特開 2023-39144 ユニット起動方法、復水器真空度制御装置、およびユニット起動時復水器真空度制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023039144

(43)【公開日】2023-03-20

(54)【発明の名称】ユニット起動方法、復水器真空度制御装置、およびユニット起動時復水器真空度制御方法

(51)【国際特許分類】

   F01K 13/02 20060101AFI20230313BHJP

   F01K 9/00 20060101ALI20230313BHJP

   F01K 13/00 20060101ALI20230313BHJP

   F01D 19/00 20060101ALI20230313BHJP

【ＦＩ】

F01K13/02 B

F01K9/00 B

F01K13/00 D

F01D19/00 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021146165

(22)【出願日】2021-09-08

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】後藤 大輝

(72)【発明者】

【氏名】山根 雄介

(72)【発明者】

【氏名】白石 裕樹

(72)【発明者】

【氏名】大橋 俊之

(72)【発明者】

【氏名】宮 啓之

【テーマコード（参考）】

3G071

【Ｆターム（参考）】

3G071AA01

3G071AB01

3G071CA01

3G071FA04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】発電ユニットの起動時間を短縮する。
【解決手段】蒸気発生装置、蒸気タービン、その排気蒸気を冷却する復水器、および複数の真空ポンプを具備する発電ユニットのユニット起動方法は、発電ユニットの起動準備を行うステップと、蒸気タービンに通気するために復水器、蒸気発生装置を含む水質改善対象設備内の水質を改善する水質改善プロセスにおけるそれぞれのプロセスを段階的に進行するステップと蒸気タービンに通気するステップとを有する。水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップに関して、その前段階の完了条件として、復水器真空度が第１真空度に到達しているという条件を有し、蒸気タービンに通気するための水質改善プロセスの完了条件として、復水器真空度が蒸気タービンに通気可能な第２真空度に到達しているという条件を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蒸気発生装置、前記蒸気発生装置で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン、前記蒸気タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させ復水とする復水器、および前記復水器内の不凝縮ガスを排出する複数の真空ポンプとを具備する発電ユニットのユニット起動方法であって、
前記発電ユニットの起動準備を行うステップと、
前記蒸気タービンに通気するために前記復水器、前記蒸気発生装置を含む水質改善対象設備内の水質を改善する水質改善プロセスにおけるそれぞれのプロセスを段階的に進行するステップと、
前記蒸気タービンに通気するステップと、
を有し、
前記水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップに関して、その前段階の完了条件として、復水器真空度が第１真空度に到達しているという条件を有し、
前記蒸気タービンに通気するための前記水質改善プロセスの完了条件として、前記復水器真空度が前記蒸気タービンに通気可能な第２真空度に到達しているという条件を有する、
ことを特徴とするユニット起動方法。

【請求項2】

蒸気発生装置、前記蒸気発生装置で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン、前記蒸気タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させ復水とする復水器、および前記復水器内の不凝縮ガスを排出する複数の真空ポンプとを具備する発電ユニットのユニット起動プロセスにおいて、前記復水器の復水器真空度を制御する復水器真空度制御装置であって、
前記復水器真空度が、前記蒸気タービンへのタービン通気前の水質改善プロセスの開始の許可条件となる第１真空度に到達したか否かを判定する第１真空度判定部と、
前記復水器真空度が、前記第１真空度より高い真空度であり前記タービン通気の許可条件となる第２真空度に到達したか否かを判定する第２真空度判定部と、
前記第１真空度および前記第２真空度の値を記憶する真空度設定値記憶部と、
外部へ情報を発信する出力部と、
前記第１真空度判定部が、前記復水器真空度が前記第１真空度に到達したと判定した場合に、水質改善プロセス開始許可信号を出力するよう、前記出力部に指令を発する進行制御部と、
を備えることを特徴とする復水器真空度制御装置。

【請求項3】

前記第２真空度判定部が前記第２真空度に到達したと判定し、かつ、前記タービン通気前の水質改善プロセスが終了していない状態において、前記復水器真空度を所定の幅内にあるように前記真空ポンプの運転台数を選択するタービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の復水器真空度制御装置。

【請求項4】

前記タービン通気の後に前記復水器真空度が過剰に上昇しないように前記真空ポンプの前記運転台数を選択するタービン通気後真空ポンプ運転台数選択部をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の復水器真空度制御装置。

【請求項5】

蒸気発生装置、前記蒸気発生装置で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン、前記蒸気タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させ復水とする復水器、および前記復水器内の不凝縮ガスを排出する複数の真空ポンプとを具備する発電ユニットのユニット起動方法において、前記復水器の復水器真空度を制御するユニット起動時復水器真空度制御方法であって、
前記復水器真空度の上昇を開始するステップと、
前記復水器真空度が前記蒸気タービンへのタービン通気前の水質改善プロセスの開始の許可条件となる第１真空度に到達したか否かを判定する第１真空度判定ステップと、
前記第１真空度判定ステップで前記第１真空度に到達したと判定した場合に前記タービン通気前の水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップの開始を許可する開始許可ステップと、
前記復水器真空度が、前記第１真空度より高い真空度であり前記タービン通気の許可条件となる第２真空度に到達したか否かを判定する第２真空度判定ステップと、
前記第２真空度判定ステップで前記第２真空度に到達したと判定した場合に前記タービン通気の許可を出力するタービン通気許可ステップと、
を有することを特徴とするユニット起動時復水器真空度制御方法。

【請求項6】

前記タービン通気許可ステップの後に、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択ステップをさらに有し、
前記タービン通気後真空ポンプ運転台数選択ステップは、
上限真空度到達判定部が、前記復水器真空度が前記第２真空度より高い真空度である上限真空度に到達したか否かを判定し前記復水器真空度が前記上限真空度に到達したと判定すると第１のＯＮ信号を出力する上限判定ステップと、
前記タービン通気許可ステップによりタービン通気後真空ポンプ停止タイマーに動作開始の指示を出力し、かつ、前記タービン通気後真空ポンプ停止タイマーからの所定の遅延時間の後の動作完了の信号を第２のＯＮ信号として受け入れるタイマー動作ステップと、
を有し、
進行制御部が、前記第１のＯＮ信号と前記第２のＯＮ信号とのいずれかを受けて運転中の前記真空ポンプの停止を指令する、
ことを特徴とする請求項５に記載のユニット起動時復水器真空度制御方法。

【請求項7】

前記第２真空度判定ステップは、
前記復水器真空度が、前記第１真空度を経由し高側設定真空度に到達すると、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部が、前記真空ポンプの運転台数を減少させる台数減少ステップと、
前記台数減少ステップの結果、前記復水器真空度が低下して低側設定真空度に到達すると、前記タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部が、前記真空ポンプの前記運転台数を増加させる台数増加ステップと、
を有し、前記タービン通気許可ステップが開始されるまで、前記台数減少ステップと前記台数増加ステップとを繰り返す、
ことを特徴とする請求項５に記載のユニット起動時復水器真空度制御方法。

【請求項8】

前記第１真空度判定ステップは、
前記第１真空度より真空度の高い第１ａ真空度に到達した場合に前記第１のＯＮ信号を出力する真空度到達判定ステップと、
プロセス開始許可判定用タイマーが、前記第１真空度に到達した時点で動作を開始し動作終了とともに前記第２のＯＮ信号を出力するタイマー判定ステップと、
を有し、
進行制御部が、前記第１のＯＮ信号と前記第２のＯＮ信号とのいずれかを受けて水質改善プロセス開始許可信号を出力する、
ことを特徴とする請求項５に記載のユニット起動時復水器真空度制御方法。

【請求項9】

前記プロセス開始許可判定用タイマーの設定値は、前記発電ユニット内の代表部位の温度および圧力に依存する値であることを特徴とする請求項８に記載のユニット起動時復水器真空度制御方法。

