(57)【要約】【課題】異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減すること。【解決手段】圧縮機制御装置２６は、圧縮機２の可変静翼の開度を計測するための２つの変位センサの計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂに基づいて、圧縮機２の制御を行う装置であって、圧縮機２の出口圧力Ｐｏｕｔと、圧縮機２の回転数Ｎと、に基づいて、可変静翼の開度の推定値である推定開度を算出し、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機２の制御を行う。【選択図】図１
2019052586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の可変機構の開度を計測するための２つの変位センサの第１計測値及び第２計測値に基づいて、前記圧縮機の制御を行う圧縮機制御装置であって、
前記圧縮機の出口圧力と、前記圧縮機の回転数と、に基づいて、前記可変機構の開度の推定値である推定開度を算出し、前記第１計測値及び前記第２計測値のうち、前記推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて前記圧縮機の制御を行う、圧縮機制御装置。
【請求項２】
基準時刻における出口圧力である基準圧力に対する出口圧力の変化量と、基準時刻における回転数である基準回転数に対する回転数の変化量と、に基づいて、開度目標値からのずれ量を算出し、前記開度目標値及びずれ量に基づいて、前記推定開度を算出する、請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項３】
前記第１計測値、前記第２計測値、前記出口圧力、及び前記回転数のそれぞれを所定の時間間隔で取得し、
前記第１計測値と前記第２計測値との差分が、予め定められた閾値よりも小さい場合に、前記基準圧力を前記出口圧力に基づいて更新し、前記基準回転数を前記回転数に基づいて更新する、請求項２に記載の圧縮機制御装置。
【請求項４】
前記第１計測値と前記第２計測値との差分が、前記閾値よりも大きい場合に、前記基準圧力及び前記基準回転数の更新を停止する、請求項３に記載の圧縮機制御装置。
【請求項５】
前記第１計測値と前記第２計測値との差分が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、前記第１計測値及び前記第２計測値のうち、前記推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて前記圧縮機の制御を行う、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項６】
前記出口圧力は、前記圧縮機の入口圧力に対する割合である、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項７】
前記回転数は、前記圧縮機の入口温度に基づいて修正された修正回転数である、請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の圧縮機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、圧縮機制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可変静翼等の可変機構の開度をセンサによって計測し、計測した開度を用いて所定の制御を行う制御装置が知られている。例えば、特許文献１には、可変静翼開度計測器で計測される可変静翼開度を引数として、燃焼器に流入する空気流量を計算する制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−３８４７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プロセス制御の信頼性を高めるために、センサを２重化することがある。例えば、特許文献１に記載の技術において、可変静翼開度計測器（センサ）を２重化した場合、２つのセンサの計測値がよく一致している場合（正常時）には２つのセンサの計測値の平均値を使用し、２つのセンサの計測値の乖離が大きくなった場合（異常時）には２つのセンサの計測値のうちいずれかが異常であると判断し片方を選択することが考えられる。異常時における計測値の選択では、フェイルセーフを考慮して、大きい値、又は小さい値のいずれを選択するかを、設計者が予め決めておく。しかしながら、予め決められた選択方法によって、異常時における計測値を選択したとしても、選択された計測値が正常値であるとは限らない。このような場合、選択された計測値を用いて制御を行うと、機器の故障及び非常停止等が生じるおそれがある。
【０００５】
