(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の蒸気タービンと、
第２の蒸気タービンと、
第３の蒸気タービンと、
前記第１の蒸気タービンと前記第２の蒸気タービンとに蒸気を供給する第１の湿分分離再加熱器と、
前記第１の蒸気タービンと前記第２の蒸気タービンとに蒸気を供給する第２の湿分分離再加熱器と、
前記第２の蒸気タービンと前記第３の蒸気タービンとに蒸気を供給する第３の湿分分離再加熱器と、
前記第２の蒸気タービンと前記第３の蒸気タービンとに蒸気を供給する第４の湿分分離再加熱器と、
前記第１の湿分分離再加熱器と前記第３の湿分分離再加熱器とから出て、前記第２の蒸気タービンに供給される蒸気の第１の温度と、前記第２の湿分分離再加熱器と前記第４の湿分分離再加熱器とから出て、前記第２の蒸気タービンに供給される蒸気の第２の温度とを制御するようにプログラムされた第１の制御装置と、
を備え、
前記第１の制御装置は、前記第１の温度と前記第２の温度とが等しい温度を保持するようにプログラムされている、
システム。
【請求項２】
前記第１の制御装置に結合された複数のセンサを備え、
前記複数のセンサは、複数の異なる測定パラメータを有する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の制御装置に結合された複数のセンサを備え、
前記複数のセンサは、前記第１の制御装置へのセンサフィードバックとして電子信号を供給するように構成された、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の制御装置に結合された複数のバルブを備え、
各バルブは電子制御信号に応動する、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
原子炉に結合されたボイラを備え、
前記ボイラは、前記蒸気タービンに結合されており、
前記第１の制御装置は、前記第１の温度と前記第２の温度とを線形制御するようにプログラムされている、
請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記第１の制御装置は、少なくとも部分的に前記第１の温度に基づく複数の異なる制御モードを有する、請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンを使用した発電システムなどの湿分分離再加熱器を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムなどの様々なシステムは、湿分分離再加熱器（ＭＳＲ）を使用して、供給蒸気を乾燥させ、再加熱している。例えば、ＭＳＲは、発電機を駆動させる蒸気タービンシステム内の蒸気を乾燥させ、再加熱することができる。具体的に、ＭＳＲは、高圧（ＨＰ）蒸気タービンから排出された蒸気を乾燥及び再加熱した後、この乾燥及び再加熱した蒸気を低圧（ＬＰ）蒸気タービンに送ることができる。蒸気タービンシステムは、核反応炉、又は燃料−空気混合気の燃焼によって加熱されたボイラなどの適宜の供給源からＨＰ蒸気を得ることができる。ＭＳＲによる熱伝達及び除湿の量は、蒸気タービンシステム及び発電システムの全体的な性能に影響を及ぼすことがある。ＭＳＲは、一般に、単一の制御変数、すなわちタービン負荷を示すタービン圧に応動する空気式制御装置を有する。残念ながら、単一の変数を用いる開ループ制御システムでは、制御されているＭＳＲ再加熱プロセスにタービン負荷が間接的にしか関連しないので、結果として、性能が最適ではなく、運転コストが高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６８９６０４２号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
原クレームの発明の範囲に相当する幾つかの実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は、本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、あくまでも、本発明の可能な形態を簡単に要約するものである。実際、本発明は、以下に開示する実施形態と同様でも異なっていてもよい、多様な形態を包含し得る。
【０００５】
第１の実施形態において、システムは、温度フィードバックを利用してＭＳＲの温度を制御することができる制御装置を有する。
【０００６】
第２の実施形態において、システムは、温度フィードバックを利用して、ＭＳＲによって再加熱される蒸気の温度を制御することができる閉ループ制御装置を有する。
【０００７】
第３の実施形態において、方法は、ＭＳＲによって再加熱された蒸気の温度を検知するステップと、検知された温度に少なくとも部分的に基づいて閉ループ制御を利用して蒸気の再加熱を制御するステップとを含む。
【０００８】
全図面を通して同様の構成要素には同様の参照符号を付与した添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより、本発明による、これらとその他の特徴、態様、利点の理解を深めることができよう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】原子力発電所の実施形態の概略図である。
【図２】複数のＭＳＲの第１及び第２の再加熱器段を制御するＭＳＲ制御調整システムの実施形態の概略図である。
【図３】各々がＭＳＲの第２段再加熱器のバルブを制御するように構成された複数のＰＩＤ制御装置の実施形態の概略図である。
【図４】温度増減維持コマンドを発するか否かを判定するように構成された制御ロジックの実施形態のフローチャートである。
【図５】図６と組み合わせてＭＳＲの第２段再加熱器を動作させることができる制御ロジックの実施形態のフローチャートである。
【図６】図５と組み合わせてＭＳＲの第２段再加熱器を動作させることができる温度負荷モデルの実施形態のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
これより、本発明の一部の実施形態を説明する。これらの実施形態の説明を簡単にするために、本明細書では、実際の実施形態の特徴の全てを記載しないこともある。実際の実施形態の開発においても、いかなる工学的又は設計上の計画においても、実施ごとに異なるシステム上並びにビジネス上の制約に合わせるといった、開発者の目的を達成するために、多様な選択を個別に行うことができる。更に、このような開発努力は、煩雑で時間がかかるものであるが、そうでなければ、本開示による利益を享受する当業者にとっては、日常的な設計、製作、製造上の仕事である。
【００１１】
