発電システム及び発電システムの制御方法
【課題】蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことが可能な発電システム及び発電システムの制御方法を提供する。
【解決手段】この発電システム２０では、発電装置３２が、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４に設けられた減圧弁１６の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２の下流側の蒸気圧が減圧弁１６の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【解決手段】この発電システム２０では、発電装置３２が、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４に設けられた減圧弁１６の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２の下流側の蒸気圧が減圧弁１６の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システム及び発電システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、減圧弁が設けられ、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管のうち前記減圧弁の上流側から所定圧力の蒸気を発電装置に導入して発電を行い、その発電に利用した後の蒸気を前記主配管のうち減圧弁の下流側に戻して蒸気利用設備へ供給する発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６には、上記特許文献１に開示された従来の発電システムの全体構成が示されている。この図６に示すように、蒸気生成手段１００が主配管１０２を通じて蒸気利用設備１０４に繋がっているとともに、その主配管１０２に減圧弁１０６が設けられている。そして、主配管１０２において減圧弁１０６の上流側の位置に発電システムの導入管１０８が接続されており、その導入管１０８が発電装置１１０の駆動機１１２の入口側に接続されている。発電装置１１０の駆動機１１２の出口側から主配管１０２のうち減圧弁１０６の下流側の位置へ排出管１１４が接続されている。発電装置１１０には、駆動機１１２によって駆動される発電機１１６が設けられている。
【０００４】
そして、この発電システムでは、蒸気生成手段１００から送られる蒸気が主配管１０２及び減圧弁１０６を通って蒸気利用設備１０４に供給される。一方、主配管１０２から導入管１０８を通じて駆動機１１２に蒸気が導入されて駆動機１１２が駆動することにより発電機１１３が発電を行うとともに、その発電に利用された後の蒸気が駆動機１１２から排出管１１４を通じて主配管１０２のうち減圧弁１０６の下流側へ流されて蒸気利用設備１０４に供給される。
【特許文献１】特開２００７−７４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような発電システムでは、発電装置１１０の駆動機１１２に導入される蒸気流量が変動する場合がある。そして、駆動機１１２に導入される蒸気流量があまりに低下するときには、駆動機１１２の駆動を停止させて蒸気生成手段１００から供給される全ての蒸気を主配管１０２を通じて蒸気利用設備１０４へ供給する制御が一般的に行われる。この制御では、駆動機１１２が停止すると、その下流側に蒸気が流れなくなり、駆動機１１２の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁１０６の下流側の蒸気圧が減圧弁１０６の設定圧力に低下したことに応じて減圧弁１０６を開け、主配管１０２を通じて電気利用設備１０４へ流す蒸気の流量を増加させる。
【０００６】
しかしながら、この場合には、蒸気利用設備１０４に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して大きく低下するという問題点がある。
【０００７】
すなわち、上記構成では、駆動機１１２が停止してその下流側に蒸気が流れなくなってから減圧弁１０６が完全に開くまでにタイムラグがあり、その期間は蒸気利用設備１０４へ流れる蒸気流量が大きく低下するため、この期間に蒸気利用設備１０４に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下する。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことが可能な発電システム及び発電システムの制御方法を提供することである。
【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、本発明による発電システムは、減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムであって、前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管と、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置と、前記減圧弁及び前記発電装置の下流側における蒸気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧となるように前記減圧弁を開閉制御する減圧弁コントローラとを備え、前記発電装置は、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。
【００１０】
この発電システムでは、発電装置が、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。これにより、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置を通って蒸気が流れるのと並行して、発電装置の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧よりも低い第３設定圧へ制御されることにより減圧弁が開かれてこの減圧弁を通じても蒸気が流れる。この場合、発電装置及び減圧弁のそれぞれを通って下流側へ流れる蒸気が合流して蒸気利用設備へ供給される。このため、従来のように発電装置に導入される蒸気流量が所定流量まで低下したときに発電装置を停止し、その発電装置の下流側の蒸気圧が低下してから減圧弁を開く構成と異なり、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【００１１】
上記発電システムにおいて、前記圧力検出手段は、前記主配管において前記減圧弁の下流側に設けられた第１圧力センサと、前記排出管に設けられた第２圧力センサとを含み、前記減圧弁コントローラは、前記第１圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁を開閉制御し、前記発電装置は、前記第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御するのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、減圧弁コントローラが減圧弁の下流側の近傍に位置する第１圧力センサの検出圧力に基づいて減圧弁を開閉制御できるので、減圧弁を精度良く開閉制御することができるとともに、減圧弁の下流側の蒸気圧を精度良く制御することができる。また、発電装置がその下流側の近傍に位置する第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御することができるので、発電装置の下流側に流れる蒸気流量及び蒸気圧を精度良く制御することができる。
【００１３】
本発明による発電システムの制御方法は、減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムの制御方法であって、前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管とが設けられているとともに、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置が設けられており、前記発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、前記発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。