【請求項10】

前記プロセス開始許可判定用タイマーの設定値は、前記復水器において前記排気蒸気を冷却する冷却水の温度に依存する値であることを特徴とする請求項８に記載のユニット起動時復水器真空度制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、ユニット起動方法、復水器真空度制御装置、およびユニット起動時復水器真空度制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に蒸気タービン、発電機、ボイラ等を備えた火力発電プラント（発電ユニット）は、復水器を真空ポ ンプにて真空状態にし、タービンの排圧をできるだけ下げ最大の熱エネルギを蒸気タービンに与えることで、高効率な発電プラントとして運転される。

【0003】

図１６は、発電ユニットの従来の起動方法の例を示すフロー図である。一般的な発電ユニットでは図１６に示すように、ユニット起動準備からタービン起動・負荷運転を行うまで一連のプロセスで制御が行われている。すなわち、ユニット起動準備、復水・給水クリーンアップ、ボイラコールドクリーンアップ、ボイラホットクリーンアップ、ボイラ点火、ボイラホットクリーンアップ、ボイラ昇温・昇圧、タービン起動、および負荷運転の各プロセスである。各プロセスについては、それぞれについて完了条件Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、ＦおよびＧが設けられ、それぞれの完了条件が成立後に次のプロセスに移行する。

【0004】

一般的に、発電ユニットにおける真空上昇は、タービン通気によるタービン起動、電力系統への併入による並列運転より前のユニット起動準備の過程で、あるいは、復水・給水の水質改善プロセスである復水・給水クリーンアップの過程で行われる。

【0005】

すなわち、図１６の実線部分に示すように、ユニット起動準備の完了条件Ａに復水器真空上昇完了が含まれる場合がある。あるいは、図１６の破線部分に示すように、復水・給水クリーンアップの完了条件Ｂに復水器真空上昇完了が含まれる場合がある。あるいは、図示しないが、復水・給水クリーンアップにおける複数のステップのうちの一つのステップの完了条件に復水器真空上昇完了が含まれる場合がある。いずれの場合にも、用いられる真空上昇完了条件は、タービンの運転に必要な真空度以上という条件であることが一般的である。

【0006】

復水器の真空上昇がユニット起動準備あるいは復水・給水クリーンアップのいずれで行われる場合でも、大気圧から真空上昇を開始し、タービン起動に必要な真空度となったら真空上昇を完了とし、次のプロセスに移行する、という順序でプロセスが進行する。しかしながら、設備の経年劣化の状態、あるいは蒸気が存在していない状態では、真空上昇の過程で配管、弁等の接続部等での外部からの空気漏洩（インリーク）により真空上昇完了条件に到達するまでの時間が大幅に増加しタービン起動が大幅に遅れる、あるいは、タービン起動に必要な真空度まで真空上昇できずに最終的にタービン起動に至らない場合が生じる等の可能性がある。

【0007】

また真空とする範囲は、タービン側だけでなく、蒸気配管で接続されるボイラ側にも及ぶため、非常に広範囲な系統を真空とすること必要があり、インリークが発生している箇所を特定してインリークを低減することが困難な場合がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開平６－９３８０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

前述のように、タービン起動に必要な真空度までの真空上昇が発電ユニットの起動方法の中の序盤に設定されているため、真空上昇の遅れは発電プラントの起動スケジュール全体に影響を与えることとなり、タービン起動、並列等にも遅れが発生する。この結果、タービンの起動までの間に不要に多数のポンプや機器を運転させている待ち時間が発生し、動力分の電力消費が増加し、また、補助蒸気を発生させる補助ボイラ等に使用する燃料や水、薬品等の消費量も増大する。

【0010】

近年の発電プラントにおいては、タービン発電所の高効率化に加えて、発電所内での所内動力の低減も重要視されており、起動時間の短縮が求められている。

【0011】

さらに、発電ユニットは、電力系統を介して他の複数の発電ユニットと電気的に繋がっており、一つの発電ユニットの運転が予定通りに行なわれないと、系統の電力需要と電力供給のバランスが崩れ、電力系統の運用に支障をきたすことになる。

【0012】

本発明が解決しようとする課題は、発電ユニットの起動時間を短縮することができるユニット起動方法、復水器真空度制御装置、およびユニット起動時復水器真空度制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

実施形態によれば、ユニット起動方法は、蒸気発生装置、前記蒸気発生装置で発生した蒸気により駆動される蒸気タービン、前記蒸気タービンの排気蒸気を冷却して凝縮させ復水とする復水器、および前記復水器内の不凝縮ガスを排出する複数の真空ポンプとを具備する発電ユニットのユニット起動方法であって、前記発電ユニットの起動準備を行うステップと、前記蒸気タービンに通気するために前記復水器、前記蒸気発生装置を含む水質改善対象設備内の水質を改善する水質改善プロセスにおけるそれぞれのプロセスを段階的に進行するステップと、前記蒸気タービンに通気するステップと、を有し、前記水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップに関して、その前段階の完了条件として、復水器真空度が第１真空度に到達しているという条件を有し、前記蒸気タービンに通気するための前記水質改善プロセスの完了条件として、前記復水器真空度が前記蒸気タービンに通気可能な第２真空度に到達しているという条件を有する、ことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】第１の実施形態に係るユニット起動方法およびユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニットの例を示す系統図である。

【図2】第１の実施形態に係る復水器真空度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図3】第１の実施形態に係るユニット起動方法の手順を示すフロー図である。

【図4】第１の実施形態に係るユニット起動方法に基づく復水器真空度の変化と従来の方法に基づく復水器真空度の変化との比較を示すグラフである。

【図5】第１の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法の手順を示すフロー図である。

【図6】第１の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づくタービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択制御による復水器真空度の変化を示すグラフである。

【図7】第１の実施形態に係る復水器真空度制御装置のタービン通気後真空ポンプ運転台数選択部の構成を示すブロック図である。

【図8】第２の実施形態に係る復水器真空度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図9】第２の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件を説明するグラフである。

【図10】第３の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニットの例を示す蒸気タービンまわりの部分系統図である。

【図11】第３の実施形態に係る復水器真空度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図12】第３の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件における遅れ時間の第１補正値を与える遅れ時間補正値グラフである。

【図13】第４の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニットの例を示す蒸気タービンまわりの部分系統図である。

【図14】第４の実施形態に係る復水器真空度制御装置の構成を示すブロック図である。

【図15】第４の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件における遅れ時間の第２補正値を与える遅れ時間補正値グラフである。

【図16】発電ユニットの従来の起動方法の例を示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るユニット起動方法、復水器真空度制御装置、およびユニット起動時復水器真空度制御方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。

【0016】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るユニット起動方法およびユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニットの例を示す系統図である。

【0017】

発電ユニット１は、蒸気タービン１０、発電機１７、復水器２１、復水系統３０、給水系統４０、蒸気タービン１０に蒸気を供給する蒸気発生装置としてのボイラ５０、および復水器真空度制御装置１００を有する。

【0018】

蒸気タービン１０は、高圧タービン１１、中圧タービン１２、および２つの低圧タービン１３を有する。なお、低圧タービン１３は、たとえば１つであってもよい。また、発電機１７は、蒸気タービン１０と同一の軸上にあって蒸気タービン１０によって回転駆動され回転エネルギを電気エネルギに変換する。なお、このようなタンデムコンパウンド方式に限定されない。すなわち、たとえば、高圧タービン１１と中圧タービン１２が同一軸、２つの低圧タービン１３が別軸で、それぞれに発電機が設けられているクロスコンパウンド方式の場合であってもよい。

【0019】

復水器２１は、外部の冷却水管２５に接続する複数の伝熱管２２を内蔵し、低圧タービン１３からの排気蒸気を冷却し凝縮させ凝縮水である復水を生成する。冷却水管２５には、復水器２１の上流部分に、冷却水を駆動する冷却水ポンプ２５ａが設けられている。

