(57)【要約】【課題】トリップの機会を低減させる過速度保護システムを試験する方法を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態は、少なくとも１つのシャフト（１３７）を備えるパワープラント機械（１０５、１４５）の過速度保護システムを自動的に試験する（２００）という技術的な効果を有する。本発明の一実施形態では、パワープラント機械（１０５、１４５）が無負荷定格速度（ＦＳＮＬ）から減速している間に過速度保護システムを自動的に試験することができる。本発明の別の実施形態では、パワープラント機械がＦＳＮＬへ加速している間にパワープラント機械（１０５、１４５）の過速度保護システムを自動的に試験することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パワープラントの過速度保護システムを試験する方法（２００）であって、
パワープラント機械（１０５、１４５）、シャフト（１３７）、および動作制御システム（１７０）を備えるパワープラント（１００）を用意するステップであり、前記動作制御システム（１７０）が、前記パワープラント機械（１０５、１４５）を動作させるように構成されており、前記動作制御システム（１７０）が、前記シャフト（１３７）に関連する過速度イベントを検出するように構成された過速度保護システムを備える、ステップと、
前記シャフトの速度が試験範囲内であるかどうかを判断するステップ（２２０）と、
過速度トリップ値を前記試験範囲内の値に変更するステップ（２４０）と、
前記過速度保護システムが前記パワープラント機械をトリップさせるように動作するかどうかを判断するステップ（２４５、２５０）とを含み、
前記過速度保護システムの試験中にトリップが発生する可能性を低減させる、方法（２００）。
【請求項２】
前記パワープラント（１００）が複数のパワープラント機械（１０５、１４５）を備える、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項３】
前記複数のパワープラント機械（１０５、１４５）がガスタービン（１０５）および蒸気タービン（１４５）を備え、前記シャフト（１３７）が、前記ガスタービン（１０５）と前記蒸気タービン（１４５）を一体化させて、蒸気およびガス伝動装置（ＳＴＡＧ）を形成する、請求項２記載の方法（２００）。
【請求項４】
前記試験範囲が、ほぼパージ速度からほぼ無負荷定格速度（ＦＳＮＬ）速度までを含む、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項５】
前記過速度保護システムを試験する方法論を選択するステップ（２１５）をさらに含み、前記方法論が、前記パワープラント機械（１０５、１４５）がシャットダウンモードで動作しているときに使用するように適合されたシャットダウンモード手順と、前記パワープラント機械（１０５、１４５）が始動モードで動作しているときに使用するように適合された始動モード手順とを含む、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項６】
前記シャットダウンモード手順が、
ａ．試験許容度が満足されるかどうかを判断するステップ（２２５）と、
ｂ．燃焼シャットダウン過速度試験を開始するステップ（２４０）と、
ｃ．過速度トリップ設定点をシャットダウントリップ設定点に変更するステップ（２４０）とを実行する、請求項５記載の方法（２００）。
【請求項７】
前記始動モード手順が、
ａ．前記パワープラント機械の始動が開始されたかどうかを判断するステップ（２１５）と、
ｂ．試験許容度が満足されるかどうかを判断するステップ（２２５）と、
ｃ．過速度トリップ設定点を始動トリップ設定点に変更するステップ（２４０）と
を実行する、請求項５記載の方法（２００）。
【請求項８】
緊急保護システム（１７０）が、前記パワープラント機械（１０５、１４５）に関連する調速機システム（１５０、１５２、１５４）を制御し、前記調速機システム（１５０、１５２、１５４）が、前記シャフト（１３７）の速度を部分的に制御する、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項９】
前記試験許容度が維持されない場合、前記始動モード手順を中断するステップ（２３５）をさらに含む、請求項１記載の方法（２００）。
【請求項１０】
前記緊急保護システムが前記パワープラント機械（１０５、１４５）の動作を制御するかどうかを判断するステップ（２５０）をさらに含む、請求項１記載の方法（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワープラント機械の保護システムに関し、より詳細には、パワープラント機械のための自動化された過速度保護システムに関する。この出願は、本発明の譲受人に譲渡された２００６年１０月１０日出願の米国特許出願第１１／５８４，０９５号および２００６年１０月３０日出願の米国特許出願第１１／５８９，５７９号に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワープラント機械上のシャフトの速度が指定の範囲を超過した後は、過速度状態が発生する。過速度状態中、パワープラント機械は通常、破局故障を引き起こしうる深刻な機械的および熱的応力を受ける。
【０００３】
通常、パワープラント機械は、過速度状態の影響を低減しようとする保護システムを装備する。通常、調速機システムが１次的な保護線として働く。過速度状態を検出すると、調速機は、シャフトの減速を試みる。また、２次的なまたは独立した保護線、すなわち過速度保護システムが存在することもある。通常、過速度保護システムは、パワープラント機械を守るために機械的構成要素、電気的構成要素、およびソフトウェア構成要素を組み込む。過速度保護システムは、過速度イベント発生中、緊急シャットダウン（一般にトリップと呼ばれる）を開始することによってパワープラント機械を保護する。
【０００４】
