(57)【要約】【課題】回転機械の損傷を抑えつつも、回転機械の回転数又は出力であるパラメータを短時間で目標値にする。【解決手段】回転機械１の制御装置１００は、回転機械１のパラメータを変える操作端３６と、ロータ４１とケーシング４８との間のクリアランス量を計測するクリアランス計測器１０１と、制御装置本体１１０と、を備える。制御装置本体１１０は、クリアランス計測器１０１で計測されたクリアランス量に応じて、パラメータの変化率が変わるよう、操作端３６の操作量を定め、この操作量を操作端３６に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御装置において、
前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータを変える操作端と、
前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を計測するクリアランス計測器と、
前記クリアランス量に応じて、前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定めるパラメータ変化率設定部と、
前記パラメータの前記変化率に応じて、前記操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する操作量出力部と、
を備える回転機械の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転機械の制御装置において、
前記パラメータ変化率設定部は、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定める、
回転機械の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転機械の制御装置において、
前記パラメータ変化率設定部は、
前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める基本変化率演算部と、
前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める変更値演算部と、
前記変更値を用いて前記基本変化率を変更する変化率変更部と、
を有する、
回転機械の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の回転機械の制御装置において、
前記変更値演算部は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める第一演算部を有し、
前記変化率変更部は、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更する、
回転機械の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転機械の制御装置において、
前記変更値演算部は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める第二演算部を有し、
前記変化率変更部は、前記第一変更値と前記第二変更値とを用いて前記基本変更率を変更する、
回転機械の制御装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の回転機械の制御装置において、
前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係である、
回転機械の制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の回転機械の制御装置と、
前記回転機械と、
を備える回転機械設備。
【請求項８】
請求項７に記載の回転機械設備において、
前記回転機械は、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮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、前記燃焼ガスで駆動するタービンとを、備えるガスタービンであり、
前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記タービンは、回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有し、
前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されて、ガスタービンロータを成し、
前記操作端は、前記燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁であり、
前記クリアランス計測器は、前記タービンロータと前記タービンケーシングとの間のガスタービンクリアランス量を計測し、
前記パラメータ変化率設定部は、前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記パラメータの増加時と減少時とのうち、少なくとも増加時における前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める、
回転機械設備。
【請求項９】
請求項８に記載の回転機械設備において、
前記圧縮機は、前記圧縮機ケーシングに設けられ、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量を調節する吸気流量調節器を有し、
前記制御装置は、
前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記吸気流量調節器の操作量を定める吸気操作量設定部と、
前記吸気流量調節器の前記操作量を前記吸気流量調節器に出力する吸気操作量出力部と、
を有する、
回転機械設備。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の回転機械設備において、
前記ガスタービンは、前記圧縮機で圧縮された空気を抽気して、前記タービンロータの動翼に、抽気した空気を導く抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる空気を冷却する冷却器と、前記冷却器による前記空気の冷却量を調節する冷却調節器と、を備え、
前記制御装置は、
前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記冷却調節器の操作量を定める冷却操作量設定部と、
前記冷却調節器の前記操作量を前記冷却調節器に出力する冷却操作量出力部と、
を有する、
回転機械設備。
【請求項１１】
請求項７に記載の回転機械設備において、
前記回転機械は、蒸気で駆動する蒸気タービンであり、
前記蒸気タービンは、回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有し、
前記操作端は、前記蒸気タービンに供給される蒸気の流量を調節する蒸気調節弁であり、
前記クリアランス計測器は、前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービンケーシングとの間の蒸気タービンクリアランス量を計測し、
前記パラメータ変化率設定部は、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて、前記パラメータの増加時と減少時とのうち、少なくとも減少時における前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める、
回転機械設備。
【請求項１２】
請求項７に記載の回転機械設備において、
前記回転機械としての第一回転機械と第二回転機械とを備え、
前記第一回転機械は、ガスタービンであり、
前記第二回転機械は、蒸気タービンであり、
前記ガスタービンから排気された排気ガスで蒸気を発生させて、前記蒸気を蒸気タービンに送る排熱回収ボイラーを備え、
前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮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、前記燃焼ガスで駆動するタービンと、を有し、
前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有し、
前記タービンは、回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有し、
前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されて、ガスタービンロータを成し、
前記ガスタービンの前記操作端は、前記燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁であり、
前記ガスタービンの前記クリアランス計測器は、前記タービンロータと前記タービンケーシングとの間のガスタービンクリアランス量を計測するガスタービンクリアランス計測器であり、
前記蒸気タービンは、回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有し、
前記蒸気タービンの前記操作端は、前記排熱回収ボイラーから前記蒸気タービンに供給される蒸気の流量を調節する蒸気調節弁であり、
前記蒸気タービンの前記クリアランス計測器は、前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービンケーシングとの間の蒸気タービンクリアランス量を計測する蒸気タービンクリアランス計測器であり、
前記ガスタービンの前記パラメータ変化率設定部は、前記ガスタービンに関する前記パラメータであるガスタービンパラメータの増加時に、前記ガスタービンクリアランス量に応じて前記ガスタービンパラメータの変化率が変わるよう、前記ガスタービンパラメータの変化率を定め、前記ガスタービンパラメータの減少時に、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて前記ガスタービンパラメータの変化率が変わるよう、前記ガスタービンパラメータの変化率を定め、
前記ガスタービンの前記操作量出力部は、前記ガスタービンの前記パラメータ変化率設定部が定めた前記ガスタービンパラメータの変化率に応じて、前記燃料調節弁の操作量を定め、前記燃料調節弁の前記操作量を前記燃料調節弁に出力し、
前記蒸気タービンの前記パラメータ変化率設定部は、前記蒸気タービンに関する前記パラメータである蒸気タービンパラメータの増加時に、前記ガスタービンクリアランス量に応じて前記蒸気タービンパラメータの変化率が変わるよう、前記蒸気タービンパラメータの変化率を定め、前記蒸気タービンパラメータの減少時に、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて前記蒸気タービンパラメータの変化率が変わるよう、前記蒸気タービンパラメータの変化率を定め、
前記蒸気タービンの前記操作量出力部は、前記蒸気タービンの前記パラメータ変化率設定部が定めた前記蒸気タービンパラメータの変化率に応じて、前記蒸気調節弁の操作量を定め、前記蒸気調節弁の前記操作量を前記蒸気調節弁に出力する、
回転機械設備。
【請求項１３】
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御方法において、
前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を受け付ける工程と、
前記クリアランス量に応じて、前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める工程と、
前記パラメータの前記変化率に応じて、前記パラメータを変える操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する工程と、
を実行する回転機械の制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の回転機械の制御方法において、
前記パラメータの前記変化率を定める前記工程では、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定める、
回転機械の制御方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の回転機械の制御方法において、
前記パラメータの前記変化率を定める前記工程は、
前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める工程と、
前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める工程と、
前記変更値を用いて、前記基本変化率を変更する工程と、
を含む、
回転機械の制御方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の回転機械の制御方法において、
前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める工程を含み、
前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更する、
回転機械の制御方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の回転機械の制御方法において、
前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める工程を含み、
前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値と前記第二変更値とを用いて前記基本変化率を変更する、
回転機械の制御方法。
【請求項１８】
請求項１６又は１７に記載の回転機械の制御方法において、
前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係である、
回転機械の制御方法。
【請求項１９】
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御プログラムにおいて、
コンピュータの入力装置により、前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を受け付ける工程と、
前記クリアランス量に応じて、前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める工程と、
前記パラメータの前記変化率に応じて、前記パラメータを変える操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する工程と、
を前記コンピュータに実行させる回転機械の制御プログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載の回転機械の制御プログラムにおいて、
前記パラメータの前記変化率を定める前記工程では、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定める、
回転機械の制御プログラム。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載の回転機械の制御プログラムにおいて、
前記パラメータの前記変化率を定める前記工程は、
前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める工程と、
前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める工程と、
前記変更値を用いて、前記基本変化率を変更する変更した変化量を求める工程と、
を含む、
回転機械の制御プログラム。
【請求項２２】
請求項２１に記載の回転機械の制御プログラムにおいて、
前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める工程を含み、
前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更する、
回転機械の制御プログラム。
【請求項２３】
請求項２２に記載の回転機械の制御プログラムにおいて、
前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める工程を含み、
前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値と前記第二変更値と用いて前記基本変化率を変更する、
回転機械の制御プログラム。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の回転機械の制御プログラムにおいて、
前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係である、
回転機械の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転するロータと、このロータの外周側を覆うケーシングを備える回転機械の制御装置、回転機械設備、回転機械の制御方法、及び回転機械の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンは、回転機械の一種である。このガスタービンは、大気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、この圧縮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、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備える。圧縮機は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータと、これを回転可能に覆う圧縮機ケーシングと、を有している。タービンは、軸線を中心として回転するタービンロータと、これを回転可能に覆うタービンケーシングと、を有している。タービンロータと圧縮機ロータとは、互いに接続されてガスタービンロータを成す。このガスタービンロータには、例えば、発電機が接続されている。燃焼器には、燃料ラインが接続されている。この燃料ラインには、燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁が設けられている。
