(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＲＳＧ蒸気回路のフロア圧力レベルを調節する方法であって、
ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）に関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信するステップ（５１０）と、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用するための、複数の候補圧力レベルを識別するステップ（５２０）と、
前記複数の測定されたプラント動作値に基づいて、前記複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定するステップ（５３０）と、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別するステップ（５４０）と、
前記複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択するステップであって、前記最低圧力レベルが、前記識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる、最低圧力レベルを選択するステップ（５５０）と、
前記選択された最低圧力レベルまで、前記ＨＲＳＧ蒸気回路を加圧するステップ（５６０）と
を含む、方法。
【請求項２】
前記選択された最低圧力レベルまで前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）を加圧した後で、前記ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた少なくとも１つの蒸気バイパス弁（１５２、１５４、１５６）を開放するステップ（４４０）をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各蒸気タービンセクションに供給される、前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）の各セクションに関連付けられた管および蒸気の複数の温度データを受信するステップと、
前記蒸気タービンセクションに関連付けられた流入温度レベルを識別するステップと、
蒸気温度レベルが、前記流入温度レベルと適合することを判定するステップであって、前記蒸気温度レベルが、前記複数の蒸気温度データに関連付けられる、判定するステップと、
前記蒸気タービンセクションへの蒸気の流入を開始するステップと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）に関連付けられた圧力バッファを識別するステップと、前記圧力バッファで、前記選択された最低圧力レベルを調節するステップとをさらに含む、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記選択された最低圧力レベルに関連付けられた、予測されるドラム膨張を識別するステップと、
前記ドラム膨張が、ドラム膨張閾値を超えないことを確認するステップとをさらに含む、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択された最低圧力レベルでの気水分離効率に関連付けられた、ミスト除去装置の性能への影響を識別するステップと、
前記性能への影響が、気水分離効率の閾値を超えないことを確認するステップとをさらに含む、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）のフロア圧力レベルを調節するための圧力制御コンピュータ装置（３２０）であって、前記圧力制御コンピュータ装置が、メモリ（３５０）と通信するプロセッサ（３５２）を備え、前記プロセッサが、
ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信し（５１０）、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別し（５２０）、
前記複数の測定されたプラント動作値に基づいて、前記複数の候補圧力レベルのそれぞれに対する、計算された蒸気速度レベルを決定し（５３０）、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別し（５４０）、
前記複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルであって、前記識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる最低圧力レベルを選択し（５５０）、
前記選択された最低圧力レベルまで、前記ＨＲＳＧ蒸気回路を加圧する（５６０）
ようにプログラムされる、圧力制御コンピュータ装置。
【請求項８】
前記選択された最低圧力レベルまで前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）を加圧した後で、前記ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた少なくとも１つの蒸気バイパス弁（１５２、１５４、１５６）を開放するようにさらに構成される、請求項７に記載の圧力制御コンピュータ装置（３２０）。
【請求項９】
各蒸気タービンセクションに供給する、前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）の各セクションに関連付けられた複数の管および蒸気の温度データを受信し、
前記蒸気タービンセクションに関連付けられた流入温度レベルを識別し、
蒸気温度レベルが、前記流入温度レベルに適合することを判定し、前記蒸気温度レベルが、前記複数の蒸気温度データに関連付けられ、
前記蒸気タービンセクションへの蒸気流入を開始するようにさらに構成される、請求項８に記載の圧力制御コンピュータ装置（３２０）。
【請求項１０】
前記ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた圧力バッファを識別し、
前記圧力バッファで、前記選択された最低圧力レベルを調節するようにさらに構成される、請求項７乃至請求項９のいずれか１項に記載の圧力制御コンピュータ装置（３２０）。
【請求項１１】
前記選択された最低圧力レベルに関連付けられた、予測されるドラム膨張を識別し、
ドラム膨張閾値を満たすために、予測されるドラム膨張を評価し、かつ必要に応じて、選択された最低圧力レベルを上向きに調節するようにさらに構成される、請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の圧力制御コンピュータ装置（３２０）。
【請求項１２】
前記選択された最低圧力レベルでの気水分離効率に関連付けられた、ミスト除去装置の性能への影響を識別し、
前記ミスト除去装置の性能閾値を満たすために、前記ミスト除去装置の性能を評価し、かつ必要に応じて、選択された最低圧力レベルを上向きに調節するようにさらに構成される、請求項７乃至請求項１１のいずれか１項に記載の圧力制御コンピュータ装置（３２０）。
【請求項１３】
そこで実施されるコンピュータ実行可能な命令を有する、ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）のフロア圧力レベルを調節するための少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）であって、圧力制御コンピュータ装置（３２０）の少なくとも１つのプロセッサ（３５２）で実行されると、前記コンピュータ実行可能な命令によって前記プロセッサが、
ＨＲＳＧ蒸気回路およびその蒸気タービンセクションに関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信し（５１０）、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別し（５２０）、
前記複数の測定されたプラント動作値に基づいて、前記複数の候補圧力レベルのそれぞれに対する、計算された蒸気速度レベルを決定し（５３０）、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別し（５４０）、
前記複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルであって、前記識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる最低圧力レベルを選択し（５５０）、
前記選択された最低圧力レベルまで、前記ＨＲＳＧ蒸気回路を加圧する（５６０）、
少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項１４】
前記コンピュータ実行可能な命令によって、前記プロセッサ（３５２）がさらに、
前記選択された最低圧力レベルまで前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）を加圧した後で、前記ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた少なくとも１つの蒸気バイパス弁（１５２、１５４、１５６）を開放する、請求項１３に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）。
【請求項１５】
前記コンピュータ実行可能な命令によって、前記プロセッサ（３５２）がさらに、