【００１４】
この発電システムの制御方法では、発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように発電装置を通過する蒸気流量を制御する。これにより、上記発電システムによる作用と同様にして、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置を通って蒸気が流れるのと並行して、減圧弁を通じても蒸気が流れ、発電装置及び減圧弁のそれぞれを通って流れる蒸気が合流して蒸気利用設備へ供給される。このため、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。まず、この図１を参照して、本発明の一実施形態による発電システムの構成について説明する。
【００１８】
本実施形態による発電システム２０は、蒸気生成手段１０によって生成されて蒸気利用設備１２で利用される蒸気のエネルギーを利用して発電を行うものである。
【００１９】
具体的には、この発電システム２０は、蒸気生成手段１０によって生成された蒸気を蒸気利用設備１２へ供給する主配管１４に接続されている。この主配管１４には、減圧弁１６が設けられている。
【００２０】
前記蒸気生成手段１０は、蒸気流路１４に並列に接続された複数のボイラー１０ａによって構成されている。
【００２１】
前記蒸気利用設備１２は、例えば給湯器、暖房機、風呂設備、乾燥機、洗浄設備、厨房機器、殺菌器等の所定温度の蒸気を利用する設備である。
【００２２】
本実施形態による発電システム２０は、減圧弁圧力センサ２２と、減圧弁コントローラ２４と、導入管２６と、排出管２８と、排出圧力センサ３０と、発電装置３２とを備えている。
【００２３】
前記減圧弁圧力センサ２２は、主配管１４において減圧弁１６の下流側近傍の位置に設けられており、その位置における蒸気圧を検出する。この減圧弁圧力センサ２２は、本発明の第１圧力センサの概念に含まれるものである。
【００２４】
前記減圧弁コントローラ２４は、前記減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御するものである。
【００２５】
具体的には、この減圧弁コントローラ２４には、前記減圧弁圧力センサ２２の検出圧力のデータが常時入力されるようになっている。そして、減圧弁コントローラ２４では、減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１が設定されている。減圧弁コントローラ２４は、前記減圧弁圧力センサ２２によって検出される減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低いときには減圧弁１６を開く一方、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１以上になると減圧弁１６を閉じるように制御する。これにより、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１となるように減圧弁コントローラ２４によって減圧弁１６が開閉制御されるようになっている。
【００２６】
前記導入管２６は、主配管１４のうち減圧弁１６の上流側の位置に接続可能に構成されており、前記発電装置３２へ蒸気を導入するものである。この導入管２６の主配管１４との接続部近傍には、開閉弁３４が設けられている。
【００２７】
前記排出管２８は、主配管１４のうち減圧弁１６の下流側の位置に接続可能に構成されており、前記発電装置３２から排出された蒸気を主配管１４へ流すものである。この排出管２８の主配管１４との接続部近傍には、開閉弁３６が設けられている。この開閉弁３６と前記導入管２６に設けられた開閉弁３４は、同時に開閉され、主配管１４から導入管２６へ蒸気を導入し、前記発電装置３２を経て排出管２８から主配管１４へ蒸気を戻す状態と、主配管１４から導入管２６へ蒸気を導入せず、蒸気生成手段１０で生成された蒸気を全て主配管１４を通じて蒸気利用設備１２へ流す状態とを相互に切り換えられるようになっている。
【００２８】
また、この排出管２８において前記発電装置３２の下流側で、かつ、前記開閉弁３６の上流側の位置には、前記排出圧力センサ３０が設けられており、この排出圧力センサ３０によって発電装置３２の下流側の蒸気圧が検出されるようになっている。この排出圧力センサ３０は、本発明の第２圧力センサの概念に含まれるものであり、本実施形態では、この排出圧力センサ３０と前記減圧弁圧力センサ２２とによって本発明の圧力検出手段が構成されている。
【００２９】
前記発電装置３２は、前記導入管２６と前記排出管２８に接続されており、前記主配管１４から導入管２６を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を排出管２８を通じて主配管１４へ排出する。この発電装置３２と前記排出圧力センサ３０は、筐体３３内に設置されており、１つのユニットとして構成されている。
【００３０】
そして、発電装置３２は、蒸気流量の調整機能を有している。具体的には、この発電装置３２は、駆動機３８と、発電機４０と、周波数変換器４２と、ドレンセパレータ４４と、流量調整弁４６と、緊急遮断弁４８と、導入圧力センサ５０と、コントローラ５２とを有している。
【００３１】
前記駆動機３８は、前記導入管２６を通じて導入された蒸気によって駆動されるものであり、例えば各種タービンやスクリュ膨張機等によって構成される。
【００３２】
前記導入管２６は、この駆動機３８の入口側に接続されているとともに、前記排出管２８は、この駆動機３８の出口側に接続されている。これにより、前記主配管２４から導入管２６を通じて導入される蒸気によって駆動機３８が駆動し、その駆動機３８から排出された蒸気が排出管２８を通じて主配管に戻されるようになっている。
【００３３】
この駆動機３８の駆動軸３８ａは、前記発電機４０の回転軸４０ａと繋がっている。これにより、駆動機３８が駆動し、駆動軸３８ａが回転すると、その駆動軸３８ａの回転力が発電機４０の回転軸４０ａに伝達されて発電機４０が駆動し、発電を行うようになっている。
【００３４】
発電機４０で発電された電力は、前記周波数変換器４２に導入される。この周波数変換器４２は、発電機４０で発電された電力の周波数を所望の周波数に変換して出力するものであり、この周波数変換器４２から出力された電力は、外部の変圧器５４を通じて系統５６へ供給される。
【００３５】
前記ドレンセパレータ４４、前記流量調整弁４６、前記緊急遮断弁４８及び導入圧力センサ５０は、前記導入管２６において前記開閉弁３４と前記駆動機３８との間に上流側からこの順番で設けられている。
【００３６】
前記ドレンセパレータ４４は、導入管２６を流れる蒸気からドレンを分離するためのものである。
【００３７】
前記流量調整弁４６は、導入管２６を通じて駆動機３８に導入される蒸気流量を調整するものであり、前記コントローラ５２によって開閉制御可能に構成されている。本実施形態では、この流量調整弁４６によって発電装置３２を通過する蒸気流量が調整されるようになっている。
【００３８】
前記緊急遮断弁４８は、導入管２６を完全に遮断するものであり、前記コントローラ５２によって制御可能となっている。
【００３９】
前記導入圧力センサ５０は、導入管２６を通じて駆動機３８へ導入される蒸気の圧力を検出するものである。
【００４０】
前記コントローラ５２は、前記導入圧力センサ５０及び前記排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて適正回転数を導出する。そして、このコントローラ５２によって導出された適正回転数に基づいて、前記周波数変換器４２が発電機４０に回転数制御信号を出力し、発電機４０が蒸気流量に応じた適正回転数で運転されるようになっている。
【００４１】
そして、本実施形態では、発電装置３２がこのコントローラ５２により排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６を開閉制御することによって、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御するようになっている。
【００４２】
