JP6375585B2

JP6375585B2 - コンバインドサイクルプラント、その制御方法、及びその制御装置

Info

Publication number: JP6375585B2
Application number: JP2014071408A
Authority: JP
Inventors: 大輝藤村; 雅幸村上
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: WO2015151641A1; KR101813430B1; KR20160111510A; JP2015194086A; DE112015001579B4; US10526923B2; CN106030052A; DE112015001579T5; CN106030052B; US20170138220A1

Description

本発明は、コンバインドサイクルプラント、その制御方法、及びその制御装置に関する。

コンバインドサイクルプラントは、燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、蒸気で駆動する蒸気タービンとを備えている。

以下の特許文献１には、このコンバインドサイクルプラントの起動方法が開示されている。この起動方法では、起動時の蒸気タービンの温度に基づいて定められる主蒸気温度を得るため、ガスタービンの排気ガスの温度が予め定められた上限値以下になるよう、この排気ガスの温度を制御する。この起動方法において、上限値は、起動時の蒸気タービンにおける蒸気接触部の温度に応じて定められている。この起動方法では、排気ガスの温度制御のために、ガスタービンの圧縮機に設けられている入口案内翼の開度を、排気ガスの実際の温度が上限値以下になるよう調節する。

特開平０７−３１０５０５号公報

コンバインドサイクルプラントでは、蒸気タービンの起動時には、熱応力の発生を抑えるために、起動時における蒸気タービンのメタル温度と蒸気タービンに流入する蒸気の温度との温度差を抑える必要がある。また、定期点検等のために、コンバインドサイクルプラントを停止させる際には、定期点検での作業時間を確保するため、蒸気タービンのメタル温度を短時間で低くすることが望まれる。

しかしながら、近年、ガスタービンの効率化に伴い、ガスタービンのタービン部における燃焼ガス入口温度が高まっている関係で、蒸気温度も高まり、起動時における蒸気タービンのメタル温度と蒸気タービンに流入する蒸気の温度との温度差を抑えることが困難になってきている。また、蒸気タービンの停止時に、そのメタル温度を短時間で低くすることが困難になってきている。

そこで、本発明は、起動時における蒸気タービンの蒸気接触部の温度と流入する蒸気の温度との温度差を簡易な制御で抑えることができる技術を提供することを第一の目的とする。さらに、本発明は、蒸気タービンを停止させる際、その蒸気接触部の温度を短時間で低くすることができる技術を提供することを第二の目的とする。

また、第一態様の制御装置は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識するモード認識部と、前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、前記他の起動モードにおける前記吸気量調節器の開度として、前記第二開度を発生する第二開度発生器と、前記第一開度と前記第二開度とのうち、一方の開度を選択して前記指令出力器に送る第一切替器と、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始以降における開度として、前記蒸気の供給開始時の開度が、前記蒸気の供給開始直前の前記第一開度より小さい第三開度を発生する第三開度発生器と、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、前記指令出力器に送る開度を、前記第一開度から前記第三開度に切り替える第三切替器と、前記第三切替器による切替直前における前記第一開度から、前記第三切替器による切替直後における前記第三開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、を有し、前記指令出力器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前期間中、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力し、前記第一切替器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前の期間中に前記第一開度を前記指令出力器に送る。

当該制御装置では、各開度発生器から発生される開度のうち、一の開度から他の開度へ切り替える際に、一の開度と他の開度との偏差がある場合でも、一の開度から他の開度へ徐々に開度を変更するので、開度切替時における制御系の混乱を抑えることができる。

前記第三開度発生器を有する前記制御装置において、前記第三開度発生器は、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を発生してもよい。

前記第三開度発生器を有する前記制御装置において、前記第二開度発生器は、前記第三開度発生器を成し、前記予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を発生すると共に、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第二開度を発生してもよい。

前記第一切替器を有する、以上のいずれかの前記制御装置において、前記ガスタービンの起動時に前記ガスタービンが予め定められた状態になるまでの前記吸気量調節器の開度であるガスタービン起動時開度を発生するガスタービン起動時開度発生器と、前記ガスタービンが前記予め定められた状態になるまで、前記ガスタービン起動時開度を前記指令出力器に送り、前記ガスタービンが前記予め定められた状態になったことを条件に、前記第一開度又は前記第二開度を前記指令出力器に送る第二切替器と、を有してもよい。

前記第二切替器を有する前記制御装置において、前記第二切替器による切替直前における前記ガスタービン起動時開度から、前記第二切替器による切替直後における前記第一開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器を有してもよい。

以上のいずれかの前記制御装置において、前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度を発生する第四開度発生器と、を有し、前記指令出力器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力してもよい。
また、第二態様の制御装置は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識するモード認識部と、前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度を発生する第四開度発生器と、を有し、前記指令出力器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前期間中、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力し、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する。

当該制御装置では、蒸気タービンの停止モードが冷却停止モードの場合、他の停止モードの場合よりも、吸気量調節器の開度を大きくする。このため、当該制御装置では、他の停止モードの場合よりも、冷却停止モードの場合の方が燃焼ガスの温度が低くなり、蒸気の温度も低くなる。よって、当該制御装置では、蒸気タービンの停止モードとして冷却停止モードが選択された場合、他の停止モードの場合よりも蒸気の温度も低くなるため、蒸気タービンの温度を短時間で低くすることができる。

また、当該制御装置では、第四開度と第五開度とを使い分けることで、冷却停止モードの場合の開度制御と他の停止モードの場合の開度制御とを実行している。このため、当該制御装置では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を簡易な方法で行うことができる。言い換えると、当該制御装置では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を実行する部分の構成を簡易化することができる。

前記第四開度発生器を有する前記制御装置において、前記モード認識部は、前記停止モード認識部を成し、前記起動モードと共に前記停止モードを認識してもよい。

また、前記第四開度発生器を有する、いずれかの前記制御装置において、前記第一開度発生器は、前記第四開度発生器を成し、前記第一開度と共に、前記第四開度として前記第一開度と同じ開度を発生してもよい。

また、前記第四開度発生器を有する、前記制御装置において、前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、前記他の停止モードにおける前記第五開度を発生する第五開度発生器と、前記第四開度と前記第五開度とのうち、一方の開度を選択的に前記指令出力器に送る切替器と、を有し、前記切替器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第四開度を前記指令出力器に送ってもよい。

前記第五開度発生器を有する前記制御装置において、前記蒸気タービンを停止される過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前の前記吸気量調節器の前記開度であって、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前の開度が前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第四開度よりも小さい第六開度を発生する第六開度発生器と、前記切替器による切替直前における前記第六開度から、前記切替器による切替直後における前記第四開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、
を有する制御装置。

前記第六開度発生器を有する前記制御装置において、前記第五開度発生器は、前記第六開度発生器を成し、前記第五開度及び前記第六開度を発生し、前記切替器による切替直前の前記第六開度と、前記切替器による切替直後における前記第五開度とが同じ開度であってもよい。

前記第六開度発生器を有する、いずれかの前記制御装置において、前記第六開度発生器は、前記ガスタービンの出力と前記第六開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第六開度を発生してもよい。

前記第六開度発生器を有する、いずれかの前記制御装置において、前記第三開度発生器は、前記第六開度発生器を成し、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との前記予め定められた関係と、前記ガスタービンの出力と前記第六開度との前記予め定められた関係とは同一の関係であり、前記予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度又は前記第六開度を発生してもよい。

また、第二態様又は第三態様の制御装置において、前記モード認識部は、温度計により検知された前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度に応じて、前記起動モードが前記コールドモードであるか前記他の起動モードであるかを認識してもよい。

上記目的を達成するための発明に係る第三態様の制御装置は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、を有し、前記指令出力器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する。

また、当該制御装置では、第一開度と第二開度とを使い分けることで、冷却停止モードの場合の開度制御と他の停止モードの場合の開度制御とを実行している。このため、当該制御装置では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を簡易な方法で行うことができる。言い換えると、当該制御装置では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を実行する部分の構成を簡易化することができる。

ここで、前記第三態様としての前記制御装置において、前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、前記他の停止モードにおける前記第二開度を発生する第二開度発生器と、前記第一開度と前記第二開度とのうち、一方の開度を選択的に前記指令出力器に送る切替器と、を有し、前記切替器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第一開度を前記指令出力器に送ってもよい。

また、第二開度発生器を有する前記制御装置において、前記蒸気タービンを停止される過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前の前記吸気量調節器の開度であって、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前の開度が前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第一開度よりも小さい第三開度を発生する第三開度発生器と、前記切替器による切替直前における前記第三開度から、前記切替器による切替直後における前記第一開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、を有してもよい。

