(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機（１２）に結合された、少なくとも１つの入力流体流れと少なくとも１つの出力流体流を有するタービン（１２）と、
第１の複数の機能（１０６）を備え、前記タービン（１２）に結合され該タービンの作動を制御するタービン−発電機コントローラ（１６）であって、前記第１の複数の機能（１０６）が該タービンのための起動機能とシャットダウン機能とを含む、タービン−発電機コントローラ（１６）と、
第２の複数の機能（１０８、１１０）を備え、前記タービン（１２）及び前記タービン−発電機コントローラ（１６）に結合される第２のコントローラ（２０）と、
を含み、
前記第２のコントローラ（２０）は、前記第１の複数の機能（１０６）と異なる前記第２の複数の機能の少なくとも１つの機能で前記タービン−発電機コントローラ（１６）を制御するよう構成され、
前記第２のコントローラ（２０）が、前記タービン−発電機コントローラ（１６）と機能的に独立しており、
前記第１及び第２の複数の機能は、各々、前記入力流体流れ又は出力流体流の少なくとも１つを制御する制御機能を有し、
前記第２の複数の機能の前記少なくとも１つの機能は、前記タービン−発電機コントローラ（１６）が前記タービンを開始させる開始許可機能又は前記タービン−発電機コントローラ（１６）が前記タービンをシャットダウンさせるシャットダウン発動機能の少なくとも１つか、又は、該開始許可機能及び該シャットダウン発動機能の組み合わせを含む、
システム。
【請求項２】
前記第２のコントローラ（２０）が、安全計装システム（ＳＩＳ）コントローラを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第２の複数の機能（１０８、１１０）が、前記タービン−発電機コントローラ（１６）の起動監視機能を含む、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２のコントローラ（２０）が、複数の条件に基づき前記タービン−発電機コントローラ（１６）に緊急シャットダウン信号を送信する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記複数の条件が、前記第２のコントローラ（２０）のセルフテストの完了を含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記複数の条件が、前記タービン（１２）に結合されたバルブの監視、前記タービン（１２）の圧縮機のロータ速度、前記タービン（１２）の排気温度、及び前記タービン（１２）の緊急シャットダウンのステータスを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項７】
前記タービン（１２）がガスタービンを含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２のコントローラ（２０）が、前記第２の複数の機能（１０８、１１０）の各々の試験を提供する試験機構を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
タービン発電機システム（１２）用の改造キットを含むシステムであって、
前記改造キットは、
第１の複数の機能（１０８、１１０）を有する安全計装システム（ＳＩＳ）コントローラ（２０）を備え、
該ＳＩＳコントローラ（２０）が第２の複数の機能を有するタービン−発電機コントローラ（１６）に結合されるように構成され、
前記ＳＩＳコントローラ（２０）は、タービン（１２）からの複数の入力（７６）に基づいて条件に応じ前記タービン−発電機コントローラ（１６）の起動機能を許可し又はブロックし、
前記第１の複数の機能（１０６）の少なくとも１つの機能は前記第２の複数の機能と異なり、前記ＳＩＳコントローラ（２０）が前記タービン−発電機コントローラ（１６）を介して前記タービン発電機システム（１２）を制御可能とし、
前記タービン−発電機コントローラ（１６）は、前記タービンのための起動機能及びシャットダウン機能を有する前記第２の複数の機能を用い前記タービンを制御する、
改造キット（１８）。
【請求項１０】
前記タービン−発電機コントローラ（１６）の起動機能（１１２）が、前記ＳＩＳコントローラ（２０）及び前記タービン−発電機コントローラ（１６）に結合された前記タービン（１２）の作動を開始させる、請求項９に記載の改造キット（１８）。
【請求項１１】
前記複数の入力（７６）は、燃料運転、タービンの圧縮機のロータ速度、タービンの排気温度、タービンの火炎検出、及びタービンの緊急シャットダウンのステータスを含む、請求項９又は１０に記載の改造キット（１８）。
【請求項１２】
前記ＳＩＳコントローラ（２０）が、前記タービン−発電機コントローラ（１６）に結合されたネットワーク接続部（１００）を含む、請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の改造キット（１８）。
