TWI564471B - Equipment control devices and composite cycle power generation equipment - Google Patents

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TWI564471B
TWI564471B TW104128632A TW104128632A TWI564471B TW I564471 B TWI564471 B TW I564471B TW 104128632 A TW104128632 A TW 104128632A TW 104128632 A TW104128632 A TW 104128632A TW I564471 B TWI564471 B TW I564471B
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Description

設備控制裝置及複合循環發電設備
本發明之實施形態有關設備控制裝置及複合循環發電設備。
複合循環發電設備(combined cycle power plant)，是將燃氣渦輪(gas turbine)設備與排熱回收鍋爐(HRSG：Heat Recovery Steam Generator)與蒸氣渦輪設備予以組合而構成之發電設備。用來將燃氣渦輪的排氣的熱予以熱回收之排熱回收鍋爐，係內含過熱器或再熱器這樣的熱交換器。此處，所謂排熱回收鍋爐的再熱器，代表性者為再熱器等的管(傳熱管)，除此以外還有管集(header)、連絡配管等諸構成零件所成之物的總稱，為求說明簡化，以下稱呼為再熱器。
再熱器的任務，是將高壓蒸氣渦輪的排氣亦即排出蒸氣和燃氣渦輪排氣做熱交換使其過熱，藉此生成再熱蒸氣。另一方面，再熱器本身，係藉由通過內部之排出蒸氣而被冷卻。其結果，該些再熱器的溫度，會在通過內部之再熱蒸氣的溫度附近整定(settling)亦即平衡 (balance)。此處，再熱蒸氣當中最高溫者，一般而言是直接接觸燃氣渦輪排氣之外側表面部位。
又，再熱器的最高使用溫度，是對於所預想之設備運用，將燃氣渦輪排氣溫度或冷卻流體亦即再熱蒸氣的流量等納入考量以後，視必要賦予充分的保險量(margin)而選定。最近的例子中，在和具有燃氣渦輪排氣溫度的最高溫度為600℃至650℃的特性之燃氣渦輪組合之排熱回收鍋爐中，再熱器的最高使用溫度多半訂為550℃至600℃左右。又，此一超出再熱器的最高使用溫度之燃氣渦輪排氣溫度所伴隨之設備運轉，在再熱蒸氣的冷卻效果發揮之條件下，特別是確保再熱蒸氣流量下才被容許。另，上述關於再熱器之冷卻的思考模式，對於同為熱交換器之過熱器亦同，藉由通過過熱器之主蒸氣，過熱器受到冷卻。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特許第3281130號公報
所謂的多軸型複合循環發電設備中，已知有將燃氣渦輪2台與排熱回收鍋爐2台與蒸氣渦輪1台予以組合之2-2-1(two-two-one)方式的構成。以下，在此2- 2-1方式中，由其中一方的燃氣渦輪與排熱回收鍋爐所成之發電設備稱呼為第1單元，由另一方的燃氣渦輪與排熱回收鍋爐所成之發電設備稱呼為第2單元。
通常的商用運轉中，由經濟效益的觀點看來，第1單元及第2單元的燃氣渦輪輸出，幾乎皆是雙方均以額定100%輸出(基本負載)來運轉之情況。即使當因電力需求減緩而要求抑制輸出的情形下，通常的運轉態樣仍是兩單元的燃氣渦輪輸出步調統一而在同一時間點進行輸出降低，其結果，兩單元的燃氣渦輪輸出一致。但，在如後述般的特殊情況下，可能會被迫發生兩單元的燃氣渦輪輸出有差異之不平衡輸出的情形。在該運轉下，運轉態樣會成為，輸出較小一方的燃氣渦輪輸出側的單元(例如第2單元)，從輸出較大一方的燃氣渦輪的輸出側的單元(例如第1單元)奪取再熱蒸氣。其結果，第1單元的再熱蒸氣量減少而無法確保冷卻再熱器所必須的流量，極端的情形下會發生再熱器溫度超出最高使用溫度之問題。
鑑此，本發明的一個態樣，係有鑑於上述問題而研發，其課題在於提供一種設備控制裝置及複合循環發電設備，減低二個燃氣渦輪當中輸出較大一方的燃氣渦輪的輸出側的單元的再熱器變得冷卻不足之可能性。
按照一個實施形態，係控制複合循環發電設備之設備控制裝置，複合循環發電設備具備：第1過熱器，將第1燃氣渦輪的排氣予以熱回收並產生第1主蒸氣；及第2過熱器，將第2燃氣渦輪的排氣予以熱回收並 產生第2主蒸氣。複合循環發電設備，具備：第1蒸氣渦輪，供前述第1主蒸氣及前述第2主蒸氣流入；及第1再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的排出蒸氣分流而出之第1排出蒸氣予以加熱以生成第1再熱蒸氣。複合循環發電設備，具備：第2再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的前述排出蒸氣分流而出之第2排出蒸氣予以加熱以生成第2再熱蒸氣；及第2蒸氣渦輪，供前述第1再熱蒸氣及前述第2再熱蒸氣匯流以後流入。複合循環發電設備，具備：第1閥，調節流入至前述第1再熱器之前述第1排出蒸氣或從前述第1再熱器排出之前述第1再熱蒸氣的流量；及第2閥，調節流入至前述第2再熱器之前述第2排出蒸氣或從前述第2再熱器排出之前述第2再熱蒸氣的流量。設備控制裝置，具備：決定部，利用前述第1主蒸氣的流量及前述第2主蒸氣的流量，決定前述第2閥的目標開度；及控制部，將前述決定出的目標開度和前述第2閥的閥開度予以比較，依據比較結果控制前述第2閥。
按照本案發明，能夠提供一種設備控制裝置及複合循環發電設備，減低二個燃氣渦輪當中輸出較大一方的燃氣渦輪的輸出側的單元的再熱器變得冷卻不足之可能性。
1、2、3、3b‧‧‧多軸型複合循環發電設備
300、400‧‧‧控制裝置
600、650‧‧‧閥控制部
601、651‧‧‧決定部
602、652‧‧‧控制部
610‧‧‧除法器
612‧‧‧移動時間平均演算器
613‧‧‧樣本保持部
614‧‧‧函數產生器
615、616、621‧‧‧比較器
617‧‧‧切換器
618‧‧‧判斷部
619、623‧‧‧AND閘
620‧‧‧設定器
622‧‧‧脈衝產生器
700、701‧‧‧第1單元
800、801‧‧‧第2單元
704‧‧‧高壓隔離閥
804‧‧‧高壓隔離閥(第3閥)
710‧‧‧第1燃氣渦輪
810‧‧‧第2燃氣渦輪
711、811‧‧‧排熱回收鍋爐
713、813‧‧‧汽鼓
716、816、905‧‧‧發電機
717‧‧‧第1過熱器
817‧‧‧第2過熱器
718、728、818、828‧‧‧計器
720‧‧‧第1再熱器
820‧‧‧第2再熱器
721、731、821、831‧‧‧逆止閥
722‧‧‧CRH隔離閥(第1閥)
822‧‧‧CRH隔離閥(第2閥)
723、823‧‧‧渦輪旁通閥
732、832‧‧‧HRH隔離閥
733、833‧‧‧高壓渦輪旁通閥
734、834‧‧‧低壓渦輪旁通閥
815、819、825‧‧‧開度計
901‧‧‧加減閥
902‧‧‧高壓蒸氣渦輪(第1蒸氣渦輪)
903‧‧‧低壓蒸氣渦輪(第2蒸氣渦輪)
904‧‧‧車軸
908‧‧‧高壓蒸氣管集
910‧‧‧排出蒸氣管集
911‧‧‧再熱蒸氣管集
912‧‧‧再熱截流閥
a、c‧‧‧開閥指令
b‧‧‧脈衝訊號
d、j‧‧‧開度訊號
e、m‧‧‧流量訊號
g‧‧‧***開始訊號
h‧‧‧主蒸氣平均流量比
i‧‧‧主蒸氣流量比
k‧‧‧第2主蒸氣
n‧‧‧第1主蒸氣
p‧‧‧第1排出蒸氣
q‧‧‧第2排出蒸氣
r‧‧‧目標開度
s‧‧‧***開始時主蒸氣流量比
t‧‧‧修正主蒸氣流量比
u‧‧‧開度增加指令
v、w‧‧‧閉閥指令
y‧‧‧第1再熱蒸氣
z‧‧‧第2再熱蒸氣
[圖1]第1實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備1的構成示意圖。
[圖2]第1實施形態之CRH隔離閥822的閥開度與流 量係數之特性一例示意圖表。
[圖3]第1實施形態的第2變形例之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數之特性一例示意圖表。
[圖4]第2實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備2的構成示意圖。
[圖5]第3實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備3的構成示意圖。
