KR20240073945A - 제어 장치, 제어 방법 및 시스템 - Google Patents

Abstract

제어 장치는, 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈의 제1 조절 밸브에서 보아 제1 입구 측의 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈의 제2 조절 밸브에서 보아 제2 입구 측의 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부와, 제1 입구압과 제2 입구압에 따라 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부를 구비한다.

Description

제어 장치, 제어 방법 및 시스템

본 개시는, 제어 장치, 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 본원은, 2021년 11월 30일에, 일본에 출원된 특허출원 2021-194470호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

추기(抽氣) 혹은 혼압(混壓) 증기 터빈에 있어서는, 로터에 가해지는 스러스트력을 허용값 내로 억제해야 한다는 과제가 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

국제 공개공보 제2018/167907호

본 개시는, 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 증기 터빈에 있어서의 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있는 제어 장치, 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 개시에 관한 제어 장치는, 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈의 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈의 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부와, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도(開度)와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부를 구비한다.

본 개시에 관한 제어 방법은, 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈의 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈의 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 스텝과, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 스텝을 포함한다.

본 개시에 관한 시스템은, 제1 조절 밸브와, 제2 조절 밸브와, 상기 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈과, 상기 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈과, 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부와, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부를 구비한다.

본 개시의 제어 장치, 제어 방법 및 시스템에 의하면, 증기 터빈에 있어서의 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

도 1은 본 개시의 제1 실시형태에 관한 시스템의 계통도이다.
도 2는 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 본 개시의 제2 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 본 개시의 제2 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 나타내는 플로차트이다.
도 9는 본 개시의 제3 실시형태에 관한 제어 장치를 설명하기 위한 모식도이다.
도 10은 적어도 하나의 실시형태에 관한 컴퓨터의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 개시의 실시형태에 관한 제어 장치, 제어 방법 및 시스템에 대하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 대응하는 구성에는 동일한 부호를 이용하여 설명을 적절히 생략한다.

<제1 실시형태>

(시스템 및 제어 장치)

도 1~도 6을 참조하여, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 시스템 및 제어 장치의 구성 및 동작예에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 시스템의 계통도이다. 도 2 및 도 5~도 6은, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다. 도 3 및 도 4는, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 구성예를 설명하기 위한 블록도이다.

도 1은, 본 개시의 제1 실시형태에 관한 시스템을, 가스 터빈·콤바인드 사이클 발전 플랜트(GTCC)에 적용한 경우의 계통도의 예를 나타낸다. 도 1에 나타내는 시스템(1)은, 가스 터빈(10)과, 배열 회수 보일러(20)와, 증기 터빈(30)과, 발전기(34)와, 복수기(復水器)(35)와, 제어 장치(100)를 구비한다. 증기 터빈(30)은, 고압 증기 터빈(31), 중압 증기 터빈(32) 및 저압 증기 터빈(33)과 각 터빈(31, 32 및 33)의 회전축(36)을 구비한다. 발전기(34)는, 각 터빈(10, 31, 32 및 33)에 구동되어 발전한다. 복수기(35)는, 저압 증기 터빈(33) 등으로부터 배기된 증기를 물로 되돌린다.

가스 터빈(10)은, 압축기(11)와, 연소기(12)와, 터빈(13)과, 연료 유량 조절 밸브(14)와, 회전축(15)을 구비한다. 압축기(11)는, 외기를 압축하여 압축 공기를 생성한다. 연소기(12)는, 연료 가스에 압축 공기를 혼합하여 연소시켜 고온의 연소 가스를 생성한다. 터빈(13)은, 연소 가스에 의하여 구동된다. 연료 유량 조절 밸브(14)는, 연소기(12)에 공급하는 연료 유량을 조절한다. 회전축(15)은, 압축기(11)와 터빈(13)의 회전축이다. 연소기(12)에는, 연료 공급원으로부터의 연료를 연소기(12)에 공급하는 연료 라인이 접속되어 있다. 이 연료 라인에는, 연료 유량 조절 밸브(14)가 마련되어 있다. 터빈(13)의 배기구는 배열 회수 보일러(20)와 배기 라인(56)으로 접속되어 있다.

배열 회수 보일러(20)는, 고압 증기 발생부(21)와, 중압 증기 발생부(22)와, 재가열부(23)와, 저압 증기 발생부(24)를 구비한다. 배열 회수 보일러(20)는, 가스 터빈(10)으로부터 배기되는 배기 가스의 열로 증기를 발생한다. 고압 증기 발생부(21)는, 드럼(21a)과 열교환기(21b)를 구비하고, 고압 증기 터빈(31)에 공급하는 고압 증기를 발생한다. 중압 증기 발생부(22)는, 드럼(22a)과 열교환기(22b)를 구비하고, 중압 증기 터빈(32)에 공급하는 중압 증기를 발생한다. 재가열부(23)는, 중압 증기 발생부(22) 등으로부터 배기된 증기를 가열한다. 저압 증기 발생부(24)는, 드럼(24a)과 열교환기(24b)를 구비하고, 저압 증기 터빈(33)에 공급하는 저압 증기를 발생한다.

고압 증기 발생부(21)와 고압 증기 터빈(31)의 증기 입구(311)는, 고압 증기 정지 밸브(42) 및 고압 주증기 가감 밸브(43)를 개재하여, 고압 증기를 고압 증기 터빈(31)으로 유도하는 고압 주증기 라인(41)으로 접속되어 있다. 고압 주증기 라인(41)은, 고압 증기 터빈 바이패스 밸브(63)를 개재하여 중압 주증기 라인(62)에 접속되어 있다. 고압 증기 터빈(31)의 증기 출구는, 역류 방지 밸브(64)를 개재하여 중압 주증기 라인(44)에 접속됨과 함께, 벤틸레이터 밸브(66)를 개재하여 복수기(35)에 접속되어 있다. 중압 주증기 라인(44)은, 재가열부(23)의 증기 입구 측에서 중압 증기 발생부(22)로부터의 중압 주증기 라인(61)과 합류한다. 재가열부(23)의 증기 출구 측은, 중압 주증기 라인(62)에서, 중압 증기 정지 밸브(45) 및 중압 주증기 가감 밸브(46)를 개재하여, 중압 증기 터빈(32)의 증기 입구(321)에 접속되어 있다. 중압 주증기 라인(62)은, 중압 증기 터빈 바이패스 밸브(65)를 개재하여 복수기(35)에 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(33)의 증기 입구(331)는, 중압 증기 터빈(32)의 증기 출구에 중압 터빈 배기 라인(54)으로 접속됨과 함께, 저압 증기 정지 밸브(52) 및 저압 주증기 가감 밸브(53)를 개재하여, 저압 증기 발생부(24)와 저압 증기를 저압 증기 터빈(33)으로 유도하는 저압 주증기 라인(51)으로 접속되어 있다. 저압 증기 터빈(33)의 증기 출구에는, 복수기(35)가 접속되어 있다. 복수기(35)에는, 복수를 배열 회수 보일러(20)로 유도하는 급수 라인(55)이 접속되어 있다.

