(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されたガスタービンの燃料分配制御装置であって、
前記ガスタービンの燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成され、
前記選択された一つの通常時用燃料分配器から他の一つの通常時用燃料分配器に選択が切り替えられる際に、前記複数の燃料供給装置の夫々から前記燃焼器に供給される前記燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されているガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項２】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されたガスタービンの燃料分配制御装置であって、
前記ガスタービンの燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成され、
前記ガスタービンの燃料分配制御装置は、
前記タービンによって駆動される発電機で発電された電力が供給される電力系統に異常が発生した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する系統異常モードを実行するための第Ａ燃料分配器、及び
前記タービンの負荷が急変した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する負荷急変モードを実行するための第Ｂ燃料分配器、
を少なくとも含む複数の異常時用燃料分配器を有し、
前記通常時用燃料分配器に替わって、前記複数の異常時用燃料分配器の中から一つの異常時用燃料分配器が選択された時に、該選択された一つの異常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されているガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項３】
オペレータが入力するモード指令信号に応じて、前記複数の通常時用燃料分配器の中から一つの通常時用燃料分配器を選択するように構成されている請求項１又は２に記載のガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項４】
前記選択された一つの通常時用燃料分配器から他の一つの通常時用燃料分配器に選択が切り替えられる際に、前記複数の燃料供給装置の夫々から前記燃焼器に供給される前記燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている請求項２に記載のガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項５】
前記ガスタービンの燃料分配制御装置は、
少なくとも前記電力系統の異常および前記タービンの負荷の急変を検知可能に構成された異常検知部を有するとともに、該異常検知部における検知結果に基づいて、前記系統異常モードおよび前記負荷急変モードを含む複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードを選択するように構成された異常モード判定器をさらに備え、
前記複数の異常時用燃料分配器の中から、前記異常モード判定器において選択された一つの異常時用運転モードに対応する一つの異常時用燃料分配器を選択するように構成されている請求項２に記載のガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項６】
前記選択された一つの通常時用燃料分配器から前記複数の異常時用燃料分配器の中の一つに選択が切り替えられる際に、前記複数の燃料供給装置の夫々から前記燃焼器に供給される前記燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている請求項２または５に記載のガスタービンの燃料分配制御装置。
【請求項７】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、
前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成された燃料分配制御装置と、を備え、
前記燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成され、
前記選択された一つの通常時用燃料分配器から他の一つの通常時用燃料分配器に選択が切り替えられる際に、前記複数の燃料供給装置の夫々から前記燃焼器に供給される前記燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されているガスタービン。
【請求項８】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、
前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成された燃料分配制御装置と、を備え、
前記燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成され、
前記燃料分配制御装置は、
前記タービンによって駆動される発電機で発電された電力が供給される電力系統に異常が発生した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する系統異常モードを実行するための第Ａ燃料分配器、及び
前記タービンの負荷が急変した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する負荷急変モードを実行するための第Ｂ燃料分配器、
を少なくとも含む複数の異常時用燃料分配器を有し、
前記通常時用燃料分配器に替わって、前記複数の異常時用燃料分配器の中から一つの異常時用燃料分配器が選択された時に、該選択された一つの異常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されているガスタービン。
【請求項９】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するガスタービンの燃料分配制御方法であって、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モード、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モード、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モード、
