(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンのターンダウン運転時に排出規制を遵守範囲内に収める制御システムを提供する。【解決手段】オフピーク需要期間中に火力発電所１０を運転するためのシステムは、ガスタービン１２であって、圧縮機１８、燃料制御システム２６に接続された燃焼器２２、タービン３０と、周囲状態を感知するように構成されたセンサ６２とを有する。燃料制御システム２６及びセンサ６２は、制御装置６０と通信する。制御装置６０は、火力発電所１０の運転境界状態の値に対応するユーザ入力を受け付け、センサ６２を通じて周囲状態を監視するように構成されている。制御装置６０は更に、監視された周囲状態に基づいてガスタービン１２の予測排出レベル値を生成し、少なくとも部分的に予測排出レベル値及び火力発電所１０の運転境界状態の値に基づいてガスタービン１２の少なくとも１つの運転パラメータを調整するための指令信号を生成するように構成されている。【選択図】図１
2014109276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターンダウン期間中に火力発電所のガスタービンを運転するためのシステムであって、
（ａ）圧縮機、前記圧縮機の下流にある少なくとも１つの燃焼器、及び前記燃焼器の下流にあるタービンを有するガスタービンであって、前記燃焼器は燃料供給制御システムに接続されている、ガスタービンと、
（ｂ）前記火力発電所内に設けられたセンサと、
（ｃ）前記センサ及び前記燃料供給制御システムと通信する制御装置であって、前記制御装置は、
（ｉ）前記火力発電所の運転境界状態の値に対応するユーザ入力を受け付け、
（ｉｉ）前記センサを用いて周囲状態を監視し、
（ｉｉｉ）前記監視された周囲状態に基づいて前記ガスタービンの予測排出レベル値を生成し、
（ｉｖ）少なくとも部分的に前記予測排出レベル値及び前記火力発電所の前記運転境界状態の値に基づく、前記ガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整するための指令信号を生成するように構成されている制御装置と、
を備えるシステム。
【請求項２】
前記運転境界状態の値は、一酸化炭素排出制限、酸化窒素制限、入口温度制限、排ガス温度制限、燃料制御弁流量制限、ガスタービン動力出力制限、蒸気流量制限、蒸気タービン出力制限、又は蒸気過熱低減温度制限のうちの少なくとも１つに対応する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記制御装置と通信する第２センサを更に備え、前記第２センサは前記第２センサを用いて排出性能変数を検出するように構成されており、前記第２センサは前記制御装置と通信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記排出性能変数を監視するための前記センサは、一酸化炭素又は未燃焼炭化水素のうちの少なくとも１つを検出するように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記制御装置は、前記検知された排出性能変数に基づいて前記予測排出レベルに影響を及ぼす入力バイアスを受け付けるように構成されている、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記ガスタービンの前記少なくとも１つの運転パラメータは、前記ガスタービンの燃焼部分への燃料流量、又は前記ガスタービンの圧縮機部分を通る空気流量を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
火力発電所のガスタービンを非ターンダウン運転状態から最低ターンダウン運転状態に遷移させる方法であって、
（ａ）前記ガスタービン又は前記火力発電所のうちの少なくとも１つの運転境界状態の値に対応するユーザ入力を、制御装置で受け付けるステップと、
（ｂ）前記ガスタービンに前記非ターンダウン運転状態から所望のターンダウン運転状態に遷移するように指示するユーザ入力を、前記制御装置で受け付けるステップと、
（ｃ）前記制御装置と通信するセンサを用いて、少なくとも１つの周囲状態を前記制御装置で監視するステップと、
（ｄ）前記監視された周囲状態に基づいて、前記ガスタービンの予測排出レベル値を前記制御装置で生成するステップと、
