(57)【要約】【課題】機器の損傷を抑えてガスタービンを安全に停止させると共に、ガスタービンを短時間に停止状態にする。【解決手段】ガスタービンの停止方法では、第一吸気量減少工程（Ｓ４）と、吸気量保持工程（Ｓ６）と、第二吸気量減少工程（Ｓ８）と、を実行する。第一吸気量減少工程（Ｓ４）では、ガスタービンを停止させる停止条件が成立（ＥＣｓ）すると、ガスタービンの圧縮機が吸い込む空気の吸気量が減少するよう、吸気量調節器を駆動させる。吸気量保持工程（Ｓ６）では、第一吸気量減少工程（Ｓ４）の実行中に、吸気量保持条件が成立すると、吸気量調節器の駆動を停止させる。第二吸気量減少工程（Ｓ８）では、吸気量保持工程（Ｓ６）の実行中に、解除条件が成立すると、吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、吸気量が減少するよう、吸気量調節器を駆動させる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、
前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの停止方法において、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御工程と、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行するガスタービンの停止方法。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタービンの停止方法において、
前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、
前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になること、である、
ガスタービンの停止方法。
【請求項３】
請求項２に記載のガスタービンの停止方法において、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることである、
ガスタービンの停止方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンの停止方法において、
前記解除条件は、前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることである、
ガスタービンの停止方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービンの停止方法において、
前記解除条件は、前記圧縮機の吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことである、
ガスタービンの停止方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のガスタービンの停止方法において、
前記圧縮機は、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、を有し、
前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、
前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、
前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼段のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、
前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有する、
ガスタービンの停止方法。
【請求項７】
請求項６に記載のガスタービンの停止方法において、
前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、
前記吸気量保持工程では、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態が異なる、
ガスタービンの停止方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のガスタービンの停止方法において、
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、
前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する、
ガスタービンの停止方法。
【請求項９】
請求項１から７のいずれか一項に記載のガスタービンの停止方法において、
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、
複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、
前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行し、
前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含む、
ガスタービンの停止方法。
【請求項１０】
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有する、
ガスタービンの制御装置において、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、
前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、
を有し、
前記停止移行制御部は、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行する、
ガスタービンの制御装置。
【請求項１１】
ガスタービンと、
前記ガスタービンを制御する制御装置と、
を備え、
前記ガスタービンは、
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、
前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、
を備え、
前記圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有し、
前記制御装置は、
予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の空気吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、
前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、
を有し、
前記停止移行制御部は、
前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、
前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、
前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、
を実行する、
ガスタービンプラント。
【請求項１２】
請求項１１に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、
前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になることである、
ガスタービンプラント。
【請求項１３】
請求項１２に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることである、
ガスタービンプラント。
【請求項１４】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記圧縮機ロータの回転数を検知する回転数計を備え、
前記解除条件は、前記回転数計で検知された前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることである、
ガスタービンプラント。
【請求項１５】
請求項１１から１３のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記圧縮機の吐出圧を検知する吐出圧計を備え、
前記解除条件は、前記吐出圧計で検知された前記吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことである、
ガスタービンプラント。
【請求項１６】
請求項１１から１５のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記圧縮機ロータは、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、有し、
前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、
前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、
前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、
前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項１７】
請求項１６に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、
前記停止移行制御部は、前記吸気量保持工程で、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態を異ならせる、
ガスタービンプラント。
【請求項１８】
請求項１１から１７のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、
前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有する、
ガスタービンプラント。
【請求項１９】
請求項１１から１７のいずれか一項に記載のガスタービンプラントにおいて、
前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、
複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、
前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有し、
前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含む、
ガスタービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの停止方法、及びガスタービンの制御装置、ガスタービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、この圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスで駆動するタービンと、を備える。圧縮機の多くは、圧縮機ロータと、圧縮機ロータの外周を覆う圧縮機ケーシングと、圧縮機ケーシングに流入する空気の流量を調節する入口案内翼（以下、ＩＧＶ）装置と、を備える。このようなガスタービンのガスタービンロータには、通常、発電機が接続されている。
