(57)【要約】【課題】  本発明は、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成に基づいて補正を行うとともに、その補正量がガスタービンの経年変化に応じて変化させることのできるガスタービン制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  周波数解析部２５において、燃焼器の燃焼振動を周波数分析するとともにその分析結果を周波数帯毎に分割する。そして、状態把握部２２において、燃焼振動の分析結果とガスタービンでのプロセス値に基づいてガスタービンの運転状態を確認するとともに、燃料特性計測部２００で計測した燃料ガスの燃料組成又は熱量に基づいて、確認した運転状態を補正する。この確認した運転状態に基づいて、対策決定部２３でガスタービンの運転動作の制御対策を行う。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、
前記燃焼器に供給する燃料の燃料組成又は熱量を検出する燃料特性検出部と、
前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、
該状態把握部で確認された前記ガスタービンの現在の運転状態に基づいて、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定する対策決定部と、
前記対策決定部で決定された対策に応じた操作量を出力する出力部と、
を備えるとともに、
前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づいて前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とするガスタービン制御装置。
【請求項２】
前記状態把握部において、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値とに基づいて、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認するとともに、
前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、
確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて補正することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項３】
前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃料の燃料組成又は熱量との関係より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、
前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記状態把握部を通じて確認する前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて演算することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項４】
前記燃焼特性把握部において、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴より求められることを特徴とする請求項３に記載のガスタービン制御装置。
【請求項５】
前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記周波数解析部で分割する周波数帯毎に生成されるとともに、前記周波数分析結果と前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器への燃焼流量及び空気流量との関係を示す式であることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のガスタービン制御装置。
【請求項６】
前記対策決定部において、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃焼特性把握部による前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式との関係に基づき、最適化手法を利用することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項７】
前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン全体又は各部の効率を検出する性能特性把握部を備え、
前記対策決定部において、該性能特性把握部で検出された前記ガスタービン全体又は各部の効率が良好になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項８】
前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン各部の寿命を検出する寿命特性把握部を備え、
前記対策決定部において、該寿命特性把握部で検出された前記ガスタービン各部の寿命が適切になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項９】
前記燃焼器の圧力変動又は前記燃焼器の加速度の振動に基づいて、前記燃焼器の燃焼振動を計測することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１０】
前記燃料特性検出部が、前記燃料の各成分の濃度を測定するガス分析計を備えるとともに、該ガス分析計で測定した前記燃料の各成分の濃度に基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１１】
前記燃料特性検出部は、前記燃料を燃料供給源から前記燃焼器へと導く燃料供給ラインに設置されており、且つ、前記タービンの出力が定格出力のときであっても、前記設置位置で計測した燃料が前記燃料供給ラインを流れて前記燃焼器へ達する前に当該計測された燃料の計測値を得ることができる位置に前記設置位置が設定されていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１２】
前記燃料特性検出部で燃料の計測値を得てから当該燃料が前記燃焼器へ達するまでの時間遅れを前記ガスタービンの出力あるいは燃料流量の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料が前記燃焼器へ達するタイミングと、前記計測値を前記状態把握部又は前記状態把握部及び前記燃焼特性把握部に取り込むタイミングとを同期させることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１３】
前記燃料特性検出部を前記設置位置に複数設置し、且つ、これら複数の燃料特性計測部が前記燃料を計測するタイミングをずらしたことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１４】
前記燃料特性検出部が、前記燃料の燃料流量と前記ガスタービンの出力及び効率とに基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１５】
ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、
燃料特性を複数のカテゴリに区分する閾値を有しており、この閾値と前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を比較して、前記燃料の燃料特性が前記複数のカテゴリの何れに当てはまるかを決定する燃料特性推定部と、
前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性推定部で決定した前記燃料特性のカテゴリとから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、
該状態把握部で確認された前記ガスタービンの現在の運転状態に基づいて、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定する対策決定部と、
前記対策決定部で決定された対策に応じた操作量を出力する出力部と、
を備えるとともに、
前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づいて前記燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とするガスタービン制御装置。
【請求項１６】
前記状態把握部において、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値とに基づいて、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認するとともに、
前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、
確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性推定部で決定された燃料特性のカテゴリに基づいて補正することを特徴とする請求項１５に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１７】
前記ガスタービンの劣化特性を用いて、前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を補正することを特徴とする請求項１５又は請求項１６に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１８】
前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づいて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、
前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項１５〜請求項１７のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１９】
前記燃焼器に供給する燃料が、燃料組成の異なる複数種類の燃料であるとき、
前記対策決定部において、前記複数種類の燃料それぞれの燃料流量の増減をも設定することを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項２０】
外部空気の圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動するタービンと、前記圧縮機及び前記燃焼器及び前記タービンそれぞれから測定されるプロセス値に基づいて前記燃焼器への空気流量及び燃料流量を設定するガスタービン制御装置と、を備えるガスタービンシステムにおいて、
前記ガスタービン制御装置が請求項１〜請求項１９のいずれかに記載のガスタービン制御装置であることを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項２１】
前記圧縮機と前記燃焼器と前記タービンとから構成されるガスタービンプラントを複数備えるとともに、該複数のガスタービンプラントと通信をすることで該複数のガスタービンプラントの運転状態を制御する制御装置を備え、
前記ガスタービンプラントが、前記入力部と、前記燃料特性検出部と、前記周波数解析部と、前記出力部と、前記制御装置と通信するための通信部と、を有し、
前記制御装置が、前記状態把握部と、前記対策決定部と、前記ガスタービンプラントと通信するための通信部と、を有することを特徴とする請求項２０に記載のガスタービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼振動を抑制する制御を行うガスタービンの制御装置及びそれを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスタービンでは、発電機出力、大気温度や湿度などに基づいて、燃焼器へ送る空気流量、燃料流量を予め決定し、この決定した流量値に基づいた運転を行っている。しかしながら、ガスタービンに供給される燃料ガスの組成及び熱量の変動や、圧縮機の性能劣化又はフィルタの目詰まりなどの経年変化などにより、実際の燃料成分や燃料流量や空気流量が計画時や試運転調整時とずれる可能性がある。そして、このずれが原因となり、燃焼安定性が低下し、更には、燃焼振動が発生する恐れがあり、ガスタービンの運転に大きな支障をきたす。よって、この燃焼振動の発生をできる限り抑制し回避することが、ガスタービンプラントにおける設備保護や稼動率向上の観点において強く求められている。
【０００３】
又、ガスタービンには、例えば燃料タンクに貯えられている燃料ガスが燃焼器に供給されるのであるが、この燃料ガスが貯えられている燃料タンク内においては、時間の経過とともに、燃料ガスを構成する成分のうち、重い分子が下降し、軽い分子が上昇する。その結果、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成が燃料タンク内の燃料残量や時間に応じて変動するため、その燃料組成の違いにより燃焼器における燃焼作用にも変化が発生し、その燃焼の安定性が低下することがある。また、高炉ガスを燃料とするような場合などにおいても燃料組成は大きく変動し、同様な燃焼安定性の低下が起こり得る。
【０００４】
これに対して、この燃焼安定性を維持するためのガスタービンの制御方法として、燃料組成に基づく燃料発熱量の変動量に対応して、燃焼器における燃料流量や空気流量を調整するガスタービンの制御方法が提案されている（特許文献１参照）。本特許文献により提案されているガスタービンの制御方法によると、燃料組成に基づく燃料発熱量の変動量に対応して、バイアス係数を設定するとともに、燃料流量や空気流量の操作量に設定したバイアス係数を乗算した後に加算することで、燃料発熱量の変動量に対する調整が行われる。
【特許文献１】特開平５-１８７２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１による制御方法では、燃料発熱量の変動量に対するバイアス係数が一意的に決定される。そのため、ガスタービンにおける圧縮機や燃焼器などの経年変化が原因となり、燃料発熱量の変動量とバイアス係数との関係にずれが生じたとき、十分な調整を行うことができないことがある。即ち、ガスタービンにおける各操作量に対する補正量は燃料発熱量によって決定されるが、この燃料発熱量によって決定される補正量が、経年変化によるガスタービン各部の劣化や変形による条件変化に応じたものではない。よって、このガスタービン各部の劣化や変形による条件変化に応じた操作量が得られず、ガスタービンの状態によっては、燃焼振動を回避するのに十分な制御ができない場合がある。
【０００６】
このような問題を鑑みて、本発明は、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成に基づいて補正を行うとともに、その補正量がガスタービンの経年変化に応じて変化させることのできるガスタービン制御装置、及びガスタービンシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成する第１発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、
前記燃焼器に供給する燃料の燃料組成又は熱量を検出する燃料特性検出部と、
前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、
該状態把握部で確認された前記ガスタービンの現在の運転状態に基づいて、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定する対策決定部と、
前記対策決定部で決定された対策に応じた操作量を出力する出力部と、
を備えるとともに、
前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づいて前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とする。
【０００８】
又、第２発明のガスタービン制御装置は、第１発明のガスタービン制御装置において、  前記状態把握部において、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値とに基づいて、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認するとともに、
前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、
確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて補正することを特徴とする。
【０００９】
又、第３発明のガスタービン制御装置は、第１発明のガスタービン制御装置において、  前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃料の燃料組成又は熱量との関係より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、
前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記状態把握部を通じて確認する前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて演算することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。
【００１０】
又、第４発明のガスタービン制御装置は、第３発明のガスタービン制御装置において、  前記燃焼特性把握部において、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴より求められることを特徴とする。
