(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、
循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、
可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、
可動翼開度の変更前後におけるボイラ給炭量の差分を算出するボイラ給炭量算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、
可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する、循環ポンプの可動翼制御システムであって、
前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、
前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分をメリットとして算出し、
前記ボイラ給炭量算出手段は、可動翼開度の変更前後におけるボイラ給炭量の差分をデメリットとして算出する、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項２】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、
循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、
可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、
可動翼開度の変更前後における復水器の真空の変化からタービン効率の変動を算出する復水器真空算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、
可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する、循環ポンプの可動翼制御システムであって、
前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、
前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の減少分をメリットとして算出し、
前記復水器真空算出手段は、可動翼開度の変更前後における復水器の真空の低下をデメリットとして算出する、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項３】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、
循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、
可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、
可動翼開度の変更前後におけるタービン効率の変化の差分を算出するタービン効率算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、
可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する、循環ポンプの可動翼制御システムであって、
前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、
前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の減少分をメリットとして算出し、
前記タービン効率算出手段は、可動翼開度の変更前後におけるタービン効率の低下分をデメリットとして算出する、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、更に、
前記可動翼制御は、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、開度変更の可否を判定する判定手段を有している、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、更に、
発電プラントの各種のデータを収集して前記可動翼制御装置に送るプラントデータ収集装置を備えている、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の循環ポンプの可動翼制御システムにおいて、更に、
前記可動翼制御装置からの可動翼開度制御信号を受けて、可動翼開度を変更し維持する可動翼駆動機構を備えている、循環ポンプの可動翼制御システム。
【請求項７】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法において、
循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データとボイラ給炭量データとを収集するステップと、
可動翼開度を変更するステップと、
可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データとボイラ給炭量データとを収集するステップと、