各蒸気タービンセクションに供給される、前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）の各セクションに関連付けられた複数の管および蒸気の温度データを受信し、
前記蒸気タービンセクションに関連付けられた流入温度レベルを識別し、
蒸気温度レベルが、前記流入温度レベルに適合することを判定し、前記蒸気温度レベルが、前記複数の蒸気温度データに関連付けられ、
前記蒸気タービンセクションへの蒸気流入を開始する、請求項１４に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）。
【請求項１６】
前記コンピュータ実行可能な命令によって、前記プロセッサ（３５２）がさらに、
前記ＨＲＳＧ蒸気回路（１０２）に関連付けられた圧力バッファを識別し、
前記圧力バッファで、前記選択された最低圧力レベルを調節する、請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）。
【請求項１７】
前記コンピュータ実行可能な命令によって、前記プロセッサ（３５２）がさらに、
前記選択された最低圧力レベルに関連付けられた、予測されるドラム膨張を識別し、
ドラム膨張閾値を満たすために、前記予測されるドラム膨張を評価し、かつ必要に応じて、選択された最低圧力レベルを上向きに調節する、請求項１３乃至請求項１６のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）。
【請求項１８】
前記コンピュータ実行可能な命令によって、前記プロセッサ（３５２）がさらに、
気水分離効率に関連付けられた、ミスト除去装置の性能への影響を識別し、
前記ミスト除去装置の性能閾値を満たすために、前記ミスト除去装置の性能を評価し、かつ必要に応じて、選択された最低圧力レベルを上向きに調節する、請求項１３乃至請求項１７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体（３５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に発電システムに関し、より詳細には、コンバインドサイクルプラントの始動の速度および効率を改善するために、コンバインドサイクルプラントの始動中に、排熱回収蒸気発生器（「ＨＲＳＧ」）のフロア圧力レベルを調節するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくともいくつかの知られている発電システムは、多圧式の排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）を含むコンバインドサイクルプラントであり、燃焼排気を用いて、排気が冷却されるにつれて次第に圧力が降下する蒸気を生成する。ＨＲＳＧへの排気入口における比較的高位の熱は、ＨＲＳＧの高圧段または高圧セクションにおいて、比較的高圧の蒸気を生成することが可能である。高圧段で排気から熱が除去された後、排気は中間圧段へと導かれ、そこでは、比較的低温の排気によって、比較的低圧の、あるいは中間圧の蒸気を生成することが可能である。排気は、次に、低圧の蒸気を生成するために、ＨＲＳＧの低圧段へと導かれる。
【０００３】
コンバインドサイクルプラントの始動中は、適切な動作のために、通常はＨＲＳＧの各セクションに圧力限界（「フロア圧力」）値が必要とされる。このようなフロア圧力レベルで動作を確立することは、蒸気タービンへの流入を開始するための前提条件である。フロア圧力まで加圧するために、ガスタービン始動の初期の間は、ＨＲＳＧは通常は密閉される（すなわち、バイパス弁が閉じられる）。圧力はわずかな蒸気の流れを形成するのみであるが、これは蒸気管およびＨＲＳＧ配管の内部の復水からくる。著しい蒸気の流れが始まるのは、フロア圧力に到達して、フロア圧力を制御するためにバイパス弁が開き始めるときのみである。蒸気が復水して最初の管の加温が生じる一方で、飽和温度を超える全温度には、蒸気の流れが確立された後にのみ到達することができる。均一な蒸気管の予熱は、蒸気の流れの存在に依存するため、速やかに蒸気の流れを確立するほど、蒸気タービンの動作を開始するのに適した、適切なレベルに蒸気管を予熱するのに必要な時間が削減される。始動時間を削減するための知られている方法は、機械的手段（すなわち、より速いロータ加速率またはプラント負荷率の使用）、または蒸気予熱ラインまたは余熱装置等の、金属の加温時間を減少させるために特に取り付けられた高価な機器を含む。このような知られている方法では、このような始動時間の削減を可能にするために、かなりの物的投資や設備投資が必要になる。
【０００４】
したがって、知られているシステムおよび方法に関連する費用の発生を回避する、速やかな蒸気の使用、および蒸気配管の速やかな初期加温を可能にするためのシステムおよび方法が望まれている。説明される発明は、このような利点を提供するために、始動中のキーとなる動作点において、より低い始動フロア圧力に制御する手段に関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２０９４７９号明細書
【発明の概要】
【０００６】
１つの態様において、ＨＲＳＧ蒸気回路のフロア圧力レベルを調節する方法が提供される。本方法は、プロセッサおよびメモリを含む圧力制御コンピュータ装置によって実施される。本方法は、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた複数の測定されたプラント動作値を受信するステップと、ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別するステップと、複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定するステップと、ＨＲＳＧ回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別するステップと、複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択するステップであって、最低圧力レベルが、識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる、選択するステップと、選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧するステップとを含む。
【０００７】
別の態様において、ＨＲＳＧ蒸気回路のフロア圧力レベルを調節するための圧力制御コンピュータ装置が提供される。圧力制御コンピュータ装置は、メモリと通信するプロセッサを含む。プロセッサは、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた複数の測定されたプラント動作値を受信し、ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別し、複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定し、ＨＲＳＧ回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別し、複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択し、最低圧力レベルは、識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられ、選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧するように構成される。
【０００８】
さらに別の態様において、ＨＲＳＧ蒸気回路のフロア圧力レベルを調節するために、そこで実施されるコンピュータ実行可能な命令を有する、少なくとも１つの非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が提供される。圧力制御コンピュータ装置の少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、コンピュータ実行可能な命令によって、プロセッサは、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた複数の測定されたプラント動作値を受信し、ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別し、複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定し、ＨＲＳＧ回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別し、複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択し、最低圧力レベルは、識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられ、選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧する。
【０００９】
本開示のこれらその他の特徴、態様、および利点は、複数の図面を通じて同じ符号が同じ部品を表す添付の図面を参照しながら、以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】例示的な蒸気発生設備の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す例示的な蒸気発生設備を用いたコンバインドサイクルプラントの始動中に、フロア圧力を「サブフロア」圧力まで調節する例示的なプロセスを示すグラフである。
