課題】複数のガスタービンを有するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、新たに起動させたＨＲＳＧから蒸気タービンに、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、蒸気タービンにおける熱応力による悪影響を回避できるようにする。
【解決手段】ガスタービン１１と、ＨＲＳＧ２１とが既に稼動しており、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給している状態で、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが新たに起動すると、制御装置８３が、スプレー弁８１を制御して、配管Ｐ１１に冷却水を供給させる。これにより、高圧蒸気タービン３１の入口温度が下がって、より早い段階で高圧ドラム２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン３１の入口温度に達するので、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１におけるに熱応力による悪影響を回避できる。
【解決手段】ガスタービン１１と、ＨＲＳＧ２１とが既に稼動しており、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給している状態で、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが新たに起動すると、制御装置８３が、スプレー弁８１を制御して、配管Ｐ１１に冷却水を供給させる。これにより、高圧蒸気タービン３１の入口温度が下がって、より早い段階で高圧ドラム２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン３１の入口温度に達するので、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１におけるに熱応力による悪影響を回避できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガスタービンを有するコンバインドサイクル発電プラント、および、当該コンバインドサイクル発電プラントの制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のガスタービンを有するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、１台以上のガスタービンおよびＨＲＳＧ（Heat Recovery Steam Generator、排熱回収ボイラ）が既に稼動して蒸気タービンに蒸気を供給している状態で、もう１台のガスタービンおよびＨＲＳＧが起動する際、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が低い段階で、当該新たに起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始すると、蒸気タービンの翼やロータ等の温度が急激に変化して熱応力が発生し、翼やロータ等の寿命短縮など悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
これに対して、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が、蒸気タービンの入口温度と同じになった後に蒸気タービンへの蒸気供給を開始すれば、熱応力の発生を回避できる。
しかしながら、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が、既に稼動しているＨＲＳＧの蒸気温度と同じになるまでの間は、この新たに起動したＨＲＳＧの蒸気を発電に用いることができない。もし、より早い段階で蒸気タービンへの蒸気供給を開始できれば、蒸気タービンの発電量を増加させ得る。
【０００４】
この点について、図６および図７を参照して説明する。
図６は、従来のコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管の例を示す図である。同図のコンバインドサイクル発電プラント１００１において、ガスタービン１０１１およびＨＲＳＧ１０２１が既に稼動しており、ガバナ弁１０５１が全開となっている状態では、ＨＲＳＧ１０２１の高圧ドラム１２１１から供給される蒸気の熱により、高圧蒸気タービン１０３１の入口蒸気温度が高温になっている。この状態から、ガスタービン１０１２およびＨＲＳＧ１０２２が新たに起動する場合、ＨＲＳＧ１０２２が高圧ドラム１２２１にて生成する蒸気の温度が低い段階で、高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始すると、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度が急激に低下する。具体的には、高圧蒸気タービン１０３１の翼やロータ等の温度が急激に低下し、熱応力が発生して翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
これに対して、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が蒸気タービン１０３１の入口温度と同じになった後に蒸気タービンへの蒸気供給を開始すれば、熱応力の発生を回避できる。
図７は、コンバインドサイクル発電プラント１００１（図６）における、高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気供給開始タイミングの例を示すグラフである。
【０００６】
同図（ａ）の線Ｌ１０１１は、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度を示す。ガスタービン１０１１とＨＲＳＧ１０２１とは、時刻ｔ１００１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン１０３１は、高圧ドラム１２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。
そして、時刻ｔ１００１において、ガスタービン１０１２とＨＲＳＧ１０２２とが起動して、線Ｌ１０１２に示されるように高圧ドラム１２２１の蒸気温度が上昇し、時刻ｔ１００５において、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が、ガスタービン１０２１の入口温度に到達する。
【０００７】
時刻ｔ１００５以前に、ガバナ弁１０５２を開いて高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始すると、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度と高圧ドラム１２２１の蒸気温度との差により、高圧蒸気タービン１０３１の翼やロータの温度が急激に低下して熱応力が発生し、翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン１０３１の入口温度に到達した時刻ｔ１００５において、ガバナ弁１０５２を開いて高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始する。
【０００８】
これにより、高圧蒸気タービン１０３１の入口流量（線Ｌ１０２１）が増加し、それに伴い、高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量（線Ｌ１０３１）が増加する。ここで、高圧蒸気タービン１０３１の「仕事の量」としては、例えば、発電機１０４１が発電する電力のうちの、高圧蒸気タービン１０３１の行う回転駆動による電力を用いる。当該高圧蒸気タービン１０３１の行う回転駆動による電力は、例えば、発電機１０４１の発電電力と、高圧蒸気タービン１０３１の入口圧力、入口温度および入口流量と、中圧蒸気タービン１０３２の入口圧力、入口温度および入口流量と、低圧蒸気タービン１０３３の入口圧力、入口温度および入口流量とに基づいて推定する。
【０００９】
ここで、時刻ｔ１００１から時刻ｔ１００５までの間において、高圧ドラム１２２１の蒸気温度（線Ｌ１０１２）は上昇しているが、高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量（線Ｌ１０３１）は増加していない。すなわち、高圧ドラム１２２１は、時刻ｔ１００５以前も蒸気を生成しているが、当該蒸気はガバナ弁１０５２によって遮断され、高圧蒸気タービン１０３１の作動には用いられない。より早いタイミングで高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始できれば、より早く高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量を増加させ得る。
【００１０】
そこで、特許文献１では、第１の量の蒸気（既に稼動しているＨＲＳＧの蒸気に相当する）を蒸気タービンに送り、また、第２の量の蒸気（新たに起動したＨＲＳＧの蒸気に相当する）を発生させ、第２の量の蒸気が蒸気タービンに送り込まれた場合における蒸気タービン内の予測応力レベルに基づいてバイパス弁を制御することによって、蒸気タービンに送り込まれる第２の量の蒸気の蒸気量を調節し、蒸気タービンの応力レベルが所定の応力限界値を超えないようにする方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２０９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示される方法では、蒸気タービンに送り込まれる第２の量の蒸気の蒸気量を制限することによって、蒸気タービンに過大な応力が発生することを防止するので、第２の量の蒸気の蒸気温度が充分高温になるまで、第２の量の蒸気を大量に蒸気タービンに送り込むことができない。これにより、蒸気タービンから大きな出力を得られるタイミングが遅れてしまう。