(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の目標時間でガスタービンの所望の動作速度を達成するための、公称加速軌跡曲線と、公称加速軌跡曲線から外れた複数の加速軌跡曲線とを規定する始動加速軌道スケジュールから、公称加速軌跡曲線を選択するステップであって、始動加速軌道スケジュールからの加速軌跡曲線は速度ゼロから目標速度の範囲である、ステップと、
始動トルクをガスタービンに適用するステップと、
ガスタービンの現在の速度を決定するステップであって、現在の速度は、目標始動時間より前に取得される、ステップと、
現在の速度が決定された時点に応じて、目標始動時間に達するまでの残り時間を決定するステップと、
現在の速度および残り時間を、公称加速軌跡曲線と比較するステップと、
現在の速度および残り時間が公称加速軌跡曲線から外れているときには、ガスタービンを公称加速軌跡曲線から外れた複数の加速軌跡曲線のひとつに追随させて、所定の目標時間でガスタービンの所望の動作速度を達成するために、ガスタービンの少なくとも１つのエフェクタを修正するステップと、
を含む、ガスタービン始動方法。
【請求項２】
ガスタービンの現在の速度を決定するステップと、
目標始動時間に達するまでの残り時間を決定するステップと、
現在の速度および残り時間を、公称加速軌跡曲線および公称加速軌跡曲線から外れた複数の加速軌跡曲線と比較するステップと、
をさらに続ける、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
現在の速度および残り時間が現在選択している加速軌跡曲線から外れているときには、ガスタービンを異なる加速軌跡曲線に追随させて、所定の目標時間でガスタービンの所望の動作速度を達成するために、ガスタービンの少なくとも１つのエフェクタを修正するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
エフェクタは、燃料流量および始動トルクのうちの少なくとも一方である、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ガスタービンの始動に関連する少なくとも１つのパラメータを監視するステップと、
前記パラメータの第１の動作ポイントを決定するステップと、
をさらに含み、
前記パラメータは、燃料流量、排気温度、タービン燃焼のうちの１つである、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記パラメータの前記第１の動作ポイントは、始動加速軌跡スケジュールにおいて定義される公称加速軌跡曲線に少なくとも部分的に応じて決定される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記残りの時間に少なくとも部分的に応じて、前記パラメータの前記第１の動作ポイントを前記第２の動作ポイントに調整するステップをさらに含む、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも部分的に調整値に応じて、前記パラメータの前記第１の動作ポイントを前記第２の動作ポイントに調整するステップであって、調整値は、補間テーブルによって提供されるパラメータ軌跡スケジュールに少なくとも部分的に応じて決定される、ステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
エフェクタは、前記パラメータの前記第２の動作ポイントに応じて修正される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
ガスタービンへの始動トルクの印加から全速力までガスタービンの始動を制御するシステムであって、
ガスタービンの速度と加速度を監視して、ガスタービンの速度および加速度を示すガスタービンの速度信号および加速度信号とを提供する監視システムと、
ガスタービンの速度信号および加速度フィードバック信号を受け取り、前記フィードバック信号に応じて離散時間における現在の速度を提供し、前記現在の速度および目標始動時間とに応じて、全速力に達するまでのがスタービンの残り時間を決定するように構成された制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、全速力に達するまでの始動加速軌跡スケジュールを用いるように構成され、
