(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのトルクコンバータ（３２６）を備えるガスタービン動力伝達系（１００）を制御するための方法であって、
前記動力伝達系（１００）に関連付けられている速度（３１１）を測定するステップと、
少なくとも部分的に速度コマンド（５０６）および前記測定された速度（３１１）に基づいてタービン（３２８）への燃料流量を制御するステップと、
少なくとも部分的に前記速度コマンド（５０６）および前記トルクコンバータ（３２６）の予想電力出力（５１４）に基づいて前記トルクコンバータ（３２６）に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するステップであって、前記１つまたは複数のガイドベーンの位置を調整することを含む、ステップと、
前記トルクコンバータ（３２６）および前記タービン（３２８）からのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整するステップであって、過渡的動作（２１６）中にタービン加速（４０８）と等しいかまたはそれよりも大きいトルクコンバータ加速（４０６）にバイアスをかけることを含む、ステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記トルクコンバータ（３２６）に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するステップがさらに、電力コマンド（５０２）に基づく請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トルクコンバータ（３２６）の前記予想電力出力（５１４）が、少なくとも部分的に前記測定された速度（３１１）およびガイドベーンコマンド（３２５）に基づく請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガイドベーンコマンド（３２５）が前記測定された速度（３１１）に少なくとも部分的に基づく請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ガスタービン（３２８）への燃料流量を制御するステップが、動力伝達系が前記ガスタービン（３２８）に結合されているとき、および前記ガスタービン（３２８）がアクティブであるときに燃料流量を制御するステップを備える請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記トルクコンバータ（３２６）の前記予想電力出力（５１４）が、トルクコンバータ電力モデル（５１２）に少なくとも部分的に基づく、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記トルクコンバータ電力モデル（５１２）が、少なくとも部分的に前記測定された速度（３１１）および前記１つまたは複数のガイドベーンに関連付けられているパラメータに基づく前記出力を生成する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
トルクコンバータ（１０６）と、
ガスタービン（１１４）と、
動力伝達系（１１１）と、
少なくとも１つのプロセッサ（１２２）と、
を備え、
前記少なくとも１つのプロセッサ（１２２）が、
前記動力伝達系（１１１）に関連付けられている測定された速度（３１１）を受信し、
少なくとも部分的に速度コマンド（５０６）および前記測定された速度（３１１）に基づいて前記ガスタービン（１１４）への燃料流量を制御し、
少なくとも部分的に前記速度コマンド（５０６）および前記トルクコンバータの予想電力出力（５１４）に基づいて前記トルクコンバータ（１０６）に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御し、該ガイドベーンを制御は前記１つまたは複数のガイドベーンの位置を調整することを含み、
前記トルクコンバータ（１０６）および前記ガスタービン（１１４）からのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整し、該選択的な調整は過渡的動作（２１６）中にタービン加速（４０８）と等しいかまたはそれよりも大きいトルクコンバータ加速（４０６）にバイアスをかけることを含む、
工程を行うためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成されている、
システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのプロセッサ（１２２）が、電力コマンド（５０２）に少なくとも部分的に基づいて前記トルクコンバータ（１０６）に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するようにさらに構成される請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、発電に関し、特に、一体型動力伝達系を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