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、新たに起動させたＨＲＳＧから蒸気タービンに、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、蒸気タービンに熱応力による悪影響を生じさせないコンバインドサイクル発電プラントおよび制御装置を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、第１のガスタービンと、前記第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、第２のガスタービンと、前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、蒸気タービンと、前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御する冷却水供給量制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、上述のコンバインドサイクル発電プラントであって、前記蒸気タービンの入口温度を取得するタービン入口温度取得部と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度を取得する蒸気温度取得部と、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断する蒸気供給遮断部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口温度が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度よりも高いときに、前記蒸気タービンの入口温度と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度とに基づいて、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気の供給の可否を判定する供給可否判定部と、前記供給可否判定部が供給可能と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を流通させるよう前記蒸気供給遮断部を制御し、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断させるよう前記蒸気供給遮断部を制御する蒸気供給制御部と、を具備し、前記冷却水供給量制御部は、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記冷却水を供給するよう前記冷却水供給部を制御する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、上述のコンバインドサイクル発電プラントであって、前記蒸気タービンの入口圧力を取得する蒸気タービン入口圧力取得部と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力を取得する蒸気圧力取得部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気の圧力を調節する蒸気圧力調節部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口圧力が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気を減圧させるよう前記蒸気圧力調節部を制御する蒸気圧力制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様による制御装置は、第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、第２のガスタービンと、前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、蒸気タービンと、前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、を備えるコンバインドサイクル発電プラントの制御装置であって、前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新たに起動させたＨＲＳＧから蒸気タービンに、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、蒸気タービンにおける熱応力による悪影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。
【図２】同実施形態において、高圧ドラムが高圧蒸気タービンに蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。
【図３】同実施形態において、後から起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始する際の、制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。
【図５】同変形例において、高圧ドラムが高圧蒸気タービンに蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。
【図６】従来のコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管の例を示す図である。
【図７】従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける、高圧ドラムから高圧蒸気タービンへの蒸気供給開始タイミングの例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。同図において、コンバインドサイクル発電プラント１は、ガスタービン（第１のガスタービン）１１と、ガスタービン（第２のガスタービン）１２と、ＨＲＳＧ（第１の蒸気発生部）２１と、ＨＲＳＧ（第２の蒸気発生部）２２と、高圧蒸気タービン（蒸気タービン）３１と、中圧蒸気タービン３２と、低圧蒸気タービン３３と、発電機４１と、ガバナ弁５１〜５６と、バイパス弁６１〜６５と、復水器７１および７２と、スプレー弁８１と、冷却水系８２と、制御装置８３とを具備する。ＨＲＳＧ２１は、高圧ドラム２１１と、中圧ドラム２１２と低圧ドラム２１３とを具備する。ＨＲＳＧ２２は、高圧ドラム２２１と、中圧ドラム２２２と低圧ドラム２２３と、を具備する。制御装置８３は、冷却水供給量制御部８３１と、供給可否判定部８３２と、蒸気供給制御部８３３と、を具備する。
また、高圧ドラム２１１と高圧蒸気タービン３１とは、配管Ｐ１１およびＰ１３により接続され、配管Ｐ１１にガバナ弁５１が設置されている。配管Ｐ１１およびＰ１３は、第１の配管の一例である。また、高圧ドラム２２１と高圧蒸気タービン３１とは、配管Ｐ１２およびＰ１３により接続され、配管Ｐ１２にガバナ弁５２が設置されている。配管Ｐ１２およびＰ１３は、第２の配管の一例である。
【００２１】
ガスタービン１１は、ガスタービン発電機とロータにより結合されている。そして、ガスタービン１１は、燃料の供給を受けて燃焼させて燃焼ガスを生成し、燃焼ガスを作動ガスとして回転駆動する。この回転駆動により、ガスタービン発電機が回転して発電する。また、ガスタービン１１は、回転駆動に用いられた後の燃焼ガスである高温の排ガスを、ＨＲＳＧ２１に出力する。
同様に、ガスタービン１２は、高温の排ガスをＨＲＳＧ２２に出力する。
【００２２】
ＨＲＳＧ２１は、ガスタービン１１からの排ガスにより、高圧ドラム２１１と中圧ドラム２１２と低圧ドラム２１３とにおいて蒸気を生成する。高圧ドラム２１１は、高圧蒸気タービン３１に供給するための蒸気を発生させ、中圧ドラム２１２は、中圧蒸気タービン３２に供給するための蒸気を発生させ、低圧ドラム２１３は、低圧蒸気タービン３３に供給するための蒸気を生成する。
同様に、ＨＲＳＧ２２は、ガスタービン１２からの排ガスの熱を用いて、高圧ドラム２２１と中圧ドラム２２２と低圧ドラム２２３とにおいて蒸気を生成する。高圧ドラム２２１は、高圧蒸気タービン３１に供給するための蒸気を発生させ、中圧ドラム２２２は、中圧蒸気タービン３２に供給するための蒸気を発生させ、低圧ドラム２２３は、低圧蒸気タービン３３に供給するための蒸気を生成する。
【００２３】
高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１および２２１から供給される蒸気により回転駆動する。中圧蒸気タービン３２は、中圧ドラム２１２および２２２から供給される蒸気により回転駆動する。低圧蒸気タービン３３は、低圧ドラム２１３および２２３から供給される蒸気により回転駆動する。
発電機４１は、高圧蒸気タービン３１と中圧蒸気タービン３２と低圧蒸気タービン３３とによって回転して発電する。
【００２４】
ガバナ弁５１は、高圧ドラム２１１と高圧蒸気タービン３１との間の配管Ｐ１１に設置された流量調節弁であり、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５２は、高圧ドラム２２１と高圧蒸気タービン３１との間の配管Ｐ１２に設置された流量調節弁であり、高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に供給する蒸気の量を調整する。
ガバナ弁５３は、中圧ドラム２１２と中圧蒸気タービン３２との間の配管に設置された流量調節弁であり、中圧ドラム２１２が中圧蒸気タービン３２に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５４は、中圧ドラム２２２と中圧蒸気タービン３２との間の配管に設置された流量調節弁であり、中圧ドラム２２２が中圧蒸気タービン３２に供給する蒸気の量を調整する。
ガバナ弁５５は、低圧ドラム２１３と低圧蒸気タービン３３との間の配管に設置された流量調節弁であり、低圧ドラム２１３が低圧蒸気タービン３３に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５６は、低圧ドラム２２３と低圧蒸気タービン３３との間の配管に設置された流量調節弁であり、低圧ドラム２２３が低圧蒸気タービン３３に供給する蒸気の量を調整する。
【００２５】
バイパス弁６１は、高圧側配管（配管Ｐ１１〜Ｐ１３）と中圧側配管との間に設置された圧力調節弁であり、高圧ドラム２１１または高圧ドラム２２１の生成した蒸気の一部を中圧側にバイパスする。
バイパス弁６２は、中圧側配管と復水器７１との間に設置された圧力調節弁であり、中圧ドラム２１２の生成した蒸気の一部を復水器７１にバイパスする。バイパス弁６３は、中圧側配管と復水器７１との間に設置された圧力調節弁であり、中圧ドラム２２２の生成した蒸気の一部を復水器７１にバイパスする。
バイパス弁６４は、低圧側配管と復水器７２との間に設置された圧力調節弁であり、低圧ドラム２１３の生成した蒸気の一部を復水器７２にバイパスする。バイパス弁６５は、低圧側配管と復水器７２との間に設置された圧力調節弁であり、低圧ドラム２２３の生成した蒸気の一部を復水器７２にバイパスする。
【００２６】
復水器７１および７２は、蒸気を冷却して水に戻す。特に、復水器７１は、バイパス弁６２が開いて中圧ドラム２１２からバイパスされる蒸気、および、バイパス弁６３が開いて中圧ドラム２２２からバイパスされる蒸気を水に戻す。復水器７２は、バイパス弁６４が開いて低圧ドラム２１３からバイパスされる蒸気、および、バイパス弁６５が開いて低圧ドラム２２３からバイパスされる蒸気を水に戻す。
【００２７】
冷却水系８２は、冷却水を供給する。スプレー弁８１は、冷却水系８２から供給される冷却水を配管Ｐ１１に供給する。冷却水系８２とスプレー弁８１とで、冷却部の一例を構成し、配管Ｐ１１に冷却水を供給することによって、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気の温度を低下させる。
制御装置８３は、コンバインドサイクル発電プラント１の各部を制御する。なお、制御装置８３は、高圧ドラム２２１およびガバナ弁５２以外の各部も制御するが、図を見易くするために図示を省略している。
供給可否判定部８３２は、高圧蒸気タービン３１の入口温度と、高圧ドラム２２１の蒸気温度とに基づいて、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給の可否を判定する。
【００２８】
冷却水供給量制御部８３１は、高圧ドラム２２１が生成する蒸気に応じてスプレー弁８１の開度を制御することにより、冷却水系８２およびスプレー弁８１が配管Ｐ１１に供給する冷却水の供給量を制御する。具体的には、冷却水供給量制御部８３１は、供給可否判定部８３２が供給不可と判定すると、スプレー弁８１を開くように制御して、配管Ｐ１１に冷却水を供給させる。
蒸気供給制御部８３３は、供給可否判定部８３２が供給可能と判定すると、ガバナ弁５２を開くように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ蒸気を流通させる。一方、蒸気供給制御部８３３は、供給可否判定部８３２が供給不可と判定すると、ガバナ弁５２を閉じるように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気を遮断させる。
