JP5965140B2 - ターボ機械の弁を制御する方法及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、主にターボ機械に関し、特に、蒸気タービンの段に流入する蒸気流を個別に制限するための方法及びシステムに関する。

蒸気タービンは、発電所、発熱システム、海洋推進システム、及びその他の熱的及び電力的な用途に、一般的に使用されている。蒸気タービンは通常、所定の圧力範囲内で動作する、少なくとも１つの段を含む。これには、高圧（ＨＰ）段と、再加熱段又は中圧（ＩＰ）段が含まれる。これらの段に収容された回転要素は通例、軸シャフトに取り付けられる。一般的に、制御弁及びインターセプト弁が、ＨＰ段及びＩＰ段を通る蒸気流をそれぞれ制御する。

蒸気タービンの通常運転には、３つの異なる段階（始動、負荷、停止）がある。始動段階は、全ての段に蒸気が行き渡る迄の、回転要素が揺動し始める運転段階の初期と考えられる。一般的に、始動段階は、特定の負荷において終了するものではない。負荷段階は、蒸気タービンの出力がほぼ所望の負荷（定格負荷等）になる迄、段に流入する蒸気の量が増加する運転段階と考えられる。停止段階は、蒸気タービン負荷が減少し、各段への蒸気流が徐々になくなり、回転要素が取り付けられたロータが減速して回転ギヤ速度になる運転段階と考えられる。

蒸気タービンのオペレータは、負荷段階の大部分において流量平衡ストラテジーを使用することがある。このストラテジーでは、各段に等量の蒸気流を供給しようとする。ここで、制御システムは、関連する弁を位置決めするコマンドを用いて蒸気流を制御する。その他の制御スキームは、始動と停止の運転段階で共通して使用される。

カスケードバイパスシステムと一体化された蒸気タービンの始動時は、制御弁が実質的に閉鎖され、蒸気がバイパス弁を介してインターセプト弁に迂回する。インターセプト弁では、蒸気タービンの初期速度／負荷の制御を行える。次に、所定の負荷範囲において、インターセプト弁が付勢されて開いた状態で、制御弁により主に速度／負荷の制御が行われる。その他の操作の結果、ＨＰ段への蒸気流量が著しく減少する一方で、ＩＰ段に大きな負荷がかかる。結果的に、流量を不平衡にすることで、ロータへの正味推力を増大させることができる。

米国特許第５３６１５８５号明細書

始動、負荷、及び停止の運転段階の間の蒸気タービンを制御する周知の方法には、幾つか問題がある。現時点で周知の方法は、不都合に古典的かもしれない。これらの方法では、操作柔軟性が低下し、大型の機械部品を要することがあるため、蒸気タービンが供給する正味出力が減少する可能性がある。したがって、蒸気タービンの操作柔軟性を向上させる方法及びシステムが望ましい。

本発明の一実施例により、ターボ機械に流入する蒸気流を制限する方法５００を提供する。方法５００は、第１段１１２及び第２段１１４の内部に設けられたロータ１１５を備えるターボ機械１０２を準備するステップであって、ロータ１１５の周りの流路は、蒸気を第１段１１２及び第２段１１４の間で流体的に連通させるステップと、第１段１１２に流入する蒸気流を制御するように構成された第１弁１１６と第２段１１４に流入する蒸気流を制御するように構成された第２弁１１８とを準備するステップと、第１弁１１６及び第２弁１１８に基準ストロークを提供するコマンド５１０を受信するステップと、操作パラメータ５２０を決定するステップであって、操作パラメータ５２０は、このコマンドに応じて基準ストロークを制限するステップとを含む。操作パラメータ５２０は、このコマンドとは無関係に、第１段１１２又は第２段１１４のうち少なくとも１つへの蒸気流を制御する。本発明の一実施例では、第１段１１２はＨＰ段１１２を含み、第２段１１４はＩＰ段１１４を含む。

方法５００は更に、コマンドと操作パラメータとの間の最小値を選択するステップ５３０を含む。この最小値は、第１弁１１６及び第２弁１１８の基準ストロークを決定する。ターボ機械１０２は、蒸気タービン１０２の形態であってもよい。

操作パラメータは、圧力、温度、流量、又はこれらを組み合わせたもののうち少なくとも１つを含む、物理的要件に基づく。操作パラメータは、軸推力、ロータ応力、蒸気圧、又は物理的範囲のうち少なくとも１つを含む。

操作パラメータの値は、第１段１１２又は第２段１１４のうち少なくとも１つへの蒸気流を個別に制限するように構成された、伝達関数アルゴリズムによって決定可能である。伝達関数アルゴリズムは、過渡条件、プラント状態、又は物理的要件のうち少なくとも１つに基づいて蒸気流を制限する。

