タービン設備の制御方法およびタービン設備
タービン設備に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御した起動運転を行うことができるタービン設備の制御方法およびタービン設備を提供する。
タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップＳ１と、熱源部によりタービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする作動流体の流量を増加させる流量増加ステップＳ２と、バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップＳ３と、を有することを特徴とする。
タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップＳ１と、熱源部によりタービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする作動流体の流量を増加させる流量増加ステップＳ２と、バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップＳ３と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン設備の制御方法およびタービン設備、特に、原子炉等を熱源に用いて作動流体を閉鎖系で循環させるクローズドサイクルガスタービンに用いて好適なタービン設備の制御方法およびタービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉等を熱源に用いて作動流体を閉鎖系で循環させるクローズドサイクルガスタービンでは、起動時の昇速運転のみに用いるモータや、発電機をモータとして使用するための電気機器ＳＦＣ（Ｓｔａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）等の設備容量を、プラント建設コストの低減を図るために、可能な限り小さくしている。
【０００３】
そのため、クローズドサイクルガスタービンでは、閉鎖系中の作動流体、例えばヘリウムガスの充填量を、原子炉内の燃料球がヘリウムの流れにより循環する程度まで減らした状態、かつ、低い温度状態で定格回転数まで昇速される。
このように、起動時に閉鎖系中の作動流体の充填量を減らす技術は従来から提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０２０８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、原子炉の昇温レートが制限されているため、クローズドサイクルガスタービンが定格回転数に達しても、しばらくの間は発電機がモータとして使用される。そのため、クローズドサイクルガスタービンと発電機との間に配置された減速ギア等に、負のトルクが負荷された状態の運転が継続されることになる。
その後、原子炉の発熱によりタービンに流入する作動流体の温度が上昇し、タービン出力が増加される。この過程で軸出力は負の出力から正の出力に推移し、タービンと発電機とを繋ぐ減速ギア等にかかるトルクも負のトルクから正のトルクへと推移する。
【０００６】
減速ギアには、ギアの自重で歯車の負荷分担が正規の値からずれたり、歯の当たり位置が正規からずれたりして、フレッティング等の不具合が発生することを防止する、最低限必要なトルクが規定されている。
【０００７】
ところが、上述のように減速ギア等にかかるトルクが、負のトルクから正のトルクへと推移する際には、必ず、規定された最低限必要なトルクを下回るという問題があった。
さらに、原子炉の昇温レートが制限されていることから、減速ギア等にかかるトルクの増加レートも制限され、規定された最低限必要なトルクを下回る時間を短くすることも困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、タービン設備に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御した起動運転を行うことができるタービン設備の制御方法およびタービン設備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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のタービン設備の制御方法は、作動流体を圧縮する圧縮部と、圧縮された前記作動流体を加熱する熱源部と、加熱された前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、少なくとも前記圧縮部、前記熱源部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、を有するタービン設備の制御方法であって、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップと、前記熱源部により前記タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を増加させる流量増加ステップと、前記バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、前記バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させるため、減速部にかかる負荷が所定値よりも０に近くなる時間を短縮できる。
【００１１】
つまり、タービン部に流入する作動流体の温度上昇を開始する際に、圧縮機の吐出側から吸入側にバイパス、つまり還流する作動流体の流量を増やすことにより、圧縮機の駆動に必要なトルクが大きくなり、減速部にかかる負荷が大きくなる。その後、時間の経過とともに、タービン部に流入する作動流体の温度がさらに高くなるため、タービン部において発生する回転駆動力が大きくなり、減速部にかかる負荷が徐々に０に近くなる。
【００１２】
作動流体温度の上昇開始から所定時間が経過すると、減速部にかかる負荷の絶対値は、減速部における不具合発生を防止するために必要な所定値まで近づき、この段階で、バイパスする作動流体の流量を減少させる。このとき、圧縮機に圧縮される作動流体の流量が減少し、圧縮機の駆動に必要なトルクが減少する。同時に、タービン部では十分な回転駆動力が発生しているため、減速機にかかる負荷は、それまでとは反対方向に働く負荷となる。例えば、発電機により圧縮機などを回転駆動していたときの減速器にかかる負荷を負の負荷とすると、正の負荷となる。さらに、減速機にかかる正の負荷の値は、上述の所定値よりも大きくなる。
【００１３】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速部にかかる負荷を制御するため、熱源部が、例えば原子炉などの昇温レートが制限された熱源の場合であっても、熱源部に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記流量増加ステップおよび前記流量減少ステップにおける前記バイパスする作動流体の流量を、前記作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいて算出する第１算出ステップと、前記圧縮機の吸入側および吐出側の間の圧力比と、記圧縮機に吸入される前記作動流体の温度に基づいて算出された前記圧縮機の修正回転数とに基づいて、前記圧縮機においてサージングの発生防止に必要なバイパス流量を算出する第２算出ステップと、前記第１および第２算出ステップにより算出された前記バイパス流量のうち、流量の大きなバイパス流量を選択する選択ステップと、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を、前記選択されたバイパス流量に調節する流量調節ステップと、をさらに有することが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいたバイパス流量、および、圧縮機におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速部にかかる負荷が所定値よりも０に近づくこと、および、圧縮機におけるサージングの発生が防止される。
【００１６】
本発明のタービン設備は、作動流体を圧縮する圧縮部と、前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、少なくとも前記圧縮部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、前記圧縮部の吐出側から吸入側に前記作動流体をバイパスさせるバイパス流路と、該バイパス流路を流れる前記作動流体の流量を調整する流量調整部と、起動時に減速部を介して前記圧縮部および前記タービン部を回転駆動する電動機と、上記本発明の制御方法を行う制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、制御部が上記本発明の制御方法を行うことにより、圧縮機の吐出側から吸入側にバイパスする作動流体の流量が調節され、減速部にかかる負荷が制御される。
【００１８】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速部にかかる負荷を制御するため、熱源部が、例えば原子炉などの昇温レートが制限された熱源の場合であっても、熱源部に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のタービン設備の制御方法およびタービン設備によれば、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させることにより、タービン設備に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御した起動運転を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図３】図１の発電設備における起動時の制御を説明するフローチャートである。
【図４】図１の発電設備におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化、および、第２バイパス弁の開度の時間変化を説明するグラフである。
【図５】図１の発電設備における減速ギア部にかかるトルクを説明するグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図７】図６の発電設備の起動時におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化と、第１および第２バイパス弁開度の時間変化を説明するグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図９】図８の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図１０】図９の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図１２】図１１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図１３】図１１の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るクローズドサイクルガスタービンを備えた発電設備について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明を作動流体であるヘリウムガスを閉鎖した循環系で循環させるとともに（クローズドサイクル）、圧縮された作動流体を加熱する熱源として原子炉を用いるガスタービンを備えた発電設備に適用して説明する。
発電設備（タービン設備）１には、図１に示すように、同一の回転軸２上に配置されたタービン部３、低圧圧縮機（圧縮部）４、高圧圧縮機（圧縮部）５および減速ギア部（減速部）６と、減速ギア部６に接続された発電機（電動機）７と、高圧圧縮機５により圧縮された作動流体を加熱する原子炉（熱源部）８と、作動流体を原子炉８、タービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の順に循環させる循環流路９と、が主に設けられている。
【００２２】
タービン部３は、図１に示すように、回転軸２に配置され、原子炉８から供給された高温高圧の作動流体により回転駆動されるものである。
原子炉８とタービン部３との間、および、タービン部３と低圧圧縮機４との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２３】
低圧圧縮機４は、図１に示すように、回転軸２に配置され、回転軸２を介して供給された回転駆動力を用いて、作動流体を圧縮するものである。
タービン部３と低圧圧縮機４との間、および、低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２４】
高圧圧縮機５は、図１に示すように、回転軸２に配置され、回転軸２を介して供給された回転駆動力を用いて、作動流体をさらに高圧に圧縮するものである。
低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間、および、高圧圧縮機５と原子炉８との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２５】
原子炉８は、図１に示すように、高圧圧縮機５とタービン部３との間に配置され、高圧圧縮機５から吐出された高圧の作動流体を加熱して、タービン部３に高温高圧の作動流体を供給するものである。
高圧圧縮機５と原子炉８との間、および、原子炉８とタービン部３との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２６】
減速ギア部６は、図１に示すように、回転軸２と発電機７との間を回転駆動力の伝達を可能に接続するものであって、回転軸２から発電機７へ、または、発電機７から回転軸２へ、回転数を変換しつつ回転駆動力を伝達するものである。
減速ギア部６は、複数の歯車の組み合わせから構成されるものであって、種々の組み合わせ形式を用いることができる。例えば、減速ギア部６として遊星ギアを用いることができるが、特に限定するものではない。
