(57)【要約】【課題】蒸気タービン入口温度制御システム、コンピュータプログラムを提供する。【解決手段】蒸気タービン（ＳＴ）と、ガスタービン（ＧＴ）と、ＳＴ及びＧＴと流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを備える発電プラントシステムを制御するように構成されたコンピューティングデバイスは、ＳＴのボウル部での目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴのボウル部における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、ボウル部における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴに入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステムを制御する。【選択図】図１
2017089623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（ＳＴ（６））と、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＳＴ（６）及びＧＴ（１６）と流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））とを備える発電プラントシステム（４）を制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイス（２６）を備えるシステム（２）であって、１以上のコンピューティングデバイス（２６）が、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップと
を含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項２】
１以上のコンピューティングデバイス（２６）が、ＨＲＳＧ（１４）に入るＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップを含む動作を実行することにより、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するように構成される、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項３】
ＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップが、ＧＴ（１６）の燃焼温度を変更するステップを含む、請求項２に記載のシステム（２）。
【請求項４】
実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップが、ＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の圧力及び温度を測定するステップと、ＳＴ（６）ボウルに入る前にＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の膨張量を予測するステップとを含む、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項５】
目標蒸気比エンタルピーが、ＳＴ（６）のボウル部（３０）内の理想的な蒸気比エンタルピーのモデルを含む、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項６】
閾値が、ＳＴ（６）のタイプに対応する範囲を含む、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項７】
ＨＲＳＧ（１４）が、１以上の末端過熱低減器（２４）を含む一組のＨＲＳＧ装置を含む、請求項１に記載のシステム（２）。
【請求項８】
プログラムコードを含むコンピュータプログラムであって、プログラムコードが、１以上のコンピューティングデバイス（２６）により実行される場合に、１以上のコンピューティングデバイス（２６）に対して、蒸気タービン（ＳＴ（６））と、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＳＴ（６）及びＧＴ（１６）と流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））とを備える発電プラントシステム（４）を制御させ、１以上のコンピューティングデバイス（２６）が、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップと
を含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、コンピュータプログラム。
【請求項９】
プログラムコードが、１以上のコンピューティングデバイス（２６）に対して、ＨＲＳＧ（１４）に入るＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップを含む動作を実行することにより、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更させる、請求項８に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１０】
システム（２）であって、当該システムが、
発電プラントシステム（４）であって、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＧＴ（１６）に流体結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））と、ＨＲＳＧ（１４）に流体結合された蒸気タービン（ＳＴ（６））とを備える発電プラントシステム（４）と、
発電プラントシステム（４）を制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイス（２６）と
を含備えており、コンピューティングデバイス（２６）が、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップと
を含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、システム（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、ターボ機械（例えば、タービン）に関する。より具体的には、本明細書で開示する主題は、蒸気タービンなどのタービンの熱パラメータを制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複合サイクル発電プラントは、蒸気タービンシステムに動作可能に結合されたガスタービンシステムを使用している。ガスタービンシステムは、ガスタービンに結合された圧縮機を含む。蒸気タービンシステムは、中圧（ＩＰ）タービン部分に動作可能に結合された高圧（ＨＰ）タービン部分を含み、中圧（ＩＰ）タービン部分は次に低圧（ＬＰ）タービンに結合される。一般に、ＨＰ、ＩＰ及びＬＰタービンは発電機を駆動するために用いられる。典型的な複合サイクル発電プラントでは、ガスタービンからの排気ガスは、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）に送られる。ＨＲＳＧは、１以上の圧力を有することができ、３圧力システムでは、ＨＲＳＧは、高性能複合サイクル発電プラント用に３つの蒸気タービン圧力、例えば、ＨＰ、ＩＰ及びＬＰに対応する３つの異なる圧力のヒータを含む。ＨＲＳＧはまた、ＨＰ蒸気タービンから渡されるＨＰ蒸気タービン排気から低エネルギー蒸気を受け取る。低エネルギー蒸気は、効率を高めるために異なる圧力のヒータにおいて蒸気を再加熱するために用いられる。次に再加熱された蒸気は、戻されて蒸気タービンの低圧段を駆動する。
【０００３】
１以上の蒸気タービン部（例えば、ＨＰ、ＩＰ及び／又はＬＰ）は、タービン入口に近接するボウルを含み、蒸気がタービン部及びそのタービン部内の対応するタービン段に入ると、蒸気の膨張を可能にする。ボウルにおける蒸気の状態は、ロータ応力及び排気過熱マージンなどの、蒸気タービン内のいくつかの動作性の問題に影響を与える可能性がある。したがって、ボウル領域における蒸気温度を効果的に管理することが有益である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００４０２９９号明細書
【発明の概要】
【０００５】
本開示の様々な実施形態は、蒸気タービン（ＳＴ）と、ガスタービン（ＧＴ）と、ＳＴ及びＧＴと流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを備える発電プラントシステムを制御するように構成されたコンピューティングデバイスを備えるシステムを含み、コンピューティングデバイスは、ＳＴのボウル部における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴのボウル部における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、ボウル部における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴに入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステムを制御する。
【０００６】
本開示の第１の態様は、蒸気タービン（ＳＴ）と、ガスタービン（ＧＴ）と、ＳＴ及びＧＴと流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを備える発電プラントシステムを制御するように構成されたコンピューティングデバイスを備えるシステムを含み、コンピューティングデバイスは、ＳＴのボウル部における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴのボウル部における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、ボウル部における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴに入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステムを制御する。
【０００７】
本開示の第２の態様は、プログラムコードを有するコンピュータプログラムを含み、プログラムコードは、１つのコンピューティングデバイスにより実行される場合に、コンピューティングデバイスに対して、蒸気タービン（ＳＴ）と、ガスタービン（ＧＴ）と、ＳＴ及びＧＴと流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）とを備える発電プラントシステムを制御させ、１つのコンピューティングデバイスは、ＳＴのボウル部における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴのボウル部における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、ボウル部における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴに入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステムを制御する。
【０００８】
本開示の第３の態様は、システムを含み、システムは、発電プラントシステムであって、ガスタービン（ＧＴ）と、ＧＴに流体結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）と、ＨＲＳＧに流体結合された蒸気タービン（ＳＴ）とを備える発電プラントシステムと、発電プラントシステムを制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイスとを含み、コンピューティングデバイスは、ＳＴのボウル部における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴのボウル部における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、ボウル部における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴに入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステムを制御する。
