(57)【要約】【課題】ガスタービンの信頼性を確保するとともに、コストアップや発電効率の低下を防止することができるガスタービンの運転方法およびガスタービンを提供する。【解決手段】圧縮機に吸入される空気の温度を検出する検出ステップＳ１と、少なくともガスタービンの出力、および、圧縮機に吸入される空気の温度に基づいて、入口案内翼の開度を算出する開度算出ステップＳ２と、算出された入口案内翼の開度が、圧縮機に吸入される空気の温度によって定まるＩＧＶ開度の制限値を越えるか否かを比較する比較演算ステップＳ３，Ｓ４と、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値を越えない場合には、入口案内翼の開度を算出された開度に制御し、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値を超える場合には、入口案内翼の開度をＩＧＶ開度の制限値を超えない開度に制御する制御ステップＳ５と、を有することを特徴とする。【選択図】図５
2011032869.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの圧縮機に吸入される空気の流量を調節する入口案内翼の開度を制御する前記ガスタービンの運転方法であって、
前記圧縮機に吸入される前記空気の温度を検出する検出ステップと、
少なくとも前記ガスタービンの出力、および、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出ステップと、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算ステップと、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を前記算出された開度に制御し、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御ステップと、
を有することを特徴とするガスタービンの運転方法。
【請求項２】
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかの比較は、前記空気の温度、および、前記入口案内翼の開度をパラメータとしたマップに基づいて行うことを特徴とする請求項１記載のガスタービンの運転方法。
【請求項３】
ガスタービンの圧縮機に吸入される空気の流量を調節する入口案内翼の開度を制御する前記ガスタービンの運転方法であって、
前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度を検出する検出ステップと、
少なくとも前記ガスタービンの出力、および、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出ステップと、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算ステップと、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を前記算出された開度に制御し、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御ステップと、
を有することを特徴とするガスタービンの運転方法。
【請求項４】
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかの比較は、前記空気の温度、前記空気の湿度、および、前記入口案内翼の開度をパラメータとしたマップに基づいて行うことを特徴とする請求項３記載のガスタービンの運転方法。
【請求項５】
前記ＩＧＶ開度の制限値が、前記入口案内翼の下流に配置された前記圧縮機の１段動翼におけるタービン動作が顕在化する臨界値に依存することを特徴とする請求項１ないし４に記載のガスタービンの運転方法。
【請求項６】
前記制御ステップにおいて、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、前記算出された開度と、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値と、に交互に制御することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガスタービンの運転方法。
【請求項７】
回転軸により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入して圧縮する動翼を有する圧縮機と、
開度を変更することにより該圧縮機に流入する前記空気の流量を調節する入口案内翼と、
前記圧縮機に吸入される空気の温度を測定する温度センサと、
少なくとも前記回転軸から取り出される出力、および、前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出部と、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算部と、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を、前記算出された開度に制御し、
前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御部と、
が設けられていることを特徴とするガスタービン。
【請求項８】
前記圧縮機に吸入される空気の湿度を測定する湿度センサがさらに設けられ、
前記比較演算部は、前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較することを特徴とする請求項７記載のガスタービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの運転方法およびガスタービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発電に用いられるガスタービンでは、定格負荷運転時における効率向上のみならず、部分負荷運転時における効率向上も求められている。ガスタービンを部分負荷状態で運転する場合には燃料流量を少なくするが、燃焼温度が低下すると炭化水素燃料を完全燃焼させることができなくなりＣＯ排出量が増大する可能性がある。このため燃焼ガス流の温度は、特定の温度範囲内に維持しなければならない。そこで、ガスタービンに流入する吸気流量を絞ることにより、タービン入口温度をできるだけ定格負荷運転時におけるタービン入口温度と同等に維持して、サイクル効率を高く保つ運用が採用されている。
【０００３】
例えば、ガスタービンにおける空気の流入部には、角度可変機構を有する入口案内翼（以下「ＩＧＶ」と表記する。）が設けられている場合、部分負荷運転時に、ガスタービンの軸線方向に対するＩＧＶの角度を大きくし、吸気流量を絞る制御が行われている。
【０００４】
つまり上述のように、ガスタービンの軸線方向に対するＩＧＶの角度を大きくすると、ＩＧＶの間の流路面積が狭くなり吸気流量が絞られる。その一方で、ＩＧＶの間の流路面積が狭くなると、ＩＧＶの間を流れる空気の絶対流速が高くなり、動圧が高くなる。すると、逆に静圧が下がり、ＩＧＶの間を流れる空気の温度が低下する。
【０００５】
特に、冬季のように外気温が低い状態でガスタービンの部分負荷運転を行うと、ＩＧＶの間を流れる空気の温度が氷点下に下がり、空気中の湿分が氷結する現象が発生していた。このようにして生成された氷は、ＩＧＶの後段に配置された１段動翼と衝突し、１段動翼が損傷するという不具合が発生するおそれがあった。