【００２７】
発電機７は、図１に示すように、減速ギア部６と回転駆動力が伝達可能に接続されたものであって、発電設備１が運転状態にあるときには、回転軸２および減速ギア部６を介してタービン部３により回転駆動され、発電を行うものである。
一方、発電設備１の起動時には、外部から供給された電力を用いて、回転軸２および減速ギア部６を介してタービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５を回転駆動するものである。
【００２８】
循環流路９は、図１に示すように、原子炉８、タービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の間で作動流体を循環させる流路である。
循環流路９には、タービン部３から流出した作動流体と、高圧圧縮機５から吐出された作動流体との間で熱交換を行う再生熱交換器２１と、低圧圧縮機４に吸入される作動流体と、海水との間で熱交換を行う冷却器２２と、低圧圧縮機４から吐出された作動流体と、海水との間で熱交換を行う中間冷却器２３と、が設けられている。
【００２９】
再生熱交換器２１は、図１に示すように、タービン部３から流出した作動流体から熱を回収して、原子炉８に流入する作動流体を加熱する熱交換器である。再生熱交換器２１は、タービン部３と低圧圧縮機４との間、および、高圧圧縮機５と原子炉８との間に配置されている。
【００３０】
冷却器２２は、図１に示すように、再生熱交換器２１から流出した作動流体の熱を、海水に放熱させる熱交換器である。冷却器２２は、再生熱交換器２１と低圧圧縮機４との間に配置されている。
なお、上述のように海水に作動流体の熱を放熱させる構成の冷却器２２を用いてもよいし、他の媒体に作動流体の熱を放熱させる構成の熱交換器を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００３１】
中間冷却器２３は、図１に示すように、低圧圧縮機４から吐出された作動流体の熱を、海水に放熱させる熱交換器である。中間冷却器２３は、低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間に配置されている。
なお、上述のように海水に作動流体の熱を放熱させる構成の中間冷却器２３を用いてもよいし、他の媒体に作動流体の熱を放熱させる構成の熱交換器を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００３２】
さらに、循環流路９には、図１に示すように、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の流量を増加させる第１バイパス流路（バイパス流路）３１と、作動流体の充填量、つまり循環流路９内を流れる作動流体の流量を調節するとともに、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を増加させる第２バイパス流路（バイパス流路）３２と、が設けられている。
【００３３】
第１バイパス流路３１は、図１に示すように、中間冷却器２３から流出した作動流体の一部を低圧圧縮機４と冷却器２２との間に還流させる流路である。言い換えると、一端が中間冷却器２３と高圧圧縮機５との間の循環流路９に接続され、他端が冷却器２２と低圧圧縮機４との間の循環流路９に接続された流路である。
第１バイパス流路３１には、還流する作動流体の流量を調節する第１バイパス弁３６が設けられている。
【００３４】
第１バイパス弁３６は、図１に示すように、第１バイパス流路３１に配置され、第１バイパス流路３１を流れる作動流体の流量を調節する弁である。言い換えると、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の流量を調節する弁であって、流量を調節することにより、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止するものである。
本実施形態では、２つの第１バイパス弁３６が並列に配置されている例に適用して説明するが、第１バイパス弁３６の数は、２つよりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
【００３５】
第２バイパス流路３２は、図１に示すように、高圧圧縮機５の吐出側および低圧圧縮機４の吸入側の一方、または、両方に作動流体を充填する流路であるとともに、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部を再生熱交換器２１と冷却器２２との間に還流させる流路である。言い換えると、一方の端部が高圧圧縮機５と再生熱交換器２１との間に接続され、他方の端部が冷却器２２と低圧圧縮機４との間に接続された流路である。
【００３６】
第２バイパス流路３２には、外部の作動流体充填系と接続された第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２と、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の間に配置された第２バイパス弁（流量調整部）４３と、が設けられている。
【００３７】
第１バッファタンク４１は、第２バイパス流路３２における高圧圧縮機５側に配置されたタンクである。第２バッファタンク４２は、第２バイパス流路３２における冷却器２２側に配置されたタンクである。
【００３８】
循環流路９に作動流体を充填する場合には、作動流体充填系から第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の一方、または、両方を介して作動流体が充填される。
一方、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を調節する場合には、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部は、第１バッファタンク４１、第２バッファタンク４２の順に流れて、再生熱交換器２１と冷却器２２との間に還流される。
【００３９】
第２バイパス弁４３は、図１に示すように、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の間の第２バイパス流路３２に配置され、第２バイパス流路３２を流れる作動流体の流量を調節する弁である。言い換えると、発電設備１の運転時には、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を調節する弁であり、かつ、起動時には、減速ギア部６にかかるトルクを制御する弁である。
【００４０】
第２バイパス弁４３には、図２に示すように、第２プログラム制御部５１から弁開度を制御する制御信号が入力されている。
本実施形態では、２つの第２バイパス弁４３が並列に配置されている例に適用して説明するが、第２バイパス弁４３の数は、２つよりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
【００４１】
図２は、図１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
さらに、発電設備１には、図２に示すように、昇温開始指令に基づいて、第２バイパス弁４３を制御する第２プログラム制御部（制御部）５１が設けられている。
第２プログラム制御部５１における第１バイパス弁３６の制御については、以下に説明する。
【００４２】
次に、上記の構成からなる発電設備１における発電について説明する。
発電設備１において運転、つまり発電が行われる場合には、図１に示すように、原子炉８に流入した高圧の作動流体は原子炉８において発生した熱を吸収してさらに加熱され、例えば、約９００℃の作動流体として原子炉８から循環流路９に流出する。
【００４３】
作動流体は循環流路９からタービン部３に流入する。タービン部３は、流入した高温高圧の作動流体が有するエネルギから回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を回転軸２に伝達する。
【００４４】
回転駆動力は回転軸２から減速ギア部６に伝達され、減速ギア部６から発電機７に伝達される。回転軸２の回転数は、減速ギア部６により発電機７の駆動に適切な回転数に減速されている。
発電機７は、伝達された回転駆動力により回転駆動されて発電を行っている。
【００４５】
一方、作動流体はタービン部３から流出する際に約５００℃まで温度が低下し、循環流路９を介して再生熱交換器２１に流入する。再生熱交換器２１では、タービン部３から流入した作動流体と、後述する高圧圧縮機５から吐出された作動流体との間で熱交換が行われ、再生熱交換器２１から流出する。
【００４６】
再生熱交換器２１から流出した作動流体は、循環流路９を介して冷却器２２に流入して海水との間で熱交換を行い、約２０℃まで冷却された後、冷却器２２から流出する。
冷却器２２から流出した作動流体は、循環流路９を介して低圧圧縮機４に吸入される。低圧圧縮機４は、回転軸２を介してタービン部３から供給された回転駆動力により、吸入した作動流体を圧縮し、循環流路９に吐出する。
【００４７】
低圧圧縮機４から吐出された作動流体は、循環流路９を介して中間冷却器２３に流入して海水との間で熱交換を行い、約２０℃まで冷却された後、中間冷却器２３から流出する。
中間冷却器２３から流出した作動流体は、循環流路９を介して高圧圧縮機５に吸入される。高圧圧縮機５は、回転軸２を介してタービン部３から供給された回転駆動力により、低圧圧縮機４により圧縮された作動流体をさらに高圧に圧縮し、循環流路９に吐出する。
【００４８】
高圧圧縮機５から吐出された作動流体は、循環流路９を介して再生熱交換器２１に流入し、上述のタービン部３から流出した作動流体との間で熱交換を行い、例えば、約４５０℃に加熱され、循環流路９に流出する。
再生熱交換器２１から流出した作動流体は、循環流路９を介して原子炉８に流入し、上述の過程が繰り返される。
【００４９】
循環流路９を流れる作動流体の流量が少ない場合、言い換えると、低圧圧縮機４に流入する作動流体の流量が少ない場合には、第１バイパス弁３６が開かれ、低圧圧縮機４におけるサージングの発生が防止される。
つまり、第１バイパス弁３６を開くことにより、低圧圧縮機４から吐出され中間冷却器２３から流出された作動流体の一部が、第１バイパス流路３１を介して、冷却器２２と低圧圧縮機４との間の循環流路９に流入する。そのため、循環流路９の全体における作動流体の循環流量と比較して、低圧圧縮機４に流入する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４におけるサージングの発生が防止される。
【００５０】
一方、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に流入する作動流体の流量が少ない場合には、第２バイパス弁４３が開かれ、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５におけるサージングの発生が防止される。
つまり、第２バイパス弁４３を開くことにより、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部が、第２バイパス流路３２、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２を介して、再生熱交換器２１および冷却器２２の間の循環流路９に流入する。そのため、循環流路９の全体における作動流体の循環流量と比較して、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に流入する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５におけるサージングの発生が防止される。
【００５１】
さらに、循環流路９を循環する作動流体の充填量が少ない場合には、第１バッファタンク４１や、第２バッファタンク４２を介して接続された作動流体充填系から、作動流体が循環流路９内に充填される。
【００５２】
次に、本実施形態の特徴である発電設備１の起動時における制御について説明する。
図３は、図１の発電設備における起動時の制御を説明するフローチャートである。
発電設備１の起動時は、図１に示すように、外部から発電機７に電力が供給される。電力が供給された発電機７は、電動機として回転駆動力を発生し、減速ギア部６および回転軸２を介してタービン部３，低圧圧縮機４および高圧圧縮機５を回転駆動する。
【００５３】
図４は、図１の発電設備におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化、および、第２バイパス弁の開度の時間変化を説明するグラフである。図５は、図１の発電設備における減速ギア部にかかるトルクを説明するグラフである。
ここで、図５における正のトルクは、タービン部３により発電機７が回転駆動される場合に減速ギア部６にかかるトルクの値を示し、負のトルクは、発電機７によりタービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５が回転駆動される場合に減速ギア部６にかかるトルクの値を示している。
【００５４】
発電設備１が起動されて昇温開始指令が入力される（Ｔ１）までは、タービン部３などが、例えば毎分約６０００回転の定格回転数で回転駆動される。このとき、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎ、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、図４および図５に示すように、一定に制御されている。これにより、減速ギア部６にかかるトルクは、負の目標トルク−Ｑに制御されている。
【００５５】
その後、発電設備１に昇温開始指令が入力（Ｔ１）されると、原子炉８の昇温が開始され、図４に示すように、原子炉８により加熱されタービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎの昇温も開始される（ステップＳ１（昇温ステップ））。
同時に、第２プログラム制御部５１は、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を開く制御を行う（ステップＳ２（流量増加ステップ））。