本開示は、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減可能な圧縮機制御装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一側面に係る圧縮機制御装置は、圧縮機の可変機構の開度を計測するための２つの変位センサの第１計測値及び第２計測値に基づいて、圧縮機の制御を行う装置である。圧縮機制御装置は、圧縮機の出口圧力と、圧縮機の回転数と、に基づいて、可変機構の開度の推定値である推定開度を算出し、第１計測値及び第２計測値のうち、推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機の制御を行う。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態に係る圧縮機制御装置を含むガスタービンシステムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、圧縮機の概略構成を示す図である。
【図３】図３は、修正回転数と圧力比との関係を示す図である。
【図４】図４は、圧縮機制御装置が行う制御用計測値決定方法の一連の処理を示すフローチャートである。
【図５】図５は、図１に示される圧縮機における計測値及び目標値の時間変化の一例を示す図である。
【図６】図６は、比較例の圧縮機における計測値及び目標値の時間変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［１］実施形態の概要
本開示の一側面に係る圧縮機制御装置は、圧縮機の可変機構の開度を計測するための２つの変位センサの第１計測値及び第２計測値に基づいて、圧縮機の制御を行う装置である。圧縮機制御装置は、圧縮機の出口圧力と、圧縮機の回転数と、に基づいて、可変機構の開度の推定値である推定開度を算出し、第１計測値及び第２計測値のうち、推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機の制御を行う。
【００１０】
この圧縮機制御装置では、圧縮機の出口圧力と、圧縮機の回転数と、に基づいて、可変機構の推定開度が算出される。そして、第１計測値及び第２計測値のうち、推定開度に近い計測値が選択され、選択された計測値を用いて圧縮機の制御が行われる。第１計測値と第２計測値とは、いずれも圧縮機の可変機構の開度を計測した値であるので、本来同じ値であるが、第１計測値及び第２計測値のうちいずれかが異常値となることがある。このような場合でも、第１計測値及び第２計測値のうち推定開度に近い計測値は正常な値である可能性が高い。このため、第１計測値及び第２計測値のうち推定開度に近い計測値を選択することで、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減することが可能となる。
【００１１】
上記圧縮機制御装置は、基準時刻における出口圧力である基準圧力に対する出口圧力の変化量と、基準時刻における回転数である基準回転数に対する回転数の変化量と、に基づいて、開度目標値からのずれ量を算出し、開度目標値及びずれ量に基づいて、推定開度を算出してもよい。このような計算によって推定開度を算出することができる。
【００１２】
上記圧縮機制御装置は、第１計測値、第２計測値、出口圧力、及び回転数のそれぞれを所定の時間間隔で取得してもよく、第１計測値と第２計測値との差分が、予め定められた閾値よりも小さい場合に、基準圧力を出口圧力に基づいて更新し、基準回転数を回転数に基づいて更新してもよい。第１計測値と第２計測値との差分が閾値よりも小さい場合には、第１計測値及び第２計測値はいずれも正常な値であると考えられる。この場合、圧縮機は正常な値で制御されるので、正常動作時の出口圧力、及び回転数が取得され得る。ところで、圧縮機の汚れ等による経時的な性能変化により、出口圧力と回転数との関係が時間の経過とともに徐々に変化し得る。しかし、短い時間範囲では、出口圧力と回転数との関係はほぼ一定に保たれる。したがって、基準圧力及び基準回転数を所定の時間間隔で、正常動作時の出口圧力及び回転数に基づいて更新することにより、圧縮機の汚れ等による経時的な性能変化が推定開度の算出に及ぼす影響を低減することができる。これにより、推定開度の算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００１３】
上記圧縮機制御装置は、第１計測値と第２計測値との差分が、閾値よりも大きい場合に、基準圧力及び基準回転数の更新を停止してもよい。第１計測値と第２計測値との差分が閾値よりも大きい場合には、第１計測値及び第２計測値のいずれかが異常値であると考えられる。この場合、圧縮機は異常値で制御されるおそれがあるので、正常でない出口圧力、及び回転数が取得され得る。このため、基準圧力及び基準回転数の更新を停止することで、正常動作時の出口圧力及び回転数を基準として、推定開度が算出される。これにより、推定開度の算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００１４】
上記圧縮機制御装置は、第１計測値と第２計測値との差分が、予め定められた閾値よりも大きい場合に、第１計測値及び第２計測値のうち、推定開度に近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機の制御を行ってもよい。この場合、第１計測値と第２計測値との差分が閾値よりも大きいので、第１計測値及び第２計測値のいずれかが異常値であると考えられる。したがって、第１計測値及び第２計測値のうち、推定開度に近い計測値を選択することで、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減することが可能となる。
