(57)【要約】【課題】コンバインドサイクルパワープラントのフレキシブル制御の向上のためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】システム、方法および有形の非一時的な機械読取可能媒体が提供される。システムは、燃料を燃焼させることによって電力を生成するように構成されたガスタービンシステムを含む。システムは、２次元面動作領域および設定値によりガスタービンシステムを制御するように構成されたコントローラであり、２次元面動作領域が、２次元面動作領域の境界を定義する複数の限界を含み、設定値が、２次元面動作領域の内側または限界の上に配置されるように構成される、コントローラをさらに含む。【選択図】図１
2015190469.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料（３２）を燃焼させることによって電力を生成するように構成されたガスタービンシステム（１４）と、
２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）および設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）により前記ガスタービンシステム（１４）を制御するように構成されたコントローラ（１２）であり、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の境界を定義する複数の限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）を含み、前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の内側または前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）の上に配置されるように構成される、コントローラ（１２）と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記コントローラ（１２）が、第１のガスタービン条件および第２のガスタービン条件を前記ガスタービンシステム（１４）に提供させるように、ガスタービン空気流（２８）およびガスタービン燃料流（３２）を個々に制御することによって、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）および前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）により前記ガスタービンシステム（１４）を制御するように構成され、前記第１および前記第２のガスタービン条件が、ガスタービン負荷、ガスタービン排気温度、所望のガスタービン排気流またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）が、等温度限界（７２）、最大燃焼温度限界（７４）、最大入口ガイドベーン（ＩＧＶ）限界（７６）、最小排気温度限界（７８）、最小負荷限界（８０）またはそれらの組合せを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）が、ガスタービン排気温度を有するｙ軸（８６）と、ｘ軸（８４、９２）とを含み、前記ｘ軸（８４、９２）が、ガスタービン負荷またはガスタービン排気流を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ガスタービンシステム（１４）を有するコンバインドサイクルパワープラント（ＣＣＰＰ）（１０）を備え、前記コントローラ（１２）が、前記ＣＣＰＰ（１０）の条件を前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に向けて移動させることによって、または前記ＣＣＰＰ（１０）の条件を前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）の付近に保持することによって、前記ガスタービンシステム（１４）を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＣＣＰＰ（１０）が、前記ガスタービンシステム（１４）と流体接続している熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１８）を備え、前記ＨＲＳＧ（１８）が、前記ガスタービンシステム（１４）からの排気ガス（４４）の熱によって蒸気（４６）を発生するように構成される、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラ（１２）が前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に向けて移動する、前記ＣＣＰＰ（１０）の前記条件が、ガスタービン排気温度、ガスタービン負荷、ガスタービン排気流、ＣＣＰＰ排出、ＨＲＳＧ蒸気生成、蒸気タービン負荷またはそれらの組合せを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラ（１２）が、設定値増加率および設定値減少率を尊重することによって、前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に向けて移動するように、または前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）の付近に保持するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラ（１２）と通信可能に結合される周囲センサを備え、前記コントローラ（１２）が、前記周囲センサからの示度に基づいて前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の形状を変化させるように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記コントローラ（１２）が、優先モード（１４０）を適用することによって前記ガスタービンシステム（１４）を動作させるように構成され、前記優先モード（１４０）が、優先モード入力（１４２）に基づいてガスタービン温度基準、排気流基準、ガスタービン負荷基準またはそれらの組合せを調節する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）に配置された排出維持境界（１２０）を備え、前記コントローラ（１２）が、前記排出維持境界（１２０）を尊重しながら前記ガスタービンシステム（１４）の動作を制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
有形の非一時的な機械読取可能媒体であって、
２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）および設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）によりガスタービンシステム（１４）を制御するための指令であり、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の境界を定義する複数の限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）を含み、前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の内側または前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）の上に配置されるように構成される、指令と、
前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）を有するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）画面（２００、３００）を表示するための指令と、
を含む、媒体。
【請求項１３】
