(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
停止中の現時点での蒸気タービンのメタル温度での冷却曲線に基づいて起動開始時点でのメタル温度を予測し、あらかじめ規定されているメタル温度範囲により区分されている起動モードの中から、この予測したメタル予測温度に対応する起動モードを選択し；前記起動開始時点でのメタル温度を実測し、この実測したメタル実温度に対応する起動モードを前記規定されている起動モードの中から選択し；前記メタル予測温度で選択した起動モードと前記メタル実温度で選択した起動モードとを比較し、両起動モードが同じであれば、前記メタル実温度で選択した起動モードを、両者が異なれば、前記メタル実温度と起動モードの境界温度との差が規定値以内の時には前記メタル予測温度で選択した起動モードを、規定値以外の時は前記メタル実温度で選択した起動モードを正式な起動モードとして決定することを特徴とする蒸気タービン起動モード決定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービン起動モード決定方法に関し、起動操作開始時点での起動モードをメタル温度の予測と実測により正確に選定し、予定の時間に予定の発電量が得られるように起動するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービンプラントや蒸気タービンプラントを組み込んだコンバインドプラントにおいては、プラントの停止後、再度運転を行う場合には運転開始時間を予測し、その予定時間に間に合うように運転をしなければ電力供給に支障をきたすことになる。蒸気タービンの起動モードは次に説明する「ホット起動」、「ウォーム起動」、「コールド起動」があり、現状では現時点での停止中のメタル温度を実測し、現時点から起動操作を開始する時点でのメタル温度を予測し、この予測したメタル温度により最適の起動モードを上記のいずれにするか決定し、運用している。
【０００３】
図３は蒸気タービンの起動とプラントのメタル温度との関係を示した一般的な図であり、図において、プラントが停止してからｔ1 時間後に起動モードを予測するとし、この時点でメタル温度Ｔを実測し、この時点からメタル温度の冷却曲線Ｘ1 に基づいてｔ2 時間後のメタル温度を予測し、起動操作開始時での起動モードを決定し、起動からｔ3 時間後に指定された発電負荷量となるようにスケジュールを立て、このスケジュールで運行している。しかし、このメタル温度の曲線Ｘ1 は季節や気候条件によってＸ2 ，Ｘ3 で示すように変動し、かならずしも一定とは限らず、予測にはズレが生ずる。
【０００４】
図２は蒸気タービンの第１段メタル温度と各起動モードの予定負荷到達時間との関係を示す図であり、メタル温度により起動モードが異ることを示し、起動開始時点のメタル温度の状態により最適の起動モードを選ぶようにしている。即ち、メタル温度が３８０℃以上では（１）「ホットI 起動」を選択し、３５分程度の起動運転で予定負荷量に到達する。又、メタル温度が３００℃以上３８０℃未満であれば（２）「ホットII起動」を選択し、７０分程度の起動運転で予定負荷に到達する。又、メタル温度が１２０℃以上３００℃未満であれば（３）「ウォーム起動」を採用し、１００分程度で予定負荷に到達する。更に、メタル温度が１２０℃未満であれば（４）「コールド起動」とし、２６０分程度で予定負荷に到達する。このように実際のメタル温度と蒸気温度との差が大きくならないように起動運転の時間をその時のメタル温度の高低に応じて起動モードを変え、運転を行い、メタルの寿命を延ばすようにしている。
【０００５】
上記の起動モードの選択においては、１２０℃の前後、即ち１１５℃〜１２５℃の近辺では（４）「コールド起動」と（３）「ウォーム起動」のどちらかを選択しても良い起動境界モードが存在し、又３００℃前後の２９５℃〜３０５℃の範囲にも（３）「ウォーム起動」と（２）「ホットII起動」のどちらかのモードでも良い境界モード、更に、３８０℃前後、即ち３７５℃〜３８５℃の範囲にも（２）「ホットII起動」と（１）「ホットI 起動」のいずれを選択しても良い境界モードが存在する。
【０００６】
従来の起動スケジュール計算で求めた予測のメタル温度と実際のメタル温度とにズレが生ずると前述した起動境界モードにおいては、起動モードがメタル温度の低い方へズレが生ずるか、メタル温度の高い方にズレが生ずるかにより大きく異なり、起動運転時間が最大で２時間程度の誤差が生じ、電力供給計画が大きく変動してしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように従来の蒸気タービン起動モードの決定方法においては、起動モードを起動前に予測する。即ち、メタル温度の冷却曲線より起動操作開始時点を設定し、この時点におけるメタル温度を予測し、このスケジュール計算で求めたメタル温度に適した起動モードを（１）「ホットI 起動」、（２）「ホットII起動」、（３）「ウォーム起動」、（４）「コールド起動」の中から選び起動運転を行っているが、実際の第１段メタル温度とスケジュール計算で予測したメタル温度にズレが生ずることが多く、この場合には起動境界モードではモードが異なり、起動運転時間が最悪で２時間程度変化してしまい、予定負荷での運転ができず、電力供給に支障となることがある。又、このような起動を繰返すと、蒸気タービンに無理な熱応力を発生させてメタルの寿命を短くすることになる。
