(57)【要約】      （修正有）【課題】抽出システムを作動させるターボ機械の性能に対する影響を低減するための方法及びシステムを提供すること。【解決手段】抽出システムを有するターボ機械１０２の効率を向上させる方法及びシステムが提供される。抽出システムは、独立プロセスの抽出負荷条件に適合させるためにターボ機械１０２の作動流体が抽出される複数の抽出ポート１２０を有することができる。本方法及びシステムは、制御システム１１０が、抽出負荷条件に適合させるためにどの抽出ポート１２０が作動流体を引き出すかを最適に判定可能にすることができる。最適位置は、負荷条件に関するデータを利用することにより決定することができ、ここで抽出負荷条件は、任意選択的に、ターボ機械負荷とは区別することができる。【選択図】図１
2011102583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターボ機械（１０２）のターンダウン効率を改善する方法（２００）であって、当該方法が、
複数のポート（１２０）を有する抽出システム（１０８）を備えたターボ機械（１０２）を準備する段階と、
抽出システム（１０８）によりターボ機械（１０２）から抽出される流体の物理的条件を含む抽出負荷（２２０）条件を決定する段階と、
ターボ機械負荷条件（２３０）を決定する段階と、
複数のポート（１２０）から最適ポート（２４０）を選択する段階と
を含んでおり、最適ポート（２４０）を決定する段階が、ターボ機械負荷条件に関するデータを利用する段階を含み、抽出負荷条件が、ターボ機械負荷条件とは独立した独立プロセスにより決定される、方法（２００）。
【請求項２】
ターボ機械（１０２）の作動中に最適ポート（２４０）を連続的に選択する段階を更に含む、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項３】
ターボ機械（１０２）が蒸気タービンを含む、請求項２記載の方法（２００）。
【請求項４】
抽出システム（１０８）が、蒸気タービンを流れる蒸気の一部を取り出す、請求項３記載の方法（２００）。
【請求項５】
物理的条件が、圧力、温度、流量又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含む、請求項４記載の方法（２００）。
【請求項６】
カスケードプロセスを利用して、ターボ機械負荷条件及び抽出負荷条件に適合させるために複数のポート（１２０）の何れを使用するかを決定する段階を更に含む、請求項２記載の方法（２００）。
【請求項７】
カスケードプロセスは、ターボ機械（１０２）が作動している間に連続的に実施される、請求項６記載の方法（２００）。
【請求項８】
ターボ機械（１０２）のターンダウン効率を向上させるシステムであって、当該システムが、
ターボ機械全体にわたって配置された複数の抽出ポート（１２０）を含む抽出システム（１０８）を備えたターボ機械（１０２）と、
抽出システム（１０８）によりターボ機械（１０２）から抽出される流体の物理的条件を含む抽出負荷条件（２２０）を決定する段階と、ターボ機械（１０２）の負荷条件（２３０）を決定する段階と、複数のポート（１２０）から最適ポート（２４０）を選択する段階とを実施するよう構成された制御システム（１１０）と、
を備えており、最適ポート（２４０）の選択段階が、負荷条件に関するデータを利用する段階を含み、抽出負荷条件が、ターボ機械負荷条件とは独立した独立プロセスにより決定される、システム。
【請求項９】
ターボ機械（１０２）が蒸気タービンを含み、抽出システム（１０８）が、蒸気タービンに関連する蒸気経路に流れる蒸気の一部を取り出す、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
制御システム（１１０）が更に、カスケードプロセスを利用して、ターボ機械負荷条件及び抽出負荷条件に適合させるために複数のポート（１２０）の何れを使用するかを決定する段階を実施する、請求項９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抽出システムを備えたターボ機械に関し、より詳細には、抽出システムが作動しているときのターボ機械の効率に対する影響を低減する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ機械は、例えば限定ではないが、蒸気タービン、ガスタービンなどを含む。ターボ機械は、抽出システムを利用して、独立プロセスで使用するためターボ機械作動流体（蒸気又は同様のもの）の一部を取り出すことができる。独立プロセスは、限定ではないが、地域加熱用途、化学的プロセス、石炭ガス化、油加熱及び霧化などを含むことができる。抽出システムは、独立プロセスの抽出負荷条件に適合することが必要とされる場合がある。抽出負荷条件は、限定ではないが、圧力、温度、流体流量、及び同様のものなどの物理的特性を含むことができる。
【０００３】
抽出負荷条件は、ターボ機械サイクルに直接的に関連付けられない場合がある。抽出負荷条件は、一般に、ターボ機械負荷の変動から切り離される。ターボ機械負荷は、電気的及び／又は機械的負荷に対応することができる。抽出負荷条件及びターボ機械負荷の差違は、ターボ機械の性能及び効率悪化につながる可能性がある。この場合、ターボ機械は、抽出負荷条件を一致させるために温度調整及び流量調整を必要とする場合がある。
【０００４】