【００５６】
タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎが上昇すると、タービン部３において回転駆動力が発生する。その一方で、第２バイパス弁４３が開かれることにより、高圧圧縮機５の吐出側から再生熱交換器２１と冷却器２２との間の循環流路９に還流する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクは増加する。
減速ギア部６にかかるトルクの絶対値は、タービン部３における回転駆動力により減少する一方で、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動トルク増加により増加するため、全体的には図５に示すように増加する（図５において右下がりとなる）。
【００５７】
第２バイパス弁４３が開かれた後も、原子炉８の昇温は継続され、図４に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎも上昇し続ける。
そのため、タービン部３において発生する回転駆動力も上昇し続け、図５に示すように、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値はタービン部３に流入する作動流体の温度上昇にともない減少する（図５において右上がりとなる）。
【００５８】
昇温開始指令が入力されてから所定時間が経過すると（Ｔ２）、減速ギア部６にかかるトルクは、目標トルク−Ｑになる。
ここで、第２プログラム制御部５１は、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を下げる制御を行う（ステップＳ３（流量減少ステップ））。
【００５９】
第２バイパス弁４３の開度Ｖ２が下げられると、高圧圧縮機５の吐出側から再生熱交換器２１と冷却器２２との間の循環流路９に還流する作動流体の流量が減少し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクは減少する。
減速ギア部６にかかるトルクは、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクの減少により、素早く増加して負の所定トルク（所定値）−Ｑ１から正の所定トルク（所定値）Ｑ１の間を越える。
【００６０】
ここで、図５における点線で示されたグラフは、第２バイパス弁４３の開度を調節することなく、タービン部３に流入する作動流体温度Ｔｉｎを上昇させた場合の減速ギア部６にかかるトルクの時間変化を示すものである。
図５に示されるように、第２プログラム制御部５１により第２バイパス弁４３の開度を制御することにより、減速ギア部６にかかるトルクが、正の第１所定トルクＱ１から負の第１所定トルク−Ｑ１の間に含まれる時間が短縮されている。
【００６１】
なお、図５における正の第１所定トルクＱ１から負の第１所定トルク−Ｑ１の間の領域は、減速ギア部６にかかるトルクの値が小さく、減速ギア部６を構成する歯車等にフレッティングが生じる可能性が高い領域である。
【００６２】
上記の構成によれば、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎを上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させるため、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値が所定トルク−Ｑ１よりも０に近くなる時間を短縮できる。そのため、起動運転を行う際に、原子炉８に課せられた昇温レートなど、発電設備１に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速ギア部６にかかるトルクを制御することができる。
【００６３】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速ギア部６にかかるトルクを制御するため、昇温レートが制限された原子炉８などの熱源を用いる発電設備１であっても、原子炉８に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速ギア部６にかかるトルクを制御することができる。
【００６４】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図６および図７を参照して説明する。
本変形例の発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第１バイパス弁の制御が異なっている。よって、本実施形態においては、図６および図７を用いて第１バイパス弁の制御のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本変形例の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の発電設備１０１における制御部１５０には、図６に示すように、第２バイパス弁４３の開度を制御する第２プログラム制御部５１と、第１バイパス弁（流量調整部）３６の開度を制御する第１プログラム制御部（制御部）１５１と、が設けられている。
第１プログラム制御部１５１は、昇温開始指令に基づいて、第１バイパス弁３６の開度を制御するものである。
プログラム制御部１５１における第１バイパス弁３６の開度制御については、以下に説明する。
【００６６】
次に、本実施形態の特徴である発電設備１０１の起動時における制御について説明する。
なお、起動時には、第２プログラム制御部５１および第１プログラム制御部１５１のそれぞれが第２バイパス弁４３および第１バイパス弁３６の開度を制御するが、第２プログラム制御部５１による第２バイパス弁４３の開度制御は、第１の実施形態における制御と同様であるので、その説明を省略する。
さらに、発電設備１０１における発電については、第１の実施形態における発電と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
図７は、図６の発電設備の起動時におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化と、第１および第２バイパス弁開度の時間変化を説明するグラフである。なお、図７中のグラフＶ１は、第１バイパス弁３６の開度を示し、グラフＶ２は第２バイパス弁４３の開度を示すものである。
【００６８】
発電設備１０１が起動されて昇温開始指令が入力される（Ｔ１）までは、タービン部３などが、例えば毎分約６０００回転の定格回転数で回転駆動される。このとき、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎ、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、図７に示すように、一定に制御されている。
【００６９】
その後、発電設備１０１に昇温開始指令が入力（Ｔ１）されると、原子炉８の昇温が開始され、図７に示すように、原子炉８により加熱されタービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎの昇温も開始される。
同時に、第１プログラム制御部１５１は、第１バイパス弁３６の開度Ｖ２を開く制御を行う。
【００７０】
第１バイパス弁３６が開かれると、低圧圧縮機４から吐出され中間冷却器２３を通過した冷媒の一部が、第１バイパス流路３１を介して低圧圧縮機４の吸入側に還流される。言い換えると、低圧圧縮機４に圧縮される作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４の駆動に必要な駆動トルクが増加する（図１参照。）。
すると、電動機である発電機７と、低圧圧縮機４の間に配置された減速ギア部６にかかるトルクの絶対値も増加する。
【００７１】
第１バイパス弁３６および第２バイパス弁４３が開かれた後も、原子炉８の昇温は継続され、図７に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎも上昇し続ける。
そのため、タービン部３において発生する回転駆動力も上昇し続け、第１の実施形態と同様に、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値はタービン部３に流入する作動流体の温度上昇にともない減少する。
【００７２】
昇温開始指令が入力されてから所定時間が経過すると（Ｔ２）、減速ギア部６にかかるトルクは、目標トルク−Ｑになる。
ここで、第１プログラム制御部１５１および第２プログラム制御部５１は、図７に示すように、それぞれ第１バイパス弁３６の開度Ｖ１および第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を下げる制御を行う。
【００７３】
第１バイパス弁３６の開度Ｖ１が下げられると、低圧圧縮機４の吐出側から吸入側に還流する作動流体の流量が減少し、低圧圧縮機４の駆動に必要なトルクは減少する。
減速ギア部６にかかるトルクは、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクの減少により、素早く増加して負の所定トルク（所定値）−Ｑ１から正の所定トルク（所定値）Ｑ１の間を越える。
【００７４】
上記の構成によれば、第１プログラム制御部５１および第２プログラム制御部１５１を用いて、それぞれ第１バイパス弁３６の開度Ｖ１および第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御することで、減速ギア部６にかかるトルクの制御が容易となる。
【００７５】
つまり、第１および第２バイパス弁３６，４３の合計容量を、減速ギア部６にかかるトルク制御に用いることができるため、第１および第２バイパス弁４３のいずれか一方を大型化、または、個数の増加をする必要がなくなる。そのため、減速ギア部６にかかるトルクの制御に用いられる操作端の変更や、追加が不要となり、発電設備１０１におけるイニシャルコストの増加を抑制することができる。
【００７６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第２バイパス弁の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて第２バイパス弁の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。図９は、図８の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
本実施形態の発電設備２０１には、図８および図９に示すように、高圧圧縮機５における吸入側の作動流体圧力と、吐出側の作動流体圧力との圧力比を測定する第２圧力比測定部２６１と、タービン部３に流入する作動流体の温度を測定する温度測定部２６２と、修正回転数を算出する修正回転数演算部２６３と、がさらに設けられている。
【００７８】
第２圧力比測定部２６１は、図８に示すように、高圧圧縮機５に吸入される作動流体の圧力と、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の圧力との比を測定する測定部である。第２圧力比測定部２６１に測定された圧力比は、図９に示すように、制御部２５０の第２サージング制御部２５１に入力される。
【００７９】
温度測定部２６２は、図８に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度を測定する測定部である。温度測定部２６２に測定された温度は、図９に示すように、修正回転数演算部２６３に入力される。
【００８０】
修正回転数演算部２６３は、図９に示すように、温度測定部２６２から入力された温度Ｔｉと、タービン部３の実回転数Ｎとに基づいて、下記の式により修正回転数Ｎ１を算出するものである。
Ｎ１＝Ｎ／√（Ｔｉ）
修正回転数演算部２６３により算出された修正回転数Ｎ１は、第２サージング制御部２５１に入力される。
【００８１】
さらに、本実施形態の発電設備２０１における制御部２５０には、図９に示すように、昇温開始指令が入力されてから経過した時間に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する第２プログラム制御部５１と、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する第２サージング制御部２５１と、第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部（制御部）２５１から出力された制御信号のうち、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２が大きい制御信号を選択する第２選択部２５２と、が設けられている。
【００８２】
第２サージング制御部２５１は、図９に示すように、第２圧力比測定部２６１から入力された圧力比と、修正回転数演算部２６３から入力された修正回転数Ｎ１とに基づいて、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、算出された吸入流量に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出し、開度Ｖ２を制御する制御信号を出力するものである。
第２サージング制御部２５１から出力された制御信号は、第２選択部２５２に入力される。
【００８３】
ここで、算出されるサージングの発生を防止する吸入流量は、高圧圧縮機５においてサージングが発生する吸入流量に、所定の余裕代（マージン）が上乗せされた流量である。そのため、算出される第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、上述のマージンが上乗せされた流量の作動流体が高圧圧縮機５に流入する開度である。
【００８４】
第２選択部２５２は、図９に示すように、フィードバック制御部５１から入力された制御信号、および、第２サージング制御部２５１から入力された制御信号にかかる第２バイパス弁４３の開度Ｖ２のうち、開度の大きな制御信号を選択するものである。
選択された制御信号は、第２選択部２５２から第２バイパス弁４３に出力されている。
【００８５】
次に、本実施形態の特徴である発電設備２０１の起動時における制御について説明する。