前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）が、等温度限界（７２）、最大燃焼温度限界（７４）、最大入口ガイドベーン（ＩＧＶ）限界（７６）、最小排気温度限界（７８）、最小負荷限界（８０）またはそれらの組合せを含む、請求項１２に記載の媒体。
【請求項１４】
制御のための前記指令が、優先モード（１４０）を適用して制御調節を優先するための指令を含む、請求項１２に記載の媒体。
【請求項１５】
制御のための前記指令が、
前記ガスタービンシステム（１４）からの前記排気ガス（４４）を使用する熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１８）による蒸気（４６）の発生を制御するための指令と、
排気ガス（４４）温度を前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に向けて移動させること、または前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に保持することに基づいて、前記蒸気（４６）の蒸気温度を制御するための指令と、
を含む、請求項１４に記載の媒体。
【請求項１６】
２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）および設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）によりガスタービンシステム（１４）を制御することであり、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の境界を定義する複数の限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）を含み、前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）が、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の内側または前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）の上に配置されるように構成される、制御することを含む方法。
【請求項１７】
制御することが、
前記ガスタービンシステム（１４）からの排気ガス（４４）の熱を使用する熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）（１８）による蒸気（４６）の発生を制御することと、
排気ガス（４４）温度を前記設定値（１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４）に向けて移動させること、または排気ガス（４４）温度を保持することに基づいて、前記蒸気（４６）の蒸気温度を制御することと、
を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
制御することが、優先モード（１４０）を適用して制御調節を優先することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記限界（７２、７４、７６、７８、８０、８２）が、等温度限界（７２）、最大燃焼温度限界（７４）、最大入口ガイドベーン（ＩＧＶ）限界（７６）、最小排気温度限界（７８）、最小負荷限界（８０）またはそれらの組合せを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガスタービンシステム（１４）の周囲条件を感知するように構成された周囲センサからの示度に基づいて、前記２次元面動作領域（７０、９０、１１０、１１２）の形状を変化させることを含む、請求項１６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、コンバインドサイクルパワープラントに関し、より詳細には、コンバインドサイクルパワープラントのフレキシブル制御の向上のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンバインドサイクルパワープラントは、ガスタービンシステムに蒸気タービンシステムを組み合わせて、エネルギー浪費を低減しながら電気を生成する。動作中、ガスタービンシステムは、燃料空気混合物を燃焼させて、発電機等の負荷を駆動するトルクを生成する。エネルギー浪費を低減するために、コンバインドサイクルパワープラントは、ガスタービンシステムの排気ガス中の熱エネルギーを使用して蒸気を生成する。蒸気は、蒸気タービンシステムを通って進み、発電機等の負荷を駆動するトルクを生成する。残念なことに、電気グリッドは、各種の電源から電力を受け取り得、コンバインドサイクルパワープラントが需要に応じてオンオフする（すなわち、電気グリッドに電力を供給する。）回数を増加させる。コンバインドサイクルパワープラントの制御を向上させることは有益である。
【発明の概要】
【０００３】
以下には、最初に特許請求された発明の範囲に相応する幾つかの実施形態を要約している。これらの実施形態は、特許請求された発明の範囲を限定することを意図しておらず、むしろ本発明の可能な形態の概要を提供することのみを意図している。実際に、本発明は、以下に論述する実施形態と同様であり得または異なり得る各種の形態を包含し得る。
【０００４】
第１の実施形態において、システムが提供される。システムは、燃料を燃焼させることによって電力を生成するように構成されたガスタービンシステムを含む。システムは、２次元面動作領域および設定値によりガスタービンシステムを制御するように構成されたコントローラであり、２次元面動作領域が、２次元面動作領域の境界を定義する複数の限界を含み、設定値が、２次元面動作領域の内側または限界の上に配置されるように構成される、コントローラをさらに含む。
【０００５】
第２の実施形態において、指令を含む有形の非一時的な機械読取可能媒体が提供される。指令は、２次元面動作領域および設定値によりガスタービンシステムを制御するための指令であり、２次元面動作領域が、２次元面動作領域の境界を定義する複数の限界を含み、設定値が、２次元面動作領域の内側または限界の上に配置されるように構成される、指令を含む。指令は、加えて、２次元面動作領域を有するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）画面を表示するための指令を含む。
【０００６】
第３の実施形態において、方法が提供される。方法は、２次元面動作領域および設定値によりガスタービンシステムを制御することであり、２次元面動作領域が、２次元面動作領域の境界を定義する複数の限界を含み、設定値が、２次元面動作領域の内側または限界の上に配置されるように構成される、制御することを含む。
【０００７】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様および利点は、図面を通して同様の文字が同様の部品を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明が読まれるときに、より良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】コンバインドサイクルパワープラントおよびコントローラの実施形態のブロック図である。
【図２】図１のコンバインドサイクルパワープラントの動作に適した第１の動作領域を境界付けまたは生成する様々な限界の実施形態を図示するグラフである。
【図３】図１のコンバインドサイクルパワープラントの動作に適した第２の動作領域を生成する様々な限界の実施形態を図示するグラフである。
【図４】図２の動作領域の内側の第１の設定値の実施形態を描写するグラフである。
【図５】図２の動作領域の内側の第２の設定値の実施形態を描写するグラフである。
【図６】図２の動作領域の内側の第３の設定値の実施形態を描写するグラフである。
【図７】周囲条件に基づく各種の動作領域の実施形態を図示するグラフである。
【図８】排出維持境界の実施形態を図示するグラフである。
【図９】設定値および優先度によってコンバインドサイクルパワープラントを制御するのに役立つプロセスの実施形態のブロック図である。