【００１１】
又、第５発明のガスタービン制御装置は、第３又は第４発明のガスタービン制御装置において、
前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記周波数解析部で分割する周波数帯毎に生成されるとともに、前記周波数分析結果と前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器への燃焼流量及び空気流量との関係を示す式であることを特徴とする。
【００１２】
又、第６発明のガスタービン制御装置は、第３〜第５発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記対策決定部において、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃焼特性把握部による前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式との関係に基づき、最適化手法を利用することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。この最適化手法として、最急降下法や、共役法や、遺伝的アルゴリズムを用いたものなどを用いても構わない。
【００１３】
又、第７発明のガスタービン制御装置は、第１〜第６発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン全体又は各部の効率を検出する性能特性把握部を備え、
前記対策決定部において、該性能特性把握部で検出された前記ガスタービン全体又は各部の効率が良好になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする。
【００１４】
又、第８発明のガスタービン制御装置は、第１〜第７発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン各部の寿命を検出する寿命特性把握部を備え、
前記対策決定部において、該寿命特性把握部で検出された前記ガスタービン各部の寿命が適切になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする。
【００１５】
又、第９発明のガスタービン制御装置は、第１〜第８発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記燃焼器の圧力変動又は前記燃焼器の加速度の振動に基づいて、前記燃焼器の燃焼振動を計測することを特徴とする。
【００１６】
又、第１０発明のガスタービン制御装置は、第１〜第９発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記燃料特性検出部が、前記燃料の各成分の濃度を測定するガス分析計を備えるとともに、該ガス分析計で測定した前記燃料の各成分の濃度に基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする。
【００１７】
又、第１１発明のガスタービン制御装置は、第１〜第１０発明の何れかのガスタービン制御装置において、
前記燃料特性検出部は、前記燃料を燃料供給源から前記燃焼器へと導く燃料供給ラインに設置されており、且つ、前記タービンの出力が定格出力のときであっても、前記設置位置で計測した燃料が前記燃料供給ラインを流れて前記燃焼器へ達する前に当該計測された燃料の計測値を得ることができる位置に前記設置位置が設定されていることを特徴とする。
【００１８】
又、第１２発明のガスタービン制御装置は、第１１発明のガスタービン制御装置において、
前記燃料特性検出部で燃料の計測値を得てから当該燃料が前記燃焼器へ達するまでの時間遅れを前記ガスタービンの出力あるいは燃料流量の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料が前記燃焼器へ達するタイミングと、前記計測値を前記状態把握部又は前記状態把握部及び前記燃焼特性把握部に取り込むタイミングとを同期させることを特徴とする。
【００１９】
又、第１３発明のガスタービン制御装置は、第１１又は第１２発明のガスタービン制御装置において、
前記燃料特性検出部を前記設置位置に複数設置し、且つ、これら複数の燃料特性計測部が前記燃料を計測するタイミングをずらしたことを特徴とする。
【００２０】
又、第１４発明のガスタービン制御装置は、第１〜第９発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記燃料特性検出部が、前記燃料の燃料流量と前記ガスタービンの出力及び効率とに基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする。
【００２１】
又、第１５発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、
燃料特性を複数のカテゴリに区分する閾値を有しており、この閾値と前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を比較して、前記燃料の燃料特性が前記複数のカテゴリの何れに当てはまるかを決定する燃料特性推定部と、
前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性推定部で決定した前記燃料特性のカテゴリとから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、
該状態把握部で確認された前記ガスタービンの現在の運転状態に基づいて、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定する対策決定部と、
前記対策決定部で決定された対策に応じた操作量を出力する出力部と、
を備えるとともに、
前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づいて前記燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とする。
【００２２】
又、第１６発明のガスタービン制御装置は、第１５発明のガスタービン制御装置において、
前記状態把握部において、
前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値とに基づいて、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認するとともに、
前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、
確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性推定部で決定された燃料特性のカテゴリに基づいて補正することを特徴とする。
又、第１７発明のガスタービン制御装置は、第１５又は第１６発明のガスタービン制御装置において、
前記ガスタービンの劣化特性を用いて、前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を補正することを特徴とする。
【００２３】
又、第１８発明のガスタービン制御装置は、第１５〜第１７発明のガスタービン制御装置において、
前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づいて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、
前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。
【００２４】
又、第１９発明のガスタービン制御装置は、第１〜第１８発明のいずれかのガスタービン制御装置において、
前記燃焼器に供給する燃料が、燃料組成の異なる複数種類の燃料であるとき、
前記対策決定部において、前記複数種類の燃料それぞれの燃料流量の増減をも設定することを特徴とする。
【００２５】
又、第２０発明のガスタービンシステムは、外部空気の圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスによって回転駆動するタービンと、前記圧縮機及び前記燃焼器及び前記タービンそれぞれから測定されるプロセス値に基づいて前記燃焼器への空気流量及び燃料流量を設定するガスタービン制御装置と、を備えるガスタービンシステムにおいて、
前記ガスタービン制御装置が第１〜第１９発明のいずれかのガスタービン制御装置であることを特徴とする。
【００２６】
又、第２１発明のガスタービンシステムは、第２０発明のガスタービンシステムにおいて、
前記圧縮機と前記燃焼器と前記タービンとから構成されるガスタービンプラントを複数備えるとともに、該複数のガスタービンプラントと通信をすることで該複数のガスタービンプラントの運転状態を制御する制御装置を備え、
前記ガスタービンプラントが、前記入力部と、前記燃料特性検出部と、前記周波数解析部と、前記出力部と、前記制御装置と通信するための通信部と、を有し、
前記制御装置が、前記状態把握部と、前記対策決定部と、前記ガスタービンプラントと通信するための通信部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によると、燃焼器に供給される燃料の燃料組成又は熱量に基づいて、ガスタービンの運転状態を制御することができるため、時間の経過により生じる燃料組成の変化に応じたガスタービン制御を行い、燃焼器の燃焼振動を抑制し、燃焼安定性を維持することができる。更に、燃料組成と操作量との関係を、その履歴に基づいて変化させることができるため、ガスタービンの経年変化に応じた制御を行うことができ、燃焼器での燃焼をより安定したものとすることができる。
【００２８】
又、燃料ガスの燃料組成又は熱量の計測値を得てこれを状態把握部又は状態把握部及び燃焼特性把握部に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でもより確実に燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。更に、燃料特性検出部を複数設置してこれらが燃料を計測するタイミングをずらすことにより、燃料ガスのサンプリング周期（計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成又は熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。
【００２９】
又、ガス分析計などの燃料特性計測部がなくても、燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリを用いることにより、燃料特性の変化に追従して対策処理の内容を切り替えることができるため、燃焼安定性を維持することができる。更に、ガスタービンの劣化特性を用いてガスタービン出力と燃料流量との比を補正することにより、ガスタービンを長期間運転した場合でも適切に燃料特性のカテゴリを判断することができるため、より確実に燃焼安定性を維持することができる。又、燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づいて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減を決定するため、燃焼安定性に関する特性解析の精度が向上し、その結果燃料組成や熱量の変動時でも燃焼振動を抑えて、燃焼安定性を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（ガスタービンシステムの構成）
本発明の各実施形態において共通の構成となるガスタービンシステムの全体構成について、図面を参照して説明する。図１は、ガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。図１のガスタービンシステム１は、供給された燃料ガスを燃焼して得られた熱エネルギーにより回転駆動するガスタービン２と、ガスタービン２を制御するガスタービン制御部３と、を備える。
【００３１】
このガスタービンシステム１において、ガスタービン２が、ガスタービン２の運転条件や運転状態を示す各プロセス量を計測するプロセス量計測部４と、ガスタービン２に設けられた後述する燃焼器１１１（図２参照）に取り付けられた圧力変動測定部５及び加速度測定部６と、ガスタービン２の各部の操作を行う操作機構７と、を備え、又、ガスタービン制御部３が、プロセス量計測部４及び圧力変動測定部５及び加速度測定部６からの信号に基づいて操作機構７に与える制御信号を生成する制御器１０と、制御器１０で生成する制御信号である操作量を調整する自動調整部２０と、を備える。
【００３２】
このように構成されるガスタービンシステム１において、ガスタービン２に設置されるプロセス量計測部４は、ガスタービン２上のしかるべき部位に設置され、予め定められた時刻ｔ１，ｔ２，…毎にガスタービン制御部３の制御器１０へ出力する。このとき、プロセス量計測部４では、プロセス量（プラント状態量）として、例えば、後述の発電機１２１（図２参照）の発電電力（発電電流、発電電圧）、大気温度、湿度、各部での燃料流量及びガス圧力、後述の圧縮機１０１（図２参照）やタービン１０４（図２参照）の回転数、燃焼器１１１に供給される燃料ガスの燃料組成、燃焼器１１１における燃焼ガス温度や燃焼ガス流量や燃焼ガス圧力、タービン１０４からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）及び、一酸化炭素（ＣＯ）を始めとする排出物濃度などが計測される。又、以下において、大気温度といった気象データや要求によって決定される発電機１２１の負荷の大きさなど、制御操作ができないプロセス量を、「操作できない状態量」とし、ガスタービン２に供給される燃料ガスや空気の量などの制御操作可能なプロセス量を「操作量」とする。
【００３３】
又、同様に、ガスタービン２に設置される圧力変動測定部５は、ガスタービン２に設置されるｍ基の燃焼器１１１それぞれに設置された圧力変動測定器を備え、予め定められた時刻ｔ１，ｔ２，…毎に、それぞれが設置された燃焼器１１１内の圧力変動を計測し、その計測値をガスタービン制御部３の制御器１０へ出力する。同様に、ガスタービン２に設置される加速度測定部６は、ガスタービン２に設置される燃焼器１１１に設置された加速度測定器を備え、予め定められた時刻ｔ１，ｔ２，…毎に、燃焼器１１１自身の位置の２回微分である加速度を計測し、その計測値をガスタービン制御部３の制御器１０へ出力する。
【００３４】
このように、プロセス量計測部４で計測された操作できない状態量及び操作量と、圧力変動測定部５及び加速度測定部６それぞれで計測された燃焼器１１１内の圧力変動及び加速度とが制御器１０に与えられると、自動調整部２０に転送する。そして、自動調整部２０では、このプロセス量計測部４、圧力変動測定部５、及び加速度測定部６で測定されて得られた測定値に基づいて、ガスタービン２の各部の調整量が設定されて制御器１０に与えられる。よって、制御器１０では、自動調整部２０によって設定された調整量に応じた制御信号をガスタービン２の各部に対して生成し、操作機構７に与える。
【００３５】
（ガスタービンの構成の第１例）
図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成の第１例について、図面を参照して説明する。図２は、図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成を示すブロック図である。図２のガスタービン２は、回転体であるガスタービン本体部１００とガスタービン１００を回転させる燃焼ガスを発生する燃焼部１１０とによって構成される。
【００３６】
このとき、ガスタービン本体部１００が、外部からの吸引した空気を圧縮して高圧の空気を排出する圧縮機１０１と、この圧縮機１０１の第１段静翼として設けられるとともに開度調節が可能な入口案内翼（ＩＧＶ）１０２と、圧縮機１０１とタービン１０４とを一軸に接続する回転軸１０３と、燃焼部１１０からの燃焼ガスにより回転駆動するタービン１０４と、を備える。そして、発電機１２１がタービン１０４と同軸で接続されることで、タービン１０４の回転により発電機１２１が発電動作を行う。
【００３７】
又、燃焼部１１０は、圧縮機１０１で圧縮された高圧の空気と燃料ガスとが供給されて燃焼動作を行う燃焼器１１１と、圧縮機１０１からの高圧の空気を燃焼器１１１に導入する圧縮空気導入部１１２と、燃焼器１１１に設けられた不図示のメインノズルに供給する燃料流量を決定するメイン燃料流量制御弁１１３と、燃焼器１１１に設けられた不図示のパイロットノズルに供給する燃料流量を決定するパイロット燃料流量制御弁１１４と、メイン燃料流量制御弁１１４の下流側に設置されるメイン燃料供給弁１１５と、パイロット燃料流量制御弁１１３の下流側に設置されるパイロット燃料供給弁１１６と、圧縮空気導入部１１２からの圧縮空気を燃焼器１１１の下流にバイパスするバイパス空気導入管１１７と、バイパス空気の流量を決定するバイパス弁１１８と、バイパス弁１１８より下流側設置され燃焼器１１１の下流に接続されるバイパス空気混合管１１９と、燃焼器１１１からの燃焼ガスをタービン１０４に供給する燃焼ガス導入管１２０と、を備える。
【００３８】
このように構成されるとき、上述したように、ガスタービン本体部１００の周囲にｍ基の燃焼器１１１-１〜１１１-ｍが設けられる。以下では、このｍ基の燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てに共通の説明の場合には、燃焼器１１１とし、個別の燃焼器についての説明の場合には、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍと記す。又、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに付属の構成となるメイン燃料供給弁１１５-１〜１１５-ｍ、パイロット燃料供給弁１１６-１〜１１６-ｍ、バイパス空気導入管１１７-１〜１１７-ｍ、バイパス弁１１８-１〜１１８-ｍ、バイパス空気混合管１１９-１〜１１９-ｍ、及び燃焼ガス導入管１２０-１〜１２０-ｍも同様に、共通で説明する場合と個々に説明する場合とで符号を変更する。更に、１つのメイン燃料制御弁１１３が複数のメイン燃料供給弁１１５-１〜１１５-ｍに接続されるとともに、１つのパイロット燃料制御弁１１４が複数のパイロット燃料供給弁１１６-１〜１１６-ｍに接続される。