【0020】

復水器２１内で残留する不凝縮ガスを外部に排出するために、復水器２１内に開放された排出管２４が設けられ、また、排出管２４の復水器２１の外側の部分には複数の真空ポンプ２３が設けられている。以下、図１に示すように真空ポンプ２３が２台設けられている場合を例に説明するが、３台以上であってもよい。

【0021】

復水器２１には、復水器２１内の圧力を測定する復水器圧力計２１ａが設けられている。復水器真空度制御装置１００は、復水器圧力計２１ａからの復水器圧力信号を入力とし、真空ポンプ２３の図示しない駆動部への運転指令信号を出力する。

【0022】

復水系統３０は、復水器２１に接続された復水管３１、復水管３１に設けられた復水ポンプ３２、復水ポンプ３２の下流側に設けられたろ過脱塩器３３、低圧給水加熱器３５、および脱気器３６を有する。また、復水系統３０は、ろ過脱塩器３３によって異物、イオン等を除去された復水を、ろ過脱塩器３３の出口側から復水器２１に再循環させる復水再循環配管３４を有する。復水再循環配管３４には、復水再循環モードを開始するための復水再循環弁３４ａが設けられている。

【0023】

脱気器３６は、復水と蒸気を接触させて加熱脱気し、脱気した復水を一次貯留する。加熱ライン３６ｈから受け入れる加熱の蒸気源としては、図示しないが、たとえば低圧タービン１３あるいは中圧タービン１２等からの抽気が用いられる。

【0024】

復水系統３０は、さらに、脱気器３６により加熱脱気された復水を、脱気器３６の出口側から復水器２１に再循環させる低圧クリーンアップ配管３７を有する。低圧クリーンアップ配管３７には低圧クリーンアップモードを開始するための低圧クリーンアップ弁３７ａが設けられている。低圧給水加熱器３５の蒸気源としては、図示しないが、たとえば低圧タービン１３あるいは中圧タービン１２等からの抽気が用いられる。

【0025】

給水系統４０は、給水管４１、給水ポンプ４２、および高圧給水加熱器４３を有する。給水管４１は、給水ポンプ４２とボイラ５０を接続する。高圧給水加熱器４３の蒸気源としては、図示しないが、たとえば高圧タービン１１からの抽気等が用いられる。

【0026】

給水系統４０は、さらに、高圧給水加熱器４３の出口側から復水器２１に給水を再循環させる給水ポンプミニマムフロー配管４４を有する。給水ポンプミニマムフロー配管４４には高圧クリーンアップモードを開始するための給水ポンプミニマムフロー弁４４ａが設けられている。

【0027】

ボイラ５０は、節炭器５１、蒸発器５２、気水分離器５３、ドレンタンク５４、過熱器５７、および再熱器５８を有する。なお、図１においては、節炭器５１、蒸発器５２、過熱器５７、および再熱器５８は、便宜上別々の熱交換器のように図示しているが、それぞれの伝熱管の外側を流れる加熱側の流体である燃焼ガスは、同一の炉内を流れるのが一般的である。図１では、貫流ボイラの場合を示しているが、例えば循環ボイラの場合でも、後述する水質改善プロセスの考え方は共通である。また、図１では、ボイラ５０の起動バイパス系統として気水分離器５３およびドレンタンク５４を有する例を示したが、フラッシュタンクを有する場合等、クリーンアップ時の構成を含めて他の構成であってもよい。

【0028】

ボイラ５０は、さらに、ドレンタンク５４からドレンを復水器２１に戻すためのドレン戻り管５６と、ドレンを給水管４１に戻すためのボイラ循環配管５５を有する。ドレン戻り管５６には、ドレン戻り弁５６ａが設けられている。また、ボイラ循環配管５５には、ボイラ循環ポンプ５５ａおよびボイラ循環弁５５ｂが設けられている。

【0029】

次にボイラ５０と蒸気タービン１０との間の蒸気系統として、主蒸気管１４、タービンバイパス管１５、および再熱蒸気管１６が設けられている。主蒸気管１４は、過熱器５７からの過熱蒸気を高圧タービン１１に移送する。主蒸気管１４の蒸気タービン１０の入り口側には主蒸気止め弁１４ａおよび蒸気加減弁１４ｂが設けられている。タービンバイパス管１５は、主蒸気管１４から分岐して復水器２１に主蒸気を導く。タービンバイパス管１５にはタービンバイパス弁１５ａが設けられている。再熱蒸気管１６は、高圧タービン１１の出口から再熱器５８まで、および再熱器５８から中圧タービン１２までを接続する。再熱蒸気管１６の中圧タービン１２の入り口側には再熱蒸気弁１６ａが設けられている。

【0030】

発電ユニット１の出力運転時の流体すなわち主蒸気、復水、および給水等の流れおよびその流路は、次のとおりである。

【0031】

まず、過熱器５７で生じた過熱蒸気は、主蒸気管１４を流れ、主蒸気管１４に設けられた主蒸気止め弁１４ａおよび蒸気流量を制御する蒸気加減弁１４ｂを経て、高圧タービン１１に流入する。高圧タービン１１で仕事をして高圧タービン１１から流出した蒸気は、再熱器５８に送られる。再熱器５８で再度加熱された再熱蒸気は、再熱蒸気管１６に設けられた再熱止め弁１６ａを経て、中圧タービン１２に流入する。中圧タービン１２で仕事をして中圧タービン１２から流出した蒸気は、低圧タービン１３に流入する。

【0032】

低圧タービン１３で仕事をした排気蒸気は、復水器２１で冷却され凝縮して復水となる。また、不凝縮ガスは、真空ポンプ２３によって排出管２４を通じて復水器２１内から排出される。復水は、所定の真空度を維持する復水器２１内で脱気される。復水はさらに、復水系統３０の復水ポンプ３２により駆動され、ろ過脱塩器３３、低圧給水加熱器３５、および脱気器３６を通過する。ろ過脱塩器３３で、復水中の異物、イオン等が除去される。さらに、脱気器３６においては、復水は、蒸気と接触して加熱脱気され、一次貯留される。

【0033】

脱気器３６に一時貯留された復水は、給水ポンプ４２により駆動され、給水系統４０の給水管４１を流れ、高圧給水加熱器４３を経て、ボイラ５０に給水として供給される。

【0034】

ボイラ５０に送られた給水は、節炭器５１でまず加熱され、蒸発器５２にて蒸気となる。蒸発器５２を出た蒸気は、気水分離器５３を経て、過熱器５７に流入する。過熱器５７に流入した蒸気は、さらに過熱され、所定の過熱度を有する過熱蒸気となって再び高圧タービン１１に送られる。

【0035】

なお、起動過程において、蒸発器５２に流入した給水が完全に蒸気とならない段階では、蒸発器５２を出た二相流は気水分離器５３において蒸気とドレンとに分離される。分離された、蒸気は過熱器５７に流入し、ドレンはドレンタンク５４に流入する。ドレンタンク５４に流入したドレンは、ドレン戻り管５６を経て、復水器２１に回収される。

【0036】

また、出力運転中に負荷遮断等が発生した場合には、タービンバイパス管１５に設けられたタービンバイパス弁１５ａが急開して、過熱蒸気は、高圧タービン１１、中圧タービン１２および低圧タービン１３をバイパスして、タービンバイパス管１５を通じて復水器２１に直接流入する。

【0037】

以上が、発電ユニット１の出力運転時のタービン作動流体の流れである。発電ユニット１においては、蒸気タービン１０で仕事をする蒸気の最高温度／圧力と蒸気タービン１０で仕事をした蒸気の最低温度圧力の差を大きくして熱効率を高くするために、復水器２１内の圧力を極力、負圧に、即ち、真空にするのが一般的である。蒸気タービン１０に通気しての蒸気タービン１０の起動後は、気体であるタービン排気蒸気を凝縮して水とすることにより、復水器２１内を高い真空度に維持することができる。一方、蒸気タービン１０の起動前には、凝縮すべきタービン排気蒸気がないため、真空ポンプ２３を用いて復水器２１内を真空とし、かつ、復水器２１に接続される系統も真空とする。