【００１５】
出口圧力は、圧縮機の入口圧力に対する割合であってもよい。この場合、入口圧力を考慮して推定開度が算出される。このため、推定開度の算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００１６】
回転数は、圧縮機の入口温度に基づいて修正された修正回転数であってもよい。この場合、圧縮機に流入した空気の状態の影響が低減される。このため、推定開度の算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００１７】
［２］実施形態の例示
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
図１は、一実施形態に係る圧縮機制御装置を含むガスタービンシステムの概略構成を示す図である。図２は、圧縮機の概略構成を示す図である。図１に示されるガスタービンシステム１は、２軸式のガスタービンシステムである。ガスタービンシステム１は、圧縮機２と、燃焼器３と、高圧タービン４と、低圧タービン５と、発電機６と、回転軸７と、回転軸８と、を備える。
【００１９】
圧縮機２は、流入した空気を圧縮して圧縮空気を生成する。圧縮機２は、圧縮空気を燃焼器３に供給する。圧縮機２の詳細な構成については、後述する。燃焼器３は、圧縮機２から供給された圧縮空気に燃料を混ぜ合わせて燃焼する。燃焼器３は、燃焼して得られた高温高圧の燃焼ガスを高圧タービン４に供給する。高圧タービン４は、燃焼器３から供給された高温高圧の燃焼ガスによって回転し、回転軸７を回転させる。回転軸７は、圧縮機２と高圧タービン４とを軸線ＡＸ周りに一体的に回転可能に連結している。低圧タービン５は、高圧タービン４を通過した燃焼ガスによって回転し、回転軸８を回転させる。回転軸８は、軸線ＡＸ周りに回転可能であり、低圧タービン５と発電機６とを連結している。発電機６は、回転軸８の回転により駆動される。
【００２０】
図２に示されるように、圧縮機２は、軸流圧縮機である。圧縮機２は、回転体２１と、ハウジング２２と、動翼２３と、可変静翼（Variable  Stator  Vane：ＶＳＶ）２４と、アクチュエータ２５と、圧縮機制御装置２６と、を備える。回転体２１は、回転軸７に連結され、軸線ＡＸ周りに回転可能である。回転体２１の外周面には、動翼２３が固定されている。ハウジング２２は、筒状の筐体であって、回転体２１及び動翼２３を軸線ＡＸ周りに覆う。ハウジング２２には、動翼２３の軸線ＡＸ方向の前方に可変静翼２４が取り付けられている。可変静翼２４の開度が調整されることによって、圧縮機２に流入する空気量が調整される。なお、図２には、１つの動翼２３及び１つの可変静翼２４の組が示されているが、軸線ＡＸ方向に沿って複数組の動翼２３及び可変静翼２４が設けられている。
【００２１】
アクチュエータ２５は、圧縮機制御装置２６から開閉指示（制御信号）を受信し、開閉指示に応じて可変静翼２４の開度を調整する。開閉指示としては、例えばトルクモータ電流が用いられる。
【００２２】
圧縮機２は、圧縮機２の各物理パラメータを計測するための複数のセンサを備えている。複数のセンサには、例えば、変位センサ、温度センサ、圧力センサ、及び回転数センサが含まれる。変位センサは、可変静翼２４の開度を計測する。圧縮機２は、２つの変位センサを備えている。２つの変位センサは、アクチュエータ２５に設けられ、可変静翼２４の開度を示す計測値ＶＳＶ＿Ａ，ＶＳＶ＿Ｂを圧縮機制御装置２６に出力する。計測値ＶＳＶ＿Ａ，ＶＳＶ＿Ｂは、大きくなるにつれ、可変静翼２４の開度が大きいことを示す。計測値ＶＳＶ＿Ａ，ＶＳＶ＿Ｂは、０％（閉状態）〜１００％（全開状態）の値を取り得る。
【００２３】
温度センサは、圧縮機２の入口及び出口にそれぞれ設けられている。圧縮機２の入口に設けられた温度センサは、圧縮機２の入口温度Ｔｉｎを計測し、入口温度Ｔｉｎを圧縮機制御装置２６に出力する。圧縮機２の出口に設けられた温度センサは、圧縮機２の出口温度Ｔｏｕｔを計測し、出口温度Ｔｏｕｔを圧縮機制御装置２６に出力する。圧力センサは、圧縮機２の入口及び出口にそれぞれ設けられている。圧縮機２の入口に設けられた圧力センサは、圧縮機２の入口圧力Ｐｉｎを計測し、入口圧力Ｐｉｎを圧縮機制御装置２６に出力する。圧縮機２の出口に設けられた圧力センサは、圧縮機２の出口圧力Ｐｏｕｔを計測し、出口圧力Ｐｏｕｔを圧縮機制御装置２６に出力する。回転数センサは、圧縮機２の回転数Ｎを計測し、回転数Ｎを圧縮機制御装置２６に出力する。
【００２４】
圧縮機制御装置２６は、圧縮機２の制御を行うコントローラである。圧縮機制御装置２６は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、主記憶装置であるＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）、他の機器との間の通信を行う通信モジュール、並びにハードディスク等の補助記憶装置等のハードウェアを備えるコンピュータとして構成される。これらの構成要素が動作することにより、後述の圧縮機制御装置２６の機能が発揮される。
