JP5517870B2

JP5517870B2 - ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法

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Publication number: JP5517870B2
Application number: JP2010222500A
Authority: JP
Inventors: 泰郎藤島; 真人岸; 昭彦齋藤; 隆園田; 繁樹若松; 喜敏藤本
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: JP2012077662A

Description

本発明は、ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法に関するものである。

燃焼器によって生成された燃焼ガスにより、タービンを回転駆動させるガスタービンにおいて、燃焼器には、所定の空気流量及び燃料流量で燃料が供給されている。
ここで、燃料の組成が変化すると、燃焼器に燃焼振動が発生する場合があった。そこで、安定燃焼を維持するために、特許文献１には、目標負荷に対応して設定された燃料流量又は空気流量の設定値に対して、圧縮機入口の吸気温度を検出し、この検出値に基づいて該設定値の補正量を設定する第２の関数発生器を設け、第３の関数発生器で、第２の関数発生器で設定された補正量を目標負荷を加味して修正した修正補正量を演算し、燃料流量又は空気流量の設定値を補正する技術が開示されている。

特開２０１０−１２７２４２号公報

ここで、ガスタービンの燃焼器は、パイロットノズルから供給されたパイロット燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させると共に、メインノズルから供給されたメイン燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させる。そして、全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比（ＰＬ比）の計画値は、一例として、タービン入口の燃焼ガス温度を無次元化した燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）に対して設定されている。
しかしながら、ガスタービンに対して、ある一定の負荷から急速に負荷を低下させる運転であるランバック運転が行われた場合、図８に示すように、実際のパイロット比が予め定められた計画値を過度的に下回る場合があった。すなわち、ランバック運転では、急速に負荷が低下するため、負荷の低下に応じてパイロット比を上昇させる必要があるが、実際のパイロット比の上昇の度合いが負荷の低下の度合いに比較して遅いため、図８に示すように、パイロット比が計画値を過度的に下回る場合があった。
そして、燃焼器に供給される燃料のパイロット比が計画値を下回ることは、燃焼器に燃焼振動を生じさせる原因となっていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ランバック運転が行われても、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できるガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るガスタービンの制御装置は、全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比が予め定められた燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御装置であって、タービン入口の燃焼ガス温度の変化を検出する検出手段と、前記ガスタービンに対して負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われ、かつ前記検出手段によって検出された前記燃焼ガス温度の低下量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を、前記燃焼ガス温度に応じて導出する導出手段と、前記導出手段によって導出された前記計画値でパイロット燃料が前記燃焼器に供給されるように燃料の流量を制御する流量制御手段と、を備える。

本発明によれば、検出手段によって、タービン入口の燃焼ガス温度の変化が検出される。なお、検出手段は、タービン入口の燃焼ガス温度として、該燃焼ガス温度を無次元化した燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）を用いてもよい。燃焼負荷指令値は、大気温度、圧縮機の入口案内翼の開度、及びガスタービンの出力値に基づいた決定されるものであり、タービン入口の燃焼ガス温度と比例関係にある。
そして、ガスタービンに対して負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われ、かつ検出手段によって検出された燃焼ガス温度の低下量が予め定められた閾値を超えた場合に、導出手段によって、ランバック運転が行われていない場合（通常運転の場合）におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値が、燃焼ガス温度に応じて導出される。
ランバック運転とは、すなわち、ある一定の負荷から急速に負荷を低下させる運転であり、機器保護のために行われたりする。
なお、導出手段は、通常運転の場合におけるパイロット比の計画値に燃焼ガス温度に応じた持上量を加算することによって、通常運転の場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を導出してもよいし、通常運転の場合におけるパイロット比の計画値に燃焼ガス温度に応じた係数を乗算することによって、通常運転の場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を導出してもよい。
導出手段によってパイロット比の計画値が導出されると、流量制御手段は、該計画値でパイロット燃料が燃焼器に供給されるように燃料の流量を制御する。
これにより、ランバック運転が行われることによって、負荷が低下しても、パイロット比の計画値を負荷の低下に応じて上昇させることができるので、本発明は、ランバック運転が行われても、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記導出手段が、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値を、予め定められた時間当たりの増加率で、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値へと増加させてもよい。
本発明によれば、導出手段によって、パイロット比の計画値が徐々に増加されるため、ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値から、より大きなパイロット比の計画値へと不連続に変化することが防止される。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記導出手段が、前記ランバック運転が開始されたときの前記ガスタービンの負荷に応じて、前記計画値を補正してもよい。
本発明によれば、導出手段によって導出されるパイロット比の計画値は、ランバック運転が開始されたときのガスタービンの負荷に応じて補正されるので、ランバック運転を開始したときのガスタービンの負荷の大きさに起因する、パイロット比と計画値とのずれを抑制することができる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記導出手段が、前記燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差に応じて、前記計画値を補正してもよい。
本発明によれば、導出手段によって導出されるパイロット比の計画値は、燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差に応じて補正されるので、ガスタービンの特性が変化しても、パイロット比と計画値とのずれを抑制することができる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記導出部が、燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差が予め定められた閾値以上である場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値の導出を行ってもよい。
本発明によれば、燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差が予め定められた閾値以上である場合に、導出手段によるパイロット比の計画値の導出が行われるので、実際のパイロット比とパイロット比の計画値との差が小さいにもかかわらず、パイロット比の計画値が持ち上げられることを抑制できる。