始動加速軌跡スケジュールは、所定の目標時間で速度ゼロから全速力に達するための、公称加速軌跡曲線と、公称加速軌跡曲線から外れた他の複数の加速軌跡曲線とを規定し、
前記制御装置は、現在の速度および残り時間を、公称加速軌跡曲線と比較し、現在の速度および残り時間が公称加速軌跡曲線から外れているときには、ガスタービンを公称加速軌跡曲線から外れた複数の加速軌跡曲線のひとつに追随させて、所定の目標時間で全速力に達するために、ガスタービンの少なくとも１つのエフェクタを修正する信号を生成するように構成されている、
システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンに関し、特に、ガスタービンの始動制御のためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存のガスタービン始動制御システム及びガスタービン始動制御方法は、例えば、最小／最大燃料流量、加速度、始動トルク及び他の適切なパラメータなどの種々の始動パラメータに関連する所定のスケジュールに基づく。所定のスケジュールはガスタービンの始動特性を定義する。始動パラメータは、それらのスケジュールにおいて規定される公称経路に追随するように制御される。しかし、実際には、例えば周囲温度の変化又は部品性能の変動などによって、スケジュールにおいて規定される公称経路からガスタービン始動が外れてしまう場合もある。そのような偏差が始動中に修正されない場合、ガスタービンの始動時間が著しく大きく変化する結果になる。これにより、ガスタービンの部品の寿命、翼端隙間及び性能は影響を受ける。
【０００３】
始動時の変動の問題に対応する方法の１つは、始動時間の裕度を大きく設定する。しかし、予測可能性及び効率の観点から、このような方法は必ずしも望ましくない。更に、商業用ガスタービンに共通して要求される条件として、始動時間を保証することは重要性を増している。
【０００４】
ガスタービン始動時の変動に対応するために使用可能な別の方法は、目標追跡スケジュールの適用である。この方法において、ガスタービンの速度又は他の適切な始動パラメータと時間との関係が監視される。制御ルーチンは、ガスタービン速度又は他の適切なパラメータに何らかの誤差が存在するか否かを判定し、誤差を修正するために、燃料流量及び始動トルクなどの種々のエフェクタを制御する。
【０００５】
しかし、ガスタービン速度が低速応答特性である場合、誤差が発生するとその誤差を消滅しようとする試みの中で、確定された限界に対して制御は急速に飽和してしまう。例えば、最高点火温度又は最高排気温度などの制御限界で制御を継続することは、通常望ましくない。更に、誤差が０に近づくと、感度の欠落によって、制御ループは急速に一方の境界から他方の境界へ移動するので、機器の摩耗及び他の問題が起こる可能性もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５７１８１１１号明細書
【特許文献２】米国特許第６３２１５２６号明細書
【特許文献３】米国特許第６９８８３６８号明細書
【特許文献４】特開平０５−０９８９９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、当該技術分野において、上記の欠点を克服するように裕度を縮小した上で始動時間を保証する改良されたガスタービン始動制御システム及びガスタービン始動制御方法は受け入れられるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の態様及び利点は、以下の説明の中に一部は記載されるだろうが、以下の説明から明らかになるか又は本発明の実施から習得されてもよい。
【０００９】
本発明の例示的な一実施形態は、ガスタービンの始動を制御する方法に関する。方法は、ガスタービンの動作速度を達成するための目標始動時間を定義することと、目標始動時間を達成するまでの残り時間を判定することとを含む。方法は、始動と関連する少なくとも１つのパラメータを監視することを含む。方法は、パラメータの第１の動作ポイントを判定し且つ少なくとも部分的に始動の残り時間に基づいてパラメータの第１の動作ポイントを第２の動作ポイントに調整する。方法は、パラメータの第２の動作ポイントに基づいてエフェクタを制御する。
【００１０】