【００２９】
次に、図２を参照して高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングについて説明する。
図２は、コンバインドサイクル発電プラント１において高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。同図（ａ）において、線Ｌ１１１は、高圧蒸気タービン３１の入口温度を示し、線Ｌ１１２は、高圧ドラム２２１の蒸気温度を示す。また、線Ｌ１０１１は、図７の線Ｌ１０１１と同様、従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧蒸気タービンの入口温度を示す。従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧ドラムの蒸気温度（図７の線１０１２）は、線Ｌ１１２と同様である。
【００３０】
同図において、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とは、時刻ｔ１１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。一方、時刻ｔ１１以前の段階では、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とは停止している。
そして、時刻ｔ１１において、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが起動して、線Ｌ１１２に示されるように高圧ドラム２２１の蒸気温度が上昇する。起動初期の段階では、高圧ドラム２２１の蒸気温度は、高圧蒸気タービン３１の入口温度よりも大幅に低い。そこで、高圧蒸気ドラム２２１の蒸気が高圧蒸気タービン３１に流入してタービン入口温度の急激な低下を生じないように、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
時刻ｔ１２において、スプレー弁８１は、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）の制御に従って開き、冷却水系８２からの冷却水を配管Ｐ１１に供給する。これにより、配管Ｐ１１を流れる蒸気の温度が低下し、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ１１１）が徐々に低下する。
そして、時刻ｔ１４において、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ１１２）が、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ１１１）に達する。これにより、高圧蒸気タービン３１が熱応力による悪影響を受けることなく、制御部８３（蒸気供給制御部８３３）が、ガバナ弁５２を開くように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始することができる。
【００３１】
その際、図６および図７で説明した従来の方法や、特許文献１に記載の、蒸気タービン入口温度と、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度との間に差がある状態で、新たに起動したＨＲＳＧから蒸気タービンに送り込まれる蒸気量を調節することによって、蒸気タービンの応力レベルが所定の応力限界値を超えないようにする方法と比べて、本実施形態の方法によれば、より早い段階でより大量の蒸気を高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ供給することができる。
すなわち、スプレー弁８１が配管Ｐ１１に冷却水を供給することにより、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度（線Ｌ１１１）が低下し、従来よりも早い段階で、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ１１２）が高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度に到達するので、より早い段階でより大量の蒸気を高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ供給しても、高圧蒸気タービン３１の蒸気温度は変化せず、高圧蒸気タービン３１の熱応力による悪影響が生じることを回避できる。
【００３２】
高圧ドラム２２１からの蒸気の供給によって、時刻ｔ１４以降、高圧蒸気タービン３１の入口蒸気流量（線Ｌ１２１）が増加し、これにより高圧蒸気タービン３１の仕事の量も増加する（線Ｌ１３１）。
ここで、図（ｃ）を参照すると、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの間、タービン入口温度（線Ｌ１１１）の低下（高圧ドラム２１１から供給される蒸気の温度の低下）により、高圧蒸気タービン３１の仕事の量（線Ｌ１３１）が一時的に減少している。しかし、上述したように、従来の方法よりも早い段階でより多くの蒸気が高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に供給されるので、全体としては（時間方向にトータルすると）、より多くの仕事の量を得ることができる。すなわち、発電機４１が、より多くの電力量を発電することができる。
【００３３】
次に図３を参照して、制御装置８３の行う処理ついて説明する。
図３は、後から起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始する際の、制御装置８３の処理手順を示すフローチャートである。
同図の処理の開始時点において、既に稼動しているＨＲＳＧ２１の高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に蒸気が供給されている（ステップＳ１０１）。
【００３４】
この状態で、制御装置８３は、後から起動するガスタービンであるガスタービン１２、および、後から起動するＨＲＳＧであるＨＲＳＧ２２を起動させる。これにより、ＨＲＳＧ２２において蒸気が発生する（ステップＳ１０２）。
次に、制御装置８３は、後から起動したＨＲＳＧであるＨＲＳＧ２２のガバナ弁（ガバナ弁５２とガバナ弁５４とガバナ弁５６と）およびバイパス弁（バイパス弁６１と、バイパス弁６３とバイパス弁６５と）を制御する（ステップＳ１０３）。特に、この段階では高圧ドラム２２１の蒸気温度と高圧蒸気タービン３１の入口温度との差が大きく、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、高圧ドラム２２１の蒸気温度と高圧蒸気タービン３１の入口温度とに基づいて、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
【００３５】
そして、制御装置８３は、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気供給を開始するまでの蒸気条件の経時変化を算出して制御目標値を設定する（ステップＳ１０４）。
例えば、制御装置８３が、ガスタービン１１およびガスタービン１２の出力および出力設定値や、高圧ドラム２１１および高圧ドラム２２１の蒸気温度や、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度などの条件毎に、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度変化率の目標値や、高圧ドラム２２１の温度変化率の目標値を予め記憶しておく。そして、制御装置８３は、コンバインドサイクル発電プラント１における、現在の各種測定値および設定値に基づいて、現在のプラントの状態に条件が合致する目標値を選択して制御目標値とする。
【００３６】
次に、制御装置８３は、ステップＳ１０４で設定した制御目標値に基づいて、高圧蒸気タービン３１の最大予測応力（高圧蒸気タービン３１の翼やロータ等において、予測される熱応力の最大値）を算出する（ステップＳ１０５）。
そして、制御装置８３（供給可否判定部８３２）は、ステップＳ１０５で算出した最大予測応力に基づいて、後から起動した高圧ドラム２２１の蒸気が混合可能か否か（高圧ドラム２２１の蒸気を、高圧ドラム２１１の蒸気と混合して高圧蒸気タービン３１に供給してよいか否か）を判定する（ステップＳ１０６）。例えば、制御装置８３は、ステップＳ１０５において、現時点でガバナ弁５２を全開した場合の最大予測応力を算出し、算出した最大予測応力が許容される熱応力以下の場合は混合可能と判定し、許容される熱応力より大きい場合は混合不可と判定する。
【００３７】
混合不可と判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）は、スプレー弁８１を開くように制御して、高圧蒸気タービン３１の入口温度を低下させる（ステップＳ１１１）。スプレー弁８１の開度の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行う。また、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉を保持するように制御する。
その後、ステップＳ１０４に戻る。
一方、ステップＳ１０６において混合可能と判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御装置８３は、各弁の開度を算出し（ステップＳ１２１）、算出した開度に基づいて各弁を制御する（ステップＳ１２２）。特に、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２を開くよう制御して、高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するようにする。また、スプレー弁８１を全閉するよう制御して、配管Ｐ１１への冷却水の供給を終了させる。
【００３８】
以上のように、冷却水供給量制御部８３１が、スプレー弁８１の開度を制御して配管Ｐ１１に冷却水を供給させ、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げることにより、より早い段階で、高圧ドラム２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン３１の入口温度に達する。従って、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００３９】
また、供給可否判定部８３２が、高圧蒸気タービン３１の入口温度と、高圧ドラム２２１の蒸気温度とに基づいて、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給の可否を判定し、判定結果に基づいて、冷却水供給量制御部８３１と、蒸気供給制御部８３３とが、それぞれスプレー弁８１と、ガバナ弁５２とを制御することにより、自動制御によって、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００４０】