一方、本発明に係るガスタービンは、上記記載の制御装置と、前記制御装置によって導出された前記計画値で燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備える。
本発明によれば、ガスタービンに対してランバック運転が行われることによって、負荷が低下しても、パイロット比の計画値を負荷の低下に応じて上昇させることができるので、本発明は、ランバック運転が行われても、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できる。

また、本発明に係るガスタービンの制御方法は、全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比が予め定められた燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、タービン入口の燃焼ガス温度の変化を検出する第１工程と、前記ガスタービンに対して負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われ、かつ前記第１工程によって検出された前記燃焼ガス温度の低下量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を、前記燃焼ガス温度に応じて導出する第２工程と、前記第２工程によって導出された前記計画値でパイロット燃料が前記燃焼器に供給されるように燃料の流量を制御する第３工程と、を含む。
本発明によれば、ガスタービンに対してランバック運転が行われることによって、負荷が低下しても、パイロット比の計画値を負荷の低下に応じて上昇させることができるので、本発明は、ランバック運転が行われても、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できる。

本発明によれば、ランバック運転が行われても、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係るＧＴＣＣプラントの全体構成図である。本発明の第１実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。本発明の第１実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の効果の説明に要する図である。本発明の第２実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。本発明の第３実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。本発明の第４実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。本発明の第５実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。従来のＣＬＣＳＯとパイロット比との関係を示す図である。

以下に、本発明に係るガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るガスタービンコンバインドサイクルプラント（以下、「ＧＴＣＣプラント」という。）１０の全体構成図である。ＧＴＣＣプラント１０は、ガスタービン１２、蒸気タービン１４、並びに発電機１６を備える。

ガスタービン１２は、圧縮機２０、燃焼器２２、及びタービン２４を備える。
圧縮機２０は、回転軸２６により駆動されることで、空気取込口から取り込まれた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。燃焼器２２は、圧縮機２０から車室２８へ導入された圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。タービン２４は、燃焼器２２で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。
車室２８と燃焼器２２との間にはバイパス管３０が設けられており、バイパス管３０は、タービン２４の負荷変動により燃焼器２２内の空気が不足する状態になった場合に、燃焼器バイパス弁３２が開かれると車室２８内の空気を燃焼器２２内に導入する流路となる。また、圧縮機２０とタービン２４との間には、圧縮機２０からタービン２４へ冷却用の空気を導入させるための抽気管３４が設けられている。

蒸気タービン１４は、タービン２４の排ガスから熱回収して蒸気を発生させ、該蒸気によって回転駆動する。

なお、タービン２４、蒸気タービン１４、圧縮機２０、及び発電機１６は、回転軸２６によって連結され、タービン２４及び蒸気タービン１４に生じる回転駆動力は、回転軸２６によって圧縮機２０及び発電機１６に伝達される。そして、発電機１６は、タービン２４及び蒸気タービンの回転駆動力によって発電する。

また、燃焼器２２には、パイロットノズル３６及びメインノズル３８が設けられている。メインノズル３８は、パイロットノズル３６を取り囲むように複数（例えば８本、図示省略）設けられている。パイロットノズル３６には、圧力調整弁４０Ａで流量調整弁４２Ａ前後の差圧が調整され、流量調整弁４２Ａで流量が調整されたパイロット燃料が供給される。一方、メインノズル３８には圧力調整弁４０Ｂで流量調整弁４２Ｂ前後の差圧が調整され、流量調整弁４２Ｂで流量が調整されたメイン燃料が供給される。
そして、燃焼器２２は、パイロットノズル３６から供給されたパイロット燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させると共に、メインノズル３８から供給されたメイン燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させる。

