多轴联合循环设备及其控制装置、及其运转方法与流程

本发明涉及多轴联合循环设备及其控制装置、及其运转方法，该多轴联合循环设备具备燃气涡轮、利用来自燃气涡轮的废气产生蒸汽的废热回收锅炉、以及利用在废热回收锅炉产生的蒸汽进行驱动的蒸汽涡轮，且燃气涡轮转子与蒸汽涡轮转子不机械式地连结。本申请基于2014年3月28日在日本申请的日本特愿2014-070325号要求优先权，在此援引其内容。

背景技术：

作为具备蒸汽涡轮的大型设备，有具备燃气涡轮、利用来自燃气涡轮的废气产生蒸汽并将该蒸汽输送至蒸汽涡轮的废热回收锅炉的联合循环设备。

对于联合循环设备，有燃气涡轮转子与蒸汽涡轮转子机械式地连结的单轴联合循环设备、以及燃气涡轮转子与蒸汽涡轮转子不机械式地连结的多轴联合循环设备。

蒸汽涡轮的起动时间根据起动开始时的蒸汽涡轮的温度而改变。关于该起动时间，例如以下的专利文献1中详细记载。在该专利文献1中，例如在蒸汽涡轮中的第一级动叶的金属温度处于接近常温的冷状态下，起动时间约耗费260分钟。另外，在金属温度接近额定运转时的热状态下，起动时间约耗费35～70分钟。另外，在金属温度是冷状态与热状态之间的温度的温状态下，起动时间耗费100分钟。

即，对于蒸汽涡轮，起动开始时的蒸汽涡轮的内部温度越低，起动时间越长。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3977922号公报

在多轴联合循环设备中，由于燃气涡轮转子与蒸汽涡轮转子不机械式地连结，因此在燃气涡轮的驱动中，能够预先使蒸汽涡轮停止。因此，在多轴联合循环设备中，存在从冷状态、温状态、热状态中的任一状态起动蒸汽涡轮的情况。

在这样的多轴联合循环设备中，与其他发电大型设备相同，在来自外部的要求负荷的变动大的情况下，希望能够在尽可能短的时间内应对该要求负荷的变动。

技术实现要素：

发明要解决的课题

本发明提供能够在短时间内应对要求负荷的变动的多轴联合循环设备及其控制装置、及其运转方法。

用于解决课题的手段

根据本发明的第一方式，涉及一种多轴联合循环设备的运转方法，该多轴联合循环设备具备：燃气涡轮；废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮的废气产生蒸汽；以及蒸汽涡轮，其利用在所述废热回收锅炉产生的蒸汽进行驱动，所述燃气涡轮的燃气涡轮转子与所述蒸汽涡轮的蒸汽涡轮转子不机械式地连结，其中，根据要求负荷切换低负荷模式和高负荷模式，在所述低负荷模式中仅通过所述燃气涡轮的输出调节来调节所述多轴联合循环设备的输出，在所述高负荷模式中，能够通过所述燃气涡轮的输出调节以及所述蒸汽涡轮的输出调节来调节所述多轴联合循环设备的输出，在所述低负荷模式时，也将所述蒸汽涡轮能够维持预定的初始负荷的待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给，从而对所述蒸汽涡轮施加所述初始负荷。

在所述运转方法中，在对于要求负荷仅通过燃气涡轮的输出调节应对的低负荷模式的情况下，也向蒸汽涡轮供给待机流量的蒸汽。因此，在所述运转方法中，即便在低负荷模式时接收到不仅仅通过燃气涡轮的输出调节应对的高负荷的要求负荷，在该时刻，蒸汽涡轮的内部温度也已经达到预定的温度以上，且对蒸汽涡轮施加有初始负荷。由此，在所述运转方法中，能够缩短从接收到高负荷的要求负荷的时刻到燃气涡轮的输出与蒸汽涡轮的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷为止的时间。

根据本发明的第二方式，在第一方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，在所述高负荷模式时，当所述要求负荷减小而向所述低负荷模式切换时，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第三方式，在第二方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，在从切换为所述低负荷模式之后到再次切换为所述高负荷模式的期间，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第四方式，在第二方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，在预先掌握切换为所述低负荷模式之后的要求负荷达到不仅仅通过所述燃气涡轮的输出调节应对的高负荷的要求负荷的时刻、即负荷变更时刻的情况下，从切换为所述低负荷模式到所述负荷变更时刻之前的时刻即蒸汽供给停止时刻为止，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给，从所述蒸汽供给停止时刻到所述负荷变更时刻为止，停止朝向所述蒸汽涡轮的蒸汽供给，从所述负荷变更时刻起进行向所述高负荷模式转变的转变处理，所述蒸汽供给停止时刻是在到达所述负荷变更时刻时，所述蒸汽涡轮的内部温度为所述预定的温度以上的时刻。

根据本发明的第五方式，在第一至第四方式的任一方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，从使所述燃气涡轮起动之后，只要满足用于将来自所述废热回收锅炉的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给的条件，无论所述要求负荷的高低，均将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第六方式，在第一至第五方式的任一的方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，所述多轴联合循环设备具备：冷凝器，其使来自所述蒸汽涡轮的蒸汽变回成水；旁通蒸汽阀，其调节不经由所述蒸汽涡轮而从所述废热回收锅炉导入至所述冷凝器的蒸汽的流量；以及主蒸汽阀，其调节从所述废热回收锅炉向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的流量，在将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给的情况下，在打开所述旁通蒸汽阀以及所述主蒸汽阀的基础上，控制所述旁通蒸汽阀与所述主蒸汽阀中的至少一方的蒸汽阀的开度，以便将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第七方式，在第一至第五方式的任一方式所涉及的所述多轴联合循环设备的运转方法的基础上，也可以是，所述多轴联合循环设备具备废气调节器，该废气调节器调节从所述燃气涡轮向所述废热回收锅炉输送的所述废气的流量，在将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给的情况下，控制所述废气调节器的开度，以使得所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第八方式，涉及一种多轴联合循环设备，具备：燃气涡轮；废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮的废气产生蒸汽；蒸汽涡轮，其利用在所述废热回收锅炉产生的蒸汽进行驱动，且具有不与所述燃气涡轮的燃气涡轮转子机械式地连结的蒸汽涡轮转子；控制装置，其控制所述燃气涡轮的输出以及所述蒸汽涡轮的输出调节；以及蒸汽供给调节器，其调节从所述废热回收锅炉向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的流量。