動力伝達系は、しばしばガスタービンエネルギー変換施設およびタービン圧縮機テスト施設において、動力伝達系に接続された構成部品との間でトルクを伝達するために使用される。一体型動力伝達系は、始動モータ、ギヤボックス、圧縮機、軸などのような構成部品を含むことができる。動力伝達系の構成部品の多くは、たとえばギヤボックスを介して、共通の回転軸に接続されるか、または結合される。動力伝達系の構成部品には、トルクを供給することができるものもあれば、トルクを消費するものもある。たとえば、電動機は、動力伝達系の始動トルクを供給するために使用することができ、一方、圧縮機は、電動機によって提供されたトルクの一部を消費することもある。厄介なことに、たとえば、ガスタービンは、最高速度までの立ち上がり中、および点火前にトルクを消費することがあるが、燃焼器が十分な速度で燃料を燃焼させ始めると、動力伝達系にトルクを供給し始めることができる。
【０００３】
大規模な一体型動力伝達系の複数のトルク生成構成部品から動力伝達系への正（供給）または負（消費）のトルクの調整は、従来、トルクの変動、および中立安定（ｍａｒｇｉｎａｌｌｙ  ｓｔａｂｌｅ）の稼働を引き起こし、手動による調整が必要になることも多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第４７３４６２８号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の必要性の一部または全部は、本発明の特定の実施形態によって対処することができる。本発明の特定の実施形態は、一体型動力伝達系において速度および負荷を制御するためのシステムおよび方法を含むことができる。
【０００６】
本発明の例示的な実施形態によれば、ガスタービン動力伝達系を制御するための方法が提供される。方法は、動力伝達系に関連付けられている速度を測定するステップと、速度コマンドおよび測定された速度に少なくとも部分的に基づいてガスタービンへの燃料流量を制御するステップと、速度コマンドおよびトルクコンバータの予想電力出力に少なくとも部分的に基づいてトルクコンバータに関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するステップと、トルクコンバータおよびガスタービンからのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整するステップとを含む。
【０００７】
もう１つの例示的な実施形態によれば、システムが提供される。システムは、駆動モータと、トルクコンバータと、圧縮機と、ガスタービンと、動力伝達系と、少なくとも１つのプロセッサとを含む。プロセッサは、動力伝達系に関連付けられている測定された速度を受信し、速度コマンドおよび測定された速度に少なくとも部分的に基づいてガスタービンへの燃料流量を制御し、速度コマンドおよびトルクコンバータの予想電力出力に少なくとも部分的に基づいてトルクコンバータに関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御し、トルクコンバータおよびガスタービンからのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整するためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成される。
【０００８】
もう１つの例示的な実施形態によれば、ガスタービン動力伝達系を制御するための装置が提供される。装置は、動力伝達系に関連付けられている測定された速度を受信し、速度コマンドおよび測定された速度に少なくとも部分的に基づいてガスタービンへの燃料流量を制御し、速度コマンドおよびトルクコンバータの予想電力出力に少なくとも部分的に基づいてトルクコンバータに関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御し、トルクコンバータおよびガスタービンからのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整するためのコンピュータ実行可能命令を実行するように構成された少なくとも１つのプロセッサを含むことができる。
【０００９】
本発明のその他の実施形態および態様は、本明細書において詳細に説明され、請求項に係る発明の一部と見なされる。その他の実施形態および態様は、後段の詳細な説明、添付の図面、および特許請求の範囲を参照することにより理解することができる。
【００１０】
以下、添付の表および図面が参照されるが、これらは必ずしも原寸に比例して示されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の例示的な実施形態による例示的な動力伝達系および制御システムを示すブロック図である。
【図２】本発明の例示的な実施形態による例示的な動力伝達系のダイナミックスを示すグラフである。
【図３】本発明の例示的な実施形態による例示的な動力伝達系の加速制御システムを示すブロック図である。
【図４】本発明の例示的な実施形態による例示的な加速基準スケジュールを示すグラフである。
【図５】本発明の例示的な実施形態による例示的な動力伝達系速度および負荷制御システムを示すブロック図である。
【図６】本発明の例示的な実施形態による例示的な簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システムを示すブロック図である。
