(57)【要約】【課題】後発起動のユニットのタービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁が全開した場合における、プラントの運転の安定性を向上させる。【解決手段】コンバインドサイクル発電プラントは、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの発生蒸気がタービン駆動蒸気として加減弁を通過して蒸気タービンに供給され、後発起動された１台の発電プラントの発生蒸気が、当該後発起動された発電プラントに接続されたタービンバイパス調節弁の開度に応じて前記タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気として前記加減弁の上流部に挿入されて起動する制御部は、前記加減弁が全開状態になる前は、予め決められた経時変化で前記タービンバイパス調節弁を閉弁する。制御部は、前記加減弁が全開状態になった場合、前記ドラムの圧力に基づいて、前記タービンバイパス調節弁を制御する。【選択図】図１
2015124711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、該発電機に接続されたガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスを熱回収して内蔵するドラムより蒸気を発生する排熱回収ボイラと、を備える発電プラントを複数有し、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの発生蒸気がタービン駆動蒸気として加減弁を通過して蒸気タービンに供給され、後発起動された１台の発電プラントの発生蒸気が、当該後発起動された発電プラントに接続されたタービンバイパス調節弁の開度に応じて前記タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気として前記加減弁の上流部に挿入されて起動するコンバインドサイクル発電プラントの制御装置であって、
前記タービンバイパス調節弁を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になる前は、予め決められた経時変化で前記タービンバイパス調節弁を閉弁し、
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になった場合、前記後発起動された発電プラントのドラムの圧力に基づいて、前記タービンバイパス調節弁を制御する
制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になる前は、所定の閉弁率で前記タービンバイパス調節弁を閉弁し、
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になった場合、前記後発起動された発電プラントのドラムの圧力が所定の変化率で上昇するように前記タービンバイパス調節弁を制御する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になる前は、前記第タービンバイパス調節弁の弁開度を指令する制御指令値を前記所定の閉弁率で低減させ、該低減させた制御指令値が示す弁開度になるように前記タービンバイパス調節弁を制御し、
前記制御部は、前記加減弁が全開状態になった場合、前記タービンバイパス調節弁の圧力設定値を前記所定の変化率で増加させ、該増加させた圧力設定値に前記後発起動された発電プラントのドラムの圧力がなるように前記タービンバイパス調節弁を制御する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記変化率は、前記ドラムの圧力上昇に伴う前記ドラム内の水位変動が所定の範囲に収まるように設定されている
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記変化率は、前記ドラムの圧力上昇を随伴しながら運転されるスライディングプレッシャー領域運転における前記ドラムの圧力値に応じて設定されている
請求項３に記載の制御装置。
【請求項６】
前記蒸気タービンは第１蒸気タービンと該第１蒸気タービンより低圧の第２蒸気タービンを備え、
前記タービン駆動蒸気は加減弁を通過して前記第１蒸気タービンを駆動した後に排気されて、再び排熱回収ボイラに内蔵する再熱器により過熱されて再熱蒸気となり、
先発起動された少なくとも１台の発電プラントの第１の再熱器からの再熱蒸気は低圧タービン駆動蒸気としてインターセプト弁を通過して前記第２蒸気タービンに供給され、
後発起動された１台の発電プラントの第２の再熱器の再熱蒸気は、第２のタービンバイパス調節弁の開度に応じて前記低圧タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気としてインターセプト弁の上流部に挿入され、
前記制御部は、前記インターセプト弁が全開状態になる前は、所定の第２閉弁率で前記第２のタービンバイパス調節弁を閉弁し、
前記制御部は、前記インターセプト弁が全開状態になった場合、前記再熱器の出口の圧力が所定の第２変化率で上昇するよう前記第２のタービンバイパス調節弁を制御する
請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記インターセプト弁が全開状態になる前は、前記第２のタービンバイパス調節弁の弁開度を指令する制御指令値を前記所定の第２閉弁率で低減させ、該低減させた制御指令値が示す弁開度になるように前記第２のタービンバイパス調節弁を制御し、
前記インターセプト弁が全開状態になった場合、前記第２のタービンバイパス調節弁の圧力設定値を前記所定の第２変化率で増加させ、該増加させた圧力設定値に前記ドラムの圧力がなるように前記第２のタービンバイパス調節弁を制御する
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記コンバインドサイクル発電プラントは、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵される第１のドラムが第１の再熱器の入口に接続されており、後発起動された１台の発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵される第２のドラムが第２の再熱器の入口に接続されており、
前記第２変化率は、前記第１のドラム内の圧力上昇に伴う前記第１のドラム内の水位変動及び前記第２のドラム内の圧力上昇に伴う前記第２のドラム内の水位変動が所定の範囲に収まるように設定されている
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記コンバインドサイクル発電プラントは、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵される第１のドラムが第１の再熱器の入口に接続されており、後発起動された１台の発電プラントの排熱回収ボイラに内蔵される第２のドラムが第２の再熱器の入口に接続されており、
前記第２変化率は、前記第１のドラムまたは前記第２のドラムの圧力上昇を随伴しながら運転されるスライディングプレッシャー領域運転における前記第１のドラムまたは前記第２のドラムの圧力値に応じて設定されている
請求項７に記載の制御装置。
【請求項１０】
発電機と、該発電機に接続されたガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスを熱回収して内蔵するドラムより蒸気を発生する排熱回収ボイラと、を備える発電プラントを複数有し、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの発生蒸気がタービン駆動蒸気として加減弁を通過して蒸気タービンに供給され、後発起動された１台の発電プラントの発生蒸気が、当該後発起動された発電プラントに接続されたタービンバイパス調節弁の開度に応じて前記タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気として前記加減弁の上流部に挿入されて起動するコンバインドサイクル発電プラントを起動する起動方法であって、
前記加減弁が全開状態になる前は、予め決められた経時変化で前記タービンバイパス調節弁を閉弁する工程と、
前記加減弁が全開状態になった場合、前記後発起動された発電プラントのドラムの圧力に基づいて、前記タービンバイパス調節弁を制御する工程と、
を有する起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、制御装置、及び起動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンプラントと排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ：Heat Recovery Steam Generator）と蒸気タービンプラントを組み合わせて構成するコンバインドサイクル発電プラントは、いくつかの方式が知られている。例えば、ガスタービン２台と排熱回収ボイラ２台と蒸気タービン１台を組み合せるコンバインドサイクル発電プラントは、２-２-１（ツーツーワン）方式と呼ばれる。この２-２-１方式において一方のガスタービンと発電機と排熱回収ボイラとから成る発電プラントは第１ユニットと呼ばれる。また、他方のガスタービンと発電機と排熱回収ボイラとから成る発電プラントは第２ユニットと呼ばれる。
