一軸型複合サイクル発電プラントおよびその運転方法
【課題】一軸型複合サイクル発電プラントでガスタービンの極低燃料運転時、必要な低圧蒸気タービンの冷却蒸気流量を確保し、運転を継続可能とする。
【解決手段】ガスタービン１、高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃおよび発電機４を同軸に結合し、ガスタービン１の燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラ７にて高圧蒸気および低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁１７を介して供給して高圧蒸気タービン３ａで仕事をさせ、低圧蒸気を低圧加減弁２２を介して供給して低圧蒸気タービン３ｃで仕事をさせる。極低燃料運転時に、高圧加減弁１７を全閉する制御を行うとともに、低圧加減弁２２の圧力設定値を低下させるように制御する。
【解決手段】ガスタービン１、高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃおよび発電機４を同軸に結合し、ガスタービン１の燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラ７にて高圧蒸気および低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁１７を介して供給して高圧蒸気タービン３ａで仕事をさせ、低圧蒸気を低圧加減弁２２を介して供給して低圧蒸気タービン３ｃで仕事をさせる。極低燃料運転時に、高圧加減弁１７を全閉する制御を行うとともに、低圧加減弁２２の圧力設定値を低下させるように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービンおよび発電機を一軸に連結した一軸型複合サイクル発電プラントおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度（FSNL: Full Speed No Load）運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、低圧蒸気系から蒸気タービン低圧部への低圧蒸気量が不足した場合、冷却蒸気系における別置き蒸気源から冷却蒸気を蒸気タービン低圧部に供給するようにしている。
【０００３】
ところで、二圧式の排熱回収ボイラから発生する蒸気は、高圧ドラムから発生する高圧蒸気と、低圧ドラムから発生する低圧蒸気との二圧からなる。このうち低圧ドラムから発生した低圧蒸気は、低圧加減弁を経由して低圧蒸気タービンに供給される。一方、高圧ドラムから発生した高圧蒸気は、高圧加減弁を経て高圧蒸気タービンで仕事を行った後、低圧加減弁からの低圧蒸気と合流して低圧蒸気タービンに供給される。この高圧蒸気や低圧蒸気は、もちろん蒸気タービンを駆動して発電を行うためのものであるが、同時にこれらが低圧蒸気タービン内に通気されることで、低圧蒸気タービンの風損（蒸気タービンケーシング内の空気撹拌による動力損失）による加熱を防止するための低圧蒸気タービンの冷却蒸気としての役割も担っている。
【０００４】
補足すれば、一軸型複合サイクル発電プラントの起動初期において、高圧蒸気や低圧蒸気は、未だ発生量が充分ではないので、上記プラントの起動前には、起動用ボイラを起動して立ち上げて補助蒸気を発生させ、この補助蒸気を低圧蒸気タービンの冷却蒸気に充当することが行われている。
【０００５】
すなわち、上記プラントの起動初期における補助蒸気は、高圧蒸気や低圧蒸気と並行して低圧蒸気タービンに供給されるような運転が行われる。さらに、上記プラントの起動過程が進行すると、高圧蒸気および低圧蒸気の発生量も増加し、低圧蒸気タービンの冷却蒸気としては、これらで充分となるので、以後は経済運転のため上記起動用ボイラは停止され、補助蒸気の供給が遮断されて高圧蒸気および低圧蒸気のみが低圧蒸気タービンに供給される。このようにして起動時に一軸型複合サイクル発電プラントの低圧蒸気タービンに冷却蒸気が供給され、通常運転が行われる。
【０００６】
さて、電気系の事故などで発電機の遮断器を緊急的に開放することは、負荷遮断と呼ばれている。このような発電機の負荷遮断の発生後は、ガスタービンを無負荷定格速度運転とし、電気系事故の復旧後は、迅速に再負荷上昇に備える運転が行われる。通常運転から無負荷定格速度運転に移行する過程では、無負荷運転のためガスタービンへの燃料の供給量が急速に少なくなり、蒸気タービンでは高圧加減弁は全閉し、低圧加減弁は過速防止のために一旦全閉後、低圧蒸気タービンの冷却蒸気を確保するために開弁する。
【０００７】
因みに、無負荷定格速度運転で高圧加減弁を閉止させる理由は、その高圧加減弁の閉止により蒸気タービンの発生トルクを小さくすることで、相対的にガスタービンが発生するトルクを大きくし、ガスタービンの燃料流量も増やしてより燃焼状態を安定化させることが可能となるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、その一方で無負荷定格速度運転では、以下の理由で低圧蒸気タービンの冷却蒸気が不足する。すなわち、
ｉ）高圧加減弁が閉止していることから、高圧蒸気タービンへの高圧蒸気の供給がなく、低圧蒸気のみが低圧蒸気タービンに供給されている。この場合、高圧ドラムから発生する高圧蒸気は、バイパス弁を経由して復水器に送られる。
【００１０】
ｉｉ）ガスタービンの燃料が少ないことから、そのガスタービンの排気ガスの熱量も低く、したがって排熱回収ボイラから発生する低圧蒸気量も少量となる。
【００１１】
ｉｉｉ）負荷遮断は、突発的事故で発生するので、起動時とは異なり予め起動用ボイラの運転を立ち上げて補助蒸気を確保しておくということが不可能である。
【００１２】
したがって、上記のように無負荷定格速度運転で低圧蒸気タービンの冷却蒸気が不足すると、低圧蒸気タービンの風損により低圧蒸気タービンの排気温度が上昇して無負荷定格速度運転を継続することができなくなり、一軸型複合サイクル発電プラントは停止せざるを得なくなる。
【００１３】
本発明は、無負荷定格速度運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、必要な低圧蒸気タービンの冷却蒸気流量を確保し、好適な運転を継続可能な一軸型複合サイクル発電プラントおよびその運転方法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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、前記高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラムからの中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給する低温再熱系統と、前記高圧蒸気タービンおよび前記低圧蒸気タービンと同軸に配置され、前記再熱器からの高温再熱蒸気が中圧調節弁を経由して供給されて駆動する中圧蒸気タービンと、前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンを駆動する低圧タービン蒸気供給系統と、前記中圧蒸気をバイパスし、中圧タービンバイパス弁が介装された中圧バイパス系統と、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行うとともに、前記中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記高圧蒸気をバイパスする高圧バイパス系統に介装された高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の中圧蒸気、この中圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気をそれぞれ発生させ、その中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給し、中圧調節弁を経由して前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記中圧蒸気をバイパスする中圧バイパス系統に介装された中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無負荷定格速度運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、必要な低圧蒸気タービンの冷却蒸気流量を確保することができるため、好適な運転を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第１実施形態を示す系統図である。
【図２】第１実施形態における低圧加減弁の制御装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の関数発生器に設定される関数の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図５】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。
【図６】第３実施形態における中圧タービンバイパス弁の制御装置を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
（発電プラントの構成）
図１は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第１実施形態を示す系統図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクルプラントにおいて、ガスタービン１、圧縮機２、高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃおよび発電機４は、原動機部１００を構成するとともに、それぞれの回転軸が同軸に配置されて結合されている。ガスタービン１には、燃焼器５で燃焼した燃焼ガスが供給され、この燃焼ガスにより駆動され、排気ガスを排出する。圧縮機２は、入口案内翼６を通して大気を吸い込んで高圧化し、その高圧空気を燃焼ガス生成用として燃焼器５に供給する。高圧蒸気タービン３ａには、高圧主蒸気管１６から高圧蒸気が供給される一方、低圧蒸気タービン３ｃには、低圧タービン蒸気供給系統としての低圧主蒸気管２１から低圧蒸気が供給される。この低圧蒸気タービン３ｃは、ガスタービン１、高圧蒸気タービン３ａとともに発電機４を駆動して電力を発生させる。この発電機４の出力軸の回転数は、回転数検出器３８により検出される。
【００２５】
排熱回収ボイラ７の排気ガス側入口端は、ガスタービン１の出口端に接続されており、排熱回収ボイラ７は、ガスタービン１からの排気ガスが供給されて蒸気を発生する。具体的に、排熱回収ボイラ７は、高圧蒸気を発生させる高圧ドラム１３に接続された高圧過熱器１０と、低圧蒸気を発生させる低圧ドラム１５に接続された低圧過熱器１２とを備えており、ここから発生した各蒸気を高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃのそれぞれに供給する構成になっている。なお、以下の説明では、高圧蒸気タービン３ａおよび低圧蒸気タービン３ｃを総称する場合、蒸気タービン３という。また、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気圧力は、検出器３９により検出される。
【００２６】
高圧主蒸気管１６は、高圧蒸気圧力を検出する検出器５７および高圧加減弁１７を、低圧主蒸気管２１は、低圧蒸気アイソレーション弁３５、低圧蒸気圧力を検出する検出器５６、低圧蒸気流量を検出する検出器４０および低圧加減弁２２を、それぞれ備えた管路構成になっている。高圧主蒸気管１６は、検出器５７の上流側で高圧タービンバイパス系８１が分岐され、この高圧タービンバイパス系８１に高圧タービンバイパス弁５０が介装されている。同様に、低圧主蒸気管２１は、検出器５６の上流側で低圧タービンバイパス系８３が分岐され、この低圧タービンバイパス系８３に低圧タービンバイパス弁５２が介装されている。これら高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３は、それぞれ復水器３０に接続されている。
【００２７】
低圧蒸気タービン３ｃの出口端は、復水器３０および給水ポンプ２８を介して排熱回収ボイラ７に接続されている。低圧蒸気タービン３ｃの低圧タービン排気圧力は、検出器５５により検出される。復水器３０には、循環水ポンプ２９を駆動することにより循環水が供給される。この循環水は、高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３からそれぞれ供給された高圧蒸気および低圧蒸気を復水とする。
