(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視装置であって、
所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出手段と、
前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出手段と
を備える監視装置。
【請求項２】
前記第１算出手段は、所定期間の圧縮機出口圧力の変化量である圧縮機出口圧力変化量に基づいて算出される前記圧縮空気のタービン入口流量変化量と、前記圧縮機流量変化量とに基づいて、前記タービン冷却空気量変化量を算出する請求項１に記載の監視装置。
【請求項３】
前記第１算出手段は、ガスタービン吸気に取り付けられたインデックス差圧計から計測されるインデックス差圧に基づいて、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量である圧縮機入口流量及び前記圧縮機流量変化量を算出する請求項１または請求項２に記載の監視装置。
【請求項４】
前記タービン冷却空気量変化量が所定の閾値を上回った場合には、タービン内のシールが劣化したこととして判定する劣化判定手段を備える請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視装置とガスタービンとを備えたガスタービン設備。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視装置とガスタービンとを備えたガスタービン監視システムであって、
前記監視装置は、前記ガスタービンとネットワークを介して接続されており、前記ガスタービンが設けられる位置から遠隔地に備えられるガスタービン監視システム。
【請求項７】
圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視方法であって、
所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出過程と、
前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出過程と
を有する監視方法。
【請求項８】
圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視プログラムであって、
所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出処理と、
前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出処理と
をコンピュータに実行させるための監視プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視装置及び方法並びにプログラム、それを備えたガスタービン設備、及びガスタービン監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービン発電プラントでは、ガスタービンは圧縮機、燃焼器、タービン及び発電機を有しており、圧縮機において高圧にされた空気と、熱交換器により高温となった燃料ガスとが燃焼器に送られて燃焼し、その燃焼ガスによりタービンを駆動して発電機を運転している。また、圧縮機から冷却空気を抽気し、抽気された冷却空気によりタービン側を冷却している。従来、こうしたガスタービンは、圧縮機へ流入される空気流量、圧縮機の効率、タービンを冷却する冷却空気の流量、及びタービン効率等によってガスタービン性能が判断できることが知られている。
例えば、特許文献１では、圧縮機の入口温度、圧縮機の入口圧力、圧縮機の出口温度、圧縮機の出口圧力に基づいて圧縮機効率を算出し、算出された圧縮機の効率を定格状態と比較することにより、圧縮機の損傷を判断し、圧縮機の効率を監視する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５７２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の方法では、圧縮機効率は監視できても、タービン冷却空気の流量やタービン効率が把握できないため、ガスタービン性能が正しく判断できないという問題があった。また、タービン効率の算出にはタービン入口温度の情報が必要となるが、タービン入口温度は約１４００℃あり、通常の熱電対では対応不可能であるため特別な熱電対が必要となり、コストが増大するという問題があった。