(57)【要約】      （修正有）【課題】タービン入口フィルタの船外ブリード熱を制御するためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】発電システムは、プロセッサと、メモリ格納命令と、を含み、メモリ格納命令はプロセッサに対して、発電システムに関して１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブに送信させて、バルブは、圧縮機から出る第１の流体を圧縮機の入口に流体的に結合するように構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電システム（１０）であって、
プロセッサ（３９）と、
メモリ格納命令と、を含み、前記メモリ格納命令は前記プロセッサ（３９）に対して、
前記発電システム（１０）に関して１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信させ、
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定させ、
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブ（５４，５８，６２）に送信させるように構成され、前記バルブ（５４，５８，６２）は、圧縮機（２０）から出る第１の流体を前記圧縮機（２０）の入口に流体的に結合するように構成される、発電システム（１０）。
【請求項２】
前記それぞれのしきい値は、前記圧縮機（２０）の外部から空気を受け取るように構成されたフィルタ（２１）内で生成される１つまたは複数の凍結粒子に関連付けられる、請求項１に記載の発電システム（１０）。
【請求項３】
前記フィルタ（２１）は、前記バルブ（５４，５８，６２）と前記圧縮機（２０）の前記入口との間に流体的に結合されている、請求項２に記載の発電システム（１０）。
【請求項４】
前記フィルタ（２１）は、流体混合物を前記圧縮機（２０）の前記入口に向けて導くように構成され、前記流体混合物は、前記圧縮機（２０）の出口からの流体および前記空気を含む、請求項２に記載の発電システム（１０）。
【請求項５】
前記メモリ格納命令は、前記プロセッサ（３９）に対して、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値を上回る場合に、前記バルブ（５４，５８，６２）に閉じるように第２の信号を送信させように構成される、請求項１に記載の発電システム（１０）。
【請求項６】
前記信号は、前記バルブ（５４，５８，６２）に対して前記バルブ（５４，５８，６２）に関連する開口部の一部を開放させるように構成される、請求項１に記載の発電システム（１０）。
【請求項７】
前記１つまたは複数の周囲条件は、前記圧縮機（２０）の前記入口に関連する空気の温度、前記空気の湿度、前記空気の圧力、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１に記載の発電システム（１０）。
【請求項８】
前記メモリ格納命令は、前記プロセッサ（３９）に対して、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値を上回る場合に、前記バルブ（５４，５８，６２）を閉じるように前記バルブ（５４，５８，６２）に第２の信号を送信させるように構成される、請求項１に記載の発電システム（１０）。
【請求項９】
１つまたは複数のプロセッサ（３９）によって実行されるように構成された命令を格納する有形の非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記命令は、実行された場合に、前記１つまたは複数のプロセッサ（３９）に対して、
発電システム（１０）に関する１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信させ、
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定させ、
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブ（５４，５８，６２）に送信させるように構成され、前記バルブ（５４，５８，６２）は、圧縮機（２０）から出る第１の流体を前記圧縮機（２０）の入口に流体的に結合するように構成される、有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１０】
前記それぞれのしきい値は、前記圧縮機（２０）の外部から空気を受け取るように構成されたフィルタ（２１）内で生成される１つまたは複数の凍結粒子に関連付けられる、請求項９に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１１】
前記フィルタ（２１）は、前記バルブ（５４，５８，６２）と前記圧縮機（２０）の前記入口との間に流体的に結合されている、請求項１０に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１２】
前記フィルタ（２１）は、流体混合物を前記圧縮機（２０）の前記入口に向けて導くように構成され、前記流体混合物は、前記圧縮機（２０）の出口からの流体および前記空気を含む、請求項１０に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１３】
前記命令は、前記１つまたは複数のプロセッサ（３９）に対して、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値を上回る場合に、前記バルブ（５４，５８，６２）に閉じるように第２の信号を送信させように構成される、請求項９に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１４】
前記命令は、前記１つまたは複数のプロセッサ（３９）に対して、前記１つまたは複数の周囲条件の各々が前記それぞれのしきい値を上回る場合に、前記バルブ（５４，５８，６２）に閉じるように第２の信号を送信させように構成される、請求項９に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１５】
前記１つまたは複数の周囲条件は、前記圧縮機（２０）の前記入口に関連する空気の温度、前記空気の湿度、前記空気の圧力、またはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項９に記載の有形の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項１６】
プロセッサ（３９）を介して、発電システム（１０）に関する１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信するステップと、
前記プロセッサ（３９）を介して、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定するステップと、
前記プロセッサ（３９）を介して、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブ（５４，５８，６２）に送信するステップと、を含み、前記バルブ（５４，５８，６２）は、圧縮機（２０）から出る第１の流体を前記圧縮機（２０）の入口に流体的に結合するように構成される、方法。
【請求項１７】