【図７】本発明の例示的な実施形態による例示的な方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態は、以下、本発明の実施形態が示される添付の図面を参照してさらに詳細に説明される。しかし、本発明は、多種多様な形態で実施することができるので、本明細書において示される実施形態に限定的であると見なされるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、本開示が徹底的かつ完全となるよう、また本発明の範囲を当業者に完璧に伝えるように提供される。全体を通じて、類似する番号は同様の要素を参照する。
【００１３】
本発明の特定の実施形態により、動力伝達系に関連付けられているさまざまな構成部品は、動力伝達系の比較的円滑な安定した動作を維持するように監視され制御されることができる。本発明の例示的な実施形態による動力伝達系を制御するためのさまざまな構成部品およびシステムは、以下、添付の図面を参照して説明される。
【００１４】
図１は、本発明の例示的な実施形態による動力伝達系および制御システム１００のブロック図を示す。動力伝達系および制御システム１００は、たとえば、圧縮機テストにおいて使用されてもよい。この配置において、ガスタービン１１４および負荷圧縮機１１０は、第１の軸１１２を介してギヤボックス１０８の高速側に結合されてもよく、一方、トルクコンバータ１０６および駆動モータ１０４は、第２の軸１１１によりギヤボックス１０８の低速側に連結されてもよい。例示的な実施形態において、始動モータ１０２は、軸１１１を始動させて、駆動モータ１０４の同期速度まで加速するために提供されてもよい。
【００１５】
本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラ１１８は、速度を監視し、動力伝達系に関連付けられているさまざまな構成部品を制御して、ガスタービン１１４、負荷圧縮機１１０、トルクコンバータ１０６、および／または始動モータ１０２および駆動モータ１０４からの軸１１１、１１２に与えられるトルクを制御することによって動力伝達系の速度を規制するために使用されてもよい。
【００１６】
本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラ１１８は、メモリ１２０、１つまたは複数のプロセッサ１２２、および１つまたは複数の入出力インターフェイス１２４を含むことができる。コントローラはまた、１つまたは複数のネットワークインターフェイス１２６も含むことができる。本発明の特定の例示的な実施形態において、メモリ１２０は、オペレーティングシステム１２８、データ１３０、ならびにさまざまな動力伝達系構成部品の速度および／もしくは加速を制御するための１つまたは複数のモジュール１３２を含むことができる。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態によれば、コントローラ１１８は、動力伝達系が加速しているかまたは減速しているか、動力伝達系が定常状態で動作しているかどうか、およびガスタービンが動力伝達系に結合されているかどうかに応じて、さまざまなモードで動作することができる。たとえば、動力伝達系が全速力に達しつつあるとき、コントローラ１１８は、動力伝達系をゼロ速度から圧縮機１１０のテストまたはマップの開始に適切な速度まで加速するため、始動モータ１０２、ガスタービン１１４、トルクコンバータ１０６、および／または負荷圧縮機１１０のアクションを調整することができる。特定の圧縮機テストに望ましい動作速度が得られると、次いでコントローラ１１８は別の動作モードに切り替えて、圧縮機１１０の負荷が変更される間、動力伝達系の速度を一定に保持することができる。
【００１８】
さらに複雑に、動力伝達系は、複数の異なる構成において動作することもできる。１つの実施形態において具体的に、動力伝達系が負荷圧縮機１１０、ギヤボックス１０８、トルクコンバータ１０６、および電動機１０４だけと動作するように、ガスタービン１１４と負荷圧縮機１１０との間の結合が切断されてもよい。もう１つの例示的な実施形態において、ガスタービン１１４と負荷圧縮機１１０との間の結合１１３は接続されてもよいが、ガスタービン１１４が点火されず、そのため動力伝達系に追加のトルク負荷をもたらしてもよい。
【００１９】
本発明の例示的な実施形態によれば、プロセッサ１２２はさらに、図５の５０２のような、電力コマンドに少なくとも部分的に基づいてトルクコンバータ１０６に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するように構成されてもよい。本発明の１つの実施形態の態様において、トルクコンバータ１０６の図５の５１４のような予想電力出力は、図３の３１１のような測定された速度、および図３の３２５のようなガイドベーンコマンドに少なくとも部分的に基づいてもよい。ガイドベーンコマンド３２５は、測定された速度３１１に少なくとも部分的に基づいてもよい。本発明の特定の例示的な実施形態において、ガスタービン１１４への燃料流量は、動力伝達系１１１がガスタービン１１４に結合されているとき、およびガスタービン１１４がアクティブであるときに制御することができる。
【００２０】