（ｅ）前記ガスタービンが前記最低ターンダウン運転状態に遷移したときに前記ガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整する指令信号を前記制御装置で生成するステップであって、前記指令信号は少なくとも部分的に前記予測排出レベル値及び前記火力発電所の前記運転境界状態の値に基づいている、ステップと、
を含む方法。
【請求項８】
前記運転境界状態の値に対応するユーザ入力を受け付けるステップは、一酸化炭素排出制限、酸化窒素制限、入口温度制限、排ガス温度制限、燃料制御弁流量制限、ガスタービン動力出力制限、蒸気流量制限、蒸気タービン出力制限、又は蒸気過熱低減温度制限のうちの少なくとも１つを受け付けるステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
センサを用いて排出性能変数を前記制御装置で監視するステップであって、前記排出性能変数は、一酸化炭素又は酸化窒素レベルのうちの少なくとも１つを含む、ステップを更に含み、
前記監視された排出性能変数に基づいて前記予測排出レベルに影響を及ぼすバイアスを、前記制御装置で入力するステップを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記制御装置と通信するセンサを用いて、前記ガスタービンに流れる燃料の燃料組成を前記制御装置で監視するステップを更に備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記監視された燃料組成に基づいて前記予測排出レベルに影響を及ぼすバイアスを、前記制御装置で入力するステップを更に備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガスタービンの前記少なくとも１つの運転パラメータは、前記ガスタービンへの燃料流量又は前記ガスタービンへの空気流量のうちの少なくとも１つを備える、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
火力発電所のガスタービンをターンダウン状態で運転する方法であって、
（ａ）前記火力発電所の運転境界状態の値に対応するユーザ入力を、制御装置で受け付けるステップと、
（ｂ）前記制御装置と通信するセンサを用いて、少なくとも１つの周囲状態を前記制御装置で監視するステップと、
（ｃ）前記監視された周囲状態に基づいて、前記ガスタービンの予測排出レベル値を前記制御装置で生成するステップと、
（ｄ）前記予測排出レベル値及び前記火力発電所の前記運転境界状態の値のうちの少なくとも１つに基づいて前記ガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整するための指令信号を、前記制御装置で生成するステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
前記運転境界状態の値に対応するユーザ入力を受け付けるステップは、一酸化炭素排出制限、酸化窒素制限、入口温度制限、排ガス温度制限、燃料制御弁流量制限、ガスタービン動力出力制限、蒸気流量制限、蒸気タービン出力制限、又は蒸気過熱低減温度制限のうちの少なくとも１つを受け付けるステップを備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記制御装置と通信するセンサを用いて少なくとも１つの排出性能変数を前記制御装置で監視するステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記排出性能変数を監視するステップは、一酸化炭素又は酸化窒素のうちの少なくとも１つを監視するステップを備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記感知された排出性能変数に基づいて前記予測排出レベル値に影響を及ぼすバイアスを、前記制御装置で入力するステップを更に備える、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記制御装置と通信するセンサを用いて、前記ガスタービンに供給される燃料の燃料組成を前記制御装置で監視するステップを更に備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記感知された燃料組成に基づいて前記予測排出レベルに影響を及ぼすバイアスを、前記制御装置で入力するステップを更に備える、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガスタービンの前記少なくとも１つの運転パラメータは、前記ガスタービンへの燃料流量又は空気流量を含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に、ターンダウンモードでガスタービンを運転するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所は主に、圧縮機部分、圧縮機部分の下流の燃焼部分、及び燃焼部分の下流に設けられたタービン部を有する、少なくとも１つのガスタービンを含む。燃焼部分は、少なくとも１つの燃焼器を含む。燃焼器の内部に画定された燃焼領域内で燃料と空気の混合物が燃焼され、これにより高速高温ガスを生成する。