抽出システムを作動させるターボ機械に対する効率及び性能の影響を低減するのに使用される現在公知の方法及びシステムに関する幾つかの問題がある。例えば、蒸気は、固定の高圧位置に配置することができ、通常は蒸気タービン入口である抽出ポートにおいて蒸気タービンから抽出される。蒸気タービン負荷が変化すると、抽出前に蒸気が膨張することが許容されない理由から、大きな性能損失が存在する場合がある。
【０００５】
他の方法及びシステムでは、蒸気タービン負荷が変化したときに一定の抽出圧力を維持するようにする制御段が導入される。方法及びシステムは、プロセス柔軟性を最大にし、且つ抽出システムのターボ機械動作の効率に対する影響を低減する必要がある。方法及びシステムは、その複数の別個の抽出位置のどれが所与の負荷条件で最適であるかをほぼリアルタイムに決定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６２３３９３９号明細書
【発明の概要】
【０００７】
本発明の一実施形態では、ターボ機械（１０２）のターンダウン効率を改善する方法（２００）は、複数のポート（１２０）を有する抽出システム（１０８）を備えたターボ機械（１０２）を準備する段階と、抽出システム（１０８）によりターボ機械（１０２）から抽出される流体の物理的条件を含む抽出負荷（２２０）条件を決定する段階と、
ターボ機械負荷条件（２３０）を決定する段階と、複数のポート（１２０）から最適ポート（２４０）を選択する段階と、を含み、最適ポート（２４０）を決定する段階が、ターボ機械負荷条件に関するデータを利用する段階を含み、抽出負荷条件が、ターボ機械負荷条件とは独立した独立プロセスにより決定される。
【０００８】
本発明の別の実施形態では、ターボ機械（１０２）のターンダウン効率を向上させるシステムは、ターボ機械全体にわたって配置された複数の抽出ポート（１２０）を含む抽出システム（１０８）を備えたターボ機械（１０２）と、抽出システム（１０８）によりターボ機械（１０２）から抽出される流体の物理的条件を含む抽出負荷条件（２２０）を決定する段階と、ターボ機械（１０２）の負荷条件（２３０）を決定する段階と、複数のポート（１２０）から最適ポート（２４０）を選択する段階と、を実施するよう構成された制御システム（１１０）と、を備え、最適ポート（２４０）の選択段階が、負荷条件に関するデータを利用する段階を含み、抽出負荷条件が、ターボ機械負荷条件とは独立した独立プロセスにより決定される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態による、発電プラント施設に装備されたターボ機械を示す概略図。
【図２】本発明の一実施形態による、抽出ポートを最適に決定する方法の一実施例を示すフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態による、ターボ機械負荷と抽出負荷との間の関数関係を示す概略図。
【図４】本発明の一実施形態による、抽出ポートを最適に決定する例示的な制御システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明は、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照している。異なる構造及び動作を有するその他の実施形態も、本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。
【００１１】
以下で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的のものに過ぎず、本発明を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、用語「備える」及び／又は「備えている」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１以上の他の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００１２】
本明細書で使用される特定の用語は、読み手のための便宜上のものに過ぎず、本発明の範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「右側」、「水平方向」、「垂直方向」、「上方」、「下方」などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、本発明の実施形態の１以上の要素は、あらゆる方向に配向させることができ、従って、特に明記しない限り、この用語はこのような変形形態を含むものとして理解されたい。
【００１３】
本発明の技術的効果は、抽出システムを作動させるターボ機械の性能に対する影響を低減することである。抽出システムを利用するターボ機械は、産業用途で広く使用されている。作動流体は、ターボ機械の種々の段から抽出され、限定ではないが、地域加熱用途、化学的プロセス、石炭ガス化、油加熱及び霧化、食品及び飲料加工、その他などの独立プロセスに使用される。
【００１４】
本発明は、限定ではないが、蒸気タービン、ガスタービンなどのガス状流体を生成する様々なターボ機械に適用することができる。本発明の一実施形態は、単一蒸気タービン又は複数の蒸気タービンの何れにも適用することができる。
【００１５】
