(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの動作を調整する調整システムであって、
前記タービンの複数の動作制御因子を制御するタービン動作制御手段であって、前記タービンの燃料配分又は燃料温度の少なくとも一方を制御するタービン動作制御手段と、
前記タービン動作制御手段と通信する調整コントローラであって、以下の段階、即ち、
前記タービンに関する動作データを受信する段階、
複数の調整の問題点の順位を提供する段階、
検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定すると共に、もし前記動作データが所定の動作限界内にないならば一つ以上の指標を生成する段階、
主調整事項を決定するために前記一つ以上の指標を格付けする段階、及び
前記主調整事項に基づいて前記タービンの動作を調整する段階、に従って前記タービンの動作を調整すべく構成される調整コントローラと、
を具備する調整システム。
【請求項２】
前記タービンの動作を調整する前記段階は、前記タービンの少なくとも一つの動作制御因子の増分調節を行う段階を含む、請求項１に記載の調整システム。
【請求項３】
燃焼器ダイナミクス又はタービン排気放出物の少なくとも一方を検知する少なくとも一つのセンサを更に具備する、請求項１に記載の調整システム。
【請求項４】
前記一つ以上の指標は、各指標の深刻さに基づいて格付けされる、請求項１に記載の調整システム。
【請求項５】
前記一つ以上の指標は、同じ重要性の指標が調整優先順位に基づいて格付けされるように、調整優先順位に基づいて更に格付けされる、請求項４に記載の調整システム。
【請求項６】
前記タービンの動作を主調整事項に基づいて調整する前記段階は、前記タービンの一つ以上の動作制御因子の増分調節を行う段階を含んでおり、
前記一つ以上の動作制御因子は、燃焼器の複数のノズルにおける燃焼器燃料配分の分流、燃料ガス入口温度、及びタービンにおける燃空比から成る群から選択される、請求項１に記載の調整システム。
【請求項７】
前記一つ以上の指標は、前記タービンの動作データが該タービンの許容可能限界から外れていることを示す一つ以上の警報レベルを有する、請求項１に記載の調整システム。
【請求項８】
前記タービンに対するユーザの操作の選択項目は、ＮＯｘレベル、動力レベル、燃焼ダイナミクス、熱消費率、ＣＯレベル、熱回収蒸気発電器の寿命、ガスタービン燃料混合比率、及びターンダウン能力から成る群から選択される一つ以上の選択項目を含む、請求項７に記載の調整システム。
【請求項９】
前記調整コントローラは、分散制御システム（ＤＣＳ）もしくは同様の制御システムを介して前記タービン・コントローラと間接的に通信する、請求項１に記載の調整システム。
【請求項１０】
前記調整コントローラは、前記タービン・コントローラと直接的に通信する、請求項１に記載の調整システム。
【請求項１１】
該調整システムの動作中に調整パラメータ限界を調節するように操作可能なユーザ・インタフェースを更に具備する、請求項１に記載の調整システム。
【請求項１２】
ガスタービンの動作を調整する方法であって、
前記ガスタービンは、該ガスタービンの種々の動作因子を制御するタービン制御手段を有しており、
前記タービンに関する動作データを調整コントローラにおいて受信する段階と、
複数の調整の問題点の順位を提供する段階と、
前記調整コントローラにて、検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定すると共に、もし前記動作データが所定の動作限界内にないならば一つ以上の指標を生成する段階と、
主調整事項を決定するために前記一つ以上の指標を格付けする段階と、
前記主調整事項に基づいて前記タービンの動作を調整する段階と、を含む方法。
【請求項１３】
前記タービンの動作を調整する前記段階は、前記タービンの少なくとも一つの動作制御因子の増分調節を行う段階を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の調整の問題点を格付けする前記段階は、エンドユーザの選択に従って前記複数の調整の問題点を格付けする段階を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記一つ以上の指標は、該指標の深刻さに基づいて格付けされる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記一つ以上の指標は、同じ重要性の指標が調整優先順位に基づいて格付けされるように、調整優先順位に基づいて更に格付けされる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記タービンの動作を主調整事項に基づいて調整する前記段階は、前記タービンの一つ以上の動作制御因子の増分調節を行う段階を含んでおり、
前記一つ以上の動作制御因子は、燃焼器の複数のノズルにおける燃焼器燃料配分の分流、燃料ガス入口温度、及びタービンにおける燃空比から成る群から選択される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記所定の動作限界は、前記タービンに対するユーザの動作パラメータに従って決定され、
前記ユーザの動作パラメータは、ＮＯｘレベル、動力レベル及び燃焼ダイナミクス、熱消費率、ＣＯレベル、熱回収蒸気発電器の寿命、ガスタービン燃料混合比率、及びターンダウン能力から成る群から選択される一つ以上の選択項目を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記タービンの動作中におけるグラフィカル・ユーザ・インタフェースの使用をとおして、調整限界のリアルタイム調節が達成される、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
コンピュータ可読媒体であって、燃焼タービンの動作を調整するためのコンピュータ・プログラムが該コンピュータ可読媒体内に具体化されており、
前記コンピュータ・プログラムは、
前記タービンに対する動作データを受信する段階、
複数の調整の問題点の順位を提供する段階、
検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定すると共に、もし前記動作データが所定の動作限界内にないならば一つ以上の指標を生成する段階、
主調整事項を決定するために前記一つ以上の指標を格付けする段階、及び
前記主調整事項に基づいて前記タービンの動作を調整する段階、
のためのコード・セグメントを含んでいる、コンピュータ可読媒体。
【請求項２１】
該コンピュータ可読媒体は、操作選択項目をユーザが選択することを可能にするコード・セグメントを更に含んでおり、及び
前記所定の動作限界は、タービン動作に対するユーザの操作選択項目に従って決定されると共に、各操作選択項目に対応するスイッチを操作するユーザにより、ＮＯｘレベル、動力レベル、及び／又は燃焼ダイナミクスから成る群から選択される、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２２】
前記一つ以上の指標は、指標の深刻さに基づいて格付けされ、及び
前記各指標は、同じ重要性の指標が調整優先順位に基づいて格付けされるように、調整優先順位に基づいて更に格付けされる、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記タービンの動作を調整する前記段階は、前記タービンの少なくとも一つの動作パラメータの増分調節を行う段階を含む、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
グラフィカル・ユーザ・インタフェースの使用をとおして、調整限界のリアルタイム調節が達成される、請求項２０に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２００９年５月８日に米国特許商標庁に出願された係属中の米国特許出願第１２/４６３０６０号の内容は、言及したことによりその全体が本明細書中に援用される。
【０００２】
本開示は、タービン燃焼システムの動作状態を検知する自動化システムであって、タービン燃焼システムの所望の動作を達成するように調節を行う自動化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