【０００３】
以下の特許文献１のガスタービンでは、負荷遮断後、負荷遮断時のＩＧＶの開度を維持する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０８−００４５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガスタービン分野では、ガスタービンを停止させる場合、その運用面からできる限り短時間でガスタービンを停止状態にすることが要求させる。仮に、ガスタービンを停止状態にさせる場合に上記特許文献１に記載の技術を適用すると、ガスタービン内を流れる作動流体の流量として、負荷遮断後も負荷遮断時の流量が維持されるため、ガスタービンが停止するまでの時間が長くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、機器の損傷を抑えてガスタービンを安全に停止させると共に、ガスタービンを短時間に停止状態にすることができるガスタービンの停止方法、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ための発明に係る一態様としてのガスタービンの停止方法は、
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの停止方法において、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御工程と、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
【０００８】
ガスタービンの停止条件が成立した場合、直ちに、吸気量調節器をガスタービン停止時状態にすると、圧縮機でのサージング発生の可能性が高まる。当該停止方法では、停止条件が成立した場合でも、直ちに、吸気量調節器をガスタービン停止時状態にせず、その途中で、吸気量調節器の駆動を停止させる。このため、当該停止方法では、圧縮機でのサージング発生を抑えることができる。
【０００９】
ところで、停止条件が成立した場合、吸気量調節器をこの停止条件が成立した時点での状態に維持することでも、圧縮機でのサージング発生を抑えることができる。しかしながら、この方法では、ガスタービン内を流れる空気の流量が多くなり、ガスタービンが停止状態になるまでの時間がかかる。当該停止方法では、停止条件が成立すると、まず、吸気量が減少するよう、吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程を実行する。このため、当該停止方法では、ガスタービンが停止状態になるまでの時間を短くすることができる。
【００１０】
ここで、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になること、であってもよい。
【００１１】
また、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることであってもよい。
【００１２】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記解除条件は、前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることであってもよい。
【００１３】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記解除条件は、前記圧縮機の吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことであってもよい。
【００１４】
以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機は、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、を有し、前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼段のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有してもよい。
【００１５】
また、前記ガスタービンの停止方法において、前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、前記吸気量保持工程では、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態が異なってもよい。
【００１６】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行してもよい。
【００１７】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンの停止方法において、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行し、前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含んでもよい。
【００１８】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンの制御装置は、
空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機が、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有するガスタービンの制御装置において、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、を有し、前記停止移行制御部は、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
【００１９】
上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
ガスタービンと、前記ガスタービンを制御する制御装置と、を備え、前記ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備え、前記圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータの外周側を覆う圧縮機ケーシングと、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の吸気量を調節する吸気量調節器と、を有し、前記制御装置は、予め定められた停止条件が成立していないときに、前記吸気量が目的の空気吸気量になるよう、前記吸気量調節器を駆動させる通常吸気量制御部と、前記停止条件が成立すると、条件に応じて前記吸気量調節器を駆動させる停止移行制御部と、を有し、前記停止移行制御部は、前記停止条件が成立すると、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第一吸気量減少工程と、前記第一吸気量減少工程の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立すると、前記吸気量調節器の駆動を停止させる吸気量保持工程と、前記吸気量保持工程の実行中に、予め定められた解除条件が成立すると、前記吸気量調節器がガスタービン停止時状態になるまで、前記吸気量が減少するよう、前記吸気量調節器を駆動させる第二吸気量減少工程と、を実行する。
【００２０】
ここで、前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量調節器は、前記ガスタービンに最大負荷がかかっているときの最大負荷運転時状態と、前記ガスタービンに最小負荷がかかっているときの最小負荷運転時状態と、前記ガスタービンに負荷がかかっていないときの無負荷運転時状態と、前記ガスタービン停止時状態と、これらの状態の間の状態と、になり、前記無負荷運転時状態は、前記吸気量を前記ガスタービン停止時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最小負荷運転時状態は、前記吸気量を前記無負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記最大負荷運転時状態は、前記吸気量を前記最小負荷運転時状態よりも多くすることができる状態であり、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態になること、又は、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態になることであってもよい。
【００２１】
また、前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量保持条件は、前記吸気量調節器が、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態であって、前記無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも前記最小負荷運転時状態側の状態になることであってもよい。
【００２２】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ロータの回転数を検知する回転数計を備え、前記解除条件は、前記回転数計で検知された前記圧縮機ロータの回転数が、前記圧縮機の定格回転数よりも、前記定格回転数に対する所定の割合分の回転数分だけ低い回転数になることであってもよい。
【００２３】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機の吐出圧を検知する吐出圧計を備え、前記解除条件は、前記吐出圧計で検知された前記吐出圧が、予め定めた解除吐出圧にまで低下したことであってもよい。
【００２４】
以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ロータは、前記軸線を中心として、前記軸線が延びる軸線方向に長い圧縮機ロータ軸と、前記軸線方向に互いの間隔をあけて並んで前記圧縮機ロータ軸に固定されている複数の動翼列と、有し、前記圧縮機ケーシングには、前記軸線方向の一方側である軸線上流側の端に吸気口が形成され、前記軸線上流側とは反対側である軸線下流側の端に吐出口が形成され、前記吸気量調節器は、入口案内翼装置と、可変静翼装置とのうち、少なくとも前記入口案内翼装置を有し、前記入口案内翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列のうち、最も軸線上流側の第一動翼列よりも軸線上流側に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている入口案内翼と、前記入口案内翼を変位させる翼駆動機構と、を有し、前記可変静翼装置は、前記圧縮機ケーシング内の空気流路中であって、複数の動翼列の間のうちで、いずれかの間に配置されて、前記圧縮機ケーシングに取り付けられている静翼と、前記静翼を変位させる翼駆動機構と、を有してもよい。
【００２５】
前記ガスタービンプラントにおいて、前記吸気量調節器は、前記入口案内翼装置と、前記可変静翼装置と、を有し、前記停止移行制御部は、前記吸気量保持工程で、前記入口案内翼装置と前記可変静翼装置との駆動状態を異ならせてもよい。