本発明の様々な実施形態の要素を説明するにあたり、数詞が無い場合や「前記」などの冠詞で表記されているものは、その要素が１つ以上存在し得ることを意図している。「備える」「有する」「含む」などの表現は、包括的な意味で、列挙した要素以外にも追加の要素が存在し得ることを意図している。
【００１２】
開示の実施形態は、温度フィードバック及び／又は複数のフィードバックパラメータに基づいて湿分分離再加熱器（ＭＳＲ）を制御するシステム及び方法を含む。ＭＳＲは、特に原子力発電所における、ウェット蒸気タービンを動作させる工業プロセスに使用される。このようなプラントでは、ボイラで生成された飽和又は準飽和蒸気を利用して高圧（ＨＰ）タービンに動力を供給するとともに、これを複数のＭＳＲで利用してＨＰタービンからの排出蒸気を再加熱する。具体的には、ＭＳＲは、ＨＰタービンからの排出蒸気の再加熱に使用する２段の再加熱段を含み得る。再加熱された排出蒸気は、その後、低圧（ＬＰ）タービンへと送られ、これを、ＬＰタービンを駆動させるＬＰ蒸気として利用することができる。ＭＳＲの第１段の再加熱器には、ＨＰタービンからの抽出（ブリード）蒸気が供給され、ＭＳＲの第２段の再加熱器には、主蒸気、すなわちボイラによって生成される蒸気が供給される。２段のＭＳＲ再加熱器段は、次に、ＨＰタービンから出てくる排出蒸気を再加熱し、この再加熱された排出蒸気をＬＰ過熱蒸気としてＬＰタービンに供給する。ＭＳＲは、ＨＰ排気から過剰な湿分を除去し、再加熱されたＬＰ蒸気の熱特性を向上させること（すなわち、ＬＰタービンの回転に使用する、最適な温度と圧力のＬＰ蒸気）によって、プラント全体のエネルギー効率を高めることができる。
【００１３】
残念ながら、タービン負荷を示すタービン圧のみに基づく制御システムでは、ＭＳＲの再加熱温度を正確に制御することができない。特に、ＭＳＲの再加熱温度とＭＳＲに供給される蒸気のバルブ位置との関係は、一次的ではない。その結果、この一次的ではない関係のために、圧力が直線的に増加すると、ＭＳＲの制御が不正確になる。更に、タービン圧のみに基づく制御システムでは、ＭＳＲ及びシステム全体の動作に影響をし得る、様々な変数を無視してしまう。
【００１４】
以下に更に詳細に記載するように、開示する実施形態は、制御装置、制御ロジック、並びに、温度、圧力、振動、流体の流量、クリアランス、バルブ位置、又はこれらのいずれかを組み合わせたものなどの複数のフィードバックパラメータに基づく、ＭＳＲの動作を向上させる様々な制御技術を含む。更に、開示の実施形態は、システム全体の複数の位置に分散する複数のセンサ及びアクチュエータ（例えばバルブ）に結合されたデジタル制御システムを含み得る。センサが電子フィードバック信号を供給し、アクチュエータが電子制御信号に応動するように構成することができる。或いは、センサとアクチュエータとをアナログ信号で動作させてもよい。アクチュエータ（例えばバルブ）により、蒸気タービン段、ＭＳＲ段などへの蒸気の流れを制御することができる。例えば、デジタル制御システムは、１つ又は複数のＭＳＲの第２段再加熱器を制御するように構成された分散型の閉ループ制御システムであってもよい。
【００１５】
図１は、主蒸気源１４として原子炉蒸気ボイラ１２を有する発電所１０の実施形態の概略図である。代替的に、主蒸気１４を、化石燃料燃焼ボイラ１２などで生成してもよい。主蒸気１４は、タービンシャフト１８を回転させるために主蒸気１４を使用する主タービン１６に供給される。発電機２０は、タービンシャフト１８の機械的回転を電気に転換する。この電気は、その後、送電網などの電気負荷２２への電力供給に利用可能である。
【００１６】
幾つかの実施形態において、主タービン１６は、１つ又は複数の高圧（ＨＰ）タービン２４と、１つ又は複数の低圧（ＬＰ）タービン２６とを有する。他の実施形態では、更に、１つ又は複数の中圧（ＩＰ）タービンを含んでいてもよい。図１に示した実施形態では、単一のＨＰタービンと単一のＬＰタービンとが発電所１０に使用されている。ボイラ１２で生成された主蒸気１４は、制御及び閉止バルブ２８によって、ＨＰタービン２４に向けられる。主蒸気１４は、ＨＰタービン２４を通って流れ、それによって複数のタービンブレードを駆動させてタービンシャフト１８を回転させる。蒸気は膨張し、ＨＰタービン２４を通る湿分含量が増加し、排出蒸気３０として放出される。ＨＰタービンの排気口からの排出蒸気３０には、依然として有用なエネルギーが含まれていることがある。しかし、排出蒸気３０は、場合によっては水分２５％以上の過剰湿分をも含んでいることがある。ＭＳＲ３２は、湿分分離の実施形態３１を利用することで、排出蒸気３０から湿分を除去し、排出蒸気３０を再加熱して、これを低圧タービン２６でより有効に利用できるようにする。
【００１７】
ＭＳＲ３２の再加熱システムは、少なくとも２段階の熱交換段階を含み得る。抽出蒸気３４は、ＨＰタービン２４から再加熱蒸気制御及び閉止バルブ３６を介して送り込まれ、ＭＳＲ３２の第１段の再加熱器３８（例えば熱交換器）への供給に用いられる。例えば、抽出蒸気３４を、フィンの管及び熱交換器３８の管（例えば管の内部）を通過させる一方で、排出蒸気３０を、熱交換器３８の周囲（例えば外部）に流し、これによって抽出蒸気３４からの熱を排出蒸気３０へと伝達させてもよい。主蒸気１４は、ボイラ１２から再加熱蒸気制御及び閉止バルブ４０を介して送り込まれ、ＭＳＲ３２の第２段の再加熱器４２（例えば熱交換器）への供給に用いられる。例えば、主蒸気１４を、フィンの管及び熱交換器４２の管（例えば管の内部）を通過させる一方で、排出蒸気３０を、熱交換器４２の周囲（例えば外部）に流し、これによって主蒸気１４からの熱を排出蒸気３０へと伝達させてもよい。第１段の再加熱器３８及び第２段の再加熱器４２を使用して加熱された過熱蒸気４４は、次に、ＭＳＲ３２の出口を介して排出され、タービンの再加熱蒸気制御及び閉止バルブ４６によってＬＰタービン２６の入り口へ送り込まれる。ＬＰタービン２６は、次に、再加熱された排気蒸気４４中の熱エネルギーを機械的エネルギーに転換する。これは、タービンシャフト１８を回転させるために利用される。ＬＰタービンの排出蒸気４８は、次に、復水器５０に送り込まれる。これにより、水を回収し、発電所の他の構成要素で（例えば給水として）使用する。したがって、ＭＳＲ３２の再加熱システムを使用して、熱的に十分な蒸気（すなわち、回転エネルギーへの転換に最適な温度と圧力でＬＰタービンに流入する蒸気）を供給することによって、ＬＰタービン２６の性能と信頼性を高めることができる。
【００１８】