所述控制装置根据要求负荷切换低负荷模式和高负荷模式，在所述低负荷模式中，仅通过所述燃气涡轮的输出调节来调节多轴联合循环设备的输出，在所述高负荷模式中，能够通过所述燃气涡轮的输出调节以及所述蒸汽涡轮的输出调节来调节所述多轴联合循环设备的输出，在所述低负荷模式时，也将所述蒸汽供给调节器控制为，将所述蒸汽涡轮能够维持预定的初始负荷的待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给，从而对所述蒸汽涡轮施加所述初始负荷。

在所述多轴联合循环设备中，在对于要求负荷仅通过燃气涡轮的输出调节应对的低负荷模式的情况下，也向蒸汽涡轮供给待机流量的蒸汽。因此，在所述多轴联合循环设备中，即便在低负荷模式时接收到不仅仅通过燃气涡轮的输出调节应对的高负荷的要求负荷，在该时刻，蒸汽涡轮的内部温度也已经达到预定的温度以上，且对蒸汽涡轮施加有初始负荷。由此，在所述多轴联合循环设备中，能够缩短从接收到高负荷的要求负荷的时刻到燃气涡轮的输出与蒸汽涡轮的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷为止的时间。

根据本发明的第九方式，在第八方式所涉及的所述多轴联合循环设备的基础上，也可以是，所述控制装置将所述蒸汽供给调节器控制为，在所述高负荷模式时，当所述要求负荷减小而向所述低负荷模式切换时，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第十方式，在第九方式所涉及的所述控制装置的基础上，也可以是，所述控制装置将所述蒸汽供给调节器控制为，在从切换为所述低负荷模式之后到再次切换为所述高负荷模式的期间，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第十一方式，在第九方式所涉及的所述控制装置的基础上，也可以是，所述控制装置预先掌握切换为所述低负荷模式后的要求负荷达到不仅仅通过所述燃气涡轮的输出调节应对的高负荷的要求负荷的时刻、即负荷变更时刻，所述控制装置从切换为所述低负荷模式之后到所述负荷变更时刻之前的时刻即蒸汽供给停止时刻为止，将所述蒸汽供给调节器控制为，将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给，从所述蒸汽供给停止时刻到所述负荷变更时刻为止，通过所述蒸汽供给调节器使朝向所述蒸汽涡轮的蒸汽供给停止，从所述负荷变更时刻起进行向所述高负荷模式转变的转变处理，所述蒸汽供给停止时刻是在到达所述负荷变更时刻时，所述蒸汽涡轮的内部温度为所述预定的温度以上的时刻。

根据本发明的第十二方式，在第八至第十一方式的任一方式所涉及的所述多轴联合循环设备的基础上，也可以是，所述多轴联合循环设备具备：冷凝器，其使来自所述蒸汽涡轮的蒸汽变回成水；旁通蒸汽阀，其调节不经由所述蒸汽涡轮而从所述废热回收锅炉向所述冷凝器供给的蒸汽的流量；以及主蒸汽阀，其调节从所述废热回收锅炉向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的流量，所述蒸汽供给调节器具有所述旁通蒸汽阀与所述主蒸汽阀。

所述控制装置在将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给的情况下，在打开所述旁通蒸汽阀以及所述主蒸汽阀的基础上，控制所述旁通蒸汽阀与所述主蒸汽阀中的至少一方的蒸汽阀的开度，以便将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第十三方式，在第八至第十一方式的任一方式所涉及的所述多轴联合循环设备的基础上，也可以是，所述多轴联合循环设备具备废气调节器，该废气调节器调节从所述燃气涡轮向所述废热回收锅炉供给的所述废气的流量，所述控制装置在将所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给的情况下，控制所述废气调节器的开度，以使得所述待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给。

根据本发明的第十四方式，涉及一种多轴联合循环设备的控制装置，该多轴联合循环设备具备：燃气涡轮；废热回收锅炉，其利用来自所述燃气涡轮的废气产生蒸汽；蒸汽涡轮，其利用在所述废热回收锅炉产生的蒸汽进行驱动；以及蒸汽供给调节器，其调节从所述废热回收锅炉向所述蒸汽涡轮供给的蒸汽的流量，所述燃气涡轮的燃气涡轮转子与所述蒸汽涡轮的蒸汽涡轮转子不机械式地连结，其中，根据要求负荷切换低负荷模式和高负荷模式，在所述低负荷模式中，仅通过所述燃气涡轮的输出调节来调节所述多轴联合循环设备的输出，在所述高负荷模式中，能够通过所述燃气涡轮的输出调节以及所述蒸汽涡轮的输出调节来调节所述多轴联合循环设备的输出，在所述低负荷模式时，也将所述蒸汽供给调节器控制为，将所述蒸汽涡轮能够维持预定的初始负荷的待机流量的蒸汽向所述蒸汽涡轮供给，从而向所述蒸汽涡轮施加所述初始负荷。