前記第三開度発生器を有する前記制御装置において、前記第二開度発生器は、前記第三開度発生器を成し、前記第二開度及び前記第三開度を発生し、前記切替器による切替直前の前記第三開度と、前記切替器による切替直後における前記第二開度とが同じ開度であってもよい。

また、停止モード認識部を有する、以上のいずれかの前記制御装置において、前記停止モードを、前記冷却停止モードにするか前記他の停止モードにするかを受け付ける停止モード受付器を有し、前記停止モード認識部は、前記停止モード受付器が受け付けた内容に応じて、前記冷却停止モードであるか前記他の停止モードであるかを認識してもよい。

また、一態様としてのコンバインドプラントは、
以上のいずれかの制御装置と、前記ガスタービンと、前記排熱回収ボイラーと、前記蒸気タービンと、を備えている。

上記目的を達成するための発明に係る第一態様の制御方法は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識する起動モード認識工程と、前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記起動モード認識工程で前記起動モードが前記コールドモードであると認識されると、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前期間における前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、を実行し、前記指令出力工程では、前記第一開度に応じた指令を出力した後、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、第三開度に徐々に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が該第三開度になった以降は該第三開度を示す指令を出力する。

また、前記第三開度を示す指令を出力する前記制御方法において、前記指令出力工程では、前記第二開度に応じた指令を出力した後、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、前記第三開度に応じた指令を出力し、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始直後の前記第三開度は、前記蒸気の供給開始直前の前記第二開度と同じ開度であってもよい。

また、前記第三開度を出力する、いずれかの前記制御方法において、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を定めてもよい。

上記目的を達成するための発明に係る第二態様の制御方法は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識する起動モード認識工程と、前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記起動モード認識工程で前記起動モードが前記コールドモードであると認識されると、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識工程と、を実行し、前記指令出力工程では、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識されると、前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する。

当該制御方法では、蒸気タービンの停止モードが冷却停止モードの場合、他の停止モードの場合よりも、吸気量調節器の開度を大きくする。このため、当該制御方法では、他の停止モードの場合よりも、冷却停止モードの場合の方が燃焼ガスの温度が低くなり、蒸気の温度も低くなる。よって、当該制御方法では、蒸気タービンの停止モードとして冷却停止モードが選択された場合、他の停止モードの場合よりも蒸気の温度も低くなるため、蒸気タービンの温度を短時間で低くすることができる。

また、当該制御方法では、第四開度と第五開度とを使い分けることで、冷却停止モードの場合の開度制御と他の停止モードの場合の開度制御とを実行する。このため、当該制御方法では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を簡易な方法で行うことができる。

前記停止モード認識工程を実行する前記制御方法において、前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、前記指令出力工程では、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第四開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記他の停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第五開度に応じた指令を出力してもよい。

前記第五開度に応じた指令を出力する前記制御方法において、前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前、前記指令出力工程では、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前における前記吸気量調節器の開度が、前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第五開度と同じ開度である第六開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められると、前記指令出力工程では、前記第六開度から徐々に第四開度に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が第四開度になった以降は該第四開度を示す指令を出力してもよい。

前記第六開度を出力する前記制御方法において、前記ガスタービンの出力と前記第六開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第六開度を定めてもよい。

前記第六開度を出力する前記制御方法において、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との前記予め定められた関係と、前記ガスタービンの出力と前記第六開度との前記予め定められた関係とは同一の関係であり、前記予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度又は前記第六開度を定めてもよい。

以上のいずれかの前記制御方法において、前記起動モード認識工程では、温度計で検知された前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度に応じて、前記コールドモードであるか前記他の起動モードであるかを認識してもよい。

上記目的を達成するための発明に係る第三態様の制御方法は、
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識工程と、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識されると、前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の停止モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、を実行する。

また、当該制御装置では、第一開度と第二開度とを使い分けることで、冷却停止モードの場合の開度制御と他の停止モードの場合の開度制御とを実行する。このため、当該制御方法では、蒸気タービンの停止過程における吸気量調節器の開度制御を簡易な方法で行うことができる。

ここで、前記第三態様の前記制御方法において、前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、前記指令出力工程では、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第一開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記他の停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第二開度に応じた指令を出力してもよい。
記指令出力工程では、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第一開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記他の停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第二開度に応じた指令を出力してもよい。

また、前記第二開度に応じた指令を出力する前記制御方法において、前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前、前記指令出力工程では、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前における前記吸気量調節器の開度が、前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第二開度と同じ開度である第三開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められると、前記指令出力工程では、前記第三開度から徐々に前記第一開度に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が第一開度になった以降は該第一開度を示す指令を出力してもよい。

発明に係る一態様では、起動時における蒸気タービンの蒸気接触部の温度と流入する蒸気の温度との温度差を簡易な制御で抑えることができる。また、発明に係る他の態様では、蒸気タービンを停止させる際、その蒸気接触部の温度を短時間で低くすることができる。

本発明に係る一実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの系統図である。本発明に係る一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。本発明に係る一実施形態における第一開度発生部が有している関数Ｇｘ１及び第二開度発生部が有している関数Ｇｘ２を示す説明図である。本発明に係る一実施形態におけるガスタービン起動時開度発生部が有している関数Ｇｘｎを示す説明図である。本発明に係る一実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの起動過程における動作を示すタイミングチャートである。本発明に係る一実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの停止過程における動作を示すタイミングチャートである。

以下、本発明に係るコンバインドサイクルプラントの一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０から排気される燃焼ガスの熱で蒸気を発生する排熱回収ボイラー２０と、排熱回収ボイラー２０からの蒸気Ｓで駆動する蒸気タービン３０と、各タービン１０,３０の駆動で発電する発電機４０と、蒸気タービン３０から排気された蒸気を水に戻す復水器２３と、復水器２３からの水を排熱回収ボイラー２０に送る給水ポンプ２５と、これらを制御する制御装置１００と、を備えている。

ガスタービン１０は、外気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１１と、燃料Ｆに圧縮空気を混合して燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１５と、燃焼ガスにより駆動するタービン１６と、を備えている。

圧縮機１１は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータ１２と、この圧縮機ロータ１２を回転可能に覆う圧縮機ケーシング１３と、この圧縮機ケーシング１３内に吸い込まれる空気の流量を調節する吸気量調節器１４と、を有する。吸気量調節器１４は、圧縮機ケーシング１３の吸込み口内に設けられているＩＧＶ（inlet guide vａne）１４ａと、このＩＧＶ１４ａを駆動して、ＩＧＶ１４ａの開度を調節する駆動器１４ｂとを有する。

タービン１６は、燃焼器１５からの燃焼ガスにより、軸線を中心として回転するタービンロータ１７と、このタービンロータ１７を回転可能に覆うタービンケーシング１８と、を有する。タービンロータ１７と圧縮機ロータ１２とは、同一の軸線を中心として回転するもので、相互に連結されて、ガスタービンロータ１９を成している。タービン１６の排気口は、排熱回収ボイラー２０に接続されている。よって、タービン１６から排気された燃焼ガスである排気ガスＥＧは、排熱回収ボイラー２０に導かれる。

蒸気タービン３０は、軸線を中心として回転する蒸気タービンロータ３１と、この蒸気タービンロータ３１を回転可能に覆う蒸気タービンケーシング３２と、を有する。

この蒸気タービン３０を起動させる際の起動モードとしては、例えば、蒸気タービン３０に蒸気を投入する直前で、蒸気タービンケーシング３２における蒸気入口側の蒸気接触部（例えば、第一段静翼環）の温度Ｔ２が、予め定められた第一温度（例えば、３００℃）よりも低いコールドモードと、第一温度以上で予め定められた第二温度（例えば、４００℃）よりも低いウォームモードと、第二温度以上のホットモードとがある。なお、以下では、ウォームモードとホットモードとを合わせた起動モードを通常起動モードとする。また、この蒸気タービン３０を停止させる際のモードとしては、蒸気タービン３０の停止時で、蒸気タービンケーシング３２における前記蒸気接触部の温度Ｔ２が、予め定められた第四温度（例えば、１５０℃）よりも低い冷却停止モードと、第四温度以上の通常停止モードとがある。

発電機４０は、軸線を中心として回転する発電機ロータ４１と、この発電機ロータ４１を回転可能に覆う発電機ケーシング４２を有する。発電機ケーシング４２は、発電機ロータ４１の外周側に対向配置されるステータを有する。

ガスタービンロータ１９、蒸気タービンロータ３１、及び発電機ロータ４１は、同一軸線上に並び、相互に連結されて、一体回転する。よって、本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、一軸式のコンバインドサイクルプラントである。なお、本実施形態のコンバインドサイクルプラントは一軸式であるが、本発明はこれに限定されない。

