JP6139311B2 - 調節弁の制御方法及び制御装置、これらを使用した発電プラント - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、産業プラントに使用される調節弁の制御方法及び制御装置に関する。また、本発明の実施形態は、これらの制御方法及び制御装置を使用した発電プラントに関する。
タービンバイパス弁や減温スプレー弁は産業プラントに使用される調節弁であるが、これらの制御方法は一般にＰＩＤコントローラにより行われる。ＰＩＤコントローラは、設定値（ＳＶ値）とプロセス値（ＰＶ値）を入力して、ＰＶ値がＳＶ値に等しくなるようにフィードバック制御により制御指令値（ＭＶ値）を算出する。
産業プラントに使用される調節弁のうち、ある種の調節弁は、ＭＶ値が１００％となること、即ち調節弁が全開になる事態を回避することを重視する。このような調節弁は、例えば、特許文献１及び特許文献２に示すように、ガスタービンと蒸気タービン並びに排熱回収ボイラを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントにおいて、低圧タービンバイパス調節弁として使用される。
低圧タービンバイパス調節弁には、これを制御するＰＩＤコントローラが設けられ、このＰＩＤコントローラにＳＶ値とＰＶ値が入力される。ＰＩＤコントローラは、ＰＶ値がＳＶ値に一致するようにＭＶ値を演算する。ＭＶ値は低圧タービンバイパス調節弁への開度指令であり、これに従い同弁の開弁が行われる。この種のＰＩＤコントローラにおいては、ＳＶ値を高く設定するとＭＶ値は低下し、逆にＳＶ値を低く設定するとＭＶ値は増加する。
特開２０１１−１３８３２６号公報 特開２０１３−０７６３８８号公報
低圧タービンバイパス調節弁のＳＶ値は高い値に設定すると、低圧ドラムの圧力が高くなり蒸気発生量が低下するため、極力低い値とするのが性能の面で得策である。しかし、コンバインドサイクル発電プラントの運転の様相は多様であり、想定外に低圧蒸発器や低圧過熱器での収熱が多い場合は、計画時に定めたＳＶ値が低すぎて、低圧タービンバイパス調節弁が全開する問題がある。
例えば、蒸気タービンを起動する前のガスタービンの出力及び排ガス温度は、蒸気タービンのロータ部材の温度（代表的には第１段内面メタル温度、以下ＳＴメタル温度）に応じて制御される。例えば、ＳＴメタル温度が高いときはガスタービン出力及び排ガス温度を高くして、逆に同メタル温度が低いときはガスタービン出力及び排ガス温度を低くする。このガスタービン出力の大小により、低圧蒸発器や低圧過熱器の収熱が大きく異なり、低圧蒸気の発生量は変動する。
一方、プラントの基本計画段階においては、代表的な運転状態を想定してその熱収支バランスに基づき、保持されるべき低圧ドラムの器内圧力が求められ、低圧タービンバイパス調節弁のＳＶ値が例えば０．７Mpaに設定される。
しかし、０．７Mpaはコンバインドサイクル発電プラントの「多様な運転様相」を全て勘案したものではないので、例えば実際のプラント試運転等では想定していた以上に低圧蒸気が発生して、そのために低圧タービンバイパス調節弁が全開するという問題が生じる。もし低圧タービンバイパス調節弁が全開した場合、その状態は低圧ドラムの圧力制御が喪失した状態であり、同ドラムの水位が極端に変動する等、安定運転に支障をきたす。
この対策としてＳＶ値を極力高い値に設定して、「多様な運転様相」でも低圧タービンバイパス調節弁が全開しないようにする（例えば０．７Mpaを１．０Mpaとか１．５Mpaに上昇する）ことが一案として考えられる。しかし、高いＳＶ値を選択すると低圧蒸気圧力は高くなり、低圧蒸発器での収熱が悪くなること、低圧蒸気の流量が減少し、蒸気タービンの出力が減少する等の不利が生じる。
本発明の実施形態は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の実施形態は、調節弁が全開近傍になると、ＳＶ値の上昇に伴いＭＶ値が低下してその全開を回避することができる調節弁の制御方法及び制御装置を提供することにある。本発明の他の目的は、前記のような調節弁の制御方法及び制御装置を備えた発電プラントを提供することにある。