可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及びボイラ給炭量の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む、可動翼制御方法。
【請求項８】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法において、
循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データと復水器真空データとを収集するステップと、
可動翼開度を変更するステップと、
可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データと復水器真空データとを収集するステップと、
可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及び復水器真空変化分から得られるタービン効率の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む、可動翼制御方法。
【請求項９】
発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法において、
循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データとタービン効率データとを収集するステップと、
可動翼開度を変更するステップと、
可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データとタービン効率データとを収集するステップと、
可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及びタービン効率の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む、可動翼制御方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか一項に記載の可動翼制御方法において、更に、
プラント停止条件に該当したとき、変更された可動翼開度を元に戻すステップを含む、可動翼制御方法。
【請求項１１】
コンピュータに対して、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の可動翼制御方法の各ステップを実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環ポンプの可動翼制御システム及び制御方法に関し、更に具体的には火力発電所等で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所では、石炭・油・ガスなどの燃料のもつ熱エネルギーを機械的エネルギーに変え、更に電気エネルギーに変えている。
【０００３】
図１に示すように、例えば石炭を燃料とする火力発電所では、石炭をボイラ１５で燃焼して給水１０を蒸気１１に変えて、高圧タービン１７、中圧タービン１８及び低圧タービン１９に送っている。蒸気の熱エネルギーは、これらタービンで機械エネルギーに変換されタービン翼を回転し、夫々のタービンに連結された発電機２０，２１を回転し、電気エネルギーを生成している。
【０００４】
タービン１７，１８，１９から排気された蒸気は、復水器５に送られる。復水器５は、タービンの排気（蒸気）を冷却凝縮し、真空をつくるとともに復水として回収する装置である。即ち、タービンからの蒸気と冷却水としての海水を取り込み、非接触の熱交換を行って蒸気を冷却して復水（給水）１０として回収し、再び給水ポンプ２２によりボイラ１５へと送られる。
【０００５】
海水を復水器５に汲み揚げるために、海水循環ポンプ４が使用されている。この海水循環ポンプ４は、送水量は多いが揚程は低く、一般に電気モータにより駆動されている。送水量の制御は、出口弁を絞る方式では絞り損失が発生しポンプ効率が下がるため、海水循環ポンプの回転数を一定に保ちながら動翼(impeller, blade)の開度を調節する可動翼循環ポンプ(CWP: Circulation Water Pump)を採用することで、ポンプ効率を低下させることなく、常に最高効率付近で運転している。即ち、循環ポンプ４の可動翼開度を制御することにより冷却水量を調節している。
【０００６】
図２は、図1の火力発電所で使用される循環ポンプを説明する図である。図２（Ａ）に示すように、循環ポンプ４はモータ（図示せず）に駆動され中心軸の周りに回転し、可動翼５３が、図で見て下方から海水を吸引し、上方右方向に吐出する。可動翼５３は、中心軸の周りにタブテールで放射状に固定された複数枚の動翼（可動翼）を有し、例えば、この循環ポンプでは５枚の可動翼が設けられている。図２（Ｂ）に示すように、各可動翼５３は、その中心軸の周りに回転可能であり、回転すると、海水に作用する翼の角度が変わるので、これに対応して海水送出量が変わってくる。
【０００７】
具体的には、油圧を利用した可動翼駆動機構３１（図３も参照）の作用により、テンションロッド５１及びクロスヘッド５２が回転され、可動翼５３が中心軸の周りを回転する。実際の回転は、翼角度がゼロ度〜−２０度で行われ、これを可動翼開度１００％〜０％と表現する。可動翼開度１００％（翼角度ゼロ度）は最大流量を駆動する開度である。例えば、可動翼開度９０％は、流量減の方向に可動翼角度が−２度回転している。このように循環ポンプの最適な海水送出量を駆動する可動翼の角度（可動翼開度）を１００％とし、回転数を一定に保ちながら可動翼開度を１００％から減らすことで、海水送出量を減らしている。