図１に更に示すように、システム１０は、タービン発電機制御システム５２の実施例を含んでいる。幾つかの実施形態においては、制御システム５２は、電子センサフィードバック及び電子アクチュエータ（例えばバルブ）を使用したデジタル制御システム又はコンピュータ実装制御システムであってよい。タービン発電機制御システム５２は、システム及び構成要素を安全且つ効率的に動作させるように様々な主タービン１６のシステム、発電機２０のシステム、及び関連する構成要素（例えばＭＳＲ３２、バルブ２８、３６、４０及び４６）を管理することができる。タービン発電機制御システム５２は、複数のサブ制御システム、例えば監視制御システム５４及び回転装置保護システム５６に細分化できる。監視制御システム５４を使用して、発電機２０が電気的負荷２２への電力供給に適した周波数（例えば６０Ｈｚ）で最適に発電できるように、主タービン１６のシステム及び発電機２０に関連する構成要素の動作を制御することができる。回転装置保護システム５６により、回転装置（例えばタービンシャフト１８）に関連する様々なプラントシステムを監視し、システムが安全な動作パラメータの範囲内に確実に留まるようにすることができる。
【００１９】
監視制御システム５４は、更に、複数のサブ制御システム、例えば速度／負荷制御調整システム５８と、ＭＳＲ制御調整システム６０とに細分できる。速度／負荷制御調整システム５８は、主タービン１６の速度及び負荷を制御し、これにより、タービン１６の熱勾配、クリアランス、応力、及び性能を制御するとともに、需要に応じた所望の電力を生成することができる。例えば、調整システム５８により、電力需要に基づいてタービン１６の速度を増減し、定常状態又は過渡条件に基づいてクリアランスを調整するなどを行うことができる。言い換えると、速度／負荷制御調整システム５８により、タービン２４と２６の速度と負荷とを適切に整合させることで、タービン２４及び２６をその動作パラメータの範囲内に留めると同時に、燃費を最小限にし、需要を満たす十分な電力を供給するようにできる。以下に更に詳細に記載するように、ＭＳＲ制御調整システム６０は、例えば温度、圧力、振動、クリアランス、湿分含量、バルブ位置、シャフト速度、負荷、流体の流量、又はそれらのいずれかを組み合わせたものなど、複数のフィードバック信号を利用してＭＳＲ３２の再加熱段３８及び４２を管理することができる。
【００２０】
図２は、複数のＭＳＲ３２の再加熱段の制御に使用できるＭＳＲ制御調整システム６０の実施形態の概略図である。以下に詳細に記載するように、システム６０は、温度フィードバックを含む様々なセンサフィードバックに基づいてアクチュエータ（例えばバルブ）を調整するデジタル閉ループ制御システムである。例えば、システム６０を、温度、圧力、振動、クリアランス、回転速度、シャフト速度、流体の流量、バルブ位置、負荷などを示す電子センサフィードバックに応動させることができる。タービンの動作モードには、ＭＳＲ３２に供給される蒸気の個別の制御を用いた幾つかのモード（例えばロード、アンロード、トリップ、自動遮断及び寄生損制御）がある。したがって、ＭＳＲ制御調整システム６０は、図３、４、５及び６を参照して以下により詳細に記載するように、個別の制御装置の実施形態を用いて、ＭＳＲ３２の２つの再加熱段に供給される蒸気を適切且つ効率的に制御することができる。図２の実施形態において、ＭＳＲ制御調整システム６０は、１つの複流ＨＰタービン２４と、３つの複流ＬＰタービン２６と、４つのＭＳＲ３２とを含む発電所１０で使用されている。ＭＳＲ制御調整システム６０は、調整クリアランス管理システム６２、熱速度制御システム６４、及び温度制御システム６６の３つのサブシステムを含み得る。
【００２１】
調整クリアランス管理システム６２を使用して、１組の振動センサＶｘ６８（例えばＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４及びＶ５）で検知した振動データと、１組の温度センサＴｘ７０（例えばＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５及びＴ６）で検知した温度データとを処理することにより、ＬＰタービン２６の回転部品と固定部品との間のクリアランスを能動的に調整して、例えば、クリアランスの摩擦を防止することができる。熱速度制御システム６４を使用して、１組のバルブ位置センサＺｘ７２（例えばＺ１、Ｚ２、Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５及びＺ６）で検知したバルブ位置データを処理することにより、ＬＰタービン２６の熱速度及び負荷を能動的に調整して、例えば、ＭＳＲの様々な動作モード（例えばロード、アンロード、トリップ、自動遮断及び寄生損制御）の熱需要に合わせることができる。温度制御システム６６を、調整クリアランス管理システム６２及び熱速度制御システム６４の両方によって使用して、４つのＭＲＳ３２の各々の再加熱蒸気の低負荷バルブ（ＲＳＬＬＶ）７４及び再加熱蒸気の高負荷バルブ（ＲＳＨＬＶ）７６の位置を能動的に調整することにより、ＭＳＲ３２の第２の段の温度を制御することができる。温度制御システム６６により、１組の温度センサＴｘ７０（例えばＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５及びＴ６）及び圧力／負荷センサＰｘ６９（例えばＰ１、Ｐ２及びＰ３）で検知したデータを処理し、更に、図３に関連して以下に説明する制御装置の幾つかの実施形態を用いて、ＬＰタービン２６に送られる蒸気の再加熱を制御することができる。
【００２２】
センサＶｘ６８、Ｐｘ６９、Ｔｘ７０及びＺｘ７２は、発電所１０全体にあってよく、図２に示したセンサに限定されないことを理解されたい。図示しないその他のセンサには、速度センサ、クリアランスセンサ及び流量センサが含まれる。センサの多くは、他の制御アプリケーションから再利用できる。例えば、図１の速度／負荷制御及び調整５８に、タービンシャフト上の様々なポイントに取り付けてタービン速度を測定することができる１組の回転速度センサを含めてもよい。回転装置保護システム５６に、タービンシュラウドに取り付けたクリアランスセンサを含めて、これを使用して、例えばタービンシャフトとシュラウドとの摩擦を測定することができる。流量センサを供給ラインに取り付け、これを使用して、ラインを流れる蒸気の容積を測定することができる。温度センサは、熱電対、サーミスタ、抵抗温度検知器（ＲＴＤ）、バイメタル、赤外線、その他を含み得る。振動センサは、加速度センサ、変位センサ、速度センサ、又はそれらを組み合わせたものを含み得る。圧力センサは、ひずみゲージ、ダイアフラムセンサ、ロードセル、差圧変換器、その他を含み得る。バルブ位置センサは、誘導位置センサ、回転エンコーダセンサ、近隣センサ、リミットスイッチ、その他を含み得る。
【００２３】