を含む複数の通常時用運転モードの中から一つの運転モードを選択するステップと、
前記選択された運転モードに対応して、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するステップと、
を含み、
前記選択された一つの運転モードから他の一つの運転モードに選択が切り替えられる際に、前記複数の燃料供給装置の夫々から前記燃焼器に供給される前記燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるガスタービンの燃料分配制御方法。
【請求項１０】
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するガスタービンの燃料分配制御方法であって、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モード、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モード、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モード、
を含む複数の通常時用運転モードの中から一つの運転モードを選択するステップと、
前記選択された運転モードに対応して、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するステップと、
を含み、
さらに、
前記通常時用運転モードに替わって、
前記タービンによって駆動される発電機で発電された電力が供給される電力系統に異常が発生した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する系統異常モード、及び
前記タービンの負荷が急変した時に、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する負荷急変モード、
を少なくとも含む複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードが選択された時に、該選択された一つの異常時用運転モードによって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するステップを含む、ガスタービンの燃料分配制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の燃料供給装置を備えるガスタービンの燃料分配装置、該燃料分配制御装置を備えるガスタービン、及びガスタービンの燃料分配制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、メイン燃料を供給するメイン燃料供給装置と、メイン燃料を燃焼させるための種火を生成するパイロット燃料を供給するパイロット燃料供給装置のように複数の燃料供給装置を備えるガスタービンでは、これら複数の燃料供給装置の夫々から燃焼器に供給される燃料の分配比率を変化させることで、燃焼器における燃焼制御が行われている。
【０００３】
例えば、メイン燃料によって予混合燃焼が行われ、パイロット燃料によって拡散燃焼が行われる場合に、パイロット燃料供給装置から供給される燃料の比率を高めると、燃焼器内部における燃焼形態として拡散燃焼の占める割合が高くなり、燃焼器における燃焼の安定性および効率は向上するものの、ＮＯｘ排出量は増加する。一方、メイン燃料供給装置から供給される燃料の比率を高めると、燃焼器内部における燃焼形態として予混合燃焼の占める割合が高くなり、燃焼器における燃焼の安定性および効率は悪化するが、ＮＯｘ排出量は減少する。
このため、従来のガスタービンは、発電機出力指令などに基づいて算出された全燃料流量（各燃料供給装置に供給される燃料流量の総和）をガスタービンの運転状態に応じて各燃料供給装置へ分配するための燃料分配器を備えており、これにより、ガスタービンの運転状態に応じた最適な燃焼制御が行われるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１１６２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のガスタービンにおける燃料分配器は、通常のガスタービンの運転時において、一つの燃料分配関数に基づいて各燃料供給装置への燃料の分配比率を算出していた。すなわち、予め規定された最適な燃焼制御を実現すべく、ガスタービンの運転状態に応じて一意的に各燃料供給装置への燃料の配分比率を決定していた。
【０００６】
しかしながら、最適な燃焼制御とは様々な事情や条件によって変わり得るものであり、一意的に定めることが難しい場合がある。例えば、ある条件下においては、燃焼の安定性および効率性とＮＯｘ排出量とがバランス良く両立した状態への燃焼制御が最適であるが、他の条件下においては、燃焼の安定性および効率性により重きを置いた状態への燃焼制御が最適となる場合がある。
【０００７】
この点、特許文献１には、電力系統周波数の過渡的変動時などの異常発生時において、各燃料供給装置への燃料の配分比率を算出する燃料分配関数を通常時用のものから異常時用のものへと切り替えて、燃焼モードをより安定な燃焼モードへと移行させる発明が開示されている。しかしながら、この特許文献１にも、通常運転時において燃料分配関数を切り替えて、他の通常時用の運転モードに移行することの開示はない。
【０００８】
本発明の少なくとも一つの実施形態は、このような従来技術の状況の基になされたものであって、その目的とするところは、通常時におけるガスタービンの運転モードを選択可能とし、選択された運転モードに応じて各燃料供給装置への燃料の分配比率を適切に設定することで、選択した運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することの出来るガスタービンの燃料分配制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明の少なくとも一つの実施形態にかかるガスタービンの燃料分配制御装置は、
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されたガスタービンの燃料分配制御装置であって、