本発明の代替実施例において、発電所の操作柔軟性を向上させる方法５００を提供する。方法５００は、蒸気タービン１０２を備える発電所を準備するステップであって、蒸気タービン１０２は、ＨＰ段１１２及びＨＰ段１１２の内部に部分的に設けられたロータ１１５を備え、ロータ１１５の周りの流路は蒸気をＨＰ段１１２内で流体的に連通させるとともにロータ１１５を嵌合させるステップと、ＨＰ段１１２に流入する蒸気流を制御するように構成された第１弁１１６を準備するステップと、速度／負荷コマンド５１０を受信するステップであって、速度／負荷コマンドは第１弁１１６に基準ストロークを提供するステップと、操作パラメータ５２０を決定するステップであって、操作パラメータは、速度／負荷コマンドに応じて第１弁１１６のストロークを制限するように構成されているステップとを含む。操作パラメータは、速度／負荷コマンドとは無関係にＨＰ段１１２への蒸気流を制御する。

本発明の別の代替実施例において、発電所の操作柔軟性を向上させるシステム１００を提供する。このシステムは、タービン１０２を備える発電所であって、蒸気タービン１０２はハウジング１１２、１１４及びこれらのハウジングの内部に部分的に設けられたロータ１１５を備え、ロータ１１５の周りの流路は蒸気をハウジング内で移動させるとともにロータ１１５を嵌合させる、発電所と、ハウジング１１２、１１４に流入する蒸気流を制御するように構成された第１弁１１６と、制御システム１０６とを備える。この制御システムは、速度／負荷コマンド５１０を受信するステップであって、速度／負荷コマンドは第１弁１１６に基準ストロークを提供するステップと、操作パラメータ５２０を決定するステップであって、操作パラメータは、速度／負荷コマンドに応じて第１弁１１６のストロークを制限するように構成されているステップと、を実行するように構成される。操作パラメータは、速度／負荷コマンドとは無関係に、第１弁１１６の基準ストロークを制御する。

本発明の一実施例が機能する発電所を示す概略図である。 蒸気タービンに流入する蒸気流の制御に使用する、従来のシステムを示す概略図である。 本発明の一実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限するためのシステムを示す概略図である。 本発明の代替実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限するための、別のシステムを示す概略図である。 本発明の別の代替実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限する方法の例を示すフローチャートである。 本発明の一実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限するための制御システムのブロック図である。

本発明は、各段に流入する蒸気流を個別に制御する方法及びシステムを提供することによって、蒸気タービンの操作柔軟性を向上させる技術的効果を有する。この方法論の利点は、許容可能な限界内に軸推力負荷を維持すること、操作柔軟性を向上させること、拡大する動作範囲への動的なアプローチを提供することを含むが、これらに限定されない。

下記の好適な実施形態の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態を図示した添付図面を参照する。これとは異なる構成及び操作から成るその他の実施形態も、本発明の範囲から逸脱することはない。

本明細書では、あくまでも読み手の便宜のために、或る特定の用語を用いることがあるが、このことが、本発明の範囲を限定するものとして捉えられるべきではない。例えば、「上」「下」「左」「右」「前」「後」「上端部」「底部」「水平」「垂直」「上流」「下流」「前方」「後方」等のような語は、図面上の構成を記述するにすぎない。更に、本発明の実施形態の要素は、あらゆる方向に配向可能なので、こうした用語は、別途明示しない限り、こうした変化を包含するものと理解されたい。

本明細書では、詳細な実施例を開示する。しかし、本明細書に開示する構造的及び機能的な具体的詳細は、実施例を記述するための典型に過ぎない。但し、実施例を多数の改変形態で実施することもできるので、本明細書に記載の実施形態のみに実施例が限定されることはない、ということを理解されたい。

このように、実施例には様々な修正及び改変形態が可能であり、それらの実施形態が、例示目的において図示され、本明細書の詳細に記述されている。ししかし、開示した特定の形態に実施例を限定する意図はなく、むしろ、実施例には、実施例の範囲に含まれる全ての修正、等価物、及び改変が含まれる。

本明細書では、「第１」「第２」等の表現を用いて様々な要素を記述することがあるが、これらの要素がこうした表現によって限定されることはない。これらの表現は、或る要素を他の要素と区別するためだけに用いられる。例えば、実施例の範囲を逸脱することなく、「第１の要素」を「第２の要素」と表現することができ、同様に、「第２の要素」を「第１の要素」と表現することができる。本明細書で用いる「及び／又は」という表現は、関連して列挙する項目のいずれか、関連して列挙する項目のの全て、関連して列挙する項目のうち１つ以上を組み合わせたものを含む。

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記述するためのものにすぎず、実施例を限定する意図はない。本明細書で用いる単数形は、文脈上明記しない限り、同様に複数形も含むことを意図している。

また、明らかなように、「有する」「備える」「含む」及び／又は「包含する」等の表現は、提示した特徴、整数、ステップ、操作、要素、及び／又は部品が存在することを明記するものであり、その他の特徴、整数、ステップ、操作、要素、部品、及び／又はこれらを組み合わせたものが存在すること、又はこれらを追加することを除外することはない。

本発明は様々な蒸気タービンに適用可能である。本発明の一実施例は、単一の蒸気タービン又は複数の蒸気タービンのいずれにも適用可能である。

ここで図面を参照すると、それぞれの図面を通じて、様々な数字で類似の要素を表している。図１は、発電所１００等の、ただしこれに限定されない、現場１００に配備される蒸気タービン１０２を示す概略図である。図１は、蒸気タービン１０２、再加熱器ユニット１０４、制御システム１０６、及び発電機１０８を有する現場１００を示す。