本実施形態の発電プラントは、
ガスタービンと、
前記ガスタービンからの排出ガスを利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
前記排熱回収ボイラからの蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮して復水し、復水された水を前記排熱回収ボイラに供給する復水器と、
前記排熱回収ボイラからの蒸気を、バイパス調節弁を経由して前記復水器に流すタービンバイパス系と、
前記タービンバイパス系へ供給する蒸気を発生させる低圧ドラム内の圧力を検出する圧力センサと、
所定のサンプリング周期に従い、入力部から受信した設定値と前記圧力センサからのプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値を出力するコントローラとを備える発電プラントであって、
前記コントローラは、前記設定値が高くなると前記調節弁に対する前記開度指令値を低下させるよう制御し、
前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値より大きくなった場合に、前記設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正する補正部と、
を備えていることを特徴とする。
本実施形態のは調節弁の制御方法は、
所定のサンプリング周期に従い、設定値とプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値をコントローラより出力し、
前記設定値が高くなると、前記調節弁に対する前記開度指令値が低下する関係にある調節弁の制御方法において、
前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値を逸脱して大きくなったときに、前記設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正することを特徴とする。
本実施形態の調節弁の制御装置は、
設定値の入力部とプロセス値の入力部とを備え、所定のサンプリング周期に従い、前記各入力部から受信した設定値とプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値を出力する調節弁の制御装置であって、
前記設定値が高くなると、前記調節弁に対する前記開度指令値が低下する関係にあるコントローラと、
前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値を逸脱して大きくなった場合に、前記入力部からの設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正する補正部と、
を備えることを特徴とする。
コンバインドサイクル発電プラントの実施形態を示す回路図である。 図１の実施形態における低圧タービンバイパス調節弁の制御部を示す回路図である。
［１．発電プラント全体の構成］
図１は、コンバインドサイクル発電プラント２０１の構成例である。この発電プラント２０１は、ガスタービン２２１及び圧縮機２２０を有するガスタービンプラントに、蒸気タービン２０２及び復水器２０６を有する蒸気タービンプラントと、排熱回収ボイラ２２２とを組み合せたものである。ガスタービン２２１から出た排熱（排ガス）を利用して排熱回収ボイラ２２２で蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービン２０２に供給して発電させる。
排熱回収ボイラ２２２は、排ガスの流れに沿って順次、高圧ドラム２２３を備える高圧蒸発器２１４、高圧過熱器２１５、低圧ドラム２０５を備える低圧蒸発器２１１、低圧過熱器２１２を備える。