【図１０】図１のコンバインドサイクルパワープラントを制御するのに役立つ第１のグラフィカルユーザインタフェースのビューおよび実施形態の表示である。
【図１１】図１のコンバインドサイクルパワープラントを制御するのに役立つ第２のグラフィカルユーザインタフェースのビューおよび実施形態の表示である。
【図１２】図１のコンバインドサイクルパワープラントの制御のための設定値および優先度の生成および使用に役立つプロセスの実施形態のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下には、本発明の１つ以上の具体的な実施形態を記述している。これらの実施形態の正確な記述を提供する努力において、実際の実施の全ての特徴は、本明細書に記述され得ない。そのような任意の実際の実施の開発においては、任意の工学または設計プロジェクトの場合と同様に、実施によって変化し得る、システム関連およびビジネス関連の制約の順守等、開発者特有のゴールを実現するために実施特有の多数の決定が成されなければならないことを理解すべきである。また、そのような開発の努力は、複雑であり時間を要し得るが、それにもかかわらず、この開示の利益を有する当業者にとって設計、製作および製造の日常的な仕事であることを理解すべきである。
【００１０】
本発明の各種の実施形態の要素を紹介するときに、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」および「ｓａｉｄ」は、１つ以上の要素の存在を意味することを意図している。用語「備える」、「含む」および「有する」は、包括的であることを意図しており、列挙した要素以外に追加の要素が存在し得ることを意味している。
【００１１】
本開示は、概して、２次元（２Ｄ）面または制御領域の内側または上の設定値によってコンバインドサイクルパワープラントを制御するためのシステムおよび方法に向けられる。例えば、少なくとも２つの指標を実現するようにガスタービンの空気流（例えば、ガスタービンに空気を取り込む入口ガイドベーンの制御）および燃料流（例えば燃料の量）の個々の制御を提供し得るガスタービン制御が可能となり得る。幾つかの実施形態において、空気流および燃料流の個々の制御によって実現される２つの指標は、タービン負荷と排気温度、タービン負荷と排気流、排気流と排気温度、あるいは、タービン負荷、排気温度および排気流のうちの２つを含む２つの指標の任意の組合せであり得る。
【００１２】
さらに、例えば、装置寿命、排出、高速始動等を優先することによって制御の向上を可能にするために、幾つかの優先モードが使用され得る。加えて、設定値の目標および／または所望の設定値に到達するための変化率を限定するために、動作制約が使用され得る。動作制約は、とりわけ、最小排出順守負荷（ＭＥＣＬ）、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）限界、プラントバランス（ＢＯＰ）システム限界（すなわち、蒸気配管、水処理設備、凝集器、給水システム等）を含み得る。例えば、コンバインドサイクルパワープラントは、負荷が閾値レベルを超えるときに排出要件を順守するようにガスタービンシステムの制御をもたらし得るＭＥＣＬ制限の下で動作し得る。
【００１３】
後述するシステムおよび方法は、動作領域（例えば２Ｄ制御領域）の内側または上の設定値の生成を可能にし、設定値は、負荷設定値、温度設定値、圧力設定値および設定値傾斜率等、各種の指標のための設定値を含み得る。設定値傾斜率は、所与の設定値に到達または維持するための、例えば、温度変化、圧力変化および／または負荷変化の増加率または減少率等の所望の変化率を含み得る。ユーザ設定可能な設定値および設定値変化率を含む、設定値および設定値変化率を定義することによって、本明細書に記述する技術は、排出制御を向上するモード、機械寿命を向上するモード、プラント始動を向上するモード、部分負荷（例えば、「ベース」動作または通常動作の負荷未満での動作）を向上するモード、および不要な事象（例えば、ボイラトリップ、ＢＯＰトリップ、タービントリップ）の取扱いを向上するモード等、複数の動作モードを可能にし得る。
【００１４】
前述した事項を念頭に次に図１に移ると、図は、制御のための設定値および設定値変化率の生成および使用を可能にするコントローラ１２を有するコンバインドサイクルパワープラント１０の実施形態のブロック図である。より具体的に、コントローラ１２は、ユーザまたは製造者が定義した設定値および対応する設定値変化率によってコンバインドサイクルパワープラント１０が動作することを可能にする。例えば、ユーザ（例えば、制御技術者または委託技術者）は、所望の動作領域（図２〜図８に関して以下により詳しく示す。）を選択し得、本明細書に記述するグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）の実施形態の使用によって動作領域の内側または上に設定値を生成し得る。コントローラ１２は、次いで、設定値に到達または維持するようにコンバインドサイクルパワープラント（ＣＣＰＰ）１０を動作させ得る。より具体的に、コントローラ１２は、温度、圧力、流量、クリアランス（例えば、回転構成要素と固定構成要素の間の距離）の変化率等の幾つかの変化率を尊重することにより、例えば、以下により詳しく記述するように、ガスタービンシステム１４および対応する蒸気タービンシステム１６からの発電出力を増加または減少させることによって、設定値に到達または維持し得る。
【００１５】
コンバインドサイクルパワープラント（ＣＣＰＰ）１０は、コントローラ１２、ガスタービンシステム１４、蒸気タービンシステム１６および熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１８を含む。動作中、ガスタービンシステム１４は、燃料空気混合物を燃焼させて、例えば発電機等の負荷を駆動するトルクを生成する。エネルギー浪費を低減するために、コンバインドサイクルパワープラント１０は、排気ガス中の熱エネルギーを使用して、流体を加熱し、ＨＲＳＧ１８内で蒸気を生成する。蒸気は、ＨＲＳＧ１８から蒸気タービンシステム１６を通って進み、例えば発電機等の負荷を駆動するトルクを生成する。これにより、ＣＣＰＰ１０は、ガスタービンシステム１４に蒸気タービンシステム１６を組み合わせて、エネルギー浪費（例えば排気ガス中の熱エネルギー）を低減しながら電力生成量を増加させる。
【００１６】
ガスタービンシステム１４は、空気流制御モジュール２０、圧縮器２２、燃焼器２４およびタービン２６を含む。動作中、酸化体２８（例えば、空気、酸素、酸素富化空気または酸素貧化空気）は、酸化体流（例えば空気流）の量を制御する空気流制御モジュール２０を通ってタービンシステム１４に進入する。空気流制御モジュール２０は、酸化体流を加熱し、酸化体流を冷却し、入口絞りの使用、入口ガイドベーンの使用またはそれらの組合せにより圧縮器２２から空気流を抽出することによって、空気流を制御し得る。空気は、空気流制御モジュール２０を通過するときに圧縮器２２に進入する。圧縮器２２は、圧縮器ブレードを有する一連の圧縮器段（例えばロータディスク３０）において空気２８を加圧する。圧縮空気が圧縮器２２から流出するときに、空気は、燃焼器２４に進入し、燃料３２と混合する。タービンシステム１４は、タービンシステム１４を運転するために天然ガスおよび／または水素富化合成ガス等の液体または気体燃料を使用し得る。例えば、燃料ノズル３４は、最適な燃焼、排出、燃料消費および発電出力に適した比率で燃料空気混合物を燃焼器２４内に噴射し得る。描写するように、複数の燃料ノズル３４は、燃料３２を取り込み、燃料３２を空気と混合し、空気燃料混合物を燃焼器２４内に分配する。空気燃料混合物は、燃焼器２４内の燃焼チャンバで燃焼し、それによって高温加圧排気ガスを生成する。燃焼器２４は、排気ガスをタービン２６を通じて排気出口３６に向けて導く。排気ガスがタービン２６を通過するときに、ガスは、タービンロータディスク３８（例えばタービン段）に取り付けられたタービンブレードに接触する。排気ガスは、タービン２６を通って進むときにタービンブレードにロータディスク３８を回転させ得る。ロータディスク３８の回転は、シャフト４０および圧縮器２２内のロータディスク３０の回転を引き起こす。負荷４２（例えば発電機）は、シャフト４０に結合しており、シャフト４０の回転エネルギーを使用して、電力グリッド４４による使用のための電気を発生させる。