【００３９】
このとき、まず、不図示の燃料タンクより燃料ガスが燃焼器１１１-１〜１１１-ｍのメインノズルとパイロットノズルに供給されるとき、メイン燃料流量制御弁１１３によって燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てのメインノズルに供給する燃料流量が制御され、又、メイン燃料供給弁１１５-１〜１１５-ｍそれぞれによって燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれのメインノズルに供給する燃料流量が制御される。同様に、パイロット燃料流量制御弁１１４によって燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てのパイロットノズルに供給する燃料流量が制御され、又、パイロット燃料供給弁１１６-１〜１１６-ｍそれぞれによって燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれのパイロットノズルに供給する燃料流量が制御される。
【００４０】
即ち、操作機構７によって、メイン燃料流量制御弁１１３及びパイロット燃料流量制御弁１１４それぞれの開度が操作されることによって、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てのメインノズル及びパイロットノズルに供給する燃料流量が設定され、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てに供給される燃料のパイロット比が設定される。又、操作機構７によって、メイン燃料供給弁１１５-１〜１１５-ｍ及びパイロット燃料供給弁１１６-１〜１１６-ｍそれぞれの開度が操作されることによって、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれのメインノズル及びパイロットノズルに供給する燃料流量が設定され、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに供給される燃料のパイロット比が設定される。
【００４１】
又、操作機構７によってＩＧＶ１０２の開度が操作されると、圧縮機１０１に吸引される外部空気の量が設定される。そして、ＩＧＶ１０２から吸引される外部空気が圧縮機１０１で圧縮されて、高圧の圧縮空気が圧縮空気導入部１１２を介して燃焼器１１１に供給される。このとき、圧縮空気導入部１１２に与えられた圧縮空気の一部がバイパス空気導入管１１７を流れる。このバイパス空気導入管１１７を通過する空気の流量が操作機構７によってバイパス弁１１８の開度が操作されることで設定されることによって、圧縮空気導入部１１２から燃焼器１１１に供給される圧縮空気の流量が設定される。そして、バイパス空気導入管１１７及びバイパス弁１１８を通過した圧縮空気は、バイパス空気混合管１１９を介して燃焼ガス導入管１２０に供給される。
【００４２】
このようにして、燃焼器１１１に供給される燃料流量及び空気流量が設定されるとき、燃焼器１１１では、供給された空気と燃料ガスとを用いて燃焼動作を行い、高温高圧の燃焼ガスを発生する。この燃焼器１１１より発生した燃焼ガスは、燃焼ガス導入管１２０を介してタービン１０４に供給される。又、この燃焼ガス導入管１２０には、バイパス空気混合管１１９より圧縮空気が流れ込み、燃焼器１１１からの燃焼ガスと混合される。
【００４３】
そして、タービン１０４が燃焼ガス導入管１２０を通じて供給される燃焼ガスによって回転駆動を行う、このタービン１０４の回転が回転軸１０３を通じて圧縮機１０１に伝わるため、圧縮機１０１も回転駆動する。よって、圧縮機１０１が回転駆動することにより外部空気を吸引して圧縮した圧縮空気を上述のように生成して圧縮空気導入部１１２に供給する。又、タービン１０４の回転エネルギーが発電機１２１に与えられることで、発電機１２１がこの回転エネルギーに基づいて発電動作を行う。
【００４４】
上述のようにして動作するとき、メイン燃料流量制御弁１１３及びメイン燃料供給弁１１５の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、燃焼器１１１のメインノズルに供給される燃料ガスが増加（あるいは減少）し、又、パイロット燃料流量制御弁１１４及びパイロット燃料供給弁１１６の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、燃焼器１１１のパイロットノズルに供給される燃料ガスが増加（あるいは減少）する。又、ＩＧＶ１０２の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、圧縮機１０１に吸引される空気流量が増加（あるいは減少）する。更に、バイパス弁１１８の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、バイパス空気導入管１１７及びバイパス空気混合管１１９によるバイパス側を流れる空気流量が増加（あるいは減少）させて、燃焼器１１１に供給する空気流量を減少（あるいは増加）させる。
【００４５】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。
【００４６】
図３に示す自動調整部２０ａ（図１の自動調整部２０に相当）は、ガスタービン２の各部における計測結果が入力される入力部２１と、ガスタービン２の状態を把握する状態把握部２２と、状態把握部２２で確認されたガスタービン２の状態に基づいてガスタービン２各部の調整量を設定する対策決定部２３と、対策決定部２３で設定された調整量を制御器１０（図１参照）に出力する出力部２４と、入力部２１を通じて入力された燃焼器１１１（図２参照）の圧力変動や加速度を周波数帯域毎に解析する周波数解析部２５と、を備える。
【００４７】
又、ガスタービン２には、プロセス量計測部４（図１参照）の１つとして、燃焼器１１１に供給される燃料ガスの燃料組成を計測する燃料特性計測部２００が設置され、この燃料特性計測部２００の計測結果となる信号が状態把握部２２に与えられるとともに、燃料特性計測部以外のプロセス量計測部４での計測結果となる各信号が入力部２１に与えられる。この燃料特性計測部２００は、燃料ガスの燃料組成を計測するためのガス分析計によって構成されるものとしても構わない。又、圧力変動測定部５（図１参照）及び加速度測定部６（図１参照）の計測結果も入力部２１に入力される。
【００４８】
このとき、この燃料特性計測部２００における計測結果が、燃焼器１１１における燃焼動作の主要成分となるメタンやエタンやプロパンなどの燃料ガス内の体積比（％）による濃度や、不活性ガスの燃料ガス内の体積比（％）による濃度であっても構わない。又、図４のように、燃料ガスを組成する複数の成分の体積比（％）による濃度を計測するものであっても構わない。更に、この燃料特性計測部２００において、燃料ガス内における燃焼動作の主要成分又は不活性ガスの体積比が計測されるとき、この主要成分又は不活性ガスの体積比に基づいて、燃料ガスの燃焼カロリーが演算されるとともに、この燃焼カロリーを計測結果として出力されるものとしても構わない。そして、この燃料特性計測部２００により得られた燃料ガスの燃料組成に対する計測結果（以下、「燃料組成情報」とする）が、状態把握部２２に与えられる。
【００４９】
又、圧力変動測定部５において、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに設置された圧力変動測定器によって燃焼器１１１-１〜１１１-ｍの圧力変動値が求められる。そして、この燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの圧力変動値が入力部２１を介して周波数解析部２５に与えられる。同様に、加速度測定部６において、加速度測定器によって計測された燃焼器１１１自体の振動を加速度として計測することで、燃焼器１１１で発生する燃焼振動を計測すると、計測した燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの加速度が入力部２１を介して周波数解析部２５を与えられる。
【００５０】
このとき、圧力変動測定部５及び加速度測定部６それぞれにおいて、圧力変動測定器や加速度測定器を複数組設けておき、これら複数組の圧力変動測定器や加速度測定器での測定結果を比較することで、これら複数組の圧力変動測定器や加速度測定器、あるいは圧力変動測定器や加速測定器から出力されるデータのデータ転送系統に異常が発生したか否かを判定することもできる。例えば、圧力変動測定部５及び加速度測定部６それぞれにおける圧力変動測定器や加速度測定器を奇数組設けて、異なる分析結果が得られた場合、多数決で最も多い分析結果を採用するようにしても構わない。
【００５１】
又、加速度測定部６においては、１つの加速度測定部６によって、複数の燃焼器１１１で発生する燃焼振動を加速度として計測することができる。よって、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに設けられた圧力変動測定部５における圧力変動測定器に異常が判断された場合であっても、加速度測定部６によって燃焼振動を検知することができる。又、加速度測定部６において加速度測定器を複数設けた場合には、圧力変動測定部５で燃焼振動が検知されていなくても、少なくとも２つの加速度測定器で燃焼したとき燃焼振動が発生していることが判定されると、その信頼性を高めることができる。更に、圧力変動測定部５及び加速度測定部６の両方で測定している場合に、両方で燃焼振動が発生していることを判定したときにおいても、同様に、その信頼性を高めることができる。
【００５２】
このように圧力変動測定部５及び加速度測定部６それぞれで測定された燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの圧力変動量（圧力振動）と加速度（加速度振動）とが、入力部２１を介して周波数解析部２５に与えられると、周波数解析部２５において、計測された燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの圧力変動量及び加速度に対して高速フーリエ変換を施し、周波数解析する。図５に、圧力変動測定部５によって測定された圧力変動量に基づいた周波数解析結果の一例を示す。図５において、横軸が周波数を示すとともに、縦軸が振動の強度（レベル）を示す。この図５に示すように、周波数帯域全般において、圧力振動を有する周波数が複数存在することが確認できる。これは、圧力振動だけでなく加速度振動においても同様である。即ち、燃焼器１１１において発生する燃焼振動が、複数の周波数の振動によって構成される。
【００５３】
このように、燃焼器１１１における燃焼振動（圧力変動量及び加速度）において、複数の周波数による振動を含むため、周波数解析部２５では、周波数解析して各周波数における燃焼振動を確認すると、図６に示すように、この燃焼振動の周波数解析結果を複数（ｎ）の周波数帯に区切って、各周波数帯毎に分析を行う。この周波数帯は、周波数解析部２５で周波数分析を行った結果に基づいて、状態把握部２２が燃焼器１１１の燃焼状態を確認するための単位となる周波数領域であり、周波数解析部２５では、この周波数帯毎に燃焼振動による振動強度（レベル）が分析される。
【００５４】
よって、周波数解析部２５において、圧力変動測定部５及び加速度測定部６それぞれで測定された燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの圧力変動量及び加速度を高速フーリエ変換を施して、その周波数解析結果となる周波数特性を確認すると、この圧力変動量及び加速度に対して、予め設定されたｎ個の周波数帯に分割する。このように、ｎ個に分割した第１〜第ｎ周波数帯における燃焼振動を分析することで、第１〜第ｎ周波数帯それぞれの振動強度の最大値Ｙijが確認される。尚、振動強度の最大値Ｙijにおいて、ｉが１，２，３，…，ｍとなる自然数で、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍを表し、ｊが１，２，３，…，ｎとなる自然数で、第１〜第ｎ周波数帯を表す。
【００５５】
即ち、例えば、圧力変動測定部５より燃焼器１１１の圧力変動量が与えられたときに、図５のような周波数解析結果が得られると、主に０〜５０００Ｈｚで振動が発生していることが確認できることから、分析するための周波数範囲を０〜５０００Ｈｚとし、例えば、５０Ｈｚ毎の周波数帯として、０〜５０Ｈｚの第１周波数帯、５０〜１００Ｈｚの第２周波数帯、…、及び、４９５０〜５０００Ｈｚの第１００周波数帯となるｎ＝１００の周波数帯に区切るように予め設定しておく。そして、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対する第１〜第１００の周波数帯それぞれでの振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙm100が検知される。又、加速度測定部６から与えられる燃焼器１１１の加速度に対しても同様の処理を施すことで、各周波数帯での振動強度の最大値が確認される。ただし、周波数範囲は等間隔に限定するものではない。また、周波数解析の上限も５０００Ｈｚに限定するものではない。
【００５６】
このようにして、周波数解析部２５において、計測された燃焼器１１１-１〜１１１-ｍの燃焼振動における第１〜第ｎ周波数帯での振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmnが確認されると、この振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmnが状態把握部２２に与えられる。この状態把握部２２では、入力部２１より入力されるプロセス量と、燃料特性計測部２００で計測されて得られた燃料組成情報と、周波数解析部２５で確認された燃焼振動による振動強度の最大値と、が与えられると、図７のフローチャートに従って、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの燃焼状態について確認される。
【００５７】
この状態把握部２２では、まず、入力部２１及び燃料特性計測部２００及び周波数解析部２５それぞれから各種情報が入力されると（ＳＴＥＰ１０１）、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍの燃焼振動における第１〜第ｎ周波数帯での振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmnを確認することで、燃焼振動が直ちに調整の必要な状態であるか否かを判定する（ＳＴＥＰ１０２）。
【００５８】
このとき、調整の要否判定を行うための閾値Ｚ11〜Ｚmnが、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍや周囲の設備の構造面に基づいて、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの第１〜第ｎ周波数帯それぞれに対して予め設定されている。又、この閾値Ｚ11〜Ｚmnは、例えば、その周波数の振動により、共振する部材や構造があるか、損傷を受けやすい部材や構造があるが、どのくらいの強度の振動まで許容できるかなどにより決定される。
【００５９】
そして、この閾値Ｚ11〜Ｚmnと振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmnとを比較することによって、調整の要否判定が行われる。即ち、燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における振動強度の最大値Ｙijと、閾値Ｚijとを比較して、最大値Ｙijが閾値Ｚijより大きいことが確認されると、燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における燃焼振動が大きく、調整が必要であるものと判定する。又、ＳＴＥＰ１０２において、燃焼振動が生じているものの直ちに調整が必要のない燃焼振動の予兆が生じている状態であるか否かを判定するための閾値とも比較するものとしても構わない。尚、この燃焼振動の予兆が生じている又は調整必要な振動強度の燃焼振動が生じている状態を異常が発生している状態とする。
【００６０】
そして、ＳＴＥＰ１０２において、いずれかの周波数帯で異常が発生していると判定したとき（Ｙｅｓ）、振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び燃料組成情報を含む各種プロセス量をデータログとして蓄積する（ＳＴＥＰ１０３）。尚、このように振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量が蓄積されることで、測定時間ｔ１，ｔ２，…毎に振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量が格納された図８のような状態確認用データテーブルが構成され、この状態確認用データテーブルが状態把握部２２に格納される。即ち、ＳＴＥＰ１０３において、ＳＴＥＰ１０１が確認された振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量が、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに追加蓄積される。
【００６１】