【０００６】
このような不具合の発生を防止する方法として、ガスタービンの圧縮機に流入する空気の温度を上昇させる温度上昇手段を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１７３４５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の特許文献１等に記載の公知の技術は、北米などの極寒地や寒冷地などにおいて、ＩＧＶを流れる大気の空気の温度が低い場合に発生する一般的な課題のみならず、特許文献１に記載のような、ＩＧＶの角度を大きくすることにより流速が速くなることにより吸気空気の温度が低下する場合に対する解決策として有効な技術である。
【０００９】
しかしながら、寒冷地で、かつ、適度に湿度があるところでは、以下に述べるような、異なる理由に起因する別の問題も発生するおそれがあることが、本願にかかる発明者らにより明らかになった。
【００１０】
つまり、部分負荷運転を行うために、ガスタービンの軸線方向に対するＩＧＶの角度を大きくする閉動作を行うと、ＩＧＶから流出する空気の流出角もガスタービンの軸線方向に対して大きくなる。
【００１１】
すると、下流の１段動翼への相対流入角が設計時の角度範囲から外れる。本来、１段動翼が圧縮機として動作している状態であれば、流体における１段動翼への相対流入角よりも、１段動翼からの相対流出角が小さくなる。しかしながら、上述のように、１段動翼への相対流入角が設計時の角度範囲から外れると、逆に、相対流入角が相対流出角よりも小さくなる。
【００１２】
具体的には、１段動翼は空気の流入角が設計角度の範囲内であれば、１段動翼の間を流れる空気に圧縮仕事をするが、空気の流入角が設計角度の範囲から大きく外れると、１段動翼の間を流れる空気から仕事をもらう。言い換えると、１段動翼はタービンとして動作（以下、「タービン動作」と表記する。）する。
【００１３】
本来であれば、圧縮機の１段動翼が流体に仕事をするところ、タービン動作により流体が仕事をすることになり、流体のエネルギが奪われ、流体の全温が低下する。
全温の低下とともに静温も低下するため、飽和蒸気量が減少し、空気中に含有できない水分が凝縮する。
【００１４】
凝縮してできた水滴は、１段動翼の下流に配置された１段静翼、及び、より下流の翼の翼表面に衝突しエロージョンを引き起こす。加えて１段静翼の翼表面の温度が低い場合は、翼表面に付着した水分は氷結し、氷塊に成長する。氷塊が成長すると、空気抵抗によって１段静翼から剥離して飛散し、１段静翼の下流に配置された２段動翼に衝突する。
【００１５】
２段動翼はガスタービンの性能を左右する重要部品であり、水滴のエロージョンや氷塊の衝突による表面の損傷・変形は性能劣化を招く虞があり好ましくない。
【００１６】
特許文献１に記載の技術は吸気ケーシングやＩＧＶに付着した氷を溶融させることを目的としたものであり、本願発明の過程で明らかになったタービン動作による大きな温度低下を考慮したものではない。それ故この技術を用いて上述の問題の発生を防止する場合には、ガスタービンに係る設備の大規模化が必要になるとともに、氷結を防止するために大量の抽気を行う必要がある。そのため、設備の大幅なコストアップ、および、抽気による発電効率の低下が免れないという別の問題があった。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ガスタービンの信頼性を確保するとともに、コストアップや発電効率の低下を防止することができるガスタービンの運転方法およびガスタービン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】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のガスタービンの運転方法は、ガスタービンの圧縮機に吸入される空気の流量を調節する入口案内翼の開度を制御する前記ガスタービンの運転方法であって、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度を検出する検出ステップと、少なくとも前記ガスタービンの出力、および、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出ステップと、前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算ステップと、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を前記算出された開度に制御し、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、入口案内翼の開度がＩＧＶ開度（入口案内翼開度）の制限値よりも小さくなることがない、言い換えると、閉じることがないため、圧縮機の１段動翼におけるタービン動作を防止または軽減することができ、１段動翼を通過する空気の温度低下が防止または緩和される。その結果、水滴によるエロージョンが防止または低減できるのみならず、１段動翼の下流側に配置された１段静翼などの表面に氷が生成されることを防止でき、氷が付着した１段静翼などよりも下流側に配置された２段動翼などに、１段静翼などから剥離した氷が衝突することによる２段動翼表面の損傷発生などを防止することができる。
【００２０】
さらに、入口案内翼の開度を制御することにより、１段動翼におけるタービン動作を防止または軽減して１段静翼などへの氷の生成を防止または低減する。これによって、特許文献１に記載された圧縮機から抽気した空気やガスタービンのパッケージの換気を利用して氷の生成を防止する方法と比較して、氷の生成の防止に必要なコストの上昇を防止することができる。例えば、本発明のガスタービンを用いて発電を行う場合には、抽気等による発電効率の低下を防止することができる。
【００２１】
ここで、ＩＧＶ開度の制限値は、圧縮機に吸入された空気を圧縮する１段動翼において、逆に当該空気が膨張されて温度が低下する状態となり、当該空気に含まれる水分（水蒸気）がミストとして凝縮する、または氷として晶出するか否かの境目となる閾値とすればよい。またはその閾値に余裕を持たせたものでもよい。
【００２２】
上述のようにタービン動作に起因して空気に含まれる水分がミストとして凝縮するか否か、氷結（氷として晶出）するか否かについては、圧縮機に吸入された空気の湿度及び温度が問題となる。閾値を正確に求めるためには吸入された空気の湿度及び温度を測定する必要があるが、簡便な方法として以下の方法を行うことが可能である。
【００２３】
圧縮機に吸入される空気の湿度の値が、想定されうる最も高い湿度の値（例えば１００％）であると条件付けすることにより、圧縮機に吸入される空気の温度のみに基づいてＩＧＶ開度の制限値を定める。この方法は、想定されうる最も高い湿度の値に基づいてＩＧＶ開度の制限値を定めるため、入口案内翼の開度は、吸気空気の実際の湿度を考慮して求めるＩＧＶ開度の制限値よりも大きくなる（開いた状態となる）。それゆえ、タービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結を確実に防止または抑制することができる。
【００２４】
上記発明において、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかの比較は、前記空気の温度、および、前記入口案内翼の開度をパラメータとしたマップに基づいて行うことが望ましい。