図１に示すように、蒸気タービン１０２は、第１段１１０及び第２段１１２を含み得る。本発明の様々な実施例において、蒸気タービン１０２の第１段１１０及び第２段１１２は、高圧（ＨＰ）段１１０、中圧（ＩＰ）段１１２である。本発明の様々なその他の実施例において、ＨＰ段１１０をハウジング１１０と称し、ＩＰ段１１２を追加ハウジング１１２と称することがある。更に、蒸気タービン１０２は、第３段１１４も含み得る。本発明の一実施例において、第３段１１４は、低圧（ＬＰ）段１１４である。蒸気タービン１０２は更に、ロータ１１５を含み、ロータ１１５は、蒸気タービン１０２の第１、第２、及び第３段１１０、１１２、及び１１４の内部に設けられる。本発明の一実施例では、ロータ１１５の周りの流路が、ＨＰ段１１０とＩＰ段１１２との間で蒸気を流体的に連通させている。

図１に示すように、蒸気タービン１０２は、それぞれ第１段１１０及び第２段１１２に流入する蒸気流を制御するための第１弁１１６及び第２弁１１８を含み得る。本発明の様々な実施例において、第１弁１１６及び第２弁１１８は、それぞれＨＰ段１１０及びＩＰ段１１２に流入する蒸気流を制御するための制御弁１１６及びインターセプト弁１１８であってもよい。

蒸気タービン１０２の稼働時、ＨＰ段１１０から抽出された蒸気を、再加熱器ユニット１０４に通し、ＩＰ段１１２に流入する前に蒸気の温度を上昇させることができる。続いて、図１に示すように、蒸気がインターセプト弁１１８を通り再加熱器ユニット１０４から抽出され、ＩＰ段１１２及びＬＰ段１１４に流入する。その後、蒸気は、ＩＰ段１１２及びＬＰ段１１４を出て、復水器（図示せず）に流入する。

図２は、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制御するための、従来のシステム２００を示す概略図である。図２及び本明細書における、これに関連する考察は、周知の方法論を示す。図２に示すように、システム２００は、速度／負荷管理装置２０２を含む。速度／負荷管理装置２０２は、ＨＰ段１１０及びＩＰ段１１２を通る蒸気流を制御する速度／負荷コマンドを生成する。

図２に示すように、比較器ブロック２０４は、蒸気タービン１０２の実際の速度を蒸気タービン１０２の基準速度と比較した後に、エラー信号を生成する。乗算器ブロック２０６はその後、比較器ブロック２０４の出力を受信する。ここのとき、エラー信号が再び乗算され、エラー調整信号が生成される。エラー調整信号は、エラー信号と蒸気タービン１０２の現在の負荷との関係を確立するのに役立つ。次に、サミングジャンクション２０８が、乗算器ブロック２０６の出力、及びタービン負荷基準を受信する。サミングジャンクション２０８はその後、フロー基準信号を生成する。その後、最小値選択ブロック２１０は、サミングジャンクション２０８の出力を受信する。最小値選択ブロック２１０へのその他の入力は、入口圧力制御装置、入口圧力リミッタ、弁位置リミッタ等の、ただしこれらに限定されない、その他の機能を含み得る。最小値選択ブロック２１０は、入力信号を比較及び選択した後、入力信号の最も制限の厳しい値を出力する。この出力は、速度／負荷コマンドと考えられる。

図２に示すように、速度／負荷コマンドは、制御弁１１６及びインターセプト弁１１８をストロークするための基準コマンドを生成する。続いて、システム２００は、制御弁１１６及びインターセプト弁１１８に基準ストロークを付与する。この周知の方法論では、通常、ほぼ等しい蒸気流がＨＰ段１１０及びＩＰ段１１２を通る。この周知の方法論はまた、結果的に蒸気タービン１０２の操作柔軟性を減少させる可能性がある。

図３から６は、本発明の実施例による、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を個別に制御するためのシステム及び方法を示す概略図である。上述のように、平衡流量は、各段１１０、１１２に同量の蒸気流を供給しようとする方法論及び／又は制御原理と考えられる。本発明の実施例は、不平衡流量方式及び／又は制御原理を包含する。このとき、各段１１０、１１２に流入する蒸気流を意図的に不平衡状態にすることで、蒸気タービンの動作をその真の限界まで制御することにより、タービン１０２の操作柔軟性を向上させることができる。このことは、リアルタイムで各段１１０、１１２に流入する蒸気流を個別に制御することによって実現可能である。本発明の実施例では、各段１１０、１１２に個別のフローリミッタ等を設けてもよい。これらのフローリミッタは、各段１１０、１１２に流入する蒸気流を実質的に制御するそれぞれの弁（ＣＶ、ＩＶ）に対して個別に作用する。

本発明の実施例を、周知の方法論及び制御原理の一部に組み込むことができる。このことによって、蒸気タービンの各段１１０、１１２の間の蒸気流量を制限作用によって意図的に不平衡状態としながら、速度／負荷制御スキーム（等）の機能を維持できる。