或いは、タービン入口温度を計測せず、ガスタービンの各機器の入口出口の状態量であるヒートバランスを計算することによりタービン入口温度を合わせ込み、得られたタービン入口温度の情報に基づいてタービン効率を算出することもできるが、ヒートバランス計算には多くのパラメータが必要となり、計算に時間がかかるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、特殊な計測機器なしに、簡便にタービン効率変化量を算出することのできる監視装置及び方法並びにプログラム、それを備えたガスタービン設備、及びガスタービン監視システム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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視装置であって、所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出手段と、前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出手段とを備える監視装置を提供する。
【０００７】
このような構成によれば、圧縮機の入口側から供給される所定期間の圧縮機流量変化量、圧縮機効率変化量、及びタービン冷却空気量変化量が算出され、これら変化量に基づいて、タービン効率変化量が算出される。
これにより、タービン効率を算出するのに必要とされるタービン入口温度を計測する特別な計測機器がなくても、簡便にタービン効率を算出することができる。また、このように所定期間の圧縮機流量変化量、圧縮機効率変化量、及びタービン冷却空気量変化量に基づいてタービン効率を算出するので、タービン効率を算出する時間を短縮することができる。また、このようにタービン効率変化量を算出することにより、タービンの動翼先端（チップ）と静翼との間の間隙（チップクリアランス）の状態、タービンの摩耗（溶融を含む）、デポジット（異物）の堆積、排気側圧損の増加、ディフューザの損傷等に問題が生じている可能性があることを把握することができる。
より具体的には、前記第２算出手段は、所定期間のガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、前記タービン効率変化量を算出する。
このように、圧縮機流量変化量と圧縮機効率変化量とタービン冷却空気量変化量のそれぞれにおいてガスタービン出力変化量に対する重みづけが加味された上でタービン効率変化量が算出されるので、正確にガスタービン出力変化量の内訳を把握することができる。また、内訳が把握できることにより、対応策の具体的な提案が可能となる。
【０００９】
上記監視装置における前記第１算出手段は、所定期間の圧縮機出口圧力の変化量である圧縮機出口圧力変化量に基づいて算出される前記圧縮空気のタービン入口流量変化量と、前記圧縮機流量変化量とに基づいて、前記タービン冷却空気量変化量を算出することとしてもよい。
これにより、タービンに供給される冷却空気の変化量を計測するための流量計や特殊な計測なしに、簡易的にタービン冷却空気量変化量を算出できる。また、圧縮空気のタービン入口流量変化量とは、タービン入口に導入される圧縮空気の流量変化量のことである。タービン入口流量という場合には、タービン入口空気と燃料とが燃焼した燃料ガスを示すこともあるが、本発明においては異なる意味を有し、燃料を含まない空気の流量を示す。
【００１０】
上記監視装置は、前記第１算出手段は、ガスタービン吸気に取り付けられたインデックス差圧計から計測されるインデックス差圧に基づいて、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量である圧縮機入口流量及び前記圧縮機流量変化量を算出することとしてもよい。
これにより、簡便に圧縮機入口流量を算出することができる。
【００１１】
上記監視装置において、前記タービン冷却空気量変化量が所定の閾値を上回った場合には、タービン内のシールが劣化したこととして判定する劣化判定手段を備えることとしてもよい。
このように、タービン冷却空気量変化量に基づいてタービン内の所定部品（シール）の劣化が判定され、タービン性能を左右する情報を簡便に得ることができる。また、タービン冷却空気量変化量に基づいて劣化箇所を推定することができるので、顧客に対して推定される劣化箇所の部品交換等、より具体的な提案ができる。