【0038】

停止状態であった発電ユニット１を起動する場合は、上述の作動流体の各流路を順次クリーンアップして、水質を確保しながら、作動流体の流路範囲を拡大していく手順が必要となる。このような水質確保のための手順を、以下、水質改善プロセスと呼び、それぞれの状態を、各クリーンアップモードと呼ぶものとする。また、クリーンアップを実施する復水器２１、復水系統３０、給水系統４０、ボイラ５０を含むボイラ５０への給水の水質に関わる範囲の設備を、水質改善対象設備７０と呼ぶこととする。水質改善プロセスは、一部、後述するタービン通気以降にも行われる場合があるが、以下では、タービン通気までに行われるものをいうものとする。

【0039】

水質改善プロセスによるクリーンアップモードは、低圧クリーンアップモードおよび高圧クリーンアップモードを有する復水・給水クリーンアップモード、ボイラコールドクリーンアップモード、およびボイラホットクリーンアップモードに大別され、この順に水質改善対象設備７０の水質改善プロセスが進められる。なお、図１では、各クリーンアップモード間の切り替えに必要な止め弁の図示を省略している。

【0040】

なお、水質改善プロセスにおいては、復水器２１内の真空度（復水器真空度）として、所定の真空度が確保されている。ここで、復水器真空度とは、復水器２１内の圧力が、大気圧からどの程度低いかを示す指標である。以下では、説明の便宜上、復水器真空度に代えて復水器２１内の圧力（復水器圧力）を用いる場合がある。なお、所定の真空度については、図２以降を参照する際に説明する。

【0041】

まず、復水・給水クリーンアップモードのうちの低圧クリーンアップモードを説明する。低圧クリーンアップモードは、２つのステップからなる。第１のステップは、復水再循環モードである。復水再循環モードは、復水が復水ポンプ３２により駆動され、復水器２１から復水管３１、ろ過脱塩器３３、復水再循環配管３４を経て、再び復水器２１に戻る流路が形成される。この再循環により、復水は、ろ過脱塩器３３により、ろ過脱塩される。この際、復水再循環弁３４ａが調節弁であれば、復水の流量は復水再循環弁３４ａにより調節される。

【0042】

低圧クリーンアップモードの第２のステップは、脱気器再循環モードである。脱気器再循環モードでは、復水が、復水ポンプ３２により駆動され、復水器２１から復水管３１、ろ過脱塩器３３、低圧給水加熱器３５、脱気器３６、低圧クリーンアップ配管３７を経て、再び復水器２１に戻る流路が形成される。この再循環により、復水は、脱気器３６により、加熱脱気される。なお、この時点においての脱気器３６ン供給されるべき加熱蒸気は、蒸気タービン１０からの抽気が利用できないため、たとえば所内ボイラからの補助蒸気が用いられる。この際、低圧クリーンアップ弁３７ａが調節弁であれば、復水の流量は低圧クリーンアップ弁３７ａにより調節される。

【0043】

次に、復水・給水クリーンアップモードのうちの高圧クリーンアップモードにおいては、復水ポンプ３２に加えて給水ポンプ４２も運転される。復水は、復水ポンプ３２により駆動され、復水器２１から復水管３１、ろ過脱塩器３３、低圧給水加熱器３５、脱気器３６に移送される。さらに、脱気器３６内に一時貯留された復水は、給水ポンプ４２により駆動され、給水として、高圧給水加熱器４３、および給水ポンプミニマムフロー配管４４を経て、復水器２１に戻る。

【0044】

次に、ボイラコールドクリーンアップモードにおいては、節炭器５１および蒸発器５２に給水し、給水を気水分離器５３、ドレンタンク５４およびドレン戻り管５６を経由して復水器に戻す再循環流路と、給水の一部を、ボイラ循環ポンプ５５ａによりボイラ循環配管５５で給水管４１に戻す再循環流路とによるモードである。前者の流量はドレン戻り弁５６ａにより、また後者の流量はボイラ循環弁５５ｂにより調節することができる。

【0045】

次に、ボイラホットクリーンアップモードにおいては、ボイラ５０において燃料の燃焼が開始されて、節炭器５１および蒸発器５２の各伝熱管内の流体を加熱しながらクリーンアップが行われるモードである。また、この段階で、蒸発器５２において蒸気が発生することから、必要に応じて蒸発器５２から過熱器５７に蒸気を供給し、過熱器５７をクリーンアップし、蒸気を、過熱器５７からタービンバイパス管１５を経由して復水器２１に戻す再循環流路を形成することができる。

【0046】

図２は、第１の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００の構成を示すブロック図である。

【0047】

復水器真空度制御装置１００は、入力部１１０、演算部１２０、記憶部１３０、タービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１、進行制御部１５０、および出力部１６０を有する。復水器真空度制御装置１００は、たとえば計算機システムである。あるいは、個々の機能に対応する個別の装置の集合であってもよい。また、入力部１１０および出力部１６０は、たとえばマンマシーンインターフェイスなどの双方向コミュニケーション装置であってもよい。

【0048】

入力部１１０は、復水器圧力計２１ａからの復水器圧力信号、演算部１２０が判定を行うための基準値、設定値、あるいは発電ユニット１の状態に関する情報等を、外部入力として受け入れる。

【0049】

演算部１２０は、第１真空度判定部１２１、第２真空度判定部１２２、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３、およびタービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４を有する。

【0050】

第１真空度判定部１２１は、復水器真空度が、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップを開始する条件として、復水器真空度が第１真空度に到達したか否かを判定する。前者の水質改善プロセスの最初のステップとは、具体的には、低圧クリーンアップモードの第１のステップである復水再循環モードの運転である。後者の水質改善プロセスの初期のステップとは、具体的には、たとえば、低圧クリーンアップモードの第２のステップである脱気器再循環モードの運転、あるいは高圧クリーンアップモードの運転である。

【0051】

第２真空度判定部１２２は、復水器真空度が、タービン通気を開始する条件として、復水器真空度が第２真空度に到達したか否かを判定する。ここで、タービン通気とは、蒸気タービン１０に作動蒸気を導入することをいう。

【0052】

第２真空度は、上述のようにタービン通気を開始可能な真空度である。従来は、第２真空度のレベルは、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップを開始する条件としても用いられてきた。本実施形態においては、水質改善プロセスを開始する条件として用いる第１真空度は、第２真空度に比べて低い真空度である。すなわち、第１真空度に対応する復水器２１の器内圧力は、第２真空度に対応する器内圧力より高い値である。

【0053】

復水器２１の真空度の確保は、蒸気タービン１０の熱効率を向上させる以外にも、復水あるいは給水に含まれる溶存酸素を脱気し、配管等の発錆の防止の上でも必要である。発電ユニットの起動プロセスにおいては、復水・給水クリーンアップを行う段階において、第１真空度は、蒸気タービン１０の通気に必要な第２真空度までのレベルは必要ないが、復水系統３０内の復水および給水系統４０内の給水等の流体の脱気に必要なレベルの真空度である必要がある。

【0054】

ここで、第１真空度はたとえば、真空度６５ｋＰａ程度～７０ｋＰａ程度、すなわち大気圧より６５ｋＰａ程度～７０ｋＰａ程度低い圧力である。また、第２真空度はたとえば真空度８５ｋＰａ程度～９０ｋＰａ程度、すなわち大気圧より８５ｋＰａ程度～９０ｋＰａ程度低い圧力である。なお、いずれの値も例示であり、これに限定されない。

【0055】

タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３は、所定の状態となった場合に、真空ポンプ２３の運転台数を選択制御する。すなわち、復水器真空度が第１真空度に到達後、水質改善プロセスを開始し、復水器真空度のさらなる上昇と水質改善プロセスの実行が並行して進められる。上述の所定の状態となった場合とは、復水器真空度の方は第２真空度に到達したが、水質改善プロセスの方は終了しないという状態となった場合である。このような場合には、詳細は後述するが、第２真空度の近傍の真空度を維持するように、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３によって、真空ポンプ２３の運転台数の増減が行われる。