【請求項１３】
前記タービン−発電機コントローラ（１６）は、第２の複数の機能（１０６）を含み、前記第１の複数の機能（１０８、１１０）が、前記第２の複数の機能（１０６）と独立した機能を含む、請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の改造キット（１８）。
【請求項１４】
前記第１の複数の機能（１０８、１１０）が、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ （ＩＥＣ） ６１５０８、ＩＥＣ６１５２２、及びオーストラリア基準（ＡＳ）３８１４に適合する、請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の改造キット（１８）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、ガスタービンシステムに関し、より詳細には、こうしたシステムの制御及び監視に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガスタービンエンジンは、加圧空気及び燃料の混合気を燃焼させて高温の燃焼ガスを生成する。ガスタービンエンジンは、例えば、発電機の駆動によるような発電用に用いることができる。このようなタービン発電機システムは、コントローラを含む制御システムに結合することができる。タービン発電機システムは、ガスタービンシステム及び関連の構成要素を監視し制御する論理回路を含むことができる。制御システムのコントローラは、このような監視及び制御のための様々な機能を実施することができるが、コスト及び設定可能上の理由からこのような機能に制限が設けられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，４１７，００５号明細書
【発明の概要】
【０００４】
最初に請求項に記載された本発明の範囲内にある一部の実施形態について以下で要約する。これらの実施形態は、特許請求した本発明の技術的範囲を限定することを意図するものではなく、むしろそれらの実施形態は、本発明の実施可能な形態の簡潔な概要を示すことのみを意図している。当然のことながら、本発明は、下記に説明した実施形態と同様のもの又は該実施形態と異なるものとすることができる様々な形態を含むことができる。
【０００５】
第１の実施形態において、システムは、発電機に結合されたタービンと、第１の複数の機能を備え、タービンに結合されるタービン−発電機コントローラと、第２の複数の機能を備え、タービン及びタービン−発電機コントローラに結合される第２のコントローラと、を含み、第２の複数の機能が第１の複数の機能と異なる少なくとも１つの機能を含み、第２のコントローラがタービン−発電機コントローラと機能的に独立している。
【０００６】
第２の実施形態において、システムは、プロセッサと、該プロセッサに結合されたメモリと、第１の複数の機能を有するコントローラとを含み、該第１の複数の機能が、タービン−発電機コントローラによるタービンの初期化及び起動の監視を含み、該コントローラはタービン−発電機コントローラに結合されるよう構成され、タービン−発電機コントローラが第２の複数の機能を含む。
【０００７】
第３の実施形態において、改造キットは、第１の複数の機能を有する安全計装システム（ＳＩＳ）コントローラを備え、該ＳＩＳコントローラがタービン−発電機コントローラに結合されるように構成され、安全計装システムコントローラは、タービンからの複数の入力に基づいてタービン−発電機コントローラの起動機能を許可する。
【０００８】
本発明のこれらの及びその他の特徴、態様並びに利点は、図面全体を通して同じ参照符号が同様の部分を表す添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、より良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】タービン−発電機コントローラ及び安全計装システム（ＳＩＳ）コントローラを有するシステムの１つの実施形態を示すブロック図。
【図２Ａ】図１のコントローラの詳細な実施形態を示すブロック図。
【図２Ｂ】図１のコントローラの詳細な実施形態を示すブロック図。
【図３】タービン−発電機コントローラ及びＳＩＳコントローラの１つの実施形態を示すブロック図。
【図４】ＳＩＳコントローラの１つの実施形態の機能を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態について以下に説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を行うために、本明細書では、実際の実施態様の全ての特徴については説明しないことにする。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である点を理解されたい。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。