パワープラントの操作者は、過速度保護システムを定期的に試験して、システムが正しく機能しているかどうかを判断する。過速度保護システムを試験する前、パワープラント機械は通常、無負荷定格速度（ＦＳＮＬ）状態で動作している。ＦＳＮＬとは、パワープラント機械が正常の動作速度にあり、負荷に対してエネルギーを搬出していない状態である。過速度試験では通常、正常の動作範囲を上回るようにシャフトの速度を手動で上昇させる必要がある。たとえば、それだけに限定されるものではないが、過速度試験中、操作者は、シャフトの速度を正常の動作速度の１１０％まで上昇させることができ、その後過速度保護システムは、パワープラント機械をトリップさせるはずである。
【０００５】
現在の過速度試験方法には、いくつかの問題がある。シャフト速度を手動で調整することで、高い熱過渡をもたらすことがある。正常の動作速度付近またはそれを上回る速度でのトリップは、パワープラント機械の構成要素上に大きな機械的、電気的、および熱的応力をもたらす可能性がある。これらの応力は、保守間隔を低減させる。さらに、トリップ後はパワープラント機械を再始動する必要があり、これにより、エネルギーの搬出を遅延させる。さらに、現在の過速度試験方法では通常、パワープラント機械がＦＳＮＬで動作する必要がある。これは、利益を生むのではなく、燃料および電気を消費する。これらの問題により、パワープラント機械の操作者は、手動の速度調整、トリップ、ＦＳＮＬ動作、および過速度試験を回避せざるをえなくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７／００１３３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の理由で、トリップの機会を低減させる過速度保護システムを試験する方法が必要とされている。この方法は、他のパワープラント機械と一体化されたものを含めて、多種多様なパワープラント機械に適応できるはずである。この方法は、パワープラント機械が始動モードから加速しているとき、またはＦＳＮＬから減速しているときに、過速度保護システムの試験を可能にするべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によれば、パワープラントの過速度保護システムを試験する方法（２００）であって、パワープラント機械（１０５、１４５）、シャフト（１３７）、および動作制御システム（１７０）を備えるパワープラント（１００）を用意するステップであり、動作制御システム（１７０）が、パワープラント機械（１０５、１４５）を動作させるように構成されており、動作制御システム（１７０）が、シャフト（１３７）に関連する過速度イベントを検出するように構成された過速度保護システムを備える、ステップと、シャフトの速度が試験範囲内であるかどうかを判断するステップ（２２０）と、過速度トリップ値を試験範囲内の値に変更するステップ（２４０）と、過速度保護システムがパワープラント機械をトリップさせるように動作するかどうかを判断するステップ（２４５、２５０）とを含み、過速度保護システムの試験中にトリップが発生する可能性を低減させる、方法（２００）が提供される。
【０００９】
さらに、パワープラント（１００）は、複数のパワープラント機械（１０５、１４５）を備えることができる。複数のパワープラント機械（１０５、１４５）は、ガスタービン（１０５）および蒸気タービン（１４５）を備えることができ、シャフト（１３７）は、ガスタービン（１０５）と蒸気タービン（１４５）を一体化させて、蒸気およびガス伝動装置（ＳＴＡＧ）を形成する。
【００１０】
方法（２００）は、ほぼパージ速度からほぼ無負荷定格速度（ＦＳＮＬ）速度までの試験範囲を有することができる。
【００１１】
方法（２００）は、過速度保護システムを試験する方法論を選択するステップ（２１５）をさらに含むことができ、この方法論は、パワープラント機械（１０５、１４５）がシャットダウンモードで動作しているときに使用するように適合されたシャットダウンモード手順と、パワープラント機械（１０５、１４５）が始動モードで動作しているときに使用するように適合された始動モード手順とを含む。
【００１２】
シャットダウンモード手順では、試験許容度が満足されるかどうかを判断するステップ（２２５）と、燃焼シャットダウン過速度試験を開始するステップ（２４０）と、過速度トリップ設定点をシャットダウントリップ設定点に変更するステップ（２４０）とを実行することができる。
【００１３】
始動モード手順では、パワープラント機械の始動が開始されたかどうかを判断するステップ（２１５）と、試験許容度が満足されるかどうかを判断するステップ（２２５）と、過速度トリップ設定点を始動トリップ設定点に変更するステップ（２４０）とを実行することができる。
【００１４】
緊急保護システム（１７０）は、パワープラント機械（１０５、１４５）に関連する調速機システム（１５０、１５２、１５４）を制御することができ、調速機システム（１５０、１５２、１５４）は、シャフト（１３７）の速度を部分的に制御する。ここでは、方法（２００）は、緊急保護システムがパワープラント機械（１０５、１４５）の動作を制御するかどうかを判断するステップ（２５０）をさらに含むことができる。
【００１５】
方法（２００）は、試験許容度が維持されない場合、始動モード手順を中断するステップ（２３５）をさらに含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態が動作する環境を示す概略図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による過速度保護システムを試験する方法の一例を示す流れ図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による過速度保護システムを試験する方法の一例を示す流れ図であり、図２の続きである。
【図３】本発明の一実施形態による使用中の図２の方法を示す概略図である。
【図４】本発明の代替実施形態による使用中の図２の方法を示す概略図である。
【図５】本発明の実施形態による過速度保護システムを試験する例示的なシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、少なくとも１つのシャフトを備えるパワープラント機械の過速度保護システムを自動的に試験するという技術的な効果を有する。本発明の一実施形態では、パワープラント機械がＦＳＮＬから減速している間に過速度保護システムを自動的に試験することができる。本発明の別の実施形態では、パワープラント機械がＦＳＮＬへ加速している間にパワープラント機械の過速度保護システムを自動的に試験することができる。