本発明の別の例示的な実施形態は、ガスタービンの始動を制御するシステムに関する。システムは、ガスタービン始動のパラメータを監視し且つパラメータと関連するフィードバック信号を発生するように構成された監視システムを含む。システムは、目標始動時間を達成するまでのガスタービンの始動の残り時間を判定するように構成された制御システムを更に含む。制御システムは、パラメータの第１の動作ポイントを判定し且つ始動の残り時間に基づいてパラメータの第１の動作ポイントを第２の動作ポイントに調整するように構成される。制御システムは、少なくとも部分的にフィードバック信号及びパラメータの第２の動作ポイントに基づいて誤差信号を発生するように構成され且つ誤差信号に基づいてエフェクタを制御するように構成される。
【００１１】
本発明の上記の例示的な実施形態に対して変更及び変形が実施されてもよい。
【００１２】
本発明の上記の特徴、態様及び利点並びに他の特徴、態様及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照することにより更によく理解されるだろう。本明細書に取り入れられ且つ本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、以下の説明と共に本発明の原理を説明するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本明細書において、添付の図面を参照して、本発明の最良の態様を含む本発明の完全且つ有効な開示が当業者に向けて以下に提供される。
【図１】図１は、本発明の例示的な実施形態に従って使用可能な加速軌跡の例を示した特性図である。
【図２】図２は、本発明の例示的な実施形態に従って所定の動作速度を達成するための加速軌跡を残り時間の関数として示した特性図である。
【図３】図３は、本発明の例示的な一実施形態に係るガスタービンの始動の一実施例を示した特性図である。
【図４】図４は、本発明の例示的な一実施形態に係る制御システムの制御トポロジーの一実施例を示した図である。
【図５】図５は、本発明の例示的な一実施形態に係る制御システムの制御トポロジーの一実施例を示した図である。
【図６】図６は、本発明の例示的な一実施形態に係る軌跡調整スケジュールの一実施例を示した図である。
【図７】図７は、本発明の例示的な一実施形態に係る方法を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態を詳細に参照する。実施形態のうち１つ以上の実施例が添付の図面に示される。各実施例は、本発明を限定するためではなく、本発明を説明するために示される。実際、本発明の範囲又は精神から逸脱することなく本発明において種々の変形及び変更が実施されてもよいことは当業者には明らかだろう。例えば、１つの実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、更に別の実施形態を提供するために別の実施形態と組み合わせて使用されてもよい。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその同等物の範囲内に入るそのような変形及び変形を含むことが意図される。
【００１５】
一般に、本発明は改良された始動制御のシステム及び方法に関する。ガスタービンに関連して本発明を説明するが、本発明がガスタービンの始動制御に限定されず、他の技術にも同等に適用可能であることは、本明細書において提供される開示を考慮して当業者には理解されるべきである。本発明の実施形態は、制御応答及び安定性の面で問題を引き起こすことなく、始動時間の変動を大幅に減少するために軌跡スケジューリングを使用する。所定の目標始動時間を達成するようにスケジュールを制御するためにリアルタイム調整を実行するように、始動制御と関連するパラメータは始動情報の現在の状態と共に使用される。
【００１６】
追加制御ループの使用を必要としない補間テーブル又は他の関数によって、制御スケジュールの調整を実行可能である。ガスタービン又は他の装置の既存の始動制御構造に相対的にわずかな機能を追加するだけで、本発明の実施形態は実現可能である。始動の終了時における累積効果を考慮して始動パラメータに対する調整が実行されるので、制御調整の量は減少される。
【００１７】
本発明の軌跡制御方法及び軌跡制御システムは、目標始動時間を達成するまでの残り時間に基づいて制御スケジュールに対する調整を実行する。目標始動時間は、ガスタービン又は他の装置がガスタービンの場合の１００％速度又は全速力のような所定の動作速度を達成するための時間目標である。目標始動時間は顧客仕様又は他の条件に従って予め定義されてもよい。目標始動時間を達成するまでの残り時間は、経過した始動時間を監視することにより判定又は計算可能である。