図１に関連して上述したように、各ＭＳＲ３２は、ＰＨタービン２４から排出された蒸気３０を再加熱するように制御可能な、第１段の再加熱器３８と第２段の再加熱器４２とを含む。両方の再加熱器３８及び４２を連動させて、ＭＳＲの第１段３８が稼働しない限り第２段４２も稼働しないようにできる。第１段の再加熱器３８を、抽出蒸気３４を制御することで制御することができる。ＨＰタービン２４から来る抽出蒸気３４は、再加熱蒸気制御バルブ（ＲＳＣＶ）３６を介して第１段の再加熱器３８へと送られる。幾つかの実施形態では、ＲＳＣＶ３６は、開／閉チェックバルブである。ＲＳＣＶ３６を通る抽出蒸気３４の流れは、抽出蒸気源３４の負荷、すなわちＨＰタービン２４に応じて変化する。抽出蒸気３４の流量が減少すると、排出蒸気３０への熱伝達が減少し、抽出蒸気３４の流量が増加すると、排出蒸気３０への熱伝達が増大することが理解されよう。幾つかの実施形態では、ＲＳＣＶ３６のバルブを、タービンシャフト１８が定格速度に達すると即座に全開状態に留まるようすることができる。次に、ＨＰタービン２４から第１段の再加熱器３８に流入する抽出蒸気３４を、ＨＰタービン２４の負荷に応じて変更することができる。
【００２４】
第２段の再加熱器４２を、主蒸気１４を制御することで制御することができる。ボイラ１２から来る主蒸気１４は、２つのバルブ、ＲＳＬＬＶ７４とＲＳＨＬＶ７６とを介して第２段の再加熱器４２へ送られる。ＲＳＨＬＶ７６をＲＳＬＬＶ７４と並列に接続し、高い負荷がかかるとこれを開くことで、ＲＳＬＬＶ７４をまたぐ寄生圧力低下を抑えることができる。ＲＳＬＬＶ７４を、以下に図３に関連してより詳細に説明するように、閉ループ制御装置によって開閉（すなわち調整）することができる。ＲＳＣＶ３６、ＲＳＬＬＶ７４及びＲＳＨＬＶ７６の動作により、第１段の再加熱器３８に流入する抽出蒸気３４の流れと、第２段の再加熱器４２に流入する主蒸気の流れとを制御し、これによって、ＨＰ排出蒸気３０への熱伝達を制御する。熱特性が高められた蒸気４４は、次に、中間複合バルブ（ＣＩＶ）７８を介して下流側のＬＰタービン２６へ送られる。ＬＰ蒸気は、次に、ＬＰタービン２６によって機械的エネルギーに転換され、これを使用して、タービンシャフト１８を回転させることができる。回転シャフト１８は、次に、発電機２０で発電のため使用され、これが電気負荷２２に分配される。
【００２５】
図３は、ＲＳＬＬＶ７４の制御に使用される１組の比例微積分（ＰＩＤ）制御装置８０の実施形態の概略図である。より具体的には、ＭＳＲ制御調整システム６０に、図３に示したような１組のＰＩＤ制御装置８０を含め、このＰＩＤ制御装置８０を使用して、ＲＳＬＬＶ７４を調整（すなわち徐々に開閉）することができる。各ＰＩＤ制御装置８０は、別個のＭＳＲ３２を制御する。すなわち、図３に示した４つのＰＩＤ制御装置８０により、図２に示した４つのＲＳＬＬＶ７４を開くことができる。ＰＩＤ制御装置８０の各々は、主蒸気１４をＭＳＲ３２の第２段の再加熱器４２に流入させ得るＲＳＬＬＶ７４のバルブ位置を制御する。例えば、ＲＳＬＬＶ７４を駆動させるＰＩＤ制御装置８０は、図２のＲＳＬＬＶ−１  ７４に接続されたＭＳＲ−１の第２段の再加熱器４２に流入する排出蒸気３０を制御する。同様に、ＲＳＬＬＶ−２  ７４を駆動させるＰＩＤ制御装置８０は、ＲＳＬＬＶ−２  ７４に接続されたＭＳＲ−２の第２段の再加熱器４２に流入する排出蒸気３０を制御する。ＲＳＬＬＶ−３  ７４を駆動させるＰＩＤ制御装置８０は、ＲＳＬＬＶ−３  ７４に接続されたＭＳＲ−３の第２段の再加熱器４２に流入する排出蒸気３０を制御し、ＲＳＬＬＶ−４  ７４を駆動させるＰＩＤ制御装置８０は、ＲＳＬＬＶ−２  ７４に接続されたＭＳＲ−４の第２段の再加熱器４２に流入する排出蒸気３０を制御する。
【００２６】
図３に示したＰＩＤ制御装置８０の実施形態では、温度センサＴｘ７０で検知した出口温度を処理値（ＰＶ）８２として利用することができる。基準温度設定ポイント（ＳＰ）８４を、図５及び６に関連してより詳細に説明する実施形態を用いて計算することができる。ＰＩＤ制御ブロック８６では、比例微積分法を用いて、温度センサＴｘから得られた再加熱温度フィードバック及び基準温度設定ポイント８４に基づいた閉ループ温度制御を定義することができる。一実施形態では、ＰＩＤ制御ブロック８６の出力ｏ８５を、次の方程式を用いて計算することができる。
【００２７】
【数１】
0005916043.tif 000002
上記の方程式で、Ｐは比例ゲイン、Ｉは積分ゲイン、Ｄは、現在の入力変数ＰＶ８２及びＳＰ８４に基づいて、次の出力ｏ８５を計算する際にＰＩＤ制御ブロック８６で用いることができる微分ゲインである。第２段の再加熱器４２の個別の据え付けのために、ゲインＰ、Ｉ及びＤを、例えばジーグラー・ニコルス法、コーエン・クーン法、手動チューニングなどの適宜のＰＩＤチューニング手法を用いて、且つ／又は、ＰＩＤチューニング用に開発されたソフトウエアツールを用いて導出することができる。第２段の再加熱器４２の個別の据え付けのために、オペレータにより、特定のゲインＰ、Ｉ及びＤに達するようにＰＩＤ制御装置８０をチューニングすることができる。
【００２８】
ＰＩＤ制御ブロック８６は、常時アップデート可能である。すなわち、ＰＩＤ制御ブロック８６では、入力設定ポイント８４と温度センサＴｘ７０からのフィードバックを（すなわち処理値８２として）受け取り、上記の方程式を用いて新たな出力ｏ８５を導出する。次に、出力ｏを用いてＲＳＬＬＶ７４のバルブ位置を修正する。新たな入力（例えば処理値８２、設定ポイント８４）を受け取り、出力ｏ８５を決定するこのプロセスは極めて迅速に周期的に反復され、幾つかの実施形態では、マイクロプロセッサの演算サイクルの数サイクルおきに周期的に反復される。次に、出力ｏに応じてＲＳＬＬＶ７４の位置を調整する。ＲＳＬＬＶ７４の位置を常時調整、すなわち調節することによって、ＰＩＤ制御装置８０は、ＭＳＲ３２の第２段の再加熱器４２に流入させる蒸気の容積を正確に制御することができ、これにより、ＭＳＲ３２がＨＰ排出蒸気３０を最適に再加熱できる。
【００２９】
図３に示した実施形態において、制御装置８０は、新たな設定ポイント８４を導出し得る増減制御ブロック８８を更に有する。増減制御ブロック８８は、以前の設定ポイント８４から所定量を逓増、逓減することによって新たな設定ポイント８４を導出することができる。以前の設定ポイント８４からのこの逓増、逓減を利用することで、熱歪みや効率低下を招くことがある設定ポイント８４の過剰な変化を防止できる。したがって、新たな設定ポイント８４を、以前の設定ポイント８４から例えば約１０、２０、３０、４０又は５０°Ｆだけしか変化できないようにすることができる。一実施形態において、増減制御ブロック８８は、３つの入力変数、すなわちＲＳＬＬＶ基準温度９０、最大許容増減率９２、及び温度増減維持コマンド９４を有する。一実施形態では、図５及び６に関連して以下に詳細に記載するように、関数Ｆ（Ｌ，Ｔ，Ｖ，Ｚ）を用いてＲＳＬＬＶ基準温度９０を導出する。別の実施形態では、図５及び６に関連して以下に詳細に説明するように、温度負荷モデルのＲＳＬＬＶ基準温度軸（縦軸）を利用してＲＳＬＬＶ基準温度９０を導出する。最大許容増減率９２は、例えばＭＳＲの個別の実施形態の熱限度に鑑みて導出された、ＭＳＲ３２が安全に動作するための増減率の上限を定める定数であり得る。温度増減コマンド９４は、ある期間だけ温度設定ポイント８４と同じ値を維持する、すなわち同じ値に維持するために用いられる。以下に更に説明するように、図４は、温度増減維持コマンド９４をいつ発するかを導出するために利用可能なプロセスの実施形態のフローチャートである。