【0056】

タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４は、復水器真空度が第１真空度に到達し、水質改善プロセスも終了したという条件で、タービン通気が行われた後の、真空ポンプ２３の運転台数を選択制御する。詳細は後述するが、過真空となることを防止するために、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４によって、真空ポンプ２３は最終的に全台停止となる。

【0057】

記憶部１３０は、真空度設定値記憶部１３１、およびタイマー設定値記憶部１３２を有する。

【0058】

真空度設定値記憶部１３１は、入力部１１０が受け入れた第１真空度および第２真空度の設定値を記憶する。

【0059】

タイマー設定値記憶部１３２は、タービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１の設定値を入力部１１０が受け入れた後、その値を記憶する。

【0060】

タービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１は、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４からの動作指示により時間をカウントし、タイマー設定値記憶部１３２に記憶された所定の時間に到達するとタービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４にＯＮ信号を出力する。

【0061】

進行制御部１５０は、起動プロセスの進行状態に関する情報の整理、およびこれに基づく復水器真空度制御装置１００の進行に関する決定を行うなど、復水器真空度制御装置１００によるユニット起動時復水器真空度制御方法のステップの進行を司る。なお、以下に述べるユニット起動時復水器真空度制御方法のステップの進行への進行制御部１５０の係わりの詳細については、その都度の記載はせずに省略する場合がある。

【0062】

出力部１６０は、復水器真空度制御装置１００によるユニット起動時復水器真空度制御のプロセスの進行状態を含む運転上必要な情報を表示するとともに、これらの情報を、発電ユニット１の制御装置（図示せず）あるいは中央監視制御盤（図示せず）に出力する。

【0063】

図３は、第１の実施形態に係るユニット起動方法の手順を示すフロー図である。従来は、完了条件Ａでは、タービン通気可能な真空度に到達しているという項目が含まれていた。本実施形態では、従来のタービン通気可能な真空度を第２真空度とし、これとは別に、第２真空度より真空度の低い第１真空度を設けた。本実施形態におけるユニット起動方法においては、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップにおいては、第１真空度に到達していることを条件とし、タービン通気前においては、第２真空度に到達していることを条件としている。

【0064】

図４は、第１の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく復水器真空度の変化と従来の方法に基づく復水器真空度の変化との比較を示すグラフである。横軸は時間軸である。また、縦軸は復水器内の圧力（ｂａｒ（ａ））である。破線で示す大気圧からの差分が真空度を表わす。第１圧力Ｐ１および第２圧力Ｐ２は、それぞれ、第１真空度および第２真空度の復水器真空度に対応する復水器圧力である。

【0065】

図４では、ユニット起動準備において真空上昇し、復水・給水クリーンアップの開始時刻Ｔ３までに所定の真空度に到達する場合を示している。実線で示す曲線は、本実施形態に係るユニット起動方法による復水器真空度の変化を示し、上記所定の真空度は、第１真空度（第１圧力）である。２点鎖線で示す曲線は、従来のユニット起動方法による復水器真空度の変化を示し、上記所定の真空度は、タービン通気可能な真空度すなわち本実施形態における第２真空度（第２圧力）に相当する真空度である。

【0066】

図４に示すように、真空上昇を開始して、復水器真空度が第２真空度まで上昇（復水器圧力Ｐ２まで低下）するまでの所要時間をΔＴ１とする。従来のユニット起動方法では、復水・給水クリーンアップモードの最初あるいは初期に、復水器真空度が第２真空度まで上昇している必要があった。この時点を時刻Ｔ３とすると、従来のユニット起動方法で（Ｔ３－ΔＴ１）の時点すなわち時刻Ｔ１には真空上昇を開始する必要があった。

【0067】

一方、真空上昇を開始して、復水器真空度が第２真空度まで上昇（復水器圧力Ｐ２まで低下）するまでの所要時間をΔＴ２とする。本実施形態に係るユニット起動方法においては、復水・給水クリーンアップモードの最初あるいは初期には、復水器真空度は第１真空度まで上昇（復水器圧力Ｐ１まで低下）すればよい。この時点は時刻Ｔ３であるので、本実施形態に係るユニット起動方法においては、（Ｔ３－ΔＴ２）の時点すなわち時刻Ｔ２に真空上昇を開始すればよい。

【0068】

復水器真空度を、第１真空度から第２真空度まで上昇（復水器圧力Ｐ１からＰ２まで低下）するまでの所要時間をΔＴ３とする。すなわち、ΔＴ１＝ΔＴ２＋ΔＴ３である。また、第１真空度に到達した時点から、水質改善プロセスを完了するまでの所要時間をΔＴｃとする。図４では、ΔＴｃがΔＴ３より長い場合を例にとって示しているが、逆に、ΔＴ３がΔＴｃより長い場合もある。

【0069】

従来のユニット起動方法においては、真空上昇を介してしてからタービン通気可能となるまでの時間は、ΔＴｃがΔＴ３より長い場合は（ΔＴ１＋ΔＴｃ）、ΔＴ３がΔＴｃより長い場合は（ΔＴ１＋ΔＴ３）である。一方、本実施形態に係るユニット起動方法においては、真空上昇を開始してからタービン通気が行われるまでの時間は、ΔＴｃがΔＴ３より長い場合は（ΔＴ２＋ΔＴｃ）、ΔＴ３がΔＴｃより長い場合は（ΔＴ２＋ΔＴ３）である。すなわちいずれの場合も、本実施形態に係るユニット起動方法においては、従来のユニット起動方法に比べて、（ΔＴ１－ΔＴ２）だけ短い。前述のように、（ΔＴ１－ΔＴ２）はΔＴ３であるから、本実施形態に係るユニット起動方法の場合、従来のユニット起動方法に比べて、ΔＴ３だけ時間が短縮される。ΔＴ３は、第１真空度から第２真空度まで真空上昇するまでの所要時間である。

【0070】

以上のように、本実施形態によるユニット起動方法においては、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップの開始の条件とする復水器真空度（第１真空度）を、タービン通気条件とする復水器真空度（第２真空度）より、低い真空度（高い圧力）としている。すなわち、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップの開始までに第２真空度に到達すればよく、これ以降の水質改善プロセスを実施している期間を、蒸気タービン１０の通気可能な条件である第２真空度までの真空上昇のために使用することができる。特に真空度の上昇過程では、真空度が高くなるほど、真空度の上昇速度が遅くなることから、第１真空度の状態から第２真空度の状態への真空上昇のための時間を確保できる効果は大きい。本実施形態によって、大きな起動時間短縮効果を得ることができる。

【0071】

図５は、第１の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法の手順を示すフロー図である。

【0072】

まず、復水器２１の真空上昇を開始する（ステップＳ０１）。具体的には、復水器２１周りの流路を隔離して、真空ポンプ２３を全台、具体的には２台とも起動する。

【0073】

次に、第１真空度判定部１２１が、復水器真空度が第１真空度に到達したか否かを判定する（ステップＳ０２）。第１真空度判定部１２１が、復水器真空度が第１真空度に到達したと判定しなかった場合（ステップＳ０２ ＮＯ）には、ステップＳ０１以下を繰り返す。

【0074】

第１真空度判定部１２１が、復水器真空度が第１真空度に到達したと判定した場合（ステップＳ０２ ＹＥＳ）には、第１真空度判定部１２１は、判定結果を進行制御部１５０に出力する。また、出力部１６０は進行制御部１５０からの指令を受けて、水質改善プロセス開始許可信号を出力する（ステップＳ０３）。出力部１６０からの水質改善プロセス開始許可信号は、たとえば、発電ユニット１の図示しない制御装置により受信され、水質改善プロセスが開始される。あるいは、水質改善プロセス開始許可信号は、発電ユニット１の図示しない中央監視制御盤に表示され、運転員が水質改善プロセスを開始する。この後も、真空ポンプ２３により復水器真空上昇が継続される。