【００１８】
本発明の実施形態において、一連の始動特性を開発するために、スケジュールを変化させることで多数の始動がモデル化される。始動中の任意の時点から目標始動時間までに始動を完了するために（すなわち、所定の動作速度を達成するために）利用可能な複数の軌跡を定義するために、それらの特性と残り時間との関係を特性図で示すことができる。必要とされる軌跡を実現するために、現在の速度及び始動を完了するまでの残り時間に基づいて、既存のスケジュールに対して適切な調整を実行可能である。
【００１９】
例えば、図１は、ガスタービンの始動の複数の加速軌跡１０、１２及び１４を速度と時間との関係として示した特性図である。加速軌跡１０は公称加速スケジュールを示し、加速軌跡１２及び１４は公称加速スケジュールからの±１０％の偏差をそれぞれ示す。図１には軌跡は３つしか示されないが、本発明の範囲から逸脱することなく任意の数の加速軌跡が規定されてもよいことは、本明細書の開示を考慮して当業者により理解されるべきである。図１に示される複数の加速軌跡１０、１２及び１４は、目標始動時間までに所定の動作速度を達成するために残り時間に基づいて既存のスケジュールに対して実行される調整を判定するために使用される。
【００２０】
図２は、図１の加速軌跡１０、１２、１４を１００％速度などの所定の動作速度からの軌跡として残り時間の関数として示す。図２及び図３の破線１５は始動の一例を示す。ポイント「Ａ」に至るまで、ガスタービンの加速は公称加速スケジュールより遅れている。これは、例えば、始動トルクの供給開始が遅いこと及び／又は燃料減少によりガスタービンの加速が遅いことに起因すると考えられる。
【００２１】
ポイント「Ａ」において、目標始動時間を達成するまでの残り時間及び現在のガスタービン速度が判定される。残り時間及び現在のガスタービン速度に基づいて、ガスタービンが目標始動時間までに所定の動作速度を達成するように加速スケジュールに対する調整が実行される。例えば、図２及び図３に示されるように、目標始動時間に約１００％の所定の動作速度を達成するために適切な軌跡は、＋１０％加速軌跡１２に基づく。ガスタービンが目標始動時間に所定の動作速度を達成できるように調整された加速スケジュールに基づいて、制御システム及び制御方法は、燃料流量、タービン燃焼及び／又はガスタービンに供給される始動トルクなどの種々のエフェクタを制御する。
【００２２】
スケジュールに対する調整は連続的に実行可能であり且つ複数の始動スケジュールが同時に調整されてもよい。例えば、安定性に問題を生じることなくガスタービン加速を最適に制御するために、始動トルク及び燃料流量が調整されてもよい。更に、調整は補間テーブルから判定されるか又は残り時間の関数として判定されるので、追加制御ループは不要である。
【００２３】
次に図４を参照して、本発明の例示的な一実施形態に係る制御システム１００を詳細に説明する。制御システム１００は、ガスタービンの始動と関連する種々のパラメータを監視する。例えば、図示されるように、監視システムによりガスタービン速度Ｎが監視され、制御システム１００への入力として速度信号１０２が供給される。ガスタービン加速度Ｎｄｏｔも監視され、加速度入力信号１０４が制御システム１００に入力として更に供給される。制御システム１００は、ガスタービン始動と関連する動作パラメータとして速度Ｎ及び加速度Ｎｄｏｔを監視するが、燃料流量、排気温度、タービン燃焼及び他の適切な動作パラメータなどの他の始動パラメータにも本発明が同等に適用可能であることは、本明細書の開示を考慮して当業者には理解されるべきである。
【００２４】
速度信号１０２及び加速度入力信号１０４は、種々のエフェクタを制御するための制御出力を判定するために制御システム１００により使用される。例えば、制御システム１００は、始動中にガスタービンに供給される燃料の流量を制御するために燃料出力制御信号１８２を発生する。更に、制御システム１００は、ガスタービンに供給される始動トルクの量を制御するためのトルク出力制御信号１７６を発生する。燃料流量及び始動トルクに関連するエフェクタの制御に関して制御システム１００を説明するが、ガスタービンの始動特性を調整するための他の適切なエフェクタにも本発明を同等に適用可能であることは、本明細書の開示を考慮して当業者には理解されるべきである。
【００２５】