なお、起動時には、第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部２５１のそれぞれが第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出して制御信号を出力するが、第２プログラム制御部５１による第２バイパス弁４３開度Ｖ２の算出等は、第１の実施形態における場合と同様であるので、その説明を省略する。
さらに、発電設備２０１における発電については、第１の実施形態における発電と同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
図１０は、図９の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
発電設備２０１の起動時には、図１０に示すように、第２プログラム制御部５１におけるバイパス流量の算出、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２の算出（ステップＳ２１（第１算出ステップ））と、第２サージング制御部２５１におけるバイパス流量の算出、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２の算出（ステップＳ２２（第２算出ステップ））と、がそれぞれ独立に行われる。
【００８７】
制御部２５０の第２サージング制御部２５１には、図９に示すように、第２圧力比測定部２６１から高圧圧縮機５の吸入側および吐出側の作動流体の圧力比が入力され、かつ、修正回転数演算部２６３から修正回転数Ｎ１が入力される。
【００８８】
第２サージング制御部２５１は、入力された圧力比および修正回転数Ｎ１に基づいて、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出する。第２サージング制御部２５１におけるサージングの発生を防止する流量は、予め第２サージング制御部２５１に記憶されたテーブル等に基づいて算出される。
第２サージング制御部２５１は、さらに、算出された吸入流量に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出し、第２バイパス弁４３の開度を制御する制御信号を第２選択部２５２に出力する。
【００８９】
第２選択部２５２には、図９に示すように、第２サージング制御部２５１から第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する制御信号が入力されるとともに、第２プログラム制御部５１からも第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する制御信号が入力される。
【００９０】
第２選択部２５２は、入力された制御信号のうち、第２バイパス弁４３の開度が大きな制御信号を選択し、選択した制御信号を第２バイパス弁４３に出力する（ステップＳ２３（選択ステップ））。
第２バイパス弁４３は、入力された制御信号に基づいて開度Ｖ２が調節され、第２バイパス流路３２を流れる作動流体の流量が調節される（ステップＳ２４（流量調節ステップ））。
【００９１】
上記の構成によれば、作動流体温度の上昇開始からの経過時間、つまり、昇温開始指令の入力から経過した時間に基づいたバイパス流量、および、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速ギア部６にかかるトルクが目標トルクＱおよび−Ｑよりも０に近づくこと、および、圧縮機におけるサージングの発生が防止される。
特に、外乱により高圧圧縮機５におけるサージングが発生しやすい状況となっても、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止することができる。
【００９２】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。
本実施形態の発電設備の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、第１バイパス弁の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１から図１３を用いて第１バイパス弁の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。図１２は、図１１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９３】
本実施形態の発電設備３０１には、図１１および図１２に示すように、低圧圧縮機４における吸入側の作動流体圧力と、吐出側の作動流体圧力との圧力比を測定する第１圧力比測定部３６１がさらに設けられている。
【００９４】
第１圧力比測定部３６１は、図１１に示すように、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の圧力と、低圧圧縮機４から吐出された作動流体の圧力との比を測定する測定部である。第１圧力比測定部３６１に測定された圧力比は、図１２に示すように、制御部３５０の第１サージング制御部３５１に入力される。
【００９５】
さらに、本実施形態の発電設備３０１における制御部３５０には、図１２に示すように、昇温開始指令の入力から経過した時間に基づいて、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する第１プログラム制御部１５１と、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する第１サージング制御部（制御部）３５１と、プログラム制御部１５１および第１サージング制御部３５１から出力された制御信号のうち、第１バイパス弁３６の開度が大きい制御信号を選択する第１選択部３５２と、が設けられている。
【００９６】
第１サージング制御部３５１は、図１２に示すように、第１圧力比測定部３６１から入力された圧力比と、修正回転数演算部２６３から入力された修正回転数Ｎ１とに基づいて、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、算出された吸入流量に基づいて第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を算出し、開度を制御する制御信号を出力するものである。
第１サージング制御部３５１から出力された制御信号は、第１選択部３５２に入力される。
【００９７】
ここで、算出されるサージングの発生を防止する吸入流量は、低圧圧縮機４においてサージングが発生する吸入流量に、所定の余裕代（マージン）が上乗せされた流量である。そのため、算出される第１バイパス弁３６の開度Ｖ１は、上述のマージンが上乗せされた流量の作動流体が低圧圧縮機４に流入する開度である。
【００９８】
第１選択部３５２は、図１２に示すように、プログラム制御部１５１から入力された制御信号、および、第１サージング制御部３５１から入力された制御信号にかかる第１バイパス弁３６の開度Ｖ１のうち、開度の大きな制御信号を選択するものである。
選択された制御信号は、第１選択部３５２から第１バイパス弁３６に出力されている。
【００９９】
次に、本実施形態の特徴である発電設備３０１の起動時における制御について説明する。
発電設備３０１の起動時には、第２の実施形態と同様に、第２選択部２５２に第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部２５１から第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する信号が入力され、第２選択部２５２により選択された制御信号が第２バイパス弁４３に入力されている。
【０１００】
図１３は、図１１の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
上述の第２バイパス弁４３の開度制御と同時に、図１３に示すように、第２プログラム制御部１５１におけるバイパス流量の算出、および、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１の算出（ステップＳ３１（第１算出ステップ））と、第１サージング制御部３５１におけるバイパス流量の算出、および、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１の算出（ステップＳ３２（第２算出ステップ））と、がそれぞれ独立に行われる。
【０１０１】
制御部３５０の第１サージング制御部３５１には、図１２に示すように、第１圧力比測定部３６１から低圧圧縮機４の吸入側および吐出側の作動流体の圧力比が入力され、かつ、修正回転数演算部２６３から修正回転数Ｎ１が入力される。
【０１０２】
第１サージング制御部３５１は、入力された圧力比および修正回転数Ｎ１に基づいて、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出する。第１サージング制御部３５１におけるサージングの発生を防止する流量は、予め第１サージング制御部３５１に記憶されたテーブル等に基づいて算出される。
第１サージング制御部３５１は、さらに、算出された吸入流量に基づいて第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を算出し、第１バイパス弁３６の開度を制御する制御信号を第１選択部３５２に出力する。
【０１０３】
第１選択部３５２には、図１２に示すように、第１サージング制御部３５１から第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する制御信号が入力されるとともに、プログラム制御部１５１からも第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する制御信号が入力される。
【０１０４】
第１選択部３５２は、入力された制御信号のうち、第１バイパス弁３６の開度が大きな制御信号を選択し、選択した制御信号を第１バイパス弁３６に出力する（ステップＳ３３（選択ステップ））。
第１バイパス弁３６は、入力された制御信号に基づいて開度が調節され、第１バイパス流路３１を流れる作動流体の流量が調節される（ステップＳ３４（流量調節ステップ））。
【０１０５】
上記の構成によれば、昇温開始指令が入力されてから経過した時間に基づいたバイパス流量、および、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速ギア部６にかかるトルクが目標トルクＱおよび−Ｑよりも０に近づくこと、および、低圧圧縮機４においてサージングが発生することを防止することができる。
特に、外乱により低圧圧縮機４におけるサージングが発生しやすい状況となっても、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止することができる。
【０１０６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の実施形態では、圧縮機が２段、つまり低圧圧縮機４および高圧圧縮機５から構成されている例に適用して説明したが、圧縮機は１段であってもよいし、３段以上のものであってもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１０１，２０１，３０１ 発電設備（タービン設備）
３ タービン部
４ 低圧圧縮機（圧縮部）
５ 高圧圧縮機（圧縮部）
６ 減速ギア部（減速部）
７ 発電機（電動機）
８ 原子炉（熱源部）
９ 循環流路
３１ 第１バイパス流路（バイパス流路）
３２ 第２バイパス流路（バイパス流路）
４３ 第２バイパス弁（流量調整部）
５１ 第２プログラム制御部（制御部）
１５１ 第１プログラム制御部（制御部）
２５１ 第２サージング制御部（制御部）
３５１ 第１サージング制御部（制御部）
Ｓ１ 昇温ステップ
Ｓ２ 流量増加ステップ
Ｓ３ 流量減少ステップ
Ｓ２１，Ｓ３１ 第１算出ステップ
Ｓ２２，Ｓ３２ 第２算出ステップ
Ｓ２３，Ｓ３３ 選択ステップ
Ｓ２４，Ｓ３４ 流量調節ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン設備の制御方法およびタービン設備、特に、原子炉等を熱源に用いて作動流体を閉鎖系で循環させるクローズドサイクルガスタービンに用いて好適なタービン設備の制御方法およびタービン設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉等を熱源に用いて作動流体を閉鎖系で循環させるクローズドサイクルガスタービンでは、起動時の昇速運転のみに用いるモータや、発電機をモータとして使用するための電気機器ＳＦＣ（Ｓｔａｔｉｃ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）等の設備容量を、プラント建設コストの低減を図るために、可能な限り小さくしている。
【０００３】
そのため、クローズドサイクルガスタービンでは、閉鎖系中の作動流体、例えばヘリウムガスの充填量を、原子炉内の燃料球がヘリウムの流れにより循環する程度まで減らした状態、かつ、低い温度状態で定格回転数まで昇速される。
このように、起動時に閉鎖系中の作動流体の充填量を減らす技術は従来から提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０２０８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、原子炉の昇温レートが制限されているため、クローズドサイクルガスタービンが定格回転数に達しても、しばらくの間は発電機がモータとして使用される。そのため、クローズドサイクルガスタービンと発電機との間に配置された減速ギア等に、負のトルクが負荷された状態の運転が継続されることになる。
その後、原子炉の発熱によりタービンに流入する作動流体の温度が上昇し、タービン出力が増加される。この過程で軸出力は負の出力から正の出力に推移し、タービンと発電機とを繋ぐ減速ギア等にかかるトルクも負のトルクから正のトルクへと推移する。
【０００６】
減速ギアには、ギアの自重で歯車の負荷分担が正規の値からずれたり、歯の当たり位置が正規からずれたりして、フレッティング等の不具合が発生することを防止する、最低限必要なトルクが規定されている。