【０００３】
高温ガスは、高温ガス通路を通じて、熱及び運動エネルギーが高温ガスからシャフトに結合された回転タービンブレードの様々な段に伝達されるタービン部分まで送られ、これによりシャフトを回転させる。シャフトは、発電のための発電機等の負荷に結合されてもよい。複合サイクル火力発電所において、高温ガスは、タービン部分から、タービン部分の下流に設けられた熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システムまで送られてもよい。高温ガスからの熱エネルギーは、蒸気タービンを駆動させるための蒸気を生成するために、水等の作動流体に伝達される。
【０００４】
負荷需要のピーク時の間、特に複合サイクル火力発電所において、ガスタービンは、ピーク負荷又はその付近、或いはベース負荷状態で運転される。ピーク負荷及びベース負荷運転は通常、ガスタービン及び／又は火力発電所全体の最高の効率及び排出性能に対応する。オフピーク時の間、通常は夜間であるが、低電力需要のため、発電機によって要求される負荷はかなり減少するだろう。その結果、燃焼器への燃料流量及び／又は空気流量を減少させることによって、部分負荷又はターンダウン状態でガスタービンを運転することが、望ましいだろう。
【０００５】
ガスタービンの負荷要件がベース負荷から減少する際に、燃焼器内で発生する高温ガスの温度はまず上昇し、その後低下する。高温ガスの温度が低下した結果、炭化水素燃料の燃焼から生じる酸化窒素（ＮＯｘ）排出量は一般的に減少する。しかしながら、一旦高温ガスの温度が特定の温度閾値未満になると、一酸化炭素（ＣＯ）は許容された排出レベルを超える可能性がある。加えて、複合サイクル運転は、タービン部分から排気される高温ガスが特定の温度範囲内であることを必要とする。例えば、排気温度は、ガスタービン排気ダクト及びＨＲＳＧハードウェアの劣化を回避するためにあまり高すぎてはならず、蒸気タービンロータ及びケーシング内の熱過渡が蒸気タービンロータを劣化させる可能性のある、強制冷却（ｆｏｒｃｅｄ  ｃｏｏｌｉｎｇ）と称される状態を回避するために、温度は特定温度を下回るべきではない。
【０００６】
ターンダウン状態でガスタービンを運転するため、及び排出規制遵守範囲内に収めるために、現在の発電所制御システムは、排出レベル値、排ガス温度、入口温度、動力出力、周囲状態、及び／又は燃料品質の変化等の、ただしこれらに限定されない、様々なガスタービン及び火力発電所運転パラメータをオペレータが連続的に監視することを、必要とする。そしてオペレータは、ガスタービンへの様々な入力を手作業で調整する必要がある。例えば、オペレータは、圧縮機部分を通る空気流量を調整し、燃料分割を修正し、及び／又は燃焼器への燃料流量を調整してもよい。
【０００７】
この手法の問題の１つは、オペレータに提示されるデータには一般的にずれ又は遅延が存在することである。その結果、オペレータは、ガスタービンの実際の動作状態を過剰補償又は過小補償し、それによりガスタービンが真の最低ターンダウン状態で運転するのを妨げるであろう。加えて、様々な入力を過剰に補償又は過小に補償することで、ターンダウン中の燃料使用量の最適化を妨げ、結果的にガスタービンが排出規制準拠範囲から外れる可能性がある。
【発明の概要】
【０００８】
したがって、最低燃料流量でありながら最低ターンダウン状態において排出規制準拠範囲内で運転するようにガスタービンを自動的に調節する方法が、有用であろう。
【０００９】
本発明の態様及び利点は、以下の説明に明記されており、或いは説明から明らかであり、或いは本発明の実践を通じて知ることができるだろう。
【００１０】