【０００９】
本発明のこれらの及び他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から、より容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の様々な実施形態による、複合サイクル（ＣＣ）発電プラントシステムを含むシステムの概略図である。
【図２】本開示の特定の実施形態に従って実行される方法を示すフローチャートである。
【図３】本開示の様々態様を従来のシステムと比較して示す温度対圧力のグラフである。
【図４】本開示の様々な実施形態による、図１のＣＣ発電プラントシステムを制御するためのシステムを含む環境を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の図面は必ずしも一定の比率ではないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様だけを示すことを目的としており、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面においては、図面間で類似する符号は類似する要素を示す。
【００１２】
以上示したように、本明細書で開示する主題は、ターボ機械（例えば、タービン）に関する。より具体的には、本明細書で開示する主題は、蒸気タービンなどのタービンの熱パラメータを制御することに関する。
【００１３】
従来の手法とは対照的に、本開示の様々な態様は、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）の上流側温度を能動的に制御することにより、蒸気タービン（ＳＴ）の入口温度を制御するシステム、コンピュータプログラム、及び関連する方法を含む。様々な実施形態では、手法は、１以上のＨＲＳＧ装置（例えば、末端過熱低減器）の出口蒸気状態をモニタすること、ＳＴのボウル部における（蒸気がＨＲＳＧからＳＴへ流れる間に部分的に膨張した後の）蒸気状態を算出すること、並びに算出したボウルにおける蒸気状態をモデル状態（例えば、１以上の熱的モデルに基づく理想的状態）と比較することを含む。算出した状態がモデル状態からずれている場合には、様々な手法は、算出した状態がそれらのモデル状態に合致する（例えば、許容可能なマージン内）まで、ＳＴに入る蒸気の温度を（例えば、反復的に）変更することを含む。様々な態様では、（ＨＲＳＧから）ＳＴに入る蒸気の温度がＧＴからのガス排気の温度によって駆動されるので、１つの手法は、ＨＲＳＧから排気される蒸気の温度を制御するために、ＧＴの燃焼温度（したがって、その排気出力温度）を変更することを含む。
【００１４】
以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付の図面を参照し、そこでは本教示を実施することができる特定の例示的な実施形態を例示のために示してある。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施することができるように十分詳細に記載しており、他の実施形態も利用することができること、並びに本教示の範囲から逸脱せずに変更を行うことができることを理解すべきである。
【００１５】
図１は、本開示の様々な実施形態によるシステム２の概略図を示す。図示するように、システム２は、蒸気タービン（ＳＴ）６を含む複合サイクル（ＣＣ）発電プラントシステム４を含み、蒸気タービン（ＳＴ）６は、示してある図では、当技術分野で知られているように、高圧（ＨＰ）ＳＴ８、中圧（ＩＰ）ＳＴ１０、及び低圧（ＬＰ）ＳＴ１２を含むことができる。ＣＣ発電プラントシステム４は、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８、ＩＰ１０及び／又はＬＰ１２）に流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）１４をさらに含むことができる。ＣＣ発電プラントシステム４は、ＨＲＳＧ１４と流体接続したガスタービン（ＧＴ）１６をさらに含むことができる。本明細書で説明するように、ＨＲＳＧ１４は、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８、ＩＰ１０及び／又はＬＰ１２のうちの１以上）からの排出蒸気を再加熱するために、ＧＴ１６からの排気高温ガスを利用するように構成された従来のＨＲＳＧ装置を含むことができる。ＣＣ発電プラントシステム４は、当技術分野で知られているように、ＳＴ６及びＨＲＳＧ１４からの排気流（及びバイパス流）を凝縮し、凝縮した流体（例えば、凝縮水）をＨＲＳＧ１４に提供するための凝縮器１８をさらに含むことができる。場合によっては、ＣＣ発電プラントシステム４は、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８、ＩＰ１０及び／又はＬＰ１２のうちの１以上）及びＧＴ１６に結合することができる、１以上の発電機２０を含むことができる。場合によっては、図１に示すように、ＣＣ発電プラントシステム４は、２つの別々の発電機２０が使用される２軸構成を含むことができ、この場合には、ＧＴ１６が第１の発電機２０に結合され、ＳＴ６が第２の発電機２０に結合される。様々な実施形態では、ＨＲＳＧ１４は、当技術分野で知られているように、ＳＴ６の各セクションに対応するいくつかのセクション２２（例えば、ＨＰ／ＲＨ（再加熱）部、ＲＨ／ＩＰ部、及びＬＰ部）を含むことができる。さらに、場合によっては、ＨＲＳＧ１４は、当技術分野で知られているように、１以上の末端過熱低減器２４（例えば、ＨＰ／ＲＨ部の下流側、ＨＰ８及び／又はＩＰ１０の上流側）を含む、一組のＨＲＳＧ装置１４を含むことができる。末端過熱低減器２４は、例えば、ＣＣ発電プラントシステム４の始動中、又はＨＰ／ＲＨ部を出た後に蒸気温度の追加の制御が望まれる場合に、ＨＰ／ＲＨ部を出てＳＴ６に入る蒸気の温度を制御する（例えば、上げる／下げる）ように構成される。
【００１６】
