JP7176932B2 - ガスタービンの制御装置、ガスタービン設備、ガスタービンの制御方法、及びガスタービンの制御プログラム - Google Patents

ガスタービンの制御装置、ガスタービン設備、ガスタービンの制御方法、及びガスタービンの制御プログラム Download PDF

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Description

本発明は、ガスタービンの制御に関する。
ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動されるタービンと、を備える。圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、これを回転可能に覆う圧縮機ケーシングと、ケーシング内に流入する空気である吸気量を調節するＩＧＶ（inlet guide vａne）と、を有する。燃焼器には、燃料ラインが接続されている。この燃料ラインには、燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁が設けられている。
ガスタービンの出力を増減させる場合、燃料調節弁の開度を大きくして、燃焼器に供給される燃料の流量を多くする。燃料調節弁の開度は、例えば、外部からの負荷指令等により定められる。ＩＧＶ開度は、基本的にガスタービンの出力が大きくなるに連れて次第に大きくなるよう調節される。
以下の特許文献１には、以上で説明したガスタービンの制御方法が記載されている。この制御方法では、ガスタービンの出力が大きくなるに連れて次第に大きくなる基本ＩＧＶ開度に、第一補正値及び第二補正値を加算して、ＩＧＶ開度を求め、このＩＧＶ開度を示す開度指令値をＩＧＶに送る。第一補正値は、ガスタービンから排気された排気ガスの温度とこの温度に対する許容温度との偏差に応じて定まる値である。また、第二補正値は、ガスタービンに対する要求出力が大きくなっているときに、この要求出力の単位時間当たりの変化量である要求出力変化率に応じて定まる値である。この第二補正値は、要求出力変化率が大きくなるに連れて大きくなる値である。
特開２００８－０７５５７８号公報
上記特許文献１に記載の制御方法では、要求出力の増減が短時間のうちに多数回繰り返されると、第二補正値の影響で、この間にＩＧＶ開度が大きくなる。このＩＧＶ開度が大きくなると、圧縮機が吸い込む空気の流量である吸気量が増加し、タービンの入口における燃焼ガスの温度が低下するため、ガスタービンの損傷を抑えることができる。一方で、このＩＧＶ開度が必要以上に大きくなると、タービン単独での出力エネルギーに対して圧縮機における消費エネルギーが増加するため、ガスタービン効率が低下する。
そこで、本発明は、ガスタービンの損傷を抑えつつ、ガスタービン効率の低下を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンの制御装置は、以下のガスタービンに対する制御装置である。
このガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、を備える。前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する。
本態様の制御装置は、前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算部と、前記ガスタービンを損傷から保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算部と、前記負荷燃料量演算部と前記許容燃料量演算部とが求めた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択部と、前記流量低値選択部で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力部と、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算部と、前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算部と、前記燃料偏差演算部が求めた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算部と、前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正部と、前記補正部で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力部と、を備える。
本態様の燃料偏差演算部が求める燃料偏差は、ガスタービン損傷の可能性が高まっていることを示すパラメータの一つである。本態様では、この燃料偏差の大きさに応じて、調節器駆動量の基本駆動量が補正される。このため、本態様では、ガスタービン損傷の可能性が高まっているときに基本駆動量が補正され、ガスタービンに流入する空気の流量が調節される。この結果、本態様では、ガスタービン損傷の可能性が高まっているときに、燃焼ガスのタービン入口温度や排気ダクト内の排気ガスの温度が調節され、ガスタービンの損傷を抑えることができる。さらに、本態様では、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときには、基本駆動量が補正されず、叉は基本駆動量の補正値が小さく、ガスタービンに流入する空気の流量が実質的に調節されない。つまり、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときに、ガスタービンに流入する空気の流量は、基本駆動量に対応する空気の流量より実質的に大きくならない。この結果、本態様では、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときに、タービン単独での出力エネルギーに対して圧縮機における消費エネルギーは増加せず、ガスタービン効率の低下を抑制することができる。
ここで、前記態様のガスタービンの制御装置において、前記燃料偏差が第一偏差であるときの前記補正値は、前記燃料偏差が前記第一偏差より小さい第二偏差であるときの前記補正値以下であってもよい。
また、以上のいずれかの態様のガスタービンの制御装置において、前記補正部は、前記補正値であるメイン補正値を補正するためのサブ補正値を求めるサブ補正値演算部と、前記サブ補正値で前記メイン補正値を補正するサブ補正部と、前記サブ補正部で補正された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正して、前記調節器駆動量を求めるメイン補正部と、を有してもよい。この場合、前記サブ補正値演算部は、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じた前記サブ補正値を求める。
ガスタービンは、実出力が小さいときより実出力が大きいときの方が損傷の可能性が高い。本態様では、実出力に応じたサブ補正値でメイン補正値を補正し、補正後のメイン補正値で基本駆動量を補正する。すなわち、本態様では、実出力が大きくてガスタービン損傷の可能性が高いときにメイン補正値が補正される。よって、本態様では、この観点からも、ガスタービンの損傷を抑えることができる。
前記サブ補正値演算部を有する前記態様のガスタービンの制御装置において、前記実出力が第一値のときの前記サブ補正値は、前記実出力が前記第一値より小さい第二値のときの前記サブ補正値以上であってもよい。この場合、前記サブ補正部は、前記サブ補正値が第一値のときに補正した前記メイン補正値が、前記サブ補正値が前記第一値より小さい第二値のときに補正した前記メイン補正値より大きくなるよう、前記メイン補正値を補正する。
前記サブ補正値演算部を有する、以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御装置において、前記補正部は、前記サブ補正部で補正された前記メイン補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限部を有してもよい。この場合、前記基本駆動量を大きくして前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きい。また、前記メイン補正部は、前記変化率制限部で前記変化率が制限された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正する。
ガスタービンは、基本駆動量が大きくなっているとき、つまり吸気量が多くなっているとき、燃焼器に供給される燃料量も多くなる。このため、ガスタービンは、基本駆動量が小さくなっているときより、この基本駆動量が大きくなっているときの方が損傷の可能性が高い。本態様では、基本駆動量を大きくして吸気量を多くするときの補正値変化率に関する制限値が、基本駆動量を小さくして吸気量を少なくするときの補正値変化率に関する制限値より大きい。このため、本態様では、基本駆動量を大きくして吸気量を多くするときの補正値変化率が、基本的に、基本駆動量を小さくして吸気量を少なくするときの補正値変化率より大きくなる。よって、本態様では、この観点からも、ガスタービンの損傷を抑えることができる。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御装置において、前記補正部は、前記補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限部と、前記変化率制限部で前記変化率が制限された前記補正値で前記基本駆動量を補正するメイン補正部と、を有してもよい。この場合、前記基本駆動量を大きくして前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きい。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御装置において、前記許容燃料量演算部は、複数種類の許容燃料量を求めてもよい。この場合、前記燃料偏差演算部は、複数種類の許容燃料量毎に前記最小燃料量との偏差を求めるサブ偏差演算部と、前記サブ偏差演算部が求めた複数種類の許容燃料量毎の偏差のうち、最小の偏差である最小偏差を選択する偏差低値選択部と、を有する。また、前記補正値演算部は、前記最小偏差に応じた前記補正値を求める。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御装置において、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有してもよい。この場合、前記許容燃料量演算部は、前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度を求める許容温度演算部と、前記排気ガスの温度を受け付け、前記排気ガスの温度と前記排気ガス許容温度との偏差に応じて定まる許容温度燃料量を求める許容温度燃料量演算部と、を有してもよい。この場合、前記流量低値選択部及び前記燃料偏差演算部は、それぞれ、前記許容温度燃料量を前記許容燃料量演算部が求めた前記許容燃料量として処理する。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御装置において、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有してもよい。この場合、前記許容燃料量演算部は、前記タービン車室又は前記排気ダクト内で前記最終段動翼列よりも下流側の第一位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第一許容温度を求める第一許容温度演算部と、前記排気ダクト内で前記第一位置よりも下流側の第二位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第二許容温度を求める第二許容温度演算部と、前記第一位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第一位置における前記排気ガスの温度と前記第一許容温度との偏差に応じて定まる第一許容温度燃料量を求める第一許容温度燃料量演算部と、前記第二位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第二位置における前記排気ガスの温度と前記第二許容温度との偏差に応じて定まる第二許容温度燃料量を求める第二許容温度燃料量演算部と、を有してもよい。この場合、前記流量低値選択部は、前記第一許容温度燃料量及び前記第二許容温度燃料量のそれぞれを前記許容燃料量演算部が求めた燃料量の一つとして処理する。また、前記サブ偏差演算部は、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記第一許容温度燃料量を用い、他の一種類の許容燃料量として前記第二許容温度燃料量を用いる。