陸上でのガスタービン・エンジンにおいて、ＮＯｘ及びＣＯのような放出物を低減するために、希薄予混合燃焼システムが展開されてきた。これらのシステムは、好結果を生み出してきており、一部の例では、測定能力の下限値に在る約１〜３百万分率（ｐｐｍ）のＮＯｘ及びＣＯ排出レベルを生成する。これらのシステムは、排出物生成量の観点からは大きな利点があるが、システムの作動範囲は、より従来型の燃焼システムと比べると相当に狭められる。結果として、燃料の状態、燃焼区域内への燃料の配分及び噴射の制御は、重要な動作パラメータとなっており、また温度、湿度及び圧力のような周囲の大気状態が変化するときには、頻繁な調節を必要とする。燃焼用燃料の状態、配分及び噴射の再調節は、調整と称される。
【０００４】
燃焼システムの制御される動作は、平均的な動作状態をもたらすために、燃焼器の動作制御設定値の手動設定を通常は採用している。これらの設定値は、本明細書中で用いられるようにシステムの動作を制御すべく使用されるデバイスを意味するコントローラを介して入力され得る。その例としては、分散制御システム（ＤＣＳ）、ガスタービン・コントローラ、プログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）、及びスタンドアロン型のコンピュータが挙げられ、前記スタンドアロン型のコンピュータは、他のコントローラと、及び／又は直接的にシステムと通信する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの設定値は、設定時には十分であるが、調整の問題点が生じたときには条件が変化して、数時間もしくは数日の内に、不適切な動作を引き起こし得る。調整の問題点とは、システムの任意の動作パラメータが、容認可能な限界を超えている任意の状況である。その例としては、許容可能な限界から外れる放出物の変動、許容可能な限界から外れる燃焼器ダイナミクスの変動、又はタービンの動作制御因子の調節を必要とする他の任意の調整事象が挙げられる。他の手法は、ガスタービンの動作設定値に基づいて放出物を予測すると共に、燃料ガス温度のような他の制御因子を修正せずに、燃料配分及び／又は全体的な機械燃空比に対する設定点を選択するために数式を使用する。これらの手法は、時宜にかなった変更を可能にせず、実際のダイナミクス及び放出データを利用せず、又は燃料の配分、燃料の温度及び／又は他のタービン動作パラメータを修正しない。
【０００６】
希薄予混合燃焼システムに影響する別の変数は燃料組成である。燃料組成の十分な変化が、希薄予混合燃焼システムの放熱量の変化を引き起こす。斯かる変化は、放出物の変動、不安定な燃焼プロセス、又は燃焼システムの作動停止にさえも繋がり得る。
【０００７】
燃焼システムの誤動作は、圧力の脈動の増大、即ち燃焼ダイナミクスの増大として発現する（本明細書では、燃焼ダイナミクスは記号“δＰ”により表される）。脈動は、燃焼システムを機能低下させて燃焼機器の寿命を相当に短縮するに十分な力を有し得る。更に、燃焼システムの不適切な調整は、放出の変動に繋がると共に、排気認可に違反することがある。故に、希薄予混合燃焼システムの安定性を、標準的もしくは定期的に適切な動作範囲内に維持する手段は、当業界にとって大きな価値があり且つ関心対象である。更に、タービンの各センサから獲得されたほぼリアルタイムのデータを利用することにより作動するシステムは、燃料の配分、燃料ガスの入口温度、及び／又は全体的な機械燃空比のような動作制御因子の調節を協調させる連携調整をする上で大きな価値を有するであろう。
【０００８】
燃焼システムのリアルタイムの調整は、タービン機器に対して相当の動作の融通性及び保護を提供し得るが、それと同時に燃焼システムは、動作上の多くの異なる問題に遭遇し得る。例えば、希薄予混合燃焼システムの多くのタービン操作者は、排気放出物（ＮＯｘ及びＣＯ）、ならびに燃焼器ダイナミクスに関心がある。一つのタービンにおいて、大量のＮＯｘ放出及び高い燃焼器ダイナミクスの両方が共存することは珍しいことではない。更に、一つの事項に応じて調整することが他の制約条件を悪化させることがある。例えば、低ＮＯｘに対する調整が燃焼器ダイナミクスを悪化させ、高ＣＯに対する調整がＮＯｘを悪化させることがある。故に、全ての調整事項の現在状況を比較し、各事項を重要性の順序で格付けし、最も問題となる動作事項を決定し、引き続いて自動調整を開始してこの主動作事項を改善すべくアルゴリズムが使用されるシステムを提供することは有用であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示は、ガスタービンの動作を調整する調整システムを提供する。前記システムは、タービンの複数の動作制御因子を制御するタービン動作制御手段であって、タービンの燃料配分又は燃料温度の少なくとも一方を制御するタービン動作制御手段を具備する。前記システムはまた、タービン動作制御手段と通信する調整コントローラも具備する。調整コントローラは、次の各段階、即ち、タービンに関する動作データを受信する段階、複数の調整の問題点の順位を提供する段階、検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定する段階、及び一つ以上の指標を生成する段階、に従ってタービンの動作を調整すべく構成される。もし動作データが所定の動作限界内にないならば、調整コントローラは、主調整事項を決定するために一つ以上の指標を格付けして、主調整事項に基づいてタービンの動作を調整する。
【００１０】
本開示はまた、ガスタービンの動作を調整する方法も提供する。ガスタービンは、そのガスタービンの種々の動作因子を制御するタービン制御手段を有する。前記方法は、タービンに関する動作データを受信する段階と、複数の調整の問題点の順位を提供する段階と、検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定する段階と、一つ以上の指標を生成する段階とを含む。もし動作データが所定の動作限界内にないならば、調整コントローラは、主調整事項を決定するために前記一つ以上の指標を格付けして、前記主調整事項に基づいてタービンの動作を調整する。
【００１１】
本開示は、コンピュータ可読媒体であって、燃焼タービンの動作を調整するコンピュータ・プログラムがそのコンピュータ可読媒体内に具体化されたコンピュータ可読媒体を更に提供する。コンピュータ可読媒体は、タービンに対する動作データを受信し、複数の調整の問題点の順位を提供し、検知された動作データが、所定の動作限界内にあるか否かを決定し、及び、もし動作データが所定の動作限界内にないならば一つ以上の指標を生成する、コード・セグメントを含む。コンピュータ可読媒体は、主調整事項を決定するために一つ以上の指標を格付けし、前記主調整事項に基づいてタービンの動作を調整するためのコードも含む。
【００１２】
本開示は、ガスタービンの動作パラメータを測定するセンサと、タービンの種々の動作制御因子を制御する制御手段とを有する形式のガスタービンの動作を調整するコントローラ及び方法を提供する。コントローラにより受信されるタービンの動作パラメータは、次のもの即ち、燃焼器ダイナミクス、タービン排気温度、及びタービン排気放出物、の内の一つ以上を含み得る。動作制御因子は、次のもの即ち、燃料配分、燃料温度、及び燃空比の内の一つ以上を含む。調整コントローラ、ガスタービン・コントローラ、及び主発電プラント制御システムの間に通信リンクが配備され得る。このリンクは、タービンの各センサと、タービン・システムの外部のデバイスからの動作制御手段とに対する通信を可能にする。
【００１３】
前記コントローラは、各センサからデータを受信することにより作動する。タービンに対する操作優先順位は、前記コントローラ内に設定され得ると共に、典型的には、最適ＮＯｘ放出、最適出力、及び／又は最適燃焼器ダイナミクスから選択される。タービン・センサから受信されたデータは、前記コントローラ内に記憶された動作基準と比較される。選択された動作基準値は、好適には設定された操作優先順位に基づく。タービン動作が動作基準を満足するか否かに関する決定が為される。これに加え、データが満足しないと決定され次第、主調整事項に関する更なる決定が為される。この更なる決定は好適には、事前設定された操作優先順位である。論理的決定が一旦為されたなら、調整コントローラは、タービンの動作制御因子の選択的調節を実施するために、動作制御手段と通信する。選択的調節は好適には、主調整事項に基づくと共に、事前設定された一定の増分的値及び所定の値範囲を有する。各増分的変更は好適には、調節が一旦為されたならタービンが動作安定性を獲得するに十分な所定の時間間隔に亙り入力される。前記時間間隔が経過したなら、動作制御因子に対する追加の増分変更が望ましいか否かを決定するために、タービン・センサ手段から動作データが再び受信される。所定の範囲内で調節が一旦完了したなら、好適には再び主調整事項に基づいて更なる動作制御因子が調節され、及び更なる一定の増分調節が為される。調整プロセスは、動作が動作基準を満足するか否か、又は追加の調節が必要とされるか否かを決定すべく動作データを受信するコントローラにより継続される。調整コントローラにより調節される動作制御因子は、次のもの、即ち、燃焼器の複数のノズルにおける燃焼器燃料配分の分流、燃料ガス入口温度、及び／又はタービンにおける燃空比、の内の一つ以上を含み得る。