なお、上記では、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とが既に稼動している状態で、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが新たに起動する場合について説明したが、逆の順序で起動する場合にも、コンバインドサイクル発電プラント１が同様の処理を行うようにしてもよい、具体的には、コンバインドサイクル発電プラント１が、高圧ドラム２２１とガバナ弁５２との間に、冷却水系８２およびスプレー弁８１と同様の冷却部を具備する。そして、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが既に稼動しており、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とが後から起動する場合には、冷却水供給量制御部８３１が、当該冷却部のスプレー弁を制御して、冷却水系からの冷却水を配管Ｐ１２に供給するようにする。これにより、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げることができる。従って、上述したのと同様に、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１へ、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００４１】
なお、上記では、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げる場合について説明したが、中圧蒸気タービン３２や低圧蒸気タービン３３についても同様の制御を行うことができる。
また、コンバインドサイクル発電プラント１の具備するガスタービンの数は、上記で説明した２基に限らず、３基以上であってもよい。
【００４２】
なお、制御装置が、タービン入口温度の温度制御に加えてタービン入口圧力制御も行うようにしてもよい。
図４は、本発明の一変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。同図において、図１の各部と同様の機能を有する部分には、同一の符号（１１、１２、２１、２１１〜２１３、２２、２２１〜２２３、３１〜３３、４１、５１〜５６、６１〜６５、７１、７２、８１、８２、８３１、８３２、８３３）を付し、説明を省略する。
コンバインドサイクル発電プラント２は、コンバインドサイクル発電プラント１（図１）の具備する各部に加えて、バイパス弁６６を具備し、また、制御装置８９が、蒸気圧力制御部８９４を具備する。
【００４３】
バイパス弁６６は、高圧側配管（配管Ｐ１１）と中圧側配管との間に設置された圧力調節弁であり、高圧ドラム２１１の生成した蒸気の一部を中圧側にバイパスする。これにより、高圧配管（配管Ｐ１１）を流れる蒸気が減圧される。
蒸気圧力制御部８９４は、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給し、かつ、ガバナ弁５２が、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気を遮断しており、かつ、高圧蒸気タービン３１の入口圧力が、高圧ドラム２２１の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気を減圧させるよう、バイパス弁６６を制御する。
【００４４】
図５は、コンバインドサイクル発電プラント２において高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。同図（ａ）において、線Ｌ２１１は、高圧蒸気タービン３１の入口温度を示し、線Ｌ２１２は、高圧ドラム２２１の蒸気温度を示す。また、線Ｌ１０１１は、図７の線Ｌ１０１１と同様、従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧蒸気タービンの入口温度を示す。従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧ドラムの蒸気温度（図７の線１０１２）は、線Ｌ２１２と同様である。
【００４５】
同図において、図２の場合と同様、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とは、時刻ｔ１１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。一方、時刻ｔ１１以前の段階では、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とは停止している。
そして、時刻ｔ１１において、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが起動して、線Ｌ２１２に示されるように高圧ドラム２２１の蒸気温度が上昇する。起動初期の段階では、図２の場合と同様、高圧ドラム２２１の蒸気温度は、高圧蒸気タービン３１の入口温度よりも大幅に低く、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
時刻ｔ２２において、スプレー弁８１は、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）の制御に従って開き、冷却水系８２からの冷却水を配管Ｐ１１に供給する。これにより、配管Ｐ１１を流れる蒸気の温度が低下し、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ２１１）が徐々に低下する。
また、時刻ｔ２３において、バイパス弁６６は、制御装置８３（蒸気圧力制御部８９４）の制御に従って開き、配管Ｐ１１を流れる高圧ドラム２１１からの蒸気の一部を中圧側にバイパスする。これによって、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気が減圧される。この減圧は、例えば、図３のステップＳ１０４において、制御装置８９が、タービン入口圧力に関する目標値も設定し、ステップＳ１１１において、蒸気圧力制御部８９４が、設定された目標値に従ってバイパス弁を制御することによって行う。バイパス弁の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行う。
【００４６】
その後、時刻ｔ２４において、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ２１２）が、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ２１１）に達する。これにより、高圧蒸気タービン３１が熱応力による悪影響を受けることなく、ガバナ弁５１を開いて高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始することができる。
また、蒸気供給制御部８３３が圧力制御を行うことにより、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始する際に、高圧蒸気タービン３１の入口圧力の急激な変化を回避できる。
ここで、タービン入口圧力の急激な変化は、温度変化の場合と同様に、タービンの翼やロータ等に圧力を加え、タービンの翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、コンバインドサイクル発電プラント２が、上述の制御を行うことにより、タービン入口圧力の急激な変化を回避し、タービンの翼やロータ等への悪影響を避けることができる。
【００４７】
また、図５（ｂ）および（ｃ）を参照すると、時刻ｔ２４より高圧蒸気タービン３１の入口流量が上昇し（線Ｌ２２１）、これにより、高圧蒸気タービン３１の仕事の量が増加している。このように、図２の場合と同様、より早い段階で高圧蒸気タービン３１の仕事の量が増加し、全体として（時間方向にトータルすると）、より多くの仕事の量を得ることができる。
【００４８】
なお、制御装置８３または８９の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１、２ コンバインドサイクル発電プラント
１１、１２ ガスタービン
２１、２２ ＨＲＳＧ
２１１、２２１ 高圧ドラム
２１２、２２２ 中圧ドラム
２１３、２２３ 低圧ドラム
３１ 高圧蒸気タービン
３２ 中圧蒸気タービン
３３ 低圧蒸気タービン
４１ 発電機
５１〜５６ ガバナ弁
６１〜６５ バイパス弁
７１、７２ 復水器
８１ スプレー弁
８２ 冷却水系
８３、８９ 制御装置
８３１ 冷却水供給量制御部
８３２ 供給可否判定部
８３３ 蒸気供給制御部
８９４ 蒸気圧力制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガスタービンを有するコンバインドサイクル発電プラント、および、当該コンバインドサイクル発電プラントの制御を行う制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のガスタービンを有するコンバインドサイクル発電プラントにおいて、１台以上のガスタービンおよびＨＲＳＧ（Heat Recovery Steam Generator、排熱回収ボイラ）が既に稼動して蒸気タービンに蒸気を供給している状態で、もう１台のガスタービンおよびＨＲＳＧが起動する際、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が低い段階で、当該新たに起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始すると、蒸気タービンの翼やロータ等の温度が急激に変化して熱応力が発生し、翼やロータ等の寿命短縮など悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００３】
これに対して、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が、蒸気タービンの入口温度と同じになった後に蒸気タービンへの蒸気供給を開始すれば、熱応力の発生を回避できる。
しかしながら、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度が、既に稼動しているＨＲＳＧの蒸気温度と同じになるまでの間は、この新たに起動したＨＲＳＧの蒸気を発電に用いることができない。もし、より早い段階で蒸気タービンへの蒸気供給を開始できれば、蒸気タービンの発電量を増加させ得る。
【０００４】
この点について、図６および図７を参照して説明する。
図６は、従来のコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管の例を示す図である。同図のコンバインドサイクル発電プラント１００１において、ガスタービン１０１１およびＨＲＳＧ１０２１が既に稼動しており、ガバナ弁１０５１が全開となっている状態では、ＨＲＳＧ１０２１の高圧ドラム１２１１から供給される蒸気の熱により、高圧蒸気タービン１０３１の入口蒸気温度が高温になっている。この状態から、ガスタービン１０１２およびＨＲＳＧ１０２２が新たに起動する場合、ＨＲＳＧ１０２２が高圧ドラム１２２１にて生成する蒸気の温度が低い段階で、高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始すると、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度が急激に低下する。具体的には、高圧蒸気タービン１０３１の翼やロータ等の温度が急激に低下し、熱応力が発生して翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００５】