[圖6]第3實施形態的變形例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備3b的構成示意圖。
[圖7]比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的構成例示意圖。
[圖8]比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的不平衡輸出狀態的蒸氣流量說明用圖。
(比較例)
在說明本實施形態之控制裝置前，說明比較例之複合循環發電設備的運轉，並說明其課題與問題細節。另，以下本說明書中使用的數值皆為便於說明之一例。
圖7為比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的構成例示意圖。如圖7所示，第1比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備，具有：第1單元700，701、第2單元800，801、高壓蒸氣管集(header) 908、加減閥901、高壓蒸氣渦輪(第1蒸氣渦輪)902、低壓蒸氣渦輪(第2蒸氣渦輪)903、再熱截流(intercept)閥912、車軸904、及發電機905。
如圖7所示，第1單元700，具備：發電機716、第1燃氣渦輪710、排熱回收鍋爐711、汽鼓(drum)713、第1過熱器717、及高壓隔離(isolation)閥704。此外，同樣地，第2單元800，具備：發電機816、第2燃氣渦輪810、排熱回收鍋爐811、汽鼓813、第2過熱器817、及高壓隔離閥(第3閥)804。
第1單元700的排熱回收鍋爐711，將第1燃氣渦輪710的排氣的熱予以回收，並從內含的汽鼓713產生蒸氣。該蒸氣藉由第1過熱器717受到加熱，生成第1主蒸氣n。
第2單元800的排熱回收鍋爐811亦同樣地，將第2燃氣渦輪810的排氣的熱予以回收，並從內含的汽鼓813產生蒸氣。該蒸氣藉由第2過熱器817受到加熱，生成第2主蒸氣k。
來自第1單元700的第1主蒸氣n及來自第2單元800的第2主蒸氣k，分別透過高壓隔離閥704、804被送氣至高壓蒸氣管集908。主蒸氣n與主蒸氣k，在高壓蒸氣管集908匯流後通過加減閥901被供給至高壓蒸氣渦輪902，驅動高壓蒸氣渦輪902。
該主蒸氣n與主蒸氣k，藉由驅動高壓蒸氣渦輪902，而成為低壓且低溫狀態的排出蒸氣。該排出蒸 氣，從高壓蒸氣渦輪902排氣，被送氣至排出蒸氣管集910。從排出蒸氣管集910會分歧成第1單元701及第2單元702，故排出蒸氣會分別分流成第1單元的第1排出蒸氣p及第2單元的第2排出蒸氣q。
第1單元的排熱回收鍋爐711中內含之第1再熱器720，將第1燃氣渦輪710的排氣的熱予以回收而加熱第1排出蒸氣p，藉此生成第1再熱蒸氣y。同樣地，第2單元的排熱回收鍋爐811中內含之第2再熱器820，將第2燃氣渦輪810的排氣的熱予以回收而加熱第2排出蒸氣q，藉此生成第2再熱蒸氣z。
該第1單元的第1再熱蒸氣y及該第2單元的第2再熱蒸氣z，分別透過逆止閥721、821被送氣至再熱蒸氣管集911。該第1單元的第1再熱蒸氣y及該第2單元的第2再熱蒸氣z，於再熱蒸氣管集911匯流，通過再熱截流閥912被供給至低壓蒸氣渦輪903，驅動低壓蒸氣渦輪903。
驅動低壓蒸氣渦輪903後，從低壓蒸氣渦輪903排氣的蒸氣，被引導至復水器(未圖示)受到冷卻而還原成復水。另，就其他的構成例而言，也有藉由從低壓蒸氣渦輪排氣的蒸氣來驅動更低壓的蒸氣渦輪後才被引導至復水器者。
在第1過熱器717、817與高壓蒸氣管集908之間，分別設置有電動閥亦即高壓隔離閥704、804。此外，在排出蒸氣管集910與第1再熱器720、820之間， 分別設置有電動閥亦即CRH(Cold ReHeat：低溫再熱)隔離閥722、822。該些高壓隔離閥704、804及CRH隔離閥722、822，4個閥皆處於全開的100%開度。
另，若要嚴謹地描述主蒸氣流量(t/h)與排出蒸氣流量(t/h)之關係，則主蒸氣的一部分係被消費作成未圖示的輔助蒸氣源或渦輪軸封(gland)蒸氣源而耗損後才成為排出蒸氣。因此，若將主蒸氣流量訂為F(t/h)，則排出蒸氣流量會成為F-ε(t/h)。但，該些耗損量極少，本說明書中將此些微的量ε近似為零，以下以排出蒸氣為F(t/h)來說明。
圖7中，揭示第1單元及第2單元的第1燃氣渦輪710、810雙方均以額定100%輸出來運轉之運轉狀況。第1單元700的第1燃氣渦輪710為額定100%輸出，故排熱回收鍋爐接收高溫且多量的燃氣渦輪排氣而生成之主蒸氣n的流量，為F(t/h)。
同樣地，第2單元800的第2燃氣渦輪810亦為額定100%輸出，故主蒸氣k的流量同為F(t/h)。其集合而驅動高壓蒸氣渦輪902後，均等地被分流，故第1排出蒸氣p、q分別為F(t/h)。像這樣，F(t/h)這樣充足流量的第1排出蒸氣p、q分別通過第1再熱器720、820，故對於第1再熱器720、820的冷卻不造成妨礙。
接著，利用圖8，說明比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的不平衡輸出狀態的蒸氣流量。 圖8為比較例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的不平衡輸出狀態的蒸氣流量說明用圖。如圖8所示，第1單元700的第1燃氣渦輪710保持額定100%輸出，另一方面，第2單元800的第2燃氣渦輪810處於部分輸出狀態的40%輸出。像這樣，第1單元700的第1燃氣渦輪710及第2單元800的第2燃氣渦輪810，是在不平衡的輸出狀態下運轉。
像這樣僅有第2單元800的第2燃氣渦輪810的輸出降低而成為部分輸出，屬於特殊的情況。就成為這種運轉態樣的代表性例子而言，有第2單元的第2燃氣渦輪810發生故障，其結果基於安全理由不容許100%額定運轉，負載回退(load runback)作動令燃氣渦輪輸出減低至安全區域的部分輸出為止之情形。
排熱回收鍋爐811中，隨著第2單元800的第2燃氣渦輪810的輸出降低，排氣的供給熱源減少之結果，由第2單元800之汽鼓813生成的蒸氣量降低，主蒸氣k的流量例如假設成為1/2F(t/h)。
另，該主蒸氣k的流量值1/2F(t/h)，只是便於說明，實際的設備熱均衡(熱平衡)中，即使燃氣渦輪輸出成為了40%，主蒸氣流量也未必為成為一半。
此外，流入至排出蒸氣管集910的排出蒸氣的總流量，等於主蒸氣n與主蒸氣k之合計值，故總流量為F+1/2F(t/h)=3/2F(t/h)。該總流量的各一半會流入至至各單元的第1再熱器720、820，因此流入至第1 單元的第1再熱器720之第1排出蒸氣p為3/4F(t/h)，流入至第2單元的第2再熱器820之第2排出蒸氣q亦成為3/4F(t/h)的流量。
會像這樣均等地流入各一半之理由如下所述。我們知道，一般而言通過閥體之流體的流量，和該閥的入口壓(一次壓)與出口壓(二次壓)之差壓亦即閥差壓有關。
關於圖8中的第1單元701及第2單元的801之CRH隔離閥722、822，同閥的一次壓對於兩單元皆是排出蒸氣管集910的壓力故相等，此外同閥的二次壓會成為再熱蒸氣管集911的壓力加上各自的第1再熱器720、820所保有之壓力損失而成之壓力，因此二次壓亦幾乎相等。一次壓及二次壓相等，閥開度亦是兩方皆為全開的100%開度，因此對於各單元的第1再熱器720、820會有均等的排出蒸氣量流入。
若從再熱器冷卻的觀點來考察該不平衡輸出運轉，則針對第2單元800，第2燃氣渦輪810減低至輸出40%，排氣的熱能亦降低，故3/4F(t/h)的排出蒸氣流量q對於第2再熱器820的冷卻而言足夠。
但，第1單元700的第1燃氣渦輪710，保持著額定100%輸出，然而第1排出蒸氣p的流量卻比可確保冷卻效果之F(t/h)還耗損了25%而減低至3/4F(t/h)。因此，第1再熱器720的冷卻不足，而會發生第1再熱器720的溫度超過第1再熱器720的最高使用溫度 之問題。若從第1單元701來看待此狀況，能夠理解成排出蒸氣被第2單元801奪走，結果自身的排出蒸氣流量降低。
為了消弭此第1再熱器720的冷卻不足問題，只要對於各自的每個排熱回收鍋爐確保和主蒸氣等量之排出蒸氣即可。也就是說，若使流入至第2單元801的第2再熱器820之3/4F(t/h)的第2排出蒸氣q，減少至和主蒸氣k相同之1/2F(t/h)，則第1單元的第1排出蒸氣p的流量便會從3/4F(t/h)增加至F(t/h)。可知這樣做便可消弭此問題。又可知，為實現這一點，只要將CRH隔離閥822的開度縮小至中間開度即可。