【０００３】
ガスタービンの出力や回転数を増減させる場合、操作端の一つである燃料調節弁の操作量を変える。すなわち、燃焼器に供給される燃料の流量を変える。燃料調節弁の操作量は、例えば、以下の特許文献１に記載されているように、外部からの負荷指令等により定められる。
【０００４】
燃料調節弁の操作量が急激に変化すると、ガスタービンの出力や回転数も急激に変化する。このように、操作量の急変に伴って、ガスタービンの出力や回転数が急変すると、ガスタービンが損傷する可能性が高まる。そこで、特許文献１に記載の技術では、外部からの発電機出力指令又は負荷指令等により燃料調節弁の操作量を定めた後、この操作量の変化率が所定以上高くならないよう、操作量の変化率に関する制限器を設け、この制限器を経た操作量を燃料調節弁に出力している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−０３７８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したように、操作端の操作量の変化率を制限することは、ガスタービンの損傷を抑えるために必要な技術である。一方、発電業界では、ガスタービンの出力や回転数が短時間で目標値になることが望まれている。特に、電力系統に、天候等により発電量が左右される太陽光発電設備や風力発電設備が接続されている場合には、これらの設備での発電量の急変に対応するため、ガスタービンの出力や回転数が短時間で目標値になることが望まれている。
【０００７】
そこで、本発明は、回転機械の損傷を抑えつつも、回転機械の回転数又は出力を短時間で目標値にすることができる技術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】
【０００８】
前記目的を達成するための発明に係る一態様の回転機械の制御装置は、
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御装置において、前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータを変える操作端と、前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を計測するクリアランス計測器と、前記クリアランス量に応じて、前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定めるパラメータ変化率設定部と、前記パラメータの前記変化率に応じて、前記操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する操作量出力部と、を備える。
【０００９】
回転機械は、その回転数又は出力（ｏｕｔｐｕｔ）であるパラメータが増減すると、ロータとケーシングとの間のクリアランス量が一時的に小さくなる場合がある。このクリアランス量が小さくなると、ロータとケーシングとが接触して、ロータ又はケーシングの一部が損傷する可能性が高まる。
【００１０】
本態様では、クリアランス量に応じて、パラメータの変化率が変わるよう、この変化率を定める。そして、本態様では、この変化率に応じて操作端の操作量を定め、この操作量を操作端に出力する。よって、本態様では、クリアランス量に応じて、パラメータの変化率が変わる。
【００１１】
ここで、前記回転機械の制御装置において、前記パラメータ変化率設定部は、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定めてもよい。
【００１２】
また、以上のいずれかの前記回転機械の制御装置において、前記パラメータ変化率設定部は、前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める基本変化率演算部と、前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める変更値演算部と、前記変更値を用いて前記基本変化率を変更する変化率変更部と、を有してもよい。
【００１３】
前記変更値演算部を有する前記回転機械の制御装置において、前記変更値演算部は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める第一演算部を有してもよい。この場合、前記変化率変更部は、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更するとよい。
【００１４】
前記第一演算部を有する前記回転機械の制御装置において、前記変更値演算部は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める第二演算部を有してもよい。この場合、前記変化率変更部は、前記第一変更値と前記第二変更値とを用いて前記基本変更率を変更するとよい。
【００１５】
前記第一変更演算部を有する、いずれかの前記回転機械の制御装置において、前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係であってもよい。
【００１６】
前記目的を達成するための発明に係る一態様の回転機械設備は、
以上のいずれかの制御装置と、前記回転機械と、を備える。
【００１７】
ここで、前記回転機械設備において、前記回転機械は、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮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、前記燃焼ガスで駆動するタービンとを、備えるガスタービンである。前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記タービンは、回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有する。前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されて、ガスタービンロータを成す。前記操作端は、前記燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁である。前記クリアランス計測器は、前記タービンロータと前記タービンケーシングとの間のガスタービンクリアランス量を計測する。この場合、前記パラメータ変化率設定部は、前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記パラメータの増加時と減少時とのうち、少なくとも増加時における前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める。
【００１８】
ガスタービンクリアランス量は、パラメータの増加時に一時的に小さくなり、パラメータの減少時には一時的に大きくなる。本態様では、パラメータの増加時にガスタービンクリアランス量に応じてパラメータの変化率が変わるよう、この変化率を定める。そして、本態様では、この変化率に応じて燃料調節弁の操作量を求め、この操作量を燃料調節弁に出力する。このため、本態様では、ガスタービンのパラメータ増加時であっても、ガスタービンクリアランス量が極端に小さくなることを抑えつつも、パラメータを短時間で目標値にすることができる。
【００１９】
前記回転機械がガスタービンである回転機械設備において、前記圧縮機は、前記圧縮機ケーシングに設けられ、前記圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量を調節する吸気流量調節器を有する。この場合、前記制御装置は、前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記吸気流量調節器の操作量を定める吸気操作量設定部と、前記吸気流量調節器の前記操作量を前記吸気流量調節器に出力する吸気操作量出力部と、を有するとよい。
【００２０】
燃料流量を変えずに、圧縮機ケーシング内に流入する空気の流量である吸気流量を増加させると、燃焼ガス流路を流れる燃焼ガスの温度が低下し、ガスタービンクリアランス量が変化する。本態様では、ガスタービンクリアランス量に応じて、吸気流量が変わるので、ガスタービンクリアランス量が極端に小さくなることを防ぐことができる。
【００２１】
前記回転機械がガスタービンである、以上のいずれかの前記回転機械設備において、前記ガスタービンは、前記圧縮機で圧縮された空気を抽気して、前記タービンロータの動翼に、抽気した空気を導く抽気ラインと、前記抽気ラインを流れる空気を冷却する冷却器と、前記冷却器による前記空気の冷却量を調節する冷却調節器と、を備える。この場合、前記制御装置は、前記ガスタービンクリアランス量に応じて、前記冷却調節器の操作量を定める冷却操作量設定部と、前記冷却調節器の前記操作量を前記冷却調節器に出力する冷却操作量出力部と、を有するとよい。
【００２２】
冷却器による前記空気の冷却量を変えると、この空気による動翼の冷却量が変わり、ガスタービンクリアランス量が変化する。本態様では、ガスタービンクリアランス量に応じて、空気の冷却量が変わるので、ガスタービンクリアランス量が極端に小さくなることを防ぐことができる。
【００２３】
ここで、前記一態様の前記回転機械設備において、前記回転機械は、蒸気で駆動する蒸気タービンである。前記蒸気タービンは、回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有する。前記操作端は、前記蒸気タービンに供給される蒸気の流量を調節する蒸気調節弁である。前記クリアランス計測器は、前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービンケーシングとの間の蒸気タービンクリアランス量を計測する。この場合、前記パラメータ変化率設定部は、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて、前記パラメータの増加時と減少時とのうち、少なくとも減少時における前記パラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定めるとよい。
【００２４】
蒸気タービンクリアランス量は、パラメータの減少時に一時的に小さくなり、パラメータの増加時には一時的に大きくなる。本態様では、パラメータの減少時に蒸気タービンクリアランス量に応じてパラメータの変化率が変わるよう、この変化率を定める。そして、本態様では、この変化率に応じて蒸気調節弁の操作量を求め、この操作量を蒸気調節弁に出力する。このため、本態様では、蒸気タービンのパラメータ減少時であっても、蒸気タービンクリアランス量が極端に小さくなることを抑えつつも、パラメータを短時間で目標値にすることができる。
【００２５】
また、前記一態様の前記回転機械設備において、前記回転機械としての第一回転機械と第二回転機械とを備える。前記第一回転機械は、ガスタービンである。前記第二回転機械は、蒸気タービンである。当該回転機械設備は、前記ガスタービンから排気された排気ガスで蒸気を発生させて、前記蒸気を蒸気タービンに送る排熱回収ボイラーを備える。前記ガスタービンは、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮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、前記燃焼ガスで駆動するタービンと、を有する。前記圧縮機は、回転する圧縮機ロータと、前記圧縮機ロータを覆う圧縮機ケーシングと、を有する。前記タービンは、回転するタービンロータと、前記タービンロータを覆うタービンケーシングと、を有する。前記圧縮機ロータと前記タービンロータとは、機械的に接続されて、ガスタービンロータを成す。前記ガスタービンの前記操作端は、前記燃焼器に供給される燃料の流量を調節する燃料調節弁である。前記ガスタービンの前記クリアランス計測器は、前記タービンロータと前記タービンケーシングとの間のガスタービンクリアランス量を計測するガスタービンクリアランス計測器である。前記蒸気タービンは、回転する蒸気タービンロータと、前記蒸気タービンロータを覆う蒸気タービンケーシングと、を有する。前記蒸気タービンの前記操作端は、前記排熱回収ボイラーから前記蒸気タービンに供給される蒸気の流量を調節する蒸気調節弁である。前記蒸気タービンの前記クリアランス計測器は、前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービンケーシングとの間の蒸気タービンクリアランス量を計測する蒸気タービンクリアランス計測器である。この場合、前記ガスタービンの前記パラメータ変化率設定部は、前記ガスタービンに関する前記パラメータであるガスタービンパラメータの増加時に、前記ガスタービンクリアランス量に応じて前記ガスタービンパラメータの変化率が変わるよう、前記ガスタービンパラメータの変化率を定め、前記ガスタービンパラメータの減少時に、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて前記ガスタービンパラメータの変化率が変わるよう、前記ガスタービンパラメータの変化率を定めるとよい。また、前記ガスタービンの前記操作量出力部は、前記ガスタービンの前記パラメータ変化率設定部が定めた前記ガスタービンパラメータの変化率に応じて、前記燃料調節弁の操作量を定め、前記燃料調節弁の前記操作量を前記燃料調節弁に出力するとよい。さらに、前記蒸気タービンの前記パラメータ変化率設定部は、前記蒸気タービンに関する前記パラメータである蒸気タービンパラメータの増加時に、前記ガスタービンクリアランス量に応じて前記蒸気タービンパラメータの変化率が変わるよう、前記蒸気タービンパラメータの変化率を定め、前記蒸気タービンパラメータの減少時に、前記蒸気タービンクリアランス量に応じて前記蒸気タービンパラメータの変化率が変わるよう、前記蒸気タービンパラメータの変化率を定めるとよい。また、前記蒸気タービンの前記操作量出力部は、前記蒸気タービンの前記パラメータ変化率設定部が定めた前記蒸気タービンパラメータの変化率に応じて、前記蒸気調節弁の操作量を定め、前記蒸気調節弁の前記操作量を前記蒸気調節弁に出力するとよい。
【００２６】
本態様の回転機械設備は、いわゆるコンバインドサイクルプラントである。このコンバインドサイクルプラントでは、ガスタービンのパラメータが増加すると、これに連動して、蒸気タービンのパラメータが増加する。また、ガスタービンでは、パラメータが増加する場合にガスタービンクリアランス量が一時的に小さくなり、パラメータが減少する場合にガスタービンクリアランス量が一時的に大きくなる。また、蒸気タービンでは、パラメータが増加する場合に蒸気タービンクリアランス量が一時的に大きくなり、パラメータが減少する場合に蒸気タービンクリアランス量が一時的に小さくなる。
【００２７】
そこで、本態様では、ガスタービンのパラメータ及び蒸気タービンのパラメータが増加する場合、一時的に小さくなるガスタービンクリアランス量に基づいて、ガスタービン及び蒸気タービンの操作端の操作量を定める。また、本態様では、ガスタービンのパラメータ及び蒸気タービンのパラメータが減少する場合、一時的に小さくなる蒸気タービンクリアランス量に基づいて、ガスタービン及び蒸気タービンの操作端の操作量を定める。よって、本態様では、ガスタービンのパラメータ及び蒸気タービンのパラメータが増減しても、ガスタービン及び蒸気ターンのクリアランス量が極端に小さくなることを抑えつつも、パラメータを短時間で目標値にすることができる。
【００２８】
前記目的を達成するための発明に係る一態様の回転機械の制御方法は、
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御方法において、前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を受け付ける工程と、前記クリアランス量に応じて、前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める工程と、前記パラメータの前記変化率に応じて、前記パラメータを変える操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する工程と、を実行する。
【００２９】
ここで、前記回転機械の制御方法において、前記パラメータの前記変化率を定める前記工程では、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定めてもよい。
【００３０】
また、以上のいずれかの前記回転機械の制御方法において、前記パラメータの前記変化率を定める前記工程は、前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める工程と、前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める工程と、前記変更値を用いて、前記基本変化率を変更する工程と、を含んでもよい。
【００３１】
前記変更値を求める前記工程を実行する前記回転機械の制御方法において、前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める工程を含んでもよい。この場合、前記変更工程では、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更するとよい。
【００３２】
前記第一変更値を求める前記工程を実行する前記回転機械の制御方法において、前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める工程を含んでもよい。この場合、前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更するとよい。
【００３３】
前記第一変更値を求める前記工程を実行する、いずれかの前記回転機械の制御方法において、前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係であってもよい。