具体的には、コントローラ５２は、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量に応じた制御出力値を流量調整弁４６に出力し、その制御出力値に応じて流量調整弁４６の開度が制御されることにより、発電装置３２に導入される蒸気流量、すなわち発電装置３２を通過して下流側へ流れ、蒸気利用設備１２に供給される蒸気流量を調整する。
【００４３】
そして、コントローラ５２では、駆動機３８を駆動させるために導入すべき蒸気流量の範囲として容量制御範囲が設定されているとともに、発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値として第２設定圧ＳＶ２と第３設定圧ＳＶ３とが設定されるようになっている。
【００４４】
前記第２設定圧ＳＶ２は、図２に示すように前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１に対して所定の圧力差を有し、その第１設定圧ＳＶ１よりも高い圧力に設定されている。コントローラ５２は、流量調整弁４６に出力する制御出力値、すなわち発電装置３２に導入する蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量よりも少し上に設定された所定流量よりも多いときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧を前記第２設定圧ＳＶ２となるように流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００４５】
そして、発電装置３２の下流側と減圧弁１６の下流側とが繋がっていることに起因して、発電装置３２の流量調整弁４６と減圧弁１６は、それら発電装置３２及び減圧弁１６の下流側における同じ蒸気圧に基づいて開閉制御される。この際、流量調整弁４６の開閉制御の基準となる前記第２設定圧ＳＶ２が減圧弁１６の開閉制御の基準となる前記第１設定圧ＳＶ１に対して所定の圧力差で高い圧力に設定されているため、減圧弁１６と流量調整弁４６との間でのハンチングが防止されるようになっている。
【００４６】
また、前記第３設定圧ＳＶ３は、前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧ、すなわち大気圧よりも高い圧力に設定されている。コントローラ５２は、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量が低下し、流量調整弁４６へ出力する制御出力値が低下することにより、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値を前記第２設定圧ＳＶ２から第３設定圧ＳＶ３に変更する。これにより、コントローラ５２は、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ２となるように流量調整弁４６の開度を制御して発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００４７】
また、コントローラ５２は、流量調整弁４６へ出力する制御出力値がさらに低下し、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときには、流量制御弁４６を閉じて発電装置３２に導入する蒸気流量を０にし、駆動機３８を停止させる。
【００４８】
図２には、本実施形態による発電システム２０の制御方法を説明するための発電装置３２を通過する蒸気流量と減圧弁１６及び発電装置３２の下流側の設定圧との関係が示されている。次に、図１及び図２を参照して、本実施形態による発電システム２０の制御方法について説明する。
【００４９】
まず、蒸気生成手段１０で生成された蒸気が主配管１４から導入管２６を通じて発電装置３２の駆動機３８に導入されており、その蒸気によって駆動機３８が駆動され、発電機４０で発電が行われている。そして、駆動機３８から排出された蒸気が排出管２８を通じて主配管１４のうち減圧弁１６の下流側に戻されて蒸気利用設備１２へ供給されている。
【００５０】
この状態で、発電装置３２に導入される蒸気流量、すなわち駆動機３８に導入される蒸気流量は、駆動機３８の容量制御範囲内で前記所定流量（図２参照）よりも多い流量となっている。このとき、発電装置３２のコントローラ５２は、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４の減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い第２設定圧ＳＶ２となるように発電装置３２を通過して下流側へ流れる蒸気流量を制御している。
【００５１】
これにより、減圧弁圧力センサ２２によって検出される減圧弁１６の下流側の蒸気圧も減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い前記第２設定圧ＳＶ２となっており、減圧弁１６が閉じられている。このため、主配管１４は遮断されており、蒸気生成手段１０で生成された蒸気は、全て発電装置３２を通って蒸気利用設備１２に供給されている。
【００５２】
次に、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量が低下した場合には、コントローラ５２から流量調整弁４６に出力される制御出力値が低下し、それに応じて発電装置３２を通過する蒸気流量が低下するとともに、排出圧力センサ３０によって検出される発電装置３２の下流側の蒸気圧も低下する。
【００５３】
そして、コントローラ５２から流量調整弁４６に出力される制御出力値、すなわち発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下すると、コントローラ５２が発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値を減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧ＳＶ３に変更する。これにより、発電装置３２は、そのコントローラ５２により排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ３となるように流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００５４】
発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ３となるように制御されると、減圧弁１６の下流側の蒸気圧も前記第２設定圧ＳＶ２からその第３設定圧ＳＶ３へ向かって低下する。その過程において、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低下すると、それに応じて減圧弁コントローラ２４により減圧弁１６が開かれる。これにより、発電装置３２を通って蒸気利用設備１２へ蒸気が供給されるのと並行して、減圧弁１６を通って蒸気が蒸気利用設備１２へ供給される。
【００５５】
その後、発電装置３２に導入される蒸気流量がさらに低下して前記容量制御範囲の下限の流量まで低下すると、コントローラ５２によって流量調整弁４６が閉じられて発電装置３２に導入される蒸気流量が０にされ、駆動機３８が停止される。これにより、発電装置３２を通過して蒸気利用設備１２へ供給される蒸気流量は０になる。一方、この時点で減圧弁１６は所定の開度で開いており、蒸気生成手段１０で生成された全ての蒸気は、主配管１４及び減圧弁１６を通って蒸気利用設備１２に供給される。そして、この状態では、減圧弁コントローラ２４により、減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１となるように減圧弁１６が開閉制御される。
【００５６】
ところで、上記した本実施形態の制御方法と異なり、図３に示す比較例のように、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときに駆動機３８を停止し、発電装置３２を通過する蒸気流量が０になった時点で、減圧弁１６を開いて蒸気利用設備１２へ蒸気を流す場合には、駆動機３８が停止してその下流側に蒸気が流れなくなってから減圧弁１０６が完全に開くまでにタイムラグがあるため、その間に蒸気利用設備１２へ供給される蒸気圧が一時的に大きく低下する。これにより、図４に示すように、蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧がその蒸気利用設備１２の許容圧力範囲を一時的に逸脱して低下する場合がある。