これに対して、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が蒸気タービン１０３１の入口温度と同じになった後に蒸気タービンへの蒸気供給を開始すれば、熱応力の発生を回避できる。
図７は、コンバインドサイクル発電プラント１００１（図６）における、高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気供給開始タイミングの例を示すグラフである。
【０００６】
同図（ａ）の線Ｌ１０１１は、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度を示す。ガスタービン１０１１とＨＲＳＧ１０２１とは、時刻ｔ１００１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン１０３１は、高圧ドラム１２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。
そして、時刻ｔ１００１において、ガスタービン１０１２とＨＲＳＧ１０２２とが起動して、線Ｌ１０１２に示されるように高圧ドラム１２２１の蒸気温度が上昇し、時刻ｔ１００５において、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が、ガスタービン１０２１の入口温度に到達する。
【０００７】
時刻ｔ１００５以前に、ガバナ弁１０５２を開いて高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始すると、高圧蒸気タービン１０３１の入口温度と高圧ドラム１２２１の蒸気温度との差により、高圧蒸気タービン１０３１の翼やロータの温度が急激に低下して熱応力が発生し、翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。
そこで、高圧ドラム１２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン１０３１の入口温度に到達した時刻ｔ１００５において、ガバナ弁１０５２を開いて高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始する。
【０００８】
これにより、高圧蒸気タービン１０３１の入口流量（線Ｌ１０２１）が増加し、それに伴い、高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量（線Ｌ１０３１）が増加する。ここで、高圧蒸気タービン１０３１の「仕事の量」としては、例えば、発電機１０４１が発電する電力のうちの、高圧蒸気タービン１０３１の行う回転駆動による電力を用いる。当該高圧蒸気タービン１０３１の行う回転駆動による電力は、例えば、発電機１０４１の発電電力と、高圧蒸気タービン１０３１の入口圧力、入口温度および入口流量と、中圧蒸気タービン１０３２の入口圧力、入口温度および入口流量と、低圧蒸気タービン１０３３の入口圧力、入口温度および入口流量とに基づいて推定する。
【０００９】
ここで、時刻ｔ１００１から時刻ｔ１００５までの間において、高圧ドラム１２２１の蒸気温度（線Ｌ１０１２）は上昇しているが、高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量（線Ｌ１０３１）は増加していない。すなわち、高圧ドラム１２２１は、時刻ｔ１００５以前も蒸気を生成しているが、当該蒸気はガバナ弁１０５２によって遮断され、高圧蒸気タービン１０３１の作動には用いられない。より早いタイミングで高圧ドラム１２２１から高圧蒸気タービン１０３１への蒸気の供給を開始できれば、より早く高圧蒸気タービン１０３１の仕事の量を増加させ得る。
【００１０】
そこで、特許文献１では、第１の量の蒸気（既に稼動しているＨＲＳＧの蒸気に相当する）を蒸気タービンに送り、また、第２の量の蒸気（新たに起動したＨＲＳＧの蒸気に相当する）を発生させ、第２の量の蒸気が蒸気タービンに送り込まれた場合における蒸気タービン内の予測応力レベルに基づいてバイパス弁を制御することによって、蒸気タービンに送り込まれる第２の量の蒸気の蒸気量を調節し、蒸気タービンの応力レベルが所定の応力限界値を超えないようにする方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２０９９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に示される方法では、蒸気タービンに送り込まれる第２の量の蒸気の蒸気量を制限することによって、蒸気タービンに過大な応力が発生することを防止するので、第２の量の蒸気の蒸気温度が充分高温になるまで、第２の量の蒸気を大量に蒸気タービンに送り込むことができない。これにより、蒸気タービンから大きな出力を得られるタイミングが遅れてしまう。
【００１３】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、新たに起動させたＨＲＳＧから蒸気タービンに、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、蒸気タービンに熱応力による悪影響を生じさせないコンバインドサイクル発電プラントおよび制御装置を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、第１のガスタービンと、前記第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、第２のガスタービンと、前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、蒸気タービンと、前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御する冷却水供給量制御部と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、上述のコンバインドサイクル発電プラントであって、前記蒸気タービンの入口温度を取得するタービン入口温度取得部と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度を取得する蒸気温度取得部と、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断する蒸気供給遮断部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口温度が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度よりも高いときに、前記蒸気タービンの入口温度と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度とに基づいて、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気の供給の可否を判定する供給可否判定部と、前記供給可否判定部が供給可能と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を流通させるよう前記蒸気供給遮断部を制御し、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断させるよう前記蒸気供給遮断部を制御する蒸気供給制御部と、を具備し、前記冷却水供給量制御部は、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記冷却水を供給するよう前記冷却水供給部を制御する、ことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の一態様によるコンバインドサイクル発電プラントは、上述のコンバインドサイクル発電プラントであって、前記蒸気タービンの入口圧力を取得する蒸気タービン入口圧力取得部と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力を取得する蒸気圧力取得部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気の圧力を調節する蒸気圧力調節部と、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口圧力が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気を減圧させるよう前記蒸気圧力調節部を制御する蒸気圧力制御部と、を具備することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様による制御装置は、第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、第２のガスタービンと、前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、蒸気タービンと、前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、を備えるコンバインドサイクル発電プラントの制御装置であって、前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、新たに起動させたＨＲＳＧから蒸気タービンに、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、蒸気タービンにおける熱応力による悪影響を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。
【図２】同実施形態において、高圧ドラムが高圧蒸気タービンに蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。
【図３】同実施形態において、後から起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始する際の、制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。
【図５】同変形例において、高圧ドラムが高圧蒸気タービンに蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。
【図６】従来のコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管の例を示す図である。
【図７】従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける、高圧ドラムから高圧蒸気タービンへの蒸気供給開始タイミングの例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。同図において、コンバインドサイクル発電プラント１は、ガスタービン（第１のガスタービン）１１と、ガスタービン（第２のガスタービン）１２と、ＨＲＳＧ（第１の蒸気発生部）２１と、ＨＲＳＧ（第２の蒸気発生部）２２と、高圧蒸気タービン（蒸気タービン）３１と、中圧蒸気タービン３２と、低圧蒸気タービン３３と、発電機４１と、ガバナ弁５１〜５６と、バイパス弁６１〜６５と、復水器７１および７２と、スプレー弁８１と、冷却水系８２と、制御装置８３とを具備する。ＨＲＳＧ２１は、高圧ドラム２１１と、中圧ドラム２１２と低圧ドラム２１３とを具備する。ＨＲＳＧ２２は、高圧ドラム２２１と、中圧ドラム２２２と低圧ドラム２２３と、を具備する。制御装置８３は、冷却水供給量制御部８３１と、供給可否判定部８３２と、蒸気供給制御部８３３と、を具備する。