【００３４】
前記目的を達成するための発明に係る一態様の回転機械の制御プログラムは、
回転するロータと、前記ロータの外周側を覆うケーシングとを備える回転機械の制御プログラムにおいて、コンピュータの入力装置により、前記ロータと前記ケーシングとの間のクリアランス量を受け付ける工程と、前記クリアランス量に応じて、前記回転機械の回転数又は出力であるパラメータの変化率が変わるよう、前記パラメータの変化率を定める工程と、前記パラメータの前記変化率に応じて、前記パラメータを変える操作端の操作量を定め、前記操作量を前記操作端に出力する工程と、を前記コンピュータに実行させる。
【００３５】
ここで、前記回転機械の制御プログラムにおいて、前記パラメータの前記変化率を定める前記工程では、第一のクリアランス量のときの前記パラメータの変化率に比べて、前記第一のクリアランス量よりも大きな第二のクリアランス量のときとの前記パラメータの変化率が大きくなるよう、前記パラメータの変化率を定めてもよい。
【００３６】
また、以上のいずれかの前記回転機械の制御プログラムにおいて、前記パラメータの前記変化率を定める前記工程は、前記パラメータの目標値と前記パラメータの検出値との偏差に応じて、前記パラメータの基本変化率を求める工程と、前記クリアランス量に応じて、前記基本変化率を変更する変更値を求める工程と、前記変更値を用いて、前記基本変化率を変更する変更した変化量を求める工程と、を含んでもよい。
【００３７】
前記変更値を求める前記工程を実行させる前記転機械の制御プログラムにおいて、前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と前記基本変化率を変更する第一変更値との関係を用いて、前記クリアランス量に対応する前記第一変更値を求める工程を含んでもよい。この場合、前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値を用いて前記基本変化率を変更するとよい。
【００３８】
前記第一変更値を求める前記工程を実行させる前記回転機械の制御プログラムにおいて、前記変更値を求める前記工程は、前記クリアランス量と予め定められている許容最小クリアランス量との偏差に応じて、前記基本変化率を変更する第二変更値を求める工程を含んでもよい。この場合、前記基本変化率を変更する前記工程では、前記第一変更値と前記第二変更値と用いて前記基本変化率を変更するとよい。
【００３９】
前記第一変更値を求める前記工程を実行させる、以上のいずれかの前記回転機械の制御プログラムにおいて、前記関係は、前記クリアランス量が大きくなるに連れて前記第一変更値が大きくなる関係であってもよい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明の一態様によれば、回転機械の損傷を抑えつつも、回転機械の回転数又は出力を短時間で目標値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン発電プラントの構成を示す概念図である。
【図２】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンの要部断面図である。
【図３】図２におけるIII部の拡大図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における複数のクリアランス計測器の配置を示す説明図である。
【図５】本発明に係る第一実施形態における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明に係る第一実施形態における出力変化率設定部の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】本発明に係る第一実施形態における回転数変化率設定部の構成を示す機能ブロック図である。
【図８】本発明に係る第一実施形態における制御装置のハードウェア構成を示す回路ブロック図である。
【図９】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１０】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンで、クリアランス量に基づく変化率制御を行っていない場合の時間変化に伴う、出力の変化、回転数の変化、及びクリアランスの変化を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンで、クリアランス量に基づく変化率制御を行った場合の時間変化に伴う、回転数の変化、及びクリアランスの変化を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービンで、クリアランス量に基づく変化率制御を行った場合の時間変化に伴う、出力の変化、クリアランスの変化を示すグラフである。
【図１３】本発明に係る第二実施形態における蒸気タービン発電プラントの構成を示す概念図である。
【図１４】本発明に係る第二一実施形態における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１５】本発明に係る第三実施形態におけるガス圧縮プラントの構成を示す概念図である。
【図１６】本発明に係る第三実施形態における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図１７】本発明に係る第四実施形態におけるコンバインドサイクルプラントの構成を示す概念図である。
【図１８】本発明に係る第四実施形態における制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係る各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４３】
「第一実施形態」
以下、本発明に係る回転機械設備の第一実施形態について、図１〜図１１を参照して説明する。
【００４４】
本実施形態の回転機械設備は、図１に示すように、ガスタービン発電プラントである。このガスタービン発電プラントは、ガスタービン１と、ガスタービン１の駆動で発電する発電機９と、ガスタービン１の構成部品の一部を冷却する冷却装置６０と、制御装置１００と、を備える。
【００４５】
ガスタービン１は、空気を圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０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３０と、燃焼ガスにより駆動するタービン４０と、を備える。
【００４６】
圧縮機１０は、図１及び図２に示すように、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ１１と、圧縮機ロータ１１を覆う圧縮機ケーシング１８と、複数の静翼列１４と、圧縮機ケーシング１８内に流入する空気の流量を調節するＩＧＶ（inlet guide vａne）２１と、を有する。
【００４７】
なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸線方向Ｄａ、この軸線方向Ｄａの一方側を軸線上流側Ｄａｕ、他方側を軸線下流側Ｄａｄとする。軸線上流側Ｄａｕは、圧縮機１０内の空気の流れの上流側であると共に、タービン４０内の燃焼ガスの流れの上流側でもある。軸線下流側Ｄａｄは、圧縮機１０内の空気の流れの下流側であると共に、タービン４０内の燃焼ガスの流れの下流側でもある。また、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。この径方向Ｄｒで、軸線Ａｒに近づく側を径方向内側Ｄｒｉとし、軸線Ａｒから遠ざかる側を径方向外側Ｄｒｏとする。
【００４８】
圧縮機ロータ１１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸１２と、このロータ軸１２に取り付けられている複数の動翼列１３と、を有する。複数の動翼列１３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列１３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１３の各軸線下流側Ｄａｄには、静翼列１４が配置されている。各静翼列１４は、圧縮機ケーシング１８の内側に設けられている。各静翼列１４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。ロータ軸１２の径方向外側Ｄｒｏと圧縮機ケーシング１８の径方向内側Ｄｒｉとの間であって、軸線方向Ｄａで静翼列１４及び動翼列１３が配置されている領域の環状の空間は、空気が流れつつ圧縮される空気圧縮流路１９を成す。すなわち、この圧縮機１０は、軸流多段圧縮機である。
【００４９】
圧縮機ケーシング１８は、圧縮機本体ケーシング１８ａと、中間ケーシング１８ｂとを有する。圧縮機本体ケーシング１８ａは、軸線方向Ｄａで静翼列１４及び動翼列１３が配置されている領域で、この領域の外周側を覆う。中間ケーシング１８ｂは、圧縮機本体ケーシング１８ａの軸線下流側Ｄａｄに接続されている。この中間ケーシング１８ｂ内には、圧縮機本体ケーシング１８ａから吐出された圧縮空気が流入する。
【００５０】
ＩＧＶ（吸気流量調節器）２１は、圧縮機本体ケーシング１８ａに設けられている。ＩＧＶ２１は、複数の可動翼２２と、複数の可動翼２２の角度を変える駆動器２３と、を有する。複数の可動翼２２は、複数の動翼列１３のうちで最も軸線上流側Ｄａｕの動翼列１３よりも軸線上流側Ｄａｕに配置されている。
【００５１】
タービン４０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１と、タービンロータ４１を覆うタービンケーシング４８と、複数の静翼列５３と、を有する。タービンロータ４１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸４２と、このロータ軸４２に取り付けられている複数の動翼列４３と、を有する。複数の動翼列４３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列４３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼４４で構成されている。複数の動翼列４３の各軸線上流側Ｄａｕには、静翼列５３が配置されている。各静翼列５３は、タービンケーシング４８の内側に設けられている。各静翼列５３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼５４で構成されている。ロータ軸４２の外周側とタービンケーシング４８の内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼列５３及び動翼列４３が配置されている領域の環状の空間は、燃焼器３０からの燃焼ガスが流れる燃焼ガス流路４９を成す。なお、以下では、複数の動翼列４３のうち、最も軸線上流側の動翼列を第一動翼列とし、以下、軸線下流側に向って、第二動翼列、第三動翼列、…とする。
【００５２】
燃焼器３０は、図２に示すように、中間ケーシング１８ｂに設けられている。この燃焼器３０は、高温高圧の燃焼ガスＧをタービン４０の燃焼ガス流路４９内に送る燃焼筒（又は尾筒）３１と、この燃焼筒３１内に圧縮機１０からの圧縮空気と共に燃料Ｆを噴射する燃料噴射器３２と、を有する。燃料噴射器３２には、燃料Ｆが流れる燃料ライン３５が接続されている。この燃料ライン３５には、燃料調節弁（操作端）３６が設けられている。
【００５３】
圧縮機ロータ１１とタービンロータ４１とは、図１に示すように、同一軸線Ａｒ上に位置して互いに接続されてガスタービンロータ２を成す。このガスタービンロータ２には、発電機９のロータが接続されている。また、圧縮機ケーシング１８とタービンケーシング４８とは、互いに接続されてガスタービンケーシング５を成す。なお、本実施形態の圧縮機ケーシング１８中の中間ケーシング１８ｂを燃焼器車室と言い、本実施形態の圧縮機ケーシング１８中の燃焼器車室（中間ケーシング１８ｂ）を含まない部分を単に圧縮機ケーシングという場合もある。しかしながら、本願では、この燃焼器車室（中間ケーシング１８ｂ）を含めて圧縮機ケーシング１８とする。
【００５４】
本実施形態では、軸線Ａｒを中心として回転するガスタービンロータ２と、このガスタービンロータ２を覆うガスタービンケーシング５とを備えるガスタービン１が軸流式回転機械を成す。
【００５５】
冷却装置６０は、図１及び図２に示すように、抽気ライン６１と、冷却器６２と、冷却調節器６４と、を有する。抽気ライン６１は、第一端と第二端とを有する。この抽気ライン６１の第一端は、中間ケーシング１８ｂに接続され、第二端は、タービンロータ４１のロータ軸４２を介して、第一動翼列を構成する複数の動翼である第一列動翼４４ａに接続されている。抽気ライン６１は、圧縮機本体ケーシング１８ａから吐出されて中間ケーシング１８ｂ内に流入した圧縮空気を複数の第一列動翼４４ａに導く。冷却器６２は、抽気ライン６１内を流れる圧縮空気と冷却媒体とを熱交換させて、圧縮空気を冷却する熱交換器である。冷却器６２には、冷却媒体が流れる媒体ライン６３が接続されている。冷却調節器６４は、この媒体ライン６３に設けられている。冷却調節器６４は、媒体ライン６３を流れる冷却媒体の流量を調節することで、圧縮空気の冷却量を調節する流量調節弁である。
【００５６】
図２及び図３に示すように、抽気ライン６１は、タービンロータ４１のロータ軸４２中で第一動翼列が固定されている第一段軸部４２ａに接続されている。この第一段軸部４２ａには、抽気ライン６１と連通する冷却通路４２ｃが形成されている。また、第一動翼列を構成する複数の第一列動翼４４ａには、第一段軸部４２ａの冷却通路４２ｃと連通する冷却通路４４ｃが形成されている。第一列動翼４４ａの冷却通路４４ｃは、第一列動翼４４ａの表面中で燃焼ガスＧと接する部分で開口している。このため、圧縮機１０からの圧縮空気は、抽気ライン６１を流れる過程で冷却器により冷却された後、第一段軸部４２ａに形成されている冷却通路４２ｃ、第一列動翼４４ａに形成されている冷却通路４４ｃを介して、燃焼ガス流路４９中に放出される。
【００５７】
ガスタービン１の構成部品にうちで、動翼４４、静翼５４、タービンケーシング４８で内周面を形成する部品、燃焼筒３１は、いずれも、高温の燃焼ガスＧに接する高温部品である。本実施形態では、冷却器６２で冷却された圧縮空気である冷却空気Ａｍで、これらの高温部品のうち、第一列動翼４４ａを冷却する。
【００５８】
なお、本実施形態の冷却器６２は、熱交換器であるが、例えば、圧縮空気が通るラインにファン等で風を送って、圧縮空気を冷却するタイプでもよい。この場合、冷却調節器は、例えば、ファンの回転数ＲＰＭを変えるインバータ付きモータになる。
【００５９】
制御装置１００は、図１に示すように、前述の燃料調節弁３６と、クリアランス計測器１０１と、回転数計１０２と、出力計１０３と、制御装置本体１１０と、を有する。クリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８とタービンロータ４１との間のクリアランス量ＣＬを計測する。回転数計１０２は、ガスタービンロータ２の回転数ＲＰＭを検知する。出力計１０３は、ガスタービン１の出力ＰＷ、言い換えると、発電機の発電量を検知する。回転数計１０２及び出力計１０３は、いずれもパラメータ計の一例である。
【００６０】
図３に示すように、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ４１の動翼４４と、このタービンロータ４１を覆うタービンケーシング４８との間には、クリアランスがある。本実施形態のクリアランス計測器１０１は、第一列動翼４４ａとタービンケーシング４８との間のクリアランス量ＣＬを計測する。このクリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８に固定されている。このクリアランス計測器１０１は、例えば、第一列動翼４４ａとタービンケーシング４８との間の静電容量を検知し、検知した静電容量値をクリアランス量に変換する静電容量式の計測器である。また、このクリアランス計測器１０１は、例えば、タービンケーシング４８の温度を検知し、検知した温度をクリアランス量に変換する計測器であってもよい。なお、クリアランス計測器１０１で、第二列動翼４４とタービンケーシング４８との間のクリアランスの量を計測してもよい。さらに、第一列動翼４４ａとタービンケーシング４８との間のクリアランスの量、及び、第二列動翼４４とタービンケーシング４８との間のクリアランスの量を計測してもよい。
【００６１】
本実施形態の制御装置１００は、図４に示すように、複数のクリアランス計測器１０１を備える。複数のクリアランス計測器１０１のうち、一のクリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８の上部に設けられている。また、他の一のクリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８の下部に設けられている。さらに他の一のクリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８の上下方向のほぼ中央部で且つ軸線Ａｒに対する右側部に設けられている。さらに他の一のクリアランス計測器１０１は、タービンケーシング４８の上下方向のほぼ中央部で且つ軸線Ａｒに対する左側部に設けられている。
【００６２】
制御装置本体１１０は、機能的には、図５に示すように、クリアランス信号処理部１１１と、出力変化率設定部１２０と、回転数変化率設定部１４０と、燃料操作量出力部１６０と、冷却操作量設定部１７０と、冷却操作量出力部１７９と、吸気操作量設定部１８０と、吸気操作量出力部１８９と、を有する。
【００６３】
クリアランス信号処理部１１１は、複数のクリアランス計測器１０１からの信号を受け付け、複数のクリアランス計測器１０１が計測したクリアランス量ＣＬのうち、最小のクリアランス量ＣＬを出力する。
【００６４】