【００５７】
これに対して、本実施形態では、上記のような制御が行われることによって、図３に示すように発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量に低下した時点で減圧弁１６が開き始めるため、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量からさらに前記容量制御範囲の下限の流量に低下するまでの間は、発電装置３２を通って流れる蒸気と減圧弁１６を通って流れる蒸気とが合流して蒸気利用設備１２に供給される。そして、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときには、すでに減圧弁１６が所定の開度まで開いているため、減圧弁１６が開き始めてからタイムラグがあったとしても上記比較例による制御方法ほどは蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧が低下せず、図５に示すように蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧が蒸気利用設備１２の許容圧力範囲内で維持される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、発電装置３２が、導入される蒸気流量が前記所定流量よりも多いときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４の減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い第２設定圧ＳＶ２となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧ＳＶ３となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。これにより、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２を通って蒸気が流れるのと並行して、発電装置３２の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低い第３設定圧ＳＶ３へ制御されることにより減圧弁１６が開かれてこの減圧弁１６を通じても蒸気が流れる。この場合、発電装置３２及び減圧弁１６のそれぞれを通って下流側へ流れる蒸気が合流して蒸気利用設備１２へ供給される。このため、蒸気利用設備１２に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、減圧弁コントローラ２４が主配管１４において減圧弁１６の下流側に設けられた減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御し、発電装置３２のコントローラ５２が排出管２８に設けられた排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６を開閉制御することにより当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。このため、減圧弁コントローラ２４が減圧弁１６の下流側の近傍に位置する減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御できるので、減圧弁１６を精度良く開閉制御することができるとともに、減圧弁１６の下流側の蒸気圧を精度良く制御することができる。また、発電装置３２がその下流側の近傍に位置する排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御することができるので、発電装置３２の下流側に流れる蒸気流量及び蒸気圧を精度良く制御することができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
例えば、前記減圧弁圧力センサ２２と前記排出圧力センサ３０の代わりに共通の１つの圧力センサを減圧弁１６及び発電装置３２の下流側に設け、その圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁コントローラ２４が減圧弁１６を開閉制御するとともに前記コントローラ５２が前記流量制御弁４６を開閉制御してもよい。
【００６２】
また、前記流量調整弁４６とともに駆動機３８を用いてその駆動機３８の回転数をコントローラ５２が制御することにより発電装置３２を通過する蒸気流量を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による発電システムの制御方法を説明するための発電装置を通過する蒸気流量と減圧弁及び発電装置の下流側の設定圧との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態及び比較例における発電装置の通過蒸気流量及び減圧弁の通過蒸気流量の変化を示した図である。
【図４】本発明の比較例の発電システムにおいて蒸気利用設備に供給される蒸気圧の変化を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による発電システムにおいて蒸気利用設備に供給される蒸気圧の変化を示した図である。
【図６】従来の一例による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 蒸気生成手段
１２ 蒸気利用設備
１４ 主配管
１６ 減圧弁
２０ 発電システム
２２ 減圧弁圧力センサ（第１圧力センサ）
２４ 減圧弁コントローラ
２６ 導入管
２８ 排出管
３０ 排出圧力センサ（第２圧力センサ）
３２ 発電装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システム及び発電システムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、減圧弁が設けられ、蒸気生成手段で生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管のうち前記減圧弁の上流側から所定圧力の蒸気を発電装置に導入して発電を行い、その発電に利用した後の蒸気を前記主配管のうち減圧弁の下流側に戻して蒸気利用設備へ供給する発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６には、上記特許文献１に開示された従来の発電システムの全体構成が示されている。この図６に示すように、蒸気生成手段１００が主配管１０２を通じて蒸気利用設備１０４に繋がっているとともに、その主配管１０２に減圧弁１０６が設けられている。そして、主配管１０２において減圧弁１０６の上流側の位置に発電システムの導入管１０８が接続されており、その導入管１０８が発電装置１１０の駆動機１１２の入口側に接続されている。発電装置１１０の駆動機１１２の出口側から主配管１０２のうち減圧弁１０６の下流側の位置へ排出管１１４が接続されている。発電装置１１０には、駆動機１１２によって駆動される発電機１１６が設けられている。
【０００４】
そして、この発電システムでは、蒸気生成手段１００から送られる蒸気が主配管１０２及び減圧弁１０６を通って蒸気利用設備１０４に供給される。一方、主配管１０２から導入管１０８を通じて駆動機１１２に蒸気が導入されて駆動機１１２が駆動することにより発電機１１３が発電を行うとともに、その発電に利用された後の蒸気が駆動機１１２から排出管１１４を通じて主配管１０２のうち減圧弁１０６の下流側へ流されて蒸気利用設備１０４に供給される。
【特許文献１】特開２００７−７４８９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような発電システムでは、発電装置１１０の駆動機１１２に導入される蒸気流量が変動する場合がある。そして、駆動機１１２に導入される蒸気流量があまりに低下するときには、駆動機１１２の駆動を停止させて蒸気生成手段１００から供給される全ての蒸気を主配管１０２を通じて蒸気利用設備１０４へ供給する制御が一般的に行われる。この制御では、駆動機１１２が停止すると、その下流側に蒸気が流れなくなり、駆動機１１２の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁１０６の下流側の蒸気圧が減圧弁１０６の設定圧力に低下したことに応じて減圧弁１０６を開け、主配管１０２を通じて電気利用設備１０４へ流す蒸気の流量を増加させる。