図１に示すように、システム２は、ＣＣ発電プラントシステム４を制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイス２６を含むことができる。コンピューティングデバイス２６は、任意の従来の手段を介して有線及び／又は無線でＣＣ発電プラントシステム４に接続することができる。様々な実施形態では、コンピューティングデバイス２６は、ＣＣ発電プラントシステム４の動作を制御するための、本明細書で説明する制御システムを含むことができる。様々な実施形態によれば、コンピューティングデバイス２６は、本明細書の様々な実施形態に関して説明するＣＣ発電プラント制御システム２８を含むことができる。ＣＣ発電プラント制御システム（ＣＣ  ＰＰ制御システム）２８は、本明細書で説明する様々な処理を用いて、発電プラントシステム（例えば、ＣＣ発電プラントシステム４）を制御することができる。
【００１７】
図２は、本発明の様々な実施形態による、ＣＣ発電プラントシステム４を制御する処理を示すフローチャートである。これらの処理は、本明細書で説明するように、例えば、ＣＣ発電プラント制御システム２８を含む１以上のコンピューティングデバイス２６によって実行することができる。他の場合には、これらの処理は、ＣＣ発電プラントシステム４を制御する、コンピュータにより実施される方法により行うことができる。さらに他の実施形態では、これらの処理は、コンピューティングデバイス２６に対してＣＣ発電プラントシステム４の動作を制御させるコンピュータプログラムコードを実行することにより行うことができる。一般に、処理は、以下の下位処理を含むことができる。
【００１８】
処理Ｐ１：ＳＴ６のボウル部３０（ボウル部３０は例示を目的としてＨＰ８及びＩＰ１０の各々に示す、）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得する。目標蒸気比エンタルピーは、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８、ＩＰ１０及び／又はＬＰ１２）のボウル部３０における理想的な蒸気比エンタルピーのモデルから取得することができる。このモデルは、ＳＴ６の設計上の動作条件、例えば設計上の負荷、蒸気流量、圧力、温度などにおける蒸気比エンタルピー条件から構築し、導出し、算出するなどすることができる。モデルは、予め構築され、コンピューティングデバイス２６のメモリセクタに格納することができる。
【００１９】
処理Ｐ２：ＨＲＳＧ１４の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ１４の出口における現在の蒸気温度を決定する。この処理は、ＨＲＳＧ１４の出口の近傍の圧力センサ３２及び温度センサ３４からデータを取得することを含むことができ、圧力センサ３２及び温度センサ３４は、ＨＲＳＧ１４から排出する蒸気のリアルタイムの圧力及び温度を測定する。
【００２０】
処理Ｐ３：ＨＲＳＧ１４の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ１４の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ６のボウル部３０における実際の蒸気比エンタルピーを算出する。この処理は、ＨＲＳＧ１４から出る蒸気のエンタルピーを、次式を含む従来のエンタルピーの計算を用いて算出することを含むことができる。
【００２１】
【数１】
2017089623.tif 000003
以下の表１及び表２Ｂは式（１）を解くために使用することができる。或いは表２Ａを直接参照して、圧力（Ｐ）及び温度（Ｔ）のセンサ読み取り値から実際の比エンタルピーを得ることができる。
【００２２】
【表１】
2017089623.tif 000004
【００２３】
【表２】
2017089623.tif 000005
さらに、この計算は、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８及び／又はＩＰ１０）のボウル３０に入る前にＨＲＳＧ１４から出る蒸気の膨張量を予測することを含むことができる。この予測は、ＨＲＳＧ１４とＳＴ６との間にわたる導管３５の長さ及び内径（ＩＤ）、並びにＳＴ６に入る前の導管３５における予測される温度降下に基づく。
【００２４】
処理Ｐ４：ボウル部３０における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部３０における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ６（例えば、ＨＰ８及び／又はＩＰ１０）に入る蒸気の温度を変更する。様々な実施形態では、閾値は、ＳＴ６のタイプに対応し、例えばエンタルピー計算で１％〜２％の差であるエンタルピー値の範囲を含むことができる。閾値は、目標とするエンタルピーと実際の算出したエンタルピーとの差（デルタ）が、許容範囲内であるか否かを判断するために用いることができ、そうでない場合には、ＣＣ発電プラント制御システム２８はＳＴ６に入る蒸気の温度を変更することができる。様々な実施形態では、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、（コンピューティングデバイス２６を介して）ＧＴ１６からの排気ガスの温度を変更することによって、すなわち、ＧＴ１６の燃焼温度を変更する（上げる、又は下げる）ことにより、ＳＴ６に入る蒸気の蒸気温度を変更することができる。ＧＴ１６からの排気ガスをＨＲＳＧ１４の熱伝達媒体として用いているので、ＨＲＳＧ１４を通過してＳＴ６に入る蒸気に伝達される熱量を制御するために、ＧＴ１６の燃焼温度（ＧＴ１６の排気ガス温度を制御する）を使用することができる。様々な追加の実施形態では、ＧＴ−ＩＧＶ燃料流量及び／又はＧＴ燃料流量を、ＧＴ１６の排気温度を制御するために用いることができる。
【００２５】
処理Ｐ１〜Ｐ４（Ｐ４が行われない場合は、Ｐ１〜Ｐ３、）は、周期的な、又は一定の基準で繰り返すことができることを理解されたい。さらに、ＣＣ発電プラントシステム４の特定の動作条件、例えば、起動動作が開始される（例えば、起動のための制御命令が得られる）場合、或いはランプアップが開始される（例えば、出力増加のための制御命令が得られる）場合に応じて、処理Ｐ１〜Ｐ４を実行することができる。さらに、本明細書で説明するように、これらの処理は、ＣＣ発電プラントシステム４の動作を制御する任意のスケジュールに従って繰り返すことができる。
【００２６】