【００１８】
本明細書では、詳細な例示的な実施形態を開示する。しかし、本明細書に開示される特有の構成上および機能上の詳細は、例示的な実施形態を説明することを目的として、単に代表的なものである。しかし、例示的な実施形態は、多くの代替の形態で実施することができ、本明細書に記載の実施形態のみに限定されるものとして解釈されるべきではない。
【００１９】
したがって、例示的な実施形態では、様々な修正および代替の形態が可能であるが、これらの実施形態は、例として図面に示し、本明細書で詳細に説明する。しかし、例示的な実施形態は開示した特定の形態に限定されるものではなく、逆に、例示的な実施形態は、例示的な実施形態の範囲内に入るすべての修正形態、均等物、および代替形態を包含するものであることを理解されたい。
【００２０】
本明細書で第１、第２などの用語を使用して様々な要素について説明することがあるが、これらの要素はこれらの用語に限定されるべきではないことが理解されるであろう。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。たとえば、例示的な実施形態の範囲から逸脱することなく、第１の要素を第２の要素と呼ぶことができ、同様に第２の要素を第１の要素と呼ぶことができる。本明細書では、「および／または」という用語は、１つまたは複数の関連する記載項目のあらゆる組合せを含む。
【００２１】
本明細書で使用される術語は、特定の実施形態について説明することのみを目的とし、例示的な実施形態を限定しようとするものではない。本明細書では、単数形、数詞がないことや定冠詞は、文脈上別段の明示がない限り、複数形も同様に含むものとする。「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、および／または「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用するとき、記載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を排除しないことがさらに理解されるであろう。
【００２２】
いくつかの代替の実装形態では、記載の機能／動作は、図に示す順序以外で行いうることにも留意されたい。たとえば、２つの連続する図は、関係する機能／動作に応じて、実質上同時に実行することができ、または時には逆の順序で実行することもできる。
【００２３】
本発明は、多くの形態のパワープラント機械に適用することができる。パワープラント機械は、部分的にはシャフトを回転させることによってエネルギーを伝達する機械と見なすことができる。パワープラントの中には、それだけに限定されるものではないがターボ機械など複数のパワープラント機械で構成されるものもあれば、回転シャフトで構成されるものもある。パワープラントの構成は、それだけに限定されるものではないが、単一のシャフトによって一体化された蒸気タービンとガスタービン（一般に一軸型ＳＴＡＧと呼ぶ）、または複数のシャフトを介して一体化された複数のタービンを含むことができる。シャフトは複数のパワープラント機械を一体化させ、それによって各パワープラント機械は、シャフトを回転させるトルクに寄与することができる。したがって、本発明の実施形態は、単一のシャフトを備える単一のパワープラント機械、複数のシャフトを備える単一のパワープラント機械、ＳＴＡＧ構成で一体化された複数のパワープラント機械、または複数のシャフトを介して一体化された複数のパワープラント機械に適用することができる。
【００２４】
本発明の実施形態は、それだけに限定されるものではないが、開放および／または閉鎖システム内の半径流機、軸流機、遠心機など、回転式機械の形態を有する多種多様なパワープラント機械に適用することができる。これは、それだけに限定されるものではないが、軸流タービン、軸流圧縮機、遠心圧縮機、螺旋状のねじ圧縮機、半径流タービン、トルクコンバータ、ポンプ、ファン、ブロワ、水力タービン、船舶用プロペラ、風力タービン、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。
【００２５】
パワープラント機械はまた、電力を生成および／または消費するように構成されたターボ機械の形態を有することができる。これらのターボ機械は、それだけに限定されるものではないが、燃焼タービンおよび蒸気タービンを含むことができる。これらのターボ機械は主に、作動流体の圧力を増大させるように機能することができる。作動流体の非限定的な例には、空気、水、ガス、物理的物質、またはこれらの任意の組合せが含まれる。これらのターボ機械は、それだけに限定されるものではないが、ガス、液体燃料、空気、水、蒸気、風、電気、熱、蒸気、またはこれらの任意の組合せなど、多種多様なエネルギー源を消費することができる。
【００２６】
本発明の実施形態は、それだけに限定されるものではないが、航空宇宙、自動車、冷却、加熱、工業、発電、海洋、化学、農業、石油化学用の機械的駆動装置、ポンプ、ファン、ブロワ、圧縮器などを含めて、多種多様な応用例で動作するパワープラント機械に適用することができる。
【００２７】
図を次に参照すると、図１は、本発明の一実施形態が動作できる環境を示す概略図である。図では、いくつかの図全体にわたって、様々な番号が同じ要素を表す。図１は、ガスタービン１０５および蒸気タービン１６０を有する、コンバインドサイクル構成のパワープラント１００を示す。シャフト１３７が、ガスタービン１０５と蒸気タービン１６０を一体化させる。この構成は、一軸型ＳＴＡＧ伝動装置と見なされる。本発明の実施形態について、本明細書では一軸型ＳＴＡＧの応用例を参照して説明するが、本発明は、他のパワープラントの構成に適用することもできる。本発明の実施形態はまた、単一のシャフトを備える単一のパワープラント機械、複数のシャフトを備える単一のパワープラント機械、または複数のシャフトを介して一体化された複数のパワープラント機械に適用することができる。