高圧過熱器２１５の過熱蒸気は、高圧加減弁２２４を経て蒸気タービン２０２の初流段落に、低圧ドラム２０５の低圧蒸気は、低圧加減弁２０３を経て蒸気タービン２０２の後流段落にそれぞれ供給される。低圧ドラム２０５で発生した低圧蒸気圧力は、低圧ドラム２０５内に設けられた圧力センサ２１０により検出される。
発電プラント２０１は、起動運転時または系統事故運転時において、排熱回収ボイラ２２２から発生した蒸気を蒸気タービンプラントの復水器２０６に直接流すタービンバイパス系を備えている。このタービンバイパス系は、高圧タービンバイパス調節弁２１３を経由して高圧過熱器２１５からの蒸気を復水器２０６に流す高圧系と、低圧タービンバイパス調節弁２０４を経由して低圧過熱器２１２からの蒸気を復水器２０６に流す低圧系を有する。
低圧系において、蒸気タービン２０２が起動されて低圧加減弁２０３の開弁が行われる前は、低圧タービンバイパス調節弁２０４は低圧ドラム２０５に発生する低圧蒸気を復水器２０６に導くように開弁される。この低圧タービンバイパス調節弁２０４の開弁度合いの制御は、発電プラント２０１に設けられたＤＣＳ（Distributed Control System：分散制御装置）２０７によって行われる。ＤＣＳ２０７は低圧ドラム２０５内部の圧力を適切な値に保持しながら、適切な低圧蒸気の流量を復水器２０６に逃がすように低圧タービンバイパス調節弁２０４の開度を制御する。
［２．調節弁制御装置の構成］
ＤＣＳ２０７の全体が有する発電プラント全体の制御回路のうち、低圧タービンバイパス調節弁２０４の制御部２０８のみを図１及び図２に示す。
本実施形態のＤＣＳ２０７は、所定のサンプリング周期で演算されるディジタル演算方式を採用したものであり、コンバインドサイクル発電プラント２０１の各部を制御する装置である。本実施形態において、ＤＣＳ２０７は一例として、２５０ｍ秒のサンプリング周期で演算される。
ＤＣＳ２０７に設けられた制御部２０８の内部には低圧タービンバイパス調節弁２０４を制御するＰＩＤコントローラ２０９が設けられ、このＰＩＤコントローラ２０９にＳＶ値ｂとＰＶ値ｃが入力される。ＳＶ値ｂは保持したい低圧ドラム２０５の器内圧力であり、ＳＶ値設定部２２６から入力され、本実施形態では、その値ｂは０．７Mpaとする。ＰＶ値ｃは低圧ドラム２０５の実際の器内圧力であり、低圧ドラム器２０５内に設けられた圧力センサ２１０により計測される。
ＰＩＤコントローラ２０９にこれらのＳＶ値ｂとＰＶ値ｃを入力して、ＰＶ値ｃがＳＶ値ｂに一致するように制御指令（以下、ＭＶ値ａという）を演算する。ＭＶ値ａは低圧タービンバイパス調節弁２０４への開度指令であり、これに従い同弁の開弁が行われる。本実施形態において、ＳＶ値ｂ（保持したい器内圧力）を高くすると復水器２０６に逃がす低圧蒸気の流量は小さくてよいためＭＶ値ａ（調節弁の開度指令）は低下し、逆にＳＶ値ｂが低いとＭＶ値ａは増加する。
制御部２０８には、ＰＩＤコントローラ２０９に入力されるＳＶ値を補正する補正部１００が設けられる。補正部１００では、入力されるＳＶ値を補正し、ＳＶ値ｂとして出力する。この補正部１００は、切替器１０１、Ｚ−１の記号で表されるサンプリング遅延器１０２、高値選択器１０３及び関数発生器１０４を備える。
切替器１０１は、２つの入力端子Ｓ，Ｒと出力端子Ｔが設けられている。入力端子Ｓには、ＰＩＤコントローラ２０９から出力されたＭＶ値ａが入力される。入力端子Ｒには、サンプリング遅延器１０２からの１周期前（２５０ｍ秒前）のMAX_ＭＶ値ｄ’が入力される。出力端子Ｔからの出力ｇは、高値選択器１０３の一方の入力端子に入力される。
切替器１０１には、切替制御信号が入力される。この切替制御信号は、切替器１０１の制御端子（図示せず）に接続された比較器１０６から出力される。比較器１０６にはＰＩＤコントローラ２０９からのＭＶ値ａが入力される。比較器１０６は、ＭＶ値ａが一例として４０％以上のときは出力ｆ＝１を出力し、４０％以下の値となったとき、出力ｆ＝０を出力する。
サンプリング遅延器１０２は、高値選択器１０３から出力される現在のMAX_ＭＶ値ｄを入力し、１周期前（２５０ｍ秒前）のMAX_ＭＶ値ｄ’を出力する。高値選択器１０３は、現在のＭＶ値ａと切替器１０１の出力ｇを入力して、両者の大きい値をMAX_ＭＶ値ｄとして出力する。