【００１２】
本発明は、上記いずれかに記載の監視装置とガスタービンとを備えたガスタービン設備を提供する。
【００１３】
本発明は、上記いずれかに記載の監視装置とガスタービンとを備えたガスタービン監視システムであって、前記監視装置は、前記ガスタービンとネットワークを介して接続されており、前記ガスタービンが設けられる位置から遠隔地に備えられるガスタービン監視システムを提供する。
ガスタービンが発電所に設けられ、上記記載の監視装置がガスタービンの状態を監視する、発電所から遠隔の地にある管理会社に設けられる場合であっても、管理会社はネットワークを介してガスタービンの性能を判断できる情報を得ることができる。これにより、監視装置が備えられた管理会社は、ガスタービンを遠隔監視することができる。
【００１４】
本発明は、圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視方法であって、所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出過程と、前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出過程とを有する監視方法を提供する。
【００１５】
本発明は、圧縮機の入口側から供給される吸気空気が、前記圧縮機において圧縮され圧縮空気となり燃焼器を介してタービンへ供給され、前記圧縮機から抽気されたタービンを冷却する冷却空気がタービンへ供給されるガスタービンに適用される監視プログラムであって、所定期間における、前記圧縮機の入口側の前記吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量、前記圧縮機の効率の変化量である圧縮機効率変化量、前記タービンの入口側の前記冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量、及びガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量を算出する第１算出処理と、前記ガスタービン出力変化量に対するそれぞれの重みづけ係数を乗算した前記圧縮機流量変化量と、前記圧縮機効率変化量と、前記タービン冷却空気量変化量とのそれぞれの和を前記ガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量を算出する第２算出処理とをコンピュータに実行させるための監視プログラムを提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、特殊な計測機器なしに、簡便にタービン効率変化量を算出することのできるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン設備の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るインデックス差圧を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る監視装置の概略構成を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る監視装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン設備の概略構成を示した図である。
【図６】第２対応情報の一例を示した図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係るガスタービン監視システムの概略構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明に係る監視装置及び方法並びにプログラム、それを備えたガスタービン設備、及びガスタービン監視システムの実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について、図１を用いて説明する。
図１に示されるように、本実施形態に係るガスタービン設備３０は、ガスタービン２０及び監視装置１０を備えている。ガスタービン２０は、圧縮機１、燃焼器２、タービン３、冷却空気配管５、回転軸６、発電機７、流量計測部８、温度計（熱電対）Ｔａ，Ｔｂ、圧力計Ｐａ，Ｐｂ、及びインデックス差圧計ＤＰを備えている。
【００１９】