また、高圧ドラム２１１と高圧蒸気タービン３１とは、配管Ｐ１１およびＰ１３により接続され、配管Ｐ１１にガバナ弁５１が設置されている。配管Ｐ１１およびＰ１３は、第１の配管の一例である。また、高圧ドラム２２１と高圧蒸気タービン３１とは、配管Ｐ１２およびＰ１３により接続され、配管Ｐ１２にガバナ弁５２が設置されている。配管Ｐ１２およびＰ１３は、第２の配管の一例である。
【００２１】
ガスタービン１１は、ガスタービン発電機とロータにより結合されている。そして、ガスタービン１１は、燃料の供給を受けて燃焼させて燃焼ガスを生成し、燃焼ガスを作動ガスとして回転駆動する。この回転駆動により、ガスタービン発電機が回転して発電する。また、ガスタービン１１は、回転駆動に用いられた後の燃焼ガスである高温の排ガスを、ＨＲＳＧ２１に出力する。
同様に、ガスタービン１２は、高温の排ガスをＨＲＳＧ２２に出力する。
【００２２】
ＨＲＳＧ２１は、ガスタービン１１からの排ガスにより、高圧ドラム２１１と中圧ドラム２１２と低圧ドラム２１３とにおいて蒸気を生成する。高圧ドラム２１１は、高圧蒸気タービン３１に供給するための蒸気を発生させ、中圧ドラム２１２は、中圧蒸気タービン３２に供給するための蒸気を発生させ、低圧ドラム２１３は、低圧蒸気タービン３３に供給するための蒸気を生成する。
同様に、ＨＲＳＧ２２は、ガスタービン１２からの排ガスの熱を用いて、高圧ドラム２２１と中圧ドラム２２２と低圧ドラム２２３とにおいて蒸気を生成する。高圧ドラム２２１は、高圧蒸気タービン３１に供給するための蒸気を発生させ、中圧ドラム２２２は、中圧蒸気タービン３２に供給するための蒸気を発生させ、低圧ドラム２２３は、低圧蒸気タービン３３に供給するための蒸気を生成する。
【００２３】
高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１および２２１から供給される蒸気により回転駆動する。中圧蒸気タービン３２は、中圧ドラム２１２および２２２から供給される蒸気により回転駆動する。低圧蒸気タービン３３は、低圧ドラム２１３および２２３から供給される蒸気により回転駆動する。
発電機４１は、高圧蒸気タービン３１と中圧蒸気タービン３２と低圧蒸気タービン３３とによって回転して発電する。
【００２４】
ガバナ弁５１は、高圧ドラム２１１と高圧蒸気タービン３１との間の配管Ｐ１１に設置された流量調節弁であり、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５２は、高圧ドラム２２１と高圧蒸気タービン３１との間の配管Ｐ１２に設置された流量調節弁であり、高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に供給する蒸気の量を調整する。
ガバナ弁５３は、中圧ドラム２１２と中圧蒸気タービン３２との間の配管に設置された流量調節弁であり、中圧ドラム２１２が中圧蒸気タービン３２に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５４は、中圧ドラム２２２と中圧蒸気タービン３２との間の配管に設置された流量調節弁であり、中圧ドラム２２２が中圧蒸気タービン３２に供給する蒸気の量を調整する。
ガバナ弁５５は、低圧ドラム２１３と低圧蒸気タービン３３との間の配管に設置された流量調節弁であり、低圧ドラム２１３が低圧蒸気タービン３３に供給する蒸気の量を調整する。ガバナ弁５６は、低圧ドラム２２３と低圧蒸気タービン３３との間の配管に設置された流量調節弁であり、低圧ドラム２２３が低圧蒸気タービン３３に供給する蒸気の量を調整する。
【００２５】
バイパス弁６１は、高圧側配管（配管Ｐ１１〜Ｐ１３）と中圧側配管との間に設置された圧力調節弁であり、高圧ドラム２１１または高圧ドラム２２１の生成した蒸気の一部を中圧側にバイパスする。
バイパス弁６２は、中圧側配管と復水器７１との間に設置された圧力調節弁であり、中圧ドラム２１２の生成した蒸気の一部を復水器７１にバイパスする。バイパス弁６３は、中圧側配管と復水器７１との間に設置された圧力調節弁であり、中圧ドラム２２２の生成した蒸気の一部を復水器７１にバイパスする。
バイパス弁６４は、低圧側配管と復水器７２との間に設置された圧力調節弁であり、低圧ドラム２１３の生成した蒸気の一部を復水器７２にバイパスする。バイパス弁６５は、低圧側配管と復水器７２との間に設置された圧力調節弁であり、低圧ドラム２２３の生成した蒸気の一部を復水器７２にバイパスする。
【００２６】
復水器７１および７２は、蒸気を冷却して水に戻す。特に、復水器７１は、バイパス弁６２が開いて中圧ドラム２１２からバイパスされる蒸気、および、バイパス弁６３が開いて中圧ドラム２２２からバイパスされる蒸気を水に戻す。復水器７２は、バイパス弁６４が開いて低圧ドラム２１３からバイパスされる蒸気、および、バイパス弁６５が開いて低圧ドラム２２３からバイパスされる蒸気を水に戻す。
【００２７】
冷却水系８２は、冷却水を供給する。スプレー弁８１は、冷却水系８２から供給される冷却水を配管Ｐ１１に供給する。冷却水系８２とスプレー弁８１とで、冷却部の一例を構成し、配管Ｐ１１に冷却水を供給することによって、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気の温度を低下させる。
制御装置８３は、コンバインドサイクル発電プラント１の各部を制御する。なお、制御装置８３は、高圧ドラム２２１およびガバナ弁５２以外の各部も制御するが、図を見易くするために図示を省略している。
供給可否判定部８３２は、高圧蒸気タービン３１の入口温度と、高圧ドラム２２１の蒸気温度とに基づいて、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給の可否を判定する。
【００２８】
冷却水供給量制御部８３１は、高圧ドラム２２１が生成する蒸気に応じてスプレー弁８１の開度を制御することにより、冷却水系８２およびスプレー弁８１が配管Ｐ１１に供給する冷却水の供給量を制御する。具体的には、冷却水供給量制御部８３１は、供給可否判定部８３２が供給不可と判定すると、スプレー弁８１を開くように制御して、配管Ｐ１１に冷却水を供給させる。
蒸気供給制御部８３３は、供給可否判定部８３２が供給可能と判定すると、ガバナ弁５２を開くように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ蒸気を流通させる。一方、蒸気供給制御部８３３は、供給可否判定部８３２が供給不可と判定すると、ガバナ弁５２を閉じるように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気を遮断させる。
【００２９】
次に、図２を参照して高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングについて説明する。
図２は、コンバインドサイクル発電プラント１において高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。同図（ａ）において、線Ｌ１１１は、高圧蒸気タービン３１の入口温度を示し、線Ｌ１１２は、高圧ドラム２２１の蒸気温度を示す。また、線Ｌ１０１１は、図７の線Ｌ１０１１と同様、従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧蒸気タービンの入口温度を示す。従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧ドラムの蒸気温度（図７の線１０１２）は、線Ｌ１１２と同様である。
【００３０】
同図において、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とは、時刻ｔ１１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。一方、時刻ｔ１１以前の段階では、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とは停止している。
そして、時刻ｔ１１において、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが起動して、線Ｌ１１２に示されるように高圧ドラム２２１の蒸気温度が上昇する。起動初期の段階では、高圧ドラム２２１の蒸気温度は、高圧蒸気タービン３１の入口温度よりも大幅に低い。そこで、高圧蒸気ドラム２２１の蒸気が高圧蒸気タービン３１に流入してタービン入口温度の急激な低下を生じないように、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
時刻ｔ１２において、スプレー弁８１は、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）の制御に従って開き、冷却水系８２からの冷却水を配管Ｐ１１に供給する。これにより、配管Ｐ１１を流れる蒸気の温度が低下し、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ１１１）が徐々に低下する。
そして、時刻ｔ１４において、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ１１２）が、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ１１１）に達する。これにより、高圧蒸気タービン３１が熱応力による悪影響を受けることなく、制御部８３（蒸気供給制御部８３３）が、ガバナ弁５２を開くように制御して、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始することができる。
【００３１】
その際、図６および図７で説明した従来の方法や、特許文献１に記載の、蒸気タービン入口温度と、新たに起動したＨＲＳＧの蒸気温度との間に差がある状態で、新たに起動したＨＲＳＧから蒸気タービンに送り込まれる蒸気量を調節することによって、蒸気タービンの応力レベルが所定の応力限界値を超えないようにする方法と比べて、本実施形態の方法によれば、より早い段階でより大量の蒸気を高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ供給することができる。
すなわち、スプレー弁８１が配管Ｐ１１に冷却水を供給することにより、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度（線Ｌ１１１）が低下し、従来よりも早い段階で、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ１１２）が高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度に到達するので、より早い段階でより大量の蒸気を高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１へ供給しても、高圧蒸気タービン３１の蒸気温度は変化せず、高圧蒸気タービン３１の熱応力による悪影響が生じることを回避できる。
【００３２】
高圧ドラム２２１からの蒸気の供給によって、時刻ｔ１４以降、高圧蒸気タービン３１の入口蒸気流量（線Ｌ１２１）が増加し、これにより高圧蒸気タービン３１の仕事の量も増加する（線Ｌ１３１）。
ここで、図（ｃ）を参照すると、時刻ｔ１２から時刻ｔ１４までの間、タービン入口温度（線Ｌ１１１）の低下（高圧ドラム２１１から供給される蒸気の温度の低下）により、高圧蒸気タービン３１の仕事の量（線Ｌ１３１）が一時的に減少している。しかし、上述したように、従来の方法よりも早い段階でより多くの蒸気が高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に供給されるので、全体としては（時間方向にトータルすると）、より多くの仕事の量を得ることができる。すなわち、発電機４１が、より多くの電力量を発電することができる。