【００１２】
本発明の実施形態は、タービン−発電機コントローラとは独立した、タービンシステム（例えば、ガスタービン）用の安全計装システム（ＳＩＳ）を含む。ＳＩＳは、タービン−発電機コントローラ及び他のシステムに利用される同じ入力を用いて幾つかの保護及び安全機能を実施する機能的に独立した別個のコントローラを含む。ＳＩＳは、システム初期設定及び起動の完了、燃料システムボトル試験、エンクロージャパージ、排気パージ及び点火、運転監視、並びにシャットダウンを監視することができる。ＳＩＳにより、タービンシステムは、タービン発電機コントローラを修正又は交換することなく工基準に適合することが可能になる。
【００１３】
図１は、制御構成要素１４に結合され且つタービン−発電機コントローラ１６によって制御される、ガスタービン発電機システム１２（例えば、発電機に結合されるガスタービンエンジン）を有するシステム１０を示す。特定の実施形態において、システム１０は、船舶、機関車、発電システム、又はこれらの組み合わせを含むことができる。システム１０は、制御構成要素１４、タービン−発電機コントローラ１６、及びＳＩＳコントローラ２０を備えた安全計装システム１８を含むことができる。他の実施形態では、システム１０は蒸気タービンを含むことができ、蒸気タービンシステムに下記の技術を実施することができる。
【００１４】
制御構成要素１４は、タービン発電機システム１２を制御及び監視するためのあらゆる好適な構成要素を含むことができる。例えば、制御構成要素１４は、バルブ、アクチュエータ、センサ、及び他の好適な構成要素を含むことができる。タービン−発電機コントローラ１６は、プロセッサ２２、電源２４、及びメモリ２６を含むことができる。メモリ２６は、非一時的なコンピュータ可読媒体とすることができ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のような揮発性メモリ、並びにリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、及び磁気記憶装置（例えば、ハードドライブ）のような不揮発正メモリを含むことができる。図１に示すように、タービン−発電機コントローラは、制御構成要素１４、タービン発電機システム１２、及びＳＩＳコントローラ２０からデータを受け取ることができ、制御構成要素１４及びＳＩＳコントローラ２０にデータを出力することができる。
【００１５】
ＳＩＳコントローラ２０は、プロセッサ２８、電源３０、メモリ３２、及びネットワークインタフェース３３を含むことができる。上述のように、メモリ３２は、非一時的なコンピュータ可読媒体とすることができ、ＲＡＭのような揮発性メモリ、並びにＲＯＭ、フラッシュメモリ、及び磁気記憶装置（例えば、ハードドライブ）のような不揮発正メモリを含むことができる。図１に示すように、ＳＩＳコントローラ２０は、制御構成要素１４、タービン発電機システム１２、及びタービン−発電機コントローラ１６からデータを受け取ることができ、制御構成要素１４及びＳＩＳコントローラ２０にデータを出力することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、制御構成要素１４、タービン発電機システム１２、及びタービン−発電機コントローラ１６から受け取った入力を用いて以下で説明する種々の機能を実施することができる。加えて、ＳＩＳコントローラ２０は、制御構成要素１４及びタービン−発電機コントローラ１６に制御データを出力することによって種々の機能を実行することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、システム１０においてタービン−発電機コントローラ１６インクルードの使用を依然として可能にしながら、安全及び冗長性に対する工業規格に適合する機能を提供することができる。以下で更に説明するように、ＳＩＳコントローラ２０によって提供される機能は、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  （ＩＥＣ）  ６１５０８  ｆｏｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｓａｆｅｔｙ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ／Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ／Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓａｆｅｔｙ−ｒｅｌａｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（電気・電子・プログラマブル電子安全関連系の機能安全についての国際電気標準会議（ＩＥＣ）６１５０８）、ＩＥＣ  ６１５２２  ｆｏｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ  Ｓａｆｅｔｙ（機能安全についてのＩＥＣ６１５２２）、Ｓａｆｅｔｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｓｅｃｔｏｒ（プロセスセクタについての安全計装システム）、Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ａｕｓｔｒａｌｉａ  （ＡＳ）  ３８１４  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ  Ｇａｓ−ｆｉｒｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ（商工業用ガス燃焼用途についてのオーストラリア基準（ＡＳ）３８１４）、及びＴｅｃｈｎｉｓｃｈｅｒ  Uｂｅｒｗａｃｈｕｎｇｓ−Ｖｅｒｅｉｎ（技術検査協会：ＴＵＶ）基準など、種々の基準に適合することができる。
【００１６】
図２Ａ及び２Ｂは、本発明の特定の実施形態によるシステム１０の構成要素をより詳細に示している。図２Ａに示すように、タービン発電機システム１２は、例えば、クラッチ及びギアボックス４６を介して発電器４４を駆動するシャフト４２を有するガスタービン４０を含むことができる。ガスタービン４０は、吸気セクション４８、燃焼器セクション４９、排気セクション５０、圧縮機セクション５１、及び他の関連構成要素を含むことができる。ガスタービン４０は、圧縮機ロータ速度５２、排気スタック温度５４、及び燃焼火炎検出器５６などのデータ出力を提供する種々のセンサを含み、これらを結合することができる。他の実施形態では、このようなセンサは、振動、圧力、他の温度（例えば、吸気温度）、流量、エミッション、その他を含むことができる。
【００１７】
制御構成要素１４は、タービン発電機システム１２の種々の動作を可能にする種々のバルブ、センサ、及びアクチュエータを含むことができる。例えば、制御構成要素１４は、バルブ６０及び圧力源６２を有する内部ブロック及びブリードシステム５８を含むことができる。バルブ６０は、空気圧式、電気式、手動式、又はこれらの組み合わせとすることができる。内部ブロック及びブリードシステム５８は、適切な領域に通気する通気バルブ６３を含むことができる。同様に、制御構成要素１４はまた、バルブ６６及び圧力源６８を有する外部ブロック及びブリードシステム６４を含むことができる。バルブ６６は、空気圧式、電気式、手動式、又はこれらの組み合わせとすることができる。外部ブロック及びブリードシステム６４はまた、適切な領域に通気する通気バルブ７０を含むことができる。制御構成要素１４はまた、圧力、パージガス、又はその両方を供給するガス供給部７２に結合することができる。
【００１８】
タービン−発電機コントローラ１６は、ＳＩＳインターロック７４により制御構成要素１４に結合することができる。ＳＩＳインターロック７４は、電源喪失又は緊急シャットダウンなど、故障状態が生じた場合に制御構成要素１４を適切なステータスに作動させることができる。タービン−発電機コントローラ１６は、ロータ速度５２、排気スタック温度５４、燃焼火炎検出５６、圧力源６２及び６８からの圧力、その他など、システム１０の種々の供給源からアナログ入力７６を受け取ることができる。加えて、タービン−発電機コントローラ１６は、ＳＩＳコントローラ２０からデジタル入力７８を受け取ることができ、更に、ＳＩＳコントローラ２０にデジタル出力８０を提供することができる。また、タービン−発電機コントローラ１６は、バルブ６０及び６６を作動させるためＳＩＳインターロック７４にデジタル出力７９を提供することができる。図２Ｂにおいても示されるように、タービン−発電機コントローラ１６は、制御パネル８２及びネットワークインタフェース８４を含むことができる。タービン−発電機コントローラ１６は、アナログ入力７６に基づきタービン発電機システム１２を制御し、デジタル出力７９を通じて制御信号を提供することができる。
【００１９】