【００１７】
以上説明したように、コンバインドサイクルパワープラント１０は、ガスタービンシステム１４から流出する高温排気ガスから、蒸気タービンシステム１６による使用のためのエネルギーを収穫する。具体的に、ＣＣＰＰ１０は、タービンシステム１４からの高温排気ガス４４を、更なるエネルギー捕捉のための熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１８に注ぎ込む。ＨＲＳＧ１８において、燃焼排気ガス中の熱エネルギーは、水を高温加圧蒸気４６に変換する。ＨＲＳＧ１８は、蒸気タービンシステム１６における使用のための蒸気４６を放出する。
【００１８】
蒸気タービンシステム１６は、タービン４８、シャフト５０および負荷５２（例えば発電機）を含む。ライン４６内の高温加圧蒸気が蒸気タービン４８に進入するときに、蒸気は、タービンロータディスク５４（例えばタービン段）に取り付けられたタービンブレードに接触する。蒸気は、タービン４８のタービン段を通過するときにタービンブレードにロータディスク５４を回転させる。ロータディスク５４の回転は、シャフト５０の回転を引き起こす。図示するように、負荷５２（例えば発電機）は、シャフト５０に結合している。これにより、シャフト５０が回転するときに、負荷５２（例えば発電機）は、回転エネルギーを使用して、電力グリッド４４のための電気を発生させる。ライン４６内の加圧蒸気がタービン４８を通過するときに、蒸気は、エネルギーを失う（つまり、膨張し、冷却する。）。蒸気タービン４８から流出した後、蒸気は、蒸気タービンシステム１６における再使用のために蒸気を再加熱するＨＲＳＧ１８に戻される前に、凝縮器４９に進入する。ＨＲＳＧ１８は、１つ以上のボイラ５６、過熱低減器５８、ドラム６０等の各種の構成要素を含み得ることに留意されたい。例えば、ボイラ５６は、水を蒸気に変換し得る一方で、過熱低減器５８は、例えば、蒸気に水を吹き付けることによって、蒸気温度を調節し得る。同様に、ドラム６０は、水、蒸気等の貯蔵器として使用され得る。ＨＲＳＧ１８は、過熱器６１、脱気器６３、節炭器６５等の他の構成要素を含み得ることに留意されたい。
【００１９】
以上説明したように、コントローラ１２は、設定値および設定値変化率の使用によって、コンバインドサイクルパワープラント１０がプラント１０の動作をよりフレキシブルに制御することを可能にする。オペレータは、動作領域の内側に１つ以上の設定値（および関連する設定値変化率）を生成し得、コントローラは、次いで、１つ以上の設定値に基づいてプラントを動作させ得る。加えて、動作様式に基づいて、幾つかの制御優先は、ユーザにより有効にされ得、そうでなければ使用され得る。一例において、始動中、排気４４温度優先は、ＨＲＳＧ１８およびＢＯＰシステムの寿命を高めるために使用され得る。ベース負荷動作中、タービン１４負荷優先は、ガスタービン１４をより効率的に動作させるために使用され得る。最小排出順守負荷で動作するのに適した排出優先も使用され得る。
【００２０】
コントローラ１２は、メモリ６２およびプロセッサ６４を含む。メモリ６２は、ソフトウェアコードで書かれた指令および工程を格納する。プロセッサ６４は、例えば、ＣＣＰＰ１０からのフィードバックに応答して、格納された指令を実行する。より具体的に、コントローラ１２は、ガスタービンシステム１４の負荷投入および負荷軽減をフレキシブルに制御するために、よって蒸気タービンシステム１６の負荷投入および負荷軽減をフレキシブルに制御するために、ＣＣＰＰ１０の各種の構成要素を制御し、各種の構成要素と通信する。動作中、コントローラ１２は、空気流制御モジュール２０および燃料３２消費を制御して、ガスタービンシステム１４の負荷投入を変化させ、それによってＣＣＰＰ１０の負荷投入（すなわち、ＣＣＰＰ１０がグリッド４４への発電出力をどのように増加させるか。）を変化させる。具体的に、コントローラ１２は、排気ガス４４の質量流量および温度を調節し、このことは、ＨＲＳＧ１８が蒸気タービンシステム１６のための蒸気をどの程度急速に生成するかを制御し、したがって、ＣＣＰＰ１０が負荷４２および５２によって電力をどの程度急速に生成するかを制御する。例えば、コントローラ１２が空気流制御モジュール２０によって空気流を増加させるときに、それは、圧縮器２２を通って流れる空気流の量、燃焼器２４を通る流れおよびタービン２６を通る流れを増加させる。空気流の増加は、排気ガスの質量流量を増加させ、よってシャフト４０のトルクを増加させる。同様に、空気流制御モジュール２０は、圧縮器２２を通って流れる空気流、燃焼器２４を通る流れおよびタービン２６を通る流れを低減させるために使用され得る。空気流の減少は、排気ガスの質量流量を減少させ、よってシャフト４０のトルクを減少させる。
【００２１】
コントローラ１２は、加えて、ガスタービンシステム１４による燃料消費を制御する。燃料３２の制御は、ガスタービンシステム１４を通る質量流量およびＨＲＳＧ１８にとって利用可能な熱エネルギーに影響を及ぼす。例えば、コントローラ１２が燃料消費を増加させるときに、排気ガス４４温度が増加する。排気ガス４４温度の増加は、蒸気タービンシステム１６によるより多くの電力生成になる高圧高温の蒸気を生成することをＨＲＳＧ１８に可能にさせる。しかし、コントローラ１２が燃料消費を減少させるときに、排気ガス温度の低減が生じる。これにより、負荷４２を駆動するために利用可能な機械エネルギーの減少が生じ、負荷５２を駆動するための蒸気を蒸気タービンシステム１６が生成するために利用可能な熱エネルギーの減少が生じる。
【００２２】
次に図２に移ると、図は、従来の負荷経路コントロールに代えて、または負荷経路コントロールの代替として、コントローラ１２により使用され得る動作領域または空間７０の実施形態を図示するグラフである。描写する実施形態において、動作領域７０は、等温度条件に基づく等温度（等温線）限界７２、最大燃焼温度限界７４、最大入口ガイドベーン（ＩＧＶ）限界７６、最小排気４４温度７８、最小負荷限界８０および最小ＩＧＶ限界８２に基づく境界によって導出される。動作領域７０がガスタービンシステム１４の動作領域であるため、ガスタービン負荷ｘ軸８４は、ガスタービン排気４４温度ｙ軸８６とともに提供される。使用中、動作領域７０の内側または限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の上の何処にでも設定値が置かれ得る。それぞれの設定値および／または動作領域は、加えて、ＣＣＰＰ１０の制御中に設定値に向けて制御を移動させるのに役立つ変化率（増加または減少の変化）を含む。領域７０および限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の外側の設定値は、コントローラ１２によって許容され得ない。動作領域７０は、例えば、ＣＣＰＰ１０の各種のシステムの設計および製造を分析して、ガスタービンシステム１４が負荷投入され（軸８４）、ガスタービン排気４４温度が上昇する（軸８６）ときに、ＣＣＰＰ１０のシステムの耐用年数および動作制約を尊重する限界７２、７４、７６、７８、８０、８２を導出することによって、導出され得る。
【００２３】
容易に視覚化可能な動作領域７０および限界７２、７４、７６、７８、８０、８２を提供することによって、ユーザ（例えばＣＣＰＰ１０の制御技術者）は、所望のガスタービン１４負荷および所望のガスタービン排気４４温度を提供することをＣＣＰＰ１０の動作に可能にさせる設定値を観測し得および／または視覚的に置き得る。実際に、動作領域７０内の設定値は、負荷（軸８４）および排気温度（軸８６）の両方を組み合わせた制御を有利に提供し得、よって、ＨＲＳＧ１８およびＢＯＰシステムの限界を尊重する。限界７２、７４、７６、７８、８０、８２に加えてまたは代えて、圧力限界、燃料種別限界、クリアランス限界、他の温度限界等の他の限界が組み込まれ得ることに留意されたい。例えば、図３は、ガスタービン排気４４流に基づくｘ軸９２を含む動作領域９０の実施形態を描写しており、多数の動作領域が提供され得ることにも留意されたい。
【００２４】
