(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、
前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、
前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記目標負荷設定を前記実際の負荷にスイッチングすることを特徴とするコンバインドプラントの燃料制御方法。
【請求項２】
ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、
前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、
前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記偏差が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換することを特徴とするコンバインドプラントの燃料制御方法。
【請求項３】
ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を、上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差Ｅ１に応じて前記ガスタービンの回転数指令を生成し、ガスタービンの実回転数と前記回転数指令との比較において得られる偏差Ｅ２に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、
前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、
前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記回転数指令が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換することを特徴とするコンバインドプラントの燃料制御方法。
【請求項４】
前記請求項１〜３のいずれか一つに記載されたコンバインドプラントの燃料制御方法を、コンピュータに実行させるプログラム。
【請求項５】
ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御装置において、
前記上位コンピュータからの目標負荷設定と、
前記実際の負荷と、
を入力とする入力部と、
クラッチの嵌合期および離脱期を検出するトリガー部と
前記トリガー部からの検出信号があったときは、前記検出信号から一定期間、前記目標負荷設定を前記実際の負荷にスイッチングするか、または前記偏差が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換し、当該一定となった前記偏差にゲインを乗じることによって燃料制御弁への制御出力を決定する演算部と、
前記制御出力を前記燃料制御弁に対して出力する出力部と、
を有することを特徴とするコンバインドプラントの燃料制御装置。
【請求項６】
ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を、上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差Ｅ１に応じて前記ガスタービンの回転数指令を生成し、前記ガスタービンの実回転数と前記回転数指令との比較において得られる偏差Ｅ２に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御装置において、
前記上位コンピュータからの目標負荷設定と、
前記実際の負荷と、
前記ガスタービンの実回転数と、
を入力とする入力部と、
クラッチの嵌合期および離脱期を検出するトリガー部と
前記トリガー部からの検出信号があったときは、前記検出信号から一定期間、前記回転数指令が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換し、当該一定となった前記偏差にゲインを乗じることによって燃料制御弁への前記制御出力を決定する演算部と、
前記制御出力を前記燃料制御弁に対して出力する出力部と、
を有することを特徴とするコンバインドプラントの燃料制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、コンバインドプラントの燃料制御方法、それに供する制御装置、およびコンバインドプラントの燃料制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関し、更に詳しくは、クラッチの嵌合・離脱に影響を受けないコンバインドプラントの燃料制御方法、それに供する制御装置、およびコンバインドプラントの制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一軸コンバインドプラントは、ガスタービン、発電機、および蒸気タービンを一つの軸で接続して構成されるものである。最近では、この一軸コンバインドプラントにおいて、発電機と蒸気タービンの間の軸にクラッチを介在させるタイプのものが登場している。このクラッチ付き一軸コンバインドプラントでは、クラッチによる両回転機の連結、切り離しが可能で、ガスタービンと蒸気タービンの起動・停止を別個にできるという特徴を有する。
