WO2012090778A1 - 発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】周波数変動又は要求負荷変化に対する応答性が改善され、周波数変動を的確に抑制でき、あるいは、要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法を提供する。 【解決手段】復水流量制御装置３６が適用される発電プラントは、復水器２６で生成された復水が脱気器水位調整弁３４を介して供給される脱気器３２であって、蒸気タービン１８の抽気蒸気が導入される脱気器３２を備える。復水流量制御装置３６は、復水流量制御を実行する水位レベル調整手段４０を有し、水位レベル調整手段４０は、入力された周波数変動を抑制するように、又は、入力された要求負荷変化に発電機１２の出力値が追従するように、脱気器水位調整弁３４から脱気器３２までの間を延びる復水流路の圧力を調整して蒸気タービン１８の抽気蒸気量を調整する。

Description

発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法

　本発明は、周波数変動又は要求負荷変化に応じて復水流量を制御する発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法に関する。

　従来から、水蒸気で蒸気タービン発電機を駆動し、電力へ変換する発電プラントが多く用いられている。図２９は一般的な火力発電プラントを示す図である。この火力発電プラントは、蒸気を発生するボイラ１０と、ボイラ１０の蒸気により発電機１２を駆動する複数のタービン１４、１６、１８とを有している。ボイラ１０には給水ポンプ２０から高圧給水加熱器２２を介して給水が供給され、ボイラ１０は給水を加熱して主蒸気を発生させる。
　主蒸気はガバナ弁２４を介して高圧タービン１４に供給される。高圧タービン１４の排気蒸気は、低温再熱蒸気としてボイラ１０内部の再熱器に供給される。再熱器によって再加熱された高温再熱蒸気は中圧タービン１６に供給され、中圧タービン１６の排気蒸気は低圧タービン１８に供給される。低圧タービン１８の排熱蒸気は復水器２６に導入される。

　復水器２６で排熱蒸気が冷却されて生成された復水は、復水ポンプ２８により低圧給水加熱器３０を介して脱気器３２に供給される。脱気器３２には中圧タービン１６の抽気蒸気が供給されており、抽気蒸気の熱により給水に含まれる酸素が取り除かれる。脱気器３２から排出される給水は、給水ポンプ２０及び高圧給水加熱器２２を介してボイラ１０に供給される。

　ここで、脱気器３２は、脱気した給水を貯留する脱気器貯水タンクを有しており、復水器２６から脱気器３２への復水供給ライン上に脱気器水位調整弁３４が設けられている。脱気器貯水タンクに貯留される給水量は脱気器水位調整弁３４により一定に保たれている。したがって、安定運転時には脱気器３２において、該脱気器３２に供給される復水量と、ボイラ１０に供給する給水量と、中圧タービン１６からの抽気量とが一定のバランスで維持されている。

　このような発電プラントでは、電力系統側からの要求負荷指令に応じて出力制御が行われている。例えば、特許文献１（特開２００９－３０００３８号公報）には、ボイラに対する要求負荷信号に基づいてガバナ弁の開度制御、燃料流量制御又は給水流量制御を行う構成が開示されている。また、電力系統や発電プラントにおける周波数変動が発生した場合には、ガバナによる周波数制御を実施していた。このように従来の発電プラントにおいては、主に、ボイラの蒸気系統側における蒸気流量制御、蒸気圧力制御、燃料流量制御、空気流量制御、あるいはガバナ弁開度制御等により要求負荷指令や周波数変動に対応する出力制御を行っていた。

　一方、近年は、上記したような大型の発電プラントに加えて、風力発電ファームや大規模太陽光発電所等の自然エネルギを利用した分散型電源の電力系統への導入が進んでいる。利用可能な自然エネルギの量は、例えば風力であれば風が止まる等の理由によって変動することから、分散型電源では出力変動が発生する。この出力変動に起因して、電力系統では細かな周波数変動が発生し、かかる周波数変動を安定化するような出力制御が発電プラントに求められている。この周波数変動を安定化するために、発電プラントでは従来ガバナ弁の開度制御による周波数制御を実施していた。

特開２００９－３０００３８号公報

　しかしながら、電力系統の周波数変動が大きい場合、従来のようにガバナ弁の開度制御による周波数制御のみでは変動を十分に抑制できず、ボイラの蒸気系統側の制御により変動を抑制させなければならなかった。ところが、特許文献１等に開示されるようなボイラの蒸気系統側の制御においては、例えば燃料流量指令に対する無駄時間と遅れ、ボイラにおける燃料としての石炭の燃焼遅れ等により制御の応答性が高くなく、急速な変動抑制は困難であった。特に、分散型電源による周波数変動は短時間周期で発生するため、周波数変動に対する出力制御の追従性を高く維持することは極めて困難であった。

　また、通常の負荷変化に対するボイラの蒸気系統側の制御においても、負荷変化率が大きい場合には指令に対する遅れが顕著となり、周波数変動の場合と同様に負荷変化に対する制御の追従性を高くすることは困難であった。
　したがって、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、周波数変動又は要求負荷変化に対する応答性が改善され、周波数変動を的確に抑制でき、あるいは、要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法を提供することを目的とする。

　上記の課題を解決するために、本発明に係る発電プラントの復水流量制御装置は、ボイラと、前記ボイラで発生した蒸気が導入される蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排熱蒸気が供給される復水器と、前記復水器で生成された復水が脱気器水位調整弁を介して供給される脱気器であって、前記蒸気タービンの抽気蒸気が導入される脱気器と、前記脱気器で脱気された給水を前記ボイラに給水する給水ポンプとを備える発電プラントに適用される発電プラントの復水流量制御装置において、周波数変動又は要求負荷変化が入力され、入力された周波数変動を抑制するように、又は、入力された要求負荷変化に前記発電機の出力値が追従するように、前記脱気器水位調整弁から前記脱気器までの間を延びる復水流路の圧力を調整して前記蒸気タービンの抽気蒸気量を調整する、復水流量制御を実行する水位レベル調整手段を有することを特徴とする。

　本発明に係る発電プラントの復水流量制御装置では、周波数変動又は要求負荷変化に応じて、脱気器水位調整弁から脱気器までの復水流路の圧力を調整することによって、蒸気タービンからの抽気蒸気量を制御している。例えば、抽気蒸気量を減少させれば、発電機の出力を増大させることができ、抽気蒸気量を増大させれば、発電機の出力を減少させることができる。このような抽気蒸気量を変化させることによる出力制御は、ボイラの蒸気系統における出力制御よりも応答性が高い。このため、ボイラの蒸気系統における出力制御に本構成を付加することで、従来に比べ応答性を大幅に改善することができる。

　よって、この発電プラントの復水流量制御装置によれば、周波数変動の抑制又は要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる。また、新たに抽気蒸気量制御弁を設けることなく抽気蒸気量の制御を行うことができるため、発電プラントが低コストで実現される。なお、ボイラの蒸気系統における出力制御とは、燃料流量制御、給水流量制御、空気流量制御、蒸気流量制御、蒸気圧力制御、あるいはガバナ弁開度制御等である。

　すなわち、この発電プラントの復水流量制御装置では、蒸気タービン側の機器がもつエネルギを一時的に取り出し、これを用いて目標周波数設定又は要求負荷設定に対する追従性を向上させるようにしている。このため、周波数変動の抑制、又は高負荷変化時における出力偏差の低減が可能となる。特に、高負荷変化時における出力偏差の低減により、発電機出力を制御するガバナ弁開度の上昇が小さくなるため、主蒸気圧力偏差を小さくすることが可能となる。

　好ましくは、前記発電プラントは、前記復水流路に配置される低圧加熱器であって、前記蒸気タービンから抽気蒸気が供給されて前記復水を加熱する低圧加熱器を備える。
　この構成によれば、低圧加熱器によって、ボイラに供給される給水の温度を効率的に高くすることができる。一方、この構成では、低圧加熱器に供給される抽気蒸気の量が、復水流路の圧力を調整することによって制御される。このため、低圧加熱器を用いたとしても、周波数変動を的確に抑制することができ、あるいは、要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる。

　好ましくは、前記水位レベル調整手段は、予め設定された周波数変動又は要求負荷変化と前記脱気器の水位レベル又は保有水量の関係に基づいて、前記周波数変動又は前記要求負荷変化から前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を算出し、前記脱気器の水位レベル又は保有水量が該水位レベルの設定値又は該保有水量の設定値となるように前記脱気器水位調整弁に開度指令を出力する。

　この構成では、水位レベルの設定値又は保有水量の設定値を変更することによって、蒸気タービンからの抽気蒸気量を制御している。この構成によれば、簡単な構成で且つ確実に、復水流路の圧力を調整して蒸気タービンからの抽気蒸気量を制御することができる。
　なお、この構成において、水位レベルの設定値又は保有水量の設定値の算出には、周波数変動と要求負荷変化の両方を用いてもよい。さらに、脱気器水位調整弁の開度指令とは、開度指令値であってもよいし、開度上限値及び下限値の組であってもよい。