【図３】図１に示す例示的な蒸気発生設備を参照する、コンバインドサイクルプラントの始動中にフロア圧力レベルを調節するために使用できる、例示的なコンピュータシステムのブロック図である。
【図４】図３の例示的なコンピュータシステムを用いて、図１の例示的な蒸気発生設備を制御する第１の例示的な方法である。
【図５】図３の例示的なコンピュータシステムを用いて、図１の例示的な蒸気発生設備のフロア圧力を調節する、第２の例示的な方法である。
【図６】本明細書で説明されるようなモデルパラメータの分析中に使用することができる、他の関係するコンピュータ構成要素を伴う、コンピュータ装置内のデータベースの例示的な構成を示す。
【００１１】
別段の指示がない限り、本明細書で提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を例示することを意図している。これらの特徴は、本開示の１つ以上の実施形態を備える広範なシステムに適用できると考えられる。このように、図面は、本明細書で開示される実施形態の実施に必要とされる、当業者に知られる全ての従来の特徴を含むことは意図していない。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語についての参照がなされ、これについては以下の意味を有することが定義されるものとする。
【００１３】
単数形の「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文中に特に明記していなければ、複数の参照を含む。「任意選択で」または「選択的に」とは、その後に説明される事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあること、ならびに説明が、事象が起こる事例と起こらない事例とを含むことを意味する。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通じて、ここで用いられるような近似的な言語は、関連する基本的な機能を結果的に変更することなく、許容される程度に異なっていてもよい任意の定量的な表現の修飾に適用することができる。したがって、「約」および「ほぼ」等の１つまたは複数の用語によって修飾された値は、特定された正確な値に限定されない。少なくともいくつかの事例において、近似的な言語は、値を測定する機器の正確さに対応する場合がある。ここで、本明細書および特許請求の範囲を通じて、範囲の制限は、文または言語が特に示していなければ、組み合わせたり、かつ／または置き換えたりすることができ、このような範囲は識別され、かつその中に含有される副範囲を全て含む。
【００１５】
本明細書で説明される方法およびシステムは、蒸気タービンの最低圧力レベル（あるいは、蒸気タービンを始動させるための最低圧力レベルセットポイントと呼ばれる）の決定に使用される圧力フロアを調節することによって、コンバインドサイクルプラントのより効率的な始動を容易にする。特に、本明細書で説明される方法およびシステムは、「フロア圧力」のより低いレベル（「サブフロア圧力」）への調節を容易にし、これによって管を予熱し、蒸気タービンへの流入を加速するための速やかな蒸気の使用を可能にする。例示的な実施形態において、高圧セクションはサブフロア圧力まで加圧され、蒸気の流れおよび管の予熱が可能になるようにバイパス弁が開放される。このため、蒸気の流れおよび予熱が、高圧セクションがフロア圧力まで加圧された場合よりも早く生じる。したがって、コンバインドサイクルプラントの始動時間を最小化することができる。
【００１６】
始動時間を高速化すると、燃料の燃焼および排気を削減することによって、システムおよびプラントの効率性が高まる。本方法およびシステムは、例えば（より速いロータ加速率またはプラント負荷率の使用等の）機械的手段を介するか、あるいは蒸気予熱ラインまたは余熱装置等の、金属の加温時間を増加させるために特に取り付けられた高価な機器を介する、他の知られている始動時間を削減する方法に関連する費用を回避する。このような知られている方法では、このような始動時間の削減を可能にするために、かなりの物的投資や設備投資が必要になる。
【００１７】
本明細書で説明されるシステムおよび方法の技術的効果は、以下のステップの少なくとも１つを実行することによって達成することができる。（ａ）ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信するステップ。（ｂ）ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用するための、複数の候補圧力レベルを識別するステップ。（ｃ）複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定するステップ。（ｄ）ＨＲＳＧ蒸気回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別するステップ。（ｅ）複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択するステップであって、最低圧力レベルが、識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる、最低圧力レベルを選択するステップ。（ｆ）選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧するステップ。（ｇ）選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧する際に、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた少なくとも１つの蒸気バイパス弁を開放するステップ。（ｈ）ＨＲＳＧ蒸気回路の各セクションに関連付けられた、複数の管および蒸気の温度データを受信するステップ。（ｉ）蒸気タービンセクションに関連付けられた流入温度レベルを識別するステップ。（ｊ）蒸気温度レベルが流入温度レベルに適合することを判定するステップであって、蒸気温度レベルが、複数の蒸気温度データに関連付けられる、判定するステップ。（ｋ）蒸気タービンセクションへの蒸気流入を開始するステップ。（ｌ）ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた圧力バッファを識別するステップ。（ｍ）圧力バッファを用いて、選択された最低圧力レベルを調節するステップ。（ｎ）実際の動作値と目標動作値との間の相違を識別するために、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた、測定されたプラント動作値を監視するステップ。（ｏ）識別された相違に基づいて、選択された最低圧力レベルを動的に調節するステップ。（ｐ）選択された最低圧力レベルに関連付けられた、予測されるドラム膨張を識別するステップ。（ｑ）ドラム膨張が、ドラム膨張閾値を超えないことを確認するステップ。（ｒ）選択された最低圧力レベルでの気水分離効率に関連付けられた、ミスト除去装置の性能への影響を識別するステップ。（ｓ）性能への影響が、気水分離効率の閾値を超えないことを確認するステップ。
【００１８】
蒸気タービンには、プラントの始動中は、始動が高温か、中温か、あるいは低温かに関わらず、蒸気タービンの金属温度と同じかまたはより温かい（特定の帯域内の）蒸気供給温度が好ましい。このような温度は、蒸気タービンが、蒸気とロータ金属温度との望ましくない過度の不適合によって引き起こされる、過剰なストレスレベルを経ることを防ぐために必要である。ＨＲＳＧによって生成された蒸気が高温であっても、冷たい蒸気管は、そこを通過する蒸気の流れに対して冷却効果を有する。蒸気管は、したがって、所定の形式で始動するために、管の温度が十分に上昇するまで、高温の蒸気の連続した流れを通して予熱される必要がある。したがって、蒸気を速やかに使用可能にすることは、これらの管の温度が上昇する速度に影響を及ぼし、蒸気タービンへの流入の速度に影響する。蒸気管に沿った位置にある温度センサは、ＨＲＳＧ蒸気回路が適合し、蒸気タービンへの流入を開始できることを検知するように構成される。
【００１９】
したがって、確実に適切なレベルで管を加温することが必要なため、速やかな始動プロセスを可能にするように、早期に蒸気を生成し使用可能にすることが必要とされている。ほとんどのＨＲＳＧにおいて、このような目的を達成するための、蒸気に替わる代替となる熱源はない。その結果、追加の加熱装置を使用することなく始動を速めることは、知られている方法では、通常は達成することができない。
【００２０】
例示的な実施形態において、サブフロア圧力レベルが、圧力制御コンピュータ装置によって識別され、設計フロア圧力よりも低いレベルの一時的な始動圧力セットポイントとして使用される。設計フロア圧力（「フロア圧力」）は、プラントの動作条件を考慮することなく、定数として決定することができる。圧力制御コンピュータ装置は、始動の初期段階の間は、サブフロア圧力を使用する。始動が進行するにつれて、蒸気圧は、管の加温を促進するために、この低始動フロアレベル（すなわち「サブフロアレベル」）にされて維持され、これにより、蒸気タービンの始動を開始するのに必要な経過時間を短縮する。ＨＲＳＧは、ドラム内の加圧速度を制限するために、このような速度を上回っている場合には、通常はバイパス弁が完全に閉じられるか、あるいはわずかに開かれている場合があるため、加圧段階では封鎖されている。サブフロアまで加圧する際に、圧力制御コンピュータ装置は、サブフロア圧力が維持されるように、蒸気の流れを開始することを可能にする。蒸気の流れが続くにつれて、管は蒸気タービンへの流入温度に適合するまで予熱される。一例において、９４０ｐｓｉａの高圧フロアレベル設計を有するプラントは、８００ｐｓｉａのサブフロアレベルを有することができる。ｄＰ／ｄｔ率が４５ｐｓｉｄ／分と仮定して、タービンへの蒸気の流れは、９４０ｐｓｉａのフロアレベルが用いられた場合よりも、３．１分早く使用可能になることが認められる。