【００１４】
本開示の更なる様相において、前記システムは、ブール順位論理と複数レベルの制御設定値との使用により、ガスタービン燃焼システムの主調整シナリオ（主調整事項）を決定する方法を実施する。
【００１５】
本開示の別の様相において、実施される方法は、分散制御システム（ＤＣＳ）もしくは同様の制御システムにおける燃料ガス温度制御の設定点の自動修正によるガスタービン取入口燃料温度の自動制御に関するものである。
【００１６】
本開示の更なる様相において、燃料ガス温度コントローラ内での燃料ガス温度制御の設定点の自動修正のための方法が構成される。
【００１７】
本開示の別の様相において、例えば、分散制御システム（ＤＣＳ）と通信するためにガスタービン・コントローラ上に存在するＭＯＤＢＵＳシリアルもしくはイーサネット（登録商標）通信プロトコル・ポートのような外部制御デバイスに対する既存のガスタービン通信リンクを使用して、タービン・コントローラに対してタービン制御信号を通信する方法が達成される。
【００１８】
本開示の更なる様相において、ブール論理トグル・スイッチを利用してユーザが所望する最適化判定基準を選択するユーザ・インタフェース表示装置を介した一連の自動調整設定値により、ガスタービン燃焼システムを修正するための方法が構成される。前記方法は好適には、最適燃焼ダイナミクス、最適ＮＯｘ放出、最適動力、最適熱消費率、最適ＣＯ放出、熱回収蒸気発電器（ＨＲＳＧ）の最適寿命、最適ガスタービン燃料混合比率、又は最適ガスタービン・ターンダウン能力に基づく最適化判定基準により構成され、これにより、このスイッチの二方向切替えが、単一もしくは複数の燃焼器ダイナミクスの制御設定値の大きさを変更する。
【００１９】
本開示の更なる様相において、調整パラメータ調節インタフェースを介しての一連の自動調整設定値のリアルタイム調節によって、ガスタービン燃焼システムを修正する方法が規定され、これにより、特定のタービン制御設定値が、ユーザ／操作者によって一連の制御デバイスの調節をとおしてリアルタイムで修正されることができ、また一連の制御デバイスの起動が、以下のブール論理トグル・スイッチ、即ち、最適燃焼ダイナミクス、最適ＮＯｘ放出、最適動力、最適熱消費率、最適ＣＯ放出、熱回収蒸気発電器（ＨＲＳＧ）の最適寿命、最適ガスタービン燃料混合比率、又は最適ガスタービン・ターンダウン能力、のトリガリングにより可能にされる。
【００２０】
開示を例証する目的で、各図は、現在において好適である形態を示している。開示が、本開示の図面中に示された厳密な機構及び手段に限定されないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ガスタービン・エンジン・システムを包含すると共に、ガスタービン調整コントローラを取入れた作動可能なプラント通信システムの概略的な表現の例示的実施例を示す図である。
【図２】本開示に係る調整コントローラの動作に関する機能的フローチャートの例示的実施例を示す図である。
【図３】本開示において最適化モードを選択するためのユーザ・インタフェース表示装置の例示的実施例を示す図である。
【図４】種々の最適化モード設定値の相互関係の例示的な概要を示す図である。
【図５】本開示に従って引き起こされる警報信号を決定すべく利用されるプロセス段階の例示的な全体的概要を示す図である。
【図６】許容可能なタービン調整パラメータを決定する段階の例示的なプロセス概観を示す図である。
【図７】図６に示された段階に係る更に詳細な例示的プロセスを示す図である。
【図８】本開示が主調整事項を決定するために利用する前記段階の更に詳細で例示的な概要を提供する図である。
【図９】本開示へ種々警報入力が与えられた場合の、前記システムの主調整事項の決定法の第１の例の概略図である。
【図１０】本開示へ種々の警報入力が与えられた場合の、前記システムの主調整事項の決定法の第２の例の概略図である。
【図１１】本開示へ種々の警報入力が与えられた場合の、前記システムの主調整事項の決定法の第３の例の概略図である。
【図１２】本開示へ種々の警報入力が与えられた場合の、前記システムの主調整事項の決定法の第４の例の概略図である。
【図１３】本開示により企図されたガスタービン・エンジン・システムの動作調整の第１の操作例を示す図である。
【図１４】本開示により企図されたガスタービン・エンジン・システムの動作調整の第２の操作例を示す図である。
【図１５】本開示により企図されたガスタービン・エンジン・システムの動作調整の第３の操作例を示す図である。
【図１６】本開示により企図されたガスタービン・エンジン・システムの動作調整の第４の操作例を示す図である。
【図１７】タービン・システムの調整を維持する上での、本開示の調整コントローラの機能の第１の例示的な概略的表現を示す図である。
【図１８】タービン・システムの調整を維持する上での、本開示の調整コントローラの機能の第２の例示的な概略的表現を示す図である。
【図１９】調整パラメータ調節インタフェースの例示的実施例を示す図であり、前記インタフェースによって、制御因子が、本開示の範囲内においてリアルタイムでのタービン制御設定値の変更のために利用される。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本開示は、概ね、燃焼タービンの動作を調整するシステム及び方法に関する。描かれた実施例において、前記システム及び方法は、発電に使用される燃焼タービンのような燃焼タービンの自動調整に関する。当業者であれば、本明細書中の教示は、他の形式の燃焼タービンに容易に適合され得ることを理解するであろう。従って、本明細書中で使用される用語は、本発明の各実施例を限定することは意図されない。代わりに、本開示の各実施例は概ね、燃焼タービンの分野、特に燃焼タービンの調整のためのシステム、方法及びコンピュータ可読媒体に関することは理解されるだろう。
【００２３】
図１は、（不図示の） ガスタービン・エンジンのための通信図を示しており、前記通信図内で本開示の調整コントローラ１０が作動する。示されたように、分散制御システム（ＤＣＳ）のような通信リンクは、番号２０により特定されると共に、システムの種々の要素に対するリンクを提供する。但し、タービンの動作要素は、ＤＣＳの必要性なしで、互いに直接的に関連付けられ得る。示されたように、タービン・コントローラ３０は、（不図示の）ガスタービンに対しては直接的に通信し、また調整コントローラ１０のようなシステムの他の要素に対しては直接的にもしくはＤＣＳ２０を介して通信する。本開示において、タービン動作に関連する情報は、調整コントローラ１０に導かれる。この関連情報は、タービンの動作パラメータとも称され、前記パラメータは、ガスタービンの動作状況の様々な様相を示すために、様々な形式の多数のセンサにより測定される。これらのパラメータは、自動調整コントローラに対して入力として供給され得る。動作パラメータの例としては、燃焼器ダイナミクス、タービン排気放出物、及び（タービンの全体的な燃空比により概ね影響される）タービン排気温度が挙げられる。
【００２４】
次に図１及び図２を参照すると、調整コントローラ１０は、所定の形態のコンピュータ可読媒体を用いるプログラマブル論理制御器（ＰＬＣ）として動作するように働くPCのようなスタンドアロン・コンピュータであることが企図される。調整コントローラ１０は好適には、タービン・コントローラ３０とは別個のコンピュータであって、タービン・コントローラ３０に対して定常的に通信を行うコンピュータである。調整コントローラ１０からの各信号は、システム上に存在するもしくはシステムに対して付加されたＭＯＤＢＵＳシリアルもしくはイーサネット（登録商標）通信プロトコル・ポートのような外部制御デバイスを使用して、タービン・コントローラ３０、又はシステム内の他の制御器に対しても送信され得る。