速度信号１０２は、加速スケジュール１３０、最小燃料スケジュール１５０及び始動トルクスケジュール１７０を含む複数の始動スケジュールに供給される。加速スケジュール１３０、最小燃料スケジュール１５０及び始動トルクスケジュール１７０は、始動パラメータの第１の動作ポイントを判定するために制御システム１００により使用される。例えば、加速スケジュール１３０は、ガスタービンの現在の速度Ｎに基づいてガスタービン加速の第１の動作ポイントを判定するために使用される。制御システム１００は、加速スケジュール１３０において規定される動作ポイントに基づいて第１の加速制御信号１３２を発生する。
【００２６】
同様に、最小燃料スケジュール１５０は、ガスタービンの現在の速度Ｎに基づいてガスタービンに供給される燃料の最小流量の第１の動作ポイントを判定するために使用される。制御システム１００は、最小燃料スケジュール１５０において規定される動作ポイントに基づいて最小燃料信号１５２を発生する。始動トルクスケジュール１７０は、ガスタービンの現在の速度Ｎに基づいて始動トルクの第１の動作ポイントを判定するために使用される。制御システム１００は、始動トルクスケジュール１７０において規定される動作ポイントに基づいて第１の始動トルク信号１７２を発生する。
【００２７】
加速スケジュール１３０、最小燃料スケジュール１５０及び始動トルクスケジュール１７０は、ガスタービンの始動の公称経路に基づく。種々の動作条件によって、加速スケジュール１３０、最小燃料スケジュール１５０及び始動トルクスケジュール１７０に規定される公称経路からガスタービンの始動が外れる場合もある。本発明の実施形態によれば、ガスタービンが所定の目標始動時間までに所定の動作速度を達成できるようにガスタービン始動の偏差に対応するために、制御システム１００は、加速スケジュール１３０及び始動トルクスケジュール１７０などの始動スケジュールにおいて規定される動作ポイントに対して調整を実行するように構成される。
【００２８】
制御システム１００は、目標始動時間を達成するまでのガスタービンの残り時間をまず判定することにより、加速スケジュール１３０及び始動トルクスケジュール１７０により規定される動作ポイントに対する調整を実行する。目標始動時間は、顧客仕様又は他の適切な条件に適合するように制御システムのユーザ又は他の操作員により事前に定義される。目標始動時間は、Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号１０６として制御システム１００に供給される。
【００２９】
特に、目標始動時間を示すＴ＿Ｔａｒｇｅｔ信号１０６は、制御装置１１０に供給される。制御装置１１０は経過時間を示すＴｉｍｅ信号１０５を更に受信する。制御装置１１０は、Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号１０６及びＴｉｍｅ信号１０５に基づいて残り時間を示す残り時間信号１１２を発生するように構成される。制御装置１１０は、Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号１０６及びＴｉｍｅ信号１０５に基づいて残り時間信号１１２を発生するように構成された加算器又は他の制御装置であってもよい。
【００３０】
制御システム１００は、残り時間信号１１２に基づいて、加速スケジュール１３０及び始動トルクスケジュール１７０などの始動スケジュールにおいて規定される動作ポイントを調整するように構成される。始動スケジュールにおいて規定される動作ポイントは、軌跡スケジュールに基づいて調整される。前述のように、軌跡スケジュールは、一連の始動特性を開発するためにスケジュールを変化させつつ多数の始動をモデル化することにより開発される。スケジュールの開発は、種々の権限レベル、すなわち暗黙の境界に対応可能である。例えば、低速での安定性を向上するために、軌跡スケジュールは、加速、燃料流量、タービン燃焼、排気温度又は他の適切な始動パラメータなどの他の始動パラメータの変化より始動トルクの変化を優先してもよい。始動中の任意の時点から目標始動時間に始動を完了するために利用可能ないくつかの軌跡を定義するように、それらの特性と残り時間との関係が定義されてもよい。
【００３１】
例示的な一実施形態において、軌跡スケジュールは、残り時間及び現在のタービン速度に基づいて始動スケジュールにおいて規定される動作ポイントを調整するための調整値を規定する補間テーブルを含んでもよい。他の実施形態において、調整値は残り時間及び現在のタービン速度の関数として判定されてもよい。調整値は、目標始動時間までに所定の動作速度を達成するための複数の軌跡に基づいて定義される。調整は補間テーブルから判定可能であるか又は残り時間の関数として判定可能であるので、追加の制御ループは不要である。