【００２８】
ガスタービン１０５は通常、圧縮器部１１０、燃焼システム１２０、タービン部１２５、および排気部１３０を備える。通常、圧縮器１１０は、図１に矢印で表すように、吸気を取り入れて圧縮する。圧縮空気は、燃焼システム１２０まで下流へ流れることができ、燃焼システム１２０で圧縮空気は、ガス燃料システム１５０から受け取った、それだけに限定されるものではないが天然ガスなどの燃料と混合され、次いで燃焼される。燃焼プロセス中に解放されたエネルギーは、下流へ流れ、タービン部１２５を駆動する。ガスタービン１０５にはシャフト１３７を介して、それだけに限定されるものではないが、発電機１６７などの負荷を結合することができる。ここでは、タービン部１２５内で生成される機械的トルクが、発電機１６７を駆動する。
【００２９】
ガスタービン１０５の動作中に生成される排気１３５は、排気部１３０を通って下流へ流れることができ、排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１４０によって受け取ることができる。ＨＲＳＧ１４０は、熱交換プロセスを利用して、排気１３５中の熱の一部を凝縮水または給水１４７へ伝達し、蒸気１４５を生じさせる。蒸気１４５は、シャフト１３７を介して、ガスタービン１０５に結合された蒸気タービン１６０まで下流へ流れることができる。蒸気タービン１６０を通って流れた後、蒸気１４５は復水器１６５内で凝縮し、凝縮水１４７を形成することができる。次いで復水または給水ポンプ（図示せず）は、凝縮水または給水１４７をＨＲＳＧ１４０内へ運ぶことができ、ＨＲＳＧ１４０で前述のプロセスを繰り返すことができる。ＨＲＳＧ１４０を通って流れた後、排気１３５は、排気筒（図示せず）へ流れることができる。蒸気１４５が蒸気タービン１６０を通って流れると、蒸気１４５のエネルギーが機械的トルク内に伝達されてシャフト１３７を駆動する。
【００３０】
動作制御システム１７０が、パワープラント１００の動作を監視および制御することができる。本発明の実施形態によれば、動作制御システム１７０は、下記の過速度試験システムを実施することができる。
【００３１】
理解されるように、本発明は、方法、システム、またはコンピュータプログラム製品として実施することができる。したがって、本発明は、全面的にハードウェアの実施形態、全面的にソフトウェアの実施形態（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）、またはソフトウェアとハードウェアの態様を組み合わせる一実施形態の形態をとることができる。これらをすべて、本明細書では概して「回路」、「モジュール」、または「システム」と呼ぶ。さらに、本発明は、コンピュータ使用可能記憶媒体上でコンピュータプログラム製品の形態をとることができ、媒体内で実施されるコンピュータ使用可能プログラムコードを有する。本明細書では、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は交換可能であり、ＲＡＭメモリ、ＲＯＭメモリ、ＥＰＲＯＭメモリ、ＥＥＰＲＯＭメモリ、および不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリを含めて、プロセッサによって実行するためにメモリ内に記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。上記のメモリタイプは例示のみを目的としており、したがって、コンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリのタイプを限定するものではない。任意の適切なコンピュータ読取り可能媒体を利用することができる。
【００３２】
コンピュータ使用可能またはコンピュータ読取り可能媒体は、たとえば、それだけに限定されるものではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、または半導体のシステム、装置、デバイス、または伝搬媒体とすることができる。コンピュータ読取り可能媒体のより具体的な例（排他的でないリスト）には、１つもしくは複数のワイアを有する電気的接続、携帯型の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）、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能なプログラム可能な読取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ）、光ファイバ、携帯型のコンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光記憶デバイス、インターネットもしくはイントラネットに対応するものなどの伝送媒体、または磁気記憶デバイスが含まれるであろう。コンピュータ使用可能またはコンピュータ読取り可能媒体は、たとえば紙または他の媒体の光走査を介してプログラムを電子的に捕獲し、次いでコンパイルし、解釈し、または必要に応じてその他の方法で適切に処理し、次いでコンピュータメモリ内に記憶できるため、紙またはプログラムが印刷された別の適切な媒体でも可能であることに留意されたい。本明細書では、コンピュータ使用可能またはコンピュータ読取り可能媒体は、命令実行システム、装置、もしくはデバイスによってまたはこれらと接続して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝搬、または輸送できる任意の媒体とすることができる。
【００３３】
本明細書では、プロセッサという用語は、本明細書に記載の機能を実行することが可能な中央演算処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および任意の他の回路またはプロセッサを指す。
【００３４】