ガスタービン１０の燃焼器１５には、燃料供給源からの燃料Ｆを燃焼器１５に供給する燃料ライン５１が接続されている。この燃料ライン５１には、燃焼器１５に流入する燃料Ｆの流量を調節する燃料流量調節弁５２が設けられている。

蒸気タービン３０の蒸気出口には、復水器２３が設置されている。この復水器２３と排熱回収ボイラー２０の給水口とは、給水ライン２４で接続されている。この給水ライン２４には、前述の給水ポンプ２５が設けられている。排熱回収ボイラー２０の蒸気出口と蒸気タービン３０の蒸気入口とは、蒸気ライン２１で接続されている。この蒸気ライン２１には、蒸気タービン３０に流入する蒸気Ｓの流量を調節する蒸気流量調節弁２２が設けられている。

蒸気ライン２１中で、蒸気流量調節弁２２よりも上流側（排熱回収ボイラー２０側）には、この蒸気ライン２１を通る蒸気Ｓの温度Ｔ１を検知する蒸気温度計６１が設けられている。また、蒸気タービンケーシング３２の蒸気入口側には、この蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部（例えば、第一段静翼環）の温度Ｔ２を検知するメタル温度計６２が設けられている。発電機４０には、この発電機４０での発電量、言い換えると、コンバインドサイクルプラントの出力ＰＷを検知する出力計６３が設けられている。発電機ロータ４１、蒸気タービンロータ３１、ガスタービンロータ１９のいずれかには、ロータの回転数Ｎを検知する回転数計６４が設けられている。

制御装置１００は、図２に示すように、燃料流量調節弁５２の開度を制御する燃料制御器１１０と、吸気量調節器１４の開度を制御するＩＧＶ制御器１２０と、蒸気流量調節弁２２の開度を制御する蒸気制御器１４０と、蒸気タービン３０の停止させるモードを冷却停止モードにするか否かを受け付ける停止モード受付器１６０と、を有する。

燃料制御器１１０は、回転数計６４で検知された回転数Ｎに応じた燃料流量を発生する第一燃料流量発生器１１１と、外部からの負荷指令及び出力計６３で検知された出力ＰＷに応じた燃料流量を発生する第二燃料流量発生器１１２と、第一燃料流量発生器１１１が発生した燃料流量と第二燃料流量発生器１１２が発生した燃料流量とのうち一方を選択的に出力する燃料流量切替器１１３と、燃料流量切替器１１３からの燃料流量の単位時間当たりの変化量である燃料流量変化率を制限する制限器１１４と、制限器１１４から出力された燃料流量に応じた燃料流量調節弁５２の開度を示す指令を出力する指令出力器１１５と、を有する。

第一燃料流量発生器１１１は、ガスタービンロータ１９の回転数Ｎが例えば予め定められたパターンで増加するよう、各時刻における予定回転数等と燃料流量との関係を定めた関数Ｆｘ１を有している。第一燃料流量発生器１１１は、この関数Ｆｘ１を用いて、現時点での予定回転数が得られる燃料流量を定める。さらに、第一燃料流量発生器１１１は、回転数計６４で検知された回転数Ｎと現時点での予定回転数との偏差がある場合には、先に定めた燃料流量を補正し、補正後の燃料流量を発生する。第二燃料流量発生器１１２は、外部からの負荷指令が示す出力及び出力計６３で検知される出力ＰＷと燃料流量との関係を定めた関数Ｆｘ２を有している。第二燃料流量発生器１１２は、この関数Ｆｘ２を用いて、外部からの負荷指令と出力計６３で検知された出力ＰＷ等とに対応した燃料流量を発生する。

燃料流量切替器１１３は、ガスタービン１０の起動開始時から外部から併入指令を受けるまでは、第一燃料流量発生器１１１からの燃料流量を出力し、外部から併入指令を受けると、第二燃料流量発生器１１２からの燃料流量を出力する。制限器１１４は、前述したように、燃料流量切替器１１３から出力された燃料流量の燃料流量変化率を所定値以下に制限する。指令出力器１１５は、制限器１１４から出力された燃料流量に応じた燃料流量調節弁５２の開度を示す指令を作成し、この指令を燃料流量調節弁５２に出力する。

ＩＧＶ制御器１２０は、吸気量調節器１４の目的の第一開度Ｇ１を発生する第一開度発生器１２１と、吸気量調節器１４の目的の第二開度Ｇ２を発生する第二開度発生器１２２と、ガスタービン起動時における吸気量調節器１４の開度であるガスタービン起動時開度Ｇｎを発生するガスタービン起動時開度発生器１２３と、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち一方の開度を選択的に出力する第一切替器１２４と、第一切替器１２４が出力した開度とガスタービン起動時開度Ｇｎとのうち一方の開度を選択的に出力する第二切替器１２５と、第二切替器１２５から出力された開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を制限する制限器１２６と、蒸気タービン３０のモードを認識するモード認識部１２７と、制限器１２６から出力された開度を示す指令を吸気量調節器１４に出力する指令出力器１２８と、第一切替器１２４に対して切替指令を出力する第一切替指令発生器１３１ａ，１３１ｂと、第二切替器１２５に対して切替指令を出力する第二切替指令発生器１３２と、を有する。

第二開度発生器１２２は、出力計６３で検知される出力ＰＷと吸気量調節器１４の第二開度Ｇ２との関係を定めた関数Ｇｘ２を有している。この関数Ｇｘ２は、図３に示すように、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１までは、第二開度Ｇ２として、一定の開度ｂを示す。また、関数Ｇｘ２は、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以上になると、第二開度Ｇ２として、出力ＰＷの変化に対して正の相関性を持つ開度を示す。第二開度発生器１２２は、この関数Ｇｘ２を用いて、出力計６３で検知された出力に応じた第二開度Ｇ２を発生する。なお、この第二開度発生器１２２は、後述の第三開度を発生する第三開度発生器、後述の第五開度を発生する第五開度発生器、さらに、後述の第六開度を発生する第六開度発生器としても機能する。但し、この第二開度発生器１２２は、第三開度発生器として機能する場合でも、第五開度発生器として機能する場合でも、第六開度発生器として機能する場合でも、関数Ｇｘ２を用いて、出力計６３で検知された出力に応じた開度を発生する。

第一開度発生器１２１は、出力計６３で検知される出力ＰＷと吸気量調節器１４の第一開度Ｇ１との関係を定めた関数Ｇｘ１を有している。この関数Ｇｘ１は、図３に示すように、出力計６３で検知される出力ＰＷが前述の出力ＰＷ１未満までの第一開度Ｇ１を示す。この関数Ｇｘ１は、第一開度Ｇ１として、出力計６３で検知される出力ＰＷが０から前述の出力ＰＷ１未満までの間、一定の開度ｃを示す。この開度ｃは、前述の開度ｂよりも大きい。第一開度発生器１２１は、この関数Ｇｘ１を用いて、出力計６３で検知された出力に応じた第一開度Ｇ１を発生する。なお、この第一開度発生器１２１は、後述の第四開度を発生する第四開度発生器としても機能する。但し、この第一開度発生器１２１は、第四開度発生器として機能する場合でも、関数Ｇｘ１を用いて、開度を発生する。

ガスタービン起動時開度発生器１２３は、起動時におけるガスタービン１０の回転数Ｎと吸気量調節器１４の開度との関係を定めた関数Ｇｘｎを有している。この関数Ｇｘｎは、図４に示すように、ガスタービン１０の定格回転数Ｎ１までの開度を示す。この関数Ｇｘｎは、回転数計６４で検知される回転数Ｎが予め定められた回転数Ｎ０までは、一定の開度ａを示す。この予め定められた回転数Ｎ０は、定格回転数Ｎ１よりも小さな回転数である。また、関数Ｇｘｎは、回転数計６４で検知される回転数Ｎが予め定められた回転数Ｎ０以上になると、回転数Ｎの変化に対して正の相関性を持つ開度を示し、回転数Ｎの増加に伴って、開度ａから徐々に大きくなる。なお、この関数Ｇｘｎでは、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１に対応する開度が前述の開度ｂである。

モード認識部１２７は、メタル温度計６２で検知された温度Ｔ２に応じて、蒸気タービン３０の起動モードがコールドモードであるか通常起動モードであるかを認識する。具体的に、メタル温度で検知された蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２が、前述の第一温度（例えば、３００℃）よりも低いときにはコールドモードであると認識し、この第一温度以上のときには通常起動モードであると認識する。また、モード認識部１２７は、停止モード受付器１６０の入力操作に応じて、蒸気タービン３０の停止モードが冷却停止モードであるか通常停止モードであるかを認識する。