【００２８】
起動用ボイラ２７は、補助蒸気供給管２４に接続され、この補助蒸気供給管２４に補助蒸気系６０の一端が接続され、その他端が低圧主蒸気管２１に接続されている。補助蒸気系６０には、調節弁３４および補助蒸気流量を検出する検出器４１が介装されている。
【００２９】
制御装置７０には、低圧蒸気圧力を検出する検出器５６、低圧蒸気流量を検出する検出器４０、および低圧タービン排気圧力を検出する検出器５５のそれぞれの検出信号が入力される一方、制御装置７０からは高圧加減弁１７および低圧加減弁２２の開度制御信号が出力される。
【００３０】
（発電プラントの作用）
次に、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントの作用を説明する。
【００３１】
起動前、復水器３０は、図示しない真空ポンプにより真空引きにされ、規定真空度に達すると、図示しないスターティングモータにより原動機部１００を回転駆動させ、燃焼器５の着火によりガスタービン１および圧縮機２は併入運転に入る。
【００３２】
また、プラントの起動前には、起動用ボイラ２７を起動して立ち上げて補助蒸気を発生させ、この補助蒸気を補助蒸気供給管２４を経て補助蒸気系６０に供給し、調節弁３４により流量が調節されて低圧主蒸気管２１に供給される。
【００３３】
すなわち、起動用ボイラ２７は、蒸気が発生していない起動時において、補助蒸気を供給する目的で排熱回収ボイラ７とは別に設置されている。起動用ボイラ２７で発生した補助蒸気は、上記のように補助蒸気供給管２４、補助蒸気系６０に介装された調節弁３４を介して低圧主蒸気管２１に供給され、さらに低圧加減弁２２を介して蒸気タービン３に供給される。このように起動初期においては、排熱回収ボイラ７から発生する高圧蒸気や低圧蒸気の発生量が充分でないため、低圧タービン冷却蒸気として起動用ボイラ２７からの補助蒸気が併用される。
【００３４】
さらに、起動過程が進行すると、高圧蒸気および低圧蒸気の発生量が増加するため、低圧蒸気タービン冷却蒸気としてはこれらで充分となるので、経済運転のため起動用ボイラ２７は停止され、補助蒸気の供給は打ち切られて高圧蒸気と低圧蒸気のみが低圧蒸気タービン３ｃに供給される。
【００３５】
圧縮機２は、入口案内翼６を通して大気を吸い込んで高圧化し、その高圧空気を燃焼ガス生成用として燃焼器５に供給している。この燃焼器５には、高圧空気とともに燃料が加えられ、高温の燃焼ガスを生成している。この高温の燃焼ガスがガスタービン１に供給され、ガスタービン１で膨張仕事をする。
【００３６】
ガスタービン１から排出される排気ガスは、蒸気発生用の熱源として排熱回収ボイラ７に導入され、高圧過熱器１０、低圧過熱器１２および図示しない各圧力の蒸発器などを流通する給水や蒸気と熱交換した後、煙突を経て大気中に放散される。
【００３７】
高圧ドラム１３で発生した高圧蒸気は、高圧過熱器１０で過熱された後、高圧主蒸気管１６から高圧加減弁１７を経て高圧蒸気タービン３ａで仕事を行った後は、低圧加減弁２２からの低圧蒸気と合流して低圧蒸気タービン３ｃに導入される。なお、本実施形態は、高圧蒸気タービン３ａの途中段（排気部の近傍）において低圧蒸気が合流する。
【００３８】
一方、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気は、低圧過熱器１２で過熱され、温度条件、圧力条件が適切になった時点で低圧蒸気アイソレーション弁３５が開弁し、低圧主蒸気管２１を通じて低圧加減弁２２に導かれ、前述したように仕事をした高圧蒸気とともに低圧蒸気タービン３ｃに供給されることにより、ガスタービン１および高圧蒸気タービン３ａとともに発電機４を駆動して電力を発生させる。
【００３９】
ところで、上述したように発電機４の負荷遮断の発生後は、ガスタービン１を無負荷定格速度運転とし、電気系事故の復旧後は、迅速に再負荷上昇に備える運転が行われる。通常運転から無負荷定格速度運転に移行する過程では、無負荷運転のためガスタービン１への燃料の供給量が急速に少なくなり、蒸気タービン３では高圧加減弁１７は全閉し、低圧加減弁２２は過速防止のために一旦全閉後、低圧タービン冷却蒸気を確保するために開弁する。
【００４０】
したがって、負荷遮断発生時には、高圧加減弁１７が閉止されるため、高圧ドラム１３で発生した高圧蒸気を、高圧タービンバイパス弁５０を開弁することにより復水器３０に逃がし、高圧蒸気圧力の上昇を防止している。同様に、低圧加減弁２２が閉止されるため、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気を、低圧タービンバイパス弁５２を開弁することにより復水器３０に逃がし、低圧蒸気圧力の上昇を防止している。
【００４１】
このように復水器３０には、高圧蒸気および低圧蒸気が供給され、この水蒸気が循環水ポンプ２９から供給される循環水により復水とされ、この復水が給水ポンプ２８により排熱回収ボイラ７に供給される。
【００４２】
（制御装置の構成）
次に、図２を用いて本実施形態における低圧加減弁２２の制御について説明する。図２は図１の低圧加減弁２２の制御装置７０を示すブロック図である。
【００４３】
図２において、設定器１０１には、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピーが設定されている。関数発生器１０２は、設定器１０１からの低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピー信号と、検出器５５により検出された低圧タービン排気圧力信号ａとにより、線形補間などで、必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを求める。比較器１０３は、その低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂと、検出器４０により検出された低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとを比較する。
【００４４】
ＡＮＤ回路１０４には、比較器１０３の出力信号の他に、一般的に他のロジックで計算される低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ（低圧加減弁２２の開弁許可指令）と、ＮＯＴ回路１０５を介して出力される高圧加減弁ローディング信号ｅ（高圧加減弁１７が開弁している指標）とが入力される。
【００４５】
設定器１０７には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させる際の変化率（負の値）が設定されている。設定器１０８には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させる際の変化率（正の値）が設定され、負の変化率ｇとして出力する。設定器１０９には、予めゼロの値が設定されている。切替器１１０は、高圧加減弁ローディング信号ｅがオンの場合は、設定器１０８から負の変化率ｇを、オフの場合は設定器１０９からゼロの信号を、それぞれ出力する。
【００４６】
切替器１０６では、ＡＮＤ回路１０４の出力がオンの場合は、設定器１０７から入力した負の変化率ｆを出力し、オフの場合は、切替器１１０から入力した負の変化率ｇまたはゼロを出力する。加算器１１１は、変化率制限器１１４の出力信号の値に切替器１０６からの信号ｉの値を加算する。
【００４７】
上限制限器１１２は、低圧ドラム１５から低圧加減弁２２までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と上記圧力設定値ｊとの比較を行う。
【００４８】
下限制限器１１３は、運用上または低圧ドラム１５の機械的な特性・制約により決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器１１２からの信号と上記圧力設定値ｊとの比較を行う。
【００４９】
変化率制限器１１４には、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊの変化率に対する、低圧ドラム１５の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器１１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００５０】
減算器１１５では、変化率制限器１１４からの圧力設定値ｊと、検出器５６にて検出された低圧蒸気圧力信号ｋの減算を行う。ＰＩＤ演算器１１６では、減算器１１５から得られた偏差信号ｌがゼロになるように低圧加減弁２２に対して開度指令値ｍを出力する。
【００５１】
（制御装置の作用）
図２に示すように、設定器１０１には、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピーが設定されており、この蒸気エンタルピー信号と検出器５５により検出された低圧タービン排気圧力信号ａが関数発生器１０２に入力し、この関数発生器１０２にて現運転時に必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを得る。
【００５２】
具体的に、関数発生器１０２に設定される関数の一例を図３に示す。図３の横軸は、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な低圧タービン冷却蒸気エンタルピーを示し、縦軸は低圧タービン冷却蒸気必要流量を示している。図３に示すように、低圧タービン冷却蒸気必要流量のカーブは、低圧タービン排気圧力条件により異なり、関数発生器１０２は、図２に示すように設定器１０１からの低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピー信号と低圧タービン排気圧力信号ａとから線形補間などにより、必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを求める。
【００５３】
そして、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が検出器４０により検出され、この低圧蒸気流量を低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとして比較器１０３に入力する。この比較器１０３では、低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂと低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとの比較を行い、低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃの値が低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂの値より小さい場合に出力信号をオンさせ、ＡＮＤ回路１０４に出力する。
【００５４】
このＡＮＤ回路１０４には、その比較器１０３の出力信号の他に、一般的に他のロジックで計算される低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ（低圧加減弁２２の開弁許可指令）が入力されるとともに、高圧加減弁ローディング信号ｅ（高圧加減弁１７が開弁している指標）がＮＯＴ回路１０５を介して入力される。ＡＮＤ回路１０４では、比較器１０３の出力信号、低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ、ＮＯＴ回路１０５の出力信号のＡＮＤ処理を行い、その出力を切替器１０６に出力する。
【００５５】
設定器１０７には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させる際の変化率（負の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に負の変化率ｆとして出力する。
【００５６】
一方、設定器１０８には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、負の変化率ｇとして、切替器１１０に出力される。設定器１０９には予めゼロの値が設定されており、切替器１１０に出力される。この切替器１１０では、高圧加減弁ローディング信号ｅがオンの場合は、設定器１０８から負の変化率ｇを、オフの場合は設定器１０９からゼロの信号を、それぞれ切替器１０６に出力する。
【００５７】