本発明の動作を実施するコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、またはＣ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語で書き込むことができる。しかし、本発明の動作を実施する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などの従来の手続き的プログラミング言語または類似の言語で書き込むこともできる。プログラムコードは、全面的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして部分的にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、そして部分的に遠隔のコンピュータ上で、または全面的に遠隔のコンピュータ上で、実行することができる。後者の場合、遠隔のコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を通じてユーザのコンピュータに接続することができ、または外部のコンピュータへ（たとえば、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通じて）接続することもできる。
【００３５】
本発明について、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータプログラム製品の流れ図および／またはブロック図を参照して以下に説明する。流れ図および／またはブロック図の各ブロック、ならびに流れ図および／またはブロック図内のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施できることが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を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサに提供して、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が、流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロック内に指定の機能／動作を実施する手段を作り出すような機械を生成することができる。
【００３６】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読取り可能メモリ内に記憶することができる。これらの命令は、特定の形で機能するようにコンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置に指示することができる。これは、コンピュータ読取り可能メモリ内に記憶された命令が、流れ図および／またはブロック図の１つまたは複数のブロック内に指定の機能／動作を実施する命令手段を含む製造品を作るような形で行われる。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータまたは他のプログラム可能なデータ処理装置上へロードすることもできる。これらの命令により、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で一連の動作ステップを実行して、コンピュータ実装プロセスを作ることができる。ここでは、コンピュータまたは他のプログラム可能な装置上で実行される命令は、流れ図および／またはブロック図のブロック内に指定の機能／動作を実施するステップを提供する。
【００３７】
図を再び参照すると、図２Ａ〜２Ｂ（集合的に図２）は、本発明の一実施形態による過速度保護システムを試験する方法２００の一例を示す流れ図である。本発明の一実施形態では、操作者は、動作制御システム１７０を使用して、グラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）などを介して方法２００の動作を監視および／または制御することができる。
【００３８】
方法２００の実施形態により、ユーザは、試験範囲と見なしうる広い速度範囲内でシャフトが回転している間に過速度保護システムを試験することができる。たとえば、それだけに限定されるものではないが、本発明の一実施形態では、試験範囲は、パージ速度前後からＦＳＮＬ前後の範囲とすることができる。
【００３９】
本発明の重要な利益は、２つの方法論を介して過速度保護システムを試験できることである。シャットダウン方法論では、ユーザは、パワープラント機械がたとえばそれだけに限定されるものではないがＦＳＮＬから減速している間に、過速度保護システムを試験することができる。始動方法論では、ユーザは、パワープラント機械がたとえばそれだけに限定されるものではないがＦＳＮＬへ加速している間に、過速度保護システムを試験することができる。各方法論の特徴および利点について、以下に論じる。
【００４０】
ステップ２０５では、方法２００は、過速度保護システムの試験が望ましいと判断することができる。ここでは、操作者は、ＧＵＩを使用して、過速度保護システムの試験が望ましいことを示すことができる。
【００４１】
ステップ２１０では、方法２００は、過速度試験許容度が満足されるかどうかを判断することができる。ユーザは、試験に不可欠な複数の許容度を構成することができる。これらの許容度を使用して、試験前に特有の動作状態を確保することができる。たとえば、それだけに限定されるものではないが、過速度試験許容度は、入口案内羽根の位置、圧縮器保護システムの状態、および吸気システムの状態、入口抽気熱などを含むことができる。過速度試験許容度が満足されない場合、方法２００はステップ２３４へ進むことができ、そうでなければ方法５００はステップ２１５へ進むことができる。
【００４２】
ステップ２１５では、方法２００は、どちらの過速度試験が選択されるかを判断することができる。ここでは、ユーザは、前述の試験方法論のどちらがパワープラント機械の動作状態に適しているかを選択することができる。
【００４３】
ステップ２２０では、方法２００は、シャフト１３７の速度が試験範囲内であるかどうかを判断することができる。論じたように、方法２００の一実施形態では、試験範囲は、パージ速度前後からＦＳＮＬ前後の値とすることができる。たとえば、それだけに限定されるものではないが、パージ速度はシャフト１３７の正常の動作速度の１６％前後とすることができ、ＦＳＮＬは１００％前後とすることができる。ここでは、試験範囲は、１６％前後から９５％前後とすることができる。シャフト１３７の速度が試験範囲内である場合、方法２００はステップ２２５へ進むことができ、そうでなければ方法２００はステップ２３５へ進むことができる。