发明效果

根据上述的多轴联合设备的运转方法、多轴联合循环设备、多轴联合循环设备的控制装置，能够在短时间内应对要求负荷的变动。

附图说明

图1是本发明所涉及的第一实施方式的多轴联合循环设备的系统图。

图2是示出本发明所涉及的第一实施方式的多轴联合循环设备的动作的时间图(其一)。

图3是示出比较例的多轴联合循环设备的动作的时间图。

图4是示出本发明所涉及的第一实施方式的多轴联合循环设备的动作的时间图(其二)。

图5是示出本发明所涉及的第一实施方式的多轴联合循环设备的动作顺序的流程图(其一)。

图6是示出本发明所涉及的第一实施方式的多轴联合循环设备的动作顺序的流程图(其二)。

图7是示出本发明所涉及的第一实施方式的变形例的多轴联合循环设备的动作的时间图。

图8是示出本发明所涉及的第一实施方式的变形例的多轴联合循环设备的动作顺序的流程图。

图9是本发明所涉及的第二实施方式的多轴联合循环设备的系统图。

图10是本发明所涉及的第三实施方式的多轴联合循环设备的系统图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明所涉及的多轴联合循环设备的各种实施方式。

“第一实施方式”

首先，参照图1～图6说明本发明所涉及的多轴联合循环设备的第一实施方式。

如图1所示，本实施方式的多轴联合循环设备具备燃气涡轮10、通过燃气涡轮10的驱动而进行发电的燃气涡轮发电机17、进行燃气涡轮发电机17与电力系统1的电连接以及切断的燃气涡轮断路器18、利用从燃气涡轮10排出的废气EG的热量产生蒸汽的废热回收锅炉20、利用在废热回收锅炉20产生的蒸汽进行驱动的蒸汽涡轮30、通过蒸汽涡轮30的驱动进行发电的蒸汽涡轮发电机37、进行蒸汽涡轮发电机37与电力系统1的电连接以及切断的蒸汽涡轮断路器38、使驱动蒸汽涡轮30后的蒸汽变回成水的冷凝器34、使冷凝器34中的水返回废热回收锅炉20的供水泵35、以及将通过废热回收锅炉20后的废气EG向大气放出的烟囱26。

燃气涡轮10具备压缩空气A的压缩机11、使燃料F在被压缩机11压缩后的空气中燃烧并生成燃烧气体的燃烧器14、以及由高温高压的燃烧气体驱动的涡轮12。涡轮12的涡轮转子与压缩机11的压缩机转子以同一轴线作为中心而旋转并相互连结，形成燃气涡轮转子13。在该燃气涡轮转子13上连接有燃气涡轮发电机17的转子。

在燃烧器14上连接有将来自外部的燃料供给源的燃料F供给至该燃烧器14的燃料路径15。在该燃料路径15中设置有调节向燃烧器14供给的燃料F的流量的燃料调节阀16。

涡轮12的排气口与烟囱26通过烟道25而连接。在该烟道25中设置有废热回收锅炉20。

蒸汽涡轮转子33与蒸汽涡轮发电机37的转子连结。需要说明的是，该蒸汽涡轮转子33不与燃气涡轮转子13机械式地连结。因此，燃气涡轮转子13的旋转与蒸汽涡轮转子33的旋转不同步，即便燃气涡轮转子13进行旋转，蒸汽涡轮转子33也不一定旋转。

蒸汽涡轮30的蒸汽入口与废热回收锅炉20的蒸汽出口通过主蒸汽路径21而连接。在该主蒸汽路径21中设置有调节向蒸汽涡轮30流入的蒸汽的流量的主蒸汽阀22。蒸汽涡轮30的蒸汽出口与冷凝器34的蒸汽入口连接。在该主蒸汽路径21中，从比主蒸汽阀22靠上游侧的位置分支出旁通路径23。该旁通路径23与冷凝器34的蒸汽入口连接。在该旁通路径23中设置有调节通过旁通路径23的蒸汽的流量的旁通蒸汽阀24。冷凝器34的冷凝出口与废热回收锅炉20的水入口通过供水路径36而连接。在该供水路径36中设置有供水泵35。需要说明的是，在本实施方式中，利用主蒸汽阀22与旁通蒸汽阀24构成蒸汽供给调节器。

本实施方式的多轴联合循环设备还具备控制装置50，该控制装置50根据来自上位装置59的要求负荷等控制燃气涡轮10、蒸汽涡轮30的动作等。该控制装置50具有：控制向燃气涡轮10供给的燃料F的流量的燃料控制部52、控制向蒸汽涡轮30流入的蒸汽即主蒸汽的流量的主蒸汽控制部53、控制在旁通路径23中流动的蒸汽即旁通蒸汽的流量的旁通蒸汽控制部54、控制燃气涡轮断路器18的燃气涡轮断路器控制部55、控制蒸汽涡轮断路器38的蒸汽涡轮断路器控制部56、以及控制上述控制部52～56的综合控制部51。

燃料控制部52对燃料调节阀16指示阀开度，主蒸汽控制部53对主蒸汽阀22指示阀开度，旁通蒸汽控制部54对旁通蒸汽阀24指示阀开度。

来自燃气涡轮10、蒸汽涡轮30以及设置于各路径等的传感器等的信号、来自上位装置59的要求负荷输入至综合控制部51。作为本实施方式的多轴联合循环设备的运转模式，有仅通过燃气涡轮10的输出调节来调节多轴联合循环设备的输出的低负荷模式、以及能够通过燃气涡轮10的输出调节以及蒸汽涡轮30的输出调节来调节多轴联合循环设备的输出的高负荷模式。综合控制部51根据来自上位装置59的要求负荷的大小来判断是以低负荷模式运转还是以高负荷模式运转，对各控制部52～56给予与模式对应的指示。