【００２５】
本発明によれば、マップに基づいて、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか小さいかを比較判断するため、比較判断が容易となる。
【００２６】
上述のマップとしては、例えば、算出された入口案内翼の開度及び大気温度をパラメータとして、実験データ等に基づいて、タービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）領域が予め定められているものを挙げることができる。この領域は、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値よりも小さい領域である。
【００２７】
この他、前述のパラメータを用いてＩＧＶ開度の制限値を明示したものを挙げることができる。これらのマップを用いて、検出ステップで得られた空気の温度と、開度算出ステップにより算出された入口案内翼の開度と、により定まる点が、マップにおけるタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる領域に含まれるか否かが判断される。
【００２８】
本発明のガスタービンの運転方法は、ガスタービンの圧縮機に吸入される空気の流量を調節する入口案内翼の開度を制御する前記ガスタービンの運転方法であって、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度を検出する検出ステップと、少なくとも前記ガスタービンの出力、および、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出ステップと、前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算ステップと、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を前記算出された開度に制御し、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、ＩＧＶ開度の制限値を圧縮機に吸入される空気の温度、および、湿度によって定めるため、常に想定されうる最も高い湿度の値に基づいてＩＧＶ開度の制限値を定める方法と比較して、適切なＩＧＶ開度の制限値を定めることができる。
その結果、入口案内翼の開度が必要以上に大きく制御されることがない。
【００３０】
上記発明において、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかの比較は、前記空気の温度、前記空気の湿度、および、前記入口案内翼の開度をパラメータとしたマップに基づいて行うことが望ましい。
【００３１】
上述のマップとしては、例えば、算出された入口案内翼の開度、吸気空気の温度及び湿度をパラメータとして、実験データ等に基づいて、タービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）領域が予め定められているものを挙げることができる。この領域は、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値よりも小さい領域である。
【００３２】
この他に、前述のパラメータを用いてＩＧＶ開度の制限値を明示したものを挙げることができる。これらのマップを用いて、検出ステップで得られた空気の温度及び湿度と、開度算出ステップにより算出された入口案内翼の開度と、により定まる点が、マップにおけるタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）可能性のある領域に含まれるか否かが比較判断される。
【００３３】
上記発明においては、前記ＩＧＶ開度の制限値が、前記入口案内翼の下流に配置された前記圧縮機の１段動翼におけるタービン動作に基づいて、水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）可能性のある臨界値に依存することが望ましい。
【００３４】
本発明によれば、ＩＧＶ開度の制限値が１段動翼におけるタービン動作に基づいて、水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）可能性のある臨界値に依存して定められているため、１段動翼におけるタービン動作に基づいて、水分の凝縮及び氷結が生じることを確実に防止することができる。
【００３５】
上記発明においては、前記制御ステップにおいて、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、前記算出された開度と、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値以上の開度と、に交互に制御することが望ましい。
【００３６】
本発明によれば、１段動翼がタービン動作する場合であっても、入口案内翼の開度を、開度算出ステップで算出された開度に制御する期間を設けることにより、少なくともＩＧＶ開度の制限値に制御するだけの場合と比較して、ガスタービンの運転効率の向上を図ることができる。
【００３７】
なお、入口案内翼の開度を、開度算出ステップで算出された開度と、少なくともＩＧＶ開度の制限値と、の間で切り替える間隔としては、１段静翼に氷が付着して剥離するまでの期間よりも短い間隔を例示することができる。
【００３８】
本発明のガスタービンは、回転軸により回転駆動されることにより、外部の空気を吸入して圧縮する動翼を有する圧縮機と、開度を変更することにより該圧縮機に流入する前記空気の流量を調節する入口案内翼と、前記圧縮機に吸入される空気の温度を測定する温度センサと、少なくとも前記回転軸から取り出される出力、および、前記空気の温度に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出部と、前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較する比較演算部と、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも大きい場合には、前記入口案内翼の開度を、前記算出された開度に制御し、前記算出された入口案内翼の開度が、前記ＩＧＶ開度の制限値よりも小さい場合には、前記入口案内翼の開度を、少なくとも前記ＩＧＶ開度の制限値に制御する制御部と、が設けられていることを特徴とする。
【００３９】
本発明によれば、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値よりも小さくなる（閉じる）ことがないため、圧縮機の１段動翼におけるタービン動作を防止するまたは軽減することができ、１段動翼を通過する空気の温度低下が防止または緩和される。
そのため、水分の凝縮及び１段動翼の下流側に配置された１段静翼などの表面への氷の生成を防止または低減でき、氷が付着した１段静翼などよりも下流側に配置された２段動翼などに、１段静翼などから剥離した氷が衝突することにより２段動翼などが損傷を受けることを防止または低減することができる。
【００４０】
さらに、入口案内翼の開度を制御することにより、１段動翼におけるタービン動作を防止または軽減して水分の凝縮及び１段静翼などへの氷の生成を防止または低減する。これによって、特許文献１に記載された圧縮機から抽気した空気や、ガスタービンのパッケージの換気を利用して氷の生成を防止する方法と比較して、氷の生成の防止に必要なコストの上昇を防止または抑制することができる。