【特許文献１】特開平７−４２５０９「循環水ポンプの可動翼制御装置」
【非特許文献１】平成１３年度省エネルギー優秀事例全国大会：「６号ユニット循環水ポンプ運用変更によるコスト低減について」
【非特許文献２】平成１４度省エネルギー優秀事例全国大会：「６号循環水ポンプ可動翼制御回路改善による所内電力の低減」  しかし、特許文献１には、「可動翼循環ポンプを有する蒸気タービン発電プラントにおいて、取水・放水路抵抗、復水器管洗浄度、動力単価及び燃料単価に基づいて最経済循環水量を演算する手段」（段落0010）と記載されているだけである。
【０００８】
非特許文献１及び２には、可動翼開度を設定し、評価し且つ決定する可動翼制御装置及び制御方法は開示されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この海水循環ポンプ４を駆動する動力は、火力発電所内動力の中で比較的大きな割合を占めるため、海水循環ポンプの可動翼制御の良し悪しは、発電所の効率に大きな影響を与えることとなる。従って、従来より、循環ポンプの可動翼制御の効率の良い運用が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題に鑑みて、本発明は、新規な循環ポンプの可動翼制御システムを提供することを目的とする。
【００１１】
更に、本発明は、新規な循環ポンプの可動翼制御方法を提供することを目的とする。
【００１２】
上記目的に鑑みて、本発明に係る循環ポンプの可動翼制御システムは、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムであって、循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、可動翼開度の変更前後におけるボイラ給炭量の差分を算出するボイラ給炭量算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する。
【００１３】
更に、上記可動翼制御システムでは、前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分をメリットとして算出し、前記ボイラ給炭量算出手段は、可動翼開度の変更前後におけるボイラ給炭量の差分をデメリットとして算出することができる。
【００１４】
更に、本発明に係る可動翼制御システムは、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムであって、循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、可動翼開度の変更前後における復水器の真空の変化からタービン効率の変動を算出する復水器真空算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する。
【００１５】
更に、上記可動翼制御システムでは、前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の減少分をメリットとして算出し、前記復水器真空算出手段は、可動翼開度の変更前後における復水器の真空の低下をデメリットとして算出することができる。
【００１６】
更に、本発明に係る可動翼制御システムは、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御システムであって、循環ポンプの可動翼開度を変更して設定する可動翼開度設定手段と、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の差分を算出する循環ポンプ消費電力算出手段と、可動翼開度の変更前後におけるタービン効率の変化の差分を算出するタービン効率算出手段とを有する可動翼制御装置を備え、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、可動翼開度の変更の可否を決定する。
【００１７】
更に、上記可動翼制御システムでは、前記可動翼開度設定手段により循環ポンプの可動翼開度を減少したとき、前記循環ポンプ消費電力算出手段は、可動翼開度の変更前後における循環ポンプの消費電力量の減少分をメリットとして算出し、前記タービン効率算出手段は、可動翼開度の変更前後におけるタービン効率の低下分をデメリットとして算出することができる。
【００１８】
更に、上記可動翼制御システムでは、更に、前記可動翼制御は、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを求めて、開度変更の可否を判定する判定手段を有することが出来る。
【００１９】
更に、上記可動翼制御システムでは、更に、発電プラントの各種のデータを収集して前記可動翼制御装置に送るプラントデータ収集装置を備えることができる。
【００２０】
更に、上記可動翼制御システムでは、更に、前記可動翼制御装置からの可動翼開度制御信号を受けて、可動翼開度を変更し維持する可動翼駆動機構を備えることができる。
【００２１】
