循環ポンプ制御システムおよび循環ポンプ制御方法
【課題】 循環ポンプを適切に制御する。
【解決手段】 ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する。
【解決手段】 ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムおよび循環ポンプ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所の発電ユニット（以下、単にユニットという。）は、ボイラの燃焼などによって生じた熱を下げるために循環ポンプによって、冷却水を循環させている。この循環ポンプの運転台数は、ユニットの運転状態に合わせて適宜増減させている。つまり、ボイラで発生する熱が多い（復水器に熱の流入がある）場合は、循環ポンプの運転台数を増やして運転し、ボイラで発生する熱が少ない（復水器に熱の流入がない）場合は、循環ポンプの運転台数を減らして運転する。ところが、従来はユニット起動時には、復水器に熱の流入がない状態から、循環ポンプを２台運転していた。すなわち、図２に示す低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「閉」状態で、復水器５０に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプを２台運転していた。また、ユニット停止時には、復水器に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していた。すなわち、図２に示す低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「閉」状態で、復水器５０に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していた。
【０００３】
また、効率的にプラントを運転することによりコストを下げるために、起動時間を短縮したり、停止時間を短縮したりする技術が開発されている。例えば、ガスタービンなどから構成される複合プラントにおいて、貫流式排熱回収ボイラのさらなる起動時間の短縮を可能とするために、貫流式排熱回収ボイラの蒸発器循環系統に加熱系統を設置することにより、高速での起動を可能とする貫流式排熱回収ボイラに関する技術が知られている（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】特開２００８−０７５９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来はユニット起動時には、復水器に熱の流入がない状態から、循環ポンプを２台運転したり、ユニット停止時には、復水器に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していたりしていたため、循環ポンプが必要でない状態でも起動され、無駄が生じていた。また、特許文献１に記載の技術は、貫流式排熱回収ボイラのさらなる起動時間の短縮を目的とするものであって、循環ポンプの起動や停止のタイミングを適切にするものではない。
【０００６】
そこで、この発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、循環ポンプを適切に制御することが可能な循環ポンプ制御システムおよび循環ポンプ制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムであって、前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定する運転データ測定手段と、前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶する運転データ記憶手段と、前記運転データ測定手段によって測定された現在の運転データに、前記運転データ記憶手段に記憶された運転データから類似する前記運転データを選定する運転データ選定手段と、前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する循環ポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする循環ポンプ制御システムである。
【０００８】
この発明によれば、ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する
【０００９】
請求項２の発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御方法であって、前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定し、前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶し、測定された現在の運転データに、前記記憶された運転データから類似する前記運転データを選定し、前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する、ことを特徴とする循環ポンプ制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１または請求項２に記載の発明によれば、類似する過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングに基づいて、適切なタイミングで循環ポンプを起動したり停止したりすることができる。つまり、複数台の循環ポンプを起動している必要がない場合に、起動することをなくすことができる。このように、適切なタイミングで（より早いタイミングで）循環ポンプを起動したり停止したりすることによって、循環ポンプの運転時間が短縮された分、循環ポンプの運転に要していたコストや、運転員の負担を軽減することができる。
【００１１】
また、循環ポンプの起動や停止のタイミングの判定を、運転員の経験にもとづいて行う必要がないので、運転員の熟練度によらず適切かつ安全に真空を破壊することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る循環ポンプ制御システムの概略構成ブロック図である。
【図２】蒸気タービンの全体系統を示す概略構成図である。
【図３】排熱回収ボイラの全体系統を示す概略構成図である。
【図４】ユニット起動時のタービンバイパス弁開度と圧力を示すトレンドグラフである。
【図５】ユニット起動時の運転データを示すトレンドグラフである。