前記ガスタービンの燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
【００１０】
上記（１）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置は、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。そして、タービン効率優先モード、環境負荷低減モード、及び通常運転モードを含む複数の通常時用の運転モードの中から選択された一つの通常時用の運転モードを実行するように、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
したがって、選択された通常時用燃料分配器によって各燃料供給装置への燃料の分配比率を適切に設定することで、通常時において選択した運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置において、オペレータが入力するモード指令信号に応じて、複数の通常時用燃料分配器の中から一つの通常時用燃料分配器を選択するように構成されている。
【００１２】
上記（２）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置によれば、通常時における運転モードをオペレータが任意に選択することが出来る。このため、様々な事情や条件の変化に応じて、通常時における運転モードを適宜選択することが出来る。
【００１３】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置において、選択された一つの通常時用燃料分配器から他の一つの通常時用燃料分配器に選択が切り替えられる際に、複数の燃料供給装置の夫々から燃焼器に供給される燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている。
【００１４】
上記（３）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置によれば、通常時において運転モードが切り替えられる際に、各燃料供給装置における燃料の分配比率が急激に変化しないようにレートリミットをかけることで、燃料の分配比率が急変することによって生じ得る燃焼の不安化を防ぐことが出来る。
【００１５】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の何れかに記載のガスタービンの燃料分配制御装置において、タービンによって駆動される発電機で発電された電力が供給される電力系統に異常が発生した時に、全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配する系統異常モードを実行するための第Ａ燃料分配器、及びタービンの負荷が急変した時に、全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配する負荷急変モードを実行するための第Ｂ燃料分配器、を少なくとも含む複数の異常時用燃料分配器を有している。そして、通常時用燃料分配器に替わって、複数の異常時用燃料分配器の中から一つの時用燃料分配器が選択された時に、この選択された一つの異常時用燃料分配器によって、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
【００１６】
上記（４）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置は、系統異常モード及び負荷急変モードを含む複数の異常時用の運転モードの中から選択された一つの異常時用の運転モードを実行するように、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
したがって、選択された異常時用燃料分配器によって各燃料供給装置への燃料の分配比率を適切に設定することで、異常時において選択した最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【００１７】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置において、少なくとも前記電力系統の異常およびタービンの負荷の急変を検知可能に構成された異常検知部を有するとともに、この異常検知部における検知結果に基づいて、系統異常モードおよび負荷急変モードを含む複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードを選択するように構成された異常モード判定器をさらに備える。そして、複数の異常時用燃料分配器の中から、異常モード判定器において選択された一つの異常時用運転モードに対応する一つの異常時用燃料分配器を選択するように構成されている。
【００１８】
上記（５）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置によれば、ガスタービンの異常発生時において、異常モード判定器がガスタービンの異常を自動的に検知するとともに、この検知結果に基づいて、複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードが自動的に選択され、これに対応する一つの異常時用燃料分配器が自動的に選択される。このため、ガスタービンの異常発生時において、速やかに通常時用の燃焼制御から異常時用の燃焼制御に切り替えることが出来る。
【００１９】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）または（５）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置において、選択された一つの通常時用燃料分配器から複数の異常時用燃料分配器の中の一つに選択が切り替えられる際に、複数の燃料供給装置の夫々から燃焼器に供給される燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている。
【００２０】
上記（６）に記載のガスタービンの燃料分配制御装置によれば、通常時用から異常時用に運転モードが切り替えられる際に、各燃料供給装置における燃料の分配比率が急激に変化しないようにレートリミットをかけることで、燃料の分配比率が急変することによって生じ得る燃焼の不安化を防ぐことが出来る。
【００２１】
（７）また、本発明の少なくとも一つの実施形態にかかるガスタービンは、