【００２５】
関連する動作パラメータが、タービンに結び付けられたセンサ手段から受信される。例えば、タービン排気放出物の読取値は、連続的放出物監視システム（ＣＥＭＳ）４０により排気筒放出物から求められ、調整コントローラ１０及び／又はタービン・コントローラ３０に対して送信される。燃焼ダイナミクスは、タービン燃焼器の燃焼領域内に配置された動的圧力検知プローブを用いて検知される。示されたように、連続的ダイナミクス監視システム（ＣＤＭＳ）５０が配備されて、調整コントローラ１０及びタービン・コントローラ３０と通信する。ＣＤＭＳ５０は好適には、直接取付けされたか又は導波路接続された圧力もしくは光検知プローブを使用して、燃焼ダイナミクスを測定する。別の関連する動作パラメータは、燃料加熱コントローラ６０において検知される燃料ガス温度である。燃料温度情報は、燃料加熱コントローラ６０から調整コントローラ１０及びタービン・コントローラ３０に導かれる。調整操作の一部は燃料温度の調節を含み得ることから、調整コントローラ１０及び／又はタービン・コントローラ３０と燃料加熱ユニット６０との間には双方向通信が存在し得る。
【００２６】
タービンからの関連動作データは、少なくとも毎分数回収集される。このデータ収集は、略リアルタイムのシステム調整を可能にする。最も関連するタービン動作データが、略リアルタイムで調整コントローラ１０により収集される。但し、タービン排気放出物は典型的に、現在の動作状態から２〜８分の遅延時間を以て、ＣＥＭＳ４０から調整コントローラ１０により受信される。この時間遅延は、調整コントローラ１０が、関連情報を受信すると共に、動作調整用の調節を行う前に同様の時間遅延に亙りバファリングを行う必要性を結果として伴う。調整コントローラ１０の調整用の調節の時間遅延は、（排気放出物を含む）動作データの全てが、任意の調節が為される前及び為された後における安定的なタービン動作を表すことを保証する。データが安定的であると見做されたなら、調整コントローラ１０は、調整パラメータを容認可能な範囲内へともたらすために動作制御因子の調節の必要性があるか否かを決定する。調節が必要でなければ、調整コントローラ１０は、現在の調整状態を維持すると共に、次のデータ群の受信を待機する。変更が望ましいなら、調整が開始される。本明細書中で用いられるように、制御因子とは、ガスタービンの動作パラメータの変化を引き起こすべく調整コントローラ１０により操作され得る制御入力である。これらの因子は、タービン・コントローラ１０内に、又はプラントの分散制御システム（ＤＣＳ）内に、又はガスタービン内への（燃料ガス温度のような）入力の特性を制御する外部コントローラ内に、存在し得る。動作制御因子の例としては、燃焼器の燃料の分流、タービンの燃空比、及び燃料ガス入口温度が挙げられる。
【００２７】
タービン調整に対する必要性の全ての決定は、調整コントローラ１０内で実施される。調整操作は、事前設定された操作判定基準から外れた動作パラメータ・データの受信時に生成される“警報”のような指標に基づいて開始される。調整操作が開始されるためには、警報及び従ってデータの異常が所定の時間間隔に亙り継続せねばならない。
【００２８】
調整用の調節の一例は、燃焼ダイナミクスを調節するための燃料ノズル圧力比率の変更である。より高い火炎温度及び効率を達成するためのより高い入口温度が必要とされたとき、タービン燃焼器は、所定の燃焼器容積においてより大きなエネルギを放出せねばならない。多くの場合、より良好な排気放出物は、燃焼反応区域の上流における燃料及び空気の混合比を増大することにより達成される。また、増大された混合比は多くの場合、燃料ノズル放出部における圧力低下を増大させることにより達成される。前記混合比が燃焼器内で増大するほど、燃焼により引き起こされる乱流は、燃焼器内のノイズに繋がることが多く、また音響波の生成に繋がり得る。典型的に、音響波は、燃焼火炎の音波が、燃焼器の容積又は燃料システム自体の音響的特性と結合されたときに引き起こされる。
【００２９】
音響波は、チャンバ内の内部圧力に影響することがある。燃料ノズルの近傍の燃焼器圧力が上昇するとき、ノズルを通過して流れる燃料の速度、及び付随する圧力低下が減少する。代りに、ノズルの近傍の圧力の減少は、燃料の流れの増大を引き起こす。燃料ノズルにおける小さな圧力低下が、燃料の流れの振動を可能にする場合、燃焼器は、増幅された圧力振動を経験し得る。燃焼器内における圧力振動に対抗すべく、燃焼ダイナミクスが監視されると共に、燃焼器圧力における不都合な変動を低減もしくは排除するために、燃空比及び燃料ノズル圧力比率が修正され、それにより警報状況が解決されるか、又は燃焼システムが容認可能なレベルの燃焼ダイナミクスへと戻される。
【００３０】
図２に示されたように、ＣＤＭＳ５０、ＣＥＭＳ４０、燃料ガス温度コントローラ６０から受信したデータ、及びタービン・コントローラ３０からの他の関連するタービン動作パラメータは、ＤＣＳ２０を通して調整コントローラ１０へと導かれ得る。代替的に、示されないが、これらの要素の内の一つ以上が、ＤＣＳ２０を必要とすることなく、互いに直接的に通信しても良い。その場合に入力値は、タービンの標準的もしくは目標的な動作データと比較され、前記動作データは、動作基準値として調整コントローラ内に記憶されているものである。記憶された動作基準値は、以下において更に詳細に記述されるように、少なくとも部分的に、調整警報レベルの形をしている、タービンに対する操作優先順位設定に基づいている。優先順位設定は、図３に示されたように、調整コントローラ１０の主要ユーザ・インタフェース１２上のユーザ選択入力により定義される。優先順位設定に基づいて、タービンの動作に対してタービン・コントローラ１０により一連の調節が行われる。前記調節は、燃料加熱ユニット６０（図１）を含む制御手段と、タービン・コントローラ３０の他の種々の動作制御因子とに向けられる。
【００３１】
図３に描かれたインタフェース表示装置１２は、調整警報レベルを決定するためにエンドユーザが操作する主要ユーザ・インタフェース表示装置である。インタフェース１２は、（各々がオン／オフ表示を有する）複数のスイッチから成る。これらのスイッチは、ユーザが、タービンの動作にとって望ましい調整優先順位を指定することを可能にする。示された実施例において、切換えられる操作優先順位は、最適ＮＯｘ放出１４、最適動力１６及び最適燃焼器ダイナミクス１８を含む。これらのスイッチの各々は、タービンの好適な動作を調節すべくユーザにより設定される。スイッチを“オフ”から“オン”へと切換えることは、各パラメータのための警報限界を変更するように作用する。更に、操作優先順位１４、１６、１８の幾つかもしくは全てを“オン”へと切換えることは、図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２を介しての関連する制御設定値のリアルタイム調節による更なるタービン最適化をユーザに与える。調整コントローラ１０内には、各スイッチにより設定された優先順位に基づいてタービン内の動作を修正する機能が在る。優先順位はまた、以下でより詳細に論じられるように、ユーザにより選択された優先順位及び手動設定値に加え、ハードウェアでコード化された論理によっても支配され得る。例えば、此処に記述される実施例において、最適ＮＯｘ放出スイッチ１４及び最適動力スイッチ１６の両方が“オン”に設定されるなら、コントローラ１０は、最適動力ではなく、最適ＮＯｘモードで動作する。故に、最適動力モードで動作するためには、最適ＮＯｘ放出スイッチ１４は“オフ”とされねばならない。示された実施例において、最適動力１６は、最適ＮＯｘ１４がオフ位置に在るときにのみ選択され得る。最適ダイナミクス１８は、いつでも選択され得る。最適熱消費率、最適ＣＯ放出、熱回収蒸気発電器（ＨＲＳＧ）の最適寿命、最適ガスタービン燃料混合比率、最適ガスタービン・ターンダウン能力などのようなパラメータを含む、（不図示の）他のユーザ・インタフェース・トグル・スイッチが使用されてもよいことがはっきりと記される。
【００３２】
図４は、インタフェース表示装置スイッチの相互関係のグラフ的表現を示している。示されたように、一つのパラメータを“オン”に切換えると、警報限界は、それらの“オフ”レベルとは異なるレベルへと変更される。図４に示された例において、警報限界は、最適ＮＯｘ及び最適動力の両方が“オン”位置及び“オフ”位置で示される。グラフ上のこれらの点は、（終始、記号δにより表される）最適ダイナミクスの選択により、“オン”もしくは“オフ”位置へと変更される。図４のグラフ上に示された各点は、ユーザにより選択された操作優先順位に基づく、ダイナミクスに関する例示的な一群の限界を表す。