고압 주증기 가감 밸브(43)는, 제어 장치(100)의 제어하, 고압 증기 터빈(31)으로의 증기의 유입량을 조정한다. 중압 주증기 가감 밸브(46)는, 제어 장치(100)의 제어하, 중압 증기 터빈(32)으로의 증기의 유입량을 조정한다. 저압 주증기 가감 밸브(53)는, 제어 장치(100)의 제어하, 저압 증기 터빈(33)으로의 증기의 유입량을 조정한다. 또, 고압 주증기 가감 밸브(43), 중압 주증기 가감 밸브(46) 및 저압 주증기 가감 밸브(53)는, 제어 장치(100)로부터 보내져 온 밸브 개도의 지령값(이하, 밸브 개도 지령값이라고 한다)에 근거하여, 밸브 개도를 조절한다.

고압 주증기 가감 밸브(43)의 상류 측에는 고압 주증기를 계측하는 압력계(71)가 마련되어 있다. 고압 주증기 가감 밸브(43)의 하류 측에는 감압된 고압 증기를 계측하는 압력계(72)가 마련되어 있다. 압력계(72)는, 고압 주증기 가감 밸브(43)에서 보아 증기 입구(311) 측의 고압 증기의 압력값을 계측한다. 중압 주증기 가감 밸브(46)의 상류 측에는 중압 주증기를 계측하는 압력계(73)가 마련되어 있다. 중압 주증기 가감 밸브(46)의 하류 측에는 감압된 중압 증기를 계측하는 압력계(74)가 마련되어 있다. 압력계(74)는, 중압 주증기 가감 밸브(46)에서 보아 증기 입구(321) 측의 중압 증기의 압력값을 계측한다. 저압 주증기 가감 밸브(53)의 상류 측에는 저압 주증기를 계측하는 압력계(75)가 마련되어 있다. 저압 주증기 가감 밸브(53)의 하류 측에는 감압된 저압 증기를 계측하는 압력계(76)가 마련되어 있다. 압력계(76)는, 저압 주증기 가감 밸브(53)에서 보아 증기 입구(331) 측의 저압 증기의 압력값을 계측한다.

또한, 이하의 설명 및 도면에서는, 압력계(72)가 계측한 증기 입구(311) 측의 고압 증기의 압력값을, HPST 입구압이라고도 한다. 또, 압력계(74)가 계측한 증기 입구(321) 측의 중압 증기의 압력값을, IPST 입구압이라고도 한다. 또, 고압 주증기 가감 밸브(43)를 HPCV라고도 한다. 또, 중압 주증기 가감 밸브(46)를 IPCV라고도 한다. 또, 고압 주증기 가감 밸브(43), 및, 중압 주증기 가감 밸브(46)는, HP 거버너 밸브 및 IP 거버너 밸브라고도 표기한다. 또한, HPST는 고압 증기 터빈의 약어이다. IPST는 중압 증기 터빈의 약어이다. HPCV는 고압 증기 조절 밸브의 약어이다. IPCV는 중압 증기 조절 밸브의 약어이다.

또한, 시스템(1)은, 각부(各部)의 온도, 압력, 유량, 회전수(회전 속도) 등을 계측하는 도시하고 있지 않은 복수의 센서를 구비하고 있다.

제어 장치(100)는, 컴퓨터와 그 컴퓨터의 주변 장치 등으로 구성되고, 컴퓨터 등의 하드웨어와, 컴퓨터가 실행하는 프로그램 등의 소프트웨어의 조합 등으로 구성되는 기능적 구성으로서, 취득부(101)와 제어부(102)를 구비한다. 취득부(101)는, 압력계(71~76) 등의 각종 센서의 계측값을 취득한다. 제어부(102)는, 취득부(101)의 취득 결과 등에 따라 시스템(1)의 각부를 제어한다. 본 실시형태에 있어서 제어부(102)는, 예를 들면, HPST 입구압과 IPST 입구압에 따라 HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절한다. 또, 제어부(102)는, 각종 운전 데이터나 지시 데이터 등을 접수하고, 가스 터빈(10)의 출력의 제어, 고압 증기 정지 밸브(42)의 개폐의 제어, 고압 주증기 가감 밸브(43)의 밸브 개도의 제어, 중압 증기 정지 밸브(45)의 개폐의 제어, 중압 주증기 가감 밸브(46)의 밸브 개도의 제어, 저압 증기 정지 밸브(52)의 개폐의 제어, 저압 주증기 가감 밸브(53)의 밸브 개도의 제어 등에 의한 증기 터빈(30)의 출력 제어 등에 의하여 발전기(34)에 의한 발전을 행한다. 또, 어떠한 이상 등에 의하여 부하 차단이 발생한 경우, 제어 장치(100)는, 부하 차단 시의 각종 제어를 행한다.