圧縮機１の下流側は２つの経路に分岐されており、一方は燃焼器２を介してタービン３と接続され、他方はタービン３を冷却する冷却空気が流通する経路である冷却空気配管５によってタービン３と接続されている。タービン３は、内部で高温高圧ガスを膨張させることにより駆動され、発電機７を回して発電するように構成されている。
圧縮機１は、入口側から供給される吸気空気を圧縮して圧縮空気を生成し、圧縮空気を燃焼器２に供給する。圧縮機１は、タービン３とともに回転軸６に設けられ、タービン３により回転駆動される。また、圧縮機１は、タービン３を冷却する冷却空気が抽気され、冷却空気配管５を流通させて冷却空気をタービン３へ供給する。なお、図１において冷却空気配管５は、圧縮機１の出口部分から抽気される１系統として記載されているが、圧縮機１の中間段部分から抽気する系統などを設けてもよく、特に限定されない。
【００２０】
タービン３は、燃焼器２から供給された燃焼ガスから回転駆動力を取り出し、駆動力を出力する。出力された回転駆動力は、同軸上に接続されている発電機７に伝達され、発電機７を発電させたり、タービン３と同軸に接続されている圧縮機１に伝達され、圧縮機１を駆動させる。
燃焼器２は、圧縮機１から供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合させ、高温の燃焼ガスを生成し、タービン３に供給する。
【００２１】
圧力計Ｐａは、圧縮機１の入口側の吸気空気の流路に設けられ、圧縮機１の入口側の圧力である圧縮機入口圧力を計測する。
圧力計Ｐｂは、圧縮機１の出口側の圧縮空気の流路に設けられ、圧縮機１の出口側の圧力である圧縮機出口圧力を計測する。
なお、圧縮機出口圧力は、燃焼器２が収容される車室（図示せず）内の圧力として計測することとしても良い。圧縮機１の吸入空気量が同じであっても、タービン３の冷却空気量が増加すればタービン３へ導入される圧縮空気量は減少し、その結果、圧縮機１の出口圧力は低下する。すなわち、圧縮機出口圧力値を計測することにより、タービン３に導入される圧縮空気量の所定期間における変化量を把握することができる。
【００２２】
温度計Ｔａは、圧縮機１の入口側の吸気空気の流路に設けられ、圧縮機１の入口側の温度である圧縮機入口温度を計測する。
温度計Ｔｂは、圧縮機１の出口側の圧縮空気の流路に設けられ、圧縮機１の出口側の温度である圧縮機出口温度を計測する。
【００２３】
インデックス差圧計ＤＰは、図２に示されるように、圧縮機１に流入されるガスタービン吸気の流通する経路と圧縮機１の入口側とにおける圧力差を測定し、その測定値をインデックス差圧とし、インデックス差圧の情報を監視装置１０に送信する。
また、インデックス差圧は、増大すると圧縮機１の吸気空気の入口流量が大きくなり、所定期間の計測により変化量（経年変化）が把握できる。
流量計測部８は、冷却空気配管５に設けられ、圧縮機１から抽気された冷却空気の流量を計測する。
【００２４】
図３は、本実施形態に係る監視装置１０の概略構成を示したブロック図である。
図３に示すように、本実施形態に係る監視装置１０は、コンピュータシステム（計算機システム）であり、ＣＰＵ（中央演算処理装置）１０１、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置１０２、補助記憶装置１０３、キーボードやマウスなどの入力装置１０４、及びディスプレイやプリンタなどの出力装置１０５、外部の機器と通信を行うことにより情報の授受を行う通信装置１０６などを備えている。
補助記憶装置１０３は、コンピュータ読取可能な記録媒体であり、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。この補助記憶装置１０３には、各種プログラム（例えば、監視プログラム）が格納されており、ＣＰＵ１０１が補助記憶装置１０３から主記憶装置１０２にプログラムを読み出し、実行することにより種々の処理を実現させる。
【００２５】
次に、監視装置１０が備える各部において実行される処理内容について図４を参照して説明する。図４は、監視装置１０が備える機能を展開して示した機能ブロック図である。図４に示されるように、監視装置１０は、第１算出部（第１算出手段）１１、第２算出部（第２算出手段）１２、及び劣化判定部（劣化判定手段）１３を備えている。
【００２６】