【０００３】
このクラッチ付き一軸コンバインドプラントは、ガスタービンからの排ガスを利用した排ガスボイラーから発生する蒸気が蒸気タービンに投入可能となるまでクラッチを切り離しておき、まずガスタービンと発電機のみを起動させて用いる。そして、蒸気タービンが一定の回転数になったときにクラッチを嵌合する。反対にコンバインドプラントを停止するときは、まず蒸気タービンへの蒸気供給を減少させ、クラッチを切り離し、その後燃料制御弁を絞ってガスタービンを停止させる。
【０００４】
図８は、上記クラッチ付き一軸コンバインドプラントの制御システムを示す構成図である。まず、ロードリミット制御方式と呼ばれる制御方式が採られる場合を説明する。ガスタービン８１と蒸気タービン８２は、発電機８３と、クラッチ８４とを介して一軸で接続されている。ガスタービン８１の出力制御は、上位コンピュータからの目標負荷設定８５と実際の負荷８６との偏差ＥにＰＩＤ制御器８７を加えて得られる制御出力８８を基礎として行われる。
【０００５】
制御出力８８は、燃料制御弁８９のリフトに変換され、それによって燃料流量が調整され、最終的にガスタービンの出力が制御される。上記上位コンピュータからの目標負荷設定８５は、電力消費状況に合わせて適宜見直される。このとき、目標負荷設定８５が急激に変化すると、ガスタービン燃焼器及びブレード廻りの温度が変化し、ガスタービンを破損してしまう。そのため、目標負荷設定８５直後には、変化率を抑制する変化率レートリミッター９０を挿入しておく。
【０００６】
図９は、クラッチ付き一軸コンバインドプラントの別方式の制御システムを示す構成図である。この方式は、ガバナー制御方式と呼ばれるものである。この方式におけるガスタービン９１の出力制御では、まず上位コンピュータからの目標負荷設定９２と実際の負荷９３との偏差をとり、それに応じて回転数指令（ＳＰＳＥＴ）を生成し、メモリーＭに格納する。そして、その値とガスタービン９１の実回転数９４との偏差にゲインＫを与えた制御出力９５を基礎として行われる。なお、変化率レートリミッター９６が目標負荷設定値直後に設けられる点は、ロードリミット方式と同様である。
【０００７】
上記のように制御されたクラッチ付き一軸コンバインドプラントを採用すると、クラッチが離脱した状態で、まずガスタービンと発電機のみを起動するので、起動に必要なトルクは小さくなる。これにより、起動装置を不要または容量を小さくできる。また、ガスタービンと発電機のみ起動している間、風損を気にしなくてもよい程度に蒸気タービンを低速で回転させることができ、この間は冷却蒸気が不要となる。これによって補助ボイラーを不要または容量を小さくできる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記クラッチ付き一軸コンバインドプラントでは、クラッチが嵌合するときと離脱するときに以下のような問題が生じる。
【０００９】
クラッチが嵌合するとき、蒸気タービンのトルクが一気に発電機に加わるので、発電機からの出力（実負荷）が一気に急上昇する（蒸気タービンのトルクが一気に加わるようにしないとクラッチが嵌合しない）。このとき、上記コンバインドプラント制御システムにおける目標負荷は一定であるのに対し、実負荷が急上昇することになるので、一気に燃料制御弁が絞られる。このような燃料制御は、ガスタービンの燃焼状態の急激な変化を招き、燃焼器を痛めてしまうか、または失火を招来してしまう危険性がある。
【００１０】
また、上記とは反対にコンバインドプラントを止める途中で、クラッチを離脱させる必要があるが、クラッチを離脱させるとき蒸気タービンのトルクが一気になくなるので一瞬の間に発電機からの出力（実負荷）が急降下する。（蒸気タービンのトルクが一気になくなるように弁を閉めないとクラッチがうまく離脱しない）このとき目標負荷は一定で実負荷が急降下するので一気に燃料制御弁が開放される。このような燃料制御も燃焼器を痛める危険がある。
【００１１】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、クラッチの嵌合・離脱に影響を受けないコンバインドプラントの燃料制御方法、それに供する制御装置、およびコンバインドプラントの制御方法をコンピュータに実行させるプログラムを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法は、ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記目標負荷設定を前記実際の負荷にスイッチングするようにしたものである。