【図６】ユニット停止時のタービンバイパス弁開度と圧力を示すトレンドグラフである。
【図７】ユニット停止時の運転データを示すトレンドグラフである。
【図８】図１の循環ポンプ制御システムの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１４】
図1ないし図８は、この発明の実施の形態を示している。循環ポンプ制御システム１は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御するシステムであり、図１に示すように、主として、運転データ測定手段としての運転データ測定部１１と、運転データ記憶手段としての運転データ記憶部１２と、運転データ選定手段としての運転データ選定タスク１３と、循環ポンプ制御手段としての循環ポンプ制御タスク１４と、記憶部１５およびこれらの制御を行う制御部１０とを備えている。この循環ポンプ制御システム１は、火力発電所のユニット監視制御サーバ（図示略）に備えられている。
【００１５】
ここで、火力発電所のユニットは、石炭やガスなどの燃料をボイラで燃焼させて、発生した高温・高圧ガスによってガスタービンを回転させるとともに、ボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンを回転させることにより発電するものである。ここでは、一般的な構成のユニットと同等の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
このユニットは、図２に示すように、主として低圧タービン２０と、中圧タービン３０と、高圧タービン４０と、復水器５０を有している。このユニットにおいては、ボイラ本体（図示略）によって、過熱された蒸気は、過熱器によって加熱されて、それぞれ低温・低圧、中温・中圧、高温・高圧になる。そして、調温・調圧された蒸気は、各タービン（低圧タービン２０、中圧タービン３０、高圧タービン４０）に送出される。また、各タービンから復水器５０への流路上には、低圧タービンバイパス弁（低圧バイパス弁）２１、中圧タービンバイパス弁（中圧バイパス弁）３１、高圧タービンバイパス弁（高圧バイパス弁）４１が配設され、復水器５０への蒸気の流量を調節可能となっている。
【００１７】
各タービンは、ガスタービンで構成され、過熱器の下流側に配設され、ボイラ本体、過熱器で生成、調温・調圧された蒸気を羽根車で受けることにより、回転運動としての動力を得るものである。
【００１８】
復水器５０は、フラッシュタンク（図示略）から送出された低圧蒸気と低圧凝縮水とを水に戻すものである。ユニットの運転時には、復水器５０は、真空が保持されており、ユニットに生じた蒸気などを吸引するようになっている。
【００１９】
排熱回収ボイラ６０は、図３に示すように、主として、低圧給水ポンプ６４と、低圧ドラム（蒸気ドラム）と、低圧過熱器６１ａと、低圧蒸発器６１ｂと、低圧節炭器６１ｃとを有している。低圧系統においては、供給された水は低圧節炭器６１ｃで加熱されて、高圧ドラム（蒸気ドラム）に供給され、蒸気ドラムは所定の圧力の飽和蒸気を発生させるためにドラム内の熱水を蒸発器降水管と低圧蒸発器６１ｂとの間で循環させる。蒸気ドラムから発生した蒸気は低圧過熱器６１ａに供給され所定の温度まで過熱されて、低圧タービン２０へ供給される。また、中圧系統、高圧系統についても、低圧系統と略同様に構成されている。
【００２０】
運転データ測定手段としての運転データ測定部１１は、ユニットの運転時における各タービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定するものである。測定された運転データは、制御部１０を介して、運転データ記憶部１２に記憶されるようになっている。ここで、運転データは時系列で測定されるものであり、例えば、図４および図６のトレンドグラフに示されている低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１の弁開度、主塞止弁前蒸気圧力、高圧タービン出口蒸気圧力、低圧主蒸気止弁前蒸気圧力、中圧蒸気圧力調整弁開度、蒸気タービン出力や、図５および図７に示されている蒸気タービン回転数、ガスタービン回転数、高圧主蒸気温度、高圧主蒸気圧力、蒸気タービン負荷、ガスタービン負荷、プラント負荷などのことである。この運転データ測定部１１は、ユニットの運転時は常時、運転データを測定するように制御部１０によって制御されている。
【００２１】
運転データ記憶手段としての運転データ記憶部１２は、運転データ測定部１１で測定した運転データとともに、ユニット運転時の循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを図４ないし図７などに示すようなトレンドグラフとあわせて、データベースとして格納するようになっている。
【００２２】
運転データ選定手段としての運転データ選定タスク１３は、運転データ測定部１１によって測定された現在の運転データに、運転データ記憶部１２に記憶された運転データから類似する運転データを選定する機能を有するプログラム、タスクである。この運転データ選定タスク１３は、ユニットの起動時、停止時に図８に示すフローチャートに示される処理によって起動されるように、制御部１０にプログラミングされている。ここで、類似する運転データの選定は、例えばユニット運転時の諸条件（変動要因）である海水温度、配水温度、気温、蒸気タービン出力などに基づいて、これらの変動要因が類似する運電テータを選定する。また、これらの変動要因は、少なくとも１つ以上であれば、２つ以上の組み合わせであってもよいし、各変動要因に重み付けをしたり、優先度を付けたりして選定するようにしてもよい。
【００２３】
循環ポンプ制御手段としての循環ポンプ制御タスク１４は、ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する機能を有するプログラム、タスクである。この循環ポンプ制御タスク１４は、図８に示すように運転データ選定タスク１３の後に起動されるように、制御部１０によってプログラミングされている。
【００２４】