【0075】

次に、第２真空度判定部１２２は、復水器真空度が第２真空度に到達したか否かを判定する（ステップＳ１１）。第２真空度判定部１２２が、復水器真空度が第２真空度に到達したと判定しなかった場合（ステップＳ１１ ＮＯ）には、真空上昇を継続（ステップＳ１２）し、ステップＳ１１以下を繰り返す。

【0076】

ステップＳ１１に並行して、進行制御部１５０は、発電ユニット１の制御装置からのボイラホットクリーンアップ終了の旨の情報を入力部１１０が受信したか否かを判定する（ステップＳ２１）。

【0077】

ステップＳ１１において第２真空度判定部１２２が復水器真空度が第２真空度に到達したと判定し（ステップＳ１１ ＹＥＳ）、かつ、ステップＳ２１において進行制御部１５０がボイラホットクリーンアップ終了の情報を入力部１１０が受信したとは判定しない（ステップＳ２１ ＮＯ）場合には、進行制御部１５０は、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３に、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択制御を行うよう指令（ステップＳ２２）する。タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３は、第２真空度の近傍の真空度を維持するように真空ポンプ２３の運転台数を増減する。以上のステップを、進行制御部１５０がボイラホットクリーンアップ終了の情報を入力部１１０が受信したと判定（ステップＳ２１ ＹＥＳ）するまで繰り返す。

【0078】

次に、第２真空度判定部１２２が、復水器真空度が第２真空度に到達したと判定し（ステップＳ１１ ＹＥＳ）、かつ、ステップＳ２１において進行制御部１５０がボイラホットクリーンアップ終了の情報を入力部１１０が受信したと判定（ステップＳ２１ ＹＥＳ）した場合、進行制御部１５０は、出力部１６０を通じてタービン通気許可信号を出力する（ステップＳ３１）。具体的には、進行制御部１５０は、復水器真空度制御装置１００側として、タービン通気可能の条件が成立した旨の情報を、出力部１６０を通じて、発電ユニット１の制御装置あるいは中央監視制御盤に出力する。この結果、自動あるいは手動操作によって、ボイラ５０で発生した蒸気の蒸気タービン１０への導入がなされる。

【0079】

次に、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４が、真空ポンプ２３の停止を行う（ステップＳ３２）。すなわち、ステップＳ３１でのタービン通気により、低圧タービン１３からのタービン排気蒸気が復水器２１において冷却され凝縮されることによる復水器真空度維持状態に移行する。これに伴い、真空ポンプ２３によるシンク度維持が不要となり、また、過真空状態となることを避けるために、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４により、真空ポンプ２３が全台停止される。

【0080】

なお、ステップＳ３２の前の真空ポンプ２３の運転台数は、状況によって異なる。すなわち、真空ポンプ２３が２台構成の場合、ステップＳ１１でのＹＥＳの判定が、ステップＳ２１でのＹＥＳの判定より遅いあるいは同時の場合には、２台運転である。また、ステップＳ１１でのＹＥＳの判定が、ステップＳ２１でのＹＥＳの判定より早い場合には、１台または２台である。

【0081】

また、タービン通気許可（ステップＳ３１）により、タービン通気後、タービン負荷運転に移行する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３は、ステップＳ３２と並行に勧められてもよい。

【0082】

図６は、第１の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づくタービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択制御による復水器真空度の変化を示すグラフである。前述のように、復水器真空度がタービン通気可能な真空度である第２真空度に到達しているが、ボイラホットクリーンアップの方が終了していないという状態において、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３により運転台数選択制御が行われる。

【0083】

プラント熱効率を向上させるためには、復水器真空度は可能な限り高いことが望ましい。しかし真空度が高すぎると、復水器２１が、構造強度限界を超えて破損する可能性や、低圧タービン１３の軸受台支持部（図示せず）が変形し振動問題等を発生す可能性がある。一方で復水器真空度が低下しすぎると、タービン翼（図示せず）の振動応力が増加し、タービン翼の破損につながる可能性もある。そのため、第２真空度到達後の待機状態においては、復水器真空度を適切な範囲に制限することが重要となる。

【0084】

図６では、第２真空度到達後にタービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３が真空ポンプの台数制御を行う際の設定圧力として、中心設定圧力Ｐ２ａ、高側設定圧力Ｐ２ａｐ、低側設定圧力Ｐ２ａｑが示されている。ここで、第２圧力Ｐ２に対応する圧力を、中心設定圧力Ｐ２ａとする。なお、第２圧力Ｐ２に対応する圧力を低側設定圧力Ｐ２ａｑとしてもよい。ただし、第２圧力Ｐ２に対応する圧力を低側設定圧力Ｐ２ａｑとする場合は、低側設定圧力Ｐ２ａｑが過真空とならない設定とするように注意する。なお、中心設定圧力Ｐ２ａ、高側設定圧力Ｐ２ａｐ、および低側設定圧力Ｐ２ａｑは、それぞれ、中心設定真空度、低側設定真空度、および高側設定真空度に対応する。

【0085】

まず、真空ポンプ２３を全台起動して後、第１真空度（第１圧力Ｐ１）を経由し、低側設定圧力Ｐ２ａｑに到達すると、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３は、真空ポンプ２３の運転台数を減少させる。図１に示す２台構成の場合は、運転台数を２台から１台とする。

【0086】

この結果、復水器真空度は低下すなわち復水器圧力は上昇する。復水器圧力が第２真空度を経て、高側設定圧力Ｐ２ａｐとなると、タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部１２３は、真空ポンプ２３の運転台数を増加させる。図１に示す２台構成の場合は、運転台数を１台から２台とする。この結果、復水器真空度は再び上昇に転じる。

【0087】

以上のように、本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００によれば、水質改善プロセスが完了する前に、復水器真空度が第２真空度に到達した場合にも、真空ポンプ２３の運転台数を適切に制御することにより、過真空となることを防止し、復水器真空度を適切な範囲に維持することができる。

【0088】

図７は、第１の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００のタービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４の構成を示すブロック図である。

【0089】

タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４は、上限真空度到達判定部１２４ａ、および、論理和ゲート１２４ｂを有する。

【0090】

上限真空度到達判定部１２４ａは、入力部１１０が復水器圧力計２１ａから受け入れた復水器圧力に対応する復水器真空度が、第２真空度より高い真空度である上限真空度に到達したか否かを判定する。ここで、上限真空度は、過真空状態となる真空度に十分な余裕を見た真空度に設定される。上限真空度到達判定部１２４ａは、復水器真空度が上限真空度に到達したと判定すると第１のＯＮ信号を出力する。

【0091】

また、タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部１２４は、進行制御部１５０が、タービン通気許可信号を出力すると、その信号を受けて、タービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１に動作開始の指示を出力し、かつ、タービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１からの所定の遅延時間の後の動作完了の信号を第２のＯＮ信号として受け入れる。

【0092】

論理和ゲート１２４ｂは、上限真空度到達判定部１２４ａからの第１のＯＮ信号およびタービン通気後真空ポンプ停止タイマー１４１からの第２のＯＮ信号のいずれかを受けると、真空ポンプ全台停止信号を出力する。真空ポンプ全台停止信号は、出力部１６０を介して、真空ポンプ２３に出力され、運転中の真空ポンプ２３が停止する。

【0093】

以上のように、本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００によれば、タービン通気後においても、真空ポンプ２３の運転台数を適切に制御することにより、復水器真空度の過剰な上昇を防止することができる。

【0094】

上述のように、本実施形態によれば、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップの開始の条件とする第１真空度を、タービン通気条件とする第２真空度より、低い真空度とすることにより起動時間を短縮することができる。また、水質改善プロセスの進行状況および復水器の真空度に応じて、タービン通気前後の真空ポンプ２３の運転台数を自動的に選択し、復水器２１の真空度を適切な範囲に維持することができる。

【0095】

［第２の実施形態］
図８は、第２の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ａの構成を示すブロック図である。