関数発生器１０４は、MAX_ＭＶ値ｄを入力してゲインｅを出力するもので、MAX_ＭＶ値ｄからゲインｅの変換は（Ｘ軸、Ｙ軸）が（０％，１．０）と（８０％，１．０）と（９０％，１．５）と（１００％，１．５）の４点の折れ点を有する関数により行う。この関数に従い、関数発生器１０４は、MAX_ＭＶ値ｄが８０％より大きいときは、ゲインｅが１．０以上の値となることでＳＶ値を大きくする。
補正部１００の出力側は、ＰＩＤコントローラ２０９の入力側に設けられた乗算器１０５に接続されている。乗算器１０５には、補正部１００の関数発生器１０４の出力であるゲインｅと、予め設定されたＳＶ値（０．７Mpa）が入力される。乗算器１０５、この両者を乗算してＳＶ値ｂを出力する。
［３．作用と効果］
次に、本実施形態の作用・効果を３つのケースについて以下に説明する。
本実施形態において、ＤＣＳ２０７は２５０ｍ秒のサンプリング周期で演算されると想定したので、以下の説明は各サンプリング周期の時刻：ｔとしてｔ＝０、ｔ＝２５０ｍ秒、ｔ＝５００ｍ秒・・・という２５０ｍ秒きざみの離散系時間経過に対応して説明する。
実際の低圧タービンバイパス調節弁２０４の挙動や応答性はもっと緩慢であり、本文説明のように２５０ｍ秒のような短時間で大きく数値が変わるものではないが、制御部２０８の作用効果を明らかにするため、このような値を使用する。
［３．１ ケース１］
ケース１は、ＳＶ値ｂが０．７Mpaより０．８７５Mpaに上昇したことにより、直ぐに次のサンプリング周期でＭＶ値ａが低下する場合である。以下、各サンプリング周期毎に、低圧タービンバイパス調節弁２０４の開度指令値がどのようになるかを説明する。
（１）ｔ＝０
(a)ＰＩＤコントローラ２０９にＳＶ値ｂとして０．７Mpaが入力される。このＳＶ値ｂと、ＰＶ値ｃに基づいて、ＰＩＤコントローラ２０９からＭＶ値ａ＝７９％が出力される。
(b)このＭＶ値ａ＝７９％は比較器１０６に入力される。比較器１０６の閾値は、ＭＶ値ａが４０％以上であることから、比較器１０６は出力ｆ＝１を切替器１０１に出力する。切替器１０１は出力ｆ＝１に基づいて入力端子Ｒ側に切り替える。
(c)このｔ＝０の時点では切替器１０１が入力端子Ｒ側になってもサンプリング遅延器１０２からの出力されるｄ’は０％であるから、高値選択器１０３はＰＩＤコントローラ２０９からのＭＶ値ａ＝７９％をMAX_ＭＶ値ｄ＝７９％として出力する。
(d)関数発生器１０４において、Ｘ軸＝７９％におけるＹ軸は１．００であるから、関数発生器１０４はゲインｅとして１．００を出力する。乗算器１０５は、ＳＶ値ｂ＝０．７Mpaとゲインｅ＝１．００を乗算して、ＳＶ値ｂ＝０．７Mpaを算出する。これよりPIDコントローラ２０９の入出力は(a)と同じ値となり、出力であるＭＶ値ａ＝７９％により、低圧タービンバイパス調節弁２０４の制御が行われる。
（２）ｔ＝２５０ｍ秒
(a)多量の低圧蒸気が発生してＰＶ値ｃが上昇して、これに伴いＰＩＤコントローラ２０９から出力されたＭＶ値ａが８５％に上昇する。
(b)このＭＶ値ａ＝８５％は比較器１０６に入力される。比較器１０６の閾値は、ＭＶ値ａが４０％以上であることから、比較器１０６は出力ｆ＝１を出力し、切替器１０１は入力端子Ｒ側の位置を保つ。
(c)高値選択器１０３には、サンプリング遅延器１０２から出力される１周期前であるｔ＝０のときのMAX_ＭＶ値ｄ’＝７９％と、ＰＩＤコントローラ２０９からのｔ＝２５０ｍ秒のときのＭＶ値ａ＝８５％とが入力される。高値選択器１０３では、高値である８５％が選択されてMAX_ＭＶ値ｄ＝８５％として出力される。
(d)関数発生器１０４において、Ｘ軸＝８５％におけるＹ軸は１．２５であるから、関数発生器１０４からのゲインｅは１．２５として出力される。
(e)乗算器１０５は０．７Mpaと１．２５を乗算してＳＶ値ｂ＝０．７Mpa×１．２５＝０．８７５Mpaを算出する。これよりＰＩＤコントローラ２０９は、補正されたＳＶ値ｂ＝０．８７５MpaとＰＶ値ｃとに基づいて、ＭＶ値ａ＝７８％を算出する。低圧タービンバイパス調節弁２０４の開度制御は、ＭＶ値ａ＝７８％により行われる。