出力変化率設定部１２０は、基本出力変化率演算部１２１と、変更値演算部１２４と、変更部１３０と、を有する。基本出力変化率演算部１２１は、負荷指令や起動指令に応じて定まる目標出力ＰＷｔと出力計１０３で検知された出力ＰＷとの偏差に基づいて、基本出力変化率ΔＰＷｂを求める。変更値演算部１２４は、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬ等に応じて、基本出力変化率ΔＰＷｂを変更するための変更値を求める。変更部１３０は、変更値を用いて基本出力変化率ΔＰＷｂを変更する。なお、出力ＰＷの変化率とは、単位時間当たりの出力ＰＷの変化量である。
【００６５】
回転数変化率設定部１４０は、基本回転数変化率演算部１４１と、変更値演算部１４４と、変更部１５０と、を有する。基本回転数変化率演算部１４１は、負荷指令や起動指令に応じて定まる目標回転数ＲＰＭｔと回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭとの偏差に基づいて、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを求める。変更値演算部１４４は、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬ等に応じて、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを変更するための変更値を求める。変更部１５０は、変更値を用いて基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを変更する。なお、回転数ＲＰＭの変化率とは、単位時間当たりの回転数ＲＰＭの変化量である。
【００６６】
燃料操作量出力部１６０は、出力変化率換算部１６２と、回転数変化率換算部１６４と、選択部１６９と、を有する。出力変化率換算部１６２は、出力変化率設定部１２０が設定した出力変化率ΔＰＷを操作端である燃料調節弁３６の操作量に換算する。回転数変化率換算部１６４は、回転数変化率設定部１４０が設定した回転数変化率ΔＲＰＭを操作端である燃料調節弁３６の操作量に換算する。選択部１６９は、出力変化率換算部１６２が求めた操作量と、回転数変化率換算部１６４が求めた操作量とのうち、一方の操作量のみを燃料調節弁３６に出力する。
【００６７】
冷却操作量設定部１７０は、冷却操作量発生部１７１と、変更部１７２と、を有する。冷却操作量発生部１７１は、例えば、冷却調節器６４の操作量である冷却操作量を発生する。ここでは、冷却操作量発生部１７１は、燃料操作量出力部１６０が出力する燃料調節弁３６の操作量、言い換えると燃料流量の増加に伴って大きくなる冷却操作量を発生する。変更部１７２は、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに応じて冷却操作量を変更する。冷却操作量出力部１７９は、変更された冷却操作量を冷却調節器６４に出力する。
【００６８】
吸気操作量設定部１８０は、ＩＧＶ開度発生部１８１と、変更部１８２と、を有する。ＩＧＶ開度発生部１８１は、例えば、ＩＧＶ２１の開度であるＩＧＶ開度を発生する。ここでは、ＩＧＶ開度発生部１８１は、燃料操作量出力部１６０が出力する燃料調節弁３６の操作量、言い換えると燃料流量の増加に伴って大きくなるＩＧＶ開度を発生する。変更部１８２は、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに応じてＩＧＶ開度を変更する。吸気操作量出力部１８９は、変更されたＩＧＶ開度をＩＧＶ２１の駆動器２３に出力する。
【００６９】
基本出力変化率演算部１２１は、図６に示すように、目標出力演算部１２２と、ΔＰＩ演算部１２３と、を有する。目標出力演算部１２２は、負荷指令や起動指令に応じて目標出力ＰＷｔを求める。ΔＰＩ演算部１２３は、出力計１０３で検知された出力ＰＷと目標出力ＰＷｔとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本出力変化率ΔＰＷｂを求める。
【００７０】
出力変化率設定部１２０の変更値演算部１２４は、上限出力変化率演算部１２５と、第一変更値演算部（第一演算部）１２６と、第二変更値演算部（第二演算部）１２７と、を有する。上限出力変化率演算部１２５は、実際の出力ＰＷと出力変化率ΔＰＷの上限値である上限出力変化率ΔＰＷＬとの関係を示すマップ１２５ｍを有している。上限出力変化率演算部１２５は、このマップ１２５ｍを用いて、出力計１０３で検知された出力ＰＷに対応する上限出力変化率ΔＰＷＬを求める。出力変化率設定部１２０の第一変更値演算部１２６は、クリアランス量ＣＬと基本出力変化率ΔＰＷｂを変更する第一変更値ΔＰＷｃ1との関係を示すマップ１２６ｍを有している。第一変更値演算部１２６は、このマップ１２６ｍを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＰＷｃ1を求める。このマップ１２６ｍが示す関係は、基本的に、クリアランス量ＣＬの増加に伴って、第一変更値ΔＰＷｃ1が大きくなる関係である。よって、この第一変更値演算部１２６が求める第一変更値ΔＰＷｃ1は、クリアランス量ＣＬの増加に伴って大きくなる。さらに、このマップ１２６ｍでは、許容最小クリアランス量ＣＬminよりもクリアランス量ＣＬが大きい場合、第一変更値ΔＰＷｃ1が正の値を示し、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬmin以下の場合、第一変更値ΔＰＷｃ1が負の値を示す。なお、許容最小クリアランス量ＣＬminとは、クリアランス量に関する許容最小値である。出力変化率設定部１２０の第二変更値演算部１２７は、許容最小値記憶部１２８と、ΔＰＩ演算部１２９と、を有する。許容最小値記憶部１２８には、許容最小クリアランス量ＣＬminが記憶されている。ΔＰＩ演算部１２９は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＰＷｃ2を求める。よって、この第二変更値演算部１２７が求める第二変更値ΔＰＷｃ2は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【００７１】
出力変化率設定部１２０の変更部１３０は、第一加算器１３１と、第二加算器１３２と、最小値選択器１３３と、を有する。第一加算器１３１は、第一変更値演算部１２６が求めた第一変更値ΔＰＷｃ1と第二変更値演算部１２７が求めた第二変更値ΔＰＷｃ2とを加算する。第二加算器１３２は、上限出力変化率演算部１２５が求めた上限出力変化率ΔＰＷＬと第一加算器１３１からの出力を加算する。すなわち、第二加算器１３２は、第一変更値ΔＰＷｃ1と第二変更値ΔＰＷｃ2と上限出力変化率ΔＰＷＬとを加算した値を出力する。最小値選択器１３３は、基本出力変化率演算部１２１が求めた基本出力変化率ΔＰＷｂと第二加算器１３２からの出力の値とのうち、小さい方の値を選択し、これを出力変化率ΔＰＷとして出力する。最小値選択器１３３から出力された出力変化率ΔＰＷは、前述した燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２に入力する。
【００７２】
基本回転数変化率演算部１４１は、図７に示すように、目標回転数演算部１４２と、ΔＰＩ演算部１４３と、を有する。目標回転数演算部１４２は、負荷指令や起動指令に応じて目標回転数ＲＰＭｔを求める。ΔＰＩ演算部１４３は、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭと目標回転数ＲＰＭｔとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを求める。
【００７３】
回転数変化率設定部１４０の変更値演算部１４４は、上限回転数変化率演算部１４５と、第一変更値演算部１４６と、第二変更値演算部１４７と、を有する。上限回転数変化率演算部１４５は、実際の回転数ＲＰＭと回転数変化率ΔＲＰＭの上限値である上限回転数変化率ΔＲＰＭＬとの関係を示す１４５ｍを有している。上限回転数変化率演算部１４５は、このマップ１４５ｍを用いて、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭに対応する上限回転数変化率ΔＲＰＭＬを求める。回転数変化率設定部１４０の第一変更値演算部１４６は、クリアランス量ＣＬと基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを変更する第一変更値ΔＲＰＭｃ1との関係を示すマップ１４６ｍを有している。第一変更値演算部１４６は、このマップ１４６ｍを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＲＰＭｃ1を求める。このマップ１４６ｍが示す関係は、基本的に、クリアランス量ＣＬの増加に伴って、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が大きくなる関係である。よって、この第一変更値演算部１４６が求める第一変更値ΔＲＰＭｃ1は、クリアランス量ＣＬの増加に伴って大きくなる。さらに、このマップ１４６ｍでは、許容最小クリアランス量ＣＬminよりもクリアランス量ＣＬが大きい場合、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が正の値を示し、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬmin以下の場合、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が負の値を示す。回転数変化率設定部１４０の第二変更値演算部１４７は、許容最小値記憶部１４８と、ΔＰＩ演算部１４９と、を有する。許容最小値記憶部１４８には、許容最小クリアランス量ＣＬminが記憶されている。ΔＰＩ演算部１４９は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＲＰＭｃ2を求める。よって、この第二変更値演算部１４７が求める第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【００７４】
回転数変化率設定部１４０の変更部１５０は、第一加算器１５１と、第二加算器１５２と、最小値選択器１５３と、を有する。第一加算器１５１は、第一変更値演算部１４６が求めた第一変更値ΔＲＰＭｃ1と第二変更値演算部１４７が求めた第二変更値ΔＲＰＭｃ2とを加算する。第二加算器１５２は、上限回転数変化率演算部１４５が求めた上限回転数変化率ΔＲＰＭＬと第一加算器１５１からの出力を加算する。すなわち、第二加算器１５２は、第一変更値ΔＲＰＭｃ1と第二変更値ΔＲＰＭｃ2と上限回転数変化率ΔＲＰＭＬとを加算した値を出力する。最小値選択器１５３は、基本回転数変化率演算部１４１が求めた基本回転数変化率ΔＲＰＭｂと第二加算器１５２からの出力の値とのうち、小さい方の値を選択し、これを回転数変化率ΔＲＰＭとして出力する。最小値選択器１５３から出力された回転数変化率ΔＲＰＭは、前述した燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４に入力する。
【００７５】
制御装置本体１１０は、図８に示すように、コンピュータである。このため、この制御装置本体１１０は、各種演算を行うＣＰＵ１９１と、ＣＰＵ１９１のワークエリア等になるメモリ１９２と、ハードディスクドライブ装置等の補助記憶装置１９３と、キーボードやマウス等の手入力装置１９５ａと、表示装置１９５ｂと、手入力装置１９５ａ及び表示装置１９５ｂの入出力インタフェース１９５と、ガスタービン１に設けられている各種センサからの信号が入力する設備Ｉインタフェース１９６と、ガスタービン１の各種操作端に操作量を出力する設備Ｏインタフェース１９７と、ネットワークＮを介して外部と通信するための通信インタフェース１９８と、ディスク型記憶媒体Ｄに対してデータの記憶処理や再生処理を行う記憶・再生装置１９４と、を備えている。
【００７６】
補助記憶装置１９３には、ガスタービン固有値データ１９３ａ、制御プログラム１９３ｂ、ＯＳ（Operating System）プログラム１９３ｃが予め格納されている。ガスタービン固有値データ１９３ａとしては、先に説明した各種マップ１２５ｍ，１２６ｍ，１４５ｍ，１４６ｍや許容最小クリアランス量ＣＬmin等がある。制御プログラム１９３ｂは、回転機械であるガスタービン１を制御するためのプログラムである。補助記憶装置１９３に格納される各種データやプログラムは、例えば、記憶・再生装置１９４を介して、ディスク型記憶媒体Ｄから補助記憶装置１９３に取り込まれる。なお、各種データやプログラムは、通信インタフェース１９８を介して外部の装置から補助記憶装置１９３に取り込まれてもよい。また、各種データやプログラムは、手入力装置１９５ａから入出力インタフェース１９５を介して補助記憶装置１９３に取り込まれてもよい。
【００７７】
ＣＰＵ１９１は、補助記憶装置１９３に格納されている制御プログラム１９３ｂをメモリ１９２上に展開し、この制御プログラム１９３ｂを実行することで、制御装置本体１１０の各機能構成を実現する。
【００７８】
次に、本実施形態のガスタービン発電プラントの動作について説明する。
【００７９】
まず、ガスタービン１の基本的な動作について説明する。ガスタービン１の圧縮機１０は、空気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する。この圧縮空気は、燃焼器３０に供給される。また、燃焼器３０には、燃料Ｆも供給される。燃焼器３０の燃料噴射器３２は、燃料Ｆ及び圧縮空気を燃焼筒３１内に噴出する。燃焼筒３１内では、この圧縮空気中で燃料Ｆが燃焼し、高温高圧の燃焼ガスＧが生成される。この燃焼ガスＧは、燃焼筒３１からタービン４０内の燃焼ガス流路４９に送られ、タービンロータ４１を回転させる。このタービンロータ４１の回転で、このタービンロータ４１に接続されている発電機９は発電する。
【００８０】
次に、制御装置１００の動作について説明する。
【００８１】
まず、起動工程での制御装置１００の動作について説明する。この起動工程は、ガスタービン１に燃料Ｆが供給されていない状態からガスタービン１の回転数ＲＰＭが定格回転数（例えば、３６００ｒｐｍ）になり、発電機９が電力系統に接続されるまでの工程である。
【００８２】
起動工程では、発電機９を原動機として機能させて、ガスタービンロータ２を回転させる。なお、起動装置を別途備えている場合には、この起動装置でガスタービンロータ２を回転させる。
【００８３】
起動工程では、図９のフローチャートに示す工程が繰り返し実行される。まず、回転数計１０２がガスタービン１の回転数ＲＰＭを検知する（Ｓ１１：パラメータ検知工程）。さらに、複数のクリアランス計測器１０１がクリアランス量ＣＬを計測する（Ｓ１２：クリアランス計測工程）。制御装置本体１１０の回転数変化率設定部１４０は、回転数計１０２から回転数ＲＰＭを受け付ける（Ｓ２１：パラメータ受付工程）。また、制御装置本体１１０のクリアランス信号処理部１１１は、複数のクリアランス計測器１０１からの信号を受け付け、複数のクリアランス計測器１０１が計測したクリアランス量ＣＬのうち、最小のクリアランス量ＣＬを出力する（Ｓ２２：クリアランス受付工程）。
【００８４】
次に、回転数変化率設定部１４０がガスタービン１の回転数変化率ΔＲＰＭを定める（Ｓ３０：パラメータ変化率設定工程）。このパラメータ変化率設定工程（Ｓ３０）では、基本変化率演算工程（Ｓ３１）、上限変化率演算工程（Ｓ３２）、第一変更値演算工程（Ｓ３３）、第二変更値演算工程（Ｓ３４）、変更工程（Ｓ３５）が実行される。
【００８５】
基本変化率演算工程（Ｓ３１）では、まず、目標回転数演算部１４２が起動指令に応じて目標回転数ＲＰＭｔを求める。基本回転数変化率演算部１４１のΔＰＩ演算部１４３は、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭと目標回転数ＲＰＭｔとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを求める。
【００８６】
上限変化率演算工程（Ｓ３２）では、上限回転数変化率演算部１４５が、図７を参照して説明したマップ１４５ｍを用いて、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭに対応する上限回転数変化率ΔＲＰＭＬを求める。
【００８７】
第一変更値演算工程（Ｓ３３）では、回転数変化率設定部１４０の第一変更値演算部１４６が図７を参照して説明した１４６ｍを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＲＰＭｃ1を求める。この第一変更値ΔＲＰＭｃ1は、前述したように、クリアランス量ＣＬの増加に伴って大きくなる。
【００８８】
第二変更値演算工程（Ｓ３４）は、回転数変化率設定部１４０の第二変更値演算部１４７が実行する。第二変更値演算部１４７のΔＰＩ演算部１４９は、許容最小値記憶部１４８に記憶されている許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＲＰＭｃ2を求める。この第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、前述したように、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【００８９】
変更工程（Ｓ３５）では、回転数変化率設定部１４０の変更部１５０が基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを変更する。変更部１５０の第一加算器１５１は、第一変更値ΔＲＰＭｃ1と第二変更値ΔＲＰＭｃ2とを加算する。変更部１５０の第二加算器１５２は、上限回転数変化率演算部１４５が求めた上限回転数変化率ΔＲＰＭＬと第一加算器１５１からの出力とを加算する。変更部１５０の最小値選択器１５３は、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂと第二加算器１５２からの出力の値とのうち、小さい方の値を選択し、これを回転数変化率ΔＲＰＭとして、燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４へ出力する。