【００２５】
圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂに基づいて、圧縮機２の制御を行う。具体的には、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂに基づいて、圧縮機２の制御に用いる制御用計測値を決定する。制御用計測値の決定方法については後述する。圧縮機制御装置２６は、回転数Ｎ及び入口温度Ｔｉｎから修正回転数ＮＲを算出し、スケジュールに基づいて、修正回転数ＮＲに対応する目標値ＶＳＶｄｍｄを算出する。スケジュールは、修正回転数ＮＲと目標値ＶＳＶｄｍｄとを対応付けたマップである。
【００２６】
修正回転数ＮＲは、回転数Ｎを標準の大気状態での回転数に換算した値であり、入口温度Ｔｉｎに基づいて回転数Ｎを修正した値である。修正回転数ＮＲは、式（１）に示されるように、回転数Ｎと、入口温度Ｔｉｎと、基準温度Ｔｒｅｆと、を用いて算出される。基準温度Ｔｒｅｆは、予め定められた温度であり、例えば、２８８ケルビンである。
【数１】
2019052586.tif 000003
【００２７】
圧縮機制御装置２６は、目標値ＶＳＶｄｍｄと制御用計測値とを用いて、アクチュエータ２５に可変静翼２４の開閉指示（制御信号）を出力する。例えば、制御用計測値が目標値ＶＳＶｄｍｄよりも小さい場合、可変静翼２４の開度が増加する（可変静翼２４を開く）ようにアクチュエータ２５に制御信号を出力する。制御用計測値が目標値ＶＳＶｄｍｄよりも大きい場合、可変静翼２４の開度が減少する（可変静翼２４を閉める）ようにアクチュエータ２５に制御信号を出力する。
【００２８】
次に、圧縮機２の特性について説明する。図３は、修正回転数と圧力比との関係を示す図である。圧縮機２では、圧縮機２の圧力比ＰＲは、修正回転数ＮＲに対する曲線として表されるが、修正回転数ＮＲの狭い範囲では、圧力比ＰＲは、図３に示されるように、修正回転数ＮＲの一次関数として近似され得る。
【００２９】
なお、圧力比ＰＲは、式（２）に示されるように、圧縮機２の入口圧力Ｐｉｎに対する圧縮機２の出口圧力Ｐｏｕｔの割合である。
【数２】
2019052586.tif 000004
【００３０】
圧力比ＰＲと修正回転数ＮＲとの関係を、一次関数として近似した場合、式（３）で表される。基準圧力比ＰＲｒｅｆと基準修正回転数ＮＲｒｅｆとを用いると、式（４）で表すことができる。基準圧力比ＰＲｒｅｆは、基準時刻における圧力比ＰＲである。基準修正回転数ＮＲｒｅｆは、基準時刻における修正回転数ＮＲである。係数Ａは、実験等によって予め定められている。式（３）の係数Ｂは、式（４）から−Ａ×ＮＲｒｅｆ＋ＰＲｒｅｆで求められる。基準時刻は、例えば、５秒前である。基準圧力比ＰＲｒｅｆは、例えば、圧力比ＰＲの５秒間の時間平均値であってもよい。基準修正回転数ＮＲｒｅｆは、例えば、修正回転数ＮＲの５秒間の時間平均値であってもよい。
【数３】
2019052586.tif 000005
【数４】
2019052586.tif 000006
【００３１】
ここで、同じ修正回転数ＮＲで圧縮機２が動作しているときに、可変静翼２４の開度が変化した場合には、開度に応じて圧力比ＰＲが変化する。例えば、制御用計測値が適切な値でない等の理由により、可変静翼２４の開度がずれる場合がある。具体的には、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのいずれかが異常値である場合に、異常値の方を制御用計測値として選択すると、適正な可変静翼２４の開度からのずれが生じる。その状態で圧縮機２の制御を継続すると、図３に示されるように、特性Ｃ１から特性Ｃ２に圧縮機２の性能が低下するので、正常時に比べて同じ回転数Ｎ（修正回転数ＮＲ）での圧力比ＰＲが低下する。可変静翼２４の開度のずれが大きい場合には、ガスタービンシステム１の故障又はトリップが生じる場合がある。
【００３２】
圧縮機２の性能を変化させる要因としては、制御用計測値の異常以外にも翼の汚れ及び破損等が挙げられる。しかし、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分（偏差）が大きい場合、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのいずれかが異常値であると考えられる。これに伴い、圧縮機２の性能変化が発生していれば、制御用計測値の異常が圧縮機２の性能変化の主原因であるとみなすことができる。つまり、圧力比ＰＲは、式（５）で表され得る。なお、可変静翼２４の開度がずれ量ｘずれた場合の圧力比ＰＲの変化量は、係数Ｃを用いてＣ×ｘで表され得る。なお、ずれ量ｘは、目標値ＶＳＶｄｍｄからの開度のずれ量（％）を示し、可変静翼２４が開く方向にずれている場合に正の値を取り、可変静翼２４が閉まる方向にずれている場合に負の値を取る。係数Ｃは、実験等によって予め定められている。
【数５】
2019052586.tif 000007
【００３３】