【００３３】
次に図３を参照して、制御装置８３の行う処理ついて説明する。
図３は、後から起動したＨＲＳＧから蒸気タービンへの蒸気の供給を開始する際の、制御装置８３の処理手順を示すフローチャートである。
同図の処理の開始時点において、既に稼動しているＨＲＳＧ２１の高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に蒸気が供給されている（ステップＳ１０１）。
【００３４】
この状態で、制御装置８３は、後から起動するガスタービンであるガスタービン１２、および、後から起動するＨＲＳＧであるＨＲＳＧ２２を起動させる。これにより、ＨＲＳＧ２２において蒸気が発生する（ステップＳ１０２）。
次に、制御装置８３は、後から起動したＨＲＳＧであるＨＲＳＧ２２のガバナ弁（ガバナ弁５２とガバナ弁５４とガバナ弁５６と）およびバイパス弁（バイパス弁６１と、バイパス弁６３とバイパス弁６５と）を制御する（ステップＳ１０３）。特に、この段階では高圧ドラム２２１の蒸気温度と高圧蒸気タービン３１の入口温度との差が大きく、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、高圧ドラム２２１の蒸気温度と高圧蒸気タービン３１の入口温度とに基づいて、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
【００３５】
そして、制御装置８３は、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気供給を開始するまでの蒸気条件の経時変化を算出して制御目標値を設定する（ステップＳ１０４）。
例えば、制御装置８３が、ガスタービン１１およびガスタービン１２の出力および出力設定値や、高圧ドラム２１１および高圧ドラム２２１の蒸気温度や、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度などの条件毎に、高圧蒸気タービン３１のタービン入口温度変化率の目標値や、高圧ドラム２２１の温度変化率の目標値を予め記憶しておく。そして、制御装置８３は、コンバインドサイクル発電プラント１における、現在の各種測定値および設定値に基づいて、現在のプラントの状態に条件が合致する目標値を選択して制御目標値とする。
【００３６】
次に、制御装置８３は、ステップＳ１０４で設定した制御目標値に基づいて、高圧蒸気タービン３１の最大予測応力（高圧蒸気タービン３１の翼やロータ等において、予測される熱応力の最大値）を算出する（ステップＳ１０５）。
そして、制御装置８３（供給可否判定部８３２）は、ステップＳ１０５で算出した最大予測応力に基づいて、後から起動した高圧ドラム２２１の蒸気が混合可能か否か（高圧ドラム２２１の蒸気を、高圧ドラム２１１の蒸気と混合して高圧蒸気タービン３１に供給してよいか否か）を判定する（ステップＳ１０６）。例えば、制御装置８３は、ステップＳ１０５において、現時点でガバナ弁５２を全開した場合の最大予測応力を算出し、算出した最大予測応力が許容される熱応力以下の場合は混合可能と判定し、許容される熱応力より大きい場合は混合不可と判定する。
【００３７】
混合不可と判定した場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）は、スプレー弁８１を開くように制御して、高圧蒸気タービン３１の入口温度を低下させる（ステップＳ１１１）。スプレー弁８１の開度の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行う。また、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉を保持するように制御する。
その後、ステップＳ１０４に戻る。
一方、ステップＳ１０６において混合可能と判定した場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、制御装置８３は、各弁の開度を算出し（ステップＳ１２１）、算出した開度に基づいて各弁を制御する（ステップＳ１２２）。特に、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２を開くよう制御して、高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するようにする。また、スプレー弁８１を全閉するよう制御して、配管Ｐ１１への冷却水の供給を終了させる。
【００３８】
以上のように、冷却水供給量制御部８３１が、スプレー弁８１の開度を制御して配管Ｐ１１に冷却水を供給させ、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げることにより、より早い段階で、高圧ドラム２２１の蒸気温度が高圧蒸気タービン３１の入口温度に達する。従って、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００３９】
また、供給可否判定部８３２が、高圧蒸気タービン３１の入口温度と、高圧ドラム２２１の蒸気温度とに基づいて、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給の可否を判定し、判定結果に基づいて、冷却水供給量制御部８３１と、蒸気供給制御部８３３とが、それぞれスプレー弁８１と、ガバナ弁５２とを制御することにより、自動制御によって、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１に、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００４０】
なお、上記では、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とが既に稼動している状態で、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが新たに起動する場合について説明したが、逆の順序で起動する場合にも、コンバインドサイクル発電プラント１が同様の処理を行うようにしてもよい、具体的には、コンバインドサイクル発電プラント１が、高圧ドラム２２１とガバナ弁５２との間に、冷却水系８２およびスプレー弁８１と同様の冷却部を具備する。そして、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが既に稼動しており、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とが後から起動する場合には、冷却水供給量制御部８３１が、当該冷却部のスプレー弁を制御して、冷却水系からの冷却水を配管Ｐ１２に供給するようにする。これにより、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げることができる。従って、上述したのと同様に、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１へ、より早い段階で、より大量の蒸気を供給でき、かつ、高圧蒸気タービン３１における熱応力による悪影響を回避できる。
【００４１】
なお、上記では、高圧蒸気タービン３１の入口温度を下げる場合について説明したが、中圧蒸気タービン３２や低圧蒸気タービン３３についても同様の制御を行うことができる。
また、コンバインドサイクル発電プラント１の具備するガスタービンの数は、上記で説明した２基に限らず、３基以上であってもよい。
【００４２】
なお、制御装置が、タービン入口温度の温度制御に加えてタービン入口圧力制御も行うようにしてもよい。
図４は、本発明の一変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントの主要な蒸気配管を示す図である。同図において、図１の各部と同様の機能を有する部分には、同一の符号（１１、１２、２１、２１１〜２１３、２２、２２１〜２２３、３１〜３３、４１、５１〜５６、６１〜６５、７１、７２、８１、８２、８３１、８３２、８３３）を付し、説明を省略する。
コンバインドサイクル発電プラント２は、コンバインドサイクル発電プラント１（図１）の具備する各部に加えて、バイパス弁６６を具備し、また、制御装置８９が、蒸気圧力制御部８９４を具備する。
【００４３】
バイパス弁６６は、高圧側配管（配管Ｐ１１）と中圧側配管との間に設置された圧力調節弁であり、高圧ドラム２１１の生成した蒸気の一部を中圧側にバイパスする。これにより、高圧配管（配管Ｐ１１）を流れる蒸気が減圧される。
蒸気圧力制御部８９４は、高圧ドラム２１１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給し、かつ、ガバナ弁５２が、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気を遮断しており、かつ、高圧蒸気タービン３１の入口圧力が、高圧ドラム２２１の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気を減圧させるよう、バイパス弁６６を制御する。
【００４４】
図５は、コンバインドサイクル発電プラント２において高圧ドラム２２１が高圧蒸気タービン３１に蒸気を供給するタイミングの例を示すグラフである。同図（ａ）において、線Ｌ２１１は、高圧蒸気タービン３１の入口温度を示し、線Ｌ２１２は、高圧ドラム２２１の蒸気温度を示す。また、線Ｌ１０１１は、図７の線Ｌ１０１１と同様、従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧蒸気タービンの入口温度を示す。従来のコンバインドサイクル発電プラントにおける高圧ドラムの蒸気温度（図７の線１０１２）は、線Ｌ２１２と同様である。
【００４５】
同図において、図２の場合と同様、ガスタービン１１とＨＲＳＧ２１とは、時刻ｔ１１以前から既に稼動しており、高圧蒸気タービン３１は、高圧ドラム２１１から蒸気の供給を受けて一定の入口温度を有している。一方、時刻ｔ１１以前の段階では、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とは停止している。
そして、時刻ｔ１１において、ガスタービン１２とＨＲＳＧ２２とが起動して、線Ｌ２１２に示されるように高圧ドラム２２１の蒸気温度が上昇する。起動初期の段階では、図２の場合と同様、高圧ドラム２２１の蒸気温度は、高圧蒸気タービン３１の入口温度よりも大幅に低く、制御装置８３（蒸気供給制御部８３３）は、ガバナ弁５２が全閉となるように制御する。
時刻ｔ２２において、スプレー弁８１は、制御装置８３（冷却水供給量制御部８３１）の制御に従って開き、冷却水系８２からの冷却水を配管Ｐ１１に供給する。これにより、配管Ｐ１１を流れる蒸気の温度が低下し、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ２１１）が徐々に低下する。
また、時刻ｔ２３において、バイパス弁６６は、制御装置８３（蒸気圧力制御部８９４）の制御に従って開き、配管Ｐ１１を流れる高圧ドラム２１１からの蒸気の一部を中圧側にバイパスする。これによって、高圧ドラム２１１から高圧蒸気タービン３１に供給される蒸気が減圧される。この減圧は、例えば、図３のステップＳ１０４において、制御装置８９が、タービン入口圧力に関する目標値も設定し、ステップＳ１１１において、蒸気圧力制御部８９４が、設定された目標値に従ってバイパス弁を制御することによって行う。バイパス弁の制御は、例えばＰＩＤ制御によって行う。