　好ましくは、発電プラントの復水流量制御装置は、所定の復帰条件が満たされた場合に、前記水位レベルの設定値、前記保有水量の設定値、又は、前記脱気器水位調整弁の開度を前記水位レベル調整手段による復水流量制御前の設定値に戻す復帰制御を実行する復帰手段を更に有する。

　この構成によれば、簡単な構成で且つ確実に、水位レベルの設定値、保有水量の設定値又は脱気器水位調整弁の開度を戻すことができる。従って、水位レベル調整手段が復水流量制御を実行することによって脱気器の水位レベルが下限値を下回ることが防止される。また、脱気器の水位レベルが回復する結果、水位レベル調整手段が復水流量制御を繰り返し実行することができる。

　好ましくは、前記復帰手段は、一定の変化率にて又は段階的に、前記水位レベルの設定値、前記保有水量の設定値、又は、前記脱気器水位調整弁の開度を前記水位レベル調整手段による復水流量制御前の設定値に戻す。
　この構成によれば、復帰制御の実行による急激な出力変化を防止できるので、発電プラントの運転の不安定化を防止でき、安定した発電プラントの運転が可能となる。

　好ましくは、前記復帰手段は、前記要求負荷変化における要求負荷の指令最終値と前記発電機の出力値との偏差を算出し、前記復帰条件として、該偏差が予め設定された閾値以下になった時点で、前記復帰制御を実行する。
　この構成では、要求負荷の指令最終値と発電出力値との偏差を監視しておき、該偏差が予め設定された閾値以下になった時点で、復帰制御が行われる。このため、発電出力値が要求負荷の指令最終値に到達する前に復帰制御が実行されるので、発電出力の行き過ぎを防止することができる。

　好ましくは、前記復帰手段は、前記発電機の出力値の変化率を算出し、前記復帰条件として、該変化率が予め設定された閾値以上になった時点で、前記復帰制御を実行する。
　この構成では、発電出力値の変化率を監視しておき、該変化率が予め設定された閾値以上になった時点で、復帰制御が行われる。このため、発電出力値が要求負荷の指令最終値に到達する前に復帰制御が実行されるので、発電出力の行き過ぎを防止することができる。

　好ましくは、前記復帰手段には、前記脱気器の水位レベル又は保有水量の検出値が入力され、前記復帰手段は、前記復帰条件として、前記水位レベル又は前記保有水量の検出値が前記水位レベル又は前記保有水量の設定値に到達した時点で、前記復帰制御を実行する。
　この構成によれば、簡単な構成で且つ確実に復水流量制御前の設定値に戻すことができる。

　好ましくは、前記復帰手段は、前記復帰条件として、前記周波数変動又は前記要求負荷変化の発生時点から予め設定された設定時間経過後に、前記復帰制御を実行する。
　この構成によれば、簡単な制御で且つ安定的に復水流量制御前の設定値に確実に戻すことができる。

　好ましくは、前記復帰手段は、前記復帰条件として、周波数又は前記発電機の出力値が目標周波数設定又は要求負荷設定に到達した時点から予め設定された設定時間経過後に、前記復帰制御を実行する。
　この構成では、上記の周波数変動又は要求負荷変化に対する復水流量制御によって変化した脱気器水位及び出力が十分安定するような設定時間を経過した後、脱気器の水位を復水流量制御前の設定値に戻すように出来る。この構成により、脱気器水位を戻す際の出力変動による外乱を抑えることができ、簡易な制御で且つ安定的に、また出力変動が少なくなるように、脱気器の水位を復水流量制御前の設定値に戻すことが可能となる。

　好ましくは、前記水位レベル調整手段は、前記周波数変動の幅の微分値又は前記要求負荷変化の微分値に基づいて前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を算出する。
　この構成によれば、周波数変動又は要求負荷変化が急峻に変化するときに、発電出力の行き過ぎを的確に防止することができる。

　好ましくは、前記水位レベル調整手段には、前記周波数変動又は前記要求負荷変化の発生時点における前記脱気器の水位レベル又は保有水量の検出値が入力され、該水位レベルの検出値又は該保有水量の検出値が予め設定されている閾値よりも低い場合には、前記水位レベル調整手段は、前記復水流量制御を無効にするか、若しくは、前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を調整して前記復水流量制御を実行する。
　この構成によれば、脱気器の水位が下限値を下回ることが防止され、発電プラントを安定運転することが可能である。

　好ましくは、発電プラントの復水流量制御装置は、入力が想定される周波数変動又は要求負荷変化の少なくとも１つの予定値を表示するとともに、該予定値、前記脱気器の水位レベル若しくは保有水量の検出値、及び、前記脱気器の水位レベル若しくは保有水量の下限値に基づいて、前記水位レベル調整手段が前記復水流量制御を実行可能な残り回数を演算する制御許容回数計算手段と、制御許容回数計算手段によって演算された残り回数を前記予定値と対応付けて表示する表示手段と、を更に有する。
　この構成によれば、発電プラントの管理者は、周波数変動又は要求負荷変化に対し、水位レベル調整手段による復水流量制御の実行によって対応であるか否かを即座に判断することが出来る。

　好ましくは、発電プラントの復水流量制御装置は、管理者が操作可能であり、前記水位レベル調整手段による前記復水流量制御の有効と無効を切り替えるスイッチを更に有する。
　この構成によれば、管理者の判断に基づいて、水位レベル調整手段による復水流量制御の実行を許可又は禁止することができる。このため、管理者は、周波数変動又は要求負荷変化に対し柔軟に対応することができる。

　好ましくは、前記予定値に合致する前記周波数変動又は要求負荷変化が入力され、該予定値に基づいて演算された前記残り回数が０である場合に、前記管理者による前記スイッチの操作にかかわらず、前記水位レベル調整手段による前記復水流量制御が無効にされる。
　この構成によれば、管理者の判断に拘わらずに、残り回数が０である場合に水位レベル調整手段による復水流量制御の実行を禁止することができる。このため、復水流量制御が誤って実行されることが防止され、発電プラントを安定運転することが可能である。

　好ましくは、発電プラントは、前記脱気器の水位レベル又は保有水量に応じて前記脱気器に補給水を供給する補給水供給手段を有し、前記補給水供給手段は、前記補給水を貯留する補給水タンクと、前記補給水タンクから前記脱気器に供給する補給水供給量を調整する補給水供給量調整手段と、前記補給水を加熱する加熱手段とを含む。
　この構成によれば、発電プラントが補給水供給手段を有することにより、周波数変動又は要求負荷変化に対する復水流量制御によって脱気器内の水位レベルが下がってしまった場合であっても、補給水供給手段により脱気器に補給水を供給することによって水位レベルを回復させることができる。このため、この構成によれば、ボイラの安定運転が可能となる。

　好ましくは、前記加熱手段は、前記ボイラの廃熱若しくは他の加熱源の廃熱を用いて前記補給水を加熱する。
　この構成によれば、廃熱が有効に利用され、発電プラント全体における熱効率が向上する。

　また、本発明に係る発電プラントの復水流量制御方法は、ボイラと、前記ボイラで発生した蒸気が導入される蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排熱蒸気が供給される復水器と、前記復水器で生成された復水が脱気器水位調整弁を介して供給される脱気器であって、前記蒸気タービンの抽気蒸気が導入される脱気器と、前記脱気器で脱気された給水を前記ボイラに給水する給水ポンプとを備える発電プラントに適用される発電プラントの復水流量制御方法において、周波数変動又は要求負荷変化が入力され、入力された周波数変動を抑制するように、又は、入力された要求負荷変化に前記発電機の出力値が追従するように、前記脱気器水位調整弁から前記脱気器までの間の復水流路の圧力を調整して前記蒸気タービンの抽気蒸気量を調整する、復水流量制御を実行する、ことを特徴とする。

　本発明に係る発電プラントの復水流制御方法では、周波数変動又は要求負荷変化に応じて、脱気器水位調整弁から脱気器までの復水流路の圧力を調整することによって、蒸気タービンからの抽気蒸気量を制御している。抽気蒸気量を変化させることによる出力制御は、ボイラの蒸気系統における出力制御よりも応答性が高い。このため、ボイラの蒸気系統における出力制御に本構成を付加することで、従来に比べて応答性を大幅に改善することができる。

　よって、この発電プラントの復水流制御方法によれば、周波数変動の抑制又は要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる。また、新たに抽気蒸気量制御弁を設けることなく抽気蒸気量の制御を行うことができるため、この発電プラントの復水流量制御装置は、低コストで実現される。

　以上記載のように本発明によれば、周波数変動又は要求負荷変化に対する応答性が改善され、周波数変動を的確に抑制でき、あるいは、要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる発電プラントの復水流量制御装置及び制御方法が提供される。