本発明の例示的な実施形態において、トルクコンバータ１０６およびガスタービン１１４からのトルク寄与は、選択的に調整されてもよい。調整は、トルクコンバータが制御を支配できるように、図２の２１６のような過渡的動作中に、図４の４０８のようなガスタービン加速基準と等しいかまたはそれよりも大きい、図４の４０６のようなトルクコンバータ加速基準にバイアスをかけることを含むことができる。その他の実施形態において、ガスタービンは、過渡的動作中に、加速制御を支配できるようにすることができる。本発明の例示的な実施形態において、トルクコンバータ１０６の５１４のような予想電力出力は、図５の５１２のようなトルクコンバータ電力モデルに少なくとも部分的に基づいてもよく、ここでトルクコンバータ電力モデル５１２は、３１１のような測定された速度、および１つまたは複数のガイドベーンに関連付けられているパラメータに少なくとも部分的に基づいてもよい。
【００２１】
図２は、本発明の実施形態による一体型動力伝達系制御システムにおける例示的な過渡的動作領域２１６および定常状態動作領域２１８を表す、動力伝達系ダイナミックスグラフ２００を示す。例示的な動力伝達系負荷曲線２０２は、負荷圧縮機質量流量２０４を動力伝達系の速度２０６に関連付けて示されている。グラフ２００は、動力伝達系が、ゼロ速度からフル稼働速度範囲２１４内の速度までの過渡的領域２１６を通じて加速できることを示す。グラフ２００は、最高速度無負荷点２０８を含み、ここで公称速度のほぼ１００％に達したが、動力伝達系に測定可能な負荷はない。タービンまたは動力伝達系は、負荷２１２が全面的な全負荷点２１０まで変化する間、定常状態動作領域２１８内で引き続き動作することができる。定常状態動作領域２１８は、動作範囲２１４内で動作している動力伝達系速度２０６によって定義される可能性があるが、負荷２１２は、たとえば質量流量２０４または圧縮機の圧力比により変わることがある。
【００２２】
図３は、本発明の例示的な実施形態による動力伝達系加速制御３００を示す概念ブロック図表現である。この制御構成は、図２の２１６のような過渡的動作領域において動力伝達系構成部品を制御するために適用されてもよく、ここで過渡的速度制御は、動力伝達系がゼロ速度から最高速度無負荷（ＦＳＮＬ）２０８まで加速する際に必要とされる。
【００２３】
図３の破線に囲まれたブロックは、動力伝達系システム３３８の一部を表し、加速制御３００の動作を分かりやすく説明するために含まれている。たとえば、動力伝達系構成部品のトルク生成または消費の態様は、トルクコンバータ３２６、ガスタービン３２８、および負荷圧縮機３３０によって表される。動力伝達系軸慣性３３６に作用する正味トルクは、結果として動力伝達系の加速、減速、または定常状態速度動作をもたらすことがある。たとえば、負荷圧縮機３３０は、動力伝達系への負のトルクとしての機能を果たすことができ、図１の１１１、１１２のような軸の速度を減少させる働きをする。負荷圧縮機３３０の出力トルクは、多数のパラメータを伴う複素関数であってもよいが、簡略化された表現が図３に示されており、ここで空気流３３２および圧力比３３４の寄与は、負荷圧縮機３３０の出力トルクを制御するための入力として示される。同様に、ガスタービン３２８の出力トルクは、タービンに関連付けられている燃焼器の点火状態、および／または燃焼器への燃料流量３２７に応じて、動力伝達系への正または負のトルクのいずれかに寄与することができる。この場合も同様に、ガスタービン３２８の出力トルクの表現はかなり簡略化され、図はガスタービン３２６の出力トルクへの燃料流量３２５の影響のみを示している。同様に、トルクコンバータ３２６の出力トルクは、軸を加速するように動作することができ、主としてトルクコンバータ３２６に関連付けられている１つまたは複数のガイドベーン３２５の位置に支配されてもよい。
【００２４】
したがって、動力伝達系の主なトルク生成構成部品（たとえば、ガスタービン３２８、トルクコンバータ３２６、および負荷圧縮機３３０）は、動力伝達系の速度に影響を及ぼすように、動力伝達系軸慣性３３６に対して正または負のいずれかに寄与することができる。軸に適用される正味トルクが正である場合、動力伝達系軸は加速する。正味トルクが負である場合、軸は減速し、軸に適用される正味トルクがゼロである場合、軸速度は一定の状態を保つ。言い換えれば、負荷圧縮機３３０によって消費されるトルクが、ガスタービン３２８およびトルクコンバータ３２６によって生成されるトルクにより平衡を保たれている場合、動力伝達系の速度は一定の状態を保つ。
【００２５】
図３に指示されるように、動力伝達系加速制御３００は、２つの並列フィードバックループを含むことができる。ループの１つは、トルクコンバータ３２６の出力トルクを制御するためのガイドベーン位置３２５を含むことができ、もう一方のループは、ガスタービン３２８の出力トルクを制御するための燃料流量３２７を含むことができる。本発明の例示的な実施形態によれば、１つまたは複数のフィルタ３１２は、速度フィードバック信号３１１を調節するために使用されてもよい。たとえば、フィルタ３１２は、特定範囲の周波数が通過できるようにするか、もしくは不連続または雑音の多い信号の平滑化に役立つことができる。本発明の特定の実施形態によれば、フィルタ３１２は、速度フィードバック信号３１１を区別して、動力伝達系軸加速３４０を計算することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、軸加速３４０は、トルクコンバータ３２６および／またはガスタービン３２８の制御信号３２５、３２７を導出するために使用されてもよい。たとえば、トルクコンバータ加速制御３０８および／またはガスタービン加速制御３１０はそれぞれ、比例制御アルゴリズム（Ｐ）、比例＋積分（ＰＩ）、または比例＋積分＋微分（ＰＩＤ）アルゴリズムを含むことができる。本発明の実施形態によるその他の類似するアルゴリズムは、これらのブロックに含まれてもよいか、もしくはこれらのブロックにおいて、またはこれらのブロックにより実施されてもよい。