次に、種々の参照符号が複数の図全体を通じて同じ要素を示す各図を参照すると、図１は、限定ではないが、発電プラント１００などの現場に配備されたターボ機械を示す概略図である。図１は、ターボ機械１０２、再熱ユニット１０４、負荷１０６、抽出システム１０８、制御システム１１０、及び独立プロセス１１２を有する発電プラント１００を示す。或いは、本発明は、再熱ユニット１０４を持たない現場と統合することができる。例示的な実施形態では、図１に示すターボ機械１０２は蒸気タービン１０２である。更に、本発明の一実施形態では、発電プラント１００は、蒸気発電プラント１００とすることができる。
【００１６】
図１に示すように、蒸気タービン１０２は、高圧タービン（ＨＰ）１１４、中圧タービン（ＩＰ）１１６、及び低圧タービン（ＬＰ）１１８を含む。ＨＰタービン１１４を通って膨張した後の蒸気は、再熱ユニット１０４を通過することができる。再熱ユニット１０４が追加の過熱を蒸気に付加した後、蒸気は、ＩＰタービン１１６を通って膨張することができ、続いて、ＬＰタービン１１８を通って膨張する。負荷１０６は、タービンの回転により与えられる機械エネルギーを、限定ではないが、電気負荷、機械負荷などに適合するような有用な仕事に変換することができる。蒸気発電プラント１００のエネルギー需要は、負荷の１次関数とすることができる。
【００１７】
本発明の一実施形態では、蒸気の一部は、蒸気発電プラント１００に直接的には関連していない場合がある独立プロセス１１２用に蒸気発電プラント１００から抽出することができる。独立プロセス１１２は、抽出負荷条件を有することができ、限定ではないが、地域加熱用途、化学的プロセス、石炭ガス化、油加熱及び霧化、食品及び飲料加工、及び同様のものなどに必要とされる蒸気を含むことができる。更に、本発明の一実施形態では、抽出負荷条件は、圧力、温度、流量、その他のうちの１以上の点で蒸気発電プラント１００から抽出されることになる蒸気の物理的条件を含むことができる。本発明の別の一実施形態では、物理的用件は、一定圧力で抽出される蒸気を含むことができる。また、抽出負荷条件は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要と動作上区別することができる。従って、抽出負荷条件は、一般に、エネルギー需要の変動から切り離される。
【００１８】
本発明の一実施形態では、蒸気発電プラント１００は、抽出システム１０８と一体化され、独立プロセス１１２が使用するために蒸気発電プラント１００から蒸気の一部を取り出すようにすることができる。本発明の一実施形態では、抽出システム１０８は、蒸気発電プラント１００の蒸気タービン１０２上に配置することができる。
【００１９】
図１に示すように、抽出システム１０８は、複数の蒸気抽出ポート１２０ａ−ｆ及び対応するサーボバルブ１２２ａ−ｆを含む。本発明の一実施形態では、抽出ポート１２０ａ−ｆは、蒸気タービン１０２上で物理的に別個の位置に配置することができる。更に、各抽出ポート１２０ａ−ｆは、あらゆる特定の動作条件（例えば、蒸気発電プラント１００の何らかの特別なエネルギー需要）において、様々な蒸気圧力に対応することができる。その上、抽出ポート１２０ａ−ｆは理的に別個の位置に配置することができるので、各抽出ポート１２０ａ−ｆにおいて蒸気により加えられる圧力は、他の抽出ポート１２０ａ−ｆと一意的に比較することができる。本発明の一実施形態では、抽出ポート１２０ａ−ｆの各々は、１以上のセンサ（図示せず）を備え、何れかの特定の動作条件で各抽出ポート１２０ａ−ｆにより加えられる圧力を求めることができる。
【００２０】
抽出システム１０８で使用できる抽出ポート１２０ａ−ｆの数に関して幾つかの制限が存在する場合がある。図１に示す抽出ポート１２０ａ−ｆの総数は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００２１】
本発明の一実施形態では、抽出システムバルブ１２２ａ−ｆは、電気信号を用いて作動するサーボバルブとすることができる。サーボバルブは、２つの状態：すなわち全閉状態と全開状態とで作動するよう構成することができる。ここで、開放状態は、蒸気が対応する抽出ポート１２０ａ−ｆから抽出されている蒸気に対応することができる。
【００２２】
本発明の一実施形態では、発電プラント１００、独立プロセス１１２、及び抽出システム１０８は、制御システム１１０に通信可能に結合することができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００から抽出するのに必要な蒸気の物理的条件を含むことができる抽出負荷条件を決定するよう構成することができる。更に、本発明の別の実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要を決定するよう構成することができる。
【００２３】
制御システム１１０は、１以上のセンサ及び／又は変換器（図示せず）を用いて抽出負荷条件を決定することができ、該センサ及び／又は変換器は、独立プロセス１１２と一体化され、制御システム１１０と通信可能に結合することができる。蒸気発電プラント１００のエネルギー需要は、生成に必要とされる電気量に直接的に左右される可能性がある。制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００の負荷条件を算出することができ、蒸気発電プラント１００と一体化することができる１以上のセンサ及び変換器（図示していない）からのデータを受け取ることができる。
【００２４】