本発明の第１実施形態に係る発電プラントの制御装置を備えた発電プラントの全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置の具体的な構成図である。 本発明の第１実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段の構成例を示す図である。 第１実施形態における目標負荷設定に対する発電出力の追従性を説明するグラフである。 （Ａ）は、脱気器水位調整弁の開度を段階的に復帰させる方法を説明する図であり、（Ｂ）は、脱気器水位調整弁の開度を一定の変化率にて復帰させる方法を説明する図である。 復帰手段の時間設定を説明する図である。 （Ａ）は、脱気器の水位レベルの設定値を段階的に復帰させる方法を説明する図であり、（Ｂ）は、脱気器の水位レベルの設定値を一定の変化率にて復帰させる方法を説明する図である。 発電プラントの第１変形例を示す全体構成図である。 発電プラントの第２変形例を示す全体構成図である。 発電プラントの第３変形例を示す全体構成図である。 発電プラントの第４変形例を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態における表示機能を説明する図である。 本発明の第２実施形態に係る制御装置の具体的な構成図である。 本発明の第２実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段の構成例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る制御装置の具体的な構成図である。 本発明の第３実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段の構成例を示す図である。 本発明の第４実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段及び復帰手段の構成例を示す図である。 （Ａ）は、第４実施形態における、目標負荷設定に対する発電出力の追従性を説明するグラフであり、（Ｂ）は、第４実施形態における、出力偏差の時間変化を説明するグラフである。 本発明の第５実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段及び復帰手段の構成例を示す図である。 （Ａ）は、第５実施形態における、目標負荷設定に対する発電出力の追従性を説明するグラフであり、（Ｂ）は、第５実施形態における、出力変化率の時間変化を説明するグラフである。 本発明の第６実施形態に係る制御装置における水位レベル調整手段及び復帰手段の構成例を示す図である。 （Ａ）は、第６実施形態における、目標負荷設定に対する発電出力の追従性を説明するグラフであり、（Ｂ）は、第６実施形態における出力変化率及び第４実施形態における出力偏差の時間変化を説明するグラフである。 本発明の第７実施形態に係る制御装置における表示手段の表示内容を示す図である。 本発明の第７実施形態に係る制御装置が有する制御許容回数計算手段の構成の一部を説明する図である。 本発明の第７実施形態に係る制御装置が有する制御許容回数計算手段が実行する計算方法を説明するための図である。 本発明の第７実施形態に係る制御装置が有する復水流量制御有効／無効切替手段を説明するための図である。 本発明の第８実施形態に係る制御装置が有する制御許容回数計算手段の構成の一部を説明する図である。 本発明の第８実施形態に係る制御装置が有する制御許容回数計算手段が実行する計算方法を説明するための図である。 従来の発電プラントの全体構成図である。

　以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

（第１実施形態）
　まず最初に、本発明の実施形態が適用される発電プラントの構成を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る制御装置３６を備えた発電プラントの全体構成図である。発電プラントは、蒸気系統側に、ボイラ１０、高圧タービン１４、中圧タービン１６及び低圧タービン１８を有している。また、復水系統側に、復水器２６、低圧給水加熱器（低圧加熱器）３０、脱気器３２及び高圧給水加熱器２２を有している。

　ボイラ１０は、高圧給水加熱器２２から供給される給水を加熱して主蒸気を発生する。主蒸気は、ガバナ弁２４を介して高圧タービン１４に導入される。ガバナ弁２４は主として発電機１２の出力（発電出力）を制御する。
　高圧タービン１４を駆動して排気される排気蒸気は、低温再熱蒸気としてボイラ１０内部の再熱器に供給される。再熱器によって再加熱された高温再熱蒸気は中圧タービン１６に供給され、中圧タービン１６の排気蒸気は低圧タービン１８に供給される。低圧タービン１８の排熱蒸気は復水器２６に導入される。

　復水器２６で排熱蒸気が冷却されて生成された復水は、復水ポンプ２８により低圧給水加熱器３０を介して脱気器３２に供給される。脱気器３２に供給される復水の流量は、該脱気器３２の上流側の給水ライン（復水流路）に設置される脱気器水位調整弁３４により調整される。
　一例として、脱気器水位調整弁３４は復水ポンプ２８と低圧給水加熱器３０との間に設置されている。脱気器３２には中圧タービン１６の抽気蒸気が供給されており、抽気蒸気の熱により給水に含まれる酸素を取り除く。酸素が取り除かれた給水は、脱気器３２の脱気器貯水タンクに貯留される。給水ポンプ２０は、脱気器貯水タンクに貯留された給水を、高圧給水加熱器２２を介してボイラ１０に供給する。

　なお、図示しないけれども、脱気器３２には、脱気貯水タンクに貯留された給水の水位レベル（脱気器３２の水位レベル）を検出する水位レベル検出手段として、水位レベル検出器が設けられている。水位レベル検出器によって検出された水レベルの検出値は制御装置３６に入力される。

　高圧給水加熱器２２及び低圧給水加熱器３０は、内部を流れる復水又は給水を蒸気を用いて加熱する。高圧給水加熱器２２に供給される蒸気は、高圧タービン１４の中段から抽気された抽気蒸気である。低圧給水加熱器３０に供給される蒸気は、低圧タービン１８の中段から抽気された抽気蒸気である。

　上記した構成を有する発電プラントは制御装置３６を有し、制御装置３６は、例えば、演算処理装置、記憶装置、及び、入出力装置等によって構成されるコンピュータからなる。制御装置３６は、蒸気系統側制御手段３８と、復水系統側制御手段３９とを含んでいる。なお、本実施形態に係る制御装置３６は、少なくとも復水系統側制御手段３９を含んでいればよく、既存の蒸気系統側制御手段３８に対して復水系統側制御手段３９が付加される構成であってもよい。少なくとも復水系統側制御手段３９を有する制御装置３６を復水流量制御装置ともいう。

　図２及び図３を参照して、蒸気系統側制御手段３８及び復水系統側制御手段３９の具体的な構成について説明する。図２は、制御装置３６の具体的な構成図で、図３は、制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。
　図２において、蒸気系統側制御手段３８及び復水系統側制御手段３９にはそれぞれ周波数変動又は要求負荷変化が入力される。なお、周波数変動又は要求負荷変化は、不図示の変化量算出手段により系統周波数又は要求負荷から算出される。

　蒸気系統側制御手段３８は、燃料流量制御、給水流量制御、空気流量制御、蒸気流量制御、蒸気圧力制御、あるいはガバナ弁開度制御等のように蒸気系統側のパラメータを制御することよって発電機１２の出力制御を行う。
　図２に示す一例では、蒸気系統側制御手段３８は、燃料流量制御、給水流量制御、及び、空気流量制御を行う。図２において、Ｌ１は燃料流量指令に対する無駄時間、Ｌ２は給水流量指令に対する無駄時間、Ｌ３は空気流量指令に対する無駄時間、Ｔ１は燃料流量指令に対する遅れ、Ｔ２はボイラでの燃焼遅れ、Ｔ３は給水流量指令に対する遅れ、Ｔ４は空気流量指令に対する遅れである。

　まず、蒸気系統側制御手段３８は、周波数変動を抑制する燃料流量指令、又は要求負荷変化に対応した燃料流量指令を算出し、ボイラ１０の燃料流量調整手段（不図示）へ出力する。ボイラ１０の燃料流量調整手段は、この燃料流量指令に基づいて、例えば燃料としての石炭を供給する。
　なお、実際には、ボイラ１０の燃料流量調整手段で調整される燃料流量は、符号４１で示すように燃料流量指令に対して無駄時間Ｌ１および時定数Ｔ１を含む。また、ボイラ１０で発生する蒸気流量は、符号４２で示すように上記燃料流量に対してさらに時定数Ｔ２を含む。

　給水流量についても同様に、蒸気系統側制御手段３８は、周波数変動を抑制する給水流量指令、又は要求負荷変化に対応した給水流量指令を算出し、ボイラ１０の給水流量調整手段（不図示）に出力する。なお、実際には、ボイラ１０の給水流量調整手段で調整される給水流量は、符号４３で示すように給水流量指令に対して無駄時間Ｌ２および時定数Ｔ３を含む。
　さらに空気流量についても同様に、蒸気系統側制御手段３８は、周波数変動を抑制する空気流量指令、又は要求負荷変化に対応した空気流量指令を算出し、ボイラ１０の空気流量調整手段（不図示）に出力する。なお、実際には、ボイラ１０の空気流量調整手段で調整される空気流量は、符号４４で示すように空気流量指令に対して無駄時間Ｌ３および時定数Ｔ４を含む。

　このように、蒸気系統側制御手段３８による制御においては、制御信号に対する応答遅れのために蒸気流量、給水流量または空気流量を精度よく調整することは困難であった。
　これに対して本実施形態では、制御装置３６が以下に詳述する復水系統側制御手段３９を有しており、この復水系統側制御手段３９により制御の応答性を大幅に改善することができる。