この切替器１０６では、ＡＮＤ回路１０４の出力がオンの場合は、設定器１０７からの負の変化率ｆを出力し、オフの場合は、切替器１１０から負の変化率ｇまたはゼロを加算器１１１に出力する。加算器１１１では、変化率制限器１１４の出力信号の値に切替器１０６からの信号ｉの値を加算し、上限制限器１１２に出力する。
【００５８】
この上限制限器１１２には、低圧ドラム１５から低圧加減弁２２までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｊとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器１１３に出力する。この下限制限器１１３には、運用上または低圧ドラム１５の機械的な特性・制約により決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器１１２からの信号の値と圧力設定値ｊとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器１１４に出力する。この変化率制限器１１４には、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊの変化率に対する、低圧ドラム１５の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器１１３からの信号に対して変化率制限を行い、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを得る。
【００５９】
次いで、低圧加減弁２２の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５６にて検出し、低圧蒸気圧力信号ｋとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器１１４から出力された圧力設定値ｊと低圧蒸気圧力信号ｋの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように低圧加減弁２２に対して開度指令値ｍを出力する。
【００６０】
したがって、この制御装置７０では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させて、低圧加減弁２２の開度が大きくなるように制御する。
【００６１】
また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させ、低圧加減弁２２の開度が小さくなるように制御する。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気発生量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃの冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００６３】
（第１実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、負荷遮断後の低圧加減弁２２の開弁時に、必要な低圧蒸気タービン冷却蒸気流量を確保するように低圧加減弁２２の開度を制御することにより、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００６４】
（第２実施形態）
（制御装置の構成）
図４は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第２実施形態を示す制御ブロック図である。なお、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントの構成および作用は、図１に示す前記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、図４に示す本実施形態の制御ブロック図において、図２に示す第１実施形態と同様な機能を有する構成要素には、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００６５】
図４に示すように、設定器２０７には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されている。一方、設定器２０８には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させる際の変化率（負の値）が設定されている。
【００６６】
上限制限器２１２には、高圧ドラム１３から高圧加減弁１７までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値に対する上限制限値が予め設定され、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行う。
【００６７】
下限制限器２１３には、運用上または高圧ドラム１３の機械的な特性・制約により決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する下限制限値が予め設定され、上限制限器２１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行う。
【００６８】
変化率制限器２１４には、高圧タービンバイパス弁５０の設定値の変化率に対する、高圧ドラムなどの機械的な制約（変化率）が予め設定され、下限制限器２１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００６９】
（制御装置の作用）
図４に示すように、制御装置７０において、設定器２０７には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に正の変化率ｇとして出力する。一方、設定器２０８には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして、切替器１１０に出力される。
【００７０】
また、上限制限器２１２には、高圧ドラム１３から高圧加減弁１７までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器２１３に出力する。この下限制限器２１３には、運用上または高圧ドラム１３の機械的な特性・制約により決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器２１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器２１４に出力する。
【００７１】
この変化率制限器２１４には、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎの変化率に対する、高圧ドラム１３の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器２１３からの信号に対して変化率制限を行い、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを得る。
【００７２】
次いで、高圧加減弁１７の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５７にて検出し、高圧蒸気圧力信号ｏとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器２１４から出力された圧力設定値ｎと高圧蒸気圧力信号ｏの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように高圧タービンバイパス弁５０に対して開度指令値ｐを出力する。
【００７３】
したがって、この制御装置７０では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させて、高圧タービンバイパス弁５０の開度が小さくなるように制御する。また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させ、高圧タービンバイパス弁５０の開度が大きくなるように制御する。
【００７４】
すなわち、本実施形態のように二圧式の排熱回収ボイラ７の場合は、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させ、排熱回収ボイラ７内における集熱バランスを高圧系から低圧系に移行させ、高圧系での熱交換量を低下させ、低圧系での熱交換量を増加させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００７５】
（第２実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、低圧タービン冷却蒸気流量が足りない場合に、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させることにより、高圧ドラム１３からの発生蒸気量を低下させ、すなわち高圧蒸気系での排熱回収ボイラ７内でのガスタービン１の排気ガスとの熱交換量を低下させる。その結果として、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることになり、低圧ドラム１５から発生する蒸気量を増加させることが可能となり、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保することができ、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００７６】
（第３実施形態）
（発電プラントの構成）
図５は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。図６は図５の中圧タービンバイパス弁５１の制御装置７１を示すブロック図である。なお、図５および図６において、図１および図２に示す第１実施形態と同一の構成要素には、それぞれ同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００７７】
前記第１実施形態が高圧および低圧の二圧の蒸気システムで構成する一軸型複合サイクル発電プラントであるのに対し、図５に示す本実施形態は、高圧、中圧および低圧の三圧の蒸気システムで構成する一軸型複合サイクル発電プラントである。
【００７８】
図５に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、排熱回収ボイラ７は、高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラム１４と、この中圧ドラム１４に接続された中圧過熱器１１と、高温再熱蒸気を発生させる再熱器９をさらに備える。
【００７９】
また、本実施形態は、高圧蒸気タービン３ａからの排気蒸気を中圧蒸気と合流させて再熱器９に供給する低温再熱系統１８と、高圧蒸気タービン３ａおよび低圧蒸気タービン３ｃと同軸に配置され、かつ再熱器９から高温再熱蒸気管６１を経て供給される高温再熱蒸気により駆動される中圧蒸気タービン３ｂをさらに備える。そして、高温再熱蒸気管６１には、再熱加減弁２０と、この再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出する検出器５８が介装されている。
【００８０】
高温再熱蒸気管６１は、検出器５８の上流側で中圧タービンバイパス系８２が分岐され、この中圧タービンバイパス系８２に中圧タービンバイパス弁５１が介装されている。中圧タービンバイパス系８２は、前述した高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３と同様に復水器３０に接続されている。
【００８１】
さらに、低圧タービン蒸気供給系統６２は、中圧蒸気タービン３ｂ内で仕事をして減圧された高温再熱蒸気と低圧蒸気とを合流させて低圧蒸気タービン３ｃの低圧タービン蒸気とするよう構成されている。
【００８２】
制御装置７１には、低圧蒸気流量を検出する検出器４０、低圧タービン排気圧力を検出する検出器５５および再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出する検出器５８のそれぞれの検出信号が入力される一方、制御装置７１からは、高圧加減弁１７、再熱加減弁２０および中圧タービンバイパス弁５１の開度制御信号が出力される。
【００８３】
したがって、負荷遮断発生時には、高圧加減弁１７および再熱加減弁２０が閉止されるため、中圧ドラム１４で発生した中圧蒸気を、中圧タービンバイパス弁５１を開弁することにより中圧タービンバイパス系８２を経て復水器３０に逃がす。そして、制御装置７１は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値が上昇するように開度を制御することにより、低圧蒸気の発生流量が増加するようにしている。