【０００３】
第１ユニットの排熱回収ボイラが、ガスタービン排ガスの熱を回収して、内蔵するドラムから蒸気が発生する。この蒸気をタービン駆動蒸気として加減弁を経由して蒸気タービンに供給することで、蒸気タービンが駆動する。このとき加減弁には、例えば、いわゆる前圧制御が適用されている。これは前圧（蒸気加減弁上流部の主蒸気圧力）を一定に保持するように蒸気タービンに流入する蒸気量を制御することにより、排熱回収ボイラーのドラム内圧力を適切に保ちながら、発生蒸気量の増減に見合うようにタービン出力が調整される（非特許文献１参照）。
【０００４】
従来のコンバインドサイクル発電プラントでは、最初（先発）に第１ユニットを起動し、第１ユニットで発生する蒸気により蒸気タービンを起動する。その後、第２ユニットを起動して、第２ユニットで発生する蒸気をタービン駆動蒸気に徐々に挿入していく。挿入蒸気を調節する第２ユニットのタービンバイパス調節弁は、数段階に亘って弁開度を小さくするフィードバック制御により制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４-２７８８６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】火力発電所の計測制御規程（JEAC3201-2013）第４章 解説4.4.1（4）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
第２ユニットのドラムと加減弁との間に設けられたアイソレーション弁が開弁した後も、第２ユニットのタービンバイパス調節弁がそれまで行っていたフィードバック圧力制御を継続した場合について考える。その場合、この蒸気系（即ち連結された第１ユニットと第２ユニットと蒸気タービンの総体）は、加減弁の前圧制御と第２ユニットのタービンバイパス調節弁の圧力制御の２系統の圧力制御が並列して独立して動作することになる。このため、例えば、加減弁の前圧制御で第２のドラム内の圧力を上げた場合に、第２のユニットのタービンバイパス調節弁の圧力制御では反対にドラム内の圧力を下げるといったことが起こりうる。このように、これら両弁の間には圧力制御の干渉問題がある。
【０００８】
この干渉問題があるので、アイソレーション弁の開弁に伴い、タービンバイパス調節弁はフィードバック圧力制御を停止して、その代わりに制御部の制御指令値を閉弁指令値にして強制的に所定の変化率で減少させる制御方式（これは例えば、強制閉弁と称される）に切り替えて、加減弁の前圧制御のみ１系統がこの蒸気系を圧力制御するようにして干渉を回避することが考えられる。
【０００９】
しかし、そのように回避したとしても、タービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁が全開した場合に、加減弁の全開後も強制閉弁を続行して蒸気の挿入が継続されると、挿入蒸気は吸収されることなく蒸気ヘッダ部の圧力は上昇する。この圧力上昇は加減弁が全開してから第２ユニットのタービンバイパス調節弁が全閉する迄の間で継続する。この間の蒸気ヘッダ部の圧力上昇は、それと直結された第１ユニットのドラムと第２ユニットのドラムの器内圧力をも無作為に上昇させることになる。これは前圧制御がそれまで担ってきた第１ユニットのドラムと第２ユニットのドラム内の圧力を適正に保つ機能が喪失したことを意味する。この場合、急峻な圧力上昇がドラム水位の大幅な低下を招来して、これら排熱回収ボイラの緊急停止に至り得る。以上のように第２ユニットのタービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁が全開した場合は、それ以後の挿入蒸気の挿入により、第１ユニットと第２ユニットの運転の安定性が低下するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明の一態様は、上記問題に鑑みてなされたものであり、後発起動のユニットのタービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁が全開した場合における、プラントの運転の安定性を向上させることを可能とする制御装置及び起動方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、コンバインドサイクル発電プラントは、発電機と、該発電機に接続されたガスタービンと、前記ガスタービンの排ガスを熱回収して内蔵するドラムより蒸気を発生する排熱回収ボイラと、を備える発電プラントを複数有し、先発起動された少なくとも１台の発電プラントの発生蒸気がタービン駆動蒸気として加減弁を通過して蒸気タービンに供給され、後発起動された１台の発電プラントの発生蒸気が、当該後発起動された発電プラントに接続されたタービンバイパス調節弁の開度に応じて前記タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気として前記加減弁の上流部に挿入されて起動する。制御装置は、前記タービンバイパス調節弁を制御する制御部を備える。制御部は、前記加減弁が全開状態になる前は、予め決められた経時変化で前記タービンバイパス調節弁を閉弁する。制御部は、前記加減弁が全開状態になった場合、前記ドラムの圧力に基づいて、前記タービンバイパス調節弁を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態における２-２-１方式の多軸型コンバインドサイクル発電プラントと制御装置の構成を示す概略構成図である。
【図２】本実施形態による多軸型コンバインドサイクル発電プラントの起動方法を示す起動チャートである。
【図３】多軸型コンバインドサイクル発電プラントの第２の変形例と制御装置３００ｂの構成を示す概略構成図である。
【図４】多軸型コンバインドサイクル発電プラントの第３の変形例と制御装置３００ｂの構成を示す概略構成図である。
【図５】比較例に係る２-２-１の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成例である。
【図６】比較例によるプラントの起動チャートである。
【図７】＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉になる前に、加減弁４０１が全開になる場合の起動チャートの比較例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（比較例に係る制御装置）
本実施形態に係る制御装置について説明する前に、比較例に係る制御装置について説明するとともに本実施形態の課題を説明する。
図５は、比較例に係る２-２-１の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成例である。ガスタービン２台と排熱回収ボイラ２台と蒸気タービン１台を組み合せることから、２-２-１（ツーツーワン）方式と呼称される。
【００１４】
なお、便宜上２-２-１方式の２台構成のうちの片側である＃１ガスタービン１１０と＃１発電機１１６と＃１排熱回収ボイラ１１１から成る発電プラントを総称して＃１ユニットと呼ぶ。また、他方の＃２ガスタービン２１０と＃２発電機２１６と＃２排熱回収ボイラ２１１から成る発電プラントを＃２ユニットと呼ぶ。本図では蒸気タービン４０２と発電機４０３が図示されるが、これらは＃１ユニットと＃２ユニットに共通の設備であり、＃１ユニットや＃２ユニットに帰属するものではない。
【００１５】
さらに、図５に示すように、制御装置３１０は、制御部２２０を備える。制御部２２０は、例えば、不図示の記憶部に記憶されたソフトウェアを実行することで、＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。図６は比較例によるプラントの起動チャートである。図６には、圧力制御回路２２０がプラント起動に沿ってどう作用するかが図示されている。
【００１６】
多軸型コンバインドサイクル発電プラントの起動方法は、最初（先発）に＃１ユニットを起動し、これが発生する蒸気（この＃１ユニットからの発生蒸気を“タービン駆動蒸気”と呼ぶ）により蒸気タービン４０２を起動してその後に＃２ユニットを起動してこれが発生する蒸気（この＃２ユニットから発生する蒸気を以後“、挿入蒸気”と呼ぶ）をタービン駆動蒸気に徐々に挿入していく。
【００１７】
これを詳述すれば、図５においては先発の＃１ガスタービン１１０が運転中であり、＃１排熱回収ボイラ１１１がガスタービン排ガスの熱を回収して内蔵する＃１ドラム１１３において蒸気が発生する。この蒸気をタービン駆動蒸気として加減弁４０１を経由して蒸気タービン４０２に供給して蒸気タービン４０２を駆動する。このとき加減弁４０１にはいわゆる前圧制御が適用されている。
【００１８】
この前圧制御では、前圧（蒸気加減弁上流部の主蒸気圧力）を一定に保持するように、蒸気タービンに流入する蒸気量が制御される。これよりボイラーのドラム内圧力等を適切に保ちながら、発生蒸気量の増減に見合うようにタービン出力が調整される。主に発生蒸気量を迅速に制御できない（又は難しい）ボイラーを使用する場合に適用され、調速装置と組み合わせたものとすることが多い。