　復水系統側制御手段３９は、脱気器水位調整弁３４から脱気器３２まで延びる復水流路の圧力を制御することにより、発電機１２の出力制御を行う。具体的には、復水流路を流れる復水流量を制御する復水流量制御（脱気器水位制御）により、出力制御を行う。

　復水系統側制御手段３９は、復水流量制御を実行する水位レベル調整手段４０を有する。水位レベル調整手段４０は、予め設定された周波数変動又は要求負荷変化と脱気器３２の脱気器貯水タンクの水位レベルとの関係に基づいて、周波数変動又は要求負荷変化から水位レベルの設定値を算出する。そして、水位レベル調整手段４０は、脱気器貯水タンクの水位レベルが水位レベルの設定値となるように脱気器水位調整弁３４に開度指令を出力する。

　予め設定された周波数変動又は要求負荷変化と脱気器３２の水位レベルとの関係によれば、周波数変動に対しては、周波数変動を抑制する方向に低圧タービン１８の抽気蒸気量を変化させるような水位レベルの設定値が対応付けられており、要求負荷変化に対しては、要求負荷変化に発電機１２の出力値を追従させる方向に低圧タービン１８の抽気蒸気量を変化させるような水位レベルの設定値が対応付けられている。
　なお、脱気器水位調整弁３４の開度指令とは、開度指令値であってもよいし、脱気器水位調整弁３４の開度を所定の範囲内に制限する開度上限値及び下限値の組であってもよい。

　一例として、図３に示すように、復水系統側制御手段３９は、水位レベル調整手段４０として、テーブル関数器５１、補正関数器５２、加算器５３、偏差演算器５４、及び、制御器５５を有する。
　テーブル関数器５１には、周波数変動幅に対する水位レベルの変動幅の関数が予め設定されている。すなわち、テーブル関数器５１には、周波数変動幅に対応する脱気器３２の水位レベルの変動量が設定されており、入力された周波数変動幅に対応する水位レベルの変動量を出力する。なお、テーブル関数器５１において、水位レベルの変動量は、対応する周波数変動を抑制する方向に蒸気タービンの抽気蒸気量を変化させるように、設定されている。

　補正関数器５２は、脱気器３２に応じて、入力された水位レベルの変動幅を補正する。補正関数器５２は、テーブル関数器５１から出力される水位レベルの変動量に適当な係数、例えば－１を乗じ、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。
　加算器５３には、補正関数器５２が出力した水位レベルの補正量と共に、周波数変動幅が入力された時の水位レベルの検出値が入力されている。加算器５３は、水位レベルの補正量と水位レベルの検出値の和を演算し、得られた和を新しい水位レベルの設定値として出力する。
　なお、加算器５３には、水位レベルの検出値に代えて、周波数変動発生時の水位レベルの設定値が入力されてもよい。

　偏差演算器５４には、加算器５３が出力した新しい水位レベルの設定値と共に、現在の水位レベルの検出値（プロセス値）が入力されている。偏差演算器５４は、新しい水位レベルの設定値とプロセス値の偏差を演算し、得られた偏差を出力する。
　制御器５５は、入力された偏差に基づいて、例えば比例制御を実行する。即ち、偏差が縮小するように開度指令を生成し、脱気器水位調整弁３４に向けて出力する。

　なお、周波数変動幅が入力される直前までの水位レベルの設定値（初期値）は、例えば、周波数変動幅が入力される直前の要求負荷の静定値に応じて、所定の関数に基づいて設定されている。従って、周波数変動幅が入力される直前までは、水位レベルのプロセス値が水位レベルの初期値に近付くように、開度指令が生成され、脱気器水位調整弁３４に向けて出力されている。

　また、復水系統側制御手段３９は、水位レベル調整手段４０として、テーブル関数器５６、テーブル関数器５７、乗算器（積算器）５８、補正関数器５９、加算器６０、偏差演算器６１、及び、制御器６２を有する。
　テーブル関数器５６には、要求負荷変化幅に対する水位レベルの変動幅の関数が予め設定されている。すなわち、テーブル関数器５６には、要求負荷変化幅に対応する脱気器３２の水位レベルの変動量が設定されており、テーブル関数器５６は、入力された要求負荷変化幅に対応する水位レベルの変動量を出力する。なお、テーブル関数器５６において、水位レベルの変動量は、対応する負荷変化に発電機１２の出力が追従する方向に蒸気タービンの抽気蒸気量を変化させるように、設定されている。

　テーブル関数器５７には、要求負荷変化レートに対する水位レベルの変動量の割増係数の関数が予め設定されている。すなわち、テーブル関数器５７には、要求負荷変化レートに対応する水位レベルの変動量の割増係数が設定されており、テーブル関数器５７は、入力された要求負荷変化幅に対応する水位レベルの変動量の割増係数を出力する。なお、テーブル関数器５７において、水位レベルの変動量の割増係数は、要求負荷変化レートが所定値を超えて大きくなるほど、大きくなるように設定されている。割増係数は、例えば、１以上２以下の範囲内にある。

　乗算器５８は、入力された水位レベルの変動量に変動量の割増係数を乗じ、得られた積を、水位レベルの変動量として出力する。
　補正関数器５９は、脱気器３２に応じて水位レベルの変動幅を補正する。補正関数器５９は、乗算器５８から出力される水位レベルの変動量に適当な係数、例えば－１を乗じ、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。

　加算器６０には、補正関数器５９が出力した水位レベルの補正量と共に、要求負荷変化幅が入力された時の水位レベルの検出値が入力されている。加算器６０は、水位レベルの補正量と水位レベルの検出値の和を演算し、得られた和を新しい水位レベルの設定値として出力する。
　なお、加算器６０には、水位レベルの検出値に代えて、要求負荷変化発生時の水位レベルの設定値が入力されてもよい。

　偏差演算器６１には、加算器６０が出力した新しい水位レベルの設定値と共に、現在の水位レベルの検出値（プロセス値）が入力されている。偏差演算器５４は、新しい水位レベルの設定値とプロセス値の偏差を演算し、得られた偏差を出力する。
　制御器６２は、入力された偏差に基づいて、例えば比例制御を実行する。即ち、偏差が縮小するように開度指令を生成し、脱気器水位調整弁３４に向けて出力する。

　なお、本実施形態では、周波数変動が入力された場合と、要求負荷変化が入力された場合の両方の場合に、新しい水位レベルの設定値に基づいて開度指令が出力されるが、何れか一方の場合のみ、新しい水位レベルの設定値に基づいて開度指令が出力されるようにしてもよい。

　また、要求負荷変化が入力される場合、要求負荷変化幅と要求負荷変化レートのうち一方のみが入力されてもよい。この場合、例えば、テーブル関数器５７を省略し、テーブル関数器５６が出力した水位レベルの変動量を、そのまま補正制御器５９に入力してもよい。あるいは、テーブル関数器５６を省略し、且つ、テーブル関数器５７に代えて、入力された要求負荷変化レートに基づいて水位レベルの変動量を出力する別のテーブル関数器を使用してもよい。そして、この別のテーブル関数器が出力した水位レベルの変動量を、そのまま補正制御器５９に入力してもよい。

　このように、上述した発電プラントの制御装置３６では、周波数変動又は要求負荷変化に応じて、脱気器水位調整弁３４から脱気器３２までの間を延びる復水流路における圧力を変更することにより、低圧タービン１８から低圧給水加熱器３０に供給される抽気蒸気量を変化させて発電機１２の出力を制御している。即ち、脱気器３２の水位レベルを変更することにより、低圧タービン１８から低圧給水加熱器３０に供給される抽気蒸気量を変化させて発電出力を制御している。

　抽気蒸気量を変化させることによる出力制御は、ボイラ１０の蒸気系統における出力制御よりも応答性が高く、ボイラ１０の蒸気系統における出力制御に本構成を付加することで、従来に比べて応答性を大幅に改善することができる。よって要求負荷指令に対する発電出力の追従性を向上させることができる。

　また、本構成においては、蒸気タービン側の機器がもつエネルギを一時的に取り出し、これを用いて目標周波数設定又は要求負荷設定に対する追従性を向上させるようにしているため、周波数変動の抑制、又は高負荷変化時における出力偏差の低減が可能となる。特に、高負荷変化率の負荷上昇時における出力偏差の低減により、発電出力を制御するガバナ弁２４の開度の上昇が小さくなるため、主蒸気圧力偏差を小さくすることが可能となる。また、低圧タービン１８と低圧給水加熱器３０の間に、新たに抽気蒸気量制御弁を設けることなく抽気蒸気量の制御を行うことができるため、発電プラントが低コストで実現される。

　図４は目標負荷設定に対する出力追従性を説明するグラフである。
　図４中の従来例の線は、蒸気系統側制御手段３８による出力制御のみの場合における発電出力の時間変化を示し、第１実施形態の線は、蒸気系統側制御手段３８による出力制御と復水系統側制御手段３９による出力制御とを両方用いた場合における発電出力の時間変化を示している。図４のグラフに示すように、本実施形態によれば、目標負荷設定（目標出力）に対して追従性を高くすることが可能である。