【００３２】
図４を参照すると、残り時間信号１１２及び速度信号１０２は、加速軌跡スケジュール１２０に供給される。加速調整信号１２２は、残り時間信号１１２及び速度信号１０２に基づいて加速軌跡スケジュール１２０から判定される。加速調整信号１２２は制御装置１４０に供給される。
【００３３】
制御装置１４０は制御装置１３５から第１の誤差信号１３６を受信する。制御装置１３５は、加速制御信号１３２及び加速度入力信号１０４に基づいて第１の誤差信号１３６を判定するように構成される。制御装置１３５は、加速制御信号１３２と加速度入力信号１０４との誤差を判定するための加算器又は他の適切な装置であってもよい。
【００３４】
制御装置１４０は、加速調整信号１２２と第１の誤差信号１３６とを加算することにより、ガスタービンの加速の第２の動作ポイントを示す加速制御信号１４２を発生する。このようにして、制御システム１００は、目標始動時間までに所定の動作速度を達成するまでの残り時間に基づいて、加速スケジュール１３０において規定される第１の動作ポイントを第２の動作ポイントに調整する。図４に示されるように、加速軌跡スケジュール１２０において規定される加速動作ポイントに対する調整は、ガスタービンの典型的な始動制御構造に相対的にわずかな機能を追加するだけで実現可能である。
【００３５】
制御システム１００は、始動パラメータの第２の動作ポイントに基づいて燃料流量又は始動トルクなどのエフェクタを制御するように構成される。例えば、加速制御信号１４２は調整器１４５に供給され、調整器１４５は加速制御信号１４２に基づいて燃料流量コマンド信号１４６を発生する。調整器１４５は、比例調整器、比例積分調整器、比例微分調整器、比例積分微分調整器又は他の適切な調整器であってもよい。
【００３６】
燃料流量コマンド信号１４６は、制御装置１８０において最小燃料流量信号１５２と比較される。制御装置１８０は、燃料流量コマンド信号１４６と最小燃料流量信号１５２のうち大きいほうの値を判定する。制御装置１８０は、燃料流量コマンド信号１４６と最小燃料流量信号１５２のうち大きいほうの値を燃料制御信号１８２として出力する。このようにして、制御システム１００は、加速の第２の動作ポイントに基づいてエフェクタ、すなわち燃料流量を制御する。
【００３７】
同様に、残り時間信号１１２及び速度信号１０２は、始動トルク軌跡スケジュール１６０に供給される。始動トルク調整信号１６２は、残り時間信号１１２及び速度信号１０２に基づいて始動トルク軌跡スケジュール１６０から判定される。始動トルク調整信号１６２は制御装置１７５に供給される。制御装置１７５は、始動トルク調整信号１６２の値を第１の始動トルク制御信号１７２に加算し且つ始動トルク出力制御信号１７６を発生する。制御システム１００は、始動トルク出力制御信号１７６に基づいてガスタービンに加えられる始動トルクを制御する。このようにして、制御システム１００は、始動トルクの第２の動作ポイントに基づいてエフェクタ、すなわち始動トルクを制御する。
【００３８】
図５を参照して、本発明の別の例示的な実施形態を詳細に説明する。図５は、速度信号２０２及び加速度信号２０４を入力信号として受信する制御システム２００を示す。制御システム２００は、目標始動時間までにガスタービンの所定の動作速度を達成するようにエフェクタ、すなわち、燃料流量を制御するための燃料流量出力制御信号２４６を発生するように構成される。
【００３９】
制御システム２００は、ガスタービンの所定の目標始動時間を示すＴ＿Ｔａｒｇｅｔ信号２０６及び始動の経過時間を示すＴｉｍｅ信号２０５を受信する。Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号２０６及びＴｉｍｅ信号２０５は制御装置２１０に供給され、制御装置２１０は、Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号２０６及びＴｉｍｅ信号２０５に基づいて残り時間信号２１２を判定する。制御装置２１０は、Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号２０６及びＴｉｍｅ信号２０５から残り時間信号２１２を判定するための加算器又は他の適切な装置であってもよい。
【００４０】