図３は、本明細書に記載する手法の種々の有益な態様を示す例示的なグラフ３００を示す。図示するように、線３０２は、起動（例えば、全圧力起動運転）中の従来のＣＣ発電プラントシステムの蒸気膨張経路（図示する膨張は線３０２上を右から左へ移動する）を示し、蒸気はＨＲＳＧからＳＴの入口（ボウル部）へ膨張する。線３０４は、ＣＣ発電プラント制御システム２８を含むＣＣ発電プラントシステム４の同じ起動（例えば、全圧力起動動作）中の蒸気膨張経路（図示する膨張は線３０４上を右から左へ移動する）を示す。グラフ３００から分かるように、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、ＣＣ発電プラントシステム４が、従来のシステムと比較して、対応する圧力でより高い蒸気温度で動作することを可能にするので、それらの従来のシステムと比較して（例えば、起動中の）ＣＣ発電プラントシステム４の出力及び効率を高める。
【００２７】
本明細書で図示し説明したフローチャートでは、図示してないが他の処理を行ってもよいこと、及び様々な実施形態に従って処理の順序を並べ替えてもよいことを理解されたい。さらに、記載した１以上の処理の間で中間の処理を行ってもよい。本明細書で図示し説明した処理の流れは、様々な実施形態を限定するものと解釈するべきではない。
【００２８】
図４は、本発明の様々な実施形態により本明細書に記載した機能を実行するための、ＣＣ発電プラント制御システム２８を含む例示的な環境１０１を示す。この点で、環境１０１は、ＣＣ発電プラントシステム４（図１）をモニタ及び／又は制御するために、本明細書に記載した１以上の処理を実行することができるコンピュータシステム１０２を含む。具体的には、コンピュータシステム１０２は、ＣＣ発電プラント制御システム２８を含むものとして示され、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、コンピュータシステム１０２が、本明細書に記載した処理のいずれか／すべてを実行すること、及び本明細書に記載した実施形態のいずれか／すべてを実施することによって、ＣＣ発電プラントシステム４の制御／モニタ動作を動作可能になるようにする。
【００２９】
コンピュータシステム１０２は、コンピューティングデバイス２６を含むように示され、コンピューティングデバイス２６は、処理構成要素１０４（例えば、１以上のプロセッサ）、記憶構成要素１０６（例えば、記憶階層構造）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素１０８（例えば、１以上のＩ／Ｏインターフェース及び／又はデバイス）、及び通信経路１１０を含むことができる。一般に、処理構成要素１０４は、記憶構成要素１０６に少なくとも部分的固定されたＣＣ発電プラント制御システム２８などのプログラムコードを実行する。プログラムコードを実行する間に、処理構成要素１０４は、さらなる処理のために記憶構成要素１０６及び／又はＩ／Ｏ構成要素１０８との間で変換されたデータの読み出し及び／又は書き込みをもたらすことができるデータを処理することができる。経路１１０は、コンピュータシステム１０２の構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ構成要素１０８は、１以上のヒューマンＩ／Ｏデバイスを含むことができ、それによって、ユーザ（例えば、人及び／又はコンピュータ化されたユーザ）１１２がコンピュータシステム１０２及び／又は１つもしくは複数の通信デバイスと対話することが可能になり、システムユーザ１１２が任意のタイプの通信リンクを使用してコンピュータシステム１０２と通信することが可能になる。この点で、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、人間及び／又はシステムユーザ１１２がＣＣ発電プラント制御システム２８と対話することを可能にする一組のインターフェース（例えば、グラフィカル・ユーザ・インターフェース、アプリケーション・プログラム・インターフェースなど）を管理することができる。さらに、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、温度データ６０（例えば、温度センサ３４により示されるＨＲＳＧ１４から出る蒸気の温度に関するデータ）、圧力データ８０（例えば、圧力センサ３２により示されるＨＲＳＧ１４から出る蒸気の圧力に関するデータ）、及び／又はモデルデータ９０（例えば、エンタルピー、圧力、温度、流量要件、出力などのデータを用いてＣＣ発電プラントシステム４のモデルから導出された閾値データを含む、）などのデータを、任意の解決策、例えば、無線及び／又は有線手段を介して、管理（例えば、保存、検索、作成、操作、編成、提供など）することができる。
【００３０】
いずれにしても、コンピュータシステム１０２は、ＣＣ発電プラント制御システム２８などのインストールされたプログラムコードを実行することが可能な１以上の汎用コンピューティング製品（例えば、コンピューティングデバイス）を含むことができる。本明細書で用いられるように、「プログラムコード」とは、情報処理能力を有するコンピューティングデバイスに対して、直接的に、又は以下のいずれかの組合せの後に、特定の機能を実行させる、任意の言語、コード又は表記法での命令の任意の集まりを意味すると理解される。（ａ）別の言語、コード、又は表記法への変換、（ｂ）異なる材料形式での再生、及び／又は（ｃ）解凍。この点で、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、システムソフトウェア及び／又はアプリケーションソフトウェアの任意の組合せとして具現化することができる。ＣＣ発電プラント制御システム２８は、クラウドベースのコンピューティング環境で実施することができ、その場合には、１以上のプロセスは、別個のコンピューティングデバイス（例えば、複数のコンピューティングデバイス２６）で実行され、それらの１以上の別個のコンピューティングデバイスは、図４のコンピューティングデバイス２６に関して図示し説明した構成要素のうちのいくつかのみを含んでもよいことが理解される。
【００３１】