　上記した第１実施形態の構成は、以下の構成を含んでいても良い。
　復水系統側制御手段３９は、復帰手段６３をさらに有していてもよい（図１参照）。復帰手段６３は、所定の復帰条件が満たされたときに、水位レベルの設定値又は脱気器水位調整弁３４の開度を水位レベル調整手段４０による調整前の設定値（初期値）まで戻す、復帰制御を実行する。復帰条件は、好ましくは、脱気器３２の水位レベルの検出値が、水位レベルの設定値に到達することである。

　また好ましくは、復帰手段６３は、復帰条件が満たされた時点（ｔ１）で、図５（Ａ）に示すように段階的に、又は図５（Ｂ）に示すように一定の変化率で、脱気器水位調整弁３４の開度を初期値に戻す。この場合、復帰手段６３は弁開度復帰手段である。

　また、復帰手段６３は、図６に示すように、周波数変動又は要求負荷変化の発生時点ｔ０から予め設定された設定時間ｔａ経過後に、図７（Ａ）に示すように段階的に、又は図７（Ｂ）に示すように一定の変化率で、脱気器３２の水位レベルの設定値を初期値に戻してもよい。この場合、復帰手段６３は水位設定復帰手段である。

　更に、復帰手段６３は、図６に示すように、系統周波数又は要求負荷が目標周波数設定又は要求負荷設定に到達した時点ｔ１から予め設定された設定時間ｔｂ経過後に、図７（Ａ）に示すように段階的に、又は図７（Ｂ）に示すように一定の変化率で脱気器の水位レベルの設定値を初期値に戻してもよい。この場合、復帰手段６３は水位設定復帰手段である。

　さらにまた、発電プラントは補給水供給手段を有していてもよく、補給水供給手段は、復水系統側制御手段３９において、脱気器３２の水位レベルが低下する場合に、脱気器３２に対して給水を補給する。このとき、補給水供給手段は、加熱された給水を補給することが好ましい。

　図８乃至図１１を用いて本実施形態の制御装置３６が適用できる発電プラントの変形例を説明する。これらの変形例は、発電プラントが補給水供給手段を有しているものである。
　図８に示す発電プラントの第１変形例においては、補給水供給手段は、脱気器３２に補給水を供給する補給水タンク６４と、補給水ポンプ６６と、補給水の流量制御を行う補給水流量制御弁６８と、補給水を加熱する補給水加熱器７０とを有している。補給水タンク６４は、既設の装置を用いることができる。また、補給水タンク６４の代わりに、脱塩装置タンクを用いることもできる。補給水流量制御弁６８は、ＯＮ／ＯＦＦ弁であってもよい。

　補給水加熱器７０には、ボイラ１０の排ガス出口や煙突７２への排ガスラインから抜き出したボイラ排ガスが導入され、補給水加熱器７０は、ボイラ排ガスにより補給水を加熱する。
　補給水加熱器７０で用いられる補給水の加熱源としては、ボイラ排ガスのほかに、図９に示す第２変形例のように所内ボイラ７４の排ガスを用いてもよいし、図１０に示す第３変形例のように、補助蒸気ヘッダ７６等の補助蒸気系統の蒸気を用いてもよいし、図１１に示す第４変形例のように脱硫系統７８内の排ガスを用いてもよい。

　上記した構成を有する補給水供給手段においては、脱気器３２内の水位レベルが下がったときに、補給水ポンプ６６により補給水タンク６４から脱気器３２に補給水を供給する。このとき、補給水は、補給水流量制御弁６８によって予め設定された供給量が脱気器３２に供給されるようになっている。また、脱気器３２内の水位に対する閾値を予め設定しておき、脱気器３２の水位レベル検出手段（図示略）で検出される水位レベルの検出値が、この閾値以下となったときに補給水供給手段で補給水を供給するようにしてもよい。

　このように、脱気器３２の水位レベルに応じて脱気器３２に補給水を供給する補給水供給手段を有することにより、周波数変動又は要求負荷変化に対する脱気器３２の水位制御によって脱気器３２内の水位レベルが下がってしまった場合であっても、補給水供給手段により脱気器３２に補給水を供給することによってボイラ１０の安定運転が可能となる。

　さらにまた、本実施形態における復水系統側制御手段３９は、上記した構成に加えて、図１２に示す構成を有していてもよい。
　この復水系統側制御手段３９は、制御許容回数計算手段８０と、表示手段８２とを有する。まず、制御許容回数計算手段８０には、水位レベル検出手段によって検出された水位レベルの検出値が入力される。制御許容回数計算手段８０は、入力が想定される周波数変動幅又は要求負荷変化の予定値と水位レベルの検出値に応じて、周波数変動又は要求負荷変化に対する脱気器水位制御の許容回数（残り回数）を計算する。そして、制御許容回数計算手段８０は、計算結果を表示手段８２に出力する。

　表示手段８２は、例えば液晶モニタやブラウン管モニタによって構成され、制御許容回数計算手段８０の計算結果を表示する。例えば、表示手段８２には、「周波数変動　○．○Hz　残り××回　対応可能」と表示される。
　この表示は、○．○Hzの周波数変動に対しては、残り××回まで、脱気器水位制御で対応可能であることを意味する。

　また別の例として、表示手段８２には「要求負荷変化　変化幅○○MHz　変化率△△%/min　残り××回　対応可能」と表示される。この表示は、変化幅○○MHzで且つ変化率（変化レート）△△%/minの要求負荷変化に対しては、残り××回まで、脱気器水位制御で対応可能であることを意味する。
　これにより、プラント作業員（管理者）に対して、脱気器水位制御を実施するか否かの判断材料を提供することが可能となる。プラント作業員は、判断結果に応じて、例えばスイッチを手動で操作することにより、制御装置３６に脱気器水位制御を実行させることができる。

（第２実施形態）
　次に、本発明の第２実施形態に係る制御装置について説明する。
　図１３は本発明の第２実施形態に係る制御装置３６の具体的な構成図で、図１４は本発明の第２実施形態に係る制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。なお、第２実施形態については、上記した第１実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第２実施形態において、復水系統側制御手段３９は、周波数変動幅の微分値又は要求負荷変化の微分値を算出し、周波数変動幅の微分値又は前記要求負荷変化の微分値に基づいて、新しい水位レベルの設定値を算出する。
　具体的には、復水系統側制御手段３９は、周波数変動幅を微分する微分器８４と、周波数変動幅の微分値に対する水位レベルの変動量の関数が予め設定されているテーブル関数器８６と、脱気器３２に応じて水位レベルの変動量を補正する補正関数器８８とを有している。
　なお、テーブル関数器８６において、水位レベルの変動量は、対応する周波数変動を抑制する方向に蒸気タービンの抽気蒸気量を変化させるように、設定されている。

　この構成において、周波数変動幅は微分器８４に入力され、微分器８４は、周波数変動幅の微分値を算出し、出力する。この周波数変動幅の微分値はテーブル関数器８６に入力され、テーブル関数器８６は、周波数変動幅の微分値に基づいて脱気器３２の水位レベルの変動量を算出し、出力する。水位レベルの変動量は、補正関数器８８に入力され、補正関数器８８は、水位レベルの変動量に適当な係数、例えば－１を乗じ、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。
　補正関数器８８が水位レベルの補正量を出力すると、第１実施形態の場合と同様にして、開度指令が脱気器水位調整弁３４に向けて出力される。

　また、復水系統側制御手段３９は、要求負荷変化幅を微分する微分器９０と、要求負荷変化幅の微分値に対する水位レベルの変動量の関数が予め設定されているテーブル関数器９２と、要求負荷変化レートを微分する微分器９４と、要求負荷変化レートの微分値に対する水位レベルの変動量の割増係数の関数が予め設定されているテーブル関数器９６と、これらのテーブル関数器９２、９６の出力を乗算する乗算器９８と、脱気器３２に応じて水位レベルを補正する補正関数器１００とを有している。
　なお、テーブル関数器９２において、水位レベルの変動量は、対応する負荷変化に発電機１２の出力が追従する方向に蒸気タービンの抽気蒸気量を変化させるように、設定されている。

　この構成において、要求負荷変化幅は微分器９０に入力され、微分器９０は、要求負荷変化幅の微分値を算出し、出力する。要求負荷変化幅の微分値はテーブル関数器９２に入力され、テーブル関数器９２は、要求負荷変化幅の微分値に基づいて脱気器３２の水位レベルの変動量を算出し、出力する。
　一方、要求負荷変化レートは微分器９４に入力され、微分器９４は、要求負荷変化レートの微分値を算出し、出力する。要求負荷変化レートの微分値はテーブル関数器９６に入力され、テーブル関数器９６は、要求負荷変化レートの微分値に基づいて脱気器３２の水位レベルの変動量の割増係数を算出し、出力する。