【００４４】
ステップ２２５では、方法２００は、ステップ２１０の試験許容度が維持されるかどうかを判断することができる。動作イベントにより、試験許容度が状態を変化させることがある。たとえば、燃料システムの問題により、早過ぎるフレームアウトおよび試験許容度の不足を招くことがある。試験許容度が維持されない場合、方法２００はステップ２３５へ進むことができ、そうでなければ方法２００はステップ２３０へ進むことができる。
【００４５】
ステップ２３０では、ユーザは、試験を手動で中断することができる。ユーザは、動作上またはその他の点で、試験を中断する理由を発見することがある。たとえば、ユーザは、火炎検出器が信頼性の高い火炎状態の表示を提供していないことを発見することがあり、また火炎状態が重要な試験要件となることがある。ユーザが試験を中断した場合、方法２００はステップ２３５へ進むことができ、そうでなければ方法２００はステップ２４０へ進むことができる。
【００４６】
ステップ２３５では、方法２００は、過速度保護システムの試験を中断することができる。試験を中断した後、ガスタービン１０５の動作は、燃焼シャットダウンシーケンスへ戻ることができる。ユーザは、試験を中断したという通知を提供するように、方法２００を構成することができる。通知は、それだけに限定されるものではないが、音声信号、グラフィック、または文字メッセージなど、様々な形態の警報とすることができる。
【００４７】
図２Ｂに示すステップ２４０では、過速度トリップ設定点のデフォルト値が、試験範囲内の値に調整される。新しい値は、様々な機械、動作、および信頼性の要因の影響を受けることがある。これらの要因は、パワープラント機械タイプ、燃焼システム、動作状態、燃料タイプなどの間で変動することがある。この値は、トリップに関連する熱過渡を最小にする目的で設定することができる。本発明の一実施形態では、ユーザは、代替の過速度トリップ値を入力し、それによって特有の状態に対する調整手段を提供することができる。別法として、本発明は、代替の過速度トリップ値に対する値を自動的に生成および入力するように構成することができる。
【００４８】
過速度トリップ設定点を変更した後、方法２００はステップ２４５へ進むことができる。ここでは、ガスタービン１０５は、燃焼シャットダウン過速度トリップを受けることがある。トリップは、ガスタービン１０５の実際の速度が燃焼シャットダウン過速度設定点付近になった後に発生することがある。
【００４９】
次いで方法２００は、ステップ２５０で、緊急保護システムが正確に機能したかどうかを判断することができる。燃焼タービンでは、緊急保護システムは通常、燃焼システムへの燃料の流れを急速に停止し、それによって燃焼を消すように動作する。通常、データ記録手段を使用して、緊急保護システムの構成要素が正確に動作したことを検証する。緊急保護システムが正確に機能した場合、方法２００はステップ２６０へ進むことができ、ステップ２６０で燃焼シャットダウン試験は成功し、そうでなければ方法２００はステップ２５５へ進むことができ、ステップ２５５で燃焼シャットダウン試験は失敗する。本発明は、緊急保護システムが正確に機能したか否かをユーザに通知する警報システムと一体化させることができる。
【００５０】
図３Ａ〜３Ｃ（集合的に図３）は、本発明の一実施形態による使用中の図２の方法２００を示す概略図である。図３は、シャットダウン方法論を適用する方法２００を示す。ここでは、ガスタービン１０５は、ＦＳＮＬから減速していることがある。
【００５１】
話を簡単にするために、図３は、図１に示すパワープラント１００のガスタービン１０５を主に示す。図３はまた、ガスタービン１０５の関連する動作パラメータを示す。これらのパラメータは、実際のタービン速度３１０（正常の動作速度の百分率として）、過速度トリップ設定点（正常の動作速度の百分率として）３２０、および燃焼システム１２０の火炎検出器を含む。図３はまた、停止／速度比バルブ１５２および複数のガス制御バルブ１５４を持つガス燃料システム１５０を示す。
【００５２】
具体的に図３Ａを参照すると、実際のタービン速度３１０が１００％であり、過速度トリップ設定点３２０が１１０％であり、火炎検出器が火炎を示していることを示す。これらのパラメータは、タービン１０５がＦＳＮＬ状態で動作していることを示唆する。
【００５３】
燃焼シャットダウンが開始されて試験許容度（複数可）が満足された後、ユーザは、燃焼シャットダウン過速度試験を開始することができる。図３Ｂは、ガスタービン１０５が燃焼シャットダウンを受け、実際のタービン速度３１０が５０％であり、火炎検出器が火炎を示していることを示す。本発明では、ユーザは、試験を手動で中断し、それによってガスタービン１０５上の燃焼シャットダウンを再開することができる。
【００５４】
過速度試験は、過速度トリップ設定点３２０を自動的に調整する。ここでは、設定点３２０を４８％まで下げる。
【００５５】
設定点３２０を変更した後すぐ、過速度保護システムは、図３Ｃに示すようにガスタービン１０５をトリップさせなければならない。ガスタービン１０５のトリップにより、ガスタービン１０５へのガス燃料の流れが急速に停止し、それによって火炎を消す。図３Ｃは、火炎検出器１３０が火炎の存在を示していないことを示す。ガスタービン１０５がトリップした後、過速度トリップ設定点３２０は、デフォルト値に自動的にリセットすることができる。
【００５６】
図４Ａ〜４Ｃ（集合的に図４）は、本発明の代替実施形態による使用中の図２の方法２００を示す概略図である。図４は、始動方法論を適用する方法２００を示す。ここでは、ガスタービン１０５は、ＦＳＮＬへ加速していることがある。
【００５７】
話を簡単にするために、図４は、図１に示すパワープラント１００のガスタービン１０５を主に示す。図４はまた、ガスタービン１０５の関連する動作パラメータを示す。これらのパラメータは、実際のタービン速度４１０（正常の動作速度の百分率として）、過速度トリップ設定点（正常の動作速度の百分率として）４２０、および燃焼システム１２０の火炎検出器を含む。図４はまた、停止／速度比バルブ１５２および複数のガス制御バルブ１５４を持つガス燃料システム１５０を示す。