本発明の一実施形態は、オフピーク需要期間中に火力発電所を運転するためのシステムである。本システムは一般的にガスタービンを含み、ガスタービンは、圧縮機、圧縮機の下流にある燃焼器、及び燃焼器の下流にあるタービンを含む。燃焼器は燃料制御システムに接続されている。火力発電所内にはセンサが設けられている。センサ及び燃料制御システムは、制御装置と通信する。制御装置は、火力発電所の運転境界状態の値に対応するユーザ入力を受け付けるように構成されている。制御装置は更に、制御装置と通信するセンサを用いて、周囲又はプロセス状態を監視するようにも構成されている。制御装置は更に、監視された周囲状態に基づいてガスタービンの予測排出レベル値を生成し、少なくとも部分的に予測排出レベル値及び火力発電所の運転境界状態の値に基づいてガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整するための指令信号を生成するようにも、構成されている。
【００１１】
本発明の別の実施形態は、火力発電所のガスタービンを非ターンダウン運転状態から最低ターンダウン運転状態に遷移させる方法である。本方法は、ガスタービン又は火力発電所のうちの少なくとも１つの運転境界状態の値に対応するユーザ入力を、制御装置で受け付けるステップを含む。ユーザは、ガスタービンに非ターンダウン運転状態から所望のターンダウン運転状態に遷移させる命令を、制御装置に入力する。制御装置は、制御装置と通信するセンサを用いて、少なくとも１つの周囲又はプロセス状態を監視する。制御装置は、監視された周囲状態に基づいてガスタービンの予測排出レベル値を生成する。次に制御装置は、ガスタービンが最低ターンダウン運転状態に遷移したときにガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整する指令信号を生成する。指令信号は少なくとも部分的に、予測排出レベル値及び火力発電所の運転境界状態の値に基づいている。
【００１２】
本開示の別の実施形態は、火力発電所のガスタービンをターンダウン状態で運転する方法を含む。本方法は、火力発電所の運転境界状態の値に対応するユーザ入力を、制御装置で受け付けるステップを含む。制御装置は、制御装置と通信するセンサを用いて、少なくとも１つの周囲又はプロセス状態を監視する。制御装置は、監視された周囲状態に基づいてガスタービンの予測排出レベル値を生成する。次に制御装置は、少なくとも部分的に予測排出レベル値及び火力発電所の運転境界状態の値に基づいて、ガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを調整する指令信号を生成する。
【００１３】
本明細書を検証すると、当業者はこのような実施形態及びその他の実施形態の特徴及び態様を、より良く理解するだろう。
【００１４】
本発明の利点、特性、及び特徴は、以下の図面と併せて本発明の特定の実施態様に関する記述を通じて、より良く理解されよう。当業者にとって最良の態様を含む、本発明の完全且つ実施可能な開示は、以下の添付図面の参照を含む本明細書の残りの部分に、より具体的に明記される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の範囲に含まれる、例示的ガスタービンの機能ブロック図である。
【図２】図１に示すガスタービンを非ターンダウン運転状態からターンダウン運転状態に遷移させる方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を提示するためにここで詳細な参照がなされるが、そのうちの１つ以上の例が添付図面に示されている。詳細な説明は、図中の特徴を示すために参照番号及び符号を用いる。図面及び説明における類似又は同様の符号は、本発明の類似又は同様の部品を指すために使用されている。本明細書において使用する際に、「第１」、「第２」、及び「第３」という用語は、各構成要素を互いに区別するために同義で使用されてもよいが、個々の構成要素の場所又は重要性を指定するように意図されるものではない。加えて、「上流」及び「下流」という用語は、流体路における構成要素の相対位置を指す。例えば、流体が構成要素Ａから構成要素Ｂに向かって流れている場合、構成要素Ａは構成要素Ｂの上流にある。反対に、構成要素Ｂが構成要素Ａから流体の流れを受ける場合には、構成要素Ｂは構成要素Ａの下流にある。
【００１７】
各例は、本発明の限定ではなく、本発明の説明のために提供される。実際、その範囲及び精神を逸脱することなく本発明において修正又は変更がなされてもよいことは、当業者にとって明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は記載される特徴を、別の実施形態に使用して更に別の実施形態を創出できる。このように、本発明は、添付請求項及びその同等物の範囲内に含まれるように、このような修正及び変更を包含するように意図される。