残り時間信号２１２及び速度信号２０２は、共に加速軌跡スケジュール２２０に供給される。加速軌跡スケジュール２２０の制御論理を詳細に説明する。速度入力信号２０２は残り時間始動スケジュール２２２に供給される。残り時間始動スケジュール２２２は、ガスタービン加速の目標軌跡に基づいてガスタービンの理想残り時間と速度との関係を示す。残り時間始動スケジュール２２２から理想残り時間信号２２４が判定される。理想残り時間信号２２４及び残り時間信号２１２は制御装置２２５に供給される。制御装置２２５は、理想残り時間信号２２４で残り時間信号２１２を除算することにより、残り時間比信号２２６を発生する。
【００４１】
残り時間比信号２２６は軌跡調整スケジュール２２８に供給される。軌跡調整スケジュール２２８の一実施例が図６に示される。軌跡調整スケジュール２２８は加速調整値ΔＮｄｏｔを速度の関数として示す。軌跡調整スケジュール２２８に供給される適切な残り時間比信号２２６と関連する軌跡曲線を追跡することにより、適切な加速調整値を判定可能である。
【００４２】
例えば、図６を参照すると、軌跡調整スケジュール２２８の一実施例は３つの軌跡曲線２０、２２及び２４を含む。軌跡曲線２０は約１の残り時間比と関連してもよい。軌跡曲線２２は約０の残り時間比と関連してもよい。軌跡曲線２４は約２の残り時間比と関連してもよい。厳密には０、１又は２と等しくない残り時間比と関連する調整値ΔＮｄｏｔは、補間又は他の適切な方法によって判定可能である。
【００４３】
軌跡曲線２０に基づいて説明すると、残り時間比が約１（すなわち、残り時間信号と理想残り時間信号がほぼ等しい）である場合、調整は不要であるので、加速調整値ΔＮｄｏｔは約０になる。軌跡曲線２２に基づいて説明すると、残り時間比が約０又は０〜１の範囲（すなわち、残り時間信号が理想残り時間信号より遅れている）である場合、ガスタービンの加速に対して適切な調整を実行するために、曲線２２から判定された適切な調整値ΔＮｄｏｔが供給される。図６に示されるように、調整値ΔＮｄｏｔの値はガスタービンの現在の速度によって決まる。同様に、軌跡曲線２４に基づいて説明すると、残り時間比が約２又は１〜２の範囲（すなわち、残り時間信号が理想残り時間より進んでいる）である場合、ガスタービンの加速に対して適切な調整を実行するために、曲線２４から判定された適切な調整値ΔＮｄｏｔが供給される。調整値ΔＮｄｏｔの値はガスタービンの現在の速度によって決まる。
【００４４】
図５に戻ると、軌跡調整スケジュール２２８から判定された適切な調整値を示す調整値信号２５０は、制御装置２３５に供給される。制御システム２００は、この調整値信号２５０を使用して、加速始動スケジュール２３０において規定される動作ポイントに対する調整を実行する。特に、速度入力信号２０２は加速始動スケジュール２３０に供給される。加速始動スケジュール２３０から第１の動作ポイントが判定され、第１の加速制御信号２３２として供給される。第１の加速制御信号２３２は制御装置２３５に供給され、制御装置２３５は、調整値信号２５０と第１の加速制御信号２３２とを加算することにより、第２の加速制御信号２３６を発生する。制御装置２３５は、第１の加速制御信号２３２及び調製値信号２５０から第２の加速制御信号２３６を発生するための加算器又は他の適切な制御装置であってもよい。
【００４５】
制御システム２００は、第２の加速制御信号２３６に基づいて燃料流量又は始動トルクなどのエフェクタを制御するように構成される。例えば、第２の加速制御信号２３６は加速度入力信号２０４と共に制御装置２４０に供給される。制御装置２４０は、第２の加速制御信号２３６及び加速度入力信号２０４に基づいて誤差信号２４２を判定する。制御装置２４０は、第２の加速制御信号２３６と加速度入力信号２０４との誤差を判定するための加算器又は他の適切な装置であってもよい。誤差信号２４２は調整器２４５に供給され、調整器２４５は誤差信号２４２に基づいて燃料流量出力制御信号２４６を発生する。調整器２４５は、比例調整器、比例積分調整器、比例微分調整器、比例積分微分調整器又は他の適切な調整器であってもよい。燃料流量出力制御信号２４６は、目標始動時間までにガスタービンの所定の動作速度を達成するように燃料流量を制御するために使用される。
【００４６】
図７を参照して、本発明の例示的な一実施形態に係る方法３００を示したフローチャートを詳細に説明する。ステップ３１０において、方法は目標始動時間を定義する。目標始動時間は、ガスタービンがその時間までに所定の動作速度を達成する所望の時間である。目標始動時間は顧客仕様又は他の条件に基づいて定義可能である。
【００４７】