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、
前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成された燃料分配制御装置と、を備え、
前記燃料分配制御装置は、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モードを実行するための第１燃料分配器、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための第２燃料分配器、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モードを実行するための第０燃料分配器、
を少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器を有し、
前記複数の通常時用燃料分配器の中から選択された一つの通常時用燃料分配器によって、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
【００２２】
上記（７）に記載のガスタービンは、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている燃料分配制御装置を備えている。そして、燃料分配制御装置は、タービン効率優先モード、環境負荷低減モード、及び通常運転モードを含む複数の通常時用の運転モードの中から選択された一つの通常時用の運転モードを実行するように、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配するように構成されている。
したがって、本実施形態のガスタービンによれば、選択された通常時用燃料分配器によって各燃料供給装置への燃料の分配比率を適切に設定することで、通常時において選択した運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【００２３】
（８）また、本発明の少なくとも一つの実施形態にかかるガスタービンの燃料分配制御方法は、
燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼器に燃料を供給するための複数の燃料供給装置と、前記燃焼器によって生成された前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を含むガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するガスタービンの燃料分配制御方法であって、
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が大きくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するタービン効率優先モード、
前記タービン効率優先モードと比べて、前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力は小さく、且つ、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する環境負荷低減モード、及び
前記燃料の単位量当たりにおける前記タービンの出力が前記タービン効率優先モードよりも小さく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の前記燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、前記タービン効率優先モードよりも少なく、且つ、前記環境負荷低減モードよりも多くなるように、前記全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配する通常運転モード、
を含む複数の通常時用運転モードの中から一つの運転モードを選択するステップと、
前記選択された運転モードに対応して、前記燃焼器に供給される前記燃料の全燃料流量を前記複数の燃料供給装置の夫々に分配するステップと、
を含む。
【００２４】
上記（８）に記載のガスタービンの燃料分配制御方法は、タービン効率優先モード、環境負荷低減モード、及び通常運転モードを含む複数の通常時用の運転モードの中から一つの通常時用の運転モードを選択し、この選択した運転モードに対応して、燃焼器に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置の夫々に分配する。
したがって、本実施形態のガスタービンの燃料分配制御方法によれば、選択した通常時用運転モードに応じて各燃料供給装置へ燃料を分配することで、通常時において選択された運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、通常時におけるガスタービンの運転モードを選択可能とし、選択された運転モードに応じて各燃料供給装置への燃料の分配比率を適切に設定することで、選択した運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することの出来るガスタービンの燃料分配制御装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態にかかるガスタービンの構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる燃料分配制御装置における通常時の運転モードの選択例を示すフロー図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態にかかるガスタービンの構成例を示す図である。
図１に示すように、本発明の一実施形態にかかるガスタービン１は、燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器４と、この燃焼器４に燃料を供給するための複数の燃料供給装置１２，１４，１６と、燃焼器４に燃焼用空気としての圧縮空気を供給するための圧縮機２と、この圧縮機２と共通の回転軸５を有し、燃焼器４によって生成された燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン６とを備える。回転軸５には、発電機８が連結されており、タービン６の出力によって発電機８が駆動されるように構成されている。発電機８で発電された電力は、発電機８と接続されている電力系統１１に供給される。圧縮機２の吸気量は、圧縮機２の入口に設けられた入口案内翼（ＩＧＶ）３Ａの開度をアクチュエータ３Ｂによって変化させることで調節可能である。