又、図８に示す状態確認用データテーブルには、時刻ｔ１，ｔ２…毎に、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して、バイパス弁１１８-１〜１１８-ｍの弁開度と、パイロット比（供給する全燃料に対するパイロットノズルに供給する燃料比）と、振動強度の最大値とが格納され、又、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍ全てに対して、大気温度と、発電機２１の負荷（ＭＷ）と、燃料カロリーと、燃料ガスの主要成分の体積比とが格納される。即ち、時刻ｔ１のときに、燃焼１１１-ｉに対して、バイパス弁１１８の弁開度がＸi1-１、パイロット比がＸi2-1、第１〜第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹi1-1〜Ｙin-1 であるとともに、大気温度がＸx1-1、発電機の負荷（ＭＷ）がＸx2-1、燃料カロリーがＸy1-1、燃料ガスの主要成分の体積比がＸy2-1であることを示す。
【００６２】
同様に、時刻ｔ２のときに、燃焼器１１１-ｉに対して、バイパス弁１１８の弁開度がＸi1-2、パイロット比がＸi2-2、第１〜第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹi1-2〜Ｙin-2であるとともに、大気温度でＸx1-2、発電機の負荷（ＭＷ）がＸx2-2、燃料カロリーがＸy1-2、燃料ガスの主要成分の体積比がＸy2-2であることを示し、時刻ｔｎのときに、燃焼器１１１-ｉに対して、バイパス弁１１８の弁開度がＸi1-n、パイロット比がＸi2-n、第１〜第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹi1-n〜Ｙin-nであるとともに、大気温度がＸx1-n、発電機の負荷（ＭＷ）がＸx2-n、燃料カロリーがＸy1-n、燃料ガスの主要成分の体積比がＸy2-nであることを示す。
【００６３】
このように、ＳＴＥＰ１０３において、振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量による状態確認用データテーブルにおける追加・更新を行うと、その振動強度が閾値よりも大きい（異常がある）と判断された燃焼器１１１の周波数帯を示す異常周波数指定情報と、燃料組成情報とを対策決定部２３に送出する（ＳＴＥＰ１０４）。即ち、振動強度の最大値Ｙijが閾値Ｚijより大きくなるとき、燃焼器１１１-ｉにおける振動の第ｊ周波数帯域に異常があるものとし、この情報を異常周波数指定情報に内含させて、燃料組成情報とともに対策決定部２３に送出する。更に、異常周波数指定情報には、異常が確認された周波数帯における振動強度の閾値との差が含まれる。このように、対策決定部２３に情報を送出すると、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。
【００６４】
又、ＳＴＥＰ１０２において、いずれの周波数帯においても異常が発生していないと判定したとき（Ｎｏ）、入力部２１及び燃料特性計測部２００から入力された各種プロセス情報を状態確認用データテーブルに格納された前回の各種プロセス情報と比較して、ガスタービン２の稼動状態における変化の有無を確認する（ＳＴＥＰ１０５）。即ち、前回の各種プロセス情報における変化が小さいときは、ガスタービン２の稼動状態における変化がないものとし、前回の各種プロセス情報における変化が大きいと、ガスタービン２の稼動状態における変化があるものとする。
【００６５】
そして、ガスタービン２の稼動状態における変化を確認すると（Ｙｅｓ）、ＳＴＥＰ１０３と同様、振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び燃料組成情報を含む各種プロセス量をデータログとして蓄積し、状態確認用データテーブルの更新を行った後（ＳＴＥＰ１０６）、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。このとき、前回の処理サイクルで行った調整内容も状態確認用データテーブルに追加されるものとしても構わない。又、ガスタービン２の稼動状態に変化がないものと判定したとき（Ｎｏ）、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。
【００６６】
更に、ＳＴＥＰ１０４の動作を状態把握部２２が行ったとき、対策決定部２３では、図９のフローチャートに従って動作する。対策決定部２３は、状態把握部２２から送出される異常周波数指定情報及び燃料組成情報を受信すると（ＳＴＥＰ１１０）、まず、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して、異常周波数指定情報より異常が確認された周波数帯が確認される（ＳＴＥＰ１１１）。そして、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差を確認することで、燃焼振動に最も影響を与えている周波数帯を確認する（ＳＴＥＰ１１２）。
【００６７】
その後、ガスタービン２に対する前回の調整に連続して調整が指示されたか否かが確認される（ＳＴＥＰ１１３）。このとき、状態把握部２２より連続してガスタービン２の調整が指示されたことが確認されると（Ｙｅｓ）、ガスタービン２における調整回数Ｎを１つ計数する（ＳＴＥＰ１１４）。尚、この調整回数Ｎは、初期値を１とするとともに、ガスタービン２に対して調整を行った処理サイクルが連続したときに１つ計数される回数である。
【００６８】
そして、ＳＴＥＰ１１３においてガスタービン２の調整が連続して指示されていない場合（Ｎｏ）ＳＴＥＰ１２１において調整回数Ｎを１する。調整回数Ｎが１にされると、又は、ＳＴＥＰ１１４において調整回数Ｎの計数が行われると、ＳＴＥＰ１１１で燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して確認された周波数帯に基づいて、現在の燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに発生する燃焼振動の症状に対して最も有効な対策を、各周波数帯において優先される対策が格納された対策用データテーブルを参照して決定する（ＳＴＥＰ１１５）。この対策用データテーブルは、例えば、図１０に示すような情報が格納されており、この情報は、熟練した調整員の経験に基づいて設定された燃焼振動による症状に対する有効な対策を示すものである。
【００６９】
又、図１０の対策用データテーブルでは、第１周波数帯における振動が燃焼振動に最も影響を与えていることが確認されると、バイパス弁１１８を開いて燃焼器１１１への空気流量を減少させる対策が第１に優先され、又、燃焼器１１１のパイロットノズルに供給する燃料流量を増加させる対策が第２に優先される。同様に、第ｎ周波数帯における振動が燃焼振動に最も影響を与えていることが確認されると、燃焼器１１１のパイロットノズルに供給する燃料流量を減少させる対策が優先される。
【００７０】
このように、燃焼振動の状態に応じた有効な対策が設定されるとき、最優先された対策が不可能であることが確認されると、次に優先されている対策が決定される。即ち、第１周波数帯で異常が確認されたとき、まず、最優先とされているバイパス弁１１８の開度を開くという対策が決定される。又、このとき、バイパス弁１１８の開度が既に全開状態であり、この最優先とされているバイパス弁１１８の開度を開くという対策が不可能である場合は、次に優先されるパイロット比を変更するという対策が決定される。このようにして最も有効とされる対策を決定するとき、その対策によって指示されるガスタービン２の各部の状態変更量は、予め設定された一定の値とされる。よって、例えば、第１周波数帯に異常が確認されてバイパス弁１１８の開度を開くという対策が決定されたとき、バイパス弁１１８の開く開度を所定の開度に設定されている。
【００７１】
このＳＴＥＰ１１５において対策が決定されると、調整回数Ｎが１であるか、あるいは所定回数Ｎthを超えたか否かを確認する（ＳＴＥＰ１１６）。このとき、調整回数Ｎが１でないか、あるいは所定回数Ｎthを超えていないことが確認されると（Ｎｏ）、設定されている補正量関数に基づいて、燃料特性計測部２００より与えられる燃料組成情報（燃料カロリー及び燃料ガスの主要成分の体積比）による補正量が設定される（ＳＴＥＰ１１７）。尚、この補正量関数は、燃料組成情報に対して決定される補正量を表す関係式により構成される。
【００７２】
これは、燃焼器１１１の圧力変動量の第１周波数帯における振動強度と、燃料ガスに含まれるメタンの体積比（メタン濃度）との関係を例に挙げたときに、図１１に示すように、メタン濃度が増加すると、第１周波数帯における振動強度が増加する傾向にあるように、燃料組成の変動によっても燃焼振動が影響されるためである。よって、例えば、ＳＴＥＰ１１５においてバイパス弁１１８の開度を開くことが対策として設定されている場合、図１２に示す実線による関係式に基づいて、メタン濃度に対するバイパス弁１１８の開度に対する補正量が設定される。即ち、メタン濃度が、標準濃度とされるｘ１％より高くなるとき、燃焼振動に与える影響が少ないｘ２％までは、バイパス弁１１８の開度に対する補正量が０とされる。そして、メタン濃度がｘ２％より大きくなると、その補正量も増加させる。このとき、メタン濃度がｘ２％より大きいｘ３％以上となると、補正量の増加率が大きくなるように、メタン濃度に対して補正量を変化させる。
【００７３】
又、ＳＴＥＰ１１６において、調整回数Ｎが１であるか、あるいは所定回数Ｎth以上となっていることが確認されると（Ｙｅｓ）、既に設定されている補正量関数による関係式を別の関係式に変更する（ＳＴＥＰ１１８）。即ち、例えば、メタン濃度に対するバイパス弁１１８の開度に対する補正量が設定される場合において、補正量関数が図１２に示す実線で表される関係式によって設定されるとき、このＳＴＥＰ１１８において、図１２に示す点線で表される関係式によって補正量関数が設定されるように、関係式の変更を行う。即ち、補正量関数において、メタン濃度がｘ２％以上ｘ３％以下における場合のメタン濃度に対する補正量の変化率が大きくなるとともに、メタン濃度がｘ３％より大きい場合のメタン濃度に対する補正量の変化率が小さくなるように、変更される。
【００７４】
このように、ＳＴＥＰ１１８において燃料組成情報による補正量を設定する関係式が変更されると、ＳＴＥＰ１２２で調整回数Ｎを１にした後ＳＴＥＰ１１７に移行して、燃料組成情報による補正量が設定される。このように、ＳＴＥＰ１１７において補正量が設定されると、この補正量によって、ＳＴＥＰ１１５において設定された対策によって指示されるガスタービン２の各部の状態変更量を補正する（ＳＴＥＰ１１９）。尚、このとき、図１２のような関係の補正量が設定されるとき、設定された補正量が状態変更量に加算されて、状態変更量の補正が行われる。このようにして得られた状態変更量を出力部２４を介して制御部１０に出力する（ＳＴＥＰ１２０）。
【００７５】
尚、このように動作するとき、ＳＴＥＰ１１７で設定される補正量については、ガスタービン２の各部の状態変更量の補正を行う必要のない範囲において１とするとともに、それ以外の範囲では燃料組成情報に応じて補正量を変更させるものとしても構わない。このとき、ＳＴＥＰ１１９において、ガスタービン２の各部の状態変更量の補正が行われるとき、ＳＴＥＰ１１５において設定された状態変更量に補正量が乗算されることで、状態変更量の補正が行われる。
【００７６】
又、燃焼振動の複数の周波数帯域において、その振動強度の最大値が閾値を超えている場合において、上述のＳＴＥＰ１１２の動作のように、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差を確認することで、燃焼振動に最も影響を与えている周波数帯を確認するものとしても構わない。
【００７７】
更に、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差に基づいて判断するのではなく、予め、いずれの周波数帯が優先的に影響が与える周波数帯として選択されるか、各周波数帯に優先順位が設定され、この優先順位に基づいて、燃焼振動に最も影響を与えている周波数帯を確認するものとしても構わない。このとき、最も低い周波数帯域の優先度を最も高くするとともに、この最も低い周波数帯域に対して高周波側の周波数帯域から優先度を順次高く設定する。これは、最も低い周波数帯域で燃焼振動が生じる場合には、ガスタービン２の火が消えやすい状況になっている可能性が高いこと、又、高い周波数帯域では燃焼振動によるエネルギーが大きいため、損傷などを及ぼす影響力が強いからである。
【００７８】
又、ＳＴＥＰ１１５において各周波数帯において優先される対策が決定されるとき、優先される対策を連続した所定数の処理サイクルだけ行っても、未だ燃焼振動が収まらない場合、次に優先される対策が決定されるものとしても構わない。又、各周波数帯に優先順位が設定されている場合も同様に、同一の周波数帯に対する対策を連続して所定数の処理サイクルだけ行っても、未だ燃焼振動が収まらない場合、次に優先される周波数帯に対して対策が決定されるものとしても構わない。
【００７９】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図１３は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図１３の自動調整部の構成において、図３の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８０】
図１３に示す自動調整部２０ｂ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３に示す自動調整部２０ａと異なり、燃料特性計測部２００がガスタービン２に設置される代わりに、ガスタービン２のプロセス量計測部４より入力部２１を介して入力されるプロセス量より燃料組成を推定する燃料特性推定部２０１を備える。即ち、本実施形態におけるガスタービンシステム１は、ガスタービン２において、燃焼器１１１に供給される燃料ガスの燃料組成を計測するための燃料特性計測部２００が設けられることなく、燃料特性推定部２０１において、燃料特性計測部２００以外のプロセス量計測部４によって測定される他のプロセス量に基づいて、燃料組成が推定される。
【００８１】
このように構成される自動調整部２０ｂは、図３の自動調整部２０ａにおける燃料特性計測部２００の代わりに設けられた燃料特性推定部２０１に対して、入力部２１に入力されたプロセス量が送出されるとともに、この燃料特性推定部２０１で得られた燃料組成情報が状態把握部２２に送出される。そして、この自動調整部２０ｂは、燃料特性推定部２０１における動作以外については、第１の実施形態の自動調整部２０ａと同一の動作を行う。
【００８２】
よって、状態把握部２２では、この燃料特性推定部２０１からの燃料組成情報と、周波数解析部２５における周波数解析結果に基づいて、第１の実施形態と同様、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれの第１〜第ｎの周波数帯における燃焼振動が分析され、異常のある周波数帯を示す異常周波数指定情報が出力される。そして、対策決定部２３において、第１の実施形態と同様、状態把握部２２から送出される異常周波数指定情報及び燃料組成情報に基づいて、燃料組成情報による補正量を与えたガスタービン２の各部の状態変更量を設定して、出力部２４を介して制御部１０に出力する。
【００８３】
このとき、燃料特性推定部２０１には、プロセス量計測部４より入力部２１を介して、発電機出力（ＭＷ）Ｌgt及び燃焼機１１１に供給される燃料ガス流量Ｑｆが与えられる。又、燃料特性推定部２０１には、燃料ガス流量Ｑｆと燃料ガスの燃料カロリーとを基準値で一定としたときに確認される図１４のような発電機出力Ｌgtと発電効率ηとの関係が、データテーブル又は関数として格納されている。更に、この発電機出力Ｌgt、発電効率η、燃料ガス流量Ｑｆ、及び燃料カロリーＨの関数が、下の（１）式のように表される。
Ｌgt×１０００＝η×Ｈ×Ｑｆ／３６００  …（１）
【００８４】
そして、この燃料特性推定部２０１は、図１４に示すような発電機出力Ｌgtと発電効率ηとの関係を参照することで、入力部２１を介してプロセス量計測部４から入力される発電機出力Ｌgtに基づいて、発電効率η（Ｌgt）を求める。更に、この発電機出力Ｌgt及び発電効率η（Ｌgt）とともに、入力部２１を介してプロセス量計測部４から入力される燃料ガス流量Ｑｆとを、下の（２）式に代入することで、燃料カロリーＨを求め、燃料組成情報として状態把握部２２に与える。
Ｈ＝（Ｌgt×１０００×３６００）／（η（Ｌgt）×Ｑｆ）  …（２）
【００８５】
このように、燃料特性推定部２０１において、燃料組成情報として燃料カロリーが求められるが、同様にして、プロセス量計測部４より入力されるプロセス量に基づいて、燃料ガスの主要成分の体積比が燃料組成情報として求められるものとしても構わない。そして、この燃料特性推定部２０１で求められた燃料カロリーや燃料ガスの主要成分の体積比などの燃料組成情報が状態把握部２２に与えられると、同様に与えられる周波数解析部２５における周波数解析結果とともに参照することで、ガスタービン２における燃焼振動が分析される。
【００８６】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図１５は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図１５の自動調整部の構成において、図３の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００８７】
図１５に示す自動調整部２０ｃ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３に示す自動調整部２０ａの構成に、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデル化した数式モデルを構築する燃焼特性把握部２８を付加した構成となる。即ち、本実施形態では、燃焼特性把握部２８に、状態把握部２２で時間毎に各燃焼器１１１に対して蓄積された振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量が与えられる。そして、対策決定部２３がこの構築された数式モデルに従って、ガスタービン２の各部に対する状態変更量を設定すると、設定した状態変更量を出力部２４より制御部１０に出力する。