　テーブル関数器９２及びテーブル関数器９６から出力された水位レベルの変動量及び変動量の割増係数は乗算器９８に入力され、乗算器９８は、水位レベルの変動量に割増係数を乗じ、得られた積を水位レベルの変動量として出力する。水位レベルの変動量は補正関数器１００に入力され、補正関数器１００は、水位レベルの変動量に補正係数を乗じ、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。
　補正関数器１００が水位レベルの補正量を出力すると、第１実施形態の場合と同様にして、開度指令が脱気器水位調整弁３４に向けて出力される。

　なお、本実施形態では、周波数変動が入力された場合と、要求負荷変化が入力された場合の両方の場合に、新しい水位レベルの設定値に基づいて開度指令が出力されるが、何れか一方の場合のみ、新しい水位レベルの設定値に基づいて開度指令が出力されるようにしてもよい。

　また、要求負荷変化が入力される場合、要求負荷変化幅と要求負荷変化レートのうち一方のみが入力されてもよい。この場合、例えば、テーブル関数器９６を省略し、テーブル関数器９２が出力した水位レベルの変動量を、そのまま補正制御器１００に入力してもよい。あるいは、テーブル関数器９２を省略し、且つ、テーブル関数器９６に代えて、入力された要求負荷変化レートの微分値に基づいて水位レベルの変動量を出力する別のテーブル関数器を使用してもよい。そして、この別のテーブル関数器が出力した水位レベルの変動量を、そのまま補正制御器１００に入力してもよい。

　本第２実施形態によれば、周波数変動又は要求負荷変化が急峻に変化するときにのみ復水流量制御を実行する制御装置３６を実現できる。

（第３実施形態）
　次に、本発明の第３実施形態に係る制御装置３６について説明する。
　図１５は本発明の第３実施形態に係る制御装置３６の具体的な構成図で、図１６は本発明の第３実施形態に係る制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。なお、本第３実施形態については、上記した第１実施形態、第２実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第３実施形態において、復水系統側制御手段３９には、周波数変動又は要求負荷変化の発生時点ｔ０（図６参照）における脱気器３２の水位レベル検出値が入力される。そして、復水系統側制御手段３９は、入力された水位レベル検出値が、予め設定されている閾値よりも低い場合には復水流量制御を無効にして実行しないか、又は、水位レベルの設定値を更に調整して復水流量制御を実行する。

　一例として要求負荷変化を用いる場合につき説明する。
　復水系統側制御手段３９は、要求負荷変化幅に対する水位レベルの変動量の関数が予め設定されているテーブル関数器１０２と、要求負荷変化レートに対する水位レベルの変動量の割増係数の関数が予め設定されているテーブル関数器１０４と、テーブル関数器１０２の出力にテーブル関数器１０４の出力を乗じる乗算器１０６と、負荷変化発生時の脱気器の水位レベルの検出値に対する水位レベルの変動量の割引係数が予め設定されているテーブル関数器１０８と、乗算器１０６の出力にテーブル関数器１０８の出力を乗じる乗算器１１０と、乗算器１１０の出力に脱気器３２に応じて適当な係数を乗じる補正関数器１１２とを有している。

　この構成において、要求負荷変化はテーブル関数器１０２に入力され、テーブル関数器１０２は、要求負荷変化に基づいて脱気器３２の水位レベルの変動量を算出し、出力する。一方、要求負荷変化レートはテーブル関数器１０４に入力され、テーブル関数器１０４は、要求負荷変化レートに基づいて水位レベルの変動量の割増係数を算出し、出力する。
　テーブル関数器１０２及びテーブル関数器１０４からそれぞれ出力された水位レベルの変動量及び変動量の割増係数は乗算器１０６に入力され、乗算器１０６は、水位レベルの変動量に割増係数を乗じ、得られた積を水位レベルの変動量として出力する。

　また、負荷変化発生時の脱気器３２の水位レベルの検出値はテーブル関数器１０８に入力され、テーブル関数器１０８は、負荷変化発生時の脱気器３２の水位レベルの検出値に基づいて、水位レベルの変動量の割引係数を算出し、出力する。
　水位レベルの変動量の割引係数は、例えば、０以上１以下の範囲内にあり、閾値以下の検出値に対しては割引係数として０が割り当てられている。そして、割引係数は、水位レベルの検出値が閾値を超えている場合、検出値の増大に連れて漸増している。

　乗算器１０６が出力した水位レベルの変動量とテーブル関数器１０８が出力した水位レベルの変動量の割引係数は、乗算器１１０に入力される。乗算器１１０は、水位レベルの変動量に割引係数を乗じ、得られた積を水位レベルの変動量として出力する。乗算器１１０が出力した水位レベルの変動量は、補正関数器１１２に入力され、補正関数器１１２は、入力された水位レベルの変動量に例えば係数として－１を乗じ、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。
　補正関数器１１２が水位レベルの補正量を出力すると、第１実施形態の場合と同様にして、開度指令が脱気器水位調整弁３４に向けて出力される。

　本第３実施形態によれば、脱気器３２の水位レベルが閾値を下回ることが防止され、発電プラントを安定運転することが可能となる。
　なお、水位レベルの閾値は、水位レベルの下限値（警告レベル）であってもよいし、下限値に有る程度の余裕をもたせた数値であってもよい。

（第４実施形態）
　次に、本発明の第４実施形態に係る制御装置３６について説明する。
　図１５は本発明の第４実施形態に係る制御装置３６の具体的な構成図で、図１６は本発明の第４実施形態に係る制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。なお、本第４実施形態については、上記した第１乃至第３実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第４実施形態では、復水系統側制御手段３９は、要求負荷変化における要求負荷の指令最終値（発電出力最終目標値）と発電出力値との偏差（出力偏差）を算出し、復帰条件として、該偏差が予め設定された閾値以下になった時点で、復帰手段６３が、脱気器水位調整弁３４の開度指令及び脱気器３２の水位レベルの設定値を、水位レベル調整手段４０による調整前の設定値まで戻す。
　そのために、図１７に示したように、第４実施形態の復水系統側制御手段３９は、第１実施形態と比較して、復帰手段６３として、テーブル関数器１１４と、乗算器１１６，１１８とを更に有する。

　テーブル関数器１１４には、発電出力偏差に対する水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦの関数が予め設定されている。テーブル関数器１１４においては、閾値以下の偏差には、ＯＦＦとして例えば０が割り当てられ、閾値を超える偏差には、ＯＮとして例えば１が割り当てられる。

　乗算器１１６には、テーブル関数器１１４から出力された水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値と、補正関数器５２から出力された水位レベルの変動量が入力される。乗算器１１６は、水位レベルの変動量に水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値を乗じて、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。

　また、乗算器１１８には、テーブル関数器１１４から出力された水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値と、補正関数器５９から出力された水位レベルの変動量が入力される。乗算器１１８は、水位レベルの変動量に水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値を乗じて、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。

　第４実施形態では、要求負荷変化における要求負荷の指令最終値（発電出力最終目標値）と発電出力値との出力偏差が算出され、出力偏差がテーブル関数器１１４に入力される。入力された出力偏差が閾値以下である場合には、テーブル関数器１１４が０を出力する。このため、水位レベルの補正量が０になり、脱気器水位調整弁３４の開度指令及び脱気器３２の水位レベルの設定値が水位レベル調整手段４０による調整前の設定値に戻される。

　第４実施形態の制御装置３６によれば、要求負荷の指令最終値と発電出力値との出力偏差を監視しておき、該出力偏差が予め設定された閾値以下になった時点で水位レベルの設定値を調整前の設定値に戻す構成としているため、発電出力の行き過ぎを防止することができる。

　図１８は、出力偏差を用いて水位レベルを復帰させたときの目標負荷設定に対する発電出力の追従性を示すグラフである。図１８（Ａ）は発電出力の時間変化を示し、（Ｂ）は閾値とともに、出力偏差の時間変化を示している。
　図１８中の第１実施形態の線は、第１実施形態の制御装置３６による発電出力の時間変化を示しており、この場合、経過時間に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。図１８中の第４実施形態の線は、第４実施形態の制御装置３６による発電出力の時間変化を示しており、この場合、出力偏差に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。

　図１８からわかるように、第４実施形態の制御装置３６によれば、出力偏差に基づいて水位レベルを復帰させることにより、発電出力の行き過ぎを防止することができる。
　なお、水位レベルの復帰過程においては、脱気器水位調整弁３４の開度指令及び脱気器３２の水位レベルの設定値を図５（Ａ）及び図７（Ａ）に示すように段階的に、又は図５（Ｂ）及び図７（Ｂ）に示すように一定の変化率で、初期値まで戻すことが好ましい。これにより、急激な出力変化による運転の不安定化を防止でき、安定した発電プラントの運転が可能となる。