次に、圧縮機制御装置２６が行う制御用計測値決定方法について説明する。図４は、圧縮機制御装置が行う制御用計測値決定方法の一連の処理を示すフローチャートである。図４に示される一連の処理は、所定の時間間隔（例えば、０．０１秒ごと）で繰り返し実施される。
【００３４】
まず、圧縮機制御装置２６は、各センサから計測値を取得する（ステップＳ０１）。具体的には、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａ，ＶＳＶ＿Ｂ、入口圧力Ｐｉｎ、出口圧力Ｐｏｕｔ、入口温度Ｔｉｎ、出口温度Ｔｏｕｔ、及び回転数Ｎのそれぞれを取得する。そして、圧縮機制御装置２６は、式（２）を用いて圧力比ＰＲを算出し、式（１）を用いて修正回転数ＮＲを算出する（ステップＳ０２）。
【００３５】
続いて、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分（差の絶対値）を算出する。そして、圧縮機制御装置２６は、差分と閾値ＶＳＶｔｈとを比較し、期間Ｄにわたり差分が閾値ＶＳＶｔｈ未満であるかを判定する（ステップＳ０３）。期間Ｄは、基準時刻よりも前の時刻（例えば、６秒前）から現在までの連続する期間であり、予め定められている。閾値ＶＳＶｔｈは、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのいずれかが異常値であることを判定可能な値であり、予め定められている。圧縮機制御装置２６は、期間Ｄにわたり差分が閾値ＶＳＶｔｈ未満であると判定した場合（ステップＳ０３：ＹＥＳ）、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの平均値を算出する（ステップＳ０４）。そして、圧縮機制御装置２６は、平均値を制御用計測値として決定する。なお、ステップＳ０４において、圧縮機制御装置２６は、フェイルセーフを考慮して、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうちのいずれか高い値を制御用計測値として決定してもよい。
【００３６】
そして、圧縮機制御装置２６は、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆを更新する（ステップＳ０５）。具体的には、圧縮機制御装置２６は、ステップＳ０２で算出された圧力比ＰＲを基準圧力比ＰＲｒｅｆとし、ステップＳ０２で算出された修正回転数ＮＲを基準修正回転数ＮＲｒｅｆとする。このようにして、制御用計測値決定方法の一連の処理が終了する。
【００３７】
一方、ステップＳ０３において、圧縮機制御装置２６は、期間Ｄの間に一度でも差分が閾値ＶＳＶｔｈ以上であったと判定した場合（ステップＳ０３：ＮＯ）、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆを固定する（ステップＳ０６）。つまり、差分が閾値ＶＳＶｔｈ以上である限り、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆは更新されない。
【００３８】
続いて、圧縮機制御装置２６は、推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出する（ステップＳ０７）。推定開度ＶＳＶｅｓｔは、可変静翼２４の開度の推定値である。圧縮機制御装置２６は、出口圧力Ｐｏｕｔと、回転数Ｎと、に基づいて、推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出する。具体的には、圧縮機制御装置２６は、式（５）を変形することによって得られた式（６）を用いて、可変静翼２４のずれ量ｘを算出する。
【数６】
2019052586.tif 000008
【００３９】
そして、圧縮機制御装置２６は、式（７）を用いて、推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出する。式（７）に示されるように、推定開度ＶＳＶｅｓｔは、目標値ＶＳＶｄｍｄにずれ量ｘを加えた値である。
【数７】
2019052586.tif 000009
【００４０】
そして、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択する（ステップＳ０８）。そして、圧縮機制御装置２６は、選択した計測値を制御用計測値として決定し、制御用計測値決定方法の一連の処理が終了する。なお、ステップＳ０７の処理は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈ以上であるか否かによらずに行われてもよい。
【００４１】
このように、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも小さい場合に、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの平均値を用いて圧縮機２の制御を行う。一方、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きい場合（本実施形態では、差分が閾値ＶＳＶｔｈ以上である場合）に、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機２の制御を行う。なお、推定開度ＶＳＶｅｓｔは精度が低いので、圧縮機２の制御には用いられない。
