(57)【要約】【課題】非チョークバルブを有するターボファン機械を運転する方法及びシステムを提供すること。【解決手段】本発明の一実施形態は、非チョークバルブ（２０５、２１０、２２５、２３０）を使用する１以上の燃料供給システム（１５０、１６０）有するターボ機械（１００）を制御する方法（３００）を提供する。ここで、方法（３００）は、流量計を用いることなく燃料供給システム（１５０、１６０）の流れ特性を決定することができる。【選択図】      図２
2010090893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンガスを燃焼できる複数の燃焼缶（１２０）を含み、１以上の非チョークバルブ（２０５、２１０）を備えたターボ機械（１００）を運転する方法（３００）であって、当該方法が、
前記ターボ機械（１００）と一体化され、非チョークバルブ（２０５、２１０）を備えたシンガス燃料供給システム（１５０）を提供する段階と、
前記ターボ機械（１００）と一体化された非シンガス燃料供給システム（１６０）を影響する段階と、
前記シンガス燃料供給システム（１５０）を利用するシンガス運転の下で前記ターボ機械（１００）を運転するかどうかを決定する段階（３０５）と、
前記シンガス運転が、単独モードか又は共燃焼モードの何れであるかを決定する段階（３１５）と
を含んでおり、前記単独モードが、前記複数の燃焼缶（１２０）を利用して、前記シンガス燃料供給システム（１５０）から受け取ったシンガスを燃焼させることを含み、
前記共燃焼モードが、前記複数の燃焼缶（１２０）を利用して、前記シンガス燃料供給システム（１５０）から受け取ったシンガスを燃焼させ、更に前記非シンガス燃料供給システム（１６０）から受け取った非シンガスを燃焼させる、方法（３００）。
【請求項２】
前記単独モードが、燃料ストローク基準（ＦＳＲ）を決定する段階（３２０）と、前記ＦＳＲを利用して流れ基準を決定する段階（３２５）と、前記流れ基準を利用して、シンガスバルブの臨界流量能力（Ｃｇ）を決定する段階（３３０）と、前記Ｃｇを利用して、前記非チョークバルブの位置を決定する段階（３４０）と、前記非チョークバルブを前記位置に調整する段階（３４５）とを実行する、請求項１記載の方法（３００）。
【請求項３】
前記流れ基準を利用して前記シンガスバルブのＣｇを決定する段階が、複数の動作データを受け取る段階（３３０、３３５）を含む、請求項２記載の方法（３００）。
【請求項４】
前記複数の動作データが、前記シンガス燃料供給システム（１５０）において使用されるシンガスの分子量、前記非チョークバルブ（２０５、２１０）の上流側のシンガスの圧力、前記非チョークバルブ（２０５、２１０）の上流側のシンガスの温度及び前記非チョークバルブ（２０５、２１０）の差圧のうちの１以上を含む、請求項３記載の方法（３００）。
【請求項５】
前記単独モードが、前記ターボ機械運転の状況に関する１以上の通知を提示する、請求項４記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記共燃焼モードでの運転が、１以上のターボ機械動作ターゲットを受け取る段階（３５０）と、前記ターボ機械（１００）によって消費されるシンガスと非シンガスの分配を含む燃料源の比率を、前記１以上のターボ機械動作ターゲットに適合するように決定する段階（３５０、３５５）と、前記ターボ機械（１００）により消費されるシンガスを提供するシンガスマニホルドに対するターゲット圧力を受け取る段階（３６０）と、前記シンガスマニホルドのターゲット圧力に適合するように前記非チョークバルブ（２０５、２１０）の位置を調整する段階とを実行する、請求項１記載の方法（３００）。
【請求項７】
前記共燃焼モードでの運転が、非シンガスＦＳＲターゲットを受け取る段階と、前記非シンガスＦＳＲターゲットに適合するよう前記非シンガスバルブのストロークを調整する段階とを更に実行する、請求項６記載の方法（３００）。
【請求項８】
前記共燃焼モードでの運転が、前記１以上のターボ機械動作ターゲットが満たされるかどうかを判定する段階を実行する、請求項７記載の方法（３００）。
【請求項９】
前記共燃焼モードでの運転が、前記ターボ機械運転の状況に関する１以上の通知を提示する、請求項８記載の方法（３００）。
【請求項１０】
前記シンガス燃料供給システム（１５０）及び前記非シンガス燃料供給システム（１６０）をタービン制御システム（１９０）と共に制御する段階を更に含む、請求項１記載の方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、全体としてターボ機械の燃料供給システムに関し、より詳細には、１以上の非チョークバルブを有する燃料供給システムを備えたターボ機械を運転する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