（第５実施形態）
　次に、本発明の第５実施形態に係る制御装置３６について説明する。
　図１９は本発明の第５実施形態に係る制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。なお、第５実施形態については、上記した第１乃至第４実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第５実施形態では、復水系統側制御手段３９は、発電出力の変化率（出力変化率）を算出し、復帰条件として、発電出力の変化率が予め設定された閾値以上になった時点で、復帰手段６３が、脱気器水位調整弁３４の開度指令及び脱気器３２の水位レベルの設定値を、水位レベル調整手段４０による調整前の設定値まで戻す。

　そのために、第５実施形態において、復水系統側制御手段３９は、第４実施形態のテーブル関数器１１４及び乗算器１１６，１１８に代えて、テーブル関数器１２０及び乗算器１２２，１２４を有する。

　テーブル関数器１２０には、出力変化率に対する水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦの関数が予め設定されている。テーブル関数器１２０においては、閾値未満の出力変化率には、ＯＮとして例えば１が割り当てられ、閾値以上の出力変化率には、ＯＦＦとして例えば０が割り当てられる。

　乗算器１２２には、テーブル関数器１２０から出力された水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値と、補正関数器５２から出力された水位レベルの変動量が入力される。乗算器１１６は、水位レベルの変動量に水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値を乗じて、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。
　また乗算器１２４には、テーブル関数器１２０から出力された水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値と、補正関数器５９から出力された水位レベルの変動量が入力される。乗算器１２４は、水位レベルの変動量に水位レベル復帰ＯＮ／ＯＦＦを示す値を乗じて、得られた積を水位レベルの補正量として出力する。

　第５実施形態では、出力変化率が算出され、出力変化率がテーブル関数器１２０に入力される。入力された出力変化率が閾値以上である場合には、テーブル関数器１２０が０を出力する。このため、水位レベルの補正量が０になり、脱気器水位調整弁３４の開度指令及び脱気器３２の水位レベルの設定値が水位レベル調整手段４０による調整前の設定値に戻される。

　第５実施形態の制御装置３６によれば、出力変化率を監視しておき、出力変化率が予め設定された閾値以上になった時点で水位レベルの設定値を調整前の設定値に戻す構成としているため、発電出力の行き過ぎを防止することができる。
本第２実施形態によれば、周波数変動又は要求負荷変化が急峻に変化するときにのみ復水流量制御を適用する構成とすることができる。

　図２０は、出力変化率を用いて水位レベルを復帰させたときの目標負荷設定に対する発電出力の追従性を示すグラフである。図２０（Ａ）は発電出力の時間変化を示し、（Ｂ）は閾値とともに、出力変化率の時間変化を示す。
図２０中の第１実施形態の線は、第１実施形態の制御装置３６を用いた場合の発電出力の時間変化を示しており、この場合、経過時間に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。図２０中の第５実施形態の線は、第５実施形態の制御装置３６を用いた場合の発電出力の時間変化を示しており、この場合、出力変化率に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。
　図２０からわかるように、出力変化率に基づいて水位レベルを復帰させることにより、発電出力の行き過ぎを防止することができる。

（第６実施形態）
　次に、本発明の第６実施形態に係る制御装置３６について説明する。
　図２１は本発明の第６実施形態に係る制御装置３６における復水系統側制御手段３９の構成例を示す図である。なお、第６実施形態については、上記した第１乃至第５実施形態と異なる構成のみ説明する。

　図２１に示すように、第６実施形態は、上記した第４実施形態と第５実施形態を組み合わせたものであり、出力偏差及び出力変化率の両方に基づいて、復帰制御を実行する。そのために、第６実施形態においては、乗算器１１６の出力が乗算器１２２に入力され、乗算器１１８の出力が乗算器１２４に入力される。

　図２２は、出力偏差と出力変化率を用いて水位レベルを復帰させたときの目標負荷設定に対する出力追従性を示すグラフである。図２２（Ａ）は発電出力の時間変化を示し、（Ｂ）は閾値とともに、出力偏差及び出力変化率の時間変化を示す。

　図２２中の第４実施形態の線は、第４実施形態の制御装置３６による発電出力の時間変化を示しており、この場合、出力偏差に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。図２２中の第６実施形態の線は、第６実施形態の制御装置３６による発電出力の時間変化を示しており、この場合、出力偏差及び出力変化率に基づいて復帰制御を行う復帰手段６３が用いられている。

　図２２に示すように、第６実施形態では、出力偏差よりも先に、出力変化率が閾値に到達している。このため、第６実施形態では、第４実施形態よりも先に、復帰制御が実行され、より確実に発電出力の行き過ぎが防止されている。

（第７実施形態）
　次に、本発明の第７実施形態に係る制御装置３６について説明する。なお、第７実施形態については、上記した第１乃至第６実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第７実施形態では、制御許容回数計算手段８０が、入力が想定される周波数変動又は要求負荷変化の複数の予定値毎に、復水流量制御を実行可能な残り回数を演算し、表示手段８２が図２３に示すように演算結果を表示する。
　なお、図２３では、復水流量制御を実行した場合の脱気器３２の水位レベルの設定値も表示されている。ただし、水位レベルの設定値の欄においては、ｘに水位レベルの検出値が代入された計算結果が表示される。

　図２４は、制御許容回数計算手段８０の構成の一部を示す図であり、図２５は、残り回数の演算方法を説明するための図である。
　制御許容回数計算手段８０は、水位レベル調整手段４０と同様の構成によって、周波数変動又は要求負荷変化の予定値に基づいて、水位レベルの変動量ｙを演算する。そして、制御許容回数計算手段８０は、水位レベルの変動量ｙに対する水位レベルの変動量の最大値ｚの関数が設定されたテーブル関数器１２６を有し、テーブル関数器１２６は、水位レベルの変動量ｙが入力されると、対応する水位レベルの変動量の最大値ｚを出力する。図２４に示したように、最大値ｚは、水位レベルの変動量ｙに、復水流量制御によって生じるオーバーシュートを足し合わせたものある。

　更に、制御許容回数計算手段８０は、残り回数演算器１２８を有し、残り回数演算器１２８には、テーブル関数器１２６が出力した変動量の最大値ｚと現在の水位レベルｘが入力される。残り回数演算器１２８は、（ｘ－ＡＬ）／ｚを演算し、演算した結果を小数点以下を切り捨てて残り回数として出力する。なお、ＡＬは下限値としての警告水位であり、残り回数演算器１２８によれば、残り回数は、復水流量制御を実行したときに水位レベルが警告水位を下回らないように設定される。

　第７実施形態の制御装置３６によれば、発電プラントの管理者は、周波数変動又は要求負荷変化に対し、水位レベル調整手段４０による復水流量制御の実行によって対応であるか否かを即座に判断することが出来る。特に、周波数変動又は要求負荷変化の複数の予定値毎に、残り回数が表示されるので、発電プラントの管理者は、周波数変動又は要求負荷変化の大きさ毎に、復水流量制御の実行によって対応であるか否かを即座に判断することができる。そして、発電プラントの管理者は、判断結果に応じて、例えばスイッチを手動で操作することにより、所望の予定値に応じた脱気器水位制御を制御装置３６に実行させることができる。
　また、第７実施形態の制御装置３６によれば、制御器５５，６２が比例制御する場合にゲインが大きく、水位のオーバーシュートが大きくても、水位レベルが警告水位を下回らないように残り回数が演算されるので、発電プラントを安定運転可能である。

　好ましくは、第７実施形態の制御装置３６は、図２６に示すように、復水流量制御を有効又は無効にする有効／無効切替手段１２９を更に有する。有効／無効切替手段１２９は、例えば押しボタン等のスイッチによって構成され、スイッチは、発電プラントの管理者によって操作される。管理者は、スイッチを有効に設定することで、復水流量制御の実行を許可することができ、逆に、スイッチを無効に設定することで、復水流量制御の実行を禁止することができる。

　そして好ましくは、有効／無効切替手段１２９は、復水流量制御の残り回数が０回である場合に、スイッチが有効に設定されていても、強制的にスイッチの設定を無効に切り替え、復水流量制御の実行を禁止する。
　この構成によれば、残り回数が０回である場合に、スイッチの設定にかかわらずに、復水流量制御の実行が禁止される。これによって、復水流量制御が誤って実行されることが防止され、発電プラントを安定運転することが可能である。

（第８実施形態）
　次に、本発明の第８実施形態に係る制御装置３６について説明する。なお、第８実施形態については、上記した第１乃至第７実施形態と異なる構成のみ説明する。

　第８実施形態は、水位レベル調整手段４０が、脱気器３２の水位レベルに代えて、脱気器３２の脱気器貯水タンクに貯留された給水の水量（保有水量）を制御対象として、復水流量制御を実行する点において、第１乃至第７実施形態と異なる。脱気器３２の水位レベルと保有水量は相関があるため、第１乃至第７実施形態において水位レベルを保有水量に置換すれば、保有水量を制御対象として復水流量制御を容易に実行することができる。