更に、本発明に係る可動翼制御方法は、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法であって、循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データとボイラ給炭量データとを収集するステップと、可動翼開度を変更するステップと、可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データとボイラ給炭量データとを収集するステップと、可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及びボイラ給炭量の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む。
【００２２】
更に、本発明に係る可動翼制御方法は、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法であって、循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データと復水器真空データとを収集するステップと、可動翼開度を変更するステップと、可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データと復水器真空データとを収集するステップと、可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及び復水器真空変化分から得られるタービン効率の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む。
【００２３】
更に、本発明に係る可動翼制御方法は、発電所で使用される、復水器に繋がる海水循環ポンプの可動翼制御方法であって、循環ポンプの可動翼開度を変更する前の、循環ポンプの消費電力データとタービン効率データとを収集するステップと、可動翼開度を変更するステップと、可動翼開度を変更した後の、循環ポンプの消費電力データとタービン効率データとを収集するステップと、可動翼開度の変更前後の循環ポンプの消費電力の差分及びタービン効率の差分から、可動翼開度を変更したときのメリットとデメリットを決定するステップとを含む。
【００２４】
更に、上記可動翼制御方法では、更に、プラント停止条件に該当したとき、変更された可動翼開度を元に戻すステップを含むことができる。
【００２５】
更に、本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに対して、上記のいずれかの可動翼制御方法の各ステップを実行させるコンピュータプログラムである。
【００２６】
更に、本発明に係る記録媒体は、上記コンピュータプログラムを記録した記録媒体である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、新規な循環ポンプの可動翼制御システムを提供することができる。
【００２８】
更に、本発明によれば、新規な循環ポンプの可動翼制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る循環ポンプの可動翼制御システム及び制御方法の実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図面に描かれた同じ要素に対しては同じ符号を付して重複した説明を省略する。
［循環ポンプの可動翼制御システムの実施形態］
図１に示す循環ポンプ４の駆動動力は、流量の三乗に比例する性質を有する。従って、流量を僅かに減少することにより、循環ポンプ４で消費する駆動動力消費電力）が大幅に減少することとなり、結果的に発電所の消費電力が少なくなり、送出電力が増加することになる。
【００３０】
熱交換機である復水器５では、冷却用の海水の温度が高くなるとタービン排出蒸気に対する冷却効果が減少するので、海水の流量を増加しなければならない。反対に、海水温度が低くなると排出蒸気に対する冷却効果が増大するので、海水の流量は少なくて済む。
【００３１】
冷却用海水の温度から考察すると、あまり海水温度が低下し過ぎると、復水器５で蒸気１１を復水に凝縮する凝縮力が高くなり、ボイラ１５に送られる給水の温度が下がり過ぎる。この給水温度を上昇させるためタービンから抜出す抽気蒸気の量が多くなる。抽気蒸気はタービンを回転させる駆動蒸気の一部を抜取るため、駆動蒸気の不足分を補う蒸気が必要となりタービン効率は低下する。反対に、夏場のように海水温度が高くなり過ぎると、復水器５の凝縮力が低くなり、復水器５の給水温度が高くなり過ぎて復水器５の真空が下がり、タービン効率が低下する現象が生じる。いずれにおいても、タービン効率の低下によって、ボイラ１５の燃料消費量が増加することとなる。
【００３２】
冷却用海水の流量から考察すると、可動翼循環ポンプ４で可動翼開度を高くすると送出流量は増加し、消費電力量は大幅に増加する。反対に、可動翼開度を低くすると送出流量は減少し、消費電力量は大幅に減少する。
【００３３】
従って、海水温度と流量との組み合わせを検討して、復水器５の冷却力と対応させるかが問題となる。
【００３４】