なお、電力計（ＭＷトランスデューサー）７は、発電機８で生成された電力を計測するために用いられる。温度センサ９は、圧縮機２の入口における温度（吸気温度）を計測するために用いられる。さらに、圧縮機２に吸入される大気が流れる吸気系統には、吸気冷却装置１０が設けられている。
【００２９】
複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々は、燃料の供給源と燃焼器４とを接続する燃料供給管１２ｂ，１４ｂ，１６ｂと、これら燃料供給管１２ｂ，１４ｂ，１６ｂに夫々設けられ、燃料供給管１２ｂ，１４ｂ，１６ｂを流れる燃料流量を夫々調整する流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａと、燃焼器４に設けられ、燃焼器４の内部に燃料を噴射するためのノズル１２ｃ，１４ｃ，１６ｃとからなる。
図示した実施形態では、燃料供給装置１２は、燃焼器４にメイン燃料を供給するためのメイン燃料供給装置１２であり、ノズル１２ｃは、燃焼器４の内部にメイン燃料を噴射するメインノズル１２ｃである。また、燃料供給装置１４は、燃焼器４にパイロット燃料を供給するためのパイロット燃料供給装置１４であり、ノズル１４ｃは、燃焼器４の内部にパイロット燃料を噴射するためのパイロットノズル１４ｃである。また、燃料供給装置１６は、燃焼器４にトップハット燃料を供給するためのトップハット燃料供給装置１６であり、ノズル１６ｃは、燃焼器４の内部にトップハット燃料を噴射するためのトップハットノズル１６ｃである。
【００３０】
パイロットノズル１４ｃから燃焼器４の内部に噴射されたパイロット燃料は、燃焼器４の内部において別途供給される圧縮空気を用いて拡散燃焼し、パイロットノズル１４ｃの下流側に拡散火炎を形成する。メインノズル１２ｃから燃焼器４の内部に噴射されたメイン燃料は、別途供給される圧縮空気と混合されて予混合気となり、上記拡散火炎からの高温燃焼ガスによって着火燃焼され、予混合火炎を形成する。トップハットノズル１６ｃから燃焼器４の内部に噴射されたトップハット燃料は、別途供給される圧縮空気に混入した後、上記メインノズル１２ｃおよびパイロットノズル１４ｃに向かって流れていく。そのため、メイン燃料と混合される圧縮空気、およびパイロット燃料の拡散燃焼に用いられる圧縮空気にはトップハット燃料が混入される。
【００３１】
またガスタービン１は、図１に示すように、燃焼器４に供給される燃料の全燃料流量をガスタービン１の運転状態に応じて複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配するように構成された燃料分配制御装置２０を備える。ここで、ガスタービン１の運転状態は、燃空比またはタービン６の入口（推定）温度に基づいて把握される。また、全燃料流量に関する全燃料流量指令値（ＣＳＯ）は、発電機８の出力指令などに基づいて別途不図示の制御装置などによって算出される。
【００３２】
燃料分配制御装置２０からは、燃料流量の分配比率に関する指令信号であるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）の夫々が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａの夫々の弁開度は、これらの指令信号に基づいて制御される。そして、各指令信号に応じた燃料流量が、メインノズル１２ｃ、パイロットノズル１４ｃ、トップハットノズル１６ｃを介して燃焼器４に供給されるようになっている。
【００３３】
図２及び図３は、本発明の一実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
本発明の少なくとも一実施形態にかかる燃料分配制御装置２０は、図２及び図３に示すように、第１燃料分配器２２Ａ、第２燃料分配器２２Ｂ、第０燃料分配器２２Ｃを少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器、及びセレクタ２４を有する。
【００３４】
第１燃料分配器２２Ａは、燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量、すなわちタービン６の出力、が大きくなるように、全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配する発電効率（タービン効率）優先モードを実行するための通常時用燃料分配器である。ここで、「燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量（タービン６の出力）が大きくなる」とは、好ましくは燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量（タービン６の出力）が最大となることを意味するが、これに限定されず、少なくとも、燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量（タービン６の出力）が後述する環境負荷低減モード及び通常運転モードよりも大きくなるように構成されていればよい。
この発電効率優先モードでは、燃焼の安定性および効率性が高くなるよう、燃焼器４の内部における燃焼形態として拡散燃焼の占める割合が高くなるような燃焼制御が行われる。すなわち、後述する環境負荷低減モード及び通常運転モードよりもパイロット燃料供給装置１４から供給される燃料の比率が高くなるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が夫々生成される。
【００３５】
第２燃料分配器２２Ｂは、発電効率優先モードと比べて、燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量は小さく、且つ、単位量の燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が少なくなるように、全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配する環境負荷低減モードを実行するための通常時用燃料分配器である。