限定ではないが、ガスタービン、航空転用タービン、又は同様のものなどの一部のターボ機械は、複数の燃料供給システムを有する。これらの燃料供給システムは一般に、燃焼システムの１以上の燃焼缶に燃料を送給する。１次燃料供給システムは、燃料源として天然ガスを用いることができ、２次燃料供給システムは、燃料源として合成ガス（以下「シンガス」）を用いることができる。各燃料供給システムは、燃焼システムに対する唯一の燃料源として動作することができる。或いは、これらの燃料供給システムは、ターボ機械に燃料を同時に供給することができる。
【０００３】
ターボ機械は一般に、圧縮機、複数の燃焼缶を有する燃焼システム、燃料供給システム、及びタービンセクションを含む。通常、燃料供給システムは、限定ではないが、メタンなどの燃料を燃焼システムに供給する。一部のターボ機械は、乾式低ＮＯｘ（ＤＬＮ）制御システムを含み、これは、チョーク流れをもたらす「チョーク」バルブの使用を必要とする場合がある。
【０００４】
一般に、「チョーク流れ」は、流体が音速で流れるときに生じる。音速に達すると、バルブの下流側の流れを増大させるためにバルブの上流側の圧力が増大するようになる。バルブの両端の圧力差（ＤＰ）は通常、音速流を生じる。
【０００５】
チョーク流れは、ターボ機械の状態変化の結果として生じることがあるバルブの下流側の圧力変動に反応しないことにより、システムを安定化させることができる。下流側の圧力変動は、燃料供給システムの流れ擾乱を引き起こさない可能性があるので、チョーク流れは通常、ターボ機械の運転に有益なものになる。
【０００６】
幾つかの理由により、燃料供給システムにチョークバルブを組み込むことに伴うコストは、非チョークバルブよりも高くなる。燃料供給システムにおけるチョークバルブは通常、非チョークバルブよりもコストがかかる。チョークバルブの両端の圧力低下は、非チョークバルブよりも大きい。これは、一般に、ガス圧縮機又は同様のものが必要な圧力要件に適合するようにより多くの仕事を行うことが必要とされる。
【０００７】
非ＤＬＮタイプの燃焼システムは、一般的にはチョークバルブを必要としない。例えば、限定ではないが、シンガスを用いた燃焼システムは通常、チョーク流れが必要ではない。これらのシステムは、拡散燃焼形式を利用してシンガスを燃焼することができる。非チョークバルブの上流側の圧力範囲は、チョークバルブの上流側よりも広い圧力範囲とすることができる。ここで、上流側ガス圧縮機は、非チョークバルブの上流側の圧力を維持するようより少ない仕事を行う。しかしながら、これらのシステムは、シンガス燃料供給システムへの燃料流量を制御するために流量計を必要とする場合がある。流量計は、非ＤＬＮ燃焼システムに対してコストが増大し、信頼性上の問題が生じる可能性がある。
【０００８】
上述の理由から、１次及び２次燃焼システムを備えたターボ機械の運転コストを低減する方法に関しての必要性がある。本方法は、流量計を必要とせずに、１以上の非チョークバルブを有する燃料供給システムを制御する。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、シンガスを燃焼できる複数の燃焼缶（１２０）を含み、１以上の非チョークバルブ（２０５、２１０）を備えたターボ機械（１００）を運転する方法（３００）は、ターボ機械（１００）と一体化され、非チョークバルブ（２０５、２１０）を備えたシンガス燃料供給システム（１５０）を提供する段階と、ターボ機械（１００）と一体化された非シンガス燃料供給システム（１６０）を影響する段階と、シンガス燃料供給システム（１５０）を利用するシンガス運転の下でターボ機械（１００）を運転するかどうかを決定する段階（３１０、３１５）と、シンガス運転が単独モードか又は共燃焼モードの何れであるかを決定する段階（３１５）とを含み、単独モードが、複数の燃焼缶（１２０）を利用して、シンガス燃料供給システム（１５０）から受け取ったシンガスを燃焼させることを含み、共燃焼モードが、複数の燃焼缶（１２０）を利用して、シンガス燃料供給システム（１５０）から受け取ったシンガスを燃焼させ、更に非シンガス燃料供給システム（１６０）から受け取った非シンガスを燃焼させるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態が動作する環境を示す概略図。
【図２】本発明の一実施形態による、１次及び２次燃料供給システムを示す概略図。
【図３Ａ】本発明の一実施形態による、ターボ機械を制御する方法を示すフローチャート。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態による、ターボ機械を制御する方法を示すフローチャート。