【００１３】
本発明において、クラッチの嵌合期とは、クラッチの物理的嵌合時そのものだけでなく、まもなくクラッチが嵌合するであろうという時間的にクラッチの物理的嵌合手前をも含む趣旨である。同様に、クラッチの離脱期とは、時間的にクラッチの物理的離脱手前を含む趣旨である。クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段は、クラッチに付設する位置センサーや、電磁クラッチに同期するセンサーでもよい。
【００１４】
また、クラッチが蒸気タービンの回転数、回転速度に依存して嵌合・離脱する場合、上記検出手段は、当該回転数、回転速度を検出するエンコーダ、パルスジェネレータ、タコジェネレータ、レゾルバ等でもよく、例えば、ガスタービン回転数と蒸気タービン回転数との差が所定の値以下に小さくなったことを検出するものでもよい。さらに、蒸気タービンの蒸気加減弁の状態を基に離脱期を検出ものであってもよい。
【００１５】
また、スイッチングするとは、ある信号経路を他の経路に切り替える手段を意味し、ここでは上位コンピュータからの目標負荷設定を実際の負荷と同一な値に切り替える手段をいう。これらのような定義を考慮すれば、上位コンピュータからの目標負荷設定を実際の負荷にスイッチングした場合、前記偏差が０になり、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる負荷の突発的な変化が、燃料制御に悪影響を及ぼさなくなる。
【００１６】
また、請求項２にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法は、ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記偏差が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換するようにしたものである。
【００１７】
このような制御方法をとると、クラッチの嵌合・離脱に伴う実際の負荷の突発的な変化が偏差以降の制御系に悪影響するのを防止することができる。なお、コンバインドプラントのうち、ガスタービンが定常運転していれば、上記偏差の値は元々小さな値をとるので、予め定める一定値も０を含む小さな値にすることが好ましい。また、本発明における「クラッチの嵌合期」「クラッチの離脱期」の意味、およびクラッチの嵌合期・離脱期を検出する手段は、請求項１に記載の発明と同様である。
【００１８】
また、請求項３にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法は、ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を、上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差Ｅ１に応じて前記ガスタービンの回転数指令を生成し、ガスタービンの実回転数と前記回転数指令との比較において得られる偏差Ｅ２に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御方法において、前記クラッチの嵌合期・離脱期を検出する検出手段を有し、前記検出手段からの信号をトリガーとして、前記クラッチが嵌合する前後一定期間、および離脱する前後一定期間に、前記回転数指令が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換するようにしたものである。
【００１９】
回転数指令は、前記偏差Ｅ１に応じて生成される。したがって、クラッチの嵌合・離脱に伴う実際の負荷が突発的に変化すると、回転数指令も突発的に変化してしまう。そこで、この発明では、クラッチの嵌合期・離脱期にあわせてメモリー上の回転数指令の値を予め定めた一定値に置換する。このようにすると、当該回転数指令とガスタービンの実回転数との偏差Ｅ２より下流の制御系に負荷の突発的な変化が影響しなくなる。なお、本発明においても「クラッチの嵌合期」「クラッチの離脱期」の意味、およびクラッチの嵌合・離脱を検出する手段は、請求項１または２に記載の発明と同様である。
【００２０】
また、請求項４にかかるプログラムは、前記請求項１〜３のいずれか一つに記載されたコンバインドプラントの燃料制御方法を、コンピュータに実行させるようにしたものである。
【００２１】
上記プログラムは、コンピュータというハードウェア資源を用いて、対象となるコンバインドプラントの燃焼制御を具体的に実現させるものである。このプログラムは、コンピュータに用いる記憶装置や、フレキシブルディスク等の記憶媒体によってコンピュータの一要素となり、データや信号の入力、各種演算、および出力を司る。これにより、コンバインドプラントの燃焼制御方法がコンピュータを利用して実現できる。