【００３３】
図２に戻ると、調整コントローラ１０内で行われる決定及び計算の論理的流れの表現が示される。調整コントローラ１０は、タービン・コントローラ３０を介してタービンの実際の動作パラメータを、ＣＤＭＳ５０を介して燃焼器ダイナミクスを、及びＣＥＭＳ４０を介してタービン排気放出物を受信する。このセンサ・データは、上述の要素４０、５０及び６０から直接的に、又はＤＣＳ２０を介して、調整コントローラ１０へと導かれる。受信されたセンサ・データは、タービン動作が所望の設定値を満たしているか否かを決定するために、記憶された動作基準値と比較される。動作基準値は調整コントローラ１０内に警報レベルの形で記憶されており、その場合、タービンの通常動作は、当該パラメータに対して設定された高位警報レベル及び低位警報レベルの間にある各パラメータに対して動作データを返すであろう。動作基準値に対する警報レベルは、図３に関して上で論じられたように、調整コントローラ１０の主要ユーザ・インタフェース表示装置１２上のユーザ・スイッチ１４、１６、１８により定義された、タービンの事前設定操作優先順位に基づいている。
【００３４】
事前設定された操作優先順位に基づいて、調整コントローラ１０内へコード化された階層的なブール論理手法は、操作優先順位に基づいて主調整事項を決定する。この論理的選択から、調整コントローラ１０は、調節の最大範囲（例えば、高位側値及び低位側値）内で、タービンの動作パラメータを変更するための一定の増分調節値を実行する。調整変更は、所定の増分時間に亙り、一貫した所定の方向において行われると共に、その時点における主調整事項に従属する。調整用の調節を決定する上で数式計算もしくは関数計算は行われず、寧ろ、増分調節の大きさ、調節の方向、及び各々の制御因子のための調節の間の時間間隔が、調整コントローラ１０に記憶されると共に、返された警報及びユーザの操作優先順位に基づいて選択されることが企図される。この判定基準は好適には、調整制御制約条件として調整コントローラ１０内に記憶されると共に、その時々にユーザによって要望どおり修正され得る。
【００３５】
図２に示されたように、調整コントローラ１０は、ＣＤＭＳ５０及びＣＥＭＳ４０から夫々受信した動作パラメータを、上で論じられたように調整コントローラ１０内に記憶された動作基準値及び警報レベルと比較することにより、放出物が適合しているか否かを決定し１００、且つ燃焼器ダイナミクスが容認可能レベルに在るか否かを決定する１０２。もし、両方ともに、設定された動作基準を満足しているなら、更なる処置は取られずに、調整コントローラ１０は、ＣＥＭＳ４０又はＣＤＭＳ５０からの次のデータ群を待つか、又はタービン・コントローラ３０からの他の動作データを待つ。もし、ＣＥＭＳ４０又はＣＤＭＳ５０から受信したデータが動作基準を満足していなければ、すなわち、図２の段階１０４による場合と同様に警報レベルより高いもしくはそれ未満であるなら、調整操作は、主調整事項を先ず決定する次の調整段階１０６へ進む。タービン動作の論理的調節は、主調整事項により定義され１０６、前記主調整事項は、図８に関して以下に論じられるように、ユーザ・インタフェース１２内に設定されたプリセット操作優先順位に少なくとも部分的に基づくものである。
【００３６】
主調整事項が一旦決定されたなら、調整コントローラ１０は、前記レベルが、調整コントローラ１０内に記憶された動作基準値内にあることを保証するために、動作パラメータの修正を試みる。操作の好適実施例において、調整の問題点を修正するために、調整コントローラ１０は先ず、タービン燃焼器の燃料分流を増分的に変更することを試みる１０８。燃料分流は、各燃焼器における燃料ノズルに対する燃料の流れの配分を決定する。もし、燃料分流の調節１０８により、調整の問題点が解決されて動作パラメータ・データが動作基準値への適合に戻されるのでなければ、追加の動作・動作制御因子に対する更なる調節が実施される。斯かる追加の動作制御因子は、他の燃料分流（ＦＳ１、ＦＳ２などとしばしば称される複数の燃料分流を備えるシステムの場合）、又は燃空比もしくは燃料温度のような他の動作特徴であり得る。示された例において、次の増分調節は、燃料ガス温度設定点の変更であり得る。この調節段階において、調整コントローラ１０は修正された燃料ガス入口温度信号をＤＣＳ２０に送信し、前記信号は次に、燃料加熱ユニット６０へと導かれる。
【００３７】
段階１０８において増分ステップ量が採用された後、燃焼器燃料分流及び／又は燃料ガス入口温度の修正により調整の問題点が解決されたか否かを確認するために、段階１１０においてチェックが行われる。もし、更なる調整的な修正が必要とされるなら、調整コントローラ１０は全体的な燃空比を変更する１１２。この手法は、所定の時間に亙り、一定の増分的変更を利用してタービンの熱サイクルに対する変更を行う。燃空比を修正する段階１１２は、タービン動作に対する所定の標準制御曲線であって、調整コントローラ１０のメモリ内に維持される標準制御曲線に従って、排気温度を（上昇もしくは低下させて）調節することが意図される。
【００３８】
本開示において、通常の通信のモードは、所与の制御因子に対して意図された制御信号であって、調整コントローラによってＤＣＳ２０を介してタービン・コントローラ３０へと導かれる制御信号を利用して調整変更を提供する。但し、制御信号は、ＤＣＳ２０の使用なしで、タービン・コントローラ３０に対して直接的にも通信され得る。これらの調節は、システム内における種々のコントローラ手段内で直接的に、又はタービン・コントローラ３０を介して実施される。動作データが所望の動作基準値内へと戻されたとき、調整設定は調整コントローラ１０により所定位置に保持され、センサ手段４０、５０、６０から受信された不適合データに起因する警報は保留される。
【００３９】
調整コントローラ１０からタービン・コントローラ３０もしくは関連するコントローラ手段に対して送信される調節は、好適には大きさが固定されている。故に、前記調節は、新たなデータにより再計算されたり、目標に対して最適化されたりすることはない。調節は、“開ループ”の一部である。前記調節は、一旦開始されたなら、暫定的な調節が動作データを動作基準に適合させない限り、又は新たな主調整事項が生じない限り、事前設定された最大値もしくは指定範囲内での最大値へと増分的に進む。殆どの状況下で、一つの動作制御因子に対する全増分範囲が完了されたとき、調整コントローラ１０は、事前設定された操作優先順位及び主調整事項により定義される次の動作制御因子へ進む。調整コントローラ１０の論理は、段階的に各動作制御因子の調節を推進し、その場合に各制御因子に対する調節の増分ステップ量は、調整コントローラ１０のメモリ内に記憶される。
【００４０】
調整コントローラ１０は好適には、一度に一つの動作制御因子を扱う。例えば、主調整事項１０６が、行われるべき最初の調節を必然的に決定する。上で論じられた好適例においては、段階１０８において、燃料配分制御因子が最初に調節される。図２に示されたように、この段階中に、燃料回路１の燃料分流が扱われ、燃料回路２に対する燃料分流が後に続く。
【００４１】
燃料回路１及び２の利用は、本質的に一般的であり、また任意の特定の燃焼システムにおける特定の機器構成に対して適用され得ることが注目されるべきである。故に、この調整手法は、任意の燃焼システムが、一つのみの燃料分流、二つの燃料分流、又は二つより多い燃料分流を有するかに関わらず、任意の燃焼システムに対して適用され得る。もし、燃焼システムが一つだけの有用な燃料分流を有するなら、この第２の調整段階もしくは燃料回路２の調節段階は、調整アルゴリズム内に残されるが、所定の位置で中止される。もし、燃焼システムが二つよりも多い燃料分流を有するなら、最も有効な二つ分の燃料分流の“ノブ”すなわち制御因子が利用されるか、又は調整されつつある特定の燃焼システムにより指示されるとおりに残りの燃料分流に対する追加の調節が行われる。最後に、ユーザは、第２の燃料回路の調整を停止することができ、それにより一つのみの燃料回路が調整で使用されることが可能にされる。
【００４２】