第一切替指令発生器１３１ａ，１３１ｂは、コールドモードにおける開度制御及び冷却停止モードにおける開度制御への切替指令「１」を発生する第一ａ切替指令発生器１３１ａと、コールドモードにおける開度制御終了の切替指令「０」を発生する第一ｂ切替指令発生器１３１ｂとがある。第一ａ切替指令発生器１３１ａは、モード認識部１２７により起動モードがコールドモードであると認識されると、コールドモードにおける開度制御への切替指令「１」を発生する。また、第一ａ切替指令発生器１３１ａは、モード認識部１２７により停止モードが冷却停止モードであると認識され、且つ出力計６３で検知された出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になると、冷却停止モードによる開度制御への切替指令「１」を発生する。第一ｂ切替指令発生器１３１ｂは、モード認識部１２７により起動モードがコールドモードであると認識され、且つ蒸気流量調節弁２２が閉から開になるときに、コールドモードにおける開度制御終了の切替指令「０」を発生する。

第一切替器１２４は、第一ａ切替指令発生器１３１ａがコールドモードにおける開度制御及び冷却停止モードにおける開度制御への切替指令「１」を発生すると、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち第一開度Ｇ１を出力する。また、第一切替器１２４は、第一ｂ切替指令発生器１３１ｂがコールドモードにおける開度制御終了の切替指令「０」を発生すると、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち第二開度Ｇ２を出力する。

第二切替指令発生器１３２は、回転数計６４で検知された回転数Ｎが定格回転数Ｎ１未満のとき、ガスタービン起動時における開度制御への切替指令「１」を発生する。第二切替器１２５は、第二切替指令発生器１３２がガスタービン起動時における開度制御への切替指令「１」を発生すると、ガスタービン起動時開度発生器１２３からのガスタービン起動時開度Ｇｎと第一切替器１２４からの開度とうち、ガスタービン起動時開度発生器１２３からのガスタービン起動時開度Ｇｎを出力する。また、第二切替指令発生器１３２は、回転数計６４で検知された回転数Ｎが定格回転数Ｎ１以上になると、ガスタービン起動時における開度制御終了の切替指令「０」を発生する。第二切替器１２５は、第二切替指令発生器１３２がガスタービン起動時における開度制御終了の切替指令「０」を発生すると、ガスタービン起動時開度発生器１２３からのガスタービン起動時開度Ｇｎと第一切替器１２４からの開度とうち第一切替器１２４からの開度を出力する。

制限器１２６は、前述したように、第二切替器１２５から出力された開度の変化率を予め定められた変化率以下に制限する。この予め定められた変化率は、コンバインドサイクルプラントの状態に応じて変更される。

指令出力器１２８は、前述したように、制限器１２６で変化率が制限された開度を示す指令を吸気量調節器１４に出力する。

蒸気制御器１４０は、蒸気流量調節弁２２の開条件が成立したか否かを判断する開条件判断部１４１と、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したか否かを定める閉条件判断部１５１と、蒸気流量調節弁２２を開ける過程での開度を発生する開時開度発生器１５５と、蒸気流量調節弁２２を閉じる過程での開度を発生する閉時開度発生器１５６と、開時開度発生器１５５が発生した開度又は閉時開度発生器１５６が発生した開度に応じた指令を蒸気流量調節弁２２に出力する指令出力器１５７と、を有する。

開条件判断部１４１は、減算器１４２と、第一判断器１４３と、第二判断器１４４と、第三判断器１４５と、第四判断器１４６と、ＯＲ回路１４７と、第一ＡＮＤ回路１４８と、第二ＡＮＤ回路１４９と、を有する。

減算器１４２は、蒸気温度計６１で検知された蒸気ライン２１中の蒸気Ｓの温度Ｔ１とメタル温度計６２で検知された蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２との温度偏差ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ２）を求める。第一判断器１４３は、蒸気Ｓの温度Ｔ１が（現状の蒸気圧力の飽和温度＋特定過熱度）Ｔｅ以上であると、蒸気Ｓの温度Ｔ１は蒸気流量調節弁２２を開けるための下限値が成立しているとして「１」を出力する。第二判断器１４４は、蒸気Ｓの温度Ｔ１が予め定められた上限温度Ｔmax以下であると、蒸気Ｓの温度Ｔ１は蒸気流量調節弁２２を開けるための上限値が成立しているとして「１」を出力する。第三判断器１４５は、温度偏差ΔＴが予め定められた温度偏差ΔＴmax以下であると、温度偏差ΔＴは蒸気流量調節弁２２を開けるための上限値が成立しているとして「１」を出力する。第四判断器１４６は、温度偏差ΔＴが予め定められた温度偏差ΔＴmin（ΔＴminは負の値）以上であると、温度偏差ΔＴは蒸気流量調節弁２２を開けるための下限値が成立しているとして「１」を出力する。ＯＲ回路１４７は、第二判断器１４４又は第三判断器１４５が「１」を出力すると、「１」を出力する。第一ＡＮＤ回路１４８は、第四判断器１４６が「１」を出力し且つＯＲ回路１４７が「１」を出力すると、「１」を出力する。第二ＡＮＤ回路１４９は、第一判断器１４３が「１」を出力し且つ第一ＡＮＤ回路１４８が「１」を出力すると、「１」を出力する。

すなわち、開条件判断部１４１の第二ＡＮＤ回路１４９は、以下の温度条件（1）（2）を満たした場合に、蒸気流量調節弁２２の開条件が成立したとして、「１」を出力する。
（1）温度の上限値
蒸気Ｓの温度Ｔ１が予め定められた上限温度Ｔmax以下である、又は、温度偏差ΔＴが予め定められた温度偏差ΔＴmax以下である。
（2）温度の下限値
蒸気Ｓの温度Ｔ１が（現状の蒸気圧力の飽和温度＋特定過熱度）Ｔｅ以上である、又は、温度偏差ΔＴが予め定められた温度偏差ΔＴmin（ΔＴminは負の値）以上である。

以上のように、本実施形態では、蒸気流量調節弁２２の開条件、つまり蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件として、蒸気ライン２１中の蒸気Ｓの温度Ｔ１と蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２との温度偏差ΔＴの上下限値を定めている。これは、蒸気タービン３０への蒸気供給開始時に、蒸気タービン３０での熱応力の発生を抑えるためである。

開時開度発生器１５５は、開条件判断部１４１から「１」が出力されると、予め定められた変化率で大きくなる開度を発生する。なお、この変化率は、各種条件に応じて変更してもよい。

閉条件判断部１５１は、第五判断器１５２を有する。この第五判断器１５２は、コンバインドサイクルプラントの停止を示す負荷指令が外部から入力された後、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になると、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したとして、「１」を出力する。

閉時開度発生器１５６は、閉条件判断部１５１から「１」が出力されると、予め定められた変化率で小さくなる開度を発生する。なお、この変化率は、各種条件に応じて変更してもよい。例えば、停止モードが通常停止モードのときには変化率を大きくし、冷却停止モードのときには変化率を小さくしてもよい。

指令出力器１５７は、前述したように、開時開度発生器１５５が発生した開度又は閉時開度発生器１５６が発生した開度に応じた指令を蒸気流量調節弁２２に出力する。

なお、本実施形態の制御装置１００は、コンピュータで構成されており、制御装置１００の各部の処理は、いずれも、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置と、この記憶装置に記憶されているプログラムを実行するＣＰＵとを有して構成されている。

次に、本実施形態のコンバインドサイクルプラントの起動過程における動作について、図５に示すタイミングチャートに従って説明する。

制御装置１００が外部からコンバインドサイクルプラントの起動を示す負荷指令を受け付けると、図示されていない起動装置に対して起動指令を出力し、この起動装置を起動させる。この起動装置の起動により、ガスタービン１０の圧縮機ロータ１２及びタービンロータ１７が一体的に回転し始める。圧縮機ロータ１２が回転すると、圧縮機１１からの圧縮空気が燃焼器１５に供給され始められる。圧縮機ロータ１２及びタービンロータ１７、つまりガスタービンロータ１９が例えば予め定められた回転数Ｎ０になると（ｔ０）、制御装置１００の燃料制御器１１０は、燃料流量調節弁５２に対して開指令を出力する。この結果、燃料ライン５１からの燃料Ｆが燃料流量調節弁５２を介して燃焼器１５に供給され始められる。この燃料Ｆは、圧縮機１１から燃焼器１５に供給された圧縮空気中で燃焼する。燃焼器１５で発生した燃焼ガスは、タービン１６に流れ込み、ガスタービンロータ１９を回転させる。