但，若要依習知技術的脈絡的方法來進行這一點，則料想會計測第2單元的第2排出蒸氣q的流量，然後對CRH隔離閥822做流量控制以使該值成為1/2F(t/h)。一般而言，為了做流量控制，會使用以空氣為作動源之流量調整閥，該控制電路中會運用以PID控制器為代表之反饋控制。
相對於此，CRH隔離閥822為電動閥，其主要的設置目的，是用來在後述後發單元的起動等當中之「蒸氣的遮蔽及***」時使用，目的並非進行流量控制。若要討論其動作速度，CRH隔離閥822例如為設置於口徑500mm至700mm左右的大口徑配管之大尺寸電動閥，其行程(stroke)時間(從全閉至全開為止所需之最短時間)需要2分鐘左右的時間。
如果利用這樣緩慢的電動閥來進行反饋控制，會因大幅的無謂時間造成響應性差，閥開度或流量會經常不穩定。但，若為了做流量控制而將CRH隔離閥822這樣的大口徑閥從電動閥替換成昂貴的流量調節閥，則就成本面而言沒有討論價值。再者，空氣作動的流量調節閥中，全閉時的密閉(tight shut)性(將蒸氣完全遮蔽之功能)低，還會發生無法完全遮蔽蒸氣之新問題。
綜合上述，使用CRH隔離閥這樣的大型電動閥來進行流量控制是困難且不切實際的。對此，本實施形態中，係以此電動閥來提供實用的控制。
以下參照圖面，說明本發明之實施形態。
(第1實施形態)
圖1為第1實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備1的構成示意圖。如圖1所示，第1實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備1的運轉態樣，如同圖8般，第1單元的第1燃氣渦輪710保持額定100%輸出，第1主蒸氣n為F(t/h)之流量，CRH隔離閥722的開度為全開100%。另一方面，第2單元800的第2燃氣渦輪810輸出降低至40%輸出，第2主蒸氣k降低至1/2F(t/h)的流量。
本實施形態中，目的在於調整CRH隔離閥822使得第2排出蒸氣q的流量成為1/2F(t/h)，以使第1單元的第1排出蒸氣p增加至F(t/h)。為此，本實施 形態之控制裝置300係執行以下處理，來替代上述比較例中提及之計測第2排出蒸氣q的流量並對電動閥做流量控制以使其成為1/2F(t/h)。本實施形態之控制裝置300，是求出第1主蒸氣n與第2主蒸氣k之流量比(例如1：0.5)，然後調整CRH隔離閥822，以便將第1單元701與第2單元801之間的排出蒸氣的流量比分配成和求出的流量比成為相同比(例如1：0.5)。此調整的結果，如圖1所示，當高壓隔離閥704、804及CRH隔離閥722為全開的100%開度時，CRH隔離閥822的開度例如成為30%。
該調整方法中，設備控制裝置300，為了能夠容易地處理蒸氣流量比此一要素參數，係利用第1主蒸氣n的流量與第2主蒸氣k之流量比、以及CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係，來決定CRH隔離閥822的閥開度。
接下來，說明第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1的構成。圖1所示第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1的構成，相較於圖7所示比較例之多軸型複合循環發電設備而言，其構成為，第1單元700中追加了計器718，第2單元800中追加了計器818，第1單元801中追加了開度計815，另追加了設備控制裝置300。
計器718，計測第1主蒸氣n的流量。此外，計器818，計測第2主蒸氣k的流量。開度計815，計測 CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度。本實施形態中的CRH隔離閥(第2閥)822，以一例而言，以下以電動閥來做說明。
控制裝置300，具備閥控制部600。閥控制部600，具有未圖示的處理器及記憶著程式之未圖示的記憶部，處理器執行記憶部中記憶之程式。藉此，閥控制部600例如控制高壓隔離閥704、804或CRH隔離閥722、822。圖1中，僅圖示控制其中的CRH隔離閥822之要素。此處，閥控制部600是作用成為決定部601及控制部602。
決定部601，利用第1主蒸氣n的流量及第2主蒸氣k的流量，決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度。
控制部602，將決定出的目標開度與CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度予以比較，依據比較結果，控制CRH隔離閥(第2閥)822。
此處，決定部601具備除法器610、移動時間平均演算器612、函數產生器614。此外，控制部602具備比較器615、比較器616。對於閥控制部600的決定部601，會輸入計器718計測而得之示意主蒸氣n的流量之流量訊號e、及計器818計測而得之示意主蒸氣k的流量之流量訊號m。
除法器610，將該流量訊號m除以流量訊號e，藉此決定流量比i(=m÷e)，並將流量比i輸出給移 動時間平均演算器612。
移動時間平均演算器612，算出最近(recently)的規定時間(例如1分鐘內)的流量比i的移動時間平均以作為主蒸氣平均流量比h，並將算出的主蒸氣平均流量比h輸出給函數產生器614。
圖2為第1實施形態之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數之特性一例示意圖表。圖2中，縱軸為流量係數(Cv值)，橫軸為閥開度。此處，所謂流量係數(Cv值)，係從主蒸氣平均流量比h求出之CRH隔離閥822的流量。
回到圖1，函數產生器614，記憶著示意如圖2的特性之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係。函數產生器614，由主蒸氣平均流量比h來決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數Y2，並將上述閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係(參照圖2)中和CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數Y2相對應之CRH隔離閥(第2閥)的閥開度(例如圖2例子中為30%)，決定成為CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度r。
像這樣，決定部601，算出第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比的移動時間平均作為主蒸氣平均流量比h，並利用算出的主蒸氣平均流量比h、以及CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度與流量係數之對應關係，來決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度。此時，決定部 601利用主蒸氣平均流量比h來決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數，然後將上述閥開度與流量係數之對應關係中和CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數相對應之CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度決定成為CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度r。
此處，CRH隔離閥722與CRH隔離閥822，以一例而言，為同一規格的閥，因此閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係亦同一。
函數產生器614，將決定好的目標開度r輸出給比較器615及比較器616。
此處，對於閥控制部600的控制部602，會輸入開度計815計測出之示意CRH隔離閥822的開度之開度訊號d。
比較器615，將目標開度r與開度訊號d予以比較，當目標開度r比開度訊號d還大的情形下(亦即r>d的情形下)，輸出對CRH隔離閥822之開閥指令v。
同樣地，比較器616將目標開度r與開度訊號d予以比較，當目標開度r比開度訊號d還小的情形下(亦即r<d的情形下)，輸出對CRH隔離閥822之閉閥指令w。像這樣，控制部602因應目標開度r，於開度不足時輸出開閥指令v，於開度過剩時輸出閉閥指令w。藉此，最終CRH隔離閥822的開度便成為目標開度r。