接下来，按照图2所示的时间图以及图5所示的流程图，说明本实施方式的多轴联合循环设备的动作。在此，说明从燃气涡轮10以及蒸汽涡轮30均停止的状态到燃气涡轮断路器18以及蒸汽涡轮断路器38均并入电力系统1并达到高负荷模式为止的动作。

控制装置50在从上位装置59接收到要求负荷时(t1(图2)、S10(图5))，使燃气涡轮10起动(t2(图2)、S11(图5))。此时，控制装置50向未图示的起动装置给予指示，通过该起动装置使燃气涡轮转子13旋转。其结果是，燃气涡轮10的压缩机11将大气中的空气A压缩，将压缩后的空气A向燃烧器14供给。此外，控制装置50的燃料控制部52对燃料调节阀16指示阀开度，将来自燃料路径15的燃料F向燃烧器14供给。在燃烧器14中，燃料F在压缩后的空气A中燃烧，生成高温高压的燃烧气体。该燃烧气体从燃烧器14向涡轮12内输送，使燃气涡轮转子13旋转。通过该燃气涡轮转子13的旋转，与燃气涡轮转子13连结的燃气涡轮发电机17的转子也进行旋转。

控制装置50的综合控制部51向燃料控制部52指示逐渐增加向燃烧器14供给的燃料F的供给量。其结果是，向燃烧器14供给的燃料F的供给量逐渐增加，燃气涡轮转子13的转数逐渐增高。综合控制部51在燃气涡轮转子13的转数达到规定转数(额定转数的百分之几十分的转数)时，中止起动装置对燃气涡轮转子13的旋转辅助。综合控制部51在燃气涡轮转子13的转数达到额定转数时(t3(图2)、S12(图5))，对燃气涡轮断路器控制部55指示并入。燃气涡轮断路器控制部55在接收到该并入的指示时，对燃气涡轮断路器18指示连接。其结果是，燃气涡轮断路器18闭合，燃气涡轮发电机17与电力系统1电连接，燃气涡轮发电机17并入电力系统1(t4(图2)、S13(图5))。

使燃气涡轮转子13旋转的燃烧气体作为废气EG而从燃气涡轮10排出，经由废热回收锅炉20从烟囱26向大气放出。废热回收锅炉20使用来自燃气涡轮10的废气EG的热量使水变成蒸汽。在废热回收锅炉20产生的蒸汽经由主蒸汽路径21以及旁通路径23供给至冷凝器34。即，在该时刻，主蒸汽阀22全闭，旁通蒸汽阀24全开。供给至冷凝器34的蒸汽在此变回水，经由供水路径36返回至废热回收锅炉20。

综合控制部51判断是否满足用于将在废热回收锅炉20产生的蒸汽向蒸汽涡轮30供给的条件(S14(图5))。综合控制部51在判断为满足该条件时，换句话说蒸汽条件成立时，判断相对于之前的要求负荷是否为低负荷模式(S15(图5))。换句话说，综合控制部51判断相对于之前的要求负荷是否仅通过燃气涡轮10的输出调节进行应对。

在本实施方式中，在相对于之前的要求负荷仅通过燃气涡轮10的输出调节进行应对的情况下(S15中为是)，若蒸汽条件成立，则将来自废热回收锅炉20的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。具体而言，综合控制部51向主蒸汽控制部53以及旁通蒸汽控制部54给予指示，以便向蒸汽涡轮30供给蒸汽涡轮30能够维持初始负荷的待机流量的蒸汽。旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24维持全开状态，主蒸汽控制部53向主蒸汽阀22指示阀开度，以便在旁通蒸汽阀24全开时向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽(t5(图2)、S21(图5))。其中，该阀开度不是0。由此，此时，旁通蒸汽阀24以及主蒸汽阀22均打开。另外，主蒸汽控制部53对主蒸汽阀22指示阀开度，以使得向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐接近待机流量。

在此，初始负荷指的是并入时最初向蒸汽涡轮30施加的预定的负荷，例如是蒸汽涡轮30的额定负荷的5％左右的负荷。

即，在本实施方式中，在对于要求负荷仅通过燃气涡轮10的输出调节来应对的情况下，也使主蒸汽阀22成为规定的阀开度，使旁通蒸汽阀24全开，将来自废热回收锅炉20的蒸汽中的待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。另一方面，将剩余的蒸汽经由旁通路径23向冷凝器34供给。需要说明的是，只要能够将来自废热回收锅炉20的蒸汽中的待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给，则不需要使旁通蒸汽阀24全开。例如，既可以使旁通蒸汽阀24成为规定的阀开度(非0)，使主蒸汽阀22全开，也可以使旁通蒸汽阀24以及主蒸汽阀22均为规定的阀开度(非0)。

当供给至蒸汽涡轮30的蒸汽的流量逐渐增加，蒸汽涡轮转子33的转数达到额定转数时(t6(图2)、S22(图5))，综合控制部51对蒸汽涡轮断路器控制部56给予并入的指示。蒸汽涡轮断路器控制部56在接收到该并入的指示时对蒸汽涡轮断路器38指示连接。

其结果是，蒸汽涡轮断路器38闭合，蒸汽涡轮发电机37与电力系统1电连接，蒸汽涡轮发电机37并入电力系统1(t7(图2)、S23(图5))。然后，当供给至蒸汽涡轮30的蒸汽流量达到待机流量时，蒸汽涡轮30的负荷成为初始负荷。至此，从蒸汽涡轮30的起动向低负荷模式的转变结束。