【００５８】
具体的に図４Ａを参照すると、実際のタービン速度４１０が０％であり、過速度トリップ設定点４２０が１１０％であり、火炎検出器が火炎を示していないことを示す。これらのパラメータは、タービン１０５が始動モードで動作をすぐに開始できることを示唆する。
【００５９】
始動が開始されて試験許容度（複数可）が満足された後、ユーザは、過速度試験を開始することができる。図４Ｂは、ガスタービン１０５が始動を受け、実際のタービン速度４１０が２２％であり、燃焼システム１２０の火炎検出器が火炎を示していることを示す。本発明では、ユーザは、試験を手動で中断し、それによってガスタービン１０５上の始動を再開することができる。
【００６０】
過速度試験は、過速度トリップ設定点４２０を自動的に調整する。ここでは、設定点４２０を２０％まで下げる。
【００６１】
設定点４２０を変更した後すぐ、過速度保護システムは、図４Ｃに示すようにガスタービン１０５をトリップさせなければならない。ガスタービン１０５のトリップにより、ガスタービン１０５へのガス燃料の流れが急速に停止し、それによって火炎を消す。図４Ｃは、燃焼システム１２０の火炎検出器が火炎の存在を示していないことを示す。ガスタービン１０５がトリップした後、過速度トリップ設定点４２０は、デフォルト値に自動的にリセットすることができる。
【００６２】
図５は、本発明の実施形態による過速度保護システムを自動的に試験するための例示的なシステム５００のステップ図である。方法２００の要素を、システム５００内で実施することができ、またシステム５００によって実行することができる。システム５００は、１つまたは複数のユーザもしくはクライアント通信デバイス５０２または類似のシステムもしくはデバイス（図５には２つ示す）を含むことができる。各通信デバイス５０２は、コンピュータシステム、携帯情報端末、セルラ電話、または電子メッセージの送受信が可能な類似のデバイスとすることができる。
【００６３】
通信デバイス５０２は、システムメモリ５０４また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５０４は、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができる。ＲＯＭは、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を含むことができる。ＢＩＯＳは、通信デバイス５０２の要素または構成要素間で情報を伝達するのを助ける基本ルーチンを収容することができる。システムメモリ５０４は、通信デバイス５０２の全体的な動作を制御する動作システム５０６を収容することができる。システムメモリ５０４はまた、ブラウザ５０８またはウェブブラウザを含むことができる。システムメモリ５０４はまた、方法２００の要素と類似であり、またはこれらの要素を含みうる、過速度保護システムを自動的に試験するデータ構造５１０またはコンピュータ実行可能コードを含むことができる。システムメモリ５０４は、方法２００と一緒に使用して直前の試験からのデータを自動的に記憶できるテンプレートキャッシュメモリ５１２をさらに含むことができる。
【００６４】
通信デバイス５０２はまた、通信デバイス５０２の他の構成要素の動作を制御するプロセッサまたは処理ユニット５１４を含むことができる。動作システム５０６、ブラウザ５０８、データ構造５１０は、プロセッサ５１４上で動作可能とすることができる。プロセッサ５１４は、システムバス５１６によって通信デバイス５０２のメモリシステム５０４および他の構成要素に結合することができる。
【００６５】
通信デバイス５０２はまた、複数の入力デバイス、出力デバイス、または組合せ入出力デバイス５１８を含むことができる。各入出力デバイス５１８は、入出力インターフェース（図５には図示せず）によってシステムバス５１６に結合することができる。入力および出力デバイスまたは組合せ入出力デバイス５１８により、ユーザは、通信デバイス５０２を操作し、通信デバイス５０２とインターフェースし、またブラウザ５０８およびデータ構造５１０の動作を制御して、ソフトウェアにアクセス、動作、および制御し、過速度保護システムを自動的に試験することができる。入出力デバイス５１８は、本明細書に論じた動作を実行するために、キーボードおよびコンピュータポインティングデバイスなどを含むことができる。
【００６６】
入出力デバイス５１８はまた、ディスクドライブ、光学、機械、磁気、または赤外線入出力デバイス、モデムなどを含むことができる。入出力デバイス５１８を使用して、媒体５２０にアクセスすることができる。媒体５２０は、通信デバイス５０２などのシステムによって、またはシステムと接続して使用するためのコンピュータ読取り可能もしくはコンピュータ実行可能命令または他の情報を収容、記憶、通信、または輸送することができる。
【００６７】
通信デバイス５０２はまた、ディスプレイまたはモニタ５２２などの他のデバイスを含むことができ、またはこれらに接続することができる。モニタ５２２を使用して、ユーザは、通信デバイス５０２と接続することができる。モニタ５２２は、過速度保護システムを自動的に試験するデータ構造５１０によって生成できる画像、グラフィックなどを提示する。
【００６８】
通信デバイス５０２はまた、ハードディスクドライブ５２４を含むことができる。ハードドライブ５２４は、ハードドライブインターフェース（図５には図示せず）によってシステムバス５１６に結合することができる。ハードドライブ５２４はまた、ローカルファイルシステムまたはシステムメモリ５０４の一部を形成することができる。通信デバイス５０２の動作のために、システムメモリ５０４とハードドライブ５２４の間でプログラム、ソフトウェア、およびデータを伝達および交換することができる。
【００６９】