其後，當燃氣渦輪輸出有變動，而流量訊號e及流量訊號m變動時，會依據該時的流量訊號e及流量訊 號m來生成新的主蒸氣平均流量比h，生成新的目標開度r，修正CRH隔離閥822的開度。
接下來，說明具有以上構成的第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1的作用。
第1單元700的第1燃氣渦輪710，保持額定100%輸出，CRH隔離閥722全開而主蒸氣n流通F(t/h)之流量。另一方面，第2單元800的第2燃氣渦輪810降低至40%輸出，主蒸氣k流通1/2F(t/h)之流量。說明此狀態下之圖1的作用及效果。
流量訊號e的值為F(t/h)，流量訊號m的值為1/2F(t/h)，故除法器610將流量訊號m除以流量訊號e，輸出示意值為0.5之主蒸氣流量比i。此處，一般而言實際設備中的蒸氣流量會受到各式各樣的外部擾亂要素而被添加雜訊成分，流量訊號e及m經常於±5%左右的範圍內振盪。是故，主蒸氣流量比i亦以0.5為略中心而具有±10%左右的振幅。
作為其對策，本實施形態之決定部601，具備移動時間平均演算器612，移動時間平均演算器612算出最近(recently)的規定時間(例如1分鐘內)的移動時間平均。藉此，會吸收外部擾亂引起之±變動，而算出對於第1單元700而言之第2單元800的穩定的主蒸氣平均流量比h(=0.5)。因應此主蒸氣的流量比1：0.5，決定部601係決定CRH隔離閥822的目標開度r，以使對於第1單元701的排出蒸氣而言之第2單元801的排出蒸氣的 流量比亦成為1：0.5。然後，控制部602控制CRH隔離閥822使成為決定出的目標開度r。藉此，對於第1單元701的排出蒸氣而言之第2單元801的排出蒸氣的流量比便成為1：0.5。
為了進行此一分配，函數產生器614於其內部記憶著CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係。函數產生器614，例如當被輸入示意值為0.5之主蒸氣平均流量比h，便依據保持於內部之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數之對應關係，由於CRH隔離閥722的閥開度為100%，故取得流量係數Y1作為閥開度為100%時之流量係數。由於平均流量比h為0.5，故函數產生器614，依據CRH隔離閥822的閥開度與流量係數之對應關係，求出成為該流量係數Y1的0.5倍的流量係數Y2之閥的閥開度。藉此，便得到30%作為目標開度r。
依此，閥控制部600將CRH隔離閥822的開度設為30%，第2單元801的第2排出蒸氣q會成為1/2F(t/h)，其結果，第1單元701的第1排出蒸氣p成為F(t/h)。茲整理其理由如次。
(1)第1單元701的CRH隔離閥722為全開100%，其流量係數(Cv值)為Y1。
(2)第2單元801的CRH隔離閥822為30%開度，其流量係數(Cv值)Y2為Y1的0.5倍。
(3)如上述般，CRH隔離閥722與822兩閥 之閥差壓△P和流體的比重G略相等，故存在蒸氣流量F=Cv×(△P/G)之關係，故流量係數(Cv值)的比為通過兩閥之蒸氣流量F的比。
(4)接著第1單元701的第1排出蒸氣p與第2單元801的第2排出蒸氣q之流量被分配成1：0.5之比。(5)流入至排出蒸氣管集910之排出蒸氣的總流量，等於主蒸氣流量的合計值，總流量為3/2F(t/h)，故若將其對第1單元701與第2單元801之間分配成1：0.5，則第1單元701的第1排出蒸氣p為F(t/h)，第2單元801的第2排出蒸氣q為1/2F(t/h)。
像這樣，會如設想般確保F(t/h)作為第1單元701的第1排出蒸氣p之流量，消弭第1再熱器720的冷卻不足問題。
本實施形態使用電動閥卻仍能發揮這樣效果的原因在於，流量控制並非意圖直接地將第2排出蒸氣q的實際流量設為所求之1/2F(t/h)，而是採用了下述控制，即，將第1排出蒸氣p與第2排出蒸氣q之流量比分配成1：0.5，其結果「間接地」讓第2排出蒸氣q成為1/2F(t/h)。
以上，第1實施形態中，多軸型複合循環發電設備1，具備：第1過熱器717，將第1燃氣渦輪710的排氣予以熱回收並產生第1主蒸氣；及第2過熱器817，將第2燃氣渦輪810的排氣予以熱回收並產生第2主蒸氣。又，多軸型複合循環發電設備1，具備：第1蒸 氣渦輪902，供第1主蒸氣及第2主蒸氣流入；及第1再熱器720，將第1蒸氣渦輪902的排出蒸氣分流而出之第1排出蒸氣予以加熱以生成第1再熱蒸氣；及第2再熱器820，將第1蒸氣渦輪902的排出蒸氣分流而出之第2排出蒸氣予以加熱以生成第2再熱蒸氣。又，多軸型複合循環發電設備1，具備：第2蒸氣渦輪903，供第1再熱蒸氣及第2再熱蒸氣匯流後流入；及CRH隔離閥(第1閥)722，調節流入至第1再熱器之第1排出蒸氣的流量；及CRH隔離閥(第2閥)822，調節流入至第2再熱器820之第2排出蒸氣的流量。
控制具有這樣的構成之多軸型複合循環發電設備1的設備控制裝置300，係具備決定部601，利用第1主蒸氣的流量與第2主蒸氣的流量，決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度r。又，設備控制裝置300，係具備控制部602，將決定出的目標開度與CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度予以比較，依據比較結果，控制CRH隔離閥(第2閥)822。
多軸型複合循環發電設備1具有這樣的構成，藉此第1閥與第2閥之閥差壓會成為相等，因此通過兩閥之蒸氣流量的比，會成為兩閥之流量係數的比。決定部601，決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度r，使得通過兩閥之蒸氣流量的比，和第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比成為相同。然後，控制部602，控制CRH隔離閥(第2閥)822使得CRH隔離閥(第2閥)822的閥開 度成為該目標開度。藉此，通過CRH隔離閥722與CRH隔離閥822之蒸氣流量的比，會成為第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比。其結果，能夠確保通過二個燃氣渦輪當中較大一方的燃氣渦輪的輸出側的第1單元701的第1再熱器720之足夠量的排出蒸氣量，故能夠減低第1再熱器720變得冷卻不足之可能性。
(第1實施形態的第1變形例)
第1實施形態，說明了對於2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的控制方式的適用例，但對於將燃氣渦輪3台與排熱回收鍋爐3台與蒸氣渦輪1台組合之3-3-1方式的多軸型複合循環發電設備亦可適用第1實施形態之控制方式。
例如，設想處於第1單元的燃氣渦輪為100%負載、第2單元的燃氣渦輪為40%負載、第3單元的燃氣渦輪為20%負載之運轉狀態下的情形。在此情形下，設備控制裝置300，因應第1單元與第2單元之主蒸氣流量比，調整第2單元的CRH隔離閥，同樣地因應第1單元與第3單元之主蒸氣流量比，調整第3單元的CRH隔離閥。
藉此，便能因應第1單元與第2單元與第3單元間之主蒸氣流量比來分配第1單元與第2單元與第3單元間之排出蒸氣的流量。同樣的做法，對於將N(N為自然數)台燃氣渦輪與N台排熱回收鍋爐與蒸氣渦輪1台 組合之N-N-1方式的多軸型複合循環發電設備，亦能適用第1實施形態之控制方式。
(第1實施形態的第2變形例)
接著利用圖3，說明第1實施形態的第2變形例。圖3為第1實施形態的第2變形例之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數之特性一例示意圖表。圖3中，縱軸為流量係數(Cv值)，橫軸為閥開度。
通常運轉中，燃氣渦輪的輸出較大側之單元(此處為第1單元701)的CRH隔離閥為100%。這是因為，若將此CRH隔離閥的開度設為全開以下來使用，則壓力損失會變大而排出蒸氣的溫度及壓力降低，相應地，低壓蒸氣渦輪903的輸出亦降低而以商用機而言會造成經濟損失。但，雖然頻率不大，仍有輸出較大側之單元的CRH隔離閥以中間開度運轉的情形。
本變形例，設想較大輸出側之單元的CRH隔離閥以中間開度運轉的情形。第1實施形態的第2變形例之多軸型複合循環發電設備1，相對於圖1之多軸型複合循環發電設備1而言，更具備計測CRH隔離閥722的開度之開度計(未圖示)。該開度計，會將示意CRH隔離閥722的開度之開度訊號輸出給決定部601。