【００２１】
例示的な実施形態において、このような方法は、コンバインドサイクルの中間圧セクション、その他任意の圧力セクションに適用することができる。蒸気の使用をさらに速めるため、および低圧動作に関連付けられた設計限界が重視されることを確実にするために、圧力セットポイントは、流速限界を構成するように流れを制限するか、あるいはその逆を行うように、動的に調節することができる。このような改善された予熱能力は、任意の蒸気タービン始動方法（例えば、回転させるための中間圧タービン蒸気、または高圧タービン蒸気、あるいはそれらの任意の組み合わせ）に使用することができる。このような動的な調節はまた、バイパスが有効にされた際の、さらなる加圧の低速化を容易にすることができ、したがってまた、バイパスの大きさに応じて、ガスタービン負荷の高速化を容易にすることもできる。
【００２２】
例示的な実施形態において、圧力制御コンピュータ装置は、管に加温をもたらすための蒸気の流れが使用可能になる時間を最適化し、コンバインドサイクルプラントの始動時間全体を削減するように、フロア圧力を管理し、「サブフロア」圧力を定義するために使用される。サブフロア圧力レベルは、複数の測定された入力パラメータ、ならびにＨＲＳＧの設計および蒸気管の配置に基づく、予想される蒸気供給ラインの蒸気速度の識別と、予想される蒸気速度の、蒸気管の速度限界との比較とに基づいて設定される。
【００２３】
さらに詳細には、圧力制御コンピュータ装置は、過熱された出口蒸気の流れ、圧力、および温度のデータに対して、計算された蒸気速度を決定するために、複数の測定されたプラント動作値によって表される、現在のプラントの動作状態を識別するために、複数のセンサを使用することができる。このような動作値は、「プラント動作状態値」、あるいは「動作値」とも呼ばれる。特に、本明細書で説明されるように、圧力制御コンピュータ装置は、複数のセンサ、データソース、またはモデルシミュレーションから、複数の入力パラメータを受信する。複数の入力パラメータは、測定されたプラント動作値、プラント設計情報その他のプラント状態情報を含む、任意適当なデータを含むことができる。少なくともいくつかの例において、複数の入力パラメータは、温度レベル、圧力レベル、圧力差レベル、質量流量、およびエンタルピー等の熱バランス値を含む。さらに、圧力制御コンピュータ装置は、管の配置および最大許容蒸気速度レベルを含む、プラント設計情報を受信する。
【００２４】
圧力制御コンピュータ装置は、可能性があるサブフロア圧力レベルとして、少なくとも１つの候補サブフロア圧力レベルを識別する。圧力制御コンピュータ装置は、次に、少なくとも１つの計算された蒸気速度レベルを決定するために、複数の入力パラメータ、および少なくとも１つの候補サブフロア圧力レベルを処理する。圧力制御コンピュータ装置は、したがって、少なくとも１つの計算された速度レベルを推定するために、任意適当なコンピュータモデル、アルゴリズム、または式を使用することができる。少なくともいくつかの例において、速度レベルは、以下の数式１の記述通りに決定することができる。
【００２５】
【数１】
0006775946.tif 000002
数式１において、
【００２６】
【数２】
0006775946.tif 000003
は質量流量を表し、ρは（現在の圧力および温度に対する、知られている蒸気特性または値を用いて計算された）蒸気密度を表し、Αは蒸気管の断面積を表す。Αは、プラント設計データに基づいて、かつ特に蒸気管の内径に基づいて、さらに計算することができる。例示的な実施形態において、Αは、以下の数式２の記述通りに決定することができ、ここで、ＩＤは蒸気管の内径を表す。
【００２７】
【数３】
0006775946.tif 000004
圧力制御コンピュータ装置は、各蒸気供給管回路における蒸気の最大許容速度を表す、速度限界をさらに識別する。最大許容速度は、保守の増加、装置の寿命、ノイズ、および装置の信頼性を含む、高速の蒸気の流れの影響を回避するように設定される。通常、最大許容速度は、定常動作のためのフロア圧力レベルを決定するために使用される。しかしながら、圧力制御コンピュータ装置は、速度限界内の始動蒸気速度レベルをもたらすサブフロア圧力レベルを決定するように構成される。管の加温用の蒸気の流れが定常値を下回る限り、サブフロア圧力は、通常動作のフロア圧力以下にすることができる。したがって、圧力制御コンピュータ装置は、計算された速度レベルを速度限界と比較する。例示的な実施形態において、速度限界は、圧力制御コンピュータ装置と通信するメモリ装置、データベースその他任意適当な記憶装置から検索される。
【００２８】
圧力制御コンピュータ装置が、計算された速度レベルの少なくとも１つが速度限界を超えると判定した場合は、関連付けられた候補圧力レベルを検討対象から外すことができる。圧力制御コンピュータ装置は、速度限界を超えない最高許容速度レベルをもたらす候補圧力レベルを識別するように構成される。いくつかの事例において、バッファまたは閾値を設定することができ、その結果、識別された候補圧力レベルは、バッファまたは閾値が原因で、調節された速度限界を超える危険性をさらに削減するために、追加の動作マージンを有するものである。少なくとも１つの例において、候補圧力レベルは、以下に示されているように決定することができる。目標速度、
【００２９】
【数４】
0006775946.tif 000005
、ρTARGETの目標密度は、次の数式３の記述通りに決定することができる。
【００３０】
【数５】
0006775946.tif 000006
ρTARGETに基づいて、目標圧力ρTARGETは、ρTARGET、および温度に基づく知られている蒸気特性を用いて計算することができる。さらに、バッファＢによって調節された新しい候補圧力レベルＰCは、以下の数式４の記述通りに決定することができる。
【００３１】
ＰC＝ＰTARGET−Ｂ
圧力制御コンピュータ装置は、コンバインドサイクルプラントの始動を指示するために、識別された候補圧力レベルを用いる。特に、動作時に、圧力制御コンピュータ装置は、セクション（例えば高圧セクション）を識別された候補圧力レベルまで加圧する。圧力制御コンピュータ装置は、システムの圧力レベルを監視するセンサと通信し、圧力制御コンピュータ装置は、したがってセクションの圧力を監視する。加圧の際に、圧力制御コンピュータ装置は、候補圧力レベル（すなわちサブフロア圧力レベル）が維持されるように、バイパス弁の開放を制御する。言い換えれば、圧力制御コンピュータ装置は、バイパス弁の開放によって引き起こされる圧力の損失によって、セクションがサブフロア圧力レベル以下に圧力降下しないように、バイパス弁を開放するように構成される。バイパス弁が開かれると、蒸気が管を通って流れ、システムの管を予熱する。圧力制御コンピュータ装置はまた、管の温度を監視する温度センサと通信する。圧力制御コンピュータ装置は、このようなセンサを介して管の温度を監視し、管が許容流入温度レベルまで予熱されていることを判定する。許容流入温度レベルは、システム、またはシステムのサブセクションに固有のものであってもよい。例示的な実施形態において、許容流入温度レベルは、圧力制御コンピュータ装置と通信するメモリ、データベースその他任意適当な記憶装置に記憶される。蒸気および／または管の温度が、許容流入温度レベルに適合する（あるいはまもなく適合する）ことを判定する際に、圧力制御コンピュータ装置は、候補圧力レベル（すなわちサブフロア圧力レベル）から、フロア圧力レベル、または蒸気タービンが許容できる別の圧力レベルまで、圧力レベルをさらに上昇させることができ、蒸気タービンの動作を進行させることができる。
【００３２】
いくつかの例において、圧力制御コンピュータ装置はまた、サブフロア圧力レベルを識別する追加の要素について検討する。１つの例において、圧力制御コンピュータ装置は、選択されたサブフロア圧力レベルに関連付けられた、予測されるドラム膨張を識別し、ドラム膨張が、許容ドラム膨張閾値を超えないことを確認する。第２の例において、圧力制御コンピュータ装置は、選択されたサブフロア圧力レベルに基づいて、蒸気タービンセクションに関連付けられた、ミスト除去装置の性能への影響を識別する。同様に、圧力制御コンピュータ装置は、性能への影響の閾値がミスト除去装置の気水分離効率に関係する限り、ミスト除去装置の性能への影響が、性能への影響の閾値を超えないことを確認する。ドラム膨張閾値は、ＨＲＳＧのモデルおよびメーカーに固有であってもよく、この閾値は、圧力制御コンピュータ装置と通信するメモリ、データベースその他任意適当な記憶装置に記憶させることができる。同様に、性能への影響の閾値は、ミスト除去装置に固有であってもよく、圧力制御コンピュータ装置と通信するメモリ、データベースその他任意適当な記憶装置に記憶させることができる。
【００３３】
少なくともいくつかの実施形態において、圧力制御コンピュータ装置は、再熱器システム用の蒸気の流れを最適化するために、蒸気供給配管内の蒸気速度に基づいて、サブフロア圧力レベルを動的に調節するように構成される。したがって、圧力制御コンピュータ装置は、蒸気速度の相違を識別し、識別された相違に基づいて、選択された最低圧力レベルを動的に調節するために、蒸気配管に関連付けられたプロセス状態点測定を監視するように構成される。