本出願人の運営する火力発電所では、循環ポンプ４の可動翼制御は、プラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムによって運用されてきた。図３に示すように、海水入口温度データ２８と発電出力データ２９を入力し、これに基づき可動翼制御装置３０に内蔵された可動翼開度プログラムは、海水入口温度と発電出力とに基づいて可動翼開度を決定し可動翼開度制御信号３２を出力して可動翼駆動機構３１に送る。可動翼駆動機構３１は、この可動翼開度制御信号３２に従って可動翼開度を変更し維持する。
【００３５】
図６(Ａ)の左のグラフは、メーカ提供の可動翼開度プログラムを示したものである。縦軸に海水温度データを取り、横軸に発電出力を取って、可動翼開度をプロットしてある。グラフに示すように、各海水温度に対して、発電出力がゼロから定格出力(1000MW)に至るまで、可動翼開度が決められている。ここでは、発電出力500MW以上で海水入口温度が２０度Ｃを超えると、可動翼の開度は一律１００％となっている。なお、この可動翼制御装置３０に内蔵された可動翼開度プログラムは、本出願人の要求によってプラント製造メーカが作成したものであり、一般に公表された公知技術ではないことを承知されたい。
【００３６】
これに対して、本発明者は、異なる観点から、更に詳細な可動翼制御を行って、循環ポンプ４の消費電力を減少することを研究してきた。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態に係る循環ポンプの可動翼制御システム３５を説明する図である。この可動翼制御システム３５は、可動翼制御装置４２と、この可動翼制御装置４２から可動翼制御信号を受けて循環ポンプ４の可動翼開度を変更する可動翼駆動機構３１と、火力発電所の種々のデータを収集するプラントデータ収集装置５０とを備えている。
【００３８】
この可動翼制御システム３５は、火力発電所の安定した運転状態に対して、循環ポンプ４の可動翼開度を変更し、変更後の火力発電所のメリット（利益）とデメリット（不利益）とを算出し、その可動翼開度変更が可能であり且つ有益であるかの判定を容易に行うことを可能にしたシステムである。
【００３９】
なお、循環ポンプ４の可動翼開度変更に際し、火力発電所プラントの設計仕様から次の火力発電所運転中止条件が設けられている。この中止条件に該当したか否かを判断するため、実際には夫々に判定条件を規定し、この判定条件に該当した場合には中止条件に該当したとして、開度変更を中止し、元の開度に戻している。
(1)プラントの取排水の温度差＞6.8度Ｃ  （判定条件：規制値＜7.0度Ｃ（瞬時値））
(2)復水器の真空＜−95.0 Kpa （判定条件：ANN＜−87.0 Kpa）
(3)海水BP入口圧力＜0.03 Mpa  （判定条件：NSPH＞0.03 Mpa）
(4)復水器出入口温度差＞6.8度Ｃ  （判定条件：自動時、可動翼開度が5%プラスされる）
(5)その他、プラントオペレータが運転に支障があると判断した場合。
【００４０】
この可動翼制御システム３５は、上記火力発電所運転中止条件に該当しない範囲で、可動翼開度を変更した場合の火力発電所のメリット（利益）として、現行の可動翼開度における循環ポンプ４の消費電力を基準として、可動翼開度を減少したときの循環ポンプ消費電力を実測して、その差分を求めている。
【００４１】
一方、可動翼開度を変更した場合の火力発電所のデメリット（不利益）としては、現行の可動翼開度を基準として、可動翼開度を減少したときの損失を、ボイラ給炭量の増加、復水器５の真空の低下及びタービン効率の低下の３つの相異なる観点から求めている。以下、具体的に説明する。
【００４２】
図４の可動翼制御装置４２は、通常のプラント制御用コンピュータでよく、ハードウェア面では図４の可動翼制御装置３０と同じであってよい。即ち、図に示していないが、中央処理装置ＣＰＵ、可動翼開度プログラム及びその他のプログラムを蓄積し、作業領域及び各種のデータの記憶領域として使用される各種の記録媒体、各種の入出力装置等を備えている。
【００４３】
可動翼制御装置４２に対して、図３の可動翼制御装置３０に対するのと同じように、海水入口温度データ２８及び発電出力データ２９が入力されている。現行のメーカ提供の可
動翼開度プログラムは、これら海水入口温度と発電出力とに基づいて可動翼開度を決定している。なお、これらのデータは、プラントデータ収集装置５０から得られるようにしてもよい。
【００４４】
更に、可動翼制御装置４２に対して、電力単価データ４０及び石炭単価データ４１が入力される。これらのデータは、後述するデメリット算出に使用される。
【００４５】
可動翼駆動機構３１は、可動翼制御装置４２からの可動翼開度制御信号３２を受けて開度を変更しこれを維持する。
【００４６】
プラントデータ収集装置５０は、火力発電所の種々のデータを収集し、可動翼制御装置４２に送っている。
【００４７】
可動翼制御装置４２は、可動翼開度設定手段４３と、循環ポンプ消費電力算出手段４４と、ボイラ給炭量算出手段４５と、復水器真空算出手段４６と、タービン効率算出手段４７と、判定手段４８とを備えている。
【００４８】
可動翼開度設定手段４３は、循環ポンプ４の可動翼開度を設定し得る手段であり、ここで設定した可動翼開度は可動翼開度制御信号３２として可動翼駆動機構３１に送られる。
【００４９】