【０００８】
そこで本発明では、スケジュール計算で予測したメタル温度により選択する起動モードと、起動中のメタル温度を実測し、この実測したメタル実温度により選択した起動モードとを比較し、特に起動モードの境界において予測と実測のズレも最小となるような起動モードを選択するような蒸気タービン起動モード決定方法を提供し、予定時刻に計画通りの負荷に到達できるようにすることを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【００１０】
停止中の現時点での蒸気タービンのメタル温度での冷却曲線に基づいて起動開始時点でのメタル温度を予測し、あらかじめ規定されているメタル温度範囲により区分されている起動モードの中から、この予測したメタル予測温度に対応する起動モードを選択し；前記起動開始時点でのメタル温度を実測し、この実測したメタル実温度に対応する起動モードを前記規定されている起動モードの中から選択し；前記メタル予測温度で選択した起動モードと前記メタル実温度で選択した起動モードとを比較し、両起動モードが同じであれば、前記メタル実温度で選択した起動モードを、両者が異なれば、前記メタル実温度と起動モードの境界温度との差が規定値以内の時には前記メタル予測温度で選択した起動モードを、規定値以外の時は前記メタル実温度で選択した起動モードを正式な起動モードとして決定することを特徴とする蒸気タービン起動モード決定方法。
【００１１】
本発明の起動モード決定方法は、まず現時点でメタル温度の冷却曲線に基づいて起動開始時のメタル温度を予測し、この予測したメタル予測温度で起動モードを選ぶ。次に起動開始時のメタル温度を実測し、この実測したメタル実温度により起動モードを選択する。次に両起動モードを比較し、同じであればメタル実温度での起動モードを採用し、両者が異なれば、メタル実温度と起動モードの境界温度との差を求める。この差が規定値以内であればメタル予測温度で選択した起動モードをそのまま採用し、その差が規定値以外であれば、メタル実温度で選択した起動モードを採用する。
【００１２】
このように本発明ではメタル予測温度により選択したものと、起動開始時のメタル実温度により選択したものとを比較し、メタル温度のズレを少くするので起動スケジュール計算の精度が向上し、規定の時間に精度よく計画通りの発電量を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気タービン起動モード決定方法を示すフローチャートである。図において、（Ａ）は「次回起動時の予想起動スケジュール実施」であり、現時点で起動操作時点でのメタル温度を予測し、起動モードを選定するステップである。（Ｂ）は「実起動時での仮起動モード決定」であり、起動時でのメタル温度を実測し、起動モードを決定するステップである。（Ｃ）は「採用起動モードの決定」のステップで、（Ａ），（Ｂ）の両起動モードを比較し、最適のモードを選択する。（Ｄ）は「軸起動実施」のステップであり、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）の各ステップで起動モードが決定され、実施されるもので、以下に詳しく説明する。
【００１４】
図１のステップ（Ａ）において、蒸気タービンの現時点でのメタル温度より起動モードを選定する。即ち、前述した図３に示すように、前回停止し、ｔ1 時間後の現時点における第１段メタル温度Ｔから、この時点でのメタル温度の冷却曲線Ｘ1 に従ってｔ2 時間後の起動操作開始時点のメタル温度を予測し、このメタル予測温度で起動モードを選定する。
【００１５】
起動モードの選定は、図２で説明したように、予測した温度が３８０℃以上であれば、（１）「ホットI 起動」、３００℃以上３８０℃未満であれば（２）ホットII起動」、１２０℃以上３００℃未満であれば（３）「ウォーム起動」、１２０℃未満であれば（４）「コールド起動」とし、これらの中から選択する。この起動スケジュール実施はコンピュータに起動時点や計画負荷や計画負荷での運転開始時点、等が入力され、演算されて起動モードを決定し、その結果は予想起動モードとして一時記憶しておく。
【００１６】
（Ｂ）のステップにおいて、図３により説明すると、起動操作開始以降の実起動時において、第１段メタル温度を実測し、この実測したメタル実温度により、それ以降のｔ3 時間後の指定負荷到達時点までの起動モードを選定する。起動モードの選定は上記（Ａ）と同様に図２に示すように第１段メタル温度の実測値に対応するモード（１）「ホットI 起動」、（２）「ホットII起動」、（３）「ウォーム起動」、（４）「コールド起動」の中から選定する。この選定を仮起動モードの決定とする。