【００１９】
例えば、図５の加減弁４０１の前圧制御（制御回路は図示されない）では、蒸気ヘッダ部５０５の蒸気圧力（加減弁４０１の上流部の圧力、即ちこれが前圧）を７．０ＭＰａの一定に保持するように蒸気タービン４０１に流入するタービン駆動蒸気量を制御する。これより＃１排熱回収ボイラ１１１の＃１ドラム１１３の圧力を７．０ＭＰａ（より正確には配管圧力損失分εを加えた７．０ＭＰａ+ε）に保持している。なお、加減弁４０１を制御する不図示の制御回路は、制御装置３１０の他の制御装置が備えていてもよいし、制御装置３１０が備えていてもよい。
【００２０】
なお、図５の例では、＃１タービンバイパス調節弁１０１が全閉している状態で、＃２タービンバイパス調節弁２０１が中間開度の状態で、＃１アイソレーション弁１０４及び＃２アイソレーション弁２０４が全開している状態で、加減弁４０１が中間開度の状態である。また、本明細書に使用されている数値は全て説明の便宜に配慮しての一例である。
【００２１】
一方、後発の＃２ガスタービン２１０と＃２排熱回収ボイラ２１１も起動中であるが、起動直後では挿入蒸気の圧力や温度が不充分であり、これは起動用の挿入蒸気としては適さない。その間は＃２アイソレーション弁２０４（アイソレーション弁とは例えば電動弁による遮断弁）を全閉状態として、＃２ユニットの発生蒸気は蒸気タービン４０２に流入させずに、その代わりに制御部２２０により＃２タービンバイパス調節弁２０１が開弁して、＃２ドラム２１３からの発生蒸気を７．０ＭＰａに保持するように圧力制御しながら図示されない復水器に逃がすように運転されている。
【００２２】
＃２アイソレーション弁２０４が全閉している期間はこのように運転される。一方、＃２ガスタービン２１０の起動後、時間の経緯とともに挿入蒸気の圧力や温度が増加・上昇して、起動用として適切な値となったとき、＃２アイソレーション弁２０４を徐々に開弁操作して＃２ユニットを＃１ユニットと蒸気タービン４０２に“連結”して“挿入”が開始される。
【００２３】
図６は、比較例によるプラントの起動チャートである。図６には、＃２アイソレーション弁２０４の開度の時間変化を示す波形Ｗ１１、＃２タービンバイパス調節弁２０１の開度を示す波形Ｗ１２、加減弁４０１の開度を示す波形Ｗ１３、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値（ＳＶ値ｄ）を示す波形Ｗ１４、及び＃２ドラム２１３の器内圧力（挿入蒸気の圧力）を示す波形Ｗ１５が示されている。
図６の時刻ｔ４〜ｔ５の波形Ｗ１２が示すように、＃２アイソレーション弁２０４の開弁開始と同時に制御部２２０は＃２タービンバイパス調節弁２０１を所定の変化率で閉弁させて時刻t５において全閉とする。
【００２４】
この作用によりそれまで復水器に流入していた挿入蒸気は、蒸気ヘッダ部５０５に送気されるようになる。この送気は（微視的に言うと）蒸気ヘッダ部５０５の圧力を７．０ＭＰａ以上に上昇させる。前述の加減弁４０１の前圧制御はこの蒸気ヘッダ部５０５の圧力上昇を検知して、加減弁４０１の開度を増加させて、換言すれば蒸気タービン４０２が挿入蒸気を吸収することで圧力を降下させ、蒸気ヘッダ部５０５を７．０ＭＰａの圧力に引き戻すように作用する。
【００２５】
このような手順で＃２ユニットからの挿入蒸気はタービン駆動蒸気に挿入され、＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉したとき（図６の時刻ｔ＝ｔ５）、＃２ユニットからの挿入蒸気は全量がタービン駆動蒸気に合流されて蒸気タービン４０２を駆動する。
図６には図示されていないが、その後、＃１ガスタービン１１０と＃２ガスタービン２１０は定格１００％出力に向けて負荷上昇が行われ、それに伴う＃１/＃２ユニットよりの多量の発生蒸気は、前述と同様の前圧制御の作用により加減弁４０１の開度を増加させて、最終的には加減弁４０１は全開する。
【００２６】
（制御部２２０の構成）
ここで、図５の制御部２２０の構成について説明する。図５の制御装置３１０は説明の便宜上、一例として２５０ミリ秒のサンプリング周期で演算されるディジタル演算方式が採用されており、制御部２２０はその内部にソフトウェアとしてプログラミングされているものである。
【００２７】
制御部２２０に内蔵するＰＩＤコントローラ２２１の作動原理は、設定値（ＳＶ値）とプロセス値（ＰＶ値）を入力して、ＰＶ値がＳＶ値に等しくなるようにフィードバック制御により制御指令値（ＭＶ値）を算出するコントローラである。
本図において、ＳＶ値ｃは７．０ＭＰａであり、＃２タービンバイパス調節弁２０１は＃２ドラム２１３の器内圧力を７．０ＭＰａに保持するように圧力制御を行う。また、ＰＶ値ｇは＃２ドラム２１３の出口圧力であり、具体的にはセンサ２１２により計測される値である。ＭＶ値ａは（後述する制御部２２０の制御指令値ｋを経由して）＃２タービンバイパス調節弁２０１を開閉する信号として出力される。
【００２８】
＃２アイソレーション弁２０４には開度検出器２１４が設置され、本弁が開弁したときは制御部２２０は＃２アイソレーション弁２０４の開度を示すアイソレーション弁開度信号ｍが“１”となることで開弁を検知するように構成されている。ここで、アイソレーション弁開度信号ｍは０または１の値をとり、０で閉弁、１で開弁を示す。
【００２９】
切替器２３０にはＰＩＤコントローラ２２１のＭＶ値ａと閉弁指令値ｂの２信号が入力され、その出力である制御指令値ｋはアイソレーション弁開度信号ｍ＝０のとき制御指令値ｋとしてＭＶ値ａを選択し、アイソレーション弁開度信号ｍ＝１のとき制御指令値ｋとして閉弁指令値ｂを選択するように構成されている。この閉弁指令値ｂは、Ｚ−１の記号で表されたサンプリング遅延器２３２と減算器２３３の作用により１サンプリング周期前（２５０ミリ秒前）の制御指令値ｋからｓΔＭＶ〔％〕を減算した値として与えられる。サンプリング遅延器２３２は、１サンプリング周期前の制御指令値ｋを出力するものであるが、詳細な説明は割愛する。
【００３０】
（制御部２２０の作用）
続いて、図５の制御部２２０の作用について説明する。あるサンプリング周期（時刻＝０）において、＃２アイソレーション弁２０４は全閉（即ちアイソレーション弁開度信号ｍ＝０）しており、そのとき切替器２３０により制御部２２０の制御指令値ｋはＰＩＤコントローラ２２１のＭＶ値ａが選択されて制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａとなる。即ち＃２アイソレーション弁２０４が全閉のときには＃２タービンバイパス調節弁２０１はＰＩＤコントローラ２２１によるフィードバック圧力制御が行われている。
【００３１】
次のサンプリング周期（時刻＝２５０ミリ秒）で＃２アイソレーション弁２０４が開弁した（即ちアイソレーション弁開度信号ｍ＝１）とすると、切替器２３０により制御指令値ｋとして閉弁指令値ｂが選択される。前述のようにサンプリング遅延器２３２と減算器２３３の作用により閉弁指令値ｂは１サンプリング周期前（時刻＝０）の制御指令値ｋからΔＭＶ〔％〕を減算した値となるので、時刻＝２５０ミリ秒での制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａ-ΔＭＶとなる。これにより＃２タービンバイパス調節弁２０１はΔＭＶ〔％〕だけ閉弁する。
【００３２】
そして次のサンプリング周期（時刻＝５００ミリ秒）では同様に制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａ-２×ΔＭＶとなり、その次のサンプリング周期（時刻＝７５０ミリ秒）では制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａ-３×ΔＭＶとなり、その次のサンプリング周期（時刻＝１０００ミリ秒）では制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａ-４×ΔＭＶとなる。
【００３３】
このように＃２アイソレーション弁２０４が開弁した（即ちアイソレーション弁開度信号ｍ＝１）後は、＃２タービンバイパス調節弁２０１は１秒間、つまりサンプリング周期２５０ミリ秒の４周期分で、４×ΔＭＶ〔％〕の一律の変化率で閉弁され、全閉するまでこのように閉弁操作される。
【００３４】
ここで、図５における圧力制御の干渉問題に言及する。仮に上記起動方法の手順において＃２アイソレーション弁２０４が開弁した後も、＃２タービンバイパス調節弁２０１がそれまで行っていたフィードバック圧力制御を継続した場合（制御指令値ｋ＝ＭＶ値ａを継続した場合）について考える。その場合、この蒸気系（即ち連結された＃１ユニットと＃２ユニットと蒸気タービンの総体）は、加減弁４０１の前圧制御と＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力制御の２系統の圧力制御が並列して独立して動作することになる。このため、例えば、加減弁４０１の前圧制御でドラム２１３内の圧力を上げた場合に、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力制御では逆にドラム２１３内の圧力を下げるといったことが起こる。このように、これら両弁の間には圧力制御の干渉問題が生起する。  