図１に示すように、蒸気を抽出できる複数の抽出ポート１２０ａ−ｆが存在することができる。更に、蒸気の入口圧力は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要の関数とすることができる。従って、抽出ポート１２０ａ−ｆの各々により加えられる圧力はまた、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要の変動と共に変化する可能性がある。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要が変化したときに異なる抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要及び独立プロセス１１２の抽出負荷条件に関するデータを利用して、蒸気発電プラント１００から蒸気を抽出する抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定することができる。この場合、制御システム１１０は、抽出負荷条件に適合するように、特定の動作条件にて実施可能な最も低い圧力に対応することができる抽出ポート１２０ａ−ｆを決定することができる。例えば、限定ではないが、最大駆動負荷１０６の場合、最も低い実施可能な抽出圧力は、抽出ポート１２０ｆに対応することができる。しかしながら、駆動負荷１０６が減少すると、最も低い実施可能な抽出圧力は、抽出ポート１２０ｂに対応することができる。このことによって、蒸気が蒸気タービン１０２を通って膨張可能にすることができ、蒸気タービン１０２の性能に対する影響を低減することができる。
【００２５】
更に、本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、圧力カスケードプロセスを利用するよう構成することができる。これにより、蒸気発電プラント１００の抽出負荷条件及びエネルギー需要に対して蒸気を供給するために、複数の抽出ポート１２０ａ−ｆの何れを用いるかを決定することができる。例えば、限定ではないが、最大エネルギー需要の場合、制御システム１１０は、最も低い圧力レベルの複数の抽出ポート１２０ａ−ｆを選択し、抽出負荷条件に適合すると同時に、最も低い実施可能な圧力で蒸気を抽出する目的を達成することができる。しかしながら、エネルギー需要が減少すると、制御システム１１０は、同じ抽出負荷条件に適合させるため、最も高い圧力レベルの複数の抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。
【００２６】
独立プロセス１１２用の蒸気の物理的条件は、一定圧の蒸気に対応することができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００のエネルギー需要に適合しながら一定圧で蒸気を提供するために、複数の抽出ポート１２０ａ−ｆの何れを用いるかを決定するよう構成することができる。更に、複数の抽出ポート１２０ａ−ｆは、蒸気タービン１０２の効率に対して最小限の影響を有するように最適に選択することができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気発電プラント１００が作動するときにカスケードプロセスを連続して実施することができる。これにより、幅広い範囲の動作条件にわたる蒸気抽出が可能になり、従って、プロセス柔軟性が最大になり且つターンダウン能力が改善される。
【００２７】
本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、蒸気タービン１０２の端部パッキンリーフオフラインから抽出システム１０８への付加的な蒸気流をカスケードするよう構成することができる。これにより、蒸気タービン１０２からより少ない蒸気を抽出できるので、付加的な性能上の利点をもたらすことができる。
【００２８】
理解されるように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００２９】
あらゆる好適なコンピュータ読み取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、限定ではないが、例えば電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、以下のもの、すなわち、１以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットをサポートするものなどの伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれることになる。プログラムは、例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるので、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムを印刷する紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
【００３０】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋、或いは同様のものなどの、オブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような、従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、或いは、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、又は全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。