【００１８】
ここで図面を参照する。図１は、本開示の様々な実施形態に含まれるような、発電に使用される例示的な火力発電所１０の一部の機能ブロック図を示す。図示のように、火力発電所１０は一般的にガスタービン１２を含む、ガスタービン１２は一般的に、ガスタービン１２に侵入する周囲空気１６を浄化或いは調整するために、一連のフィルタ、冷却コイル、湿分分離器、及び／又はその他の装置を含んでもよい、入口プレナム１４を含む。周囲空気１６は、入口プレナム１４から圧縮機１８まで送られ、圧縮機１８は周囲空気１６に徐々に運動エネルギーを付与して、高励起状態の圧縮作動流体又は空気２０を生じる。
【００１９】
圧縮空気２０は、１つ以上の燃焼器２２に向かって圧縮機１８の中を流れる際に、徐々に圧縮されてより高圧になり、そこで少なくとも１つの制御弁２７を有する燃料制御システム２６によって供給される燃料２４と混合され、それによって可燃性の燃料空気混合物を形成する。燃料空気混合物は燃焼して、高温及び高圧を有する燃焼ガス２８が生成される。一般的に、燃料制御システム２６は、燃料供給から燃焼器２２に流れる燃料、燃焼器２２内に設けられた様々な燃料ノズル（図示せず）内に流入する燃料の間の分割、燃料空気比を調整し、燃焼器向けの燃料のタイプを選択できる。燃料制御システム２６は、個別のユニットであってもよく、或いはより大きい制御装置の構成要素であってもよい。
【００２０】
燃焼ガス２８は、仕事を創出するためにタービン３０の中を流れる。例えば、ガスタービン１２の運転を持続させるためにタービン３０の運転が圧縮機１８を駆動させるように、タービン３０を圧縮機１８に接続してもよい。或いは、又はこれに加えて、シャフト３２は、タービン３０及び／又は圧縮機１８を、電気を発生させるための発電機３４に接続してもよい。タービン３０からの排ガス３６は、タービン３０の下流にある排気筒４０にタービン３０を接続してもよい、タービン排気ディフューザ３８の中を流れる。熱回収蒸気発生器又はＨＲＳＧ４２は、排ガスディフューザ３８と排気筒４０との間に設けられてもよい。ＨＲＳＧ４２は、排ガスを洗浄して、一酸化炭素（ＣＯ）及び／又は酸化窒素（ＮＯｘ）等の未燃焼炭化水素等の汚染物質を除去するために使用されてもよい。
【００２１】
特定の実施形態において、ＨＲＳＧ４２は、環境への放出に先立って排ガス３６から残留熱エネルギーを抽出するために、復熱装置等の少なくとも１つの熱交換器４４を含む。蒸気タービン５０、又は火力発電所１０に関連するその他の付属システムを駆動させるための蒸気４８を生成するため、熱交換器４４内を通る蒸気供給ライン４６に、熱エネルギーが伝達される。特定の実施形態において、温度制御弁５４を有する噴霧水蒸気過熱低減器５２が、ＨＲＳＧ４２の熱交換器４４と蒸気タービン５０との間に設けられ、この噴霧水蒸気過熱低減器５２は、蒸気タービン５０に流入する蒸気を過熱低減するために、ＨＲＳＧ４２の熱交換器４４と蒸気タービン５０との間の蒸気路内に供給水を注入又は噴霧することによって動作し、これにより蒸気タービン５０に対する熱的応力を低減する。
【００２２】
特定の実施形態において、制御装置６０は、火力発電所１０の様々な場所に設けられた様々なセンサ６２と通信する。一実施形態において、制御装置６０は、ゼネラル・エレクトリック社のＳＰＥＥＤＴＲＯＮＩＣ（商標）ガスタービン制御システムである。制御装置６０は、センサ入力及び人間のオペレータからの命令を用いてガスタービンの運転を制御するためのプログラムを実行する（１つ又は複数の）プロセッサを有するコンピュータシステムであってもよい。制御装置６０によって実行されるプログラムは、燃焼器２２への燃料の流れを調整するためのスケジューリングアルゴリズムを含んでもよい。制御装置６０によって生成された指令信号は、ガスタービン上のアクチュエータに、ガスタービン１２及び／又は火力発電所１０の運転及び制御に関する様々な機能を実行させる。例えば、燃焼器２２への燃料の流量を調整するために、指令信号によって、燃料供給２６と燃焼器２２との間の弁をアクチュエータで調整できる。制御装置６０は、部分的に、制御装置６０のコンピュータメモリに格納されたアルゴリズムに基づいて、ガスタービン１２を調整してもよい。これらのアルゴリズムは制御装置６０に、ＮＯｘ及びＣＯ排出要件の準拠を特定の所定制限内に維持し、燃焼入口温度を所定温度制限内に維持することができるようにする。
【００２３】