ＳＩＳコントローラ２０は、アナログ入力８６及びデジタル入力８８を受け取り、デジタル出力９０を提供することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、タービン−発電機コントローラ１６とは分離され、機能的に独立しているが、制御構成要素１４からの同じ信号源を用いることができる。本明細書で使用される用語「機能的に独立している」とは、タービン−発電機コントローラ１６から独立して作動することができ、且つタービン−発電機コントローラ１６によっては提供されない追加の機能を含むことができるコントローラを表している。システム１０はまた信号減衰を最小限にするために、信号反応器及び変換器を含むことができる。例えば、アナログ入力８６は、ロータ速度５２、排気スタック温度５４、燃焼火炎検出５６、圧力源６２及び６８からの圧力、その他を含むことができる。ＳＩＳコントローラ２０は、デジタル出力９０をタービン−発電機コントローラ１６のデジタル入力７８に提供することができる。例えば、ＳＩＳコントローラ２０は、プロセスデータをタービン−発電機コントローラ１６に提供することができ、タービン−発電機コントローラ１６が該コントローラ１６に関するＳＩＳステータス及びアラームを表示可能にすることができる。以下で更に説明するように、デジタル出力９０は、シャットダウン及びパージを完了させるのに用いることができる。ＳＩＳコントローラ２０はまた、タービン−発電機コントローラ１６によるデジタル出力８０からデジタル入力８８を受け取る。ＳＩＳコントローラ２０は、アナログ入力８６に基づいてタービン発電機システム１２を監視し、タービン発電機システム１２及び制御構成要素１４のステータスに基づいて安全機能を実行することができる。このデータに基づき、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン−発電機コントローラ１６が機能（タービン発電機システム１２の起動）を実行することを許可することができ、或いは、特定の条件が検出された場合にこのような機能をシャットダウンすることができる。従って、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン発電機システム１２及び制御構成要素１４からの利用可能な入力に基づいて、システム１０の機能的に独立した監視を実施する。
【００２０】
加えて、ＳＩＳコントローラ２０は、制御キュービクル９２に結合することができ、該キュービクルは、ガス燃料リレー９４及びクリティカルパス緊急シャットダウン（ＥＳＤ）部９６を含む。制御キュービクル９２は、モータスタータ９８に結合することができる。ガス燃料リレー９４及びＥＳＤ部９６についてのインジケータ（指標）をＳＩＳコントローラ２０にデジタル入力８８として提供することができる。
【００２１】
更に、ＳＩＳコントローラ２０は、ＭｏｄＢｕｓ  ＲＴＵシリアル又はＥｔｈｅｒｎｅｔ（商標）を用いてシリアルポートを介してなど、あらゆる好適なプロトコルを介して接続部１００を通じてタービン−発電機コントローラ１６の制御パネル８２と通信することができる。最後に、ＳＩＳコントローラ２０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（商標）のようなあらゆる好適な接続部１０４を介して、ラップトップ、デスクトップ、その他のようなパーソナルコンピュータ１０２に結合することができる。パーソナルコンピュータ１０２は、ＳＩＳコントローラ２０を構成及び監視するのに用いることができる。
【００２２】
上述のように、ＳＩＳ１８のＳＩＳコントローラ２０は、追加の安全機能、冗長安全機能、又はその両方を既存のタービン−発電機コントローラ１６に提供することができる。例えば、ＳＩＳコントローラ２０は、タービンシステム及びタービン−発電機コントローラを有する既存のシステムに組み込むことができる改造キットとすることができる。図３は、本発明の１つの実施形態による、既存のタービン−発電機コントローラ１６に結合されたときの追加のＳＩＳコントローラ２０の機能的に独立した特徴要素を示している。図３に示すように、タービン−発電機コントローラ１６は、作動機能１、２、３、その他、安全機能１、２、３、その他、及び試験機能１、２、３、その他などの機能１０６を含むことができる。システム１０に追加されると、ＳＩＳコントローラ２０は、安全機能４、５、６及び試験機能４、５、６などの追加機能１０８を付加することができる。加えて、ＳＩＳコントローラ２０は、安全機能１及び２、或いは、タービン−発電機コントローラ１６上に存在する機能１０６に対して冗長な他の何れかの機能など、冗長機能１１０を付加することができる。上述のように、機能１０８及び１００は、システム１０から受け取られ、且つタービン−発電機コントローラ１６により利用されるアナログ入力８６に基づいて実行することができる。機能１０８及び１１０は、タービン−発電機コントローラ１６の修正又は交換を行うことなく基準に対して適合するよう追加することができる。例えば、１つの実施形態において、ＳＩＳコントローラ２０によって追加される機能１０８及び１１０は、ＩＥＣ６１５０８、ＩＥＣ６１５１１、及びＡＳ３８１４に適合することができる。
【００２３】
