蒸汽轮机设备启动控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种蒸汽轮机设备启动控制装置。
【背景技术】
[0002] 为了保护石化资源，以风力发电或太阳能发电为代表的使用可再生能源的发电设 备正不断增加。在这种发电设备中，从可再生能源得到的电量根据季节、气候等进行较大变 动。为了尽快弥补这样的电量的变动，使电力系统稳定，在具备蒸汽轮机的这种发电设备 (蒸汽轮机设备）中希望缩短启动时间（高速启动）。
[0003] 在蒸汽轮机设备的启动中，基于从启动开始至启动完成为止保护蒸汽轮机设备的 构成装置的观点，对在蒸汽轮机或蒸汽产生装置等被加热部中产生的热应力、在蒸汽轮机 的旋转体与静止体之间产生的热延伸差等（将这些称为设备状态量）设定限制值（制约条 件），通过该制约条件来限制蒸汽轮机设备的高速启动。即，在蒸汽轮机的启动中，流向蒸汽 轮机的蒸汽的温度或流量急剧上升，因此涡轮转子的表面与内部相比急速升温。结果，涡轮 转子的表面与内部的温度差引起的热应力增大。过大的热应力会缩短涡轮转子的寿命，因 此需要将增大的热应力保持在预先设定的限制值内。此外，通过高温蒸汽来加热涡轮转子 以及收纳涡轮转子的壳体，通过热膨胀特别是向涡轮轴方向延伸（热延伸）。由于涡轮转子 和壳体的结构和热容量不同，因此涡轮转子的热延伸与壳体之间产生热延伸差。当该热延 伸差增大时，作为旋转体的涡轮转子与作为静止体的壳体发生接触，可能产生损伤，因此需 要将热延伸差保持在预先设定的限制值内。如上所述，在蒸汽轮机的启动中存在几个制约 条件，因此需要进行启动控制以便满足这些制约条件。
[0004] 一般，以满足上述制约条件的方式根据预先决定的启动调度来进行蒸汽轮机设备 的启动控制。启动调度以时间变化表示蒸汽轮机设备从启动开始至完成为止的过程中的设 备状态量。这种启动调度一般根据蒸汽轮机设备的停止后经过时间，即蒸汽轮机设备停止 后的经过时间的长度，按照热启动、暖启动、冷启动等多个不同的启动模式预先决定（参照 专利文献1等）。在本说明书中将这样的启动形式记载为基于模式的启动控制。此外，具有 在每次启动蒸汽轮机设备时执行包括温度预测计算和热应力计算的仿真，根据该结果决定 蒸汽轮机设备的启动调度，从而使蒸汽轮机设备更高速地启动的启动控制（参照专利文献 2等）。
[0005] 在专利文献1中，由于蒸汽轮机设备的停止后经过时间导致在启动开始时的设备 状态量中存在差异，因此当通过各启动模式的边界附近的停止后经过时间（初始状态）启 动蒸汽轮机设备时，在设备状态量与限制值之间可能产生需要以上的余量。但是，在专利文 献1的启动控制中，在相同的启动模式下不考虑停止后经过时间启动调度相同，因此虽然 是能够更高速地启动蒸汽轮机设备的状态，但只能在启动模式中规定的需要启动时间进行 启动。
[0006] 在专利文献2的启动控制中，在每次启动蒸汽轮机设备时使用仿真来决定启动调 度，因此温度预测计算和热应力计算等复杂从而计算处理量多。
[0007] 专利文献I:日本专利2523498号公报
[0008] 专利文献2 :日本特开2011-111959号公报
【发明内容】
[0009] 本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种蒸汽轮机设备启动控制装 置，不需要温度预测计算和热应力计算等复杂的计算，能够生成可缩短蒸汽轮机设备的需 要启动时间的启动调度。