【００２２】
また、請求項５にかかるコンバインドプラントの燃料制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御装置において、前記上位コンピュータからの目標負荷設定と、前記実際の負荷と、を入力とする入力部と、クラッチの嵌合期および離脱期を検出するトリガー部と前記トリガー部からの検出信号があったときは、前記検出信号から一定期間、前記目標負荷設定を前記実際の負荷にスイッチングするか、または前記偏差が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換し、当該一定となった前記偏差にゲインを乗じることによって燃料制御弁への制御出力を決定する演算部と、前記制御出力を前記燃料制御弁に対して出力する出力部と、を有するようにしたものである。
【００２３】
この発明において、「クラッチの嵌合期」および「クラッチの離脱期」の意味は請求項１に記載の発明と同様である。また、クラッチの嵌合期・離脱期を検出する手段も請求項１に記載の発明と同様である。また、トリガー部はクラッチに設けられる位置センサーからの信号または蒸気タービンの回転数から嵌合間際・離脱間際の状態を検知し、演算部での演算に用いる。トリガー部においてクラッチの嵌合期・離脱期が検出されたときには、目標負荷設定を実際の負荷にスイッチングするか、または偏差が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換する。当該偏差はゲインが乗じられ、制御出力となる。
【００２４】
なお、この発明においても、コンバインドプラントのうち、ガスタービンが定常運転していれば、上記偏差の値は小さな値をとるようになるので、メモリー上で置換する予め定められた値も０を含む小さな値にすることが好ましい。このような制御装置によれば、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる突発的な負荷変化が、偏差以降の制御に影響しなくなる。したがって、負荷の突発的変化があっても燃料制御に悪影響を及ぼさなくなる。
【００２５】
また、請求項６にかかるコンバインドプラントの燃料制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンとがクラッチを介して連結されるコンバインドプラントの燃料を、上位コンピュータからの目標負荷設定と実際の負荷をフィードバックした値との偏差Ｅ１に応じて前記ガスタービンの回転数指令を生成し、前記ガスタービンの実回転数と前記回転数指令との比較において得られる偏差Ｅ２に応じて増減制御するコンバインドプラントの燃料制御装置において、前記上位コンピュータからの目標負荷設定と、前記実際の負荷と、前記ガスタービンの実回転数と、を入力とする入力部と、嵌合期および離脱期を検出するトリガー部と前記トリガー部からの検出信号があったときは、前記信号から一定期間、前記回転数指令が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換し、当該一定となった前記偏差にゲインを乗じることによって燃料制御弁への前記制御出力を決定する演算部と、前記制御出力を前記燃料制御弁に対して出力する出力部と、を有するようにしたものである。
【００２６】
この発明において、「クラッチの嵌合期」および「クラッチの離脱期」の意味、クラッチの嵌合期・離脱期を検出する手段、およびトリガー部は、請求項５に記載の発明と同様である。トリガー部においてクラッチの嵌合期・離脱期が検出されたときには、回転数指令が格納されるメモリー上の値を予め定めた一定値に置換し、当該偏差にゲインを乗じて制御出力を決定する。このような制御装置によれば、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる突発的な負荷変化が、偏差Ｅ２より下流の制御系に影響しなくなる。したがって、負荷の突発的変化があっても燃料制御に悪影響を及ぼさなくなる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものを含む。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法を示すブロック線図である。コンバインドプラント１は、ガスタービン２と蒸気タービン３とがクラッチ４を介して連結されるものである。ここでは、ガスタービン２と上記蒸気タービン３との間に発電機５を挟むように配置し、一軸で連結した一軸コンバインドプラントの例について説明する。
【００２９】