燃料ガス入口温度の調節は、通常は、必要に応じて燃料分流の調節に続く。各段階においては、増分調節が在り、調節されたタービン動作が安定化するのを可能にするための時間遅延が後に続く。時間遅延の後、タービン動作が依然として動作基準値から外れたままであることを、調整コントローラ１０により解析された現在の動作データが表すなら、次の増分調節が行われる。このパターンは、各段階に対して反復される。殆どの状況下で、一つの調節段階が完了したときにのみ、調整コントローラは次の動作制御因子に移る。
【００４３】
調整コントローラ１０は、その全てが経時的に変化すると共にタービン動作に対して相当の影響を有する周囲温度、湿度及び圧力の種々の条件において、適切な調整をつづけるために、燃焼動作を好適に制御する。調整コントローラ１０はまた、燃料組成が変動する間においても、タービンの調整を続ける。燃料組成の変動は、放熱量の変化を引き起こし、これは不適切な排出、不安定な燃焼、又は作動停止にさえ導くことがある。調整コントローラ１０は、好適には、燃料組成を補償すべく調節する役割は果たさず、寧ろそれは、燃焼出力及び吐出量への影響を扱うために、動作・動作制御因子（燃料ガス配分、燃料ガス入口温度、及び／又はタービンの燃空比）を調整する。但し、調整コントローラ１０が燃料組成を調節する役割も果たす実施例が、追加の制御アーキテクチャとともに本システムに取り入れられ得る。
【００４４】
他の調整シナリオにおいては、調節に対する代替的な順序が企図される。例えば、主調整事項が高ＮＯｘ放出であるなら、燃料温度の調節は省略されると共に、燃空比を調節するために動作制御曲線へと直接的に進み得る。但し、もし、クラス１のダイナミクスが主調整事項であるなら、動作制御曲線に行く前に、増分的な燃料温度調節が実施され得る。代替的に、動作燃空比の制御曲線に従って制御因子に対して調節を行う段階は、ユーザによる優先順位に基づいて、完全に停止され得る。
【００４５】
図５は、図２に含まれたような主調整事項１０６を決定する枠組みを詳述する図を提供している。更なる段階は、図８に関して以下に記述される。先ず、上で詳述されたように、ＣＥＭＳ４０及びＣＤＭＳ５０から、関連する放出物パラメータ１２０及び燃焼器ダイナミクス１２２が、調整コントローラ１０により受信される。関連する放出物パラメータ１２０及び燃焼器ダイナミクス１２２は次に、調整コントローラ１０に対して同様に提供される許容可能な調整限界１２４と比較される。許容可能な調整限界は、図３の調整インタフェース１２及び図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２を用いて調節され得る事前設定範囲の形であって、図６及び図７に関して以下に示される論理に従って決定される事前設定範囲の形をしている。この比較の出力は、種々の調整事項の一連の“真”警報１２６であり、その場合に警報状態は、検知された動作データ１２０、１２２が、調整限界１２４において示された所与の警報範囲より高いかもしくは低いかを表す。
【００４６】
警報状態は、二つ以上のレベルもしくは階層を有し得る。例えば、高（ｈｉｇｈ）“Ｈ”；高々（ｈｉｇｈ-ｈｉｇｈ）“ＨＨ”；高々々（ｈｉｇｈ-ｈｉｇｈ-ｈｉｇｈ）“ＨＨＨ”、及び低（ｌｏｗ）“Ｌ”；低々（ｌｏｗ-ｌｏｗ）“ＬＬ”；低々々（ｌｏｗ-ｌｏｗ-ｌｏｗ）“ＬＬＬ”のような、警報の変化する厳しさの程度が在り得る。“真”論理警報１２６は引き続き、段階１３０において、それらの重要性のレベルに従って格付けされる（例えば、高々“ＨＨ”警報は、高“Ｈ”警報より重要、などである）。もし、二つ以上の調整事項が同一レベルを共有しているなら、それらの調整事項は次に、図８に関して以下に記述されるように、ユーザの選択に従って格付けされる。もし、ただ一つの警報が出現したなら、図２に示された調整プロセスを開始するために、これは主調整事項１０６として選択かつ使用される。但し、図５のプロセスの結果、すなわち、“真”と格付けされた警報１３０は、主調整事項１０６が確認される前に、図８に示されたように、ユーザにより決定される判定基準により処理される。
【００４７】
図６において、許容可能な調整限界１２４が如何にして決定されるかを説明するフローチャートが提供される。一旦決定されたなら、調整限界１２４は、上で示され且つ図５に示された動作データ１２０、１２２と比較される。先ず、図３のインタフェース表示装置１２に対応するユーザ・インタフェース・トグル・スイッチ１４、１６、１８が、最も重要なトグル・スイッチに対する警報強制物の移動を可能にするために、内部順位を利用して互いに比較される。故に、どのスイッチが“オン”位置にあるかに応じて、異なる調整限界が、許容可能な調整限界に含まれる１２４。最適ＮＯｘ、最適動力及び最適ダイナミクスの各々は、対応するトグル・スイッチ１４、１６、１８が“オン”又は“オフ”のどの位置に在るかに依存して、（図６において番号１３４、１３６及び１３８で表される）事前設定限界の集合を有する。また、トグル・スイッチのいずれもが“オン”位置に無いときに使用されるべき内部の一群のデフォルト限界１４０も在る。更に、ユーザ・インタフェース・トグル・スイッチ１４、１６又は１８の幾つかもしくは全てが“オン”に選択されるなら、ユーザ／操作者によりリアルタイムで図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２が利用されて、有効な限界が入力されることを確実にするべく更なる内部制御により関連する調整限界を調節する。
【００４８】
内部順位は、競合するトグル・スイッチ１４、１６又は１８が“オン”位置に在る場合に、どの調整限界が上位を占めるべきかを決定する。本例において、前記順位は、最適ＮＯｘを最適動力より上に格付けする。最適ダイナミクスは、任意の時点にて選択されて、図４に示されるように、与えられた他の選択の調整限界を単に変更するだけだろう。もし、最適ＮＯｘ１４及び最適動力１６が両方ともに“オン”位置に在るなら、最適ＮＯｘに対する調整限界１３４が使用される。内部的な調整限界に加え、実際の高及び低ＮＯｘ調整限界２５０、２５２をリアルタイムで変更するために、図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２が使用され得る。更に、このトグル・スイッチ１８が起動されたなら、最適ダイナミクス１３８のための調整限界が利用される。同様に、クラス１及びクラス２の高いダイナミクス設定値２５４、２５６の手動調節は、図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２を用いて手動で行われ得る。ユーザ・インタフェース・トグル・スイッチ１４、１６、１８のどれもが起動されていなければ、許容可能な調整限界１２４としてデフォルト調整限界１４０が提供され、且つ、図１９の調整パラメータ調節インタフェース２６２は、調整設定値のどれをも変更する様に働かない。調整コントローラ１０に対して許容可能な調整限界を構成すべく使用され得る調整限界１３４、１３６、１３８及び１４０の全ては、エンドユーザ及びプログラマにより開発され得ると共に、調整コントローラ１０内にハードウェアでコード化されるか、又は所与の用途に対して最適化判定基準１４、１６、１８の幾つかが“オン”に選択されるという条件で、調整パラメータ調節インタフェース２６２を用いてリアルタイムで調節され得る。図６において概説された方法論は、図３及び図１９に関して上で示されて本開示において部分集合のみが具体的に概説される選択肢のような、多数の異なるユーザ・インタフェース・トグル・スイッチ及び調整パラメータ調節制御デバイスの取入れに対して例示的な枠組みを提供することを意味する。
【００４９】
図７は、システムの許容可能な調整限界の部分集合を決定するために与えられた図６のフローチャートの具体的な例を示している。この例においては、高ＮＯｘ、高々ＮＯｘ、クラス１の高δＰ、クラス２の高δＰに対する調整限界が、事前設定された調整限界及びユーザの選択に基づいて決定されるだろう。種々の例示的な調整限界が、最適ＮＯｘ１３４、最適動力１３６、最適ダイナミクス１３８及び最適設定値無し１４０に提供され、それらには（ブロック１５２、１５４、１５６及び１５８において夫々示される）対応する数値が与えられる。各判定基準に対して与えられる対応する数値は、許容可能限界１２４が、どのトグル・スイッチ１４、１６又は１８が選択されるか次第で異なり、且つ、関連する手動調整設定値がそれらの夫々の調整パラメータ調節インタフェース２６２の制御デバイス２５０、２５２、２５４、２５６を用いて操作されるように変化する。一例として、最適ＮＯｘ１３４、１５２及び最適動力１３６、１５４は、ＮＯｘに対する限界を与えるが、最適ダイナミクス１３８、１５６が選択されない場合に使用されるべきダイナミクスに対する限界も提供する。但し、最適ダイナミクス・トグル１８が選択された場合、それに対して提供されたクラス１のδＰ及びクラス２のδＰの値１５６が、最適ＮＯｘ１３４、１５２及び最適動力１３６、１５４に関して列挙された値の代わりに使用される。