循環ポンプ消費電力算出手段４４は、循環ポンプ４の消費電力を算出する手段であり、可動翼開度の変更前後の循環ポンプ消費電力を夫々算出し、火力発電所にとってのメリット（利益）を数値的に決定する手段である。即ち、可動翼開度変更前の循環ポンプ消費電力を基準とし、開度減少後の循環ポンプ消費電力を差し引いて、差分をメリット(利益)と評価している。
【００５０】
前述したように、循環ポンプ４は、流量の三乗に動力が比例する性質を有するので、可動翼開度を少し閉じるように変更して僅かに流量が減少しても循環ポンプ４で消費する動力（消費電力）が大幅に減少する。従って、可動翼開度を閉じると循環ポンプ４の消費電力が減少して、メリット(利益)が算出される。
【００５１】
具体的には、可動翼開度を減らしたときの循環ポンプ４が消費する一日当たりの電力量(kWh)に、電力単価(\/kWh)を乗算してメリット(利益)を算出している。次式(1)による。
【００５２】
M(円/日)=｛P(CWP)1(kWh)−P(CWP)2(kWh)｝×24(h/日)×電力単価(円/kWh)…(1)
ここで、P(CWP)1(kWh)：開度変更前の循環ポンプ消費電力 (kWh)
P(CWP)2(kWh)：開度変更後の循環ポンプ消費電力 (kWh)
電力単価(円/kWh)：5,390 (円/kWh) (実績値)
【００５３】
次に、火力発電所のデメリット（不利益）を３つの観点から算出する。ボイラ給炭量算出手段４５、復水器真空算出手段４６及びタービン効率算出手段４７は、可動翼開度の変更前後の火力発電所のデメリット(不利益)を異なる観点から算出するものであり、これらはデメリットを表す択一的な指標であって、これらを全部合算したものがデメリットではないことを注意されたい。
【００５４】
ボイラ給炭量算出手段４５は、ボイラ１５に供給される実石炭量データ及び発電所出力データに基づき、可動翼開度の変更前後の単位出力当たりのボイラ給炭量を夫々算出し、火力発電所にとってのデメリット（不利益）を数値的に評価する手段である。具体的には、可動翼開度の変更前の単位出力当たりのボイラ給炭量を基準とし、変更後の単位出力当たりのボイラ給炭量を差し引いて、一日当たりの給炭増加量をデメリット(不利益)と評価している。次式(2)による。
【００５５】
D1(円/日)=[Cf1(t/h)÷P1(MWh)−Cf2(t/h)÷P2(MWh)]×1000(kWh)×24(h/日)×石炭単価(円/t)…(2)
ここで、Cf1(t/h)：開度変更前の給炭量 (t/h)
Cf2(t/h)：開度変更後の給炭量 (t/h)
P1(MWh)：開度変更前の発電所平均出力 (MWh)
P2(MWh)：開度変更後の発電所平均出力 (MWh)
石炭単価(円/t)：5,390 (円/t) (実績値)
【００５６】
復水器真空算出手段４６は、復水器５の真空のデータに基づき、可動翼開度の変更前後の真空変化がタービン効率に与える悪影響を算出し、火力発電所にとってのデメリット（不利益）を数値的に評価する手段である。具体的には、復水器の真空測定データを用いて、可動翼開度の変更に伴う真空変化幅から、真空1kpa低下時のタービン効率低下係数(実績値)を用いてタービン効率の低下を算出し、開度変更前後のタービン効率の低下分を一日当たりの給炭量に換算して、火力発電所にとってのデメリット（不利益）を数値的に算出する。次式(3)による。
【００５７】
D2(円/日)=[ηT(%)÷｛ηT(%)−0.36(%/Kpa)×ΔVac(Kpa)｝−1]×Cf1(t/h)×24(h/日)×石炭単価(円/t)…(3)
ここで、ηT(%)：開度変更前のタービン効率 (%)
0.36(%/Kpa)：真空1kpa低下時のタービン効率低下係数 (%/Kpa) (実績値)
ΔVac(Kpa)：開度変更前後の真空変化幅 (Kpa)
Cf1(t/h)：開度変更前の給炭量 (t/h)
【００５８】
タービン効率算出手段４７は、タービン効率のデータに基づき、可動翼開度の変更前後のタービン効率の低下幅を算出し、火力発電所にとってのデメリット（不利益）を数値的に評価する手段である。具体的には、タービン効率のデータを用いて、可動翼開度の変更に伴うタービン効率の変化幅を一日当たりの給炭量に換算して、火力発電所にとってのデメリット（不利益）を数値的に算出する。次式(4)による。
【００５９】
D3(円/日)=[ηT(%)÷｛ηT(%)＋ΔηT(%)｝−1]×Cf1(t/h)×24(h/日)×石炭単価(円/t)…(4)
ここで、ηT(%)：開度変更前のタービン効率 (%)
ΔηT(%)：開度変更前後の平均タービン効率低下幅 (%)
Cf1(t/h)：開度変更前の給炭量 (t/h)
【００６０】
判定手段４８は、循環ポンプ消費電力算出手段４４で算出されるメリット（利益）と、ボイラ給炭量算出手段４５、復水器真空算出手段４６及びタービン効率算出手段４７のいずれか１つ又は２つ以上で算出されるデメリット(不利益)とを比較し、可動翼開度の変更が最終的に火力発電所にメリット（利益）をもたらすか否かを決定する手段である。メリット（利益）がデメリット(不利益)を上回れば、最終的にメリット（利益）をもたらすと判断される。
【００６１】