図４は、ＳＩＳコントローラ２０の１つの実施形態に実装される種々の機能を示している。図４に示す実施形態は、ＩＥＣ６１５０８、ＩＥＣ６１５１１、及びＡＳ３８１４などのＳａｆｅｔｙ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔａｌ  Ｌｅｖｅｌ  （安全計装レベル：ＳＩＬ）基準に適合するよう実装できる機能を示している。このような実施形態において、ＳＩＳコントローラ２０は、デジタル入力９０及びアナログ入力８６に基づく機能などを実行し、上記で説明し且つ図２Ａ及び２Ｂに示すデジタル出力９０を提供することができる。
【００２４】
図４に示すように、コントローラ２０は、システム初期化及び起動機能１１２を含むことができる。ＳＩＳコントローラ２０は、タービン−発電機コントローラ１６上で開始されるローカル又はリモート開始コマンドなど、タービン−発電機コントローラ１６からの開始コマンド（デジタル入力８８）を受け取ることができる。ＳＩＳコントローラ２０は、全ての内部構成要素、入力、及び出力が適切に機能するのを確保するため、セルフテストを実行することができる。セルフテストはまた、外部ブロック及びブリードバルブ６６に至るまでラインを加圧する段階を含むことができる。加えて、幾つかの実施形態において、ＳＩＳコントローラ２０は、セルフテスト機能を作動させるのに用いることができるローカル開始ボタンを含むことができる。更に、他の実施形態において、ＳＩＳコントローラ２０のセルフテストは、タービン−発電機コントローラ１６からオペレータにより手動で開始することができる。
【００２５】
セルフテストを完了した後、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン−発電機コントローラ１６に信号（「始動許容」信号と呼ばれる）を送信することによって、タービン発電機１２の起動を許可することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、起動中のガス燃料運転の安全機能を能動的に監視及び制御することができる。例えば、「始動許容」信号は、ＳＩＳコントローラ２０によって検出される種々の条件に基づくことができる。図４に示すように、このような条件は、セルフテストの正常完了のチェック、上流側ガス供給圧力、外部ブロック及びブリードバルブ６６の閉鎖、外部通気バルブ７０の開放、ロータ速度、燃焼ガスシステム、ガス燃料リレー９４、排気温度、液圧スタータモータ９８のステータス、及びタービン発電器緊急シャットダウン（ＥＳＤ）のステータスを含むことができる。起動信号がタービン−発電機コントローラ１６に提供された後、タービン−発電機コントローラ１６は、補助システムチェックを開始し、エンクロージャパージを実施することができる。ＳＩＳコントローラ２０が初期化中にシステム故障を検出した場合、ＳＩＳコントローラ２０は、緊急シャットダウン信号をタービン−発電機コントローラ１６に送信することができる。このような緊急シャットダウンにおいて、ＳＩＳコントローラ２０は、外部ブロック及びブリードバルブ６６を閉鎖して外部通気バルブ７０を開放し、内部ブロック及びブリードバルブ６２を無効にし、タービン−発電機コントローラ１６に適切な信号を送信することができる。
【００２６】
ＳＩＳコントローラ２０はまた、燃料システムボトル試験（ブロック１１４）並びにエンクロージャパージのボリューム及び時間（ブロック１１６）の正常な完了を監視する。燃料システムボトル試験１１４は、外部ブロック及びブリードバルブ６６及び外部通気バルブ７０の試験、並びに圧力源６８の試験を含むことができる。燃料システムボトル試験１１４又はエンクロージャパージのボリューム及び時間１１６が正常に完了しなかった場合、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン発電機システム１２の起動を中止することができる。
【００２７】
燃料システムボトル試験１１４及びエンクロージャパージ１１６が正常に完了した後、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン−発電機コントローラ１６がタービン発電機システム１２の起動を開始し、排気パージ及び点火１１８を実施することを許可する。ＳＩＳコントローラ２０は、排気パージ及び点火１１８を監視することができる。排気パージ中、ＳＩＳコントローラ２０は、液圧スタータモータ９８のステータスを監視することができ、また、特定の持続時間内で十分なロータ速度が確実に得られるように圧縮機速度を監視することができる。これらの条件が満たされない場合、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン発電機システム１２の起動を中止することができる。
【００２８】