【００９０】
以上で、パラメータ変化率設定工程（Ｓ３０）が終了する。
【００９１】
次に、燃料操作量出力部１６０が燃料調節弁３６に操作量を出力する（Ｓ３６：操作量出力工程）。燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４は、回転数変化率設定部１４０が設定した回転数変化率ΔＲＰＭを燃料調節弁３６の操作量に換算する。この操作量は、選択部１６９を介して、燃料調節弁３６に出力される。この結果、燃焼器３０には、パラメータ変化率設定工程（Ｓ３０）で設定された回転数変化率ΔＲＰＭが得られる燃料流量の燃料Ｆが供給される。
【００９２】
前述したように、以上の工程が繰り返し実行される結果、ガスタービンロータ２の回転数ＲＰＭが次第に高まる。そして、ガスタービン１の回転数ＲＰＭが定格回転数（例えば、３６００ｒｐｍ）になり、発電機９が電力系統に接続されると、起動工程が終了する。
【００９３】
起動工程が終了すると、負荷運転工程が実行される。この負荷運転工程でも、起動工程と同様の工程が繰り返し実行される。
【００９４】
この負荷運転工程では、図９のフローチャートに示す工程が繰り返し実行される。まず、出力計１０３がガスタービン１の出力ＰＷを検知する（Ｓ１１ａ：パラメータ検知工程）。さらに、複数のクリアランス計測器１０１がクリアランス量ＣＬを計測する（Ｓ１２ａ：クリアランス計測工程）。制御装置本体１１０の出力変化率設定部１２０は、出力計１０３からの出力ＰＷを受け付ける（Ｓ２１ａ：パラメータ受付工程）。また、制御装置本体１１０のクリアランス信号処理部１１１は、複数のクリアランス計測器１０１からの信号を受け付け、複数のクリアランス計測器１０１が計測したクリアランス量ＣＬのうち、最小のクリアランス量ＣＬを出力する（Ｓ２２ａ：クリアランス受付工程）。
【００９５】
次に、出力変化率設定部１２０がガスタービン１の出力変化率ΔＰＷを定める（Ｓ３０ａ：パラメータ変化率設定工程）。このパラメータ変化率設定工程（Ｓ３０ａ）では、基本変化率演算工程（Ｓ３１ａ）、上限変化率演算工程（Ｓ３２ａ）、第一変更値演算工程（Ｓ３３ａ）、第二変更値演算工程（Ｓ３４ａ）、変更工程（Ｓ３５ａ）が実行される。
【００９６】
基本変化率演算工程（Ｓ３１ａ）では、まず、目標出力演算部１２２が負荷指令に応じて目標出力ＰＷｔを求める。基本出力変化率演算部１２１のΔＰＩ演算部１２３は、出力計１０３で検知された出力ＰＷと目標出力ＰＷｔとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本出力変化率ΔＰＷｂを求める。
【００９７】
上限変化率演算工程（Ｓ３２ａ）では、上限出力変化率演算部１２５が、図６を参照して説明したマップ１２５ｍを用いて、出力計１０３で検知された出力ＰＷに対応する上限出力変化率ΔＰＷＬを求める。
【００９８】
第一変更値演算工程（Ｓ３３ａ）では、出力変化率設定部１２０の第一変更値演算部１２６が図６を参照して説明したマップ１２６ｍを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＰＷｃ1を求める。この第一変更値ΔＰＷｃ1は、前述したように、クリアランス量ＣＬの増加に伴って大きくなる。
【００９９】
第二変更値演算工程（Ｓ３４ａ）は、出力変化率設定部１２０の第二変更値演算部１２７が実行する。第二変更値演算部１２７のΔＰＩ演算部１２９は、許容最小値記憶部１２８に記憶されている許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＰＷｃ2を求める。この第二変更値ΔＰＷｃ2は、前述したように、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【０１００】
変更工程（Ｓ３５ａ）では、出力変化率設定部１２０の変更部１３０が基本出力変化率ΔＰＷｂを変更する。変更部１３０の第一加算器１３１は、第一変更値ΔＰＷｃ1と第二変更値ΔＰＷｃ2とを加算する。変更部１３０の第二加算器１３２は、上限出力変化率演算部１２５が求めた上限出力変化率ΔＰＷＬと第一加算器１３１からの出力とを加算する。変更部１３０の最小値選択器１３３は、基本出力変化率ΔＰＷｂと第二加算器１３２からの出力の値とのうち、小さい方の値を選択し、これを出力変化率ΔＰＷとして、燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２へ出力する。
【０１０１】
以上で、パラメータ変化率設定工程（Ｓ３０ａ）が終了する。
【０１０２】
次に、燃料操作量出力部１６０が燃料調節弁３６に操作量を出力する（Ｓ３６ａ：操作量出力工程）。燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２は、出力変化率設定部１２０が設定した出力変化率ΔＰＷを燃料調節弁３６の操作量に換算する。この操作量は、選択部１６９を介して、燃料調節弁３６に出力される。この結果、燃焼器３０には、パラメータ変化率設定工程（Ｓ３０ａ）で設定された出力変化率ΔＰＷが得られる燃料流量の燃料Ｆが供給される。
【０１０３】
制御装置本体１１０が新たな負荷指令を受け付けると、出力計１０３で検知された出力ＰＷが新たな負荷指令が示す要求出力になるまで、以上の処理が繰り返し実行される。要求出力「０」を示す負荷指令を制御装置本体１１０が受けると、出力ＰＷが次第に低下し、所定の出力ＰＷになった時点で、発電機９が電力系統から電気的に切断される。その後、燃焼器３０に供給される燃料流量が「０」になる。
【０１０４】
前述したように、負荷運転工程では、以上の工程が繰り返し実行される結果、現状の出力ＰＷより大きな要求出力を示す負荷指令を受けた場合には、出力ＰＷが要求出力になるまで次第に高まる。また、現状の出力ＰＷより小さな要求出力を示す負荷指令を受けた場合には、出力ＰＷが要求出力になるまで次第に低下する。
【０１０５】
次に、図１０を参照して、以上で説明したクリアランス量ＣＬに基づくパラメータ変化率制御を行っていない変化率未制御時の回転数ＲＰＭ、出力ＰＷ、及びクリアランス量ＣＬの変化について説明する。
【０１０６】
制御装置１００が時刻ｔ０に起動指令を受けると、この時刻ｔ０から回転数ＲＰＭが次第に増加する。
【０１０７】
この起動工程の当初、ガスタービン１の実際の回転数ＲＰＭと目標回転数ＲＰＭｔとの偏差が極めて大きいため、基本回転数変化率演算部１４１が求める基本回転数変化率ΔＲＰＭｂは極めて大きな値になる。よって、起動工程の当初、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂと第二加算器１５２からの出力の値とのうち、第二加算器１５２からの出力の値の方が小さくなる。このため、変更部１５０の最小値選択器１５３は、第二加算器１５２からの出力の値を選択し、この出力の値を回転数変化率ΔＲＰＭとして、燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４へ出力する。
【０１０８】
また、この起動工程の終盤、ガスタービン１の実際の回転数ＲＰＭと目標回転数ＲＰＭｔとの偏差が小さくなるため、基本回転数変化率演算部１４１が求める基本回転数変化率ΔＲＰＭｂは、起動工程の当初の値よりも小さな値になる。よって、起動工程の終盤、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂと第二加算器１５２からの出力の値との差は、起動工程の当初よりも小さくなる。このため、変更部１５０の最小値選択器１５３は、第二加算器１５２からの出力の値を選択し、この出力の値を回転数変化率ΔＲＰＭとして出力する場合もあれば、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを選択し、この基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを回転数変化率ΔＲＰＭとして出力する場合もある。
【０１０９】
ここで、以下の説明を簡単にするため、起動工程では、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂよりも第二加算器１５２からの出力の値の方が小さいとする。この場合、変更部１５０の最小値選択器１５３は、第二加算器１５２からの出力の値を選択し、この出力の値を回転数変化率ΔＲＰＭとして、燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４へ出力する。
【０１１０】
変化率未制御時、回転数変化率設定部１４０の変更部１５０は、回転数変化率ΔＲＰＭに関する第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2を上限回転数変化率ΔＲＰＭＬに加算しない。このため、変更部１５０の最小値選択器１５３は、第二加算器１５２からの出力として、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬを選択し、この上限回転数変化率ΔＲＰＭＬを回転数変化率ΔＲＰＭとして、燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４へ出力する。上限回転数変化率ΔＲＰＭＬは、ほぼ一定である。このため、回転数ＲＰＭは、起動指令を受けた時点（ｔ０）から、定格回転数になるまで、リニアに増加する。
【０１１１】
時刻ｔ２に、回転数ＲＰＭが定格回転数になると、この時刻ｔ２以降、回転数ＲＰＭはこの定格回転数に保持される。時刻ｔ２後の時刻ｔ３では、発電機９が電気的に電力系統に接続される。この結果、時刻ｔ３から発電機出力ＰＷが発生する。出力ＰＷは、その後、負荷指令が示す要求出力に応じて、増減する。
【０１１２】
負荷運転工程では、負荷指令を受けた当初、ガスタービン１の実際の出力ＰＷと負荷指令が示す要求出力との偏差が大きいため、基本出力変化率演算部１２１が求める基本出力変化率ΔＰＷｂは大きな値になる。よって、負荷指令を受けた当初、基本出力変化率ΔＰＷｂと第二加算器１３２からの出力の値とのうち、第二加算器１３２からの出力の値の方が小さくなる。このため、変更部１３０の最小値選択器１３３は、第二加算器１３２からの出力の値を選択し、この出力の値を出力変化率ΔＰＷとして、燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２へ出力する。
【０１１３】
また、負荷指令を受けてから所定時間経過すると、ガスタービン１の実際の出力ＰＷと負荷指令が示す要求出力との偏差が小さくなるため、基本出力変化率演算部１２１が求める基本出力変化率ΔＰＷｂは、負荷指令を受けた当初の値よりも小さな値になる。よって、負荷指令を受けてから所定時間経過すると、基本出力変化率ΔＰＷと第二加算器１３２からの出力の値との差は、負荷指令を受けた当初よりも小さくなる。このため、変更部１３０の最小値選択器１３３は、第二加算器１３２からの出力の値を選択し、この出力の値を出力変化率ΔＰＷとして出力する場合もあれば、基本出力変化率ΔＰＷｂを選択し、この基本出力変化率ΔＰＷｂを出力変化率ΔＰＷとして出力する場合もある。
【０１１４】
ここで、以下の説明を簡単にするため、負荷運転工程では、基本出力変化率ΔＰＷｂよりも第二加算器１３２からの出力の値の方が小さいとする。この場合、変更部１３０の最小値選択器１３３は、第二加算器１３２からの出力の値を選択し、この出力の値を出力変化率ΔＰＷとして、燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２へ出力する。
【０１１５】
変化率未制御時、出力変化率設定部１２０の変更部１３０は、出力変化率ΔＰＷに関する第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2を上限出力変化率ΔＰＷＬに加算しない。このため、変更部１３０の最小値選択器１３３は、第二加算器１３２からの出力として、上限出力変化率ΔＰＷＬを選択し、この上限出力変化率ΔＰＷＬを出力変化率ΔＰＷとして、燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２へ出力する。上限出力変化率ΔＰＷＬは、ほぼ一定である。このため、出力ＰＷは、負荷指令令を受けた時点から、この負荷指令が示す要求出力になるまで、リニアに増加又は減少する。
【０１１６】
ガスタービンロータ２が回転し始めると（ｔ０）、動翼４４に遠心力が作用して、動翼４４は径方向外側Ｄｒｏに延びる。このため、ガスタービン１が回転し始めると（ｔ０）、クリアランス量ＣＬが小さくなる。
【０１１７】
タービンケーシング４８は、動翼４４よりも熱容量が大きい。このため、タービンケーシング４８の単位時間当たりの熱伸び量は、動翼４４の単位時間当たりの熱伸び量より小さい。よって、ガスタービン１への燃料供給が開始され、タービン４０の燃焼ガス流路４９に高温の燃焼ガスが流れて、タービンケーシング４８及び動翼４４が燃焼ガスにより同様に加熱されても、クリアランス量ＣＬが小さくなる。クリアランス量ＣＬがある程度小さくなると、逆にクリアランス量ＣＬが次第に大きくなる。この過程で、クリアランス量ＣＬが最低になる。この最低のクリアランス量ＣＬのポイントは、ピンチポイントと呼ばれる。
【０１１８】
出力ＰＷが増加し始める時点（ｔ３）から、ガスタービン１への燃料供給量が増加し、燃焼ガス流路４９を流れる燃焼ガスの温度が上昇する上に、この燃焼ガスの流量も増加する。このため、出力ＰＷが増加し始めると（ｔ３）、再び、クリアランス量ＣＬが小さくなる。出力ＰＷが要求出力になった（ｔ５）以降、出力ＰＷがこのまま維持されると、タービンケーシング４８と動翼４４との熱伸び差が小さくなるため、クリアランス量ＣＬが次第に増加する。この過程で、クリアランス量ＣＬが最低になる。この最低のクリアランス量ＣＬのポイントも、ピンチポイントと呼ばれる。仮に、所定時間以上、出力一定が継続すると、クリアランス量ＣＬが一定の値に維持される。
【０１１９】
ガスタービン１へ燃料供給量が減少すると、タービンケーシング４８よりも動翼４４の方が短時間で縮むため、クリアランス量ＣＬは一時的に大きくなる。すなわち、負荷指令が示す要求出力が現時点の出力ＰＷより小さい場合、クリアランス量ＣＬは一時的に大きくなる。
【０１２０】
次に、図１１を参照して、以上で説明したクリアランス量ＣＬに基づく変化率制御時の回転数ＲＰＭ、及びクリアランス量ＣＬの変化について説明する。なお、以下の説明でも、説明を簡単にするため、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂよりも回転数変化率設定部１４０の第二加算器１５２からの出力の値の方が小さいとする。この場合、変更部１５０の最小値選択器１５３は、第二加算器１５２からの出力の値を選択し、この出力の値を回転数変化率ΔＲＰＭとして、燃料操作量出力部１６０の回転数変化率換算部１６４へ出力する。
【０１２１】
タービンロータ４１の回転数ＲＰＭは、時刻ｔ０から徐々に増加して、定格回転数になると、この定格回転数が維持される。時刻ｔ０のときのクリアランス量ＣＬは、ピンチポイントでのクリアランス量ＣＬ及び許容最小クリアランス量ＣＬminより遥に大きい。
【０１２２】
回転数変化率ΔＲＰＭに関する第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、クリアランス量ＣＬが大きくなるに連れて大きくなる。しかも、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合、これら第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、正の値である。よって、時刻ｔ０のときの第二加算器１５２からの出力の値は、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬに正の値の第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2を加えた値になる。第二加算器１５２からの出力は、前述したように、回転数変化率設定部１４０が定めた回転数変化率ΔＲＰＭになる。このため、時刻ｔ０のとき、回転数変化率設定部１４０が定める回転数変化率ΔＲＰＭは、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬより大きな値である。
【０１２３】
起動工程では、クリアランス量ＣＬが時間経過に伴い次第に小さくなる。このため、回転数変化率ΔＲＰＭに関する第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2も、起動工程では、時間経過に伴い次第に小さくなる。しかしながら、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合には、第一変更値ΔＲＰＭｃ1及び第二変更値ΔＲＰＭｃ2は正の値であるため、時刻ｔ０以降であっても、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合には、起動工程中、回転数変化率設定部１４０が定める回転数変化率ΔＲＰＭは、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬより大きな値である。
【０１２４】
変化率未制御時、回転数変化率設定部１４０が定める回転数変化率ΔＲＰＭは、前述したように、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬである。このため、変化率制御時、時刻ｔ０からクリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminに近い小さな値になるまで、回転数変化率ΔＲＰＭは変化率未制御時より大きい。
【０１２５】
よって、本実施形態では、変化率未制御時に回転数ＲＰＭが定格回転数になる時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１に回転数ＲＰＭが定格回転数になる。すなわち、本実施形態では、ガスタービン１の起動開始（ｔ０）からこのガスタービン１の回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの時間を短くすることができる。