通信デバイス５０２は、遠隔サーバ５２６と通信することができ、またネットワーク５２８を介して他のサーバまたは通信デバイス５０２に類似の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５１６は、ネットワークインターフェース５３０によってネットワーク５２８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５３０は、ネットワーク５２８に結合するモデム、イーサネット（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、有線接続であっても無線であってもよい。ネットワーク５２８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。
【００７０】
サーバ５２６はまた、システムメモリ５３２を含むことができ、システムメモリ５３２は、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むことができる。システムメモリ５３２は、通信デバイス５０２内の動作システム５０６と類似の動作システム５３４を含むことができる。システムメモリ５３２はまた、過速度保護システムを自動的に試験するデータ構造５３６を含むことができる。データ構造５３６は、過速度保護システムを自動的に試験する方法２００に関して記載のものと類似の動作を含むことができる。サーバシステムメモリ５３２はまた、他のファイル５３８、アプリケーション、モジュールなどを含むことができる。
【００７１】
サーバ５２６はまた、サーバ５２６内の他のデバイスの動作を制御するプロセッサ５４２または処理ユニットを含むことができる。サーバ５２６はまた、入出力デバイス５４４を含むことができる。入出力デバイス５４４は、通信デバイス５０２の入出力デバイス５１８と類似のものとすることができる。サーバ５２６は、入出力デバイス５４４とともにサーバ５２６へのインターフェースを提供するモニタなどの他のデバイス５４６をさらに含むことができる。サーバ５２６はまた、ハードディスクドライブ５４８を含むことができる。サーバ５２６の異なる構成要素を、システムバス５５０が接続することができる。システムバス５５０を介して、ネットワークインターフェース５５２がサーバ５２６をネットワーク５２８に結合することができる。
【００７２】
図中の流れ図およびステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータプログラム製品の可能な実装形態のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。この点で、流れ図またはステップ図内の各ステップは、指定の論理機能（複数可）を実施する１つまたは複数の実行可能な命令を含むコードのモジュール、セグメント、または部分を表すことができる。いくつかの代替実装形態では、ステップ内に記載の機能は、図に記載の順序以外で行いうることにも留意されたい。たとえば、連続して示す２つのステップは実際には、関係する機能に応じて、実質上同時に実行することができ、または時には、これらのステップを逆の順序で実行することもできる。ブロック図および／または流れ図の各ステップ、ならびにブロック図および／または流れ図内のステップの組合せは、専用のハードウェアおよびコンピュータ命令の指定の機能もしくは動作または組合せを実行する専用のハードウェアベースのシステムによって実施できることにも留意されたい。
【００７３】
当業者には理解されるように、いくつかの例示的な実施形態に関連して上記で記載の多くの様々な特徴および構成をさらに選択的に適用して、本発明の他の可能な実施形態を形成することができる。下記のいくつかの請求項によってまたはその他の形で包含されるすべての組合せおよび可能な実施形態を本出願の一部であるものとするが、本発明のすべての可能な反復が提供されているわけでも詳細に論じられているわけでもないことが、当業者にはさらに理解されるであろう。さらに、本発明のいくつかの例示的な実施形態の上記の説明から、改善形態、変更形態、および修正形態が、当業者には理解されるであろう。当技術分野の範囲内のそのような改善形態、変更形態、および修正形態はまた、添付の特許請求の範囲によって包含されるものとする。さらに、上記は、本出願の記載の実施形態のみに関すること、そして以下の特許請求の範囲によって定義する本出願の精神および範囲ならびにその均等物から逸脱することなく、多数の変更および修正を本明細書に加えうることが、明らかになるはずである。
【符号の説明】
【００７４】
１００  パワープラント
１０５  ガスタービン
１１０  圧縮器部
１２０  燃焼システム
１２５  タービン部
１３０  排気部
１３５  排気
１３７  シャフト
１４０  ＨＲＳＧ
１４５  蒸気
１４７  凝縮水
１５０  ガス燃料システム
１５２  停止／速度比バルブ
１５４  複数のガス制御バルブ
１６０  蒸気タービン
１６５  復水器
１６７  発電機
１７０  動作制御システム
２００  方法
３１０  実際のタービン速度
３２０  過速度トリップ設定点
４１０  実際のタービン速度
４２０  過速度トリップ設定点
５００  システム
５０２  通信デバイス
５０４  システムメモリ
５０６  動作システム
５０８  ブラウザ
５１０  データ構造
５１２  テンプレートキャッシュメモリ
５１４  プロセッサ、処理ユニット
５１６  システムバス
５１８  入出力デバイス
５２０  媒体
５２２  モニタ
５２４  ハードディスクドライブ
５２６  遠隔サーバ
５２８  ネットワーク
５３０  ネットワークインターフェース
５３２  システムメモリ
５３４  動作システム
５３６  データ構造
５３８  他のファイル
５４２  プロセッサ
５４４  入出力デバイス
５４６  他のデバイス
５４８  ハードディスクドライブ
５５０  システムバス
５５２  ネットワークインターフェース
【図１】
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【図２Ａ】
2011197007.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
2011197007.tif 000007
【図５】
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