【００５０】
この特定の例においては、最適ＮＯｘ１４及び最適ダイナミクス１８のためのトグル・スイッチが選択され、最適動力１６のためのスイッチは“オフ”位置に残される。故に、高ＮＯｘ及び高々ＮＯｘに対する最適ＮＯｘからの値１５２が提供される。同様に、最適ダイナミクス１８も選択されるので、クラス１の高δＰ及びクラス２の高δＰのためのダイナミクスが、最適ＮＯｘ１３４、１５２に関して提供されたδＰの値に置き換わる。結果として、夫々の許容可能な調整限界１２４がブロック１６０に示されたように提供される。これらの許容可能な調整限界１２４は、ＣＥＭＳ４０及びＣＤＭＳ５０からの情報が警報状態に在るのか正常に動作しているかを決定するために、上述されたように図５において使用された限界に対応する。上述されたように、最適ＮＯｘ１４及び最適ダイナミクス１８のためのトグル・スイッチが選択されたので、図１９の調整パラメータ・インタフェース表示装置２６２からの高ＮＯｘ２５０、低ＮＯｘ２５２、クラス１の高いダイナミクス２５４及びクラス２の高いダイナミクス２５６の夫々の制御設定値が、図７の高ＮＯｘ、クラス１及びクラス２の高いダイナミクス設定値１２４、１６０のための値を変更すべく使用され得る。
【００５１】
図８は、主調整事項１０６を決定するために、ユーザの優先順位、及び受信した“真”警報状態を取入れるプロセスに関する概略図を示している。図２に示されたように、タービン・コントローラ１０が実施するタービン動作変更を決めるのは、この調整事項１０６である。
【００５２】
先ず、全ての可能性のある主調整問題点１４２の決定が為される。これらとしては、限定するものではないが、燃焼器の作動停止、ＣＯ放出、ＮＯｘ放出、クラス１の燃焼器ダイナミクス（クラス１δＰ）、及びクラス２の燃焼器ダイナミクス（クラス２のδＰ）が挙げられる。可能性のある主調整問題点１４２のリストは、ユーザ及びプログラマにより決定されると共に、多数の要因もしくは操作判定基準に基づき得る。一例として、クラス１及びクラス２の燃焼器ダイナミクスδＰとは、音響周波数の特定の範囲に亙り生ずる燃焼ダイナミクスを指し、その場合にクラス１とクラス２とでは周波数の範囲が異なる。実際、多くの燃焼システムはクラス１及びクラス２に対応する異なる音響共鳴周波数を保有し得ると共に、これらの二つのダイナミクスクラスにおける変化は、各々が異なるタービン及び／又は燃焼器の配置構成に対して異なるタービン動作パラメータ変化を利用することで緩和され得る。一部の燃焼システムは、調整され得る燃焼器ダイナミクスの異なる“クラス”（周波数範囲）を、有さないか、一つ、二つ、又は三つ以上の“クラス”を有し得ることも注目されるべきである。この開示は、二つの異なる燃焼器ダイナミクスのクラスが言及されるシステムを採用している。但し、この開示は、（０から３以上の）任意の数の別個のダイナミクス周波数クラスに対して広範に適用され得ることが十分に意図されている。
【００５３】
可能性のある主調整問題点１４２の決定の後、これらの問題点は、エンドユーザの要望と有害作用とに従って、重要性１４４の順序で格付けされ、前記有害作用は、各調整事項が環境及び／又はタービン性能に対して有し得るものである。可能性のある主調整問題点の各々の相対的な重要性は、エンドユーザ毎に、及び燃焼器の配置構成毎に異なる。例えば、一部の燃焼システムは、通常の日々の動作パラメータの変動が、通常は良性のダイナミクス調整事項を非常に短時間の間に破滅に至らしめるように、燃焼器ダイナミクスに対する極端な感受性を明らかに示し得る。この場合、支配的なダイナミクス調整事項（クラス１及びクラス２）の一方もしくは両方が、優先順位１（最も重要）へと昇格され得る。一例として、図８においては、最も重要な主調整事項１４４として、燃焼器の作動停止が列挙される。この格付けは、等しいレベルの深刻さを有する複数の警報が在る場合に主調整事項を決定するために使用される。最高から最低までの重要性での主調整事項１４４のこの格付けは、特定のブール論理的順位１４８が生成される全体的な枠組みを提供する。例えば、クラス１及びクラス２のδＰが、システムの動作パラメータにおける摂動に対してほぼ単調な挙動に従うと想定すると、クラス２の高々“ＨＨ”δＰ警報は、クラス１の高“Ｈ”δＰ警報よりも重要であり得る。更に、ブール論理的順位１４８に対して図８に与えられた例において、高“Ｈ”ＮＯｘ放出は、高“Ｈ”クラス２ダイナミクスよりも重要である。このことは、他の警報が“真”ではない場合に、高“Ｈ”ＮＯｘ及び高“Ｈ”クラス２ダイナミクスの両方が“警報”（論理＝真）に在るならば、自動調整システムは、高“Ｈ”ＮＯｘが主調整事項なので、その高“Ｈ”ＮＯｘを調整することを意味する。最後に、作動停止はＮＯｘ放出より上位に格付けされると共に、両方ともにクラス１のδＰよりも上位に格付けされることが理解できる。故に、全ての三つの範疇に対して返された高“Ｈ”警報が在るなら、作動停止が主調整事項であり、ＮＯｘ放出が続き、次に、クラス１のδＰが続く。このブール論理的順位１４８は、図５に関して上で示されたように、許容可能な調整限界１２４を動作データ１２０、１２２に対して比較することにより返された“真”警報１３０に対して比較されるものである。
【００５４】
全ての“真”調整警報１３０は、深刻さにより格付けされた（例えば、ＨＨＨはＨＨより上位など）ものとして提供される。“真”調整警報１３０は、次に段階１５０において、どの調整が“真”の主調整事項１０６となるかを決定するために、ハードウェアでコード化されたブール論理的順位１４８と比較される。この一つの“真”の主調整事項１０６は今や、図２に詳細に示されるように、動作変更により緩和されるべき主調整事項１０６として、自動調整アルゴリズムの残りの部分へと受け渡される。
【００５５】
図９乃至図１２は、ブール論理的順位が実際にはどのように作用するかを描く自動調整システムのインタフェースの例示的な視覚的表現を提供する。図９は、図８に関して上で示された例に関して返された警報を示している。すなわち、警報は、Ｈ１６２、ＨＨ１６４及びＨＨＨ１６６のレベルにおいて、クラス２のδＰのために返される。これに加えて、ＮＯｘ１６８及びクラス１のδＰ１７０のための警報が、Ｈレベルで返される。より極端なレベルは、同一レベルにおける異なる警報間の争いよりも勝るので、クラス２のＨＨＨのδＰが、優先順位であり、及び従って主調整事項１７２である。
【００５６】
図１０乃至図１２は、図８のユーザ定義された順位１４４の下での異なる“真”警報レベルに対する主調整事項の更なる種々の例を示している。図１０は、ＨＨレベルにて返されたＮＯｘ警報を示しており、この深刻さの他の警報は無い。故に、高ＮＯｘが主調整事項である。図１１は、唯一の警報状態としてＨレベルに在るクラス１のδＰを示しており、従ってクラス１のδＰを主調整事項としている。最後に、図１２は、クラス２のδＰ及び作動停止の両方がＨレベルで警報を返すことを示している。図８における主調整問題点１４４のユーザ格付けを参照すると、作動停止はクラス２のδＰの上位の優先順位として格付けされることから、警報の深刻さは等しいとしても、作動停止が主調整事項となる。
【００５７】
図１３乃至図１６には、動作しているタービン・システムからの動作データに基づいて、本開示の調整コントローラの調整操作の操作結果の種々の例が示されている。図１３において、主調整事項はクラス２の高δＰであり、且つ、燃焼器ダイナミクスが最適ダイナミクスのために設定された操作優先順位から外れたときに生成されたクラス２の高δＰの警報に応じて、燃焼器燃料分流Ｅ１における変更が為される。例えば、ＣＤＭＳ５０からタービン・コントローラ１０により受信された実際の燃焼器ダイナミクスデータは、グラフにおいて２００として表される。またグラフにおいて、燃焼器ダイナミクスの移動平均は２０２として識別される。燃焼器ダイナミクスが、設定された時間間隔ＴＡに亙りダイナミクス警報限界２０４を超過したとき、調整コントローラ内で警報が発せられる。この警報は、第１事象Ｅ１と、燃焼器燃料分流調整パラメータ２０６における結果として生じる増分調節とを引き起こす。示されたように、燃料分流における増分的増大は、燃焼器ダイナミクス２００の対応する低下を引き起こし、平均の燃焼器ダイナミクス２０２はダイナミクス警報限界２０４の下方に低下する。時間が経過するにつれ、調整は調整コントローラにより保持されて、平均の燃焼器ダイナミクス２０２は、その作動位置をダイナミクス限界２０４の下方に維持する。故に、更なる調節は不要であり、すなわち、警報は発せられない。