【０００６】
しかしながら、この場合には、蒸気利用設備１０４に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して大きく低下するという問題点がある。
【０００７】
すなわち、上記構成では、駆動機１１２が停止してその下流側に蒸気が流れなくなってから減圧弁１０６が完全に開くまでにタイムラグがあり、その期間は蒸気利用設備１０４へ流れる蒸気流量が大きく低下するため、この期間に蒸気利用設備１０４に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下する。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことが可能な発電システム及び発電システムの制御方法を提供することである。
【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、本発明による発電システムは、減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムであって、前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管と、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置と、前記減圧弁及び前記発電装置の下流側における蒸気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧となるように前記減圧弁を開閉制御する減圧弁コントローラとを備え、前記発電装置は、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。
【００１０】
この発電システムでは、発電装置が、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。これにより、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置を通って蒸気が流れるのと並行して、発電装置の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧よりも低い第３設定圧へ制御されることにより減圧弁が開かれてこの減圧弁を通じても蒸気が流れる。この場合、発電装置及び減圧弁のそれぞれを通って下流側へ流れる蒸気が合流して蒸気利用設備へ供給される。このため、従来のように発電装置に導入される蒸気流量が所定流量まで低下したときに発電装置を停止し、その発電装置の下流側の蒸気圧が低下してから減圧弁を開く構成と異なり、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【００１１】
上記発電システムにおいて、前記圧力検出手段は、前記主配管において前記減圧弁の下流側に設けられた第１圧力センサと、前記排出管に設けられた第２圧力センサとを含み、前記減圧弁コントローラは、前記第１圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁を開閉制御し、前記発電装置は、前記第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御するのが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、減圧弁コントローラが減圧弁の下流側の近傍に位置する第１圧力センサの検出圧力に基づいて減圧弁を開閉制御できるので、減圧弁を精度良く開閉制御することができるとともに、減圧弁の下流側の蒸気圧を精度良く制御することができる。また、発電装置がその下流側の近傍に位置する第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御することができるので、発電装置の下流側に流れる蒸気流量及び蒸気圧を精度良く制御することができる。
【００１３】
本発明による発電システムの制御方法は、減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムの制御方法であって、前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管とが設けられているとともに、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置が設けられており、前記発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、前記発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する。
【００１４】
この発電システムの制御方法では、発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置の下流側の蒸気圧が減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように発電装置を通過する蒸気流量を制御する。これにより、上記発電システムによる作用と同様にして、発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置を通って蒸気が流れるのと並行して、減圧弁を通じても蒸気が流れ、発電装置及び減圧弁のそれぞれを通って流れる蒸気が合流して蒸気利用設備へ供給される。このため、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明によれば、蒸気利用設備に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。まず、この図１を参照して、本発明の一実施形態による発電システムの構成について説明する。
【００１８】
本実施形態による発電システム２０は、蒸気生成手段１０によって生成されて蒸気利用設備１２で利用される蒸気のエネルギーを利用して発電を行うものである。
【００１９】
具体的には、この発電システム２０は、蒸気生成手段１０によって生成された蒸気を蒸気利用設備１２へ供給する主配管１４に接続されている。この主配管１４には、減圧弁１６が設けられている。
【００２０】
前記蒸気生成手段１０は、蒸気流路１４に並列に接続された複数のボイラー１０ａによって構成されている。
【００２１】
前記蒸気利用設備１２は、例えば給湯器、暖房機、風呂設備、乾燥機、洗浄設備、厨房機器、殺菌器等の所定温度の蒸気を利用する設備である。
【００２２】
本実施形態による発電システム２０は、減圧弁圧力センサ２２と、減圧弁コントローラ２４と、導入管２６と、排出管２８と、排出圧力センサ３０と、発電装置３２とを備えている。
【００２３】
前記減圧弁圧力センサ２２は、主配管１４において減圧弁１６の下流側近傍の位置に設けられており、その位置における蒸気圧を検出する。この減圧弁圧力センサ２２は、本発明の第１圧力センサの概念に含まれるものである。
【００２４】
前記減圧弁コントローラ２４は、前記減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御するものである。
【００２５】
具体的には、この減圧弁コントローラ２４には、前記減圧弁圧力センサ２２の検出圧力のデータが常時入力されるようになっている。そして、減圧弁コントローラ２４では、減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１が設定されている。減圧弁コントローラ２４は、前記減圧弁圧力センサ２２によって検出される減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低いときには減圧弁１６を開く一方、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１以上になると減圧弁１６を閉じるように制御する。これにより、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１となるように減圧弁コントローラ２４によって減圧弁１６が開閉制御されるようになっている。