【図３Ｃ】本発明の一実施形態による、ターボ機械を制御する方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書では便宜上特定の専門用語が使用されるが、これは、本発明を限定するものとみなすべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「前側」、「右側」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前方」、「後方」、「頂部」、「底部」などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、構成要素はあらゆる方向に配向することができ、従って、本用語は、特に明記しない限り、種々の変形形態を含むものとして理解されたい。
【００１２】
本発明の実施形態は、１以上の非チョークバルブを含む構成を備えた燃料供給システムを提供することができる。更に、本発明のこの実施形態は、流量計を含まない燃料供給システムを備えることができる。
【００１３】
本発明の一実施形態は、非チョークバルブを用いた１以上の燃料供給システムを有するターボ機械を制御する方法を提供する。ここでは、本方法は、流量計を用いることなく燃料供給システムにおける燃料の流量特性を求めることができる。
【００１４】
本発明の一実施形態の方法は、１次燃料供給システム及び２次燃料供給システムを含むことができる複数の燃料供給システムを有するターボ機械を同時に制御することができる。１次燃料供給システムは、燃料源として天然ガスを用いることができる、非シンガス燃料供給システムの形態を有することができる。２次燃料供給システムは、燃料源としてシンガスを用いることができる、シンガス燃料供給システムの形態を有することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態の方法は、ターボ機械を単一モード又は共燃焼モードの何れで運転するかを決定することができる。単一モードは、シンガス燃料供給システムだけがターボ機械の燃焼システムに燃料を供給するモードとみなすことができる。共燃焼モードは、シンガス燃料供給システムと非シンガス燃料供給システムの両方がターボ機械の燃焼システムに燃料を供給するモードとみなすことができる。
【００１６】
ここで、幾つかの図全体を通じて種々の参照符号が同様の部品及び／又は要素を示す図面を参照すると、図１は、本発明の一実施形態が動作する環境を示す概略図である。図１において、ターボ機械１００は、圧縮器セクション１１０、各々が複数の燃料ノズル１２５を有する燃焼システムの複数の燃焼缶１２０、タービンセクション１３０、及び移行セクション１４０につながる流路１３５を含む。シンガス燃料供給システム１５０は、燃焼システムにシンガスを供給することができる。非シンガス燃料供給システム１６０は、限定ではないが、天然ガスなどの燃料を燃焼システムに供給することができる。
【００１７】
一般に、圧縮器セクション１１０は、複数の回転ブレード（図示せず）と、流体を加圧するよう構成された固定ベーン（図示せず）とを含む。複数の燃焼缶１２０は、シンガス燃料供給システム１５０及び非シンガス燃料供給システム１６０に結合することができる。各燃焼缶１２０内では、加圧空気及び燃料が混合され、点火され、流路１３５内に取り込まれ、これにより作動流体が生成される。
【００１８】
作動流体の流路１３５は、一般に、複数の燃料ノズル１２５の後端から下流側に移行セクション１４０を通ってタービンセクション１３０に続く。タービンセクション１３０は、複数の回転及び静止構成部品（何れも図示せず）を含み、作動流体を機械的トルクに変換し、これを用いて発電機１７０により電気を発生する。発電機１７０の出力は、ターボ機械１００の運転を制御するパラメータとしてタービン制御システム１９０又は同様のものにより使用することができる。ターボ機械１００の排気は熱回収蒸気発生器（図示せず）又は同様のものにより取り込むことができる。排気温度データは、ターボ機械１００の運転を制御するパラメータとしてタービン制御システム１９０又は同様のものにより使用することができる。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態による、シンガス及び非シンガス燃料供給システム１５０、１６０を示す概略図である。ターボ機械１００の一実施形態は、シンガス及び非シンガス燃料供給システム１５０、１６０から燃料を受け取ることができる燃焼缶１２０を含むことができる。シンガス燃料供給システム１５０の一実施形態は、シンガスを燃焼缶１２０に供給することができる。非シンガス燃料供給システム１６０の一実施形態は、天然ガス又は他の非シンガス燃料を燃焼缶１２０に供給することができる。
【００２０】
シンガス燃料供給システム１５０の一実施形態は、シンガスを供給するためのシンガス処理ユニット２００と、停止バルブとして機能することができる第１シンガスバルブ２０５と、制御バルブとして機能することができる第２シンガスバルブ２１０と、複数の燃焼缶１２０にシンガスを移送することができるシンガスマニホルド２１５と、シンガス燃料供給システム１５０の運転を制御することができるシンガスコントローラ２２０とを含むことができる。シンガスコントローラ２２０は、タービン制御システム１９０と一体化してもよい。本発明の一実施形態では、第２シンガスバルブ２１０は、非チョークバルブの形態を有することができる。