当维持该低负荷模式时，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度例如约为500～530℃。该温度在判断蒸汽涡轮30是否处于热状态的阈值(例如，300℃)以上。因此，在本实施方式中，即便在低负荷模式下，蒸汽涡轮30也维持热状态。需要说明的是，在本实施方式的蒸汽涡轮30中，在持续供给相当于额定输出的蒸汽时，第一级动叶的温度例如为550℃。此外，在本实施方式中，即便在低负荷模式下，蒸汽涡轮发电机3也并入电力系统1，蒸汽涡轮转子33以额定转数旋转。

综合控制部51在重新从上位装置59接收到要求负荷时(t8(图2)、S24(图5))，判断相对于该要求负荷是否以低负荷模式应对(S25(图5))。综合控制部51在判断为以低负荷模式应对时(S25中为是)，维持将待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给的低负荷模式。此时，综合控制部51仅调节燃气涡轮10的输出，来应对要求负荷的变动。燃气涡轮10的输出调节例如仅通过燃料调节阀16的阀开度的调节等进行应对。

另外，综合控制部51在判断为对于重新接收到的要求负荷不以低负荷模式应对时(S25中为否)，转变为高负荷模式。换句话说，综合控制部51将多轴联合循环设备的运转模式从低负荷模式切换为高负荷模式。具体而言，综合控制部51通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全闭，并且通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22成为规定的阀开度(t9(图2)、S26)。此时，主蒸汽控制部53对主蒸汽阀22指示阀开度，以便将通过蒸汽涡轮30的输出来补充要求负荷中的增加量所需的流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。其结果是，向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐增加，与之相伴，蒸汽涡轮30的输出也逐渐增高。然后，当燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷时(t10(图2))，主蒸汽阀22的阀开度变为大致恒定，蒸汽涡轮30的输出也变为大致恒定。至此，从低负荷模式向高负荷模式的转变结束。

以下，在高负荷模式下，综合控制部51每当接收到新的要求负荷时，调节燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出中的一方或者两方，由此调节多轴联合循环设备的输出来应对要求负荷。

另外，在前述的步骤15中，综合控制部51在判断为不以低负荷模式应对之前的要求负荷时(S15中为否)，不经过低负荷模式就转变为高负荷模式。在该情况下，与之前说明的向高负荷模式转变时相同，综合控制部51也通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全闭，并且通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22成为规定的阀开度(S16(图5))。此时，主蒸汽控制部53对主蒸汽阀22指示阀开度，以使得将要求负荷中的通过蒸汽涡轮30的输出进行补充所需的流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。接下来，综合控制部51在蒸汽涡轮转子33的转数达到额定转数时(S17(图5))，对蒸汽涡轮断路器控制部56指示并入。其结果是，蒸汽涡轮发电机37并入电力系统1(S18(图5))。

在蒸汽涡轮发电机37并入后，向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐增加，与之相伴，蒸汽涡轮30的输出也逐渐增高。然后，当燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷时，如上所述，主蒸汽阀22的阀开度大致恒定，蒸汽涡轮30的输出也大致恒定。至此，从蒸汽涡轮30的起动向低负荷模式的转变结束。

在此，使用图3所示的时间图说明比较例。

在该比较例中，在对于最初接收到的要求负荷(t1)仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的情况下，即便满足用于将在废热回收锅炉20产生的蒸汽向蒸汽涡轮30供给的条件(t5a)，也不会将蒸汽供给至蒸汽涡轮30。换句话说，在该比较例中，即便蒸汽条件成立，也维持主蒸汽阀22的全闭并且维持旁通蒸汽阀24的全开。

之后，在接收到新的要求负荷(t6a)，并不仅通过燃气涡轮10的输出调节应对该要求负荷的情况下，旁通蒸汽阀24全闭，主蒸汽阀22成为规定的阀开度，开始向蒸汽涡轮30供给能够通过蒸汽涡轮30的输出补充要求负荷中的增加量的流量的蒸汽(t7a)。其结果是，蒸汽涡轮转子33的转数逐渐增高，当该转数达到额定转数时(t8a)，蒸汽涡轮发电机37并入电力系统1(t9a)。在蒸汽涡轮发电机37并入后，向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐增加，与之相伴，蒸汽涡轮30的输出也逐渐增高。然后，当燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷时(t10a)，主蒸汽阀22的阀开度大致恒定，蒸汽涡轮30的输出也大致恒定。

在该比较例中，在接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的时刻(t6a)，使主蒸汽阀22打开。因此，在该比较例中，从接收到该要求负荷的时刻(t6a)起开始向蒸汽涡轮30供给蒸汽，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度逐渐增高，并且蒸汽涡轮转子33的转数逐渐增高。之后，当第一级动叶的温度达到前述的阈值(例如，300℃)以上，且蒸汽涡轮转子33达到额定转数时(t8a)，蒸汽涡轮发电机37向电力系统1并入(t9a)。由此，在该比较例中，从接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的时刻(t6a)，至蒸汽涡轮30的输出增高，燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷(t9a)为止的时间T2增长。

另一方面，在本实施方式中，在接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的时刻(t8(图2))，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度已经是前述的阈值(例如，300℃)以上的500℃以上。并且，不仅蒸汽涡轮转子33的转数达到额定转数，而且蒸汽涡轮发电机37已经并入电力系统1。由此，在本实施方式中，能够使从接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的时刻(t8(图2))到燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷(t10(图2))为止的时间T1远比比较例短。

接下来，根据图4所示的时间图以及图6所示的流程图，说明本实施方式的达到高负荷模式之后的多轴联合循环设备的动作。

在高负荷模式下，如上所述，旁通蒸汽阀24全闭，主蒸汽阀22成为与蒸汽涡轮30要求的输出相应的规定的阀开度。综合控制部51在从上位装置59接收到要求负荷时(t20(图4)、S30(图6))，判断对于该要求负荷是否以低负荷模式应对(S31(图6))。综合控制部51在判断不以低负荷模式应对时(S31中为否)，维持高负荷模式。