なお、全燃料流量（本第１実施形態ではパイロット燃料流量とメイン燃料流量との和）に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比（以下、「ＰＬ比」という。）には、予め計画値（以下、「ＰＬ比計画値」という。）が設定されている。そして、燃料制御部４４は、ＰＬ比計画値に基づいて、流量調整弁４２Ａ及び流量調整弁４２Ｂの開度を制御すると共に、パイロット燃料及びメイン燃料の各流量調整弁４２Ａ，４２Ｂ前後の差圧が所定の値となるように圧力調整弁４０Ａ及び圧力調整弁４０Ｂを制御する。
ここで、本第１実施形態に係るＰＬ比計画値は、タービン２４入口の燃焼ガス温度を無次元化した燃焼負荷指令値（以下、「ＣＬＣＳＯ」という。）に対して設定されている。ＣＬＣＳＯは、大気温度、圧縮機２０の入口案内翼の開度、及びタービン２４の出力値に基づいて導出される値であり、タービン２４入口の燃焼ガス温度と比例関係にある。なお、ＣＬＣＳＯについては、特開２００７−０７７８６６号公報、特開２００７−０７７８６７号公報、及び特開２００７−３０９２７９号公報に記載されているため、その詳細を省略する。

ところで、ＧＴＣＣプラント１０は、ガスタービン１２の負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われる場合がある。ランバック運転とは、すなわち、ある一定の負荷から急速に負荷を低下させる運転であり、機器保護のために行われたりする。
このランバック運転が行われると、急速に負荷が低下するため、負荷の低下に応じてＰＬ比計画値を上昇させる必要がある。しかし、実際のＰＬ比の上昇の度合いは、負荷の低下の度合いに比較して遅く、ＰＬ比がＰＬ比計画値を過度的に下回る場合があった。そして、燃焼器に供給される燃料のＰＬ比がＰＬ比計画値を下回ることは、燃焼器２２に燃焼振動を生じさせる原因となっていた。
そこで、本実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０では、ランバック運転が行われる場合に、ＰＬ比計画値を、ランバック運転が行われていない場合の運転（以下、「通常運転」という。）のＰＬ比計画値よりも大きな値とする処理、すなわちＰＬ比計画値を持ち上げる処理（以下、「ＰＬ比計画値持上処理」という。）を行う。

図２は、本第１実施形態に係る燃料制御部４４で行われるＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。
燃料制御部４４は、ランバック運転検出部５０及びＣＬＣＳＯ出力部５２を備える。

ランバック運転検出部５０は、ＧＴＣＣプラント１０がランバック運転を行っているか否かを検出し、ランバック運転を行っていることを検出した場合は、ランバック運転を行っていることを示すランバック検出信号（Ｈｉｇｈ信号）を、例えば、フラグを立てることにより、出力する。なお、ランバック運転検出部５０によって、ランバック運転が行われていないことが検出されている場合は、ランバック検出信号の出力は停止される。
そして、ランバック検出信号は、時間遅れ部５４を介して、ＡＮＤゲートへ入力される。時間遅れ部５４は、ランバック運転検出部５０がランバック検出信号を出力しても、時間遅れ部５４で設定された時間経過後に、ランバック検出信号がＡＮＤゲートに入力される。すなわち、時間遅れ部５４は、ランバック検出信号に時間遅れを持たせるものである。

一方、ＣＬＣＳＯ出力部５２は、大気温度、圧縮機２０の入口案内翼の開度、及びタービン２４の出力値に基づいて導出されたＣＬＣＳＯが出力される。ＣＬＣＳＯ出力部５２から出力されるＣＬＣＳＯは、持上量決定部５６に入力される。
持上量決定部５６は、ＣＬＣＳＯの大きさに応じたＰＬ比計画値の持上量を決定する。なお、本第１実施形態に係る持上量決定部５６は、ＣＬＣＳＯの大きさに応じた持上量を示したテーブルデータを予め記憶し、入力されたＣＬＣＳＯの大きさに応じた持上量を該テーブルデータから抽出することで、持上量を決定する。しかし、これに限らず、持上量決定部５６は、例えば、ＣＬＣＳＯの大きさと持上量との関係を示した関数を記憶し、該関数を用いて持上量を決定してもよい。持上量決定部５６によって決定された持上量は、乗算部７２へ出力される。