燃焼器１５への燃料供給開始時、燃料制御器１１０の第一燃料流量発生器１１１からの燃料流量が燃料流量切替器１１３を介して、制限器１１４に送られる。第一燃料流量発生器１１１は、前述したように、関数Ｆｘ１を用いて、現時点での予定回転数が得られる燃料流量を定める。さらに、第一燃料流量発生器１１１は、回転数計６４で検知された回転数Ｎと現時点での予定回転数との偏差がある場合には、先に定めた燃料流量を補正し、補正後の燃料流量を発生する。制限器１１４は、燃料流量の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、第一燃料流量発生器１１１からの燃料流量の変化率を制限し、これを出力する。指令出力器１１５は、燃料流量調節弁５２に対して、制限器１１４から出力された燃料流量に応じた開度を示す指令を出力する。

この結果、ガスタービンロータ１９の回転数Ｎは、基本的に予め定められたパターンで増加する。

ＩＧＶ制御器１２０の第二切替指令発生器１３２は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１未満のとき切替指令「１」を発生している。ＩＧＶ制御器１２０の第二切替器１２５は、切替指令「１」を受けて、ガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度と第一切替器１２４からの開度とのうち、ガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度を制限器１２６に送る。よって、燃焼器１５への燃料供給開始時、つまり回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１未満のとき、ＩＧＶ制御器１２０のガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度が第二切替器１２５を介して、制限器１２６に送られる。ガスタービン起動時開度発生器１２３は、関数Ｇｘｎを用いて、回転数計６４で検知された回転数Ｎに応じた開度をガスタービン起動時開度Ｇｎとして発生する。ガスタービン起動時開度発生器１２３が発生する開度は、図４を用いて前述したように、回転数計６４で検知される回転数Ｎが予め定められた回転数Ｎ０になるまで（ｔ０）、一定の開度ａである。また、ガスタービン起動時開度発生器１２３が発生する開度は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが予め定められた出力Ｎ０以上になると（ｔ０）、回転数Ｎの変化に対して正の相関性を持って変化する。つまり、ガスタービン起動時開度発生器１２３が発生する開度は、回転数Ｎの増加に伴って増加する。制限器１２６は、吸気量調節器１４の開度の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、ガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度の変化率を制限し、これを出力する。指令出力器１２８は、吸気量調節器１４に対して、制限器１２６から出力された開度を示す指令を出力する。吸気量調節器１４の開度は、ガスタービンロータ１９の回転数Ｎが定格回転数Ｎ１になる直前で、開度ｂになる。

ＩＧＶ制御器１２０のモード認識部１２７は、メタル温度計６２で検知される蒸気タービンケーシング３２の温度Ｔ２に応じて、蒸気タービン３０の起動モードがコールドモードであるか通常起動モードであるかを認識する（起動モード認識工程）。第一ａ切替指令発生器１３１ａは、モード認識部１２７により起動モードが通常起動モードであると認識されると、通常起動モードにおける開度制御への切替指令「０」を発生する。第一切替器１２４は、第一ａ切替指令発生器１３１ａから切替指令「０」を受けると、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とのうち、第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２を出力する。この第二開度Ｇ２は、図３を用いて前述したように、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１までは一定の開度ｂで、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以上になると、出力ＰＷの変化に対して正の相関性を持つ開度になる。

ガスタービンロータ１９の回転数Ｎは、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以上になる以前に定格回転数Ｎ１になる（ｔ１）。第二切替指令発生器１３２は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１以上になると（ｔ１）、切替指令「０」を発生する。第二切替器１２５は、この切替指令「０」を受けると、ガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度と第一切替器１２４からの開度とのうち、第一切替器１２４からの開度、つまり、第一開度発生器１２１が発生した第一開度Ｇ１又は第二開度発生器１２２が発生した第二開度Ｇ２を制限器１２６に送る。この場合（通常起動モードの場合）、第二切替器１２５は、第二開度発生器１２２が発生した第二開度Ｇ２を制限器１２６に送る。制限器１２６は、吸気量調節器１４の開度の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、第二開度発生器１２２からの開度の変化率を制限し、これを出力する。指令出力器１２８は、吸気量調節器１４に対して、制限器１２６から出力された開度を示す指令を出力する（指令出力工程）。

第一ａ切替指令発生器１３１ａは、モード認識部１２７により起動モードがコールドモードであると認識されると、コールドモードにおける開度制御への切替指令「１」を発生する。第一切替器１２４は、第一ａ切替指令発生器１３１ａから切替指令「１」を受けると、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とのうち、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１を出力する。この第一開度Ｇ１は、図３を用いて前述したように、通常起動モードのときの開度ｂよりも大きい一定の開度ｃである。

前述したように、第二切替指令発生器１３２は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１以上になると（ｔ１）、切替指令「０」を発生する。第二切替器１２５は、この切替指令「０」を受けると、ガスタービン起動時開度発生器１２３からの開度と第一切替器１２４からの開度とのうち、第一切替器１２４からの開度からの開度、つまり、第一開度発生器１２１が発生した第一開度Ｇ１又は第二開度発生器１２２が発生した第二開度Ｇ２を制限器１２６に送る。この場合（コールドモードの場合）、第二切替器１２５は、第一開度発生器１２１が発生した第一開度Ｇ１である開度ｃを制限器１２６に送る。第二切替器１２５が切り替えられる直前の開度は、ガスタービンロータ１９が定格回転数Ｎ１のときのガスタービン起動時開度Ｇｎである開度ｂである。一方、第二切替器１２５が切り替えられた直後の開度は、開度ｂよりも大きい第一開度Ｇ１である開度ｃである。制限器１２６は、吸気量調節器１４の開度の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、第二開度発生器１２２からの開度の変化率を制限する。すなわち、制限器１２６は、第二切替器１２５の切替前の開度ｂから徐々に開度ｃへの大きくなるよう、第二開度発生器１２２からの開度の変化率を制限する。制限器１２６は、出力している開度が開度ｃになると、この開度ｃを出力し続ける。指令出力器１２８は、吸気量調節器１４に対して、制限器１２６から出力された開度を示す指令を出力する（指令出力工程）。

ガスタービンロータ１９の回転数Ｎが定格回転数Ｎ１になり、且つ所定の条件を満たすと、外部から制御装置１００に、発電機４０と外部の系統電力との電気的な接続を指示する併入指令が入力する（ｔ２）。この併入指令が入力すると（ｔ２）、遮断器が閉じて、発電機４０と外部の系統電力とが電気的に接続される。この結果、この時点（ｔ２）から、出力計６３からの出力ＰＷが得られるようになる。また、発電機４０が系統電力線に接続されると、以降、ガスタービンロータ１９の回転数は、この定格回転数Ｎ１に維持される。さらに、燃料制御器１１０の燃料流量切替器１１３は、この併入指令を受け付けると、第一燃料流量発生器１１１からの燃料流量と第二燃料流量発生器１１２からの燃料流量とのうち、第二燃料流量発生器１１２からの燃料流量を出力するようになる。第二燃料流量発生器１１２は、前述したように、関数Ｆｘ２を用いて、外部からの負荷指令と出力計６３で検知された出力ＰＷ等とに対応した燃料流量を発生する。第二燃料流量発生器１１２からの燃料流量は、燃料流量切替器１１３を介して、制限器１１４に送られる。制限器１１４は、前述したように、燃料流量切替器１１３から出力された燃料流量の燃料流量変化率を所定値以下に制限する。指令出力器１１５は、制限器１１４から出力された燃料流量に応じた開度を示す指令を作成し、この指令を燃料流量調節弁５２に出力する。

外部からの負荷指令は、蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件が成立するまで、基本的に一定である。このため、燃料流量調節弁５２の開度は、併入後、蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件が成立するまでの間、一定で、この間の出力ＰＷも一定のＰＷ１である。外部からの負荷指令は、蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件が成立すると（ｔ３）、負荷指令が示す負荷の値が徐々に増加する。このため、燃料流量調節弁５２の開度は、蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件が成立すると（ｔ３）、徐々に大きくなり、出力ＰＷも徐々に大きくなる。以降、ガスタービン１０を停止させるまでの間、燃料流量調節弁５２は、第二燃料流量発生器１１２からの燃料量流量に応じた開度に制御させる。

ガスタービン１０の燃焼器１５に燃料が供給され始められると、排熱回収ボイラー２０から発生する蒸気の流量が徐々に増加すると共に、蒸気の温度が徐々に高まる。そして、発電機４０が併入された後、蒸気タービン３０に供給する蒸気の蒸気供給開始条件が成立する。