【００１７】
（Ｃ）のステップにおいて、第１段メタル実温度において上記の仮起動モード（Ｂ）と（Ａ）で予測した予想記憶モードとの比較を行い、両者が同じ起動モードであれば、その実温度での起動モードを採用する。又、両者が相違する場合には次の〈１〉，〈２〉のいずれかの起動モードを採用する。
【００１８】
〈１〉第１段メタル実温度が、その実温度での起動モードの境界温度±５℃以内の相違であれば、予想起動モードを採用する。又、〈２〉第１段メタル実温度が、その実温度での起動モード境界温度±５℃以上の相違であれば、第１段メタル実温度からの起動モードを採用する。この段階で起動モードが決定される。
【００１９】
一例として、今、予想起動モード（Ａ）で決定したメタル予測温度が１２５℃であり、予想起動モードはステップ（Ａ）において（３）「ウォーム起動」と決定されている。ステップ（Ｂ）において、起動中の第１段メタル実温度が１１６℃であり、この時の仮起動モードが（４）「コールド起動」と決定されたとする。
【００２０】
この例においてステップ（Ｃ）では、第１段メタル実温度からの仮起動モードと予想起動モードは一致しておらず、第１段メタル実温度が１１６℃であり、この実温度での（４）「コールド起動」と（３）「ウォーム起動」との境界温度は１２０℃である。従って、この第１段メタル実温度１１６℃は、起動モード境界温度±５℃、即ち１２０℃±５℃以内であるので〈１〉の予想起動モードを採用することになり、採用起動モードは（３）「ウォーム起動」となる。
【００２１】
（Ｄ）のステップにおいては、「軸起動実施」であり、決定された起動モードにて各パラメータを選択し、起動操作開始後の軸起動が実施される。これらステップ（Ａ）〜（Ｃ）は前述のようにコンピュータで演算が実施され、起動モードが決定される。
【００２２】
以上説明の実施の形態によれば、起動モードの決定は、まずステップ（Ａ）において起動前に起動操作開始時点での第１段メタル温度を予測し、そのメタル予測温度での起動モードを選定し、これを記憶しておく。ステップ（Ｂ）においては実起動時での第１段メタル温度を実測し、この実測したメタル実温度での起動モードを選定する。ステップ（Ｃ）において、両ステップ（Ａ），（Ｂ）で選定した起動モードを比較し、両者が同じであればメタル実温度で選択した起動モードを採用し、両者が違うとステップ（Ｂ）でのメタル実温度と起動モードの境界温度との差が規定値以内であれば、ステップ（Ａ）のメタル予測温度で選定した起動モードを採用し、規定値以外であればメタル実温度での起動モードを採用するので、起動スケジュール計算の精度が向上し、予定の発電計画に合った発電量が正確に得られる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービン起動モード決定方法は、停止中の現時点での蒸気タービンのメタル温度での冷却曲線に基づいて起動開始時点でのメタル温度を予測し、あらかじめ規定されているメタル温度範囲により区分されている起動モードの中から、この予測したメタル予測温度に対応する起動モードを選択し；前記起動開始時点でのメタル温度を実測し、この実測したメタル実温度に対応する起動モードを前記規定されている起動モードの中から選択し；前記メタル予測温度で選択した起動モードと前記メタル実温度で選択した起動モードとを比較し、再起動モードが同じであれば、前記メタル実温度で選択した起動モードを、両者が異なれば、前記メタル実温度と起動モードの境界温度との差が規定値以内の時には前記メタル予測温度で選択した起動モードを、規定値以外の時は前記メタル実温度で選択した起動モードを正式な起動モードとして決定することを特徴としている。このような方法により、メタル予測温度で選定された起動モードと、メタル実温度で選定された起動モードが比較され、メタル温度のズレが少くなり正確な起動スケジュール計算がなされ、予定の時間に規定された発電量が正確に得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態に係る蒸気タービン起動モード決定方法のフローチャートである。
【図２】  本発明及び従来の蒸気タービン起動方法を実施するメタル温度と起動モードとの関係を示す図である。
【図３】  蒸気タービンの一般的なメタル温度の冷却曲線のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１    ホットI 起動
２    ホットII起動
３    ウォーム起動
４    コールド起動
Ａ    次回起動時の予想起動スケジュール実施
Ｂ    実起動時の仮起動モード決定
Ｃ    採用起動モードの決定
Ｄ    軸起動実施
【図１】
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【図２】
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【図３】
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