例えば、本発明のガスタービンを用いて発電を行う場合には、発電効率の低下を防止または抑制することができる。
【００４１】
上記発明においては、前記圧縮機に吸入される空気の湿度を測定する湿度センサがさらに設けられ、前記比較演算部は、前記算出された入口案内翼の開度が、前記圧縮機に吸入される前記空気の温度、および、前記空気の湿度によって定まるＩＧＶ開度の制限値よりも大きいか、小さいかを比較することが望ましい。
【００４２】
本発明によれば、ＩＧＶ開度の制限値を圧縮機に吸入される空気の温度、および、湿度によって定めるため、常に想定されうる最も高い湿度の値に基づいてＩＧＶ開度の制限値を定める方法と比較して、適切なＩＧＶ開度の制限値を定めることができる。
その結果、入口案内翼の開度が必要以上に制御されることがない。
【発明の効果】
【００４３】
本発明のガスタービンの運転方法およびガスタービンによれば、入口案内翼の開度を制御することにより、入口案内翼の下流側に配置された１段動翼におけるタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結を防止または抑制して、ガスタービンの信頼性を確保するとともに、コストアップや発電効率低下を防止または抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービンの構成を説明する模式図である。
【図２】図１の圧縮機の構成を説明する模式図である。
【図３】図１のガスタービンにおける制御装置を説明するブロック図である。
【図４】図３のタービン動作開度演算部において用いられる、吸気温度及び湿度と、ＩＧＶ開度とをパラメータとしてタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）領域を表示したマップを示す図である。
【図５】入口案内翼の制御方法を説明するフローチャートである。
【図６】ガスタービンにおける負荷と、入口案内翼の開度設定値との関係を説明するグラフである。
【図７】圧縮動作を行っている際の１段動翼における流れの状態を説明する模式図である。
【図８】タービン動作を行っている際の１段動翼における流れの状態を説明する模式図である。
【図９】１段動翼がタービン動作を行っている際の空気の流れにおける全温度の変化を説明するグラフである。
【図１０】図２の圧縮機における氷結や着氷について説明する模式図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態におけるタービン動作開度演算部において用いられるＩＧＶ開度の制御を説明する図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態において、時間にともなう入口案内翼の開度の変化を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るガスタービンおよびその運転方法ついて図１から図１０を参照して説明する。
図１は、本実施形態のガスタービンの構成を説明する模式図である。
本実施形態では、図１に示すように、本発明のガスタービン１を、発電機Ｇを駆動するものに適用して説明するが、ガスタービン１により駆動される対象は、発電機Ｇに限定されるものではなく、他の機器であってもよい。
【００４６】
ガスタービン１には、図１に示すように、圧縮機２と、燃焼器３と、タービン部４と、回転軸５と、湿度センサ６Ｈと、温度センサ６Ｔと、圧力センサ６Ｐと、制御装置７と、が主に設けられている。
【００４７】
図２は、図１の圧縮機の構成を説明する模式図である。
圧縮機２は、外部の空気である大気を吸入して圧縮し、圧縮された空気を燃焼器３に供給するものである。
圧縮機２には、図１に示すように、圧縮機２に流入する大気の流量を調節する入口案内翼Ｖと、流入した大気を圧縮する１段動翼（動翼）１ＲＢ、１段静翼１ＳＢおよび２段動翼２ＲＢと、が設けられている。
【００４８】
なお、図２に示す圧縮機２では、理解を容易にするために１段動翼１ＲＢ、１段静翼１ＳＢおよび２段動翼２ＲＢのみを記載しているが、実際の圧縮機２には、動翼および静翼からなる段が、複数段、設けられており、図２に示す例に限定するものではない。
【００４９】
入口案内翼Ｖは圧縮機２における大気が流入する部分、言い換えると、最も上流側に配置された翼であり、圧縮機２に流入する大気の流量を調節するものである。入口案内翼Ｖは、圧縮機２のケーシング２１における内周面から、当該ケーシング２１の径方向内側（図２の下側）に向かって延びて配置されるとともに、ケーシング２１の周方向に複数枚が等間隔に配置されている。
【００５０】
入口案内翼Ｖは、その長手軸線Ｌまわりに回動可能とされ、入口案内翼Ｖには、入口案内翼Ｖを長手軸線Ｌまわりに回動駆動するアクチュエータＶＡが設けられている。
なお、入口案内翼Ｖに用いられている翼形などの形状としては、公知の形状を用いることができ、特に限定するものではない。
【００５１】
アクチュエータＶＡは、後述する入口案内翼制御部７４から入力される制御信号に基づいて入口案内翼Ｖを回動駆動するものである。入口案内翼Ｖを回動駆動することにより、入口案内翼Ｖの開度が制御できるようになっている。
アクチュエータＶＡとしては、公知のものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５２】
１段動翼１ＲＢおよび２段動翼２ＲＢは、ともに回転軸５により回転駆動され、１段静翼１ＳＢとともに大気を圧縮するものである。１段動翼１ＲＢおよび２段動翼２ＲＢは、それぞれ回転軸５の径方向外側（図２の上側）に向かって延びて配置されるとともに、回転軸５の周方向に複数枚が等間隔に配置されている。
１段動翼１ＲＢは、入口案内翼Ｖと１段静翼１ＳＢとの間に配置され、１段静翼１ＳＢとともに圧縮機２の１段目を構成するものである。２段動翼２ＲＢは、１段静翼１ＳＢの下流側（図２の右側）に配置されている。
【００５３】
１段静翼１ＳＢは、ケーシング２１の内周面に固定して配置され、１段動翼１ＲＢとともに大気を圧縮するものである。１段静翼１ＳＢは、１段動翼１ＲＢと２段動翼２ＲＢとの間に配置され、ケーシング２１の径方向内側（図２の下側）に向かって延びるとともに、ケーシング２１の周方向に複数枚が等間隔に配置されている。
【００５４】
燃焼器３は、図１に示すように、圧縮機２により圧縮された空気、および、外部から供給された燃料を混合させ、混合された混合気を燃焼させることにより、高温のガスを生成するものである。
なお、燃焼器３としては、公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。
【００５５】
タービン部４は、図１に示すように、燃焼器３により生成された高温ガスの供給を受けて回転駆動力を発生させ、発生した回転駆動力を回転軸５に伝達するものである。
なお、タービン部４としては、公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。
【００５６】
回転軸５は、図１に示すように、タービン部４により発生された回転駆動力を圧縮機２および発電機Ｇに伝達するものである。
なお、回転軸５としては、公知の構成を用いることができ、特にその構成を限定するものではない。
【００５７】