【００２６】
前記導入管２６は、主配管１４のうち減圧弁１６の上流側の位置に接続可能に構成されており、前記発電装置３２へ蒸気を導入するものである。この導入管２６の主配管１４との接続部近傍には、開閉弁３４が設けられている。
【００２７】
前記排出管２８は、主配管１４のうち減圧弁１６の下流側の位置に接続可能に構成されており、前記発電装置３２から排出された蒸気を主配管１４へ流すものである。この排出管２８の主配管１４との接続部近傍には、開閉弁３６が設けられている。この開閉弁３６と前記導入管２６に設けられた開閉弁３４は、同時に開閉され、主配管１４から導入管２６へ蒸気を導入し、前記発電装置３２を経て排出管２８から主配管１４へ蒸気を戻す状態と、主配管１４から導入管２６へ蒸気を導入せず、蒸気生成手段１０で生成された蒸気を全て主配管１４を通じて蒸気利用設備１２へ流す状態とを相互に切り換えられるようになっている。
【００２８】
また、この排出管２８において前記発電装置３２の下流側で、かつ、前記開閉弁３６の上流側の位置には、前記排出圧力センサ３０が設けられており、この排出圧力センサ３０によって発電装置３２の下流側の蒸気圧が検出されるようになっている。この排出圧力センサ３０は、本発明の第２圧力センサの概念に含まれるものであり、本実施形態では、この排出圧力センサ３０と前記減圧弁圧力センサ２２とによって本発明の圧力検出手段が構成されている。
【００２９】
前記発電装置３２は、前記導入管２６と前記排出管２８に接続されており、前記主配管１４から導入管２６を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を排出管２８を通じて主配管１４へ排出する。この発電装置３２と前記排出圧力センサ３０は、筐体３３内に設置されており、１つのユニットとして構成されている。
【００３０】
そして、発電装置３２は、蒸気流量の調整機能を有している。具体的には、この発電装置３２は、駆動機３８と、発電機４０と、周波数変換器４２と、ドレンセパレータ４４と、流量調整弁４６と、緊急遮断弁４８と、導入圧力センサ５０と、コントローラ５２とを有している。
【００３１】
前記駆動機３８は、前記導入管２６を通じて導入された蒸気によって駆動されるものであり、例えば各種タービンやスクリュ膨張機等によって構成される。
【００３２】
前記導入管２６は、この駆動機３８の入口側に接続されているとともに、前記排出管２８は、この駆動機３８の出口側に接続されている。これにより、前記主配管２４から導入管２６を通じて導入される蒸気によって駆動機３８が駆動し、その駆動機３８から排出された蒸気が排出管２８を通じて主配管に戻されるようになっている。
【００３３】
この駆動機３８の駆動軸３８ａは、前記発電機４０の回転軸４０ａと繋がっている。これにより、駆動機３８が駆動し、駆動軸３８ａが回転すると、その駆動軸３８ａの回転力が発電機４０の回転軸４０ａに伝達されて発電機４０が駆動し、発電を行うようになっている。
【００３４】
発電機４０で発電された電力は、前記周波数変換器４２に導入される。この周波数変換器４２は、発電機４０で発電された電力の周波数を所望の周波数に変換して出力するものであり、この周波数変換器４２から出力された電力は、外部の変圧器５４を通じて系統５６へ供給される。
【００３５】
前記ドレンセパレータ４４、前記流量調整弁４６、前記緊急遮断弁４８及び導入圧力センサ５０は、前記導入管２６において前記開閉弁３４と前記駆動機３８との間に上流側からこの順番で設けられている。
【００３６】
前記ドレンセパレータ４４は、導入管２６を流れる蒸気からドレンを分離するためのものである。
【００３７】
前記流量調整弁４６は、導入管２６を通じて駆動機３８に導入される蒸気流量を調整するものであり、前記コントローラ５２によって開閉制御可能に構成されている。本実施形態では、この流量調整弁４６によって発電装置３２を通過する蒸気流量が調整されるようになっている。
【００３８】
前記緊急遮断弁４８は、導入管２６を完全に遮断するものであり、前記コントローラ５２によって制御可能となっている。
【００３９】
前記導入圧力センサ５０は、導入管２６を通じて駆動機３８へ導入される蒸気の圧力を検出するものである。
【００４０】
前記コントローラ５２は、前記導入圧力センサ５０及び前記排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて適正回転数を導出する。そして、このコントローラ５２によって導出された適正回転数に基づいて、前記周波数変換器４２が発電機４０に回転数制御信号を出力し、発電機４０が蒸気流量に応じた適正回転数で運転されるようになっている。
【００４１】
そして、本実施形態では、発電装置３２がこのコントローラ５２により排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６を開閉制御することによって、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御するようになっている。
【００４２】
具体的には、コントローラ５２は、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量に応じた制御出力値を流量調整弁４６に出力し、その制御出力値に応じて流量調整弁４６の開度が制御されることにより、発電装置３２に導入される蒸気流量、すなわち発電装置３２を通過して下流側へ流れ、蒸気利用設備１２に供給される蒸気流量を調整する。
【００４３】
そして、コントローラ５２では、駆動機３８を駆動させるために導入すべき蒸気流量の範囲として容量制御範囲が設定されているとともに、発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値として第２設定圧ＳＶ２と第３設定圧ＳＶ３とが設定されるようになっている。
【００４４】
前記第２設定圧ＳＶ２は、図２に示すように前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１に対して所定の圧力差を有し、その第１設定圧ＳＶ１よりも高い圧力に設定されている。コントローラ５２は、流量調整弁４６に出力する制御出力値、すなわち発電装置３２に導入する蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量よりも少し上に設定された所定流量よりも多いときには、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧を前記第２設定圧ＳＶ２となるように流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００４５】
そして、発電装置３２の下流側と減圧弁１６の下流側とが繋がっていることに起因して、発電装置３２の流量調整弁４６と減圧弁１６は、それら発電装置３２及び減圧弁１６の下流側における同じ蒸気圧に基づいて開閉制御される。この際、流量調整弁４６の開閉制御の基準となる前記第２設定圧ＳＶ２が減圧弁１６の開閉制御の基準となる前記第１設定圧ＳＶ１に対して所定の圧力差で高い圧力に設定されているため、減圧弁１６と流量調整弁４６との間でのハンチングが防止されるようになっている。
【００４６】
また、前記第３設定圧ＳＶ３は、前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧ、すなわち大気圧よりも高い圧力に設定されている。コントローラ５２は、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量が低下し、流量調整弁４６へ出力する制御出力値が低下することにより、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値を前記第２設定圧ＳＶ２から第３設定圧ＳＶ３に変更する。これにより、コントローラ５２は、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ２となるように流量調整弁４６の開度を制御して発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００４７】