【００２６】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する抽気機構を備え、前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、前記抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有してもよい。
【００２７】
また、以上のいずれかの前記ガスタービンプラントにおいて、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気して前記圧縮機ケーシング外に排気する複数の抽気機構を備え、複数の前記抽気機構は、前記圧縮機ケーシング内から空気を抽気する抽気位置が軸線方向で互いに異なり、前記制御装置は、前記吸気量保持工程以降に、複数の前記抽気機構のうちいずれか一の抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気する抽気工程を実行する抽気制御部を有し、前記抽気工程は、前記吸気量保持工程の実行中に、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線下流側の後段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第一抽気工程と、前記第二吸気量減少工程の実行後に、複数の前記抽気機構のうち、複数の前記抽気機構のうち、抽気位置が前記軸線方向で最も軸線上流側の前段抽気機構により、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気し、残りの抽気機構では、前記圧縮機ケーシング内から空気を排気しない第二抽気工程と、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の一態様では、機器の損傷を抑えてガスタービンを安全に停止させると共に、ガスタービンを短時間に停止状態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明に係る第一実施形態における燃料流量とＩＧＶ開度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明に係る第一実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明に係る第一実施形態で、ガスタービンの運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、ＩＧＶ開度の変化を示すグラフである。
【図６】本発明に係る第一実施形態で、ガスタービンの運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合のＩＧＶ開度の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る第一実施形態で、ガスタービンの運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、圧縮機の運転点の変化を示すグラフである。
【図８】本発明に係る第一実施形態で、ガスタービンの運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合の圧縮機の運転点の変化を示すグラフである。
【図９】一般的な圧縮機の特性を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービンプラントの構成を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る第二実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図１２】本発明に係る第三実施形態におけるガスタービンプラントの構成を示す説明図である。
【図１３】本発明に係る第三実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係るガスタービンプラントの各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
「第一実施形態」
図１〜図９を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
【００３２】
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機６０と、制御装置１００と、を備えている。
【００３３】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機２０と、燃料Ｆを圧縮空気中で燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器４０と、燃焼ガスにより駆動するタービン５０と、を備えている。
【００３４】
圧縮機２０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ２１と、圧縮機ロータ２１を覆う圧縮機ケーシング２４と、複数の静翼列２７と、吸気量調節器３０と、を有する。タービン５０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ５１と、タービンロータ５１を覆うタービンロータ５１と、複数の静翼列５７と、を有する。
【００３５】
圧縮機ロータ２１とタービンロータ５１とは、同一軸線Ａｒ上に位置し、互いに接続されてガスタービンロータ１１を成す。このガスタービンロータ１１には、発電機６０のロータ６１が接続されている。ガスタービン１０は、さらに、圧縮機ケーシング２４とタービンロータ５１との間に配置されている中間ケーシング１５を備えている。燃焼器４０は、この中間ケーシング１５に取り付けられている。圧縮機ケーシング２４と中間ケーシング１５とタービンケーシング５４とは、互いに接続されてガスタービンケーシング１４を成す。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線Ａｒを中心とした周方向を単に周方向Ｄｃとし、軸線Ａｒに対して垂直な方向を径方向Ｄｒとする。また、軸線方向Ｄａでタービン５０を基準にして圧縮機２０側を軸線上流側Ｄａｕ、その反対側を軸線下流側Ｄａｄとする。
【００３６】
圧縮機ロータ２１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸２２と、このロータ軸２２に取り付けられている複数の動翼列２３と、を有する。複数の動翼列２３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列２３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列２３の各軸線上流側Ｄａｕには、静翼列２７が配置されている。各静翼列２７は、圧縮機ケーシング２４の内側に設けられている。各静翼列２７は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。よって、この圧縮機２０は、軸流圧縮機である。
【００３７】
圧縮機ケーシング２４の軸線上流側Ｄａｕの端は、開口している。この開口は、吸気口２５を成す。また、圧縮機ケーシング２４の軸線下流側Ｄａｄの端も、開口している。この開口は、吐出口２６を成す。
【００３８】
吸気量調節器３０は、入口案内翼装置３１を有する。この入口案内翼装置３１は、複数の入口案内翼（以下、ＩＧＶ：Inlet Guide Vａne）３２と、複数のＩＧＶ３２を変位させる翼駆動機構３３と、を有する。複数のＩＧＶ３２は、圧縮機ケーシング２４内であって、複数の動翼列２３のうち、最も軸線上流側Ｄａｕの第一動翼列２３ａよりも、軸線上流側Ｄａｕに配置されている。複数のＩＧＶ３２は、一の静翼列２７を構成する複数の静翼と同様に、周方向Ｄｃに並んでいる。翼駆動機構３３は、軸線Ａｒから径方向Ｄｒに延びる複数のＩＧＶ３２毎の翼回転軸を中心として、各ＩＧＶ３２を回転させ、各ＩＧＶ３２の開度を変える。
【００３９】
圧縮機には、圧縮機が吸い込む気体の吸気流量と、この圧縮機２０における圧力比（＝吐出圧／吸気圧）との間に特徴的な関係がある。このため、図９に示すように、圧縮機の特性を示す手段として、修正吸気量を横軸にとり、圧力比を縦軸にとったグラフで、圧縮機の特性を示すことがある。圧縮機は、回転数が一定の場合、一般的に、吸気量の増加に伴って次第に圧力比が低下する特性を持っている。この特性を示す曲線は、一般的にチョークラインＬｃと呼ばれる。図９では、便宜上、圧縮機の回転数Ｎが互いに異なるときの３本のチョークラインＬｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３を描いている。チョークラインＬｃ１は、圧縮機の回転数がＮ１のときのチョークラインである。チョークラインＬｃ２は、圧縮機の回転数がＮ２（＜Ｎ１）のときのチョークラインである。チョークラインＬｃ３は、圧縮機の回転数がＮ３（＜Ｎ２）のときのチョークラインである。なお、修正吸気量とは、圧縮機が吸い込む吸込気体の現実の質量流量を、この吸込気体の状態（温度や圧力）に応じて修正した流量である。
【００４０】
圧縮機は、チョークラインＬｃ上の点で運転される。このため、チョークラインＬｃ上の点は、運転点と呼ばれる。チョークラインＬｃ上の点で、最も圧力比が高く且つ最も修正吸気量が少ない点、つまりチョークラインＬｃの端の点は、圧縮機にサージングが発生し得る運転点である。このため、複数のチョークラインＬｃ１，Ｌｃ２，Ｌｃ３の端の点を結んだラインは、サージングラインＬｓと呼ばれる。このサージングラインＬｓは、右下がりの曲線である。つまり、サージングラインＬｓは、修正吸気量が少なくなるに連れて圧力比が小さくなる曲線である。チョークラインＬｃは、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。このため、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングラインＬｃ上で、回転数に対応したチョークラインＬｃとの交点の位置も、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。
【００４１】
サージングは、圧縮機内での圧力変動や逆流を伴う振動現象である。このサージングが発生すると、圧縮機ロータが破損する場合がある。このため、圧縮機には、図９のグラフ中で、サージングラインＬｓより、圧力比が小さく且つ吸気量が大きい領域内の運転点での運転が要求される。
【００４２】
再び、図１を用いて、ガスタービンプラントの構成について説明する。
【００４３】
タービン５０のタービンロータ５１は、軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸５２と、このロータ軸５２に取り付けられている複数の動翼列５３と、を有する。複数の動翼列５３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列５３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼で構成されている。複数の動翼列５３の各軸線上流側Ｄａｕには、静翼列５７が配置されている。各静翼列５７は、タービンケーシング５４の内側に設けられている。各静翼列５７は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼で構成されている。