【００８８】
このように自動調整部２０ｃが動作するとき、入力部２１、状態把握部２２，及び燃料特性計測部２００は、第１の実施形態における自動調整部２０ａと同様の動作を行う。よって、以下では、その動作が自動調整部２０ａと異なる対策決定部２３と、新たに構成に追加された燃焼特性把握部２８とについて、その動作についてそれぞれ説明する。尚、燃焼特性把握部２８の基本的な機能は、本出願の出願人による出願である特開２００２-４７９４５号にも記載されている。
【００８９】
まず、燃焼特性把握部２８では、燃焼器１１１-ｉにおける第ｊ周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値Ｙijが、例えば、下の（３）式のような重回帰モデルでモデル化されるものとする。
【００９０】
Ｙij＝ａij-0＋ａij-1×Ｘi1＋ａij-2×Ｘi2＋ａij-3×Ｘx1＋ａij-4×Ｘx2＋ａij-5×Ｘy1＋ａij-6×Ｘy2  …（３）
ここで、
Ｘi1：操作量１の値（本例では、バイパス弁１１８-ｉの弁開度）
Ｘi2：操作量２の値（本例では、パイロット比）
Ｘx1：操作できない状態量１の値（本例では、大気温度）
Ｘx2：操作できない状態量２の値（本例では、発電機の負荷（ＭＷ））
Ｘy1：燃料組成情報１の値（本例では、燃料カロリー）
Ｘy2：燃料組成情報２の値（本例では、燃料ガスの主要成分の体積比）
ａij-0〜ａij-6：係数パラメータ
である。
【００９１】
このとき、燃焼特性把握部２８は、燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における燃焼特性をモデル化するために、まず、状態把握部２２より、例えば図８に示すような状態確認用データテーブルに時間ｔ１，ｔ２，…毎に格納された振動強度の最大値Ｙij及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2，Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2が与えられる。即ち、時間ｔ１に測定された振動強度の最大値Ｙij-1及び各種プロセス量Ｘi1-1，Ｘi2-1，Ｘx1-1，Ｘx2-1，Ｘy1-1，Ｘy2-1、時間ｔ２に測定された振動強度の最大値Ｙij-2及び各種プロセス量Ｘi1-2，Ｘi2-2，Ｘx1-2，Ｘx2-2，Ｘy1-2，Ｘy2-2、…、時間ｔｎに測定された振動強度の最大値Ｙij-n及び各種プロセス量Ｘi1-n，Ｘi2-n，Ｘx1-n，Ｘx2-n，Ｘy1-n，Ｘy2-nがそれぞれ、燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における燃焼特性をモデル化するために燃焼特性把握部２８に与えられる。
【００９２】
このようにして、時間ｔ１，ｔ２，…毎に格納された振動強度の最大値Ｙij及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2，Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2が与えられると、この与えられた最大値Ｙij及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2，Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2に基づいて、燃焼器１１１-ｉにおける第ｊ周波数帯の（３）式のようなモデル式の係数パラメータａij-0〜ａij-6が求められる。この係数パラメータａij-0〜ａij-6の解法として、例えば、最小二乗法が用いられる。
【００９３】
尚、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、燃料組成情報を含む操作できない状態量を４変数としてモデル式を記述しているが、変数の数についてはこれらに限るものではない。又、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、二次以上の高次モデルやニューラルネットワークなどの非線形モデルとしても構わない。又、ガスタービン２から入力される各種プロセス量を用いたモデル式として記述しているが、質量収支などの法則に基づいて変換した値や燃空比、空気流速、燃焼速度などの計算値を用いても構わない。
【００９４】
このように、燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における燃焼特性のモデル式における係数パラメータａij-0〜ａij-6が求められると、次に、このモデル式を用いて、ｎ変数の操作量によって構成されるｎ次元の空間における燃焼振動の発生しやすい領域を求める。このとき、まず、調整の要否判定を行うための閾値Ｚ11〜Ｚmnを、燃焼振動における許容できる最高の振動強度を示す値として、燃焼振動の発生しやすい領域が確認される。又、操作量となるプロセス量Ｘi1，Ｘi2のみを変数とするとともに、操作できない状態量となるプロセス量Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2については、状態確認用データテーブルで確認される最近の値が与えられる。即ち、プロセス量Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2は、現在の処理サイクルにおける測定値が代入されることで、定数とされる。
【００９５】
即ち、（３）式のように表されるとともにその係数パラメータａij-0〜ａij-6が設定された燃焼器１１１-ｉの第ｊ周波数帯における燃焼特性のモデル式において、プロセス量Ｘi1，Ｘi2が変数とされる。そして、プロセス量Ｘx1，Ｘx2，Ｘy1，Ｘy2が現在の処理サイクルにおける測定値による定数とされ、振動強度の最大値Ｙijに閾値Ｚijが代入されることで、プロセス量Ｘi1，Ｘi2の関係を表す下の（４）式が生成される。
Ｚij＝ａij-0＋ａij-1×Ｘi1＋ａij-2×Ｘi2＋ａij-3×Ｘx1＋ａij-4×Ｘx2＋ａij-5×Ｘy1＋ａij-6×Ｘy2  …（４）
【００９６】
更に、燃焼振動の度合いを設定するためのゲインαｋ（ｋ＝１，２，…，ｐ）（０≦αｋ≦１）をＺijに乗算した値を（４）式のＺijの代わりに代入した下の（５）式を求めることで、燃焼振動の度合いに応じたプロセス量Ｘi1，Ｘi2の関係を表す関数のｐ個分得ることができる。尚、このｐ個の関数によって表されるプロセス量Ｘi1，Ｘi2の関係の例を、図１６に示す。この図１６において、係数パラメータａij-2が正であれば、得られた関数により表される直線よりも上側が燃焼振動の発生しやすい領域となり、又、直線の下側が燃焼振動の発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａij-2が負であれば、得られた関数により表される直線よりも下側が燃焼振動の発生しやすい領域となり、又、直線の上側が燃焼振動の発生しにくい領域となる。
αｋ×Ｚij＝ａij-0＋ａij-1×Ｘi1＋ａij-2×Ｘi2＋ａij-3×Ｘx1＋ａij-4×Ｘx2＋ａij-5×Ｘy1＋ａij-6×Ｘy2  …（５）
【００９７】
このようにして、燃焼特性把握部２８において、燃焼器１１１-１〜１１１-mそれぞれについて、燃焼振動の第１〜第ｎ周波数帯それぞれにおけるｐ個の閾値に対する操作量である２変数の関係が求められると、線形計画法に基づいて、最終的に燃焼振動の発生しやすい領域と発生しにくい領域とを求める。即ち、燃焼器１１１-ｉにおいて、燃焼振動の第１〜第ｎ周波数帯それぞれについて、閾値α１×Ｚij、α２×Ｚij、…、αｐ×Ｚijに対する操作量Ｘi1，Ｘi2の関係が求められると、この第１〜第ｎ周波数帯それぞれに対してｐ個ずつ求められた操作量Ｘi1，Ｘi2の関係に基づいて、燃焼振動の発生しやすい領域と発生しにくい領域とを求める。
【００９８】
又、図１７に、このようにして燃焼特性把握部２８で求められた、横軸をＸi1とするとともに縦軸をＸi2とする燃焼振動の領域の例を示す。この図１７の例では、燃焼振動領域において、ゲインαｋごとに得られた関係式に基づく線が等高線のように表現され、その中央部が燃焼振動の発生しにくい領域となり、その中心部から周辺部になるほど燃焼振動の発生しやすい領域となる。尚、図１７の例では、上記の通り、説明の都合上、操作量を２変数としたことに伴い、２次元座標で示されているが、操作量をＮ変数とすれば、Ｎ次元座標空間で示される。又、図１７の例では、ゲインα１を１．０、ゲインα２を０．８、ゲートα３を０．６とする。
【００９９】
このようにして、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して燃焼振動の領域（例えば、図１７に示す領域）が求められると、この燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対する燃焼振動の領域を示す燃焼振動領域情報が対策決定部２３に与えられる。そして、この対策決定部２３が以下のように動作することにより、第１の実施形態と同様、ガスタービン２の各部に対する状態変更量を設定する。次に、この対策決定部２３での動作について、以下に説明する。
【０１００】
燃焼振動領域情報が与えられた対策決定部２３は、状態把握部２２において、第１の実施形態のように、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して計測された燃焼振動における第１〜第ｎ周波数帯それぞれの振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmnが閾値Ｚ11〜Ｚmnを超えたか否かを確認して、燃焼振動に対する調整の要否が判定されると、燃焼振動の調整が必要と判定された燃焼器１１１に対して、その運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。
【０１０１】
即ち、燃焼器１１１-ｉに対して燃焼振動の調整が必要であることが状態把握部２２において判定されると、対策決定部２３は、燃焼特性把握部２８より与えられた燃焼振動領域情報を参照し、燃焼器１１１-ｉの燃焼振動を抑制すべく、現在のガスタービン２の運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。以下では、最適化手法として、最急降下法を用いる例について説明する。尚、この最適化手法は、最急降下法に限定されるものではなく、共役法や遺伝的アルゴリズムを用いたものなどを用いても構わない。
【０１０２】
このとき、対策決定部２３は、燃焼器１１１-ｉに対して、図１７のような操作量Ｘi1，Ｘi2による２次元座標において、現在のガスタービン２の運転状態（Ｘi1＝ｘａ，Ｘi2＝ｘｂ）を示す座標位置Ｑ１を確認する。この現在の運転状態を示す座標位置Ｑ１は、ゲインα１で囲まれる領域よりも外側の座標位置となるため、現在のガスタービン２の運転状態が燃焼振動の有る領域にあることが確認される。そして、最急降下法を用いて調整後の運転状態を決定する。このとき、図１７において、座標位置Ｑ１が、第１〜第ｎ周波数帯に対してゲインα１としたときに得られる関係式に基づく線Ｌ1 で囲まれた領域よりも外側に位置する。
【０１０３】
よって、まず、座標位置Ｑ１よりゲインα１による線Ｌ１に対して垂直になる仮想線Ｌを引き、そのままゲインα１による線Ｌ１で囲まれた領域内を横切るように仮想線Ｌをのばす。このとき、図１７の場合、ゲインα１による線Ｌ１の領域の内部に位置するゲインα２による線Ｌ２と仮想線Ｌが交わらないため、更にその仮想線Ｌをゲインα１による線Ｌ１に交わる座標位置Ｑ２（Ｘi1＝ｘｃ，Ｘi2＝ｘｄ）までのばす。
【０１０４】
次に、この座標位置Ｑ２からゲインα２による線Ｌ２に対して垂直になる仮想線Ｌを引き、そのままゲインα２による線Ｌ２で囲まれた領域内を横切るように仮想線Ｌをのばす。このとき、図１７の場合、ゲインα２による線Ｌ２の領域の内部に位置するゲインα３による線Ｌ３と仮想線Ｌが交わるため、この線Ｌ３と仮想線Ｌの交点となる座標位置Ｑ３（Ｘi1＝ｘｅ、Ｘi2＝ｘｆ）より、ゲインα３による線Ｌ３の領域の内部に位置するゲインα４による線Ｌ４（不図示）に対して垂直になる仮想線Ｌを引く。
【０１０５】
その後、同様の動作を続けて行うことで、ゲインαｐによる線Ｌｐと仮想線Ｌとの交点となる座標位置Ｑｐ（Ｘi1＝ｘｇ、Ｘi2＝ｘｈ）を確認すると、ガスタービン２の操作量Ｘi1，Ｘi2をそれぞれ、この座標位置Ｑｐによって設定される値ｘｇ、ｘｈに決定する。このようにして燃焼器１１１-ｉに対して決定された操作量Ｘi1，Ｘi2（バイパス弁１１８-ｉの弁開度Ｘi1、パイロット比Ｘi2）を、ガスタービン２の各部に対する状態変更量として出力部２４を介して制御部１０に出力し、ガスタービン２における燃焼器１１８-ｉにおける燃焼振動を抑制する動作状態に変更する。
【０１０６】
このように対策決定部２３及び燃焼特性把握部２８が動作するとき、燃焼特性把握部２８において燃焼特性が十分に把握できない場合、対策決定部２３において、過去ら施した調整と、その調整を施すことで生じたガスタービン２の稼動状態の変化とを関連づけた情報に基づき調整の方向を決定することで、ガスタービン２の各部に対する状態変更量を設定することができる。
【０１０７】
更に、ガスタービン２を設置した直後など、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに十分なデータが蓄積されていない場合においては、燃焼特性把握部２８において、他の同型のガスタービン２において採取されたデータにより解析して得られた燃焼特性を示す数式モデルやガスタービン２を運転する上での制約情報に基づいて、各燃焼器１１１の燃焼特性を確認する。このとき、対策決定部２３において、この燃焼特性を用いるとともに、熟練した調整員の経験に基づいて設定された「症状」と「症状」に対する有効な「対策」とを関連づけた経験情報に基づき、調整の方向を決定することで、ガスタービン２の各部に対する状態変更量を設定することができる。尚、制約情報とは、例えば、失火や逆火が発生しないための燃空比の制限値などである。
【０１０８】
又、各燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して、与えられた燃焼振動領域情報を参照し、現在の運転状態との関係より、燃焼振動のない領域に現在のガスタービン２の運転状態があるか否かを確認し、ガスタービン２の運転状態を調整すべきか否かの判定を行うものとしても構わない。このとき、例えば、燃焼器１１１-ｉについて第１〜第ｎ周波数帯に対してゲインαｐとしたときに得られる関係式に基づく線Ｌｐで囲まれた領域が、図１８の領域Ａのように形成されるとき、この領域Ａ内部にガスタービン２の運転状態を示す操作量Ｘi1，Ｘi2がある場合、ガスタービン２の運転状態を調整する必要がないと判断する。また、各燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して与えられた燃焼振動領域情報を線形計画に基づいて、ガスタービン２として最終的に燃焼振動の発生しにくい領域を求めて、調整すべき変更量を求めるようにしても構わない。
【０１０９】
（ガスタービンの構成の第２例）
図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成の第２例について、図面を参照して説明する。図１９は、図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成を示すブロック図である。尚、図１９のガスタービンの構成において、図２のガスタービンの構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１１０】
図１９に示すガスタービン２ａ（図２のガスタービン２に相当）は、図２に示すガスタービン２の構成に、燃料組成の異なる燃料ガスＦ１，Ｆ２，…，Ｆｑそれぞれが貯えられた燃料タンク（不図示）に接続された燃料供給管１５０-１，１５０-２，…，１５０-ｑと、燃料供給管１５０-１，１５０-２，…，１５０-ｑそれぞれから供給される燃料ガスＦ１，Ｆ２，…，Ｆｑそれぞれの流量を決定する燃料流量制御弁１５１-１，１５１-２，…，１５１-ｑと、燃料供給管１５０-１〜１５０ｑより供給され燃料Ｆ１〜Ｆｑを混合する燃料混合管１５２と、を付加した構成となる。
【０１１１】
即ち、燃料供給管１５０-ｘ（ｘ＝１，２，…，ｑ）より供給される燃料ガスＦｘの燃料流量が燃料流量制御弁１５１-ｘの開度によって設定される。そして、燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑそれぞれによって流量が設定された燃料ガスＦ１〜Ｆｑが、燃料混合管１５２において混合されると、メイン燃料流量制御弁１１３及びパイロット燃料流量制御弁１１４に供給される。よって、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれにおけるメインノズル及びパイロットノズルに与えられる燃料ガスの燃料組成が、燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑそれぞれの開度によって設定される燃料ガスＦ１〜Ｆｑの流量比によって変更することができる。
【０１１２】
このガスタービンの構成の第２例において、ガスタービン制御部３の自動調整部２０以外の構成が、以下の第４〜第６実施形態それぞれにおいて共通の構成となる。よって、以下における第４〜第６の実施形態それぞれにおいて、その構成の異なる自動調整部２０を中心に説明する。