湿度センサ６Ｈ、温度センサ６Ｔ、および、圧力センサ６Ｐは、図１に示すように、それぞれ圧縮機２に流入する大気の湿度、温度、および、圧力を測定するセンサである。各センサ６Ｈ，６Ｔ，６Ｐにより測定された湿度、温度、および、圧力の情報は、制御装置７に入力されている。
なお、湿度センサ６Ｈ、温度センサ６Ｔ、および、圧力センサ６Ｐとしては、公知のセンサなどを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５８】
図３は、図１のガスタービンにおける制御装置を説明するブロック図である。
制御装置７は、図１から図３に示すように、入口案内翼Ｖの開度を制御することにより、圧縮機２に流入する大気の流量を制御し、ガスタービン１の出力を制御するものである。言い換えると、回転軸５から取り出される回転駆動力を制御するものである。
さらに、制御装置７は、入口案内翼Ｖの開度を制御することにより、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作を防止または抑制するものである。
【００５９】
制御装置７には、図３に示すように、ＩＧＶ開度演算部（本発明における「開度算出部」に対応する。）７１と、タービン動作開度演算部７２と、比較演算部７３と、入口案内翼制御部（本発明における「制御部」に対応する。）７４と、が設けられている。
【００６０】
ＩＧＶ開度演算部７１は、図３に示すように、ガスタービン１に対する出力指令値に応じた入口案内翼Ｖの開度（本発明における「算出された入口案内翼の開度」に対応し、以後、「出力に係る開度」と表記する。）、言い換えると、タービン動作の発生は考慮せずに圧縮機２に流入させる空気の流量を決定するデータを算出するものである。
ＩＧＶ開度演算部７１には、ガスタービン１に対する出力指令値と、圧力センサ６Ｐにより測定された大気の圧力に係る信号と、温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度に係る信号と、が入力されている。
さらに、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された出力に係る開度は、比較演算部７３に出力されている。
【００６１】
なお、ＩＧＶ開度演算部７１における上記開度の演算方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定するものではない。
【００６２】
タービン動作開度演算部７２は、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作に基づいて水分の凝縮及び／または氷結が発生（タービン動作が顕在化）する最も大きな入口案内翼Ｖの開度（本発明における「ＩＧＶ開度の制限値」に対応し、以後、「タービン動作顕在化開度」と表記する。）を算出するものである。
【００６３】
なお、タービン動作に起因する水分の凝縮及び氷結による圧縮機動翼の変形及び損傷に関して、その変形及び損傷によりタービン動作が生じたことが顕在化する。言い換えれば、その変形及び損傷が証拠となってタービン動作が生じたと判断される。したがって、以後本明細書中においては、「タービン動作（の）顕在化」とは「タービン動作に基づいて水分の凝縮及び／または氷結が生じ、その結果として翼の変形や翼面の損傷等損傷が発生する現象」すなわち「翼の損傷発生によりタービン動作が発生したことが目に見える形となること」を指す場合に適用して説明する。
【００６４】
タービン動作開度演算部７２には、図３に示すように、湿度センサ６Ｈにより測定された大気の湿度と、温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度と、が入力されている。
さらに、タービン動作開度演算部７２により算出されたタービン動作顕在化開度は、比較演算部７３に出力されている。
【００６５】
図４は、図３のタービン動作開度演算部において用いられる、吸気温度及び湿度と、ＩＧＶ開度とをパラメータとしてタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる領域（以後、前述した定義に基づいて、「タービン動作が顕在化する領域」と表記する。）を表示したマップを示す図である。
図４中の斜めの実線（網掛け部との境界）より上側（左側）の領域は、タービン動作が顕在化する領域である。この境界となる実線はＩＧＶ開度、大気温度のみならず大気の湿度にも依存し、湿度が高くなれば図４中の矢印が示すように下側（右側）方向に移動する。言い換えれば、湿度が高くなればタービン動作が顕在化する領域が広くなる。
【００６６】
タービン動作開度演算部７２には、一例として図４に示したような、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する入口案内翼Ｖの開度の範囲が示されたマップが記憶されている。タービン動作開度演算部７２は、入力される大気の温度、大気の湿度及び出力に係る開度（出力指令値）をもとに、上述のマップに基づいて、タービン動作顕在化開度を算出している。
なお、判定基準としては、必ずしもマップでなくてもよく、例えば論理式としてもよい。
【００６７】
比較演算部７３は、図３に示すように、ＩＧＶ開度演算部７１から入力された出力に係る開度、および、タービン動作開度演算部７２から入力されたタービン動作顕在化開度のうち、開いた開度（大きな開度）を選択するものである。具体的には、出力に係る開度がタービン動作顕在化開度よりも開いた状態（大きい状態）の場合には、出力に係る開度を選択し、逆に、タービン動作顕在化開度が出力に係る開度よりも開いた状態（大きい状態）の場合には、タービン動作顕在化開度を選択するものである。
比較演算部７３により選択された開度は、比較演算部７３から入口案内翼制御部７４に出力されている。
【００６８】
入口案内翼制御部７４は、図３に示すように、比較演算部７３により選択された開度に基づいて入口案内翼ＶのアクチュエータＶＡを駆動制御するものである。
入口案内翼制御部７４には、比較演算部７３から選択された開度が入力されている。その一方で、入口案内翼制御部７４からアクチュエータＶＡに制御信号を出力するものである。
【００６９】
次に、上記の構成からなるガスタービン１の運転方法について説明する。
まず、ガスタービン１における一般的な運転について説明し、その後に、本実施形態の特徴であるガスタービン１の運転方法、特に、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する場合におけるガスタービン１の運転方法について説明する。
【００７０】
ガスタービン１は、図１および図２に示すように、圧縮機２の１段動翼１ＲＢなどが回転駆動されることにより大気（空気）を吸入する。このとき、入口案内翼Ｖの開度を変更することにより、圧縮機２に流入する大気の流量が制御される。入口案内翼Ｖの開度の変更方法については、後述する。
【００７１】
圧縮機２に吸入された大気は、図２に示すように、回転駆動される１段動翼１ＲＢや１段静翼１ＳＢや、２段動翼２ＲＢなどにより圧縮されるとともに、燃焼器３に向かって送り出される。
【００７２】
燃焼器３に流入された圧縮された空気は、燃焼器３において外部から供給された燃料と混合される。空気および燃料の混合気は燃焼器３において燃焼され、燃焼熱により高温ガスが生成される。
【００７３】
燃焼器３において生成された高温ガスは、燃焼器３から下流のタービン部４に供給される。タービン部４は高温ガスにより回転駆動され、その回転駆動力は回転軸５に伝達される。
【００７４】
回転軸５は、タービン部４において抽出された回転駆動力を圧縮機２および発電機Ｇに伝達する。