蒸気供給開始条件が成立すると、蒸気制御器１４０の開条件判断部１４１から「１」が出力される（ｔ３）。開条件判断部１４１から「１」が出力されると、開時開度発生器１５５は、開条件判断部１４１から「１」が出力されると、予め定められた変化率で大きくなる開度を発生する。蒸気制御器１４０の指令出力器１５７は、この開度を示す指令を蒸気流量調節弁２２に出力する。この結果、閉状態の蒸気流量調節弁２２が徐々に開き始め、蒸気タービン３０に蒸気が供給され始められ、蒸気タービン３０の出力も出力計６３で検知される出力に加わるようになる。

ＩＧＶ制御器１２０の第一ｂ切替指令発生器１３１ｂは、モード認識部１２７により起動モードがコールドモードであると認識され、且つ蒸気制御器１４０の開条件判断部１４１が蒸気供給開始条件が成立したとして「１」を出力すると（ｔ３）、コールドモードにおける開度制御終了の切替指令「０」を発生する。第一切替器１２４は、第一ｂ切替指令発生器１３１ｂから切替指令「０」を受けると、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とのうち、第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２を出力する。なお、この際、第一切替器１２４は、第三切替器として機能している。この第二開度Ｇ２は、第二切替器１２５を介して、制限器１２６に送られる。第一切替器（第三切替器）１２４が切り替えられる直前の開度は、第一開度Ｇ１である開度ｃである。一方、第一切替器（第三切替器）１２４が切り替えられた直後の開度は、第二開度発生器１２２が発生した第二開度Ｇ２である開度ｂである。制限器１２６は、吸気量調節器１４の開度の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、第二開度発生器１２２からの開度の変化率を制限する。すなわち、制限器１２６は、第二切替器１２５の切替前の開度ｃから徐々に開度ｂへ小さくなるよう、第二開度発生器１２２からの開度の変化率を制限する。なお、この際の開度の変化率は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１以上になり（ｔ１）、開度ｂから開度ｃに切り替わるときの開度の変化率と異ならせてもよい。この場合、制限器１２６は、第一ｂ切替指令発生器１３１ｂから切替指令「０」を受けて、開度の変化率を変更する。以降、ガスタービン１０と共に蒸気タービン３０を停止させる制御が開始されるまで、吸気量調節器１４の開度は、第二開度発生器１２２が発生した第二開度Ｇ２に制御される。なお、第一切替器１２４が切り替えられた直後、第二開度発生器１２２は、前述の第三開度発生器として機能する。第二開度発生器１２２は、第三開度発生器として機能している場合、第二開度Ｇ２を第三開度Ｇ３として出力していることになる。

前述したように、本実施形態では、蒸気流量調節弁２２の開条件、つまり蒸気タービン３０への蒸気供給開始条件として、蒸気ライン２１中の蒸気Ｓの温度Ｔ１と蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２との温度偏差ΔＴの上下限値を定めている。近年、ガスタービン１０の効率化に伴い、ガスタービン１０のタービン１６における燃焼ガスの温度が高まっている関係で、蒸気温度も高まっている。このため、蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２が予め定められた温度（例えば、３００℃）よりも低いコールドモードときには、蒸気ライン２１中の蒸気Ｓの温度Ｔ１と蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２との温度偏差ΔＴが大きくなる。よって、この温度偏差ΔＴが蒸気供給開始条件の一つである上下限値の範囲内に収まらない可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、蒸気タービン３０の起動モードがコールドモードの場合には、通常起動モードの場合よりも、吸気量調節器１４の開度を大きくしている。ガスタービン１０の燃焼器１５に供給する燃料の流量制御は、本実施形態において、コールドモードの場合と通常起動モードの場合とで同じである。このため、本実施形態では、ガスタービン１０に供給される燃料流量に対する空気流量が、通常起動モードの場合よりも、コールドモードの場合の方が多くなる。よって、本実施形態では、通常起動モードの場合よりも、コールドモードの場合の方が燃焼ガスの温度が低くなり、蒸気の温度も低くなる。本実施形態では、このように、蒸気タービンケーシング３２の蒸気接触部の温度Ｔ２が予め定められた温度よりも低いコールドモードの場合、通常起動モードの場合よりも蒸気の温度も低くなるため、蒸気Ｓの温度Ｔ１と蒸気接触部の温度Ｔ２との温度偏差ΔＴを抑えることができる。

よって、本実施形態では、コールドモードの場合でも、容易に蒸気供給開始条件を満たすことができる。

また、本実施形態では、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とを使い分けることで、コールドモードの場合の開度制御と通常起動モードの場合の開度制御とを実行している。このため、本実施形態では、蒸気タービン３０への蒸気供給開始前における吸気量調節器１４の開度制御を簡易な方法で行うことができる。言い換えると、本実施形態では、蒸気タービン３０への蒸気供給開始前における吸気量調節器１４の開度制御を実行するＩＧＶ制御器１２０の構成を簡易化することができる。

さらに、本実施形態では、各開度発生器から発生される開度のうち、一の開度から他の開度へ切り替える際に、一の開度と他の開度との偏差がある場合でも、一の開度から他の開度へ徐々に開度を変更するので、開度切替時における制御系の混乱を抑えることができる。よって、本実施形態では、以上のように、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とを使い分けても、制御系の混乱を抑えることができる。

次に、本実施形態のコンバインドサイクルプラントの停止過程における動作について、図６に示すタイミングチャートに従って説明する。

ガスタービン１０及び蒸気タービン３０が定常運転されている際、燃料流量調節弁５２は、燃料制御器１１０の第二燃料発生器から発生された燃料流量に応じた開度に制御される。また、吸気流量調節器は、ＩＧＶ制御器１２０の第二開度発生器１２２から発生された第二開度Ｇ２に応じた開度に制御される。なお、この際、第二開度発生器１２２は、前述の第三開度発生器、第六開度発生器として機能する。第二開度発生器１２２は、第三開度発生器として機能している場合、第二開度Ｇ２を第三開度Ｇ３として出力していることになり、第六開度発生器として機能している場合、第二開度Ｇ２を第六開度Ｇ６として出力していることになる。また、蒸気流量調節弁２２は、基本的に全開状態に維持されている。

オペレータは、コンバインドサイクルプラントを停止させる以前に、制御装置１００の停止モード受付器１６０を操作して、制御装置１００に対して、蒸気タービン３０の停止モードを冷却停止モードにするか通常停止モードにするかを入力する。モード認識部１２７は、この停止モード受付器１６０の操作結果に応じて、蒸気タービン３０の停止モードが冷却停止モードであるか通常停止モードであるかを認識する（停止モード認識工程）。

制御装置１００が外部からコンバインドサイクルプラントの停止を示す負荷指令を受け付けると（ｔ６）、燃料制御器１１０の第二燃料流量発生器１１２は、この負荷指令に含まれる負荷に応じた燃料流量を出力するようになる。すなわち、第二燃料流量発生器１１２は、徐々に小さくなる燃料流量を出力するようになる。このため、ガスタービン１０の出力が徐々に低下すると共に、蒸気タービン３０の出力も徐々に低下する。

蒸気制御器１４０における閉条件判断部１５１の第五判断器１５２は、コンバインドサイクルプラントの停止を示す負荷指令が外部から入力された後、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になると（ｔ７）、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したとして、「１」を出力する。閉時開度発生器１５６は、閉条件判断部１５１から「１」が出力されると、予め定められた変化率で小さくなる開度を発生する。指令出力器１５７は、前述したように、閉時開度発生器１５６が発生した開度に応じた指令を蒸気流量調節弁２２に出力する。このため、蒸気流量調節弁２２の開度は、以降、徐々に小さくなる。

出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になり、蒸気制御器１４０における閉条件判断部１５１が、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したとして「１」を出力すると（ｔ７）、この出力「１」は、ＩＧＶ制御器１２０の第一ａ切替指令発生器１３１ａにも入力する。第一ａ切替指令発生器１３１ａは、モード認識部１２７が通常停止モードであると認識している場合に、蒸気制御器１４０における閉条件判断部１５１から蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したことを意味する「１」を受け付けると（ｔ７）、切替指令「０」を発生する。第一切替器１２４は、第一切替器１２４は、この切替指令「０」を受けると、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち第二開度Ｇ２を出力する（指令出力工程）。なお、第一切替器１２４は、ガスタービン１０及び蒸気タービン３０が定常運転されている際、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち第二開度Ｇ２を出力するので、この時点で、第一切替器１２４が切替指令「０」を受けても、この切替指令「０」を受ける前後で、出力する開度は変わらず、第二開度Ｇ２のままである。また、第一切替器１２４が切り替えられた直後、第二開度発生器１２２は、前述の第五開度発生器として機能する。第二開度発生器１２２は、第五開度発生器として機能している場合、第二開度Ｇ２を第五開度Ｇ５として出力していることになる。