また、コントローラ５２は、流量調整弁４６へ出力する制御出力値がさらに低下し、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときには、流量制御弁４６を閉じて発電装置３２に導入する蒸気流量を０にし、駆動機３８を停止させる。
【００４８】
図２には、本実施形態による発電システム２０の制御方法を説明するための発電装置３２を通過する蒸気流量と減圧弁１６及び発電装置３２の下流側の設定圧との関係が示されている。次に、図１及び図２を参照して、本実施形態による発電システム２０の制御方法について説明する。
【００４９】
まず、蒸気生成手段１０で生成された蒸気が主配管１４から導入管２６を通じて発電装置３２の駆動機３８に導入されており、その蒸気によって駆動機３８が駆動され、発電機４０で発電が行われている。そして、駆動機３８から排出された蒸気が排出管２８を通じて主配管１４のうち減圧弁１６の下流側に戻されて蒸気利用設備１２へ供給されている。
【００５０】
この状態で、発電装置３２に導入される蒸気流量、すなわち駆動機３８に導入される蒸気流量は、駆動機３８の容量制御範囲内で前記所定流量（図２参照）よりも多い流量となっている。このとき、発電装置３２のコントローラ５２は、排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４の減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い第２設定圧ＳＶ２となるように発電装置３２を通過して下流側へ流れる蒸気流量を制御している。
【００５１】
これにより、減圧弁圧力センサ２２によって検出される減圧弁１６の下流側の蒸気圧も減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い前記第２設定圧ＳＶ２となっており、減圧弁１６が閉じられている。このため、主配管１４は遮断されており、蒸気生成手段１０で生成された蒸気は、全て発電装置３２を通って蒸気利用設備１２に供給されている。
【００５２】
次に、蒸気利用設備１２で要求される蒸気流量が低下した場合には、コントローラ５２から流量調整弁４６に出力される制御出力値が低下し、それに応じて発電装置３２を通過する蒸気流量が低下するとともに、排出圧力センサ３０によって検出される発電装置３２の下流側の蒸気圧も低下する。
【００５３】
そして、コントローラ５２から流量調整弁４６に出力される制御出力値、すなわち発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下すると、コントローラ５２が発電装置３２の下流側の蒸気圧の設定値を減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧ＳＶ３に変更する。これにより、発電装置３２は、そのコントローラ５２により排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ３となるように流量調整弁４６の開度を制御し、発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。
【００５４】
発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記第３設定圧ＳＶ３となるように制御されると、減圧弁１６の下流側の蒸気圧も前記第２設定圧ＳＶ２からその第３設定圧ＳＶ３へ向かって低下する。その過程において、減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低下すると、それに応じて減圧弁コントローラ２４により減圧弁１６が開かれる。これにより、発電装置３２を通って蒸気利用設備１２へ蒸気が供給されるのと並行して、減圧弁１６を通って蒸気が蒸気利用設備１２へ供給される。
【００５５】
その後、発電装置３２に導入される蒸気流量がさらに低下して前記容量制御範囲の下限の流量まで低下すると、コントローラ５２によって流量調整弁４６が閉じられて発電装置３２に導入される蒸気流量が０にされ、駆動機３８が停止される。これにより、発電装置３２を通過して蒸気利用設備１２へ供給される蒸気流量は０になる。一方、この時点で減圧弁１６は所定の開度で開いており、蒸気生成手段１０で生成された全ての蒸気は、主配管１４及び減圧弁１６を通って蒸気利用設備１２に供給される。そして、この状態では、減圧弁コントローラ２４により、減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１となるように減圧弁１６が開閉制御される。
【００５６】
ところで、上記した本実施形態の制御方法と異なり、図３に示す比較例のように、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときに駆動機３８を停止し、発電装置３２を通過する蒸気流量が０になった時点で、減圧弁１６を開いて蒸気利用設備１２へ蒸気を流す場合には、駆動機３８が停止してその下流側に蒸気が流れなくなってから減圧弁１０６が完全に開くまでにタイムラグがあるため、その間に蒸気利用設備１２へ供給される蒸気圧が一時的に大きく低下する。これにより、図４に示すように、蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧がその蒸気利用設備１２の許容圧力範囲を一時的に逸脱して低下する場合がある。
【００５７】
これに対して、本実施形態では、上記のような制御が行われることによって、図３に示すように発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量に低下した時点で減圧弁１６が開き始めるため、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量からさらに前記容量制御範囲の下限の流量に低下するまでの間は、発電装置３２を通って流れる蒸気と減圧弁１６を通って流れる蒸気とが合流して蒸気利用設備１２に供給される。そして、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記容量制御範囲の下限の流量まで低下したときには、すでに減圧弁１６が所定の開度まで開いているため、減圧弁１６が開き始めてからタイムラグがあったとしても上記比較例による制御方法ほどは蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧が低下せず、図５に示すように蒸気利用設備１２に供給される蒸気圧が蒸気利用設備１２の許容圧力範囲内で維持される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、発電装置３２が、導入される蒸気流量が前記所定流量よりも多いときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧が主配管１４の減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも高い第２設定圧ＳＶ２となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２の下流側の蒸気圧が前記減圧弁１６の第１設定圧ＳＶ１よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧ＳＶ３となるように当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。これにより、発電装置３２に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、発電装置３２を通って蒸気が流れるのと並行して、発電装置３２の下流側の蒸気圧、すなわち減圧弁１６の下流側の蒸気圧が第１設定圧ＳＶ１よりも低い第３設定圧ＳＶ３へ制御されることにより減圧弁１６が開かれてこの減圧弁１６を通じても蒸気が流れる。この場合、発電装置３２及び減圧弁１６のそれぞれを通って下流側へ流れる蒸気が合流して蒸気利用設備１２へ供給される。このため、蒸気利用設備１２に供給される蒸気の圧力が一時的に許容圧力範囲を逸脱して低下するのを防ぐことができる。
【００５９】