【０００７】
ところが、上述のように減速ギア等にかかるトルクが、負のトルクから正のトルクへと推移する際には、必ず、規定された最低限必要なトルクを下回るという問題があった。
さらに、原子炉の昇温レートが制限されていることから、減速ギア等にかかるトルクの増加レートも制限され、規定された最低限必要なトルクを下回る時間を短くすることも困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、タービン設備に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御した起動運転を行うことができるタービン設備の制御方法およびタービン設備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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のタービン設備の制御方法は、作動流体を圧縮する圧縮部と、圧縮された前記作動流体を加熱する熱源部と、加熱された前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、少なくとも前記圧縮部、前記熱源部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、を有するタービン設備の制御方法であって、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップと、前記熱源部により前記タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を増加させる流量増加ステップと、前記バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、前記バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させるため、減速部にかかる負荷が所定値よりも０に近くなる時間を短縮できる。
【００１１】
つまり、タービン部に流入する作動流体の温度上昇を開始する際に、圧縮機の吐出側から吸入側にバイパス、つまり還流する作動流体の流量を増やすことにより、圧縮機の駆動に必要なトルクが大きくなり、減速部にかかる負荷が大きくなる。その後、時間の経過とともに、タービン部に流入する作動流体の温度がさらに高くなるため、タービン部において発生する回転駆動力が大きくなり、減速部にかかる負荷が徐々に０に近くなる。
【００１２】
作動流体温度の上昇開始から所定時間が経過すると、減速部にかかる負荷の絶対値は、減速部における不具合発生を防止するために必要な所定値まで近づき、この段階で、バイパスする作動流体の流量を減少させる。このとき、圧縮機に圧縮される作動流体の流量が減少し、圧縮機の駆動に必要なトルクが減少する。同時に、タービン部では十分な回転駆動力が発生しているため、減速機にかかる負荷は、それまでとは反対方向に働く負荷となる。例えば、発電機により圧縮機などを回転駆動していたときの減速器にかかる負荷を負の負荷とすると、正の負荷となる。さらに、減速機にかかる正の負荷の値は、上述の所定値よりも大きくなる。
【００１３】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速部にかかる負荷を制御するため、熱源部が、例えば原子炉などの昇温レートが制限された熱源の場合であっても、熱源部に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御することができる。
【００１４】
上記発明においては、前記流量増加ステップおよび前記流量減少ステップにおける前記バイパスする作動流体の流量を、前記作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいて算出する第１算出ステップと、前記圧縮機の吸入側および吐出側の間の圧力比と、記圧縮機に吸入される前記作動流体の温度に基づいて算出された前記圧縮機の修正回転数とに基づいて、前記圧縮機においてサージングの発生防止に必要なバイパス流量を算出する第２算出ステップと、前記第１および第２算出ステップにより算出された前記バイパス流量のうち、流量の大きなバイパス流量を選択する選択ステップと、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を、前記選択されたバイパス流量に調節する流量調節ステップと、をさらに有することが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいたバイパス流量、および、圧縮機におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速部にかかる負荷が所定値よりも０に近づくこと、および、圧縮機におけるサージングの発生が防止される。
【００１６】
本発明のタービン設備は、作動流体を圧縮する圧縮部と、前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、少なくとも前記圧縮部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、前記圧縮部の吐出側から吸入側に前記作動流体をバイパスさせるバイパス流路と、該バイパス流路を流れる前記作動流体の流量を調整する流量調整部と、起動時に減速部を介して前記圧縮部および前記タービン部を回転駆動する電動機と、上記本発明の制御方法を行う制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明によれば、制御部が上記本発明の制御方法を行うことにより、圧縮機の吐出側から吸入側にバイパスする作動流体の流量が調節され、減速部にかかる負荷が制御される。
【００１８】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速部にかかる負荷を制御するため、熱源部が、例えば原子炉などの昇温レートが制限された熱源の場合であっても、熱源部に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のタービン設備の制御方法およびタービン設備によれば、タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させることにより、タービン設備に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速部にかかる負荷を制御した起動運転を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図３】図１の発電設備における起動時の制御を説明するフローチャートである。
【図４】図１の発電設備におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化、および、第２バイパス弁の開度の時間変化を説明するグラフである。
【図５】図１の発電設備における減速ギア部にかかるトルクを説明するグラフである。
【図６】本発明の第１の実施形態の変形例に係る発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図７】図６の発電設備の起動時におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化と、第１および第２バイパス弁開度の時間変化を説明するグラフである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図９】図８の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図１０】図９の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
【図１２】図１１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
【図１３】図１１の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るクローズドサイクルガスタービンを備えた発電設備について図１から図５を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。
本実施形態では、本発明を作動流体であるヘリウムガスを閉鎖した循環系で循環させるとともに（クローズドサイクル）、圧縮された作動流体を加熱する熱源として原子炉を用いるガスタービンを備えた発電設備に適用して説明する。
発電設備（タービン設備）１には、図１に示すように、同一の回転軸２上に配置されたタービン部３、低圧圧縮機（圧縮部）４、高圧圧縮機（圧縮部）５および減速ギア部（減速部）６と、減速ギア部６に接続された発電機（電動機）７と、高圧圧縮機５により圧縮された作動流体を加熱する原子炉（熱源部）８と、作動流体を原子炉８、タービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の順に循環させる循環流路９と、が主に設けられている。
【００２２】
タービン部３は、図１に示すように、回転軸２に配置され、原子炉８から供給された高温高圧の作動流体により回転駆動されるものである。
原子炉８とタービン部３との間、および、タービン部３と低圧圧縮機４との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２３】
低圧圧縮機４は、図１に示すように、回転軸２に配置され、回転軸２を介して供給された回転駆動力を用いて、作動流体を圧縮するものである。
タービン部３と低圧圧縮機４との間、および、低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２４】
高圧圧縮機５は、図１に示すように、回転軸２に配置され、回転軸２を介して供給された回転駆動力を用いて、作動流体をさらに高圧に圧縮するものである。
低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間、および、高圧圧縮機５と原子炉８との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２５】
原子炉８は、図１に示すように、高圧圧縮機５とタービン部３との間に配置され、高圧圧縮機５から吐出された高圧の作動流体を加熱して、タービン部３に高温高圧の作動流体を供給するものである。
高圧圧縮機５と原子炉８との間、および、原子炉８とタービン部３との間は、循環流路９によって作動流体が流通可能に接続されている。
【００２６】
減速ギア部６は、図１に示すように、回転軸２と発電機７との間を回転駆動力の伝達を可能に接続するものであって、回転軸２から発電機７へ、または、発電機７から回転軸２へ、回転数を変換しつつ回転駆動力を伝達するものである。
減速ギア部６は、複数の歯車の組み合わせから構成されるものであって、種々の組み合わせ形式を用いることができる。例えば、減速ギア部６として遊星ギアを用いることができるが、特に限定するものではない。
【００２７】
発電機７は、図１に示すように、減速ギア部６と回転駆動力が伝達可能に接続されたものであって、発電設備１が運転状態にあるときには、回転軸２および減速ギア部６を介してタービン部３により回転駆動され、発電を行うものである。
一方、発電設備１の起動時には、外部から供給された電力を用いて、回転軸２および減速ギア部６を介してタービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５を回転駆動するものである。
【００２８】
循環流路９は、図１に示すように、原子炉８、タービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の間で作動流体を循環させる流路である。
循環流路９には、タービン部３から流出した作動流体と、高圧圧縮機５から吐出された作動流体との間で熱交換を行う再生熱交換器２１と、低圧圧縮機４に吸入される作動流体と、海水との間で熱交換を行う冷却器２２と、低圧圧縮機４から吐出された作動流体と、海水との間で熱交換を行う中間冷却器２３と、が設けられている。
【００２９】
再生熱交換器２１は、図１に示すように、タービン部３から流出した作動流体から熱を回収して、原子炉８に流入する作動流体を加熱する熱交換器である。再生熱交換器２１は、タービン部３と低圧圧縮機４との間、および、高圧圧縮機５と原子炉８との間に配置されている。
【００３０】
冷却器２２は、図１に示すように、再生熱交換器２１から流出した作動流体の熱を、海水に放熱させる熱交換器である。冷却器２２は、再生熱交換器２１と低圧圧縮機４との間に配置されている。
なお、上述のように海水に作動流体の熱を放熱させる構成の冷却器２２を用いてもよいし、他の媒体に作動流体の熱を放熱させる構成の熱交換器を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００３１】
中間冷却器２３は、図１に示すように、低圧圧縮機４から吐出された作動流体の熱を、海水に放熱させる熱交換器である。中間冷却器２３は、低圧圧縮機４と高圧圧縮機５との間に配置されている。
なお、上述のように海水に作動流体の熱を放熱させる構成の中間冷却器２３を用いてもよいし、他の媒体に作動流体の熱を放熱させる構成の熱交換器を用いてもよく、特に限定するものではない。
【００３２】
さらに、循環流路９には、図１に示すように、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の流量を増加させる第１バイパス流路（バイパス流路）３１と、作動流体の充填量、つまり循環流路９内を流れる作動流体の流量を調節するとともに、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を増加させる第２バイパス流路（バイパス流路）３２と、が設けられている。
【００３３】
第１バイパス流路３１は、図１に示すように、中間冷却器２３から流出した作動流体の一部を低圧圧縮機４と冷却器２２との間に還流させる流路である。言い換えると、一端が中間冷却器２３と高圧圧縮機５との間の循環流路９に接続され、他端が冷却器２２と低圧圧縮機４との間の循環流路９に接続された流路である。
第１バイパス流路３１には、還流する作動流体の流量を調節する第１バイパス弁３６が設けられている。