【０１１３】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図２０は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図２０の自動調整部の構成において、図１５の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１１４】
図２０に示す自動調整部２０ｄ（図１の自動調整部２０に相当）は、図１５に示す自動調整部２０ｃにおける燃焼特性計測部２００の代わりに、燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料組成を計測するための燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑを備える構成となる。即ち、本実施形態では、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑをそれぞれ測定された燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料組成情報が状態把握部２２に与えられて、状態確認用データテーブルに蓄積される。
【０１１５】
このような自動調整部２０ｄは、第３の実施形態と同様、状態把握部２２において、燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して燃焼振動に対する調整の要否が判断されるとともに、上述したように状態確認用データテーブルへのデータの蓄積が行われる。又、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑそれぞれで測定された燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料組成情報と、燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度による燃料ガスＦ１〜Ｆq の燃料流量とに基づいて、燃焼器１１１全てに供給される燃料ガスの燃料組成情報（燃料カロリー及び主要成分の体積比）が求められる。
【０１１６】
このとき、状態確認用データテーブルには、操作量として、バイパス弁１１８の弁開度及びパイロット比に加えて、状態把握部２２で求めた燃焼器１１１全てに供給される燃料ガス（燃料混合管１５２で混合された燃料ガス）の燃料カロリー及び主要成分の体積比が蓄積されるとともに、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑで計測した燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料カロリー及び主要成分の体積比が、操作できない状態量として蓄積される。よって、例えば、燃焼器１１１-ｉに対する状態確認用データテーブルには、図２１に示すように、図８で記録される振動強度の最大値Ｙi1〜Ｙin及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2、Ｘx1，Ｘx2以外に、燃料ガスＦ1 〜Ｆq それぞれの燃料カロリーＦ1y1 〜Ｆqy1
及び主要成分の体積比Ｆ1y2 〜Ｆqy2 が操作できない状態量として蓄積されるとともに、燃焼器１１１全てに供給される燃料ガス（燃料混合量１５２で混合された燃料ガス）の燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2が操作量として蓄積される。
【０１１７】
又、燃焼特性把握部２８は、第３の実施形態と同様、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデル化した数式モデルを構築する。よって、この燃焼特性把握部２８には、図２１のような状態確認用データテーブルより、時間毎に各燃焼器１１１に対して蓄積された振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2，Ｘx1，Ｘx2，Ｘz1，Ｘz2が与えられて、燃焼特性を表す数式モデルが構築される。
【０１１８】
このとき、燃焼器１１１-ｉにおける第ｊ周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値Ｙijが重回帰モデルでモデル化されて、下の（６）式に基づいたモデル化がなされる。
【０１１９】
Ｙij＝ａij-0＋ａij-1×Ｘi1＋ａij-2×Ｘi2＋ａij-3×Ｘx1＋ａij-4×Ｘx2＋ａij-5×Ｘz1＋ａij-6×Ｘz2  …（６）
ここで、
Ｘi1：操作量１の値（本例では、バイパス弁１１８-ｉの弁開度）
Ｘi2：操作量２の値（本例では、パイロット比）
Ｘz1：操作量３の値（本例では、燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリー）
Ｘz2：操作量４の値（本例では、燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料ガスの主要成分の体積比）
Ｘx1：操作できない状態量１の値（本例では、大気温度）
Ｘx2：操作できない状態量1 の値（本例では、発電機の負荷（ＭＷ））
ａij-1〜ａij-6：係数パラメータ
である。
【０１２０】
即ち、時間ｔ１，ｔ２，…毎に燃焼器１１１-ｉに対して蓄積された振動強度の最大値Ｙ11〜Ｙmn及び各種プロセス量Ｘi1，Ｘi2，Ｘx1，Ｘx2，Ｘz1，Ｘz2に基づいて、係数パラメータａij-0〜ａij-6を求めて、燃焼器１１１-ｉに対する燃焼特性を表すモデル式を生成する。このようにして、（６）式のようなモデル式が求められると、次に、（６）式の振動強度の最大値Ｙijをαｋ×Ｚijとするとともに、操作量Ｘi1，Ｘi2，Ｘz1，Ｘz2を除く現在の運転状態における各種プロセス量Ｘx1，Ｘx2が代入される。
【０１２１】
このようにして、操作量Ｘi1，Ｘi2，Ｘz1，Ｘz2による４次元座標における、下の（７）式のような燃焼振動の発生しやすい領域を識別する基準線が求められる。このとき、ゲインαｋが０〜１の複数の値となるとともに、第１〜第ｎ周波数帯全てについて（７）式が求められるため、第３の実施形態と同様、操作量Ｘi1，Ｘi2，Ｘz1，Ｘz2による４次元座標空間において、燃焼振動の発生の有無を判定するための座標空間を形成するゲインαｋごとに得られた関係式による燃焼振動領域情報が、対策決定部２３に与えられる。
αｋ×Ｚij＝ａij-0＋ａij-1×Ｘi1＋ａij-2×Ｘi2＋ａij-3×Ｘx1＋ａij-4×Ｘx2＋ａij-5×Ｘz1＋ａij-6×Ｘz2  …（７）
【０１２２】
更に、対策決定部２３は、燃焼器１１１-ｉにおいて燃焼振動に対する調整が必要であることが状態把握部２２において判定されると、燃焼特性把握部２８より与えられた燃焼振動領域情報を参照し、燃焼器１１１-ｉの燃焼振動を抑制すべく、現在のガスタービン２の運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。即ち、第３の実施形態と同様、燃焼振動に対する調整が必要とされる燃焼器１１１-ｉに対して、この燃焼器１１１-i について求められた燃焼振動領域情報を参照して、現在の運転状態から燃焼振動を抑制する方向を探査する。
【０１２３】
このように動作することで、この燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器１１１-１のバイパス弁１１８-ｉの弁開度Ｘi1及びパイロット比Ｘi2と、全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2とが求められる。そして、更に、燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器１１１-ｉ全てに対する運転状態の調整すべき方向が確認されると、次に、燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器１１１-ｉ全てに対して確認された全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2それぞれの平均値Ｘz1-av,Ｘz2-av を求める。
【０１２４】
そして、図２１のような状態確認用データテーブルから確認される燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料カロリーＦ1y1 〜Ｆqy1 及び主要成分の体積比Ｆ1y2 〜Ｆqy2 を参照して、全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリーＸz1-av 及び主要成分の体積比Xz2-avとなるような燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度の設定を行う。このようにして設定された燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度とともに、燃焼器１１１-ｉのバイパス弁１１８-ｉの弁開度Ｘi1及びパイロット比Ｘi2とを、ガスタービン２の各部に対する状態変更量として出力部２４を介して制御部１０に出力する。
【０１２５】
尚、本実施形態において、対策決定部２３において、全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2とを最適化法を用いて求めた後に、更に、燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料カロリーＦ1y1 〜Ｆqy1 及び主要成分の体積比Ｆ1y2 〜Ｆqy2 を参照して、燃料流量制御弁１５１-1 〜１５１-ｑの弁開度の設定を行うものとしたが、燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料カロリーＦ1y1 〜Ｆqy1 及び主要成分の体積比Ｆ1y2 〜Ｆqy2 を操作量として、最適化法により操作量Ｆ1y1 〜Ｆqy1 ，Ｆ1y2 〜Ｆqy2 を求めて、直接的に燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度の設定を行うものとしても構わない。
【０１２６】
又、全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2を調整が必要とされる燃焼器１１１-ｉ毎に求めた後、その平均値を求めるものとしたが、燃焼振動の最も大きい燃焼器１１１や燃焼振動に最も影響を与える状況などに基づいて、得られた燃料ガスの燃料カロリーＸz1及び主要成分の体積比Ｘz2から選択するものとしても構わないし、重み付け加算により求めるものとしても構わない。また、各燃焼器１１１-１〜１１１-ｍそれぞれに対して与えられた燃焼振動領域情報を線形計画に基づいて、ガスタービン２として最終的に燃料振動の発生しにくい領域を求めて、調整すべき変更量を求めるようにしても構わない。
【０１２７】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。図２２は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図２２の自動調整部の構成において、図２０の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１２８】
図２２に示す自動調整部２０ｅ（図１の自動調整部２０に相当）は、図２０に示す自動調整部２０ｄの構成に、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積されたガスタービン２におけるプロセス量に基づいてガスタービン２の各部の性能特性を認識する性能特性把握部２９を付加した構成となる。この性能特性把握部２９は、ガスタービン２におけるプロセス量に基づいて、ガスタービン２の熱効率や、圧縮機１０１における断熱効率などのガスタービンシステム１の各要素の効率（要素効率）を算出すると、この算出結果を対策決定部２３に送出する。
【０１２９】
このように構成される自動調整部２０ｅにおいて、性能特性把握部２９に、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑ及び入力部２１を通じて入力されるとともに状態把握部２２に蓄積されたガスタービン２におけるプロセス量が与えられると、例えば、燃料ガスの燃料組成や供給される燃料流量及び空気流量や大気温度などから熱量を求め、更に、この求めた熱量と発電機１２１の発電量との比から、ガスタービンシステム１の熱効率を算出する。又、同様に、他のプロセス量を用いて演算することで、ガスタービンシステム１の要素効率を算出する。
【０１３０】
そして、この性能特性把握部２９で得られたガスタービンシステム１における全体の熱効率及び要素効率が、対策決定部２３に与えられると、この熱効率及び要素効率に基づいて、第４の実施形態のようにして対策決定部２３で求められる状態変更量に対する補正量が求められ、この補正量によって補正された状態変更量が出力部２４を介して制御部１０に出力される。このとき、状態変更量として設定された燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度、燃焼器１１１-ｉのバイパス弁１１８-ｉの弁開度、及びパイロット比それぞれに対して、例えば、性能特性把握部２９で確認されたガスタービンシステム１の熱効率が高くなるような補正量が求められる。
【０１３１】
又、状態変更量に対する補正量が求められるとき、ガスタービンシステム１の熱効率に基づく補正量だけでなく、性能特性把握部２９で確認された熱効率及び要素効果に基づいて、ＮＯｘやＣＯなどの排出量が低くなるような補正量が設定されるものとしても構わないし、供給される燃料ガスのコストが低くなるような補正量が設定されるものとしても構わない。更に、供給される燃料ガスのコストが低くなるように設定されるとき、対策決定部２３において、第４の実施形態において説明したように、燃焼振動を抑制するための全燃焼器１１１に供給する燃料ガスの燃料カロリー及び主要成分の体積比が設定されたとき、燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれの燃料カロリー及び主要成分の体積比を参照するのみでなく、燃料ガスＦ１〜Ｆｑそれぞれにかかるコストをも考慮して、燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度を設定するものとしても構わない。
【０１３２】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。図２３は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図２３の自動調整部の構成において、図２０の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１３３】
図２３に示す自動調整部２０ｆ（図１の自動調整部２０に相当）は、図２０に示す自動調整部２０ｄの構成に、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量に基づいてガスタービン２の各部の寿命特性を認識する寿命特性把握部３０を付加した構成となる。この寿命特性把握部３０は、周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量やガスタービンシステム１の運転時間に基づいて、ガスタービンシステム１の各要素の余寿命や消費寿命を算出すると、この算出結果を対策決定部２３に送出する。
【０１３４】
このように構成される自動調整部２０ｆにおいて、寿命特性把握部３０に、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑ及び入力部２１を通じて入力されるとともに状態把握部２２に蓄積されたガスタービン２におけるプロセス量と、周波数解析部２５で得られた周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とが与えられると、例えば、ガスタービンシステム１の運転時間と周波数帯毎における燃焼振動の分析結果に基づいて、ガスタービンシステム１の各要素の消費寿命が算出される。即ち、このとき、周波数帯毎における燃焼振動の分析結果に基づいて、各周波数帯の振動によって負荷が与えられる要素の消費寿命を算出することができる。又、状態把握部２２に蓄積されたガスタービン２におけるプロセス量により確認されて変動させるガスタービンシステム１の運転状態に基づいて、ガスタービンシステム１の各要素の余寿命が算出される。
【０１３５】
そして、この寿命特性把握部３０で得られたガスタービンシステム１の各要素における消費寿命や余寿命が、対策決定部２３に与えられると、この消費寿命及び余寿命に基づいて、第４の実施形態のようにして対策決定部２３で求められる状態変更量に対する補正量が求められ、この補正量によって補正された状態変更量が出力部２４を介して制御部１０に出力される。このとき、状態変更量として設定された燃料流量制御弁１５１-１〜１５１-ｑの弁開度、燃焼器１１１-ｉのバイパス弁１１８-ｉの弁開度、及びパイロット比それぞれに対して、例えば、寿命特性把握部３０で確認されたガスタービンシステム１の各要素における寿命が適切となるような補正量が求められる。寿命が適切とは、単に寿命が長くなるという意味ではなく、消耗品とそれ以外の要素で個別に設定されるライフサイクルに基づくもので、各要素の予定寿命まで健全にその機能を果たすことである。
【０１３６】
尚、本実施形態において、第５の実施形態のように、性能特性把握部２９を備えるとともに、対策決定部２３において、この性能特性把握部２９で確認された熱効率及び要素効率における補正量をも求められて、状態変更量が補正されるものとしても構わない。又、第３〜第６の実施形態において、燃焼特性計測部の代わりに、第２の実施形態における燃料特性推定部を備えるものとしても構わない。
【０１３７】
（ガスタービンシステムの別例）