(증기 터빈의 제어의 개요)

GTCC는 가스 터빈(10)의 배기가스의 열 에너지에 의하여 드럼(21a, 22a 및 24a) 내의 급수를 증기로 변환하고 증기 터빈(30)을 통과시킴으로써 발전을 행하고 있다. 증기 터빈(30)은 고압(HP) 증기 터빈(31), 중압(IP) 증기 터빈(32) 및 저압(LP) 증기 터빈(33)으로 구성되어 있고, 특히 고압 증기 터빈(31)과 중압 증기 터빈(32)의 수압(受壓)의 밸런스를 취하지 않으면 고압 측 혹은 중압 측에 스러스트가 압압되어, 최악의 경우 스러스트 소손(燒損)에 이르고 교환에 막대한 비용을 요한다. HPST 입구압과 IPST 입구압의 급격한 편향은 예를 들면 증기 터빈(30)의 기동 시의 벤틸레이터 밸브(66)의 폐쇄 동작이나 고압 증기 터빈 바이패스 밸브(63) 또는 중압 증기 터빈 바이패스 밸브(65)의 이상 개방 동작에 의하여 일어난다. 통상 시에는, 제어 장치(100)는, 예를 들면, 주증기압(예를 들면 고압 주증기 가감 밸브(43)의 상류 측 압력)을 감시하고, 가스 터빈(10)의 부하 등으로부터 결정하는 목표 증기압이 되도록 압력 제어를 행한다. 이 경우에, 예를 들면 벤틸레이터 밸브(66)의 폐쇄 동작에 의하여 중압 주증기가 목푯값 이상으로 상승하면, 주증기압을 낮추기 위하여 고압 주증기 가감 밸브(43)가 개방된다. 그러면 고압 증기 터빈(31)의 증기 출구로부터 배기된 증기가 중압 주증기 라인(44 및 64)을 통과하여 증기 입구(321)에 도달한다. 이 상태에서는, IPST 입구압이 상승하여, 스러스트 언밸런스에 빠져 버리게 된다.

따라서 본 실시형태에서는, 제어 장치(100)가, HPST 입구압과 IPST 입구압의 밸런스가 허용 범위 내에 들어가도록 밸브 개도 지령값의 상한값을 변화시킴으로써, HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절한다. 도 2는, 제어 장치(100)에 의한 HPST 입구압과 IPST 입구압에 따른 제어의 개요를 나타낸다. 도 2는, 가로축에 HPST 입구압, 세로축에 IPST 입구압을 취하고, 회전축(36)에 가해지는 스러스트력이 적정해지는 HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계를 균형 특성으로서 파선으로 나타낸다. 도 2에 있어서, 공백의 영역 A1이 원하는 운전 영역, 빗금으로 나타내는 영역 A2 및 A3이 스러스트 언밸런스의 영역이다. 도 2 상측의 영역 A2에서는, IPST 입구압 과대, 하측의 영역 A3은 HPST 입구압 과대이다. 제어 장치(100)는, 상측의 IPST 입구압 과대의 영역 A2는 IPCV를 좁힘으로써 대응하고, 하측의 HPST 입구압 과대의 영역 A3은 HPCV를 좁힘으로써 목표의 운전 밸런스(도면 중 균형 특성을 목표로 하여)로 운전한다.

또한, 도 2에 나타내는 영역 A1은, 회전축(36)에 가해지는 스러스트력이 적정해지는 HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계인 균형 특성에 근거한, HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계에 대한 범위이다. 이 경우, 영역 A1(범위)은, 가로축을 HPST 입구압, 세로축을 IPST 입구압으로 하는 직교 좌표로 나타낸 경우에, 영역 A1(범위)의 상측의 경계선 B_IPST와 하측의 경계선 B_HPST 사이에 끼워진 영역이다. 또, 제어 장치(100)는, 이 영역 A1(범위)을 기준으로 하여, HPST 입구압과 IPST 입구압에 따라 HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절한다. 이때, 제어 장치(100)는, 영역 A1의 상측의 경계선 B_IPST 측을 기준으로 하여 IPCV의 밸브 개도를 조절하고, 하측의 경계선 B_HPST 측을 기준으로 하여 HPCV의 밸브 개도를 조절한다.

또한, 도 2에 나타내는 특성이나 영역은, IPST 입구압을 가로축으로 하고, HPST 입구압을 세로축으로 하여 나타내도 된다. 그 경우, 상측의 경계선과 하측의 경계선이 바뀌게 된다.

여기에서, 도 3과 도 4를 참조하여, 제어부(102)의 구성예에 대하여 설명한다. 도 3은, HPCV의 밸브 개도 지령값을 산출하는 산출부(200)의 구성예를 나타낸다. 도 4는, IPCV의 밸브 개도 지령값을 산출하는 산출부(400)의 구성예를 나타낸다. 도 1에 나타내는 제어부(102)는, 도 3에 나타내는 산출부(200)와 도 4에 나타내는 산출부(400)를 포함한다.

도 3에 나타내는 산출부(200)는, 밸브 개도 상한값 산출부(210)와, 밸브 개도 산출부(220)와, 최솟값 선택기(230)를 포함한다.

밸브 개도 산출부(220)는, 감산기(221)와, PI 제어기(비례 적분 제어기)(222)와, 최댓값 선택기(224)를 포함한다. 감산기(221)는, 고압 주증기 목표압(HP 주증기 목표압)으로부터 고압 주증기압(HP 주증기압)을 감산함으로써, 목푯값에 대한 HP 주증기압의 편차를 산출한다. PI 제어기(222)는, 감산기(221)가 산출한 편차를 입력으로서, PI 동작(비례 적분 동작)에 의하여, HPCV의 밸브 개도 지령값을 산출한다. 또한, 밸브 개도 지령값의 범위는 0~100이다. 그리고, 최댓값 선택기(224)는, "0"(223)과 PI 제어기(222)의 산출값 중 큰 값을 출력한다. 최댓값 선택기(224)는, PI 제어기(222)의 산출값이 0 이상인 경우, PI 제어기(222)의 산출값을 출력한다. HP 주증기 목표압은, 예를 들면, 상술과 같이 가스 터빈(10)의 부하 등으로부터 결정된다. HP 주증기압은, 압력계(71)가 계측한 고압 주증기 가감 밸브(43)의 상류 측 압력이다. 밸브 개도 산출부(220)는, 피드백 제어에 의하여, HP 주증기 목표압과 HP 주증기압의 편차가 없어지도록 HPCV 밸브 개도 지령값을 조절한다. 또한, 제어 요소는, PI 동작에 한정되지 않고, PID 동작(비례 적분 미분 동작)으로 하거나, 기계 학습 모델 등의 모델을 이용하는 제어 요소로 대신하거나 해도 된다.