具体的には、回転軸５により伝達された回転駆動力は、圧縮機２の１段動翼１ＲＢや、２段動翼２ＲＢ等の動翼を回転駆動することに用いられ、大気の吸入および圧縮に用いられる。さらに、回転軸５により伝達された回転駆動力は、発電機Ｇにおける発電に用いられる。
【００７５】
次に、ガスタービン１の運転方法、具体的には、入口案内翼Ｖの制御方法について説明する。
【００７６】
図５は、入口案内翼の制御方法を説明するフローチャートである。
ガスタービン１の制御装置７には、図３および図５に示すように、外部（タッチパネルやキーボード等の入力装置も含む）からガスタービン１の出力を指示する出力指令値が人手または外部からの信号により、予め入力されている。
具体的には、湿度センサ６Ｈにより大気の湿度の値が測定され、温度センサ６Ｔにより大気の温度の値が測定され、圧力センサ６Ｐにより大気の圧力の値が検出され（検出ステップＳ１）、出力指令値は、検出された大気の温度の値や大気の圧力の値などとともに、ＩＧＶ開度演算部７１に入力される。
【００７７】
ＩＧＶ開度演算部７１は、入力された出力指令値などに基づいて入口案内翼Ｖの開度を算出する。言い換えると、ガスタービン１における負荷（出力）が、入力された出力指令値となる入口案内翼Ｖの開度を算出する（開度算出ステップＳ２）。
【００７８】
図６は、図１のガスタービンにおける負荷（出力指令値）と、入口案内翼の開度との関係を説明するグラフである。
具体的にまずは、従来技術から説明する。
【００７９】
ガスタービン１の負荷が１００％からＬｍ１の範囲では、ＩＧＶ開度演算部７１は入口案内翼Ｖの開度を最大ＭＡＸとして算出する。さらに、負荷がＬｍ１からＬｍ２の範囲では、ＩＧＶ開度演算部７１は入口案内翼Ｖの開度を図中のＧ０の傾斜部で示すように、負荷の低減に比例して減少する開度として算出する。最後に、負荷がＬｍ２から０％の範囲では、ＩＧＶ開度演算部７１は入口案内翼Ｖの開度を最小ＭＩＮとして算出する。したがって、負荷（出力）と入口案内翼の開度との関係は、ｂ０−ｂ２−ａ２−ａ１００の折れ線で表される。
【００８０】
ここで、図中の傾斜部すなわち負荷にともなって開度が変化する範囲（Ｇ０：ｂ２−ａ２）において、例えば、ガスタービン１の圧縮機２に吸入される大気の温度が上昇すると、図６における一点鎖線のグラフＧ１（ｂ１−ａ１）で示すように、傾斜部は図中左方向へ移動する。すなわちガスタービン１の負荷に対する入口案内翼Ｖの開度は大気の温度が上がると広げられる。逆に、吸入される大気の温度が低下すると、図６における点線のグラフＧ２（ｂ３−ａ３）で示すように、傾斜部は図中右方向へ移動する。すなわちガスタービンの負荷に対する入口案内翼Ｖの開度は大気の温度が下がると狭められる。このように目標の負荷（出力）を得るための入口案内翼の開度は、大気温度に依存して変化する。
【００８１】
次に本発明における負荷（出力）と、入口案内翼の開度との関係を説明する。
タービン動作の顕在化防止、または氷結の防止等、入口案内翼の開度低下による吸入空気の温度低下に起因する問題を軽減するために、温度が低くかつ湿度が高い場合には、負荷が低い場合に一定値となる開度を、水平部ＨＨで示されるＬＩＭとする。
【００８２】
具体的には図４に示した“タービン動作が顕在化する領域を表示したマップ”で判断した結果、タービン動作が顕在化すると判断される場合には、例えば後述する図１１を元に、タービン動作が顕在化する範囲に含まれない限界の開度（図１１中ではＬＩＭ）を求め、これを負荷が低い場合の下限値（一定値）とする。すなわち温度が低くかつ湿度が高い場合には、負荷とＩＧＶ開度との関係は、ＨＨとＧ２を特徴とする、ｃ０−ｃ３−ａ３−ａ１００を結ぶ折れ線で示すことができる。
【００８３】
上述のように、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度は、図３に示すように比較演算部７３に入力される。
【００８４】
その一方で、図３に示すように、湿度センサ６Ｈにより測定された大気の湿度の値や、温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度の値は、タービン動作開度演算部７２に入力される。
【００８５】
タービン動作開度演算部７２は、大気の湿度の値や大気の温度の値に基づいて、圧縮機２の１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する、言い換えればタービン動作による着氷によって圧縮機２段動翼の変形や損傷が顕在化する入口案内翼Ｖの開度を算出する。言い換えると、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化しない最も狭い入口案内翼Ｖの開度、つまり開度の制限値ＬＩＭを算出する（タービン動作開度算出ステップ（本発明における「比較演算ステップ」に対応する。）Ｓ３）。
【００８６】
このようにタービン動作開度演算部７２により算出された開度の制限値ＬＩＭは、比較演算部７３に出力される。
【００８７】
タービン動作開度演算部７２における１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する入口案内翼Ｖの開度は、図４に示すマップに基づいて算出される。図４のマップにおける横軸は、圧縮機２に吸入される大気の温度、つまり、温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度を表している。その一方で、縦軸は入口案内翼Ｖの開度を表している。
【００８８】
図４のマップにおいて、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する入口案内翼Ｖの開度の領域は、大気温度が低く、かつ、入口案内翼Ｖの開度が狭い領域、つまり、マップの左上方の領域となる。この領域の内部では、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作が顕在化する。
【００８９】
上述の領域は、圧縮機２に吸入される大気の湿度、つまり、湿度センサ６Ｈにより測定された大気の湿度によりその広さが変化する。具体的には、湿度が高くなると、上述の領域は、大気温度がより高い領域、かつ、入口案内翼Ｖの開度がより広い領域に向かって拡大する。逆に、湿度が低くなると、上述の領域は、大気温度がより低い領域、かつ、入口案内翼Ｖの開度がより狭い領域に減少する。
【００９０】
ここで、上述の圧縮機２の１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作について説明する。
図７は、圧縮動作を行っている際の１段動翼における流れの状態を説明する模式図である。
【００９１】
１段動翼１ＲＢが圧縮動作を行っている場合、言い換えると、１段動翼１ＲＢが設計時に想定された条件内で動作している場合、１段動翼１ＲＢに対して空気が、図７に示すように流入および流出している。
【００９２】
つまり回転系に係る１段動翼１ＲＢから見て、１段動翼１ＲＢには、相対流入角β０１を有する空気の流れが流入している。さらに、１段動翼１ＲＢから、相対流出角β０２を有する空気の流れが流出している。
【００９３】
このときの転向角△β０は正（△β０＝β０１−β０２＞０）であり、静止系から見た空気の流れは、１段動翼１ＲＢを通過することにより増速している。言い換えると、１段動翼１ＲＢを通過することにより、空気の流れにおける運動エネルギＥが増加している。