ステップ３２０において、方法３００は目標始動時間を達成するまでの残り時間を判定する。残り時間は、種々の始動パラメータの動作ポイントに対する調整を実行するために方法３００により使用される。残り時間は始動の経過時間及び初期始動時間を監視することにより判定されてもよい。例えば、残り時間は目標始動時間から経過時間を減算することにより判定されてもよい。
【００４８】
ステップ３３０において、方法３００は始動と関連するパラメータを監視する。例えば、方法は、ガスタービン速度、加速度、始動トルク、燃料流量、排気温度、タービン燃焼又は始動と関連する他の適切なパラメータを監視してもよい。ステップ３４０において、方法３００はパラメータの第１の動作ポイントを判定する。第１の動作ポイントは、始動パラメータの公称経路に基づいて所定の始動スケジュールから判定されてもよい。
【００４９】
ステップ３５０において、方法３００は、少なくとも部分的に始動の残り時間に基づいてパラメータの第１の動作ポイントを第２の動作ポイントに調整する。例えば、方法３００は、パラメータの第１の動作ポイントを第２の動作ポイントに調整するために第１の動作ポイントに調整値を提供してもよい。ステップ３６０において、方法は、第２の動作ポイントに基づいて、燃料流量、始動トルク、タービン燃焼などのエフェクタ又は他の適切なエフェクタを制御する。このようにして、方法３００は、始動情報の現在の状態を使用して、所定の目標始動時間を達成するようにスケジュールを制御するためのリアルタイム調整を実行する。
【００５０】
以上、最良の態様を含めて本発明を開示するため、並びに任意の装置又はシステムの製造及び使用及び取り入れられている任意の方法の実施を含めて当業者による本発明の実施を可能にするために、実施例を使用して本発明を説明した。本発明の特許性の範囲は、添付の特許請求の範囲により定義され、当業者には明らかである他の実施例を含んでもよい。他のそのような実施例は、特許請求の範囲の用語と相違しない構造要素を含む場合又は特許請求の範囲の用語と実質的に相違しない同等の構造要素を含む場合には特許請求の範囲の範囲内に含まれることを意図する。
【符号の説明】
【００５１】
１０    加速軌跡
１２    加速軌跡
１４    加速軌跡
１５    始動例
２０    軌跡曲線
２２    軌跡曲線
２４    軌跡曲線
１００    制御システム
１０２    速度信号
１０４    加速度入力信号
１０５    Ｔｉｍｅ信号
１０６    Ｔ＿Ｔａｒｇｅｔ信号入力
１０８    Ｔ＿Ｓｔａｒｔ信号
１１０    制御装置
１１２    残り時間信号
１２０    加速軌跡スケジュール
１２２    加速調整信号
１３０    加速スケジュール
１３２    第１の加速制御信号
１３５    制御装置
１３６    第１の誤差信号
１４０    制御装置
１４２    加速制御信号
１４５    調整器
１４６    燃料流量コマンド信号
１５０    最小燃料スケジュール
１５２    最小燃料流量信号
１６０    始動トルク軌跡スケジュール
１６２    始動トルク調整信号
１７０    始動トルクスケジュール
１７２    第１の始動トルク制御信号
１７５    制御装置
１７６    始動トルク出力制御信号
１８０    制御装置
１８２    燃料出力制御信号
２００    制御システム
２０２    速度入力信号
２０４    加速度入力信号
２０５    Ｔｉｍｅ信号
２０６    Ｔ＿ｔａｒｇｅｔ信号
２１０    制御装置
２１２    残り時間信号
２１４    Ｔ＿Ｒｅｍ（最短）信号
２１５    制御装置
２１６    時間出力信号
２２０    加速軌跡スケジュール
２２２    残り時間始動スケジュール
２２４    理想残り時間信号
２２５    制御装置
２２６    残り時間比信号
２２８    軌跡調整スケジュール
２３０    加速始動スケジュール
２３２    第１の加速制御信号
２３５    制御装置
２３６    第２の加速制御信号
２４０    制御装置
２４２    誤差信号
２４５    調整器
２４６    燃料流量出力制御信号
２５０    調整値スケジュール
２５５    制御装置
２６０    制御装置
Ｎ    ガスタービン速度
Ｎｄｏｔ    ガスタービン加速度
【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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