【0096】

本実施形態は、第１の実施形態の変形である。第１の相違点として、復水器真空度制御装置１００ａは、プロセス開始許可判定用タイマー１４２をさらに有する。第２の相違点として、演算部１２０ａは、第１の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００の第１真空度判定部１２１に代えて第１真空度判定部１２１ａを有する。第３の相違点として、第１の実施形態の進行制御部１５０に代えて進行制御部１５０ａを有する。これ以外は、第１の実施形態と同様である。

【0097】

この構成により、本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ａでは、図５に示すステップＳ０３における水質改善プロセス開始許可の条件が第１の実施形態とは異なる。

【0098】

図９は、第２の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件を説明するグラフである。横軸は時間軸である。また、縦軸は復水器内の圧力（ｂａｒ（ａ））である。破線で示す大気圧からの差分が真空度を表わす。

【0099】

横軸の時刻Ｔ２および時刻Ｔ１は、図４に示すものと同様であり、時刻Ｔ３は、復水器真空度が第１真空度に到達した時刻を示す。

【0100】

第１真空度（第１圧力Ｐ１）に到達しても、確実に第１真空度が確保されてから、水質改善プロセスが開始されるように、本実施形態においては、第１真空度より有意かつ若干の幅αだけ高い第１ａ真空度（第１圧力Ｐ１よりαだけ低い第１ａ圧力Ｐ１ａ）が設定されている。この設定値は、真空度設定値記憶部１３１に収納されている。

【0101】

ΔＴ３は、プロセス開始許可判定用タイマー１４２の設定値であり、たとえば、３０分に設定される。

【0102】

第１真空度判定部１２１ａは、入力部１１０が復水器圧力計２１ａから受け入れた復水器圧力に対応する復水器真空度が、第１ａ真空度より高い真空度である上限真空度に到達したか否かを判定する。第１真空度判定部１２１ａは、復水器真空度が上限真空度に到達したと判定すると第１のＯＮ信号を出力する。

【0103】

プロセス開始許可判定用タイマー１４２は、第１真空度判定部１２１ａが第１真空度到達の判定を出力すると、その時点からカウントを開始し、所定の遅延時間ΔＴ３の後に第２のＯＮ信号を出力する。

【0104】

進行制御部１５０ａは、第１真空度判定部１２１ａからの第１のＯＮ信号およびプロセス開始許可判定用タイマー１４２からの第２のＯＮ信号のいずれかを受けると、図５で示したステップＳ０３の水質改善プロセス開始許可信号を出力する。なお、図９では、第２のＯＮ信号が第１のＯＮ信号より早く発生する場合の例を示している。

【0105】

以上のように、本実施形態においては、第１真空度（第１圧力Ｐ１）に到達しても、確実に第１真空度が確保されるように第１ａ真空度が設定されるが、真空度の上昇速度が遅い場合には、プロセス開始許可判定用タイマー１４２からの出力でも、水質改善プロセス開始許可のステップＳ０３に進めることができる。この結果、スムーズなプロセス進行を確保することができる。

【0106】

［第３の実施形態］
図１０は、第３の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニット１の例を示す蒸気タービン１０まわりの部分系統図である。

【0107】

本実施形態が対象とする発電ユニット１においては、主蒸気管１４の主蒸気止め弁１４ａの上流側の部分に、主蒸気管１４内の圧力を測定する主蒸気管内圧力計１４ｐ、および、主蒸気管１４の温度を測定する主蒸気管温度計１４ｔが設けられている。主蒸気管内圧力計１４ｐおよび主蒸気管温度計１４ｔの出力は、復水器真空度制御装置１００ｂに受け入れられる。

【0108】

図１１は、第３の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｂの構成を示すブロック図である。

【0109】

本実施形態は、第２の実施形態の変形である。本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｂは、第２の実施形態の入力部１１０および進行制御部１５０ａのそれぞれに代えて、入力部１１０ｂおよび進行制御部１５０ｂを有する。また、復水器真空度制御装置１００ｂの記憶部１３０ｂは、第１補正値データベース１３３をさらに有する。これ以外は、第２の実施形態と同様である。

【0110】

この構成により、本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｂでは、図５に示すステップＳ０３における水質改善プロセス開始許可の条件に第２の実施形態と異なる部分がある。

【0111】

図１２は、第３の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件における遅れ時間の第１補正値ｄｔａを与える遅れ時間補正値のグラフである。ここで、遅れ時間の第１補正値ｄｔａは、第２の実施形態においては、遅れ時間をΔＴ３と固定した値を用いるのに対して、本実施形態では、遅れ時間ｄｔとして（一定遅れ時間ΔＴ＋遅れ時間の第１補正値ｄｔａ）とし、主蒸気管１４の温度Ｔｓおよび主蒸気管１４内の圧力Ｐｓに応じてｄｔを変化させるものである。

【0112】

図１２の横軸は、主蒸気管１４の温度である主蒸気管温度Ｔｓであり主蒸気管温度計１４ｔによる主蒸気管１４の温度信号に対応する。縦軸は、主蒸気管１４内の圧力である主蒸気管内圧力Ｐｓであり主蒸気管内圧力計１４ｐによる主蒸気管１４内の圧力信号に対応する。各曲線は、同一の遅れ時間の第１の補正値ｄｔａを与える曲線である。遅れ時間の第一の補正値ｄｔａとして図１２に例示する値は、ｄｔａ１＞ｄｔａ２＞ｄｔａ３＞ｄｔａ４の関係がある。

【0113】

第１補正値データベース１３３は、このグラフデータをディジタル値として保管する。保管データ形式としては、たとえば、温度Ｔｓと圧力Ｐｓの２次元データに対するｄｔ値がセットとなった３次元データ、あるいは、温度Ｔｓと圧力Ｐｓの２次元平面におけるｄｔ値の等高線を多次元近似曲線の形式でもよい。

【0114】

たとえば、発電ユニット１が数時間の短時間停止した場合と、１週間以上の長期間停止をした場合とでは、系統が保有する温度や蒸気圧力が異なる。長期間停止した状態では、熱の保有量が少なく、逆に短期間停止では、高温状態で、ボイラ５０側では蒸気圧が残った状態で停止を行っている。また、系統が高温であれば熱膨張によってインリークが収まる場合があり、また蒸気圧がある状態では蒸気圧によりインリーク個所がシールされインリークが収まることがある。このように、真空上昇に必要な時間は、配管等の温度や蒸気圧力によって差が発生する。

【0115】

具体的には、代表箇所である主蒸気管１４の温度Ｔｓおよび主蒸気管１４内の圧力Ｐｓが高いほど、水質改善プロセス開始許可の条件における遅れ時間の第１の補正値ｄｔａは短くなる。なお、代表箇所は、系統の状態を把握できる箇所であれば、主蒸気管１４以外の箇所でもよい。

【0116】

入力部１１０ｂは、主蒸気管温度計１４ｔからの主蒸気管１４の温度Ｔｓおよび主蒸気管内圧力計１４ｐからの主蒸気管１４内の圧力Ｐｓの値を受け入れる。

【0117】

第１真空度判定部１２１ａは、第２の実施形態と同様に、入力部１１０が復水器圧力計２１ａから受け入れた復水器圧力に対応する復水器真空度が、第１ａ真空度より高い真空度である上限真空度に到達したか否かを判定する。第１真空度判定部１２１ａは、復水器真空度が上限真空度に到達したと判定すると第１のＯＮ信号を出力する。

【0118】

プロセス開始許可判定用タイマー１４２は、第１真空度判定部１２１ａが第１真空度到達の判定を出力すると、その時点からカウントを開始し、所定の遅延時間ΔＴの後に第２のＯＮ信号を出力する。

【0119】

進行制御部１５０ｂは、入力部１１０ｂが受け入れた主蒸気管１４の温度Ｔｓおよび主蒸気管１４内の圧力Ｐｓの値に基づいて、図１２に示す遅れ時間補正値グラフを用いで、遅れ時間の第１の補正値ｄｔａを導出する。