第１算出部１１は、所定期間における、圧縮機１の入口側の吸気空気の流量変化量である圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機１の効率の変化量である圧縮機効率変化量Ｄｂ、及びタービンの冷却空気の流量変化量であるタービン冷却空気量変化量Ｄｃを算出する。
第１算出部１１は、ガスタービン吸気に取り付けられたインデックス差圧計ＤＰから計測されるインデックス差圧に基づいて、圧縮機１の吸気空気の入口流量である圧縮機入口流量及び圧縮機流量変化量Ｄａを算出する。より具体的には、第１算出部１１は、インデックス差圧の情報が入力されると、インデックス差圧に対して入口流量を算出する第１対応情報（例えば、関係式）を有しており、この第１対応情報に基づいて圧縮機１の入口流量を算出する。また、第１算出部１１は、第１対応情報に基づいて、所定期間における圧縮機入口流量の変化量を圧縮機流量変化量Ｄａとして算出する。このように、第１算出部１１は、インデックス差圧計ＤＰによりインデックス差圧を計測することにより、簡便に圧縮機流量変化量Ｄａを算出する。
【００２７】
また、第１算出部１１は、所定期間における、温度計Ｔａ，Ｔｂから計測された圧縮機１の入口及び出口の温度の情報と、圧力計Ｐａ，Ｐｂから計測された圧縮機１の入口及び出口の圧力の情報とに基づいて、圧縮機１の効率の変化量である圧縮機効率変化量Ｄｂを算出する。さらに、第１算出部１１は、所定期間の流量計測部８から計測された流量の計測値を取得し、所定期間における冷却空気の流量変化量をタービン冷却空気量変化量Ｄｃとして算出する。
また、第１算出部１１は、発電機の出力計等からガスタービン出力値を取得し、所定期間におけるガスタービン出力変化量として算出する。
ここで、所定期間とは、例えば、ガスタービン２０が設置され運転開始した時点、ガスタービン２０の部品交換や定期点検を行った時点等を運転基準点とし、その運転基準点からの所定の間隔（例えば、２年）である。
【００２８】
第２算出部１２は、圧縮機流量変化量Ｄａと、圧縮機効率変化量Ｄｂと、タービン冷却空気量変化量Ｄｃとに基づいてタービン効率変化量Ｄｄを算出する。すなわち、ガスタービン出力変化量に対する影響因子を、圧縮機流量変化量Ｄａと、圧縮機効率変化量Ｄｂと、タービン冷却空気量変化量Ｄｃと、タービン効率変化量Ｄｄとに分解して考えることにより、測定可能なガスタービン出力変化量と、圧縮機流量変化量Ｄａと、圧縮機効率変化量Ｄｂと、タービン冷却空気変化量Ｄｃとに基づいて、タービン効率変化量Ｄｄを推定することができる。
具体的には、第２算出部１２は以下の（１）式に示されるように、所定期間のガスタービン出力の変化量であるガスタービン出力変化量に対し、重みづけ係数Ｃ１を乗算した圧縮機流量変化量Ｄａと、重みづけ係数Ｃ２を乗算した圧縮機効率変化量Ｄｂと、重みづけ係数Ｃ３を乗算したタービン冷却空気量変化量Ｄｃとの和をガスタービン出力変化量から減算し、タービン効率変化量Ｄｄを算出する。また、タービン効率変化量Ｄｄに対してもガスタービン出力変化量に対する重みづけ係数Ｃ４を乗算することとする。
【００２９】
重みづけ係数Ｃ１〜Ｃ４は、設計上予め計算により求められる係数とし、下記（１）式において、Ｄａは圧縮機流量変化量、Ｄｂは圧縮機効率変化量、Ｄｃはタービン冷却空気量変化量、Ｄｄはタービン効率変化量として示す。
Ｄｄ×Ｃ４＝ガスタービン出力変化量−（Ｄａ×Ｃ１＋Ｄｂ×Ｃ２＋Ｄｃ×Ｃ３）・・・（１）
なお、タービン効率変化量Ｄｄの算出結果の精度は、ガスタービンが全負荷の場合が最もよいが、これに限定されず、例えば、各重みづけ係数Ｃ１〜Ｃ４を変えることによって、部分負荷の場合にも対応させることができる。
【００３０】
劣化判定部１３は、タービン冷却空気量変化量Ｄｃが所定の閾値Ｔｈを上回った場合に、タービン内のシールが劣化したこととして判定する。また、劣化判定部１３は、シールの変化量と冷却空気の流量変化量との相関関係を設計或いは実験に基づいて求めておくことにより、閾値Ｔｈを設定することが好ましい。また、劣化判定部１３は、判定結果を出力装置１０５等に出力させ、監視装置１０を操作する操作員に対し、出力装置１０５等を介して劣化の有無を通知する。
【００３１】
次に、上述したガスタービン設備３０が備える各部において実行される処理内容について図１から図４を参照して説明する。なお、図４に示した各部により実現される後述の各種処理は、ＣＰＵ１０１が補助記憶装置１０３に記憶されている監視プログラムを主記憶装置１０２に読み出して実行することにより実現されるものである。