さらに、ＣＬＣＳＯ出力部５２から出力されたＣＬＣＳＯは、ＣＬＣＳＯ記憶部６０及び偏差算出部６２に入力される。
ＣＬＣＳＯ記憶部６０は、ＣＬＣＳＯ出力部５２から出力されたＣＬＣＳＯの値を記憶し、記憶したＣＬＣＳＯを予め定められた時間後に偏差算出部６２へ出力する。
偏差算出部６２は、ＣＬＣＳＯ出力部５２から出力されたＣＬＣＳＯをＣＬＣＳＯ記憶部６０から出力されたＣＬＣＳＯで減算する。すなわち、偏差算出部６２は、上記予め定められた時間前のＣＬＣＳＯに対する現在のＣＬＣＳＯの変化をＣＬＣＳＯの増減量として検出することとなる。そして、偏差算出部６２は、検出したＣＬＣＳＯの増減量を比較部６４へ出力する。

比較部６４は、偏差算出部６２から入力された増減量と予め定められた閾値（下限値及び上限値）とを比較し、該増減量（低下量）が下限値として予め定められた閾値を超える場合に、ＣＬＣＳＯが低下していることを示すＣＬＣＳＯ低下信号（Ｈｉｇｈ信号）をＡＮＤゲート６６へ出力する。
ＡＮＤゲート６６は、ランバック運転検出部５０から出力されたランバック検出信号が入力され、かつ比較部６４から出力されたＣＬＣＳＯ低下信号が入力されると、オン信号をスイッチ部６８へ出力する。

スイッチ部６８がオフからオンとされると、変化率出力部７０から、予め定められた時間当たりの増加率（ＲＩ）が乗算部７２へ出力される。
乗算部７２は、持上量決定部５６によって決定された持上量、及び変化率出力部７０から出力された増加率が入力され、該持上量に該増加率を乗算し、乗算後の持上量を加算部７４へ出力する。
加算部７４は、乗算部７２から出力された持上量と、現在のＣＬＣＳＯに応じた通常運転のＰＬ比計画値とを加算し、加算後のＰＬ比計画値を流量制御部７６へ出力する。
すなわち、変化率出力部７０から出力される増加率とは、持上量決定部５６で決定された持上量を、時間の経過と共に０（零）から持上量決定部５６で決定された持上量へ徐々に増加させるための値であり、ＰＬ比計画値が、通常運転のＰＬ比計画値から持ち上げられたＰＬ比計画値へ不連続に変化することを防止するものである。
また、持上量決定部５６と変化率出力部７０と加算部７４が、ランバック運転が行われ、かつＣＬＣＳＯの低下が検出された場合に、通常運転のＰＬ比計画値よりも大きなＰＬ比計画値を、ＣＬＣＳＯに応じて導出する導出部７８を構成することとなる。

そして、流量制御部７６は、加算部７４から出力されたＰＬ比計画値に基づいて、流量調整弁４２Ａ及び流量調整弁４２Ｂの開度を制御することによって、導出部７８によって導出されたＰＬ比計画値でパイロット燃料が燃焼器２２に供給されるように燃料の流量を制御する。

一方、ランバック運転検出部５０から出力されているランバック検出信号の停止、及び比較部６４から出力されているＣＬＣＳＯ低下信号の停止の少なくとも何れか一方が行われると、ＡＮＤゲート６６はスイッチ部６８をオンからオフとするオフ信号をスイッチ部６８へ出力する。
スイッチ部６８がオンからオフとされると、変化率出力部７０から予め定められた時間当たりの減少率（ＲＤ）が乗算部７２へ出力され、乗算部７２に入力された持上量に乗算される。すなわち、変化率出力部７０から出力される減少率とは、持上量決定部５６で決定された持上量を、時間の経過と共に持上量決定部５６で決定された持上量から０（零）に徐々へ減少させるための値であり、ＰＬ比計画値が、持ち上げられたＰＬ比計画値が通常運転のＰＬ比計画値へ不連続に変化することを防止するものである。