【００２１】
非シンガス燃料供給システム１６０の一実施形態は、停止バルブとして機能することができる第１非シンガスバルブ２２５と、制御バルブとして機能することができる第２非シンガスバルブ２３０と、複数の燃焼缶１２０に燃料を移送することができる非シンガスマニホルド２３５と、非シンガス燃料供給システム１６０の運転を制御することができるシンガスコントローラ２４０とを含むことができる。シンガスコントローラ２４０は、タービン制御システム１９０と一体化してもよい。
【００２２】
図２はまた、シンガス燃料供給システム１５０を非シンガス燃料供給システム１６０と連結するライン内にあることができる交差バルブ２４５を示している。交差バルブ２４５は、シンガス燃料供給システム１５０からのシンガスが非シンガス燃料供給システム１６０に入ることを可能にすることができる。これにより、ターボ機械１００が共燃焼モードで運転している間に、非シンガスマニホルド２３５が所望の範囲のマニホルド圧力を達成し及び／又は維持することを可能にすることができるようになる。
【００２３】
理解されるように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００２４】
あらゆる好適なコンピュータ読取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、限定ではないが、例えば電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ読取り可能媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、以下のもの、すなわち、１以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットをサポートするものなどの伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれる。プログラムは、例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるので、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、プログラムを印刷する紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読取り可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
【００２５】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ(登録商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋、或いは、上述の言語の様々なバージョンを含めた同様のものなどの、オブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような、従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、或いは、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、又は全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、無線ネットワーク及びこれらの組み合わせを介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。
【００２６】
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組合せは、コンピュータプログラム命令によって実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。
【００２７】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１以上のブロックで指定された機能／動作を実施するステップを提供するようにする。
【００２８】
好ましい実施形態の以下の詳細な説明では、本発明の特定の実施形態を示す添付図面を参照する。異なる構造及び動作を有する他の実施形態も本発明の技術的範囲から逸脱するものではない。
【００２９】
本発明の実施形態は、１次燃料供給システム１５０及び２次燃料供給システム１６０を備えたターボ機械１００の運転制御の技術的効果を有する応用及びプロセスの形をとる。本発明は、燃焼缶１２０が１次燃料供給システム１５０、又は２次燃料供給システム１６０、或いは１次及び２次燃料供給システム１５０、１６０の組み合わせの何れから燃料を受け取るかを決定することができる。
【００３０】