밸브 개도 상한값 산출부(210)는, HPST 입구압 임곗값 산출부(211)와, 감산기(212)와, PI 제어기(213)를 포함한다. 밸브 개도 상한값 산출부(210)는, HPCV 밸브 개도의 상한값을 산출한다. 이 밸브 개도 상한값 산출부(210)가 산출한 밸브 개도 상한값과, 밸브 개도 산출부(220)가 산출한 HPCV의 밸브 개도 지령값은, 최솟값 선택기(230)로 입력되고, 작은 쪽의 값이 출력된다. 따라서, 산출부(200)가 출력하는 HPCV의 밸브 개도 지령값은, 밸브 개도 상한값 산출부(210)가 산출한 밸브 개도 상한값으로 제한된다.

HPST 입구압 임곗값 산출부(211)는, IPST 입구압과 HPST 입구압의 각 계측값에 근거하여, 도 2를 참조하여 설명한 HPCV의 밸브 개도를 조절할 때의 기준인 경계선 B_HPST를 이용하여, HPST 입구압 임곗값을 산출한다. HPST 입구압 임곗값은, 상한값의 조절(PI 제어)을 개시할지 안할지의 판정의 기준이 됨과 함께, 상한값을 조절할 때의 HPST 입력압에 대한 목푯값이 된다. HPST 입구압 임곗값 산출부(211)는, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, IPST 입구압이 PL1이라고 하면, 경계선 B_HPST와의 교점 C10에 대응하는 HPST 입구압을, HPST 입구압 임곗값으로서 산출한다.

감산기(212)는, HPST 입구압 임곗값으로부터 HPST 입구압을 감산함으로써, HPST 입구압 임곗값에 대한 HPST 입구압의 편차를 산출한다. PI 제어기(213)는, 감산기(212)에 의하여 산출된 편차를 입력으로서, PI 동작(비례 적분 동작)에 의하여, HPCV의 밸브 개도의 상한값을 산출한다. 또한, 제어 요소는, PI 동작에 한정되지 않고, PID 동작(비례 적분 미분 동작)으로 하거나, 기계 학습 모델 등의 모델을 이용하는 제어 요소로 대신하거나 해도 된다.

최솟값 선택기(230)는, 상술과 같이, 밸브 개도 상한값 산출부(210)가 산출한 밸브 개도 상한값과, 밸브 개도 산출부(220)가 산출한 HPCV의 밸브 개도 지령값을 입력하고, 작은 쪽의 값을 출력한다.

도 4에 나타내는 산출부(400)는, 밸브 개도 상한값 산출부(410)와, 밸브 개도 산출부(420)와, 최솟값 선택기(430)를 포함한다.

밸브 개도 산출부(420)는, 감산기(421)와, PI 제어기(비례 적분 제어기)(422)와, 최댓값 선택기(424)를 포함한다. 감산기(421)는, 중압 주증기 목표압(IP 주증기 목표압)으로부터 중압 주증기압(IP 주증기압)을 감산함으로써, 목푯값에 대한 IP 주증기압의 편차를 산출한다. PI 제어기(422)는, 감산기(421)에 의하여 산출된 편차를 입력으로서, PI 동작에 의하여, IPCV의 밸브 개도 지령값을 산출한다. 또한, 밸브 개도 지령값의 범위는 0~100이다. 그리고, 최댓값 선택기(424)는, "0"(423)과 PI 제어기(422)의 산출값 중 큰 쪽을 출력한다. 최댓값 선택기(424)는, PI 제어기(422)의 산출값이 0 이상인 경우, PI 제어기(422)의 산출값을 출력한다. IP 주증기 목표압은, 예를 들면, 가스 터빈(10)의 부하 등으로부터 결정된다. IP 주증기압은, 압력계(73)가 계측한 중압 주증기 가감 밸브(46)의 상류 측 압력이다. 밸브 개도 산출부(420)는, 피드백 제어에 의하여, IP 주증기 목표압과 IP 주증기압의 편차가 없어지도록 IPCV 밸브 개도 지령값을 조절한다. 또한, 제어 요소는, PI 동작에 한정되지 않고, PID 동작으로 하거나, 기계 학습 모델 등의 모델을 이용하는 제어 요소로 대신하거나 해도 된다.

밸브 개도 상한값 산출부(410)는, IPST 입구압 임곗값 산출부(411)와, 감산기(412)와, PI 제어기(413)를 포함한다. 밸브 개도 상한값 산출부(410)는, IPCV 밸브 개도의 상한값을 산출한다. 이 밸브 개도 상한값 산출부(410)가 산출한 밸브 개도 상한값과, 밸브 개도 산출부(420)가 산출한 IPCV의 밸브 개도 지령값은, 최솟값 선택기(430)로 입력되고, 작은 쪽의 값이 출력된다. 따라서, 산출부(400)가 출력하는 IPCV의 밸브 개도 지령값은, 밸브 개도 상한값 산출부(410)가 산출한 밸브 개도 상한값으로 제한된다.

IPST 입구압 임곗값 산출부(411)는, IPST 입구압과 HPST 입구압의 각 계측값에 근거하여, 도 2를 참조하여 설명한 IPCV의 밸브 개도를 조절할 때의 기준인 경계선 B_IPST를 이용하여, IPST 입구압 임곗값을 산출한다. IPST 입구압 임곗값은, 상한값의 조절(PI 제어)을 개시할지 안할지의 판정의 기준이 됨과 함께, 상한값을 조절할 때의 IPST 입력압에 대한 목푯값이 된다. IPST 입구압 임곗값 산출부(411)는, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, HPST 입구압이 PH1이라고 하면, 경계선 B_IPST와의 교점 C20에 대응하는 IPST 입구압을, IPST 입구압 임곗값으로서 산출한다.