図３に描写する実施形態において、動作領域９０は、例えば、ＨＲＳＧ１８およびＢＯＰシステムの寿命を向上させるために、排気４４温度（例えばｙ軸８６）と組み合わせて排気４４流（例えばｘ軸９２）を制御する設定値によって動作するように設計される。例えば、ガスタービン１４システムの始動中、システム内の熱応力を最小化することによって、ＨＲＳＧ１８およびＢＯＰシステムを優先することが所望され得る。これにより、動作領域９０は、ＣＣＰＰシステム１０の始動中にコントローラ１２によって使用され得る、時間の関数としての負荷百分率に追従する負荷曲線（例えば、ｙ軸上の負荷百分率、ｘ軸上の時間）等の、従来の負荷曲線よりもむしろ排気４４流および排気４４温度に焦点を合わせ得る、１つ以上の設定値を含み得る。
【００２５】
排気４４流（例えば質量流）に焦点を合わせるために、動作領域９０は、動作領域７０の形状とは異なる形状を含む。動作領域９０の形状は、ガスタービン１４負荷よりもむしろ排気４４流のｘ軸としての使用に基づく限界曲線７２、７４、７６、７８、８０、８２の形状によって導出され得る。つまり、動作領域９０は、例えば、ＣＣＰＰ１０の各種のシステムの設計および製造を分析して、ガスタービン排気４４流が増加し（軸９２）、ガスタービン排気４４温度が上昇する（軸８６）ときに、ＣＣＰＰ１０のシステムの耐用年数および動作制約を尊重する限界７２、７４、７６、７８、８０、８２を導出することによって、導出され得る。領域７０、９０に加えてまたは代えて、タービン１６、負荷５２および／またはＨＲＳＧ１８の構成要素（例えば、ボイラ５６、過熱低減器５８、ドラム６０）を通る蒸気流に基づく動作領域等、他の動作領域が使用され得ることに留意されたい。例えば限界７２、７４、７６、７８、８０、８２に基づく設定値動作領域を提供することによって、本明細書に記述する技術は、装置寿命を尊重し得、ＣＣＰＰ１０の効率性を向上させ得る、ＣＣＰＰ１０のよりフレキシブルな制御を可能にし得る。
【００２６】
図４、図５および図６は、動作領域７０の内側または上に生成された各種の設定値の実施形態を描写している。図３と同様の要素を図が含むため、同様の要素を同様の番号によって描写している。次に図４に移ると、図は、動作領域７０および設定値１００を描写している。上述したように、設定値１００等の設定値は、その場でユーザによって生成され得、またはコントローラ１２によって動的に導出され得、次いで、ＣＣＰＰ１０を制御するためにコントローラ１２によって実行され得る。実際に、ユーザは、動作領域７０のｘ、ｙ点を選択し得、次いで、例えば、ガスタービン１４負荷を増加または減少させて所望の設定値１００に到達し得るように、コントローラ１２が設定値１００を生成し得る。一部の実施形態において、更に詳しく後述するように、ユーザは、例えば、幾つかの装置限界を尊重する所望の変化率内に保つことによって、コントローラ１２が現在の動作点から設定値１００に到達する値に変化率を制限し得る。例えば、ガスタービン１４への燃料の増加は、ガスタービン１４負荷４２を増加させるが、排気４４温度も増加させ得る。これにより、コントローラ１２は、所望の負荷に到達するときに設定値１００のｙ軸８６限界を尊重し得る。同様に、排気４４温度および負荷の変化率が尊重され得る。設定値１００に向けて移動する、または設定値１００に維持することによって、コントローラ１２によってＣＣＰＰ１０をよりフレキシブルに制御し得、幾つかの限界を尊重し、よって装置寿命および排出を向上させる制御技術が向上され得る。
【００２７】
次に図５に移ると、図は、動作領域７０および設定値１０２の実施形態を描写している。上述したように、設定値１０２等の設定値は、その場でユーザによって生成され得、次いでコントローラ１２によってＣＣＰＰ１０の制御に適用され得る。描写する実施形態において、設定値１０２は、限界曲線７６（例えば最大ＩＧＶ限界曲線）の上に配置されるように示されている。実際に、設定値は、図４に示すように、領域７０、９０の内側に配置され得るのみならず、加えてまたは代えて、任意の限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の上にも配置され得る。例えば、図６に示すように、設定値１０４は、限界７６（例えば最大ＩＧＶ限界曲線）および限界７８（例えば最小排気４４温度限界曲線）の上に配置され得る。設定値が限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の外側に置かれる場合、ＧＵＩは、そのような設定値が許容されないことをユーザに警告し、よって望ましくないとみなされた領域の動作を排除する。
【００２８】
本明細書に記述する技術は、加えて周囲条件の変化を考慮し得る。例えば、図７に示すように、３つの動作領域７０、１１０および１１２の実施形態が示されている。描写する実施形態において、動作領域７０は、国際標準化機構（ＩＳＯ）の周囲日（ａｍｂｉｅｎｔ  ｄａｙ）に対応し得る。より具体的に、ＩＳＯ日７０は、例えば、所与の温度範囲（例えば６０Ｆ〜８０Ｆ）、所与の湿度（例えば４０％〜６０％湿度）、および所与の高度（例えば海面上）での所与の大気圧（例えば２９．９２水銀柱インチ）の日に効率的に動作するように製造者によって導出され得た限界７２、７４、７６、７８、８０、８２を含み得る。ＩＳＯ周囲日の動作領域７０に基づいて、ＣＣＰＰは、他の動作領域１１０、１１２を導出し得る。例えば、ＣＣＰＰシステム１０は、天候変化に関する周囲示度を提供するのに適した温度、圧力および／または湿度の周囲センサを含み得る。コントローラ１２は、次いで、例えば、受け取った周囲示度に基づいて限界曲線７２、７４、７６、７８、８０、８２を再形成することにより、ＩＳＯ日の動作領域７０を動的に変化させることによって天候変化を考慮し得る。
【００２９】
温暖日には、コントローラ１２は、温暖日の動作領域１１０を提供し得る。温暖日１１０において、条件は、ＩＳＯ日の動作領域７０に使用され得る最大ＩＧＶ限界７６と比べて最大ＩＧＶ限界７６が小さくなり得るような条件であり得る。同様に、寒冷日の動作領域１１２において、条件は、ＩＳＯ日の動作領域７０に使用され得る最大ＩＧＶ限界７６と比べて最大ＩＧＶ限界７６が大きくなり得るような条件であり得る。他の限界７４、７６、７８、８０、８２は、より温暖な動作１１０および／またはより寒冷な動作１１２を考慮するように、同様に調節され得る。上述したように、大気圧および／または周囲湿度が同様に考慮され得る。使用中、コントローラ１２は、周囲条件の変化のため、新しい領域１１０、１１２において動作することを設定値に可能にさせ、よって制御のフレキシビリティをさらに高める。
【００３０】
一実施形態において、動作領域７０、１１０、１１２の１つに基づいて生成および保存され得た設定値は、現在の周囲条件に基づいてコントローラ１２により自動的に再配置され得る。例えば、より寒冷な日は、設定値を起点から（例えば点［０，０］から）更に離すように移動することを可能にし得る一方、より温暖な日は、設定値を起点に近づくように移動することを可能にし得る。別の実施形態において、保存された設定値は、再配置され得ないが、限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の外側に属する設定値は、ユーザへの警告をもたらし得、使用され得ない。これにより、コントローラ１２は、周囲変化を考慮し得、ＣＣＰＰシステム１０をより効率的に動作させ得る。図２〜図７に描写するグラフは、図１０および図１１を参照してより詳しく後述するＧＵＩ等のＧＵＩによってユーザに提供され得ることに留意されたい。
【００３１】
図８は、境界１２０および設定値１２２を含む動作領域７０の実施形態を描写する概念図である。一部の状況において、限界７２、７４、７６、７８、８０、８２に加えて、境界１２０等の境界を強制することが望ましい場合がある。描写する実施形態において、境界１２０は、排出を幾つかの所望のレベル未満に維持するのに役立つ排出維持境界１２０である。これにより、コントローラ１２は、次いで、ＣＯ２生成等の排出生成を最小化するために、境界１２０よりも高い温度で動作し得る。境界曲線１２０の上または境界曲線１２０の上方の、設定値１２２等の設定値は許容される。境界曲線１２０の下方であるが限界７２、７４、７６、７８、８０、８２の内側の設定値は、ユーザが境界１２０に基づく動作を選択するときに許容され得ない。ＣＣＰＰ１０のシャットダウンが生じるとき、保護負荷ランバックが生じるとき、トリップが生じるとき等、コントローラ１２が境界１２０の適用を命令されるときには、幾つかの無効化が提供され得、境界１２０の使用を無効にする。