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定するステップは、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記しきい値に近づくかどうかを判定するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定するステップは、前記１つまたは複数の周囲条件のうちの前記１つが前記それぞれのしきい値を上回った場合に閉じるように第２の信号を前記バルブ（５４，５８，６２）に送信するステップを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記それぞれのしきい値は、前記圧縮機（２０）の外部から空気を受け取るように構成されたフィルタ（２１）内で生成される１つまたは複数の凍結粒子に関連付けられる、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記フィルタ（２１）は、前記バルブ（５４，５８，６２）と前記圧縮機（２０）の前記入口との間に流体的に結合されている、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示する主題は、ターボ機械に関し、より詳細には、ガスタービンのタービン入口フィルタの船外ブリード熱を制御することに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電システムにおいて、ガスタービンまたは蒸気タービンなどのタービンが、燃料および空気（例えば、酸化剤）を回転エネルギーへと変換することができる。例えば、ガスタービンは、圧縮機によって空気を圧縮し、圧縮した空気を燃料と混合して、空気−燃料混合物を形成することができる。次いで、ガスタービンの燃焼器が、空気−燃料混合物を燃焼させ、燃焼プロセスからのエネルギーを使用してタービンブレードの１つまたは複数の列を回転させることにより、回転エネルギーを生み出すことができる。次いで、回転エネルギーを、発電機によって電気に変換し、電力網、車両、または他の負荷に供給することができる。
【０００３】
いくつかの例では、発電システムの上記構成要素は、様々な環境（例えば寒冷環境）で動作する場合があり、例えば、発電システムの構成要素が周囲空気を受け入れるときに凍結したり、詰まったり、機能不全に陥ることがある。発電システムが様々な環境で効率的に動作することを保証するために、これらの環境で発電システムを動作させるための改良されたシステムおよび方法が有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８８４４２５８号明細書
【発明の概要】
【０００５】
出願時の特許請求の範囲に相応する特定の実施形態を以下に要約する。これらの実施形態は特許請求の範囲を限定しようとするものではなく、むしろ、これらの実施形態は、本明細書に開示する実施形態について可能性がある形式の概要を提供しようとするものにすぎない。実際、開示される実施形態は、以下に記載される実施形態に類似しても、あるいは以下に記載される実施形態から異なってもよい種々の形態を包含することができる。
【０００６】
第１の実施形態では、発電システムは、プロセッサと、メモリ格納命令と、を含み、メモリ格納命令はプロセッサに対して、発電システムに関して１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブに送信させて、バルブは、圧縮機から出る第１の流体を圧縮機の入口に流体的に結合するように構成される。
【０００７】
第２の実施形態では、１つまたは複数のプロセッサによって実行される命令を格納する有形の非一時的コンピュータ可読媒体であって、命令は、実行された場合に、１つまたは複数のプロセッサに対して、発電システムに関する１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定させ、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブに送信させて、バルブは、圧縮機から出る第１の流体を圧縮機の入口に流体的に結合するように構成される。
【０００８】
第３の実施形態では、方法は、プロセッサを介して、発電システムに関する１つまたは複数の周囲条件を示す第１の組のセンサデータを受信するステップを含む。さらに、本方法は、プロセッサを介して、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値を上回っているかどうかを判定するステップと、プロセッサを介して、１つまたは複数の周囲条件のうちの１つがそれぞれのしきい値よりも低い場合に開くように信号をバルブに送信するステップと、を含み、バルブは、圧縮機から出る第１の流体を圧縮機の入口に流体的に結合するように構成される。
【０００９】
ここで開示する実施形態のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態による、発電システムの１つまたは複数の出力パラメータを制御する発電システムおよびコントローラのブロック図である。
【図２】一実施形態による、図１の発電システムのシステム出力パラメータの１つまたは複数の制御を可能にする発電システムの構成要素の配置の概略図である。
【図３】一実施形態による、船外ブリード熱流を調整することによって、図１の発電システムの１つまたは複数のシステム出力を制御するためにコントローラによって実行される処理の流れ図である。
【図４】一実施形態による、図１の発電システムの目標システム出力パラメータを達成するために閉ループフィードバックを介して燃料スケジュールを変更する、コントローラによって実行される処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示の１つまたは複数の特定の実施形態について以下で説明する。これらの実施形態の簡潔な説明を提供しようと努力しても、実際の実施の全ての特徴を本明細書に記載することができるというわけではない。エンジニアリングまたは設計プロジェクトのような実際の実施の開発においては、開発者の特定の目的を達成するために、例えばシステム関連および事業関連の制約条件への対応など実施に特有の決定を数多くしなければならないし、また、これらの制約条件は実施毎に異なる可能性があることを理解されたい。さらに、このような開発作業は複雑で時間がかかるかもしれないが、それでも、この開示の利益を得る当業者にとっては、設計、製作、および製造の日常的な仕事であることを理解されたい。
【００１２】
本開示の様々な実施形態の要素を導入する場合に、「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、「前記（ｔｈｅ）」および「前記（ｓａｉｄ）」は１つまたは複数の要素があることを意味するものである。「備える」、「含む」、および「有する」という用語は、包括的なものであって、列挙された要素以外の付加的な要素があり得ることを意味するものである。
【００１３】
発電システムは、周囲条件が温度および湿度などで大きく変化する可能性がある様々な環境で動作することができる。場合によっては、周囲条件がしきい値を上回るか下回る場合に、発電システムの効率および寿命が損なわれるおそれがある。例えば、発電システムは、周囲温度が周囲温度しきい値を下回る環境で動作することができる。場合によっては、周囲温度しきい値を下回る温度を有する周囲空気によって、発電システムの圧縮機の入口またはガスタービン圧縮機の前方部分に氷が蓄積することがある。さらに、いくつかの例では、周囲空気は、発電システムの様々な構成要素を損傷させ、より頻繁なメンテナンスを伴い、システムの効率に悪影響を及ぼし、および／または他の負の結果をもたらすおそれがある。
【００１４】
特定の気候条件では、水が圧縮機入口の上に落ちて（例えば、水供給源を介して）、氷が蓄積する可能性がある。いくつかの例では、発電システムの構成要素（例えば、冷却塔）が、圧縮機入口での水の蓄積に加わる水供給源を生成する可能性もある。氷が入口に蓄積すると、入口の流れ能力を制限し、適切な量の空気が圧縮機に入るのを効果的に妨げることがある。以下に議論される主題は、いくつかの例において、前述した氷の蓄積を防止することができるシステムおよび方法を扱う。
【００１５】
発電システムが特定の環境の様々な周囲条件で効率的に動作することを保証するために、発電システムによって生成された排気（例えば、排出物の組成、排気ガス温度など）を空気入口位置に導き直すことができる。このように、様々な周囲空気条件が排気を使用して補償され、それにより圧縮機入口における好ましくない条件（例えば、凍結など）を防止することによって、発電システムのいくつかの構成要素の寿命を延ばすことができる。周囲空気の入口温度および湿度などの入力と、発電システムのガスタービン排出物、動力出力、および出口ガス温度などの出力と、の間の因果関係が確立されている場合には、入力を操作して出力を変更することができる。