例えば図４に示す運転データ（ユニット起動データＡ１）には、過去のユニット起動時に、２：１１にガスタービンが点火され、１６分後の２：２７にガスタービンが並列になったことが記憶されている。このユニット起動データＡ１においては、ガスタービンが並列となった後、すなわち、低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「開」状態となった後に、２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている。ここで、ガスタービンが並列になると、低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが開かれて、復水器５０に熱が流入するようになる。つまり、ガスタービンが並列になるまでは、復水器５０には熱が流入していないため、循環ポンプを２台起動する必要はない。このため、ユニット起動データＡ１の循環ポンプの起動タイミングは適切である。
【００２５】
ユニット起動データＡ２の循環ポンプの起動タイミングが不適切な場合は、循環ポンプ制御タスク１４は、２台目の循環ポンプの起動を適切なタイミングで行うようになっている。すなわち、例えば、ガスタービンが並列になる前、すなわち、復水器５０に熱が流入する前に、２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている場合は、２台目の循環ポンプの起動を遅くするようにプログラミングされている。
【００２６】
また、例えば図５に示す運転テータ（ユニット起動データＡ３）には、他の過去のユニット起動時に、ガスタービンを起動後、１４分後頃にガスタービンが着火され、その後、ガスタービンの回転数が３６００ｒｐｍまで急激に上昇したことが記憶されている。そして、３７分後頃からガスタービンが並列になり、負荷が急激に上昇するとともに、ガスタービン負荷、プラント負荷も急激に上昇している。また、それと同時に高圧主蒸気温度が急激に上昇している。このユニット起動データＡ３においては、ガスタービン点火の３７分後に２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている。
【００２７】
さらに、運転データ選定タスク１３によって選定した運転データに比べて、例えば現在の海水温度が低い場合は、当該運転データよりも、循環ポンプの起動後の復水器５０内の温度を下げる効果が高いので、２台目の循環ポンプの起動タイミングをわずかに遅くすることができる。また、運転データ選定タスク１３によって選定した運転データに比べて、例えば現在の海水温度が高い場合は、当該運転データよりも、循環ポンプの起動後の復水器５０内の温度を下げる効果が低いので、２台目の循環ポンプの起動タイミングをわずかに早くする必要がある。後述するユニット停止時においても同様に、停止タイミングを算出することができる。
【００２８】
さらに、例えば図６に示す（ユニット停止データＢ１）には、過去のユニット停止時に、２１：４０に蒸気タービンが解列され、１６分後の２１：５６に排熱回収ボイラ６０が停止開始されたことが記憶されている。このユニット停止データＢ１においては、解列から１６分後（２１：５６）の排熱回収ボイラ６０の停止開始で、復水器５０への熱の流入が止まるため、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている。また、他のユニット停止データＢ２には、解列から１２分後（２１：５２頃）の高圧タービンバイパス弁開度が２０％程度になったタイミングで、復水器５０への熱の流入が止まるため、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている。このため、ユニット停止データＢ１、Ｂ２の循環ポンプの停止タイミングは適切である。
【００２９】
ユニット停止データＢ３の循環ポンプの停止タイミングが不適切な場合は、循環ポンプ制御タスク１４は、循環ポンプを１台残して1台は停止するのを適切なタイミングで行うようになっている。すなわち、例えば、排熱回収ボイラ６０の停止開始からしばらく経過した後や、高圧タービンバイパス弁開度が２０％より低くなってから、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている場合は、循環ポンプを１台残して1台を停止するのを早くするようにプログラミングされている。
【００３０】
また、例えば図７に示す（ユニット停止データＢ４）には、過去のユニット停止時に、負荷降下開始から蒸気タービン、ガスタービン、プラントのいずれの負荷も急激に降下し、高圧主蒸気圧力も急激に降下したことが記憶されている。そして、高圧主蒸気温度も緩やかに降下を開始している。３０分後頃には、蒸気タービンの負荷が０となり、３４分後頃には、ガスタービン負荷とプラント負荷も０となっている。
記憶部１１は、運転データ測定部１１が測定して、制御部１０に伝送された運転データを記憶したり、運転データ選定タスク１３、循環ポンプ制御タスク１４を記憶したりしている。
【００３１】
制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成され、図８に示すタスクを起動したりするものである。
【００３２】
次に、このような構成の循環ポンプ制御システム１における循環ポンプの制御方法および作用について説明する。ここで、ユニットの運転時は、運転データ測定部１１によって運転データが、常時、制御部１０に伝送されている。
【００３３】
ユニット起動時は、図８に示すフローチャートで示される処理が開始される。
【００３４】
そして、ステップＳ１において、運転データ選定タスク１３が起動されて、現在の運転データと、例えば海水温度や、諸条件が類似する過去の運転データが運転データ記憶部１２から取得される。そして、ステップＳ２において、循環ポンプ制御タスク１４が起動されて、２台目の循環ポンプを起動するタイミングが判定されて、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３５】
具体的には、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ１が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ガスタービン点火の１６分後に、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３６】
また、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ３が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ガスタービン点火の３７分後に、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３７】