図３は、本発明の一実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限するためのシステム３００を示す概略図である。図１にも示されている制御システム１０６は、速度／負荷管理装置２０２によって生成された速度／負荷コマンドを受信する。別の実施例では、速度／負荷コマンドを受信しない制御システム１０６が設けられる。

制御システム１０６を、第１弁１１６及び第２弁１１８を制御するように構成できる。本発明の一実施例において、制御システム１０６は、第１弁１１６及び第２弁１１８の速度／負荷コマンド及び基準ストロークを決定する。制御システム１０６を、第１段１１０に関わる操作パラメータと、第２段１１２に関わる操作パラメータを決定するようにも構成できる。操作パラメータは、軸推力、ロータ応力、蒸気圧等を含み得るが、これらに限定されない。本発明の一実施例において、操作パラメータは、少なくとも部分的に、１つ以上の物理的要件に基づく。物理的要件は、圧力、温度、流量、又はこれらを組み合わせたものを含み得るが、これらに限定されない。

各操作パラメータを決定した後、制御システム１０６は、少なくとも部分的には操作パラメータに基づいて、第１弁１１６及び第２弁１１８の基準ストロークを個別に制限する。これらの操作により、速度／負荷コマンドとは無関係に、ＨＰ段１１０及びＩＰ段１１２に流入する蒸気流を個別に制御できる。

図３に示すように、制御システム１０６の一実施例は、決定された操作パラメータに基づいて、それぞれの段１１０、１１２への蒸気流を制限するように機能する、フローリミッタ３０２及び３０４を含む。フローリミッタ３０２は、ＨＰ段１１０の蒸気流を制限する制御弁フローリミッタ（以下、「ＣＶフローリミッタ３０２」と称される）であってもよい。フローリミッタ３０４は、ＩＰ段１１２の蒸気流を制限するインターセプト弁フローリミッタ（以下、「ＩＶフローリミッタ３０４」と称される）であってもよい。

本発明の一実施例において、制御システム１０６は更に、速度／負荷コマンドとフローリミッタ３０２及び３０４の出力との間の最小値を選択する、最小値選択ブロック３０６及び３０８を含む。その後、制御システム１０６は、最小選択値に基づいて、制御弁１１６及びインターセプト弁１１８の基準ストロークを決定する。本発明の一実施例において、最小値選択ブロック３０６は、速度／負荷コマンドとＣＶフローリミッタ３０２の出力との間の最小値を選択する。ここで、制御システム１０６は、この最小値を利用して、制御弁１１６の基準ストロークを決定する。同様に、最小値選択ブロック３０８は、速度／負荷コマンドとＩＶフローリミッタ３０４の出力との間の最小値を選択する。そして、制御システム１０６は、この最小値を利用して、インターセプト弁１１８の基準ストロークを決定する。

図４は、本発明の代替実施例による、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するための別のシステムを示す概略図である。図４に示すように、制御システム１０６は、上述のように、速度／負荷管理装置２０２によって生成された速度／負荷コマンドを受信する。そして、制御システム１０６は、伝達関数アルゴリズムを使用する、リミッタモジュール４０２及び４０４を含む。リミッタモジュール４０２は、ＨＰ段１１０の蒸気流を制御するためのフローリミッタ３０２の要素であってもよく、リミッタモジュール４０４は、ＩＰ段１１２の蒸気流を制御するためのフローリミッタ３０４内に設けられてもよい。

本発明の一実施例において、伝達関数アルゴリズムは、操作パラメータの値を決定する。伝達関数アルゴリズムは、蒸気タービン１０２の第１段１１０及び／又は第２段１１２への蒸気流を個別に制御するように構成される。本発明の一実施例において、伝達関数アルゴリズムは、過渡条件、発電所の状態、又は物理的条件のうち少なくとも１つに基づいて、蒸気流を制限する。物理的要件は、圧力、温度、流量、又はこれらを組み合わせたものを含み得るが、これらに限定されない。

本発明の一実施例において、伝達関数アルゴリズムは、現在の動作条件に対応する、ＨＰ段１１０の最大許容可能蒸気流量及びＩＰ段１１２の最大許容可能蒸気流量の値を決定するように構成される。ここで、ＣＶフローリミッタ３０２は、ＨＰ段１１０の蒸気流を連続的に監視する。ＣＶフローリミッタ３０２は、蒸気タービン１０２が動的動作範囲内で動作しているか否かも追跡できる。具体的には、ＣＶフローリミッタ３０２は、ＨＰ段１１０の実際の蒸気流量を、ＨＰ段１１０の許容可能な蒸気流量と比較する。ここで、ＨＰ段１１０の現在の蒸気流量がＨＰ段１１０の許容可能な蒸気流量を下回る場合、制御システム１０６はＣＶフローリミッタ３０２の出力を増加させる。

使用時には、初期始動中に、ＣＶフローリミッタ３０２の出力が先ず、最小値選択ブロック２１０によって生成された速度／負荷コマンドよりも大きい値に設定される。その後、最小値選択ブロック３０６は、速度／負荷コマンドとＣＶフローリミッタ３０２の出力との最小値を選択する。そのため、制御弁１１６は、最小値選択ブロック２１０からの速度／負荷コマンドに基づいて調整される。しかし、ＨＰ段１１０の現在の蒸気流量がＨＰ段１１０の許容可能な蒸気流量を上回る場合、ＣＶフローリミッタ３０２の出力は、初期設定値から変化する。ＨＰ段１１０の現在の蒸気流量がＨＰ段１１０の許容可能な蒸気流量を下回る場合、制限動作は不要である。本発明の一実施例において、ＩＶフローリミッタ３０４もまた、類似の制限動作を実行可能である。