【００４４】
燃焼器４０には、燃料供給源から延びる燃料ライン４１が接続されている。この燃料ライン４１には、燃料流量調節弁４２が設けられている。
【００４５】
発電機６０は、電源線６２により、外部電力系統６５と電気的に接続されている。この電源線６２中には、遮断器６３と、変圧器６４とが設けられている。
【００４６】
本実施形態のガスタービンプラントは、さらに、回転数計８０と、振動計８１と、吐出圧計８２と、排気温度計８３と、を備えている。回転数計８０は、発電機ロータ６１及びガスタービンロータ１１の回転数を検知する。振動計８１は、発電機ロータ６１及びガスタービンロータ１１の振動の振幅を検知する。吐出圧計８２は、圧縮機ケーシング２４の吐出口２６から流出した圧縮空気の圧力を検知する。この吐出圧計８２は、圧縮機ケーシング２４の吐出口２６からの圧縮空気が流入する中間ケーシング１５に設けられている。排気温度計８３は、タービンロータ５１における複数の動翼列５３のうち、最も軸線下流側Ｄａｄの最終動翼列５３ａを通過した燃焼ガスの温度を検知する。
【００４７】
制御装置１００は、図２に示すように、入力部１０１と、停止条件判断部１０２と、燃料制御部１０３と、吸気量制御部１０４と、を有する。入力部１０１は、データや指令等を受け付ける。入力部１０１が受け付けるデータとして、回転数計８０が検知した回転数、振動計８１が検知した振動の振幅、吐出圧計８２が検知した吐出圧、排気温度計８３が検知した温度等がある。また、入力部１０１には、ガスタービンプラントのオペレータが入力した起動指令及び停止指令、ガスタービンプラント外からの負荷指令及び停止指令等が入力する。
【００４８】
停止条件判断部１０２は、予め定められた停止条件が成立したか否かを判断する。この停止条件は、ガスタービン１０を停止させるための条件である。この停止条件としては、入力部１０１が停止指令を受け付ける、振動計８１が検知した振動の振幅が異常に大きくなった、排気温度計８３が検知した温度が急低下した、等である。よって、停止条件判断部１０２は、入力部１０１が停止指令を受け付けた場合、振動計８１が検知した振動の振幅が異常に大きくなった場合、排気温度計８３が検知した温度が急低下した場合には、停止条件が成立したと判断する。なお、排気温度計８３が検知した温度が急低下した場合とは、ここでは、燃焼器４０で失火した場合を示す。
【００４９】
燃料制御部１０３は、燃料流量調節弁４２の開度を制御する。燃料制御部１０３は、外部からの負荷指令が示す負荷に応じたガスタービン出力が得られるよう、燃料流量を定める。燃料制御部１０３は、この燃料流量が得られる燃料流量調節弁４２の開度を定め、この開度を示す信号を燃料流量調節弁４２に送る。
【００５０】
吸気量制御部１０４は、圧縮機２０が吸い込む空気の吸気量がガスタービン１０の状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器３０を制御する。この吸気量制御部１０４は、ＩＧＶ装置３１の駆動を制御するＩＧＶ制御部１０５ａを有する。このＩＧＶ制御部１０５ａは、通常吸気量制御部１０６ａと、停止移行制御部１０７ａと、を有する。通常吸気量制御部１０６ａは、停止条件が成立していないときのＩＧＶ装置３１の駆動を制御する。この通常吸気量制御部１０６ａは、燃料流量とＩＧＶ開度との関係を定めた関数Ｇを用いて、燃料制御部１０３が定めた燃料流量に応じたＩＧＶ開度を定める。
【００５１】
ここで、関数Ｇについて、図３を用いて説明する。
【００５２】
ＩＧＶ開度θで、特徴的な開度としては、最大負荷運転時開度θ(Ｌ)max（最大負荷運転時状態）と、最小負荷運転時開度θ(Ｌ)min（最小負荷運転時状態）と、無負荷運転時開度θ(Ｎ)と、ガスタービン停止時開度θ(Ｓ)（ガスタービン停止時状態）と、がある。最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxは、ガスタービン１０に最大負荷がかかっているときのＩＧＶ開度θである。最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minは、ガスタービン１０に最小負荷がかかっているときのＩＧＶ開度θである。無負荷運転時開度θ(Ｎ)は、ガスタービン１０に負荷がかかっていないときのＩＧＶ開度θである。ガスタービン停止時開度θ(Ｓ)は、ガスタービン１０の停止時のＩＧＶ開度θである。なお、ガスタービン１０に負荷がかかっているとは、遮断器６３が閉じており、発電機６０で発電された電力が電源線６２を介して外部電力系統６５に供給されている状態である。また、無負荷運転とは、遮断器６３が開いており、言い換えると負荷遮断されており、発電機６０から外部電力系統６５に電力が供給されてない状態で、且つガスタービン１０が駆動している状態である。以上で説明した特徴的な開度の大小関係は、以下の通りである。
θ(Ｌ)max＞θ(Ｌ)min＞θ(Ｎ)＞θ(Ｓ)
【００５３】
よって、無負荷運転時開度θ(Ｎ)は、吸気量をガスタービン停止時開度θ(Ｓ)よりも多くすることができる開度である。また、最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minは、吸気量を無負荷運転時開度θ(Ｎ)よりも多くすることができる開度である。最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxは、吸気量を最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minよりも多くすることができる開度である。
【００５４】
この関数Ｇでは、燃料流量Ｆが０のとき、ＩＧＶ開度θとして最小ＩＧＶ開度であるガスタービン停止時開度θ(Ｓ)を示す。この関数Ｇでは、燃料流量Ｆが無負荷運転時流量Ｆ(Ｎ)のときに、ＩＧＶ開度θとして無負荷運転時開度θ(Ｎ)を示す。この関数Ｇでは、燃料流量Ｆが最小負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)minのときに、ＩＧＶ開度θとして最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minを示す。この関数Ｇでは、燃料流量Ｆが例えば定格負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)ｒのとき及び最大負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)maxのときに、最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxを示す。なお、以上で説明した各流量の大小関係は、以下の通りである。
０＜Ｆ(Ｎ)＜Ｆ(Ｌ)min＜Ｆ(Ｌ)ｒ＜Ｆ(Ｌ)max
【００５５】
この関数Ｇでは、燃料流量Ｆが０より多く無負荷運転時流量Ｆ(Ｎ)以下の範囲で、ＩＧＶ開度θが一定の無負荷運転時開度θ(Ｎ)になる。この関数では、燃料流量Ｆが無負荷運転時流量Ｆ(Ｎ)より大きく定格負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)ｒ以下のときに、燃料流量の増加に伴ってＩＧＶ開度θが増加する。この関数では、燃料流量Ｆが定格負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)ｒより大きく最大負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)max以下のときに、ＩＧＶ開度θが一定の最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxである。
【００５６】
停止移行制御部１０７ａは、停止条件が成立したときのＩＧＶ装置３１の駆動を制御する。この停止移行制御部１０７ａの動作については、図４に示すフローチャートを用いて後ほど詳細に説明する。
【００５７】
次に、制御装置１００の動作について説明する。
【００５８】
制御装置１００の燃料制御部１０３は、前述したように、外部からの負荷指令が示す負荷に応じた燃料流量を定める。そして、この燃料制御部１０３は、この燃料流量が得られる燃料流量調節弁４２の開度を定め、この開度を示す信号を燃料流量調節弁４２に送る。この結果、燃料流量調節弁４２の開度が、燃料制御部１０３に指示された開度になり、燃焼器４０に供給される燃料流量が負荷指令の示す負荷に応じた燃料流量になる。
【００５９】
燃料制御部１０３は、停止条件が成立したと停止条件判断部１０２が判断すると、開度０を示す信号を燃料流量調節弁４２に送る。この結果、燃焼流量調節弁の開度が０になり、燃焼器４０に供給される燃料流量が０になる。すなわち、入力部１０１が停止指令を受け付けた場合、振動計８１が検知した振動の振幅が異常に大きくなった場合、温度計が検知した温度が急低下した場合等には、燃焼器４０に供給される燃料流量が０になる。
【００６０】
吸気量制御部１０４の通常吸気量制御部１０６ａは、図４のブローチャートに示すように、ガスタービン１０の運転中に、停止条件が成立したと停止条件判断部１０２が判断しない限り、運転中のガスタービン１０の運転状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器３０を制御する（Ｓ１：通常吸気量制御工程）。この通常吸気量制御部１０６ａは、燃料制御部１０３が定めた燃料流量を受け付ける。通常吸気量制御部１０６ａは、図３を参照して説明した関数Ｇを用いて、燃料制御部１０３からの燃料流量に応じたＩＧＶ開度を定める。そして、通常吸気量制御部１０６ａは、このＩＧＶ開度をＩＧＶ装置３１に送る。この結果、ＩＧＶ開度が燃料流量に応じた目的の吸気量が得られる開度になる。
【００６１】
ガスタービン１０が運転状態のときに、停止条件判断部１０２は、常時、停止条件が成立したか否かを判断する（Ｓ２）。停止条件が成立していない場合には、通常吸気量制御工程（Ｓ１）が継続される。一方、停止条件が成立した場合、停止移行制御部１０７ａが停止移行制御工程（Ｓ３）を実行する。
【００６２】
停止移行制御工程（Ｓ３）では、停止移行制御部１０７ａにより、第一吸気量減少工程（Ｓ４）、吸気量保持条件判断工程（Ｓ５）、吸気量保持工程（Ｓ６）、解除条件判断工程（Ｓ７）、第二吸気量減少工程（Ｓ８）が実行される。
【００６３】
停止移行制御部１０７ａは、停止条件が成立すると、吸気量が減少するよう、ＩＧＶ装置３１を駆動させる（Ｓ４：第一吸気量減少工程）。すなわち、停止移行制御部１０７aは、ＩＧＶ開度を小さくすることを示す信号をＩＧＶ装置３１に送る。この結果、ＩＧＶ開度は、現状のＩＧＶ開度から小さくなり、吸気量が減少する。ガスタービン１０が運転状態のとき、ＩＧＶ開度は無負荷運転時開度θ(Ｎ)以上である。このため、停止条件が成立した時点でＩＧＶ開度は、無負荷運転時開度θ(Ｎ)以上である。
【００６４】