【００２６】
本発明の特定の実施形態によれば、トルクコンバータ加速制御３０８は、軸加速３４０を、基準または目標加速３４２と比較して、トルクコンバータ制御信号３４６を導出することができる。例において、ガスタービン加速制御３１０は、軸加速３４０を、バイアス基準加速３４４と比較して、ガスタービン制御信号３４８を導出することができる。
【００２７】
本発明の例示的な実施形態によれば、最少関数ブロック３１４，３２０はさらに、その他の制御目標が動力伝達系加速制御３００に組み入れられるように、トルクコンバータ制御信号３４６およびガスタービン制御信号３４８を変更することができる。たとえば、３１６、３１８、３２２、３２４のような１つまたは複数の安全保護制限は、トルクコンバータ制御信号３４６またはガスタービン制御信号３４８のいずれかをオーバーライドしてシステムをさらに保護するために使用されてもよい。
【００２８】
たとえば、トルクコンバータ加速制御３０８は、基準加速３４２と実際の軸加速３４０との間の誤差に比例してトルクコンバータの１つまたは複数のガイドベーンを調整するようにトルクコンバータ制御信号３４６を生成することができる。軸加速３４０が基準加速３４２よりも小さい場合、トルクコンバータのガイドベーンは、さらに多くの出力トルクを生成して軸加速を増大させるために、さらに開くよう命令されてもよい。例示的な実施形態によれば、ガスタービン加速制御３１０は、バイアス基準加速３４４と実際の軸加速３４０との間の誤差に基づいてガスタービンへの燃料流量３２７を調整して、同様に動作することができる。
【００２９】
バイアス基準加速３４４について、以下図３および図４を参照して説明する。本発明の態様によれば、加速スケジュール３０４は、トルクコンバータ加速制御３０８に提供されてもよい。例示的な実施形態において、個々の、同一ではないか、またはバイアスがかけられた基準加速３４４信号は、ガスタービン加速制御３１０に対して導出されてもよい。たとえば、基底加速基準３４２信号は、トルクコンバータ加速制御３０８に直接提供されてもよいが、一方、ガスタービン加速制御３１０に適用されるバイアス基準加速３４４信号は、基準加速３４２の修正バージョンであってもよい。たとえば、ガスタービン加速制御３１０は、トルクコンバータ加速スケジュール３０４からガスタービン加速バイアス３０６を減算することにより、少なくとも部分的に導出されてもよい。
【００３０】
図４は、本発明の実施形態によればトルクコンバータ加速基準４０６およびバイアスがかけられたガスタービン加速基準４０８に対する加速４０２と速度４０４の関係を示す例示的な加速スケジュール４００を表す。特定の実施形態において、異なる加速スケジュールは、トルクコンバータが加速中に動力伝達系の制御を支配できるようにすることができる。本発明の１つの実施形態のこの態様は、動力伝達系の加速を安定させて平滑化することができる。
【００３１】
図５は、動力伝達系が動作速度に到達したとき、およびガスタービンが動力伝達系に接続されているときに、動力伝達系速度を制御して、トルクコンバータおよびガスタービンからのトルク寄与の平衡を保つように構成されてもよい一実施形態による例示的な動力伝達系および負荷制御５００を示す。本発明の実施形態によれば、動力伝達系速度および負荷制御５００は、図３の３３８のような動力伝達系システム、および図３に関して上記で説明した３１４、３２０のような最小関数を含むことができる。
【００３２】
本発明の例示的な実施形態によれば、ＰＩ制御ブロック５１０は、図３の３１１のような実際の軸速度と速度基準信号５０６との差に基づいて公称燃料信号５２２を生成するために使用されてもよい。公称燃料信号５２２は、ガスタービン燃料流量を調整するために使用されてもよい。３１１のような軸速度が基準５０６よりも小さい場合、システムは、ガスタービンにさらに多くの燃料を送り込むよう命令して、その出力トルクを増大させることができるか、またはその逆を行うことができる。
【００３３】
同様に、もう１つのＰＩ制御ブロック５０８は、３１１のような軸速度と基準速度５０６との差に基づいてトルクコンバータガイドベーンを調整することができる。本発明の実施形態によれば、トルクコンバータ電力モデル５１２によって推定されるトルクコンバータ電力出力信号５１４と電力基準コマンド５０２との評価された差（ｓｃａｌｅｄ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）に基づいて、追加の信号を速度制御ループ内で使用することができる。本発明の例示的な実施形態によれば、トルクコンバータ電力モデル５１２を含むフィードバックループは、推定されたトルクコンバータ電力出力に基づいてもよく、２つの目的にかなうように動作することができる。第１に、フィードバックループは、内部トルクコンバータ速度制御ループを安定化させ、ガスタービンとトルクコンバータとの間の不要なトルク出力変動を回避または最小化するために役立つことができる。第２に、フィードバックループは、動作中またはテスト中に必要に応じて、ガスタービントルク出力とトルクコンバータトルク出力との間の相対的な平衡を調整するための機構を提供することができる。
【００３４】