さらに、ＣＣ発電プラント制御システム２８は、一組のモジュール１３２を用いて実現することができる。この場合には、モジュール１３２は、コンピュータシステム１０２がＣＣ発電プラント制御システム２８により使用される一組のタスクを実行することを可能にすることができ、別々に開発され、及び／又はＣＣ発電プラント制御システム２８の他の部分から離れて実装されてもよい。本明細書で使用される「構成要素」という用語は、は、ソフトウェアの有無にかかわらず、任意の解決策を用いてそれに関連して説明した機能を実現するハードウェアの任意の構成を意味し、「モジュール」という用語は、コンピュータシステム１０２が任意の解決策を用いてそれに関連して説明した機能を実現することを可能にするプログラムコードを意味する。処理構成要素１０４を含むコンピュータシステム１０２の記憶構成要素１０６に固定された場合には、モジュールは、機能を実現する構成要素の実質的な部分である。これにかかわらず、２つ以上の構成要素、モジュール、及び／又はシステムは、それぞれのハードウェア及び／又はソフトウェアの一部／すべてを共有してもよいことを理解されたい。さらに、本明細書で説明した機能のいくつかは、実施されなくてもよく、或いは追加の機能がコンピュータシステム１０２の一部として含まれてもよい。
【００３２】
コンピュータシステム１０２が複数のコンピューティングデバイスを含む場合には、各コンピューティングデバイスは、それに固定されたＣＣ発電プラント制御システム２８の一部のみを有していてもよい（例えば、１以上のモジュール１３２）。しかし、コンピュータシステム１０２及びＣＣ発電プラント制御システム２８は、本明細書に記載した処理を実行することができる種々の可能な等価なコンピュータシステムの代表例にすぎないことを理解されたい。この点で、他の実施形態では、コンピュータシステム１０２及びＣＣ発電プラント制御システム２８によって提供される機能は、プログラムコードの有無にかかわらず、汎用の及び／又は特定用途のハードウェアの任意の組合せを含む１以上のコンピューティングデバイスによって少なくとも部分的に実現することができる。各実施形態では、ハードウェア及びプログラムコードは、これらが含まれている場合には、標準のエンジニアリング及びプログラミング技術をそれぞれ用いて作成することができる。
【００３３】
いずれにしても、コンピュータシステム１０２が複数のコンピューティングデバイス２６を含む場合には、コンピューティングデバイスは、任意のタイプの通信リンクを介して通信することができる。さらに、本明細書で説明する処理の実行中に、コンピュータシステム１０２は、任意のタイプの通信リンクを使用して、１以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合でも、通信リンクは、種々のタイプの有線及び／又は無線リンクの任意の組合せを含むことができ、１以上のタイプのネットワークの任意の組合せを含むことができ、及び／又は種々のタイプの伝送技術及びプロトコルの任意の組合せを利用することができる。
【００３４】
ＣＣ発電プラントシステム４（図１）の動作を制御するための方法及びシステムとして本明細書に図示し説明したが、本発明の態様は様々な代替的な実施形態をさらに提供することが理解される。例えば、一実施形態では、本発明は、１以上のコンピュータ可読媒体に固定されたコンピュータプログラムを提供し、それは実行された場合にコンピュータシステムがＣＣ発電プラントシステム４の動作を制御することを可能にする。この点で、コンピュータ可読媒体は、本明細書に記載した処理及び／又は実施形態の一部又はすべてを実現する、ＣＣ発電プラント制御システム２８（図４）などのプログラムコードを含む。「コンピュータ可読媒体」という用語は、プログラムコードのコピーが知覚され、再生され、或いはコンピューティングデバイスによって通信され得る、現在公知の又は後に開発される表現の任意のタイプの有形媒体のうちの１以上を含むことを理解されたい。例えば、コンピュータ可読媒体は、１以上の可搬型記憶製品、コンピューティングデバイスの１以上のメモリ／記憶構成要素、紙などを含むことができる。
【００３５】
別の実施形態では、本発明は、本明細書に記載した処理の一部すべてを実施する、ＣＣ発電プラント制御システム２８（図４）などのプログラムコードのコピーを提供する方法を提供する。この場合には、コンピュータシステムは、本明細書に記載した処理の一部又はすべてを実施するプログラムコードのコピーを処理して、第２の別の位置で受信するために、一組のデータ信号内のプログラムコードのコピーを符号化する方法で設定及び／又は変更された特性のうちの１以上を有する一組のデータ信号を生成及び送信することができる。同様に、本発明の実施形態は、本明細書に記載した処理の一部又はすべてを実施するプログラムコードのコピーを取得する方法を提供し、それは、本明細書に記載した一組のデータ信号を受信し、かつ一組のデータ信号を１以上のコンピュータ可読媒体に固定されたコンピュータプログラムのコピーに変換するコンピュータシステムを含む。いずれの場合でも、一組のデータ信号は、任意のタイプの通信リンクを使用して送信／受信することができる。
【００３６】
さらに別の実施形態では、本発明は、ＣＣ発電プラントシステム４（図１）の動作を制御する方法を提供する。この場合には、コンピュータシステム１０２（図４）などのコンピュータシステムを取得（例えば、作製、維持、利用可能にするなど）することができ、また本明細書に記載した処理を実行するための１以上の構成要素を取得（例えば、作製、購入、使用、変更など）し、かつコンピュータシステムに展開することができる。この点で、展開は以下の１以上を含むことができる。（１）コンピューティングデバイスにプログラムコードをインストールすること、（２）コンピュータシステムに１以上のコンピューティング及び／又はＩ／Ｏデバイスを追加すること、（３）は、本明細書に記載した処理を実行できるようにコンピュータシステムを組み込み及び／又は変更することなど。
【００３７】
いずれにしても、本発明の様々な実施形態の技術的効果は、例えば、ＣＣ発電プラント制御システム２８を含み、ＣＣ発電プラントシステムの動作を制御することである。様々な実施形態によれば、本明細書に記載したＣＣ発電プラントシステム４などの複数のＣＣ発電プラントシステムの動作を制御するために、ＣＣ発電プラント制御システム２８を実現することができることを理解されたい。
【００３８】