ガスタービン２０の運転が開始されると、吸気空気が、圧縮機１の入口側から供給され、圧縮機１において圧縮されて圧縮空気となる。圧縮空気は、燃焼器２に供給されると、燃焼器２において燃料ガスと混合され、高温の燃焼ガスが生成されてタービン３に供給される。タービン３においては、燃焼器２から供給された燃焼ガスから回転駆動力が生じ、この駆動力が同軸上に接続されている発電機７側へ出力される。一方、圧縮機１から抽気された冷却空気は、冷却空気配管５を流通しタービン３を冷却する。
【００３２】
このように、ガスタービン２０の運転が開始され、吸気空気がタービン３に流通される場合における監視装置１０の作用について説明する。
ガスタービン設備３０の運転が開始され、圧縮機１の入口側から吸気空気が供給されると、インデックス差圧計ＤＰによって圧縮機１の入口側のインデックス差圧が計測され、計測されたインデックス差圧の計測値が、監視装置１０に送信される。また、圧力計Ｐａによって吸気空気の圧縮機１の入口圧力、温度計Ｔａによって吸気空気の圧縮機１の入口温度が計測され、それぞれの計測値が監視装置１０に送信される。
【００３３】
圧縮機１から排出される圧縮空気は、圧力計Ｐｂによって圧縮空気の圧縮機１の出口圧力、温度計Ｔｂによって圧縮空気の圧縮機１の出口温度がそれぞれ計測され、計測された各計測値が監視装置１０に送信される。
また、圧縮機１から抽気された冷却空気は、冷却空気配管５を流通し、タービン３に供給されると、流量計測部８によって冷却空気の流量が計測され、計測された流量の情報が監視装置１０に送信される。
【００３４】
第１算出部１１において、第１対応情報に基づいて、取得したインデックス差圧の計測値に対応する圧縮機１の吸気空気の入口流量が算出され、所定期間における圧縮機流量変化量Ｄａが算出される。また、第１算出部１１において、温度計Ｔａ，Ｔｂ、圧力計Ｐａ，Ｐｂに基づいて圧縮機効率が算出され、所定期間における圧縮機効率変化量Ｄｂが算出される。さらに、第１算出部１１において、流量計測部８から取得した冷却空気の所定期間における冷却空気の流量であるタービン冷却空気量変化量Ｄｃが算出される。
【００３５】
第２算出部１２において、上記（１）式に示されるように、算出された圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機効率変化量Ｄｂ、及びタービン冷却空気量変化量Ｄｃのそれぞれに対し、ガスタービン出力変化量に対する重みづけ係数Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が加味され、ガスタービン出力変化量から、それぞれの重みづけ係数を乗算した圧縮機流量変化量Ｄａと、圧縮機効率変化量Ｄｂと、及びタービン冷却空気量変化量Ｄｃとを減算することにより、タービン効率変化量Ｄｄが算出される。このとき、タービン効率変化量Ｄｄに対してもガスタービン出力変化量に対する重みづけ係数Ｃ４を加味する。
また、劣化判定部１３において、タービン冷却空気量変化量Ｄｃが所定の閾値Ｔｈを上回るか否かが監視され、上回った場合には、タービン３のシールに劣化（損耗）が生じていると判定され、その判定結果が出力装置１０５に出力される。
【００３６】
監視装置１０を操作する操作員は、上述したように圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機効率変化量Ｄｂ、及びタービン冷却空気量変化量Ｄｃに基づいてタービン効率変化量Ｄｄが得られることにより、簡便にタービン効率を把握することができる。また、それぞれの変化量Ｄａ〜Ｄｄには、ガスタービン出力変化量に対する重みづけ係数が乗算されるので、ガスタービン出力変化量の内訳を把握することができる。さらに、タービン３のシール劣化の発生が推定される場合には出力装置１０５にその情報が表示され、出力装置１０５を確認した操作員は、簡便にガスタービンの性能の低下を把握でき、ガスタービン２０を保有する顧客に対し、具体的な対応策（例えば、シール交換等）を提案できる。
【００３７】
以上説明してきたように、本実施形態に係る監視装置１０及び方法並びにプログラム、ガスタービン設備３０によれば、圧縮機１の入口側から供給される所定期間の吸気空気の流量の変化量が圧縮機流量変化量Ｄａとして算出され、所定期間の圧縮機１の入口及び出口の圧力と温度とに基づいて圧縮機効率変化量Ｄｂが算出され、所定期間における流量計測部８によって計測された流量であるタービン冷却空気量変化量Ｄｃが算出され、これらの圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機効率変化量Ｄｂ、及びタービン冷却空気量変化量Ｄｃに基づいてタービン効率変化量Ｄｄが算出される。