複数種類の許容燃焼量を求める前記態様のガスタービンの制御装置において、前記許容燃料量演算部は、前記ガスタービンの状態に応じて、前記タービンの入口における前記燃焼ガスの温度と正の相関関係を有する入口温度相関値を求める相関値演算器と、前記入口温度相関値に応じた変化率制限燃料量を求める変化率制限燃料量算出器と、を有してもよい。この場合、変化率制限燃料量算出器は、前記最小燃料量が増加する過程で、前記入口温度相関値が予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量と、前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量とを求める。前記入口温度相関値が前記予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量は、前記最小燃料量に予め定められたバイアス燃料量を加え、前記バイアス燃料量が加わった値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定めた第一制限値以内にした値である。前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量は、前記前記入口温度相関値が前記予め定められた値のときの前記変化率制限燃料量から、前記第一制限値より小さい第二制限値以下の変化率で増加する値である。前記流量低値選択部は、前記変化率制限燃料量を前記許容燃料量演算部が求めた燃料量の一つとして処理する。前記サブ偏差演算部は、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記変化率制限燃料量を用いる。
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービン設備は、
以上のいずれかの態様の制御装置と、ガスタービンと、を備える。
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンの制御方法は、以下のガスタービンに対する制御方法である。
このガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、を備える。前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する。
本態様の制御方法は、前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算工程と、前記ガスタービンを損傷から保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算工程と、前記負荷燃料量演算工程と前記許容燃料量演算工程とで求められた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択工程と、前記流量低値選択工程で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力工程と、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算工程と、前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算工程と、前記燃料偏差演算工程で求められた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算工程と、前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正工程と、前記補正工程で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力工程と、を実行する。
ここで、前記態様のガスタービンの制御方法において、前記補正工程は、前記補正値であるメイン補正値を補正するためのサブ補正値を求めるサブ補正値演算工程と、前記サブ補正値で前記メイン補正値を補正するサブ補正工程と、前記サブ補正工程で補正された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正して、前記調節器駆動量を求めるメイン補正工程と、を含んでもよい。この場合、前記サブ補正値演算工程では、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じた前記サブ補正値を求める。
前記サブ補正値演算工程を実行する前記態様のガスタービンの制御方法において、前記補正工程は、前記サブ補正工程で補正された前記メイン補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限工程を含んでもよい。この場合、前記基本駆動量を大きくして、前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして、前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きい。前記メイン補正工程では、前記変化率制限工程で前記変化率が制限された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正する。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御方法において、前記許容燃料量演算工程では、複数種類の許容燃料量を求めてもよい。この場合、前記燃料偏差演算工程は、複数種類の許容燃料量毎に前記最小燃料量との偏差を求めるサブ偏差演算工程と、前記サブ偏差演算工程が求めた複数種類の許容燃料量毎の偏差のうち、最小の偏差である最小偏差を選択する偏差低値選択工程と、を含む。前記補正値演算工程では、前記最小偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める。
以上のいずれかの前記態様のガスタービンの制御方法において、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有してもよい。この場合、前記許容燃料量演算工程は、前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度を求める許容温度演算工程と、前記排気ガスの温度を受け付け、前記排気ガスの温度と前記排気ガス許容温度との偏差に応じて定まる許容温度燃料量を求める許容温度燃料量演算工程と、を含んでもよい。前記流量低値選択工程及び前記燃料偏差演算工程では、それぞれ、前記許容温度燃料量を前記許容燃料量演算工程が求めた前記許容燃料量として処理する。
複数種類の許容燃料量を求める前記態様のガスタービンの制御方法において、前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有してもよい。この場合、前記許容燃料量演算工程は、前記タービン車室又は前記排気ダクト内で前記最終段動翼列よりも下流側の第一位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第一許容温度を求める第一許容温度演算工程と、前記排気ダクト内で前記第一位置よりも下流側の第二位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第二許容温度を求める第二許容温度演算工程と、前記第一位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第一位置における前記排気ガスの温度と前記第一許容温度との偏差に応じて定まる第一許容温度燃料量を求める第一許容温度燃料量演算工程と、前記第二位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第二位置における前記排気ガスの温度と前記第二許容温度との偏差に応じて定まる第二許容温度燃料量を求める第二許容温度燃料量演算工程と、を含んでもよい。前記流量低値選択工程では、前記第一許容温度燃料量及び前記第二許容温度燃料量のそれぞれを前記許容燃料量演算工程が求めた燃料量の一つとして処理する。前記サブ偏差演算工程では、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記第一許容温度燃料量を用い、他の一種類の許容燃料量として前記第二許容温度燃料量を用いる。
複数種類の許容燃料量を求める前記態様のガスタービンの制御方法において、前記許容燃料量演算工程は、前記ガスタービンの状態に応じて、前記タービンの入口における前記燃焼ガスの温度と正の相関関係を有する入口温度相関値を求める相関値演算工程と、前記入口温度相関値に応じた変化率制限燃料量を求める変化率制限燃料量算出工程と、を含んでもよい。変化率制限燃料量算出工程では、前記最小燃料量が増加する過程で、前記入口温度相関値が予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量と、前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量を求める。前記入口温度相関値が前記予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量は、前記最小燃料量に予め定められたバイアス燃料量を加え、前記バイアス燃料量が加わった値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定めた第一制限値以内にした値である。前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量は、前記前記入口温度相関値が前記予め定められた値のときの前記変化率制限燃料量から、前記第一制限値より小さい第二制限値以下の変化率で増加する値である。前記流量低値選択工程では、前記変化率制限燃料量を前記許容燃料量演算工程が求めた燃料量の一つとして処理する。前記サブ偏差演算工程では、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記変化率制限燃料量を用いる。
前記目的を達成するための発明に係る一態様のガスタービンの制御プログラムは、以下のガスタービンに対する制御プログラムである。
このガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、を備える。前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する。
本態様の制御プログラムは、前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算工程と、前記ガスタービンを保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを損傷から保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算工程と、前記負荷燃料量演算工程と前記許容燃料量演算工程とで求められた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択工程と、前記流量低値選択工程で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力工程と、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算工程と、前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算工程と、前記燃料偏差演算工程で求められた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算工程と、前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正工程と、前記補正工程で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力工程と、をコンピュータに実行させる。
本発明の一態様によれば、ガスタービンの損傷を抑えつつ、ガスタービン効率の低下を抑制することができる。
本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の模式的断面図である。 本発明に係る一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。 本発明に係る一実施形態における燃料制御部の機能ブロック図である。 車室圧力と排気ガス許容温度との関係を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態で、時間変化に伴う最小燃料量の変化を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態で、実出力とＩＧＶ基本開度（基本駆動量）との関係を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態で、最小偏差とメイン補正値との関係を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態で、実出力とサブ補正値との関係を示すグラフである。 本発明に係る一実施形態における制御装置のハードウェア構成を示す回路ブロック図である。 本発明に係る一実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る一実施形態における許容燃料量演算工程での詳細工程を示すフローチャートである。
以下、本発明に係るガスタービン設備の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１の駆動で発電する発電機９と、ガスタービン１の各種状態量等を検知する検知器と、制御装置１００と、を備える。
ガスタービン１は、空気Ａを圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスにより駆動されるタービン４０と、排気ダクト５０と、を備える。
圧縮機１０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１１と、圧縮機ロータ１１を覆う圧縮機車室１８と、複数の静翼列１４と、圧縮機車室１８内に流入する空気Ａの流量を調節するＩＧＶ（inlet guide vａne）装置（吸気量調節器）２１と、を有する。
なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線方向Ｄａの一方側を軸線上流側Ｄａｕ、他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。軸線上流側Ｄａｕは、圧縮機１０内の空気の流れの上流側であると共に、タービン４０内の燃焼ガスの流れの上流側でもある。軸線下流側Ｄａｄは、圧縮機１０内の空気の流れの下流側であると共に、タービン４０内の燃焼ガスの流れの下流側でもある。また、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。
圧縮機ロータ１１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸部１２と、このロータ軸部１２に取り付けられている複数の動翼列１３と、を有する。複数の動翼列１３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列１３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列１３のそれぞれの軸線下流側Ｄａｄには、静翼列１４が配置されている。各静翼列１４は、圧縮機車室１８の内側に設けられている。各静翼列１４は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。
ＩＧＶ装置（吸気量調節器）２１は、圧縮機車室１８に設けられている。ＩＧＶ装置２１は、複数の可動翼２２と、複数の可動翼２２の角度を変える駆動器２３と、を有する。複数の可動翼２２は、複数の動翼列１３のうちで最も軸線上流側Ｄａｕの動翼列１３よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。
タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を覆うタービン車室４８と、複数の静翼列４４と、を有する。タービンロータ４１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸部４２と、このロータ軸部４２に取り付けられている複数の動翼列４３と、を有する。複数の動翼列４３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列４３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列４３の各軸線上流側Ｄａｕには、静翼列４４が配置されている。各静翼列４４は、タービン車室４８の内側に設けられている。各静翼列４４は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。なお、以下では、複数の動翼列４３のうち、最も軸線下流側Ｄａｄの動翼列である最終段動翼列４３ａを通過した燃焼ガスを排気ガスＥＧと呼ぶ。
圧縮機ロータ１１とタービンロータ４１とは、同一軸線Ａｒ上に位置して互いに接続されてガスタービンロータ２を成す。このガスタービンロータ２には、発電機９のロータが接続されている。ガスタービン１は、さらに、中間車室３８を備える。この中間車室３８は、圧縮機車室１８の軸線下流側Ｄａｄの端に接続されている。この中間車室３８の軸線下流側Ｄａｄの端には、タービン車室４８が接続されている。中間車室３８には、圧縮機車室１８から吐出された圧縮空気が流入する。
燃焼器３０は、中間車室３８に設けられている。この燃焼器３０には、燃料供給源からの燃料Ｆが流れる燃料ライン３５が接続されている。この燃料ライン３５には、燃料調節弁３６が設けられている。
排気ダクト５０は、タービン車室４８の軸線下流側Ｄａｄの端に接続されている。この排気ダクト５０には、タービン４０から排気された排気ガスＥＧが流れる。
本実施形態において、ガスタービン１の各種状態量等を検知する検知器として、大気圧を検知する大気圧計６３と、圧縮機１０が吸い込む空気の温度を検知する吸気温度計６４と、中間車室３８内の圧力、つまり、燃焼器３０に流入する圧縮空気の圧力を検知する車室圧力計６５と、排気ガスＥＧの温度を検知する第一温度計６１及び第二温度計６２と、ガスタービンロータ２の回転数を検知する回転数計６６と、発電機９の出力、つまりガスタービン１の実出力ＰＷｒを検知する出力計６７と、を有する。第一温度計６１は、タービン車室４８内で最終段動翼列４３ａの軸線下流側Ｄａｄの位置（第一位置）における排気ガスＥＧの温度Ｔｂを検知する。第二温度計６２は、排気ダクト内での軸線下流側Ｄａｄの位置（第二位置）における排気ガスＥＧの温度Ｔｅを検知する。なお、第一温度計６１は、排気ダクト５０内で軸線上流側Ｄａｕの位置における排気ガスＥＧの温度を検知してもよい。
制御装置１００は、図２に示すように、燃料調節弁３６を制御する燃料制御部１１０と、ＩＧＶ装置２１を制御するＩＧＶ制御部１４０と、を有する。
燃料制御部１１０は、負荷燃料量ＬＤＣＳＯを求める負荷燃料量演算部（ＬＤＣＳＯ演算部）１１１と、許容燃料量を求める許容燃料量演算部１２０と、流量低値選択部１３１と、弁指令出力部１３２と、を有する。流量低値選択部１３１は、ＬＤＣＳＯ演算部１１１と許容燃料量演算部１２０とが求めた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量ＣＳＯを選択する。なお、以上における燃料量は、燃料の流量である。弁指令出力部１３２は、弁指令値を燃料調節弁３６に出力する。
ＬＤＣＳＯ演算部１１１は、図３に示すように、差分器１１２と、ＰＩ制御器１１３と、を有する。差分器１１２は、外部からの要求出力ＰＷｄと出力計６７で検知されたガスタービン１の実際に出力である実出力ＰＷｒとを受け付け、要求出力ＰＷｄと実出力ＰＷｒとの偏差を求める。ＰＩ制御器１１３は、この偏差に応じた比例及び積分制御量を負荷燃料量ＬＤＣＳＯとして出力する。
許容燃料量演算部１２０は、許容温度燃料量を求める許容温度燃料量演算部１２１と、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯを求める変化率制限燃料量演算部（ＬＲＣＳＯ演算部）１２７と、を有する。許容温度燃料量演算部１２１は、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯを求める第一許容温度燃料量演算部（ＢＰＣＳＯ演算部）１２１ａと、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯを求める第二許容温度燃料量演算部（ＥＸＣＳＯ演算部）１２１ｂとを有する。
ＢＰＣＳＯ演算部１２１ａは、ガスタービン１の前述の第一位置における排気ガスＥＧの許容温度である第一許容温度を求める第一許容温度演算部１２２ａと、第一許容温度に対応する第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯを求める第一許容温度燃料量算出部（ＢＰＣＳＯ算出部）１２４ａと、を有する。第一許容温度演算部１２２ａは、第二許容温度演算部１２２ｂと、温度バイアス器１２３と、を有する。第二許容温度演算部１２２ｂは、ガスタービン１の前述の第二位置における排気ガスＥＧの許容温度である第二許容温度を求める。温度バイアス器１２３は、第二許容温度に予め定められた温度バイアスを付加して、第一許容温度を求める。ＢＰＣＳＯ算出部１２４ａは、差分器１２５ａと、ＰＩ制御器１２６ａと、を有する。差分器１２５ａは、第一許容温度と第一温度計６１で検知された排気ガスＥＧの温度Ｔｂとを受け付け、第一許容温度と排気ガスＥＧの温度Ｔｂとの偏差を求める。ＰＩ制御器１２６ａは、この偏差に応じた比例及び積分制御量を第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯとする。