上述の第１〜第６の実施形態におけるガスタービンシステムにおいて、１つのガスタービンが１つのガスタービン制御部で制御される構成としたが、通信装置を用いることで、複数のガスタービンを１つのガスタービン制御部で制御される構成とすることができる。このように通信装置を用いて複数のガスタービンの制御管理するガスタービンシステムについて、第５の実施形態と同様の構成により成るガスタービンシステムを例に挙げて説明する。
【０１３８】
本例のガスタービンシステムの構成について、図面を参照して以下に説明する。図２４は、本例におけるガスタービンシステム１ａにおけるガスタービン制御部の構成を示すブロック図である。尚、図２４の構成において、図２２の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１３９】
図２４のガスタービンシステム１ａは、図１９と同様の構成であるガスタービン（不図示）が設置された複数のプラントＰ１〜ＰＮそれぞれにおいて、ガスタービンでの各部の計測結果が入力されるプラント側制御部５０-１〜５０-Ｎと、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎとインターネット１００を通じて通信を行うとともにプラントＰ１〜ＰＮそれぞれのガスタービンの運転状態を設定する遠隔制御部５１と、を備える。
【０１４０】
そして、プラント側制御部５０（図２４のプラント側制御部５０-１〜５０-Ｎに相当する）それぞれには、図２５に示すように、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎと、入力部２１と、出力部２４と、周波数解析部２５と、を備えるとともに、有線通信又は無線通信を行うことでインターネット１００と通信接続する通信装置４０と、を備える。又、遠隔制御部５１は、図２６に示すように、状態把握部２２と、対策決定部２３と、燃焼特性把握部２８と、性能特性把握部２９と、有線通信又は無線通信を行うことでインターネット１００と通信接続する通信装置４１と、を備える。
【０１４１】
このように構成されるとき、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎそれぞれでは、時刻ｔ１＜ｔ２，…毎に、入力部２１で入力される大気温度や発電機１２１の負荷などの各種プラント量、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｑで計測される燃料組成情報、及び、周波数解析部２５における燃焼振動の周波数帯毎の解析結果が、通信装置４０よりインターネット１００を通じて遠隔制御部５１に送信する。
【０１４２】
又、遠隔制御部５１は、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎそれぞれからの各種プロセス量などの各情報を通信装置４１によって受信すると、燃料組成情報を含む各種プロセス量と周波数帯毎の解析結果とが状態把握部２２に与えられるとともに、燃料組成情報及び周波数帯毎の解析結果が燃焼特性把握部２８に与えられる。その後、状態把握部２２、対策決定部２３、燃焼特性把握部２８及び性能特性把握部２９が第５の実施形態の自動調整部２０ｃ（図２２）と同様の動作を行うことで、対策決定部２３において、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎそれぞれのガスタービンの運転状態を決定するための状態変更量が設定される。
【０１４３】
そして、設定されたプラント側制御部５０-1〜５０-Ｎそれぞれのガスタービンに対する状態変更量が通信装置４１に与えられ、インターネット１００を通じて、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎそれぞれに送信される。即ち、プラント側制御部５０-ｕ（ｕ＝１，２，…，Ｎ）に対するガスタービンに対する状態変更量が、通信装置４１よりプラント側制御部５０-ｕに送信される。この遠隔制御部５１で設定されたガスタービンに対する状態変更量を、プラント側制御部５０-１〜５０-Ｎそれぞれが、通信装置４０で受信すると、この受信した状態変更量を出力部２４を介して制御部１０に出力されて、ガスタービンの運転状態が制御される。
【０１４４】
続いて、本発明の第７の実施形態〜第１２の実施形態について説明する。これらの実施形態において共通の構成となるガスタービンシステムの全体構成は図１及び図２に示すとおりである。尚、本発明は図１のガスタービンシステムに限らず、図１９のようなガスタービンシステムや図２４のようなガスタービンシステムなどにおいても適用することができるものである。また、以下に説明する実施形態と上記の実施形態とを適宜組み合わせてもよい。
【０１４５】
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。図２７（ａ）は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図２７（ｂ）は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図２７（ａ）の自動調整部の構成において、図３の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１４６】
図２７（ａ）に示す自動調整部２０ｇ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３に示す自動調整部２０ａと同様の構成である。しかし、図２７（ｂ）に示すように燃料特性計測部２００は、燃料特性計測部２００のサンプリング周期が長いことを考慮して、ガスタービンシステム１の燃焼器１１１から遠く離れた位置、即ち図示例では燃焼器１１１から距離Ｌ（燃料供給ラインの配管径などの条件によって異なるが例えば数ｋｍ）の位置で燃料供給ライン３００に設置されている。
【０１４７】
燃料特性計測部２００は例えばガス分析計によって構成されるものであるが、燃料ガスをサンプリングしても直ぐに燃料ガスの燃料組成や熱量などの分析結果が得られず分析に時間がかかるため、図２８に燃料特性計測部２００の出力例を示すようにサンプリング周期が長い（図示例では６分程度のサンプリング周期）。従って、燃料特性計測部２００は他のプロセス量の計測手段に比べて応答性が悪い。
【０１４８】
このため、燃料特性計測部２００を燃焼器１１１の近くに設置した場合、燃料特性計測部２００で燃料ガスをサンプリングして分析結果が得られる前に当該燃料ガスが燃焼器１１１に達して燃焼されることになる。従って、燃料特性計測部２００による燃料ガスの分析結果（計測結果）を自動調整部２０ｇに取り込んで利用するタイミングと、燃料特性計測部２００で分析（計測）された燃料ガスが燃焼器１１１で燃焼されるタイミングとの同期をとることができないため、例えば複数のガス油田から燃料ガスの供給を受けることができるようになっている場合、ガス油田の切り替えによって燃焼器１１１に供給される燃料ガスの燃料組成や熱量が変化したときなどに燃焼振動を抑えることが難しくなることも考えられる。
【０１４９】
従って、燃料特性計測部２００は、燃料ガスを燃料供給源（ガス油田など）から燃焼器１１１へと導く燃料供給ライン３００に設置されており、且つ、ガスタービン２の出力（発電機出力機）が定格出力のときであっても（即ち燃料ガスの燃料流量が最も多くて燃料流速が最も速いときであっても）、前記設置位置で燃料特性計測部２００により計測（サンプリング）された燃料ガスが燃料供給ライン３００を流れて燃焼器１１１へ達する前に当該計測（サンプリング）された燃料ガスの計測値（燃料ガスの燃料組成や熱量など）を得ることができる位置に前記設置位置が設定されている（図示例では燃焼器１１１から距離Ｌの位置に設定されている）。
【０１５０】
また、このときには燃料特性計測部２００で燃料ガスの計測値（燃料ガスの燃料組成や熱量など）を得てから当該燃料ガスが燃焼器１１１へ達するまでの時間遅れを考慮して、前記計測値を状態把握部２２に取り込む。
【０１５１】
更に、ガスタービン２の出力（発電機出力）に応じて燃料流量（燃料流速）が異なることも考慮して、遅れ時間を負荷（ガスタービン出力）の関数として設定する。即ち、燃料特性計測部２００で燃料ガスの計測値（燃料ガスの燃料組成や熱量など）を得てから当該燃料ガスが燃焼器１１１へ達するまでの時間遅れを、図２９に例示するようなガスタービン２の出力（発電機出力）の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料ガスが燃焼器１１１へ達するタイミング（時刻）と、前記計測値を状態把握部２２に取り込むタイミング（時刻）との同期がとれるようにしている。尚、この遅れ時間を設定する手段は状態把握部２２側に設けてもよく、燃料特性計測部２００側に設けてもよい。また、遅れ時間を負荷（ガスタービン出力）の関数として説明したが、燃料流量や燃料流量指令の関数としてもよい。
【０１５２】
本第７の実施形態によれば、燃料ガスの燃料組成や熱量の計測値を得てこれを自動調整部２０ｇ（状態把握部２２）に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器１１１で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でもより確実に燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。
【０１５３】
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態について、図面を参照して説明する。図３０（ａ）は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図３０（ｂ）は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図３０（ａ）の自動調整部の構成において、図３及び図２７（ａ）の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１５４】
上記第７の実施形態では図２７（ｂ）に示すように１つの燃料特性計測部２００が燃料供給ライン３００に設置されているが、本第８の実施形態では図３０（ｂ）に示すように複数の燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎが燃料供給ライン３００の同じ位置（図示例では燃焼器１１１から距離Ｌの位置）に設置されている。なお、本実施形態の他の構成は上記第７の実施形態と同様である。
【０１５５】
複数の燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎは何れも例えばガス分析計によって構成されたものである。そして、これらの燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎが燃料ガスを計測（サンプリング）するタイミングをずらし、これらの燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎの計測結果（燃料組成や熱量の計測値）を、順次、状態把握部２２に取り込んで状態把握の処理に用いる。このため、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎの個々のサンプリング周期（計測周期）は上記第７の実施形態の燃料特性計測部２００と同じあるが、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎ全体としては図３１に例示するようにサンプリング周期（計測周期）が短くなる。図３１の例では燃料特性計測部を２つ設置し、且つ、これらの燃料特性計測部が燃料ガスをサンプリングするタイミングを３分ずらした場合を例示しており、全体的なサンプリング周期（計測周期）が、燃料特性計測部が１つの場合の６分（図２８参照）から３分に短縮されている。
【０１５６】
本第８の実施形態によれば、燃料ガスのサンプリング周期（計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成や熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。
【０１５７】
＜第９の実施形態＞
本発明の第９の実施形態について、図面を参照して説明する。図３２（ａ）は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図３２（ｂ）は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図３２（ａ）の自動調整部の構成において、図３及び図３０（ａ）の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１５８】
図３２（ａ）に示す自動調整部２０ｉ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３０（ａ）に示す自動調整部２０ｈの構成に、図１５に示す自動調整部２０ｃと同様、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデル化した数式モデルを構築する燃焼特性把握部２８を付加した構成となっている。
【０１５９】
そして、図３０（ｂ）の場合と同様、本実施形態の図３２（ｂ）においても、複数の燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎが、燃料ガスを燃料供給源（ガス油田など）から燃焼器１１１へと導く燃料供給ライン３００に設置されており、且つ、ガスタービン２の出力（発電機出力機）が定格出力のときであっても（即ち燃料ガスの燃料流量が最も多くて燃料流速が最も速いときであっても）、前記設置位置で燃料特性計測部２００により計測（サンプリング）された燃料ガスが燃料供給ライン３００を流れて燃焼器１１１へ達する前に当該計測（サンプリング）された燃料ガスの計測値（燃料ガスの燃料組成や熱量など）を得ることができる位置に前記設置位置が設定されている（図示例では燃焼器１１１から距離Ｌの位置に設定されている）。
【０１６０】
更に、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎで燃料ガスの計測値（燃料ガスの燃料組成や熱量など）を得てから当該燃料ガスが燃焼器１１１へ達するまでの時間遅れを、ガスタービン２の出力（発電機出力）の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料ガスが燃焼器１１１へ達するタイミング（時刻）と、前記計測値を状態把握部２２及び燃焼特性把握部２８に取り込むタイミング（時刻）との同期がとれるようにしている。尚、この遅れ時間を設定する手段は状態把握部２２側及び燃焼特性把握部２８側に設けてもよく、燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎ側に設けてもよい。
【０１６１】
また、複数の燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎが燃料ガスを計測（サンプリング）するタイミングをずらし、これらの燃料特性計測部２００-１〜２００-ｎの計測結果（燃料組成や熱量）を、順次、状態把握部２２及び燃焼特性把握部２８に取り込んでそれぞれの処理に用いる。
【０１６２】
本第９の実施形態によれば、上記第７の実施形態や第８の実施形態の場合と同様、燃料ガスの燃料組成や熱量の計測値を得て自動調整部２０ｉ（状態把握部２２、燃焼特性把握部２８）に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器１１１で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でも燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。また、燃料ガスのサンプリング周期（計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成や熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。
【０１６３】
＜第１０の実施形態＞
本発明の第１０の実施形態について、図面を参照して説明する。図３３は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図３３の自動調整部の構成において、図３の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１６４】
図３３に示す自動調整部２０ｊ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３に示す自動調整部２０ａと異なり、燃料特性計測部２００がガスタービン２に設置される代わりに、燃料特性推定部４００を備えている。そして、上記第２の実施形態（図１３）の燃料特性推定部２０１では燃料流量とガスタービン２の出力（発電機出力）及び効率とに基づいて燃料ガスの燃料組成又は熱量を推定するのに対し、本第１０の実施形態の燃料特性推定部４００ではガスタービン２の出力（発電機出力）と燃料ガスの燃料流量との比に基づいて、当該燃料ガスの燃料特性のカテゴリを決定する。このとき燃料ガスの燃料流量としては、プロセス量計測部４（燃料流量計）から入力部２１を介して入力される燃料流量計測値、燃料ガスの燃料流量指令の値、或いは、プロセス量計測部４から入力部２１を介して入力される燃料流量計測値以外のプロセス計測値から計算される燃料流量を用いることができる。
【０１６５】
発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比（発電機出力／燃料流量）に基づく、燃料特性のカテゴリ分類について以下に説明する。
【０１６６】