감산기(412)는, IPST 입구압 임곗값으로부터 IPST 입구압을 감산함으로써, IPST 입구압 임곗값에 대한 IPST 입구압의 편차를 산출한다. PI 제어기(413)는, 감산기(412)가 산출한 편차를 입력으로서, PI 동작(비례 적분 동작)에 의하여, IPCV의 밸브 개도의 상한값을 산출한다. 또한, 제어 요소는, PI 동작에 한정되지 않고, PID 동작(비례 적분 미분 동작)으로 하거나, 기계 학습 모델 등의 모델을 이용하는 제어 요소로 대신하거나 해도 된다.

최솟값 선택기(430)는, 상술과 같이, 밸브 개도 상한값 산출부(410)가 산출한 밸브 개도 상한값과, 밸브 개도 산출부(420)가 산출한 IPCV의 밸브 개도 지령값을 입력하고, 작은 쪽의 값을 출력한다.

(작용·효과)

이상과 같이, 본 개시의 제어 장치, 제어 방법 및 시스템에 의하면, HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계가 적정이 되도록, HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절할 수 있기 때문에, 증기 터빈(30)에 있어서의 HPST 입구압과 IPST 입구압이 불균형해지는 것에 의한 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 예를 들면, 증기 터빈(30)의 기동 시, 부하 차단, 런백, 부하 변화, 벤틸레이터 밸브 폐쇄 동작, HP 터빈 바이패스 밸브의 이상 개방과 같은 과도적으로 계통 내 압력이 상승(혹은 하강)하여 밸런스가 치우쳐 버리는 사상이 발생해도 정상적인 스러스트 밸런스로 ST의 운전을 계속할 수 있게 된다.

<제2 실시형태>

도 7 및 도 8을 참조하여, 본 개시의 제2 실시형태에 관한 제어 장치에 대하여 설명한다. 도 7은, 본 개시의 제2 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 설명하기 위한 모식도이다. 도 8은, 본 개시의 제2 실시형태에 관한 제어 장치의 동작예를 나타내는 플로차트이다.

제2 실시형태에 관한 시스템(1)의 구성은, 제1 실시형태에 관한 시스템(1)의 구성과 기본적으로 동일하다. 단, 제2 실시형태에서는, 도 1에 나타내는 제어 장치(100)가 구비하는 제어부(102)의 동작이, 제1 실시형태와 일부 상이하다.

도 7을 참조하여, 제2 실시형태의 제어 장치(100)의 제어부(102)의 동작예에 대하여 설명한다. 제2 실시형태에 있어서, 제어부(102)는, (1) 통상 제어 시, (2) 후압 제어 대기 시, (3) 후압 제어 시의 3개의 상이한 모드 중 어느 하나를 선택하여, HPCV의 밸브 개도의 상한값과 IPCV의 밸브 개도의 상한값을 조절한다. 도 7은, 가스 터빈(10)의 기동 시에 있어서의 HPCV 개도 지령값의 상한값과, HPCV 개도 지령값과, HPST 입구압의 시간 변화의 예를 나타낸다. 도 7에 나타내는 예에서는, 기동 후에, (1) 통상 제어 시, (2) 후압 제어 대기 시, 및 (3) 후압 제어 시의 순서로 모드가 변화하고 있다. 또한, 후압 제어는, HPCV의 하류 측의 압력인 HPST 입구압에 의하여 상한값을 조절하는 제어이며, 제1 실시형태의 상한값의 제어와 동일하다. HPCV의 하류 측의 압력에 근거한 제어를, 후압 제어로 하고 있다. 또한, IPCV 개도 지령값의 상한값의 제어에 대해서는, HPCV 개도 지령값의 상한값의 제어와 동일하며, 이하, HPCV 개도 지령값의 상한값의 제어를 예로서 설명한다.

(1) 통상 제어 시: 증기 터빈(30)의 기동 시, 가스 터빈(10)의 부하와 함께 배열 회수 보일러(20)로의 입열량이 상승하고, 그에 따라 증기량이 증가하기 때문에, 통상 제어 시에는 HPCV 밸브 개도 지령값의 목푯값은 예를 들면 가스 터빈(10)의 부하의 함수로서 증가되고 HPCV가 서서히 개방된다. HP 측·IP 측 ST 입구압이 미리 설정해 둔 정상적인 범위 내에 들어가 있을 때는 밸브 개도 지령값의 상한값을 최대 개도 일정하게 한다.

(2) 후압 제어 대기 시: HPST 입구압이, 도 5에 나타낸 경계선 B_HPST로 정해지는 HPST 입구압 임곗값에 가까워지고, HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 이상이 되면, 밸브 개도 상한값이 현재 밸브 개도+α1로 변경된다. 상한값을 현재 밸브 개도+α1로 대기시킴으로써, HPST 입구압이 허용 범위를 벗어나게 되었을 때에 신속하게 밸브를 폐쇄하는 것이 가능해진다.

(3) 후압 제어 시: 벤틸레이터 밸브(66) 폐쇄 동작이나 고압 증기 터빈 바이패스 밸브(63)의 이상 개방 등의 이벤트의 발생에 의하여, 계통 내 압력이 급변하여 범위를 벗어날 것 같아지면, 제1 실시형태와 동일하게 하여 밸브 개도 상한값 산출부(210)가 출력하는 상한값에 따라 HPCV 밸브를 폐쇄하고, HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계를 정상 범위 내에 들어가게 할 수 있다.

도 7에 나타내는 예에서는, 시각 t0~t1에서 통상 제어가 실행된다. 시각 t1에서는, HPST 입력압이 도시하고 있지 않은 HPST 입력압 임곗값 이상이 되어, 후압 제어 대기 시가 된다. 그리고, 시각 t2에서 HPST 입력 압력이 HPST 목표압 이상이 되고, 후압 제어가 실행된다.