【００１６】
さらに、特定の発電システムの場合では、モデルが入力と出力との間の関係を確立するように、モデルを開発することができる。場合によっては、発電システムの出力を変更（例えば、制御）するように入力を調整することができる。例えば、圧縮機およびガスタービンを含む発電システムでは、圧縮機に入る流体の入口条件とガスタービンの出口パラメータとの間の関係が存在し得る。入口条件は、圧縮機に入る流体の温度および湿度を含むことができ、ガスタービンの出口パラメータは、ガスタービンの排出物、ガス出口温度、および動力出力を含むことができる。場合によっては、圧縮機の入口条件を変更することによって、ガスタービンの出口パラメータを制御することができる。
【００１７】
前述したことを考慮して、例えば、発電システムの構成要素の寿命を向上させるために、本明細書に記載の技術を組み込むことができる発電システム１０の一実施形態を説明することは有用であり得る。図示するように、図１は、ガスタービンシステム１２、監視および制御システム１４、ならびに燃料供給システム１６を含む発電システム１０の一例を示している。ガスタービンシステム１２は、圧縮機２０、燃焼システム２２、燃料ノズル２４、ガスタービン２６、および排気部２８を含むことができる。動作中に、ガスタービンシステム１２は、周囲流体３０（例えば、空気）を圧縮機２０内に引き込むことができる。圧縮機２０の入口には、以下に詳細に説明するように、周囲流体３０を処理して受け入れるためのフィルタ２１を配置することができる。さらに、フィルタ２１は、周囲流体３０の流れを圧縮機２０に導くことができる。さらに、周囲流体３０を受け取ると、圧縮機は周囲流体３０を圧縮し、周囲流体３０を燃焼システム２２（例えば、多くの燃焼器を含む）に移動させることができる。燃焼システム２２では、燃料ノズル２４（またはいくつかの燃料ノズル２４）が燃料を噴射して圧縮された周囲流体３０と混合し、例えば空燃混合気を生成することができる。
【００１８】
空燃混合気は燃焼システム２２内で燃焼して高温燃焼ガスを発生させることができ、高温燃焼ガスは下流のタービン２６内に流れて１つまたは複数のタービン段を駆動する。例えば、燃焼ガスはタービン２６を通って移動してタービンブレードの１つまたは複数の段を駆動することができ、これにより、次にシャフト３２の回転を駆動することができる。シャフト３２を、発電するためにシャフト３２のトルクを使用する発電機などの負荷３４に接続することができる。タービン２６を通過した後に、高温燃焼ガスを、排気ガス３６として排気部２８を介して環境に排出することができる。排気ガス３６は、二酸化炭素（ＣＯ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）などのガスを含むことができる。
【００１９】
排気ガス３６は熱エネルギーを含んでもよく、熱エネルギーは熱回収蒸気発生システム（ＨＲＳＧ）３７によって回収することができる。発電システム１０などの複合サイクルシステムでは、高温排気３６がガスタービン２６から流れてＨＲＳＧ３７に送られ、そこで高圧高温蒸気を生成するために使用することができる。次に、ＨＲＳＧ３７によって生成された蒸気は、さらなる発電のために蒸気タービンエンジンを通過することができる。さらに、生成された蒸気は、燃料３１を燃焼させて未処理の合成ガスを生成するために使用されるガス化装置など、蒸気を使用することができる任意の他の処理に供給されてもよい。ガスタービンエンジンの生成サイクルは、「トッピングサイクル」と呼ばれることが多く、蒸気タービンエンジンの生成サイクルは、「ボトミングサイクル」と呼ばれることが多い。これらの２つのサイクルを組み合わせることにより、両方のサイクルにおいてより大きな効率をもたらすことができる。特に、トッピングサイクルからの排熱を取り込み、それを用いて、ボトミングサイクルで使用するための蒸気を発生させることができる。
【００２０】
特定の実施形態では、システム１０はコントローラ３８も含むことができる。コントローラ３８を、いくつかのセンサ４２、ヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）オペレータインターフェース４４、およびシステム１０の構成要素を制御するのに適した１つまたは複数のアクチュエータ４３に通信可能に接続することができる。アクチュエータ４３は、システム１０の様々な構成要素を制御するのに適したバルブ、スイッチ、ポジショナ、ポンプなどを含むことができる。コントローラ３８は、センサ４２からデータを受信することができ、圧縮機２０、燃焼器２２、タービン２６、排気部２８、負荷３４、およびＨＲＳＧ３７などを制御するために使用することができる。
【００２１】
特定の実施形態では、ＨＭＩオペレータインターフェース４４は、システム１０の１つまたは複数のコンピュータシステムによって実行可能であってもよい。プラントオペレータは、ＨＭＩオペレータインターフェース４４を介して発電システム１０とインターフェースすることができる。したがって、ＨＭＩオペレータインターフェース４４は、プラントオペレータがコマンド（例えば、制御コマンドおよび／または動作コマンド）をコントローラ３８に提供することができるように、様々な入出力デバイス（例えば、マウス、キーボード、モニタ、タッチスクリーン、または他の適切な入出力デバイス）を含むことができる。
【００２２】
コントローラ３８は、開示された技術を実行するためにソフトウェアプログラムを実行することができる１つまたは複数のプロセッサ３９（例えば、マイクロプロセッサ）を含むことができる。さらに、プロセッサ３９は、複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数の「汎用」マイクロプロセッサ、１つまたは複数の専用マイクロプロセッサ、および／または１つまたは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣＳ）、またはそれらの組み合わせを含むことができる。例えば、プロセッサ３９は、１つまたは複数の縮小命令セット（ＲＩＳＣ）プロセッサを含むことができる。コントローラ３８は、制御ソフトウェア、ルックアップテーブル、構成データなどの情報を格納することができるメモリデバイス４０を含むことができる。メモリデバイス４０は、揮発性メモリ（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））および／または不揮発性メモリ（例えば、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、ハードドライブ、または任意の他の適切な光学、磁気、もしくはソリッドステート記憶媒体、またはそれらの組み合わせ）などの有形の非一時的な機械可読媒体を含むことができる。
【００２３】
さらに、図１に示すセンサ４２はコントローラ３８に通信可能に結合され、さらなる処理および／または解析のために、センサ４２はリアルタイムデータ（例えば、または他の適切なデータ）をコントローラ３８に中継することができることに留意されたい。例えば、燃焼器２２、圧縮機２０、負荷３４、ガスタービン２６などのセンサ４２をコントローラ３８に通信可能に結合することができる。特定の実施形態では、ＨＭＩオペレータインターフェース４４は、発電システム１０内の誤動作および／または異常を識別するために、コントローラ３８から処理されたセンサデータを受信することができる。特定の実施形態では、ＨＭＩオペレータインターフェースは、以下に詳細に説明する制御方式の品質管理を設定し、容易にすることができる。
【００２４】