コンバインドプラント１の燃料は、燃料制御弁６を介してガスタービン２に送られ、タービンを回転させる仕事をしたあと、排気される。排気されたガスは排ガスボイラー（図示省略）において、加圧蒸気を発生させる。加圧蒸気は蒸気加減弁７を介して蒸気タービンに送られ、タービンを回転させ、ここでも仕事をする。このように、発電機５は、ガスタービン２と蒸気タービン３の両回転機による仕事によって電力を発生させ、発電設備の一部を構成する。
【００３０】
クラッチ４は、コンバインドプラント１の起動時に離脱状態とされ、蒸気タービン３の回転数がガスタービン２の回転数と同等になったときに結合される。反対にコンバインドプラント１の停止時には、蒸気加減弁７を絞り、蒸気タービン３の回転数を一気に下げると共に、クラッチ４が離脱される。なお、クラッチ４の種類は、摩擦クラッチやかみ合わせクラッチ等様々なものが考えられるが、伝達動力の大きさ、信頼性を考慮するとヘリカルスプライン等のかみ合わせクラッチ４が好ましい。
【００３１】
制御系は、減算器１０，ＰＩＤ制御器１１，クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３から構成される。減算器１０は、上位コンピュータからの目標負荷設定８と実際の負荷（以下実負荷と称する。）をフィードバックした値９との差し引きをする。そして、上記２つの値の偏差が求められ、その後流に設けられるＰＩＤ制御器１１によって演算された後、制御出力１２となる。制御出力１２はその後の関数（または演算処理、図示省略）で燃料制御弁６のリフト量に変換され、燃料の増減が制御される。なお、減算器１０の上流には、目標負荷設定８の急激な変化を抑制するための変化率レートリミッター１６が設けられることが一般的である。
【００３２】
コンバインドプラント１の起動間もないときや定格運転しているときは、クラッチ４が完全離脱・嵌合状態であり、上記制御方法で燃料が制御される。一方、クラッチ４が嵌合するとき、および離脱するときには、クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３からの信号をトリガーとして目標負荷設定８を実負荷９にスイッチングする。つまり、図中の目標負荷設定８からの信号を実負荷９からの信号１４に切り替える。
【００３３】
クラッチ４の嵌合期・離脱期検出装置１３は、クラッチ４に付設する位置センサーや、電磁クラッチに同期するセンサーといった手段でもよい。また、クラッチ４が蒸気タービン３の回転数、回転速度に依存して嵌合・離脱する場合、例えばガスタービンの回転数と蒸気タービンの回転数との差が所定の値よりも小さくなったときに嵌合期、停止モードで蒸気加減弁が絞られたときに離脱期として検出する場合、上記検出装置１３は、当該回転数、回転速度を検出するエンコーダ、パルスジェネレータ、タコジェネレータ、レゾルバ、電磁弁等の手段でもよい。
【００３４】
なお、同図では、スイッチングセレクター１５の後流に変化率レートリミッター１６が設けられているが、これらは概念を説明する上で、別々に設けられるように示したものであり、上記２つの要素１５，１６を一つの機器またはソフトウェアで実現してもよい。その場合、目標負荷設定８を実負荷９にスイッチングすると同時に変化率レートリミッター１６の機能をＯＦＦ状態にするのが好ましい。
【００３５】
このようにすると、上位コンピュータからの目標負荷設定８を実負荷９にスイッチングした場合、減算器１０における偏差が０になる。つまり、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる負荷の突発的な変化が、その後流の制御系になんら影響を及ぼさなくなる。したがって、従来のように燃料制御弁６を突発的に開いたり、絞ったりすることがなくなり、ガスタービン２の燃焼器を痛めることもなくなる。
【００３６】
図２は、上記制御方法を実現する制御装置を示す説明図であり、（ａ）は、機能ブロック図であり、（ｂ）は、ハードウェア構成である。同図（ａ）に示すように、制御装置２０は、入力部２１、トリガー部２２、演算部２３および出力部２４から構成される。メンテナンスやモニタリング等のためには、上記に加え、モニター等のユーザーインターフェース部（図示省略）を設けてもよい。
【００３７】
入力部２１には、目標負荷設定８および実負荷９が入力される。また、トリガー部２２には、クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３からのトリガー信号が入力される。演算部２３は、入力部２１に入力された値を基に、変化率レートリミッター１６、減算器１０、ＰＩＤ制御器１１等における演算を行う。
【００３８】
また、トリガー部２２において、クラッチの嵌合期・離脱期（トリガー信号）を検知したときは、上記で説明したスイッチングを演算部２３で行う。出力部２４は、演算部２３で導き出された制御出力１２を電気信号として出力する。なお、演算部２３は、記憶部を内包するもので、当該記憶部へのデータの読み書きにより演算処理を行う。