【００３５】
この干渉問題があるので、比較例では、＃２アイソレーション弁２０４の開弁に伴い＃２タービンバイパス調節弁２０１はＰＩＤコントローラ２２１によるフィードバック圧力制御を停止して、その代わりに制御部２２０の制御指令値ｋを閉弁指令値ｂにして強制的に所定の変化率で＃２タービンバイパス調整弁２０１の開度を減少させる制御方式（これは例えば、強制閉弁”と称される）に切り替えて、加減弁４０１の前圧制御のみ１系統がこの蒸気系を圧力制御するようにして干渉を回避している。
【００３６】
しかし、加減弁４０１が比較的大きな開度の状態から＃２ユニットの挿入蒸気が挿入されると途中で加減弁４０１が全開して、それ以後の挿入蒸気の挿入が困難になるという問題がある。図７を用いて、この挿入蒸気の挿入が困難になるという問題を説明する。
【００３７】
図７は、＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉になる前に、加減弁４０１が全開になる場合の起動チャートの比較例である。図７には、＃２アイソレーション弁２０４の開度の時間変化を示す波形Ｗ２１、＃２タービンバイパス調節弁２０１の開度を示す波形Ｗ２２、加減弁４０１の開度を示す波形Ｗ２３、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値（ＳＶ値ｄ）を示す波形Ｗ２４、及び＃２ドラム２１３の器内圧力（挿入蒸気の圧力）を示す波形Ｗ２５が示されている。時刻ｔ６でアイソレーション弁２０４が開弁を開始し、時刻ｔ７で加減弁４０１が全開し、時刻ｔ８で＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉する。
【００３８】
一般にホット起動やベリーホット起動と呼ばれる蒸気タービン４０２の部材メタル温度が高温状態で保存されている停止からの起動では、それとの協調のためにタービン駆動蒸気の温度を高くする必要がある。そのときは＃１ガスタービン１１０の出力を比較的高く保ち、その排ガス温度を高くする運転が選択される結果、タービン駆動蒸気量が多量となり、これを飲み込むため加減弁４０１は大きく開弁される。
【００３９】
このように全開ポジションまでの余裕の小さい加減弁４０１に対して＃２ユニットからの挿入蒸気が挿入されると、当初は、加減弁４０１が前圧制御によって開度を増加させる。これにより、前述のように蒸気ヘッダ部５０５に送気された挿入蒸気が吸収されて、蒸気ヘッダ部５０５の圧力は７．０ＭＰａに保持される。しかし、これを継続するうちに＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉に至る前に加減弁４０１が全開する。
【００４０】
このように加減弁４０１が全開するとそれ以上の開度増加ができない。このため、仮に図７に示すように加減弁４０１の全開後も＃２タービンバイパス調整弁２０１の強制閉弁を続行して蒸気の挿入が継続されると、挿入蒸気は吸収されることなく蒸気ヘッダ部５０５の圧力は上昇する。この圧力上昇は加減弁４０１が全開してから＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉する迄の間で継続する。この間の蒸気ヘッダ部５０５の圧力上昇は、それと直結された＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力をも無作為に上昇させることになる。これは前圧制御がそれまで担ってきた＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３内の圧力を適正に保つ機能が喪失したことを意味する。最悪のケースでは急峻な圧力上昇がドラム水位の大幅な低下を招来して、これら排熱回収ボイラ１１１、２１１の緊急停止に至る。以上のように＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉する前に加減弁４０１が全開した場合は、それ以後の挿入蒸気の挿入により、＃１ユニットと＃２ユニットの安定運転に支障を来たすという本実施形態の第１の課題がある。
【００４１】
また、本実施形態が解決する第２の課題について説明する。第２の課題は同じく加減弁４０１の全開に係わる不都合である。図５は２−２−１の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成例であるが、例えば＃２ユニットの故障時には＃１ユニットと蒸気タービン４０１のみ、即ち１−１−１の構成で運用して発電需要に応えるケースがある。そして＃２ユニットの故障修理がなされた後に＃２ユニットを起動して２−２−１のコンバインドサイクル発電プラントとしての運転が行われる。このケースは前述の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの起動方法において先発の＃１ユニットの起動から極端に長い時間経過したのちに後発の＃２ユニットの起動を開始するバリエーションとみなすことができる。その一方、相違点としては１−１−１の運転状態のまま商用運転としての経済性が追及されるので＃１ユニットは定格１００％出力の運用がなされる結果、＃１ユニットから多量のタービン駆動蒸気が発生して加減弁４０１は全開する。この状態から＃２ユニットを起動して挿入蒸気の挿入を行おうとしても、前述の理由と同様にこの挿入には困難を伴う。
【００４２】
従来ではこれを回避するために定格１００％出力の運転がなされている＃１ユニットをわざわざ出力降下して、＃１ユニットのタービン駆動蒸気量を低減させることで加減弁４０１を全開状態から中間開度まで開度低下させてから＃２ユニットの挿入蒸気の挿入を行うことが行われている。しかし逼迫する電力需要に応えるべく定格出力運転されている発電プラントを一時的とは言え部分負荷まで出力降下することは大きな課題となってきた。
【００４３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態における２-２-１方式の多軸型コンバインドサイクル発電プラントと制御装置の構成を示す概略構成図である。
図１の２−２−１方式の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成は、図５の２−２−１方式の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成と比べて、開度検出器４０５が追加されたものになっている。
【００４４】
なお、本実施形態では、説明の簡素化のため２-２-１方式の多軸型コンバインドサイクル発電プラントを例に説明する。なお、２-２-１方式のみならずガスタービン３台と排熱回収ボイラ３台と蒸気タービン１台を組み合せる３-３-１方式への適用も可能である。更に３台以上のＮ台のガスタービンと排熱回収ボイラで構成されるＮ−Ｎ―１にも適用が可能である。
【００４５】
開度検出器４０５は、加減弁４０１に設置されて、加減弁４０１の開度を検出する。開度検出器４０５は、加減弁４０１が全開したときは、加減弁全開フラグ信号ｕを１とし、加減弁４０１が全開していないときは、加減弁全開フラグ信号ｕを０とする。開度検出器４０５は、この加減弁全開フラグ信号ｕを制御装置３００へ供給する。
【００４６】
制御装置３００は、制御部６２０を備える。制御部６２０は、本実施形態による＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する圧力制御回路である。制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態であるか否かに応じて＃２タービンバイパス調節弁２０１を閉弁する制御方式を切り替える。制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態になる前は、予め決められた経時変化（例えば、所定の変化率）で＃２タービンバイパス調節弁２０１を閉弁する。その一例として、制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態になる前は、所定の閉弁率で＃２タービンバイパス調節弁２０１を閉弁する。具体的には例えば、制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態になる前は、＃２タービンバイパス調節弁２０１の弁開度を指令する制御指令値を上記所定の閉弁率で低減させ、この低減させた制御指令値が示す弁開度になるように＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。
【００４７】
一方、制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態になった場合、後発起動された発電プラントの＃２ドラム２１３の圧力に基づいて、＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。より詳細には、制御部６２０は、＃２ドラム２１３の圧力が所定の変化率で上昇するように＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。その一例として、制御部６２０は、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値を上記所定の変化率で増加させ、この増加させた圧力設定値に＃２ドラム２１３の圧力がなるように＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。