【０１２６】
このように、本実施形態では、ガスタービン１の起動開始（ｔ０）からこのガスタービン１の回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの時間を短くなるので、起動工程で、クリアランス量ＣＬがピンチポイントになるまでの時間も、変化率未制御時の同時間よりも短くなる。
【０１２７】
回転数変化率ΔＲＰＭに関する第一変更値ΔＲＰＭｃ1は、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminに近い場合、及びクリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、負の値になる。また、回転数変化率ΔＲＰＭに関する第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、負の値になる。このため、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminに近い場合、及びクリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、回転数変化率設定部１４０が定める回転数変化率ΔＲＰＭは、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬより小さな値である。
【０１２８】
よって、本実施形態では、クリアランス量ＣＬがピンチポイントに近くなると、回転数変化率ΔＲＰＭが、変化率未制御時の回転数変化率ΔＲＰＭよりも小さくなる。このため、本実施形態では、ピンチポイントにおけるクリアランス量ＣＬが、変化率未制御時に比べて、小さくなることを抑制できる。
【０１２９】
次に、図１２を参照して、以上で説明したクリアランス量ＣＬに基づく変化率制御時の出力ＰＷ、及びクリアランス量ＣＬの変化について説明する。なお、以下の説明でも、説明を簡単にするため、基本出力変化率ΔＰＷｂよりも出力変化率設定部１２０の第二加算器１３２からの出力の値の方が小さいとする。この場合、変更部１３０の最小値選択器１３３は、第二加算器１３２からの出力の値を選択し、この出力の値を出力変化率ΔＰＷとして、燃料操作量出力部１６０の出力変化率換算部１６２へ出力する。
【０１３０】
ガスタービン１の出力ＰＷは、前述したように、時刻ｔ３から徐々に増加して、要求出力になると、この出力ＰＷが維持される。時刻ｔ３のときのクリアランス量ＣＬは、ピンチポイントでのクリアランス量ＣＬより大きい。
【０１３１】
出力変化率ΔＰＷに関する第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2は、クリアランス量ＣＬが大きくなるに連れて大きくなる。しかも、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合、これら第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2は、正の値である。よって、時刻ｔ３のときの第二加算器１３２からの出力の値は、上限出力変化率ΔＰＷＬに正の値の第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2を加えた値になる。第二加算器１３２からの出力は、前述したように、出力変化率設定部１２０が定めた出力変化率ΔＰＷになる。このため、時刻ｔ３のとき、出力変化率設定部１２０が定める出力変化率ΔＰＷは、上限出力変化率ΔＰＷＬより大きな値である。
【０１３２】
出力ＰＷを増加させる場合、クリアランス量ＣＬは時間経過に伴い次第に小さくなる。このため、出力変化率ΔＰＷに関する第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2も、出力ＰＷを増加させる過程で、時間経過に伴い次第に小さくなる。しかしながら、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合には、第一変更値ΔＰＷｃ1及び第二変更値ΔＰＷｃ2は正の値であるため、出力ＰＷを増加させる過程であっても、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより大きい場合には、出力変化率設定部１２０が定める出力変化率ΔＰＷは、上限出力変化率ΔＰＷＬより大きな値である。
【０１３３】
変化率未制御時、出力変化率設定部１２０が定める出力変化率ΔＰＷは、前述したように、上限出力変化率ΔＰＷＬである。このため、変化率制御時、時刻ｔ３から出力ＰＷが要求出力になる時刻ｔ５よりも前の時刻ｔ４に、出力ＰＷが要求出力になる。すなわち、本実施形態では、時刻ｔ３からガスタービン１の出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くすることができる。
【０１３４】
このように、本実施形態では、時刻ｔ３からガスタービン１の出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くなるので、出力ＰＷを増加させる過程で、クリアランス量ＣＬがピンチポイントになるまでの時間も、変化率未制御時の同時間よりも短くなる。
【０１３５】
出力変化率ΔＰＷに関する第一変更値ΔＰＷｃ1は、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminに近い場合、及びクリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、負の値になる。また、出力変化率ΔＰＷに関する第二変更値ΔＰＷｃ2は、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、負の値になる。このため、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminに近い場合、及びクリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬminより小さい場合には、出力変化率設定部１２０が定める出力変化率ΔＰＷは、上限回転数変化率ΔＲＰＭＬより小さな値である。
【０１３６】
よって、本実施形態では、出力ＰＷの増加過程で、クリアランス量ＣＬがピンチポイントに近くなると、出力変化率ΔＰＷが、変化率未制御時の出力変化率ΔＰＷよりも小さくなる。このため、本実施形態では、出力ＰＷの増加過程で、ピンチポイントにおけるクリアランス量ＣＬが、変化率未制御時に比べて、小さくなることを抑制できる。
【０１３７】
前述したように、出力増加時、一時的にクリアランス量ＣＬが小さくなる。一方、出力減少時には、逆に、一時的にクリアランス量ＣＬが大きくなる。このため、本実施形態では、要求出力が現状の出力ＰＷよりも小さい負荷指令を受けた場合でも、つまり出力減少を示す負荷指令を受けた場合でも、変化率制御時では、変化率未制御時に比べて、短時間で出力ＰＷが要求出力になる。
【０１３８】
吸気操作量設定部１８０の変更部１８２は、クリアランス計測器１０１で計測されたクリアランス量ＣＬに応じて、このＩＧＶ開度（吸気量調節器の操作量）を変更する。吸気操作量出力部１８９は、変更されたＩＧＶ開度をＩＧＶ２１の駆動器２３に出力する。この結果、ＩＧＶ開度は、変更されたＩＧＶ開度になる。燃料流量を変えずに、吸気流量を増加させると、燃焼ガス流路４９を流れる燃焼ガスの温度が低下し、クリアランス量ＣＬが変化する。以上のように、本実施形態では、クリアランス量ＣＬに応じてＩＧＶ開度が変わるので、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを防ぐことができる。
【０１３９】
中間ケーシング１８ｂから抽気された圧縮空気は、冷却器６２で冷却されて冷却空気Ａｍになる。この冷却空気Ａｍは、抽気ライン６１等を介して、第一列動翼４４ａに導かれる。そして、この冷却空気Ａｍは、第一列動翼４４ａ内に形成されている冷却通路４４ｃを経て、燃焼ガス流路４９中に放出される。この冷却空気Ａｍは、第一列動翼４４ａ内に形成されている冷却通路４４ｃを通る過程で、第一列動翼４４ａと熱交換して、この第一列動翼４４ａを冷却する。また、冷却空気Ａｍが第一列動翼４４ａから放出されると、この冷却空気Ａｍの一部が第一列動翼４４ａに対するフィルム冷却のための空気として機能する。よって、本実施形態では、第一列動翼４４ａが燃焼ガスの熱により熱損傷することを防ぐことができる。
【０１４０】
ところで、動翼４４が冷却されると、動翼４４の熱伸び量が小さくなり、クリアランス量ＣＬが増加する。本実施形態では、冷却操作量設定部１７０の変更部１７２が、クリアランス計測器１０１で計測されたクリアランス量ＣＬに応じて、冷却調節器６４で冷却器６２を流れる冷却媒体の流量を変更する。この結果、冷却空気Ａｍの温度が変化して、冷却空気Ａｍによる第一列動翼４４ａの冷却量が変化する。よって、本実施形態では、クリアランス量ＣＬに応じて第一列動翼４４ａの冷却量が変わるので、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを防ぐことができる。
【０１４１】
以上のように、本実施形態では、クリアランス量ＣＬに応じて回転数変化率ΔＲＰＭが変わるので、回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの、起動時間を短くすることができる。さらに、本実施形態では、クリアランス量ＣＬに応じて出力変化率ΔＰＷが変わるので、出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くすることができる。このように、本実施形態では、回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの時間や、出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くすることができる上に、クリアランス量ＣＬに応じて回転数変化率ΔＲＰＭや出力変化率ΔＰＷが変わるので、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを抑えることができる。また、本実施形態では、クリアランス量ＣＬに応じて、ＩＧＶ２１の開度や圧縮空気の冷却量を変更するので、この観点からも、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを抑えることができる。
【０１４２】
よって、本実施形態では、ガスタービン１の損傷を抑えつつも、ガスタービン１の出力ＰＷや回転数ＲＰＭを短時間で目標値にすることができる。
【０１４３】
なお、ガスタービン１では、以上で説明したように、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなる。このため、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合のみ、クリアランス量ＣＬに基づく回転数ＲＰＭや出力ＰＷの変化率の制御を行い、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの変化率を固定値にしてもよい。
【０１４４】
「第二実施形態」
以下、本発明に係る回転機械設備の第二実施形態について、図１３及び図１４を参照して説明する。
【０１４５】
本実施形態の回転機械設備は、図１３に示すように、蒸気タービン発電プラントである。この蒸気タービン発電プラントは、蒸気タービン７０と、蒸気タービン７０の駆動で発電する発電機９ａと、制御装置１００ａと、を備える。
【０１４６】
蒸気タービン７０は、軸線Ａｒを中心として回転する蒸気タービンロータ７１と、蒸気タービンロータ７１を覆う蒸気タービンケーシング７８と、複数の静翼列７５と、を有する。蒸気タービンロータ７１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸７２と、このロータ軸７２に取り付けられている複数の動翼列７３と、を有する。複数の動翼列７３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列７３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼７４で構成されている。複数の動翼列７３の各軸線上流側Ｄａｕには、静翼列７５が配置されている。各静翼列７５は、蒸気タービンケーシング７８の内側に設けられている。各静翼列７５は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼７６で構成されている。ロータ軸７２の外周側と蒸気タービンケーシング７８の内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼列７５及び動翼列７３が配置されている領域の環状の空間は、蒸気が流れる蒸気主流路７９を成す。なお、以下では、複数の動翼列７３のうち、最も軸線上流側Ｄａｕの動翼列７３を第一動翼列とし、以下、軸線下流側Ｄａｄに向って、第二動翼列、第三動翼列、…とする。
【０１４７】
本実施形態では、蒸気タービンロータ７１と蒸気タービンケーシング７８とを有する蒸気タービン７０が軸流式回転機械を成す。蒸気タービンロータ７１には、発電機９ａのロータが接続されている。
【０１４８】
蒸気タービンケーシング７８には、自身の軸線上流側Ｄａｕの部分に蒸気入口７８ｉが形成され、自身の軸線下流側Ｄａｄの部分に蒸気出口７８ｏが形成されている。蒸気入口７８ｉには、主蒸気ライン９１が接続されている。この主蒸気ライン９１には、蒸気タービンケーシング７８内に流入する蒸気の流量を調節する蒸気調節弁９２が設けられている。
【０１４９】
制御装置１００ａは、前述の蒸気調節弁９２と、クリアランス計測器１０１と、回転数計１０２と、出力計１０３と、制御装置本体１１０ａと、を有する。クリアランス計測器１０１は、蒸気タービンケーシング７８と蒸気タービンロータ７１との間のクリアランス量ＣＬを計測する。回転数計１０２は、蒸気タービンロータ７１の回転数ＲＰＭを検知する。出力計１０３は、蒸気タービン７０の出力ＰＷ、言い換えると、発電機９ａの発電量を検知する。回転数計１０２及び出力計１０３は、いずれもパラメータ計の一例である。
【０１５０】
軸線Ａｒを中心として回転する蒸気タービンロータ７１の動翼７４と、この蒸気タービンロータ７１を覆う蒸気タービンケーシング７８との間には、クリアランスがある。本実施形態のクリアランス計測器１０１は、第一列動翼７４ａと蒸気タービンケーシング７８との間のクリアランス量ＣＬを計測する。本実施形態の制御装置１００ａは、第一実施形態の制御装置１００ａと同様に、複数のクリアランス計測器１０１を備える。なお、クリアランス計測器１０１で、第二列動翼７４と蒸気タービンケーシング７８との間のクリアランスの量を計測してもよい。さらに、第一列動翼７４ａと蒸気タービンケーシング７８との間のクリアランスの量、及び、第二列動翼７４と蒸気タービンケーシング７８との間のクリアランスの量を計測してもよい。
【０１５１】
制御装置本体１１０ａは、図１４に示すように、クリアランス信号処理部１１１と、出力変化率設定部１２０ａと、回転数変化率設定部１４０ａと、蒸気操作量出力部１６０ａと、を有する。この制御装置本体１１０ａも、第一実施形態の制御装置本体１１０と同様に、コンピュータである。制御装置本体１１０ａの各機能構成は、コンピュータに格納された制御プログラムをこのコンピュータのＣＰＵが実行することで実現する。
【０１５２】
クリアランス信号処理部１１１は、複数のクリアランス計測器１０１からの信号を処理して、複数のクリアランス計測器１０１が計測したクリアランス量ＣＬのうち、最小のクリアランス量ＣＬを出力する。
【０１５３】
出力変化率設定部１２０ａは、第一実施形態の出力変化率設定部１２０と同様に、基本出力変化率演算部１２１ａと、変更値演算部１２４ａと、変更部１３０ａと、を有する。
【０１５４】
基本出力変化率演算部１２１ａは、第一実施形態の基本出力変化率演算部１２１の構成と基本的に同じで、負荷指令や起動指令に応じて定まる目標出力ＰＷｔと出力計１０３で検知された出力ＰＷとの偏差に基づいて、基本出力変化率ΔＰＷｂを求める。
【０１５５】
変更値演算部１２４ａは、第一実施形態の変更値演算部１２４の構成と基本的に同じである。このため、この変更値演算部１２４ａも、図示されていないが、第一実施形態の変更値演算部１２４と同様に、上限出力変化率演算部と、第一変更値演算部と、第二変更値演算部と、を有する。上限出力変化率演算部は、実際の出力ＰＷと出力変化率ΔＰＷの上限値である上限出力変化率ΔＰＷＬとの関係を示すマップを用いて、出力計１０３で検知された出力ＰＷに対応する上限出力変化率ΔＰＷＬを求める。変更値演算部１２４ａの第一変更値演算部は、クリアランス量ＣＬと基本出力変化率ΔＰＷｂを変更する第一変更値ΔＰＷｃ1との関係を示すマップを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＰＷｃ1を求める。このマップが示す関係も、第一実施形態の第一変更値演算部１２６が有するマップ１２６ｍと同様、基本的に、クリアランス量ＣＬの増加に伴って、第一変更値ΔＰＷｃ1が大きくなる関係である。さらに、このマップでも、許容最小クリアランス量ＣＬminよりもクリアランス量ＣＬが大きい場合、第一変更値ΔＰＷｃ1が正の値を示し、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬmin以下の場合、第一変更値ΔＰＷｃ1が負の値を示す。変更値演算部１２４ａの第二変更値演算部は、図示されていないが、第一実施形態の第二変更値演算部１２７と同様に、許容最小値記憶部と、ΔＰＩ演算部と、を有する。許容最小値記憶部には、許容最小クリアランス量ＣＬminが記憶されている。ΔＰＩ演算部は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＰＷｃ2を求める。よって、この第二変更値演算部が求める第二変更値ΔＰＷｃ2は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【０１５６】