ＥＸＣＳＯ演算部１２１ｂは、前述の第二許容温度演算部１２２ｂと、第二許容温度に対応する第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯを求める第二許容温度燃料量算出部（ＥＸＣＳＯ算出部）１２４ｂと、を有する。ＥＸＣＳＯ算出部１２４ｂは、差分器１２５ｂと、ＰＩ制御器１２６ｂと、を有する。差分器１２５ｂは、第二許容温度と第二温度計６２で検知された排気ガスＥＧの温度Ｔｅとを受け付け、第二許容温度と排気ガスＥＧの温度Ｔｅとの偏差を求める。ＰＩ制御器１２６ｂは、この偏差に応じた比例及び積分制御量を第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯとする。
なお、第二許容温度演算部１２２ｂは、以上で説明したように、ＢＰＣＳＯ演算部１２１ａとＥＸＣＳＯ演算部１２１ｂとの共有構成要素である。この第二許容温度演算部１２２ｂは、車室圧力計６５で検知された車室圧力Ｐｃを受け付け、関数Ｆｘ１を用いて、この車室圧力Ｐｃに応じた第二許容温度を求める。
ここで、関数Ｆｘ１について、図４を用いて説明する。
車室圧力計６５で検知される車室圧力Ｐｃと、第二位置における排気ガスＥＧの温度Ｔｅとは、タービン４０の入口における燃焼ガスの温度であるタービン入口温度を一定にする場合、車室圧力Ｐｃの増加に伴って排気ガスＥＧの温度Ｔｅが低くなるという関係がある。このため、タービン４０や排気ダクト５０を保護する等の観点で定められた許容タービン入口温度を保つ場合、車室圧力Ｐｃの増加に伴って、この許容タービン入口温度に対応する排気ガス許容温度も低くなる。一方、車室圧力Ｐｃがある値Ｐｃ１以下の場合、排気ガス許容温度は、排気ダクト５０を保護する等の観点から、車室圧力Ｐｃに関係なく、一定である。
関数Ｆｘ１は、以上で説明した車室圧力Ｐｃと排気ガス許容温度との関係を示す関数である。つまり、関数Ｆｘ１は、車室圧力Ｐｃがある値Ｐｃ１以下の場合、一定の排気ガス許容温度を示し、車室圧力Ｐｃがある値Ｐｃ１より大きい場合、車室圧力Ｐｃの増加に伴って低くなる排気ガス許容温度を示す。
なお、状況に応じた排気ガス許容温度を求めるため、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉや大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉで、車室圧力Ｐｃを補正してもよい。この場合、関数Ｆｘ１を用いて、補正後の車室圧力Ｐｃに応じた排気ガス許容温度を求める。
ＬＲＣＳＯ演算部１２７は、入口温度相関値演算器（ＣＬＣＳＯ演算器）１２８と、変化率制限燃料量算出器（ＬＲＣＳＯ算出器）１２９と、を有する。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、タービン入口温度と正の相関関係を有する入口温度相関値ＣＬＣＳＯを求める。ＬＲＣＳＯ算出器１２９は、この入口温度相関値ＣＬＣＳＯに応じた変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯを求める。
入口温度相関値ＣＬＣＳＯは、タービン入口温度を無次元化したパラメータで、このタービン入口温度と正の相関関係を持つパラメータである。この入口温度相関値ＣＬＣＳＯは、タービン入口温度が下限値のときに０％、タービン入口温度が上限値のときに１００％となるように設定される。例えば、タービン入口温度の下限値を７００℃、タービン入口温度の上限値を１５００℃としたとき、入口温度相関値ＣＬＣＳＯは以下の式（１）で表される。
ＣＬＣＳＯ(％)＝{(実出力－７００℃ＭＷ)／(１５００℃ＭＷ－７００℃ＭＷ)}
×１００ ・・・・・（１）
なお、７００℃ＭＷは、現時点でのガスタービン１がおかれている環境で、タービン入口温度が下限値である７００℃のときのガスタービン１の出力（発電機出力）である。また、１５００℃ＭＷは、現時点でのガスタービン１の環境下で、タービン入口温度が上限値である１５００℃のときのガスタービン１の出力（発電機出力）である。
ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、現時点でのガスタービン１がおかれている環境を認識するために、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉ、大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉ、及びＩＧＶ開度ＩＧＶｏを受け付ける。なお、このＩＧＶ開度ＩＧＶｏは、後述するように、ＩＧＶ制御部１４０からＩＧＶ装置２１へ出力されるＩＧＶ指令が示すＩＧＶ装置２１の開度である。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、空気の温度Ｔｉ、大気圧Ｐｉ及びＩＧＶ開度ＩＧＶｏを用いて、７００℃ＭＷ及び１５００℃ＭＷを求める。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、ガスタービン１が標準環境におかれているときの７００℃ＭＷ及び１５００℃ＭＷを所持している。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、この標準環境下での７００℃ＭＷ及び１５００℃ＭＷを、空気の温度Ｔｉ、大気圧Ｐｉ及びＩＧＶ開度ＩＧＶｏを用いて補正して、現時点の環境下での７００℃ＭＷ及び１５００℃ＭＷを求める。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、これら７００℃ＭＷ及び１５００℃ＭＷと、出力計６７で検知された実出力ＰＷｒとを式（１）に代入して、入口温度相関値ＣＬＣＳＯを求める。
なお、以上では、タービン入口温度の下限値を７００℃、その上限値を１５００℃にした。しかしながら、燃焼器３０の型式等によっては、タービン入口温度の下限値及び上限値は、以上の例と異なる値になる。
ＬＲＣＳＯ算出器１２９は、最小燃料量ＣＳＯが増加する過程で、入口温度相関値ＣＬＣＳＯが予め定められた値ＣＬＣＳＯｘ以下のときの変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯと、入口温度相関値ＣＬＣＳＯが予め定められた値ＣＬＣＳＯｘより大きいときの変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯとをそれぞれ求める。ＬＲＣＳＯ算出器１２９は、図５に示すように、入口温度相関値ＣＬＣＳＯが予め定められた値ＣＬＣＳＯｘ以下のとき、最小燃料量ＣＳＯに予め定められたバイアス燃料量Ｂを加え、最小燃料量ＣＳＯにバイアス燃料量Ｂが加わった値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定めた第一制限値Ｒ１以内にした値を、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯにする。また、ＬＲＣＳＯ算出器１２９は、入口温度相関値ＣＬ」ＣＳＯが予め定められた値ＣＬＣＳＯｘより大きいとき、入口温度相関値ＣＬＣＳＯが予め定められた値ＣＬＣＳＯｘのときの変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯから、第一制限値Ｒ１より小さい第二制限値Ｒ２以下の変化率で増加する値を、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯにする。
なお、予め定められた値ＣＬＣＳＯｘは、例えば、９５％より大きく９９％より小さい値である。よって、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯは、入口温度相関値ＣＬＣＳＯが１００％に極めて近くなったときに、燃料量の増加率を小さくするための値である。
流量低値選択部１３１は、ＬＤＣＳＯ演算部１１１と許容燃料量演算部１２０とが求めた燃料量、つまり負荷燃料量ＬＤＣＳＯと、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯと、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯと、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯと、のうち、最小の燃料量である最小燃料量ＣＳＯを選択する。弁指令出力部１３２は、最小燃料量ＣＳＯに応じた燃料調節弁３６の開度を求め、この開度を示す弁指令を燃料調節弁３６に出力する。
要求出力ＰＷｄが増加する過程では、図５に示すように、当初、この要求出力ＰＷｄに応じた負荷燃料量ＬＤＣＳＯが最小燃料量ＣＳＯになる。その後、この要求出力ＰＷｄに応じた負荷燃料量ＬＤＣＳＯより変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯが小さくなって、この変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯが最小燃料量ＣＳＯになる。さらに、時間が経過すると、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯより第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯ又は第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯが小さくなり、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯ又は第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯが最小燃料量ＣＳＯになる。このように、流量低値選択部１３１が複数の燃料量のうちから最小燃料量ＣＳＯを選択するのは、ガスタービン１を保護する等の観点からである。
ＩＧＶ制御部１４０は、図２に示すように、ＩＧＶ装置２１のＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂ（基本駆動量））を求める基本開度演算部（基本駆動量演算部）１４１と、燃料偏差演算部１４２と、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂの補正値を求める補正値演算部１４６と、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正値で補正する補正部１５０と、補正されたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂであるＩＧＶ開度ＩＧＶｏ（調節器駆動量）をＩＧＶ装置２１に出力するＩＧＶ指令出力部（調節器指令出力部）１５５と、を有する。
基本開度演算部１４１は、関数Ｆｘ２を用いて、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを求める。この関数Ｆｘ２は、図６に示すように、ガスタービン１の出力（発電機出力）ＰＷが小さい第一出力ＰＷ１以下の場合、ＩＧＶ装置２１における最小のＩＧＶ開度をＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂにする。この関数Ｆｘ２は、出力ＰＷが第一出力ＰＷ１より大きくなると、出力ＰＷの増加に伴ってＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくする。この関数Ｆｘ２は、出力ＰＷが第二出力ＰＷ２（＞ＰＷ１）より大きくなると、出力ＰＷが増加してもＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくしない。