次に、停止移行制御部１０７ａは、第一吸気量減少工程（Ｓ４）の実行中に、予め定めた吸気量保持条件が成立したか否かを判断する（Ｓ５：吸気量保持条件判断工程）。停止移行制御部１０７ａは、この吸気量保持条件が成立したと判断すると、ＩＧＶ装置３１に対して駆動停止を示す信号を送る。この結果、ＩＧＶ装置３１が停止する（Ｓ６：吸気量保持工程）。ここで、吸気量保持条件は、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になることである。よって、この吸気量保持工程（Ｓ６）中、ＩＧＶ開度は、無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持される。このため、第一吸気量減少工程（Ｓ４）では、現状のＩＧＶ開度から無負荷運転時開度θ(Ｎ)になるまで、ＩＧＶ開度を小さくすることになる。
【００６５】
次に、停止移行制御部１０７ａは、吸気量保持工程（Ｓ６）の実行中に、予め定められた解除条件が成立したか否かを判断する（Ｓ７：解除条件判断工程）。停止移行制御部１０７ａは、この解除条件が成立したと判断すると、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になるまで、吸気量が減少するよう、ＩＧＶ装置３１を駆動させる（Ｓ８：第二流量減少工程）。すなわち、停止移行制御部１０７ａは、解除条件が成立したと判断すると、ＩＧＶ開度を小さくすることを示す信号をＩＧＶ装置３１に送り、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になると、ＩＧＶ装置３１に対して駆動停止を示す信号を送る。ここで、解除条件は、圧縮機ロータ２１の回転数が、圧縮機２０の定格回転数Ｎｒよりも、この定格回転数Ｎｒの２％分の回転数（＝Ｎｒ×0.02）分だけ低い回転数である解除回転数（＝Ｎｒ−Ｎｒ×0.02）である。
【００６６】
外部電力系統６５の電力周波数が例えば６０Ｈｚの場合、ガスタービン１０が負荷運転中、発電機ロータ６１及びガスタービンロータ１１の回転数は、３６００ｒｐｍになる。このため、この場合、発電機６０及びガスタービン１０の定格回転数は、３６００ｒｐｍになる。ガスタービンロータ１１は、無負荷運転中でも、基本的に、この定格回転数で回転する。外部電力系統６５の電力周波数が例えば６０Ｈｚの場合、前述の解除回転数は、３５２８（＝３６００−３６００×０．０２）ｒｐｍである。なお、ここでの解除回転数は、（Ｎｒ−Ｎｒ×0.02）である。しかしながら、この解除回転数は、圧縮機２０やタービン５０の型式等により、（Ｎｒ−Ｎｒ×（0.015〜0.08））の範囲内で適宜変更することが好ましい。
【００６７】
よって、吸気量保持工程（Ｓ６）の実行中に、回転数計８０で検知された回転数が解除回転数（＝Ｎｒ−Ｎｒ×0.02）になると、ＩＧＶ開度は、無負荷運転時開度θ(Ｎ)からガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になり、その後、このガスタービン停止時開度θ(Ｓ)が維持される。
【００６８】
以上で停止移行制御工程（Ｓ３）が終了する。
【００６９】
次に、ガスタービン１０の運転状態の変化に伴う、ＩＧＶ開度の具体的な変化、修正吸気量及び圧力比とで特定される運転点の具体的な変化について、説明する。
【００７０】
まず、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、ＩＧＶ開度の変化について、図５を用いて説明する。
【００７１】
ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態の場合、図５に示すように、ＩＧＶ開度は最高負荷運転時開度θ(Ｌ)maxである。この状態で、時間ｔ＝０のときに、入力部１０１が無負荷運転の指令を受けた場合、又は、入力部１０１が無負荷を示す負荷指令を外部から受け付けた場合、燃料流量は、燃料制御部１０３による燃料流量調節弁４２の制御により、最大負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)maxから、最小負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)minを経て、無負荷運転時流量Ｆ(Ｎ)に至る。また、ＩＧＶ開度は、通常吸気量制御部１０６ａによるＩＧＶ装置３１の制御により、最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxから、最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minを経て、無負荷運転時開度θ(Ｎ)に至る。この結果、ガスタービン１０の運転状態は、無負荷運転状態になる。
【００７２】
ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、ＩＧＶ開度が最小負荷運転時開度θ(Ｌ)minのとき（＝燃料流量が最小負荷運転時流量Ｆ(Ｌ)minのとき）、負荷遮断ＬＲが実行される。すなわち、この過程で、遮断器６３が開き、外部電力系統６５と発電機６０との電気的な接続が断たれる。
【００７３】
以上の一連の過程で、ガスタービンロータ１１の回転数は、ほぼ定格回転数で一定である。但し、負荷遮断ＬＲ時には、ガスタービンロータ１１の回転数が多少変化する。
【００７４】
ここで、負荷遮断ＬＲ後で、ガスタービン１０の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、燃焼器４０で失火したとする。この場合、排気温度計８３で検知される温度が急低下する。このため、停止条件判断部１０２は、停止条件が成立したと判断する。本実施形態では、停止条件が成立した場合、前述したように、燃料制御部１０３が燃料流量調節弁４２に対して開度０を示す信号を送る。このため、燃焼器４０に供給される燃料流量が０になる。また、本実施形態では、停止条件が成立した場合、前述したように、停止移行制御部１０７ａによりＩＧＶ開度が制御される。
【００７５】
負荷遮断ＬＲ後であって、燃焼器４０内で燃料の燃焼が行われなくなった以降、ガスタービンロータ１１、及びこれに接続されている発電機ロータ６１は、慣性力で回転することになる。ガスタービンロータ１１、及びこれに接続されている発電機ロータ６１は、空気等の抵抗を受けると共に、軸受から摩擦抵抗を受ける。このため、負荷遮断ＬＲ後であって、燃焼器４０内で燃料の燃焼が行われなくなった以降、ガスタービンロータ１１、及びこれに接続されている発電機ロータ６１の回転は、時間経過に伴って低下する。
【００７６】
仮に、ＩＧＶ制御部１０５ａが停止移行制御部１０７ａを有しておらず、通常吸気量制御部１０６ａのみを有しているとする。通常吸気量制御部１０６ａは、前述したように、図３を参照して説明した関数Ｇを用いて、燃料制御部１０３からの燃料流量に応じたＩＧＶ開度を定める。よって、通常吸気量制御部１０６ａは、燃料制御部１０３が求めた燃料流量が０になると、ＩＧＶ開度をガスタービン停止時開度θ(Ｓ)にする。このため、負荷遮断ＬＲ後で、ガスタービン１０の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、前述したように、停止条件が成立（ＥＣｓ）した場合、通常吸気量制御部１０６ａは、ＩＧＶ開度を、停止条件が成立（ＥＣｓ）した時点のＩＧＶ開度から、図５中の二点鎖線で示すように、直ちにガスタービン停止時開度θ(Ｓ)にする。ＩＧＶ開度は、その後、このガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に維持される。よって、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、停止条件が成立（ＥＣｓ）した場合、ＩＧＶ開度は、最高負荷運転時開度θ(Ｌ)maxから直ちにガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になる。
【００７７】
次に、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化するときの、圧縮機２０の運転点の変化について、図７を用いて説明する。
【００７８】
ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態の場合、圧縮機２０の運転点は、サージングラインＬｓより、圧力比が小さく且つ吸気量が十分に大きい領域内の運転点Ｐ(Ｌ)maxである。すなわち、最高負荷運転時の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｌ)maxでは、サージングに至るまでのマージであるサージマージンが大きい。
【００７９】
この状態で、前述したように、入力部１０１が無負荷運転の指令を受けた場合、又は、入力部１０１が無負荷を示す負荷指令を外部から受け付けた場合、ＩＧＶ開度は、通常吸気量制御部１０６ａによるＩＧＶ装置３１の制御により、最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxから無負荷運転時開度θ(Ｎ)に至る。この結果、ガスタービン１０は、無負荷運転状態になる。無負荷運転時の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｎ)は、最高負荷運転時の圧縮機２０の運転点よりも圧力比が小さく且つ吸気量が小さい運転点になる。無負荷運転時の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｎ)も、サージングラインＬｓより、圧力比が小さく且つ吸気量が十分に大きい領域内の運転点である。
【００８０】
前述したように、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化する過程で、負荷遮断ＬＲが実行される。
【００８１】
ここで、負荷遮断ＬＲ後で、ガスタービン１０の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、燃焼器４０で失火したとする。この場合、前述したように、停止条件判断部１０２は、停止条件が成立したと判断する。
【００８２】
仮に、ＩＧＶ制御部１０５ａが停止移行制御部１０７ａを有しておらず、通常吸気量制御部１０６ａのみを有しているとする。図５を用いて前述したように、負荷遮断ＬＲ後で、ガスタービン１０の運転状態が無負荷運転状態に至る前に、停止条件が成立（ＥＣｓ）した場合、通常吸気量制御部１０６ａは、ＩＧＶ開度を、停止条件が成立（ＥＣｓ）した時点のＩＧＶ開度から、直ちにガスタービン停止時開度θ(Ｓ)にする。
【００８３】
ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった時点の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｓ)0は、無負荷運転時の圧縮機２０の運転点よりも圧力比が小さく且つ吸気量が小さい運転点になる。その後、前述したように、ＩＧＶ開度はガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に維持される。ＩＧＶ開度が維持されている場合でも、中間ケーシング１５内の圧縮空気は、燃焼器４０及びタービン５０を経て、外部に徐々に排気される。このため、ＩＧＶ開度が維持されている場合でも、圧縮機２０の吐出圧は徐々に低下する。しかしながら、ＩＧＶ開度が維持されている場合、圧縮機２０の回転数低下に伴う修正吸気量の減少率よりも、圧縮機２０の吐出圧の低下率の方が小さい。よって、圧縮機２０の運転点は、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に維持されると、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった時点の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｓ)0から、図７中の二点鎖線で示すように、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。