この環境負荷低減モードでは、ＮＯｘ排出量が少なくなるよう、燃焼器４の内部における燃焼形態として予混合燃焼の占める割合が高くなるような燃焼制御が行われる。すなわち、上述した発電効率優先モード及び後述する通常運転モードよりもメイン燃料供給装置１２から供給される燃料の比率が高くなるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が夫々生成される。
【００３６】
第０燃料分配器２２Ｃは、燃料の単位量当たりにおける発電機８の発電量が発電効率優先モードよりも小さく、且つ、環境負荷低減モードよりも大きくなるとともに、単位量の燃料を燃焼させる際に発生するＮＯｘ量が、発電効率優先モードよりも少なく、且つ、環境負荷低減モードよりも多くなるように、全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配する通常運転モードを実行するための通常時用燃料分配器である。
この通常運転モードでは、燃焼器４の内部における拡散燃焼と予混合燃焼の占める割合が、上述した発電効率優先モードと環境負荷低減モードの間になるような燃焼制御が行われるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が夫々生成される。
【００３７】
セレクタ２４は、上述した発電効率優先モード、環境負荷低減モード、通常運転モードを含む複数の通常時用の運転モードに対応する複数の通常時用燃料分配器の中から、選択された運転モードに対応する一つの通常時用燃料分配器を選択するための装置である。モード１指令およびモード２指令は、例えばガスタービン１の運転状態に関するセンサ出力値であってもよく、後述するように、オペレータが入力するモード指令信号であってもよい。
そして、セレクタ２４によって選択された通常時用燃料分配器において生成されたメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。
【００３８】
以上、上述した本発明の一実施形態にかかるガスタービン１は、燃焼器４に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配するように構成された燃料分配制御装置２０を備えている。そして、この燃料分配制御装置２０は、発電効率優先モード、環境負荷低減モード、及び通常運転モードを含む複数の通常時用の運転モードの中から選択された一つの通常時用の運転モードを実行するように、燃焼器４に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配するように構成されている。
したがって、選択された通常時用燃料分配器によって各燃料供給装置１２，１４，１６への燃料の分配比率を適切に設定することで、通常時において選択した運転モードにおける最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【００３９】
幾つかの実施形態では、上述した燃料分配制御装置２０は、オペレータが入力するモード指令信号に応じて、複数の通常時用燃料分配器の中から一つの通常時用燃料分配器を選択するように構成されている。すなわち、上述したモード１指令及びモード２指令が、オペレータが入力するモード指令信号からなる。
【００４０】
図４は、本発明の一実施形態にかかる燃料分配制御装置における通常時の運転モードの選択例を示すフロー図である。ここで、モード１が上述した発電効率優先モードに対応し、モード２が上述した環境負荷低減モードに対応し、モード０が上述した通常運転モードに対応するものとして説明する。
【００４１】
図４に示すように、オペレータがモード指令信号としてモード１指令を入力した場合（Ｓ４１においてＹｅｓ）は、モード１（発電効率優先モード）が選択される（Ｓ４４）。そして、第１燃料分配器２２Ａで生成されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。
【００４２】
また、オペレータがモード指令信号としてモード２指令を入力した場合（Ｓ４２においてＹｅｓ）は、モード２（環境負荷低減モード）が選択される（Ｓ４５）。そして、第２燃料分配器２２Ｂで生成されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。
【００４３】
また、オペレータがモード指令信号としてモード０指令を入力した場合（Ｓ４３においてＮｏ）は、モード３（通常運転モード）が選択される（Ｓ４７）。そして、第０燃料分配器２２Ｃで生成されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。
【００４４】
なお、通常時の運転モードとして、上述した発電効率優先モード、環境負荷低減モード、通常運転モード以外のその他の運転モードが設定されている場合において、オペレータがそれに対応するモードＮ指令を入力した場合（Ｓ４３においてＹｅｓ）は、それに対応する運転モードが選択される（Ｓ４６）。そして、対応する第Ｎ燃料分配器で生成されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が、上述した燃料供給装置１２，１４，１６の夫々の流量調整弁１２ａ，１４ａ，１６ａに送信される。
【００４５】
通常時におけるその他の運転モードとしては、例えば、ガスタービン１を急速起動する際に実行される急速起動モード、圧縮機２やタービン６の洗浄時に実行される洗浄モード、燃焼器４の内部に水または蒸気を噴射しながら運転する際に実行される水噴射時モード、圧縮機２の暖機運転時に実行される暖機運転モード、等が挙げられる。
【００４６】
このように、通常時における運転モードをオペレータが任意に選択可能に構成することで、様々な事情や条件の変化に応じて、通常時における運転モードを適宜選択することが出来る。
【００４７】
幾つかの実施形態では、燃料分配制御装置２０は、選択された一つの通常時用燃料分配器から他の一つの通常時用燃料分配器に選択が切り替えられる際に、例えば運転モードが発電効率優先モードから通常運転モードに移行し、選択される通常時用燃料分配器が第１燃料分配器２２Ａから第０燃料分配器２２Ｃに切り替えられる際に、複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々から燃焼器４に供給される燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている。
【００４８】