【００３１】
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。
【００３２】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックで指定された機能／動作を実施するステップを提供するようにする。
【００３３】
本発明は、独立プロセス１１２用に蒸気の一部を抽出する必要がある複数の抽出ポート１２０ａ−ｆから最適ポートを自動的に選択する技術的効果を有する、制御システム１１０又は同様のものを含むことができる。更に、本発明は、蒸気抽出を行いながら、ターボ機械１０２を連続的に運転するよう構成することができる。或いは、制御システム１１０は、運転の開始にユーザ動作を必要とするよう構成することができる。本発明の制御システム１１０の一実施形態は、単独システムとして機能することができる。或いは、制御システム１１０は、ターボ機械制御又は蒸気発電制御システムなどのより広範なシステム内のモジュール又は同様のものと一体化することができる。例えば、限定ではないが、本発明の制御システム１１０は、抽出システム１０８を有するターボ機械１０２を作動させる制御システム１１０と一体化することができる。
【００３４】
ここで、本発明の一実施形態による、ターボ機械１０２の効率を向上させるために抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定する方法２００の一実施例を示すフローチャートである図２を参照する。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、事前プログラムされたロジックと共に動作することができ、以下で説明する方法２００を進めることができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、グラフィックユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと一体化することができる。ＧＵＩは、制御システム１１０のオペレータが方法２００を進むことを可能にすることができる。
【００３５】
ステップ２１０では、方法２００は、抽出システム１０８を有するターボ機械１０２を準備することができる。ターボ機械１０２は、限定ではないが、蒸気タービン、ガスタービンなどの全てのタイプのエンジンを含むことができる。本発明の一実施形態では、抽出システム１０８は、ターボ機械１０２と様々な物理的位置で一体化された複数の抽出ポート１２０ａ−ｆを含むことができる。本発明の一実施形態では、抽出ポート１２０ａ−ｆの各々は、抽出ポート１２０ａ−ｆを作動させる対応するサーボバルブ１２２ａ−ｆを有することができる。更に、ターボ機械１０２における流体の入口圧力は、ターボ機械負荷の１次関数とすることができる。従って、抽出ポート１２０ａ−ｆの各々により加わる圧力は、ターボ機械負荷の変動と共に変化することができる。
【００３６】
図１に説明された抽出システム１０８は、ターボ機械１０２を流れる流体の一部を独立プロセス１１２用に取り出すのに必要とすることができる。一般に、独立プロセス１１２は、ターボ機械サイクルに左右されず、従って、独立プロセス１１２の抽出負荷条件は、ターボ機械負荷とは切り離すことができる。例えば、蒸気タービン１０２の場合、抽出システム１０８は、限定ではないが、地域加熱用途、化学的プロセス、石炭ガス化、油加熱及び霧化、食品及び飲料加工、その他などの独立プロセス１１２のために蒸気タービン１０２を流れる蒸気の一部を取り出す。
【００３７】
ステップ２２０では、方法２００は、独立プロセス１１２の抽出負荷条件を決定することができる。抽出負荷条件は、独立プロセス１１２の要求に適合する流体の物理的条件を含むことができる。物理的条件は、圧力、温度、流量又はこれらの組合せのうちの少なくとも１つを含むことができる。方法２００は、独立プロセス１１２の流体の物理的条件を決定するよう制御システム１１０を構成することができる。本発明の一実施形態では、制御システム１１０は、独立プロセス１１２に通信可能に結合することができ、１以上のセンサ及び変換器（図示せず）を利用することによって、流体の物理的条件を決定することができる。更に、本発明の一実施形態では、独立プロセス１１２は、抽出システム１０８から一定圧力で流体を抽出することを必要とする場合がある。本発明の代替の実施形態では、方法２００は、独立した第三者機関からの抽出負荷条件に関するデータを受け取ることができる。別の代替の実施形態では、方法
２００は、抽出負荷条件についての初期値又はある範囲の値を組み込むことができる。
【００３８】
ステップ２３０では、方法２００は、ターボ機械負荷条件を決定することができる。ターボ機械負荷条件は、電気負荷又は生成に必要な機械駆動装置に直接的に左右される可能性がある。方法２００は、制御システム１１０が、ターボ機械１０２と一体化することができる１以上のセンサ及び変換器（図示せず）から受け取った電気信号からターボ機械負荷条件を算出可能にすることができる。
【００３９】