통상 제어 시에는, 2점 쇄선으로 나타내는 HPCV 밸브 개도 지령값의 상한값은 최대 개도 일정해진다. 또, 통상 제어 시에는, 1점 쇄선으로 나타내는 HPST 목표압을 향하여, HPCV 밸브 개도 지령값이 설정되어, HPST 입력압이 상승한다. 후압 제어 대기 시에는, HPCV 밸브 개도 지령값의 상한값은, 현재 밸브 개도＋α1％로 설정된다. 그리고, 후압 제어 시에는, 상한값의 PI 제어가 개시되고, 상한값으로 HPCV 밸브 개도가 억제된다. 또한, 후압 제어가 없는 전압 제어의 경우의 HPCV 밸브 개도는, 예를 들면 파선으로 나타내는 바와 같이 상승을 계속한다. 여기에서, 전압 제어는, HPCV의 상류 측의 압력에 근거한 제어이다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 제2 실시형태의 제어 장치(100)의 제어부(102)에 있어서의 처리의 흐름에 대하여 설명한다. 또한, 도 8에서는, HPCV를 HP 거버너 밸브로 표기하고, IPCV는 IP 거버너 밸브로 표기한다. 제2 실시형태의 제어부(102)는, 스텝 S11~S18의 처리에 의한 HPCV(HP 거버너 밸브)의 밸브 개도의 조절과, 스텝 S21~S28의 처리에 의한 IPCV(IP 거버너 밸브)의 밸브 개도의 조절을 병렬적으로 실행한다.

제어를 개시하면, 제어부(102)는, 도 5에 나타내는 HPST 입력압과 IPST 입력압의 대응 관계에 있어서의 경계선 B_HPST를 기준으로 하여, IPST 입구압에 근거하여, HPST 입구압 임곗값을 계산한다(스텝 S11). 또한, 스텝 S11의 처리는 소정의 시간 간격으로 실행된다. 다음으로, 제어부(102)는, HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S12). HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 이상이 아닌 경우(스텝 S12: NO), 제어부(102)는, 밸브 개도 상한값을 최댓값으로 하여, HP 거버너 밸브 통상 제어를 실행하고(스텝 S13), 스텝 S11로 되돌아간다. HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 이상인 경우(스텝 S12: YES), 제어부(102)는, 밸브 개도 상한값을 현재 개도+α1로 설정하여, HP 거버너 밸브 후압 제어 대기 상태로 이행하고(스텝 S14), HPST 입구압이 목표압 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S15).

HPST 입구압이 목표압 이상이 아닌 경우(스텝 S15: NO), 제어부(102)는, 처리를 스텝 S11로 되돌린다. HPST 입구압이 목표압 이상인 경우(스텝 S15: YES), 제어부(102)는, HP 거버너 밸브 후압 제어 실행하고(스텝 S16), HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 미만인지 아닌지를 판정한다(스텝 S17). HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 미만이 아닌 경우(스텝 S17: NO), 제어부(102)는, HPST 입구압 임곗값을 계산하고(스텝 S18), 소정 시간 후에, 스텝 S16의 처리를 실행한다. HPST 입구압이 HPST 입구압 임곗값 미만인 경우(스텝 S17: YES), 제어부(102)는, 처리를 스텝 S11로 되돌린다.

또, 제어를 개시하면, 상기 처리와 병렬하여, 제어부(102)는, 도 6에 나타내는 HPST 입력압과 IPST 입력압의 대응 관계에 있어서의 경계선 B_IPST를 기준으로 하여, HPST 입구압에 근거하여, IPST 입구압 임곗값을 계산한다(스텝 S21). 또한, 스텝 S21의 처리는 소정의 시간 간격으로 실행된다. 다음으로, 제어부(102)는, IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S22). IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 이상이 아닌 경우(스텝 S22: NO), 제어부(102)는, 밸브 개도 상한값을 최댓값으로 하여, IP 거버너 밸브 통상 제어를 실행하고(스텝 S23), 스텝 S21로 되돌아간다. IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 이상인 경우(스텝 S22: YES), 제어부(102)는, 밸브 개도 상한값을 현재 개도+α2로 설정하고, IP 거버너 밸브 후압 제어 대기 상태로 이행하고(스텝 S24), IPST 입구압이 목표압 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S25). 또한, α2는, α1에 대응하는 IPST 입구압 측의 상수값이다.

IPST 입구압이 목표압 이상이 아닌 경우(스텝 S25: NO), 제어부(102)는, 처리를 스텝 S21로 되돌린다. IPST 입구압이 목표압 이상인 경우(스텝 S25: YES), 제어부(102)는, IP 거버너 밸브 후압 제어 실행하고(스텝 S26), IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 미만인지 아닌지를 판정한다(스텝 S27). IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 미만이 아닌 경우(스텝 S27: NO), 제어부(102)는, IPST 입구압 임곗값을 계산하고(스텝 S28), 소정 시간 후에, 스텝 S26의 처리를 실행한다. IPST 입구압이 IPST 입구압 임곗값 미만인 경우(스텝 S27: YES), 제어부(102)는, 처리를 스텝 S21로 되돌린다.

이상과 같이, 본 개시의 제어 장치, 제어 방법 및 시스템에 의하면, HPST 입구압과 IPST 입구압의 대응 관계가 적정이 되도록, HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절할 수 있기 때문에, 증기 터빈(30)에 있어서의 HPST 입구압과 IPST 입구압이 불균형해지는 것에 의한 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

또, 본 실시형태에 의하면, 제어부(102)는, HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도의 각 상한값을, 선택적으로, 각 밸브 개도의 최댓값, HPST 입구압과 IPST 입구압의 각 현재값으로부터 소정량(α1 또는 α2) 증가시킨 각 값, 또는, 영역 A1을 기준으로 하는 각 값 중 어느 하나로 함으로써, HPCV의 밸브 개도의 상한값과 IPCV의 밸브 개도의 상한값을 조절한다. 이 구성에 의하면, HPST 입구압 또는 IPST 입구압이 허용 범위를 벗어나게 되었을 때에 신속하게 밸브를 폐쇄할 수 있다.

<제3 실시형태>

도 9를 참조하여, 본 개시의 제3 실시형태에 관한 제어 장치에 대하여 설명한다. 도 9는, 본 개시의 제3 실시형태에 관한 제어 장치를 설명하기 위한 모식도이다.

제3 실시형태는, 제1 실시형태에 나타낸 스러스트 밸런스 목표 범위(도 2의 영역 A1)의 결정 수순을 제시한다. 제3 실시형태에서는, 영역 A1(범위)을 이하의 수순으로 결정한다.