【００３４】
第１バイパス弁３６は、図１に示すように、第１バイパス流路３１に配置され、第１バイパス流路３１を流れる作動流体の流量を調節する弁である。言い換えると、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の流量を調節する弁であって、流量を調節することにより、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止するものである。
本実施形態では、２つの第１バイパス弁３６が並列に配置されている例に適用して説明するが、第１バイパス弁３６の数は、２つよりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
【００３５】
第２バイパス流路３２は、図１に示すように、高圧圧縮機５の吐出側および低圧圧縮機４の吸入側の一方、または、両方に作動流体を充填する流路であるとともに、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部を再生熱交換器２１と冷却器２２との間に還流させる流路である。言い換えると、一方の端部が高圧圧縮機５と再生熱交換器２１との間に接続され、他方の端部が冷却器２２と低圧圧縮機４との間に接続された流路である。
【００３６】
第２バイパス流路３２には、外部の作動流体充填系と接続された第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２と、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の間に配置された第２バイパス弁（流量調整部）４３と、が設けられている。
【００３７】
第１バッファタンク４１は、第２バイパス流路３２における高圧圧縮機５側に配置されたタンクである。第２バッファタンク４２は、第２バイパス流路３２における冷却器２２側に配置されたタンクである。
【００３８】
循環流路９に作動流体を充填する場合には、作動流体充填系から第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の一方、または、両方を介して作動流体が充填される。
一方、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を調節する場合には、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部は、第１バッファタンク４１、第２バッファタンク４２の順に流れて、再生熱交換器２１と冷却器２２との間に還流される。
【００３９】
第２バイパス弁４３は、図１に示すように、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２の間の第２バイパス流路３２に配置され、第２バイパス流路３２を流れる作動流体の流量を調節する弁である。言い換えると、発電設備１の運転時には、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に吸入される作動流体の流量を調節する弁であり、かつ、起動時には、減速ギア部６にかかるトルクを制御する弁である。
【００４０】
第２バイパス弁４３には、図２に示すように、第２プログラム制御部５１から弁開度を制御する制御信号が入力されている。
本実施形態では、２つの第２バイパス弁４３が並列に配置されている例に適用して説明するが、第２バイパス弁４３の数は、２つよりも多くてもよいし、少なくてもよく、特に限定するものではない。
【００４１】
図２は、図１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
さらに、発電設備１には、図２に示すように、昇温開始指令に基づいて、第２バイパス弁４３を制御する第２プログラム制御部（制御部）５１が設けられている。
第２プログラム制御部５１における第１バイパス弁３６の制御については、以下に説明する。
【００４２】
次に、上記の構成からなる発電設備１における発電について説明する。
発電設備１において運転、つまり発電が行われる場合には、図１に示すように、原子炉８に流入した高圧の作動流体は原子炉８において発生した熱を吸収してさらに加熱され、例えば、約９００℃の作動流体として原子炉８から循環流路９に流出する。
【００４３】
作動流体は循環流路９からタービン部３に流入する。タービン部３は、流入した高温高圧の作動流体が有するエネルギから回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を回転軸２に伝達する。
【００４４】
回転駆動力は回転軸２から減速ギア部６に伝達され、減速ギア部６から発電機７に伝達される。回転軸２の回転数は、減速ギア部６により発電機７の駆動に適切な回転数に減速されている。
発電機７は、伝達された回転駆動力により回転駆動されて発電を行っている。
【００４５】
一方、作動流体はタービン部３から流出する際に約５００℃まで温度が低下し、循環流路９を介して再生熱交換器２１に流入する。再生熱交換器２１では、タービン部３から流入した作動流体と、後述する高圧圧縮機５から吐出された作動流体との間で熱交換が行われ、再生熱交換器２１から流出する。
【００４６】
再生熱交換器２１から流出した作動流体は、循環流路９を介して冷却器２２に流入して海水との間で熱交換を行い、約２０℃まで冷却された後、冷却器２２から流出する。
冷却器２２から流出した作動流体は、循環流路９を介して低圧圧縮機４に吸入される。低圧圧縮機４は、回転軸２を介してタービン部３から供給された回転駆動力により、吸入した作動流体を圧縮し、循環流路９に吐出する。
【００４７】
低圧圧縮機４から吐出された作動流体は、循環流路９を介して中間冷却器２３に流入して海水との間で熱交換を行い、約２０℃まで冷却された後、中間冷却器２３から流出する。
中間冷却器２３から流出した作動流体は、循環流路９を介して高圧圧縮機５に吸入される。高圧圧縮機５は、回転軸２を介してタービン部３から供給された回転駆動力により、低圧圧縮機４により圧縮された作動流体をさらに高圧に圧縮し、循環流路９に吐出する。
【００４８】
高圧圧縮機５から吐出された作動流体は、循環流路９を介して再生熱交換器２１に流入し、上述のタービン部３から流出した作動流体との間で熱交換を行い、例えば、約４５０℃に加熱され、循環流路９に流出する。
再生熱交換器２１から流出した作動流体は、循環流路９を介して原子炉８に流入し、上述の過程が繰り返される。
【００４９】
循環流路９を流れる作動流体の流量が少ない場合、言い換えると、低圧圧縮機４に流入する作動流体の流量が少ない場合には、第１バイパス弁３６が開かれ、低圧圧縮機４におけるサージングの発生が防止される。
つまり、第１バイパス弁３６を開くことにより、低圧圧縮機４から吐出され中間冷却器２３から流出された作動流体の一部が、第１バイパス流路３１を介して、冷却器２２と低圧圧縮機４との間の循環流路９に流入する。そのため、循環流路９の全体における作動流体の循環流量と比較して、低圧圧縮機４に流入する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４におけるサージングの発生が防止される。
【００５０】
一方、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に流入する作動流体の流量が少ない場合には、第２バイパス弁４３が開かれ、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５におけるサージングの発生が防止される。
つまり、第２バイパス弁４３を開くことにより、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の一部が、第２バイパス流路３２、第１バッファタンク４１および第２バッファタンク４２を介して、再生熱交換器２１および冷却器２２の間の循環流路９に流入する。そのため、循環流路９の全体における作動流体の循環流量と比較して、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５に流入する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５におけるサージングの発生が防止される。
【００５１】
さらに、循環流路９を循環する作動流体の充填量が少ない場合には、第１バッファタンク４１や、第２バッファタンク４２を介して接続された作動流体充填系から、作動流体が循環流路９内に充填される。
【００５２】
次に、本実施形態の特徴である発電設備１の起動時における制御について説明する。
図３は、図１の発電設備における起動時の制御を説明するフローチャートである。
発電設備１の起動時は、図１に示すように、外部から発電機７に電力が供給される。電力が供給された発電機７は、電動機として回転駆動力を発生し、減速ギア部６および回転軸２を介してタービン部３，低圧圧縮機４および高圧圧縮機５を回転駆動する。
【００５３】
図４は、図１の発電設備におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化、および、第２バイパス弁の開度の時間変化を説明するグラフである。図５は、図１の発電設備における減速ギア部にかかるトルクを説明するグラフである。
ここで、図５における正のトルクは、タービン部３により発電機７が回転駆動される場合に減速ギア部６にかかるトルクの値を示し、負のトルクは、発電機７によりタービン部３、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５が回転駆動される場合に減速ギア部６にかかるトルクの値を示している。
【００５４】
発電設備１が起動されて昇温開始指令が入力される（Ｔ１）までは、タービン部３などが、例えば毎分約６０００回転の定格回転数で回転駆動される。このとき、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎ、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、図４および図５に示すように、一定に制御されている。これにより、減速ギア部６にかかるトルクは、負の目標トルク−Ｑに制御されている。
【００５５】
その後、発電設備１に昇温開始指令が入力（Ｔ１）されると、原子炉８の昇温が開始され、図４に示すように、原子炉８により加熱されタービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎの昇温も開始される（ステップＳ１（昇温ステップ））。
同時に、第２プログラム制御部５１は、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を開く制御を行う（ステップＳ２（流量増加ステップ））。
【００５６】
タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎが上昇すると、タービン部３において回転駆動力が発生する。その一方で、第２バイパス弁４３が開かれることにより、高圧圧縮機５の吐出側から再生熱交換器２１と冷却器２２との間の循環流路９に還流する作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクは増加する。
減速ギア部６にかかるトルクの絶対値は、タービン部３における回転駆動力により減少する一方で、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動トルク増加により増加するため、全体的には図５に示すように増加する（図５において右下がりとなる）。
【００５７】
第２バイパス弁４３が開かれた後も、原子炉８の昇温は継続され、図４に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎも上昇し続ける。
そのため、タービン部３において発生する回転駆動力も上昇し続け、図５に示すように、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値はタービン部３に流入する作動流体の温度上昇にともない減少する（図５において右上がりとなる）。
【００５８】
昇温開始指令が入力されてから所定時間が経過すると（Ｔ２）、減速ギア部６にかかるトルクは、目標トルク−Ｑになる。
ここで、第２プログラム制御部５１は、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を下げる制御を行う（ステップＳ３（流量減少ステップ））。
【００５９】
第２バイパス弁４３の開度Ｖ２が下げられると、高圧圧縮機５の吐出側から再生熱交換器２１と冷却器２２との間の循環流路９に還流する作動流体の流量が減少し、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクは減少する。
減速ギア部６にかかるトルクは、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクの減少により、素早く増加して負の所定トルク（所定値）−Ｑ１から正の所定トルク（所定値）Ｑ１の間を越える。
【００６０】
ここで、図５における点線で示されたグラフは、第２バイパス弁４３の開度を調節することなく、タービン部３に流入する作動流体温度Ｔｉｎを上昇させた場合の減速ギア部６にかかるトルクの時間変化を示すものである。
図５に示されるように、第２プログラム制御部５１により第２バイパス弁４３の開度を制御することにより、減速ギア部６にかかるトルクが、正の第１所定トルクＱ１から負の第１所定トルク−Ｑ１の間に含まれる時間が短縮されている。
【００６１】
なお、図５における正の第１所定トルクＱ１から負の第１所定トルク−Ｑ１の間の領域は、減速ギア部６にかかるトルクの値が小さく、減速ギア部６を構成する歯車等にフレッティングが生じる可能性が高い領域である。
【００６２】
上記の構成によれば、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎを上昇させる際に、バイパスする作動流体の流量を所定時間の間増加させ、その後にバイパスする作動流体の流量を減少させるため、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値が所定トルク−Ｑ１よりも０に近くなる時間を短縮できる。そのため、起動運転を行う際に、原子炉８に課せられた昇温レートなど、発電設備１に設けられた機器に課せられた制約を遵守しつつ、減速ギア部６にかかるトルクを制御することができる。