基本開度演算部１４１は、この関数Ｆｘ２に、出力計６７で検知された実出力ＰＷｒを入力して、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを求める。
なお、状況に応じたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを求めるため、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉや大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉで、実出力ＰＷｒを補正してもよい。この場合、基本開度演算部１４１は、関数Ｆｘ２を用いて、補正後の実出力ＰＷｒに応じたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを求める。
燃料偏差演算部１４２は、図２に示すように、サブ偏差演算部１４３と、偏差低値選択部１４５と、を有する。サブ偏差演算部１４３は、複数種類の許容燃料量毎に最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める。このため、サブ偏差演算部１４３は、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める第一差分器１４４ａと、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める第二差分器１４４ｂと、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める第三差分器１４４ｃと、を有する。
偏差低値選択部１４５は、サブ偏差演算部１４３が求めた複数の偏差のうちから最小偏差Δｍｉｎを選択する。すなわち、偏差低値選択部１４５は、複数種類の許容燃料量のうち、最小燃料量ＣＳＯに最も近い許容燃料量と最小燃料量ＣＳＯとの偏差を選択する。
補正値演算部１４６は、関数Ｆｘ３を用いて、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂの補正値であるメイン補正値ＩＧＶｃｍを求める。関数Ｆｘ３は、図７に示すように、最小偏差Δｍｉｎが最も大きい値に比べて十分に小さい値Δｍｉｎ１より大きいときには、メイン補正値ＩＧＶｃｍを０にし、最小偏差Δｍｉｎが小さい値Δｍｉｎ１以下のときには、最小偏差Δｍｉｎが小さくなるに連れてメイン補正値ＩＧＶｃｍを大きくする。
補正部１５０は、メイン補正値ＩＧＶｃｍを補正するためのサブ補正値ＩＧＶｃｓを求めるサブ補正値演算部１５１と、サブ補正値ＩＧＶｃｓでメイン補正値ＩＧＶｃｍを補正するサブ補正部１５２と、サブ補正部１５２で補正されたメイン補正値ＩＧＶｃｍａの変化率を制限する変化率制限部１５３と、変化率制限部１５３で変化率が制限されたメイン補正値ＩＧＶｃｍｂでＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正するメイン補正部１５４と、を有する。
サブ補正値演算部１５１は、関数Ｆｘ４を用いて、サブ補正値ＩＧＶｃｓを求める。この関数Ｆｘ４は、図８に示すように、ガスタービン１の出力（発電機出力）ＰＷが小さい第一出力ＰＷ１ｏ以下の場合、サブ補正値ＩＧＶｃｓを最小値にする。この関数Ｆｘ４は、出力ＰＷが第一出力ＰＷ１ｏより大きくなると、出力ＰＷの増加に伴ってサブ補正値ＩＧＶｃｓを大きくする。この関数Ｆｘ２は、出力ＰＷが第二出力ＰＷ２ｏ（＞ＰＷ１ｏ）より大きくなると、出力ＰＷが増加してもサブ補正値ＩＧＶｃｓを大きくしない。
サブ補正値演算部１５１は、この関数Ｆｘ４に、出力計６７で検知された実出力ＰＷｒを入力して、サブ補正値ＩＧＶｃｓを求める。
なお、ここでの第一出力ＰＷ１ｏは、図６を用いて説明した関数Ｆｘ２の変曲点の一つである第一出力ＰＷ１より大きな出力である。また、状況に応じたサブ補正値ＩＧＶｃｓを求めるため、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉや大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉで、実出力ＰＷｒを補正してもよい。この場合、サブ補正値演算部１５１は、関数Ｆｘ４を用いて、補正後の実出力ＰＷｒに応じたサブ補正値ＩＧＶｃｓを求める。
サブ補正部１５２は、メイン補正値ＩＧＶｃｍにサブ補正値ＩＧＶｃｓを掛けて、メイン補正値ＩＧＶｃｍを補正する。よって、このサブ補正部１５２は、乗算器である。
変化率制限部１５３は、サブ補正部１５２で補正されたメイン補正値ＩＧＶｃｍａの単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する。この変化率制限部１５３が用いる制限値は、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくして吸気量を多くするときの制限値と、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを小さくして吸気量を少なくするときの制限値とで異なる。具体的には、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくしているときの変化率の制限値は、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを小さくしているときの変化率の制限値より大きい。
メイン補正部１５４は、変化率制限部１５３で変化率が制限されたメイン補正値ＩＧＶｃｍｂをＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂに加えて、このＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正する。よって、このメイン補正部１５４は、加算器である。メイン補正値ＩＧＶｃｍｂで補正されたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｏ（調節器駆動量）としてＩＧＶ指令出部に出力される。
ＩＧＶ指令出力部１５５は、このＩＧＶ開度ＩＧＶｏ（調節器駆動量）を示すＩＧＶ指令をＩＧＶ装置２１に出力する。
以上で説明した制御装置１００は、コンピュータである。このため、この制御装置１００は、各種演算を行うＣＰＵ１９１と、ＣＰＵ１９１のワークエリア等になるメモリ１９２と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置１９３と、キーボードやマウス等の手入力装置１９５ａと、表示装置１９５ｂと、手入力装置１９５ａ及び表示装置１９５ｂの入出力インタフェース１９５と、ガスタービン１等に設けられている各種検知器からの信号が入力する設備Ｉインタフェース１９６と、ガスタービン１の各種操作端に操作量を出力する設備Ｏインタフェース１９７と、ネットワークＮを介して外部と通信するための通信インタフェース１９８と、ディスク型記憶媒体Ｄに対してデータの記憶処理や再生処理を行う記憶・再生装置１９４と、を備えている。
補助記憶装置１９３には、ガスタービン固有値データ１９３ａ、制御プログラム１９３ｂ、ＯＳ（Operating System）プログラム１９３ｃ等が予め格納されている。ガスタービン固有値データ１９３ａとしては、例えば、標準環境下でのタービン入口温度が下限値のときのガスタービン出力（発電機出力）等がある。制御プログラム１９３ｂは、ガスタービン１を制御するためのプログラムである。補助記憶装置１９３に格納される各種データやプログラムは、例えば、記憶・再生装置１９４を介して、ディスク型記憶媒体Ｄから補助記憶装置１９３に取り込まれる。なお、各種データやプログラムは、通信インタフェース１９８を介して外部の装置から補助記憶装置１９３に取り込まれてもよい。また、各種データやプログラムは、手入力装置１９５ａから入出力インタフェース１９５を介して補助記憶装置１９３に取り込まれてもよい。
ＣＰＵ１９１は、補助記憶装置１９３に格納されている制御プログラム１９３ｂをメモリ１９２上に展開し、この制御プログラム１９３ｂを実行することで、制御装置１００の各機能構成を実現する。
次に、ガスタービン１の基本的な動作について説明する。
ガスタービン１の圧縮機１０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器３０に供給される。また、燃焼器３０には、燃料ライン３５から燃料Ｆも供給される。燃焼器３０内では、この圧縮空気中で燃料Ｆが燃焼し、高温高圧の燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン車室４８内に送られ、タービンロータ４１を回転させる。このタービンロータ４１の回転で、このタービンロータ４１に接続されている発電機９が発電する。
以上のようなガスタービン１の動作過程で、燃料調節弁３６やＩＧＶ装置２１が制御装置１００により制御される。
次に、図１０及び図１１に示すフローチャートに従って、制御装置１００の動作について説明する。
図１０のフローチャートに示すように、ＬＤＣＳＯ演算部１１１は、外部から要求出力ＰＷｄと出力計６７で検知された実出力ＰＷｒとを受け付ける。そして、ＬＤＣＳＯ演算部１１１は、要求出力ＰＷｄと実出力ＰＷｒとの偏差に応じた負荷燃料量ＬＤＣＳＯを求める（Ｓ１：負荷燃料量演算工程）。
許容燃料量演算部１２０は、負荷燃料量演算工程（Ｓ１）と並行して、複数の検知器から検知値を受け付けて、この検知値に応じた許容燃料量を求める（Ｓ２：許容燃料量演算工程）。
この許容燃料量演算工程（Ｓ２）では、図１１のフローチャートに示すように、ＢＰＣＳＯ演算部１２１ａによる第一許容温度燃料量演算工程（ＢＰＣＳＯ演算工程）（Ｓ２１）と、ＥＲＸＣＳＯ演算部による第二許容燃料量演算工程（ＥＸＣＳＯ演算工程）（Ｓ２４）と、ＬＲＣＳＯ演算部１２７による変化率制限燃料量演算工程（ＬＲＣＳＯ演算工程）（Ｓ２７）とが並行して実行される。
ＢＰＣＳＯ演算工程（Ｓ２１）では、まず、ＢＰＣＳＯ演算部１２１ａの第一許容温度演算部１２２ａにより第一許容温度が求められる（Ｓ２２：第一許容温度演算工程）。第一許容温度演算部１２２ａは、車室圧力計６５で検知された車室圧力Ｐｃを受け付け、この車室圧力Ｐｃに応じた第一許容温度を求める。なお、この第一許容温度は、前述したように、タービン車室４８内又は排気ダクト５０内の第一位置における排気ガスＥＧの許容温度である。次に、ＢＰＣＳＯ演算部１２１ａのＢＰＣＳＯ算出部１２４ａにより第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯが求められる（Ｓ２３：第一許容温度算出工程（ＢＰＣＳＯ算出工程））。ＢＰＣＳＯ算出部１２４ａは、第一温度計６１で検知された第一位置における排気ガスＥＧの温度Ｔｂを受け付けて、この排気ガスＥＧの温度Ｔｂと第一許容温度との偏差を求める。そして、ＢＰＣＳＯ算出部１２４ａは、この偏差に応じた第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯを求める。