另外，综合控制部51在判断为对于在步骤30(t20(图4))中接收到的要求负荷以低负荷模式应对时(S31中为是)，向低负荷模式转变。换句话说，综合控制部51将多轴联合循环设备的运转模式从高负荷模式向低负荷模式切换。具体而言，综合控制部51通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全开，并且通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22成为规定的阀开度(t21(图4)、S32(图6))。此时，主蒸汽控制部53向主蒸汽阀22指示阀开度，以便在旁通蒸汽阀24全开时向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽。

即，在本实施方式中，即便在对于要求负荷仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的情况下，也使主蒸汽阀22成为规定的阀开度，使旁通蒸汽阀24全开，将来自废热回收锅炉20的蒸汽中的待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给，另一方面将剩余的蒸汽经由旁通路径23向冷凝器34供给。

当向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐减少并达到待机流量时，蒸汽涡轮30的负荷变为初始负荷(t22(图4))。至此，从高负荷模式向低负荷模式的转变结束。

综合控制部51在向低负荷模式转变后从上位装置59接收到要求负荷时(t23(图4)、S33(图6))，判断对于该要求负荷是否以低负荷模式应对(S34(图6))。综合控制部51在判断为以低负荷模式应对时(S34中为是)，维持将待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给的低负荷模式。此时，综合控制部51仅调节燃气涡轮10的输出来应对要求负荷的变动。

另外，综合控制部51在判断为对于在步骤33(t23(图4))中接收到的要求负荷不以低负荷模式应对时(S34中为否)，向高负荷模式转变。具体而言，综合控制部51通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全开，并且通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22成为规定的阀开度(t24(图4)、S35(图6))。此时，主蒸汽控制部53向主蒸汽阀22指示阀开度，以便将通过蒸汽涡轮30的输出补充要求负荷中的增加量所需的流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。其结果是，向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量逐渐增加，与之相伴，蒸汽涡轮30的输出也逐渐增高。然后，当燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷时(t25(图4))，主蒸汽阀22的阀开度大致恒定，蒸汽涡轮30的输出也大致恒定。至此，从低负荷模式向高负荷模式的转变结束。

如上，在本实施方式中，即便在对于要求负荷仅以燃气涡轮10的输出调节应对的情况下，也向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽，预先使蒸汽涡轮发电机37并入电力系统1。因此，在本实施方式中，即便接收到不仅仅以燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷，在该时刻(t23(图4))，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度也已经是前述的阈值(例如，300℃)以上的500℃以上。并且，不仅蒸汽涡轮转子33的转数达到额定转数，而且蒸汽涡轮发电机37也已经并入电力系统1。由此，在本实施方式中，能够缩短从接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的时刻(t23(图2))到燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷(t25(图4))为止的时间T1。

以上，在本实施方式中，在仅通过燃气涡轮10的输出调节应对时，在接收到不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷的情况下，能够缩短从接收到该要求负荷到多轴联合循环设备的输出达到与要求负荷对应的输出为止的时间。

“第一实施方式的变形例”

接下来，根据图7所示的时间图以及图8所示的流程图，说明以上说明的第一实施方式的变形例。

在以上说明的第一实施方式中，在对于要求负荷仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的期间中，向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽。在本变形例中，在对于要求负荷仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的期间，虽然向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽，但在该期间的一部分不向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽。

本变形例与第一实施方式的相同之处在于，从燃气涡轮10以及蒸汽涡轮30均停止的状态到燃气涡轮发电机17以及蒸汽涡轮发电机37均并入电力系统1为止、换句话说变为高负荷模式为止的动作。因此，以下说明变为高负荷模式之后的多轴联合循环设备动作。

在本变形例中，综合控制部51也在高负荷模式时，当从上位装置59接收到要求负荷时(t20(图7)、S40(图8))判断对于该要求负荷是否以低负荷模式应对(S41(图8))。综合控制部51在判断为不以低负荷模式应对时(S41中为否)，维持高负荷模式。另外，综合控制部51在判断为对于该要求负荷以低负荷模式应对时(S41中为是)，与第一实施方式相同，向低负荷模式转变。其结果是，旁通蒸汽阀24全开，并且主蒸汽阀22成为与待机蒸汽相当的阀开度(t31(图7)、S42(图8))。

当供给至蒸汽涡轮30的蒸汽的流量逐渐减少并达到待机流量时，蒸汽涡轮30的负荷变为初始负荷(t32(图7))。至此，从高负荷模式向低负荷模式的转变结束。

在此，在本变形例中，预先掌握切换为低负荷模式后的要求负荷变为不仅仅通过燃气涡轮10的输出调节应对的高负荷的要求负荷的时刻(负荷变更时刻(t34))。例如，适合要求负荷的变更具有计划性的情况。

在本变形例中，从切换为低负荷模式(t32)到负荷变更时刻(t34)前的蒸汽供给停止时刻(t33)，将待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给，从蒸汽供给停止时刻(t33)到负荷变更时刻(t34)停止向蒸汽涡轮30供给蒸汽。然后，在本变形例中，记性从负荷变更时刻(t34)向高负荷模式转变的转变处理。