よって、停止モードが通常停止モードである場合に、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立した以降でも、第二開度発生器１２２で発生された第二開度Ｇ２に応じた指令が吸気量調節器１４に送られる。この第二開度発生器１２２が有している関数Ｇｘ２は、図３を用いて前述したように、基本的に、第二開度Ｇ２として、出力ＰＷの変化に対して正の相関性を持つ開度を示す。但し、この関数Ｇｘ２は、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下の場合、一定の開度ｂを示す。このため、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になり、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立した以降（t７）、第一切替器１２４から出力される第二開度Ｇ２は一定の開度ｂである。この一定の開度ｂは、制限器１２６を介して指令出力器１２８に送られる。指令出力器１２８は、この一定の開度ｂを示す指令を吸気量調節器１４に出力する。

制御装置１００が外部から、発電機４０と外部の系統電力との電気的な接続を絶つ旨の指示である解列指令が入力すると（t８）、遮断器が開いて、発電機４０と外部の系統電力との電気的な接続が絶たれる。この結果、この時点（ｔ８）から、出力計６３からの出力ＰＷは０になる。

一方、モード認識部１２７が冷却停止モードであると認識している場合に、出力計６３で検知される出力ＰＷが予め定められた出力ＰＷ１以下になり、蒸気制御器１４０における閉条件判断部１５１が、蒸気流量調節弁２２の閉条件が成立したとして「１」を出力すると（ｔ７）、第一ａ切替指令発生器１３１ａは、冷却停止モードにおける開度制御への切替指令「１」を発生する。第一切替器１２４は、この切替指令「１」を受けると、第一開度Ｇ１と第二開度Ｇ２とのうち第一開度Ｇ１である一定の開度ｃを出力する。この第一開度Ｇ１は、第二切替器１２５を介して、制限器１２６に送られる。第一切替器１２４が切り替えられる直前の開度は、開度ｂである。一方、第一切替器１２４が切り替えられた直後の開度は、第一開度発生器１２１が発生した第一開度Ｇ１である一定の開度ｃである。制限器１２６は、吸気量調節器１４の開度の変化率が予め定められた変化率以下になるよう、第一開度発生器１２１からの開度の変化率を制限する。すなわち、制限器１２６は、第二切替器１２５の切替前の開度ｂから徐々に開度ｃへ大きくなるよう、第一開度発生器１２１からの開度の変化率を制限する。なお、この際の開度の変化率は、回転数計６４で検知される回転数Ｎが定格回転数Ｎ１以上になり（ｔ１）、開度ｂから開度ｃに切り替わるときの開度の変化率と異ならせてもよい。この場合、制限器１２６は、第一ａ切替指令発生器１３１ａからの切替指令「１」を受けて、開度の変化率を変更する。制限器１２６は、出力している開度が開度ｃになると、この開度ｃを出力し続ける。指令出力器１２８は、吸気量調節器１４に対して、制限器１２６から出力された開度を示す指令を出力する（指令出力工程）。なお、第一切替器１２４が切り替えられた直後、第一開度発生器１２１は、前述の第四開度発生器として機能する。第一開度発生器１２１は、第四開度発生器として機能している場合、第一開度Ｇ１を第四開度Ｇ４として出力していることになる。

以上、本実施形態では、蒸気タービン３０の停止モードが冷却停止モードの場合、通常停止モードの場合よりも、吸気量調節器１４の開度を大きくしている。一方、本実施形態では、ガスタービン１０の燃焼器１５に供給する燃料の流量制御が、冷却停止モードの場合と通常停止モードの場合とで同じである。このため、本実施形態では、ガスタービン１０に供給される燃料流量に対する空気流量が、通常停止モードの場合よりも、冷却停止モードの場合の方が多くなる。よって、本実施形態では、通常停止モードの場合よりも、冷却停止モードの場合の方が燃焼ガスの温度が低くなり、蒸気の温度も低くなる。本実施形態では、このように、蒸気タービン３０の停止モードとして冷却停止モードが選択された場合、通常停止モードの場合よりも蒸気の温度も低くなるため、蒸気タービン３０の温度を短時間で低くすることができる。

また、本実施形態では、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とを使い分けることで、冷却停止モードの場合の開度制御と通常停止モードの場合の開度制御とを実行している。このため、本実施形態では、蒸気タービン３０の停止過程における吸気量調節器１４の開度制御を簡易な方法で行うことができる。言い換えると、本実施形態では、蒸気タービン３０の停止過程における吸気量調節器１４の開度制御を実行するＩＧＶ制御器１２０の構成を簡易化することができる。

さらに、本実施形態では、蒸気タービン３０への蒸気供給開始前における吸気量調節器１４の開度制御の場合と同様、各開度発生器から発生される開度のうち、一の開度から他の開度へ切り替える際に、一の開度と他の開度との偏差がある場合でも、一の開度から他の開度へ徐々に開度を変更するので、開度切替時における制御系の混乱を抑えることができる。よって、本実施形態では、蒸気タービン３０への蒸気供給開始前における吸気量調節器１４の開度制御の場合と同様、第一開度発生器１２１からの第一開度Ｇ１と第二開度発生器１２２からの第二開度Ｇ２とを使い分けても、制御系の混乱を抑えることができる。

なお、以上の実施形態では、第一開度発生器１２１が独自の関数Ｇｘ1を有し、この関数Ｇｘ１を用いて第一開度Ｇ１を発生している。しかしながら、第一開度発生器は、第二開度発生器が発生した第二開度Ｇ２に予め定められた値を加算するものであってもよい。

また、以上の実施形態では、起動モードがコールドモードのときに採用される第一開度Ｇ１と、停止モードが冷却停止モードのときに採用される第一開度Ｇ１とは、同一のものである。しかしながら、起動モードがコールドモードのときに採用される第一開度Ｇ１と、停止モードが冷却停止モードのときに採用される開度とは、同一でなくてもよい。

１０：ガスタービン、１１：圧縮機、１４:吸気量調節器、１５：燃焼器、２０：排熱回収ボイラー、２１:蒸気ライン、２２:蒸気流量調節弁、２３：復水器、２４:給水ライン、３０:蒸気タービン、４０：発電機、５１:燃料ライン、５２:燃料流量調節弁、６１:蒸気温度計、６２:メタル温度計、６３:出力計、６４:回転数計、１００:制御装置、１１０：燃料制御器、１２０:ＩＧＶ制御器、１２１：第一開度発生器（第四開度発生器）、１２２：第二開度発生器（第三開度発生器、第五開度発生器、第六開度発生器）、１２４：第一切替器（第三切替器）、１２５：第二切替器、１２６：制限器、１２７:モード認識部、１２８：指令出力器、１４０:蒸気制御器、１６０:停止モード受付器