このように、特殊な計測機器なしに、簡便にタービン冷却効率変化量Ｄｄを算出できる。また、このようにタービン効率変化量Ｄｄを算出することにより、タービンの動翼先端（チップ）と静翼との間の間隙（チップクリアランス）の状態、タービンの摩耗（溶融を含む）、デポジット（異物）の堆積、排気側圧損の増加、ディフューザの損傷等のタービン効率低下の要因となる点に問題が生じている可能性があることを把握することができる。
【００３８】
また、圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機効率変化量Ｄｂ、タービン冷却空気量変化量Ｄｃ、タービン効率変化量Ｄｄのそれぞれに対し、ガスタービン出力変化量に対する重みづけ係数を乗算してタービン効率変化量Ｄｄを算出するので、ガスタービン出力変化量の内訳を正確に把握でき、その内訳に基づいて対応策の具体的な提案が可能となる。
【００３９】
なお、本実施形態においては、インデックス差圧計ＤＰが計測した計測値をインデックス差圧計ＤＰが監視装置１０に出力することとして説明していたが、これに限定されない。例えば、監視装置１０側から、インデックス差圧計ＤＰに対して、インデックス差圧の計測値の情報を取得するような通信が開始されることにより、監視装置１０がインデックス差圧の計測値を得ることとしてもよい。
【００４０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る監視装置について、図５を用いて説明する。本実施形態の監視装置が第１の実施形態と異なる点は、第１算出部が、圧縮機出口圧力に基づいてタービン冷却空気量変化量を算出する点である。以下、本実施形態のガスタービン設備３０´について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００４１】
第１算出部は、所定期間の圧縮機出口圧力の変化量である圧縮機出口圧力変化量に基づいて算出される圧縮空気のタービン入口流量変化量Ｄｔと、圧縮機流量変化量Ｄａとに基づいて、タービン冷却空気量変化量Ｄｃを算出する。具体的には、第１算出部は、圧縮機出口圧力の変化量に対して圧縮空気のタービン入口流量変化量を算出する第２対応情報（例えば、関係式）を備えている。第１算出部において、圧力計Ｐｂによって計測された圧縮機出口圧力の情報が入力されると、第２対応情報に基づいて所定期間における圧縮機出口圧力の変化量に対する圧縮空気のタービン入口流量変化量Ｄｔを算出するとともに、以下の（２）式に示すように、圧縮機流量変化量Ｄａから圧縮空気のタービン入口流量変化量Ｄｔを減算することによりタービン冷却空気量変化量Ｄｃを算出する。
タービン冷却空気量変化量Ｄｃ＝圧縮機流量変化量Ｄａ−タービン入口流量変化量Ｄｔ・・・（２）
【００４２】
例えば、第２対応情報は、図６に示されるように、圧縮機出口圧力とタービン入口流量との相関関係を示した関数（グラフ）である。圧縮機出口圧力は、低減すればタービン入口流量が減少し、増大すればタービン入口流量は増加する。ここで上記「圧縮空気のタービン入口流量変化量Ｄｔ」とは、タービン入口に導入される圧縮空気の流量変化量のことである。タービン入口流量という場合には、タービン入口空気と燃料とが燃焼した燃焼ガスを示すこともあるが、本発明においては異なる意味を有し、燃料を含まない空気の流量を示す。
【００４３】
このように、タービン冷却空気量変化量Ｄｃが、圧縮機出口圧力に基づいて算出される圧縮空気のタービン入口流量変化量Ｄｔと圧縮機流量変化量Ｄａとに基づいて算出されるので、冷却空気配管５には流量計測部８を設ける必要がなく、コストを低減させることができるとともに、簡便にタービン冷却空気量変化量Ｄｃを算出することができる。
【００４４】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る監視装置について、図７を用いて説明する。本実施形態の監視装置が第１の実施形態と異なる点は、ガスタービン２０と監視装置１０とがネットワーク９を介して接続されており、監視装置１０は、ガスタービン２０が設けられる位置から遠隔地に備えられ、ガスタービン監視システム４０を構成している点である。以下、本実施形態のガスタービン監視システム４０について、第１の実施形態、第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００４５】