若在蒸汽供给停止时刻(t33)停止向蒸汽涡轮30供给蒸汽，之后，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度从例如500℃逐渐降低。假设若在蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度低于前述的阈值(例如，300℃)之前进行向高负荷模式转变的转变处理，由于蒸汽涡轮30处于热状态，因此能够缩短从接收到高负荷的要求负荷的时刻(t34)到蒸汽涡轮30达到额定转数为止的时间T4。因此，在本变形例中，预先掌握从供给待机流量的蒸汽供给(t33)到蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度达到预定温度(例如，300℃)为止的时间T3，将从预定的负荷变更时刻(t34)经过时间T3的时刻设为蒸汽供给停止时刻t33。

在本变形例中，当切换为低负荷模式时(t32(图7))，综合控制部51判断是否在以高负荷模式应对的要求负荷的接受预定时刻(t34(图7))的规定时间(T3)之前。换句话说，综合控制部51判断是否已从变为高负荷的要求负荷的时刻(t34)到达规定时间T3前的蒸汽供给停止时刻(t33(图7))(S43(图8))。综合控制部51在判断为已经到达蒸汽供给停止时刻(t33(图7))时(S43中为是)，解除蒸汽涡轮发电机37向电力系统1的并入，并且如上所述那样停止朝向蒸汽涡轮30的蒸汽供给。换句话说，综合控制部51对蒸汽涡轮断路器控制部56指示并入解除，并且通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全开，通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22全闭(t33(图7)、S44(图8))。

之后，综合控制部51在接收到高负荷的要求负荷时(t34(图7)、S45(图8))，通过旁通蒸汽控制部54使旁通蒸汽阀24全闭，并且通过主蒸汽控制部53使主蒸汽阀22成为规定的阀开度(t35(图7)、S46(图8))。此时，主蒸汽控制部53对主蒸汽阀22指示阀开度，以便将通过蒸汽涡轮30的输出补充要求负荷中的增加量所需的流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。此外，综合控制部51在蒸汽涡轮转子33的转数达到额定转数时(t36(图7)、S47(图8))，对蒸汽涡轮断路器控制部56给予并入的指示。蒸汽涡轮断路器控制部56在接收该并入的指示时对蒸汽涡轮断路器38指示连接。其结果是，蒸汽涡轮断路器38闭合，蒸汽涡轮发电机37与电力系统1电连接，蒸汽涡轮发电机37并入电力系统1(t37(图7)、S48(图8))。在蒸汽涡轮发电机37并入之后，向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的流量也逐渐增加，与之相伴，蒸汽涡轮30的输出也逐渐增高。然后，当燃气涡轮10的输出与蒸汽涡轮30的输出相加而得到的多轴联合循环设备的输出达到要求负荷时(t38)，主蒸汽阀22的阀开度大致恒定，蒸汽涡轮30的输出也大致恒定。

如上，在本变形例中，即便在对于要求负荷仅以燃气涡轮10的输出调节进行应对的情况下，虽然是暂时，但也向蒸汽涡轮30供给待机流量的蒸汽。因此，在本变形例中，即便之后接收到不仅仅以燃气涡轮10的输出调节应对的要求负荷，在该时刻，蒸汽涡轮30的第一级动叶的温度也已经达到预定的温度以上，蒸汽涡轮30处于热状态。由此，在本变形例中，如上所述，从接收到高负荷的要求负荷的时刻t34到蒸汽涡轮30达到额定转数(t36)的时间T4缩短，其结果是，能够缩短从接收到高负荷的要求负荷的时刻t34到多轴联合循环设备的输出达到要求负荷(t38)的时间T5。

“第二实施方式”

接下来，参照图9说明本发明所涉及的多轴联合循环设备的第二实施方式。

本实施方式的多轴联合循环设备是具备两台燃气涡轮10、10以及一台蒸汽涡轮30的2on1型的多轴联合循环设备。

在本实施方式中，每两台燃气涡轮10、10设置有燃气涡轮发电机17、燃气涡轮断路器18、废热回收锅炉20以及烟囱26。

两台废热回收锅炉20、20的蒸汽出口均通过主蒸汽路径21与一台蒸汽涡轮30的蒸汽入口连接。在各主蒸汽路径21中设置有主蒸汽阀22。该蒸汽涡轮30的蒸汽出口与第一实施方式相同地与冷凝器34的蒸汽入口连接。从各主蒸汽路径21中的比主蒸汽阀22靠上游侧的位置分支出旁通路径23。各旁通路径23均与冷凝器34的蒸汽入口连接。在各旁通路径23中设置有旁通蒸汽阀24。在冷凝器34的冷凝出口连接有主供水路径36m。在该主供水路径36m中设置有供水泵35。主供水路径36m在比供水泵35靠下游侧的位置分支为二，一方形成第一供水路径36a，另一方形成第二供水路径36b。第一供水路径36a与两台废热回收锅炉20、20中的一方的废热回收锅炉20的水入口连接，第二供水路径36b与另一方的废热回收锅炉20的水入口连接。

与第一实施方式相同，在蒸汽涡轮30上连接有通过蒸汽涡轮30的驱动而进行发电的蒸汽涡轮发电机37。在该蒸汽涡轮发电机37上连接有进行与电力系统1的电连接以及切断的蒸汽涡轮断路器38。两台燃气涡轮10、10的各燃气涡轮转子13、13彼此不机械式地连结。此外，两台燃气涡轮10、10的各燃气涡轮转子13、13与蒸汽涡轮转子33均不机械式地连结。

本实施方式的多轴联合循环设备也具备根据来自上位装置59的要求负荷等控制燃气涡轮10、蒸汽涡轮30的动作等的控制装置50a。该控制装置50a也与图1所示的第一实施方式的控制装置50相同地具有燃料控制部52、主蒸汽控制部53、旁通蒸汽控制部54、燃气涡轮断路器控制部55、蒸汽涡轮断路器控制部56以及综合控制部51。但是，在本实施方式的控制装置50a中，燃料控制部52、主蒸汽控制部53、旁通蒸汽控制部54以及燃气涡轮断路器控制部55均针对每台燃气涡轮10设置。