ＥＸＣＳＯ演算工程（Ｓ２４）では、まず、ＥＸＣＳＯ演算部１２１ｂの第二許容温度演算部１２２ｂにより第二許容温度が求められる（Ｓ２５：第二許容温度演算工程）。第二許容温度演算部１２２ｂは、車室圧力計６５で検知された車室圧力Ｐｃを受け付け、この車室圧力Ｐｃに応じた第二許容温度を求める。なお、この第二許容温度は、前述したように、排気ダクト５０内の第二位置における排気ガスＥＧの許容温度である。次に、ＥＸＣＳＯ演算部１２１ｂのＥＸＣＳＯ算出部１２４ｂにより第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯが求められる（Ｓ２６：第二許容温度算出工程（ＥＸＣＳＯ算出工程））。ＥＸＣＳＯ算出部１２４ｂは、第二温度計６２で検知された第二位置における排気ガスＥＧの温度Ｔｅを受け付けて、この排気ガスＥＧの温度Ｔｅと第二許容温度との偏差を求める。そして、ＥＸＣＳＯ算出部１２４ｂは、この偏差に応じた第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯを求める。
ＬＲＣＳＯ演算工程（Ｓ２７）では、まず、ＬＲＣＳＯ演算部１２７のＣＬＣＳＯ演算器１２８により入口温度相関値ＣＬＣＳＯが求められる（Ｓ２８：相関値演算工程）。ＣＬＣＳＯ演算器１２８は、前述したように、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉ、大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉ、出力計６７で検知れた実出力ＰＷｒ、及び、ＩＧＶ開度ＩＧＶｏを用いて、入口温度相関値ＣＬＣＳＯを求める。次に、ＬＲＣＳＯ演算部１２７のＬＲＣＳＯ算出器１２９により、前述した方法で、入口温度相関値ＣＬＣＳＯに応じた変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯが求められる（Ｓ２９：変化率制限燃料算出工程（ＬＲＣＳＯ算出工程））。
以上で説明したように、許容燃料量演算部１２０は、ガスタービン１を損傷から保護するために必要なパラメータを複数の検知器から受け付け、このパラメータを用いて、ガスタービン１を保護可能な許容燃料量を求める。本実施形態でのパラメータとしては、以上で説明したように、車室圧力計６５で検知された車室圧力Ｐｃ、第一温度計６１で検知された排気ガスＥＧの温度Ｔｂ、第二温度計６２で検知された排気ガスＥＧの温度Ｔｅ、吸気温度計６４で検知された空気の温度Ｔｉ、大気圧計６３で検知された大気圧Ｐｉ、出力計６７で検知れた実出力ＰＷｒ、及び、ＩＧＶ開度ＩＧＶｏがある。また、本実施形態での許容燃料量としては、以上で説明したように、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯ、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯ、及び、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯがある。これらの許容燃料量は、いずれも、基本的にタービン入口温度を許容最大温度以下にすることで、ガスタービン１、特に、燃焼器３０、及びタービン４０中で最も軸線上流側Ｄａｕの静翼列４４を熱損傷から保護可能な燃料量である。
基本開度演算部（基本駆動量演算部）１４１は、図１０のフローチャートに示すように、負荷燃料量演算工程（Ｓ１）及び許容燃料量演算工程（Ｓ２）と並行して、出力計６７で検知された実出力ＰＷｒに応じたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂ（基本駆動量））を求める（Ｓ３：基本開度演算工程（基本駆動量演算工程））。
次に、流量低値選択部１３１が、負荷燃料量演算工程（Ｓ１）で求められた負荷燃料量ＬＤＣＳＯと許容燃料量演算工程（Ｓ２）で求められた複数の許容燃料量とのうち、最小の燃料量である最小燃料量ＣＳＯを選択する（Ｓ４：流量低値選択工程）。許容燃料量演算工程（Ｓ２）で求められた許容燃料量としては、前述したように、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯ、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯ、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯがある。
次に、燃料偏差演算部１４２が、許容燃料量演算工程（Ｓ２）で求められた複数の許容燃料量と流量低値選択工程（Ｓ４）で選択された最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める（Ｓ５：燃料偏差演算工程）。
この燃料偏差演算工程（Ｓ５）では、まず、サブ偏差演算部１４３が複数種類の許容燃料量毎に最小燃料量ＣＳＯとの偏差を求める（Ｓ５１：サブ偏差演算工程）。次に、偏差低値選択部１４５が複数の偏差のうちから、最小の偏差である最小偏差Δｍｉｎを選択する（Ｓ５２：偏差低値選択工程）。複数の偏差としては、前述したように、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯと最小燃料量ＣＳＯとの偏差がある。複数の偏差のうちの最小偏差Δｍｉｎは、ガスタービン損傷の可能性が高まっていることを示すパラメータの一つである。
次に、補正値演算部１４６が、最小偏差Δｍｉｎを用いて、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂの補正値であるメイン補正値ＩＧＶｃｍを求める（Ｓ６：補正値演算工程）。このメイン補正値ＩＧＶｃｍは、図７を用いて前述したように、最小偏差Δｍｉｎが小さい値Δｍｉｎ１より大きいときには０になる。すなわち、最小偏差Δｍｉｎが大きいときには、メイン補正値ＩＧＶｃｍが０になり、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂは補正されない。また、メイン補正値ＩＧＶｃｍは、最小偏差Δｍｉｎが小さい値Δｍｉｎ１以下のときには、最小偏差Δｍｉｎが小さくなるに連れて大きくなる。よって、最小偏差Δｍｉｎが第一偏差であるときのメイン補正値ＩＧＶｃｍは、最小偏差Δｍｉｎが第一偏差より小さい第二偏差であるときのメイン補正値ＩＧＶｃｍ以上である。つまり、最小偏差Δｍｉｎが小さい方が、メイン補正値ＩＧＶｃｍは大きくなる。
次に、補正部１５０が、メイン補正値ＩＧＶｃｍで、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正する（Ｓ７：補正工程）。この補正工程（Ｓ７）では、サブ補正値演算工程（Ｓ７１）、サブ補正工程（Ｓ７２）、変化率制限工程（Ｓ７３）、メイン補正工程（Ｓ７４）が実行される。
サブ補正値演算工程（Ｓ７１）では、サブ補正値演算部１５１が実出力ＰＷｒに応じたサブ補正値ＩＧＶｃｓを求める。サブ補正値演算部１５１は、図８を用いて説明したように、実出力ＰＷｒが第一出力ＰＷ１ｏより小さいときにはサブ補正値ＩＧＶｃｓを最小値にし、実出力ＰＷｒが第一出力ＰＷ１ｏより大きくなると、出力ＰＷｒの増加に伴ってサブ補正値ＩＧＶｃｓを大きくし、実出力ＰＷｒが大きい第二出力ＰＷ２ｏより大きくなると、実出力ＰＷｒが増加してもサブ補正値ＩＧＶｃｓを大きくしない。よって、実出力ＰＷｒが第一値のときのサブ補正値ＩＧＶｃｓは、実出力ＰＷｒが第一値より小さい第二値のときのサブ補正値ＩＧＶｃｓ以上である。つまり、実出力ＰＷｒが大きい方が、サブ補正値ＩＧＶｃｓは大きくなる。
サブ補正工程（Ｓ７２）では、サブ補正部１５２が、メイン補正値ＩＧＶｃｍにサブ補正値ＩＧＶｃｓを掛けて、このメイン補正値ＩＧＶｃｍを補正する。このため、サブ補正値ＩＧＶｃｓが第一値のときに補正したメイン補正値ＩＧＶｃｍａは、サブ補正値ＩＧＶｃｓが第一値より小さい第二値のときに補正したメイン補正値ＩＧＶｃｍａより大きくなる。よって、実出力ＰＷｒが大きい方が、補正されたメイン補正値ＩＧＶｃｍａは大きくなる。
変化率制限工程（Ｓ７３）では、サブ補正部１５２で補正されたメイン補正値ＩＧＶｃｍａの変化率を予め定められた制限値以内に制限する。この変化率制限部１５３が用いる制限値は、前述したように、ＩＧＶ開度を大きくするときの変化率の制限値が、ＩＧＶ開度を小さくするときの変化率の制限値より大きい。
メイン補正工程（Ｓ７４）では、メイン補正部１５４が、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正する。この際、メイン補正部１５４は、変化率が制限されたメイン補正値ＩＧＶｃｍｂをＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂに加える。メイン補正値ＩＧＶｃｍｂは正の値である。よって、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂは、補正部１５０による補正で大きくなる。
メイン補正部１５４で補正されたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂは、ＩＧＶ開度ＩＧＶｏとしてＩＧＶ指令出力部１５５に出力される。このＩＧＶ指令出力部１５５は、このＩＧＶ開度ＩＧＶｏを示すＩＧＶ指令を作成し、このＩＧＶ指令をＩＧＶ装置２１に出力する（Ｓ８：ＩＧＶ指令出力工程）。この結果、ＩＧＶ装置２１の開度は、ＩＧＶ開度ＩＧＶｏになる。
弁指令出力部１３２は、流量低値選択工程（Ｓ４）で選択された最小燃料量ＣＳＯに応じた燃料調節弁３６の開度を求める。そして、弁指令出力部１３２は、この開度を示す弁指令を燃料調節弁３６に出力する（Ｓ９：弁指令出力工程）。この結果、燃料調節弁３６は、弁指令が示す開度になり、この燃料調節弁３６には、最小燃料量ＣＳＯの燃料が流れる。
以上で、制御装置１００による一連の処理が終了する。この一連の処理は、ガスタービン１が駆動している間、繰り返して実行される。
以上のように、本実施形態では、ガスタービン損傷の可能性が高まっていることを示すパラメータの一つである最小偏差Δｍｉｎの大きさに応じて、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが補正される。このため、本実施形態では、ガスタービン損傷の可能性が高まっているときにＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが補正され、ガスタービン１に流入する空気の流量が調節される。この結果、本実施形態では、ガスタービン損傷の可能性が高まっているときに、燃焼ガスのタービン入口温度や排気ダクト５０内の排気ガスＥＧの温度が調節され、ガスタービン１の損傷を抑えることができる。さらに、本実施形態では、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときには、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが補正されず、ガスタービン１に流入する空気の流量が調節されない。つまり、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときに、ガスタービン１に流入する空気の流量は、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂに対応する空気の流量より大きくならない。この結果、本実施形態では、ガスタービン損傷の可能性が高まっていないときに、タービン４０単独での出力エネルギーに対して圧縮機１０における消費エネルギーは増加せず、ガスタービン効率の低下を抑制することができる。