図３に示した実施形態では、燃料分配制御装置２０は、リミッタ２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃを備えている。リミッタ２６Ａは、燃料供給装置１２の流量調整弁１２ａに送信されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）にレートリミットをかけるように構成されている。リミッタ２６Ｂは、燃料供給装置１４の流量調整弁１４ａに送信されるパイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）にレートリミットをかけるように構成されている。リミッタ２６Ｃは、燃料供給装置１６の流量調整弁１６ａに送信されるトップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）にレートリミットをかけるように構成されている。
【００４９】
このような実施形態によれば、通常時において運転モードが切り替えられる際に、各燃料供給装置１２，１４，１６における燃料の分配比率が急激に変化しないようにレートリミットをかけることで、燃料の分配比率が急変することによって生じ得る燃焼の不安化を防ぐことが出来る。
【００５０】
図５〜７は、本発明の他の実施形態にかかる燃料分配制御装置の構成例を示す図である。
幾つかの実施形態では、図５〜７に示すように、燃料分配制御装置２０は、上述した第１燃料分配器２２Ａ，第２燃料分配器２２Ｂ，第０燃料分配器２２Ｃを少なくとも含む複数の通常時用燃料分配器と、セレクタ２４に加えて、第Ａ燃料分配器３２Ａおよび第Ｂ燃料分配器３２Ｂを少なくとも含む複数の異常時用燃料分配器と、セレクタ３４とを有している。なお、図５〜７では、第１燃料分配器２２Ａ，第２燃料分配器２２Ｂ，第０燃料分配器２２Ｃおよびセレクタ２４の表記を省略している。
【００５１】
第Ａ燃料分配器３２Ａは、発電機８で発電された電力が供給される電力系統１１に異常が発生した時に、全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配する系統異常モードを実行するための異常時用燃料分配器である。
この系統異常モードでは、より燃焼安定性を高めるため、系統周波数の変動量が大きくなるにつれてパイロット燃料供給装置１４から供給される燃料の比率が高くなるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が夫々生成される。
【００５２】
第Ｂ燃料分配器３２Ｂは、発電機８、すなわちタービン６、の負荷が急変した時に、全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配する負荷急変モードを実行するための異常時用燃料分配器である。
この負荷急変モードでは、より燃焼安定性が高めるため、負荷変動量が大きくなるにつれてパイロット燃料供給装置１４から供給される燃料の比率が高くなるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）が夫々生成される。
【００５３】
セレクタ３４は、上述した系統異常モードおよび負荷急変モードを含む複数の異常時用運転モードに対応する複数の異常時用燃料分配器の中から、選択された運転モードに対応する一つの異常時用燃料分配器を選択するための装置である。異常時用運転モードの選択は、オペレータが入力するモード指令信号に応じて選択してもよく、後述する異常モード判定器３８によって選択するように構成してもよい。
【００５４】
ここで、系統異常モードおよび負荷急変モード以外の他の異常時用運転モードとしては、燃料カロリの値が正常範囲から外れた時に実行される燃料カロリ異常モード、燃焼温度が正常範囲から外れた時に実行される燃焼温度異常モード、燃料供給圧力が正常範囲から外れた時に実行される燃料圧力異常モード、大気温度が所定範囲から外れた時に実行される大気温度異常モード、大気湿度が所定範囲から外れた時に実行される大気湿度異常モード、等が挙げられる。
【００５５】
そして、これらの実施形態にかかる燃料分配制御装置２０は、通常時用燃料分配器に替わって、複数の異常時用燃料分配器の中から一つの異常時用燃料分配器が選択された時に、この選択された一つの異常時用燃料分配器によって、燃焼器４に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配するように構成されている。
【００５６】
このような実施形態のガスタービン１によれば、燃料分配制御装置２０は、系統異常モード及び負荷急変モードを含む複数の異常時用の運転モードの中から選択された一つの異常時用の運転モードを実行するように、燃焼器４に供給される燃料の全燃料流量を複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々に分配するように構成されている。
したがって、選択された異常時用燃料分配器によって各燃料供給装置１２，１４，１６への燃料の分配比率を適切に設定することで、異常時において選択した最適な燃焼制御を実行することが出来るようになっている。
【００５７】
幾つかの実施形態では、図５〜７に示すように、燃料分配制御装置２０は、少なくとも前記電力系統１１の異常および発電機８の負荷の急変を検知可能に構成された異常検知部３８ａを有するとともに、この異常検知部３８ａにおける検知結果に基づいて、系統異常モードおよび負荷急変モードを含む複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードを選択するように構成された異常モード判定器３８をさらに備える。異常モード判定器３８において選択された異常時用運転モードに関するモード指令信号は、セレクタ３４に送信される。そして、セレクタ３４は、複数の異常時用燃料分配器の中から、異常モード判定器３８において選択された一つの異常時用運転モードに対応する一つの異常時用燃料分配器を選択するように構成されている。
【００５８】
異常モード判定器３８には、例えば、電力系統１１の周波数に関する信号や、発電機８の発電量に関する信号が入力されるようになっている。電力系統１１の負荷が急激に脱落した場合には電力系統１１の周波数は大幅に上昇し、反対に、電力系統１１の負荷が急激に増加した場合には周波数が低下に上昇する。このため、異常検知部３８ａは、電力系統１１の周波数の変動に基づいて、電力系統１１の異常を検知することが出来る。また、発電機８の負荷が急変した場合には、発電機出力指令とは無関係に発電機８の発電量も急激に変化する。このため、異常検知部３８ａは、発電機８の発電量に基づいて発電機８の負荷の急変を検知することが出来る。