次に図３Ａ〜３Ｃ、すなわち総称して図３を参照すると、これらは本発明の一実施形態による、ターボ機械１００の運転方法３００を示すフローチャートである。方法３００は、限定ではないが例えばステップ３０５から３８０において機能することができる１以上のタービン制御システムを含むことができる。本発明の一実施形態では、本方法３００は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと一体化することができる。ＧＵＩによりオペレータは、以下に説明する方法３００を進めることができる。ＧＵＩはまた、方法３００の状況に関する１以上の通知を出すことができる。
【００３１】
ステップ３０５において、ターボ機械１００は、シンガス運転を可能にするモードで運転することができる。例えば、限定ではないが、ターボ機械１００は、１次燃料供給システム１５０だけで運転することができる。ここで、ターボ機械１００の燃焼システムは、スピニングリザーブで運転している間に天然ガスを燃焼させることができる。
【００３２】
ステップ３１０において、方法３００は、シンガス運転を開始するかどうかを判定することができる。ここでは、ＧＵＩは、シンガス運転を開始するかどうかをオペレータに尋ねる通知を出すことができる。本発明の一実施形態では、方法３００は、運転に関する通知を出す前に、シンガス運転に必要な運転許容条件が満たされるかどうかを判定することができる。シンガス運転が開始される場合、方法３００はステップ３１５に進むことができ、そうでない場合には、方法３００はステップ３０５に戻ることができる。
【００３３】
ステップ３１５において、方法３００は、シンガス燃料供給システムの運転モードを決定することができる。本発明の一実施形態の方法３００は、複数の燃料供給システムを制御することができる。例えば、限定ではないが、オペレータは、ターボ機械１００をシンガス単独モードで運転することを選択することができる。ここでは、シンガス燃料供給システム１５０は、複数の燃焼缶１２０に入る唯一の燃料を提供することができる。或いは、オペレータは、シンガス燃料供給システム１５０及び非シンガス燃料供給システム１６０が複数の燃料缶１２０に燃料を供給することができる共燃焼モードを選択することができる。シンガス単独モードが選択された場合、方法３００は、図３Ｂに示すステップ３２０に進むことができ、そうでない場合、方法３００は、図３Ｃに示すステップ３５０に進むことができる。
【００３４】
上述のように、本発明の一実施形態は、１以上の非チョークバルブを有するシンガス燃料供給システム１５０を提供することができる。本発明の一実施形態では、第２シンガスバルブ２１０は、非チョーク制御バルブとすることができる。本方法３００は、非チョークバルブを通る流量を求めるために流量計を不要とすることができる。この特徴は、シンガス燃料供給システム１５０のプラント効率及び信頼性を改善すると同時に、全体のコストを低減し、メンテナンスを削減することでターボ機械１００のオペレータに利益をもたらすことができる。図３Ｂは、シンガス単独モードの下でターボ機械１００を制御することができるステップ３２０〜３４５を示している。ここでステップ３２０を参照すると、方法３００は、シンガス単独運転の燃料ストローク基準（ＦＳＲ）を制御し決定することができる。ＦＳＲは、「燃料要求」とみなすことができる。ＦＳＲは、限定ではないが、発電機出力、排気温度設定点、又は同様のものなど、所望のターボ機械出力を満足するよう燃焼するのに必要な燃料量を表すことができる。例えば、限定ではないが、ＦＳＲ値は、ＦＳＲ選択アルゴリズム（図示せず）から導くことができる。このアルゴリズムは、複数のＦＲＳ値からＦＳＲ値を選択することができる。ここで、ＦＳＲ＿Ａは、発電機出力に対する燃料要求値に対応することができ、ＦＳＲ＿Ｂは、特定排気温度設定点に対する燃料要求値に対応することができる。
【００３５】
ステップ３２５において、方法３００は、１以上の非チョーク制御バルブに対する流れ基準を決定することができる。方法３００の一実施形態は、ステップ３２０からのＦＳＲ値を修正し、流れ基準を決定することができる。例えば、限定ではないが、方法３００は、スケーリング方法を用いてＦＳＲ値をスケーリングし、流れ基準を生成することができる。
【００３６】
ステップ３３０において、方法３００は、１以上の非チョーク値の所要の臨界流量能力（Ｃｇ）値についての範囲を決定することができる。本発明の一実施形態では、方法３００は、非チョークバルブの所要Ｃｇに対する範囲を決定するアルゴリズムを組み込むことができる。アルゴリズムは、ステップ３３５に示す動作データを受け取り、Ｃｇ値を計算することができる。動作データは、例えば限定ではないが、シンガス燃料供給システム１５０で使用されるシンガスの分子量、非チョークバルブの上流側にあるシンガスの圧力及び温度、並びに限定ではないがシンガスバルブ２１０などの非チョークバルブの差圧を含むことができる。
【００３７】