【００４２】
圧縮機制御装置２６は、基準圧力比ＰＲｒｅｆに対する圧力比ＰＲの変化量と、基準修正回転数ＮＲｒｅｆに対する修正回転数ＮＲの変化量と、に基づいて、目標値ＶＳＶｄｍｄからのずれ量ｘを算出し、目標値ＶＳＶｄｍｄ及びずれ量ｘに基づいて、推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出する。圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも小さい場合に、基準圧力比ＰＲｒｅｆを圧力比ＰＲで更新し、基準修正回転数ＮＲｒｅｆを修正回転数ＮＲで更新する。一方で、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きい場合（本実施形態では、差分が閾値ＶＳＶｔｈ以上である場合）に、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆの更新を停止する。
【００４３】
次に、図５及び図６を参照して、圧縮機制御装置２６の作用効果を説明する。図５は、図１に示される圧縮機における計測値及び目標値の時間変化の一例を示す図である。図６は、比較例の圧縮機における計測値及び目標値の時間変化の一例を示す図である。図５及び図６に示される例では、時刻ｔ１において、計測値ＶＳＶ＿Ａが異常値となり、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きくなる。
【００４４】
比較例の圧縮機では、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分によらず、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうちのいずれか高い値が制御用計測値として用いられる点において圧縮機２と相違している。このため、比較例の圧縮機では、時刻ｔ１において計測値ＶＳＶ＿Ａが制御用計測値として用いられる。このとき、目標値ＶＳＶｄｍｄよりも制御用計測値が大きいので、圧縮機制御装置２６は、制御用計測値から目標値ＶＳＶｄｍｄを減算した値だけ可変静翼２４の開度が減少する（可変静翼２４を閉める）ようにアクチュエータ２５に制御信号を出力する。
【００４５】
これにより、図６に示されるように、時刻ｔ１以降で計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂはともに低下する。しかしながら、計測値ＶＳＶ＿Ａは異常値であり、計測値ＶＳＶ＿Ｂが正常値である。つまり、計測値ＶＳＶ＿Ｂは可変静翼２４の開度を示しており、実際の可変静翼２４の開度は、目標値ＶＳＶｄｍｄよりも小さくなる。その結果、出口圧力Ｐｏｕｔ（圧力比ＰＲ）が低下するので、圧縮機制御装置２６は、性能を維持するために回転数Ｎ（修正回転数ＮＲ）を増加する。そして、圧縮機制御装置２６は、スケジュールに基づいて、変更された修正回転数ＮＲに対応する目標値ＶＳＶｄｍｄを算出する。これにより、目標値ＶＳＶｄｍｄの上昇が生じる。
【００４６】
一方、図５に示されるように、圧縮機２では、時刻ｔ１において、計測値ＶＳＶ＿Ａが異常値となり、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きくなると、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値が制御用計測値として用いられる。このため、計測値ＶＳＶ＿Ｂ及び目標値ＶＳＶｄｍｄは、時刻ｔ１以降もほとんど変化することなく一定の値を示す。
【００４７】
なお、圧縮機２では、時刻ｔ１の直後においては、センサ等の応答速度の影響により、計測値ＶＳＶ＿Ａが一時的に制御用計測値として用いられる。このため、比較例の圧縮機と同様に、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂはともに低下し、目標値ＶＳＶｄｍｄは上昇する。しかし、推定開度ＶＳＶｅｓｔによって、計測値ＶＳＶ＿Ｂが制御用計測値として用いられると、計測値ＶＳＶ＿Ｂ及び目標値ＶＳＶｄｍｄは元の値に戻る。その結果、実際の可変静翼２４の開度は目標値ＶＳＶｄｍｄに維持されるので、回転数Ｎの上昇、及び不適切な可変静翼２４の制御を回避でき、圧縮機２が故障する可能性を低減することが可能となる。
【００４８】