【００５９】
このような実施形態のガスタービン１によれば、ガスタービンの異常発生時において、異常モード判定器３８がガスタービン１の異常を自動的に検知するとともに、この検知結果に基づいて、複数の異常時用運転モードの中から一つの異常時用運転モードが自動的に選択され、これに対応する一つの異常時用燃料分配器が自動的に選択される。このため、ガスタービン１の異常発生時において、速やかに通常時用の燃焼制御から異常時用の燃焼制御に切り替えることが出来る。
【００６０】
幾つかの実施形態では、図６及び図７に示すように、燃料分配制御装置２０は、選択された一つの通常時用燃料分配器から複数の異常時用燃料分配器の中の一つに選択が切り替えられる際に、複数の燃料供給装置１２，１４，１６の夫々から燃焼器４に供給される燃料流量の変化速度が閾値を超えないようにレートリミットをかけるように構成されている。
【００６１】
図６に示した実施形態では、燃料分配制御装置２０は、リミッタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを備えている。リミッタ３６Ａは、燃料供給装置１２の流量調整弁１２ａに送信されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）にレートリミットをかけるように構成されている。リミッタ２６Ｂは、燃料供給装置１４の流量調整弁１４ａに送信されるパイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）にレートリミットをかけるように構成されている。リミッタ２６Ｃは、燃料供給装置１６の流量調整弁１６ａに送信されるトップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）にレートリミットをかけるように構成されている。
【００６２】
図７に示した実施形態では、燃料分配制御装置２０は、リミッタ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃを備えていない代わりに、レート付セレクタ３４Ａを備えている。このレート付セレクタ３４は、燃料供給装置１２の流量調整弁１２ａに送信されるメイン燃料流量指令（Ｑｆａ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、メイン燃料流量指令（Ｑｆａ）にレートリミットをかけるように構成されている。また、燃料供給装置１４の流量調整弁１４ａに送信されるパイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、パイロット燃料流量指令（Ｑｆｂ）にレートリミットをかけるように構成されている。また、燃料供給装置１６の流量調整弁１６ａに送信されるトップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）の変化速度が予め定められた閾値を超える場合に、その変化速度が閾値以下となるように、トップハット燃料流量指令（Ｑｆｃ）にレートリミットをかけるように構成されている。
【００６３】
このような実施形態のガスタービン１によれば、通常時用から異常時用に運転モードが切り替えられる際に、各燃料供給装置１２，１４，１６における燃料の分配比率が急激に変化しないようにレートリミットをかけることで、燃料の分配比率が急変することによって生じ得る燃焼の不安化を防ぐことが出来る。
【００６４】
以上、本発明の好ましい形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば上述した実施形態を組み合わせても良く、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００６５】
例えば、上述した実施形態では、メイン燃料供給装置１２、パイロット燃料供給装置１４、トップハット燃料供給装置１６の３つの燃料供給装置を備えているガスタービン１を例にして説明したが、本発明のガスタービンはこれに限定されない。例えば、拡散燃焼用のメイン燃料を燃焼器４に供給するためのメイン燃料供給装置が２個以上備えられていてもよく、予混合燃焼用のパイロット燃料を燃焼器４に供給するためのパイロット燃料供給装置が２個以上備えられていてもよい。勿論、燃料供給装置の総数も３つに限定されない。
【００６６】
また、上述した実施形態では、タービン６の出力によって発電機８を駆動する発電用のガスタービン１として構成されていたが、本発明のガスタービンはこれに限定されない。例えば、タービン６の出力によって航空機や船舶などの推進力を得るためのガスタービンエンジンとして構成されていてもよいものである。
【符号の説明】
【００６７】
１        ガスタービン
２        圧縮機
３Ｂ      アクチュエータ
４        燃焼器
５        回転軸
６        タービン
８        発電機
９        温度センサ
１０      吸気冷却装置
１１      電力系統
１２      燃料供給装置（メイン燃料供給装置）
１２ａ    流量調整弁
１２ｂ    燃料供給管
１２ｃ    ノズル（メインノズル）
１４      燃料供給装置（パイロット燃料供給装置）
１４ａ    流量調整弁
１４ｂ    燃料供給管
１４ｃ    ノズル（パイロットノズル）
１６      燃料供給装置（トップハット燃料供給装置）
１６ａ    流量調整弁
１６ｂ    燃料供給管
１６ｃ    ノズル（トップハットノズル）
２０      燃料分配制御装置
２２Ａ    第１燃料分配器
２２Ｂ    第２燃料分配器
２２Ｃ    第０燃料分配器
２４      セレクタ
２６Ａ    リミッタ
２６Ｂ    リミッタ
２６Ｃ    リミッタ
３２Ａ    第Ａ燃料分配器
３２Ｂ    第Ｂ燃料分配器
３４      セレクタ
３４Ａ    レート付セレクタ
３６Ａ    リミッタ
３６Ｂ    リミッタ
３６Ｃ    リミッタ
３８      異常モード判定器
３８ａ    異常検知部
【図１】
0005980285.tif 000002
【図２】
0005980285.tif 000003
【図３】
0005980285.tif 000004
【図４】
0005980285.tif 000005
【図５】
0005980285.tif 000006
【図６】
0005980285.tif 000007
【図７】
0005980285.tif 000008