【００８４】
ところで、ＩＧＶ開度の変化に対する圧縮機２０の吐出圧の変化応答性は低い。これは、圧縮機２０からの圧縮空気が流入する中間ケーシング１５の容量が大きいからである。このため、ＩＧＶ開度の変化に伴って修正吸気流量が変化しても、圧縮機２０の吐出圧は遅れて変化する。よって、ＩＧＶ開度が小さくなる側に変化している場合、ＩＧＶ開度の変化に伴う修正吸気量の減少率よりも、圧力比の低下率の方が小さい。このため、最大負荷運転時開度θ(Ｌ)maxから無負荷運転時開度θ(Ｎ)になる過程の運転点は、次第にサージングラインＬｓに近づくことになる。この結果、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった時点の圧縮機２０の運転点Ｐ(Ｓ)0は、サージマージンが極めて小さい運転点になる。
【００８５】
従って、ＩＧＶ開度が最高負荷運転時開度θ(Ｌ)maxから直ちにガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった場合、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった時点で、サージングが発生する可能性が生じる。
【００８６】
次に、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合の本実施形態におけるＩＧＶ開度の変化について、図６を用いて説明する。
【００８７】
ＩＧＶ開度は、停止条件が成立するまで、図５を用いた説明したＩＧＶ開度の変化と同様に変化する。
【００８８】
停止条件が成立すると、図４を用いて前述したように、ＩＧＶ装置３１を制御する主体が通常吸気量制御部１０６ａから停止移行制御部１０７ａに換わる。
【００８９】
停止移行制御部１０７ａは、停止条件が成立（ＥＣｓ）すると、前述したように、吸気量が減少するよう、ＩＧＶ装置３１を駆動させる（Ｓ４：第一吸気量減少工程）。すなわち、停止移行制御部１０７ａは、ＩＧＶ開度を小さくする。停止移行制御部１０７ａは、第一吸気量減少工程（Ｓ４）の実行中に、吸気量保持条件が成立（ＥＣｒ）したか否かを判断する（Ｓ５：吸気量保持条件判断工程）。具体的に、停止移行制御部１０７ａは、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になった否かを判断する。停止移行制御部１０７ａは、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になったと判断すると、ＩＧＶ装置３１に対して駆動停止を示す信号を送る。この結果、ＩＧＶ装置３１が停止する（Ｓ６：吸気量保持工程）。
【００９０】
よって、図６に示すように、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立（ＥＣｓ）した場合、ＩＧＶ開度は、直ちにガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に至らず、無負荷運転時開度θ(Ｎ)に保持される。
【００９１】
停止移行制御部１０７ａは、吸気量保持工程（Ｓ６）の実行中に、解除条件が成立（ＥＣｃ）したか否かを判断する（Ｓ７：解除条件判断工程）。具体的に、停止移行制御部１０７ａは、圧縮機ロータ２１の回転数が、解除回転数（＝Ｎｒ−Ｎｒ×0.02）になったか否かを判断する。停止移行制御部１０７ａは、解除条件が成立（ＥＣｃ）した、つまり圧縮機ロータ２１の回転数が解除回転数になったと判断すると、前述したように、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になるまで、吸気量が減少するよう、ＩＧＶ装置３１を駆動させる（Ｓ８：第二流量減少工程）。すなわち、停止移行制御部１０７ａは、ＩＧＶ開度を、無負荷運転時開度θ(Ｎ)からガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に小さくした後、このガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に維持する。
【００９２】
次に、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合の本実施形態における圧縮機２０の運転点の変化について、図８を用いて説明する。
【００９３】
停止移行制御部１０７ａは、停止条件が成立（ＥＣｓ）すると、前述したように、ＩＧＶ開度を、停止条件が成立（ＥＣｓ）した時点のＩＧＶ開度から無負荷運転時開度θ(Ｎ)に小さくする（Ｓ４：第一吸気量減少工程）。このため、圧縮機２０の運転点は、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になるまで、図６を用いた説明した運転点の変化と同様に変化する。
【００９４】
停止移行制御部１０７ａは、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になると、ＩＧＶ開度をこの無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持する（Ｓ６：吸気量保持工程）。
【００９５】
前述したように、ＩＧＶ開度が維持されている場合、圧縮機２０の運転点は、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。このため、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持されると、圧縮機２０の運転点は、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)になった時点の運転点Ｐ(Ｎ)から、修正吸気量の減少よりも圧力比の低下が大きくなる方向に変化する。つまり、吸気量保持工程（Ｓ５）の実行により、圧縮機２０の運転点は、サージングラインＬｓから遠ざかる方向に変化する。
【００９６】
停止移行制御部１０７ａは、解除条件が成立（ＥＣｃ）すると、つまり圧縮機ロータ２１の回転数が解除回転数になると、ＩＧＶ開度をガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になるまで小さくする。（Ｓ８：第二流量減少工程）。ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)からガスタービン停止時開度θ(Ｓ)に小さくなると、圧縮機２０の運転点は、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)で且つ圧縮機ロータ２１の回転数が解除回転数になったときの運転点Ｐ(Ｎ)１から、前述したＩＧＶ開度が小さくなったときと同様に変化する。
【００９７】
ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になり、この無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持されると、圧縮機２０の運転点は、ＩＧＶ開度がガスタービン停止時開度θ(Ｓ)になった時点の運転点Ｐ(Ｓ)１から、前述したＩＧＶ開度が維持されているときと同様に、サージングラインＬｓから遠ざかる方向に変化する。
【００９８】
以上のように、本実施形態では、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立しても、サージングラインＬｓに対する運転点のマージンが小さくなる前に、ＩＧＶ開度を無負荷運転時開度θ(Ｎ)に一時的に維持するため、運転点をサージングラインＬｓから遠ざけることができる。よって、本実施形態では、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立しても、サージングの発生を抑えることができる。
【００９９】
ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立したとき、ＩＧＶ開度を停止条件が成立した時点のＩＧＶ開度に維持しても、サージングの発生を抑えることができる。ＩＧＶ開度を停止条件が成立した時点のＩＧＶ開度は、無負荷運転時開度θ(Ｎ)より大きい。このため、ＩＧＶ開度を停止条件が成立した時点で、ガスタービン１０を通過する空気の流量は、ＩＧＶ開度が無負荷運転時開度θ(Ｎ)のときに、ガスタービン１０を通過する空気の流量より多い。一方、本実施形態では、ＩＧＶ開度を、停止条件が成立した時点のＩＧＶ開度から無負荷運転時開度θ(Ｎ)にまで小さくしてから、この無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持する。このため、本実施形態の方が、ＩＧＶ開度を停止条件が成立した時点のＩＧＶ開度に維持した場合よりも、ガスタービン１０を通過する空気の流量が少ない。言い換えると、本実施形態の方が、ＩＧＶ開度を停止条件が成立した時点のＩＧＶ開度に維持した場合よりも、ガスタービンロータ１１の慣性回転でガスタービン１０内を流れようとする空気の流れを強制的に抑えていることになる。従って、本実施形態では、停止条件が成立した以降におけるガスタービンロータ１１の回転数の低下を促進することができ、短時間のうちにガスタービン１０を停止状態にすることができる。
【０１００】
以上では、ガスタービン１０の運転状態が最高負荷運転状態から無負荷運転状態に変化している過程で、停止条件が成立した場合について詳細に説明した。しかしながら、本実施形態では、図４のフローチャートを用いて説明したように、最高負荷運転中に停止条件が成立しても、最小負荷運転中に停止条件が成立しても、ＩＧＶ開度を無負荷運転時開度θ(Ｎ)にまで小さくしてから、この無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持する。このため、本実施形態では、ガスタービン１０の運転状態がいかなる状態で停止条件が成立しても、圧縮機２０でのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン１０を短時間のうちに停止状態にすることができる。
【０１０１】
また、本実施形態では、吸気量保持工程（Ｓ６）で、ＩＧＶ開度を無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持する。この無負荷運転時開度θ(Ｎ)は、ガスタービン１０を意図的に無負荷運転状態するときのＩＧＶ開度と同じである。このため、吸気量保持工程（Ｓ６）でのガスタービン１０における各種状態の一部が、無負荷運転状態のガスタービン１０における各種状態の一部と一致することなる。このため、本実施形態では、吸気量保持工程（Ｓ６）における制御装置１００やオペレータの負担を軽減することができる。
【０１０２】