さらに、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ２が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ユニット起動データＡ２の循環ポンプの起動タイミングよりも遅くなるように、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３８】
火力発電所のユニット停止時は、ユニット起動時と同様に、図８に示すフローチャートに示される処理が開始され、循環ポンプを１台のみ残して、１台を停止するタイミングが判定されて、循環ポンプが停止される。
【００３９】
具体的には、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ１が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、蒸気タービンの解列の１６分後に、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４０】
また、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ２が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、蒸気タービンの解列の１２分後に、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４１】
さらに、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ３が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ユニット停止データＢ３の循環ポンプの停止タイミングよりも早くなるように、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４２】
このように、ユニット起動時、停止時は、現在の運転データと類似する運転データが取得され、当該運転データに記憶された循環ポンプの起動タイミング、停止タイミングに基づいて循環ポンプが制御される。
【００４３】
以上のように、この循環ポンプ制御システム１および循環ポンプ制御方法によれば、類似する過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングに基づいて、適切なタイミングで循環ポンプを起動したり停止したりすることができる。つまり、複数台の循環ポンプを起動している必要がない場合に、起動することがなくすことができる。このように、適切なタイミングで（より早いタイミングで）循環ポンプを起動したり停止したりすることによって、循環ポンプの運転時間が短縮された分、循環ポンプの運転に要していたコストや、運転員の負担を軽減することができる。
また、選択した運転データと、例えば現在の海水温度などに違いがある場合であって、循環ポンプの制御タイミングを適切に制御することができる。つまり、より適切に循環ポンプを制御することが可能である。
【００４４】
さらに、仮に記憶されている過去の運転データが不適切な場合であっても、循環ポンプ制御タスク１４は、適切なタイミングで循環ポンプを制御することができる。そして、循環ポンプ制御システム１によって、適切なタイミングで循環ポンプを制御した場合の適切な運転データが蓄積されることによって、より適切に循環ポンプを制御できるようになる。
【００４５】
さらにまた、循環ポンプの起動や停止のタイミングの判定を、運転員の経験にもとづいて行う必要がないので、運転員の熟練度によらず適切かつ安全に真空を破壊することができる。
【００４６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、ユニットに循環ポンプが２台配設されている場合について説明したが、循環ポンプが３台以上配設せれている場合であっても、同様に制御することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 循環ポンプ制御システム
１１ 運転データ測定部（運転データ測定手段）
１２ 運転データ記憶部（運転データ記憶手段）
１３ 運転データ選定タスク（運転データ選定手段）
１４ 循環ポンプ制御タスク（循環ポンプ制御手段）
２０ 低圧タービン
２１ 低圧タービン弁
３０ 中圧タービン
３１ 中圧タービン弁
４０ 高圧タービン
４１ 高圧タービン弁
５０ 復水器
６０ 排熱回収ボイラ
６４ 低圧給水ポンプ
６５ 高中圧給水ポンプ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムおよび循環ポンプ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所の発電ユニット（以下、単にユニットという。）は、ボイラの燃焼などによって生じた熱を下げるために循環ポンプによって、冷却水を循環させている。この循環ポンプの運転台数は、ユニットの運転状態に合わせて適宜増減させている。つまり、ボイラで発生する熱が多い（復水器に熱の流入がある）場合は、循環ポンプの運転台数を増やして運転し、ボイラで発生する熱が少ない（復水器に熱の流入がない）場合は、循環ポンプの運転台数を減らして運転する。ところが、従来はユニット起動時には、復水器に熱の流入がない状態から、循環ポンプを２台運転していた。すなわち、図２に示す低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「閉」状態で、復水器５０に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプを２台運転していた。また、ユニット停止時には、復水器に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していた。すなわち、図２に示す低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「閉」状態で、復水器５０に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していた。
【０００３】