(S1) HPST와 IPST의 스러스트력이 균형을 이루는 HPST 입구압 및 IPST 입구압의 조합의 점 C1을 복수 구한다.

(S2) 스러스트력이 균형을 이루는 점 C1로부터, HP 측 혹은 IP 측의 ST 입구압을 편향시켰을 때에 허용할 수 있는 스러스트력의 최대 영역(HP 측 편향, IP 측 편향)을 구한다. 도 9에 나타내는 예에서는, 조합의 점 C1의 HPST 입구압을 ΔHP1과 ΔHP2만큼 편향시킨 범위와, 점 C1의 IPST 입구압을 ΔIP1과 ΔIP2만큼 편향시킨 범위를 구한다. 각 점 C1에 대하여 동일하게 한 HPST 입구압을 편향시킨 범위와 IPST 입구압을 편향시킨 범위를 구한다. 그리고, 각 점 C1의 HPST 입구압을 편향시킨 범위와 IPST 입구압을 편향시킨 범위를 초과하지 않도록 파선으로 나타내는 경계선 M_HPST와 경계선 M_IPST 사이에 끼워진 영역 A1a를 결정한다.

(S3) (S2)에서 구한 HPST 입구압과 IPST 입구압의 경계선 M_HPST와 경계선 M_IPST로부터 상수 γ(조정항)를 뺀 것을 영역 A1의 경계선 B_HPST와 경계선 B_IPST로 한다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 도 2를 참조하여 설명한 영역 A1(범위)이, HPST에 의한 스러스트력과 IPST에 의한 스러스트력이 균형을 이루는 HPST 입구압과 IPST 입구압의 조합점 C1로부터, HPST 입구압 또는 IPST 입구압의 일방을 편향시킨 경우의 스러스트력이 최대 허용값 이하인 영역 A1a에 대응한다. 또, 제어부(102)는, 영역 A1a의 경계로부터 영역 A1a의 내측으로 소정의 상수 γ를 뺀 영역 A1(범위)을 기준으로 하여, HPST 입구압과 IPST 입구압에 따라 HPCV의 밸브 개도와 IPCV의 밸브 개도를 조절한다.

본 실시형태에 의하면, 스러스트력을 제약의 범위로 억제하는 것이 가능하다.

(그 외의 실시형태)

이상, 본 개시의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명했지만, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 벗어나지 않는 범위의 설계 변경 등도 포함된다.

<컴퓨터 구성>

도 10은, 적어도 하나의 실시형태에 관한 컴퓨터의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.

컴퓨터(90)는, 프로세서(91), 메인 메모리(92), 스토리지(93), 및, 인터페이스(94)를 구비한다.

상술한 제어 장치(100)는, 컴퓨터(90)에 실장된다. 그리고, 상술한 각 처리부의 동작은, 프로그램의 형식으로 스토리지(93)에 기억되어 있다. 프로세서(91)는, 프로그램을 스토리지(93)로부터 판독하여 메인 메모리(92)에 전개하고, 당해 프로그램에 따라 상기 처리를 실행한다. 또, 프로세서(91)는, 프로그램에 따라, 상술한 각 기억부에 대응하는 기억 영역을 메인 메모리(92)에 확보한다.

프로그램은, 컴퓨터(90)에 발휘시키는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 된다. 예를 들면, 프로그램은, 스토리지에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 실장된 다른 프로그램과의 조합에 의하여 기능을 발휘시키는 것이어도 된다. 또한, 다른 실시형태에 있어서는, 컴퓨터는, 상기 구성에 더하여, 또는 상기 구성 대신에 PLD(Programmable Logic Device) 등의 커스텀 LSI(Large Scale Integrated Circuit)를 구비해도 된다. PLD의 예로서는, PAL(Programmable Array Logic), GAL(Generic Array Logic), CPLD(Complex Programmable Logic Device), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등을 들 수 있다. 이 경우, 프로세서에 의하여 실현되는 기능의 일부 또는 전부가 당해 집적 회로에 의하여 실현되어도 된다.

스토리지(93)의 예로서는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory), 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(93)는, 컴퓨터(90)의 버스에 직접 접속된 내부 미디어여도 되고, 인터페이스(94) 또는 통신 회선을 개재하여 컴퓨터(90)에 접속되는 외부 미디어여도 된다. 또, 이 프로그램이 통신 회선에 의하여 컴퓨터(90)로 전송되는 경우, 전송을 받은 컴퓨터(90)가 당해 프로그램을 메인 메모리(92)에 전개하여, 상기 처리를 실행해도 된다. 적어도 하나의 실시형태에 있어서, 스토리지(93)는, 일시적이지 않은 유형(有形)의 기억 매체이다.

<부기(付記)>

각 실시형태에 기재된 제어 장치(100)는, 예를 들면 이하와 같이 파악된다.

(1) 제1 양태에 관한 제어 장치(100)는, 제1 조절 밸브(고압 주증기 가감 밸브(43))를 통하여 제1 입구(증기 입구(311))로부터 공급된 제1 증기(고압 증기)를 이용하여 회전하는 제1 터빈(고압 증기 터빈(31))의 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브(중압 주증기 가감 밸브(46))를 통하여 제2 입구(증기 입구(321))로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축(36)으로 회전하는 제2 터빈(중압 증기 터빈(32))의 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부(101)와, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부(102)를 구비한다. 본 양태 및 이하의 각 양태에 의하면, 증기 터빈에 있어서의 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

(2) 제2 양태의 제어 장치(100)는, (1)의 제어 장치로서, 상기 제어부(102)는, 상기 회전축(36)에 가해지는 스러스트력이 적정해지는 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 대응 관계(균형 특성)에 근거한 상기 대응 관계에 대한 소정의 범위(영역 A1)를 기준으로 하여, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절한다. 본 양태에 의하면, 제1 입구압과 제2 입구압의 대응 관계가 적정해지도록, 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절할 수 있기 때문에, 증기 터빈(30)에 있어서의 제1 입구압과 제2 입구압이 불균형이 되는 것에 의한 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

(3) 제3 양태의 제어 장치(100)는, (2)의 제어 장치(100)로서, 상기 제어부(102)는, 상기 범위(영역 A1)를, 가로축을 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 일방, 세로축을 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 타방으로 하는 직교 좌표로 나타낸 경우에, 상기 범위의 상측의 경계선(B_IPST) 측을 기준으로 하여 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 일방을 조절하고, 상기 범위의 하측의 경계선(B_HPST) 측을 기준으로 하여 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 타방을 조절한다.