変更部１３０ａは、第一実施形態の変更部１３０，１５０，１７２，１８２の構成と基本的に同じである。このため、この変更部１３０ａも、図示されていないが、第一実施形態の変更部１３０と同様に、第一加算器と、第二加算器と、最小値選択器と、を有する。第一加算器は、第一実施形態の第一加算器１３１と同様に動作する。第二加算器は、第一実施形態の第二加算器１３２と同様に動作する。最小値選択器は、第一実施形態の最小値選択器１３３と同様に動作する。
【０１５７】
蒸気操作量出力部１６０ａは、出力変化率換算部１６２ａと、回転数変化率換算部１６４ａと、選択部１６９ａと、を有する。出力変化率換算部１６２ａは、出力変化率設定部１２０ａが設定した出力変化率ΔＰＷを操作端である蒸気調節弁９２の操作量に換算する。回転数変化率換算部１６４ａは、回転数変化率設定部１４０ａが設定した回転数変化率ΔＲＰＭを操作端である蒸気調節弁９２の操作量に換算する。選択部１６９ａは、出力変化率換算部１６２ａが求めた操作量と、回転数変化率換算部１６４ａが求めた操作量とのうち、一方の操作量のみを蒸気調節弁９２に出力する。
【０１５８】
回転数変化率設定部１４０ａは、第一実施形態の回転数変化率設定部１４０と同様に、基本回転数変化率演算部１４１ａと、変更値演算部１４４ａと、変更部１５０ａと、を有する。
【０１５９】
基本回転数変化率演算部１４１ａは、第一実施形態の基本回転数変化率演算部１４１の構成と基本的に同じで、起動指令に応じて定まる目標回転数ＲＰＭｔと回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭとの偏差に基づいて、基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを求める。
【０１６０】
変更値演算部１４４ａは、第一実施形態の変更値演算部１４４の構成と基本的に同じである。このため、この変更値演算部１４４ａも、図示されていないが、第一実施形態の変更値演算部１４４と同様に、上限回転数変化率演算部と、第一変更値演算部と、第二変更値演算部と、を有する。上限回転数変化率演算部は、実際の回転数ＲＰＭと回転数変化率ΔＲＰＭの上限値である上限回転数変化率ΔＲＰＭＬとの関係を示すマップを用いて、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭに対応する上限回転数変化率ΔＲＰＭＬを求める。変更値演算部１４４ａの第一変更値演算部は、クリアランス量ＣＬと基本回転数変化率ΔＲＰＭｂを変更する第一変更値ΔＲＰＭｃ1との関係を示すマップを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＲＰＭｃ1を求める。このマップが示す関係も、第一実施形態の第一変更値演算部１４６が有するマップ１４６ｍと同様、基本的に、クリアランス量ＣＬの増加に伴って、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が大きくなる関係である。さらに、このマップでも、許容最小クリアランス量ＣＬminよりもクリアランス量ＣＬが大きい場合、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が正の値を示し、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬmin以下の場合、第一変更値ΔＲＰＭｃ1が負の値を示す。変更値演算部１４４ａの第二変更値演算部は、図示されていないが、第一実施形態の第二変更値演算部１４７と同様に、許容最小値記憶部と、ΔＰＩ演算部と、を有する。許容最小値記憶部には、許容最小クリアランス量ＣＬminが記憶されている。ΔＰＩ演算部は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＲＰＭｃ2を求める。よって、この第二変更値演算部が求める第二変更値ΔＲＰＭｃ2は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【０１６１】
変更部１５０ａは、第一実施形態の変更部１５０の構成と基本的に同じである。このたため、この変更部１５０ａも、図示されていないが、第一実施形態の変更部１５０と同様に、第一加算器と、第二加算器と、最小値選択器と、を有する。第一加算器は、第一実施形態の第一加算器１５１と同様に動作する。第二加算器は、第一実施形態の第二加算器１５２と同様に動作する。最小値選択器は、第一実施形態の最小値選択器１５３と同様に動作する。
【０１６２】
第一実施形態で説明したガスタービン１では、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなる。一方、蒸気タービン７０では、蒸気タービンケーシング７８の熱容量と動翼７４の熱容量との関係等で、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなる。すなわち、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの増減に対するクリアランス量ＣＬの変化傾向は、ガスタービン１と蒸気タービン７０とでは逆になる。
【０１６３】
しかしながら、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、クリアランス量ＣＬが小さいときには、回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが小さくなり、クリアランス量ＣＬが大きいときには、回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが大きくなる。このため、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの、起動時間を短くすることができる。さらに、本実施形態でも、出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くすることができる。しかも、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを抑えることができる。
【０１６４】
なお、蒸気タービン７０では、以上で説明したように、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなる。このため、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合のみ、クリアランス量ＣＬに基づく回転数ＲＰＭや出力ＰＷの変化率の制御を行い、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの変化率を固定値にしてもよい。
【０１６５】
「第三実施形態」
以下、本発明に係る回転機械設備の第三実施形態について、図１５及び図１６を参照して説明する。
【０１６６】
本実施形態の回転機械設備は、図１５に示すように、ガス圧縮プラントである。このガス圧縮は、圧縮機８０と、圧縮機８０を駆動させる原動機９ｂと、制御装置１００ｂと、を備える。
【０１６７】
圧縮機８０は、軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ８１と、圧縮機ロータ８１を覆う圧縮機ケーシング８８と、複数の静翼列８５と、を有する。圧縮機ロータ８１は、その軸線Ａｒを中心として軸線方向Ｄａに延びるロータ軸８２と、このロータ軸８２に取り付けられている複数の動翼列８３と、を有する。複数の動翼列８３は、軸線方向Ｄａに並んでいる。各動翼列８３は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の動翼８４で構成されている。複数の動翼列８３の各軸線下流側Ｄａｄには、静翼列８５が配置されている。各静翼列８５は、圧縮機ケーシング８８の内側に設けられている。各静翼列８５は、いずれも、周方向Ｄｃに並んでいる複数の静翼８６で構成されている。ロータ軸８２の外周側と圧縮機ケーシング８８の内周側との間であって、軸線方向Ｄａで静翼列８５及び動翼列８３が配置されている領域の環状の空間は、ガスが流れつつ圧縮されるガス圧縮流路８９を成す。すなわち、この圧縮機８０は、軸流多段圧縮機である。なお、以下では、複数の動翼列８３のうち、最も軸線上流側Ｄａｕの動翼列８３を第一動翼列とし、以下、軸線下流側Ｄａｄに向って、第二動翼列、第三動翼列、…とし、最も軸線下流側Ｄａｄの動翼列８３を最終動翼列とする。
【０１６８】
本実施形態では、圧縮機ロータ８１と圧縮機ケーシング８８とを有する圧縮機８０が回転機械を成す。圧縮機ロータ８１には、この圧縮機ロータ８１を回転させる原動機９ｂのロータが接続されている。原動機９ｂには、この原動機９ｂに供給する電力の供給状態を変えて原動機９ｂのロータの回転数ＲＰＭを変える電源回路９４が接続されている。
【０１６９】
圧縮機ケーシング８８には、自身の軸線上流側Ｄａｕの部分にガス入口８８ｉが形成され、自身の軸線下流側Ｄａｄの部分にガス出口８８ｏが形成されている。ガス出口８８ｏには、圧縮ガスライン９３が接続されている。この圧縮ガスライン９３には、圧縮機８０から吐出されたガスの流量Ｑを検知する流量計１０４が設けられている。
【０１７０】
制御装置１００ｂは、前述の電源回路９４と、クリアランス計測器１０１と、回転数計１０２と、流量計１０４と、制御装置本体１１０ｂと、を有する。クリアランス計測器１０１は、圧縮機ケーシング８８と圧縮機ロータ８１との間のクリアランス量ＣＬを計測する。回転数計１０２は、圧縮機ロータ８１の回転数ＲＰＭを検知する。流量計１０４は、圧縮機８０の出力としての吐出流量を検知する。回転数計１０２及び流量計１０４は、いずれもパラメータ計の一例である。
【０１７１】
軸線Ａｒを中心として回転する圧縮機ロータ８１の動翼８４と、この圧縮機ロータ８１を覆う圧縮機ケーシング８８との間には、クリアランスがある。本実施形態のクリアランス計測器１０１は、最終列動翼８４ａと圧縮機ケーシング８８との間のクリアランス量ＣＬを計測する。本実施形態の制御装置１００ｂは、第一及び第二実施形態の制御装置１００，１００ａと同様に、複数のクリアランス計測器１０１を備える。なお、クリアランス計測器１０１で、最終列より一つ軸線上流側Ａｒｕの列の動翼８４と圧縮機ケーシング８８との間のクリアランス量ＣＬを計測してもよい。さらに、最終列動翼８４ａと圧縮機ケーシング８８との間のクリアランス量ＣＬ、及び、最終列より一つ軸線上流側Ａｒｕの列の動翼８４と圧縮機ケーシング８８との間のクリアランス量ＣＬを計測してもよい。
【０１７２】
制御装置本体１１０ｂは、図１６に示すように、クリアランス信号処理部１１１と、流量変化率設定部１２０ｂと、流量操作量出力部１６０ｂと、を有する。この制御装置本体１１０ｂも、第一実施形態の制御装置本体１１０と同様に、コンピュータである。制御装置本体１１０ｂの各機能構成は、コンピュータに格納された制御プログラムをこのコンピュータのＣＰＵが実行することで実現する。
【０１７３】
クリアランス信号処理部１１１は、複数のクリアランス計測器１０１からの信号を処理して、複数のクリアランス計測器１０１が計測したクリアランス量ＣＬのうち、最小のクリアランス量ＣＬを出力する。
【０１７４】
流量変化率設定部１２０ｂは、基本流量変化率演算部１２１ｂと、変更値演算部１２４ｂと、変更部１３０と、を有する。
【０１７５】
基本流量変化率演算部１２１ｂは、ΔＰＩ演算部１２３ｂを有する。このΔＰＩ演算部１２３ｂは、外部からのガス流量指令が示す要求ガス流量と流量計で検知された吐出流量Ｑとの偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本流量変化率ΔＱｂを求める。
【０１７６】
変更値演算部１２４ｂは、第一実施形態の変更値演算部１２４の構成と基本的に同じである。このため、この変更値演算部１２４ｂも、第一実施形態の変更値演算部１２４と同様に、上限流量変化率演算部１２５ｂと、第一変更値演算部１２６ｂと、第二変更値演算部１２７ｂと、を有する。上限流量変化率演算部１２５ｂは、実際の吐出流量Ｑと流量変化率の上限値である上限流量変化率ΔＱＬとの関係を示すマップ１２５ｍｂを有する。上限流量変化率演算部１２５ｂは、このマップ１２５ｍｂを用いて、流量計１０４で検知された吐出流量Ｑに対応する上限流量変化率ΔＱＬを求める。第一変更値演算部１２６ｂは、クリアランス量ＣＬと基本流量変化率ΔＱｂを変更する第一変更値ΔＱｃ1との関係を示すマップ１２６ｍｂを有する。第一変更値演算部１２６ｂは、このマップ１２６ｍｂを用いて、クリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬに対応する第一変更値ΔＱｃ1を求める。このマップ１２６ｍｂが示す関係は、第一実施形態の第一変更値演算部１２６が有するマップ１２６ｍと同様、基本的に、クリアランス量ＣＬの増加に伴って、第一変更値ΔＱｃ1が大きくなる関係である。さらに、このマップ１２６ｍｂでも、許容最小クリアランス量ＣＬminよりもクリアランス量ＣＬが大きい場合、第一変更値ΔＱｃ1が正の値を示し、クリアランス量ＣＬが許容最小クリアランス量ＣＬmin以下の場合、第一変更値ΔＱｃ1が負の値を示す。第二変更値演算部１２７ｂは、許容最小値記憶部１２８ｂと、ΔＰＩ演算部１２９ｂと、を有する。許容最小値記憶部１２８ｂには、許容最小クリアランス量ＣＬminが記憶されている。ΔＰＩ演算部１２９ｂは、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス信号処理部１１１から出力されたクリアランス量ＣＬとの偏差を求め、この偏差に応じた比例及び積分制御量（ＰＩ制御量）である第二変更値ΔＱｃ2を求める。よって、この第二変更値演算部１２７，１４７が求める第二変更値ΔＱｃ2は、許容最小クリアランス量ＣＬminとクリアランス量ＣＬとの偏差が大きくなるに連れて大きくなる。
【０１７７】
変更部１３０は、第一実施形態の変更部１３０の構成と基本的に同じである。このため、この変更部１３０は、第一実施形態の変更部１３０と同様に、第一加算器１３１と、第二加算器１３２と、最小値選択器１３３と、を有する。第一加算器１３１は、第一実施形態の第一加算器１３１と同様に動作する。第二加算器１３２は、第一実施形態の第二加算器１３２と同様に動作する。最小値選択器１３３は、第一実施形態の最小値選択器１３３と同様に動作する。
【０１７８】
流量操作量出力部１６０ｂは、流量変化率設定部１２０ｂが設定した流量変化率ΔＱを操作端である電源回路９４の操作量に換算する。そして、この流量操作量出力部１６０ｂは、この操作量を電源回路９４に出力する。この結果、原動機ロータの回転数ＲＰＭが変化する。そして、原動機ロータの回転数ＲＰＭの変化に共になって、圧縮機ロータ８１の回転数ＲＰＭが変化して、吐出流量Ｑはガス流量指令が示す要求ガス流量になる。
【０１７９】
第一実施形態で説明したガスタービン１では、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなる。一方、圧縮機８０では、一般的に、圧縮機ケーシング８８の熱容量と動翼８４の熱容量との関係等で、蒸気タービン７０と同様、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなり、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなる。すなわち、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭの増減に対するクリアランスの変化傾向は、ガスタービン１と圧縮機８０とでは逆になり、蒸気タービン７０と圧縮機８０とは同じになる。
【０１８０】
しかしながら、本実施形態では、第一実施形態と同様に、クリアランス量ＣＬが小さいときには、流量変化率ΔＱが小さくなり、クリアランス量ＣＬが大きいときには、流量変化率ΔＱが大きくなる。このため、本実施形態では、実際の吐出流量Ｑが要求流量になるまでの、時間を短くすることができると共に、クリアランス量ＣＬが極端に小さくなることを抑えることができる。
【０１８１】
なお、以上では、圧縮機８０のパラメータとして、圧縮機８０の出力（output）としての吐出流量Ｑを扱っているが、この替りに、圧縮機８０の出力（output）としての吐出圧を扱ってもよい。この場合、外部からのガス圧指令が示す要求ガス圧と、圧力計で検知された吐出圧との偏差に応じた比例及及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本圧力変化率を求める。そして、上限圧力変化率、クリアランス量ＣＬに基づく第一変更値及び第二変更値を用いて、基本圧力変化率を変更する。また、圧縮機８０のパラメータとして、圧縮機８０の回転数ＲＰＭを扱ってもよい。この場合、外部からの回転数指令が示す要求回転数と、回転数計１０２で検知された回転数ＲＰＭとの偏差に応じた比例及及び積分制御量（ＰＩ制御量）である基本回転数変化率を求める。そして、上限回転数変化率、クリアランス量に基づく第一変更値及び第二変更値を用いて、基本回転数変化率を変更する。
【０１８２】
圧縮機８０では、以上で説明したように、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが減少する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に小さくなり、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが増加する場合にクリアランス量ＣＬが一時的に大きくなる。このため、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが減少する場合のみ、クリアランス量ＣＬに基づく吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭの変化率の制御を行い、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭが増加する場合、吐出流量Ｑや回転数ＲＰＭの変化率を固定値にしてもよい。
【０１８３】
また、第一、第二及び第三実施形態で説明したように、回転するロータと、このロータの外周側を覆うケーシングを備える回転機械であれば、他の回転機械であっても、以上と同様に、クリアランスに基づき、回転数や出力（output）としての吐出流量等の変化率を変える制御を行ってもよい。