運転中、ガスタービン１２及び／又は火力発電所１０を、制御装置６０と通信する幾つかのセンサ６２によって監視できる。センサは、ガスタービン１２、発電機３４、ＨＲＳＧ４２、蒸気タービン５０、及び／又は環境の、様々な状態を検出するように構成されてもよい。例えば、温度センサは、ガスタービンの周りの周囲温度、圧縮機吐出温度、タービン排ガス温度、及びガスタービンを通るガスストリームのその他の温度測定を、監視してもよい。加えて、温度センサは、ＨＲＳＧ４２と蒸気タービン５０との間の蒸気温度を測定してもよい。圧力センサは、大気圧、圧縮機入口及び出口における静圧及び動圧レベル、並びにタービン排気圧を、監視してもよい。圧力センサは、排気筒４０の内部等、高温ガスストリーム内の様々な場所にも設けられてよい。
【００２４】
例えば湿乾球温度計等の湿度センサは、圧縮機の入口ダクト内の周囲湿度を測定する。センサ２６は、ガスタービン１０の運転に関する様々なパラメータを感知する、流量センサ、速度センサ、火炎検出器センサ、バルブ位置センサ、案内翼角度センサ等も含んでよい。本明細書において使用する際に、「パラメータ」及び類似の用語は、任意のガスタービン１２の運転状態を示すために使用可能な、ガスタービン１２内の所定の場所における温度、圧力、及び流量等の、ガスタービン１２の運転状態を定義するために使用可能な項目を指す。
【００２５】
少なくとも１つの実施形態において、制御装置６０は、ターンダウン運転の間、及び／又はガスタービン１２をターンダウン運転に遷移させる間に維持される火力発電所の１つ以上の運転境界状態の値、制限、又は範囲に対応するユーザ入力を受け付けるように、構成されている。入力された値又は制限は、対応する境界状態の最大値及び／又は最小値に基づいてもよい。特定の実施形態において、運転境界制限は、排ガス３６の最大許容一酸化炭素（ＣＯ）レベル、燃焼器２２の最大入口温度、排ガス３６の最大温度、又は燃料制御弁２７の最大流量制限のうちの、少なくとも１つに対応する。これに加えて、又はこの代わりに、運転境界制限は、ガスタービン１２の動力出力制限、蒸気タービン５０へ流れる最大又は最小蒸気流量、蒸気タービン５０の動力出力、又は最大及び／又は最小蒸気温度のうちの、少なくとも１つに対応してもよい。複数の運転境界状態値が入力される実施形態において、制御装置６０は、オペレータの好み又は発電所の要求に基づいて運転境界制限の優先順位を決めるアルゴリズムを含んでもよい。
【００２６】
ソフトウェアアルゴリズムは、最も限定的な発電所運転境界が制御されたループとなるように設計されており、こうしてタービン制御システムは、境界状態に適合するように燃料、空気、温度、及び／又は負荷を調整することになる。制限境界が別の制御ループに移行した場合、制御システムは、タービン又は発電所運転境界を全く超えずに確実に最小限の量の燃料で燃焼するように、自動的に調整する。この機能の一例はＣＯ制限での初期ターンダウン運転であり、夜間運転シナリオの間に周囲及び運転状態が変化するので、ＣＯ制限はもはや最も限定的な状態ではないかも知れず、今やユニットは、蒸気タービンへの入口蒸気温度を許容可能な制限内にまで低減する蒸気温度過熱低減システムの能力によって課される熱的制限等、別の境界が有効になる点まで更に負荷を軽減できる。この時点で、ガスタービン制御は、蒸気温度を制限内に維持しながら最小限の燃料燃焼を達成するために、この境界に沿って動作する。
【００２７】
制御装置６０は、制御装置６０と通信するセンサ６２のうちの少なくとも１つを用いて、火力発電所１０の周りの様々な周囲状態を監視するように構成されてもよい。少なくとも１つの実施形態において、制御装置６０は、圧縮機１６に流入する周囲空気１６の湿度、温度、又は気圧のうちの少なくとも１つを監視するように構成されている。加えて、又はこの代わりに、制御装置６０は、タービン３０から流れてくる一酸化炭素（ＣＯ）レベル又は酸化窒素（ＮＯｘ）レベルのうちの少なくとも１つ等の排出性能変数を監視するように、構成されてもよい。
【００２８】
図２は、火力発電所１０のガスタービン１２を非ターンダウン運転状態からターンダウン運転状態に遷移させる例示的な方法１００を示す。方法１００は、制御装置６０等のいずれか適切な計算装置を用いて実施されてもよい。加えて、図２は説明及び検討を目的として特定の順序で実行されるステップを示すものの、本明細書で論じられる方法１００のステップは、いずれか特定の順序又は配置に特に限定されるものではない。本明細書に提供される開示を用いて、当業者は、方法１００の様々なステップが様々な手法で省略、再配置、繰り返し、組み合わせ、及び／又は適合されてもよいことを、理解できよう。
【００２９】