図２を参照すると、図示した実施形態は、発電システムの１つまたは複数のシステム出力（例えば、システム出力パラメータ）をコントローラ３８を介して制御することを可能にする発電システムの構成要素の配置の概略図を含む。より具体的には、図示した実施形態は、圧縮機２０と、圧縮機２０の入口に配置されたフィルタ２１と、を含む。特定の実施形態では、フィルタ２１は、圧縮機２０の入口の上に、当接して、またはその近くの任意の位置に配置することができる。いくつかの実施形態では、フィルタ２１は、フィルタを横切る周囲流体３０から微粒子を除去することができるように、互いに積み重ねられた一連のパネルを含むことができる。例えば、フィルタ２１は、圧縮機２０の入口に互いに積み重ねられた２つ、４つ、６つ、または任意の他の数のパネルを含むことができる。さらに、フィルタ２１は、流体を受け入れるための開口部または空気流路を含むことができる。例えば、フィルタ２１は、周囲流体を受け入れる第１の空気流路と、圧縮機２０から排出される流体を受け入れる第２の空気流路と、を含むことができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、周囲流体３０（例えば、空気）が圧縮機２０に流入する前にフィルタ２１を通って流れることができるように、フィルタ２１を圧縮機２０の入口に配置することができる。特定の実施形態では、フィルタ２１は、フィルタ２１の性能および／または状態を示すデータを受信してコントローラ３８に送信するセンサ４２を含むことができる。特定の実施形態では、センサ４２は、フィルタ２１の周りの周囲条件を示すデータをコントローラ３８に中継することもできる。さらに、センサデータに少なくとも部分的に基づいて、コントローラ３８は、フィルタ２１のアクチュエータ４３を作動させて、例えばフィルタ２１の開口部を開閉する、および／またはフィルタ２１の他のアクチュエータ４３を制御することができる。
【００２６】
図示した実施形態は、圧縮機２０およびフィルタ２１に関連する様々な流路を含む。第１に、圧縮機２０は、排出された流体（例えば圧縮空気）を圧縮機２０からガスタービン２６に向けて導く第１の流路５０を含む。ガスタービン２６に到達すると、排出された流体は、ガスタービンブレードの１つまたは複数の段を駆動するために使用され、上述したように、負荷３４に動力を与えるシャフト３２の回転を駆動することができる。さらに、ガスタービン２６は、データを（例えば、信号として）コントローラ３８に送信する１つまたは複数のセンサ４２を含むことができる。コントローラ３８は、制御方式に従ってガスタービン２６のアクチュエータ４３を作動させるためにセンサデータを処理することができる。さらに、コントローラ３８は、センサデータを処理して、排出物、排気温度、動力出力などのガスタービン２６の特定の出力パラメータを変更することができる。
【００２７】
さらに、圧縮機２０は、以下で「一次ブリード熱（ＰＢＨ）流路５２」と呼ばれる第２の流路を含む。ＰＢＨ流路５２は、圧縮機２０から排出される流体を所与の流量（ＰＢＨ流量）および所与の温度（ＰＢＨ温度）で導く。圧縮機２０から排出される流体は、ＰＢＨバルブ５４を通って流れる流体の温度および／またはエネルギーが高くなるように、高圧および高温であってもよい。さらに、ＰＢＨバルブ５４は、ＰＢＨ流路５２を流れる流体の流れを調整する。コントローラ３８は、制御方式に従ってＰＢＨバルブ５４を開閉する要求を示す信号を送信することができる。特定の実施形態では、コントローラ３８は、アクチュエータ４３を作動させてＰＢＨバルブ５４を開閉することができる。例えば、コントローラ３８は、ＰＢＨバルブ５４を閉じる要求を示す信号を送信して、コントローラ３８がアクチュエータ４３を作動させてＰＢＨバルブ５４を閉じるようにしてもよい。ＰＢＨバルブ５４が完全に閉じている場合には、ＰＢＨ流路５２を通って流体が流れることができないので、ＰＢＨ温度およびＰＢＨ流量はゼロになり得る。
【００２８】
さらに、圧縮機２０は、以下で「船外ブリード熱（ＯＢＢ）流路５６」と呼ばれる第３の流路を含む。ＯＢＢ流路５６はＰＢＨ流路５２から流体を受け入れ、ＯＢＢ流路５６が所与の流量（ＯＢＢ流量）および所与の温度（ＯＢＢ温度）を有する。図示するように、ＯＢＢ流路５６は、流体流をフィルタ２１内に導く。ＯＢＢ流路５６から流体を受け入れることに加えて、フィルタ２１は周囲流体３０も受け入れることができることに留意されたい。さらに、ＯＢＢバルブ５８は、ＯＢＢ流路５６を通って流れる流体の流れを調整する。コントローラ３８は、以下でより詳細に説明するように、制御方式に従ってＯＢＢバルブ５８を開閉する要求を示す信号を送信することができる。特定の実施形態では、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８のアクチュエータ４３を作動させて、ＯＢＢバルブ５８を開閉することができる。例えば、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８を閉じる要求を示す信号を送信して、コントローラ３８がアクチュエータ４３を作動させてＯＢＢバルブ５８を閉じるようにしてもよい。ＰＢＨバルブ５４が完全に閉じている場合には、ＰＢＨ流路５２を通って流体が流れることができないので、ＰＢＨ温度およびＰＢＨ流量はゼロになり得る。
【００２９】
さらに、圧縮機２０は、以下で「入口ブリード熱（ＩＢＨ）流路６０」と呼ばれる第４の流路を含むことができる。ＩＢＨ流路６０は、所与の流量（ＩＢＨ流量）および所与の温度（ＩＢＨ温度）でＰＢＨ流路５２から流体を受け入れることができる。図示するように、ＩＢＨ流路６０は、ＰＢＨ流路５２からの流体の流れをフィルタ２１の後の圧縮機入口の始めに導いて、ＩＢＨ流路６０が、ＩＢＨ流路６０を通って流れる流体とフィルタ２１から出る流体（例えば、周囲流体３０およびＯＢＢ流路５６からの流体）を結合することができる。ＩＢＨバルブ６２は、ＩＢＨ流路６０を通って流れる流体の流れを調整する。コントローラ３８は、制御方式に従ってＩＢＨバルブ６２を開閉する要求を示す信号を送信することができる。特定の実施形態では、コントローラ３８は、アクチュエータ４３を作動させてＩＢＨバルブ６２を開閉することができる。例えば、コントローラ３８は、ＩＢＨバルブ６２を閉じる要求を示す信号を送信して、コントローラ３８がアクチュエータ４３を作動させてＩＢＨバルブ６２を閉じるようにしてもよい。ＩＢＨバルブ６２が完全に閉じている場合には、ＩＢＨ流路６０を通って流体が流れることができないので、ＩＢＨ温度およびＩＢＨ流量はゼロになり得る。
【００３０】
さらに、特定の実施形態では、ＩＢＨ流路６０およびＩＢＨバルブ６２が含まれなくてもよいことに留意されたい。特定の実施形態では、ＩＢＨ流路６０およびＩＢＨバルブ６２が含まれない場合には、流路５２に沿って圧縮機２０から出る流体を流路５６に導くことができる（例えば、ＯＢＢバルブ５８が開いている場合）。
【００３１】
このことを念頭に置いて、図３は、船外ブリード熱（ＯＢＢ）バルブ５８を調整し、それによってＯＢＢ流路５６を流れる流体を調整することによってシステム（例えば、発電システム）の１つまたは複数の出力パラメータを制御するためにコントローラ３８によって実行される処理の流れ図８０を示す。
【００３２】
一実施形態では、コントローラ３８は、周囲条件（例えば、周囲の気温、圧力、湿度など）を示すデータ（例えば、センサデータ）を受信することができる。周囲条件がしきい値未満である場合には、ＯＢＢバルブ５８が開き、周囲条件を低下させることができる。さらに、コントローラ３８が、しきい値よりも大きい周囲条件を示すセンサデータを受信する場合には、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８を閉鎖させる信号をＯＢＢバルブ５８に送信することができる。
【００３３】
さらに、ＩＢＨバルブ６２は、例えば、ＰＢＨ流路５２を通って流れる圧縮機吐出流体を、ＩＢＨ流路６０に沿って圧縮機２０に戻すように、特定の割合で開くか、または特定の割合で閉じることができる。例えば、ＯＢＢバルブ５８が閉じている場合に、ＰＢＨ流路５２を通って流れる流体が、ＰＢＨ流路５２を通って圧縮機２０から出た後に圧縮機２０に戻ることができるように（例えば、ＰＢＨバルブ５４は開いた状態に維持されるので）、ＩＢＨバルブ６２は開いたままであってもよい。
【００３４】