【００３９】
制御装置２０のハードウェア構成は、同図（ｂ）に示すように、ＣＩＳＣ（Complex Instruction Set Computer）またはＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）であるＣＰＵまたはＤＳＰ（Digital Signal Processor）といったプロセッサー２５を中心に、ＲＯＭ２６，ＲＡＭ２７、入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）２８、およびユーザーインターフェース２９をバス３０で接続した構成である。
【００４０】
プロセッサー２５の実行プログラムは、ＲＯＭ２６に予め格納される。また、このＲＯＭ２６には、入出力インターフェース２８との通信プログラムやユーザーインターフェース２９と入出力するためのプログラムも格納される。なお、図では省略したが、入出力インターフェース２８には、その先に接続されるデバイスに応じてＡ／Ｄコンバータ、Ｄ／Ａコンバータが設けられる。また、ここではソフトウェアによるデジタル処理を想定して説明したが、ハードウエアによるアナログ処理により実現されるものであってもよい。
【００４１】
図３は、実施の形態１にかかる制御方法の流れを示すフローチャートである。まず、目標負荷設定および実負荷が制御装置に入力される（ステップＳ１０１、Ｓ１０２）。そして、クラッチの嵌合期・離脱期を示すトリガー信号が入力されたか検知する（ステップＳ１０３）。トリガー信号が入力されていれば、タイマーで所定の時間（クラッチの嵌合・離脱状態が安定するまでの間）、目標負荷設定を実負荷信号にスイッチングし（ステップＳ１０４）、入力されていなければ、目標負荷設定および実負荷をそのままそれぞれの値として扱う。
【００４２】
つぎに、目標負荷設定から実負荷を差し引き、偏差を求める（ステップＳ１０５）。求められた偏差はＰＩＤ制御器によって演算され、制御出力として導出される（ステップＳ１０６）。その後、制御出力は電気信号として制御装置から出力される（ステップＳ１０７）。制御装置は、以上の流れを繰り返し行う（ステップＳ１０８）。
【００４３】
図４は、クラッチ嵌合期・離脱期検出に必要な要素の例を示すブロック線図である。まず、クラッチ嵌合期検出の例について説明する。クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３には、ガスタービン回転数３２と蒸気タービン回転数３３が入力され、これらの回転数の差が一定の小さな値以下になったときに、クラッチがまもなく嵌合するであろう時期、すなわち嵌合期に入ったと判断してトリガー信号３４を出力する。トリガー信号３４は、予めタイマー等に設定しておいた一定時間出力するようにしておく。これにより、クラッチ嵌合後の負荷変動が落ち着く安定期まで目標負荷設定が実負荷にスイッチングされる。
【００４４】
つぎに、クラッチ離脱期検出の例について説明する。クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３には停止モードを示す信号３５と蒸気タービンの蒸気加減弁３６が入力され、停止モードであり、かつ、蒸気加減弁３６が絞られたときにクラッチがまもなく離脱する時期、すなわち離脱期に入ったと判断してトリガー信号３４を出力する。この場合もトリガー信号３４は、予めタイマー等に設定しておいた一定時間出力するようにしておく。これにより、クラッチ離脱後の負荷変動が落ち着く安定期まで目標負荷設定が実負荷にスイッチングされる。
【００４５】
以上のような流れをコンピュータプログラムに具現化し、コンピュータに実行させれば、トリガー信号に応じて、目標負荷設定を実負荷にスイッチングしたり、しなかったりするコンバインドプラントの制御方法を実行する制御装置を構築することができる。
【００４６】
（変形例）
図１におけるクラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３からのトリガー信号を基に、減算器１０において求まる偏差を一定値とするようにしても上記実施の形態１と同様の効果が望める。すなわち、上記減算器１０は、ハードウェアまたはソフトウェアで構成され得るが、いずれにしてもメモリー上に偏差が一時格納される工程を踏む。そして、クラッチ４が嵌合期に入ったとき、または離脱期に入ったときに、クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３からのトリガー信号を基に、前記偏差を予め定めた一定値に置換する。
【００４７】