以上説明したように、圧縮機制御装置２６では、圧縮機２の出口圧力Ｐｏｕｔと、圧縮機２の回転数Ｎと、に基づいて、可変静翼２４の推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出される。具体的には、入口圧力Ｐｉｎに対する出口圧力Ｐｏｕｔの割合である圧力比ＰＲと、回転数Ｎを入口温度Ｔｉｎに基づいて修正した修正回転数ＮＲと、に基づいて、推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出される。そして、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値が選択され、選択された計測値を用いて圧縮機２の制御が行われる。計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとは、いずれも圧縮機２の可変静翼２４の開度を計測した値であるので、本来同じ値であるが、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうちいずれかが異常値となることがある。このような場合でも、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値は正常な値である可能性が高い。このため、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択することで、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減することが可能となる。その結果、圧縮機２の運転状態が変化することなく、ガスタービンシステム１の損傷及びトリップの発生を回避することが可能となる。
【００４９】
式（６）に示されるように、基準圧力比ＰＲｒｅｆに対する圧力比ＰＲの変化量と、基準修正回転数ＮＲｒｅｆに対する修正回転数ＮＲの変化量と、に基づいて、目標値ＶＳＶｄｍｄからのずれ量ｘが算出され、式（７）に示されるように、目標値ＶＳＶｄｍｄ及びずれ量ｘに基づいて、推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出される。このような簡易的な計算によって推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出することができる。
【００５０】
圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が、閾値ＶＳＶｔｈよりも大きい場合に、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機２の制御を行う。計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きい場合には、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのいずれかが異常値であると考えられる。したがって、このような場合に計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択することで、異常な計測値を用いて制御が行われる可能性を低減することが可能となる。
【００５１】
計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも小さい場合には、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂはいずれも正常な値であると考えられる。この場合、圧縮機２は正常な値で制御されるので、正常動作時の入口圧力Ｐｉｎ、出口圧力Ｐｏｕｔ、及び回転数Ｎが取得され得る。ところで、圧縮機２の汚れ等による経時的な性能変化により、圧力比ＰＲと修正回転数ＮＲとの関係が時間の経過とともに徐々に変化し得る。このため、圧力比ＰＲと修正回転数ＮＲとの厳密な性能マップを作成しても、性能マップに示される関係は、時間の経過とともに、実際の圧力比ＰＲと修正回転数ＮＲとの関係と合わなくなってしまう。しかし、短い時間範囲では、圧力比ＰＲと修正回転数ＮＲとの関係はほぼ一定に保たれる。したがって、基準圧力比ＰＲｒｅｆを所定の時間間隔で、正常動作時の出口圧力Ｐｏｕｔ（圧力比ＰＲ）に基づいて更新し、基準修正回転数ＮＲｒｅｆを所定の時間間隔で、回転数Ｎ（修正回転数ＮＲ）に基づいて更新することにより、圧縮機２の汚れ等による経時的な性能変化が推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出に及ぼす影響を低減することができる。また、実際の運転データに基づいて、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆが算出されるので、圧縮機２の個体の性能に適した推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出することができる。これにより、推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００５２】
計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きい場合、圧縮機２は異常値で制御されるおそれがあるので、正常でない入口圧力Ｐｉｎ、出口圧力Ｐｏｕｔ、及び回転数Ｎが取得され得る。このため、基準圧力比ＰＲｒｅｆ及び基準修正回転数ＮＲｒｅｆの更新を停止することで、正常動作時の圧力比ＰＲ及び修正回転数ＮＲを基準として、推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出される。これにより、推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出精度が向上するので、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００５３】