なお、ランバック運転検出部５０でランバック運転が行われていることが検出されていない場合、比較部６２でＣＬＣＳＯの増減量（低下量）が下限値として予め定められた閾値を超えない場合は、ＡＮＤゲート６６からオフ信号が出力される。そのため、変化率出力部７０からは０（零）が出力され、その結果、乗算部７２から出力される信号も０（零）となるため、加算部７４によって、通常運転のＰＬ比計画値に加算される持上量は、０（零）となり、ＰＬ比計画値の持ち上げは行われない。

図３は、本第１実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理によって導出された持ち上げられたＰＬ比計画値を用いた場合の、ＰＬ比とＣＬＣＳＯとの関係を示したグラフの一例である。同図において、実線は、持ち上げのないＰＬ比計画値であり、破線と一点鎖線はそれぞれ、ランバック運転中にＰＬ比計画値を持ち上げた場合の実際のＰＬ比とＰＬ比計画値を持ち上げない場合の実際のＰＬ比である。
同図に示されるように、ＰＬ比計画値を持ち上げた場合の方が、ＰＬ比計画値を持ち上げない場合に比較して、ＰＬ比計画値とのずれが小さくなる。

以上説明したように、本第１実施形態に係るガスタービン１２の燃料制御部４４は、偏差算出部６２がＣＬＣＳＯの変化を検出し、導出部７８が、ガスタービン１２に対してランバック運転が行われ、かつ偏差算出部６２によってＣＬＣＳＯの低下が検出された場合に、通常運転におけるＰＬ比計画値よりも大きなＰＬ比計画値を、ＣＬＣＳＯに応じて導出する。そして、流量制御部７６が、導出部７８によって導出されたＰＬ比計画値でパイロット燃料が燃焼器２２に供給されるように、燃料の流量を制御する。これにより、本第１実施形態に係る燃料制御部４４は、ランバック運転が行われることによって、負荷が低下しても、ＰＬ比計画値を負荷の低下に応じて上昇させることができるので、ランバック運転が行われても、ＰＬ比が本来のＰＬ比計画値からずれることを抑制できる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。
なお、本第２実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成は、図１に示される第１実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。
図４は、本第２実施形態に係る燃料制御部４４で行われるＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。なお、図４における図２と同一の構成部分については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態に係る燃料制御部４４は、負荷値出力部８０を備えている。負荷値出力部８０は、ランバック運転が開始されたときのガスタービン１２の負荷の大きさを補正量決定部８２へ出力する。
補正量決定部８２は、負荷値出力部８０から出力された負荷の大きさに応じて、持上量決定部５６で決定された持上量に対する補正量を決定する。なお、該補正量は、ガスタービン１２の負荷が大きいほど持上量を大きくするものである。
また、本第２実施形態に係る補正量決定部８２は、負荷の大きさに応じた補正量を示したテーブルデータを予め記憶し、入力された負荷の大きさに応じた補正量を該テーブルデータから抽出することで、補正量としての補正量を決定する。しかし、これに限らず、例えば、補正量決定部８２は、負荷の大きさと補正量との関係を示した関数を記憶し、該関数を用いて補正量を決定してもよい。補正量決定部８２によって決定された補正量は、乗算部８４へ出力される。

乗算部８４は、持上量決定部５６によって決定された持上量、及び補正量決定部８２によって決定された補正量が入力される。そして、該持上量と該補正量とを乗算することによって、持上量を補正し、補正後の持上量を乗算部７２へ出力する。
本第２実施形態に係る乗算部７２は、乗算部８４から出力された補正後の持上量、及び変化率出力部７０から出力された増加率が入力され、該補正後の持上量に該増加率を乗算し、乗算した補正後の持上量を加算部７４へ出力する。

以上説明したように、本第２実施形態に係るガスタービン１２の燃料制御部４４は、導出部７８によって導出されるパイロット比の計画値を、ランバック運転が開始されたときのガスタービン１２の負荷に応じて補正するので、ランバック運転を開始したときのガスタービン１２の負荷の大きさに起因する、ＰＬ比とＰＬ比計画値とのずれを抑制することができる。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。
なお、本第３実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成は、図１に示される第１実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。
図５は、本第３実施形態に係る燃料制御部４４で行われるＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。なお、図５における図４と同一の構成部分については図４と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第３実施形態に係る燃料制御部４４は、ＰＬ比計画値出力部９０Ａ及びＰＬ比出力部９２Ａを備えている。
ＰＬ比計画値出力部９０Ａは、通常運転のＰＬ比計画値（加算部７４に入力されるＰＬ比計画値と同じ値）を偏差算出部９４へ出力する。一方、ＰＬ比出力部９２Ａは、燃焼器２２に供給されている燃料のＰＬ比（実際のＰＬ比）を偏差算出部９４へ出力する。