具体的には、減算器１０がハードウェアで構成されている場合、減算の対象および被対象となる信号を接地等して０にしてもよいし、それに加えてバイアス回路等で一定の値にしてもよい。また、ソフトウェアで構成されている場合は、クラッチ嵌合期・離脱期検出装置１３からのトリガー信号から一定時間の間、メモリー上の値を置換し続ければよい。なお、一定時間としたのは、クラッチの物理的嵌合・離脱から一定時間は、発電機５や連結軸１７からの実負荷９が安定しないからである。当該一定時間は、ハードウェア／ソフトウェアのタイマーで適当に設定可能としておくのが好ましい。
【００４８】
このような制御方法を採用しても、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる負荷の突発的な変化が、減算器１０より後流の制御系になんら影響を及ぼさなくなる。したがって、従来のように燃料制御弁６を突発的に開いたり、絞ったりすることがなくなり、ガスタービン２の燃焼器を痛めることもなくなる。
【００４９】
（実施の形態２）
図５は、この発明の実施の形態２にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法を示すブロック線図である。同図は、従来のガバナーモードを基に、改良を加えたものである。すなわち、上位コンピュータからの目標負荷設定５０と実負荷５１との偏差Ｅ１５２が減算器５３で求められ、それに応じて回転数指令（ＳＰＳＥＴ）５４が生成される。
【００５０】
そして、その値は、一時メモリー５８に格納され、当該メモリー５８から取り出された値とガスタービン実回転数６２との偏差Ｅ２５５にゲイン５６が与えられることによって得られる制御出力５７を基礎として燃料制御が行われる。なお、変化率レートリミッター５９が目標負荷設定値の下流に設けられる点は、実施の形態１と同様である。
【００５１】
この実施の形態２では、クラッチ嵌合期・離脱期検出装置６０とメモリー５８に格納した値の置換手段６１とが上記の構成に加わった構成における制御方法およびその装置を中心に説明する。クラッチ嵌合期・離脱期検出装置６０は、実施の形態１と同様で、クラッチ４に付設する位置センサー、電磁クラッチ等のセンサーやガスタービン回転数、蒸気タービン回転数等、停止モード、蒸気加減弁の開閉状態が入力される手段でもよい。
【００５２】
上述したように、上記構成におけるＳＰＳＥＴ５４は、前記偏差Ｅ１５２に応じて生成される。したがって、クラッチ４の嵌合・離脱に伴い、実負荷５１が突発的に変化すると、ＳＰＳＥＴ５４も突発的に変化してしまう。そこで、この発明では、クラッチ４の嵌合期・離脱期にあわせてＳＰＳＥＴ５４の値をメモリー５８上において、予め定めた一定値に置換する。
【００５３】
このようにすると、当該回転数指令５４とガスタービン実回転数６２との偏差Ｅ２５５より下流の制御系に負荷の突発的な変化が影響しなくなる。なお、ＳＰＳＥＴ５４を生成するときに、急激な変化を抑制するために、変化率レートリミッターも並設される場合がある。この場合、当該変化率レートリミッターで設定する変化率をクラッチ４の嵌合・離脱にあわせて０に置換するようにしても、上記と同様な効果が得られる。
【００５４】
この制御方法に用いる装置は、基本的に図２における構成と同様である。ただし、同図における入力部２１にガスタービン実回転数６２が追加され、合計３つの信号が入力される点が異なる。また、演算部２３における演算も図２と図５における構成の相違に応じて異なる。つぎにその相違点を含んだ制御の流れを具体的に説明する。
【００５５】
図６は、実施の形態２にかかる制御方法の流れを示すフローチャートである。まず、目標負荷設定Ｒ、実負荷Ｌ、およびガスタービン実回転数Ｎが制御装置に入力される（ステップＳ３０１〜Ｓ３０３）。なお、ガスタービン実回転数Ｎは説明の便宜上ここで入力されるようにしたが、必ずしもここで入力されなくてもよく、後述するＥ２が求められる手前で入力されていれば十分である。
【００５６】
つぎに、ＲからＬが差し引かれ、偏差Ｅ１が求められる（ステップＳ３０４）。偏差Ｅ１は調停率を考慮したガスタービン回転数指令（ＳＰＳＥＴ）に換算される（ステップＳ３０５）。なお、このときに回転数指令の急激な変化を抑制するために変化率レートリミッターを補償器として付加してもよい。そして、トリガー信号の入力を確認する（ステップＳ３０６）。
【００５７】
ここで、トリガー信号が入力されていれば、メモリーに格納された前記偏差ＳＰＳＥＴの値を一定値ａに置換するか、または、変化率レートリミッターの変化率を０にするようにして（ステップＳ３０７）、入力されてなければＳＰＳＥＴをそのままの値に保持する。そして、ＳＰＳＥＴは、ガスタービン実回転数Ｎと差し引きされ、偏差Ｅ２が求められる（ステップＳ３０８）。偏差Ｅ２はゲインＫが乗じられ、制御出力となり（ステップＳ３０９）、最終的な制御出力が燃料制御弁に向けて出力される（ステップＳ３１０）。制御装置は、上記の流れを繰り返す（ステップＳ３１１）。
【００５８】