さらなる例として、ＩＢＨバルブ６２が閉じたままであってもよく、ＯＢＢバルブ５８が開くときに、ＰＢＨ流路５２を流れる流体（例えば、高温の圧縮機吐出流体）がＯＢＢ流路５６に沿って流れることができる。このような流れ構成では、ＯＢＢバルブ５８が開いている場合に、圧縮機２０から排出され、ＰＢＨ流路５２を流れる流体は、フィルタ２１の入口に流れ、周囲流体３０と混合することができる。特定の実施形態では、流体のこの混合物は、周囲流体３０と比較してより高い温度を有し、フィルタ２１および／または圧縮機２０が凍結粒子で凍結または閉塞するのを防止することができる。
【００３５】
より詳細には、コントローラ３８は、センサ４２を介してフィルタ２１の周囲条件を示すデータを受信する（ブロック８２）。周囲条件は、発電システム１０の環境の湿度、フィルタ入口の温度、フィルタ２１の内部の圧力、および／または周囲流体３０の流れに影響を及ぼす他の適切な周囲条件を含むことができる。周囲条件は、フィルタ２１の上に配置され、当接され、その内部に、またはその任意の位置に配置される１つまたは複数のセンサ４２によって測定することができる。特定の実施形態では、１つまたは複数のセンサ４２は、コントローラ３８と（例えば、無線通信または地上回線を介して）通信可能に結合されてもよい。さらに、特定の実施形態では、センサデータは、コントローラ３８にリアルタイムまたはほぼリアルタイムに送信されてもよい。例えば、フィルタ２１の１つまたは複数のセンサ４２は、発電システムの様々な場所における環境の湿度、温度および圧力のデータを取得し、コントローラ３８にデータを送信することができる。
【００３６】
特定の実施形態では、コントローラ３８は、ガスタービン２６の近くに、またはガスタービン２６上に配置することができるセンサ４２からセンサデータを受信することもできる。コントローラ３８は、フィルタ２１から受信されたセンサデータと併せて、ガスタービン２６（例えば、発電システム１０の任意の他の構成要素）からセンサデータを受信することができる。
【００３７】
特定の実施形態では、ガスタービン２６から受信したセンサデータをコントローラ３８によって利用して、ガスタービン２６が適切な状態で動作していることを確認することができる。すなわち、コントローラ３８は、ガスタービン２６の出力パラメータのリアルタイムまたはほぼリアルタイムの測定を行い、リアルタイム測定値をガスタービン２６の出力パラメータの計算値と比較するようにプログラムすることができる。特定の実施形態では、ガスタービン２６の出力パラメータのセンサデータは、以下に説明する流れ図８０によって実行されるステップの精度をチェックする方法として、コントローラ３８によって計算された出力パラメータと比較することができる。
【００３８】
コントローラ３８は、フィルタ２１の周囲条件のセンサデータを受信した後に、データを処理して、フィルタ２１の周囲条件がしきい値よりも大きいかどうかを判定する（判定ブロック８４）。より詳細には、フィルタ２１のセンサ４２によって測定された周囲条件に対するしきい値が存在し得る。特定の実施形態では、フィルタ２１の入口における温度、湿度、圧力などの異なる周囲条件に対するそれぞれのしきい値が存在してもよい。例えば、温度しきい値は２９０度ケルビンであり、湿度しきい値は５０％相対湿度（ＲＨ）であり、圧力しきい値は０．７１ｋＰａであってもよい。
【００３９】
特定の実施形態では、しきい値は、例えば、圧縮機２０の入口での凍結を防止するためにプラントオペレータ（例えば、発電システム１０を操作する人）によって予め設定された値であってもよい。いくつかの実施形態では、周囲条件のしきい値は、時間の経過と共にフィルタ２１のセンサ４２から得られたセンサデータおよび／または圧縮機２０のセンサ４２から得られたセンサデータに基づいてコントローラ３８によって自動的に生成される値であってもよい。センサ４２によって得られた発電システム１０の様々な構成要素（例えば、圧縮機２０、ガスタービン２６など）のデータに基づいて、コントローラ３８が周囲条件のしきい値を更新することができる。例えば、コントローラ３８は、センサ４２から周囲流体３０の温度測定値を受信し、圧縮機２０の凍結を防止するために、温度しきい値を２９０度ケルビンにするべきであると判断することができる。このようにして、温度しきい値を２９０度ケルビンに更新することができる。
【００４０】
周囲条件がしきい値を上回っている場合には、ＯＢＢバルブ５８は開かれないままであり、コントローラ３８は、所与の頻度でフィルタ２１の周囲条件を継続して受信することができる（ブロック８２）。例えば、特定の実施形態では、低温流体（例えば、周囲流体３０）が圧縮機２０の入口に流入してその内部構成要素を凍結させて、ガスタービン２６の出力の効率を低下させることを防止するために、温度しきい値を２９０度ケルビンに設定することができる。特定の実施形態では、コントローラ３８は、周囲条件が２９０度ケルビンの予め設定されたしきい値未満になるまで、フィルタ２１の周囲条件に関するデータを受信し続けることができる。
【００４１】
周囲温度（例えば、または他の状態）がしきい値（例えば、２９０度ケルビン）未満である場合には、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８のアクチュエータ４３に信号を送信し、ＯＢＢバルブ５８を開くことができる（ブロック８６）。以下では、ＯＢＢバルブ５８を開閉することに関して、ＯＢＢバルブ５８を開閉することにより、ＯＢＢバルブ５８を特定の割合で開閉することができることに留意されたい。例えば、コントローラがアクチュエータ４３に送信することができる信号は、ＯＢＢバルブを５％、１０％、２５％、５０％、７５％または任意の他の適切な割合で開かせることができる。参考までに、ＯＢＢバルブ５８が０％開いている場合には、ＯＢＢバルブ５８は完全に閉じている。ＯＢＢバルブ５８が１００％開いている場合には、ＯＢＢバルブは完全に開いている。いくつかの実施形態では、バルブを開閉することは、バルブに関連する開口部の一部を開閉することを含むことができる。
【００４２】
ＯＢＢバルブ５８を開くことによって、流体がＯＢＢバルブ５８を通ってＯＢＢ流路５６に沿ってフィルタ２１の入口に流れる。上述したように、圧縮機２０から排出された流体は高温であり、またＰＢＨバルブ５４が開いていてもよいので、特定の実施形態では、ＯＢＢバルブ５８を開くことにより、高温流体（例えば圧縮機２０からの）を周囲流体３０と混合することができる。いくつかの実施形態では、この流体の混合は、圧縮機２０が凍結するのを防止し、それにより、発電システム１０の構成要素への損傷を防止し、おそらくガスタービン２６の効率の低下を防止することができる。
【００４３】
ＯＢＢバルブ５８を開くようにする信号を送信した後に（例えば、周囲条件がそれぞれのしきい値よりも大きいかまたは小さい場合）、コントローラ３８は、周囲条件がそれらのそれぞれのしきい値量よりも大きいか否かを再度判定することができる（ブロック８８）。すなわち、特定の実施形態では、コントローラ３８は、タイミング方式に従って周囲温度の測定値を得ることができる。例えば、コントローラ３８は、１００ミリ秒毎、１秒毎、４秒毎、１分毎、または任意の他の適切な頻度でセンサ４２からのデータ測定値を受信することができる。特定の実施形態では、周囲温度を示すデータ測定値を受信した後に、コントローラ３８は、周囲温度（例えば、または他の周囲条件）がそのしきい値よりも大きいかどうかを判定するために進むことができる（ブロック８４およびブロック８８）。
【００４４】
ＯＢＢバルブ５８が開放された後に、周囲条件が依然としてそれらのしきい値よりも小さい場合には、コントローラは、ＯＢＢバルブ５８をさらに開くように信号を送信することができる（ブロック８６）。上述したように、特定の実施形態では、ＯＢＢバルブ５８は、周囲温度がそのしきい値よりも低くなるように開くことができる。
【００４５】