排気パージの完了後、タービン−発電機コントローラ１６は、ガスタービン４０の点火装置を始動させることができ、ＳＩＳコントローラ２０は、ガス燃料を開放する信号を提供することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、ガス燃料（例えば、ガス燃料リレー９４）及び火炎検出器５６を監視することができる。例えば、ＳＩＳコントローラ２０は、ガス燃料が開放されたことの指標を受け取るのを待機することができる。このような指標が受け取られない場合、ＳＩＳコントローラ２０は、起動を中止し、外部ブロック及びブリードバルブ６６を閉鎖することができる。ＳＩＳコントローラ２０は、火炎検出器５６を監視して、特定の持続時間内にどの検出器からも火炎が検出されなかった場合には、起動を中止することができる。加えて、ＳＩＳコントローラ２０が、対応するガス燃料指標を受け取ることなく火炎検出器５６から火炎の何らかの指標を受け取った場合、ＳＩＳコントローラ２０は、起動を中止することができる。更に、ＳＩＳコントローラ２０は、全ての火炎検出器５６が失われた場合（例えば、火炎検出器５６から受け取った信号が無い場合）には、タービン−発電機コントローラ１６に緊急シャットダウン信号を送信することができる。
【００２９】
加えて、ＳＩＳコントローラ２０は、タービン発電機システム１２の作動を監視する運転監視機能１２０を含む。ＳＩＳコントローラ２０は、様々な状態が起こった場合にタービン−発電機コントローラ１６に緊急シャットダウン信号を送信することによってシステムの作動を中止させることができる。このような状態には、例えば、火災又はガス漏出、タービンシステム緊急シャットダウンの作動、設定点を上回るタービン排気温度、ガス燃料標識の損失、第１の閾値を上回るか又は第２の閾値を下回るガス供給圧力、設定点を上回る圧縮機速度、パージ中の設定点を下回る圧縮機速度、燃料システムボトル試験の不成功、及び／又は外部ブロック及びブリードバルブ６６及び通気バルブ７０の故障（例えば、コマンド対位置フィードバックエラー）が含まれる。
【００３０】
最後に、ＳＩＳコントローラ２０はまた、タービン発電機システム１２のシャットダウンを監視するシャットダウン機能１２２を含むことができる。シャットダウンの間、ＳＩＳコントローラ２０は、運転監視時の上述の状態を監視することができる。シャットダウン機能１２２はまた、外部ブロック及びブリードバルブ６６及び外部通気バルブ７０の閉鎖、次いで、捕捉されたガス燃料を通気するための外部通気バルブ７０及び外部ブロック及びブリードバルブ６６の再開放を含むことができる。
【００３１】
加えて、幾つかの実施形態は、ソフトウェア及びハードウェアシミュレーションを必要とすることなく、安全機能の定期オフライン試験を提供する試験機構１２４を含むことができる。例えば、試験機構１２４は、コントローラ２０の機能の各々を試験するために選択することができる。試験用に特定の機能が選択されると、試験機構は、機能の全試験を可能にするための論理事前条件を適用することができる。各安全機能に対する試験機構１２４は、特定の持続時間後に安全供用状態に手動で又は自動的にリセットすることができる。
【００３２】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００３３】
１０  システム
１２  タービン発電機システム
１４  制御構成要素
１６  タービン−発電機コントローラ
１８  安全計装システム（ＳＩＳ）
２０  ＳＩＳコントローラ
２２  プロセッサ
２４  電源
２６  メモリ
２８  プロセッサ
３０  電源
３２  メモリ
３３  ネットワークインタフェース
４０  ガスタービン
４２  シャフト
４４  発電機
４６  ギアボックス
４８  吸気セクション
４９  燃焼器セクション
５０  排気セクション
５１  圧縮機セクション
５２  圧縮機ロータ速度
５４  排気スタック温度
５６  燃焼火炎検出器
５８  ブリードシステム
６０  バルブ
６２  圧力源
６３  通気バルブ
６４  ブリードシステム
６６  バルブ
６８  圧力源
７０  通気バルブ
７２  ガス供給部
７４  ＳＩＳインターロック
７６  アナログ入力７６を受け取る
７８  デジタル入力７８を受け取る
８０  デジタル出力８０を提供することができる
７９  デジタル出力７９を提供する
８２  制御パネル
８４  ネットワークインタフェース
８６  アナログ入力を受け取る
８８  デジタル入力
９０  デジタル出力を提供する
９２  制御キュービクル
９４  ガス燃料リレー
９８  モータスタータ
９６  ＥＳＤ
１００  接続部
１０２  パーソナルコンピュータ
１０４  あらゆる好適な接続部を介して
１０６  機能
１０８  追加機能を付加
１１０  冗長機能を付加
１１２  起動機能
１１４  ブロック
１１６  ブロック
１１８  点火
１２０  運転監視機能
１２２  シャットダウン機能
１２４  試験機構
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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