図６は、本発明の例示的な実施形態による簡略化された動力伝達系速度および負荷制御６００を示す。簡略化された動力伝達系速度および負荷制御６００は、動力伝達系が、ガスタービンを接続していないかまたは点火していない状態で稼働されるとき、図示されるように構成されてもよい。この場合、簡単にするため、ガスタービン速度を制御する（および図５に示されている）制御システムの一部は使用不可であってもよい。例示的な実施形態によれば、ガスタービンは、結合されていても点火されていないとき、動力伝達系にドラッグトルク（負のトルク）を与えることができる。この場合、ガスタービンが動力伝達系から完全に切り離されるとき、そのトルク寄与はゼロであってもよい。
【００３５】
動力伝達系が、１１４のようにガスタービンを接続していないかまたは点火していない状態で稼働されるとき、トルクコンバータ速度および垂下負荷制御を制御するコントローラの一部は、（トルクコンバータ電力モデル５１２を含む）外部フィードバックループを使用不可にすることにより簡略化されてもよい。したがって、例示的な実施形態によれば、接続されていないかまたは点火されていないタービンの制御方法は、公称トルク制御信号５２０を生成するように軸速度誤差５２４に作用するＰＩブロック５０８に簡略化されてもよい。上記の例示的な実施形態におけるように、安全保護制限３１６、３１８は、公称トルク制御信号５２０をオーバーライドしてシステムをさらに保護するために使用されてもよい。
【００３６】
１つの実施形態によるガスタービン動力伝達系を制御するための例示的な方法７００は、以下図７の流れ図を参照して説明される。方法は、動力伝達系に関連付けられている速度が測定されるブロック７０２で開始する。ブロック７０４において、速度コマンドおよび測定された速度に少なくとも部分的に基づいてガスタービンへの燃料流量が制御される。ブロック７０６において、速度コマンドおよびトルクコンバータの予想電力出力に少なくとも部分的に基づいてトルクコンバータに関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンが制御される。ブロック７０８において、トルクコンバータおよびガスタービンからのそれぞれのトルク寄与は選択的に調整される。方法７００は、ブロック７０８の後に終了する。
【００３７】
本発明の例示的な実施形態によれば、図３の３２６のようなトルクコンバータに関連付けられている１つまたは複数のガイドベーンを制御するステップはさらに、図５の５０２のような電力基準コマンドに基づいてもよい。例示的な実施形態において、図３の３２６のようなトルクコンバータの図５の５１４のような予想電力出力は、図３の３１１のような測定された速度、および図３の３２５のようなガイドベーンコマンドに少なくとも部分的に基づいてもよい。本発明の態様において、３２５のようなガイドベーンコマンドは、３１１のような測定された速度に少なくとも部分的に基づいてもよい。例示的な実施形態によれば、図３の３２８のようなタービンへの燃料流量を制御するステップは、動力伝達系がタービン３２８に結合されているとき、およびタービン３２８がアクティブであるときに燃料流量を制御するステップを含むことができる。特定の例示的な実施形態において、３２６のようなトルクコンバータおよびタービン３２８からのそれぞれのトルク寄与を選択的に調整するステップは、図２の２１６のような過渡的動作中に、タービン加速４０８と等しいかまたはそれよりも大きい図４の４０６のようなトルクコンバータ加速にバイアスをかけるステップを含むことができる。さらに、本発明の特定の例示的な実施形態において、３２６のようなトルクコンバータの５１４のような予想電力出力は、図５の５１２のようなトルクコンバータ電力モデルに少なくとも部分的に基づいてもよく、ここでトルクコンバータ電力モデル５１２は、３１１のような測定された速度、および１つまたは複数のガイドベーンに関連付けられているパラメータに少なくとも部分的に基づいてもよい。
【００３８】
したがって、本発明の例示的な実施形態は、動力伝達系に関連付けられているさまざまな構成部品が、動力伝達系の比較的円滑な安定した動作を維持するように監視され制御されることができる特定のシステムおよび方法を創案する技術的効果を提供することができる。本発明の例示的な実施形態はさらに、圧縮機テストに機械的動力伝達系制御をもたらす特定のシステムおよび方法を創案する技術的効果を提供することができる。本発明の例示的な実施形態はさらに、過渡的および動作領域の速度、加速、および／または負荷を制御するためのシステムおよび方法、ならびに圧縮機テストベッドのための動力伝達系の典型的な構成を提供する技術的効果を提供することができる。本発明の例示的な実施形態はさらに、トルク生成構成部品として比較的大型の電動機および／またはトルクコンバータにより動力伝達系を構成するためのシステムおよび方法を提供する技術的効果を提供することができる。
【００３９】
本発明の例示的な実施形態において、動力伝達系および制御システム１００、動力伝達系加速制御システム３００、動力伝達系速度および負荷制御システム４００、動力伝達系速度および負荷制御システム５００、ならびに／または簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システム６００は、操作のいずれかを容易にするために実行される任意の数のソフトウェアおよび／またはハードウェアアプリケーションを含むことができる。