一方、特定の実施形態では、周囲条件がそれぞれのしきい値よりも大きい場合には、コントローラ３８がＯＢＢバルブ５８に信号を送信し、ＯＢＢバルブ５８を閉じる（ブロック９０）。前述の例を続けると、フィルタ２１の入口で得られた周囲温度（例えば、および他の周囲条件）の測定値がそのしきい値よりも大きい場合には、コントローラ３８はＯＢＢバルブ５８に信号を送信して、その信号がＯＢＢバルブ５８を特定の割合で閉じるようにすることができる。例えば、コントローラ３８は、２９０ケルビンの温度しきい値を有するようにプログラムすることができる。ＯＢＢ流路５６を流れる流体は熱くなり得るので、ＯＢＢ流路５６を通る流体の流れを増加させると、フィルタ２１に流入する流体（例えば、周囲流体３０およびＯＢＢ流路５６を通る流体であってもよい）の温度を上昇させることができる。このように、ＯＢＢバルブ５８を閉じる信号を送信することにより、圧縮機２０（またはフィルタ２１）に入る流体の温度を下げて、それぞれのしきい値に近づけることができる。
【００４６】
いくつかの実施形態では、流れ図８０は、周囲流体３０の湿度または周囲流体３０の他の条件などの、温度以外の周囲条件に適用されてもよいことに留意されたい。さらに、流れ図８０のロジックは、周囲条件がしきい値より大きい場合にＯＢＢバルブ５８を代わりに開き、周囲条件がしきい値未満である場合にＯＢＢバルブ５８を閉じるように実施されてもよい。さらに、いくつかの実施形態は、２つ以上の周囲条件（例えば、温度、湿度など）に流れ図８０を適用して、２つ以上の周囲条件がそれぞれのしきい値よりも大きいかまたは小さいことを保証することができる。
【００４７】
前述の流れ図８０を念頭に置いて、発電システム１０への入力と発電システム１０の出力との間の関係を確立するための数学的モデル。圧縮機入口の流量は、以下のように定義することができる。
【００４８】
【数１】
2018189083.tif 000003
ここで、
【００４９】
【数２】
2018189083.tif 000004
は圧縮機入口の流量、
【００５０】
【数３】
2018189083.tif 000005
は周囲流体３０の流量、
【００５１】
【数４】
2018189083.tif 000006
はＯＢＢ流路５６を流れる流体の流量、
【００５２】
【数５】
2018189083.tif 000007
はＰＢＨ流路５２を流れる流体の流量、
【００５３】
【数６】
2018189083.tif 000008
はシステムからの漏れの流量である。
【００５４】
エンタルピー流量は、以下のように定義することができる。
【００５５】
【数７】
2018189083.tif 000009
ここで、Ｈはエンタルピー流量であり、
【００５６】
【数８】
2018189083.tif 000010
は質量流量であり（例えば、式１の変数のいずれかを指してもよい）、ｈは比エンタルピーである。
【００５７】
比エンタルピーは、流体の圧力と温度の両方の関数であることに留意されたい。これらの関係を念頭に置いて、数学的モデルを次のように作成することができる。
【００５８】
【数９】
2018189083.tif 000011
ここで、Ｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓはガスタービン２６からの排出量（例えば、窒素酸化物（ＮＯｘ）の）であり、Ｅｔｅｍｐはガスタービン２６からの排気ガスの温度であり、Ｅｐｏｗｅｒはガスタービン２６の動力出力である。ガスタービンからのこれらの出力パラメータは、ＯＢＢ流路５６を流れる流体の質量流量の関数である。したがって、ＯＢＢ流路５６を通る流体の流れを調整することにより、ガスタービンの出力パラメータを制御することができる。
【００５９】
さらに、いくつかの実施形態では、数学モデルは、Ｂｒａｙｔｏｎ  Ｃｙｃｌｅなどの原理によって支配されてもよい。数学的モデルは、ＯＢＢバルブ５８に対する任意の変更（例えば、任意のパーセントによる開閉）が、他の緩和制御因子が生じなければ、排気温度および動力出力に測定可能な変化をもたらすことを反映することができる。すなわち、定常状態のシステムでは、ＯＢＢバルブ５８の任意の変化および（例えば、モデルがＯＢＢバルブ５８の変化を調整しないような）変動に対する他の自動的な補償がないことによって、排気温度および動力出力の対応する変化（例えば、減少）をもたらす可能性がある。ＯＢＢバルブ５８への変更がシステム出力パラメータにどの程度影響を及ぼすかの相関関係は、数学モデルが考慮し得る他の要因の中でも、バルブのサイズに依存することができる。
【００６０】
特定の実施形態では、流れ図８０を適用して周囲条件（例えば、温度、湿度など）を調整することに加えて、流れ図８０の処理を適用して、少なくとも上記の数学的モデルに基づいて、ガスタービン２６の出力パラメータを制御することができる。すなわち、ＯＢＢバルブ５８を特定の量だけ開くと、ＯＢＢバルブ５８を通る一定量の流れが生じ得る。特定の実施形態では、コントローラ３８は、他のバルブが一定（例えば、開または閉）に保たれている場合に、ＯＢＢバルブ５８を通る流れ（および流量）を調整することによってガスタービン２６の出力パラメータを算出し制御することができる。例えば、センサ４２は、ＯＢＢバルブ５８の測定値（例えば、流量の）を取得し、測定値をコントローラ３８に送信することができる。次に、コントローラ３８は、式３に示すように、ＯＢＢバルブ５８を通る流量に基づいて、排気温度、窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量などのガスタービン２６の出力パラメータおよびガスタービン２６の動力出力を計算することができる。このように、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８を通る流れパラメータ（例えば、流量）を調整することによってガスタービン２６の出力を制御して、周囲条件をしきい値より上に維持することに関して上述したように、ガスタービンの出力をしきい値より上にしておくことができる。
【００６１】
図４に注目すると、システム出力パラメータ（例えば、ガスタービン２６の出力パラメータ）を目標しきい値内に維持しようとするガスタービン２６の燃料スケジュールを変更する処理の流れ図１００が示されている。流れ図１００は、図１および図２に示すものと同様の発電システム１０に適用することができる。より具体的には、ＯＢＢバルブ５８が開いた状態に維持されている場合に、流れ図１００を図２の概略図に適用することができる。すなわち、流れ図１００によって示される処理は、ＯＢＢバルブ５８が開いた状態に維持されている間に、ガスタービンの測定可能な出力パラメータに変化を生じさせることができる。さらなる実施形態では、それは、圧縮機２０およびガスタービン２６に関連するバルブの状態（例えば、バルブが開いているかまたは閉じているか）がわかっている場合には、流れ図１００の実施を容易にすることができる。
【００６２】
前述のことを念頭において、流れ図１００は、システム入力およびシステム出力パラメータ（例えば、ガスタービン２６の出力パラメータ）を示すセンサデータを受信するコントローラ３８を含む。システム入力は、ＯＢＢバルブ５８を通る流量
【００６３】
【数１０】
2018189083.tif 000012
周囲流体３０の温度、および／または任意の他の適切な入力変数を含むことができる。システム出力パラメータは、排気温度、窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量などを含むことができる。次に、コントローラ３８は、システム出力パラメータがしきい値内にあるかどうかを判定することができる。システム出力パラメータがしきい値内にある場合には、コントローラ３８は、それらのシステム出力を生成するために現在の燃料スケジュールを維持することができる。いくつかの実施形態では、システム出力パラメータがしきい値内にある場合に、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８をその現在の状態（例えば、特定の量開いているか閉じている）に維持することもできる。さらに、コントローラ３８は、システム出力パラメータを示すセンサデータを受信し続けることができる。
【００６４】