【００３４】
例示的な実施形態において、圧力制御コンピュータ装置は、つながっているバイパスで高圧蒸気タービンセクションの始動を制御し、中間圧タービンの始動で蒸気タービンの始動を制御する。高圧蒸気タービンセクションは、蒸気タービンの回転／同期のための中間圧タービンへの流入中に、サブフロアから、（管の予熱後に）設計フロアまで加圧する。
【００３５】
説明されるように、圧力制御コンピュータ装置は、蒸気システムの様々な装置を動作させるように構成される。したがって、圧力制御コンピュータ装置は、バイパス弁、蒸気タービンへの流入その他の蒸気システムの動作態様を制御するように構成される。
【００３６】
圧力制御コンピュータ装置は、蒸気タービンに通じる蒸気配管の加温の主な手段がドレンラインの蒸気の流れによるか、または蒸気配管を加温する主な手段として、専用の予熱システムを使用するプラントと併用する、従来のプラント始動加温手順を容易にするために使用することができる。このような代替的な事例において、ＨＲＳＧが生成した蒸気は、管を加温する代替的な熱源として使用される。
【００３７】
説明されるシステムおよび方法は、ＨＲＳＧ（高圧、中間圧、低圧、極低圧）の圧力セクションで使用することができる。しかしながら、例示的な実施形態では、高圧および中間圧セクションに焦点を当てる。
【００３８】
本明細書で使用されるように、「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュールその他任意の装置内のデータ等の、情報の短期および長期の記憶用の任意の方法または技術に実装される、任意の有形のコンピュータベースの装置を表すことが意図される。このため、本明細書で説明される方法は、これに限定されないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含む、有形で非一時的なコンピュータ可読媒体で実施される、実行可能な命令としてエンコードすることができる。このような命令は、プロセッサによって実行されると、プロセッサは、本明細書で説明される少なくとも一部の方法を実行する。さらに、本明細書で使用されるように、「非一時的なコンピュータ可読媒体」という用語は、あらゆる有形のコンピュータ可読媒体を含み、有形のコンピュータ可読媒体は、これに限定されないが、非一時的なコンピュータ記憶装置を含み、非一時的なコンピュータ記憶装置は、これに限定されないが、揮発性および不揮発性の媒体、ならびにファームウェア、物理的および仮想記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤその他任意のネットワークやインターネット等のデジタルソース等の、取り外し可能および取り外し不可の媒体、ならびに一過性の伝播信号のみを例外とする、まだ開発されていないデジタル媒体を含む。
【００３９】
本明細書で説明されるのは、圧力制御コンピュータ装置等のコンピュータシステム、および関係するコンピュータシステムである。本明細書で説明されるように、このような全てのコンピュータシステムは、プロセッサおよびメモリを含む。しかしながら、本明細書で言うコンピュータ装置の任意のプロセッサとは、１つ以上のプロセッサのことも指し、このプロセッサは、１つのコンピュータ装置の中にあるか、または並列に作用する複数のコンピュータ装置の中にあってもよい。また、本明細書で言うコンピュータ装置の任意のメモリとは、１つ以上のメモリのことも指し、このメモリは、１つのコンピュータ装置の中にあるか、または並行して動作する複数のコンピュータ装置の中にあってもよい。
【００４０】
本明細書で用いられるように、プロセッサは、マイクロコントローラ、縮小命令セット回路（ＲＩＳＣ（ｒｅｄｕｃｅｄ  ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｓｅｔ  ｃｉｒｃｕｉｔ））、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、その他任意の本明細書で説明される機能を実行可能な回路またはプロセッサを使用するシステムを含む、任意のプログラム可能なシステムを含むことができる。上記の例は例示のみであり、したがって、「プロセッサ」という用語の定義および／または意味を限定することは決して意図されていない。
【００４１】
本明細書で用いられるように、「データベース」という用語は、データ集合体、リレーショナルデータベース管理システム（ＲＤＢＭＳ）のいずれか、あるいはその両方を指すことができる。本明細書で用いられるように、データベースは、階層型データベース、リレーショナルデータベース、フラットファイルデータベース、オブジェクトリレーショナルデータベース、オブジェクト指向データベース、その他任意のコンピュータシステムに記憶された記録またはデータの構造化された集合を含む、任意のデータの集合を含むことができる。上記の例は例示のみであり、したがって、「データベース」という用語の定義および／または意味を限定することは決して意図されていない。ＲＤＢＭＳの例は、これに限定されないが、Ｏｒａｃｌｅ（登録商標）Ｄａｔａｂａｓｅ、ＭｙＳＱＬ、ＩＢＭ（登録商標）ＤＢ２、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ（登録商標）ＳＱＬ  Ｓｅｒｖｅｒ、Ｓｙｂａｓｅ（登録商標）、およびＰｏｓｔｇｒｅＳＱＬを含む。しかしながら、本明細書で説明されるシステムおよび方法を可能にする、任意のデータベースを使用することができる。（Ｏｒａｃｌｅは、カリフォルニア州レッドウッドショアーズのＯｒａｃｌｅ社の登録商標であり、ＩＢＭは、ニューヨーク州アーモンクのＩＢＭ社の登録商標であり、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔは、ワシントン州レドモンドのマイクロソフト社の登録商標であり、Ｓｙｂａｓｅはカリフォルニア州ダブリンのＳｙｂａｓｅ社の登録商標である。）
１つの実施形態において、コンピュータプログラムが提供され、このプログラムは、コンピュータ可読媒体で実施される。例示的な実施形態において、システムは、サーバコンピュータへの接続を必要とすることなく、単一のコンピュータシステムで実行される。別の実施形態において、本システムは、Ｗｉｎｄｏｗｓ（登録商標）環境（Ｗｉｎｄｏｗｓは、ワシントン州レドモンドのマイクロソフト社の登録商標である）で実行される。さらに別の実施形態において、本システムは、メインフレーム環境、およびＵＮＩＸ（登録商標）サーバ環境（ＵＮＩＸは、英国バークシャー州レディングにあるＸ／Ｏｐｅｎ社の登録商標である）で実行される。本アプリケーションは、柔軟性があり、主な機能をなんら損なうことなく、様々な異なる環境で実行されるように設計される。いくつかの実施形態において、本システムは、複数のコンピュータ装置に分散された複数の構成要素を含む。１つ以上の構成要素は、コンピュータ可読媒体で実施される、コンピュータ実行可能な命令の形式であってもよい。
【００４２】
本明細書で用いられるように、「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は置き換え可能であり、これに限定されないが、モバイル機器、クラスタ、パソコン、ワークステーション、クライアント、およびサーバを含む装置によって実行するために、メモリに記憶された任意のコンピュータプログラムを含む。
【００４３】
本システムおよびプロセスは、本明細書で説明される特定の実施形態に限定されない。また、各システムおよび各プロセスの構成要素は、本明細書で説明される他の構成要素およびプロセスから独立して個別に実施することができる。各構成要素およびプロセスはまた、他のアセンブリパッケージおよびプロセスと組み合わせて使用することができる。
【００４４】
図１は、例示的なガスタービンコンバインドサイクル設備１００の概略ブロック図である。例示的な実施形態において、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００は、少なくとも１つの蒸気発生器を含み、すなわち排熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１０２である。ＨＲＳＧ１０２は、ガスタービンの排気マニホールド１１６および排気スタック１０６と流れ連通して連結される。また、例示的な実施形態において、ＨＲＳＧ１０２は、複数の気水成分バンドル１０８および複数の気水分離ユニット１１０を含む。バンドル１０８およびユニット１１０は、分離ユニット１１０内で水（図示せず）を蒸気（図示せず）から分離しながら、バンドル１０８内で水を過冷却状態から過熱された蒸気の状態まで加熱するのを容易にする配向で、流れ連通して連結される。バンドル１０８は、少なくとも１つの高圧過熱器、すなわち第２の高圧過熱器（ＨＰＳＨ−２）１１３に流れ連通して連結された第１の高圧過熱器（ＨＰＳＨ−１）１１１を含む。バンドル１０８はまた、少なくとも１つの中間圧過熱器、すなわち第２の再熱過熱器（ＲＨＳＨ−２）１１７に流れ連通して連結された第１の再熱過熱器（ＲＨＳＨ−１）１１５に、流れ連通して連結された中間圧過熱器１８０を含む。バンドル１０８は、少なくとも１つの低圧過熱器（ＬＰＳＨ）１３１をさらに含む。各過熱器１１１、１１３、１１５、１１７および１３１は、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００内での構成および機能に関して、以下でより詳細に説明される。水および水蒸気は、排気マニホールド１１６を介してガスタービン１０４から導かれた高温ガスからの伝熱を介して、ＨＲＳＧ１０２を通って過熱状態まで加熱される。スタック１０６は、冷却された排気１１４をスタック１０６を介して排気できるように、ＨＲＳＧ１０２と流れ連通して連結される。