１０２において、方法は通常、ガスタービン又は火力発電所のうちの少なくとも１つの運転境界状態のうちの少なくとも１つに対応する値又は制限に対応するユーザ入力を、制御装置において受け付けるステップを含む。先に開示したように、運転境界状態の値は、一酸化炭素排出制限、酸化窒素制限、入口温度制限、排ガス温度制限、燃料制御弁流量制限、ガスタービン動力出力制限、蒸気流量制限、蒸気タービン出力制限、又は蒸気過熱低減温度制限のうちの少なくとも１つに対応し得る。
【００３０】
１０４において、方法１００は、ガスタービン１２を非ターンダウン運転状態から所望のターンダウン状態に遷移させるために、ガスタービン１２に指令信号を燃料制御システム２６及び／又はガスタービン１２及び／又は火力発電所１０のその他の構成要素／システムに送信するように指示するユーザ入力を、制御装置６０で受け付けるステップを含む。ユーザ／オペレータは、制御装置６０のユーザインターフェースで入力を開始してもよい。
【００３１】
１０６において、方法は、少なくとも１つのセンサ６２を用いて少なくとも１つの周囲状態を制御装置６０で監視するステップを含む。先に開示されたように、周囲状態は、圧縮機１８内に流入する周囲空気１６の湿度、温度、又は気圧のうちの少なくとも１つを含んでもよい。
【００３２】
１０８において、方法は、監視された周囲状態１０６に基づいて、ガスタービンの予測排出レベル値を、制御装置で生成するステップを含む。制御装置は、予測排出レベル値を生成するために、伝達関数又はその他の数学的微分を含むアルゴリズムを利用してもよい。
【００３３】
１１０において、方法は、ガスタービンが最低ターンダウン運転状態に遷移したときにガスタービン及び／又は火力発電所の少なくとも１つの運転パラメータを徐々に調整するための指令信号を、制御装置で生成するステップを含む。指令信号は少なくとも部分的に、予測排出レベル値及び火力発電所の運転境界状態の値に基づいている。少なくとも１つの実施形態において、ガスタービンの運転パラメータは、燃料制御システムとガスタービンの燃焼器との間の燃料流量を含む。加えて、又はこの代わりに、ガスタービンの運転パラメータは、圧縮機１８に侵入する周囲空気１６の空気流量を含んでもよい。
【００３４】
更なる実施形態において、方法は、制御装置６０と通信する少なくとも１つのセンサ６２を用いて、少なくとも１つの排気性能変数を制御装置で監視するステップを、更に含む。特定の実施形態において、排出性能変数は、タービン３０から流れてくる一酸化炭素（ＣＯ）又は酸化窒素（ＮＯｘ）レベルのうちの少なくとも１つを含む。更に別の実施形態において、方法は、制御装置６０と通信する少なくとも１つのセンサ６２を用いて、燃料制御システムと燃焼器との間に流れる燃料の燃料組成を制御装置で監視するステップを含む。更に別の実施形態において、方法は、少なくとも部分的に、監視された排出レベル又は監視された燃料組成のうちの少なくとも１つに基づいて、予測排出レベルに影響を及ぼすか又は調節するためのバイアスを、制御装置で入力するステップを含む。
【００３５】
ガスタービン１２が所望の又は入力されたターンダウン運転状態に到達すると、制御装置６０は、センサを用いて少なくとも１つの周囲状態を監視し続けることによって、ガスタービン１２を自動的に維持してもよい。制御装置６０は、監視された周囲状態に基づいて、ガスタービンの予測排出レベル値を連続的に生成する。制御装置は、少なくとも部分的に予測排出レベル値及び火力発電所の運転境界状態の値に基づいてガスタービンの少なくとも１つの運転パラメータを連続的に調整するために、指令信号を自動的に生成する。このようにして、ガスタービン１２を、オペレータの入力又は監視を伴わずに所望の期間にわたって、所望のターンダウン運転状態で維持することができる。
【００３６】
本明細書では、最良の態様を含む例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる装置又はシステムの作製及び使用、並びにあらゆる付随の方法の実施を含め、当業者が本発明を実施できるように本発明を開示している。本発明の特許請求の範囲は、請求項によって定められるが、当業者に想到可能なその他の例もこれに含まれる。かかるその他の例は、請求項の文言と相違ない構成要素を有する場合、又は請求項の文言と実質的に相違ない等価の構成要素を有する場合、特許請求の範囲内であることを意図している。
【図１】
2014109276.tif 000003
【図２】
2014109276.tif 000004
【外国語明細書】
2014109276000001.pdf