Claims

燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識するモード認識部と、
前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、
前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、
前記他の起動モードにおける前記吸気量調節器の開度として、前記第二開度を発生する第二開度発生器と、
前記第一開度と前記第二開度とのうち、一方の開度を選択して前記指令出力器に送る第一切替器と、
前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始以降における開度として、前記蒸気の供給開始時の開度が、前記蒸気の供給開始直前の前記第一開度より小さい第三開度を発生する第三開度発生器と、
前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、前記指令出力器に送る開度を、前記第一開度から前記第三開度に切り替える第三切替器と、
前記第三切替器による切替直前における前記第一開度から、前記第三切替器による切替直後における前記第三開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、
を有し、
前記指令出力器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前期間中、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力し、
前記第一切替器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前の期間中に前記第一開度を前記指令出力器に送る、
制御装置。
請求項１に記載の制御装置において、
前記第三開度発生器は、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を発生する、
制御装置。
請求項２に記載の制御装置において、
前記第二開度発生器は、前記第三開度発生器を成しとして、予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を発生すると共に、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第二開度を発生する、
制御装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記ガスタービンの起動時に前記ガスタービンが予め定められた状態になるまでの前記吸気量調節器の開度であるガスタービン起動時開度を発生するガスタービン起動時開度発生器と、
前記ガスタービンが前記予め定められた状態になるまで、前記ガスタービン起動時開度を前記指令出力器に送り、前記ガスタービンが前記予め定められた状態になったことを条件に、前記第一開度又は前記第二開度を前記指令出力器に送る第二切替器と、
を有する制御装置。
請求項４に記載の制御装置において、
前記第二切替器による切替直前における前記ガスタービン起動時開度から、前記第二切替器による切替直後における前記第一開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器を有する、
制御装置。
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、
前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度を発生する第四開度発生器と、
を有し、
前記指令出力器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する、
制御装置。
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識するモード認識部と、
前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、
前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、
前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、
前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度を発生する第四開度発生器と、
を有し、
前記指令出力器は、前記モード認識部により前記起動モードが前記コールドモードであると認識された場合に、前記蒸気タービン起動前期間中、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力し、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する、
制御装置。
請求項６又は請求項７に記載の制御装置において、
前記モード認識部は、前記停止モード認識部を成しとして、前記起動モードと共に前記停止モードを認識する、
制御装置。
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記第一開度発生器は、前記第四開度発生器を成しとして、前記第一開度と共に、前記第四開度として前記第一開度と同じ開度を発生する、
制御装置。
請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、
前記他の停止モードにおける前記第五開度を発生する第五開度発生器と、
前記第四開度と前記第五開度とのうち、一方の開度を選択して前記指令出力器に送る切替器と、
を有し、
前記切替器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第四開度を前記指令出力器に送る、
制御装置。
請求項１０に記載の制御装置において、
前記蒸気タービンを停止される過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前の前記吸気量調節器の前記開度であって、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前の開度が前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第四開度よりも小さい第六開度を発生する第六開度発生器と、
前記切替器による切替直前における前記第六開度から、前記切替器による切替直後における前記第四開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、
を有する制御装置。
請求項１１に記載の制御装置において、
前記第五開度発生器は、前記第六開度発生器を成しとして、前記第五開度及び前記第六開度を発生し、
前記切替器による切替直前の前記第六開度と、前記切替器による切替直後における前記第五開度とが同じ開度である、
制御装置。
請求項１１又は請求項１２に記載の制御装置において、
前記第六開度発生器は、前記ガスタービンの出力と前記第六開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第六開度を発生する、
制御装置。
請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記モード認識部は、温度計により検知された前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度に応じて、前記起動モードが前記コールドモードであるか前記他の起動モードであるかを認識する、
制御装置。
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御装置において、
前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識部と、
前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記吸気量調節器の開度として、前記他の停止モードのときの第二開度よりも大きい第一開度を発生する第一開度発生器と、
前記吸気量調節器の開度を示す指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力器と、
を有し、
前記指令出力器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識された場合に、前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する、
制御装置。
請求項１５に記載の制御装置において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、
前記他の停止モードにおける前記第二開度を発生する第二開度発生器と、
前記第一開度と前記第二開度とのうち、一方の開度を選択して前記指令出力器に送る切替器と、
を有し、
前記切替器は、前記停止モード認識部により前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第一開度を前記指令出力器に送る、
制御装置。
請求項１６に記載の制御装置において、
前記蒸気タービンを停止される過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前の前記吸気量調節器の開度であって、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前の開度が前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第一開度よりも小さい第三開度を発生する第三開度発生器と、
前記切替器による切替直前における前記第三開度から、前記切替器による切替直後における前記第一開度へ徐々に変化するよう、開度の単位時間当たりの変化量である開度変化率を予め定められた値以下にする制限器と、
を有する制御装置。
請求項１７に記載の制御装置において、
前記第二開度発生器は、前記第三開度発生器を成しとして、前記第二開度及び前記第三開度を発生し、
前記切替器による切替直前の前記第三開度と、前記切替器による切替直後における前記第二開度とが同じ開度である、
制御装置。
請求項１７又は請求項１８に記載の制御装置において、
前記第三開度発生器は、前記ガスタービンの出力と前記第三開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を発生する、
制御装置。
請求項６から請求項１３、請求項１５から請求項１９のいずれか一項に記載の制御装置において、
前記停止モードを、前記冷却停止モードにするか前記他の停止モードにするかを受け付ける停止モード受付器を有し、
前記停止モード認識部は、前記停止モード受付器が受け付けた内容に応じて、前記冷却停止モードであるか前記他の停止モードであるかを認識する、
制御装置。
請求項１から請求項２０のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記ガスタービンと、
前記排熱回収ボイラーと、
前記蒸気タービンと、
を備えているコンバインドサイクルプラント。
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、
前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識する起動モード認識工程と、
前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記起動モード認識工程で前記起動モードが前記コールドモードであると認識されると、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、
を実行し、
前記指令出力工程では、前記第一開度に応じた指令を出力した後、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、第三開度に徐々に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が該第三開度になった以降は該第三開度を示す指令を出力する、
制御方法。
請求項２２に記載の制御方法において、
前記指令出力工程では、前記第二開度に応じた指令を出力した後、前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始を条件に、前記第三開度に応じた指令を出力し、
前記蒸気タービンへの前記蒸気の供給開始直後の前記第三開度は、前記蒸気の供給開始直前の前記第二開度と同じ開度である、
制御方法。
請求項２２又は請求項２３に記載の制御方法において、
前記ガスタービンの出力と前記第三開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第三開度を定める、
制御方法。
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、
前記蒸気タービンの起動モードが、前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低いコールドモードであるか、前記予め定められた温度以上の他の起動モードであるかを認識する起動モード認識工程と、
前記ガスタービンを起動させて、前記排熱回収ボイラーから蒸気が発生し始めた後であって、前記起動モード認識工程で前記起動モードが前記コールドモードであると認識されると、前記蒸気タービンに前記蒸気の供給を開始し始める前までの蒸気タービン起動前の期間における前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の起動モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、
前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識工程と、
を実行し、
前記指令出力工程では、前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識されると、前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の停止モードのときの第五開度よりも大きい第四開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する、
制御方法。
請求項２５に記載の制御方法において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、
前記指令出力工程では、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第四開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記他の停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第五開度に応じた指令を出力する、
制御方法。
請求項２６に記載の制御方法において、
前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前、前記指令出力工程では、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前における前記吸気量調節器の開度が、前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第五開度と同じ開度である第六開度に応じた指令を出力し、
前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められると、前記指令出力工程では、前記第六開度から徐々に前記第四開度に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が前記第四開度になった以降は該第四開度を示す指令を出力する、
制御方法。
請求項２７に記載の制御方法において、
前記ガスタービンの出力と前記第六開度との予め定められた関係を用いて、現時点での前記ガスタービンの出力に応じた前記第六開度を定める、
制御方法。
請求項２２から請求項２８のいずれか一項に記載の制御方法において、
前記起動モード認識工程では、温度計で検知された前記蒸気タービンの蒸気接触部における温度に応じて、前記コールドモードであるか前記他の起動モードであるかを認識する、
制御方法。
燃焼ガスにより駆動するガスタービンと、前記ガスタービンから排気された燃焼ガスの熱により蒸気を発生する排熱回収ボイラーと、前記蒸気で駆動する蒸気タービンと、を備え、前記ガスタービンが吸気量を調節する吸気量調節器を有するコンバインドサイクルプラントの制御方法において、
前記蒸気タービンを停止させる際の停止モードが、前記蒸気タービンの停止時における蒸気接触部における温度が予め定められた温度よりも低い冷却停止モードであるか、前記予め定められた温度以上の他の停止モードであるかを認識する停止モード認識工程と、
前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識されると、前記吸気量調節器の開度を示す指令として、前記他の停止モードのときの第二開度よりも大きい第一開度に応じた指令を前記吸気量調節器に出力する指令出力工程と、
を実行する制御方法。
請求項３０に記載の制御方法において、
前記コンバインドサイクルプラントは、前記蒸気タービンに流入する前記蒸気の流量を調節する蒸気流量調節弁を有しており、
前記指令出力工程では、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第一開度に応じた指令を出力し、前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記他の停止モードであると認識され、且つ前記ガスタービンと共に前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められることを条件にして、前記第二開度に応じた指令を出力する、
制御方法。
請求項３１に記載の制御方法において、
前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁の閉開始前に、前記指令出力工程では、前記蒸気流量調節弁の閉開始直前における前記吸気量調節器の開度が、前記蒸気流量調節弁の閉開始時における前記第二開度と同じ開度である第三開度に応じた指令を出力し、
前記停止モード認識工程で前記停止モードが前記冷却停止モードであると認識され、且つ前記蒸気タービンを停止させる過程で前記蒸気流量調節弁が閉じられ始められると、前記指令出力工程では、前記第三開度から徐々に前記第一開度に近づく開度を示す指令を出力し、該開度が第一開度になった以降は該第一開度を示す指令を出力する、
制御方法。