【００８４】
（制御装置の構成）
図６に示すように、制御装置７１において、設定器３０７には、予め中圧タービンバイパス弁５１の設定値ｑを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されている。一方、設定器３０８には、予め中圧タービンバイパス弁５０の設定値ｑを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして切替器１１０に出力する。
【００８５】
上限制限器３１２には、中圧ドラム１４から低温再熱系統１８までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される図示しない安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される中圧タービンバイパス弁５１の設定値に対する上限制限値が予め設定されている。
【００８６】
下限制限器３１３には、運用上または中圧ドラム１４の機械的な特性・制約により決定される中圧タービンバイパス弁５１の設定値に対する下限制限値が予め設定されている。変化率制限器３１４には、高圧タービンバイパス弁５０の設定値の変化率に対する、中圧ドラム１４などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器３１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００８７】
（制御装置の作用）
図６に示すように、制御装置７１において、設定器３０７には、予め中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に正の変化率ｇとして出力する。一方、設定器３０８には、予め中圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｑを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして、切替器１１０に出力される。
【００８８】
また、上限制限器３１２には、中圧ドラム１４から低温再熱系統１８までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される図示しない安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｑとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器３１３に出力する。この下限制限器３１３には、運用上または中圧ドラム１４の機械的な特性・制約により決定される中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器３１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器３１４に出力する。
【００８９】
この変化率制限器３１４には、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｑの変化率に対する、中圧ドラム１４の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器３１３からの信号に対して変化率制限を行い、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを得る。
【００９０】
次いで、再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５８にて検出し、中圧蒸気圧力信号ｒとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器３１４から出力された圧力設定値ｑと中圧蒸気圧力信号ｒの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように中圧タービンバイパス弁５１に対して開度指令値ｓを出力する。
【００９１】
したがって、この制御装置７１では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させて、中圧タービンバイパス弁５１の開度が小さくなるように制御する。
【００９２】
また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを降下させ、中圧タービンバイパス弁５１の開度が大きくなるように制御する。
【００９３】
すなわち、本実施形態のように三圧式の排熱回収ボイラ７の場合は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させ、排熱回収ボイラ７内における集熱バランスを中圧蒸気系から低圧蒸気系に移行させ、中圧蒸気系での熱交換量を低下させ、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃに供給される冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００９４】
（第３実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、低圧タービン冷却蒸気流量が足りない場合に、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させることにより、中圧ドラム１４からの発生蒸気量を低下させ、すなわち中圧蒸気系での排熱回収ボイラ７内でのガスタービン１の排気ガスとの熱交換量を低下させる。その結果として、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることになり、低圧ドラム１５から発生する蒸気量を増加させることが可能となり、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保することができ、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００９５】
（第４実施形態）
図７は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。なお、第４実施形態は、図５および図６に示す前記第３実施形態の変更例であって、図７において図５と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００９６】
図５に示す一軸型複合サイクル発電プラントでは、ガスタービン１はその高温部の冷却媒体として空気を使用する空気冷却方式であるのに対し、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントのガスタービン１は、その高温部の冷却媒体として蒸気を使用した蒸気冷却方式を採用している。
【００９７】
図７に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、低温再熱系統１８と再熱器９との間には、ガスタービン１の高温部を冷却するための冷却蒸気系統４５が介装されている。この冷却蒸気系統４５の蒸気は、図示しない蒸気往路配管によりガスタービン１に導かれ、その高温部を冷却した後、図示しない蒸気帰路配管に導かれて冷却蒸気系統４５に戻るように構成されている。
【００９８】
ガスタービン１の高温部を冷却した蒸気は、配管４６および逆止弁４７を介して低温再熱系統１８に導入される。
【００９９】
このように本実施形態によれば、低温再熱系統１８と再熱器９との間にガスタービン１の高温部を冷却するための冷却蒸気系統４５を介装したことにより、その高温部の冷却媒体として蒸気を使用したにもかかわらず、前記第３実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１００】
１…ガスタービン、２…圧縮機、３…蒸気タービン、３ａ…高圧蒸気タービン、３ｂ…中圧蒸気タービン、３ｃ…低圧蒸気タービン、４…発電機、５…燃焼器、６…入口案内翼、７…排熱回収ボイラ、９…再熱器、１０…高圧過熱器、１１…中圧過熱器、１２…低圧過熱器、１３…高圧ドラム、１４…中圧ドラム、１５…低圧ドラム、１６…高圧主蒸気管、１７…高圧加減弁、１８…低温再熱系統、２０…再熱加減弁、２１…低圧主蒸気管、２２…低圧加減弁、２４…補助蒸気供給管、２７…起動用ボイラ、２８…給水ポンプ、２９…循環水ポンプ、３０…復水器、３４…調節弁、３５…低圧蒸気アイソレーション弁、３８…回転数検出器、３９…検出器、４０…検出器、４１…検出器、４５…冷却蒸気系統、４６…配管、４７…逆止弁、５０…高圧タービンバイパス弁、５１…中圧タービンバイパス弁、５２…低圧タービンバイパス弁、５５…検出器、５６…検出器、５７…検出器、５８…検出器、６１…高温再熱蒸気管、６２…低圧タービン蒸気供給系統、７０…制御装置、７１…制御装置、８１…高圧タービンバイパス系、８２…中圧タービンバイパス系、８３…低圧タービンバイパス、１００…原動機部、１０１…設定器、１０２…関数発生器、１０３…比較器、１０４…ＡＮＤ回路、１０５…ＮＯＴ回路、１０６…切替器、１０７…設定器、１０８…設定器、１０９…設定器、１１０…切替器、１１１…加算器、１１２…上限制限器、１１３…下限制限器、１１４…変化率制限器、１１５…減算器、１１６…ＰＩＤ演算器、２０７…設定器、２０８…設定器、２１２…上限制限器、２１３…下限制限器、２１４…変化率制限器、３０７…設定器、３０８…設定器、３１２…上限制限器、３１３…下限制限器、３１４…変化率制限器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン、蒸気タービンおよび発電機を一軸に連結した一軸型複合サイクル発電プラントおよびその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度（FSNL: Full Speed No Load）運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、低圧蒸気系から蒸気タービン低圧部への低圧蒸気量が不足した場合、冷却蒸気系における別置き蒸気源から冷却蒸気を蒸気タービン低圧部に供給するようにしている。
【０００３】
ところで、二圧式の排熱回収ボイラから発生する蒸気は、高圧ドラムから発生する高圧蒸気と、低圧ドラムから発生する低圧蒸気との二圧からなる。このうち低圧ドラムから発生した低圧蒸気は、低圧加減弁を経由して低圧蒸気タービンに供給される。一方、高圧ドラムから発生した高圧蒸気は、高圧加減弁を経て高圧蒸気タービンで仕事を行った後、低圧加減弁からの低圧蒸気と合流して低圧蒸気タービンに供給される。この高圧蒸気や低圧蒸気は、もちろん蒸気タービンを駆動して発電を行うためのものであるが、同時にこれらが低圧蒸気タービン内に通気されることで、低圧蒸気タービンの風損（蒸気タービンケーシング内の空気撹拌による動力損失）による加熱を防止するための低圧蒸気タービンの冷却蒸気としての役割も担っている。
【０００４】
補足すれば、一軸型複合サイクル発電プラントの起動初期において、高圧蒸気や低圧蒸気は、未だ発生量が充分ではないので、上記プラントの起動前には、起動用ボイラを起動して立ち上げて補助蒸気を発生させ、この補助蒸気を低圧蒸気タービンの冷却蒸気に充当することが行われている。
【０００５】
すなわち、上記プラントの起動初期における補助蒸気は、高圧蒸気や低圧蒸気と並行して低圧蒸気タービンに供給されるような運転が行われる。さらに、上記プラントの起動過程が進行すると、高圧蒸気および低圧蒸気の発生量も増加し、低圧蒸気タービンの冷却蒸気としては、これらで充分となるので、以後は経済運転のため上記起動用ボイラは停止され、補助蒸気の供給が遮断されて高圧蒸気および低圧蒸気のみが低圧蒸気タービンに供給される。このようにして起動時に一軸型複合サイクル発電プラントの低圧蒸気タービンに冷却蒸気が供給され、通常運転が行われる。
【０００６】
さて、電気系の事故などで発電機の遮断器を緊急的に開放することは、負荷遮断と呼ばれている。このような発電機の負荷遮断の発生後は、ガスタービンを無負荷定格速度運転とし、電気系事故の復旧後は、迅速に再負荷上昇に備える運転が行われる。通常運転から無負荷定格速度運転に移行する過程では、無負荷運転のためガスタービンへの燃料の供給量が急速に少なくなり、蒸気タービンでは高圧加減弁は全閉し、低圧加減弁は過速防止のために一旦全閉後、低圧蒸気タービンの冷却蒸気を確保するために開弁する。
【０００７】