[0010] 为了达成上述目的，本发明的蒸汽轮机设备启动控制装置对蒸汽轮机设备的启动 过程中的设备状态量以及设备操作量中的至少一个，按照设备状态量以及设备操作量变化 的时刻或者这些倾向变化的时刻分为多个阶段，生成各阶段的启动调度，将这些各阶段连 接在一起来生成蒸汽轮机设备从开始启动至完成为止的启动调度。
[0011] 根据本发明，可以根据任意的设备初始状态，来生成满足制约条件同时可缩短蒸 汽轮机设备的需要启动时间的启动调度。此外，例如可以灵活运用在现有的基于模式的启 动中所使用的数据，因此能够简化计算处理。
【附图说明】
[0012] 图1是本发明第一实施方式的蒸汽轮机发电设备的系统结构图。
[0013] 图2是表示通过发明第一实施方式的启动控制装置生成的启动调度的模型的一 例的图。
[0014]图3是表示蒸汽轮机设备的停止后经过时间与阶段时长的关系的图。
[0015] 图4是本发明第二实施方式的蒸汽轮机发电设备的系统结构图。
[0016]图5是表示蒸汽轮机设备的停止后经过时间与需要启动时间的关系的图。
[0017]图6是本发明第三实施方式的蒸汽轮机发电设备的系统结构图。
[0018]图7是本发明第三实施方式的蒸汽轮机发电设备的系统结构图。
[0019] 图8是表示发明第三实施方式的数据库更新电路的动作的流程图。
[0020] 图9是表示与停止后经过时间对应的需要启动时间的变化的图。
[0021] 图10是表示热源装置的负荷上升率与停止后经过时间的关系的图。
[0022] 图11是表示蒸汽轮机设备的启动开始时刻、需要启动时间、启动完成时刻的关系 的图。
[0023]图12是表示蒸汽轮机设备的停止时刻、希望启动完成时刻、希望非运转时间等的 关系的图。
[0024]图13是表示蒸汽轮机设备的停止时刻、希望启动完成时刻、希望启动时间等的关 系的图。
[0025] 图14是表示应开始启动时刻的计算方法的流程图。
[0026] 图15是表示本发明第三实施方式的作为输出装置采用显示器时的输出内容的一 例的图。
[0027] 图16是表示本发明第四实施方式的作为输出装置采用显示器时的输出内容的一 例的图。
[0028] 符号说明
[0029] 1蒸汽轮机设备
[0030] 2启动控制装置
[0031] 11初始状态参数取得电路
[0032] 12存储电路
[0033] 13操作量决定电路
[0034] 14启动调度生成电路
[0035] 15启动控制电路
【具体实施方式】
[0036](第一实施方式）
[0037](结构）
[0038]图1是本发明蒸汽轮机发电设备100的系统结构图。如图1所示，蒸汽轮机发电 设备100由蒸汽轮机设备1和启动控制装置（设备控制装置）2构成。以下，对蒸汽轮机设 备1以及启动控制装置2进行说明。
[0039] 1.蒸汽轮机设备
[0040] 蒸汽轮机设备1具备未图示的热源装置、蒸汽产生设备、蒸汽轮机、发电机以及调 整装置等。
[0041] 热源装置使用热源介质中保有的热量对低温流体进行加热来产生高温流体，将产 生的高温流体提供给蒸汽产生设备。例如，该热源装置具有联合循环发电设备的燃气轮机、 燃煤发电设备的火炉、太阳能发电设备的集热器等。蒸汽产生设备在内部具备热交换器，通 过与热源装置中产生的高温流体的保有热量进行热交换来加热供水从而产生蒸汽。通过蒸 汽产生装置产生的蒸汽来驱动蒸汽轮机。发电机与蒸汽轮机联结，将蒸汽轮机的驱动力变 换为电力。例如，将发电机的电力提供给未图示的电力系统。
[0042] 调整装置对蒸汽轮机设备1的运转进行调整。作为调整装置，例如具有在针对热 源装置的热源介质的供给路径上设置的热源介质量操作