偏差算出部９４は、ＰＬ比計画値出力部９０Ａから出力されたＰＬ比計画値からＰＬ比出力部９２Ａから出力されたＰＬ比を減算し、減算結果を偏差値として、乗算部９６へ出力する。

乗算部９６は、入力された偏差値に所定の係数を乗算し、乗算結果を乗算部９８へ出力する。なお、上記係数は、入力された偏差値にかかわらず、一定としてもよいし、該偏差値に応じて異なる値としてもよい。

乗算部９８は、乗算部９６から出力された乗算結果、及び変化率出力部７０から出力された増加率又は減少率が入力され、該乗算結果と該増加率又は該減算率とを乗算し、乗算結果を加算部７４へ出力する。

本第３実施形態に係る加算部７４は、乗算部７２から出力された持上量と乗算部９８から出力された乗算結果とを、現在のＣＬＣＳＯに応じた通常運転のＰＬ比計画値に加算し、加算後のＰＬ比計画値を流量制御部７６へ出力する。

以上説明したように、本第３実施形態に係るガスタービン１２の燃料制御部４４は、導出部７８によって導出されるＰＬ比計画値を、燃焼器２２に供給されている燃料のＰＬ比と、ＰＬ比計画値との差に応じて補正するので、ガスタービン１２の特性が変化しても、実際のＰＬ比とＰＬ比計画値とのずれを抑制することができる。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。
なお、本第４実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成は、図１に示される第１実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。
図６は、本第４実施形態に係る燃料制御部４４で行われるＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。なお、図６における図４と同一の構成部分については図４と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第４実施形態に係る燃料制御部４４は、ＰＬ比計画値出力部９０Ｂ及びＰＬ比出力部９２Ｂを備えている。
ＰＬ比計画値出力部９０Ｂは、通常運転のＰＬ比計画値（加算部７４に入力されるＰＬ比計画値と同じ値）を偏差算出部９８へ出力する。一方、ＰＬ比出力部９２Ｂは、燃焼器２２に供給されている燃料のＰＬ比（実際のＰＬ比）を偏差算出部９８へ出力する。

そして、偏差算出部９８は、ＰＬ比計画値出力部９０Ｂから出力されたＰＬ比計画値をＰＬ比出力部９２Ｂから出力されたＰＬ比で減算し、減算結果を偏差値として、比較部１００へ出力する。

比較部１００は、入力された偏差値と予め定められた閾値とを比較し、該偏差値が該閾値以上の場合に、Ｈｉｇｈ信号をＡＮＤゲート６６へ出力する。なお、上記閾値とは、実際のＰＬ比とＰＬ比計画値とのずれ量が、ＰＬ比計画値の持ち上げを必要とするほど大きいか否かを判定するためのものである。

本第４実施形態に係るＡＮＤゲート６６は、ランバック運転検出部５０から出力されたランバック検出信号が入力され、比較部６４から出力されたＣＬＣＳＯ低下信号が入力され、かつ比較部１００からＨｉｇｈが入力されると、スイッチ部６８をオンとするオン信号をスイッチ部６８へ出力する。

以上説明したように、本第４実施形態に係るガスタービン１２の燃料制御部４４は、燃焼器２２に供給されている燃料のＰＬ比とＰＬ比計画値との偏差が予め定められた閾値以上である場合に、導出部７８による持ち上げられたＰＬ比計画値の導出が行われるので、実際のパイロット比とＰＬ比計画値との差が小さいにもかかわらず、ＰＬ比計画値が持ち上げられることを抑制できる。

〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態について説明する。
なお、本第５実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成は、図１に示される第１実施形態に係るＧＴＣＣプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。
図７は、本第５実施形態に係る燃料制御部４４で行われるＰＬ比計画値持上処理の流れを示す機能ブロック図である。
なお、本第５実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理は、第３実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理に第４実施形態に係るＰＬ比計画値持上処理のＰＬ比計画値出力部９０Ｂ、ＰＬ比出力部９２Ｂ、偏差算出部９８、及び比較部１００を追加したものである。そのため、図７における図５及び図６と同一の構成部分については図５及び図６と同一の符号を付して、その説明を省略する。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、上記各実施形態では、本発明をＧＴＣＣプラント１０に適用する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、蒸気タービン１４を備えない、ガスタービンプラントに適用する形態としてもよい。