本实施方式的2on1型的多轴联合循环设备也基本上与第一实施方式或者其变形例的多轴联合循环设备相同地运转。

由此，在本实施方式中，对于在仅通过两台燃气涡轮10、10的输出调节应对时接收到不仅仅通过两台燃气涡轮10、10的输出调节应对的要求负荷的情况，也能够缩短从接收该要求负荷到多轴联合循环设备的输出达到与要求负荷对应的输出为止的时间。

不仅是具备两台燃气涡轮与一台蒸汽涡轮的2on1型的多轴联合循环设备，对于具备三台燃气涡轮与一台蒸汽涡轮的3on1型的多轴联合循环设备、4on1型的多轴联合循环设备，也可以与第一实施方式或者其变形例的多轴联合循环设备相同地运转。

“第三实施方式”

接下来，参照图10说明本发明所涉及的多轴联合循环设备的第三实施方式。

本实施方式的多轴联合循环设备与第一实施方式相同，也具备燃气涡轮10、废热回收锅炉20以及蒸汽涡轮30。在本实施方式中，燃气涡轮10以及燃气涡轮发电机17部分、蒸汽涡轮30以及蒸汽涡轮发电机37部分、冷凝器34部分也与第一实施方式相同。此外，在本实施方式中，燃气涡轮10中的涡轮12的排气口与烟囱26也通过烟道25而连接，在该烟道25中设置有废热回收锅炉20。但是，在本实施方式中，在该烟道25中，从比废热回收锅炉20靠上游侧的位置分支出副烟道28。在该副烟道28中连接有副烟囱29。在烟道25中的副烟道28的分支部分设置有废气调节器27，该废气调节器27调节通过烟道25向废热回收锅炉20流动的废气的流量，另一方面使不必要的废气向副烟道28侧流动。另外，在本实施方式中，在供水泵35的下游侧设置有调节在供水路径36中流动的水的流量的供水阀39。在本实施方式中，利用废气调节器27与供水阀39构成蒸汽供给调节器。

在本实施方式中，通过调节废气调节器27的开度以及供水阀39的开度，由此控制低负荷模式时向蒸汽涡轮30供给的蒸汽的待机流量。因此，本实施方式的控制装置50b除了燃料控制部52、主蒸汽控制部53、旁通蒸汽控制部54、燃气涡轮断路器控制部55、蒸汽涡轮断路器控制部56以及综合控制部51之外，还具有控制废气调节器27的开度的废气控制部57以及控制供水阀39的开度的供水控制部58。

本实施方式的从燃气涡轮10以及蒸汽涡轮30均停止的状态到燃气涡轮发电机17并入电力系统1之前的动作与第一实施方式相同。在本实施方式中，在燃气涡轮发电机17并入电力系统1之前，主蒸汽阀22也全闭，旁通蒸汽阀24也全开。另外，在本实施方式中，供水阀39全开。此外，在本实施方式中，废气调节器27全开，处于来自燃气涡轮10的全部废气向废热回收锅炉20流动的状态。因此，当燃气涡轮10起动时，来自该燃气涡轮10的全部废气向废热回收锅炉20供给，在该废热回收锅炉20产生蒸汽。在废热回收锅炉20产生的蒸汽经过主蒸汽路径21以及旁通路径23后向冷凝器34输送，在该处变回成水。该水经由供水路径36返回废热回收锅炉20。

在本实施方式中，当燃气涡轮发电机17并入电力系统1，蒸汽条件成立时，通过来自主蒸汽控制部53的指示使主蒸汽阀22全开，另一方面通过来自旁通蒸汽控制部54的指示使旁通蒸汽阀24全闭。此外，在本实施方式中，通过废气控制部57调节废气调节器27的开度，并且通过供水控制部58调节供水阀39的开度。通过废气调节器27的开度调节以及供水阀39的开度调节使在主蒸汽路径21中流动的蒸汽满足前述的蒸汽条件，并使在蒸汽系统以及供水系统中循环的流体(蒸汽、水)的循环量达到待机流量。

由此，在本实施方式中，与第一实施方式相同，在对于要求负荷仅以燃气涡轮10的输出调节应对的低负荷模式的情况下，只要蒸汽条件成立，也将待机流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。在本实施方式中，在从低负荷模式向高负荷模式转变的情况下，废气调节器27以及供水阀39全开。另外，主蒸汽阀22设定阀开度，以便将通过蒸汽涡轮30的输出补充要求负荷中的增加量所需的流量的蒸汽向蒸汽涡轮30供给。

工业实用性

根据该多轴联合设备的运转方法、多轴联合循环设备、多轴联合循环设备的控制装置，能够在短时间内应对要求负荷的变动。

附图标记说明

1 电力系统

10 燃气涡轮

11 压缩机

12 涡轮

13 燃气涡轮转子

14 燃烧器

15 燃料路径

16 燃料调节阀

17 燃气涡轮发电机

18 燃气涡轮断路器

20 废热回收锅炉

21 主蒸汽路径

22 主蒸汽阀

23 旁通路径

24 旁通蒸汽阀

25 烟道

26 烟囱

27 废气调节器

28 副烟道

29 副烟囱

30 蒸汽涡轮

33 蒸汽涡轮转子

34 冷凝器

35 供水泵

39 供水阀

50、50a、50b 控制装置

51 综合控制部

52 燃料控制部

53 主蒸汽控制部

54 旁通蒸汽控制部

55 燃气涡轮断路器控制部

56 蒸汽涡轮断路器控制部

57 废气控制部

58 供水控制部