一方、システム出力パラメータがしきい値内にない場合、コントローラ３８は、燃料スケジュールおよび／またはＯＢＢバルブ５８に対する調整を決定して、システム出力パラメータの目標値を達成することができる。燃料スケジュールの調整を決定した後に、コントローラ３８は、燃料スケジュール調整に従って燃料スケジュールを変更し、かつ／またはセンサデータの値がしきい値内の値を反映するまで、ＯＢＢバルブ調整に従ってＯＢＢバルブ５８を変更することができる。
【００６５】
より詳細には、上述したように、ガスタービン２６は、ガスタービン２６の上に、その中に、および／またはそれに当接して配置されたセンサ４２を含むことができ、センサ４２は、ガスタービン２６の様々なシステム出力（ブロック１０２）の測定値を得ることができる。例えば、ガスタービン２６は、ガスタービン２６の排気を示す温度読み取り値をコントローラ３８に送ることができる第１のセンサ４２と、排気ガスのＮＯｘ組成を示す読み取り値をコントローラ３８に送ることができる第２のセンサ４２と、ガスタービン２６の動力出力を示す読み取り値をコントローラ３８に送ることができる第３のセンサ４２と、を含むことができる。さらに、上述したように、コントローラ３８およびセンサ４２は、互いに通信可能に結合されてもよい。コントローラ３８は、毎分１０、１００、１０００、または任意の適切な数のセンサ読み取り値を受信することができる。特定の実施形態では、データ測定およびデータの処理は、リアルタイムまたはほぼリアルタイムで行うことができる。
【００６６】
さらに、ガスタービンは、ガスタービン２６の様々なシステム入力（ブロック１０３）の測定値を取得することができるセンサ４２を含むことができる。例えば、ガスタービン２６は、圧縮機２０の入口の温度を示す温度読み取り値をコントローラ３８に送ることができるセンサ４２と、ＯＢＢバルブ５８を通る流量を示す読み取り値をコントローラ３８に送ることができる別のセンサ４２と、圧縮機２０に入る流体の特性（例えば、エンタルピー、温度、圧力など）を示す読み取り値を送ることができる別のセンサ４２などを含むことができる。
【００６７】
センサ読み取り値を受信し、システム入力およびシステム出力パラメータ（例えば、ガスタービンの前述の出力パラメータ）を決定した後に、コントローラ３８は、システム出力パラメータがしきい値内にあるかどうかを判定することができる（判定ブロック１０４）。特定の実施形態では、測定されたシステム出力パラメータは、許容可能な上限しきい値および許容可能な下限しきい値などの、それぞれのしきい値を有することができる。下限しきい値および上限しきい値内の任意の値は、システム出力パラメータの目標（例えば、許容可能な）値として特定することができる。例えば、ＮＯｘ排出物のシステム出力パラメータに関して、コントローラ３８は、７つのＮＯｘの下限しきい値と１０のＮＯｘの上限しきい値を規定する。
【００６８】
いくつかの例では、ＯＢＢバルブ５８を通る流量などの様々なシステム入力の測定値が、上述のシステム出力を決定するためにコントローラ３８によって使用されてもよい。すなわち、コントローラ３８は、上記の数学モデルと、ＯＢＢバルブ５８を通る流量と、様々な入力パラメータに関する他のセンサ読み取り値と、に基づいて、所与の時間または一定期間にわたってシステム出力を決定することができる。このようにして、コントローラ３８は、いくつかの実施形態では、システム出力を検出することなく、計算されたシステム出力が許容可能なしきい値範囲内にあるかどうかを判定することができる。
【００６９】
特定の実施形態では、しきい値は、プラントオペレータ（例えば、発電システムにサービスを提供する人）によって予め設定されてもよい。例えば、コントローラ３８は、目標ＮＯｘ排出出力しきい値を７と１０の値の間に自動的に規定するようにプログラムされてもよい。同様に、いくつかの実施形態では、他のシステム出力は、しきい値の上限値と下限値も含むことができ、しきい値外の値（例えば、システム出力を示すセンサデータ）を許容できないものとして識別することができる。
【００７０】
システム出力パラメータを特定し、システム出力パラメータ（例えばガスタービン出力）がそれぞれのしきい値内にあるかどうかを判定した後に、システム出力パラメータがしきい値内にある場合には、コントローラ３８はガスタービン２６の現在の燃料スケジュールを維持する（ブロック図１０６）。いくつかの実施形態では、ガスタービン２６の燃料スケジュールは、ガスタービン温度、燃焼温度、ガスタービン２６のノズルを通る燃料の個々の流れなどを含むことができる。システム出力パラメータ（例えば、ガスタービン２６の出力）は、ガスタービン２６の燃料スケジュールに部分的に基づいていることに留意されたい。したがって、特定の実施形態では、ガスタービン２６のセンサによって受信されたデータが、システム出力パラメータがそれぞれのしきい値内にあることを示す場合には、燃料スケジュールを維持することにより、システム出力パラメータをそれぞれのしきい値内に維持することができる。すなわち、ガスタービン２６のセンサ４２によって受信されたデータが、システム出力パラメータがそれぞれのしきい値内にあることを示す場合には、燃料スケジュールを維持することにより、システム出力パラメータの値を許容可能な値（例えば目標値）に維持することができる。
【００７１】
特定の実施形態では、燃料スケジュールが維持される（例えば、変更されないままである）場合には、測定可能なシステム出力パラメータは、それぞれのしきい値内にとどまることができる。例えば、コントローラ３８は、ＮＯｘ排出出力（例えば、または任意の他のシステム出力パラメータ）などのシステム出力パラメータを示すセンサデータを受信することができる。さらに、前述のシステム出力パラメータがそのしきい値内にある場合には、燃料スケジュールは維持される。例えば、コントローラ３８が１０個のＮＯｘの上側しきい値および７個のＮＯｘの下側しきい値を規定し、コントローラが９個のＮＯｘの排出測定値を示すセンサデータを受信する場合には、現在の燃料スケジュールを維持することができる。
【００７２】
上述の例では、流れ図１００は１つのシステム出力パラメータにのみ適用されるが、流れ図１００は２つ以上のシステム出力パラメータ（例えば、ＮＯｘ排出量および排気ガスの温度）に適用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、燃料スケジュールを維持するために、２つ以上のシステム出力パラメータの全てがそれぞれのしきい値内にあることが要求されてもよい。
【００７３】
いくつかの実施形態では、燃料スケジュールを維持するためにシステム出力パラメータの大部分（または任意の数）がそれぞれのしきい値内にあるように、優先順位方式をコントローラ３８にプログラムすることができる。例えば、コントローラ３８は、ＮＯｘ排出出力、排気ガス温度、ガスタービン２６の動力出力などのシステム出力パラメータを示すセンサデータを受信することができる。一実施形態では、排気ガス温度がそのしきい値内ではないが、ＮＯｘ排出出力および動力出力がそれぞれのしきい値内にある場合には、優先順位方式により燃料スケジュールを維持することができる。
【００７４】
しかしながら、システム出力パラメータがしきい値内にない場合（例えば、あるいは、上記の優先順位方式が満たされない場合）には、コントローラ３８は、燃料スケジュールおよび／またはＯＢＢバルブ５８に対する調整を決定して、目標システム出力を達成することができる（ブロック１０８）。いくつかの実施形態では、燃料スケジュール調整は、開いたＯＢＢバルブ５８、開いたＰＢＨバルブ５４、および測定可能なタービン出力パラメータに基づく燃料スケジュールへの閉ループフィードバック変更に基づくことができる。すなわち、燃料スケジュール変更は、センサ閉ループフィードバックに基づくことができる。
【００７５】
例えば、ガスタービン２６の排気ガスの温度（例えば、あるいは異なるシステム出力パラメータ）がしきい値内にない場合には、コントローラ３８は、燃焼温度などの燃料スケジュールパラメータが、ガスタービン２６の排気ガスの温度をしきい値（例えば、目標値）内に収まるように増減すべきであると決定することができる。さらに、コントローラ３８は、目標システムパラメータを達成するために、流路５６に沿ったより多くの（またはより少ない）流体流を可能にするためにＯＢＢバルブ５８が特定割合で開く（または閉じる）べきであると決定することができる。