また、出口圧力Ｐｏｕｔだけでなく入口圧力Ｐｉｎを考慮して推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出されるので、推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出精度が向上する。また、修正回転数ＮＲを用いて推定開度ＶＳＶｅｓｔが算出されるので、圧縮機２に流入した空気の状態の影響が低減される。このため、推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出精度が向上する。したがって、計測値の選択精度を向上させることができる。
【００５４】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００５５】
上記実施形態では、２重化された変位センサからの２つの計測値（計測値ＶＳＶ＿Ａ，ＶＳＶ＿Ｂ）のうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値が選択されているが、これに限られない。多重化された変位センサの数は２以上であればよく、Ｎ（２以上の整数）個の変位センサからのＮ個の計測値のうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに最も近い計測値が選択される。
【００５６】
圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈよりも大きいか否かによらず、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうち、推定開度ＶＳＶｅｓｔに近い計測値を選択し、選択した計測値を用いて圧縮機２の制御を行ってもよい。
【００５７】
上記制御用計測値決定方法は、可変静翼２４の開度の計測値以外にも適用可能である。例えば、上記制御用計測値決定方法は、圧縮機２の入口案内翼（Inlet  Guide  Vane：ＩＧＶ）、及び圧縮機２の抽気弁等の開度の計測値にも適用可能である。
【００５８】
上記実施形態では、圧縮機２は、２軸式のガスタービンシステム１の圧縮機であるが、１軸式のガスタービンシステムの圧縮機であってもよい。
【００５９】
圧縮機制御装置２６は、圧力比ＰＲに影響を及ぼし得る他の項目をさらに考慮して、推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出してもよい。例えば、圧縮機中間冷却等が考慮され得る。この場合、式（５）の右辺に補正項が追加される。
【００６０】
推定開度ＶＳＶｅｓｔは、各計測値の状態が静定した場合の性能をもとにした推定式（式（６））を用いて算出されるので、計算に使用される回転数Ｎ及び出口圧力Ｐｏｕｔの過渡的な応答により、動作が急変した直後では、推定開度ＶＳＶｅｓｔは不正確となるおそれがある。このため、圧縮機制御装置２６は、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの差分が閾値ＶＳＶｔｈ未満から閾値ＶＳＶｔｈ以上となったことを判定した（異常発生を検出）場合、不図示のタイマーを動作させ、異常発生の検出から所定時間が経過するまでは、計測値ＶＳＶ＿Ａと計測値ＶＳＶ＿Ｂとの平均値、又は計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂのうちのいずれか高い値を制御用計測値として決定してもよい。所定時間は、運転状態がある程度安定し、各センサ（特に、圧縮機２の出口に設けられた圧力センサ、及び回転数センサ）が十分に応答すると考えられる時間であり、例えば０．１〜１秒程度である。これにより、推定開度ＶＳＶｅｓｔの算出精度が向上するので、計測値ＶＳＶ＿Ａ及び計測値ＶＳＶ＿Ｂから異常な計測値を選択する可能性を低減することが可能となる。
【００６１】
圧縮機制御装置２６は、圧縮機２の性能に基づく別の式によって推定開度ＶＳＶｅｓｔを算出してもよい。例えば、入口圧力Ｐｉｎは一定であるとみなし得るので、圧力比ＰＲに代えて、出口圧力Ｐｏｕｔが用いられてもよい。この場合、基準圧力比ＰＲｒｅｆに代えて、基準時刻の出口圧力Ｐｏｕｔが用いられる。また、修正回転数ＮＲに代えて、回転数Ｎが用いられてもよい。この場合、基準修正回転数ＮＲｒｅｆに代えて、基準時刻の回転数Ｎが用いられる。
【符号の説明】
【００６２】
１  ガスタービンシステム
２  圧縮機
３  燃焼器
４  高圧タービン
５  低圧タービン
６  発電機
７  回転軸
８  回転軸
２１  回転体
２２  ハウジング
２３  動翼
２４  可変静翼（可変機構）
２５  アクチュエータ
２６  圧縮機制御装置
ＡＸ  軸線
【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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