発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との間には相関関係があり、同じ一定の発電機出力（ガスタービン出力）を得るのに必要な燃料流量（燃焼器１１１への供給量）が、熱量の大きな燃料ガスと熱量の小さな燃料ガスとで異なるため、発電機出力と燃料流量との比も異なる。つまり、同じ一定の発電機出力を得ようとする場合、熱量の大きな燃料ガスを燃焼器１１１で燃焼するときよりも、熱量の小さな燃料ガスを燃焼器１１１で燃焼するときのほうが、より多くの量の燃料ガスを燃焼器１１１に供給する必要があるため、発電機出力と燃料流量との比が小さくなるという傾向がる。なお、燃料組成の違いによっても熱量が異なるため、燃料組成の違いによっても同じ一定の発電機出力を得るのに必要な燃料流量（燃焼器１１１への供給量）が異なるため、発電機出力と燃料流量との比が異なる。
【０１６７】
このため、例えば既設のガスタービンシステムから得られる発電機出力と燃料流量との比及び燃料ガスの熱量や燃料組成のデータを分析すれば、燃料特性を発電機出力と燃料流量との比に基づいて、燃料特性を複数のカテゴリに分類することができる。従って、このようなカテゴリ分類を予め行って当該カテゴリを区分するための閾値を予め設定しておけば、この閾値と現在の発電機出力と燃料流量との比とを比較することによって、現在ガスタービン２で利用されている（燃焼器１１１に供給されている）燃料ガスの燃料特性（熱量や燃料組成）が、予め複数に区分されたカテゴリの何れに当てはまるかを判断（推定）することができる。
【０１６８】
なお、発電機出力（ガスタービン出力）に応じて、発電機出力と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との相関関係も異なってくる。例えば目標とする発電機出力が１００ＭＷの場合と５０ＭＷの場合とでは、発電機出力と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との相関関係が異なる。このため、燃料特性のカテゴリを区分するための閾値は、例えば発電機出力（ガスタービン出力）に応じて変える。
【０１６９】
図３４には燃料特性を４つのカテゴリに分類した例を示す。例えば既設のガスタービンシステムで採取したガス分析計の計測値（燃料ガスの熱量）、燃料流量指令の値及び発電機出力のデータを分析してヒストグラムで表すと、図３４のように発電機出力と燃料流量指令との比が大きいとき（即ち燃料流量指令が小さいとき）には燃料ガスの熱量も大きく、発電機出力と燃料流量指令との比が小さいとき（即ち燃料流量指令が大きいとき）には燃料ガスの熱量も小さいという相関関係が有ることがわかり、図３４の例では発電機出力と燃料流量指令との比に基づいて、燃料特性を４つのカテゴリに分類できることがわかる。従って、図３４の例では発電機出力と燃料流量指令との比（即ち燃料ガスの熱量）が小さいカテゴリと、やや小さいカテゴリと、やや大きいカテゴリと、大きいカテゴリとの４つに分類し、これら４つのカテゴリに区分するための３つの閾値を設定している。従って、この場合にはこれら３つの閾値と、発電機出力と燃料流量との比を比較することにより、燃料ガスの燃料特性（熱量）が、予め４つに区分されたカテゴリの何れに当てはまるかを判断（決定）する。
【０１７０】
燃料特性推定部４００では、この発電機出力と燃料流量との比に基づいて決定した燃料特性のカテゴリを、燃料特性情報として状態把握部２２へ送出する。従って、図３の状態把握部２２や図１３の状態把握部２２では、燃料特性計測部２００から送出される燃料組成、又は、熱量の計測値や燃料特性推定部２０１から送出される燃料組成又は熱量の推定値を、状態確認用データテーブルに蓄積して対策決定部２３へ送出するのに対し、図３３に示す本実施形態の状態把握部２２では、燃料特性推定部４００から送出される燃料特性のカテゴリの情報を、状態確認用データテーブルに蓄積して対策決定部２３へ送出する。
【０１７１】
図７に基づいて説明すると、本実施形態の状態把握部２２では、図７のＳＴＥＰ１０３，１０６において、燃料特性推定部４００から入力する燃料特性のカテゴリの情報を、入力部２１から入力する各種プロセス量や周波数解析部２５から入力する振動強度の最大値とともに状態確認用データテーブルに蓄積し、また、図７のＳＴＥＰ１０４において、振動強度が閾値よりも大きい（異常がある）と判断された燃焼器１１１の周波数帯を示す異常周波数指定情報と、燃料特性のカテゴリの情報とを対策決定部２３に送出する。
【０１７２】
そして、対策決定部２２では、状態把握部２２から送出される燃料特性のカテゴリ毎に処理内容を切り替える。即ち、図３の対策決定部２３や図１３の対策決定部２３では、燃料組成又は熱量の計測値や推定値に基づいて燃焼器１１１への燃料流量や空気流量など状態変更量を決定する（バイアス弁１１８の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する）のに対し、図３３に示す本実施形態の対策決定部２２では、カテゴリ毎に燃焼器１１１への燃料流量や空気流量など状態変更量を決定する（バイアス弁１１８の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する）。
【０１７３】
図９に基づいて説明すると、本実施形態の対策決定部２３では、図９のＳＴＥＰ１１７において、燃料特性のカテゴリに対して決定される補正量を表す関係式（或いはデータテーブルなどでもよい）に基づいて、燃料特性推定部４００から状態把握部２２を介して与えられる燃料特性のカテゴリの情報から、当該カテゴリに応じたバイアス弁１１８の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する。
【０１７４】
なお、自動調整部２０ｊの各部におけるその他の処理内容は、図３の自動調整部２０ａの各部における処理内容と同様である。
【０１７５】
本第１０の実施形態によれば、ガス分析計などの燃料特性計測部がなくても、燃料特性推定部４００で決定した燃料特性のカテゴリを用いることにより、燃料特性の変化に追従して対策処理の内容を切り替えることができるため、燃焼安定性を維持することができる。
【０１７６】
＜第１１の実施形態＞
本発明の第１１の実施形態における自動調整部の内部構成は図３３の自動調整部２０ｊの内部構成と同様であるため、本実施形態についても図３３に基づいて説明する。
【０１７７】
本第１１の実施形態の自動調整部は上記第１０の実施形態の構成において、更にガスタービン２の劣化特性を考慮するものである。ガスタービン２は長期間運転すると徐々に特性が劣化する。ガスタービン２の劣化の具体例として挙げられる主なものとしては、例えば圧縮機１０１の翼への埃の付着や吸気フィルタの目詰まりによる効率の低下などがある。
【０１７８】
このため、ガスタービン２の劣化特性を予め設定しておき、燃料特性推定部４００では、このガスタービン２の劣化特性に基づいて発電機出力と燃料流量との比を補正し、この補正した比と閾値とを比較することによって、燃料特性のカテゴリを判断する。ガスタービン２の劣化特性の例を図３５に示す。図３５にはガスタービン２の劣化特性に対応する劣化係数の経時変化を示している。燃料特性推定部４００では、このような劣化特性の経時変化を表す関数やデータテーブルを予め備えておき、この劣化特性の経時変化を表す関数やデータテーブルと、ガスタービン２の運転時間とから劣化係数を決定し、この決定した劣化係数を発電機出力と燃料流量との比に乗算することにより、この発電機出力と燃料流量との比を補正する。
【０１７９】
図３５に例示するようなガスタービン２の劣化特性は圧縮機１０１の翼や吸気フィルタの設計データに基づいて設定することや、これを既設のガスタービンシステムから採取する各種プロセス量の計測データに基づいて調整することなどによって設定することができる。なお、図３５では劣化係数が時間の経過とともに徐々に減少するだけでなく、途中で一旦ステップ状に増加している。これはガスタービン２の定期点検に圧縮機１０１がメンテナンスされて翼や吸気フィルタの埃が除去されることにより効率（ガスタービン２の性能）が回復することを表している。
【０１８０】
本第１１の実施形態によれば、ガスタービン２の劣化特性を用いて発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比を補正することにより、ガスタービン２を長期間運転した場合でも適切に燃料特性のカテゴリを判断することができるため、より確実に燃焼安定性を維持することができる。なお、本発明はメンテナンスなどによって回復可能なガスタービンの劣化特性に限らず、回復不可能なガスタービンの劣化特性に対しても適用することができる。
【０１８１】
＜第１２の実施形態＞
本発明の第１２の実施形態について、図面を参照して説明する。図３６は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。なお、図１５及び図３３の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１８２】
図３６に示す自動調整部２０ｋ（図１の自動調整部２０に相当）は、図３３に示す自動調整部２０ｊの構成に、図１５に示す自動調整部２０ｃの場合と同様、状態把握部２２に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン２におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデル化した数式モデルを構築する燃焼特性把握部２８を付加した構成となっている。
【０１８３】
但し、図１５に示す燃焼特性把握部２８では燃焼器１１１-ｉにおける第ｊ周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値Ｙijを、例えば（３）式の重回帰モデルでモデル化する際に燃料組成情報１の値（例えば燃料カロリー）Ｘy1や燃料組成情報２の値（例えば燃料ガスの主要成分の体積比）Ｘy2も用いるが、図３６に示す本実施形態の燃焼特性把握部２８では、これらの燃料組成情報は用いない。その代わり、本実施形態の燃焼特性把握部２８では、燃料特性推定部４００で決定された燃料特性のカテゴリに基づき、状態把握部２２の状態確認用データテーブルに蓄積されているデータのなかから、当該燃料特性のカテゴリに対応するデータ（燃料組成情報以外のデータ）、即ち（３）式の例では燃料特性推定部４００で決定された燃料特性のカテゴリと同じカテゴリの操作量１の値（例えばバイパス弁１１８-ｉの弁開度）Ｘi1、操作量２の値（例えばパイロット比）Ｘi2、操作できない状態量１の値（例えば大気温度）及び操作できない状態量２の値（例えば発電機の負荷（ＭＷ））を用いて、燃焼特性をモデル化する。即ち、燃料特性のカテゴリに応じて、燃焼特性のモデル化のために用いる状態確認用データテーブルのデータを切り替える
【０１８４】
なお、本実施形態の燃焼特性把握部２８のその他の処理内容や入力部２１、対策決定部２３、出力部２４及び周波数解析部２５の処理内容は、図１５の燃焼特性把握部２８や入力部２１、対策決定部２３、出力部２４及び周波数解析部２５の処理内容と同様である。また、本実施形態の燃料特性推定部４００や状態把握部２２の処理内容は、図３３の燃料特性推定部４００や状態把握部２２の処理内容と同様である。即ち、燃料特性推定部４００では発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比に基づいてカテゴリを決定し、状態把握部２２では燃料特性推定部４００で決定されたカテゴリとともに各種プロセス量や強度振動の最大値を状態確認用データテーブルに蓄積することなどを行う。
【０１８５】
本第１２の実施形態によれば、燃料特性のカテゴリに応じて燃焼特性のモデル化のために用いる状態確認用データテーブルのデータを切り替えるため、即ち、燃料特性の変化に追従して燃焼安定性に関するデータのデータベースを切り替えるため、燃焼安定性に関する特性解析の精度が向上し、その結果燃料組成や熱量の変動時でも燃焼振動を抑えて、燃焼安定性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１８６】
【図１】は、本実施形態のガスタービンシステムの一構成例を示すブロック図である。
【図２】は、図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの一構成例を示すブロック図である。
【図３】は、第１の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図４】は、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成の例を示す図である。
【図５】は、周波数解析の結果を示す図である。
【図６】は、周波数解析の結果と、複数の周波数帯と、それぞれの周波数帯に設定された閾値の例を示す図である。
【図７】は、状態把握部の動作を示すフローチャートである。
【図８】は、状態確認用データテーブルの一例を示す図である。
【図９】は、対策決定部の動作を示すフローチャートである。
【図１０】は、対策用データテーブルの一例を示す図である。
【図１１】は、第１周波数帯の振動強度と燃料ガスのメタン濃度との関係例を示す図である。
【図１２】は、バイパス弁開度に対する補正量と燃料ガスのメタン濃度との関係例を示す図である。
【図１３】は、第２の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図１４】は、ガスタービンにおける効率と負荷との関係例を示す図である。
【図１５】は、第３の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図１６】は、燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。
【図１７】は、燃焼振動領域の推定例を示す図である。
【図１８】は、燃焼振動領域の推定例を示す図である。
【図１９】は、図１のガスタービンシステムにおけるガスタービンの別の構成例を示すブロック図である。
【図２０】は、第４の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図２１】は、状態確認用データテーブルの別の例を示す図である。
【図２２】は、第５の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図２３】は、第６の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図２４】は、本実施形態のガスタービンシステムの別の構成例を示すブロック図である。
【図２５】は、図２４のガスタービンシステムにおけるプラント側制御部の構成を示すブロック図である。
【図２６】は、図２４のガスタービンシステムにおける遠隔制御部の構成を示すブロック図である。
【図２７】の（ａ）は第７の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、（ｂ）は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。
【図２８】は、燃料特性計測部の出力例を示す図である。
【図２９】は、時間遅れの設定例を示す図である。
【図３０】の（ａ）は第８の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、（ｂ）は複数の燃料特性計測部の設置状態を示す図である。
【図３１】は、複数の燃料特性計測部の出力例を示す図である。
【図３２】の（ａ）は第９の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、（ｂ）は複数の燃料特性計測部の設置状態を示す図である。
【図３３】は、第１０の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【図３４】は、燃料特性のカテゴリ分類例を示す図である。
【図３５】は、ガスタービンの劣化特性の例を示す図である。
【図３６】は、第１０の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１８７】
１  ガスタービンシステム
２  ガスタービン
３  ガスタービン制御部
４  プロセス量計測部
５  圧力変動測定部
６  加速度測定部
７  操作機構
１０  制御部
２０，２０ａ〜２０ｋ  自動調整部
２１  入力部
２２  状態把握部
２３  対策決定部
２４  出力部
２５  周波数解析部
２８  燃焼特性把握部
２９  性能特性把握部
３０  寿命特性把握部
４０，４１  通信装置
５０，５０-１〜５０-Ｎ  プラント側制御部
５１  遠隔制御部
１００  インターネット
２００，２００-１〜２００-ｑ，２００-１〜２００-ｎ  燃料特性計測部
２０１  燃料特性推定部
４００  燃料特性推定部
【図１】
2006183652.tif 000003
【図２】
2006183652.tif 000004
【図３】
2006183652.tif 000005
【図４】
2006183652.tif 000006
【図５】
2006183652.tif 000007
【図６】
2006183652.tif 000008
【図７】
2006183652.tif 000009
【図８】
2006183652.tif 000010
【図９】
2006183652.tif 000011
【図１０】
2006183652.tif 000012
【図１１】
2006183652.tif 000013
【図１２】
2006183652.tif 000014
【図１３】
2006183652.tif 000015
【図１４】
2006183652.tif 000016
【図１５】
2006183652.tif 000017
【図１６】
2006183652.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
2006183652.tif 000020
【図１９】
2006183652.tif 000021
【図２０】
2006183652.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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