また、以上では、燃焼器４０で失火が起こった場合のガスタービン１０の停止方法について説明した。しかしながら、本実施形態の停止条件には、ガスタービン１０で生じた以上のような事象が起こった場合のみならず、ガスタービンプラントのオペレータが停止指令を制御装置１００に入力した場合や、ガスタービンプラント外からの停止指令を制御装置１００が受け付けた場合も含まれる。したがって、本実施形態では、各種事象により、ガスタービン１０を停止する場合でも、圧縮機２０でのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン１０を短時間のうちに停止状態にすることができる。
【０１０３】
「第二実施形態」
図１０及び図１１を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
【０１０４】
本実施形態のガスタービンプラントも、第一実施形態のガスタービンプラントと同様、図１０に示すように、ガスタービン１０ａと、発電機６０と、制御装置１００ａと、を備えている。また、本実施形態のガスタービン１０ａも、第一実施形態のガスタービン１０と同様、圧縮機２０ａと、燃焼器４０と、タービン５０と、を備えている。本実施形態の圧縮機２０ａの吸気量調節器３０ａは、第一実施形態の吸気量調節器３０と同様、ＩＧＶ装置３１を有する。但し、本実施形態の吸気量調節器３０ａは、さらに、複数の可変静翼装置３５を有する。
【０１０５】
可変静翼装置３５は、圧縮機ケーシング２４内の空気流路中であって、複数の可変静翼（以下、ＶＶ：Variable Vａne）と、複数のＶＶ３６を変位させる翼駆動機構３７と、を有する。複数のＶＶ３６は、複数の動翼列２３の間のうちで、いずれかの間に配置されている。複数のＶＶ３６は、周方向Ｄｃに並んでいる。翼駆動機構３７は、軸線Ａｒから径方向Ｄｒに延びる複数のＶＶ３６毎の翼回転軸を中心として、各ＶＶ３６を回転させ、各ＶＶ３６の開度を変える。すなわち、ＶＶ装置３５は、軸線方向Ｄａにおける翼の位置がＩＧＶ装置３１の軸線方向Ｄａの翼の位置が異なることを除いて、ＩＧＶ装置３１と基本構造が同じである。
【０１０６】
本実施形態では、複数のＶＶ装置３５のうち、第一ＶＶ装置３５ａの複数のＶＶ３６は、複数の動翼列２３のうち、最も軸線上流側Ｄａｕに第一動翼列２３ａと、この第一動翼例２３ａに対して軸線下流側Ｄａｄに隣接する第二動翼列２３ｂとの間に配置されている。また、第二ＶＶ装置３５ｂの複数のＶＶ３６は、第二動翼列２３ｂと、この第二動翼例２３ｂに対して軸線下流側Ｄａｄに隣接する第三動翼列２３ｃとの間に配置されている。
【０１０７】
本実施形態の制御装置１００ａは、第一実施形態の制御装置１００と同様、図１１に示すように、入力部１０１と、停止条件判断部１０２と、燃料制御部１０３と、吸気量制御部１０４ａと、を有する。本実施形態の吸気量制御部１０４ａは、第一実施形態の吸気量制御部１０４と同様、ＩＧＶ制御部１０５ａを有する。本実施形態の吸気量制御部１０４ａは、さらに、ＶＶ制御部１０５ｂを有する。
【０１０８】
ＩＧＶ制御部１０５ａは、通常吸気量制御部１０６ａと、停止移行制御部１０７ａと、を有する。このＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａは、停止条件が成立していないときのＩＧＶ装置３１の駆動を制御する。このＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａも、第一実施形態の通常吸気量制御部１０６ａと同様、燃料流量とＩＧＶ開度との関係を定めた関数を用いて、燃料制御部１０３が定めた燃料流量に応じたＩＧＶ開度を定める。但し、このＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａが用いる関数は、ＶＶ装置３５が存在することを前提として、燃料流量とＩＧＶ開度との関係を定めた関数である。このため、このＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａが用いる関数で定められる、例えば無負荷運転時開度θ(Ｎ)と、第一実施形態の通常吸気量制御部１０６ａが用いる関数で定められる無負荷運転時開度θ(Ｎ)とは、実際のＩＧＶ開度が異なる場合がある。停止移行制御部１０７ａは、停止条件が成立したときのＩＧＶ装置３１の駆動を制御する。このＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａは、第一実施形態の停止移行制御部１０７ａと同様に動作する。
【０１０９】
ＶＶ制御部１０５ｂも、ＩＧＶ制御部１０５ａと同様に、通常吸気量制御部１０６ｂと、停止移行制御部１０７ｂと、を有する。このＶＶ制御部１０５ｂの通常吸気量制御部１０６ｂは、停止条件が成立していないときのＶＶ装置３５の駆動を制御する。このＶＶ制御部１０５ｂの通常吸気量制御部１０６ｂも、第一実施形態の通常吸気量制御部１０６ａと同様、燃料流量とＶＶ開度との関係を定めた関数を用いて、燃料制御部１０３が定めた燃料流量に応じたＶＶ開度を定める。但し、このＶＶ制御部１０５ｂの通常吸気量制御部１０６ｂが用いる関数は、ＩＧＶ装置３１が存在することを前提として、燃料流量とＶＶ開度との関係を定めた関数である。停止移行制御部１０７ｂは、停止条件が成立したときのＶＶ装置３５の駆動を制御する。このＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂは、第一実施形態の停止移行制御部１０７ａと同様に動作する。
【０１１０】
次に、本実施形態の制御装置１００ａの動作について説明する。
【０１１１】
制御装置１００ａの燃料制御部１０３は、第一実施形態の燃料制御部１０３と同様に動作する。すわわち、この燃料制御部１０３も、燃焼器４０に供給する燃料流量を外部からの負荷指令が示す負荷に応じた燃料流量にする。また、この燃料制御部１０３も、停止条件が成立すると、燃焼器４０に供給する燃料流量を０にする。
【０１１２】
また、吸気量制御部１０４ａのＩＧＶ制御部１０５ａ及びＶＶ制御部１０５ｂは、第一実施形態のＩＧＶ制御部１０５ａと同様に動作する。すなわち、ＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａ及びＶＶ制御部１０５ｂの通常吸気量制御部１０６ｂは、ガスタービン１０ａの運転中に、停止条件が成立していない限り、運転中のガスタービン１０ａの運転状態に応じた目的の吸気量になるよう、吸気量調節器３０ａを制御する（Ｓ１：通常吸気量制御工程）。ＩＧＶ制御部１０５ａの通常吸気量制御部１０６ａは、燃料制御部１０３が求めた燃料流量に応じたＩＧＶ開度を定め、このＩＧＶ開度をＩＧＶ装置３１に送る。また、ＶＶ制御部１０５ｂの通常吸気量制御部１０６ｂは、燃料制御部１０３が求めた燃料流量に応じたＶＶ開度を定め、このＶＶ開度をＶＶ装置３５に送る。また、ＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａ及びＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂは、停止条件が成立した場合、第一実施形態の停止移行制御部１０７ａと同様に、第一吸気量減少工程（Ｓ４）、吸気量保持条件判断工程（Ｓ５）、吸気量保持工程（Ｓ６）、解除条件判断工程（Ｓ７）、第二吸気量減少工程（Ｓ８）を実行する。
【０１１３】
よって、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、ガスタービン１０ａを停止する場合、圧縮機２０ａでのサージングの発生を抑えることができると共に、ガスタービン１０ａを短時間のうちに停止状態にすることができる。
【０１１４】
なお、ＶＶ装置３５の駆動タイミング及び駆動量は、ＩＧＶ装置３１の駆動タイミング及び駆動量と対応してもよいが、ＩＧＶ装置３１の駆動タイミング及び駆動量と対応しなくてもよい。すなわち、ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂの動作がＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａの動作と結果として連動してもよいが、ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂの動作がＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａの動作と連動しなくてもよい。例えば、吸気量保持条件が成立した場合、ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂがＶＶ開度を無負荷運転時開度に維持すると共に、ＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａがＩＧＶ開度を無負荷運転時開度θ(Ｎ)に維持する。しかしながら、吸気量保持条件が成立した場合、吸気量調節器３０ａが全体として無負荷運転時状態になれば、ＶＶ開度及びＩＧＶ開度を無負荷運転時開度にしなくてもよい。このように、ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂとＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａとを統合的に管理することで、ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂの動作とＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａの動作とを連動させなくてもよい。ＶＶ制御部１０５ｂの停止移行制御部１０７ｂの動作とＩＧＶ制御部１０５ａの停止移行制御部１０７ａの動作とを連動させない場合、維持すべきＩＧＶ開度と維持すべきＶＶ開度とを適宜変更し、さらに、ＩＧＶ開度の維持タイミングやＶＶ開度の維持タイミングを適宜変更することで、サージングの発生可能性をより低くすることや、ガスタービン１０ａの停止時間をより短くすることができる。
【０１１５】
「第三実施形態」
図１２及び図１３を用いて、第一実施形態としてのガスタービンプラントについて説明する。
【０１１６】
本実施形態のガスタービンプラントは、図１２に示すように、第二実施形態のガスタービンプラントに、複数の抽気機構７０を追加したプラントである。複数の抽気機構７０は、いずれも、圧縮機ケーシング２４内から空気を抽気して圧縮機ケーシング２４外に排気する機構である。本実施形態のガスタービンプラントは、前段抽気機構７０ａと中間段抽気機構７０ｂと後段抽気機構７０ｃを備える。
【０１１７】
各抽気機構７０は、いずれも、抽気ライン７１と、この抽気ライン７１から分岐している冷却空気ライン７３と、抽気ライン７１に設けられている抽気弁７２及び圧力計７５と、冷却空気ライン７３に設けられている冷却空気弁７４と、を備えている。
【０１１８】
圧縮機ケーシング２４で、軸線上流側Ｄａｕの段（前方段）に相当する位置には、前段抽気口２８ａが形成されている。圧縮機ケーシング２４で、軸線方向Ｄａにおける中間の段（中間段）に相当する位置には、中間段抽気口２８ｂが形成されている。圧縮機ケーシング２４で、軸線下流側Ｄａｄの段（後方段）に相当する位置には、後段抽気口２８ｃが形成されている。前段抽気口２８ａには、前段抽気機構７０ａの前段抽気ライン７１ａが接続されている。中間段抽気口２８ｂには、中間段抽気機構７０ｂの中間段抽気ライン７１ｂが接続されている。後段抽気口２８ｃには、後段抽気機構７０ｃの後段抽気ライン７１ｃが接続されている。各抽気ライン７１ａ，７１ｂ，７１ｃは、いずれも、タービンケーシング５４の抽気排気口５８に接続されている。この抽気排気口５８は、タービンケーシング５４中で、タービン５０の最終動翼列５３ａよりも軸線下流側Ｄａｄの位置である。