（３）ｔ＝５００ｍ秒
(a)ＳＶ値ｂが０．８７５Mpaに上昇したので、ＭＶ値ａは７８％に低下する。
(b)高値選択器１０３には、サンプリング遅延器１０２から出力されるｔ＝２５０ｍ秒のときのMAX_ＭＶ値ｄ’＝８５％とｔ＝５００ｍ秒のときのＭＶ値ａ＝７８％が入力される。高値選択器１０３では、高値である８５％が選択される。
(c)その結果、（２）のｔ＝２５０ｍ秒と同様にして、MAX_ＭＶ値ｄ＝８５％の値が保持され、ＳＶ値ｂも０．８７５Mpaが保持される。これよりＰＩＤコントローラ２０９は、補正されたＳＶ値ｂ＝０．８７５MpaとＰＶ値ｃとに基づいて、ＭＶ値ａ＝７８％を算出する。圧タービンバイパス調節弁２０４の開度制御は、ＭＶ値ａ＝７８％により行われる。
補正部１００の各部分におけるサンプリング周期毎の値を一覧表に示すと、次の通りである。
Figure 0006139311
なお、本実施形態において、MV値を７９％としたのは、ゲインが変化する閾値８０％の直前の値であり、本実施形態の作用を分かり易く説明するためである。
（４）ケース１の効果
本実施形態によれば、ケース１ではＭＶ値ａが８０％以下のときは、ＳＶ値ｂは初期の設定値である０．７Mpaを維持する。一方、ＭＶ値ａが８０％を越えて上昇（上記では８５％）したときは、補正部１００の作用によりＳＶ値ｂを上昇させることで、ＭＶ値ａを低下（上記では７８％）させることが実現されており、低圧タービンバイパス調節弁２０４の全開という事態が回避されている。
特に、高値選択器１０３やサンプリング遅延器１０２を設けずに単純にＭＶ値ａが８０％を超えて大きくなったときに、関数発生器１０４を用いてＳＶ値を上昇させる方法では、ＳＶ値の上昇に伴いＭＶ値が７８％に低下したとき、ＳＶ値が元の０．７Mpaに引き戻され、ＳＶ値とＭＶ値が互いに上昇と低下を繰り返し、収束が遅くなる或いは収束しなくなる問題があるこれに対し、本実施形態では、高値選択器１０３とサンプリング遅延器１０２を設置して、過去から現在までの最大のＭＶ値ａであるMAX_ＭＶ値ｄを選択し、ＳＶ値を補正することでかかる問題を解消できる。
［３．２ ケース２］
ケース２はｔ＝０、ｔ＝２５０ｍ秒まではケース１と同じ挙動を示すが、次のｔ＝５００ｍ秒では更にＭＶ値ａが上昇し、その次のｔ＝７５０ｍ秒でＭＶ値ａが低下する場合である。
（１）ｔ＝０
ケース１と同様。
（２）ｔ＝２５０ｍ秒
ケース１と同様。
（３）ｔ＝５００ｍ秒
(a)ＳＶ値ｂが０．８７５Mpaに上昇したにも係わらず、ＰＶ値が更に上昇すると、ＭＶ値ａは８８％に上昇する。
(b)高値選択器１０３には、サンプリング遅延器１０２から出力される１周期前であるｔ＝２５０ｍ秒のときのMAX_ＭＶ値ｄ’＝８５％と、ＰＩＤコントローラ２０９からのｔ＝５００ｍ秒のときのＭＶ値ａ＝８８％が入力される。高値選択器１０３では、高値である８８％が選択されてMAX_ＭＶ値ｄ＝８８％として出力される。
(c)関数発生器１０４において、Ｘ軸＝８８％におけるＹ軸は１．３であるから、関数発生器１０４はゲインｅとして１．３を出力する。
(d)乗算器１０５は０．７Mpaと１．３を乗算してＳＶ値ｂ＝０．７Mpa×１．３＝０．９１Mpaを算出する。ＰＩＤコントローラ２０９は、補正されたＳＶ値ｂ＝０．９１MpaとＰＶ値ｃとに基づいて、ＭＶ値ａ＝８４％を算出する。低圧タービンバイパス調節弁２０４の開度制御は、ＭＶ値ａ＝８４％により行われる。
（４）ｔ＝７５０ｍ秒
(a)ＳＶ値ｂが０．９１Mpaに上昇したので、ＭＶ値ａは８４％に低下する。
(b)高値選択器１０３には、サンプリング遅延器１０２から出力される１周期前であるｔ＝５００ｍ秒のときのMAX_ＭＶ値ｄ’＝８８％と、ＰＩＤコントローラ２０９からのｔ＝７５０ｍ秒のときのＭＶ値ａ＝８４％が入力される。高値選択器１０３では、高値である８８％が選択されてMAX_ＭＶ値ｄ＝８８％の値が保持される。その結果、ＳＶ値ｂも０．９１Mpaが保持され、（３）のｔ＝５００ｍ秒の場合と同様に、ＭＶ値ａが８４％に保持される。