　図２６は、保有水量を制御対象として復水流量制御を実行する場合における、制御許容回数計算手段８０の構成の一部を示す図であり、図２７は、残り回数の演算方法を説明するための図である。
　制御許容回数計算手段８０は、水位レベル調整手段４０と同様の構成によって、周波数変動又は要求負荷変化の予定値に基づいて、保有水量の変動量Ｙを演算する。そして、制御許容回数計算手段８０は、保有水量の変動量Ｙに対する保有水量の変動量の最大値Ｚの関数が設定されたテーブル関数器１３０を有し、テーブル関数器１３０は、保有水量の変動量Ｙが入力されると、対応する保有水量の変動量の最大値Ｚを出力する。図２７に示したように、最大値Ｚは、保有水量の変動量Ｙに、復水流量制御によって生じるオーバーシュートを足し合わせたものある。

　更に、制御許容回数計算手段８０は、残り回数演算器１３２を有し、残り回数演算器１３２には、テーブル関数器１３０が出力した変動量の最大値Ｚと現在の保有水量Ｘが入力される。残り回数演算器１２８は、（Ｘ－ＡＶ）／Ｚを演算し、演算した結果を小数点以下を切り捨てて残り回数として出力する。なお、ＡＶは警告水量であり、残り回数演算器１３２によれば、残り回数は、復水流量制御を実行したときに保有水量が警告水量を下回らないように設定される。

　第８実施形態の制御装置３６によれば、発電プラントの管理者は、周波数変動又は要求負荷変化に対し、水位レベル調整手段４０による復水流量制御の実行によって対応であるか否かを即座に判断することが出来る。特に、周波数変動又は要求負荷変化の複数の予定値毎に、残り回数が表示されるので、発電プラントの管理者は、周波数変動又は要求負荷変化の大きさ毎に、復水流量制御の実行によって対応であるか否かを即座に判断することができる。

　本発明は上述した第１乃至第８実施形態に限定されることはなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
　例えば、本発明は、第１乃至第８実施形態に変更を加えた形態や、第１乃至第８実施形態の構成要素を適宜組み合わせた形態も含む。

１０　　ボイラ
１２　　発電機
１４　　高圧タービン（蒸気タービン）
１６　　中圧タービン（蒸気タービン）
１８　　低圧タービン（蒸気タービン）
２０　　給水ポンプ
２２　　高圧給水加熱器
２４　　ガバナ弁
２６　　復水器
２８　　復水ポンプ
３０　　低圧給水加熱器（低圧加熱器）
３２　　脱気器
３４　　脱気器水位調整弁
３６　　制御装置（復水流量制御装置）
３８　　蒸気系統側制御手段
３９　　復水系統側制御手段
４０　　水位レベル調整手段
６４　　補給水タンク
 

Claims (18)

1. 　ボイラと、前記ボイラで発生した蒸気が導入される蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排熱蒸気が供給される復水器と、前記復水器で生成された復水が脱気器水位調整弁を介して供給される脱気器であって、前記蒸気タービンの抽気蒸気が導入される脱気器と、前記脱気器で脱気された給水を前記ボイラに給水する給水ポンプとを備える発電プラントに適用される発電プラントの復水流量制御装置において、
   　周波数変動又は要求負荷変化が入力され、入力された周波数変動を抑制するように、又は、入力された要求負荷変化に前記発電機の出力値が追従するように、前記脱気器水位調整弁から前記脱気器までの間を延びる復水流路の圧力を調整して前記蒸気タービンの抽気蒸気量を調整する、復水流量制御を実行する水位レベル調整手段を有する、ことを特徴とする発電プラントの復水流量制御装置。
2. 　前記発電プラントは、前記復水流路に配置される低圧加熱器であって、前記蒸気タービンから抽気蒸気が供給されて前記復水を加熱する低圧加熱器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の復水流量制御装置。
3. 　前記水位レベル調整手段は、予め設定された周波数変動又は要求負荷変化と前記脱気器の水位レベル又は保有水量の関係に基づいて、前記周波数変動又は前記要求負荷変化から前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を算出し、前記脱気器の水位レベル又は保有水量が該水位レベルの設定値又は該保有水量の設定値となるように前記脱気器水位調整弁に開度指令を出力する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
4. 　所定の復帰条件が満たされた場合に、前記水位レベルの設定値、前記保有水量の設定値、又は、前記脱気器水位調整弁の開度を前記水位レベル調整手段による復水流量制御前の設定値に戻す復帰制御を実行する復帰手段を更に有する、ことを特徴とする請求項３に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
5. 　前記復帰手段は、一定の変化率にて又は段階的に、前記水位レベルの設定値、前記保有水量の設定値、又は、前記脱気器水位調整弁の開度を前記水位レベル調整手段による復水流量制御前の設定値に戻す、ことを特徴とする請求項４に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
6. 　前記復帰手段は、前記要求負荷変化における要求負荷の指令最終値と前記発電機の出力値との偏差を算出し、前記復帰条件として、該偏差が予め設定された閾値以下になった時点で、前記復帰制御を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
7. 　前記復帰手段は、前記発電機の出力値の変化率を算出し、前記復帰条件として、該変化率が予め設定された閾値以上になった時点で、前記復帰制御を実行することを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
8. 　前記復帰手段には、前記脱気器の水位レベル又は保有水量の検出値が入力され、
   　前記復帰手段は、前記復帰条件として、前記水位レベル又は前記保有水量の検出値が前記水位レベル又は前記保有水量の設定値に到達した時点で、前記復帰制御を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
9. 　前記復帰手段は、前記復帰条件として、前記周波数変動又は前記要求負荷変化の発生時点から予め設定された設定時間経過後に、前記復帰制御を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
10. 　前記復帰手段は、前記復帰条件として、周波数又は前記発電機の出力値が目標周波数設定又は要求負荷設定に到達した時点から予め設定された設定時間経過後に、前記復帰制御を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
11. 　前記水位レベル調整手段は、前記周波数変動の幅の微分値又は前記要求負荷変化の微分値に基づいて前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を算出することを特徴とする請求項３乃至１０の何れか一項に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
12. 　前記水位レベル調整手段には、前記周波数変動又は前記要求負荷変化の発生時点における前記脱気器の水位レベル又は保有水量の検出値が入力され、該水位レベルの検出値又は該保有水量の検出値が予め設定されている閾値よりも低い場合には、前記水位レベル調整手段は、前記復水流量制御を無効にするか、若しくは、前記水位レベルの設定値又は前記保有水量の設定値を調整して前記復水流量制御を実行することを特徴とする請求項３乃至１１の何れか一項に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
13. 　入力が想定される周波数変動又は要求負荷変化の少なくとも１つの予定値を表示するとともに、該予定値、前記脱気器の水位レベル若しくは保有水量の検出値、及び、前記脱気器の水位レベル若しくは保有水量の下限値に基づいて、前記水位レベル調整手段が前記復水流量制御を実行可能な残り回数を演算する制御許容回数計算手段と、
    　制御許容回数計算手段によって演算された残り回数を前記予定値と対応付けて表示する表示手段と、
    を更に有することを特徴とする請求項３乃至１２の何れか一項に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
14. 　管理者が操作可能であり、前記水位レベル調整手段による前記復水流量制御の有効と無効を切り替えるスイッチを更に有する、ことを特徴とする請求項１３に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
15. 　前記予定値に合致する前記周波数変動又は要求負荷変化が入力され、該予定値に基づいて演算された前記残り回数が０である場合に、前記管理者による前記スイッチの操作にかかわらず、前記水位レベル調整手段による前記復水流量制御が無効にされる、ことを特徴とする請求項１４に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
16. 　前記発電プラントは、前記脱気器の水位レベル又は保有水量に応じて前記脱気器に補給水を供給する補給水供給手段を備え、
    　前記補給水供給手段は、前記補給水を貯留する補給水タンクと、前記補給水タンクから前記脱気器に供給する補給水供給量を調整する補給水供給量調整手段と、前記補給水を加熱する加熱手段とを含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
17. 　前記加熱手段は、前記ボイラの廃熱若しくは他の加熱源の廃熱を用いて前記補給水を加熱することを特徴とする請求項１６に記載の発電プラントの復水流量制御装置。
18. 　ボイラと、前記ボイラで発生した蒸気が導入される蒸気タービンと、前記蒸気タービンによって駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排熱蒸気が供給される復水器と、前記復水器で生成された復水が脱気器水位調整弁を介して供給される脱気器であって、前記蒸気タービンの抽気蒸気が導入される脱気器と、前記脱気器で脱気された給水を前記ボイラに給水する給水ポンプとを備える発電プラントに適用される発電プラントの復水流量制御方法において、
    　周波数変動又は要求負荷変化が入力され、入力された周波数変動を抑制するように、又は、入力された要求負荷変化に前記発電機の出力値が追従するように、前記脱気器水位調整弁から前記脱気器までの間の復水流路の圧力を調整して前記蒸気タービンの抽気蒸気量を調整する、復水流量制御を実行する、ことを特徴とする発電プラントの復水流量制御方法。

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