【０１１９】
後段冷却空気ライン７３ａは、前段抽気ライン７１ａから分岐している。この後段冷却空気ライン７３ａは、タービンケーシング５４中で、軸線下流側Ｄａｕの段（後方段）に相当する位置に接続されている。後段冷却空気弁７４ａは、この後段冷却空気ライン７３ａに設けられている。また、前段抽気弁７２ａは、前段抽気ライン７１ａ中であって、後段冷却空気ライン７３ａの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。前段抽気ライン７１ａ中であって、後段冷却空気ライン７３ａの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この前段抽気ライン７１ａ中の圧力を検知する前段圧力計７５ａが設けられている。中間段冷却空気ライン７３ｂは、中間段抽気ライン７１ｂから分岐している。この中間段冷却空気ライン７３ｂは、タービンケーシング５４中で、軸線方向Ｄａにおける中間の段（中間段）に相当する位置に接続されている。中間段冷却空気弁７４ｂは、この中間段冷却空気ライン７３ｂに設けられている。また、中間段抽気弁７２ｂは、中間段抽気ライン７１ｂ中であって、中間段冷却空気ライン７３ｂの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。中間段抽気ライン７１ｂ中であって、中間段冷却空気ライン７３ｂの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この中間段抽気ライン７１ｂ中の圧力を検知する中間段圧力計７５ｂが設けられている。前段冷却空気ライン７３ｃは、後段抽気ライン７１ｃから分岐している。この前段冷却空気ライン７３ｃは、タービンケーシング５４中で、軸線上流側Ｄａｕの段（前方段）に相当する位置に接続されている。前段冷却空気弁７４ｃは、前段冷却空気ライン７３ｃに設けられている。また、後段抽気弁７２ｃは、後段抽気ライン７１ｃ中であって、前段冷却空気ライン７３ｃの分岐位置よりも、空気流れの下流側に設けられている。後段抽気ライン７１ｃ中であって、前段冷却空気ライン７３ｃの分岐位置よりも、空気流れの上流側には、この後段抽気ライン７１ｃ中の圧力を検知する後段圧力計７５ｃが設けられている。
【０１２０】
本実施形態の制御装置１００ｂは、図１３に示すように、第二実施形態の制御装置１００ａと同様、入力部１０１と、停止条件判断部１０２と、燃料制御部１０３と、吸気量制御部１０４ａと、を有する。本実施形態の制御装置１００ｂは、さらに、抽気制御部１０８を有する。抽気制御部１０８は、後段冷却空気弁７４ａ、前段抽気弁７２ａ、中間段冷却空気弁７４ｂ、中間段抽気弁７２ｂ、前段冷却空気弁７４ｃ、及び後段抽気弁７２ｃの動作を制御する。この抽気制御部１０８は、ＩＧＶ開度、ＶＶ開度や、圧縮機２０ａの回転数等に応じて、これらの弁の動作を制御する。
【０１２１】
停止条件が成立して、ＩＧＶ開度やＶＶ開度が無負荷運転時開度になった以降、つまり、吸気量保持工程（Ｓ６）以降でも、圧縮機２０ａの構成によっては、圧縮機ケーシング２４内の一部でサージング発生の可能性が高まる場合がある。本実施形態では、このような場合に、後段冷却空気弁７４ａ、前段抽気弁７２ａ、中間段冷却空気弁７４ｂ、中間段抽気弁７２ｂ、前段冷却空気弁７４ｃ、及び後段抽気弁７２ｃの動作を制御して、サージング発生を抑える。
【０１２２】
例えば、吸気量保持工程（Ｓ６）中であって、ＩＧＶ開度やＶＶ開度が無負荷運転時開度になった時点では、図１２に示すように、圧縮機２０ａの後方段Ｓｒや中間段Ｓｍでサージング発生の可能性が高まる場合がある。圧縮機２０ａの後方段Ｓｒでサージング発生の可能性が高まる場合、後方段Ｓｒを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁７４ａ、前段抽気弁７２ａ、中間段冷却空気弁７４ｂ、中間段抽気弁７２ｂ、前段冷却空気弁７４ｃ、及び後段抽気弁７２ｃの全てを閉にする。また、圧縮機２０ａの中間段Ｓｍでサージング発生の可能性が高まる場合、中間段Ｓｍを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁７４ａ、前段抽気弁７２ａ、中間段冷却空気弁７４ｂ、中間段抽気弁７２ｂ、及び前段冷却空気弁７４ｃを閉にし、後段抽気弁７２ｃを開にする（第一抽気工程）。各抽気ライン７１が接続されているタービンケーシング５４の抽気排気口５８が形成されている位置の圧力は、圧縮機ケーシング２４の各位置での圧力、及び中間ケーシング１５内の圧力よりも低い。このため、後段抽気弁７２ｃが開くと、圧縮機ケーシング２４内の中間段Ｓｍ付近に存在する空気が、後段抽気ライン７１ｃを経て、外部に排気される。この結果、圧縮機ケーシング２４内の中間段Ｓｍ付近での流量が増加し、中間段Ｓｍでのサージング発生を抑えることができる。
【０１２３】
抽気制御部１０８は、吸気量制御部１０４ａから、停止条件が成立したこと、及び吸気量調節器３０ａが無負荷運転時状態になったことを受け付けることで、第一抽気工程を実行する。また、抽気制御部１０８は、解除条件が成立すると、後段抽気弁７２ｃを閉じる。つまり、抽気制御部１０８は、解除条件が成立すると、後段抽気弁７２ｃを閉じる等で、第一抽気工程を終了する。
【０１２４】
図３を用いて説明したように、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングラインＬｓ上で、回転数に対応したチョークラインＬｃとの交点の位置は、修正吸気量が少なくなる側にシフトする。すなわち、圧縮機の回転数が小さくなるに連れて、サージングが発生し得る運転点の圧力比及び吸気量が小さくなる。このため、ガスタービン用の圧縮機では、定格回転数の４０％〜６０％の回転数のあたりで、サージング発生の可能性が高まる場合がある。この場合のサージング発生は、圧縮機の前方段Ｓｆになる。圧縮機２０ａの前方段Ｓｆでサージング発生の可能性が高まる場合、前方段Ｓｆを通過する空気の流量を多くするために、後段冷却空気弁７４ａ、中間段冷却空気弁７４ｂ、中間段抽気弁７２ｂ、前段冷却空気弁７４ｃ、及び後段抽気弁７２ｃを閉にし、前段抽気弁７２ａを開にする（第二抽気工程）。また、必要に応じて、中間段抽気弁７２ｂを開にする。この結果、圧縮機ケーシング２４内の前方段Ｓｆ付近に存在する空気が、前段抽気ライン７１ａを経て、外部に排気され、前方段Ｓｆでのサージング発生を抑えることができる。
【０１２５】
抽気制御部１０８は、吸気量制御部１０４ａから第二吸気量減少工程（Ｓ８）が終了したことを受け付け、且つ、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば６０％〜４０％になったことで、第二抽気工程を実行する。また、抽気制御部１０８は、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば３０％になると、前段段抽気弁７２ａを閉じる。つまり、抽気制御部１０８は、回転数で検知された回転数が定格回転数の例えば３０％になると、第二抽気工程を終了する。
【０１２６】
以上のように、本実施形態では、吸気量保持工程（Ｓ６）以降において、圧縮機ケーシング２４内の一部でのサージング発生を抑えることができる。
【０１２７】
なお、本実施形態では、圧縮機２０ａの回転数に応じて、抽気弁７２の開閉を行うが、対応する抽気ライン７１の圧力に応じて、抽気弁７２の開閉を行うようにしてもよい。また、本実施形態のガスタービンプラントは、第二実施形態のガスタービンプラントに抽気機構７０を追加したプラントである。しかしながら、第一実施形態のガスタービンプラントに抽気機構７０を追加し、この抽気機構７０を以上と同様に制御してもよい。
【０１２８】
「変形例」
以上の実施形態の吸気量保持工程（Ｓ６）では、吸気量調節器３０，３０ａを無負荷運転時状態に維持する。しかしながら、吸気量保持工程では、吸気量調節器３０，３０ａを、無負荷運転時状態と最小負荷運転時状態との間の状態に維持してもよい。この場合、圧縮機のサージング発生を抑えることができるものの、ガスタービンロータ１１が停止状態になるまでの時間が以上の実施形態よりも長くなる。このため、吸気量保持工程では、吸気量調節器３０，３０ａを、無負荷運転時状態と前記最小負荷運転時状態との間の状態に維持する場合でも、無負荷運転時状態と最小負荷運転時状態との間の中間状態よりも最小負荷運転時状態側の状態であることが好ましい。
【０１２９】
以上の実施形態では、圧縮機の回転数が解除回転数になったことを解除条件にしている。しかしながら、吐出圧計８２で検知された吐出圧が解除吐出圧になったことを解除条件にしてもよい。この場合、ＩＧＶ開度により定まる修正吸気量と圧縮機の回転数とから、サージマージンが大きい運転点を定め、この運転点における圧力比から定まる吐出圧を解除吐出圧とする。
【符号の説明】
【０１３０】
１０，１０ａ：ガスタービン
１１：ガスタービンロータ
１４：ガスタービンケーシング
１５：中間ケーシング
２０，２０ａ：圧縮機
２１：圧縮機ロータ
２２：ロータ軸
２３：動翼列
２４：圧縮機ケーシング
２５：吸気口
２６：吐出口
２７：静翼列
２８ａ：前段抽気口
２８ｂ：中間段抽気口
２８ｃ：後段抽気口
３０，３０ａ：吸気量調節器
３１：入口案内翼装置（ＩＧＶ装置）
３２：入口案内翼（ＩＧＶ）
３３：翼駆動機構
３５：可変静翼装置（ＶＶ装置）
３６：可変静翼（ＶＶ）
３７：翼駆動機構
４０：燃焼器
４１：燃料ライン
４２：燃料流量調節弁
５０：タービン
５１：タービンロータ
５２：ロータ軸
５３：動翼列
５４：タービンケーシング
５７：静翼列
５８：抽気排気口
６０：発電機
６１：発電機ロータ
６２：電源線
６３：遮断器
６４：変圧器
６５：外部電力系統
７０：抽気機構
７０ａ：前段抽気機構
７０ｂ：中間段抽気機構
７０ｃ：後段抽気機構
７１：抽気ライン
７１ａ：前段抽気ライン
７１ｂ：中間段抽気ライン
７１ｃ：後段抽気ライン
７２：抽気弁
７２ａ：前段抽気弁
７２ｂ：中間段抽気弁
７２ｃ：後段抽気弁
７３：冷却空気ライン
７３ａ：後段冷却空気ライン
７３ｂ：中間段冷却空気ライン
７３ｃ：前段冷却空気ライン
７４：冷却空気弁
７４ａ：後段冷却空気弁
７４ｂ：中間段冷却空気弁
７４ｃ：前段冷却空気弁
７５：圧力計
７５ａ：前段圧力計
７５ｂ：中間段圧力計
７５ｃ：後段圧力計
８０：回転数計
８１：振動計
８２：吐出圧計
８３：排気温度計
１００，１００ａ，１００ｂ：制御装置
１０１：入力部
１０２：停止条件判断部
１０３：燃料制御部
１０４，１０４ａ：吸気量制御部
１０５ａ：ＩＧＶ制御部
１０６ａ：通常吸気量制御部
１０７ａ：停止移行制御部
１０５ｂ：ＶＶ制御部
１０６ｂ：通常吸気量制御部
１０７ｂ：停止移行制御部
１０８：抽気制御部
Ａｒ：軸線
Ｄａ：軸線方向
Ｄａｕ：軸線上流側
Ｄａｄ：軸線下流側
Ｄｃ：周方向
Ｄｒ：径方向
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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