【0120】

進行制御部１５０ｂは、第１真空度判定部１２１ａからの第１の判定用信号を受け入れた時刻、およびプロセス開始許可判定用タイマー１４２からの第２の判定用信号を受け入れてから遅れ時間の第１の補正値ｄｔａだけ経過した時刻のいずれかの早いタイミングで、図５で示したステップＳ０３の水質改善プロセス開始許可信号を出力する。

【0121】

本実施形態では、主蒸気管１４の温度Ｔｓおよび主蒸気管１４内の圧力Ｐｓに応じて、水質改善プロセス開始許可判定のための遅れ時を変化させる。すなわち、発電ユニット１の停止後の時間経過の度合いに応じて、遅れ時間を変化させることにより、無駄な時間経過を生じることを防ぐことができる。

【0122】

［第４の実施形態］
図１３は、第４の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法を適用する発電ユニット１の例を示す蒸気タービン１０まわりの部分系統図である。

【0123】

本実施形態が対象とする発電ユニット１においては、冷却水管２５の冷却水ポンプ２５ａの出口側であって伝熱管２２の上流側の部分に、冷却水の温度を測定する冷却水温度計２５ｔが設けられている。冷却水温度計２５ｔの出力は、復水器真空度制御装置１００ｃにより受け入れられる。

【0124】

図１４は、第４の実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｃの構成を示すブロック図である。

【0125】

本実施形態は、第２の実施形態の変形である。本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｃは、第２の実施形態の入力部１１０および進行制御部１５０ａのそれぞれに代えて、入力部１１０ｃおよび進行制御部１５０ｃを有する。また、復水器真空度制御装置１００ｃの記憶部１３０ｃは、第２補正値データベース１３３ａをさらに有する。これ以外は、第２の実施形態と同様である。

【0126】

この構成により、本実施形態に係る復水器真空度制御装置１００ｃでは、図５に示すステップＳ０３における水質改善プロセス開始許可の条件に第２の実施形態と異なる部分がある。なお、本実施形態と第３の実施形態とを組み合わせてもよい。

【0127】

図１５は、第４の実施形態に係るユニット起動時復水器真空度制御方法に基づく水質改善プロセス開始許可の条件における遅れ時間の第２補正値ｄｔｂを与える遅れ時間補正値グラフである。ここで、遅れ時間の第２補正値ｄｔｂは、第２の実施形態においては、遅れ時間をΔＴ３と固定した値を用いるのに対して、本実施形態では、遅れ時間ｄｔとして（一定遅れ時間ΔＴ＋遅れ時間の第２補正値ｄｔｂ）とし、冷却水温度Ｔｃに応じてｄｔを変化させるものである。

【0128】

図１５の横軸は、冷却水温度Ｔｃであり冷却水温度計２５ｔからの冷却水温度に対応する。縦軸は、遅れ時間の第２の補正値ｄｔｂである。

【0129】

一般に、復水器においてタービン排気蒸気を冷却するためには、大容量の冷却水が必要となる。このため、発電ユニットにおいて冷却水として海水が使用される場合が多い。たとえば、我が国のような北半球に位置する国では、夏場は海水温度が高くなり冬場は海水温度が低下する。冷却水温度が高い場合は、排気蒸気を冷却する効果が減少することとなり、復水器の真空度上昇能力が低下する。逆に、冷却水温度が低い場合には、復水器の真空度上昇能力が増加する。このため、図１５に示すように、冷却水温度の上昇に従って、第２補正時間を長く設定する。

【0130】

入力部１１０ｂは、冷却水温度計２５ｔからの冷却水温度Ｔｃを受け入れる。

【0131】

第１真空度判定部１２１ａは、第２の実施形態と同様に、入力部１１０が復水器圧力計２１ａから受け入れた復水器圧力に対応する復水器真空度が、第１ａ真空度より高い真空度である上限真空度に到達したか否かを判定する。第１真空度判定部１２１ａは、復水器真空度が上限真空度に到達したと判定すると第１のＯＮ信号を出力する。

【0132】

プロセス開始許可判定用タイマー１４２は、第１真空度判定部１２１ａが第１真空度到達の判定を出力すると、その時点からカウントを開始し、所定の遅延時間ΔＴの後に第２のＯＮ信号を出力する。

【0133】

進行制御部１５０ｃは、入力部１１０ｂが受け入れた冷却水温度Ｔｃの値に基づいて、図１５に示す第２補正値データベースを用いて遅れ時間の第２の補正値ｄｔｂを導出する。

【0134】

進行制御部１５０ｃは、第１真空度判定部１２１ａからの第１の判定用信号を受け入れた時刻、およびプロセス開始許可判定用タイマー１４２からの第２の判定用信号を受け入れてから遅れ時間の第２の補正値ｄｔｂだけ経過した時刻のいずれかの早いタイミングで、図５で示したステップＳ０３の水質改善プロセス開始許可信号を出力する。

【0135】

本実施形態では、冷却水温度Ｔｃに応じて、水質改善プロセス開始許可判定のための遅れ時間を変化させる。すなわち、発電ユニット１の停止後の時間経過の度合いに応じて、遅れ時間を変化させることにより、無駄な時間経過を生じることを防ぐことができる。

【0136】

以上説明した実施形態によれば、水質改善プロセスの最初のステップあるいは初期のステップ開始の条件とする第１真空度を、タービン通気可能な真空度である第２真空度より、低い真空度とすることにより、発電ユニット１の起動時間の短縮を可能とする。

【0137】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0138】

１…発電ユニット、１０…蒸気タービン、１１…高圧タービン、１２…中圧タービン、１３…低圧タービン、１４…主蒸気管、１４ａ…主蒸気止め弁、１４ｂ…蒸気加減弁、１４ｐ…主蒸気管内圧力計、１４ｔ…主蒸気管温度計、１５…タービンバイパス管、１５ａ…タービンバイパス弁、１６‥再熱蒸気管、１６ａ‥再熱止め弁、１７…発電機、２１…復水器、２１ａ…復水器圧力計、２２…伝熱管、２３…真空ポンプ、２４…排出管、２５…冷却水管、２５ａ…冷却水ポンプ、２５ｔ…冷却水温度計、３０…復水系統、３１…復水管、３２…復水ポンプ、３３…ろ過脱塩器、３４…復水再循環配管、３４ａ…復水再循環弁、３５…低圧給水加熱器、３６…脱気器、３６ｈ…加熱ライン、３７…低圧クリーンアップ配管、３７ａ…低圧クリーンアップ弁、４０…給水系統、４１…給水管、４２…給水ポンプ、４３…高圧給水加熱器、４４…給水ポンプミニマムフロー配管、４４ａ…給水ポンプミニマムフロー弁、５０…ボイラ、５１…節炭器、５２…蒸発器、５３…気水分離器、５４…ドレンタンク、５５…ボイラ循環配管、５５ａ…ボイラ循環ポンプ、５５ｂ…ボイラ循環弁、５６…ドレン戻り管、５６ａ…ドレン戻り弁、５７…過熱器、５８…再熱器、７０…水質改善対象設備、１００、１００ａ、１００ｂ…復水器真空度制御装置、１１０…入力部、１２０…演算部、１２１…第１真空度判定部、１２２…第２真空度判定部、１２３…タービン通気待機時真空ポンプ運転台数選択部、１２４…タービン通気後真空ポンプ運転台数選択部、１２４ａ…上限真空度到達判定部、１２４ｂ…論理和ゲート、１２６…タイマー設定値補正演算部、１３０…記憶部、１３１…真空度設定値記憶部、１３２…タイマー設定値記憶部、１３３…第１補正値データベース、１３３ａ…第２補正値データベース、１３４…タイマー補正テーブル、１４１…タービン通気後真空ポンプ停止タイマー、１４２…プロセス開始許可判定用タイマー、１５０…進行制御部、１６０…出力部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】