補正部１００の各部分におけるサンプリング周期毎の値を一覧表に示すと、次の通りである。
Figure 0006139311
（５）ケース２の効果
本実施形態によれば、ケース２では、ＭＶ値ａが８５％から８８％に上昇したときは、その値に応じてＳＶ値ｂを更に高く０．９１Mpaに上昇するように作用する。その一方で、MAX_ＭＶ値ｄの上昇が頭打ちになったとき（上記では＝７５０ｍ秒でＭＶ値ａ＝８４％に低下したとき）、ＳＶ値ｂを保持（上記では０．９１Mpa）するように作用する。
このように、本実施形態は、不必要にＳＶ値ｂを上昇させるのではなく、低圧タービンバイパス調節弁２０４の全開を回避するのに必要な一番小さいＳＶ値ｂ（上記では０．９１Mpa）が算出されるように作用する。
［３．３ ケース３］
ケース３はケース２の時刻ｔ＝７５０ｍ秒に引き続き発生するシーケンスであり、ｔ＝１０００ｍ秒からの挙動である。
（１）ｔ＝１０００ｍ秒
(a)低圧加減弁２０３の開弁が開始される。
(b)これよりＭＶ値ａが低下する。ここでは例えば７５％に低下したとする。
(c)高値選択器１０３には、サンプリング遅延器１０２から出力される１周期前であるｔ＝７５０ｍ秒のときのMAX_ＭＶ値ｄ’＝８８％と、ｔ＝１０００ｍ秒のときのＭＶ値ａ＝７５％とが入力される。高値選択器１０３では、高値である８８％が選択されてMAX_ＭＶ値ｄ＝８８％として出力される。
(d)従って、ＳＶ値ｂ＝０．９１Mpaを保持する。ｔ＝７５０ｍ秒の場合と同様に、ＭＶ値ａが８４％に保持される。
（２）ｔ＝１２５０ｍ秒
(a)低圧加減弁２０３の開弁開度が更に増した結果、ＭＶ値ａが３９％に低下する。
(b)比較器１０６に入力されるはＭＶ値ａが４０％以下になったため、比較器１０６からｆ＝０が出力される。
(c)切替器１０１は、比較器１０６からの出力ｆ＝０に従い、Ｓ−Ｔの端子に切替える。その結果、切替器１０１からは出力ｇとしてＭＶ値ａ＝３９％が出力される。
(e)高値選択器１０３には、切替器１０１からの出力ｇ（３９％）と、ＰＩＤコントローラ２０９からのＭＶ値ａ（３９％）とが入力される。この２つの値は同じ値であるため、高値選択器１０３からは、MAX_ＭＶ値ｄ＝３９％が出力される。
(f)関数発生器１０４において、Ｘ軸＝３９％におけるＹ軸は１．０であるから、関数発生器１０４はゲインｅとして１．０を出力する。乗算器１０５は０．７Mpaとゲインｅ＝１．０を乗算してＳＶ値ｂ＝０．７Mpaを算出する。その結果、ＰＩＤコントローラ２０９は、初期の設定値と同じＳＶ値ｂとＰＶ値ｃとに基づいて、ＭＶ値ａを算出する。低圧タービンバイパス調節弁２０４の制御は、このＭＶ値ａにより行われる。
補正部１００の各部分におけるサンプリング周期毎の値を一覧表に示すと、次の通りである。
Figure 0006139311
（３）ケース３の効果
本実施形態によれば、ケース３では、ＭＶ値ａが４０％より小さくなり、低圧タービンバイパス調節弁２０４が全開となる虞がなくなったときに、ＳＶ値を元の小さな値である０．７Mpaに戻すように作用する。
［３．４ 本実施形態の効果］
以上の各ケースに示すように、本実施形態においては、サンプリング遅延器１０２を備えることで、現在から過去の期間の間で最も高いＭＶ値であるMAX_ＭＶ値を選択し、MAX_ＭＶ値が所定の値を逸脱して大きくなったとき、ＳＶ値を上昇させることで、低圧タービンバイパス調節弁２０４が全開近傍になると、ＳＶ値の上昇に伴いＭＶ値が低下して、同バイパス調節弁の全開を回避することができる。
［４．他の実施形態］
（１）本発明の実施形態は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
（２）図１において高圧タービンバイパス調節弁２１３も高圧蒸発器２１４や高圧過熱器２１５の収熱の影響を受けて、高圧蒸気の発生量は変動する。しかし、高圧蒸発器２１４や高圧過熱器２１５はガスタービン排ガスの流れに対する配置の観点では、これらは低圧蒸発器２１１や低圧過熱器２１２の上流側に配置されるので、高圧蒸気の発生量は比較的把握が容易であり、例えばそのＳＶ値をＳＴメタル温度やガスタービン出力に応じた可変値とする従来技術が確立している。