ガスタービン１は、実出力ＰＷｒが小さいときより実出力ＰＷｒが大きいときの方が損傷の可能性が高い。本実施形態では、実出力ＰＷｒに応じたサブ補正値ＩＧＣｃｓでメイン補正値ＩＧＧｃｍを補正し、補正後のメイン補正値でＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを補正する。すなわち、本実施形態では、実出力ＰＷｒが大きくてガスタービン損傷の可能性が高いときにメイン補正値が補正される。よって、本実施形態では、この観点からも、ガスタービン１の損傷を抑えることができる。
ガスタービン１は、基本開度演算部１４１が求めたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが大きくなっているとき、つまり吸気量が多くなっているとき、燃焼器３０に供給される燃料量も多くなる。このため、ガスタービン１は、基本開度演算部１４１が求めたＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが小さくなっているときより、このＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが大きくなっているときの方が損傷の可能性が高い。本実施形態では、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくして吸気量を多くするときの補正値変化率に関する制限値が、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを小さくして吸気量を少なくするときの補正値変化率に関する制限値より大きい。このため、本実施形態では、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを大きくして吸気量を多くするときの補正値変化率が、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂを小さくして吸気量を少なくするときの補正値変化率より大きくなる。よって、本実施形態では、この観点からも、ガスタービン１の損傷を抑えることができる。
「変形例」
以上の実施形態では、許容燃料量として、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯと、第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯと、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯとを求める。しかしながら、許容燃料量として、これらの許容燃料量のうち、いずれか一の許容燃料量、例えば、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯのみを求めるようにしてもよい。この場合、複数の許容燃料量毎の最小燃料量ＣＳＯに対する偏差を求める必要がないため、偏差低値選択部１４５は不要である。また、許容燃料量として、第一許容温度燃料量ＢＰＣＳＯ及び第二許容温度燃料量ＥＸＣＳＯのみを求め、変化率制限燃料量ＬＲＣＳＯを求めなくてもよい。
本実施形態の補正部１５０は、サブ補正値演算部１５１、サブ補正部１５２、変化率制限部１５３、メイン補正部１５４を有する。しかしながら、補正部１５０は、これらのうち、サブ補正値演算部１５１及びサブ補正部１５２が無くてもよい。この場合、補正値演算部１４６が求めたメイン補正値ＩＧＶｃｍの変化率を変化率制限部１５３が制限する。また、補正部１５０は、これらのうち、変化率制限部１５３が無くてもよい。この場合、サブ補正部１５２で補正され、変化率が制限されていないメイン補正値ＩＧＶｃｍａにより、ＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが補正される。さらに、補正部１５０は、サブ補正値演算部１５１、サブ補正部１５２、変化率制限部１５３が無くてもよい。この場合、補正値演算部１４６が求めたメイン補正値ＩＧＶｃｍによりＩＧＶ基本開度ＩＧＶｂが補正される。
１：ガスタービン
２：ガスタービンロータ
９：発電機
１０：圧縮機
１１：圧縮機ロータ
１２：ロータ軸部
１３：動翼列
１４：静翼列
１８：圧縮機車室
２１：ＩＧＶ装置（吸気量調節器）
２２：可動翼
２３：駆動器
３０：燃焼器
３５：燃料ライン
３６：燃料調節弁
３８：中間車室
４０：タービン
４１：タービンロータ
４２：ロータ軸部
４３：動翼列
４３ａ：最終段動翼列
４４：静翼列
４８：タービン車室
５０：排気ダクト
６１：第一温度計
６２：第二温度計
６３：大気圧計
６４：吸気温度計
６５：車室圧力計
６６：回転数計
６７：出力計
１００：制御装置
１１０：燃料制御部
１１１：負荷燃料量演算部（ＬＤＣＳＯ演算部）
１１２：差分器
１１３：ＰＩ制御器
１２０：許容燃料量演算部
１２１：許容温度燃料量演算部
１２１ａ：第一許容温度燃料量演算部（ＢＰＣＳＯ演算部）
１２２ａ：第一許容温度演算部
１２３：温度バイアス器
１２４ａ：第一許容温度燃料量算出部（ＢＰＣＳＯ算出部）
１２５ａ：差分器
１２６ａ：ＰＩ制御器
１２１ｂ：第二許容温度燃料量演算部（ＥＸＣＳＯ演算部）
１２２ｂ：第二許容温度演算部
１２４ｂ：第二許容温度燃料量算出部（ＥＸＣＳＯ算出部）
１２５ｂ：差分器
１２６ｂ：ＰＩ制御器
１２７：変化率制限燃料量演算部（ＬＲＣＳＯ演算部）
１２８：入口温度相関値演算器（ＣＬＣＳＯ演算器）
１２９：変化率制限燃料量算出器（ＬＲＣＳＯ算出器）
１３１：流量低値選択部
１３２：弁指令出力部
１４０：ＩＧＶ制御部
１４１：基本開度演算部（基本駆動量演算部）
１４２：燃料偏差演算部
１４３：サブ偏差演算部
１４４ａ：第一差分器
１４４ｂ：第二差分器
１４４ｃ：第三差分器
１４５：偏差低値選択部
１４６：補正値演算部
１５０：補正部
１５１：サブ補正値演算部
１５２：サブ補正部
１５３：変化率制限部
１５４：メイン補正部
１５５：ＩＧＶ指令出力部（調節器指令出力部）
１９１：ＣＰＵ
１９２：メモリ
１９３：補助記憶装置
１９３ａ：ガスタービン固有値データ
１９３ｂ：制御プログラム
１９３ｃ：ＯＳ（Operating System）プログラム
１９４：記憶・再生装置
１９５：入出力インタフェース
１９５ａ：手入力装置
１９５ｂ：表示装置
１９６：設備Ｉインタフェース
１９７：設備Ｏインタフェース
１９８：通信インタフェース
Ａ：空気
Ｆ：燃料
ＥＧ：排気ガス
Ａｒ：軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向

Claims (16)

  1. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
    前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、
    前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、
    を備え、
    前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する、
    ガスタービンの制御装置において、
    前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算部と、
    前記ガスタービンを損傷から保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算部と、
    前記負荷燃料量演算部と前記許容燃料量演算部とが求めた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択部と、
    前記流量低値選択部で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力部と、
    前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算部と、
    前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算部と、
    前記燃料偏差演算部が求めた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算部と、
    前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正部と、
    前記補正部で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力部と、
    を備えるガスタービンの制御装置。
  2. 請求項１に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記燃料偏差が第一偏差であるときの前記補正値は、前記燃料偏差が前記第一偏差より小さい第二偏差であるときの前記補正値以下である、
    ガスタービンの制御装置。
  3. 請求項１又は２に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記補正部は、前記補正値であるメイン補正値を補正するためのサブ補正値を求めるサブ補正値演算部と、前記サブ補正値で前記メイン補正値を補正するサブ補正部と、前記サブ補正部で補正された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正して、前記調節器駆動量を求めるメイン補正部と、を有し、
    前記サブ補正値演算部は、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じた前記サブ補正値を求める、
    ガスタービンの制御装置。
  4. 請求項３に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記実出力が第一値のときの前記サブ補正値は、前記実出力が前記第一値より小さい第二値のときの前記サブ補正値以上であり、
    前記サブ補正部は、前記サブ補正値が第一値のときに補正した前記メイン補正値が、前記サブ補正値が前記第一値より小さい第二値のときに補正した前記メイン補正値より大きくなるよう、前記メイン補正値を補正する、
    ガスタービンの制御装置。
  5. 請求項３又は４に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記補正部は、前記サブ補正部で補正された前記メイン補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限部を有し、
    前記基本駆動量を大きくして前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きく、
    前記メイン補正部は、前記変化率制限部で前記変化率が制限された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正する、
    ガスタービンの制御装置。
  6. 請求項１又は２に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記補正部は、前記補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限部と、前記変化率制限部で前記変化率が制限された前記補正値で前記基本駆動量を補正するメイン補正部と、を有し、
    前記基本駆動量を大きくして前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きい、
    ガスタービンの制御装置。
  7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記許容燃料量演算部は、複数種類の許容燃料量を求め、