様々な実施形態では、互いに「結合される」ものとして記載された構成要素は、１以上のインターフェースに沿って結合されてもよい。いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは、異なる構成要素間の接合を含むことができ、他の場合では、これらのインターフェースは、堅固に及び／又は一体的に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、場合によっては、互いに「結合」された構成要素は、単一の連続した部材を画成するように同時に形成することができる。しかし、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別個の部材として形成され、その後に公知の方法（例えば、留め具、超音波溶接、ボンディング）により接合されてもよい。
【００３９】
ある要素又は層が別の要素又は層に対して「上に」、「係合される」、「接続される」、又は「結合される」と言及される場合には、他の要素又は層に対して直接的に上に、係合され、接続され、又は結合されてもよいし、或いは介在する要素又は層が存在してもよい。逆に、別の要素又は層に対して「直接上に」、「直接係合される」、「直接接続される」又は「直接結合される」と言及される場合には、介在する要素又は層は存在しなくてもよい。要素間の関係を記述するために使用される他の単語も同様なやり方（例えば、「間に」対「直接間に」、「隣接する」対「直接隣接する」など）で解釈するべきである。本明細書で用いられる「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のいずれか及び１つもしくは複数のすべての組合せを含む。
【００４０】
本明細書で用いる用語は、特定の実施形態を説明することだけを目的とし、本開示を限定することを目的とするものではない。本明細書で用いられるように、文脈で別途明確に指示しない限り、単数形は複数形も含むものとする。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／又は「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は、本明細書で使用される場合に、記載した特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を示すが、１つもしくは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらのグループの存在もしくは追加を排除するものではないことがさらに理解されるであろう。
【００４１】
この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイス又はシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が特許請求の範囲の文字通りの言葉と異ならない構造要素を有する場合、又は、それらが特許請求の範囲の文字通りの言葉と実質的な差異がなく等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
［実施態様１］
蒸気タービン（ＳＴ（６））と、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＳＴ（６）及びＧＴ（１６）と流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））とを備える発電プラントシステム（４）を制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイス（２６）を備えるシステム（２）であって、、１以上のコンピューティングデバイス（２６）は、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップと
を含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様２］
１以上のコンピューティングデバイス（２６）は、ＨＲＳＧ（１４）に入るＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップを含む動作を実行することにより、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するように構成される、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様３］
ＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップは、ＧＴ（１６）の燃焼温度を変更するステップを含む、実施態様２に記載のシステム（２）。
［実施態様４］
実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップは、ＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の圧力及び温度を測定するステップと、ＳＴ（６）ボウルに入る前にＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の膨張量を予測するステップとを含む、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様５］
目標蒸気比エンタルピーは、ＳＴ（６）のボウル部（３０）内の理想的な蒸気比エンタルピーのモデルを含む、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様６］
閾値は、ＳＴ（６）のタイプに対応する範囲を含む、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様７］
ＨＲＳＧ（１４）は、１以上の末端過熱低減器（２４）を含む一組のＨＲＳＧ装置を含む、実施態様１に記載のシステム（２）。
［実施態様８］
プログラムコードを含むコンピュータプログラムであって、プログラムコードは、１以上のコンピューティングデバイス（２６）により実行される場合に、１以上のコンピューティングデバイス（２６）に対して、蒸気タービン（ＳＴ（６））と、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＳＴ（６）及びＧＴ（１６）と流体接続した熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））とを備える発電プラントシステム（４）を制御させ、１以上のコンピューティングデバイス（２６）は、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップとを含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、コンピュータプログラム。