(4) 제4 양태의 제어 장치(100)는, (2) 또는 (3)의 제어 장치(100)로서, 상기 범위(영역 A1)는, 상기 제1 터빈에 의한 스러스트력과 상기 제2 터빈에 의한 스러스트력이 균형을 이루는 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 조합(C1)으로부터, 상기 제1 입구압 또는 상기 제2 입구압의 일방을 편향시킨 경우의 상기 스러스트력이 최대 허용값 이하인 영역 A1a에 대응한다.

(5) 제5 양태의 제어 장치(100)는, (4)의 제어 장치(100)로서, 상기 제어부(102)는, 상기 영역 A1a의 경계로부터 상기 영역 A1a의 내측으로 소정의 상수 γ를 뺀 영역 A1을 상기 범위(영역 A1)로 하여, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절한다.

(6) 제6 양태의 제어 장치(100)는, (2) 내지 (5)의 제어 장치(100)로서, 상기 제어부(102)는, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값과 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값을 조절함으로써, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절한다. 본 양태에 의하면, 예를 들면, 제1 조절 밸브의 상류 측의 압력의 제1 조절 밸브에 의한 피드백 제어나 제2 조절 밸브의 상류 측의 압력의 제2 조절 밸브에 의한 피드백 제어 등과 용이하게 조합할 수 있다.

(7) 제7 양태의 제어 장치(100)는, (6)의 제어 장치(100)로서, 상기 제어부(102)는, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 각 상한값을, 선택적으로, 상기 각 밸브 개도의 최댓값, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 각 현재값으로부터 소정량(α1, α2) 증가시킨 각 값, 또는, 상기 범위(영역 A1)를 기준으로 하는 각 값 중 어느 하나로 함으로써, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값과 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값을 조절한다. 본 양태에 의하면, 상한값에 의한 제어의 응답성을 향상시킬 수 있다.

산업상 이용가능성

본 발명의 각 양태에 의하면, 증기 터빈에 있어서의 스러스트력을 허용값 내로 제어할 수 있다.

1…시스템
10…가스 터빈
11…압축기
12…연소기
13…터빈
14…연료 유량 조절 밸브
20…배열 회수 보일러
21…고압 증기 발생부
22…중압 증기 발생부
23…재가열부
24…저압 증기 발생부
30…증기 터빈
31…고압 증기 터빈
32…중압 증기 터빈
33…저압 증기 터빈
34…발전기
35…복수기
41…고압 주증기 라인
42…고압 증기 정지 밸브
43…고압 주증기 가감 밸브
44, 61, 62…중압 주증기 라인
45…중압 증기 정지 밸브
46…중압 주증기 가감 밸브
51…저압 주증기 라인
52…저압 증기 정지 밸브
53…저압 주증기 가감 밸브
54…중압 터빈 배기 라인
55…급수 라인
56…배기 라인
63…고압 증기 터빈 바이패스 밸브
65…중압 증기 터빈 바이패스 밸브
66…벤틸레이터 밸브
71, 72, 73, 74, 75, 76…압력계
100…제어 장치
101…취득부
102…제어부

Claims (9)

1. 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈의 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈의 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부와,
   상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부를 구비하는 제어 장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 회전축에 가해지는 스러스트력이 적정해지는 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 대응 관계에 근거한 상기 대응 관계에 대한 소정의 범위를 기준으로 하여, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어 장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 범위를, 가로축을 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 일방, 세로축을 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 타방으로 하는 직교 좌표로 나타낸 경우에, 상기 범위의 상측의 경계선 측을 기준으로 하여 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 일방을 조절하고, 상기 범위의 하측의 경계선 측을 기준으로 하여 상기 제1 조절 밸브와 상기 제2 조절 밸브의 타방을 조절하는 제어 장치.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 범위는, 상기 제1 터빈에 의한 스러스트력과 상기 제2 터빈에 의한 스러스트력이 균형을 이루는 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 조합으로부터, 상기 제1 입구압 또는 상기 제2 입구압의 일방을 편향시킨 경우의 상기 스러스트력이 최대 허용값 이하인 영역에 대응하는 제어 장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 영역의 경계로부터 상기 영역의 내측으로 소정의 상수를 뺀 영역을 상기 범위로 하여, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어 장치.
6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값과 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값을 조절함으로써, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어 장치.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 각 상한값을, 선택적으로, 상기 각 밸브 개도의 최댓값, 상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압의 각 현재값으로부터 소정량 증가시킨 각 값, 또는, 상기 범위를 기준으로 하는 각 값 중 어느 하나로 함으로써, 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값과 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도의 상한값을 조절하는 제어 장치.
8. 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈의 상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈의 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 스텝과,
   상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 스텝을 포함하는 제어 방법.
9. 제1 조절 밸브와,
   제2 조절 밸브와,
   상기 제1 조절 밸브를 통하여 제1 입구로부터 공급된 제1 증기를 이용하여 회전하는 제1 터빈과,
   상기 제2 조절 밸브를 통하여 제2 입구로부터 공급된 제2 증기를 이용하여 상기 제1 터빈과 동일한 회전축으로 회전하는 제2 터빈과,
   상기 제1 조절 밸브에서 보아 상기 제1 입구 측의 상기 제1 증기의 압력값을 제1 입구압으로서 취득함과 함께, 상기 제2 조절 밸브에서 보아 상기 제2 입구 측의 상기 제2 증기의 압력값을 제2 입구압으로서 취득하는 취득부와,
   상기 제1 입구압과 상기 제2 입구압에 따라 상기 제1 조절 밸브의 밸브 개도와 상기 제2 조절 밸브의 밸브 개도를 조절하는 제어부를 구비하는 시스템.