【００５８】
図１４において、主調整事項は高ＮＯｘ放出である。調整コントローラからＮＯｘ放出データ２１０が受信されたとき、時間ＴＡの経過の後で警報が生成される。前記警報は、動作基準値もしくは調整限界２１２を超えるＮＯｘ放出２１０により引き起こされる。前記警報は、燃料分流２１４の増分的増大に帰着する第１事象Ｅ１を起動する。第１事象Ｅ１から時間間隔ＴＢの後、ＮＯｘ警報は、事前設定調整限界２１２を超えるＮＯｘ放出２１０の故に、依然として起動されている。時間ＴＢの後におけるこの継続的な警報は、第２事象Ｅ２及び燃料分流値２１４における第２の増分的増大を引き起こす。この第２の増加は、第１の増分的増大と大きさが等しい。第２事象Ｅ２は、ＮＯｘ放出レベル２１０を再吟味時間内に事前設定限界２１２の下方に低下させて、警報を中断させる。ＮＯｘ放出２１０が限界２１２の下方に留まるので、燃料分流２１４の調整は保持されて、タービンの動作は規定された動作パラメータを以て継続する。
【００５９】
図１５において、主調整事項は低ＮＯｘ放出／作動停止であり、警報は調整コントローラにより受信された低い読取値により生成される。示されたように、ＮＯｘ調整限界２２０が規定されている。ＮＯｘレベル・データ２２２の受信から、設定された時間間隔ＴＡが経過すると、警報が生成され、且つ第１事象Ｅ１が生じる。第１事象Ｅ１において、燃料分流レベル２２４が増分的に下方に調節される。事象Ｅ１から所定の時間ＴＢの経過の後、追加のＮＯｘ放出データ２２２が受信され、事前設定警報レベル２２０と比較される。ＮＯｘは依然として警報レベル２２０より低いので、燃料分流値２２４の更なる増分的減少に帰着する第２事象Ｅ２が生じる。事象Ｅ２から更なる時間ＴＣの経過が生じて、追加のデータが受信される。やはり、ＮＯｘデータ２１２は低く、警報は維持されると共に、更なる事象Ｅ３に帰着する。事象Ｅ３において、燃料分流値２２４は再び、同一の増分量だけ減少される。この第３の増分調節は、事前設定限界２２０の上方に上昇するＮＯｘ放出２２２に帰着して、警報の除去に帰着する。事象Ｅ３の後に設定された燃料分流２２４の調整値は、調整コントローラ１０により所定位置に保持される。
【００６０】
図１６において、調整コントローラ１０により受信されたＮＯｘ放出データ２３０がやはり、放出物下限値２３２に沿って進み、低ＮＯｘ／作動停止の主調整事項に帰着する。第１調整事象Ｅ１において、燃料分流値２３４が、増分的に低下させられて、下側限界２３２の上方におけるＮＯｘ放出２３０の対応する増加という結果になる。この第１の増分調節の後、ＮＯｘ放出は所定の時間間隔に亙り限界２３２の上方を保持し、次に、再び低下し始める。第２調整事象Ｅ２において、燃料分流値２３４が、指定された一定の増分値により再び調節される。この第２の調節はそのときに、燃料分流値２３４を、（調整コントローラ１０内においてハードウェアでコード化された限界として決定された）許容可能値である事前設定範囲内の所定の最小値に設定する。この限界が到達されたので、調整操作は、通常的には第２燃料回路の調節である、次の動作パラメータへ移る。提供された例において、（不図示の）この第２回路の値は、すでにその設定最大値／最小値に在るので調節されない。故に、調整操作は、次の動作パラメータ、すなわち負荷制御曲線２３６に移る。示されたように、事象Ｅ２においては、負荷制御曲線値２３６の増分調節が行われる。負荷制御曲線値（タービンの燃空比）２３６の増加は、最小値２３２の上方の値へのＮＯｘ放出２３０の対応する増加に帰着し、警報が除去される。警報が除去されると、調整設定値は保持されて、更なる調節は行われない。調整コントローラ１０は次に、ＤＣＳを介してのセンサ手段からのデータの受信に進むと共に、（最小のＮＯｘ放出限界ＥＬを含む）設定された動作基準値との比較を継続する。
【００６１】
図１７及び図１８は、企図された開示の範囲内における調整コントローラの動作の概略的表現の例である。タービンの動作は、タービンのＮＯｘ及びＣＯの両方の放出量、タービンダイナミクス、及び火炎安定性により定義される。図１７において、調整されたシステムは、動作菱形の中央における好適な動作範囲により定義される。この好適な動作範囲は典型的には、タービン・システムの先行する始動もしくは動作に基づいて手動で設定される。但し、高温及び低温の両方である天候の変化、及びタービン・システムにおける機械的な変化は、動作菱形内におけるドリフトを引き起こす。故に、タービン動作を好適な範囲内に維持するように調整することが望まれる。
【００６２】
図１８においては、好適な動作範囲から外れるタービン動作のドリフトに対する警告の役割を果たすように、動作菱形内に所定のバッファもしくは許容範囲１３２が設定される。検知された各動作値が、所定のバッファ・ラインもしくは限界に達したなら、警報が生成され、調整事象が引き起こされる。ドリフトの方向に基づいて、調整コントローラは、調整要件の詳細を満足するために、事前設定された反作用を行う。この事前設定された反作用は、タービン動作範囲を所望の範囲に戻してバッファ限界から離間させるための手段としての、タービンの動作制御因子における所定の増分シフトである。各パラメータは、高“Ｈ”、高々“ＨＨ”、及び高々々“ＨＨＨ”のような、二つ以上の警報を有し得ることが注目されるべきである。これらの警報は、タービン動作が所望の動作限界の外側に如何に接近しているかを、操作者に対して喚起するために、示された菱形の回りに連続的に配置される。
【００６３】
図１９は、調整パラメータ調節インタフェース２６２を描写しており、それによりユーザ／操作者は、調整パラメータの動作目標を満足するために、調整パラメータをリアルタイムで調節する。調整パラメータ調節インタフェース２６２は好適には、コンピュータのモニタ、又はコンピュータのマウス、トラックボール、もしくはタッチスクリーン技術を用いて操作可能であり得る他の画面のようなグラフィカル・ユーザ・インタフェースである。調整パラメータは、夫々のパラメータ調節制御デバイスを上下に摺動させることで調節され、それにより、各調整パラメータの最大値及び最小値は、要望どおりに、プログラム的に修正され得る。各調整可能パラメータの制御デバイス２５０、２５２、２５４、２５６は、他のパラメータのいずれからも独立している。例えば、高ＮＯｘ２５０を手動で調節することは、クラス１の高いダイナミクス限界２５４に対する直接的な影響を有さない。これらの調整パラメータ調節の起動は、図３において確認されるように、それらの夫々のタービン操作優先順位１４、１６、１８に対する“オン”又は“真”のブール設定によってのみ達成される。例えば、図３に示された最適ＮＯｘ放出１４を“オン”に選択すると、高ＮＯｘ２５０及び低ＮＯｘ２５２のみを手動で調節する機能が起動される。代替的に、図３に示された最適ダイナミクス１８を“オン”に選択すると、クラス１の高いダイナミクス２５４及びクラス２の高いダイナミクス２５６のみの手動調節が許容される。
【００６４】
本開示は、その多数の例示的実施例に関して記述かつ図示されてきた。本開示の精神及び有効範囲から逸脱せずに、且つ請求項に記載された本開示の範囲内で、他の種々の変更、省略及び追加が為され得ることが、上述の内容から当業者によって理解されるに違いない。
【符号の説明】
【００６５】
１０    調整コントローラ
１２    主要ユーザ・インタフェース
１４    最適ＮＯｘ放出スイッチ
１６    最適動力スイッチ
１８    最適燃焼器ダイナミクス
２０    分散制御システム
３０    タービン・コントローラ
４０    連続的放出物監視システム
５０    連続的ダイナミクス監視システム
６０    燃料加熱コントローラ
２００    燃焼器ダイナミクス
２０２    平均の燃焼器ダイナミクス
２０４    ダイナミクス警報限界
２０６    燃焼器燃料分流調整パラメータ
δＰ    燃焼ダイナミクス
Ｅ１    第１事象
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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