【００６３】
さらに、バイパスする作動流体の流量のみを調整して、減速ギア部６にかかるトルクを制御するため、昇温レートが制限された原子炉８などの熱源を用いる発電設備１であっても、原子炉８に課せられた昇温レート等の制約を遵守しつつ、減速ギア部６にかかるトルクを制御することができる。
【００６４】
〔第１の実施形態の変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の変形例について図６および図７を参照して説明する。
本変形例の発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第１バイパス弁の制御が異なっている。よって、本実施形態においては、図６および図７を用いて第１バイパス弁の制御のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本変形例の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
本実施形態の発電設備１０１における制御部１５０には、図６に示すように、第２バイパス弁４３の開度を制御する第２プログラム制御部５１と、第１バイパス弁（流量調整部）３６の開度を制御する第１プログラム制御部（制御部）１５１と、が設けられている。
第１プログラム制御部１５１は、昇温開始指令に基づいて、第１バイパス弁３６の開度を制御するものである。
プログラム制御部１５１における第１バイパス弁３６の開度制御については、以下に説明する。
【００６６】
次に、本実施形態の特徴である発電設備１０１の起動時における制御について説明する。
なお、起動時には、第２プログラム制御部５１および第１プログラム制御部１５１のそれぞれが第２バイパス弁４３および第１バイパス弁３６の開度を制御するが、第２プログラム制御部５１による第２バイパス弁４３の開度制御は、第１の実施形態における制御と同様であるので、その説明を省略する。
さらに、発電設備１０１における発電については、第１の実施形態における発電と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
図７は、図６の発電設備の起動時におけるタービン部に流入する作動流体の温度の時間変化と、第１および第２バイパス弁開度の時間変化を説明するグラフである。なお、図７中のグラフＶ１は、第１バイパス弁３６の開度を示し、グラフＶ２は第２バイパス弁４３の開度を示すものである。
【００６８】
発電設備１０１が起動されて昇温開始指令が入力される（Ｔ１）までは、タービン部３などが、例えば毎分約６０００回転の定格回転数で回転駆動される。このとき、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎ、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、図７に示すように、一定に制御されている。
【００６９】
その後、発電設備１０１に昇温開始指令が入力（Ｔ１）されると、原子炉８の昇温が開始され、図７に示すように、原子炉８により加熱されタービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎの昇温も開始される。
同時に、第１プログラム制御部１５１は、第１バイパス弁３６の開度Ｖ２を開く制御を行う。
【００７０】
第１バイパス弁３６が開かれると、低圧圧縮機４から吐出され中間冷却器２３を通過した冷媒の一部が、第１バイパス流路３１を介して低圧圧縮機４の吸入側に還流される。言い換えると、低圧圧縮機４に圧縮される作動流体の流量が増加し、低圧圧縮機４の駆動に必要な駆動トルクが増加する（図１参照。）。
すると、電動機である発電機７と、低圧圧縮機４の間に配置された減速ギア部６にかかるトルクの絶対値も増加する。
【００７１】
第１バイパス弁３６および第２バイパス弁４３が開かれた後も、原子炉８の昇温は継続され、図７に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度Ｔｉｎも上昇し続ける。
そのため、タービン部３において発生する回転駆動力も上昇し続け、第１の実施形態と同様に、減速ギア部６にかかるトルクの絶対値はタービン部３に流入する作動流体の温度上昇にともない減少する。
【００７２】
昇温開始指令が入力されてから所定時間が経過すると（Ｔ２）、減速ギア部６にかかるトルクは、目標トルク−Ｑになる。
ここで、第１プログラム制御部１５１および第２プログラム制御部５１は、図７に示すように、それぞれ第１バイパス弁３６の開度Ｖ１および第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を下げる制御を行う。
【００７３】
第１バイパス弁３６の開度Ｖ１が下げられると、低圧圧縮機４の吐出側から吸入側に還流する作動流体の流量が減少し、低圧圧縮機４の駆動に必要なトルクは減少する。
減速ギア部６にかかるトルクは、低圧圧縮機４および高圧圧縮機５の駆動に必要なトルクの減少により、素早く増加して負の所定トルク（所定値）−Ｑ１から正の所定トルク（所定値）Ｑ１の間を越える。
【００７４】
上記の構成によれば、第１プログラム制御部５１および第２プログラム制御部１５１を用いて、それぞれ第１バイパス弁３６の開度Ｖ１および第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御することで、減速ギア部６にかかるトルクの制御が容易となる。
【００７５】
つまり、第１および第２バイパス弁３６，４３の合計容量を、減速ギア部６にかかるトルク制御に用いることができるため、第１および第２バイパス弁４３のいずれか一方を大型化、または、個数の増加をする必要がなくなる。そのため、減速ギア部６にかかるトルクの制御に用いられる操作端の変更や、追加が不要となり、発電設備１０１におけるイニシャルコストの増加を抑制することができる。
【００７６】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図８から図１０を参照して説明する。
本実施形態の発電設備の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、第２バイパス弁の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１０を用いて第２バイパス弁の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。図９は、図８の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
本実施形態の発電設備２０１には、図８および図９に示すように、高圧圧縮機５における吸入側の作動流体圧力と、吐出側の作動流体圧力との圧力比を測定する第２圧力比測定部２６１と、タービン部３に流入する作動流体の温度を測定する温度測定部２６２と、修正回転数を算出する修正回転数演算部２６３と、がさらに設けられている。
【００７８】
第２圧力比測定部２６１は、図８に示すように、高圧圧縮機５に吸入される作動流体の圧力と、高圧圧縮機５から吐出された作動流体の圧力との比を測定する測定部である。第２圧力比測定部２６１に測定された圧力比は、図９に示すように、制御部２５０の第２サージング制御部２５１に入力される。
【００７９】
温度測定部２６２は、図８に示すように、タービン部３に流入する作動流体の温度を測定する測定部である。温度測定部２６２に測定された温度は、図９に示すように、修正回転数演算部２６３に入力される。
【００８０】
修正回転数演算部２６３は、図９に示すように、温度測定部２６２から入力された温度Ｔｉと、タービン部３の実回転数Ｎとに基づいて、下記の式により修正回転数Ｎ１を算出するものである。
Ｎ１＝Ｎ／√（Ｔｉ）
修正回転数演算部２６３により算出された修正回転数Ｎ１は、第２サージング制御部２５１に入力される。
【００８１】
さらに、本実施形態の発電設備２０１における制御部２５０には、図９に示すように、昇温開始指令が入力されてから経過した時間に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する第２プログラム制御部５１と、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する第２サージング制御部２５１と、第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部（制御部）２５１から出力された制御信号のうち、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２が大きい制御信号を選択する第２選択部２５２と、が設けられている。
【００８２】
第２サージング制御部２５１は、図９に示すように、第２圧力比測定部２６１から入力された圧力比と、修正回転数演算部２６３から入力された修正回転数Ｎ１とに基づいて、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、算出された吸入流量に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出し、開度Ｖ２を制御する制御信号を出力するものである。
第２サージング制御部２５１から出力された制御信号は、第２選択部２５２に入力される。
【００８３】
ここで、算出されるサージングの発生を防止する吸入流量は、高圧圧縮機５においてサージングが発生する吸入流量に、所定の余裕代（マージン）が上乗せされた流量である。そのため、算出される第２バイパス弁４３の開度Ｖ２は、上述のマージンが上乗せされた流量の作動流体が高圧圧縮機５に流入する開度である。
【００８４】
第２選択部２５２は、図９に示すように、フィードバック制御部５１から入力された制御信号、および、第２サージング制御部２５１から入力された制御信号にかかる第２バイパス弁４３の開度Ｖ２のうち、開度の大きな制御信号を選択するものである。
選択された制御信号は、第２選択部２５２から第２バイパス弁４３に出力されている。
【００８５】
次に、本実施形態の特徴である発電設備２０１の起動時における制御について説明する。
なお、起動時には、第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部２５１のそれぞれが第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出して制御信号を出力するが、第２プログラム制御部５１による第２バイパス弁４３開度Ｖ２の算出等は、第１の実施形態における場合と同様であるので、その説明を省略する。
さらに、発電設備２０１における発電については、第１の実施形態における発電と同様であるので、その説明を省略する。
【００８６】
図１０は、図９の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
発電設備２０１の起動時には、図１０に示すように、第２プログラム制御部５１におけるバイパス流量の算出、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２の算出（ステップＳ２１（第１算出ステップ））と、第２サージング制御部２５１におけるバイパス流量の算出、および、第２バイパス弁４３の開度Ｖ２の算出（ステップＳ２２（第２算出ステップ））と、がそれぞれ独立に行われる。
【００８７】
制御部２５０の第２サージング制御部２５１には、図９に示すように、第２圧力比測定部２６１から高圧圧縮機５の吸入側および吐出側の作動流体の圧力比が入力され、かつ、修正回転数演算部２６３から修正回転数Ｎ１が入力される。
【００８８】
第２サージング制御部２５１は、入力された圧力比および修正回転数Ｎ１に基づいて、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出する。第２サージング制御部２５１におけるサージングの発生を防止する流量は、予め第２サージング制御部２５１に記憶されたテーブル等に基づいて算出される。
第２サージング制御部２５１は、さらに、算出された吸入流量に基づいて第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を算出し、第２バイパス弁４３の開度を制御する制御信号を第２選択部２５２に出力する。
【００８９】
第２選択部２５２には、図９に示すように、第２サージング制御部２５１から第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する制御信号が入力されるとともに、第２プログラム制御部５１からも第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する制御信号が入力される。
【００９０】
第２選択部２５２は、入力された制御信号のうち、第２バイパス弁４３の開度が大きな制御信号を選択し、選択した制御信号を第２バイパス弁４３に出力する（ステップＳ２３（選択ステップ））。
第２バイパス弁４３は、入力された制御信号に基づいて開度Ｖ２が調節され、第２バイパス流路３２を流れる作動流体の流量が調節される（ステップＳ２４（流量調節ステップ））。
【００９１】
上記の構成によれば、作動流体温度の上昇開始からの経過時間、つまり、昇温開始指令の入力から経過した時間に基づいたバイパス流量、および、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速ギア部６にかかるトルクが目標トルクＱおよび−Ｑよりも０に近づくこと、および、圧縮機におけるサージングの発生が防止される。
特に、外乱により高圧圧縮機５におけるサージングが発生しやすい状況となっても、高圧圧縮機５におけるサージングの発生を防止することができる。
【００９２】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１１から図１３を参照して説明する。