以輸出較大側之單元作為第1單元，當第1單元(較大輸出側)的CRH隔離閥722處於80%開度的情形下，本變形例之決定部601內含之函數產生器614， 會依以下手續求出第2單元(較小輸出側)的CRH隔離閥822的目標開度r。
(1)函數產生器614中，記憶著具有如圖3所示的特性之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係。
(2)函數產生器614，取得示意CRH隔離閥722的開度之開度訊號。CRH隔離閥722的開度為80%，故由CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係，讀取開度80%時之流量係數Y3。
(3)函數產生器614，因應對於第1單元而言之第2單元的主蒸氣的流量比亦即主蒸氣平均流量比h(同樣設為0.5)，將Y3設為0.5倍，求出CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數Y4。
(4)函數產生器614，由CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係，讀取流量係數為Y4時之閥開度。讀取出的閥開度為20%，故函數產生器614輸出示意值為20%之目標開度r。
像這樣，在CRH隔離閥(第1閥)722與CRH隔離閥(第2閥)822之間，閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係幾乎相同。又，決定部601，在CRH隔離閥722、822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係中求出和第1閥的閥開度相對應之流量係數，並利用求出的流量係數以及主蒸氣平均流量比h，決定CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數Y4。
又，決定部601，在CRH隔離閥722、822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係中，將和CRH隔離閥(第2閥)822的目標流量係數Y4相對應之CRH隔離閥(第2閥)822的閥開度，決定成為CRH隔離閥(第2閥)822的目標開度r。
若構成為決定部601像這樣作用，則即使較大輸出側的CRH隔離閥722為中間開度，通過CRH隔離閥722與CRH隔離閥822之蒸氣流量的比仍會成為第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比。其結果，能夠確保通過二個燃氣渦輪當中較大一方的燃氣渦輪的輸出側的第1單元701的第1再熱器720之足夠量的排出蒸氣量，故能夠減低第1再熱器720變得冷卻不足之可能性。
(第2實施形態)
接下來，說明第2實施形態。第1實施形態之多軸型複合循環發電設備中，CRH隔離閥(第1閥)722設於第1再熱器720之前，並調節流入至第1再熱器之第1排氣蒸氣的流量；CRH隔離閥(第2閥)822設於第2再熱器820之前，並調節流入至第2再熱器820之第2排氣蒸氣的流量。相對於此，第2實施形態之多軸型複合循環發電設備中，CRH隔離閥(第1閥)732設於第1再熱器720之後，並調節從第1再熱器720排出之第1再熱蒸氣的流量；CRH隔離閥(第2閥)832設於第2再熱器820之後，並調節從第2再熱器820排出之第2再熱蒸氣的流 量。
圖4為第2實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備2的構成示意圖。另，和圖1共通之要素標註同一符號，並省略其具體性說明。如圖4所示，第2實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備2的構成，相較於圖1所示第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1的構成，於下述之處相異。
在排出蒸氣管集910與第1再熱器720、820之間，分別設有逆止閥731、831，在第1再熱器720、820與再熱蒸氣管集911之間，設有HRH(Hot ReHeat：高溫再熱)隔離閥732、832。藉此，HRH隔離閥(第1閥)732，調節從第1再熱器720排出之第1再熱蒸氣的流量。此外，HRH隔離閥(第2閥)832，調節從第2再熱器820排出之第2再熱蒸氣的流量。又，設有計測HRH隔離閥832的開度之開度計825。
第1實施形態之控制裝置300，是利用CRH隔離閥822的開度來控制CRH隔離閥822。相對於此，第2實施形態之控制裝置300，是利用HRH隔離閥832的開度，來取代CRH隔離閥822的開度。又，控制對象亦從CRH隔離閥822變更為HRH隔離閥832。
第2實施形態之控制裝置300，係遵照第1實施形態之控制方式求出第1單元700與第2單元800之間的主蒸氣流量比，並因應其來調整HRH隔離閥832的開度以分配第1單元701與第2單元801之間的再熱蒸氣流 量比。此調整的結果，如圖4所示，當高壓隔離閥704、804及HRH隔離閥732為全開的100%開度時，HRH隔離閥832的開度例如成為30%。
像這樣，若替換第1實施形態的CRH隔離閥822而將HRH隔離閥832如上述般調整，則由於兩者皆是通過第2再熱器820之再熱蒸氣量相等，故能夠消弭因第1單元700的與第2單元800之間的輸出不平衡所引起之第1再熱器720的冷卻不足問題。
另，當適用於實際的多軸型複合循環發電設備時，有兩種選擇，即，藉由第1實施形態的CRH隔離閥來調整排出蒸氣的流量、以及藉由第2實施形態的HRH隔離閥來調整再熱蒸氣的流量。就其作用及效果而言兩者間無優劣之分。但，由縮減通過流體所引起之閥構造體的耐性等的觀點看來，處理較高溫的再熱蒸氣之HRH隔離閥的負擔較大，此外當選定其材質時在成本面也不利。由此看來，實施計劃中，以使用處理低溫的排出蒸氣之CRH隔離閥的第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1較佳。
另，作為又另一變形例，在後述串級旁通(cascade bypass)方式的多軸型複合循環發電設備中，由於是設置CRH隔離閥及HRH隔離閥兩閥之系統，因此亦可將該兩隔離閥皆調整成為中間開度。在此情形下，閥控制部600，亦可利用第1主蒸氣與前述第2主蒸氣之流量比、以及當將電動閥構成為2閥串聯時的合成閥開度與 流量係數(Cv值)之對應關係，來決定兩隔離閥的目標開度，並控制兩隔離閥使得兩隔離閥成為決定好的目標開度。
(第3實施形態)
接下來，說明第3實施形態。圖5為第3實施形態之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備3的構成示意圖。另，和圖1共通之要素標註同一符號，並省略其具體性說明。如圖5所示，第3實施形態之多軸型複合循環發電設備3的構成，相對於第1實施形態之多軸型複合循環發電設備1的構成而言，追加了渦輪旁通閥723及823，追加了計測高壓隔離閥804的閥開度之開度計819，控制裝置300變更為控制裝置400。此處，控制裝置400，具備閥控制部650。
(關於後發單元起動)
有時會因第2單元的故障等，不得已需採取僅以第1單元700、701及蒸氣渦輪902、903亦即1-1-1方式的設備構成來運用以因應發電需求之運轉態樣。本實施形態，是在從此運轉態樣至第2單元800、801修復完畢後將第2單元800的燃氣渦輪810追加起動(將其稱為後發單元起動)而回復成2-2-1方式的複合循環發電設備之構成的工程中，應用第1實施形態之控制方式的事例。
茲說明即使當後發單元起動時仍會發生第1 單元700與第2單元800之間的不平衡輸出之緣由，第1單元700的第1燃氣渦輪710若維持1-1-1方式的運轉狀態則以商用運轉而言為符合經濟效益會處於額定100%輸出運轉。另一方面，修復後雖將第2單元800的第2燃氣渦輪810起動，但此時CRH隔離閥822剛開始為全閉狀態，故第2排出蒸氣q的流量為零，亦即通過第2再熱器820之冷卻媒介為零。
如果在此狀態下將第2燃氣渦輪810設為額定100%輸出狀態，則會因其高溫的燃氣渦輪排氣溫度而發生第2再熱器820的冷卻問題。鑑此，第2單元800的燃氣渦輪810的輸出，會被限制成當無第2排出蒸氣q的流量時第2再熱器820所能耐受之最大的燃氣渦輪輸出(例如40%輸出，此40%為便於說明之數值)。基於這一理由，後發單元起動中，相對於第1單元的額定100%而言，第2單元會被迫處於40%這樣不平衡的輸出運轉。