【００３２】
最大排気４４流境界よりも低い温度を提供するために排気４４温度を境界付ける最大排気４４流境界等、他の境界が設けられ得る。これにより、排気４４流は、より効率的に制御され得、排気４４の下流のシステムは、寿命の増加を経験し得る。最大排気４４流境界（および境界１２０）は、動作領域７０上の曲線を定義する点の配列を入力することによって、ユーザにより定義され得る。境界の上、下方および／または上方の動作を制御する境界を提供することによって、本明細書に記述する技術は、ＣＣＰＰ１０システムの追加の制御フリキシビリティを提供する。
【００３３】
図９は、ＣＣＰＰシステム１０をよりフレキシブルに制御するために本明細書に記述する技術（例えば、動作領域、設定値、設定値変化率および優先度）によって使用され得る制御プロセス１３０の実施形態のブロック図である。描写する実施形態において、プロセス１３０は、少なくともタービンシステム１４の負荷投入および排気４４温度の、優先度に基づく独立した制御を提供し得る。実際に、一実施形態において、プロセス１３０は、幾つかの調節を優先し得、優先する調節をＣＣＰＰ１０の制御に適用し得る。プロセス１３０は、有形の非一時的な機械読取可能媒体（例えばメモリ６２）に格納されたコンピュータ指令として実施され得、プロセッサ６４によって実行され得る。プロセス１３０は、加えてまたは代えて、ＣＣＰＰ１０を制御するために１つ以上の設定値（例えば、ガスタービン１４負荷設定値、排気４４温度設定値）を使用し得る。それぞれの設定値は、対応する増加変化率および減少変化率を有し得る。これにより、コントローラ１２は、ＣＣＰＰ１０を制御するために対応する変化率で現在の基準点から設定値に向けて移動し得る。例えば、コントローラ１２は、設定値に向けて移動するために、タービンシステム１４への燃料を増加させ得、タービン１４の空気燃料比を変化させ得、入口ガイドベーンを開放または閉鎖させ得る等する。
【００３４】
描写する実施形態において、プロセス１３０は、例えば、ＣＣＰＰシステム１０の所望の電力生成等をもたらし得る現在のプラント急送負荷１３２を受け得る。プロセス１３０は、次いで、現在の蒸気タービン１６発電機出力１３４（例えば、発電機すなわち負荷５２によって現在生成されている電力）を急送負荷１３２から減算することによって負荷１３２を調節し得、次いでプラント補助負荷１３６（例えば、ＣＣＰＰシステム１０のポンプ、圧縮器、ブロワ等を動作させるための負荷）を加算し得る。これにより、より正確なガスタービン１４負荷基準１３８が導出され得る。負荷基準１３８は、次いで、更なる動作を制御するためにコントローラ１２に提供され得る。
【００３５】
描写する実施形態において、プロセス１３０は、ＣＣＰＰシステム１０の制御を優先するために優先モード１４０を使用し得る。例えば、プロセス１３０は、より詳しく後述するような幾つかの調節に高いまたは低い重みを置くことによって、設定値および設定値変化率の使用を伴うまたは伴わない動作中に優先モード１４０を適用し得る。優先モード１４０は、例えば、排気４４温度優先、タービン１４負荷優先、排出優先等を含み得る。動作中、ユーザは、優先モード入力１４２（例えば、排気４４温度優先、タービン１４負荷優先、排出優先またはそれらの組合せ）をコントローラ１２に提供し得、または優先モード入力１４２は、ＣＣＰＰシステム１０の現在の動作（例えば、始動動作、ベース負荷動作、シャットダウン動作）に基づいて自動的に導出され得る。
【００３６】
調節１４４、１４６および／または１４８は、次いで、現在の排気４４温度基準１５０を調整するために使用され得る。例えば、優先モード入力１４２が排気４４温度優先である場合、次いで、ボイラ／ＢＯＰ限界調節１４８は、蒸気タービン限界調節１４６ならびに性能および排出調節１４４よりも高い優先度を与えられ得る。優先モード入力１４２がタービン１４負荷優先である場合、次いで、性能および排出調節１４４は、蒸気タービン限界調節１４６およびボイラ／ＢＯＰ限界調節１４８よりも高い優先度を与えられ得る。優先モード入力１４２が排出優先である場合、次いで、プロセス１３０は、性能および排出調節に、特に排出調節１５２に高い優先度を与え得る。上述した調節を優先することによって、装置および動作の優先度を更に考慮するのに適した制御の向上が実現され得る。
【００３７】
使用中、現在の排気４４温度基準１５０は、まず、蒸気温度調節１５４を加算し、過熱低減器５８吹付流調節１５６を減算し、次いで排出調節１５２を加算することによって、調整され得る。これにより、性能および排出は、調節１４４によって微調整され得る。現在の排気４４温度基準１５０は、次いで、蒸気タービン１６応力調節１５８を減算することによって更に調節され得る。応力調節１５８は、蒸気タービン１６によって経験される熱応力を考慮し得、蒸気タービン１６応力を低下させるために現在の排気４４温度基準１５０を低減させ得る。現在の排気４４温度基準１５０は、次いで、ドラム応力調節１６０および過熱器応力調節１６２を減算することによって更に調節され得る。調節１６０および１６２の減算、ドラム６０応力および過熱器応力をそれぞれ低減させ得、よって上記システムの寿命を更に最大化する。一旦調節されると、ガスタービン１４の制御の移動に使用される新しい排気４４温度基準１６４がコントローラ１２に提供され得る。新しい温度基準１６４は、図示するようにフィードバックループで使用され得、よって、次いで更なる調節１４４、１４６、１４８を経験し得る現在の排気４４温度基準１５０に成る。
【００３８】
優先モード１４０は、現在のＷｘ（例えば排気流）限界１６６を調節するために、加えてまたは代えて使用され得る。これにより、プロセス１３０は、限界１６６を更に微調整するために、性能調節１６８、ボイラ限界調節１７０および／またはＢＯＰ限界１７２を適用し得る。例えば、現在のＷｘ限界１６６は、調節１６８による蒸気生成性能の向上、調節１７０によるボイラ５６寿命の向上、および／または調節１７２によるＢＯＰ寿命の向上のために調節され得る。
【００３９】
動作中、現在のＷｘ限界１６６は、現在生成されている蒸気質量流に基づいて蒸気生成調節１６８を加算することによって増加され得る。現在のＷｘ限界１６６は、次いで、ドラム水キャリーオーバ調節１７６を減算することによってさらに調節され得る。調節１７６は、現在所定位置にある任意のキャリーオーバ（例えば、固体、液体または気体の汚染物）を調節することによってＷｘ限界１６６を低減させ得る。Ｗｘ限界１６６は、加えて、レベル制御（例えばドラムレベル）バルブフラッシングに基づく調節等、節炭器調節１７８を減算することによって調節され得る。調節１７６および／または１７８の使用によって、ボイラ５６限界がさらに尊重され得る。
【００４０】
Ｗｘ限界１６６は、蒸気配管速度調節１８０、積層体温度調節１８２、蒸気タービンバイパス容量１８４および脱気器（ＤＡ）動作可能性調節１８６を減算することによってさらに調節され得る。調節１８０は、例えば、ＨＲＳＧ１８内の配管の速度制約等の配管制約により限界１６６を低減させることによって限界１６６を微調整し得る。同様に、調節１８２は、積層体の熱により限界１６６を低減させることによって限界１６６をさらに調整し得る。同様に、調節１８２は、例えば、給水から酸素および溶存ガスを除去する動作等の脱気器動作によりＷｘ限界１６６を低減させ得る。一旦調節１６８、１７０および／または１７２が適用されると、プロセス１３０は、コントローラ１２に提供され得る新しいＷｘ限界１８８を導出し得る。コントローラ１２は、次いで、例えばＣＣＰＰ１０を制御するときに、Ｗｘ限界１８８を適用し得る。Ｗｘ限界１８８は、次いで、図示するようにフィードバックループで使用され得、更なるサイクル使用のためのＷｘ限界１６６と成り得る。
【００４１】