【００４５】
ガスタービンのコンバインドサイクル設備１００はまた、蒸気タービンシステム１２０を含む。例示的な実施形態において、システム１２０は、少なくとも１つの高圧流入制御弁１２４を介して、ＨＲＳＧ１０２に、あるいはより詳細にはＨＰＳＨ−２  １１３に流れ連結された高圧蒸気タービン１２２、ならびにローターシャフトを介した中間圧蒸気タービン１２６を含む。また、例示的な実施形態において、蒸気タービンシステム１２０は、少なくとも１つの中間圧流入制御弁１２８を介して、ＨＲＳＧ１０２に、あるいはより詳細にはＲＨＳＨ−２  １１７に連結された中間圧蒸気タービン１２６を含む。さらに、例示的な実施形態において、蒸気タービンシステム１２０は、中間圧蒸気タービン１２６に流れ連通して連結され、かつ少なくとも１つの低圧流入制御弁１３２を介して、ＨＲＳＧ１０２内のＬＰＳＨ１３１に連結された、低圧蒸気タービン１３０を含む。
【００４６】
例示的な実施形態において、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００はまた、コンバインド復水給水システム１４０を含む。例示的な実施形態において、システム１４０は、任意の数の復水ポンプ、給水ポンプ、脱気ユニット、配管、弁、その他任意の当業者に知られている構成部品（いずれも図示せず）を含み、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００が、本明細書で説明されるように機能することを可能にする。また、例示的な実施形態において、システム１４０は、ＨＲＳＧ１０２、および蒸気復水ユニット１４２に流れ連通して連結される。
【００４７】
蒸気発生設備１００はまた、蒸気バイパスシステム１５０を含む。例示的な実施形態において、蒸気バイパスシステム１５０は、ＨＲＳＧ１０２に、あるいはより詳細にはＨＰＳＨ−２  １１３に流れ連通して連結された、高圧バイパス圧力制御弁（ＰＣＶ）１５２を含む。また、例示的な実施形態において、蒸気バイパスシステム１５０は、ＨＲＳＧ１０２に、あるいはより詳細にはＲＨＳＨ−２  １１７に流れ連通して連結された、中間圧バイパスＰＣＶ１５４を含む。また、例示的な実施形態において、蒸気バイパスシステム１５０は、ＨＲＳＧ１０２に流れ連通して連結された、低圧バイパスＰＣＶ１５６を含む。また、例示的な実施形態において、蒸気バイパスシステム１５０は、蒸気復水ユニット１４２に流れ連通して連結された、少なくとも１つの復水抽出ポンプ（ＣＥＰ）、少なくとも１つの高圧ポンプ、および少なくとも１つの中間圧ポンプを含む。
【００４８】
例示的な実施形態において、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００は、発電設備である。あるいは、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００は、システムが本明細書で説明されるように機能することを可能にする、任意の設備であってもよい。また、例示的な実施形態において、設備１００は、少なくとも１つの蒸気発生器、すなわちＨＲＳＧ１０２を含む。あるいは、設備１００は、システムが本明細書で説明されるように機能することを可能にする、各種の蒸気発生器を含むことができる。
【００４９】
ガスタービンコンバインドサイクル設備１００の運転中に、高温の排気１１２は、ガスタービン排気マニホールド１１６から導かれてＨＲＳＧ１０２を通る。排気１１２が気水成分バンドル１０８の周囲を流れると、熱は排気１１２から、バンドル１０８を流れる水および／または蒸気に伝達される。熱が排気１１２から伝達されるので、このような排気１１２は、スタック１０６を介して排気される前に冷却される。
【００５０】
また、運転中に、過冷却水は、コンバインド復水給水システム１４０を介して、蒸気復水ユニット１４２からＨＲＳＧ１０２へと導かれる。過冷却水は、排気から伝達された熱を受け、このような過冷却水の温度は上昇する。水温は、連続する気水成分バンドル１０８を通って流れるにつれて上昇し、最終的には、水は飽和状態まで加熱される。蒸気は、飽和水の中で形成され、蒸気および水は、分離ユニット１１０を介して分離され、水は後に続く加熱および蒸気形成のためにバンドル１０８に戻され、蒸気は、過熱された水蒸気の状態になるまで追加の伝熱を受けるために、後に続くバンドル１０８に導かれる。特に、少なくとも部分的に過熱された蒸気は、高圧で過熱された主蒸気（図示せず）を形成するために、ＨＰＳＨ−２  １１３に導かれる前に、ＨＰＳＨ−１  １１１に導かれる。例示的な実施形態において、このような過熱された高圧主蒸気は、本明細書で説明されるようなガスタービンコンバインドサイクル設備１００の動作を可能にするがこれに限定されない、温度および圧力を含む、熱力学的条件を有する。
【００５１】
過熱された高圧主蒸気は、高圧蒸気タービン１２２への流入用の、高圧流入制御弁（ＡＣＶ）１２４に導かれる。過熱された高圧主蒸気内の熱エネルギーは、高圧蒸気タービン１２２内で回転運動エネルギーに変換される。過熱された中間圧排蒸気は、後に続く再加熱のために、高圧蒸気タービン１２２からＨＲＳＧ１０２へ、あるいはより詳細にはＲＨＳＨ−１  １１５へと導かれる。例示的な実施形態において、このような中間圧排蒸気は、本明細書で説明されるようなガスタービンコンバインドサイクル設備１００の動作を可能にするがこれに限定されない、温度および圧力を含む、熱力学的条件を有する。
【００５２】
中間圧排蒸気は、中間圧の過熱された再熱蒸気を形成するために、ＲＨＳＨ−２  １１７へと導かれる前に、ＲＨＳＨ−１  １１５へと導かれる。例示的な実施形態において、このような過熱された中間圧再熱蒸気は、本明細書で説明されるようなガスタービンコンバインドサイクル設備１００の動作を可能にするがこれに限定されない、温度および圧力を含む、熱力学的条件を有する。
【００５３】
過熱された中間圧再熱蒸気は、中間圧蒸気タービン１２６への流入用の、中間圧流入制御弁（ＡＣＶ）１２８へと導かれる。過熱された中間圧再熱蒸気内の熱エネルギーは、中間圧蒸気タービン１２６内で、回転運動エネルギーに変換される。過熱された低圧排蒸気は、中間圧蒸気タービン１２６から低圧蒸気タービン１３０へと導かれる。さらに、ＬＰＳＨ１３１からの過熱された低圧蒸気は、低圧ＡＣＶ１３２を介して低圧蒸気タービン１３０へと導かれる。過熱された低圧蒸気内の熱エネルギーは、低圧蒸気タービン１３０内で、回転運動エネルギーに変換される。低圧排蒸気は、本明細書で説明されるような熱力学的サイクルを介した再循環のために、低圧蒸気タービン１３０から蒸気復水ユニット１４２へと導かれる。
【００５４】
蒸気バイパスシステム１５０はまた、温度調整システム１６０を含むことができる。例示的な実施形態において、温度調整システム１６０は、高圧ＰＣＶ１５２に流れ連通して連結された高圧部１６２を含む。また、例示的な実施形態において、温度調整システム１６０は、中間圧ＰＣＶ１５４に流れ連通して連結された中間圧部１６４を含む。さらに、例示的な実施形態において、温度調整システム１６０は、低圧ＰＣＶ１５６に流れ連通して連結された低圧部１６６を含む。１６２、１６４、および１６６の各部は、復水給水システム１４０に流れ連通して連結される。温度調整システム１６０および関連する部分１６２、１６４、および１６６は、以下でより詳細に説明される。
【００５５】
図２は、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００（図１を参照）を用いたコンバインドサイクルプラントの始動中に、フロア圧力を「サブフロア」圧力まで調節する例示的なプロセス２１５を示すグラフである。特に、例示的な実施形態において、プロセス２１５は、ある時間２００にわたって高圧蒸気を加圧するプロセスを示す。最初に、高圧蒸気は、始動高圧圧力レベル２１０にある。動作時に、圧力制御コンピュータ装置（図３に示す）は、サブフロア圧力レベル２３０を決定し、高圧蒸気を、フロア圧力レベル２２０ではなく、このレベルまで加圧する。したがって、高圧蒸気がサブフロア圧力レベル２３０まで加圧された後、蒸気の流れを確立し、管の予熱を可能にするために、圧力制御コンピュータ装置はバイパス弁を開放する。その結果、高圧蒸気の流れは、フロア圧力レベル２２０が使用された場合よりも、早期に予熱を開始および終了する。示されているように、例示的な実施形態において、高圧蒸気は、フロア圧力レベル２２０が使用された場合の蒸気タービンへの流入よりも２．０分または３．１分早く、蒸気タービンへの流入に達することができる。
【００５６】
図３は、高圧蒸気を含むガスタービンコンバインドサイクル設備１００、およびその構成部品（両方とも図１に示す）を制御するために使用できる、例示的なコンピュータシステム３２０のブロック図３００である。本明細書で説明されるように、コンピュータシステム３２０は、圧力制御コンピュータシステムとも呼ばれ、本明細書で説明される方法およびシステムを容易にするように構成される。あるいは、本明細書で説明されるようなコンピュータシステム３２０の動作を可能にする、任意のコンピュータアーキテクチャが用いられてもよい。
【００５７】