本発明の一実施例において、ＣＶフローリミッタ３０２によって実行される制限動作は、制御弁１１６を通る蒸気流を制限することによってカスケードバイパス始動時又は類似の動作時に発生するロータ応力を減少させる。そのため、蒸気流量は不平衡状態となり、各段１１０、１１２がその動作範囲内で動作する。このような意図的な不平衡アプローチは、蒸気タービン１０２の操作柔軟性を向上させることがある。

明らかなように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として実施可能である。したがって、本発明は、完全なハードウェアでの実施例、完全なソフトウェアでの実施例（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む）、又はソフトウェア及びハードウェアの態様を組み合わせた実施例の形態であってもよく、その全てが本明細書では、概して「回路」、「モジュール」、又は「システム」と称される。更に、本発明は、媒体に実装されたコンピュータ利用可能プログラムコードを有する、コンピュータ利用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態であってもよい。

いずれの適当なコンピュータ読み取り可能媒体も、利用可能である。コンピュータ利用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば、電子、磁気、光学、電磁、赤外線、又は半導体システム、機器、装置、又は伝播媒体であってもよいが、これらに限定されない。コンピュータ読み取り可能媒体の具体例（網羅的ではないリスト）としては、１つ以上の配線を含む電気的接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、消去及びプログラム可能読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読み取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットを支援する物等の電送媒体、又は磁気記憶装置が含まれる。なお、プログラムは、例えば紙又はその他の媒体を光学走査し、必要であればその後コンパイル、翻訳、又はその他適当な方法で処理し、その後コンピュータメモリに格納することによって、電子的に捕捉可能なので、コンピュータ利用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムがプリントされた紙又はその他の適当な媒体であってもよい。本文献の文脈上、コンピュータ利用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、機器、又は装置による使用の目的の又はこれらに関連付けられたプログラムを収容、格納、通信、伝播、又は伝送可能な、いずれの媒体であってもよい。

本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、又はＣ＋＋等のオブジェクト指向プログラミング言語で記述可能である。しかし、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、「Ｃ」プログラミング言語、又は類似の言語等の、従来の手続き型プログラミング言語でも記述可能である。プログラムコードは、完全又は部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアローン型ソフトウェアパッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上及び部分的に遠隔コンピュータ上又は完全に遠隔コンピュータ上で実行可能である。後者の場合、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又は広域ネットワーク（ＷＡＮ）を通じてユーザのコンピュータに接続されてもよいが、外部コンピュータに接続されてもよい（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネット経由で接続されてもよい）。

本発明は、本発明の実施例による方法、機器（システム）、及びコンピュータプログラム製品のフローチャート解説及び／又はブロック図を参照して、以下に記載される。フローチャート解説及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート解説及び／又はブロック図の組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実行可能であることは、理解されよう。これらのコンピュータプログラム命令を、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置に提供し、マシンを作製することで、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置を用いて実行される命令により、フローチャート及び／又はブロック図又はブロックに明記される機能／作用を実行する手段を形成できる。

これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置を特定の態様で機能させる、コンピュータ読み取り可能メモリに格納されていてもよく、これによって、コンピュータ読み取り可能メモリに格納された命令で、フローチャート及び／又はブロック図又はブロックに明記された機能／作用を実行する命令手段を含む製品を構成できる。コンピュータプログラム命令が、コンピュータ又はその他のプログラム可能なデータ処理装置上にもロードされると、コンピュータ又はその他のプログラム可能な装置上で実行されるべき一連の動作ステップによってコンピュータ実行プロセスが生成され、コンピュータ又はその他のプログラム可能な装置上で実行される命令により、フローチャート及び／又はブロック図のブロックに明記する機能／作用を実行するステップが提供される。

本発明は、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限する技術的効果を有する、制御システム１０６を含み得る。本発明は、制御弁１１６及びインターセプト弁１１８の基準ストロークを自動的に決定するように構成可能である。或いは、制御システム１０６は、開始動作にユーザの操作を必要とするように構成可能である。本発明の制御システム１０６の一実施例は、スタンドアローン型制御システムとして機能する。或いは、制御システム１０６は、ターボ機械制御又は蒸気発電所制御システム等の、ただしこれらに限定されない、より幅広いシステム内に、モジュール等として統合されてもよい。