【００４８】
なお、センサ２１２の位置は図１の位置に限らず、＃２ドラム２１３内部でもよいし、＃２ドラム２１３の出口から＃２タービンバイパス調節弁２０１または＃２アイソレーション弁までの間のいずれかの位置であってもよい。すなわち、ドラムの圧力は、＃２ドラム２１３内部の圧力、または＃２ドラム２１３の出口から＃２タービンバイパス調節弁２０１または＃２アイソレーション弁までの間のいずれかの位置の圧力である。
【００４９】
加減弁４０１が全開状態になった場合における制御部６２０の具体的処理の一例について説明する。制御部６２０は、センサ２１２が検知した圧力を取得する。そして、制御部６２０は、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値を上記所定の変化率で増加させ、取得した圧力とこの増加させた圧力設定値の差分に基づいて、＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。これにより、＃２ドラム２１３の圧力が圧力設定値になるように変化するので、制御部６２０は、＃２ドラム２１３の圧力が所定の変化率で上昇させることができる。
【００５０】
図５の制御装置３１０と同様に制御装置３００は、一例として、２５０ミリ秒のサンプリング周期で演算されるディジタル演算方式が採用されており、制御部６２０はその内部にソフトウェアとしてプログラミングされている。なお、図１において図５と同じ構成と機能を有する構成要素は、図５と同じ番号を採番し、その説明は割愛する。
【００５１】
制御装置３００は、サンプリング遅延器２３２、減算器２３３、切替器６１０、サンプリング遅延器６１１、加算器６１２、ＮＯＴゲート６１３、ＡＮＤゲート６１５、ＰＩＤコントローラ６２１、減算器６２２、及び切替器６３０を備える。このように、図１の制御装置３００は、図５の制御装置３１０と比べて、切替器２３０が切替器６３０に変更され、減算器２２２が減算器６２２に変更され、ＰＩＤコントローラ２２１がＰＩＤコントローラ６２１に変更され、切替器６１０、サンプリング遅延器６１１、加算器６１２、ＮＯＴゲート６１３、及びＡＮＤゲート６１５が追加されたものになっている。
【００５２】
制御部６２０が備えるＰＩＤコントローラ６２１の動作は、ＰＩＤコントローラ２２１に準ずるが、ＰＩＤコントローラ２２１の設定値であるＳＶ値ｃが７．０ＭＰａの固定値のみであったのに対してＰＩＤコントローラ６２１のそれは切替器６１０の作用により選択される設定値であるＳＶ値ｄが使用されることが相違する。
【００５３】
続いて、切替器６３０について説明する。切替器６３０にはＰＩＤコントローラ６２１のＭＶ値ｊと閉弁指令値ｂの２信号が入力される。切替器６３０は、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐが０のときに、ＰＩＤコントローラ６２１の出力と＃２タービンバイパス調節弁２０１とを電気的に接続する。一方、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐが１のときに、切替器６３０は、減算器２３３の出力と＃２タービンバイパス調節弁２０１とを電気的に接続する。これにより、切替器６３０は、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝０のとき、制御部６２０の制御指令値ｗとしてＭＶ値ｊを出力する。一方、切替器６３０は、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝１のとき、制御指令値ｗとして閉弁指令値ｂを出力する。閉弁指令値ｂは図５の閉弁指令値ｂと同じであり、説明は省略する。
【００５４】
本実施形態では、切替器６１０には７．０ＭＰａの固定設定値ｅと後述する可変設定値ｆの２信号が入力される。切替器６１０は、加減弁全開フラグ信号ｕ＝０（加減弁４０１が全開ではない）のとき、出力であるＳＶ値ｄとして固定設定値ｅ（７．０ＭＰａ）を選択する。一方、切替器６１０は、加減弁全開フラグ信号ｕ＝１（加減弁４０１が全開）のとき、ＳＶ値ｄとして可変設定値ｆを選択するように切り替える。
【００５５】
この可変設定値ｆは、Ｚ−１の記号で表されるサンプリング遅延器６１１と加算器６１２の作用により、１サンプリング周期前（２５０ミリ秒前）のＳＶ値ｄにΔＳＶ〔ＭＰａ〕を加算した値として与えられる。その作用を時系列に沿って具体的に説明する。
あるサンプリング周期（時刻＝０）において、加減弁４０１は前圧制御により中間開度の状態であり（加減弁全開フラグ信号ｕ＝０）、そのときＰＩＤコントローラ６２１のＳＶ値ｄは切替器６１０により固定設定値ｅの７．０ＭＰａが選択されている。
【００５６】
次のサンプリング周期（時刻＝２５０ミリ秒）で加減弁４０１が全開弁した（加減弁全開フラグ信号ｕ＝１）とすると、切替器６１０によりＰＩＤコントローラ６２１のＳＶ値ｄは可変設定値ｆが選択される。可変設定値ｆはサンプリング遅延器６１１と加算器６１２の作用により１サンプリング周期前（時刻＝０）のＳＶ値ｄである７．０ＭＰａとΔＳＶを加算した値となるので、可変設定値ｆ＝７．０ＭＰａ+ΔＳＶとなる。これよりＰＩＤコントローラ６２１のＳＶ値ｄは７．０ＭＰａから７．０ＭＰａ+ΔＳＶに上昇する。
【００５７】
ここで、加減弁４０１が全開であるか否かを示す加減弁全開フラグ信号ｕは分岐されてＮＯＴゲート６１３にも入力されて、ＮＯＴゲート６１３はその否定である信号ｖを出力する。ＡＮＤゲート６１５にはアイソレーション弁開度信号ｍと信号ｖの２信号が入力され、アイソレーション弁開度信号ｍと信号ｖの両方が１のとき（即ち＃２アイソレーション弁２０４が開弁し、加減弁４０１が全開ではないとき）にＡＮＤゲート６１５は出力信号ｐを１とし、それ以外のときはＡＮＤゲート６１５は出力信号ｐを０とする。
【００５８】
このとき、加減弁全開フラグ信号ｕ＝１であるので、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝０となるので、ＰＩＤコントローラ６２１の制御指令値であるＭＶ値ｊが制御部６２０の制御指令値ｗとして、＃２タービンバイパス調節弁２０１ｊへ供給される。そして、＃２タービンバイパス調節弁２０１ｊは、＃２ドラム２１３の器内圧力を（即ち挿入蒸気の圧力を）７．０ＭＰａ+ΔＳＶに上昇させるように＃２タービンバイパス調節弁２０１の弁開度を低減させる。
【００５９】
そして次のサンプリング周期（時刻＝５００ミリ秒）では、同様にＳＶ値ｄ＝可変設定値ｆ＝７．０ＭＰａ+２×ΔＳＶとなり、ＰＩＤコントローラ６２１のＭＶ値ｊが７．０ＭＰａ+２×ΔＳＶとなる。よって、＃２タービンバイパス調節弁２０１ｊは、挿入蒸気の圧力を７．０ＭＰａ+２×ΔＳＶに上昇させるように更に＃２タービンバイパス調節弁２０１の弁開度を低減させる。
【００６０】
そして次のサンプリング周期（時刻＝７５０ミリ秒）ではＳＶ値ｄ＝７．０ＭＰａ+３×ΔＳＶとなり、その次のサンプリング周期（時刻＝１０００ミリ秒）ではＳＶ値ｄ＝７．０ＭＰａ+４×ΔＳＶとなる。
【００６１】
このようにして加減弁４０１が全開した後は、ＰＩＤコントローラ６２１のＳＶ値ｄは１秒間、つまりサンプリング周期２５０ミリ秒の４周期分で、４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕の変化率で上昇する。そして、それに応じて＃２タービンバイパス調節弁２０１は閉弁操作されて、挿入蒸気圧（即ち＃２ドラム２１３の器内圧力）も同じく４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒の変化率で上昇する。この作用により復水器に流れていた挿入蒸気は蒸気ヘッダ部５０５に送気される。
【００６２】
（本実施形態による起動方法）
図２は、本実施形態による多軸型コンバインドサイクル発電プラントの起動方法を示す起動チャートである。制御部６２０が同発電プラントの起動方法全体にどのように作用するかを示したものである。図２には、＃２アイソレーション弁２０４の開度の時間変化を示す波形Ｗ１、＃２タービンバイパス調節弁２０１の開度を示す波形Ｗ２、加減弁４０１の開度を示す波形Ｗ３、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値（ＳＶ値ｄ）を示す波形Ｗ４、及び＃２ドラム２１３の器内圧力（挿入蒸気の圧力）を示す波形Ｗ５が示されている。
【００６３】
図２の初期状態も図６の起動チャートと同じく、先発＃１ユニットが起動され、これが生成するタービン駆動蒸気で蒸気タービン４０２は駆動され、加減弁４０１には前圧制御が適用されて蒸気ヘッダ５０５は７．０ＭＰａに保持されている。但し加減弁４０１の開度は最初に図６より大きな開度で開弁されていることが相違する。
【００６４】