また、効率的にプラントを運転することによりコストを下げるために、起動時間を短縮したり、停止時間を短縮したりする技術が開発されている。例えば、ガスタービンなどから構成される複合プラントにおいて、貫流式排熱回収ボイラのさらなる起動時間の短縮を可能とするために、貫流式排熱回収ボイラの蒸発器循環系統に加熱系統を設置することにより、高速での起動を可能とする貫流式排熱回収ボイラに関する技術が知られている（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】特開２００８−０７５９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来はユニット起動時には、復水器に熱の流入がない状態から、循環ポンプを２台運転したり、ユニット停止時には、復水器に熱の流入がない状態であっても、循環ポンプの２台運転を継続していたりしていたため、循環ポンプが必要でない状態でも起動され、無駄が生じていた。また、特許文献１に記載の技術は、貫流式排熱回収ボイラのさらなる起動時間の短縮を目的とするものであって、循環ポンプの起動や停止のタイミングを適切にするものではない。
【０００６】
そこで、この発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、循環ポンプを適切に制御することが可能な循環ポンプ制御システムおよび循環ポンプ制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムであって、前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定する運転データ測定手段と、前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶する運転データ記憶手段と、前記運転データ測定手段によって測定された現在の運転データに、前記運転データ記憶手段に記憶された運転データから類似する前記運転データを選定する運転データ選定手段と、前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する循環ポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする循環ポンプ制御システムである。
【０００８】
この発明によれば、ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する
【０００９】
請求項２の発明は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御方法であって、前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定し、前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶し、測定された現在の運転データに、前記記憶された運転データから類似する前記運転データを選定し、前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する、ことを特徴とする循環ポンプ制御方法である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１または請求項２に記載の発明によれば、類似する過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングに基づいて、適切なタイミングで循環ポンプを起動したり停止したりすることができる。つまり、複数台の循環ポンプを起動している必要がない場合に、起動することをなくすことができる。このように、適切なタイミングで（より早いタイミングで）循環ポンプを起動したり停止したりすることによって、循環ポンプの運転時間が短縮された分、循環ポンプの運転に要していたコストや、運転員の負担を軽減することができる。
【００１１】
また、循環ポンプの起動や停止のタイミングの判定を、運転員の経験にもとづいて行う必要がないので、運転員の熟練度によらず適切かつ安全に真空を破壊することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態に係る循環ポンプ制御システムの概略構成ブロック図である。
【図２】蒸気タービンの全体系統を示す概略構成図である。
【図３】排熱回収ボイラの全体系統を示す概略構成図である。
【図４】ユニット起動時のタービンバイパス弁開度と圧力を示すトレンドグラフである。
【図５】ユニット起動時の運転データを示すトレンドグラフである。
【図６】ユニット停止時のタービンバイパス弁開度と圧力を示すトレンドグラフである。
【図７】ユニット停止時の運転データを示すトレンドグラフである。
【図８】図１の循環ポンプ制御システムの処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
つぎに、この発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。
【００１４】
図1ないし図８は、この発明の実施の形態を示している。循環ポンプ制御システム１は、循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御するシステムであり、図１に示すように、主として、運転データ測定手段としての運転データ測定部１１と、運転データ記憶手段としての運転データ記憶部１２と、運転データ選定手段としての運転データ選定タスク１３と、循環ポンプ制御手段としての循環ポンプ制御タスク１４と、記憶部１５およびこれらの制御を行う制御部１０とを備えている。この循環ポンプ制御システム１は、火力発電所のユニット監視制御サーバ（図示略）に備えられている。
【００１５】
ここで、火力発電所のユニットは、石炭やガスなどの燃料をボイラで燃焼させて、発生した高温・高圧ガスによってガスタービンを回転させるとともに、ボイラで発生した蒸気によって蒸気タービンを回転させることにより発電するものである。ここでは、一般的な構成のユニットと同等の構成であるため、詳細な説明は省略する。
【００１６】
このユニットは、図２に示すように、主として低圧タービン２０と、中圧タービン３０と、高圧タービン４０と、復水器５０を有している。このユニットにおいては、ボイラ本体（図示略）によって、過熱された蒸気は、過熱器によって加熱されて、それぞれ低温・低圧、中温・中圧、高温・高圧になる。そして、調温・調圧された蒸気は、各タービン（低圧タービン２０、中圧タービン３０、高圧タービン４０）に送出される。また、各タービンから復水器５０への流路上には、低圧タービンバイパス弁（低圧バイパス弁）２１、中圧タービンバイパス弁（中圧バイパス弁）３１、高圧タービンバイパス弁（高圧バイパス弁）４１が配設され、復水器５０への蒸気の流量を調節可能となっている。