ここで図５を参照する。図５は、本発明の別の代替実施例による、蒸気タービンに流入する蒸気流を制限する方法５００の一例を示すフローチャートである。方法５００には、蒸気タービン等の、ただしこれに限定されない、蒸気タービン１０２が設けられる。本発明の一実施例において、蒸気タービン１０２は、発電所等の現場１００に配備される蒸気タービン１０２を含む。蒸気タービン１０２は、第１段１１０を含む。本発明の一実施例において、蒸気タービンは、第２段１１２も含む。更に、ロータ１１５は、部分的に第１段１１２の内部に設けられてもよい。ロータ１１５の周りの流路は、第１段１１０内で蒸気を流体的に連通させ、ロータ１１５を嵌合させる。本発明の一実施例において、ロータ１１５は、上述のように、部分的に第１段１１０と第２段１１２との間に設けられる。本発明の一実施例において、蒸気タービン１０２は、第３段１１４も含む。第３段１１４は、図１に示すように、ＬＰ段１１４とみなされてよい。

方法５００では、第１段１１０を通る蒸気流を制御するために、第１弁１１６を操作する。方法５００では、第２段１１２を通る蒸気流を制御するために、第２弁１１８を操作することもできる。ここで、第１弁１１６及び第２弁１１８は、それぞれＨＰ段１１０及びＩＰ段１１２に流入する蒸気流を制御する、制御弁１１６及びインターセプト弁１１８の形態であってもよい。

ステップ５１０において、方法５００は、速度／負荷コマンドを受信する。速度／負荷コマンドは、第１弁１１６の基準ストロークを提供する。本発明の一実施例において、速度／負荷コマンドは、第２弁１１８の基準ストロークも提供する。速度／負荷コマンドは、速度／負荷管理装置２０２を使用して生成される。本発明の一実施例において、方法５００により、制御システム１０６で速度／負荷管理装置２０２から速度／負荷コマンドを受信できる。

ステップ５２０において、方法５００は、各段１１０、１１２の個別の操作パラメータを決定する。上述のように、操作パラメータは、軸推力、ロータ応力、蒸気圧等を含み得るが、これらに限定されない。これに加えて、操作パラメータは、少なくとも部分的に、圧力、温度、流量、又はこれらを組み合わせたもの等の、ただしこれらに限定されない、物理的要件に基づいてもよい。本発明の一実施例において、この方法により、制御システム１０６で操作パラメータを決定できる。操作パラメータは、速度／負荷コマンドに応じて第１弁１１６の基準ストロークを制限するように構成される。本発明の一実施例において、操作パラメータは、速度／負荷コマンドに応じて第１弁１１６及び第２弁１１８の基準ストロークを制限するように構成される。

ステップ５３０において、方法５００は、速度／負荷コマンドと操作パラメータとの間の最小値を選択する。

ステップ５４０において、方法５００は、最小選択値に基づいて、各段１１０、１１２への蒸気流入を制限する。ここで、制御システム１０６は、速度／負荷コマンドとは無関係に、最小値に基づいて第１弁１１６及び第２弁１１８の基準ストロークを選択する。

方法５００の一実施例には、操作パラメータの値、又は値の範囲を決定するための伝達関数アルゴリズムが含まれる。伝達関数アルゴリズムは、蒸気タービン１０２の第１段１１０及び第２段１１２のうち少なくとも１つへの蒸気流を個別に制限するように構成される。本発明の一実施例において、伝達関数アルゴリズムは、ＨＰ段１１０及び／又はＩＰ段１１２への蒸気流を個別に制限するように構成される。

図６は、本発明の一実施例による、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するための制御システム１０６の非限定例のブロック図である。本発明の一実施例は、図６には示していない制御手段等によって実行可能である。この制御手段には、機械システム、空気圧システム、アナログシステム、電気機械システム、電気システム、電子システム、デジタルシステム、又はこれらを組み合わせたもの等が含まれるが、これらに限定されない。

図６を参照すると、方法５００の各要素は、制御システム１０６内に実装されるか、又は制御システム１０６によって実行される。制御システム１０６は、１つ以上のユーザ又はクライアント通信装置６０２、又は類似のシステム又は装置を含む（図６には２つ示す）。各通信装置６０２は、例えばコンピュータシステム、携帯端末、携帯電話、又は電子メッセージを送受信可能な類似の装置であってもよいが、これらに限定されない。

通信装置６０２は、システムメモリ６０４又はローカルファイルシステムを含む。システムメモリ６０４は、例えば読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むが、これらに限定されない。ＲＯＭは、基本入出力システム（ＢＩＯＳ）を含む。ＢＩＯＳは、通信装置６０２の要素又は部品間での情報伝達に役立つ、基本ルーチンを収容する。システムメモリ６０４は、通信装置６０２の全体的な動作を制御するためのオペレーティングシステム６０６を収容する。システムメモリ６０４は更に、ブラウザ６０８又はウェブブラウザも含み得る。システムメモリ６０４は更に、図５の方法５００と類似の、又は図５の方法５００の要素を含む、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するためのデータ構造６１０又はコンピュータ実行可能コードも含み得る。

システムメモリ６０４は更に、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するための、及び蒸気タービン１０２の操作柔軟性を向上させるための、図５の方法５００と併用されるテンプレートキャッシュメモリ６１２を含み得る。

通信装置６０２は更に、通信装置６０２の別の部品の動作を制御するプロセッサ又は処理ユニット６１４も含み得る。オペレーティングシステム６０６、ブラウザ６０８、及びデータ構造６１０は、処理ユニット６１４上で動作可能である。処理ユニット６１４は、システムバス６１６によって、メモリシステム６０４及び通信装置６０２のその他の構成要素に結合される。