このとき、＃２アイソレーション弁２０４が全閉しているので、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝０であり、また加減弁４０１は開弁しているが全開ではないため加減弁全開フラグ信号ｕ＝０である。よって、後発の＃２ユニットについては、＃２タービンバイパス調節弁２０１は７．０ＭＰａのＳＶ値ｄによるフィードバック圧力制御がなされ、挿入蒸気は７．０ＭＰａの圧力に保たれている。
【００６５】
＃２ガスタービン２１０の起動後、時間の経緯とともに挿入蒸気の圧力や温度が増加・上昇して、起動用として適切な値となったとき、＃２アイソレーション弁２０４を徐々に開弁操作して＃２ユニットを＃１ユニットと蒸気タービン４０２に「連結」して、「挿入」が開始される。
【００６６】
＃２アイソレーション弁２０４の開弁が開始されると、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐが１となり、制御部６２０の制御指令ｗは閉弁指令値ｂに切り替わる。これにより、制御部６２０は、＃２タービンバイパス調節弁２０１は所定の変化率（４×ΔＭＶ％／秒）で閉弁する強制閉弁を行う。この結果、それまで復水器に流入していた＃２ユニットからの挿入蒸気は、蒸気ヘッダ部５０５に送気されるようになり、この送気は（微視的に言うと）蒸気ヘッダ部５０５の圧力を７．０ＭＰａ以上に上昇させる。
【００６７】
加減弁４０１の前圧制御はこの蒸気ヘッダ部５０５の圧力上昇を検知して、加減弁４０１の開度を増加させて、換言すれば挿入蒸気は蒸気タービン４０２が吸収することで圧力を降下させ、蒸気ヘッダ部５０５を７．０ＭＰａの圧力に引き戻すように作用する。このような手順で＃２ユニットからの挿入蒸気はタービン駆動蒸気に「挿入」される。以上までの起動方法・手順は、比較例による起動方法と同じである。
【００６８】
以下、この＃２ユニットからの挿入蒸気が連続して挿入される過程において、＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉に至る前に加減弁４０１が全開した場合に、発電プラントを安定に運転する第２の課題に対する本実施形態の対処方法を説明する。
【００６９】
加減弁４０１が全開すると、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝０となり制御部６２０の制御指令ｗはＭＶ値ｊに切り替わり、＃２タービンバイパス調節弁２０１は再びＰＩＤコントローラ６２１によってフィードバック圧力制御される。その設定値であるＳＶ値ｄに関し、加減弁全開フラグ信号ｕ＝１なので切替器６１０によりＳＶ値ｄは可変設定値ｆに切り替わる。そのため、図２の時刻ｔ２〜ｔ３の波形Ｗ４に示すように、前述のようにＳＶ値ｄは所定の変化率（４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒）を伴って上昇していく。
【００７０】
この結果、＃２タービンバイパス調節弁２０１は挿入蒸気の圧力を４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒の変化率で上昇させるようにして閉弁されて、挿入蒸気は蒸気ヘッダ部５０５に送気される。因みにこのときの＃２タービンバイパス調節弁２０１の閉弁レートは図２のｔ２〜ｔ３の波形Ｗ２に図示されるように一律のランプ状ではない。
【００７１】
図２の時刻ｔ２〜ｔ３の波形Ｗ５に示すように、このようにして＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉するまで、挿入蒸気（及び蒸気ヘッダ部５０５の圧力と＃１ドラム１１３の器内圧力と＃２ドラム２１３の器内圧力）は４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒の変化率を保って圧力上昇しながらタービン駆動蒸気に「挿入」される。
【００７２】
＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉したとき、挿入蒸気は全量がタービン駆動蒸気に合流されて蒸気タービン４０２を駆動する。その後、＃１ガスタービン１１０と＃２ガスタービン２１０は定格１００％出力に向けて負荷上昇が行われる。
【００７３】
（ΔＳＶの選定）
本実施形態において、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値を上昇させる際の所定の変化率（４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒）は、それによる＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力上昇がドラム内の水位変動を引き起こさない適切な値に設定されてもよい。
【００７４】
この「水位変動を引き起こさない適切な値」を選定する方法の一例としてスライディングプレッシャー領域での運転実績に従って選定するアプローチを以下に説明する。一般に蒸気タービン４０２の部材メタル温度が低温状態で保存されている状態から起動するコールド起動では、図６の起動チャートに示すとおり、＃２ユニットからの挿入蒸気が「挿入」される過程で＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉する前に加減弁４０１が全開することはない。
【００７５】
即ち、コールド起動では、上述したように、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値を所定の変化率で上昇させる必要はない。そして＃２タービンバイパス調節弁２０１が全閉して挿入蒸気の全量がタービン駆動蒸気に合流した後、＃１ガスタービン１１０と＃２ガスタービン２１０の出力上昇が行われ、それに伴う＃１/＃２ユニットよりの多量の発生蒸気を受けて、前圧制御は加減弁４０１の開度を増加させて、＃１ガスタービン１１０と＃２ガスタービン２１０が定格１００％出力に到達する前に、加減弁４０１は全開する。
【００７６】
この加減弁４０１が全開した以後も、＃１ガスタービン１１０と＃２ガスタービン２１０は定格１００％出力に向けて出力上昇が継続して行われる。それに伴う＃１/＃２ユニットよりの発生蒸気については、加減弁４０１は全開しているために蒸気ヘッダ部５０５の圧力（及びこれに直結される＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力）の上昇となる。このような圧力上昇を随伴しながら運転される領域はスライディングプレッシャー領域と呼ばれている。一般にスライディングプレッシャー領域で発生するドラムの器内圧力上昇レートは比較的緩慢であり、この緩い圧力変化レート下でドラム水位変動が引き起こされることはない。
【００７７】
昨今の最新コンバインドサイクル発電プラントのスライディングプレッシャー領域でのドラムの器内圧力上昇レートは、例えば、０．２ＭＰａ/分から０．５ＭＰａ/分程度であり、ガスタービンや排熱回収ボイラの特性・設計条件により様々である。
【００７８】
例えば、本実施形態を適用する多軸型コンバインドサイクル発電プラントの試運転においてコールド起動を行った結果、スライディングプレッシャー領域での器内圧力上昇レートが０．３６ＭＰａ/分という実績データが得られたとする。０．３６ＭＰａ/分＝０．００６ＭＰａ/秒であるから、『０．００６ＭＰａ/秒＝４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒』を解いて、ΔＳＶ＝０．０００１５〔ＭＰａ〕がソフトウェア内のパラメータ（定数）に設定される。このように、＃２タービンバイパス調節弁２０１の圧力設定値を上昇させる際の所定の変化率は、蒸気ヘッダ部５０５の圧力上昇及びこれに直結される＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の圧力上昇を随伴しながら運転されるスライディングプレッシャー領域運転における＃２ドラム２１３の圧力値に応じて設定されてもよい。これにより、ドラム水位変動を引き起こさない適切な値を選定することが可能である。
【００７９】
ドラム水位変動のメカニズムは蒸発器内の気泡（ボイド）が圧力上昇により潰されて、器内の体積が激減するいわゆるシュリンキング現象に起因するものである。一般的に水位変動を引き起こさない適切な値を机上計算やシミュレーション解析により算出することは、排熱回収ボイラの設計条件や運転条件等、様々な要素が関係するので非常に困難である。しかし、スライディングプレッシャー領域の運転に着目すれば確実で適切な値を求めることが可能である。
【００８０】
（本実施形態の効果）
続いて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態における制御部６２０は、加減弁４０１が全開状態になる前は、予め決められた経時変化（例えば、所定の変化率）でタービンバイパス調節弁を閉弁する。一方、加減弁４０１が全開状態になった場合、制御部６２０は、後発起動された発電プラントの＃２ドラム２１３の圧力に基づいて、＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。
【００８１】