【００１７】
各タービンは、ガスタービンで構成され、過熱器の下流側に配設され、ボイラ本体、過熱器で生成、調温・調圧された蒸気を羽根車で受けることにより、回転運動としての動力を得るものである。
【００１８】
復水器５０は、フラッシュタンク（図示略）から送出された低圧蒸気と低圧凝縮水とを水に戻すものである。ユニットの運転時には、復水器５０は、真空が保持されており、ユニットに生じた蒸気などを吸引するようになっている。
【００１９】
排熱回収ボイラ６０は、図３に示すように、主として、低圧給水ポンプ６４と、低圧ドラム（蒸気ドラム）と、低圧過熱器６１ａと、低圧蒸発器６１ｂと、低圧節炭器６１ｃとを有している。低圧系統においては、供給された水は低圧節炭器６１ｃで加熱されて、高圧ドラム（蒸気ドラム）に供給され、蒸気ドラムは所定の圧力の飽和蒸気を発生させるためにドラム内の熱水を蒸発器降水管と低圧蒸発器６１ｂとの間で循環させる。蒸気ドラムから発生した蒸気は低圧過熱器６１ａに供給され所定の温度まで過熱されて、低圧タービン２０へ供給される。また、中圧系統、高圧系統についても、低圧系統と略同様に構成されている。
【００２０】
運転データ測定手段としての運転データ測定部１１は、ユニットの運転時における各タービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定するものである。測定された運転データは、制御部１０を介して、運転データ記憶部１２に記憶されるようになっている。ここで、運転データは時系列で測定されるものであり、例えば、図４および図６のトレンドグラフに示されている低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１の弁開度、主塞止弁前蒸気圧力、高圧タービン出口蒸気圧力、低圧主蒸気止弁前蒸気圧力、中圧蒸気圧力調整弁開度、蒸気タービン出力や、図５および図７に示されている蒸気タービン回転数、ガスタービン回転数、高圧主蒸気温度、高圧主蒸気圧力、蒸気タービン負荷、ガスタービン負荷、プラント負荷などのことである。この運転データ測定部１１は、ユニットの運転時は常時、運転データを測定するように制御部１０によって制御されている。
【００２１】
運転データ記憶手段としての運転データ記憶部１２は、運転データ測定部１１で測定した運転データとともに、ユニット運転時の循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを図４ないし図７などに示すようなトレンドグラフとあわせて、データベースとして格納するようになっている。
【００２２】
運転データ選定手段としての運転データ選定タスク１３は、運転データ測定部１１によって測定された現在の運転データに、運転データ記憶部１２に記憶された運転データから類似する運転データを選定する機能を有するプログラム、タスクである。この運転データ選定タスク１３は、ユニットの起動時、停止時に図８に示すフローチャートに示される処理によって起動されるように、制御部１０にプログラミングされている。ここで、類似する運転データの選定は、例えばユニット運転時の諸条件（変動要因）である海水温度、配水温度、気温、蒸気タービン出力などに基づいて、これらの変動要因が類似する運電テータを選定する。また、これらの変動要因は、少なくとも１つ以上であれば、２つ以上の組み合わせであってもよいし、各変動要因に重み付けをしたり、優先度を付けたりして選定するようにしてもよい。
【００２３】
循環ポンプ制御手段としての循環ポンプ制御タスク１４は、ユニットの起動時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングに基づいて、循環ポンプを起動するタイミングを判定して、循環ポンプを起動し、ユニットの停止時は、選定した過去の運転データの循環ポンプの停止タイミングに基づいて、循環ポンプを停止するタイミングを判定して、循環ポンプを停止する機能を有するプログラム、タスクである。この循環ポンプ制御タスク１４は、図８に示すように運転データ選定タスク１３の後に起動されるように、制御部１０によってプログラミングされている。
【００２４】
例えば図４に示す運転データ（ユニット起動データＡ１）には、過去のユニット起動時に、２：１１にガスタービンが点火され、１６分後の２：２７にガスタービンが並列になったことが記憶されている。このユニット起動データＡ１においては、ガスタービンが並列となった後、すなわち、低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが「開」状態となった後に、２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている。ここで、ガスタービンが並列になると、低圧バイパス弁２１、中圧バイパス弁３１、高圧バイパス弁４１のいずれもが開かれて、復水器５０に熱が流入するようになる。つまり、ガスタービンが並列になるまでは、復水器５０には熱が流入していないため、循環ポンプを２台起動する必要はない。このため、ユニット起動データＡ１の循環ポンプの起動タイミングは適切である。
【００２５】
ユニット起動データＡ２の循環ポンプの起動タイミングが不適切な場合は、循環ポンプ制御タスク１４は、２台目の循環ポンプの起動を適切なタイミングで行うようになっている。すなわち、例えば、ガスタービンが並列になる前、すなわち、復水器５０に熱が流入する前に、２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている場合は、２台目の循環ポンプの起動を遅くするようにプログラミングされている。
【００２６】
また、例えば図５に示す運転テータ（ユニット起動データＡ３）には、他の過去のユニット起動時に、ガスタービンを起動後、１４分後頃にガスタービンが着火され、その後、ガスタービンの回転数が３６００ｒｐｍまで急激に上昇したことが記憶されている。そして、３７分後頃からガスタービンが並列になり、負荷が急激に上昇するとともに、ガスタービン負荷、プラント負荷も急激に上昇している。また、それと同時に高圧主蒸気温度が急激に上昇している。このユニット起動データＡ３においては、ガスタービン点火の３７分後に２台目の循環ポンプが起動されたことが記憶されている。
【００２７】