ステップ２４０では、方法２００は、抽出負荷条件に関するデータ及びターボ機械負荷に関するデータを利用して、流体を抽出する抽出ポート１２０ａ−ｆの最適位置を決定することができる。方法２００により、制御システム１１０は、抽出システムが作動している間のターボ機械１０２の効率に対する影響を低減できる最適抽出ポートを決定可能にすることができる。本発明の一実施形態では、方法２００は、ターボ機械負荷の変動の関数として異なる抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。ターボ機械１０２の効率を改善するために、制御システム１１０は、抽出負荷条件に適合するあらゆる特定動作条件で実施可能な最も低い圧力に相当する抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。例えば、限定ではないが、最大蒸気タービン負荷では、実施可能な最も低い圧力は、ＬＰタービン１１８で利用可能な抽出ポートに対応することができる。しかしながら、蒸気タービン負荷が減少すると、実施可能な最も低い圧力は、ＨＰタービン１１６で利用可能な抽出ポートに対応することができる。これにより、蒸気が蒸気タービン１０２を通って膨張できるようになり、蒸気タービン１０２の全体効率を改善することができる。
【００４０】
更に、本発明の一実施形態では、方法２００により、制御システム１１０は、圧力カスケードプロセスを利用して、タービン負荷に適合させると同時に抽出負荷条件に適合するために、複数の抽出ポート１２０ａ−ｆの何れを用いるかを選択することができる。例えば、限定ではないが、最大ターボ機械負荷では、方法２００は、実施可能な最も低い圧力の蒸気を抽出し、抽出負荷条件に適合するより低い圧力レベルの複数の抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。しかしながら、ターボ機械負荷が減少すると、方法は、抽出負荷条件に適合するためにより高い圧力レベルの複数の抽出ポート１２０ａ−ｆを選択することができる。
【００４１】
本発明の一実施形態では、独立プロセス１１２用の流体の物理的条件は、流体の一定圧に対応することができる。本発明の一実施形態では、方法２００により、制御システム１１０は、ターボ機械負荷に適合すると共に、一定圧力の流体を提供するために複数の抽出ポート１２０ａ−ｆの何れを用いることができるかを判定可能にすることができる。更に、複数の抽出ポート１２０ａ−ｆは、蒸気タービン１０２の性能に対する影響を最小限にするよう最適に選択することができる。本発明の一実施形態では、方法２００は、蒸気ターボ機械１０２が作動するときにカスケードプロセスを連続して実施することができる。これにより、幅広い範囲の動作条件にわたる流体抽出が可能になり、従って、方法２００の柔軟性が最大になり且つターンダウン能力を改善することができる。
【００４２】
図３は、本発明の一実施形態による、ターボ機械負荷と抽出負荷との間の関数関係を示すプロット３００である。
【００４３】
プロット３００に示すように、最適抽出ポートは蒸気タービン負荷の関数である。従って、抽出負荷需要に適合する最適抽出ポートの選択は、蒸気タービン負荷の関数になることができる。ターボ機械１０２の性能に対する影響を低減するために、抽出ポート１２０ａ−ｆの最適決定は、抽出負荷条件に適合できる実施可能な最も低い圧力に相当することができる。従って、最大蒸気タービン負荷の間、最適抽出ポートは、より低い圧力レベルに近づくことができる。同様に、最低蒸気タービン負荷の間、最適抽出ポートは、同じ抽出負荷条件に適合するために高い圧力レベルに移ることができる。
【００４４】
図１に示す本発明の例示的な実施形態では、６つの抽出ポート１２０ａ−ｆが存在することができ、ここで１２０ａは、最も高い圧力（Ｐ１）抽出ポートに対応し、１１６ｆは、最も低い圧力（Ｐ６）抽出ポートに対応する。本発明の例示的な実施形態では、蒸気タービン１０２が最も高負荷で作動している場合、最適ポートは、最も低い圧力レベルに対応し、この場合は、Ｐ６（１１８ｆ）と仮定することができる。同様に、蒸気タービン１０２が最大負荷で動作している場合、同じ抽出負荷条件に適合するために、最適ポートは、圧力レベルの上方へ移行することができ、圧力Ｐ１に対応する抽出ポート１１８ａを用いることができる。本発明の一実施形態では、最適ポートは、カスケードプロセスにより決定することができる。カスケードプロセスを利用して、抽出負荷条件に適合させるためにあらゆる特定の動作条件において複数の抽出ポート１２０ａ−ｆの何れを用いるかを決定することができる。
【００４５】
図４は、本発明の一実施形態による、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定する例示的な制御システム１１０のブロック図である。方法２００の要素は、システム４００において具現化され且つ実施することができる。システム４００は、１以上のユーザ又はクライアント通信デバイス４０２又は同様のシステムもしくはデバイス（図４には２つが図示されている）を含むことができる。各通信デバイス４０２は、例えば限定ではないが、コンピュータシステム、パーソナルデジタルアシスタント、セルラ電話、又は電子メッセージを送受信できる同様のデバイスとすることができる。
【００４６】