優先入力１４２は、調節１４４、１４６、１４８、１６８、１７０、１７２またはそれらの組合せのうちのいずれかを優先するために使用され得る。実際に、入力１４２のユーザ選択または入力１４２の自動導出に基づいて、プロセス１３０は、装置寿命の向上に適したより効率的な動作を提供するように、調節係数を増加または減少させ得る。本明細書に記述する技術は、加えて、図１０および図１１に関してより詳しく後述するように、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を向上させる。例えば、図１０は、画面部分２０２、２０４を有するＧＵＩ画面２００の実施形態を図示している。画面２００は、有形の非一時的な機械読取可能媒体（例えばメモリ６２）に格納されたコンピュータ指令として実施され得、プロセッサ６４によって実行され得る。画面部分２０２は、例えば、設定値２０８を視覚化および／または配置することをユーザに可能にさせるように、動作領域７０を示すグラフ部分２０６を含む。部分２０２は、軸２１０（例えば、負荷のワット表示）および軸２１２（例えば、排気４４温度の摂氏または華氏表示）に対して境界１２０の位置をユーザがより容易に視認し得るように、排出維持境界１２０も示す。図示するような各種の動作指標（例えば、温度、圧力、流量、流下質量、クリアランス、燃料種別、電力生成等）を含み得るタービン動作データ２１４も描写している。上述したように、ユーザは、設定値２０８を選択し得、次いで、コントローラ１２がＣＣＰＰ１０動作を設定値２０８に向けて移動させるときに指標２１４を観察し得る。
【００４２】
部分２０４は、フレキシブル負荷経路（ＦＬＰ）コントロール２１６を含む。フレキシブル負荷経路コントロール２１６を有効にすることは、設定値および設定値変化率の制御等の、本明細書に記述するフレキシブル制御を可能にし得る。優先入力１４２を手動で入力するために使用され得る設定値優先コントロール２１８も提供される。描写する実施形態において、有効と示される優先入力１４２は、温度優先入力であるが、例えば、負荷、排気流等の他の優先入力１４２も使用され得る。制御表示選択コントロール２２０も示している。動作中、ユーザは、例えば、排気４４温度／負荷および／または排出／排気流境界に関連するデータを部分２０２に表示させるように、コントロール２２０を作動させ得る。
【００４３】
温度コントロールセクション２２２も描写している。有利に、ユーザは、セクション２２２に含まれる温度基準コントロール２２４によって温度目標を視認し得る。同様に、ユーザは、設定値２０８の入力および／または温度目標入力コントロール２２６による温度目標の入力によって、温度目標を入力し得る。同様に、温度基準のための増加変化率の限界は、温度コントロール２２８の増加変化率によって入力され得る。同様に、温度基準のための減少変化率の限界は、温度コントロール２３０の減少変化率によって入力され得る。入力２２６、２２８、２３０は、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）入力であるが、コントローラ１２に入力を提供するために、分散制御システム（ＤＣＳ）によるリモート入力等の、他の技術も使用され得ることに留意されたい。これにより、ＨＭＩ入力２２６、２２８、２３０に対応して、ＤＣＳ入力２３２、２３４、２３６が提供される。
【００４４】
動作中、コントローラ１２は、よって、所望の変化率２２８、２３０で基準温度２２４に向けて移動し、または基準温度２２４に保持し得る。コントローラ１２に移動を命令することを望むときに、ユーザは、移動コントロール２３８を作動させ得、コントローラ１２に保持を命令することを望むときに、ユーザは、コントロール２４０を作動させ得る。これにより、温度は、より容易に制御および可視化され得る。
【００４５】
ガスタービン１４負荷を制御するのに役立つ負荷コントロールセクション２４２も描写している。例えば、負荷基準コントロール２４４が現在の負荷をメガワット表示で描写し得る一方、負荷傾斜率コントロール２４６がガスタービン１４の負荷投入および／または負荷軽減のために望ましい変化率を描写し得る。設定値２０８の使用に加えてまたは代えて、ユーザは、入力コントロール２４８によって負荷設定値を入力し得、変化率入力コントロール２５０によって所望の変化率を入力し得る。先に記述したように、ＤＣＳは、負荷設定値リモート入力２５２および所望の負荷変化率リモート入力２５４を含む、リモート命令をコントローラ１２に送信し得る。負荷コントロールセクション２４２には、負荷選択コントロール２５６、スピード／負荷コントロール２５８および負荷保持コントロール２６０をさらに描写している。負荷選択コントロール２５６は、ベース負荷または事前選択負荷（例えば、ベース負荷よりも小さいまたは大きい負荷）を選択するために使用され得る。スピード／負荷コントロール２５８は、負荷を上昇または下降させるために使用され得、負荷保持コントロール２６０は、所望の負荷基準２４４を維持または保持するために使用され得る。ＧＵＩ画面２００を提供することによって、本明細書に記述する技術は、設定値２０８のより効率的な制御および視覚化を可能にし得る。
【００４６】
図１１は、画面部分３０２、３０４を有するＧＵＩ画面３００を図示している。画面３００は、有形の非一時的な機械読取可能媒体（例えばメモリ６２）に格納されたコンピュータ指令として実施され得、プロセッサ６４によって実行され得る。画面部分３０２は、負荷（例えば発電機）４２、圧縮器２２および／またはタービン２６を含むガスタービンシステム１４のグラフ表示を示すビュー３０６を含む。システム１４の他の構成要素も示され得る。ビュー３０６は、非限定的に、温度、圧力、燃料種別、流量、流下質量、クリアランス、電力生成量、スピードおよび負荷投入等を含む、ガスタービンシステム１４の各種の指標を示し得るコントロール３０８も含む。ビュー３０６および２０６（図１０に示す）等の各種のビューの間を変更するのに適したグラフ選択コントロール３１０も含まれる。
【００４７】
制御のための設定値の使用（例えばＦＬＰ状態）、選択された優先（例えば、図９に示す優先モード１４０）、排出制御の種別、および入口抽気熱（ＩＢＨ）制御およびＩＧＶ制御に関連する特性等の各種の状態情報を表示するのに役立つ状態コントロール３１２も提供される。ＧＵＩ画面３００は、フレキシブル負荷経路、温度優先（例えば、優先モード１４０で利用可能な１つの優先）および表示選択（例えば、画面部分３０２のための表示の選択）のそれぞれを有効および無効にするのに適したコントロール３１４、３１６および３１８も含む。例えば、コントロール３１６は、必要に応じて優先入力１４２を設定するために使用され得る。
【００４８】
加えて、画面部分３０４は、排出コントロール領域３２０および排気流境界コントロール領域３２２を含む。排出コントロール領域３２０は、制御動作中に排出境界１２０（図８に示す）の適用を有効および無効にするのに役立つ排出維持コントロール３２４をさらに含み得る。排出境界１２０からの偏差またはバイアスを提供するために使用され得るバイアスコントロール３２６も示している。より具体的に、バイアスコントロール３２６は、排出境界１２０からの幾らかの量の偏差を提供する。偏差は、百分率（例えば、−０．１％、−０．５％、−１％、１％、０．５％、０．１％）、温度範囲（例えば、−１０℃〜１０℃、−２０℃〜２０℃）、またはそれらの組合せであり得る。所望の量をバイアス化することによって、排出境界１２０を使用するときに、よりカスタマイズされた制御が提供され得る。シャットダウン無効コントロール３２８およびランバック無効コントロール３３０も提供される。無効コントロール３２８、３３０は、例えば、それぞれＣＣＰＰ１０のシャットダウン中またはランバック条件（例えば過速度条件）中にフレキシブル負荷経路コントロール（例えば、設定値および変化率および／または優先モードを使用する制御）を無効にするために使用され得る。
【００４９】