【００３０】
図３を引き続き参照すると、増減制御ブロック８８は先ず、温度増減維持コマンド９４が既に設定されているか否かを判定できる。温度増減維持コマンド９４が設定済みである場合、増減制御ブロック８８は温度設定ポイント８４をその現在値に維持する。温度設定ポイント８４は、温度増減維持コマンド９４が設定されている間は同じ維持値に留まっていてもよい。温度増減維持コマンド９４が設定されていない場合は、増減制御ブロック８８は、以下に説明する図５及び６の実施形態を用いて、新たなＲＳＬＬＶ基準温度９０を関数Ｆ（Ｌ，Ｔ，Ｖ，Ｚ）、又は温度負荷モデルのＲＳＬＬＶ基準温度軸として計算することができる。
【００３１】
逓増の場合、すなわち新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０が既存の設定ポイント８４を超える場合、増減制御ブロック８８は、新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度値９０が既存の温度設定ポイント８４よりも最大許容増減率９２の量だけ大きいか否かをチェックすることができる（すなわち、新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０≦設定ポイント値８４＋最大増減率値）。新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０が既存の温度設定ポイント８４よりも最大許容増減率９２の量だけ大きくない場合は、新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０の値を新たな温度設定ポイント８４として用いてもよい。新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０の値が既存の温度設定ポイント８４よりも最大許容増減率９２の量だけ大きい場合は（すなわち、新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０＞設定ポイント値８４＋最大許容増減率値９２）、以前の設定ポイント値８４を最大許容増減率９２に加算することによって（すなわち、以前の設定ポイント８４＋最大許容増減率９２）、新たな設定ポイント８４を計算することができる。
【００３２】
以前の設定ポイント値８４から逓減するために、すなわち新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０が以前の設定ポイント値９０未満である場合に、増減制御ブロックで同様のロジックを用いてもよい。新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０が最大許容増減率９２の量だけ既存の温度設定ポイント８４よりも大きい場合は（すなわち新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０≧設定ポイント値８４−最大増減率値９２である場合は）、新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０の値を新たな温度設定ポイント８４として用いてもよい。新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０が最大許容増減率９２の量だけ既存の温度設定ポイント８４よりも小さい場合（すなわち新たに計算されたＲＳＬＬＶ基準温度９０＜設定ポイント値８４−最大増減率値９２である場合）、以前の設定ポイント値８４から最大許容増減率９２を減算することによって（すなわち以前の設定ポイント値−最大許容増減率９２）、新たな設定ポイント値８４を計算してもよい。したがって、増減制御ブロックによって設定ポイント８４の温度の増分的な制御（すなわち逓増又は逓減）が可能になり、ＭＳＲの再加熱段の温度が過度に変化せず、安全な動作限度内に確実に留まる。
【００３３】
制御装置８０は、更に、ＭＳＲ３２用にＣＩＶ７８をテストするために、すなわちＣＩＶ７８のバルブテストモード９６に使用可能な制御ロジックも含んでいる。幾つかの実施形態では、ＣＩＶ７８が確実にその設計上のパラメータの範囲内で動作するように、すなわちＣＩＶ７８が完全に開閉するように、制御装置８０は定期的にＣＩＶ７８をテストする。テスト中、ＣＩＶ７８をバルブテストモード９６に設定し、次に、意図的に全閉位置に移動させることができる。ＣＩＶ７８のテスト中、温度設定ポイント８４を維持することができるので、バルブテスト中又はその直後にも、ＬＰタービン２６セクションの温度が不要に温度遷移することなく、バルブテストを実施することができる。したがって、ＣＩＶ７８がバルブテストモード９６にある場合に温度増減維持コマンド９４を発することができる。
【００３４】
図３の実施形態は、ＰＩＤ制御装置８０を示しているが、その他の実施形態を用いてもよいことが理解されよう。図３のＰＩＤ制御装置８０の代わりに、例えば、プログラム可能ロジック制御装置（ＰＬＣ）、コンピュータ、内蔵システム、その他を使用してもよい。異なるタイプの制御装置を組み合わせて用いてもよく、例えば、図３に示すＰＩＤ制御装置８０の制御ロジックの一部を、ＰＩＤ８０だけでなく、ＰＬＣ、コンピュータ、内蔵システム、及び／又はそれらを組み合わせたものに実装してもよい。更に、制御装置に新たな値を入力するだけで最大許容増減率９２などの制御装置８０の値を簡単に変更できることも理解されたい。制御装置８０は、数値を入力し、既存の機能性を再プログラムし、コマンド（例えば温度増減維持コマンド９４）を発するためのグラフィカルユーザーインターフェースその他を含んでいてもよい。
【００３５】
図４は、上述の蒸気の温度増減維持コマンド９４を導出するためのプロセスの実施形態の概略図である。プロセスステップ９７では先ず、（図２に示す）複流ＬＰタービン２６の対向する側に位置する温度センサ７０によって検知された２つの温度の差を見出し、次に、ステップ９８で２つの温度の差の絶対値を見出すことができる。例えば、温度センサＴ１とＴ６とが使用される場合、ステップ９８は｜Ｔ１−Ｔ６｜を計算する。２つの温度センサＴ１とＴ６とが（図２に示す）同じ複流ＬＰタービンＬＰＣ２６の対向する側から温度を検知するので、Ｔ１とＴ６とを選択した。両側の温度差を低減することは、ＬＰタービンＬＰＣ２６の不要な両側でのシフトが生ずる可能性を少なくする上で重要である。特に、両側の温度差によって一方の側と他方の側との熱膨張の差が生じ（すなわち両側でのシフト）、それによって一方の側と他方の側でクリアランスの差が生ずることがある。ひいては、一方の側と他方の側でのクリアランスの変動によって振動などの不都合な作用が生ずることがある。このような両側でのシフトを防止するために、対向する２つの温度センサ、例えばセンサＴ１及びＴ６の両側での温度差の絶対値を、ステップ１０２で最大許容温度差１００と比較することができる。ステップ９８で判明した両側の温度差が最大許容温度差１００を超えることが判明するか、又は、ＣＩＶ７８がバルブテストモード９６にあることが分かると、ステップ１０４で温度増減維持コマンド９４が発せられる。計算されるその他の両側の温度差には、センサ対Ｔ２とＴ５、及びセンサ対Ｔ３とＴ４で検知する温度が含まれる。