さらに、１段動翼１ＲＢが上述のように圧縮動作を行っている場合には、１段動翼１ＲＢを通過することにより、空気の流れにおける全温は上昇している。
【００９４】
なお、図７における角度ａ０１は、静止系に係る入口案内翼Ｖの出口における空気の流れの角度を示すものである。
【００９５】
図８は、設計時に想定した条件からはずれ、入口案内翼Ｖの開度を小さくした場合、結果としてタービン動作を行っている際の１段動翼における空気の流れの状態を説明する模式図である。
【００９６】
入口案内翼Ｖの開度が狭められているため、回転系に係る１段動翼１ＲＢから見て、１段動翼１ＲＢに対する相対流入角がβ１１に変化している。これに伴い、転向角も△β１に変化している。転向角△β１は負（△β１＝β１１−β０２＜０）であり、静止系から見た空気の流れは、１段動翼１ＲＢを通過することにより減速している。言い換えると、１段動翼１ＲＢを通過することにより、空気の流れにおける運動エネルギＥが減少している。
【００９７】
なお、図８における角度ａ１１は、静止系に係る入口案内翼Ｖの出口における空気の流れの角度を示すものである。
【００９８】
図９は、１段動翼がタービン動作を行っている際の空気の流れにおける全温度の変化を説明するグラフである。図９において、縦軸は空気の全温を示し、横軸は回転軸５に沿う方向の距離を示している。
【００９９】
さらに、図９におけるＲ（ＩＧＶ）と表記された領域は入口案内翼Ｖが配置された領域に、Ｒ（１ＲＢ）と表記された領域は１段動翼１ＲＢが配置された領域に、Ｒ（１ＳＢ）と表記された領域は１段静翼１ＳＢが配置された領域に、Ｒ（２ＲＢ）と表記された領域は２段動翼２ＲＢが配置された領域に、Ｒ（２ＳＢ）と表記された領域は２段動翼２ＲＢが配置された領域に相当している。
【０１００】
１段動翼１ＲＢがタービン動作を行っている場合、圧縮機２の内部を流れる空気の全温は図９に示すように変化する。
つまり、圧縮機２に流入した空気の全温は、入口案内翼Ｖが配置されている領域Ｒ（ＩＧＶ）ではほとんど変化しない。その後、１段動翼１ＲＢが配置された領域Ｒ（１ＲＢ）において、１段動翼１ＲＢのタービン動作により空気の全温が低下する。
例えば、１段動翼１ＲＢが配置された領域Ｒ（１ＲＢ）において全温が約２０℃程度低下する。
【０１０１】
ここで、図９におけるＴ１が１段動翼１ＲＢにおけるハブ側を流れる空気の全温であり、Ｔ２がチップ側を流れる空気の全温であり、Ｔｍが翼中央部（ハブとチップの中間）を流れる空気の全温である。
【０１０２】
１段動翼１ＲＢのタービン動作により低下した空気の全温は、１段静翼１ＳＢが配置されている領域Ｒ（１ＳＢ）ではほとんど変化せず、その後の２段動翼２ＲＢが配置されている領域Ｒ（２ＲＢ）で上昇する。つまり、２段動翼２ＲＢの圧縮動作により昇温される。
【０１０３】
図１０は、図２の圧縮機における氷結や着氷について説明する模式図である。
上述のように、１段動翼１ＲＢのタービン動作により空気の全温が低下すると、図１０に示すように、１段動翼１ＲＢの周囲およびその下流側で空気に含まれる水蒸気が凝縮され水滴になりミストＭＴを形成するとともに、少なくともその一部は氷結する。
【０１０４】
例えば、大気の温度が約５℃以下で、入口案内翼Ｖの開度を設計開度から約３０°閉めた場合、言い換えると、ガスタービン１の出力を約５０％にした場合、１段動翼１ＲＢのタービン動作により空気の全温が低下して、空気の湿度が約１００％となる。そのため、空気に含まれる水蒸気が凝縮され水滴などになる。
【０１０５】
水滴などは、下流側に配置された１段静翼１ＳＢの表面に付着するとともに氷となる。言い換えると、１段静翼１ＳＢへの着氷が起きる。１段静翼１ＳＢの表面に形成された氷ＩＣは、成長すると１段静翼１ＳＢから剥離して下流に向かって飛散する。飛散した氷ＩＣは、２段動翼２ＲＢに衝突する。
【０１０６】
上述のように、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度、および、タービン動作開度演算部７２により算出された開度の制限値ＬＩＭは比較演算部７３に入力される。
比較演算部７３は、入口案内翼制御部７４に出力する入口案内翼Ｖの開度を上述の２つの開度から選択する（選択ステップ（本発明における「比較演算ステップ」に対応する。）Ｓ４）。
【０１０７】
例えば、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度が、開度の制限値ＬＩＭよりも開いた状態（大きい状態）の場合には、比較演算部７３はＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度を選択する。逆に、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度が、開度の制限値ＬＩＭよりも小さい場合には、比較演算部７３は開度の制限値ＬＩＭを選択する。
【０１０８】
このようにすることで、ガスタービン１の負荷に対する入口案内翼Ｖの開度は、図６に示すように制御される。
【０１０９】
入口案内翼制御部７４は、入力された入口案内翼Ｖの開度に基づいてアクチュエータＶＡを制御する制御信号をアクチュエータＶＡに出力する。
アクチュエータＶＡは、入力された制御信号に基づいて入口案内翼Ｖを駆動して、入口案内翼Ｖの開度を制御する（制御ステップＳ５）。
【０１１０】
上記の構成によれば、入口案内翼Ｖの開度がタービン動作顕在化開度を下回ることがないため、圧縮機２の１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作を防止または軽減することができ、１段動翼１ＲＢを通過する空気の温度低下が防止または緩和される。そのため、１段動翼１ＲＢの下流側に配置された１段静翼１ＳＢなどの表面に氷が生成されることを防止でき、氷が付着した１段静翼１ＳＢなどよりも下流側に配置された２段動翼２ＲＢなどに、１段静翼１ＳＢなどから剥離した氷が衝突することにより２段動翼２ＲＢなどが変形したり損傷したりする（図１０参照。）ことを防止することができ、ガスタービン１の信頼性を確保することができる。
【０１１１】
さらに、入口案内翼Ｖの開度を制御することにより、１段動翼１ＲＢにおけるタービン動作を防止して１段静翼１ＳＢなどへの氷の生成を防止するため、特許文献１に記載された圧縮機から抽気した空気や、ガスタービンのパッケージの換気を利用して氷の生成を防止する方法と比較して、氷の生成の防止に必要なコストの上昇を防止することができる。
本実施形態のようにガスタービン１を用いて発電を行う場合には、発電効率の低下を防止することができる。
【０１１２】
なお、１段動翼１ＲＢがタービン動作しない開度としては、１段動翼１ＲＢがタービン動作する最も開いた開度（大きな開度）であるタービン動作顕在化開度よりも開いた開度（大きな開度）を挙げることができる。
この開度が本発明の「臨界値」に対応する。また、タービン動作の結果生じる「着氷の発生」または「水分の凝縮」など、翼の表面損傷の原因となる可能性のある事象が発生する限界の開度を「臨界値」としてもよく、さらに諸条件の変動を考慮して安全のため余裕を持たせた開度であってもよい。
【０１１３】
タービン動作開度演算部７２において、図４に示すマップに基づいて出力に係る開度がタービン動作顕在化開度よりも大きいか小さいか（言い換えると開いているか閉じているか）ので、比較は容易となる。
【０１１４】