排気流境界コントロール領域３２２は、例えば、排気流境界曲線を定義し、次いで、境界１２０の使用と非常に類似して、定義した曲線を制御中に追加の境界として使用するために使用され得る。排気流境界曲線を定義するために、点配列（例えば、排気温度対排気流の点）を入力するのに適した配列コントロール３３２が提供される。点は、排気温度を第１の軸、排気流を第２の軸として有する２次元グラフ上に排気流境界曲線を定義するために使用され得る。実際に、ユーザは、そのような曲線の境界を尊重することをコントローラ１２に可能にさせることにより制御を可能にするように、所望の排気流境界曲線を定義し得る。現在の排気流境界を可視化するのに役立つ排気流境界基準コントロール３３４も提供され、コントローラ１２によって計算されたように排気流を可視化するのに役立つ計算排気流コントロール３３６もさらに提供される。加えて、ＨＭＩ入力排気流基準コントロール３３８が提供され、排気流基準値の入力をローカルユーザに可能にさせる。同様に、ＤＣＳ入力排気流基準コントロール３４０も提供され、排気流基準値の入力をリモートユーザに可能にさせる。
【００５０】
次に図１２に移ると、図は、ＣＣＰＰ１０を制御するために使用され得るプロセス４００の実施形態のフローチャートである。プロセス４００は、有形の非一時的な機械読取可能媒体（例えばメモリ６２）に格納されたコンピュータ指令として実施され得、プロセッサ６４によって実行され得る。プロセス４００は、ＣＣＰＰ１０を制御するために、上述したように１つ以上の設定値４０４を定義し得る（ブロック４０２）。例えば、ＧＵＩ画面２００は、設定値４０４を入力するために使用され得る。プロセス４００は、次いで、コントローラ１２が設定値４０４に向けて移動し、または設定値４０４を保持するときの所望の増加率および／または減少率等、設定値４０４に対応する１つ以上の設定値変化率４０８を定義し得る（ブロック４０６）。
【００５１】
プロセス４００は、次いで、調節制御に使用される優先モードを導出し得、優先入力１４２をもたらす（ブロック４１０）。設定値４０４、変化率４０８および優先入力１４２が一旦生成されると、プロセス４００は、次いでＣＣＰＰを制御し得る（ブロック４１４）。先に述べたように、プロセス４００は、優先入力１４２によって制御を調節しながら、設定値４０４に向けて所望の変化率４０８で移動し得る。
【００５２】
本発明の技術的効果は、少ない時間かつ動作制約（例えば、ＨＲＳＧ制約、ＭＥＣＬ限界、プラントバランスシステム限界等）内でコンバインドサイクルパワープラントを開始させる可能性を含む。具体的に、開示する実施形態は、設定値および設定値変化率によってコンバインドサイクルパワープラントのガスタービンエンジンシステムに負荷投入可能なコントローラを図示している。また、コントローラは、排出基準、ＨＲＳＧ制約、プラントバランスシステム限界等の限界により境界付けられた動作領域内でフレキシブルに動作することをコンバインドサイクルパワープラントに可能にさせる。
【００５３】
この明細書は、ベストモードを含めて本発明を開示するために、また、任意のデバイスもしくはシステムの製作および使用、組み込まれた任意の方法の実施を含めて本発明を実践することを任意の当業者に可能にさせるために、例を使用している。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって定義され、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、請求項の文言から相違しない構成要素を有する場合、または、請求項の文言から実質的に相違しない均等な構成要素を含む場合、請求項の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００５４】
１０  コンバインドサイクルパワープラント（ＣＣＰＰ）システム
１２  コントローラ
１４  ガスタービンシステム
１６  蒸気タービンシステム
１８  熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）
２０  空気流制御モジュール
２２  圧縮器
２４  燃焼器
２６  タービン
２８  酸化体（空気）
３０  ロータディスク
３２  燃料
３４  燃料ノズル
３６  排気出口
３８  タービンロータディスク
４０  シャフト
４２  負荷
４４  排気
４６  蒸気、ライン
４８  タービン
４９  凝集器
５０  シャフト
５２  負荷
５４  タービンロータディスク
５６  ボイラ
５８  過熱低減器
６０  ドラム
６１  過熱器
６２  メモリ
６３  脱気器
６４  プロセッサ
６５  節炭器
７０、９０、１１０、１１２  動作領域または空間
７２  等温度（等温線）限界
７４  最大燃焼温度限界
７６  最大入口ガイドベーン（ＩＧＶ）限界
７８  最小排気温度
８０  最小負荷限界
８２  最小ＩＧＶ限界
８４  ガスタービン負荷ｘ軸
８６  ガスタービン排気温度ｙ軸
９２  ガスタービン排気流ｘ軸
１００、１０２、１０４、１２２、２０８、４０４  設定値
１２０  排出維持境界
１３０  制御プロセス
１３２  プラント急送負荷
１３４  現在の蒸気タービン発電機出力
１３６  プラント補助負荷
１３８  ガスタービン負荷基準
１４０  優先モード
１４２  優先モード入力
１４４  性能および排出調節
１４６  蒸気タービン限界調節
１４８  ボイラ／ＢＯＰ限界調節
１５０  現在の排気温度基準
１５２  排出調節
１５４  蒸気温度調節
１５６  過熱低減器吹付流調節
１５８  蒸気タービン応力調節
１６０  ドラム応力調節
１６２  過熱器応力調節
１６４  新しい排気温度基準
１６６  現在のＷｘ限界
１６８  性能調節
１７０  ボイラ限界調節
１７２  ＢＯＰ限界
１７６  ドラム水キャリーオーバ調節
１７８  節炭器調節
１８０  蒸気配管速度調節
１８２  積層体温度調節
１８４  蒸気タービンバイパス容量
１８６  脱気器動作可能性調節
１８８  新しいＷｘ限界
２００、３００  ＧＵＩ画面
２０２、２０４、３０２、３０４  画面部分
２０６  グラフ部分
２１０、２１２  軸
２１４  タービン動作データ、指標
２１６  フレキシブル負荷経路コントロール
２１８  設定値優先コントロール
２２０  制御表示選択コントロール
２２２  温度コントロールセクション
２２４  温度基準コントロール
２２６  温度目標入力コントロール（入力）
２２８、２３０  温度コントロール（入力）
２３２、２３４、２３６  ＤＣＳ入力
２３８  移動コントロール
２４０  保持コントロール
２４２  負荷コントロールセクション
２４４  負荷基準コントロール
２４６  負荷傾斜率コントロール
２４８  入力コントロール
２５０  変化率入力コントロール
２５２  負荷設定値リモート入力
２５４  負荷変化率リモート入力
２５６  負荷選択コントロール
２５８  スピード／負荷コントロール
２６０  負荷保持コントロール
３０６  ビュー
３０８  コントロール
３１０  グラフ選択コントロール
３１２  状態コントロール
３１４  フレキシブル負荷経路コントロール
３１６  温度優先コントロール
３１８  表示選択コントロール
３２０  排出コントロール領域
３２２  排気流境界コントロール領域
３２４  排出維持コントロール
３２６  バイアスコントロール
３２８  シャットダウン無効コントロール
３３０  ランバック無効コントロール
３３２  配列コントロール
３３４  排気流境界基準コントロール
３３６  計算排気流コントロール
３３８  ＨＭＩ入力排気流基準コントロール
３４０  ＤＣＳ入力排気流基準コントロール
４００  プロセス
４０２  ブロック
４０６  ブロック
４０８  設定値変化率
４１０  ブロック
４１４  ブロック
【図１】
2015190469.tif 000003
【図２】
2015190469.tif 000004
【図３】
2015190469.tif 000005
【図４】
2015190469.tif 000006
【図５】
2015190469.tif 000007
【図６】
2015190469.tif 000008
【図７】
2015190469.tif 000009
【図８】
2015190469.tif 000010
【図９】
2015190469.tif 000011
【図１０】
2015190469.tif 000012
【図１１】
2015190469.tif 000013
【図１２】
2015190469.tif 000014
【外国語明細書】
2015190469000001.pdf