ここで、循環ポンプ消費電力算出手段４４で算出される循環ポンプ４の消費電力量は、実測値であり、メリット（利益）を容易に決定し得る。一方、ボイラ給炭量算出手段４５、復水器真空算出手段４６及びタービン効率算出手段４７で夫々算出されるデメリット(不利益)は、種々の要因を含みまた換算を経ている関係で、いずれの手段で算出されたデメリットが真のデメリットに一層近いかは今後のデータの蓄積に待たなければならない。しかし、各々の手段が、可動翼開度変更に伴う火力発電所のデメリットを相異なる観点から算出していることも理解されよう。
［循環ポンプの可動翼制御方法の実施形態］
図５は、図４の可動翼制御システム３５で実行される可動翼制御方法を説明するフローである。
【００６２】
ステップＳ０１で、可動翼開度変更前に安定した運転状態になるまで待つ。３時間程度である。可動翼開度変更前の運転状態は、例えば、プラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムによるものでよく、後述するが図６（Ａ）に従ったものであってよい。
【００６３】
ステップＳ０２で、可動翼制御装置４２は、プラントデータ収集装置５０等から可動翼開度の変更前の種々のデータを収集する。具体的には、上述した式(1)〜(4)に現れる要素の開度変更前の循環ポンプ消費電力、給炭量、発電所平均出力、タービン効率、真空、タービン効率等並びに上記運転中止条件(1)〜(5)を判定する要素であるプラントの取排水の温度、復水器の真空、海水BP入口圧力、復水器出入口温度等である。
【００６４】
ステップＳ０３で、開度を減少するため、可動翼開度設定手段４３により新たな開度を設定する。可動翼開度制御信号３２が可動翼駆動機構３１に送られ、循環ポンプ４の可動翼が変更される。
【００６５】
ステップＳ０４で、可動翼変更後の火力発電所のデータが上記運転中止条件(1)〜(5)のいずれかに該当するか否かが判定される。該当すればステップＳ１０に進み、該当しなければステップ０５に進む。
【００６６】
ステップＳ０５で、可動翼開度変更後に安定した運転状態になるまで待つ。３時間程度待っている。
【００６７】
ステップＳ０６で、可動翼制御装置４２は、プラントデータ収集装置５０その他から可動翼開度の変更後の種々のデータを収集する。収集するデータは、ステップＳ０２で収集されるデータと同様である。
【００６８】
ステップＳ０７で、メリット(利益)として、上記式(1)により、可動翼開度を減少したときの循環ポンプ消費電力の減少分を算出する。デメリット(不利益)として、上記式(2)〜(4)のいずれか１つ又は２つ以上により算出する。
【００６９】
ステップＳ０８で、これらメリット(利益)とデメリット(不利益)から、可動翼開度変更の効果の有無が判定される。効果有りのときステップＳ０９に進み、効果無しのときステップＳ１０に進む。
【００７０】
ステップＳ０９で、可動翼制御装置４２のＣＰＵメモリと保守ツールＨＤＤ(図示せず)に蓄積された現行の可動翼開度プログラムを、変更した開度に基づき修正する。なお、プログラム修正において、図５の一連のフロートは別個に実施してもよい。
【００７１】
ステップＳ１０で、開度変更後に運転中止条件(1)〜(5)に該当した場合(ステップＳ０４)、及び開度変更の効果無しと判定された場合（ステップＳ０８）に、変更された開度を変更前の開度に戻す。
【００７２】
［代替例］
上述した実施形態は、火力発電所を例にとって説明しているが、原子力発電所等でも加熱蒸気でタービンを回転し、排出蒸気を復水器で処理しているので、本発明を同じように適用できる。
【００７３】
更に、上述した実施形態は、可動翼開度変更前の運転状態をプラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムによるものとして説明している（図５のステップＳ０１参照）。更に、可動翼開度の変更を開度減少として説明している。この結果、開度減少に伴う循
環ポンプ４の消費電力量の減少をメリット(利益)として算出している（上記式(1)）。更に、可動翼開度減少に伴う給炭量の増加分、復水器５の真空低下分及びタービン効率低下分をデメリット(不利益)として算出している（上記式(2)，(3)，(4)）。
【００７４】
しかし、本発明は、このような前提に限定されないことを承知されたい。先ず、可動翼開度変更前の運転状態は、最初はプラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムであってよいが、一旦この発明に基づいて可動翼開度プログラムを変更した場合は、その変更後可動翼開度プログラムによる運転状態が可動翼開度変更前の運転状態となる。
【００７５】
次に、本発明は、可動翼開度変更に関して、開度減少に限定されない。開度を増加してもよい。開度増加の場合、循環ポンプ４の消費電力量の増加分をデメリット(不利益)として把握しえる。可動翼開度増加に伴う給炭量の減少分、復水器５の真空増加分及びタービン効率増加分をメリット（利益）として把握しえる。そして、デメリット(不利益)を超えるメリット（利益）が得られれば、この可動翼開度増加は効果有りと判定される。
【００７６】
このように、本発明は、可動翼開度を変更したとき、変更前後のメリットとデメリットを算出して、開度変更の効果の有無を判定するシステムであることを承知されたい。
【実施例】
【００７７】
本出願人が運営する三隅火力発電所（島根県浜田市三隅町）で得られたデータを説明する。
【００７８】