アルゴリズムはまた、シンガスマニホルド２１５のノズル圧力比（ＮＰＲ）を決定することができる。ＮＰＲは、燃焼缶１２０内の許容可能な燃焼ダイナミックスを維持するのを助けることができる。本発明の一実施形態では、アルゴリズムは、最大ＮＰＲ値及び最小ＮＰＲ値を含むことができる。ここで、方法３００のＧＵＩは、アルゴリズムにより決定されたＮＰＲが最大ＮＰＲ値から最小ＮＰＲ値の範囲外にあるかどうかをオペレータに通知する。本発明の一実施形態では、最大及び最小ＮＰＲ値は、オペレータが設定することができる。本発明の一実施形態では、最大及び最小ＮＰＲ値のデフォルト値は、アルゴリズム内で事前に構成することができる。
【００３８】
ステップ３４０において、方法３００は、１以上の非チョークバルブの所要位置を決定することができる。例えば、限定ではないが、方法３００は、ＦＳＲターゲットを満足するような第２シンガスバルブ２１０の所要位置を決定することができる。或いは、方法３００は、ＦＳＲターゲットを満足するような複数のバルブの所要位置を決定することができる。
【００３９】
ステップ３４５において、方法３００は、限定ではないが第２シンガスバルブ２１０のような１以上の非チョークバルブの位置を調整することができる。ここで、方法３００は、ステップ３４０で決定された位置まで各バルブをストロークすることができる。本発明の一実施形態では、方法３００は、ステップ３２０〜３４５を繰り返し、受け取った動作パラメータに基づいてＦＳＲ値を連続的に決定することができる。
【００４０】
図３Ｃは、共燃焼モード下でターボ機械１００を制御することができるステップ３５０〜３８０を示しており、ここではシンガス及び非シンガスが複数の燃焼缶１２０内で同時に燃焼することができる。本発明の一実施形態では、方法３００は、非シンガス運転よりもシンガス運転を優先させる工程順序を含むことができる。ここで、ターボ機械運転の優先順位は、以下の通り、すなわち、１）シンガス処理ユニット２００により生成されるシンガスがターボ機械１００により確実に消費されるようにする、２）シンガス燃料供給システム１５０及び非シンガス燃料供給システム１６０のＮＰＲが所望の限界内に確実に維持される、並びに３）所望のターボ機械１００運転出力が満たれる、とすることができる。
【００４１】
ステップ３５０において、方法３００は、１以上の動作ターゲットを受け取ることができる。動作ターゲットは、ターボ機械１００からの所望の出力を考慮することができる。例えば、限定ではないが、動作ターゲットは、発電機の出力、排気温度設定点、又は同様のものを含むことができる。本発明の代替の実施形態では、動作ターゲットは、最大シンガス消費量を達成するため、シンガス燃料供給システムの圧力を維持すること、及び／又はシンガス燃料供給システムの容量を超える動作出力を達成することの選択とすることができる。
【００４２】
ステップ３５５において、方法３００は、ターボ機械１００によって消費される全燃料のうちの分配を考慮することができる、シンガスと非シンガスとの燃料源比率を決定することができる。例えば、限定ではないが、燃料源比率９０／１０は、ターボ機械１００により消費される全燃料の９０％がシンガスで、１０％が非シンガスであることを表すことができる。図３Ｃに示すように、方法３００は、ステップ３６０及び３６５においてシンガス運転を、ステップ３７０及び３７５において非シンガス運転を同時に制御することができる。
【００４３】
ステップ３６０において、方法３００は、シンガス燃料供給システム１５０に対するターゲットマニホルド圧力を受け取ることができる。ターゲットマニホルド圧力は、一部には、シンガス処理ユニット２００により決定することができる。上述のように、方法３００は、ターボ機械１００により生成されるシンガスの消費を優先させることができる。方法３００は、シンガス処理ユニット２００の出力からのデータを受け取るアルゴリズムを含むことができる。次いで、アルゴリズムは、シンガスマニホルド２１５の圧力の適切な範囲を決定することができる。
【００４４】
ステップ３６５において、方法３００は、ステップ３６０で決定されたマニホルド圧力を維持することができる、シンガス燃料供給システム１５０における１以上のバルブの所要位置を決定することができる。例えば、限定ではないが、方法３００は、シンガスマニホルド２１５の所望の圧力を維持するのに十分な流量を可能にすることができる、シンガス制御バルブ２１０の位置を決定することができる。バルブ２１０の位置は、シンガス燃料供給システム１５０に対する圧力ターゲットが満たされるまで連続的に調整することができる。
【００４５】
ステップ３７０において、方法３００は、非シンガス燃料供給システム１６０に対するターゲットＦＳＲを受け取ることができる。ターゲットＦＳＲは、所望の動作ターゲットに適合するのに必要なＦＳＲ値を考慮することができる。例えば、限定ではないが、動作ターゲットが１００メガワットの発電機出力であると仮定する。シンガス燃料供給システム１５０は、７５メガワットを生成することができる。ここで、非シンガス燃料供給システム１６０に対するターゲットＦＳＲ値は、ターボ機械が１００メガワットの動作ターゲットに適合可能になる、２５メガワットを生成できる値とすることができる。