例示的な実施形態において、コンピュータシステム３２０は、メモリ装置３５０、および命令を実行するためにメモリ装置３５０に動作可能に接続されたプロセッサ３５２を含む。いくつかの実施形態において、実行可能な命令は、メモリ装置３５０に記憶される。コンピュータシステム３２０は、プロセッサ３５２をプログラムすることによって、本明細書で説明される１つ以上の動作を実行するように構成することができる。例えば、プロセッサ３５２は、１つ以上の実行可能な命令として動作をエンコードすることによって、およびメモリ装置３５０に実行可能な命令を提供することによってプログラムすることができる。プロセッサ３５２は、例えば、これに限定されないが、マルチコア構成の１つ以上の処理ユニットを含むことができる。
【００５８】
さらに、例示的な実施形態において、メモリ装置３５０は、実行可能な命令および／または他のデータ等の情報の記憶および検索を可能にする１つ以上の装置である。メモリ装置３５０は、これに限定されないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、静的ランダムアクセスメモリ、（ＳＲＡＭ）、ソリッドステートディスク、ハードディスク、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ（ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ））、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  ｅｒａｓａｂｌｅ  ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ））、および／または不揮発性のＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）メモリ等の、１つ以上の有形の、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。上記のメモリの種類は、例示のみであって、コンピュータプログラムの記憶に使用可能なメモリの種類を限定するものではない。
【００５９】
また、例示的な実施形態において、メモリ装置３５０は、例えば管の配置、最大速度限界、および蒸気タービンへの流入温度に関連付けられた値その他のデータ等の、蒸気発生設備１００に関連付けられた様々な図式的なデータを記憶するように構成することができる。
【００６０】
いくつかの実施形態において、コンピュータシステム３２０は、プロセッサ３５２に接続された提示インターフェース３５４を含む。提示インターフェース３５４は、ユーザー３５６に対して、ユーザーインターフェースおよび／または警告等の情報を提示する。例えば、提示インターフェース３５４は、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示器（ＬＣＤ）、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）表示器、および／または表示器付きの手持ち式装置等の表示装置（図示せず）に接続できる表示アダプタ（図示せず）を含むことができる。いくつかの実施形態において、提示インターフェース３５４は、１つ以上の表示装置を含む。これに加えて、あるいはこれに代えて、提示インターフェース３５４は、音声アダプタおよび／またはスピーカ等の音声出力装置（図示せず）を含むことができる。
【００６１】
いくつかの実施形態において、コンピュータシステム３２０は、ユーザー入力インターフェース３５８を含む。例示的な実施形態において、ユーザー入力インターフェース３５８は、プロセッサ３５２に接続され、ユーザー３５６からの入力を受ける。ユーザー入力インターフェース３５８は、例えば、キーボード、指示装置、マウス、スタイラス、および／あるいはタッチパッドまたはタッチスクリーン等のタッチパネルを含むことができる。タッチスクリーン等の単一の構成部品は、提示インターフェース３５４、およびユーザー入力インターフェース３５８の両方の表示装置として機能することができる。
【００６２】
さらに、通信インターフェース３６０は、プロセッサ３５２に接続され、かつ、これに限定されないが、別のコンピュータシステム３２０、蒸気発生設備１００に関連付けられた１つ以上のセンサ等の、１つ以上の他の装置と通信可能に接続されるように構成される。このようなセンサ（図示せず）は、温度レベル、圧力レベル、圧力差レベル、質量流量、およびエンタルピーを含む、蒸気発生設備１００の情報の監視を可能にする。さらに、このようなセンサは、蒸気速度レベルの決定に使用できる、熱バランス値の検知を容易にする。同様に、このようなセンサは、蒸気発生設備１００の構成部品の圧力レベル、および管の温度の監視を容易にする。通信インターフェース３６０は、これに限定されないが、有線ネットワークアダプタ、無線ネットワークアダプタ、移動体通信アダプタ、シリアル通信アダプタ、および／またはパラレル通信アダプタを含むことができる。通信インターフェース３６０は、１つ以上の遠隔装置からデータを受信し、かつ／またはこれにデータを送信することができる。コンピュータシステム３２０は、例えば、遠隔のデスクトップコンピュータ（図示せず）を用いた遠隔通信用に、ウェブで使用することができる。
【００６３】
また、提示インターフェース３５４および／または通信インターフェース３６０は両方とも、例えばユーザー３５６に、あるいは別の装置に、本明細書で説明される方法で使用するのに適切な情報を提供することができる。したがって、提示インターフェース３５４および通信インターフェース３６０は、出力装置と呼ぶことができる。同様に、ユーザー入力インターフェース３５８および通信インターフェース３６０は、本明細書で説明される方法で使用するのに適切な情報を受信でき、入力装置と呼ぶことができる。
【００６４】
さらに、プロセッサ３５２および／またはメモリ装置３５０はまた、記憶装置３６２に動作可能に接続することができる。記憶装置３６２は、これに限定されないが、データベース３６４に関連付けられたデータ等の、データを記憶および／または検索するのに適した、コンピュータで動作する任意のハードウェアである。例示的な実施形態において、記憶装置３６２は、コンピュータシステム３２０に統合されている。例えば、コンピュータシステム３２０は、記憶装置３６２として、１つ以上のハードディスクドライブを含むことができる。さらに、例えば、記憶装置３６２は、レイド（ＲＡＩＤ（ｒｅｄｕｎｄａｎｔ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅ  ｄｉｓｋｓ））構成内のハードディスクおよび／またはソリッドステートディスク等の、複数の記憶ユニットを含むことができる。記憶装置３６２は、ストレージエリアネットワーク（ＳＡＮ）、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ）システム、および／またはクラウドベースの記憶装置を含むことができる。あるいは、記憶装置３６２は、コンピュータシステム３２０の外部にあって、記憶装置インターフェース（図示せず）によってアクセスされてもよい。
【００６５】
さらに、例示的な実施形態において、データベース３６４は、蒸気発生設備１００の制御および監視に関連付けられた、様々な静的および動的な動作データを含む。
【００６６】
本明細書で例示され説明されている実施形態、ならびに本明細書で詳細に説明されないが、本開示の態様の範囲内である実施形態は、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００を制御および監視し、かつガスタービンコンバインドサイクル設備１００の１つのセクションを、このセクションの早期の予熱を可能にするように、サブフロアレベルまで加圧するために圧力レベルを調節する、例示的な手段を構成する。例えば、コンピュータシステム３２０、およびそこに追加されるかまたはその中に含まれる、任意の他の同様のコンピュータ装置は、統合されると、本明細書で説明されるように、プロセッサでプロセスおよび技術を実行するのに十分なコンピュータ実行可能命令でプログラムされた、単数または複数の十分なコンピュータ可読記憶媒体を含む。特に、コンピュータシステム３２０、およびそこに追加されるかまたはその中に含まれる任意の他の同様のコンピュータ装置は、統合されると、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００の１つのセクションを、そのセクションの早期の予熱を可能にするように、サブフロアレベルまで加圧するための例示的な手段を構成する。
【００６７】
図４は、圧力制御コンピュータ装置３２０（図３に示す）を用いる、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００（図１に示す）を制御する第１の例示的な方法４００である。本明細書で説明されるように、圧力制御コンピュータ装置３２０は、プラント始動（ステップ４１０）を開始することができる。プラント始動（ステップ４１０）の開始は、圧力制御コンピュータ装置３２０が、高温始動、中温始動、または低温始動を含む任意適当な始動モードまたは方法で、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００の始動を開始することを表すことができる。
【００６８】
圧力制御コンピュータ装置３２０はさらに、サブフロア圧力を選択する（ステップ４２０）。本明細書で説明されるように、選択するステップ４２０は、許容速度（すなわち管セクションの速度限界を超えない）に関連付けられ、フロア圧力レベル２２０（図２に示す）以下である、サブフロア圧力レベル２３０（図２に示す）を識別することを表す。
【００６９】