［実施態様９］
プログラムコードは、１以上のコンピューティングデバイス（２６）に対して、ＨＲＳＧ（１４）に入るＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップを含む動作を実行することにより、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更させる、実施態様８に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１０］
ＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップは、ＧＴ（１６）の燃焼温度を変更するステップを含む、実施態様９に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１１］
実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップは、ＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の圧力及び温度を測定するステップと、ＳＴ（６）ボウルに入る前にＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の膨張量を予測するステップとを含む、実施態様８に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１２］
目標蒸気比エンタルピーは、ＳＴ（６）のボウル部（３０）内の理想的な蒸気比エンタルピーのモデルを含む、実施態様８に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１３］
閾値は、ＳＴ（６）のタイプに対応する範囲を含む、実施態様８に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１４］
ＨＲＳＧ（１４）は、１以上の末端過熱低減器（２４）を含む一組のＨＲＳＧ装置を含む、実施態様８に記載のコンピュータプログラム。
［実施態様１５］
システム（２）であって、当該システムが、
発電プラントシステム（４）であって、ガスタービン（ＧＴ（１６））と、ＧＴ（１６）に流体結合された熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ（１４））と、ＨＲＳＧ（１４）に流体結合された蒸気タービン（ＳＴ（６））とを備える発電プラントシステム（４）と、
発電プラントシステム（４）を制御するように構成された１以上のコンピューティングデバイス（２６）と
を備えており、コンピューティングデバイス（２６）が、
ＳＴ（６）のボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーを表すデータを取得するステップと、
ＨＲＳＧの出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧの出口における現在の蒸気温度を決定するステップと、
ＨＲＳＧ（１４）の出口での現在の蒸気圧、及びＨＲＳＧ（１４）の出口における現在の蒸気温度に基づいて、ＳＴ（６）のボウル部（３０）における実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップと、
ボウル部（３０）における算出された実際の蒸気比エンタルピーがボウル部（３０）における目標蒸気比エンタルピーと閾値だけ異なるとの判断に応じて、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するステップと
を含む動作を実行することにより発電プラントシステム（４）を制御する、システム（２）。
［実施態様１６］
１以上のコンピューティングデバイス（２６）は、ＨＲＳＧ（１４）に入るＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップを含む動作を実行することにより、ＳＴ（６）に入る蒸気の温度を変更するように構成される、実施態様１５に記載のシステム（２）。
［実施態様１７］
ＧＴ（１６）からの排気ガスの温度を変更するステップは、ＧＴ（１６）の燃焼温度を変更するステップを含む、実施態様１６に記載のシステム（２）。
［実施態様１８］
実際の蒸気比エンタルピーを算出するステップは、ＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の圧力及び温度を測定するステップと、ＳＴボウル（３０）に入る前にＨＲＳＧ（１４）から出る蒸気の膨張量を予測するステップとを含む、実施態様１５に記載のシステム（２）。
［実施態様１９］
目標蒸気比エンタルピーは、ＳＴ（６）のボウル部（３０）内の理想的な蒸気比エンタルピーのモデルを含む、実施態様１５に記載のシステム（２）。
［実施態様２０］
閾値は、ＳＴ（６）のタイプに対応する範囲を含む、実施態様１５に記載のシステム（２）。
【符号の説明】
【００４２】
２  システム
４  ＣＣ発電プラントシステム
６  ＳＴ
８  ＨＰ
１０  ＩＰ
１２  ＬＰ
１４  ＨＲＳＧ、ＨＲＳＧ装置
１６  ＧＴ
１８  凝縮器
２０  第１の発電機、第２の発電機
２２  セクション
２４  末端過熱低減器
２６  コンピューティングデバイス
２８  ＣＣ発電プラント制御システム
２Ａ  表
２Ｂ  表
３０  ボウル部、ボウル
３２  圧力センサ
３４  温度センサ
３５  導管
６０  温度データ
８０  圧力データ
９０  モデルデータ
１０１  環境
１０２  コンピュータシステム
１０４  処理構成要素
１０６  記憶構成要素
１０８  Ｉ／Ｏ構成要素
１１０  通信経路
１１２  システムユーザ
１３２  モジュール
３００  グラフ
３０２  線
３０４  線
【図１】
2017089623.tif 000006
【図２】
2017089623.tif 000007
【図３】
2017089623.tif 000008
【図４】
2017089623.tif 000009
【外国語明細書】
2017089623000001.pdf