これらにより高圧タービンバイパス調節弁２１３が全開する問題は比較的緩和されているが、高圧タービンバイパス調節弁２１３に対しても本発明の実施形態を適用することは、何らの問題はなく、寧ろ弁全開のリスク回避を担保するものとして推奨される。
（３）ゲインの決定部として、関数発生器１０４に代えて、MAX_ＭＶ値ｄとゲインｅを対応付けたテーブルを用意しておき、これによって所定のゲインを選択して乗算器１０５に出力することもできる。また、関数発生器１０４と乗算器１０５に代えて、MAX_ＭＶ値ｄと補正後のＳＶ値ｂを対応付けたテーブルを用意しておき、これによって所定の補正後のＳＶ値ｂを選択することもできる。
（４）図示の実施形態におけるＰＩＤコントローラ２０９に代えて、それと同等の機能（ＳＶ値とＰＶ値を入力して、ＭＶ値を出力する機能）を有する他の種類のコントローラを使用することができる。
（５）コンバインドサイクル発電プラントのバイパス調節弁以外に、他のプラントなどの各所に使用される調節弁全般に広く使用できる。
（６）本実施形態では、ＤＣＳ２０７は、２５０ｍ秒のサンプリング周期で演算を行ったが、他のサンプリング周期で計算することもできる。また、サンプリング遅延器１０２では、１周期前のMAX_ＭＶ値ｄ’を出力するが、１周期前のMAX_ＭＶ値ｄ’に限定するものではない。すなわち、２周期前、３周期前のMAX_ＭＶ値ｄ’を出力しても良い。
（７）本実施形態では、ＰＩＤコントローラ２０９でＳＶ値とＰＶ値を入力して、ＭＶ値を出力したが、ＰＩＤコントローラ２０９の前段に減算器２２５を設けることもできる。ＰＩＤコントローラ２０９では、その差分に基づきＰＶ値を演算することもできる。
（８）本実施形態では、ケース３の（２）ｔ＝１２５０ｍ秒において、切替器１０１を、比較器１０６からの出力ｆ＝０に従い、Ｓ−Ｔの端子に切替えた。この場合、サンプリング遅延器１０２側の回路は切断されるため、サンプリング遅延器１０２には、高値選択器１０３から出力されるMAX_ＭＶ値ｄが入力されないこととなる。一定期間この状態が続く場合には、サンプリング遅延器１０２のMAX_ＭＶ値ｄを０とすることもできる。これにより、ＰＩＤコントローラ２０９の開度指令値が、比較器１０６の出力ｆ＝０となる値以下に低下した場合に、ＳＶ値を初期の設定値に復帰させる。
１００…補正部
１０１…切替器
１０２…サンプリング遅延器
１０３…高値選択器
１０４…関数発生器
１０５…乗算器
１０６…比較器
２０１…コンバインドサイクル発電プラント
２０２…蒸気タービン
２０３…低圧加減弁
２０４…低圧タービンバイパス調節弁
２０５…低圧ドラム
２０６…復水器
２０７…ＤＣＳ
２０８…低圧タービンバイパス調節弁の制御部
２０９…ＰＩＤコントローラ
２１０…低圧ドラム内部圧力センサ
２１１…低圧蒸発器
２１２…低圧過熱器
２１３…高圧タービンバイパス調節弁
２１４…高圧蒸発器
２１５…高圧過熱器
２２０…圧縮機
２２１…ガスタービン
２２２…排熱回収ボイラ
２２３…高圧ドラム
２２４…高圧加減弁
２２５…減算器
２２６…ＳＶ値設定部
ａ…ＭＶ値
ｂ…ＳＶ値
ｃ…ＰＶ値
ｄ…MAX_ＭＶ値
ｅ…ゲイン
ｆ…比較器１０６の出力

Claims (9)

  1. ガスタービンと、
    前記ガスタービンからの排出ガスを利用して蒸気を発生する排熱回収ボイラと、
    前記排熱回収ボイラからの蒸気により回転駆動する蒸気タービンと、
    前記蒸気タービンからの排気蒸気を凝縮して復水し、復水された水を前記排熱回収ボイラに供給する復水器と、
    前記排熱回収ボイラからの蒸気を、バイパス調節弁を経由して前記復水器に流すタービンバイパス系と、
    前記タービンバイパス系へ供給する蒸気を発生させる低圧ドラム内の圧力を検出する圧力センサと、
    所定のサンプリング周期に従い、入力部から受信した設定値と前記圧力センサからのプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値を出力するコントローラとを備える発電プラントであって、