通信装置６０２は更に、複数の入力装置（Ｉ／Ｏ）、出力装置、又は複合入出力装置６１８も含み得る。各入出力装置６１８は、入出力インターフェース（図示せず）によって、システムバス６１６に結合される。入力装置及び出力装置、又は複合入出力装置６１８は、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するために、ユーザが通信装置６０２を操作してこれとインターフェース接続を行うことと、ソフトウェアにアクセスするための並びにソフトウェアを操作及び制御するためのブラウザ６０８及びデータ構造６１０を制御することを許可する。入出力装置６１８は、本明細書で論じた動作を実行する、キーボード、コンピュータポインティングデバイス等を含む。

入出力装置６１８は、例えばディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外線入出力装置、モデム等も含むが、これらに限定されない。入出力装置６１８を使用して、記憶媒体６２０にアクセスできる。媒体６２０は、通信装置６０２等のシステムにより使用するための、或いは、通信装置６０２等のシステムと組み合わせて使用するための、コンピュータ読み取り可能又はコンピュータ実行可能命令又はその他の情報を、収容、格納、通信、又は伝送可能である。

通信装置６０２はまた、ディスプレイ又はモニタ６２２等のその他の装置を含むか又はこれに接続されてもよい。モニタ６２２により、ユーザは通信装置６０２と通信できる。

通信装置６０２は更に、ハードドライブ６２４も含み得る。ハードドライブ６２４は、ハードドライブインターフェース（図示せず）によってシステムバス６１６に結合されてもよい。ハードドライブインターフェース６２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ６０４の一部を形成してもよい。通信装置６０２を動作させるにあたり、プログラム、ソフトウェア、及びデータを、システムメモリ６０４とハードドライブ６２４との間で伝送及び交換してもよい。

通信装置６０２は、ユニット制御装置６２６と通信可能であり、ネットワーク６２８を介して通信装置６０２と類似のその他のサーバ又はその他の通信装置にアクセスできる。システムバス６１６は、ネットワークインターフェース６３０によってネットワーク６２８に結合されてもよい。ネットワークインターフェース６３０は、ネットワーク６２８に結合するための、モデム、イーサネット（商標）カード、ルータ、ゲートウェイ等であってもよい。結合は、有線又は無線接続であってもよい。ネットワーク６２８は、インターネット、プライベートネットワーク、イントラネット等であってもよい。

ユニット制御装置６２６は、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み得るシステムメモリ６３２も含み得る。システムメモリ６３２は、通信装置６０２のオペレーティングシステム６０６と類似のオペレーティングシステム６３４を含み得る。システムメモリ６３２は更に、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するためのデータ構造６３６も含み得る。データ構造６３６は、蒸気タービン１０２に流入する蒸気流を制限するための、及び発電所の操作柔軟性を向上させるための、方法５００に関連して記載されたものと類似の動作を含み得る。サーバシステムメモリ６３２は、その他のファイル６３８、アプリケーション、モジュール等も含み得る。

ユニット制御装置６２６は、ユニット制御装置６２６のその他の装置の動作を制御するための、プロセッサ又は処理ユニット６４２も含み得る。ユニット制御装置６２６は、入出力装置６４４も含み得る。入出力装置６４４は、通信装置６０２の入出力装置６１８と類似であってよい。ユニット制御装置６２６は、入出力装置６４４とともにユニット制御装置６２６にインターフェースを提供するための、モニタ等のその他の装置６４６も含み得る。ユニット制御装置６２６は、ハードディスクドライブ６４８も含み得る。システムバス６５０で、ユニット制御装置６２６の別々の部品を接続できる。ネットワークインターフェース６５２は、システムバス６５０を介して、ユニット制御装置６２６をネットワーク６２８に結合できる。

図中のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施例によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品に可能な実装のアーキテクチャ、機能性、及び動作を示す。この点に関して、フローチャート又はステップ図の各ステップは、明記した論理機能を実行するための１つ以上の実行可能な命令を含む、モジュール、セグメント、又はコードの一部を表し得る。なお、幾つかの代替的実装において、ステップに記載されている機能を、図示のものとは異なる順序で行ってもよい。例えば、連続して図示した２つのステップを、実際には、ほぼ同時に実行してもよく、或いは場合によっては、付随する機能性に応じて、ステップを逆の順序で実行してもよい。ブロック図及び／又はフローチャート解説の各ステップ、並びにブロック図及び／又はフローチャート解説のステップの組み合わせは、明記した機能又は作用を実行する専用のハードウェアベースシステム、又は専用のハードウェア及びコンピュータ命令の組み合わせによって実現可能である。

本明細書では、特定の実施形態を図示及び記述したが、当業者には明らかなように、同一の目的を達成すると予測されるあらゆる配置で、提示した特定の実施形態を置換することができ、本発明は、その他の環境におけるその他の用途も有する。本願は、本発明のいかなる改変又は変形も包含することを意図している。添付の特許請求の範囲は、本発明の範囲を、本明細書に開示した特定の実施形態に限定することを決して意図していない。