假如欲依習知技術來進行後發單元起動的情形下，由於第1單元700的燃氣渦輪710與第2單元800的燃氣渦輪810之間的輸出不平衡，第1單元701的第1再熱器720的冷卻不足會造成問題。鑑此，習知技術中為了避免這一點，會進行下述動作，即，將設為額定100%輸出的運轉之第1單元700的燃氣渦輪710刻意降低至40%輸出，令第1單元700的燃氣渦輪710與第2單元800的燃氣渦輪810之輸出一致後，才進行後發單元起動。但，雖說只是暫時，但將為了因應吃緊的電力需求而 設為額定輸出運轉之發電設備降低輸出成為部分負載，會成為很大的課題。
鑑此，本實施形態中，於後發單元起動之工程中因應主蒸氣的流量比來調整CRH隔離閥822的開度，藉此即使在將第1單元700的燃氣渦輪710保持為100%輸出，而第2單元800的燃氣渦輪810為輸出40%之不平衡狀態下，仍可達成減低第1單元的第1再熱器720變得冷卻不足之可能性之後發單元起動。以下，說明第3實施形態所做的後發單元起動的細節。
(1-1-1方式之設備運轉狀態)
1-1-1方式之設備運轉狀態中，第1單元700的第1燃氣渦輪710為額定100%輸出之運轉。又，高壓隔離閥704與CRH隔離閥722兩閥皆處於全開100%，主蒸氣n及第1排出蒸氣p中分別流通F(t/h)之流量。另一方面，第2單元800的第2燃氣渦輪810停止。又，高壓隔離閥804與CRH隔離閥822兩閥皆為全閉，以防止第1單元700、701的蒸氣流入至第2單元800、801。此時，上述的電動閥必須有密閉性。
若從此狀態，將第2單元800的燃氣渦輪810予以追加起動而開始後發單元起動之工程，則首先會將第2燃氣渦輪810起動而輸出上昇至40%輸出。剛起動後生成之主蒸氣k，其溫度、壓力、流量不足而無法供給至高壓蒸氣渦輪902。在該期間，高壓隔離閥804為全閉，取 而代之渦輪旁通閥823會透過將汽鼓813的器內壓力予以適當地保持之壓力控制而被開閥，而使主蒸氣k逃逸至復水器(未圖示)。
在一面將第2燃氣渦輪810保持40%輸出一面持續運轉的期間，排熱回收鍋爐811的昇溫及升壓工程進展當中，主蒸氣k的流量亦逐漸增加而流量趨穩。為便於說明，將此時趨穩之40%輸出中的主蒸氣k的流量設為1/2F(t/h)。當第2單元到達此狀態，由第2過熱器817產生之第2主蒸氣k開始***至高壓蒸氣渦輪902。
(閥控制部650之處理細節)
閥控制部650，相較於第1實施形態中的閥控制部600而言，決定部601變更為決定部651，控制部602變更為控制部652。第2實施形態中的決定部651的構成，相較於第1實施形態中的決定部601的構成而言，其構成為追加了樣本保持部613、切換器617、判斷部618、設定器620、比較器621、脈衝產生器622、及AND閘623。此外，第2實施形態中的控制部652的構成，相較於第1實施形態中的控制部602的構成而言，追加了AND閘619，刪除了比較器616。
判斷部618，衡量第2過熱器817產生之第2主蒸氣的溫度或壓力等，來判斷已可***第2主蒸氣，並將示意開始***第2單元之***開始訊號g設為1。***開始訊號g被輸入至脈衝產生器622，脈衝產生器622例 如每隔第1規定間隔生成僅於第2規定間隔成為高位準(例如每隔10秒僅有1秒成為高位準)之脈衝訊號b，並將此脈衝訊號b輸出給AND閘619。
此外，對於決定部651，會輸入示意開度計819計測出的高壓隔離閥804的開度之開度訊號j。比較器621，將設定器620中設定之100%與開度訊號j比較，當100%>j時將對高壓隔離閥804指示增加開度之開度增加指令u(=1)輸出給AND閘623。
AND閘623，取開度增加指令u與脈衝訊號b之邏輯與(AND)，藉此生成對高壓隔離閥804指示開閥之開閥指令c，並將生成的開閥指令c輸出給高壓隔離閥804。
藉由像這樣構成，高壓隔離閥804會逐漸地開閥，最終高壓隔離閥804會從全閉開閥至100%全開。當高壓隔離閥804為100%全開時，開度增加指令u變為0而開閥指令c關閉。
此外，對於決定部651，會輸入計器718計測之示意主蒸氣n的流量之流量訊號e、及計器818計測之示意主蒸氣k的流量之流量訊號m。除法器610，將該流量訊號m除以該流量訊號e，藉此取得主蒸氣流量比i(=m÷e)。該主蒸氣流量比i，從除法器610輸出而被輸入給移動時間平均演算器612。
移動時間平均演算器612，算出最近(recently)的規定時間(例如1分鐘內)的主蒸氣流量 比i的移動時間平均以作為主蒸氣平均流量比h。該主蒸氣平均流量比h，從移動時間平均演算器612輸出，被輸入至樣本保持部613及切換器617。
樣本保持部613，記憶當***開始訊號g成為1的瞬間之主蒸氣平均流量比h，並將該值輸出以作為***開始時主蒸氣流量比s。藉此，在此處理以後，***開始時主蒸氣流量比s會成為固定的值。
切換器617，因應開度增加指令u之值，將其輸出值亦即修正主蒸氣流量比t，在***開始時主蒸氣流量比s與主蒸氣平均流量比h之間切換。具體而言，切換器617，當開度增加指令u為1時，將***開始時主蒸氣流量比s輸出以作為修正主蒸氣流量比t，當開度增加指令u為0時，將主蒸氣平均流量比h輸出以作為修正主蒸氣流量比t。
藉此，從高壓隔離閥804開始打開至成為100%的前一刻為止，***開始時主蒸氣流量比s係被輸出以作為修正主蒸氣流量比t，而當高壓隔離閥804成為了100%的情形下，主蒸氣平均流量比h係被輸出以作為修正主蒸氣流量比t。然後，輸出的修正主蒸氣流量比t被輸入至函數產生器614。
函數產生器614中，記憶著和圖1相同之CRH隔離閥822的閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係。如同第1實施形態的函數產生器614般，函數產生器614，利用修正主蒸氣流量比t、以及CRH隔離閥822的 閥開度與流量係數(Cv值)之對應關係，來決定CRH隔離閥822的目標開度r。決定出的目標開度r，會從函數產生器614輸出，被輸入給比較器615。
此外，對於控制部652，會輸入示意開度計815計測的CRH隔離閥822的開度之開度訊號d。比較器615，將輸入的目標開度r與輸入的開度訊號d予以比較，當目標開度r比開度訊號d還大時(亦即r>d時)，輸出對CRH隔離閥822之開度增加指令v。
AND閘619，取開度增加指令v與脈衝訊號b之邏輯與(AND)，藉此生成對CRH隔離閥822之開閥指令a。然後，此開閥指令a被輸出給CRH隔離閥822。藉由像這樣構成，最終CRH隔離閥822會從全閉開閥至目標開度r。
另，本實施形態中CRH隔離閥822必定是從全閉狀態開始做開閥動作，故不需要閉閥指令w。因此，本實施形態之控制部652，不具有第1實施形態所具備之比較器616。
(閥控制部650的作用及效果)
當第2主蒸氣變得可對高壓蒸氣渦輪902***蒸氣後，高壓隔離閥804會藉由開閥指令c而開閥，主蒸氣k送氣至高壓蒸氣管集908，主蒸氣k透過加減閥901***至高壓蒸氣渦輪902。此時，閥控制部650，藉由未圖示之控制將渦輪旁通閥823強制地做閉閥操作，如此便能更 有效地將主蒸氣k送氣至高壓蒸氣管集908。
但，若於短時間內急速地進行高壓隔離閥804之全開操作，會對設備壓力系統造成很大影響。例如，若藉由急速的開閥而使多量的主蒸氣k急遽地流入至高壓蒸氣管集908，則第2單元800的汽鼓813的器內壓力會大幅降低。其結果，汽鼓813的水位會上昇而呈現膨脹(swelling)現象。
此外，若在第1單元700側也有多量的主蒸氣k送氣至高壓蒸氣管集908，則會成為第1單元的主蒸氣n的流入受到阻擋(阻止)之態樣，汽鼓713的器內壓力會上昇。其結果，反而會呈現招致汽鼓713的水位降低之收縮(shrinking)現象。
膨脹現象也好收縮現象也好，最壞的情況下為了保護機器可能必須緊急停止燃氣渦輪。為了減緩這樣的開閥所伴隨之影響，以往會配備脈衝產生器622，對高壓隔離閥804之開閥指令c會成為每10秒間有1秒之脈衝狀輸出。也就是說，高壓隔離閥804，在進行1秒間的電動機驅動開閥後，會有9秒間的電動機休止，如此反覆直到全開。這稱呼為微動(inching)開閥方式。像這樣，高壓隔離閥804，相較於通常連續性地進行電動機驅動之情況而言，會以約1/10的緩慢速度打開。
但，就算不到燃氣渦輪緊急停止這種程度的極端壓力變動，蒸氣的***，仍是一種將原本通過渦輪旁通閥823的路徑之主蒸氣k切換至往高壓蒸氣管集908的 路徑之動態性過程。即便採用上述的微動開閥方式，多多少少仍會對主蒸氣k及主蒸氣n雙方帶來壓力變動，它們的流量亦會大幅變動。
其結果，難以正確地求出第1主蒸氣n與第2主蒸氣k之流量比。