圧力制御コンピュータ装置３２０はさらに、識別されたサブフロア圧力レベル２３０までの、セクションの制御された加圧（ステップ４３０）に関与する。加圧（ステップ４３０）が達成された後、圧力制御コンピュータ装置３２０は、サブフロア圧力レベル２３０を維持するために、バイパスを開いてセクションの圧力を制御する（ステップ４４０）ことができる。本明細書で説明されるように、バイパスが開かれると蒸気の流れが起こって予熱を開始する。圧力制御コンピュータ装置３２０はまた、現在のプラント動作パラメータに基づいて、サブフロア圧力を調節する（ステップ４５０）ように構成される。また、本明細書で説明されるように、圧力制御コンピュータ装置３２０は、蒸気タービンへの流入のための目標温度に適合していることを判定する（ステップ４６０）ために、管の温度を監視するセンサと通信する。判定するステップ４６０によって、圧力制御コンピュータ装置は、蒸気タービンへの流入に必要なレベルに圧力を調節するステップ４７０、蒸気タービンへの流入を開始するステップ４８０、およびフロア圧力レベル２２０に圧力を上昇させるステップ４９０を容易にし、蒸気バイパスが閉じられるまで、その圧力レベルを維持する。
【００７０】
図５は、圧力制御コンピュータ装置３２０（図３に示す）を用いる、蒸気発生設備１００（図１に示す）のフロア圧力を調節する第２の例示的な方法５００である。本明細書で説明されるように、圧力制御コンピュータ装置３２０は、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信する（ステップ５１０）ように構成される。
【００７１】
圧力制御コンピュータ装置３２０はまた、ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する、複数の候補圧力レベルを識別する（ステップ５２０）ように構成される。圧力制御コンピュータ装置３２０はさらに、複数の候補圧力レベルのそれぞれに対して、計算された蒸気速度レベルを決定する（ステップ５３０）ように構成される。圧力制御コンピュータ装置３２０はさらに、ＨＲＳＧ回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別する（ステップ５４０）ように構成される。圧力制御コンピュータ装置３２０はまた、複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択するように構成され、最低圧力レベルは、識別された速度限界を超えない、決定された計算済みの蒸気速度レベルに関連付けられる（ステップ５５０）。圧力制御コンピュータ装置はさらに、選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧する（ステップ５６０）ように構成される。
【００７２】
図６は、他の関係するコンピュータ構成要素を伴う、圧力制御コンピュータ装置３２０内のデータベース３６４の例示的な構成６００を示し、これは、本明細書で説明されるような制御および監視のプロセス中に使用することができる。データベース３６４は、圧力制御コンピュータ装置３２０内のいくつかの個別の構成要素に接続され、これらは特定のタスクを実行する。
【００７３】
例示的な実施形態において、データベース３６４は、プラント設計データ６２０、圧力および速度モデリングデータ６３０、ならびに制御および動作データ６４０を含む。プラント設計データ６２０は、例えばフロア圧力レベル、管の配置、プラント概略情報、速度および圧力バッファおよび閾値、蒸気タービンへの流入基準（蒸気タービンへの流入温度レベルを含む）、ドラムの膨張耐性、ノイズ、ならびにミスト除去装置の耐性を含む、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００（図１に示す）に関連付けられた情報を含む。圧力および速度モデリングデータ６３０は、サブフロア圧力レベル、および計算された速度レベルの決定に使用される情報を含む。制御および動作データ６４０は、蒸気タービンへの流入、バイパス弁制御、始動制御、回転制御、および同期制御に関する情報を含む、ガスタービンコンバインドサイクル設備１００の管理および制御に関する情報を含む。
【００７４】
圧力制御コンピュータ装置３２０は、ＨＲＳＧ蒸気回路に関連付けられた、複数の測定されたプラント動作値を受信するための受信構成部品６０２、ＨＲＳＧ蒸気回路の加圧に使用する複数の候補圧力レベルを識別するための第１の識別構成部品６０４、複数の候補圧力レベルに対して、計算された蒸気速度レベルを決定するための決定構成部品６０６、ＨＲＳＧ回路の蒸気配管セクションの蒸気速度限界を識別するための第２の識別構成部品６０７、複数の候補圧力レベルの最低圧力レベルを選択するための選択構成部品６０８、および選択された最低圧力レベルまでＨＲＳＧ蒸気回路を加圧するための加圧構成部品６０９を含む。
【００７５】
本明細書で例示され説明される実施形態、ならびに本明細書で詳細に説明されないが、本開示の態様の範囲内にある実施形態は、ＨＲＳＧ圧力セクションのフロア圧力レベルを調節するための例示的な手段を構成する。例えば、圧力制御コンピュータ装置３２０、およびそこに追加されるかまたはその中に含まれる、任意の他の同様のコンピュータ装置は、統合されると、本明細書で説明されるように、プロセッサでプロセスおよび技術を実行するのに十分なコンピュータ実行可能命令でプログラムされた、単数または複数の十分なコンピュータ可読記憶媒体を含む。特に、圧力制御コンピュータ装置３２０、およびそれに追加されるかまたはその中に含まれる任意の他の同様のコンピュータ装置は、統合されると、ＨＲＳＧ圧力セクションのフロア圧力レベルを調節するための例示的な手段を構成する。
【００７６】
本明細書で説明される方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）コンバインドサイクルプラントの始動時間の削減、（ｂ）プラントの動作条件に基づくフロア圧力の動的な調節を可能にすること、（ｃ）ＨＲＳＧの物理的条件に影響を及ぼさない、より効率的なコンバインドサイクルプラントの始動時間の提供のうちの少なくとも１つを含む。
【００７７】
様々な実施形態の特定の特徴が、いくつかの図面に示され、他の図面には示されていない場合があるが、これは単に便宜のためである。本明細書で説明されるシステムおよび方法の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照され、かつ／あるいは特許請求され得る。
【００７８】
ここに記載された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するため、また、任意の装置またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。このような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言とごくわずかしか異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲内であることが意図される。
【符号の説明】
【００７９】
１００  ガスタービンコンバインドサイクル設備（蒸気発生設備）
１０２  ＨＲＳＧ蒸気回路
１０４  ガスタービン
１０６  スタック
１０８  バンドル
１１０  分離ユニット
１１１  第１の高圧過熱器（ＨＰＳＨ−１）
１１２  高温の排気
１１３  第２の高圧過熱器（ＨＰＳＨ−２）
１１４  冷却された排気
１１５  第１の再熱過熱器（ＲＨＳＨ−１）
１１６  排気マニホールド
１１７  第２の再熱過熱器（ＲＨＳＨ−２）
１２０  蒸気タービンシステム
１２２  高圧蒸気タービン
１２４  高圧流入制御弁（高圧ＡＣＶ）
１２６  中間圧蒸気タービン
１２８  中間圧流入制御弁（中間圧ＡＣＶ）
１３０  低圧蒸気タービン
１３１  低圧過熱器（ＬＰＳＨ）
１３２  低圧流入制御弁（低圧ＡＣＶ）
１４０  復水給水システム
１４２  蒸気復水ユニット
１５０  蒸気バイパスシステム
１５２  高圧バイパス圧力制御弁（高圧ＰＣＶ）
１５４  中間圧バイパス圧力制御弁（中間圧ＰＣＶ）
１５６  低圧バイパス圧力制御弁（低圧ＰＣＶ）
１６０  温度調整システム
１６２  高圧部
１６４  中間圧部
１６６  低圧部
１８０  中間圧過熱器
２００  時間
２１０  始動高圧圧力レベル
２１５  プロセス
２２０  フロア圧力レベル
２３０  サブフロア圧力レベル
３００  ブロック図
３２０  圧力制御コンピュータ装置、コンピュータシステム
３５０  メモリ装置
３５２  プロセッサ
３５４  提示インターフェース
３５６  ユーザー
３５８  ユーザー入力インターフェース
３６０  通信インターフェース
３６２  記憶装置
３６４  データベース
４００  第１の例示的な方法
４１０  ステップ
４２０  ステップ
４３０  ステップ
４４０  ステップ
４５０  ステップ
４６０  ステップ
４７０  ステップ
４８０  ステップ
４９０  ステップ
５００  第２の例示的な方法
５１０  ステップ
５２０  ステップ
５３０  ステップ
５４０  ステップ
５５０  ステップ
５６０  ステップ
６００  構成
６０２  受信構成部品
６０４  第１の識別構成部品
６０６  決定構成部品
６０７  第２の識別構成部品
６０８  選択構成部品
６０９  加圧構成部品
６２０  プラント設計データ
６３０  圧力および速度モデリングデータ
６４０  制御および動作データ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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