【００３６】
センサ対Ｔ１−Ｔ６、Ｔ２−Ｔ５、又はＴ３−Ｔ４を使用して計算された両側の温度差のいずれかが、両側の温度差が最大許容温度差１００を超えること、又は、ＣＩＶ７８がバルブテストモード９６にあることが分かった場合は、ステップ１０４で発せられた温度維持コマンド９４がＰＩＤ制御装置８０に伝達される。例えば、温度センサ対Ｔ３−Ｔ４によって検知された両側の温度差により温度維持コマンド９４が発せられると、維持コマンド９４が、バルブＲＳＬＬＶ−２及びＲＳＬＬＶ−３を制御するＰＩＤ制御装置８０に伝達される。同様に、いずれかのＣＩＶ７８がＣＩＶバルブテストモード９６にある場合は、ステップ１０４で発せられた温度維持コマンド９４が適宜のＰＩＤ制御装置８０に伝達される。
【００３７】
ＰＩＤ制御装置８０を連携動作させることで、温度勾配が生じる可能性を減らすことができる。例えば、ＰＩＤ制御装置で同じ温度センサを使用し、適宜の制御動作を行い、温度差を低減することができる。温度差を最小限にすることによって、制御装置は、クリアランスの変動の原因となる温度勾配が生じる可能性を減らすことができる。クリアランスの変動が少ないほど、シフトが少なくなり、その結果、振動が軽減される。したがって、図４に示すロジックにより、不都合な両側の温度差を防止するとともに、ＣＩＶ７８のテスト中もバルブを適切に制御することができる。
【００３８】
図５は、様々な動作モード中にＭＳＲ３２の第２段の再加熱器４２を制御するため、図６の温度負荷モデル１０６と連携して使用できる制御ロジックの実施例のフローチャートである。上述のように、性能を高めつつ、システムに衝撃を与える可能性を減らすために、ＭＳＲ３２に供給される蒸気は制御された状態で増減される。例えば、第２段の再加熱器４２に供給される蒸気を制御する個別の制御ロジックを利用できる第２段の再加熱器４２の幾つかの動作モードがある。したがって、第２段の再加熱器４２の５つの動作モード向けの制御ロジックを実行するために、第２段の再加熱器４２の動作モード制御ブロック１０８を利用できる。５つの動作モードは各々、以下の制御ブロックを有している。ロード中に、例えばタービンシステム１６に送り込まれる主蒸気１４が増加する場合、負荷制御ブロック１１０を用いて動作を制御する。高い負荷での動作中の圧力損失を制御するためには、寄生損失制御ブロック１１２を利用できる。アンロード中、例えばタービンシステム１６に送り込まれる主蒸気１４が減少する場合、アンロード制御ロジック１１４を利用して動作を制御することができる。ＭＳＲ３２を極めて迅速に遮断するべきトリップ状態にある場合、トリップ制御ブロック１１６を利用して動作を制御することができる。自動遮断制御ブロック１１８を利用して、トリップ制御ブロック１１６ほどＭＳＲ３２を迅速には遮断しないが、ＭＳＲ３２を制御された状態で遮断することができる。
【００３９】
負荷制御ブロック１１０に戻ると、制御ブロック１１０で図６の負荷モデル１０６を使用して、ＲＳＬＬＶ基準温度９０に到達するようにし、この基準温度を、次に、図３で上述したような閉ループ制御装置の実施形態で使用して、温度設定ポイント８４に到達するようにしてもよい。決定ブロック１２０で、現在のタービン負荷パーセンテージを、図６の温度負荷モデル１０６の負荷ポイントＵ（横軸）と比較する。現在のタービン負荷パーセンテージが負荷ポイントＵを超える場合は、制御ロジックは決定ブロック１２２に移動する。現在のタービン負荷が負荷ポイントＵを超えない場合は、措置を講ずる必要はない。従来から、負荷ポイントＵには、タービン負荷の約１５％が選択されてきた。したがって、ＭＳＲの第２段の再加熱器４２は、従来から負荷が１５％に達するまでは作動されなかった。しかし、開示した閉ループ制御の実施形態を使用することによって、負荷ポイントＵは負荷の１５％である必要はなくなる。実際に、負荷ポイントＵは、電力低減や給電停止の必要性などのファクターに応じて、負荷の約１５％〜５０％のいずれの値でもよい。更に、負荷ポイントＵは、例えばＧＵＩを使用することによって更新され、容易に変更できる。
【００４０】
決定ブロック１２２で、プロセスは、ＭＳＲの現在の動作状態がＭＳＲの温度対負荷の負荷ライン１２４に沿っているか否かを評価する。例えば、ポイント（ａ，ｂ）は現在の動作状態を表す。なお、ａは現在のタービン負荷パーセンテージを表し、ｂは検知された現在の温度を表す。検知された現在の温度（例えば第２段の再加熱器４２の出力温度）が図６の負荷ライン１２４上にない場合は、ステップ１２６で、現在のＲＳＬＬＶ基準温度９０を維持、すなわち同じ値に保ち、制御ロジックは判定１２２を繰り返す。図６の負荷ライン１２４は、現在のタービン負荷パーセンテージとＲＳＬＬＶでの最適な温度との関係の例である。すなわち、最適な温度とは、タービン負荷が所定の％にある場合に蒸気を再加熱するために採用されるべきＲＳＬＬＶの温度である。ポイント（ａ，ｂ）がロード動作中の負荷ラインを辿るのが最適である。したがって、ポイント（ａ，ｂ）が負荷ラインの外側にある場合は、ＲＳＬＬＶ基準温度９０をロード中に維持して、ポイント（ａ，ｂ）を負荷ライン１２４に戻すことができる。ポイント（ａ，ｂ）は、完全に負荷ライン１２４上にある必要はなく、幾つかの実施形態では、ポイント（ａ，ｂ）が負荷ライン１２４のある一定の許容差内にある場合は、ポイント（ａ，ｂ）が負荷ライン１２４上にあるものとみなし得る。例えば、許容差は、負荷ライン上の温度の±約１、２、３、４又は５％未満で、自由度は、±５、１０、１５又は２０°でよい。幾つかの実施形態では、図６に示した負荷ライン１２４は、タービン及びＭＳＲ構成要素の種類、製造及び材料特性、並びに所望の制御の種類（例えば線形制御対非線形制御）を含むファクターに応じて、異なる傾斜又は形状を有していてもよい。実際に、温度負荷モデル１０６の幾つかの実施形態では、負荷ライン１２４は、上方又は下方に傾斜する曲線、湾曲したパスであっても、異なる傾斜を有する一連の線形パスであってもよい。
【００４１】