【０１８４】
「第四実施形態」
以下、本発明に係る回転機械設備の第四実施形態について、図１７及び図１８を参照して説明する。
【０１８５】
本実施形態の回転機械設備は、図１７に示すように、コンバインドサイクルプラントである。このコンバインドサイクルプラントは、ガスタービン１と、蒸気タービン７０と、発電機９ｃと、排熱回収ボイラー９５と、主蒸気ライン９１ｃと、復水器９６と、給水ライン９７と、給水ポンプ９８と、制御装置１００ｃと、を備える。
【０１８６】
ガスタービン１は、第一実施形態のガスタービン１と同様構成のガスタービン１である。よって、このガスタービン１は、空気Ａを圧縮する圧縮機１０と、圧縮機１０で圧縮された空気中で燃料Ｆを燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器３０と、燃焼ガスにより駆動するタービン４０と、を備える。燃焼器３０には、燃料Ｆが流れる燃料ライン３５が接続されている。この燃料ライン３５には、燃料調節弁３６が設けられている。タービンケーシング４８には、タービンケーシング４８と第一列動翼４４ａとの間のクリアランス量ＣＬｇを計測するガスタービンクリアランス計測器１０１ａが設けられている。
【０１８７】
蒸気タービン７０は、第二実施形態の蒸気タービン７０と同様構成の蒸気タービンである。蒸気タービンケーシング７８には、蒸気タービンケーシング７８と第一列動翼７４ａとの間のクリアランス量ＣＬｓを計測する蒸気タービンクリアランス計測器１０１ｂが設けられている。
【０１８８】
発電機９ｃは、ガスタービン１及び蒸気タービン７０の駆動で発電する。ガスタービンロータ２、蒸気タービンロータ７１、及び発電機９ｃのロータは、互いに接続されて、同一の軸線Ａｒを中心として一体回転する。よって、本実施形態のコンバインドサイクルプラントは、一軸型のコンバインドサイクルプラントである。
【０１８９】
排熱回収ボイラー９５は、ガスタービン１から排気された排気ガスの熱を利用して、水を蒸気にする。主蒸気ライン９１ｃは、排熱回収ボイラー９５で発生した蒸気を蒸気タービン７０に導く。この主蒸気ライン９１ｃには、蒸気タービン７０に流入する蒸気の流量を調節する蒸気調節弁９２が設けられている。復水器９６は、蒸気タービン７０から排気された蒸気を冷却して、この蒸気を水に戻す。給水ライン９７は、復水器９６内の水を排熱回収ボイラー９５に導く。給水ポンプ９８は、給水ライン９７中の水を復水器９６に送る。
【０１９０】
制御装置１００ｃは、前述の燃料調節弁３６と、前述の蒸気調節弁９２と、前述のガスタービンクリアランス計測器１０１ａと、前述の蒸気タービンクリアランス計測器１０１ｂと、回転数計１０２と、出力計１０３と、制御装置本体１１０ｃと、を有する。回転数計１０２は、ガスタービンロータ２、蒸気タービンロータ７１、発電機９ｃのロータのうち、いずれかの回転数ＲＰＭを検知する。出力計１０３は、発電機９ｃの発電量を検知する。なお、本実施形態では、回転数計１０２で検知される回転数ＲＰＭは、ガスタービン１に関するパラメータでもあり、蒸気タービン７０に関するパラメータでもある。また、出力計１０３で検出される出力ＰＷも、ガスタービン１に関するパラメータでもあり、蒸気タービン７０に関するパラメータでもある。
【０１９１】
制御装置本体１１０ｃは、図１７に示すように、第一クリアランス信号処理部１１１ａと、第二クリアランス信号処理部１１１ｂと、クリアランス選択出力部１１２と、ガスタービン出力変化率設定部１２０と、ガスタービン回転数変化率設定部１４０と、燃料操作量出力部１６０と、蒸気タービン出力変化率設定部１２０ａと、蒸気タービン回転数変化率設定部１４０ａと、蒸気操作量出力部１６０ａと、を有する。この制御装置本体１１０ｃも、第一実施形態の制御装置本体１１０と同様に、コンピュータである。制御装置本体１１０ｃの各機能構成は、コンピュータに格納された制御プログラムをこのコンピュータのＣＰＵが実行することで実現する。
【０１９２】
第一クリアランス信号処理部１１１ａは、複数のガスタービンクリアランス計測器１０１ａからの信号を処理して、複数のガスタービンクリアランス計測器１０１ａが計測したクリアランス量ＣＬｇのうち、最小のクリアランス量ＣＬｇを出力する。なお、以下では、第一クリアランス信号処理部１１１ａが出力するクリアランス量ＣＬｇをガスタービンクリアランス量ＣＬｇとする。第二クリアランス信号処理部１１１ｂは、複数の蒸気タービンクリアランス計測器１０１ｂからの信号を処理して、複数の蒸気タービンクリアランス計測器１０１ｂが計測したクリアランス量ＣＬｓのうち、最小のクリアランス量ＣＬｓを出力する。なお、以下では、第一クリアランス信号処理部１１１ａが出力するクリアランス量ＣＬｓを蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓとする。
【０１９３】
クリアランス選択出力部１１２は、出力ＰＷが増加しているときに第一クリアランス信号処理部１１１ａから出力されたガスタービンクリアランス量ＣＬｇを出力し、出力ＰＷが減少しているときに第二クリアランス信号処理部１１１ｂから出力された蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓを出力する。
【０１９４】
ガスタービン出力変化率設定部１２０は、第一実施形態の出力変化率設定部１２０と同一である。よって、本実施形態のガスタービン出力変化率設定部１２０も、第一実施形態の出力変化率設定部１２０と同様に、基本出力変化率演算部１２１と、変更値演算部１２４と、変更部１３０と、を有する。ガスタービン回転数変化率設定部１４０は、第一実施形態の回転数変化率設定部１４０と同一である。よって、本実施形態のガスタービン回転数変化率設定部１４０も、第一実施形態の回転数変化率設定部１４０と同様に、基本回転数変化率演算部１４１と、変更値演算部１４４と、変更部１５０と、を有する。燃料操作量出力部１６０は、第一実施形態の燃料操作量出力部１６０と同一である。よって、本実施形態の燃料操作量出力部１６０も、第一実施形態の燃料操作量出力部１６０と同様に、出力変化率換算部１６２と、回転数変化率換算部１６４と、選択部１６９と、を有する。
【０１９５】
蒸気タービン出力変化率設定部１２０ａは、第二実施形態の出力変化率設定部１２０ａと同一である。よって、本実施形態の蒸気タービン出力変化率設定部１２０ａも、第二実施形態の出力変化率設定部１２０ａと同様に、基本出力変化率演算部１２１ａと、変更値演算部１２４ａと、変更部１３０ａと、を有する。蒸気タービン回転数変化率設定部１４０ａは、第二実施形態の回転数変化率設定部１４０ａと同一である。よって、本実施形態の蒸気タービン回転数変化率設定部１４０ａも、第二実施形態の回転数変化率設定部１４０ａと同様に、基本回転数変化率演算部１４１ａと、変更値演算部１４４ａと、変更部１５０ａと、を有する。蒸気操作量出力部１６０ａは、第二実施形態の蒸気操作量出力部１６０ａと同一である。よって、本実施形態の蒸気操作量出力部１６０ａも、第二実施形態の蒸気操作量出力部１６０ａと同様に、出力変化率換算部１６２と、回転数変化率換算部１６４と、選択部１６９と、を有する。
【０１９６】
コンバインドサイクルプラントでは、ガスタービン１の回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷが増加すると、これに連動して、蒸気タービン７０の回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷが増加する。また、前述したように、ガスタービン１では、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合にガスタービンクリアランス量ＣＬｇが一時的に小さくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合にガスタービンクリアランス量ＣＬｇが一時的に大きくなる。また、前述したように、蒸気タービン７０では、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが増加する場合に蒸気クリアランス量ＣＬｓが一時的に大きくなり、回転数ＲＰＭや出力ＰＷが減少する場合に蒸気クリアランス量ＣＬｓが一時的に小さくなる。
【０１９７】
そこで、本実施形態では、発電機９ｃの回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷ（コンバインドサイクルプラント全体での出力ＰＷ）が増加する場合、一時的に小さくなるガスタービンクリアランス量ＣＬｇに基づいて、ガスタービン１の出力変化率ΔＰＷ及び回転数変化率ΔＲＰＭを定めると共に、蒸気タービン７０の出力変化率ΔＰＷ及び回転数変化率ΔＲＰＭを定める。また、本実施形態では、発電機９ｃの回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷが減少する場合、一時的に小さくなる蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓに基づいて、ガスタービン１の出力変化率ΔＰＷ及び回転数変化率ΔＲＰＭを定めると共に、蒸気タービン７０の出力変化率ΔＰＷ及び回転数変化率ΔＲＰＭを定める。
【０１９８】
よって、本実施形態では、ガスタービンクリアランス量ＣＬｇと蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓとのうち、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの増加で小さくなる方の蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓが大きいときには、ガスタービン１と蒸気タービン７０双方の回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが大きくなる。一方、ガスタービンクリアランス量ＣＬｇと蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓとのうち、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの減少で大きくなる方のガスタービンクリアランス量ＣＬｇが大きいときには、ガスタービン１と蒸気タービン７０双方の回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが大きくなる。また、本実施形態では、ガスタービンクリアランス量ＣＬｇと蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓとのうち、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの増加で小さくなる方のガスタービンクリアランス量ＣＬｇが小さいときには、ガスタービン１と蒸気タービン７０双方の回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが小さくなる。一方、ガスタービンクリアランス量ＣＬｇと蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓとのうち、回転数ＲＰＭや出力ＰＷの減少で大きくなる方の蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓが小さいときには、ガスタービン１と蒸気タービン７０双方の回転数変化率ΔＲＰＭ及び出力変化率ΔＰＷが小さくなる。
【０１９９】
このため、本実施形態でも、第一実施形態と同様に、回転数ＲＰＭが定格回転数になるまでの、起動時間を短くすることができる。さらに、本実施形態でも、出力ＰＷが要求出力になるまでの時間を短くすることができる。しかも、本実施形態では、ガスタービンクリアランス量ＣＬｇと蒸気タービンクリアランス量ＣＬｓの双方が極端に小さくなることを抑えることができる。
【０２００】
コンバインドサイクルプラントには、本実施形態のような一軸型のコンバインドサイクルプラントの他に、多軸型のコンバインドサイクルプラントがある。この多軸型のコンバインドサイクルプラントは、ガスタービンロータ２と蒸気タービンロータ７１とが機械的に接続されておらず、ガスタービンロータ２と蒸気タービンロータ７１とには、それぞれ、個別の発電機のロータが接続されている。このような多軸型のコンバインドサイクルプラントでも、以上で説明した一軸型のコンバインドサイクルプラントと同様に、ガスタービン１の回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷが増加すると、これに連動して、蒸気タービン７０の回転数ＲＰＭ及び出力ＰＷが増加する。よって、このような多軸型のコンバインドサイクルプラントにおいても、本実施形態と同様の制御を行ってもよい。
【符号の説明】
【０２０１】
１：ガスタービン（回転機械）
２：ガスタービンロータ
５：ガスタービンケーシング
９，９ａ，９ｃ：発電機
９ｂ：原動機
１０，８０：圧縮機
１１，８１：圧縮機ロータ
１２，８２：ロータ軸
１３，８３：動翼列
１４，８５：静翼列
１８，８８：圧縮機ケーシング
１８ａ：圧縮機本体ケーシング
１８ｂ：中間ケーシング
１９：空気圧縮流路
２１：ＩＧＶ（吸気流量調節器）
２２：可動翼
２３：駆動器
３０：燃焼器
３１：燃焼筒（又は尾筒）
３２：燃料噴射器
３５：燃料ライン
３６：燃料調節弁（操作端）
４０：タービン
４１：タービンロータ
４２：ロータ軸
４２ａ：第一段軸部
４２ｃ：冷却通路
４３：動翼列
４４：動翼
４４ａ：第一列動翼
４４ｃ：冷却通路
４８：タービンケーシング
４９：燃焼ガス流路
５３：静翼列
５４：静翼
６０：冷却装置
６１：抽気ライン
６２：冷却器
６３：媒体ライン
６４：冷却調節器
７０：蒸気タービン（回転機械）
７１：蒸気タービンロータ
７２：ロータ軸
７３：動翼列
７４：動翼
７５：静翼列
７６：静翼
７８：蒸気タービンケーシング
７８ｉ：蒸気入口
７８ｏ：蒸気出口
７９：蒸気主流路
８４：動翼
８４ａ：最終列動翼
８６：静翼
８８ｉ：ガス入口
８８ｏ：ガス出口
８９：ガス圧縮流路
９１，９１ｃ：主蒸気ライン
９２：蒸気調節弁（操作端）
９３：圧縮ガスライン
９４：電源回路（操作端）
９５：排熱回収ボイラー
９６：復水器
９７：給水ライン
９８：給水ポンプ
１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ：制御装置
１０１：クリアランス計測器
１０１ａ：ガスタービンクリアランス計測器
１０１ｂ：蒸気タービンクリアランス計測器
１０２：回転数計（パラメータ計）
１０３：出力計（パラメータ計）
１０４：流量計（パラメータ計）
１１０，１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ：制御装置本体
１１１：クリアランス信号処理部
１１１ａ：第一クリアランス信号処理部
１１１ｂ：第二クリアランス信号処理部
１１２：クリアランス選択出力部
１２０：出力変化率設定部（ガスタービン出力変化率設定部）
１２０ａ：出力変化率設定部（蒸気タービン出力変化率設定部）
１２０ｂ：流量変化率設定部
１２１，１２１ａ：基本出力変化率演算部
１２２：目標出力演算部
１２３，１２９，１２９ｂ，１４３，１４９：ΔＰＩ演算部
１２４，１２４ａ，１２４ｂ，１４４，１４４ａ：変更値演算部
１２５：上限出力変化率演算部
１２５ｂ：上限流量変化率演算部
１２６，１２６ｂ，１４６：第一変更値演算部（第一演算部）
１２７，１２７ｂ，１４７：第二変更値演算部（第二演算部）
１２８，１２８ｂ，１４８：許容最小値記憶部
１３０，１３０ａ，１５０，１５０ａ，１７２，１８２：変更部
１３１，１５１：第一加算器
１３２，１５２：第二加算器
１３３，１５３：最小値選択器
１４０：回転数変化率設定部（ガスタービン回転数変化率設定部）
１４０ａ：回転数変化率設定部（蒸気タービン回転数変化率設定部）
１４１，１４１ａ：基本回転数変化率演算部
１４２：目標回転数演算部
１４５：上限回転数変化率演算部
１６０：燃料操作量出力部
１６０ａ：蒸気操作量出力部
１６０ｂ：流量操作量出力部
１６２，１６２ａ：出力変化率換算部
１６４，１６４ａ：回転数変化率換算部
１６９，１６９ａ：選択部
１７０：冷却操作量設定部
１７１：冷却操作量発生部
１７９：冷却操作量出力部
１８０：吸気操作量設定部
１８１：ＩＧＶ開度発生部
１８９：吸気操作量出力部
１９１：ＣＰＵ
１９２：メモリ
１９３：補助記憶装置
１９３ａ：ガスタービン固有値データ
１９３ｂ：制御プログラム
１９３ｃ：ＯＳ（Operating System）プログラム
１９４：記憶・再生装置
１９５：入出力インタフェース
１９５ａ：手入力装置
１９５ｂ：表示装置
１９６：設備Ｉインタフェース
１９７：設備Ｏインタフェース
１９８：通信インタフェース
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
Ｄｒｉ：径方向内側
Ｄｒｏ：径方向外側
【図１】
2019056360.tif 000003
【図２】
2019056360.tif 000004
【図３】
2019056360.tif 000005
【図４】
2019056360.tif 000006
【図５】
2019056360.tif 000007
【図６】
2019056360.tif 000008
【図７】
2019056360.tif 000009
【図８】
2019056360.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2019056360.tif 000013
【図１２】
2019056360.tif 000014
【図１３】
2019056360.tif 000015
【図１４】
2019056360.tif 000016
【図１５】
2019056360.tif 000017
【図１６】
2019056360.tif 000018
【図１７】
2019056360.tif 000019
【図１８】
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