上述のマップとしては、出力に係る開度及び大気温度、大気湿度をパラメータとして、実験データ等をもとにタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結が生じる（タービン動作が顕在化する）領域が、予め定められているものを挙げることができる。この領域は、算出された入口案内翼の開度がＩＧＶ開度の制限値よりも小さい領域である。この他、前述のパラメータを用いてＩＧＶ開度の制限値を明示したものを挙げることができる。これらのマップを用いて、検出ステップＳ１で得られた空気の温度および湿度と、開度算出ステップＳ２により算出された出力に係る開度と、により定まる点が、マップにおけるタービン動作が顕在化する領域に含まれるか否かにより比較判断される。
【０１１５】
なお、上述の実施形態のように、タービン動作開度演算部７２において、湿度センサ６Ｈにより測定された大気の湿度と、温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度と、に基づいてタービン動作顕在化開度を算出してもよいが、これとは異なり温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度のみに基づいてタービン動作顕在化開度を算出してもよく、特に限定するものではない。
【０１１６】
大気の温度のみに基づいて算出する方法は以下の通りである。
つまり、圧縮機に吸入される空気の湿度の値が、想定されうる最も高い湿度の値（例えば１００％）であると条件付けし、ＩＧＶ開度の制限値を定める。この方法は、想定されうる最も高い湿度の値に基づいてＩＧＶ開度の制限値を定めるため、入口案内翼の開度は、吸気空気の実際の湿度を考慮して求めるＩＧＶ開度の制限値よりも大きくなる（開いた状態となる）。
それゆえ、確実にタービン動作に基づく水分の凝縮及び氷結を防止または抑制することができる。
【０１１７】
温度センサ６Ｔにより測定された大気の温度のみに基づいてタービン動作顕在化開度を算出する場合には、想定されうる最も高い湿度の値（例えば１００％）であると条件付けすることにより、安全側のタービン動作顕在化開度が算出されている。
このようにすることで、大気が低温かつ高湿度にて１段動翼１ＲＢにおいて空気に含まれる水分がミストや氷として凝縮または晶出する場合には、入口案内翼Ｖの開度は、必ず実際の大気の湿度を基に計算されたタービン動作顕在化開度よりも開いた状態（大きい状態）になるため、１段静翼１ＳＢなどの表面に氷が生成されることをより確実に防止できる。
【０１１８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１１および図１２を参照して説明する。
本実施形態のガスタービンの基本構成は第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とはガスタービンの運転方法、具体的には入口案内翼の制御方法が異なっている。よって本実施形態においては、図１１および図１２を用いて入口案内翼の制御方法のみを説明し、その他の構成要素や制御方法等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態における入口案内翼の開度の変動を図４に関連させて説明する図である。図１２は、本実施形態における運転時間にともなう入口案内翼の開度の変動を説明するグラフである。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１１９】
本実施形態における入口案内翼Ｖの開度の制御方法は、検出ステップＳ１からタービン動作開度算出ステップＳ３までが第１の実施形態と同様であり、選択ステップＳ４が異なる。ここでは、本実施形態の特徴である選択ステップＳ４について、図１１および図１２を参照しながら説明する。
【０１２０】
比較演算部７３は、第１の実施形態とは異なり、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度が図１１の点Ａで示すように、１段動翼１ＲＢのタービン動作が顕在化する範囲内に含まれていても、言い換えるとＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度が、開度の制限値ＬＩＭよりも閉じた（小さい）場合であっても、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度を選択する。
【０１２１】
入口案内翼制御部７４およびアクチュエータＶＡは、図１２に示すように、比較演算部７３により選択されたＩＧＶ開度演算部７１により算出された入口案内翼Ｖの開度に基づいて、入口案内翼Ｖの開度を制御する。言い換えると、入口案内翼Ｖの開度を狭くする、または、閉じる制御を行う。
【０１２２】
入口案内翼Ｖの開度が閉じられた状態の期間が所定の長さ、つまり、図１２に示す期間ＴＡになると、比較演算部７３は、図１１の点Ｂに示すように、１段動翼１ＲＢのタービン動作が顕著になる範囲外に含まれる開度、言い換えると入口案内翼Ｖの開度の制限値ＬＩＭよりも開いた開度（大きな開度）を選択する。
【０１２３】
入口案内翼制御部７４およびアクチュエータＶＡは、図１２に示すように、比較演算部７３により選択された入口案内翼Ｖの開度に基づいて、入口案内翼Ｖの開度を制御する。言い換えると、入口案内翼Ｖの開度を広くする、または、開く制御を行う。
【０１２４】
その後、入口案内翼Ｖの開度が開かれた状態の期間が所定の長さ、つまり、図１２に示す期間ＴＢになると、再び、上述の入口案内翼Ｖの開度を閉じる（点Ａ）制御に戻る。
【０１２５】
ここで、上述の期間ＴＡとしては、１段静翼１ＳＢに氷が付着し、付着した氷が剥離する期間よりも短い期間を例示することができる。さらに、入口開度Ｂ及び期間ＴＢとしては、それぞれ、少なくとも、１段静翼１ＳＢに付着した氷を溶かして除去するために要する開度（例えばタービン動作を発生させない開度）及び期間（時間）の組合せを例示することができる。
【０１２６】
上記の構成によれば、１段動翼１ＲＢがタービン動作する場合であっても、入口案内翼Ｖの開度を、ＩＧＶ開度演算部７１により算出された開度（点Ａ）に制御する期間ＴＡを設けることにより、１段動翼１ＲＢがタービン動作しない開度（ＬＩＭまたは点Ｂ）に制御するだけの場合と比較して、ガスタービン１の運転効率向上を図ることができるとともに、ガスタービン１から排出されるガスに含まれる環境汚染物質などの増加を抑制する、または燃焼温度を維持するための燃料増加を抑制することができる。
【０１２７】
言い換えると、タービン部４に流入する高温ガスの温度低下が抑制される期間ＴＡが設けられるため、ガスタービン１における熱効率などの効率低下を抑制することができる。さらに、排出ガスに含まれる環境汚染物質などの増加を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２８】
１  ガスタービン
２  圧縮機
６Ｈ  湿度センサ
６Ｔ  温度センサ
Ｖ  入口案内翼
１ＲＢ  １段動翼（動翼）
７１  ＩＧＶ開度演算部（開度算出部）
７２  タービン動作開度演算部
７３  比較演算部
７４  入口案内翼制御部（制御部）
Ｓ１  検出ステップ
Ｓ２  開度算出ステップ
Ｓ３  タービン動作開度算出ステップ（比較演算ステップ）
Ｓ４  選択ステップ（比較演算ステップ）
Ｓ５  制御ステップ
【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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