また、本実施形態では、減圧弁コントローラ２４が主配管１４において減圧弁１６の下流側に設けられた減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御し、発電装置３２のコントローラ５２が排出管２８に設けられた排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて流量調整弁４６を開閉制御することにより当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御する。このため、減圧弁コントローラ２４が減圧弁１６の下流側の近傍に位置する減圧弁圧力センサ２２の検出圧力に基づいて減圧弁１６を開閉制御できるので、減圧弁１６を精度良く開閉制御することができるとともに、減圧弁１６の下流側の蒸気圧を精度良く制御することができる。また、発電装置３２がその下流側の近傍に位置する排出圧力センサ３０の検出圧力に基づいて当該発電装置３２を通過する蒸気流量を制御することができるので、発電装置３２の下流側に流れる蒸気流量及び蒸気圧を精度良く制御することができる。
【００６０】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６１】
例えば、前記減圧弁圧力センサ２２と前記排出圧力センサ３０の代わりに共通の１つの圧力センサを減圧弁１６及び発電装置３２の下流側に設け、その圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁コントローラ２４が減圧弁１６を開閉制御するとともに前記コントローラ５２が前記流量制御弁４６を開閉制御してもよい。
【００６２】
また、前記流量調整弁４６とともに駆動機３８を用いてその駆動機３８の回転数をコントローラ５２が制御することにより発電装置３２を通過する蒸気流量を制御してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施形態による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による発電システムの制御方法を説明するための発電装置を通過する蒸気流量と減圧弁及び発電装置の下流側の設定圧との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態及び比較例における発電装置の通過蒸気流量及び減圧弁の通過蒸気流量の変化を示した図である。
【図４】本発明の比較例の発電システムにおいて蒸気利用設備に供給される蒸気圧の変化を示した図である。
【図５】本発明の一実施形態による発電システムにおいて蒸気利用設備に供給される蒸気圧の変化を示した図である。
【図６】従来の一例による発電システムの全体構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０ 蒸気生成手段
１２ 蒸気利用設備
１４ 主配管
１６ 減圧弁
２０ 発電システム
２２ 減圧弁圧力センサ（第１圧力センサ）
２４ 減圧弁コントローラ
２６ 導入管
２８ 排出管
３０ 排出圧力センサ（第２圧力センサ）
３２ 発電装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムであって、
前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、
前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管と、
蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置と、
前記減圧弁及び前記発電装置の下流側における蒸気圧を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧となるように前記減圧弁を開閉制御する減圧弁コントローラとを備え、
前記発電装置は、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、発電システム。
【請求項２】
前記圧力検出手段は、前記主配管において前記減圧弁の下流側に設けられた第１圧力センサと、前記排出管に設けられた第２圧力センサとを含み、
前記減圧弁コントローラは、前記第１圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁を開閉制御し、
前記発電装置は、前記第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムの制御方法であって、
前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管とが設けられているとともに、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置が設けられており、
前記発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、前記発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、発電システムの制御方法。
【請求項１】
減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムであって、
前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、
前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管と、
蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置と、
前記減圧弁及び前記発電装置の下流側における蒸気圧を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて前記減圧弁の下流側の蒸気圧が第１設定圧となるように前記減圧弁を開閉制御する減圧弁コントローラとを備え、
前記発電装置は、導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、前記圧力検出手段の検出圧力に基づいて当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、発電システム。
【請求項２】
前記圧力検出手段は、前記主配管において前記減圧弁の下流側に設けられた第１圧力センサと、前記排出管に設けられた第２圧力センサとを含み、
前記減圧弁コントローラは、前記第１圧力センサの検出圧力に基づいて前記減圧弁を開閉制御し、
前記発電装置は、前記第２圧力センサの検出圧力に基づいて当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
減圧弁を有し、蒸気生成手段によって生成された蒸気を蒸気利用設備へ供給する主配管に接続され、蒸気のエネルギーを利用して発電を行う発電システムの制御方法であって、
前記主配管のうち前記減圧弁の上流側の位置に接続可能な導入管と、前記前記主配管のうち前記減圧弁の下流側の位置に接続可能な排出管とが設けられているとともに、蒸気流量の調整機能を有し、前記主配管から前記導入管を通じて導入される蒸気により発電を行うとともに、その発電に用いた後の蒸気を前記排出管を通じて前記主配管へ排出する発電装置が設けられており、
前記発電装置に導入される蒸気流量が所定流量よりも多いときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも高い第２設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する一方、前記発電装置に導入される蒸気流量が前記所定流量まで低下したときには、当該発電装置の下流側の蒸気圧が前記減圧弁の第１設定圧よりも低く、かつ、０ｋＰａＧよりも高い第３設定圧となるように当該発電装置を通過する蒸気流量を制御する、発電システムの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２８６０４（Ｐ２００９−２２８６０４Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７６４６９（Ｐ２００８−７６４６９）
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２４日（２００８．３．２４）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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