さらに、運転データ選定タスク１３によって選定した運転データに比べて、例えば現在の海水温度が低い場合は、当該運転データよりも、循環ポンプの起動後の復水器５０内の温度を下げる効果が高いので、２台目の循環ポンプの起動タイミングをわずかに遅くすることができる。また、運転データ選定タスク１３によって選定した運転データに比べて、例えば現在の海水温度が高い場合は、当該運転データよりも、循環ポンプの起動後の復水器５０内の温度を下げる効果が低いので、２台目の循環ポンプの起動タイミングをわずかに早くする必要がある。後述するユニット停止時においても同様に、停止タイミングを算出することができる。
【００２８】
さらに、例えば図６に示す（ユニット停止データＢ１）には、過去のユニット停止時に、２１：４０に蒸気タービンが解列され、１６分後の２１：５６に排熱回収ボイラ６０が停止開始されたことが記憶されている。このユニット停止データＢ１においては、解列から１６分後（２１：５６）の排熱回収ボイラ６０の停止開始で、復水器５０への熱の流入が止まるため、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている。また、他のユニット停止データＢ２には、解列から１２分後（２１：５２頃）の高圧タービンバイパス弁開度が２０％程度になったタイミングで、復水器５０への熱の流入が止まるため、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている。このため、ユニット停止データＢ１、Ｂ２の循環ポンプの停止タイミングは適切である。
【００２９】
ユニット停止データＢ３の循環ポンプの停止タイミングが不適切な場合は、循環ポンプ制御タスク１４は、循環ポンプを１台残して1台は停止するのを適切なタイミングで行うようになっている。すなわち、例えば、排熱回収ボイラ６０の停止開始からしばらく経過した後や、高圧タービンバイパス弁開度が２０％より低くなってから、循環ポンプを１台残して1台は停止したことが記憶されている場合は、循環ポンプを１台残して1台を停止するのを早くするようにプログラミングされている。
【００３０】
また、例えば図７に示す（ユニット停止データＢ４）には、過去のユニット停止時に、負荷降下開始から蒸気タービン、ガスタービン、プラントのいずれの負荷も急激に降下し、高圧主蒸気圧力も急激に降下したことが記憶されている。そして、高圧主蒸気温度も緩やかに降下を開始している。３０分後頃には、蒸気タービンの負荷が０となり、３４分後頃には、ガスタービン負荷とプラント負荷も０となっている。
記憶部１１は、運転データ測定部１１が測定して、制御部１０に伝送された運転データを記憶したり、運転データ選定タスク１３、循環ポンプ制御タスク１４を記憶したりしている。
【００３１】
制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などで構成され、図８に示すタスクを起動したりするものである。
【００３２】
次に、このような構成の循環ポンプ制御システム１における循環ポンプの制御方法および作用について説明する。ここで、ユニットの運転時は、運転データ測定部１１によって運転データが、常時、制御部１０に伝送されている。
【００３３】
ユニット起動時は、図８に示すフローチャートで示される処理が開始される。
【００３４】
そして、ステップＳ１において、運転データ選定タスク１３が起動されて、現在の運転データと、例えば海水温度や、諸条件が類似する過去の運転データが運転データ記憶部１２から取得される。そして、ステップＳ２において、循環ポンプ制御タスク１４が起動されて、２台目の循環ポンプを起動するタイミングが判定されて、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３５】
具体的には、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ１が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ガスタービン点火の１６分後に、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３６】
また、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ３が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ガスタービン点火の３７分後に、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３７】
さらに、運転データ選定タスク１３によってユニット起動データＡ２が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ユニット起動データＡ２の循環ポンプの起動タイミングよりも遅くなるように、２台目の循環ポンプが起動される。
【００３８】
火力発電所のユニット停止時は、ユニット起動時と同様に、図８に示すフローチャートに示される処理が開始され、循環ポンプを１台のみ残して、１台を停止するタイミングが判定されて、循環ポンプが停止される。
【００３９】
具体的には、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ１が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、蒸気タービンの解列の１６分後に、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４０】
また、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ２が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、蒸気タービンの解列の１２分後に、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４１】
さらに、運転データ選定タスク１３によってユニット停止データＢ３が選択された場合は、循環ポンプ制御タスク１４によって、ユニット停止データＢ３の循環ポンプの停止タイミングよりも早くなるように、循環ポンプを１台残して1台が停止される。
【００４２】
このように、ユニット起動時、停止時は、現在の運転データと類似する運転データが取得され、当該運転データに記憶された循環ポンプの起動タイミング、停止タイミングに基づいて循環ポンプが制御される。
【００４３】