【００７６】
システム出力がしきい値内にない場合に、燃料スケジュールおよび／またはＯＢＢバルブの変更を決定した後に、決定された燃料スケジュールの変更に従って燃料スケジュールが変更される（ブロック１１０）。例えば、ガスタービン２６の排気ガスの温度がそのしきい値内になく、かつ、排気ガス温度をしきい値内にするために燃焼温度を上げるべきであるとコントローラ３８が判断した場合には、コントローラ３８はそれに応じて燃料スケジュールを変更することができる（ブロック１１０）。
【００７７】
いくつかの実施形態では、燃料スケジュールを変更することは、適切なアクチュエータ４３を作動させることを示す信号を送信し、燃料スケジュールを変更して、（例えば、それぞれの目標しきい値内にない）システム出力パラメータを目標しきい値内に収まるようにすることを含むことができる。例えば、コントローラ３８は、燃焼温度を上げるべきであると決定することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ３８は、それに応じて燃料ノズルバルブを開き、燃料ノズルに流入する燃料およびガスの流量を増加させて圧力を増加させ、それによって燃焼温度を上昇させることができる。
【００７８】
決定された燃料スケジュール調整に従って燃料スケジューリングを変更した後に、ＯＢＢバルブ５８に対する決定された変更に従ってＯＢＢバルブ５８を変更することができる（ブロック１１２）。例えば、ガスタービン２６の排気ガスの温度がそのしきい値内になく、かつ、コントローラ３８は、排気ガス温度をしきい値内にするためにＯＢＢバルブ５８を開くべきであるとコントローラ３８が判定し得る場合には、コントローラ３８は、それに応じてＯＢＢバルブを変更する（ブロック１１０）。
【００７９】
いくつかの実施形態では、ＯＢＢバルブを変更することは、適切なアクチュエータ４３を作動させることを示す信号を送信し、ＯＢＢバルブを変更して、（例えば、それぞれの目標しきい値内にない）システム出力パラメータを目標しきい値内に収まるようにすることを含むことができる。例えば、コントローラ３８は、ＯＢＢバルブ５８を３５％開くべきであると決定することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ３８は、それに応じて、ＯＢＢバルブ５８を決定された量（例えば、３５％）だけ開き、流路５６に沿った流体の流れを増加させることができる。
【００８０】
上述の例は、１つのシステム出力がその目標しきい値内にない場合に燃料スケジュールの１つのパラメータを変更することのみを扱うが、いくつかの実施形態では、１つまたは複数のシステム出力がそれぞれの目標しきい値内にない場合に、燃料スケジュールの１つまたは複数のパラメータを変更することができる。上述したように、燃料スケジュールは、コントローラ３８によって決定された燃料スケジュール調整に従って変更され、それは、いくつかの実施形態では、ガスタービン２６の測定可能な出力のセンサフィードバックに基づいてもよい。
【００８１】
さらに、いくつかの実施形態では、システム出力パラメータのうちの２つ以上がそれぞれの目標しきい値内にない場合がある。このように、コントローラ３８は、１つまたは複数のシステム出力パラメータをそれぞれの目標値にすることができる燃料スケジュールおよび／またはＯＢＢバルブ５８の変更を決定することができる。上記の例は、燃料スケジュールおよびＯＢＢバルブ５８の両方が目標システム出力パラメータを達成するように変更される実施形態を開示しているが、特定の実施形態では、コントローラが変更を決定し、燃料スケジューリングまたはＯＢＢバルブ５８のいずれか一方を変更してもよいことに留意されたい。
【００８２】
決定された燃料スケジュール調整および／またはＯＢＢバルブ調整に従って燃料スケジュールを変更した後に、コントローラはシステム出力パラメータを示すセンサデータを受信し（ブロック１０２）、システム出力パラメータがそれぞれのしきい値内にあるかどうかを判定する。このように、流れ図１００は、上述したように、システム出力パラメータ（例えば、ガスタービン２６の出力）がそれぞれのしきい値内にある場合には燃料スケジュール（およびＯＢＢバルブ構成）を維持し、システム出力パラメータがそれらのそれぞれのしきい値内にない場合には燃料スケジュール（およびＯＢＢバルブ）を決定し変更するための閉ループ制御方式の実施形態を示す。
【００８３】
本開示の技術的効果には、発電システムのバルブ（例えば、ＯＢＢバルブ５８）を変更するためのシステムおよび方法が含まれる。バルブの変更には、バルブを特定のパーセントだけ開くか、またはバルブを特定のパーセントだけ閉じることが含まれる。さらに、バルブを変更することにより、周囲条件の測定値を対応するしきい値の近くに維持することができる。発電システムは、周囲条件を示すデータを発電システムのコントローラのプロセッサに送信することができるセンサを含むことができることに留意されたい。プロセッサが周囲条件のデータを受信した後に、周囲条件の１つまたは複数がそれぞれのしきい値より下である場合には、プロセッサはバルブを開く信号を送信することができる。あるいは、１つまたは複数の周囲条件がそれぞれのしきい値よりも大きい場合には、プロセッサはバルブを閉じる信号を送信することができる。
【００８４】
本明細書は、ここで開示された実施形態の実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も開示された実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意の装置またはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。開示された実施形態の特許することができる範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
【００８５】
本明細書に提示され特許請求されている技術は、現行の技術分野を明らかに改善し、抽象的、無形的または純粋に理論的ではない実体的な性質および具体的な事例を参照し適用される。さらに、本明細書の末尾に添付された請求項が「機能を実行するための手段」または「機能を実行するためのステップ」として指定された１つまたは複数の要素を含む場合、そのような要素は米国特許法２４条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図している。しかしながら、他の方法で指定された要素を含む請求項については、そのような要素は、米国特許法２４条（ｆ）に基づいて解釈されることを意図していない。
【符号の説明】
【００８６】
１０  発電システム
１２  ガスタービンシステム
１４  制御システム
１６  燃料供給システム
２０  圧縮機
２１  フィルタ
２２  燃焼器、燃焼システム
２４  燃料ノズル
２６  ガスタービン
２８  排気部
３０  周囲流体
３１  燃料
３２  シャフト
３４  負荷
３６  排気ガス
３７  ＨＲＳＧ
３８  コントローラ
３９  プロセッサ
４０  メモリデバイス
４２  センサ
４３  アクチュエータ
４４  ＨＭＩオペレータインターフェース
５０  第１の流路
５２  ＰＢＨ流路
５４  ＰＢＨバルブ
５６  ＯＢＢ流路
５８  ＯＢＢバルブ
６０  ＩＢＨ流路
６２  ＩＢＨバルブ
８０  流れ図
８２  ブロック
８４  判定ブロック
８６  ブロック
８８  ブロック
９０  ブロック
１００  流れ図
１０２  ブロック
１０３  ブロック
１０４  判定ブロック
１０６  ブロック図
１０８  ブロック
１１０  ブロック
１１２  ブロック
【図１】
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【図２】
2018189083.tif 000014
【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2018189083000001.pdf