因みに、無負荷定格速度運転で高圧加減弁を閉止させる理由は、その高圧加減弁の閉止により蒸気タービンの発生トルクを小さくすることで、相対的にガスタービンが発生するトルクを大きくし、ガスタービンの燃料流量も増やしてより燃焼状態を安定化させることが可能となるからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−１１７７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、その一方で無負荷定格速度運転では、以下の理由で低圧蒸気タービンの冷却蒸気が不足する。すなわち、
ｉ）高圧加減弁が閉止していることから、高圧蒸気タービンへの高圧蒸気の供給がなく、低圧蒸気のみが低圧蒸気タービンに供給されている。この場合、高圧ドラムから発生する高圧蒸気は、バイパス弁を経由して復水器に送られる。
【００１０】
ｉｉ）ガスタービンの燃料が少ないことから、そのガスタービンの排気ガスの熱量も低く、したがって排熱回収ボイラから発生する低圧蒸気量も少量となる。
【００１１】
ｉｉｉ）負荷遮断は、突発的事故で発生するので、起動時とは異なり予め起動用ボイラの運転を立ち上げて補助蒸気を確保しておくということが不可能である。
【００１２】
したがって、上記のように無負荷定格速度運転で低圧蒸気タービンの冷却蒸気が不足すると、低圧蒸気タービンの風損により低圧蒸気タービンの排気温度が上昇して無負荷定格速度運転を継続することができなくなり、一軸型複合サイクル発電プラントは停止せざるを得なくなる。
【００１３】
本発明は、無負荷定格速度運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、必要な低圧蒸気タービンの冷却蒸気流量を確保し、好適な運転を継続可能な一軸型複合サイクル発電プラントおよびその運転方法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】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントは、ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、前記高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラムからの中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給する低温再熱系統と、前記高圧蒸気タービンおよび前記低圧蒸気タービンと同軸に配置され、前記再熱器からの高温再熱蒸気が中圧調節弁を経由して供給されて駆動する中圧蒸気タービンと、前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンを駆動する低圧タービン蒸気供給系統と、前記中圧蒸気をバイパスし、中圧タービンバイパス弁が介装された中圧バイパス系統と、前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行うとともに、前記中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記高圧蒸気をバイパスする高圧バイパス系統に介装された高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法は、ガスタービン、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の中圧蒸気、この中圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気をそれぞれ発生させ、その中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給し、中圧調節弁を経由して前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、前記中圧蒸気をバイパスする中圧バイパス系統に介装された中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無負荷定格速度運転を含むガスタービンの極低燃料運転時、必要な低圧蒸気タービンの冷却蒸気流量を確保することができるため、好適な運転を継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第１実施形態を示す系統図である。
【図２】第１実施形態における低圧加減弁の制御装置を示すブロック図である。
【図３】第１実施形態の関数発生器に設定される関数の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第２実施形態を示す制御ブロック図である。
【図５】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。
【図６】第３実施形態における中圧タービンバイパス弁の制御装置を示すブロック図である。
【図７】本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの各実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
（発電プラントの構成）
図１は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第１実施形態を示す系統図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクルプラントにおいて、ガスタービン１、圧縮機２、高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃおよび発電機４は、原動機部１００を構成するとともに、それぞれの回転軸が同軸に配置されて結合されている。ガスタービン１には、燃焼器５で燃焼した燃焼ガスが供給され、この燃焼ガスにより駆動され、排気ガスを排出する。圧縮機２は、入口案内翼６を通して大気を吸い込んで高圧化し、その高圧空気を燃焼ガス生成用として燃焼器５に供給する。高圧蒸気タービン３ａには、高圧主蒸気管１６から高圧蒸気が供給される一方、低圧蒸気タービン３ｃには、低圧タービン蒸気供給系統としての低圧主蒸気管２１から低圧蒸気が供給される。この低圧蒸気タービン３ｃは、ガスタービン１、高圧蒸気タービン３ａとともに発電機４を駆動して電力を発生させる。この発電機４の出力軸の回転数は、回転数検出器３８により検出される。
【００２５】
排熱回収ボイラ７の排気ガス側入口端は、ガスタービン１の出口端に接続されており、排熱回収ボイラ７は、ガスタービン１からの排気ガスが供給されて蒸気を発生する。具体的に、排熱回収ボイラ７は、高圧蒸気を発生させる高圧ドラム１３に接続された高圧過熱器１０と、低圧蒸気を発生させる低圧ドラム１５に接続された低圧過熱器１２とを備えており、ここから発生した各蒸気を高圧蒸気タービン３ａ、低圧蒸気タービン３ｃのそれぞれに供給する構成になっている。なお、以下の説明では、高圧蒸気タービン３ａおよび低圧蒸気タービン３ｃを総称する場合、蒸気タービン３という。また、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気圧力は、検出器３９により検出される。
【００２６】
高圧主蒸気管１６は、高圧蒸気圧力を検出する検出器５７および高圧加減弁１７を、低圧主蒸気管２１は、低圧蒸気アイソレーション弁３５、低圧蒸気圧力を検出する検出器５６、低圧蒸気流量を検出する検出器４０および低圧加減弁２２を、それぞれ備えた管路構成になっている。高圧主蒸気管１６は、検出器５７の上流側で高圧タービンバイパス系８１が分岐され、この高圧タービンバイパス系８１に高圧タービンバイパス弁５０が介装されている。同様に、低圧主蒸気管２１は、検出器５６の上流側で低圧タービンバイパス系８３が分岐され、この低圧タービンバイパス系８３に低圧タービンバイパス弁５２が介装されている。これら高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３は、それぞれ復水器３０に接続されている。
【００２７】
低圧蒸気タービン３ｃの出口端は、復水器３０および給水ポンプ２８を介して排熱回収ボイラ７に接続されている。低圧蒸気タービン３ｃの低圧タービン排気圧力は、検出器５５により検出される。復水器３０には、循環水ポンプ２９を駆動することにより循環水が供給される。この循環水は、高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３からそれぞれ供給された高圧蒸気および低圧蒸気を復水とする。
【００２８】
起動用ボイラ２７は、補助蒸気供給管２４に接続され、この補助蒸気供給管２４に補助蒸気系６０の一端が接続され、その他端が低圧主蒸気管２１に接続されている。補助蒸気系６０には、調節弁３４および補助蒸気流量を検出する検出器４１が介装されている。
【００２９】
制御装置７０には、低圧蒸気圧力を検出する検出器５６、低圧蒸気流量を検出する検出器４０、および低圧タービン排気圧力を検出する検出器５５のそれぞれの検出信号が入力される一方、制御装置７０からは高圧加減弁１７および低圧加減弁２２の開度制御信号が出力される。
【００３０】
（発電プラントの作用）
次に、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントの作用を説明する。
【００３１】
起動前、復水器３０は、図示しない真空ポンプにより真空引きにされ、規定真空度に達すると、図示しないスターティングモータにより原動機部１００を回転駆動させ、燃焼器５の着火によりガスタービン１および圧縮機２は併入運転に入る。
【００３２】
また、プラントの起動前には、起動用ボイラ２７を起動して立ち上げて補助蒸気を発生させ、この補助蒸気を補助蒸気供給管２４を経て補助蒸気系６０に供給し、調節弁３４により流量が調節されて低圧主蒸気管２１に供給される。
【００３３】
すなわち、起動用ボイラ２７は、蒸気が発生していない起動時において、補助蒸気を供給する目的で排熱回収ボイラ７とは別に設置されている。起動用ボイラ２７で発生した補助蒸気は、上記のように補助蒸気供給管２４、補助蒸気系６０に介装された調節弁３４を介して低圧主蒸気管２１に供給され、さらに低圧加減弁２２を介して蒸気タービン３に供給される。このように起動初期においては、排熱回収ボイラ７から発生する高圧蒸気や低圧蒸気の発生量が充分でないため、低圧タービン冷却蒸気として起動用ボイラ２７からの補助蒸気が併用される。
【００３４】
さらに、起動過程が進行すると、高圧蒸気および低圧蒸気の発生量が増加するため、低圧蒸気タービン冷却蒸気としてはこれらで充分となるので、経済運転のため起動用ボイラ２７は停止され、補助蒸気の供給は打ち切られて高圧蒸気と低圧蒸気のみが低圧蒸気タービン３ｃに供給される。
【００３５】
圧縮機２は、入口案内翼６を通して大気を吸い込んで高圧化し、その高圧空気を燃焼ガス生成用として燃焼器５に供給している。この燃焼器５には、高圧空気とともに燃料が加えられ、高温の燃焼ガスを生成している。この高温の燃焼ガスがガスタービン１に供給され、ガスタービン１で膨張仕事をする。
【００３６】
ガスタービン１から排出される排気ガスは、蒸気発生用の熱源として排熱回収ボイラ７に導入され、高圧過熱器１０、低圧過熱器１２および図示しない各圧力の蒸発器などを流通する給水や蒸気と熱交換した後、煙突を経て大気中に放散される。
【００３７】
高圧ドラム１３で発生した高圧蒸気は、高圧過熱器１０で過熱された後、高圧主蒸気管１６から高圧加減弁１７を経て高圧蒸気タービン３ａで仕事を行った後は、低圧加減弁２２からの低圧蒸気と合流して低圧蒸気タービン３ｃに導入される。なお、本実施形態は、高圧蒸気タービン３ａの途中段（排気部の近傍）において低圧蒸気が合流する。
【００３８】
一方、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気は、低圧過熱器１２で過熱され、温度条件、圧力条件が適切になった時点で低圧蒸気アイソレーション弁３５が開弁し、低圧主蒸気管２１を通じて低圧加減弁２２に導かれ、前述したように仕事をした高圧蒸気とともに低圧蒸気タービン３ｃに供給されることにより、ガスタービン１および高圧蒸気タービン３ａとともに発電機４を駆動して電力を発生させる。
【００３９】
ところで、上述したように発電機４の負荷遮断の発生後は、ガスタービン１を無負荷定格速度運転とし、電気系事故の復旧後は、迅速に再負荷上昇に備える運転が行われる。通常運転から無負荷定格速度運転に移行する過程では、無負荷運転のためガスタービン１への燃料の供給量が急速に少なくなり、蒸気タービン３では高圧加減弁１７は全閉し、低圧加減弁２２は過速防止のために一旦全閉後、低圧タービン冷却蒸気を確保するために開弁する。