通信デバイス４０２は、システムメモリ４０４又はローカルファイルシステムを含むことができる。システムメモリ４０４は、例えば限定ではないが、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。ＲＯＭは、基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信デバイス４０２の素子又は構成部品間の情報転送を助ける基本ルーチンを含むことができる。システムメモリ４０４は、通信デバイス４０２の全体のオペレーションを制御するオペレーティングシステム４０６を含むことができる。システムメモリ４０４はまた、ブラウザ４０８又はウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ４０４はまた、図２の方法２００の要素と類似し、又はこれを含むことができる、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定するためのデータ構造４１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。この選択は、抽出負荷条件データ及びエネルギー需要データ（又はターボ機械負荷データ）の利用に基づいており、ここで抽出負荷条件は、エネルギー需要の変動によって左右されない。
【００４７】
システムメモリ４０４は更に、テンプレートキャッシュメモリ４１２を含むことができ、これは、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定するための図２の方法２００と共に用いることができる。
【００４８】
通信デバイス４０２はまた、通信デバイス４０２の他の構成部品のオペレーションを制御するプロセッサ又は処理ユニット４１４を含むことができる。オペレーティングシステム４０６、ブラウザ４０８、及びデータ構造４１０は、処理ユニット４１４上で動作することができる。処理ユニット４１４は、システムバス４１６によりメモリシステム４０４及び通信デバイス４０２の他の構成部品に結合することができる。
【００４９】
通信デバイス４０２はまた、複数の入力デバイス（Ｉ／Ｏ）、出力デバイス、又は組み合わせ入力／出力デバイス４１８を含むことができる。各入力／出力デバイス４１８は、入力／出力インターフェース（図４には図示されていない）によってシステムバス４１６に結合することができる。入力及び出力デバイス、又は組み合わせＩ／Ｏデバイス４１８により、ユーザは、通信デバイス４０２を作動させてこれとインターフェース接続し、更にブラウザ４０８及びデータ構造４１０のオペレーションを制御して、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定するためのソフトウェアへのアクセス、作動、及び制御を行うことが可能になる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、本明細書で説明されるオペレーションを実施するために、キーボード及びコンピュータポインティングデバイス又は同様のものを含むことができる。
【００５０】
Ｉ／Ｏデバイス４１８はまた、例えば限定ではないが、ディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外の入力／出力デバイス、モデムなどを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、記憶媒体４２０にアクセスするのに用いることができる。媒体４２０は、通信デバイス４０２などのシステムが使用するため、又は該システムと関連してコンピュータ読み取り可能命令又はコンピュータ実行可能命令もしくは他の情報を収容、格納、通信、又は伝送することができる。
【００５１】
通信デバイス４０２はまた、ディスプレイ又はモニタ４２２などの他のデバイスを含み、又はこれと接続することができる。モニタ４２２は、ユーザが通信デバイス４０２とインターフェース接続することを可能にすることができる。
【００５２】
通信デバイス４０２はまた、ハードドライブ４２４を含むことができる。ハードドライブ４２４は、ハードドライブインターフェース（図４には図示していない）を介してシステムバス４１６に結合することができる。ハードドライブ４２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ４０４の一部を形成することができる。通信デバイス４０２のオペレーションにおいて、プログラム、ソフトウェア、及びデータをシステムメモリ４０４とハードドライブ４２４との間で転送及び交換することができる。
【００５３】
通信デバイス４０２は、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６と通信することができ、更に、ネットワーク４２８を介して他のサーバに、又は通信デバイス４０２に類似した他の通信デバイスにアクセスすることができる。システムバス４１６は、ネットワークインターフェース４３０によりネットワーク４２８に結合することができる。ネットワークインターフェース４３０は、ネットワーク４２８に結合するための、モデム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カード、ルータ、ゲートウェイなどとすることができる。この結合は有線又は無線接続とすることができる。ネットワーク４２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネットなどとすることができる。
【００５４】
少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び同様のものを含むことができるシステムメモリ４３２を含むことができる。システムメモリ４３２は、通信デバイス４０２におけるオペレーティングシステム４０６と同様のオペレーティングシステム４３４を含むことができる。システムメモリ４３２はまた、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定するためのデータ構造４３６を含むことができる。データ構造４３６は、抽出ポート１２０ａ−ｆを最適に決定するための方法２００に関して説明されたものと同様のオペレーションを含むことができる。サーバのシステムメモリ４３２はまた、他のファイル、アプリケーション、モジュール、及び同様のもの４３８を含むことができる。