加減弁４０１が全開になった後は、それまで行われた前圧制御が機能停止の状態になる。そのため、制御部６２０が、ドラム２１３の圧力に基づいて、＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御しても、上に指摘した加減弁４０１と＃２タービンバイパス調節弁２０１の２系統の圧力制御が並列することがなく、圧力制御の干渉が起こらないようにできる。更に、ドラム２１３の圧力に基づいて、タービンバイパス調節弁を制御することで、ドラム２１３の水位変動を抑えることができる。このため、タービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁４０１が全開した後も、＃１ユニットと＃２ユニットの安定運転を確保しながら挿入蒸気の挿入を行うことができる。
【００８２】
制御部６２０は、加減弁４１０が全開状態になる前は、所定の閉弁率で＃２タービンバイパス調節弁２０１を閉弁する。一方、加減弁４０１が全開状態になった場合、制御部６２０は、後発起動された発電プラントの＃２ドラム２１３の圧力が所定の変化率で上昇するように＃２タービンバイパス調節弁２０１を制御する。
【００８３】
これにより、図２の波形Ｗ５に示すように、ドラム２１３の器内圧力が所定の変化率で上昇するので、ドラム２１３の水位変動を抑えることができる。このため、タービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁４０１が全開した後も、＃１ユニットと＃２ユニットの安定運転を確保しながら挿入蒸気の挿入を行うことができる。
【００８４】
さらに、挿入蒸気の圧力、即ち＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力は４×ΔＳＶ〔ＭＰａ〕／秒の変化率で圧力上昇しながら「挿入」が行われる。この変化率を決定するのは、制御部６２０が実行するソフトウェアにパラメータ（定数）として与えるΔＳＶであり、その値は設計者が任意に選定できる。
【００８５】
本実施形態に係る起動と、比較例に係る図７の起動チャートで示される起動とを比較する。もし、図７の如く加減弁４０１が全開した後も＃２タービンバイパス調節弁２０１を強制閉弁して挿入蒸気を挿入する起動方法を採った場合、次の二つの問題を呈する。
【００８６】
第１の問題は、＃２タービンバイパス調節弁２０１の閉弁レートは４×ΔＭＶ〔％〕／秒の一律の変化率となるが、弁を一律に閉めたからといって＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力が一律に上昇するわけではなく、ドラム器内圧力の変化率は無作為なものになる。最悪のケースでは急峻な圧力上昇がドラム水位の大幅な低下を招来して、排熱回収ボイラを停止させ、加減弁４０１が全開した後も＃１ユニットと＃２ユニットの安定運転を確保することができない。
【００８７】
第２の問題は、スライディングプレッシャー領域の運転を通じてドラム水位変動を引き起こさない適切な圧力上昇率が０．３６ＭＰａ／分であることが例え判明しても、＃２タービンバイパス調節弁２０１の閉弁レートをいくらの値にすればこの０．３６ＭＰａ／分の圧力上昇が実現するかの評価及び算出が難しい。様々な蒸気圧力、温度、流量の条件下での算出は事実上不可能である。
【００８８】
これに対し、上述したように、本実施形態では、設計者は、制御部６２０が実行するソフトウェア上のΔＳＶを例えば０．０００１５〔ＭＰａ〕に設定可能である。またこのように設定することで、＃１ドラム１１３と＃２ドラム２１３の器内圧力上昇の変化率を、ドラム水位変動を引き起こさない０．３６ＭＰａ/分にコントロールできる。これにより、上述した第２の問題は解消される。また、ドラム水位変動を引き起こさないため、タービンバイパス調節弁が全閉する前に加減弁４０１が全開した後も、＃１ユニットと＃２ユニットの安定運転を確保しながら挿入蒸気の挿入を行うことができる。これにより、上述した第１の問題も解消される。
【００８９】
さらに、本実施形態の第３の効果は第２の課題に対しての効果である。即ち１−１−１の運転状態のまま加減弁４０１が全開している状態から＃２ユニットの挿入蒸気の挿入を行う場合も、本実施形態は適用が可能である。このケースでは＃２アイソレーション弁２０４が開弁したときに既に加減弁４０１は全開している。このため、ＡＮＤゲート６１５の出力信号ｐ＝０であるから強制閉弁による＃２タービンバイパス調節弁２０１の閉弁操作は行われない。＃２タービンバイパス調節弁２０１は０．３６ＭＰａ/分の上昇レートを有するＳＶ値ｄによるフィードバック圧力制御により挿入蒸気を挿入することができる。
【００９０】
従って、従来のように定格１００％出力の運転がなされている＃１ユニットを出力降下させてから＃２ユニットの挿入を行うという不便な運用を強いられることなく、＃１ユニットは定格１００％出力を保持しながら＃２ユニットの挿入蒸気を挿入することができる。
【００９１】
（本実施形態の第１の変形例）
上記実施形態は２台のタービンバイパス弁に対する適用であるが、３台のガスタービンと排熱回収ボイラ（＃１ユニットと＃２ユニットと＃３ユニット）で構成される３−３―１の多軸型コンバインドサイクル発電プラントに対しても、本実施形態の起動手順は適用できる。
【００９２】
例えば＃１ユニットと＃２ユニットが連結された状態から、＃３ユニットの挿入蒸気を挿入するときに、＃３タービンバイパス調節弁の圧力制御回路には、本実施形態の起動手順の適用が可能である。ここで、＃１ユニットと＃２ユニットが連結された状態の運転状態は両ユニットが発生させる多量のタービン駆動蒸気が加減弁に供給されるので、加減弁は比較的大きな開度で開弁される、または場合によって全開となる傾向が強い。
【００９３】
この起動手順を繰り返せばＮ（Ｎは自然数）台のガスタービンと排熱回収ボイラで構成されるＮ−Ｎ―１の多軸型コンバインドサイクル発電プラントに対しても適用できることは容易に理解される。
【００９４】
（本実施形態の第２の変形例）
図３は、多軸型コンバインドサイクル発電プラントの第２の変形例と制御装置３００ｂの構成を示す概略構成図である。第２の変形例に係る制御装置３００ｂは、制御部６２０ｂを備える。
蒸気タービンは、高圧蒸気タービン（第１蒸気タービン）９０２と低圧蒸気タービン（第２蒸気タービン）９０３が同一の車軸９０４に設置され、合わせて発電機９０５を駆動する。ここで、低圧蒸気タービン９０３は、高圧蒸気タービン９０２より低圧である。＃１高圧ドラム７１３と＃２高圧ドラム８１３から生成する高圧蒸気は高圧蒸気ヘッダ部９０８に送気され加減弁９０１を通過して高圧蒸気タービン９０２を駆動する。
【００９５】
本変形例の特徴は再熱蒸気を使用することにあり、即ち高圧蒸気タービン９０２を駆動した蒸気は排気されて、低圧再熱ヘッダ部９１０に送気される。蒸気は、低圧再熱ヘッダ部９１０から分岐されて＃１排熱回収ボイラ７１１に内蔵される＃１再熱器７２０と＃２排熱回収ボイラ８１１に内蔵される＃２再熱器８２０に流入する。この流入した蒸気は、＃１再熱器７２０と＃２再熱器８２０により過熱されて高温再熱蒸気となる。高温再熱蒸気は高圧再熱蒸気ヘッダ部９１１に送気され、インターセプト弁９１２を経由して低圧蒸気タービン９０３を駆動する。
【００９６】
また、タービンバイパス調節弁の系統構成はカスケードバイパスと呼ばれる方式である。＃１高圧タービンバイパス調節弁７０１と＃２高圧タービンバイパス調節弁８０１は、それぞれ＃１再熱器７２０の入口部と＃２再熱器８２０の入口部に接続されている。＃１再熱器７２０の出口部と＃２再熱器８２０の出口部は、それぞれ＃１低圧タービンバイパス調節弁７２３と＃２低圧タービンバイパス調節弁（第２のタービンバイパス調節弁）８２３に接続され、不図示の復水器に接続されている。
【００９７】
本変形例の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの起動は、図１の構成例における起動手順に準拠して＃１ユニットを先発起動して高圧蒸気タービン９０２と低圧蒸気タービン９０３を駆動している状態で、後発の＃２ユニットが生成する挿入蒸気を「挿入」する。
【００９８】
挿入蒸気の圧力や温度が不充分であり起動用の挿入蒸気として使用できない起動直後は、＃２高圧アイソレーション弁８０４と＃２再熱アイソレーション弁８２２の両弁が全閉している。そのため、挿入蒸気は＃２高圧タービンバイパス調節弁８０１、＃２再熱器８２０、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３を順に経由して復水器に逃げるように運転される。
【００９９】
その後、挿入蒸気が必要な圧力や温度に到達したとき、「挿入」が開始される。高圧蒸気タービン９０２への「挿入」は、＃２高圧アイソレーション弁８０４を開弁することで開始される。センサ８１２は、＃２ドラム８１３の出口の圧力を検出し、検出した圧力値を示す信号を制御装置３００ｂの制御部６２０ｂへ出力する。加減弁９０１と＃２高圧タービンバイパス調節弁８０１の起動と制御は、それぞれ加減弁と＃２タービンバイパス調節弁２０１のそれと同じであり、説明は省略する。
【０１００】