ポイント（ａ，ｂ）が決定ブロック１２２で負荷ライン１２４上（の許容差内）にある場合、ステップ１２８は、関数Ｆ（Ｌ，Ｖ，Ｔ，Ｚ）を用いて新たなＲＳＬＬＶ基準温度９０を計算する。関数Ｆ（Ｌ，Ｖ，Ｔ，Ｚ）は、負荷（Ｌ）、振動（Ｖ）、速度制御された再加熱蒸気の温度（Ｔ）、及びバルブ位置（Ｚ）に基づく基準温度の伝達関数である。関数Ｆ（Ｌ，Ｖ，Ｔ，Ｚ）は、ＲＳＬＬＶ基準温度９０に基づいて導出される。ＲＳＬＬＶ基準温度９０は、図６の負荷ライン１２４の現在の負荷（Ｌ）を図６の温度負荷モデル１０６の座標（ｙ軸）に当てはめて求められる。その際、振動（Ｖ）を制限するためにタービンフードの両側の温度差、並びに、構成要素の安全性を維持するために速度制御された再加熱蒸気の温度（Ｔ）に基づいた制約、バルブのＣＩＶ位置／テスト（Ｚ）に応じた全ての温度制御装置間での調整がなされる。
【００４２】
別の実施形態では、負荷ライン１２４の現在の負荷をタービン負荷モデル１０６の座標（ｙ軸）と整合させ、座標上にあるＲＳＬＬＶ基準温度９０を用いることによってＲＳＬＬＶ基準温度９０を得ることができる。言い換えると、現在の負荷パーセンテージをａとすると、プロセスはポイント（ａ，ｂ）が負荷ライン１２４上に来るように（すなわちＲＳＬＬＶ基準温度９０）ｂが決定される。ステップ１２８でＲＳＬＬＶ基準温度９０が決定した後は、図３に関連して上述したように、新たに決定されたＲＳＬＬＶ基準温度９０を反映するようにＰＩＤ制御装置８０の設定ポイント８４を更新することができる。
【００４３】
負荷制御ロジックの決定ブロック１３０の説明を続けると、現在のタービン負荷パーセンテージが図６の温度負荷モデル１０６の負荷ポイントＸ以上である場合、ステップ１３２でＲＳＬＬＶ基準温度９０を最高定格基準温度（すなわち１００％の定格再加熱温度）に設定する。したがって、温度負荷モデル１０６の負荷ライン１２４上のＸポイントは、第２段の再加熱器４２の蒸気温度が定格再加熱温度の１００％である負荷ポイントに対応する。従来、Ｘは負荷の約６５％に設定されてきた。しかし、開示した閉ループ制御の実施形態を使用することによって、ポイントＸが負荷の６５％である必要はなくなる。実際に、今では例えば、ＧＵＩを使用することによって、電力の低減（例えば予期される遮断）及び給電停止の必要性などのファクターに応じてポイントＸを選択し、更新することができる。
【００４４】
寄生損失制御ブロック１１２に戻ると、タービン１６が１００％の定格再加熱温度に近いかそれ以上の温度と、図６の負荷ライン１２４の部分１３３などの高い負荷で動作するような状況を制御するためにこの制御ブロックを使用する。この状況では、寄生損失制御ブロック１１２のロジックは、決定ブロック１３４でタービン負荷パーセンテージが温度負荷モデル１０６の負荷ポイントＺを超えるか否かを判定する。タービン負荷パーセンテージが負荷ポイントＸを超える場合、ステップ１３２でＲＳＨＬＶ７６を開く。ＲＳＨＬＶ７６は、ＲＳＬＬＶ７４を使用して形成された第１の蒸気経路と並列の第２の蒸気経路を開くことによって、高温と高いタービン負荷における圧力低下の防止に役立つ。決定ブロック１３８において寄生損失制御ブロック１１２が、タービン負荷パーセンテージが温度負荷モデル１０６のポイントＹ未満に低下したものと判定すると、ステップ１４０でＲＳＨＬＶ７６を閉じる。したがって、寄生損失制御ブロック１１２を使用して、比較的高温と高いタービン負荷における圧力の寄生損失の軽減又は防止に役立てることができる。
【００４５】
アンロード制御ブロック１１４に戻ると、制御ブロックを使用してアンロード動作中の第２の蒸気再加熱器を制御する。アンロードは、タービンシステムに送られる主蒸気が少ない場合に行われる。アンロード制御ロジックは、決定ブロック１４２において、現在のタービン負荷％が図６の温度負荷モデル１０６の負荷ポイントＶ未満であるか否かを判定する。現在のタービン負荷％がＶ％負荷以上である場合は、ステップ１４４でＲＳＬＬＶ基準温度９０を維持するので、横軸に沿ってアンロードを行う。例えば、ＭＳＲの動作を通常の負荷振動から分離し、更に、不都合な熱作用を防止するためにアンロード中にＲＳＬＬＶ基準温度９０を維持する。その結果、水平のアンロード線（例えば図６の温度負荷モデル１０６のアンロード線１４６及び１４８）が生ずる。したがって、同じＲＳＬＬＶ基準温度９０を維持しつつ、アンロード線１４８及びロード線１５０に示したような一定量のアンロード及びロード動作を行うことができる。
【００４６】
アンロード制御ロジックの決定ブロック１４２を引き続き説明すると、アンロード動作が継続され、図６の温度負荷モデル１０６のＶ％負荷未満のポイントに達すると、制御ロジックは決定ブロック１５２に移動する。決定ブロック１５２は、ａとして現在のタービン負荷％が、また、ｂとして現在検知された温度を用いて到達した現在の負荷ポイント（ａ，ｂ）が図６のアンロード線１５４上に（例えばその許容差内に）あるかどうかを判定する。現在の負荷ポイント（ａ，ｂ）がアンロード線１５４上に無いとみなされた場合、ステップ１５６でＲＳＬＬＶ基準温度９０を維持し、（ａ，ｂ）がアンロード線１５４に戻るまで決定ブロック１５２が繰り返される。アンロードが図６のアンロード線１５４上で行われていることが決定ブロック１５２で判定された場合、制御ロジックはステップ１５８に移動する。一実施形態では、上述のステップ１２８でより詳細に説明したように、ステップ１５８は、関数Ｆ（Ｌ，Ｖ，Ｔ，Ｚ）を用いることによってＲＳＬＬＶ基準温度９０を決定する。
【００４７】
別の実施形態では、ステップ１５８において、アンロード制御ロジックは、アンロード線１５４の現在の負荷をタービン負荷モデル１０６の座標（ｙ軸）に当てはめ、座標上に見出されたＲＳＬＬＶ基準温度９０を用いることによって、ＲＳＬＬＶ基準温度９０を決定する。言い換えると、現在の負荷パーセンテージをａとすると、ステップ１５８はポイント（ａ，ｂ）がアンロード線１５４上に来るようにｂ（すなわちＲＳＬＬＶ基準温度９０を）を決定することができる。
【００４８】
次に、アンロード制御ロジックは決定ブロック１６０に移動する。決定ブロック１６０では、アンロード動作が図６の温度負荷モデル１０６の負荷ポイントＵに達したか否かを判定する。アンロードが負荷ポイントＵに達しているか、又は、Ｕ未満の負荷ポイントに達している場合は、ステップ１６２でＲＳＬＬＶ７４を閉じることによってＭＳＲの第２段の再加熱器４２を遮断する。
【００４９】
トリップ制御ブロック１１６に戻ると、例えば非常事態中にトリップが発生した場合に制御ブロックを使用して動作の遮断を制御できる。トリップ制御ブロック１１６によって制御されるトリップ動作は、２つの主要ステップを含む。ステップ１４０でＲＳＨＬＶ７６を閉じ、ステップ１６２でＲＳＬＬＶ７４を閉じる。ステップ１４０及び１６２は、蒸気を再加熱器に供給する２つのバルブを閉じることによって、ＭＳＲの第２段の再加熱器４２を効果的に遮断する。図６のトリップアンロード線１６４は、負荷ポイントＸで生じ得るトリップ動作中にＲＳＬＬＶ基準温度９０が降下する様子の例を示すグラフである。トリップ動作は横軸、すなわち図６の温度負荷モデル１０６に示した負荷軸の他の値でも起こり得ることを理解されたい。