【００４０】
例示的な実施形態において、１つまたは複数の入出力インターフェイスは、動力伝達系および制御システム１００、動力伝達系加速制御システム３００、動力伝達系速度および負荷制御システム４００、動力伝達系速度および負荷制御システム５００、ならびに／または簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システム６００、ならびに１つまたは複数の入出力デバイスの間の通信を容易にすることができる。たとえば、ユニバーサルシリアルバスポート、シリアルポート、ディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、および／またはディスプレイ、キーボード、キーパッド、マウス、コントロールパネル、タッチスクリーンディスプレイ、マイクロフォンなどのような１つもしくは複数のユーザインターフェイスデバイスは、動力伝達系および制御システム１００、動力伝達系加速制御システム３００、動力伝達系速度および負荷制御システム４００、動力伝達系速度および負荷制御システム５００、ならびに／または簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システム６００との間のユーザの対話を容易にすることができる。１つまたは複数の入出力インターフェイスは、多種多様な入力デバイスからのデータおよび／またはユーザ命令を受信または収集するために使用されてもよい。受信されたデータは、本発明のさまざまな実施形態において望ましい１つもしくは複数のコンピュータプロセッサおよび／または１つもしくは複数のメモリデバイスに格納されている、１つまたは複数のコンピュータプロセッサによって処理されてもよい。
【００４１】
１つまたは複数のネットワークインターフェイスは、１つまたは複数の適切なネットワークへの動力伝達系および制御システム１００、動力伝達系加速制御システム３００、動力伝達系速度および負荷制御システム４００、動力伝達系速度および負荷制御システム５００、ならびに／または簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システム６００の入力ならびに出力の接続、ならびに／または、たとえばシステムに関連付けられている任意の数のセンサーとの通信を容易にする接続を容易にすることができる。１つまたは複数のネットワークインターフェイスはさらに、外部デバイスおよび／またはシステムと通信するために、たとえばローカルエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク、インターネット、セルラーネットワーク、無線周波数ネットワーク、ブルートゥース（商標）対応ネットワーク、Ｗｉ−Ｆｉ（商標）対応ネットワーク、衛星ベースのネットワーク、任意の有線ネットワーク、任意の無線ネットワークなどのような１つまたは複数の適切なネットワークへの接続を容易にすることができる。
【００４２】
望むなら、本発明の実施形態は、動力伝達系および制御システム１００、動力伝達系加速制御システム３００、動力伝達系速度および負荷制御システム４００、動力伝達系速度および負荷制御システム５００、ならびに／または簡略化された動力伝達系速度および負荷制御システム６００を、添付の図面に示される多少の構成部品と共に含むことができる。
【００４３】
本発明は、本発明の例示的な実施形態によるシステム、方法、装置、および／またはコンピュータプログラム製品のブロック図および流れ図を参照して、上記で説明されている。ブロック図および流れ図の１つまたは複数のブロック、ならびにブロック図および流れ図のブロックの組み合わせは、それぞれ、コンピュータ実行可能プログラム命令により実施できることが理解されるであろう。同様に、本発明の一部の実施形態によっては、ブロック図および流れ図の一部のブロックは、必ずしも提示されている順序で実行する必要はないか、または必ずしも実行する必要がまったくない場合もある。
【００４４】
これらのコンピュータ実行可能プログラム命令は、コンピュータ、プロセッサ、またはその他のプログラム可能データ処理装置上で実行する命令が流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックで指定された１つまたは複数の機能を実施するための手段を作り出すように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、プロセッサ、または特定のマシンを生成するその他のプログラム可能データ処理装置にロードされてもよい。これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ可読メモリに格納された命令が流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックで指定された１つまたは複数の機能を実施する命令手段を含む製造品を製造するように、特定の方法で機能するようにコンピュータまたはその他のプログラム可能データ処理装置を指示することができるコンピュータ可読メモリに格納されてもよい。一例として、本発明の実施形態は、コンピュータ可読プログラムコードまたはプログラム命令が組み入れられているコンピュータ使用可能媒体を備えるコンピュータプログラム製品を提供することができ、前記コンピュータ可読プログラムコードは流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックで指定された１つまたは複数の機能を実施するために実行されるよう適合される。コンピュータプログラム命令はさらに、コンピュータまたはその他のプログラム可能データ処理装置にロードされて、一連の動作可能な要素またはステップをコンピュータまたはその他のプログラム可能装置上で実行させ、コンピュータまたはその他のプログラム可能装置上で実行する命令が流れ図の１つのブロックまたは複数のブロックで指定された機能を実施するための要素またはステップを提供するようにコンピュータ実施のプロセスを生成することもできる。