本実施形態の発電設備の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、第１バイパス弁の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１から図１３を用いて第１バイパス弁の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態に係る発電設備の構成を説明する模式図である。図１２は、図１１の発電設備における制御を説明するブロック図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９３】
本実施形態の発電設備３０１には、図１１および図１２に示すように、低圧圧縮機４における吸入側の作動流体圧力と、吐出側の作動流体圧力との圧力比を測定する第１圧力比測定部３６１がさらに設けられている。
【００９４】
第１圧力比測定部３６１は、図１１に示すように、低圧圧縮機４に吸入される作動流体の圧力と、低圧圧縮機４から吐出された作動流体の圧力との比を測定する測定部である。第１圧力比測定部３６１に測定された圧力比は、図１２に示すように、制御部３５０の第１サージング制御部３５１に入力される。
【００９５】
さらに、本実施形態の発電設備３０１における制御部３５０には、図１２に示すように、昇温開始指令の入力から経過した時間に基づいて、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する第１プログラム制御部１５１と、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する第１サージング制御部（制御部）３５１と、プログラム制御部１５１および第１サージング制御部３５１から出力された制御信号のうち、第１バイパス弁３６の開度が大きい制御信号を選択する第１選択部３５２と、が設けられている。
【００９６】
第１サージング制御部３５１は、図１２に示すように、第１圧力比測定部３６１から入力された圧力比と、修正回転数演算部２６３から入力された修正回転数Ｎ１とに基づいて、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出し、算出された吸入流量に基づいて第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を算出し、開度を制御する制御信号を出力するものである。
第１サージング制御部３５１から出力された制御信号は、第１選択部３５２に入力される。
【００９７】
ここで、算出されるサージングの発生を防止する吸入流量は、低圧圧縮機４においてサージングが発生する吸入流量に、所定の余裕代（マージン）が上乗せされた流量である。そのため、算出される第１バイパス弁３６の開度Ｖ１は、上述のマージンが上乗せされた流量の作動流体が低圧圧縮機４に流入する開度である。
【００９８】
第１選択部３５２は、図１２に示すように、プログラム制御部１５１から入力された制御信号、および、第１サージング制御部３５１から入力された制御信号にかかる第１バイパス弁３６の開度Ｖ１のうち、開度の大きな制御信号を選択するものである。
選択された制御信号は、第１選択部３５２から第１バイパス弁３６に出力されている。
【００９９】
次に、本実施形態の特徴である発電設備３０１の起動時における制御について説明する。
発電設備３０１の起動時には、第２の実施形態と同様に、第２選択部２５２に第２プログラム制御部５１および第２サージング制御部２５１から第２バイパス弁４３の開度Ｖ２を制御する信号が入力され、第２選択部２５２により選択された制御信号が第２バイパス弁４３に入力されている。
【０１００】
図１３は、図１１の発電設備の起動時における制御を説明するフローチャートである。
上述の第２バイパス弁４３の開度制御と同時に、図１３に示すように、第２プログラム制御部１５１におけるバイパス流量の算出、および、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１の算出（ステップＳ３１（第１算出ステップ））と、第１サージング制御部３５１におけるバイパス流量の算出、および、第１バイパス弁３６の開度Ｖ１の算出（ステップＳ３２（第２算出ステップ））と、がそれぞれ独立に行われる。
【０１０１】
制御部３５０の第１サージング制御部３５１には、図１２に示すように、第１圧力比測定部３６１から低圧圧縮機４の吸入側および吐出側の作動流体の圧力比が入力され、かつ、修正回転数演算部２６３から修正回転数Ｎ１が入力される。
【０１０２】
第１サージング制御部３５１は、入力された圧力比および修正回転数Ｎ１に基づいて、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止する吸入流量を算出する。第１サージング制御部３５１におけるサージングの発生を防止する流量は、予め第１サージング制御部３５１に記憶されたテーブル等に基づいて算出される。
第１サージング制御部３５１は、さらに、算出された吸入流量に基づいて第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を算出し、第１バイパス弁３６の開度を制御する制御信号を第１選択部３５２に出力する。
【０１０３】
第１選択部３５２には、図１２に示すように、第１サージング制御部３５１から第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する制御信号が入力されるとともに、プログラム制御部１５１からも第１バイパス弁３６の開度Ｖ１を制御する制御信号が入力される。
【０１０４】
第１選択部３５２は、入力された制御信号のうち、第１バイパス弁３６の開度が大きな制御信号を選択し、選択した制御信号を第１バイパス弁３６に出力する（ステップＳ３３（選択ステップ））。
第１バイパス弁３６は、入力された制御信号に基づいて開度が調節され、第１バイパス流路３１を流れる作動流体の流量が調節される（ステップＳ３４（流量調節ステップ））。
【０１０５】
上記の構成によれば、昇温開始指令が入力されてから経過した時間に基づいたバイパス流量、および、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止するバイパス流量のうち、流量が大きなバイパス流量を選択して、バイパスする作動流体の流量を選択したバイパス流量に調節するため、減速ギア部６にかかるトルクが目標トルクＱおよび−Ｑよりも０に近づくこと、および、低圧圧縮機４においてサージングが発生することを防止することができる。
特に、外乱により低圧圧縮機４におけるサージングが発生しやすい状況となっても、低圧圧縮機４におけるサージングの発生を防止することができる。
【０１０６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述の実施形態では、圧縮機が２段、つまり低圧圧縮機４および高圧圧縮機５から構成されている例に適用して説明したが、圧縮機は１段であってもよいし、３段以上のものであってもよく、特に限定するものではない。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１０１，２０１，３０１ 発電設備（タービン設備）
３ タービン部
４ 低圧圧縮機（圧縮部）
５ 高圧圧縮機（圧縮部）
６ 減速ギア部（減速部）
７ 発電機（電動機）
８ 原子炉（熱源部）
９ 循環流路
３１ 第１バイパス流路（バイパス流路）
３２ 第２バイパス流路（バイパス流路）
４３ 第２バイパス弁（流量調整部）
５１ 第２プログラム制御部（制御部）
１５１ 第１プログラム制御部（制御部）
２５１ 第２サージング制御部（制御部）
３５１ 第１サージング制御部（制御部）
Ｓ１ 昇温ステップ
Ｓ２ 流量増加ステップ
Ｓ３ 流量減少ステップ
Ｓ２１，Ｓ３１ 第１算出ステップ
Ｓ２２，Ｓ３２ 第２算出ステップ
Ｓ２３，Ｓ３３ 選択ステップ
Ｓ２４，Ｓ３４ 流量調節ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を圧縮する圧縮部と、
圧縮された前記作動流体を加熱する熱源部と、
加熱された前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、
少なくとも前記圧縮部、前記熱源部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、
を有するタービン設備の制御方法であって、
タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップと、
前記熱源部により前記タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を増加させる流量増加ステップと、
前記バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、前記バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップと、
を有することを特徴とするタービン設備の制御方法。
【請求項２】
前記流量増加ステップおよび前記流量減少ステップにおける前記バイパスする作動流体の流量を、前記作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいて算出する第１算出ステップと、
前記圧縮機の吸入側および吐出側の間の圧力比と、記圧縮機に吸入される前記作動流体の温度に基づいて算出された前記圧縮機の修正回転数とに基づいて、前記圧縮機においてサージングの発生防止に必要なバイパス流量を算出する第２算出ステップと、
前記第１および第２算出ステップにより算出された前記バイパス流量のうち、流量の大きなバイパス流量を選択する選択ステップと、
前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を、前記選択されたバイパス流量に調節する流量調節ステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタービン設備の制御方法。
【請求項３】
作動流体を圧縮する圧縮部と、
前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、
少なくとも前記圧縮部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、
前記圧縮部の吐出側から吸入側に前記作動流体をバイパスさせるバイパス流路と、
該バイパス流路を流れる前記作動流体の流量を調整する流量調整部と、
起動時に減速部を介して前記圧縮部および前記タービン部を回転駆動する電動機と、
請求項１または請求項２に記載の制御方法を行う制御部と、
が設けられていることを特徴とするタービン設備。
【請求項１】
作動流体を圧縮する圧縮部と、
圧縮された前記作動流体を加熱する熱源部と、
加熱された前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、
少なくとも前記圧縮部、前記熱源部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、
を有するタービン設備の制御方法であって、
タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる昇温ステップと、
前記熱源部により前記タービン部に流入する作動流体の温度を上昇させる際に、前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を増加させる流量増加ステップと、
前記バイパスする作動流体の流量の増加から所定時間経過後に、前記バイパスする作動流体の流量を減少させる流量減少ステップと、
を有することを特徴とするタービン設備の制御方法。
【請求項２】
前記流量増加ステップおよび前記流量減少ステップにおける前記バイパスする作動流体の流量を、前記作動流体温度の上昇開始からの経過時間に基づいて算出する第１算出ステップと、
前記圧縮機の吸入側および吐出側の間の圧力比と、記圧縮機に吸入される前記作動流体の温度に基づいて算出された前記圧縮機の修正回転数とに基づいて、前記圧縮機においてサージングの発生防止に必要なバイパス流量を算出する第２算出ステップと、
前記第１および第２算出ステップにより算出された前記バイパス流量のうち、流量の大きなバイパス流量を選択する選択ステップと、
前記圧縮部の吐出側から吸入側にバイパスする前記作動流体の流量を、前記選択されたバイパス流量に調節する流量調節ステップと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のタービン設備の制御方法。
【請求項３】
作動流体を圧縮する圧縮部と、
前記作動流体により回転駆動されるタービン部と、
少なくとも前記圧縮部および前記タービン部の間で前記作動流体を循環させる循環流路と、
前記圧縮部の吐出側から吸入側に前記作動流体をバイパスさせるバイパス流路と、
該バイパス流路を流れる前記作動流体の流量を調整する流量調整部と、
起動時に減速部を介して前記圧縮部および前記タービン部を回転駆動する電動機と、
請求項１または請求項２に記載の制御方法を行う制御部と、
が設けられていることを特徴とするタービン設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公表番号】特表２０１１−５２４９５７（Ｐ２０１１−５２４９５７Ａ）
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０１４５２（Ｐ２０１１−５０１４５２）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５６９３１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１９９１７
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００９／０５６９３１
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１１９９１７
【国際公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【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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