    前記燃料偏差演算部は、
    複数種類の許容燃料量毎に前記最小燃料量との偏差を求めるサブ偏差演算部と、
    前記サブ偏差演算部が求めた複数種類の許容燃料量毎の偏差のうち、最小の偏差である最小偏差を選択する偏差低値選択部と、
    を有し、
    前記補正値演算部は、前記最小偏差に応じた前記補正値を求める、
    ガスタービンの制御装置。
  8. 請求項１から６に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、
    前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、
    前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有し、
    前記許容燃料量演算部は、
    前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度を求める許容温度演算部と、
    前記排気ガスの温度を受け付け、前記排気ガスの温度と前記排気ガス許容温度との偏差に応じて定まる許容温度燃料量を求める許容温度燃料量演算部と、
    を有し、
    前記流量低値選択部及び前記燃料偏差演算部は、それぞれ、前記許容温度燃料量を前記許容燃料量演算部が求めた前記許容燃料量として処理する、
    ガスタービンの制御装置。
  9. 請求項７に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービン車室と、を有し、
    前記タービンロータは、前記軸線を中心として回転するロータ軸部と、前記軸線が延びる軸線方向に並んで前記ロータ軸部に固定されている複数の動翼列と、を有し、
    前記ガスタービンは、前記タービン車室に接続され、複数の動翼列のうち最終段動翼列を通過した燃焼ガスである排気ガスが流れる排気ダクトを有し、
    前記許容燃料量演算部は、
    前記タービン車室又は前記排気ダクト内で前記最終段動翼列よりも下流側の第一位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第一許容温度を求める第一許容温度演算部と、
    前記排気ダクト内で前記第一位置よりも下流側の第二位置における前記排気ガスの温度に関する、前記ガスタービンの状態に応じた排気ガス許容温度である第二許容温度を求める第二許容温度演算部と、
    前記第一位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第一位置における前記排気ガスの温度と前記第一許容温度との偏差に応じて定まる第一許容温度燃料量を求める第一許容温度燃料量演算部と、
    前記第二位置における前記排気ガスの温度を受け付け、前記第二位置における前記排気ガスの温度と前記第二許容温度との偏差に応じて定まる第二許容温度燃料量を求める第二許容温度燃料量演算部と、
    を有し、
    前記流量低値選択部は、前記第一許容温度燃料量及び前記第二許容温度燃料量のそれぞれを前記許容燃料量演算部が求めた燃料量の一つとして処理し、
    前記サブ偏差演算部は、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記第一許容温度燃料量を用い、他の一種類の許容燃料量として前記第二許容温度燃料量を用いる、
    ガスタービンの制御装置。
  10. 請求項７又は９に記載のガスタービンの制御装置において、
    前記許容燃料量演算部は、
    前記ガスタービンの状態に応じて、前記タービンの入口における前記燃焼ガスの温度と正の相関関係を有する入口温度相関値を求める相関値演算器と、
    前記入口温度相関値に応じた変化率制限燃料量を求める変化率制限燃料量算出器と、
    を有し、
    変化率制限燃料量算出器は、前記最小燃料量が増加する過程で、前記入口温度相関値が予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量と、前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量とを求め、
    前記入口温度相関値が前記予め定められた値以下のときの前記変化率制限燃料量は、前記最小燃料量に予め定められたバイアス燃料量を加え、前記バイアス燃料量が加わった値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定めた第一制限値以内にした値であり、
    前記入口温度相関値が前記予め定められた値より大きいときの前記変化率制限燃料量は、前記前記入口温度相関値が前記予め定められた値のときの前記変化率制限燃料量から、前記第一制限値より小さい第二制限値以下の変化率で増加する値であり、
    前記流量低値選択部は、前記変化率制限燃料量を前記許容燃料量演算部が求めた燃料量の一つとして処理し、
    前記サブ偏差演算部は、複数種類の許容燃料量の一種類の許容燃料量として前記変化率制限燃料量を用いる、
    ガスタービンの制御装置。
  11. 請求項１から１０のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置と、
    前記ガスタービンと、
    を備えるガスタービン設備。
  12. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
    前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、
    前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、
    を備え、
    前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する、
    ガスタービンの制御方法において、
    前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算工程と、
    前記ガスタービンを損傷から保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算工程と、
    前記負荷燃料量演算工程と前記許容燃料量演算工程とで求められた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択工程と、
    前記流量低値選択工程で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力工程と、
    前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算工程と、
    前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算工程と、
    前記燃料偏差演算工程で求められた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算工程と、
    前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正工程と、
    前記補正工程で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力工程と、
    を実行するガスタービンの制御方法。
  13. 請求項１２に記載のガスタービンの制御方法において、
    前記補正工程は、前記補正値であるメイン補正値を補正するためのサブ補正値を求めるサブ補正値演算工程と、前記サブ補正値で前記メイン補正値を補正するサブ補正工程と、前記サブ補正工程で補正された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正して、前記調節器駆動量を求めるメイン補正工程と、を含み、
    前記サブ補正値演算工程では、前記実出力を受け付け、前記実出力に応じた前記サブ補正値を求める、
    ガスタービンの制御方法。
  14. 請求項１３に記載のガスタービンの制御方法において、
    前記補正工程は、前記サブ補正工程で補正された前記メイン補正値の単位時間当たりの変化量である変化率を予め定められた制限値以内に制限する変化率制限工程を含み、
    前記基本駆動量を大きくして、前記吸気量を多くするときの前記変化率に対する前記制限値は、前記基本駆動量を小さくして、前記吸気量を少なくするときの前記変化率に対する前記制限値より大きく、
    前記メイン補正工程では、前記変化率制限工程で前記変化率が制限された前記メイン補正値で前記基本駆動量を補正する、
    ガスタービンの制御方法。
  15. 請求項１２から１４のいずれか一項に記載のガスタービンの制御方法において、
    前記許容燃料量演算工程では、複数種類の許容燃料量を求め、
    前記燃料偏差演算工程は、
    複数種類の許容燃料量毎に前記最小燃料量との偏差を求めるサブ偏差演算工程と、
    前記サブ偏差演算工程が求めた複数種類の許容燃料量毎の偏差のうち、最小の偏差である最小偏差を選択する偏差低値選択工程と、
    を含み、
    前記補正値演算工程では、前記最小偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める、
    ガスタービンの制御方法。
  16. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
    前記燃焼ガスにより駆動されるタービンと、
    前記燃焼器に供給する前記燃料の流量を調節する燃料調節弁と、
    を備え、
    前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機車室と、前記圧縮機車室内に流入する前記空気の流量である吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する、
    ガスタービンの制御プログラムにおいて、
    前記ガスタービンの実際の出力である実出力と、前記ガスタービンに要求される要求出力とを受け付け、前記実出力と前記要求出力との偏差である出力偏差に応じて定まる負荷燃料量を求める負荷燃料量演算工程と、
    前記ガスタービンを損傷から保護するために必要なパラメータを受け付け、前記パラメータを用いて、前記ガスタービンを保護可能な許容燃料量を求める許容燃料量演算工程と、
    前記負荷燃料量演算工程と前記許容燃料量演算工程とで求められた燃料量のうち、最小の燃料量である最小燃料量を選択する流量低値選択工程と、
    前記流量低値選択工程で選択された前記最小燃料量に応じた前記燃料調節弁の開度を求め、前記開度を示す弁指令値を前記燃料調節弁に出力する弁指令出力工程と、
    前記実出力を受け付け、前記実出力に応じて定まる前記吸気量調節器の駆動量である基本駆動量を求める基本駆動量演算工程と、
    前記許容燃料量と前記最小燃料量との偏差である燃料偏差を求める燃料偏差演算工程と、
    前記燃料偏差演算工程で求められた前記燃料偏差に応じた前記基本駆動量の補正値を求める補正値演算工程と、
    前記基本駆動量を前記補正値で補正する補正工程と、
    前記補正工程で補正された前記基本駆動量である調節器駆動量を示す調節器指令を前記吸気量調節器に出力する調節器指令出力工程と、
    をコンピュータに実行させるガスタービンの制御プログラム。
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