当業者には明らかなように、幾つかの実施形態に関連して上述した多数の様々な特徴及び構成を更に、本発明に可能なその他の実施形態を形成するべく選択的に適用することができる。また、下記の幾つかの請求項その他が包含するあらゆる組み合わせ及び可能性のある実施形態は、本願の一部分であることを意図しているとしても、本発明の、繰り返しとなり得るものは全て、詳細に提示又は論述されていないことは、当業者に理解できよう。また、本発明の幾つかの実施形態についての以上の記述から、当業者は改良、変更、及び修正を想到可能であろう。当業者に想到可能な、こうした改良、変更、及び修正も、添付の特許請求の範囲に含まれることを意図している。更に、明らかなように、上述の内容は、記述した本願の実施形態のみに関するもので、本明細書では、添付の特許請求の範囲に定義した本願の概念及び範囲、並びにその等価物の概念及び範囲から逸脱することなく、多数の変更及び修正が可能である。

Claims (5)

1. 発電所の操作柔軟性を向上させる方法（５００）であって、
   第１段（１１０）及び第２段（１１２）の内部に設けられたロータ（１１５）を有する蒸気タービン（１０２）を備えた発電所を準備するステップであって、前記ロータ（１１５）の周りの流路は、蒸気を前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）の間で流体的に連通させるステップと、
   前記第１段（１１０）に流入する蒸気流を制御するように構成された第１弁（１１６）、及び前記第２段（１１２）に流入する蒸気流を制御するように構成された第２弁（１１８）を準備するステップと、
   前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）に基準ストロークを提供する速度／負荷コマンド（５１０）を受信するステップと、
   前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対する個別の操作パラメータ（５２０）を決定するステップであって、
   前記操作パラメータ（５２０）は前記速度／負荷コマンドに応じて前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）の前記基準ストロークを制限し、
   前記操作パラメータは、前記蒸気タービン（１０２）の圧力要件、前記蒸気タービン（１０２）の温度要件、前記蒸気タービン（１０２）の流量要件、又はこれらを組み合わせたもののうち少なくとも１つに基づき、
   前記操作パラメータは、軸推力、ロータ応力、蒸気圧、又は物理的範囲のうち少なくとも１つを含む、
   ステップと、
   前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対する前記個別の操作パラメータ（５２０）と前記速度／負荷コマンドとを比較していずれが最小値かを決定し、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対して前記最小値を有する前記速度／負荷コマンドまたは前記操作パラメータ（５２０）を選択するステップと、
   前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）に対する基準ストロークを、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対して選択された前記最小値に基づいて決定し、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに流入する前記蒸気を個別に制御するステップと、
   を含む、方法（５００）。
2. 前記操作パラメータの値は、前記第１段（１１０）又は前記第２段（１１２）のうち少なくとも１つへの前記蒸気流を個別に制限するように構成された伝達関数アルゴリズムによって決定される、請求項１に記載の方法（５００）。
3. 前記伝達関数アルゴリズムは、過渡条件、プラント状態、又は物理的要件のうち少なくとも１つに基づいて前記蒸気流を制限する、請求項２に記載の方法（５００）。
4. 前記第１段（１１０）がＨＰ段を含み、前記第２段（１１２）がＩＰ段（１１２）を含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法（５００）。
5. 発電所の操作柔軟性を向上させるシステム（１００）であって、
   蒸気タービン（１０２）を備える発電所であって、前記蒸気タービン（１０２）は、ハウジング（１１０、１１２）及び該ハウジングの内部に部分的に設けられたロータ（１１５）を備え、前記ロータ（１１５）の周りの流路は、前記ハウジング内で蒸気を移動させるとともに前記ロータ（１１５）を嵌合させる、発電所と、
   第１段（１１０）に流入する蒸気流を制御するように構成された第１弁（１１６）と、
   第２段（１１２）に流入する蒸気流を制御するように構成された第２弁（１１８）と、
   制御システム（１０６）であって、
   前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）に基準ストロークを提供する速度／負荷コマンド（５１０）を受信するステップと、
   前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対する個別の操作パラメータ（５２０）を決定するステップであって、
   前記操作パラメータ（５２０）は前記速度／負荷コマンドに応じて前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）の前記基準ストロークを制限し、
   前記操作パラメータは、前記蒸気タービン（１０２）の圧力要件、前記蒸気タービン（１０２）の温度要件、前記蒸気タービン（１０２）の流量要件、又はこれらを組み合わせたもののうち少なくとも１つに基づき、
   前記操作パラメータは、軸推力、ロータ応力、蒸気圧、又は物理的範囲のうち少なくとも１つを含む、
   ステップと、
   前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対する前記個別の操作パラメータ（５２０）と前記速度／負荷コマンドとを比較していずれが最小値かを決定し、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対して前記最小値を有する前記速度／負荷コマンドまたは前記操作パラメータ（５２０）を選択するステップと、
   前記第１弁（１１６）及び前記第２弁（１１８）に対する基準ストロークを、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに対して選択された前記最小値に基づいて決定し、前記第１段（１１０）及び前記第２段（１１２）のそれぞれに流入する前記蒸気を個別に制御するステップと、
   を実行するように構成された制御システム（１０６）と、
   を備える、システム（１００）。