鑑此，本實施形態著眼於，蒸氣的***，是一面將第2燃氣渦輪810的輸出保持40%一面從閉閥打開至全開，但從閉閥至全開為止的期間，第2燃氣渦輪810的輸出沒有增減，主蒸氣k的流量為一定。
具體而言，樣本保持部613，記憶當***開始訊號g成為1的瞬間之主蒸氣平均流量比h，並將其輸出以作為***開始時主蒸氣流量比s。此處，***開始訊號g成為1的瞬間之主蒸氣平均流量比h，為高壓隔離閥804被開閥前一刻處於穩定狀態之主蒸氣平均流量比h。此情形下之***開始時主蒸氣流量比s，以一例而言如同圖1般為0.5，開度增加指令u為1，故切換器617輸出示意值為0.5之***開始時主蒸氣流量比s以作為修正主蒸氣流量比t。
開度增加指令u成為1的期間，即為高壓隔離閥804一面反覆1秒間的電動機驅動開閥與9秒間的電動機休止一面從全閉至全開為止的期間。該開度增加指令u成為1的期間，主蒸氣n與主蒸氣k之流量比會大幅變動。但，若像這樣構成，則樣本保持部613記憶著值為0.5之將***開始時主蒸氣流量比s，故即便主蒸氣n與 主蒸氣k之實際流量變動，修正主蒸氣流量比t仍固定為0.5。
函數產生器614，當被輸入示意值為0.5之修正主蒸氣流量比t，則如同圖1般依據其內部保持之如圖2特性所示閥開度與流量係數之對應關係，求出閥為100%全開時之流量係數Y1的0.5倍之流量係數Y2的閥的閥開度，以作為目標開度(例如30%)r。
然後，CRH隔離閥822的開閥，如同高壓隔離閥804般藉由脈衝產生器622的作用進行1秒間的電動機驅動開閥後，做9秒間的電動機休止，如此一面反覆一面開閥，最終成為30%開度。此處，CRH隔離閥822的急速的開閥會將第2排出蒸氣q急遽地***至低壓蒸氣渦輪903，渦輪推力(thrust force)會劇變而造成不良影響，故如同高壓隔離閥804般，CRH隔離閥822亦會做微動開閥。
藉由該CRH隔離閥822之開閥，第2排出蒸氣q一面流入至第2再熱器820一面受到過熱而成為第2再熱蒸氣z，送氣至再熱蒸氣管集911而***至低壓蒸氣渦輪903。
於高壓隔離閥804之全開時，亦即視為第2主蒸氣對高壓蒸氣渦輪902之蒸氣***工程已完畢時，CRH隔離閥822開閥成30%。像這樣蒸氣***工程完畢時，如圖5所示，高壓隔離閥704、804及CRH隔離閥722成為全開的100%開度，CRH隔離閥822的開度例如 成為30%之狀態。此時，第2單元801的第2排出蒸氣q為1/2F(t/h)，相對於此第1單元701的第1排出蒸氣p成為F(t/h)。因此，能夠確保通過第1再熱器720之足夠量的排出蒸氣量，故能夠減低第1再熱器720變得冷卻不足之可能性。
高壓隔離閥804成為全開後，主蒸氣k與主蒸氣n之壓力變動亦平息，過度的流量變動亦終止。此時，開度增加指令u成為0，切換器617選擇並輸出主蒸氣平均流量比h以作為修正主蒸氣流量比t。其後，在使第2燃氣渦輪810輸出上昇至額定100%之工程中，若第2主蒸氣k增加，則算出與其相符之主蒸氣平均流量比h，CRH隔離閥822的開度增加。
以上、第3實施形態中，複合循環發電設備3，具備設於第2過熱器817與第1蒸氣渦輪902之間，且調節第2主蒸氣的流量之第3閥804。決定部651，當從僅有第1主蒸氣流入至第1蒸氣渦輪902之狀態，打開第3閥804而將第2主蒸氣供給至第1蒸氣渦輪902的情形下，在第3閥804打開至規定比例(例如100%)之前，係利用打開第3閥804時的第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比、以及第2閥822的閥開度與流量係數之對應關係，來決定第2閥822的目標開度r。
另一方面，決定部651，在第3閥804打開至規定比例(例如100%)之後，係利用該時間點的第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比、以及第2閥822的閥開度與 流量係數之對應關係，來決定第2閥822的目標開度。
藉此，第3閥804從閉閥打開至規定比例為止的期間，第2閥822係被控制成為目標開度(例如30%)。藉此，第1單元701的第1排出蒸氣p與第2單元801的第2排出蒸氣q之流量比，會被維持在和第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比相同的狀態。其結果，能夠確保通過第1再熱器720之足夠量的排出蒸氣量，故能夠減低第1再熱器720變得冷卻不足之可能性。
此外，在第3閥804打開至規定比例之後，仍會被控制成為和該時間點的第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比相應之目標開度。藉此，第1單元701的第1排出蒸氣p與第2單元801的第2排出蒸氣q之流量比，會被維持在和第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比相同的狀態。其結果，能夠確保通過第1再熱器720之足夠量的排出蒸氣量，故能夠減低第1再熱器720變得冷卻不足之可能性。
另，當第2燃氣渦輪810成為額定100%時(或在其之前成為適當的輸出狀態時)，控制裝置400，亦可具備閥控制部650及閥控制部600，將閥控制部650切換成閥控制部600，而閥控制部600控制CRH隔離閥822。此處，閥控制部600，不具有閥控制部650內含之脈衝產生器，但伴隨燃氣渦輪輸出的增減而引起之主蒸氣流量的變動，相較於高壓隔離閥的開閥操作中而言穩定地多，因此沒有問題。
(第3實施形態的變形例)
接下來，說明第3實施形態的變形例。本變形例為關於被稱為所謂串級旁通(cascade bypass)方式之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備的後發單元起動之適用事例。第3實施形態中，閥控制部650，是求出高壓隔離閥804開閥前一刻的第1主蒸氣與第2主蒸氣之流量比，以作為***開始時主蒸氣流量比s。相對於此，本變形例中，閥控制部650，是求出並記憶高壓隔離閥804開閥前一刻的第1排出蒸氣p與第2排出蒸氣q之流量比以作為排出蒸氣流量比，並因應該記憶的排出蒸氣流量比來調整CRH隔離閥(第2閥)822以分配第1單元701與第2單元801之間的排出蒸氣的流量。
圖6為第3實施形態的變形例之2-2-1方式的多軸型複合循環發電設備3b的構成示意圖。另，和圖5共通之要素標註同一符號，並省略其具體性說明。如圖6所示，本變形例之多軸型複合循環發電設備3b的構成，相較於圖5所示第3實施形態之多軸型複合循環發電設備3的構成，於下述之處相異。
本變形例之多軸型複合循環發電設備3b，具備高壓渦輪旁通閥833及低壓渦輪旁通閥834來取代渦輪旁通閥823，且追加了HRH隔離閥832。
同樣地，本變形例之多軸型複合循環發電設備3b，具備高壓渦輪旁通閥733及低壓渦輪旁通閥734 來取代渦輪旁通閥723，且追加了HRH隔離閥732。
此外，本變形例之多軸型複合循環發電設備3b，具備計測第1排出蒸氣p的流量之計器728、及計測第2排出蒸氣q的流量之計器828，來取代計器718、818。
本變形例中，當欲進行後發單元起動的情形下，於排熱回收鍋爐811的昇溫及升壓工程中，即使在高壓隔離閥804與CRH隔離閥822與HRH隔離閥832這3閥為全閉之系統構成中，產生的主蒸氣k仍會依序經由高壓渦輪旁通閥833、第2再熱器820、低壓渦輪旁通閥834而被引導至復水器(未圖示)。
也就是說，生成的第2主蒸氣k必然會成為第2排出蒸氣q。是故，串級旁通方式中，第2主蒸氣k開始***至高壓蒸氣渦輪902之前的主蒸氣k的流量，會和計器828計測之第2排出蒸氣q一致。故，計器828，當高壓隔離閥804為全閉且CRH隔離閥822為全閉時，可說是計測第2主蒸氣k的流量。
此外，同樣地，高壓隔離閥804與CRH隔離閥822與HRH隔離閥832這3閥為全閉，故第1主蒸氣n的流量，會和計器728計測之第1排出蒸氣p一致。故，計器728，當高壓隔離閥804為全閉且CRH隔離閥822為全閉時，可說是計測第1主蒸氣n的流量。
對於決定部651，會輸入計器728計測之示意第1排出蒸氣p的流量之流量訊號e，及輸入示意計器 828計測之第2排出蒸氣q的流量之流量訊號m。除法器610，將該流量訊號e除以該流量訊號m，藉此取得主蒸氣流量比i(=m÷e)。該主蒸氣流量比i，從除法器610輸出而被輸入給移動時間平均演算器612。
此外，對於控制部652，會輸入示意開度計815計測的CRH隔離閥(第2閥)822的開度之開度訊號d。比較器615，將輸入的目標開度r與輸入的開度訊號d予以比較，當目標開度r比開度訊號d還大時(亦即r>d時)，輸出對CRH隔離閥822之開閥指令v。