高圧蒸気タービン９０２の「挿入」と同時平行して、低圧蒸気タービン９０３への「挿入」は進行し、それは＃２再熱アイソレーション弁８２２を開弁することで開始される。ここで、センサ８２５は、＃２再熱器８２０の出口の圧力を検出し、検出した圧力値を示す信号を制御装置３００ｂの制御部６２０ｂへ出力する。制御部６２０ｂは、＃２再熱器８２０の出口の再熱蒸気圧力を所定の圧力値に保つように、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３を制御する。それは上述した実施形態において＃２タービンバイパス調節弁２０１が＃２ドラム２１３の出口の発生蒸気を所定の圧力値（７．０ＭＰａ）に保つ圧力制御と相似の構成である。
【０１０１】
また、不図示の制御回路は、高温再熱蒸気ヘッダ部９１１の高温再熱蒸気圧力を所定の値に保持するように、インターセプト弁９１２の前圧制御を実行する。このインターセプト弁９１２の前圧制御により、低圧蒸気タービン９０３に流入する蒸気量が制御される。それは加減弁４０１の前圧制御が蒸気ヘッダ部５０５の蒸気圧力を所定の値（７．０ＭＰａ）に保持するように蒸気タービン４０２に流入する蒸気量を制御するのと相似する。
【０１０２】
従って、制御部６２０ｂは、インターセプト弁９１２が全開状態になる前は、低圧蒸気タービン９０３への「挿入」するために、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３を強制閉弁する。その際、制御部６２０ｂは、所定の第２閉弁率で第２の＃２低圧タービンバイパス調節弁を閉弁する。具体的には例えば、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３の弁開度を指令する制御指令値を所定の第２閉弁率で低減させ、この低減させた制御指令値が示す弁開度になるように＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３を制御する。
【０１０３】
そして、その過程でインターセプト弁９１２が全開した後は、制御部６２０ｂは、再熱器８２０の出口の圧力が所定の変化率で上昇するよう＃２低圧タービンバイパス調節弁を制御する。具体的には例えば、制御部６２０ｂは、ＰＩＤコントローラを用いて＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３を圧力制御し、この圧力制御の設定値（ＳＶ値）を所定の変化率で上昇する。
【０１０４】
以上、第２の変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントは、蒸気タービンが高圧蒸気タービン９０２と高圧蒸気タービン９０２より低圧の低圧蒸気タービン９０３を備える。タービン駆動蒸気は加減弁９０１を通過して高圧蒸気タービン９０２を駆動した後に排気されて、再び排熱回収ボイラに内蔵する再熱器８２０により過熱されて再熱蒸気となる。
【０１０５】
先発起動された少なくとも１台の発電プラントの再熱器７２０から再熱蒸気は全て低圧タービン駆動蒸気としてインターセプト弁９１２を通過して低圧蒸気タービン９０３を駆動し、後発起動された１台の発電プラントの再熱器８２０からの再熱蒸気は、予め定められた圧力設定値に再熱蒸気の圧力を保持するように開弁された第２のタービンバイパス調節弁８２３を通過して低圧蒸気タービン９０３以外に送気される。第２の変形例におけるコンバインドサイクル発電プラントは、この状態から第２のタービンバイパス調節弁８２３を閉弁することで後発起動の再熱蒸気を低圧タービン駆動蒸気に対する挿入蒸気としてインターセプト弁９１２の上流部に挿入して起動するものである。
【０１０６】
制御部６２０ｂは、インターセプト弁９１２が全開状態になる前は、所定の閉弁率で第２の＃２低圧タービンバイパス調節弁を閉弁する。一方、制御部６２０ｂは、インターセプト弁９１２が全開状態になった場合、再熱器８２０の出口の圧力が所定の変化率で上昇するよう＃２低圧タービンバイパス調節弁を制御する。
【０１０７】
（本実施形態の第３の変形例）
続いて、図４は、多軸型コンバインドサイクル発電プラントの第３の変形例と制御装置３００ｂの構成を示す概略構成図である。図４の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成は、図３の多軸型コンバインドサイクル発電プラントの構成に比べて、＃１第２のドラム７２４、＃２第２のドラム８２４が追加されたものになっている。図４の制御装置３００ｂの構成は、図３の制御装置３００ｂの構成と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０８】
＃１ドラム７１３と＃２ドラム８１３以外に＃１排熱回収ボイラ７１１と＃２排熱回収ボイラ８１１はそれぞれ＃１第２のドラム７２４、＃２第２のドラム８２４を有している。この＃１第２のドラム７２４が発生する蒸気は＃１再熱器７２０の入口部に送気されるように接続されている。また、＃２第２のドラム８２４が発生する蒸気は＃２再熱器８２０の入口部に送気されるように接続されている。
【０１０９】
この構成では、再熱蒸気の急峻な圧力上昇が＃１第２のドラム７２４、＃２第２のドラム８２４の水位の大幅な変動を引き起こす恐れがある。そこで、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３の圧力制御の設定値（ＳＶ値）を上昇させる第２変化率は、それによる＃１第２のドラム７２４、＃２第２のドラム８２４の器内圧力上昇が＃１第２のドラム７２４、＃２第２のドラム８２４内の水位変動が所定の範囲に収まるように設定されている。
【０１１０】
なお、＃２低圧タービンバイパス調節弁８２３の圧力制御の設定値（ＳＶ値）を上昇させる第２変化率は、高圧再熱蒸気ヘッダ部９１１の圧力上昇及び＃１第２のドラム７２４または＃２第２のドラム８２４の圧力上昇を随伴しながら運転されるスライディングプレッシャー領域運転における＃１第２のドラム７２４または＃２第２のドラム８２４の圧力値に応じて設定されていてもよい。
【０１１１】
なお、上述した説明では圧力制御のコントローラとして最も一般的なＰＩＤコントローラを使用する例を記載したが、同様のフィードバック制御機能を有するものにＬＱＲ、ＧＰＣ等が知られており、本発明はこれらを同等の機能を有するコントローラを使用しても適用が可能である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０１ ＃１タービンバイパス調節弁
１０４ ＃１アイソレーション弁
１１０ ＃１ガスタービン
１１１ ＃１排熱回収ボイラ
１１２ センサ
１１３ ＃１ドラム
１１６  ＃１発電機
２０１ ＃２タービンバイパス調節弁
２０４ ＃２アイソレーション弁
２１０ ＃２ガスタービン
２１１ ＃２排熱回収ボイラ
２１２ センサ
２１３ ＃２ドラム
２１４  開度検出器
２１６  ＃２発電機
２２０ 制御部
２２１ ＰＩＤコントローラ
２２２  減算器
２３０ 切替器
２３２ サンプリング遅延器
２２３ 減算器
３００、３００ｂ、３１０  制御装置
４０１ 加減弁
４０２ 蒸気タービン
４０３ 発電機
４０５  開度検出器
５０５ 蒸気ヘッダ部
６１０ 切替器
６１１ サンプリング遅延器
６１２ 加算器
６１３ ＮＯＴゲート
６１５ ＡＮＤゲート
６２０、６２０ｂ       制御部
６２１ ＰＩＤコントローラ
６２２  減算器
６３０ 切替器
７０１ ＃１高圧タービンバイパス調節弁
７０４ ＃１高圧アイソレーション弁
７１０ ＃１ガスタービン
７１１ ＃１排熱回収ボイラ
７１３ ＃１ドラム
７１６  ＃１発電機
７２０  ＃１再熱器（第１の再熱器）
７２１  逆止弁
７２２  ＃１再熱アイソレーション弁
７２３  ＃１低圧タービンバイパス調節弁
７２４  ＃１第２のドラム
８０１ ＃２高圧タービンバイパス調節弁
８０４ ＃２高圧アイソレーション弁
８１０ ＃２ガスタービン
８１１ ＃２排熱回収ボイラ
８１２  センサ
８１３ ＃２ドラム
８１６  ＃２発電機
８２０  ＃２再熱器（第２の再熱器）
８２２  ＃２再熱アイソレーション弁
８２３  ＃２低圧タービンバイパス調節弁（第２のタービンバイパス調節弁）
８２４  ＃２第２のドラム
８２５  センサ
９０１ 加減弁
９０２ 高圧蒸気タービン（第１蒸気タービン）
９０３ 低圧蒸気タービン（第２蒸気タービン）
９０４  車軸
９０５ 発電機
９０８  高圧蒸気ヘッダ部
９１０  低圧再熱蒸気ヘッダ部
９１１  高圧再熱蒸気ヘッダ部
９１２  インターセプト弁
ａ     ＭＶ値
ｂ     閉弁指令値
ｃ     ＳＶ値
ｄ     ＳＶ値
ｅ     固定設定値
ｆ     可変設定値
ｇ     ＰＶ値
ｊ     ＭＶ指
ｋ     制御指令値
ｍ     アイソレーション弁開度信号
ｐ     ＡＮＤゲート６１５の出力信号
ｕ     加減弁全開フラグ信号
ｖ     否定信号
ｗ     制御指令値
【図１】
2015124711.tif 000003
【図２】
2015124711.tif 000004
【図３】
2015124711.tif 000005
【図４】
2015124711.tif 000006
【図５】
2015124711.tif 000007
【図６】
2015124711.tif 000008
【図７】
2015124711.tif 000009