【００５５】
少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６内の他のデバイスのオペレーションを制御するプロセッサ４４２又は処理ユニットを含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまたＩ／Ｏデバイス４４４を含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス４４４は、通信デバイス４０２のＩ／Ｏデバイス４１８と類似したものとすることができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６は更に、Ｉ／Ｏデバイス４４４と共に少なくとも１つのユニットコントローラ４２６に対するインターフェースを提供する、モニタ又は同様のものなどの他のデバイス４４６を含むことができる。少なくとも１つのユニットコントローラ４２６はまた、ハードディスクドライブ４４８を含むことができる。システムバス４５０は、少なくとも１つのユニットコントローラ４２６の異なる構成部品を接続することができる。ネットワークインターフェース４５２は、システムバス４５０を介して少なくとも１つのユニットコントローラ４２６をネットワーク４２８に結合することができる。
【００５６】
各図のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施のアーキテクチャ、機能、及び動作を例示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、特定の論理機能を実施するための１以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。幾つかの別の実施形態ではは、ステップに記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で行うことができる点に留意されたい。例えば、連続して示す２つのステップは、実際には、実質的に同時に実行することもでき、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて逆の順序で実行してもよい場合がある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ及びステップの組み合わせは、特定の機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム、或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実行することができる点に留意されたい。
【００５７】
本明細書では特定の実施形態を図示し且つ説明してきたが、図示した特定の実施形態は、同一の目的を達成すると解釈されるあらゆる構成と置き換えることができること、また本発明は他の環境におけるその他の用途も有することを理解されたい。本出願は、本発明のあらゆる改造及び変更を保護することを意図している。提出した特許請求の範囲は、本発明の技術的範囲を本明細書に記載した特定の実施形態に限定することを一切意図するものではない。
【符号の説明】
【００５８】
１００  発電プラント
１０２  ターボ機械、蒸気タービン
１０４  再熱ユニット
１０６  負荷
１０８  抽出システム
１１０  制御システム
１１２  独立プロセス
１１４  高圧タービン（ＨＰ）
１１６  中圧タービン（ＩＰ）
１１８  低圧タービン（ＬＰ）
１２０ａ−ｆ  抽出ポート
１２２ａ−ｆ  サーボバルブ
２００  抽出ポートを最適に決定する方法
２１０  複数の抽出ポートを備えた抽出システムを含むターボ機械を準備する
２２０  抽出負荷条件を決定する
２３０  ターボ機械負荷条件を決定
２４０  抽出システムの抽出ポートの最適位置を決定する
３００  ターボ機械負荷及び抽出圧力レベル間の関係を示すプロット
４００  システム
４０２  クライアント通信デバイス
４０４  システムメモリ
４０６  オペレーティングシステム
４０８  ブラウザ、ウェブブラウザ
４１０  抽出ポートを最適に決定するためのデータ構造
４１２  キャッシュメモリ
４１４  プロセッサ、処理ユニット
４１６  システムバス
４１８  入力／出力デバイス
４２０  記憶媒体
４２２  表示装置、モニタ
４２４  ハードドライブ
４２６  ユニットコントローラ
４２８  ネットワーク
４３０  ネットワークインターフェース
４３２  システムメモリ
４３４  オペレーティングシステム
４３６  抽出ポートを最適に決定するためのデータ構造
４３８  他のファイル、アプリケーション、モジュール、及び同様のもの
４４２  プロセッサ
４４４  入力／出力デバイス
４４６  他のデバイス
４４８  ハードドライブ
４５０  システムバス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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