【００４０】
したがって、負荷遮断発生時には、高圧加減弁１７が閉止されるため、高圧ドラム１３で発生した高圧蒸気を、高圧タービンバイパス弁５０を開弁することにより復水器３０に逃がし、高圧蒸気圧力の上昇を防止している。同様に、低圧加減弁２２が閉止されるため、低圧ドラム１５で発生した低圧蒸気を、低圧タービンバイパス弁５２を開弁することにより復水器３０に逃がし、低圧蒸気圧力の上昇を防止している。
【００４１】
このように復水器３０には、高圧蒸気および低圧蒸気が供給され、この水蒸気が循環水ポンプ２９から供給される循環水により復水とされ、この復水が給水ポンプ２８により排熱回収ボイラ７に供給される。
【００４２】
（制御装置の構成）
次に、図２を用いて本実施形態における低圧加減弁２２の制御について説明する。図２は図１の低圧加減弁２２の制御装置７０を示すブロック図である。
【００４３】
図２において、設定器１０１には、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピーが設定されている。関数発生器１０２は、設定器１０１からの低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピー信号と、検出器５５により検出された低圧タービン排気圧力信号ａとにより、線形補間などで、必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを求める。比較器１０３は、その低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂと、検出器４０により検出された低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとを比較する。
【００４４】
ＡＮＤ回路１０４には、比較器１０３の出力信号の他に、一般的に他のロジックで計算される低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ（低圧加減弁２２の開弁許可指令）と、ＮＯＴ回路１０５を介して出力される高圧加減弁ローディング信号ｅ（高圧加減弁１７が開弁している指標）とが入力される。
【００４５】
設定器１０７には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させる際の変化率（負の値）が設定されている。設定器１０８には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させる際の変化率（正の値）が設定され、負の変化率ｇとして出力する。設定器１０９には、予めゼロの値が設定されている。切替器１１０は、高圧加減弁ローディング信号ｅがオンの場合は、設定器１０８から負の変化率ｇを、オフの場合は設定器１０９からゼロの信号を、それぞれ出力する。
【００４６】
切替器１０６では、ＡＮＤ回路１０４の出力がオンの場合は、設定器１０７から入力した負の変化率ｆを出力し、オフの場合は、切替器１１０から入力した負の変化率ｇまたはゼロを出力する。加算器１１１は、変化率制限器１１４の出力信号の値に切替器１０６からの信号ｉの値を加算する。
【００４７】
上限制限器１１２は、低圧ドラム１５から低圧加減弁２２までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と上記圧力設定値ｊとの比較を行う。
【００４８】
下限制限器１１３は、運用上または低圧ドラム１５の機械的な特性・制約により決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器１１２からの信号と上記圧力設定値ｊとの比較を行う。
【００４９】
変化率制限器１１４には、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊの変化率に対する、低圧ドラム１５の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器１１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００５０】
減算器１１５では、変化率制限器１１４からの圧力設定値ｊと、検出器５６にて検出された低圧蒸気圧力信号ｋの減算を行う。ＰＩＤ演算器１１６では、減算器１１５から得られた偏差信号ｌがゼロになるように低圧加減弁２２に対して開度指令値ｍを出力する。
【００５１】
（制御装置の作用）
図２に示すように、設定器１０１には、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピーが設定されており、この蒸気エンタルピー信号と検出器５５により検出された低圧タービン排気圧力信号ａが関数発生器１０２に入力し、この関数発生器１０２にて現運転時に必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを得る。
【００５２】
具体的に、関数発生器１０２に設定される関数の一例を図３に示す。図３の横軸は、低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な低圧タービン冷却蒸気エンタルピーを示し、縦軸は低圧タービン冷却蒸気必要流量を示している。図３に示すように、低圧タービン冷却蒸気必要流量のカーブは、低圧タービン排気圧力条件により異なり、関数発生器１０２は、図２に示すように設定器１０１からの低圧蒸気タービン３ｃを冷却するために必要な蒸気エンタルピー信号と低圧タービン排気圧力信号ａとから線形補間などにより、必要な低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂを求める。
【００５３】
そして、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が検出器４０により検出され、この低圧蒸気流量を低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとして比較器１０３に入力する。この比較器１０３では、低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂと低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃとの比較を行い、低圧加減弁通過蒸気流量信号ｃの値が低圧タービン冷却蒸気流量信号ｂの値より小さい場合に出力信号をオンさせ、ＡＮＤ回路１０４に出力する。
【００５４】
このＡＮＤ回路１０４には、その比較器１０３の出力信号の他に、一般的に他のロジックで計算される低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ（低圧加減弁２２の開弁許可指令）が入力されるとともに、高圧加減弁ローディング信号ｅ（高圧加減弁１７が開弁している指標）がＮＯＴ回路１０５を介して入力される。ＡＮＤ回路１０４では、比較器１０３の出力信号、低圧加減弁ローディング許可指令信号ｄ、ＮＯＴ回路１０５の出力信号のＡＮＤ処理を行い、その出力を切替器１０６に出力する。
【００５５】
設定器１０７には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させる際の変化率（負の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に負の変化率ｆとして出力する。
【００５６】
一方、設定器１０８には、予め低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、負の変化率ｇとして、切替器１１０に出力される。設定器１０９には予めゼロの値が設定されており、切替器１１０に出力される。この切替器１１０では、高圧加減弁ローディング信号ｅがオンの場合は、設定器１０８から負の変化率ｇを、オフの場合は設定器１０９からゼロの信号を、それぞれ切替器１０６に出力する。
【００５７】
この切替器１０６では、ＡＮＤ回路１０４の出力がオンの場合は、設定器１０７からの負の変化率ｆを出力し、オフの場合は、切替器１１０から負の変化率ｇまたはゼロを加算器１１１に出力する。加算器１１１では、変化率制限器１１４の出力信号の値に切替器１０６からの信号ｉの値を加算し、上限制限器１１２に出力する。
【００５８】
この上限制限器１１２には、低圧ドラム１５から低圧加減弁２２までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｊとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器１１３に出力する。この下限制限器１１３には、運用上または低圧ドラム１５の機械的な特性・制約により決定される低圧加減弁２２の圧力設定値ｊに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器１１２からの信号の値と圧力設定値ｊとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器１１４に出力する。この変化率制限器１１４には、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊの変化率に対する、低圧ドラム１５の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器１１３からの信号に対して変化率制限を行い、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを得る。
【００５９】
次いで、低圧加減弁２２の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５６にて検出し、低圧蒸気圧力信号ｋとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器１１４から出力された圧力設定値ｊと低圧蒸気圧力信号ｋの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように低圧加減弁２２に対して開度指令値ｍを出力する。
【００６０】
したがって、この制御装置７０では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させて、低圧加減弁２２の開度が大きくなるように制御する。
【００６１】
また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを上昇させ、低圧加減弁２２の開度が小さくなるように制御する。
【００６２】
すなわち、本実施形態では、低圧加減弁２２の圧力設定値ｊを低下させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気発生量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃの冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００６３】
（第１実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、負荷遮断後の低圧加減弁２２の開弁時に、必要な低圧蒸気タービン冷却蒸気流量を確保するように低圧加減弁２２の開度を制御することにより、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００６４】
（第２実施形態）
（制御装置の構成）
図４は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第２実施形態を示す制御ブロック図である。なお、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントの構成および作用は、図１に示す前記第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。また、図４に示す本実施形態の制御ブロック図において、図２に示す第１実施形態と同様な機能を有する構成要素には、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００６５】
図４に示すように、設定器２０７には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されている。一方、設定器２０８には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させる際の変化率（負の値）が設定されている。