【００４６】
その後、時刻ｔ２４において、高圧ドラム２２１の蒸気温度（線Ｌ２１２）が、高圧蒸気タービン３１の入口温度（線Ｌ２１１）に達する。これにより、高圧蒸気タービン３１が熱応力による悪影響を受けることなく、ガバナ弁５１を開いて高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始することができる。
また、蒸気供給制御部８３３が圧力制御を行うことにより、高圧ドラム２２１から高圧蒸気タービン３１への蒸気の供給を開始する際に、高圧蒸気タービン３１の入口圧力の急激な変化を回避できる。
ここで、タービン入口圧力の急激な変化は、温度変化の場合と同様に、タービンの翼やロータ等に圧力を加え、タービンの翼やロータ等の寿命短縮などの悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、コンバインドサイクル発電プラント２が、上述の制御を行うことにより、タービン入口圧力の急激な変化を回避し、タービンの翼やロータ等への悪影響を避けることができる。
【００４７】
また、図５（ｂ）および（ｃ）を参照すると、時刻ｔ２４より高圧蒸気タービン３１の入口流量が上昇し（線Ｌ２２１）、これにより、高圧蒸気タービン３１の仕事の量が増加している。このように、図２の場合と同様、より早い段階で高圧蒸気タービン３１の仕事の量が増加し、全体として（時間方向にトータルすると）、より多くの仕事の量を得ることができる。
【００４８】
なお、制御装置８３または８９の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１、２ コンバインドサイクル発電プラント
１１、１２ ガスタービン
２１、２２ ＨＲＳＧ
２１１、２２１ 高圧ドラム
２１２、２２２ 中圧ドラム
２１３、２２３ 低圧ドラム
３１ 高圧蒸気タービン
３２ 中圧蒸気タービン
３３ 低圧蒸気タービン
４１ 発電機
５１〜５６ ガバナ弁
６１〜６５ バイパス弁
７１、７２ 復水器
８１ スプレー弁
８２ 冷却水系
８３、８９ 制御装置
８３１ 冷却水供給量制御部
８３２ 供給可否判定部
８３３ 蒸気供給制御部
８９４ 蒸気圧力制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のガスタービンと、
前記第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、
第２のガスタービンと、
前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、
蒸気タービンと、
前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、
前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、
前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、
前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御する冷却水供給量制御部と、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
前記蒸気タービンの入口温度を取得するタービン入口温度取得部と、
前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度を取得する蒸気温度取得部と、
前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断する蒸気供給遮断部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口温度が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度よりも高いときに、前記蒸気タービンの入口温度と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度とに基づいて、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気の供給の可否を判定する供給可否判定部と、
前記供給可否判定部が供給可能と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を流通させるよう前記蒸気供給遮断部を制御し、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断させるよう前記蒸気供給遮断部を制御する蒸気供給制御部と、
を具備し、
前記冷却水供給量制御部は、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記冷却水を供給するよう前記冷却水供給部を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
前記蒸気タービンの入口圧力を取得する蒸気タービン入口圧力取得部と、
前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力を取得する蒸気圧力取得部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気の圧力を調節する蒸気圧力調節部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口圧力が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気を減圧させるよう前記蒸気圧力調節部を制御する蒸気圧力制御部と、
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、
第２のガスタービンと、
前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、
蒸気タービンと、
前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、
前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、
前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、
を備えるコンバインドサイクル発電プラントの制御装置であって、
前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御することを特徴とする制御装置。
【請求項１】
第１のガスタービンと、
前記第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、
第２のガスタービンと、
前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、
蒸気タービンと、
前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、
前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、
前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、
前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御する冷却水供給量制御部と、
を備えることを特徴とするコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項２】
前記蒸気タービンの入口温度を取得するタービン入口温度取得部と、
前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度を取得する蒸気温度取得部と、
前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断する蒸気供給遮断部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口温度が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度よりも高いときに、前記蒸気タービンの入口温度と、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の温度とに基づいて、前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気の供給の可否を判定する供給可否判定部と、
前記供給可否判定部が供給可能と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を流通させるよう前記蒸気供給遮断部を制御し、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断させるよう前記蒸気供給遮断部を制御する蒸気供給制御部と、
を具備し、
前記冷却水供給量制御部は、前記供給可否判定部が供給不可と判定すると、前記冷却水を供給するよう前記冷却水供給部を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項３】
前記蒸気タービンの入口圧力を取得する蒸気タービン入口圧力取得部と、
前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力を取得する蒸気圧力取得部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気の圧力を調節する蒸気圧力調節部と、
前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに蒸気を供給し、前記蒸気供給遮断部が前記第２の蒸気生成部から前記蒸気タービンへの蒸気を遮断しており、かつ、前記蒸気タービンの入口圧力が、前記第２の蒸気生成部の生成する蒸気の圧力よりも高いときに、前記第１の蒸気生成部が前記蒸気タービンに供給する蒸気を減圧させるよう前記蒸気圧力調節部を制御する蒸気圧力制御部と、
を具備することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンバインドサイクル発電プラント。
【請求項４】
第１のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第１の蒸気生成部と、
第２のガスタービンと、
前記第２のガスタービンの排ガスにより蒸気を生成する第２の蒸気生成部と、
蒸気タービンと、
前記第１の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第１の配管と、
前記第２の蒸気生成部と前記蒸気タービンとを接続する第２の配管と、
前記第１の配管に冷却水を供給する冷却部と、
を備えるコンバインドサイクル発電プラントの制御装置であって、
前記第２の蒸気生成部が生成する蒸気に応じて前記冷却部が前記第１の配管に供給する冷却水の供給量を制御することを特徴とする制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１０７５７０（Ｐ２０１２−１０７５７０Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５７１１５（Ｐ２０１０−２５７１１５）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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