【００４５】
したがって、ブロック図および流れ図のブロックは、指定された機能を実行する手段の組み合わせ、指定された機能を実行する要素またはステップの組み合わせ、および指定された機能を実行するプログラム命令手段をサポートする。また、ブロック図および流れ図の各ブロック、ならびにブロック図および流れ図のブロックの組み合わせは、指定された機能、要素もしくはステップ、または専用ハードウェアおよびコンピュータ命令の組み合わせを実行する専用のハードウェアベースのコンピュータシステムによって実施されてもよいことが理解されよう。
【００４６】
本発明は、最も実際的なさまざまな実施形態であると現在見なされているものに関連して説明されてきたが、本発明は開示される実施形態に限定されることはなく、一方、添付の特許請求の範囲内に含まれるさまざまな変更および等価の配列を対象とすることを意図していることを理解されたい。本明細書において特定の用語が採用されているが、これらは一般的かつ説明的な意味でのみ使用されており、限定的であることを目的としてはいない。
【００４７】
本書では、例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、また任意の当業者が、任意のデバイスまたはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み入れられている方法の実行を含め、本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲において定義され、当業者に考案されるその他の例を含むことができる。そのようなその他の例は、それらが特許請求の範囲の字義とは異なっていない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の字義とわずかしか異ならない等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものと見なされる。
【符号の説明】
【００４８】
１００  動力伝達系および制御システム
１０２  始動モータ
１０４  駆動モータ
１０６  トルクコンバータ
１０８  ギヤボックス
１１０  圧縮機
１１１  第２の軸
１１２  第１の軸
１１３  結合
１１４  ガスタービン
１１８  コントローラ
１２０  メモリ
１２２  プロセッサ
１２４  入出力インターフェイス
１２６  ネットワークインターフェイス
１２８  オペレーティングシステム
１３０  データ
１３２  速度／加速モジュール
２００  動力伝達系ダイナミックスグラフ
２０２  動力伝達系負荷曲線
２０４  質量流量
２０６  速度
２０８  最高速度無負荷（ＦＳＮＬ）
２１０  最高速度全負荷（ＦＳＦＬ）
２１２  負荷範囲（０から１００％）
２１４  動作範囲
２１６  過渡的動作（増加／減少）
２１８  定常状態動作
２２０  線形速度／流れ線
３００  動力伝達系加速制御
３０２  速度コマンド
３０４  トルクコンバータ加速スケジュール
３０６  ガスタービン加速バイアス
３０８  トルクコンバータ加速制御
３１０  ガスタービン加速制御
３１１  測定された速度（速度フィードバック）
３１２  フィルタ（速度を加速に変換）
３１４  最小関数１
３１６  制限１
３１８  制限２
３２０  最小関数２
３２２  制限３
３２４  制限４
３２５  ガイドベーン位置
３２６  トルクコンバータ（の出力トルク）
３２７  燃料流量
３２８  ガスタービン（の出力トルク）
３３０  負荷圧縮機（の出力トルク）
３３２  空気流
３３４  圧力比
３３６  動力伝達系軸慣性
３３８  動力伝達系システム
３４０  軸加速
３４２  基準加速
３４４  バイアス基準加速
３４６  トルクコンバータ制御信号
３４８  ガスタービン制御信号
４００  加速基準スケジュール
４０２  加速
４０４  速度
４０６  トルクコンバータ加速基準
４０８  ガスタービン加速基準
５００  動力伝達系速度および負荷制御
５０２  電力基準コマンド
５０４  ゲイン
５０６  速度基準（速度コマンド）
５０８  比例−積分制御
５１０  比例−積分制御
５１２  トルクコンバータ電力モデル
５１４  トルクコンバータ電力出力信号
５１６  トルク修正基準
５１８  燃料修正基準
５２０  公称トルク制御信号
５２２  公称燃料信号
５２４  軸速度誤差
６００  簡略化された動力伝達系速度および負荷制御
７００  方法
７０２  ブロック
７０４  ブロック
７０６  ブロック
【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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