【００６６】
上限制限器２１２には、高圧ドラム１３から高圧加減弁１７までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値に対する上限制限値が予め設定され、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行う。
【００６７】
下限制限器２１３には、運用上または高圧ドラム１３の機械的な特性・制約により決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する下限制限値が予め設定され、上限制限器２１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行う。
【００６８】
変化率制限器２１４には、高圧タービンバイパス弁５０の設定値の変化率に対する、高圧ドラムなどの機械的な制約（変化率）が予め設定され、下限制限器２１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００６９】
（制御装置の作用）
図４に示すように、制御装置７０において、設定器２０７には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に正の変化率ｇとして出力する。一方、設定器２０８には、予め高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして、切替器１１０に出力される。
【００７０】
また、上限制限器２１２には、高圧ドラム１３から高圧加減弁１７までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器２１３に出力する。この下限制限器２１３には、運用上または高圧ドラム１３の機械的な特性・制約により決定される高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器２１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器２１４に出力する。
【００７１】
この変化率制限器２１４には、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎの変化率に対する、高圧ドラム１３の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器２１３からの信号に対して変化率制限を行い、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを得る。
【００７２】
次いで、高圧加減弁１７の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５７にて検出し、高圧蒸気圧力信号ｏとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器２１４から出力された圧力設定値ｎと高圧蒸気圧力信号ｏの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように高圧タービンバイパス弁５０に対して開度指令値ｐを出力する。
【００７３】
したがって、この制御装置７０では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させて、高圧タービンバイパス弁５０の開度が小さくなるように制御する。また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを降下させ、高圧タービンバイパス弁５０の開度が大きくなるように制御する。
【００７４】
すなわち、本実施形態のように二圧式の排熱回収ボイラ７の場合は、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させ、排熱回収ボイラ７内における集熱バランスを高圧系から低圧系に移行させ、高圧系での熱交換量を低下させ、低圧系での熱交換量を増加させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００７５】
（第２実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、低圧タービン冷却蒸気流量が足りない場合に、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｎを上昇させることにより、高圧ドラム１３からの発生蒸気量を低下させ、すなわち高圧蒸気系での排熱回収ボイラ７内でのガスタービン１の排気ガスとの熱交換量を低下させる。その結果として、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることになり、低圧ドラム１５から発生する蒸気量を増加させることが可能となり、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保することができ、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００７６】
（第３実施形態）
（発電プラントの構成）
図５は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第３実施形態を示す系統図である。図６は図５の中圧タービンバイパス弁５１の制御装置７１を示すブロック図である。なお、図５および図６において、図１および図２に示す第１実施形態と同一の構成要素には、それぞれ同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００７７】
前記第１実施形態が高圧および低圧の二圧の蒸気システムで構成する一軸型複合サイクル発電プラントであるのに対し、図５に示す本実施形態は、高圧、中圧および低圧の三圧の蒸気システムで構成する一軸型複合サイクル発電プラントである。
【００７８】
図５に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、排熱回収ボイラ７は、高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラム１４と、この中圧ドラム１４に接続された中圧過熱器１１と、高温再熱蒸気を発生させる再熱器９をさらに備える。
【００７９】
また、本実施形態は、高圧蒸気タービン３ａからの排気蒸気を中圧蒸気と合流させて再熱器９に供給する低温再熱系統１８と、高圧蒸気タービン３ａおよび低圧蒸気タービン３ｃと同軸に配置され、かつ再熱器９から高温再熱蒸気管６１を経て供給される高温再熱蒸気により駆動される中圧蒸気タービン３ｂをさらに備える。そして、高温再熱蒸気管６１には、再熱加減弁２０と、この再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出する検出器５８が介装されている。
【００８０】
高温再熱蒸気管６１は、検出器５８の上流側で中圧タービンバイパス系８２が分岐され、この中圧タービンバイパス系８２に中圧タービンバイパス弁５１が介装されている。中圧タービンバイパス系８２は、前述した高圧タービンバイパス系８１および低圧タービンバイパス系８３と同様に復水器３０に接続されている。
【００８１】
さらに、低圧タービン蒸気供給系統６２は、中圧蒸気タービン３ｂ内で仕事をして減圧された高温再熱蒸気と低圧蒸気とを合流させて低圧蒸気タービン３ｃの低圧タービン蒸気とするよう構成されている。
【００８２】
制御装置７１には、低圧蒸気流量を検出する検出器４０、低圧タービン排気圧力を検出する検出器５５および再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出する検出器５８のそれぞれの検出信号が入力される一方、制御装置７１からは、高圧加減弁１７、再熱加減弁２０および中圧タービンバイパス弁５１の開度制御信号が出力される。
【００８３】
したがって、負荷遮断発生時には、高圧加減弁１７および再熱加減弁２０が閉止されるため、中圧ドラム１４で発生した中圧蒸気を、中圧タービンバイパス弁５１を開弁することにより中圧タービンバイパス系８２を経て復水器３０に逃がす。そして、制御装置７１は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値が上昇するように開度を制御することにより、低圧蒸気の発生流量が増加するようにしている。
【００８４】
（制御装置の構成）
図６に示すように、制御装置７１において、設定器３０７には、予め中圧タービンバイパス弁５１の設定値ｑを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されている。一方、設定器３０８には、予め中圧タービンバイパス弁５０の設定値ｑを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして切替器１１０に出力する。
【００８５】
上限制限器３１２には、中圧ドラム１４から低温再熱系統１８までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される図示しない安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される中圧タービンバイパス弁５１の設定値に対する上限制限値が予め設定されている。
【００８６】
下限制限器３１３には、運用上または中圧ドラム１４の機械的な特性・制約により決定される中圧タービンバイパス弁５１の設定値に対する下限制限値が予め設定されている。変化率制限器３１４には、高圧タービンバイパス弁５０の設定値の変化率に対する、中圧ドラム１４などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器３１３からの信号に対して変化率制限を行う。
【００８７】
（制御装置の作用）
図６に示すように、制御装置７１において、設定器３０７には、予め中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させる際の変化率（正の値）が設定されており、その出力を切替器１０６に正の変化率ｇとして出力する。一方、設定器３０８には、予め中圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｑを降下させる際の変化率（負の値）が設定されており、負の変化率ｆとして、切替器１１０に出力される。
【００８８】
また、上限制限器３１２には、中圧ドラム１４から低温再熱系統１８までの蒸気配管の最大使用圧力、または蒸気配管上に設置される図示しない安全弁の設定値、または蒸気配管圧力に対する警報設定値などにより決定される中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑに対する上限制限値が予め設定されており、加算器１１１からの信号の値と圧力設定値ｑとの比較を行い、値の小さい方を下限制限器３１３に出力する。この下限制限器３１３には、運用上または中圧ドラム１４の機械的な特性・制約により決定される中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑに対する下限制限値が予め設定されており、上限制限器３１２からの信号の値と圧力設定値ｎとの比較を行い、値の大きい方を変化率制限器３１４に出力する。
【００８９】
この変化率制限器３１４には、高圧タービンバイパス弁５０の圧力設定値ｑの変化率に対する、中圧ドラム１４の圧力変化による水位への影響などの機械的な制約（変化率）が予め設定されており、下限制限器３１３からの信号に対して変化率制限を行い、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを得る。
【００９０】
次いで、再熱加減弁２０の入口側の低圧蒸気圧力を検出器５８にて検出し、中圧蒸気圧力信号ｒとして減算器１１５に入力する。この減算器１１５では、変化率制限器３１４から出力された圧力設定値ｑと中圧蒸気圧力信号ｒの値とで減算を行い、ＰＩＤ演算器１１６に偏差信号ｌを出力する。このＰＩＤ演算器１１６では、偏差信号ｌがゼロになるように中圧タービンバイパス弁５１に対して開度指令値ｓを出力する。
【００９１】
したがって、この制御装置７１では、負荷遮断発生後の低圧加減弁２２が開弁してよい条件であって、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されていない条件下で、低圧加減弁２２を通過する低圧蒸気流量が、必要とされる低圧タービン冷却蒸気流量より少ない場合は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させて、中圧タービンバイパス弁５１の開度が小さくなるように制御する。