AND閘619，取開度增加指令v與脈衝訊號b之邏輯與(AND)，藉此生成對CRH隔離閥822之開閥指令a。然後，此開閥指令a被輸出給CRH隔離閥822。
於***開始前，如圖6所示，高壓隔離閥704、CRH隔離閥722及HRH隔離閥732為全開的100%開度。另一方面，高壓渦輪旁通閥733、高壓隔離閥804、CRH隔離閥822及HRH隔離閥832為全閉，高壓渦輪旁通閥833為中間開度。
接著，於***開始後，控制裝置400控制以將高壓渦輪旁通閥833關閉，將高壓隔離閥(第3閥)804打開。從高壓隔離閥(第3閥)804開始打開至成為全開為止，閥控制部650，係因應高壓隔離閥804開閥前一刻的第1排出蒸氣p與第2排出蒸氣q之流量比，調整CRH隔離閥(第2閥)822以分配第1單元701與第2單元801之間的排出蒸氣的流量。藉此，當高壓隔離閥(第 3閥)804為全開時，CRH隔離閥(第2閥)822的開度，便會成為由高壓隔離閥804開閥前一刻的第1排出蒸氣p與第2排出蒸氣q之流量比所決定之目標開度r。
另，串級旁通方式的多軸型複合循環發電設備中同樣地，在所有的發電單元中，如上述般只有在極為限定的系統構成時，主蒸氣與排出蒸氣的流量才會成為相等。例如HRH隔離閥832被開閥後，(亦即HRH隔離閥732、832這2閥為開閥之狀態下)，會從排出蒸氣管集910分流至第1單元701及第2單元801成為排出蒸氣，故排出蒸氣的流量和主蒸氣不一致。故，本變形例之適用，必須挑選設備運轉態樣。
另，對於本串級旁通方式之多軸型複合循環發電設備3b同樣地，藉由設置計測主蒸氣n、主蒸氣k之計器718、818，便能適用第1實施形態或第3實施形態之控制。
另，各實施形態之CRH隔離閥(第2閥)822，不限於電動閥，亦可為全閉時具有將蒸氣完全遮蔽的功能之其他種類的閥。
以上，本發明並非限定於上述實施形態本身，於實施階段在不脫離其要旨的範圍能夠將構成要素變形並具體化。此外，藉由上述實施形態所揭示之複數個構成要素的適當組合，能夠形成各種發明。例如，亦可從實施形態所示之所有構成要素中刪除數個構成要素。又，亦可將橫跨不同實施形態之構成要素予以適當組合。
1‧‧‧多軸型複合循環發電設備
300‧‧‧控制裝置
600‧‧‧閥控制部
601‧‧‧決定部
602‧‧‧控制部
610‧‧‧除法器
612‧‧‧移動時間平均演算器
614‧‧‧函數產生器
615、616‧‧‧比較器
700、701‧‧‧第1單元
800、801‧‧‧第2單元
704‧‧‧高壓隔離閥
804‧‧‧高壓隔離閥(第3閥)
710‧‧‧第1燃氣渦輪
810‧‧‧第2燃氣渦輪
711、811‧‧‧排熱回收鍋爐
713、813‧‧‧汽鼓
716、816‧‧‧發電機
717‧‧‧第1過熱器
817‧‧‧第2過熱器
718、728、818‧‧‧計器
720‧‧‧第1再熱器
820‧‧‧第2再熱器
721、821‧‧‧逆止閥
722‧‧‧CRH隔離閥(第1閥)
822‧‧‧CRH隔離閥(第2閥)
815‧‧‧開度計
901‧‧‧加減閥
902‧‧‧高壓蒸氣渦輪(第1蒸氣渦輪)
903‧‧‧低壓蒸氣渦輪(第2蒸氣渦輪)
904‧‧‧車軸
905‧‧‧發電機
908‧‧‧高壓蒸氣管集
910‧‧‧排出蒸氣管集
911‧‧‧再熱蒸氣管集
912‧‧‧遮蔽閥
d‧‧‧開度訊號
e、m‧‧‧流量訊號
h‧‧‧主蒸氣平均流量比
i‧‧‧主蒸氣流量比
k‧‧‧第2主蒸氣
n‧‧‧第1主蒸氣
p‧‧‧第1排出蒸氣
q‧‧‧第2排出蒸氣
r‧‧‧目標開度
v、w‧‧‧閉閥指令
y‧‧‧第1再熱蒸氣
z‧‧‧第2再熱蒸氣

Claims (8)

  1. 一種設備控制裝置，為控制複合循環發電設備之設備控制裝置，該複合循環發電設備具備：第1過熱器，將第1燃氣渦輪的排氣予以熱回收並產生第1主蒸氣；第2過熱器，將第2燃氣渦輪的排氣予以熱回收並產生第2主蒸氣；第1蒸氣渦輪，供前述第1主蒸氣與前述第2主蒸氣流入；第1再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的排出蒸氣分流而出之第1排出蒸氣予以加熱以生成第1再熱蒸氣；第2再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的前述排出蒸氣分流而出之第2排出蒸氣予以加熱以生成第2再熱蒸氣；第2蒸氣渦輪，供前述第1再熱蒸氣與前述第2再熱蒸氣匯流之後流入；第1閥，調節流入至前述第1再熱器之前述第1排出蒸氣或從前述第1再熱器排出之前述第1再熱蒸氣的流量；第2閥，調節流入至前述第2再熱器之前述第2排出蒸氣或從前述第2再熱器排出之前述第2再熱蒸氣的流量；其特徵為，具備：決定部，利用前述第1主蒸氣的流量與前述第2主蒸氣的流量，決定前述第2閥的目標開度； 控制部，將前述決定出的目標開度與前述第2閥的閥開度予以比較，依據比較結果，控制前述第2閥。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之設備控制裝置，其中，前述第2閥為電動閥。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之設備控制裝置，其中，前述決定部，利用前述第1主蒸氣與前述第2主蒸氣之流量比、以及前述第2閥的閥開度與流量係數之對應關係，決定前述第2閥的目標開度。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之設備控制裝置，其中，前述決定部，算出前述第1主蒸氣的流量與前述第2主蒸氣之流量比的移動時間平均以作為主蒸氣平均流量比，並利用前述算出的主蒸氣平均流量比、以及前述第2閥的閥開度與流量係數之對應關係，決定前述第2閥的目標開度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之設備控制裝置，其中，前述決定部，利用前述主蒸氣平均流量比決定前述第2閥的目標流量係數，並將前述對應關係中和前述第2閥的目標流量係數相對應之前述第2閥的閥開度決定成為前述第2閥的目標開度。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之設備控制裝置，其中，前述第1閥與前述第2閥之間，閥開度與流量係數之對應關係近乎相同，前述決定部，求出前述對應關係中和前述第1閥的閥 開度相對應之流量係數，利用前述求出的流量係數以及前述主蒸氣平均流量比，決定前述第2閥的目標流量係數，並將前述對應關係中和前述第2閥的目標流量係數相對應之前述第2閥的閥開度決定成為前述第2閥的目標開度。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之設備控制裝置，其中，前述複合循環發電設備，更具備：第3閥，設於前述第2過熱器與前述第1蒸氣渦輪之間，調節前述第2主蒸氣的流量；前述決定部，當從僅有前述第1主蒸氣流入至前述第1蒸氣渦輪之狀態開始，打開前述第3閥以將前述第2主蒸氣供給至前述第1蒸氣渦輪的情形下，直到前述第3閥打開至規定比例以前，利用打開前述第3閥時之前述流量比、以及前述第2閥的閥開度與流量係數之對應關係，決定前述第2閥的目標開度，於前述第3閥打開至前述規定比例以後，利用該時間點之前述流量比、以及前述第2閥的閥開度與流量係數之對應關係，決定前述第2閥的目標開度。
  8. 一種複合循環發電設備，其特徵為，具備：第1過熱器，將第1燃氣渦輪的排氣予以熱回收並產生第1主蒸氣；第2過熱器，將第2燃氣渦輪的排氣予以熱回收並產生第2主蒸氣；第1蒸氣渦輪，供前述第1主蒸氣與前述第2主蒸氣 流入；第1再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的排出蒸氣分流而出之第1蒸氣予以加熱以生成第1再熱蒸氣；第2再熱器，將前述第1蒸氣渦輪的前述排出蒸氣分流而出之第2蒸氣予以加熱以生成第2再熱蒸氣；第2蒸氣渦輪，供前述第1再熱蒸氣與前述第2再熱蒸氣匯流之後流入；第1閥，調節流入至前述第1再熱器之前述第1排出蒸氣或從前述第1再熱器排出之前述第1再熱蒸氣的流量；第2閥，調節流入至前述第2再熱器之前述第2排出蒸氣或從前述第2再熱器排出之前述第2再熱蒸氣的流量；第1計器，計測前述第1主蒸氣的流量；第2計器，計測前述第2主蒸氣的流量；開度計，計測前述第2閥的閥開度；決定部，利用藉由前述第1計器計測出的前述第1主蒸氣的流量與藉由前述第2計器計測出的前述第2主蒸氣的流量，決定前述第2閥的目標開度；控制部，將前述決定出的目標開度與前述第2閥的閥開度予以比較，依據比較結果，控制前述第2閥。
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