また、上記各実施形態では、ＰＬ比計画値持上処理は、ランバック運転が行われ、かつＣＬＣＳＯの低下が検出された場合に、ＰＬ比計画値の持ち上げを行う形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、ＰＬ比計画値持上処理は、ＣＬＣＳＯの低下を検出するのではなく、タービン２４入口の燃焼ガス温度を実測し、ランバック運転が行われ、かつタービン２４入口の燃焼ガス温度の低下が検出された場合に、ＰＬ比計画値の持ち上げを行う形態としてもよい。また、ＰＬ比計画値持上処理は、ＣＬＣＳＯ、又はタービン２４入口の燃焼ガス温度の実測値の替わりに、タービン２４入口の燃焼ガス温度を模擬した他の値を用いてもよい。

また、上記各実施形態では、全燃料流量をパイロット燃料流量とメイン燃料流量との和とする形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、全燃料流量をパイロット燃料流量、メイン燃料流量、及び他の種類の燃料流量（例えば、トップハット燃料流量）との和とする形態としてもよい。

また、上記各実施形態では、ＰＬ比計画値持上処理において、流量制御部７６が時間遅れ部５４及び変化率出力部７０を備える形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、流量制御部７６が時間遅れ部５４及び変化率出力部７０の何れか一方、又は両方を備えない形態としてもよい。

また、上記各実施形態では、ＰＬ比計画値持上処理において、ランバック運転が行われ、かつＣＬＣＳＯの低下が検出された場合に、通常運転のＰＬ比計画値にＣＬＣＳＯの大きさに応じた持上量を加算することによって、通常運転のＰＬ比計画値よりも大きなＰＬ比計画値を、ＣＬＣＳＯに応じて導出する形態について説明したが、本発明は、これに限定されず、例えば、通常運転のＰＬ比計画値にＣＬＣＳＯの大きさに応じた係数（＞１）を乗算することによって、通常運転のＰＬ比計画値よりも大きなＰＬ比計画値を、ＣＬＣＳＯに応じて導出する形態としてもよい。

１０ＧＴＣＣプラント
１２ガスタービン
２２燃焼器
２４タービン
４４燃料制御部
６２偏差算出部
７６流量制御部
７８導出部

Claims

全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比が予め定められた燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御装置であって、
タービン入口の燃焼ガス温度の変化を検出する検出手段と、
前記ガスタービンに対して負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われ、かつ前記検出手段によって検出された前記燃焼ガス温度の低下量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を、前記燃焼ガス温度に応じて導出する導出手段と、
前記導出手段によって導出された前記計画値でパイロット燃料が前記燃焼器に供給されるように燃料の流量を制御する流量制御手段と、
を備えたガスタービンの制御装置。
前記導出手段は、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値を、予め定められた時間当たりの増加率で、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値へと増加させる請求項１記載のガスタービンの制御装置。
前記導出手段は、前記ランバック運転が開始されたときの前記ガスタービンの負荷に応じて、前記計画値を補正する請求項１又は請求項２記載のガスタービンの制御装置。
前記導出手段は、前記燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差に応じて、前記計画値を補正する請求項１から請求項３の何れか１項記載のガスタービンの制御装置。
前記導出部は、燃焼器に供給されている燃料のパイロット比と、予め定められたパイロット比の計画値との差が予め定められた閾値以上である場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値の導出を行う請求項１から請求項４の何れか１項記載のガスタービンの制御装置。
請求項１から請求項５の何れか１項に記載のガスタービンの制御装置と、
前記制御装置によって導出された前記計画値で燃料を燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備えたガスタービン。
全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比が予め定められた燃料を燃焼させ、燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、
タービン入口の燃焼ガス温度の変化を検出する第１工程と、
前記ガスタービンに対して負荷を所定時間内に所定量以上低下させるランバック運転が行われ、かつ前記第１工程によって検出された前記燃焼ガス温度の低下量が予め定められた閾値を超えた場合に、前記ランバック運転が行われていない場合におけるパイロット比の計画値よりも大きなパイロット比の計画値を、前記燃焼ガス温度に応じて導出する第２工程と、
前記第２工程によって導出された前記計画値でパイロット燃料が前記燃焼器に供給されるように燃料の流量を制御する第３工程と、
を含むガスタービンの制御方法。