【００４６】
ステップ３７５において、方法３００は、ステップ３７０で生成されたＦＳＲターゲットに適合可能な、非シンガス燃料供給システム１６０における１以上のバルブの所要位置を決定することができる。例えば、限定ではないが、方法３００は、上述の動作ターゲットに適合するのに十分な流量を可能にすることができる、非シンガス制御バルブ２３０の位置を決定することができる。ここで、方法３００は、ターゲットが達成及び／又は維持されるまでバルブ２１５を連続的に調整することができる。
【００４７】
ステップ３８０において、方法３００は、動作ターゲットが所望の範囲内にあるかどうかを判定することができる。例えば、限定ではないが、方法３００は、ターゲット発電機出力を実際の発電機出力と比較することができる。ここで、方法３００は、ステップ３５０〜３８０を連続的に実行し、ターゲット出力を達成及び／又は維持することができる。更に、動作ターゲットが変化すると、ＦＳＲ値もまた変化することができる。ここで、所望の発電機出力が、１００メガワットから１２５メガワットに増大した場合、非シンガス燃料供給システム１６０に対するターゲットＦＳＲ値は、ターボ機械が１２０メガワットの動作ターゲットに適合可能になる、５０メガワットを生成できる値まで増大することができる。
【００４８】
本発明の一実施形態では、方法３００は、上述のように、非シンガス燃料供給システム１６０のノズル圧力比（ＮＰＲ）がある範囲内に確実にあるように試みることができる。ＮＰＲが範囲外にある場合、方法３００は、動作ターゲットを維持できることを条件として、交差バルブ２４５のストロークを調整することができる。
【００４９】
各図のフローチャート及びステップ図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、及びコンピュータプログラム製品の可能な実施のアーキテクチャ、機能、及び動作を示している。この点に関して、フローチャート又はステップ図における各ステップは、特定の論理機能を実施するための１以上の実行可能な命令を含むモジュール、セグメント、又はコード部分を表すことができる。幾つかの別の実施形態ではは、ステップ内に記載された機能は、図に記載された順序とは異なる順序で行うことができる点に留意されたい。例えば、連続して示す２つのステップは、実際には、実質的に同時に実行することもでき、或いはこれらのステップは、含まれる機能に応じて逆の順序で実行してもよい場合がある。また、ステップ図及び／又はフローチャート図の各ステップ及びステップの組合せは、特定の機能又は動作を行う専用ハードウェアベースのシステム或いは専用ハードウェアとコンピュータ命令との組合せによって実行することができる点に留意されたい。
【００５０】
本明細書で使用する用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞のない表現は、文脈がそうでないことを明示していない限り、複数の形態も同様に含むことを意図している。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではない。
【００５１】
本発明はその幾つかの例示的な実施形態についてのみかなり詳細に図示し説明してきたが、本発明の新規な教示及び利点から実質的に逸脱することなく、特に前述の教示に照らして開示した実施形態に対して、様々な変更、省略及び付加を行うことができるので、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図するものではないことを当業者には理解されたい。従って、提出した請求項により定められる本発明の技術的思想及び範囲内に含めることができる全てのこのような変更、省略、付加及び均等物が保護されるものとする。
【符号の説明】
【００５２】
１００  ターボ機械
１１０  圧縮機セクション
１２０  複数の燃焼缶
１２５  複数の燃焼ノズル
１３０  タービンセクション
１３５  流路
１４０  移行セクション
１５０  シンガス燃料供給システム
１６０    非シンガス燃料供給システム
１７０  発電機
１８０  排気温度データ
１９０  タービン制御システム
２００  シンガス処理ユニット
２０５  第１のシンガスバルブ
２１０  第２シンガスバルブ
２１５  シンガスマニホルド
２２０  シンガスコントローラ
２２５  第１非シンガスバルブ
２３０  第２非シンガスバルブ
２３５  非シンガスマニホルド
２４０  非シンガスコントローラ
２４５  交差バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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