本実施形態においては、図７に示されるように、発電所にガスタービン２０が設けられ、ネットワーク９を介して発電所から遠隔に位置する管理会社の監視室に監視装置１０が備えられている。
ネットワーク９は、ガスタービン管理用に標準規格化された通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰ）を使用したネットワークであり、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよいし、光回線やＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｒｉｖａｔｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の公衆回線或いは専用回線を利用したＷＡＮ（Ｗｉｄｅ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）であってもよく、特に限定されない。
【００４６】
インデックス差圧計ＤＰは、ネットワーク９を介してインデックス差圧の計測値の情報を監視装置１０に出力する。
圧力計Ｐｂは、ネットワーク９を介して圧縮機出口圧力の測定値の情報を監視装置１０に出力する。
監視装置１０は、インデックス差圧計ＤＰから取得したインデックス差圧の計測値に基づいて圧縮機流量変化量Ｄａを算出し、圧力計Ｐｂから取得した圧縮機出口圧力の計測値（車室圧力値）に基づいてタービン入口流量変化量Ｄｔを算出する。
【００４７】
第１算出部は、監視装置１０とは遠隔の発電所内のガスタービン２０に備えられたインデックス差圧計ＤＰから出力されたインデックス差圧の計測値に基づいて、所定期間の圧縮機流量変化量Ｄａを算出する。また、第１算出部は、監視装置１０とは遠隔の発電所内のガスタービン２０に備えられた温度計Ｔａ，Ｔｂから取得した圧縮機の入口及び出口の温度の情報と、圧力計Ｐａ，Ｐｂから取得した圧縮機の入口及び出口の圧力の情報とに基づいて、所定期間の圧縮機効率変化量Ｄｂを算出する。
【００４８】
さらに、第１算出部は、監視装置１０とは遠隔の発電所内のガスタービン２０に備えられた圧力計Ｐｂから出力された圧縮機出口圧力値に基づいて、タービン入口流量変化量Ｄｔを算出し、圧縮機流量変化量Ｄａとタービン入口流量変化量Ｄｔとに基づいて、タービン冷却空気量変化量Ｄｃを算出する。
第２算出部は、圧縮機流量変化量Ｄａ、圧縮機効率変化量Ｄｂ、タービン冷却空気量変化量Ｄｃとに基づいてタービン効率変化量Ｄｄを算出する。
劣化判定部は、タービン冷却空気量Ｄｃが所定の閾値Ｔｈを上回るか否かを監視し、上回った場合には、タービンのシールに劣化（損耗）が生じていると判定し、その判定結果を出力装置等に出力する。
【００４９】
このように、本発明におけるガスタービン監視システム４０によれば、ガスタービン２０が発電所に設けられ、監視装置１０がガスタービン２０が発電所から遠隔の地にある管理会社に設けられるように、ガスタービン２０と監視装置１０とが遠隔に配置される場合であっても、監視装置１０を有する管理会社からネットワーク９を介してガスタービン２０の性能を判断する情報を得ることができる。これにより、操作員は管理会社に居ながら、管理会社とは遠隔の発電所に備えられるガスタービン２０を遠隔監視することができる。さらに、シールの劣化等、所定箇所の損耗が発生している場合には、劣化情報等も得られるので、ガスタービン２０を有する顧客に対し、遠隔にいながらシール交換等の具体的な提案を行うことができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  タービン
５  冷却空気配管
８  流量計測部
１０  監視装置
１１  第１算出部（第１算出手段）
１２  第２算出部（第２算出手段）
１３  劣化判定部（劣化判定手段）
２０  ガスタービン
３０  ガスタービン設備
４０  ガスタービン監視システム
ＤＰ  インデックス差圧計
Ｐａ、Ｐｂ  圧力計
Ｔａ、Ｔｂ  温度計
【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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