    前記コントローラは、前記設定値が高くなると前記調節弁に対する前記開度指令値を低下させるよう制御し、
    前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値より大きくなった場合に、前記設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正する補正部と、
    を備えていることを特徴とする発電プラント。
  2. 前記補正部は、
    サンプリング周期毎に開度指令値を入力して、１周期前の開度指令値を出力するサンプリング遅延器と、
    前記コントローラからの開度指令値と、サンプリング遅延器からの１周期前の開度指令値を入力して、何れか一方を出力する切替器と、
    前記コントローラからの開度指令値と切替器からの出力される開度指令値とを比較して、その値の大きい方を出力する高値選択器と、
    前記高値選択器から出力された開度指令値に基づいて、入力部からの設定値を補正する乗算器と、
    を備えることを特徴とする請求項１に記載の発電プラント。
  3. 前記補正部は、
    前記高値選択器から出力された最大開度指令値に基づいてゲインを決定するゲイン決定部とを備え、
    前記乗算器では、前記ゲイン決定部から出力されたゲインに基づいて、入力部からの設定値を補正すること特徴とする請求項２に記載の発電プラント。
  4. 前記ゲイン決定部が、最大開度指令値とそれに対応するゲインとの関数に従い、入力された最大開度指令値に対応するゲインを出力する関数発生器からなることを特徴とする請求項３に記載の発電プラント。
  5. 前記補正部は、
    前記コントローラからの開度指令値と予め設定された閾値とを比較して、コントローラからの開度指令値が閾値よりも大きい場合には前記切替器をサンプリング遅延器側に、コントローラからの開度指令値が閾値よりも小さい場合には前記切替器をコントローラからの開度指令値側に切り替える比較部と、
    を備えることを特徴とする請求項２乃至４何れかに記載の発電プラント。
  6. 所定のサンプリング周期に従い、設定値とプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値をコントローラより出力し、
    前記設定値が高くなると、前記調節弁に対する前記開度指令値が低下する関係にある調節弁の制御方法において、
    前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値を逸脱して大きくなったときに、前記設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正することを特徴とする調節弁の制御方法。
  7. 前記補正は、現在から過去の期間の間で最も高い開度指令値に基づいて、前記設定値を上昇させる補正をすることを特徴とする請求項６に記載の調節弁の制御方法。
  8. 前記コントローラからの開度指令値が一定の閾値以下に低下した場合に、前記上昇した設定値を初期の設定値に復帰させることを特徴とする請求項７に記載の調節弁の制御方法。
  9. 設定値の入力部とプロセス値の入力部とを備え、所定のサンプリング周期に従い、前記各入力部から受信した設定値とプロセス値に基づいて、プロセス値が設定値に等しくなるように調節弁に対して開度指令値を出力する調節弁の制御装置であって、
    前記設定値が高くなると、前記調節弁に対する前記開度指令値が低下する関係にあるコントローラと、
    前記コントローラからの前記開度指令値が所定の値を逸脱して大きくなった場合に、前記入力部からの設定値を前記開度指令値が低下する方向に補正する補正部と、
    を備えることを特徴とする調節弁の制御装置。
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