この発電所では、可動翼開度変更前は、プラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムにより運転されていた。図６（Ａ）の左図は、メーカ提供可動翼開度プログラムを示している。ここでは、縦軸に復水器の海水入口温度を、横軸に発電出力をとり、可動翼開度を百分率で示している。発電出力５００〜１０００ＭＷ（定格値）の範囲に於いて、海水入口温度が２０〜３０度Ｃでは開度１００％となっている。
【００７９】
しかし、発電出力５００ＭＷ未満を見ると、海水入口温度が２０〜２４度Ｃでは発電出力０〜３００ＭＷでは開度６０％、３００〜５００ＭＷでは開度７０％であるのに対して、海水入口温度が２５〜３０度Ｃでは発電出力０〜３００ＭＷでは開度７０％、３００〜５００ＭＷでは開度８０％と一層高くなって、細かく制御されていることが分かる。
【００８０】
まず最初に、本発明者は、海水入口温度が２０〜２４度Ｃの範囲で、この開度１００％を、発電出力５００ＭＷ未満に対応して細かく制御することで少しでも減少することが可能であるかを検討した。
【００８１】
図７（Ａ）は、上記デメリット算出に関する式(2)，(3)，(4)を用いたシミュレーション結果である。この結果より、式(3)の復水器真空算出手段４６による復水器５の真空低下に基づくデメリット値と、式(4)のタービン効率算出手段４７によるタービン効率低下に基づくデメリット値とは、かなり近似していることが分かる。
【００８２】
一方、式(2)のボイラ給炭量算出手段４５による単位出力当たりの実石炭量増加に基づくデメリット値は大きく変動しているが、これは石炭が常に同じ品質でないこと、石炭サイロの上段と下段では石炭の吸水量が異なり発熱量が異なること等が原因しているものと思われる。従って、今回のデメリット算出は、式(3)の復水器真空算出手段４６による復水器５の真空低下に基づくデメリット値を用いることにした。
【００８３】
図７（Ｂ）は、今回の実験により最終的に得られた結果を示す表である。海水温度２０
〜２４度Ｃにおいて、可動翼開度を１００％から９０％に変更したとき、式(1)により算出されたメリットと、式(3)により算出されたデメリットとから、トータルメリットを算出している。これに対して、各海水温度の１年間の実績日数を調査し、最終的に１年間のメリットを求めている。
【００８４】
この結果、発電出力５００ＭＷ以上で海水温度２０〜２４度Ｃにおいて可動翼開度を１００％から９０％に変更することに効果があることが判明した。図６(Ｂ)の左図は、変更後の可動翼開度プログラムであり、(追加)と示した部分が追加されている。図６(Ｂ)の右図は、追加部分の可動翼開度の推移を示している。
【００８５】
以上、本発明に係る実施形態及び実施例について説明したが、これらは例示であって、本発明を限定するものではない。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載に基づいて定められる。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明が適用できる石炭を燃料とする火力発電所の一例を説明する図である。
【図２】図２は、図1の火力発電所で使用される循環ポンプを説明する図である。
【図３】図３は、プラント製造メーカの提供する可動翼開度プログラムによって運用されている、従来の循環ポンプの可動翼制御システムを説明する図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る循環ポンプの可動翼制御システムを説明する図である。
【図５】図５は、図４の可動翼制御システムで実行される可動翼制御方法を説明するフローである。
【図６】図６は、可動翼開度プログラムを説明する図である。ここで、図６（Ａ）は、変更前、即ち、図４の従来の循環ポンプの可動翼制御システムで使用されている可動翼開度プログラムを示している。これに対応して、図６（Ｂ）は、変更後、即ち、図４の本発明の実施形態に係る循環ポンプの可動翼制御システムで使用される可動翼開度プログラムを示している。
【図７】図７（Ａ）は、上記デメリット算出に関する式(2)，(3)，(4)を用いたシミュレーション結果である。図７（Ｂ）は、今回の実験により最終的に得られた総合的な結果を示す表である。
【符号の説明】
【００８７】
４：循環ポンプ、  ５：復水器、１０：給水（復水）、  １１：蒸気、  １５：ボイラ、  １７：高圧タービン、  １８：中圧タービン、  １９：低圧タービン、  ２０：発電機、  ２１：発電機、  ２２：給水ポンプ、  ２８：海水入口温度データ、  ２９：発電出力データ、  ３０：可動翼制御装置、  ３１：可動翼駆動機構、  ３５：可動翼制御システム、  ４０：電力単価データ、  ４１：石炭単価データ、  ４２：可動翼制御装置、
４３：可動翼開度設定手段、  ４４：循環ポンプ消費電力算出手段、  ４５：ボイラ給炭量算出手段、  ４６：復水器真空算出手段、  ４７：タービン効率算出手段、  ４８：判定手段、  ５０：プラントデータ収集装置、
【図１】
0004974946.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004974946.tif 000006
【図６】
0004974946.tif 000007
【図７】
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