以上のように、この循環ポンプ制御システム１および循環ポンプ制御方法によれば、類似する過去の運転データの循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングに基づいて、適切なタイミングで循環ポンプを起動したり停止したりすることができる。つまり、複数台の循環ポンプを起動している必要がない場合に、起動することがなくすことができる。このように、適切なタイミングで（より早いタイミングで）循環ポンプを起動したり停止したりすることによって、循環ポンプの運転時間が短縮された分、循環ポンプの運転に要していたコストや、運転員の負担を軽減することができる。
また、選択した運転データと、例えば現在の海水温度などに違いがある場合であって、循環ポンプの制御タイミングを適切に制御することができる。つまり、より適切に循環ポンプを制御することが可能である。
【００４４】
さらに、仮に記憶されている過去の運転データが不適切な場合であっても、循環ポンプ制御タスク１４は、適切なタイミングで循環ポンプを制御することができる。そして、循環ポンプ制御システム１によって、適切なタイミングで循環ポンプを制御した場合の適切な運転データが蓄積されることによって、より適切に循環ポンプを制御できるようになる。
【００４５】
さらにまた、循環ポンプの起動や停止のタイミングの判定を、運転員の経験にもとづいて行う必要がないので、運転員の熟練度によらず適切かつ安全に真空を破壊することができる。
【００４６】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の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の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、ユニットに循環ポンプが２台配設されている場合について説明したが、循環ポンプが３台以上配設せれている場合であっても、同様に制御することが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１ 循環ポンプ制御システム
１１ 運転データ測定部（運転データ測定手段）
１２ 運転データ記憶部（運転データ記憶手段）
１３ 運転データ選定タスク（運転データ選定手段）
１４ 循環ポンプ制御タスク（循環ポンプ制御手段）
２０ 低圧タービン
２１ 低圧タービン弁
３０ 中圧タービン
３１ 中圧タービン弁
４０ 高圧タービン
４１ 高圧タービン弁
５０ 復水器
６０ 排熱回収ボイラ
６４ 低圧給水ポンプ
６５ 高中圧給水ポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムであって、
前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定する運転データ測定手段と、
前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶する運転データ記憶手段と、
前記運転データ測定手段によって測定された現在の運転データに、前記運転データ記憶手段に記憶された運転データから類似する前記運転データを選定する運転データ選定手段と、
前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する循環ポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする循環ポンプ制御システム。
【請求項２】
循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御方法であって、
前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定し、
前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶し、
測定された現在の運転データに、前記記憶された運転データから類似する前記運転データを選定し、
前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する、
ことを特徴とする循環ポンプ制御方法。
【請求項１】
循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御システムであって、
前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定する運転データ測定手段と、
前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶する運転データ記憶手段と、
前記運転データ測定手段によって測定された現在の運転データに、前記運転データ記憶手段に記憶された運転データから類似する前記運転データを選定する運転データ選定手段と、
前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する循環ポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする循環ポンプ制御システム。
【請求項２】
循環ポンプを複数台備える火力発電所のユニット運転時において、前記循環ポンプを制御する循環ポンプ制御方法であって、
前記ユニットの運転時におけるタービンバイパス弁開度や圧力、温度などの運転データを測定し、
前記運転データとともに、前記循環ポンプの起動タイミングや停止タイミングを記憶し、
測定された現在の運転データに、前記記憶された運転データから類似する前記運転データを選定し、
前記ユニットの起動時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの起動タイミングに基づいて、前記循環ポンプを起動するタイミングを判定して、前記循環ポンプを起動し、前記ユニットの停止時は、選定した前記過去の運転データの前記循環ポンプの停止タイミングに基づいて、前記循環ポンプを停止するタイミングを判定して、前記循環ポンプを停止する、
ことを特徴とする循環ポンプ制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８７７６２（Ｐ２０１３−８７７６２Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２４３７（Ｐ２０１１−２３２４３７）
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２４日（２０１１．１０．２４）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【Ｆターム（参考）】
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