【００５０】
次に自動遮断制御ブロック１１８を参照すると、ＭＳＲの第２段の再加熱器４２の制御された遮断が行われるべき場合に、この制御ブロックを使用する。ＭＳＲを即座に停止させる代わりに、中間遮断ポイントとして図６に示したポイントＷなどの負荷ポイントを選択してもよい。中間遮断ポイントを使用して、ＭＳＲの第２段の再加熱器４２を遮断中の温度差（及び熱応力）を低減することができる。したがって、自動遮断制御ブロック１１８は、ステップ１６６で現在の負荷ポイントからポイントＷに達する線の傾斜を先ず計算することによって、不都合な熱作用を最小限にすることができる。２本の遮断線１６８及び１７０が計算され、図６に示されている。線１６８は負荷ポイントＸから始まり、線１７０はＷに近い負荷ポイントから始まる。線１６８と１７０の両方とも、負荷ポイントＷで終端している。一実施形態では、ステップ１６６は、負荷が線１６８及び１７０のような遮断線以下に低減されると、ステップ１２８に関連してより詳細に説明したように、関数Ｆ（Ｌ、Ｔ、Ｖ、Ｚ）を用いてＲＳＬＬＶ基準温度９０を計算する。
【００５１】
別の実施形態では、ステップ１６６において、自動遮断ロジックは、適宜の遮断線（例えば１６８及び１７０）に沿った現在の負荷をタービン負荷モデル１０６の縦座標（ｙ軸）に当てはめ、且つその縦座標上に見出されるＲＳＬＬＶ基準温度９０を用いることによって、ＲＳＬＬＶ基準温度９０を計算する。言い換えると、現在の負荷パーセンテージをａとすると、ステップ１６６はポイント（ａ，ｂ）が適切な遮断線上に来るようにｂ（すなわちＲＳＬＬＶ基準温度９０を）を決定することができる。ＲＳＬＬＶ基準温度９０の値は、負荷ポイントＷに達するまで継続的に計算される。次に、決定ブロック１７２では、現在のタービン負荷パーセンテージがＷ％の負荷未満又はそれに等しいか否かを判定する。Ｗ％の負荷未満又はそれに等しい場合は、ステップ１６２でＲＳＬＬＶ７４を閉じ、ＭＳＲの第２段の再加熱器４２を停止する。
【００５２】
ポイントＵ及びＸと同様に、ＧＵＩを使用してポイントＶ、Ｗ、Ｘ、Ｙ及びＺを容易に変更できることを理解されたい。更に、開示の実施形態により、様々な負荷ポイントを選択するフレキシビリティが生まれることに加え、図６に例示した負荷モデルなどの複数の温度負荷モデルを容易に作成することができる。実際に、開示の実施形態が提供する方法及び装置を使用して、発電所の性能、効率及び安全性を劇的に高めることができる。
【００５３】
本発明の技術的な効果には、各々のＭＳＲ３２の出口で所望の再加熱温度を直接的に閉ループ制御すること、蒸気タービンの温度遷移を低減することでクリアランス摩擦を低減できること、両側の温度差を低減することで振動を低減できること、発電所内の複数のＭＳＲ３２を制御する制御装置間の調整力を高めること、並びに、蒸気タービンの材料の限界に鑑みて制御された温度増減率を用いることが含まれる。閉ループ制御の実施形態により、様々な温度負荷モデルをフレキシブルに実施し、様々な基準温度関数を使用できるようになる。安全で効率的な基準温度を計算するにあたり、基準温度関数に圧力センサ、流量センサ、温度センサ、バルブ位置センサ、クリアランスセンサ、速度センサ、振動センサ、又はそれらを組み合わせたものを含む、複数のセンサからのデータを組み込むことができる。更に、蒸気の再加熱を制御するためのフィードバックとして、基準温度を用いることができる。空気圧制御の代わりに電子信号を用いることによって、より迅速で信頼性がある制御の実施形態が可能になる。
【００５４】
本明細書では、最適な態様を含めた実施例を用いて本発明を説明した。これにより、当業者は本発明を、装置又はシステムを作製及び使用すること、並びにこれに付随する方法を実施することを含めて実施することができる。本発明の特許請求の範囲は、請求項に明示されているとともに、当業者に想到可能なその他の実施例も含み得る。かかるその他の実施例は、請求項の文言と相違ない構成要素を有するか、又は、請求項の文言と殆ど変わらない同等の構成要素を有する場合、特許請求の範囲に含まれることを意図している。
【符号の説明】
【００５５】
１０  発電所
１２  蒸気ボイラ
１４  主蒸気
１６  主タービン
１８  タービンシャフト
２０  発電機
２２  電気負荷
２４  高圧（ＨＰ）タービン
２６  低圧（ＬＰ）タービン
２８  主蒸気バルブ
３０  排出蒸気
３２  湿分分離再加熱器（ＭＳＲ）
３４  抽出蒸気
３６  再加熱蒸気制御バルブ（ＲＳＣＶ）
３８  ＭＳＲ第１段
４０  再加熱蒸気バルブ
４２  ＭＳＲ第２段
４４  過熱蒸気
４６  タービン再加熱蒸気バルブ
４８  ＬＰタービン排出蒸気
５０  復水器
５２  タービン−発電機制御システム
５４  監視制御システム
５６  回転装置保護制御システム
５８  速度／負荷制御調整システム
６０  ＭＳＲ制御調整システム
６２  調整クリアランス管理システム
６４  熱速度制御システム
６６  温度制御システム
６８  振動センサ
６９  圧力センサ
７０  温度センサ
７２  バルブ位置センサ
７４  再加熱蒸気低負荷バルブ（ＲＳＬＬＶ）
７６  再加熱蒸気高負荷バルブ（ＰＳＨＬＶ）
７８  複合中間バルブ（ＣＩＶ）
８０  比例微積分（ＰＩＤ）制御装置
８２  処理値（ＰＶ）
８４  設定ポイント（ＳＰ）
８５  ＰＩＤ制御装置出力
８６  ＰＩＤ制御ブロック
８８  増減制御ブロック
９０  ＲＳＬＬＶ基準温度
９２  最大許容増減率
９４  温度増減維持コマンド
９６  ＣＩＶ値テストモード
９８  ステップ
１００  最大許容差分温度
１０２  ステップ
１０４  ステップ
１０６  タービン負荷グラフ
１０８  第２段の再加熱器動作制御ブロック
１１０  負荷制御ブロック
１１２  寄生損失制御ブロック
１１４  アンロード制御ブロック
１１６  トリップ制御ブロック
１１８  自動遮断制御ブロック
１２０  決定ブロック
１２２  決定ブロック
１２４  ロード線
１２６  ステップ
１２８  ステップ
１３０  ステップ
１３２  ステップ
１３４  決定ブロック
１３６  ステップ
１３８  決定ブロック
１４０  ステップ
１４２  決定ブロック
１４４  ステップ
１４６  水平なアンロード線
１４８  水平なアンロード線
１５０  水平なロード線
１５２  決定ブロック
１５４  アンロード線
１５６  ステップ
１５８  ステップ
１６０  決定ブロック
１６２  ステップ
１６４  トリップ線
１６６  ステップ
１６８  遮断線
１７０  遮断線
１７２  決定ブロック
【図１】
0005916043.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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