上記のように制御すると、発電機の回転数（系統周波数）が変化しない限り、制御出力は変化しなくなる。クラッチの嵌合・離脱からしばらく時間が経ち、負荷が安定すると、ＳＰＳＥＴが設定した変化率で動き、実負荷が目標負荷設定に追従するように燃料が制御される。
【００５９】
図７は、この発明を利用したときのコンバインドプラントの実負荷変化を示すグラフ図である。このグラフ図は、縦軸を負荷、横軸を時間としている。同グラフ図において、点線はガスタービンの負荷７１、一点鎖線は蒸気タービンの負荷７２、および実線７３は上記二つの合計を示す。上述したように、コンバインドプラントの起動時には、まずガスタービンのみが始動される。したがって、その時間区間７４においては上記合計７３は、ガスタービンの負荷と等しく、その傾きは変化率レートリミッターの設定に従う。
【００６０】
そして、蒸気タービンの回転数が上がり、クラッチが嵌合される時Ｅｎには、上記合計７３が、ガスタービンの負荷７１と上記タービンの負荷７２を重ね合わせた大きさとなり、急激に変化する。この発明では、かかる急激な変化があった時でも、偏差が小さな一定値をとるので、燃料が過剰に絞られることがない。したがって、負荷がインパルス的に突出することなく、安定した燃料供給が可能となる。
【００６１】
クラッチの嵌合期、すなわち嵌合時Ｅｎ手前からしばらくの区間７５は、制御アルゴリズムにおける偏差が一定となるので、ガスタービンの負荷７１は変化せず、上記タービン７２の負荷上昇の分だけ合計７３はゆるやかに上昇する。当該区間７５を過ぎた後は、偏差が目標負荷設定と実負荷との差となり、変化率レートリミッターに設定した割合で負荷が上昇していく。
【００６２】
コンバインドプラントを停止する時は、停止モード（オペレーターが選択する）にして、蒸気タービンへの蒸気加減弁が絞られ、クラッチの離脱時Ｒｅに負荷が急激に降下する。ここでも、この発明の効果が現れ、インパルス的に燃料が供給されることがない。すなわち、離脱期から一定の期間７６では、偏差が一定となるので、ガスタービンの負荷は変化せず、一定値を保つ。当該一定の期間７６を過ぎた後７７は、目標負荷設定を降下させ、変化率レートリミッターに設定した割合で負荷が降下し、ガスタービンも停止する。なお、実施の形態１における制御方法を実施してもこれと同様な負荷変化が得られる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法（請求項１〜３）によれば、クラッチが嵌合・離脱したときに生じる負荷の突発的な変化が、その後流の制御系になんら影響を及ぼさなくなる。したがって、従来のように燃料制御弁を突発的に開いたり、絞ったりすることがなくなり、ガスタービンの燃焼器を痛めることもなくなる。
【００６４】
また、この発明にかかるプログラム（請求項４）によれば、当該プログラムをコンピュータに実行させることによって、クラッチの嵌合・離脱時の突発的な負荷変化によらず、コンバインドプラントに安定した燃料制御を行うことができる。したがって、ガスタービンの燃焼器破損も防止することができる。
【００６５】
また、この発明にかかるコンバインドプラントの燃料制御装置（請求項５および６）によれば、クラッチの嵌合・離脱時の突発的な負荷変化によらず、コンバインドプラントに安定した燃料制御を行うことができる。したがって、ガスタービンの燃焼器破損も防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法を示すブロック線図である。
【図２】制御装置を示す説明図であり、（ａ）は、機能ブロック図であり、（ｂ）は、ハードウェア構成である。
【図３】実施の形態１にかかる制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図４】クラッチ嵌合期・離脱期検出に必要な要素の例を示すブロック線図である。
【図５】実施の形態２にかかるコンバインドプラントの燃料制御方法を示すブロック線図である。
【図６】実施の形態２にかかる制御方法の流れを示すフローチャートである。
【図７】コンバインドプラントの実負荷変化を示すグラフ図である。
【図８】従来のクラッチ付きコンバインドプラントの制御システムを示す構成図である。
【図９】従来のクラッチ付きコンバインドプラントの制御システムを示す構成図である。
【符号の説明】
１  コンバインドプラント
２、８１、９１  ガスタービン
３、８２  蒸気タービン
４、８４  クラッチ
５、８３  発電機
８、５０、８５、９２  目標負荷設定
９、５１、８６、９３  実負荷
１１、８７  ＰＩＤ制御器
１２、５７、８８、９５  制御出力
１３、６０  クラッチ嵌合期・離脱期検出装置
１５  スイッチングセレクター
５４  ＳＰＳＥＴ
５８  メモリー
【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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