【００９２】
また、高圧加減弁１７、高圧蒸気タービン３ａを介して低圧蒸気タービン３ｃに十分な冷却蒸気が供給されている条件下では、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを降下させ、中圧タービンバイパス弁５１の開度が大きくなるように制御する。
【００９３】
すなわち、本実施形態のように三圧式の排熱回収ボイラ７の場合は、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させ、排熱回収ボイラ７内における集熱バランスを中圧蒸気系から低圧蒸気系に移行させ、中圧蒸気系での熱交換量を低下させ、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることにより、低圧ドラム１５からの蒸気量を増加させ、低圧蒸気タービン３ｃに供給される冷却蒸気量を確保するようにしている。
【００９４】
（第３実施形態の効果）
このように本実施形態によれば、低圧タービン冷却蒸気流量が足りない場合に、中圧タービンバイパス弁５１の圧力設定値ｑを上昇させることにより、中圧ドラム１４からの発生蒸気量を低下させ、すなわち中圧蒸気系での排熱回収ボイラ７内でのガスタービン１の排気ガスとの熱交換量を低下させる。その結果として、低圧蒸気系での熱交換量を増加させることになり、低圧ドラム１５から発生する蒸気量を増加させることが可能となり、低圧蒸気タービン３ｃに供給される必要な冷却蒸気量を確保することができ、低圧蒸気タービン３ｃの風損による過熱を未然に防止することが可能となる。
【００９５】
（第４実施形態）
図７は本発明に係る一軸型複合サイクル発電プラントの第４実施形態を示す系統図である。なお、第４実施形態は、図５および図６に示す前記第３実施形態の変更例であって、図７において図５と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および作用のみを説明する。
【００９６】
図５に示す一軸型複合サイクル発電プラントでは、ガスタービン１はその高温部の冷却媒体として空気を使用する空気冷却方式であるのに対し、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントのガスタービン１は、その高温部の冷却媒体として蒸気を使用した蒸気冷却方式を採用している。
【００９７】
図７に示すように、本実施形態の一軸型複合サイクル発電プラントにおいて、低温再熱系統１８と再熱器９との間には、ガスタービン１の高温部を冷却するための冷却蒸気系統４５が介装されている。この冷却蒸気系統４５の蒸気は、図示しない蒸気往路配管によりガスタービン１に導かれ、その高温部を冷却した後、図示しない蒸気帰路配管に導かれて冷却蒸気系統４５に戻るように構成されている。
【００９８】
ガスタービン１の高温部を冷却した蒸気は、配管４６および逆止弁４７を介して低温再熱系統１８に導入される。
【００９９】
このように本実施形態によれば、低温再熱系統１８と再熱器９との間にガスタービン１の高温部を冷却するための冷却蒸気系統４５を介装したことにより、その高温部の冷却媒体として蒸気を使用したにもかかわらず、前記第３実施形態と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【０１００】
１…ガスタービン、２…圧縮機、３…蒸気タービン、３ａ…高圧蒸気タービン、３ｂ…中圧蒸気タービン、３ｃ…低圧蒸気タービン、４…発電機、５…燃焼器、６…入口案内翼、７…排熱回収ボイラ、９…再熱器、１０…高圧過熱器、１１…中圧過熱器、１２…低圧過熱器、１３…高圧ドラム、１４…中圧ドラム、１５…低圧ドラム、１６…高圧主蒸気管、１７…高圧加減弁、１８…低温再熱系統、２０…再熱加減弁、２１…低圧主蒸気管、２２…低圧加減弁、２４…補助蒸気供給管、２７…起動用ボイラ、２８…給水ポンプ、２９…循環水ポンプ、３０…復水器、３４…調節弁、３５…低圧蒸気アイソレーション弁、３８…回転数検出器、３９…検出器、４０…検出器、４１…検出器、４５…冷却蒸気系統、４６…配管、４７…逆止弁、５０…高圧タービンバイパス弁、５１…中圧タービンバイパス弁、５２…低圧タービンバイパス弁、５５…検出器、５６…検出器、５７…検出器、５８…検出器、６１…高温再熱蒸気管、６２…低圧タービン蒸気供給系統、７０…制御装置、７１…制御装置、８１…高圧タービンバイパス系、８２…中圧タービンバイパス系、８３…低圧タービンバイパス、１００…原動機部、１０１…設定器、１０２…関数発生器、１０３…比較器、１０４…ＡＮＤ回路、１０５…ＮＯＴ回路、１０６…切替器、１０７…設定器、１０８…設定器、１０９…設定器、１１０…切替器、１１１…加算器、１１２…上限制限器、１１３…下限制限器、１１４…変化率制限器、１１５…減算器、１１６…ＰＩＤ演算器、２０７…設定器、２０８…設定器、２１２…上限制限器、２１３…下限制限器、２１４…変化率制限器、３０７…設定器、３０８…設定器、３１２…上限制限器、３１３…下限制限器、３１４…変化率制限器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項２】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項３】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、
前記高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラムからの中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給する低温再熱系統と、
前記高圧蒸気タービンおよび前記低圧蒸気タービンと同軸に配置され、前記再熱器からの高温再熱蒸気が中圧調節弁を経由して供給されて駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンを駆動する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記中圧蒸気をバイパスし、中圧タービンバイパス弁が介装された中圧バイパス系統と、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行うとともに、前記中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項４】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項５】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記高圧蒸気をバイパスする高圧バイパス系統に介装された高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項６】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の中圧蒸気、この中圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気をそれぞれ発生させ、その中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給し、中圧調節弁を経由して前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記中圧蒸気をバイパスする中圧バイパス系統に介装された中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項１】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項２】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記高圧ドラムより低い圧力の低圧蒸気を発生させる低圧ドラムからの前記低圧蒸気が低圧加減弁を介して供給され、この低圧蒸気と前記高圧蒸気タービン内で仕事をした前記高圧蒸気とを合流させた蒸気を低圧タービン蒸気として供給する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、前記低圧タービン蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行うとともに、前記高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項３】
ガスタービンと同軸に配置して結合され、排熱回収ボイラの高圧ドラムからの高圧蒸気が高圧加減弁を介して供給されて駆動される高圧蒸気タービンと、
前記ガスタービンおよび前記高圧蒸気タービンと同軸に配置して結合され、低圧蒸気により駆動される低圧蒸気タービンと、
前記高圧蒸気をバイパスし、高圧タービンバイパス弁が介装された高圧バイパス系統と、
前記高圧蒸気よりも低くかつ低圧蒸気よりも高い圧力の中圧蒸気を発生させる中圧ドラムからの中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給する低温再熱系統と、
前記高圧蒸気タービンおよび前記低圧蒸気タービンと同軸に配置され、前記再熱器からの高温再熱蒸気が中圧調節弁を経由して供給されて駆動する中圧蒸気タービンと、
前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンを駆動する低圧タービン蒸気供給系統と、
前記中圧蒸気をバイパスし、中圧タービンバイパス弁が介装された中圧バイパス系統と、
前記ガスタービンと同軸に配置して結合された発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行うとともに、前記中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラント。
【請求項４】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記低圧加減弁の圧力設定値を低下させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項５】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気を発生させ、その高圧蒸気を高圧加減弁を介して供給して前記高圧蒸気タービンで仕事をし、前記低圧蒸気を低圧加減弁を介して供給して前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記高圧蒸気をバイパスする高圧バイパス系統に介装された高圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【請求項６】
ガスタービン、高圧蒸気タービン、中圧蒸気タービン、低圧蒸気タービンおよび発電機を同軸に配置して結合し、前記ガスタービンに燃焼ガスを送って駆動させ、その燃焼ガスの排気ガスを熱源として排熱回収ボイラにて高圧蒸気を発生させるとともに、前記高圧蒸気より低い圧力の中圧蒸気、この中圧蒸気より低い圧力の低圧蒸気をそれぞれ発生させ、その中圧蒸気を前記高圧蒸気タービンからの排気蒸気と合流させ、高温再熱蒸気を発生させる再熱器に供給し、中圧調節弁を経由して前記中圧蒸気タービン内で仕事をして減圧された前記高温再熱蒸気と前記低圧蒸気とを合流させて前記低圧蒸気タービンで仕事をさせる一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法において、
前記発電機の負荷遮断後の無負荷定格速度運転を含む前記ガスタービンの極低燃料運転時に、前記高圧加減弁および前記中圧調節弁を全閉する制御を行う全閉制御ステップと、
前記中圧蒸気をバイパスする中圧バイパス系統に介装された中圧タービンバイパス弁の圧力設定値を上昇させるように制御する圧力設定値制御ステップと、
を有することを特徴とする一軸型複合サイクル発電プラントの運転方法。
【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２０１２−１６７５７１（Ｐ２０１２−１６７５７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７４８７（Ｐ２０１１−２７４８７）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
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