(57)【要約】  圧縮機制御装置は、燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する複数の圧縮機を備えた負荷稼働システムにおいて、前記負荷機器の負荷の合計を稼働中の前記圧縮機の台数で除算した値に基づいて、前記圧縮機による前記燃料ガスの供給量を制御する第一制御信号を生成するフィードフォワード制御信号生成部と、前記第一制御信号に基づいて前記圧縮機による燃料ガスの供給量を制御する制御部と、を備える。
2016016982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する複数の圧縮機を備えた負荷稼働システムにおいて、
前記負荷機器の負荷の合計を稼働中の前記圧縮機の台数で除算した値に基づいて、前記圧縮機による前記燃料ガスの供給量を制御する第一制御信号を生成するフィードフォワード制御信号生成部と、
前記第一制御信号に基づいて前記圧縮機による燃料ガスの供給量を制御する制御部と、
を備える圧縮機制御装置。
【請求項２】
前記燃料ガスのヘッダ圧力の目標値と計測値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、第二制御信号を生成するフィードバック制御信号生成部、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する
請求項１に記載の圧縮機制御装置。
【請求項３】
前記フィードバック制御信号生成部は、前記生成した第二制御信号の値を、稼働中の前記圧縮機の台数で除算した演算値を値に持つ新たな第二制御信号を生成する
請求項２に記載の圧縮機制御装置。
【請求項４】
前記少なくとも一つの圧縮機の吐出圧力の計測値と前記燃料ガスのヘッダ圧力の計測値とを取得し、前記圧縮機の吐出圧力の計測値の最大値と前記燃料ガスのヘッダ圧力の計測値とのうち小さい値を選択するプロセス値選択部、
をさらに備え、
前記フィードバック制御信号生成部は、前記ヘッダ圧力の目標値と前記プロセス値選択部が選択した値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、前記第二制御信号を生成する
請求項２または請求項３に記載の圧縮機制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記圧縮機に流入する燃料ガスの流入量を制御する流量調整弁と、前記圧縮機から吐出される燃料ガスを前記圧縮機の上流側に戻すためのリサイクル弁と、のうち少なくとも一方の開度を調節することで前記燃料ガスの供給量を制御する
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項６】
前記負荷機器の負荷の合計に応じて前記圧縮機の稼働台数を決定する稼働台数決定部
をさらに備える請求項１から請求項５の何れか１項に記載の圧縮機制御装置。
【請求項７】
前記稼働台数決定部は、前記負荷機器の負荷の合計が所定時間内に所定の範囲以上変動した場合、当該変動から所定時間が経過するまでは、前記圧縮機の稼働台数を変更しない
請求項６に記載の圧縮機制御装置。
【請求項８】
複数の圧縮機と、
当該複数の圧縮機を制御する請求項１から請求項７の何れか１項に記載の１台の圧縮機制御装置と、
前記複数の圧縮機が燃料ガスを供給する負荷機器と、
を備える負荷稼働システム。
【請求項９】
複数の圧縮機と、
当該複数の圧縮機それぞれに対して１台の請求項１から請求項７の何れか１項に記載の圧縮機制御装置と、
前記複数の圧縮機が燃料ガスを供給する負荷機器と、
を備える負荷稼働システム。
【請求項１０】
請求項２から請求項７の何れか１項に記載の圧縮機制御装置を備える、請求項８または請求項９に記載の負荷稼働システムであって、
前記圧縮機制御装置は、当該圧縮機制御装置が制御するすべての圧縮機の制御において、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する
負荷稼働システム。
【請求項１１】
請求項２から請求項７の何れか１項に記載の圧縮機制御装置を備える、請求項８または請求項９に記載の負荷稼働システムであって、
前記圧縮機制御装置は、当該圧縮機制御装置が制御する圧縮機のうち一部の圧縮機の制御において、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御し、残りの圧縮機の制御においては、前記第一制御信号だけに基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する
負荷稼働システム。
【請求項１２】
燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する複数の圧縮機を備えた負荷稼働システムにおいて、圧縮機制御装置を制御する方法であって、
前記負荷機器の負荷の合計を稼働中の前記圧縮機の台数で除算した値に基づいて、前記圧縮機による前記燃料ガスの供給量を制御する第一制御信号を生成し、
前記第一制御信号に基づいて前記圧縮機による燃料ガスの供給量を制御する
制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンへ燃料ガスを供給するための燃料ガス用圧縮機は、燃料ガスヘッダの圧力が一定となるように制御される。例えば、ガスタービン負荷に基づく先行信号を用いたフィードフォワード制御と、燃料ガスヘッダの圧力計測値と目標値に基づくフィードバック制御を組み合わせて、圧縮機から吐出される燃料ガスの供給量を調節し、燃料ガスヘッダの圧力制御を行っている。燃料ガス供給量の調節手段には、圧縮機の上流へ設けられたＩＧＶ（Inlet Guide Vane）や、圧縮機が吐出した燃料ガスを上流へ還流させるバイパスに設けられたＡＳＶ（Anti Surge Valve）が用いられる。燃料ガス用圧縮機の制御システムは、上述のフィードフォワード及びフィードバック制御によってこれらの開度を調節し、燃料ガスヘッダの圧力制御を行っている。【０００３】
ところで、ガスタービンと燃料ガス用圧縮機とがそれぞれ複数設けられているシステムの場合、燃料ガスヘッダの圧力制御を行うにあたり、各圧縮機の負荷をどのように定めるかが問題となる。例えば、ガスタービン１台と圧縮機１台とを１対１に対応付けて、各圧縮機に対して、それぞれの圧縮機に対応付けたガスタービンの負荷に応じた負荷を割り当てる方法が考えられる。また、ガスタービンの総負荷に対して、各圧縮機に均等に負荷を割り当てる方法が考えられる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−３１７４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ガスタービンと圧縮機とを１対１に対応付ける方法は、特許文献１にも記載されているように、ガスタービンが部分負荷で運転されている状況では圧縮機の効率が悪化する場合があり、また、複数のうちいくつかの圧縮機が異常停止したような状況ではガスタービンへの燃料ガスの供給が不十分になるという問題がある。また、各圧縮機に均等に負荷を割り当てて制御する方法についても、特許文献１には、各圧縮機へ負荷を均等に割り当てて運転することで、上記の１対１に対応付ける方法の問題を解決できることが記載されているものの、具体的な制御方法については開示が無く、また、特許文献１の方法は、ガスタービンの台数より圧縮機の台数が多いことが前提となっていた。このような中、ガスタービンと燃料ガス用圧縮機とが複数設けられたシステムにおいて、ガスタービンや圧縮機の構成台数の制限を受けずに用いることができる、各圧縮機への負荷制御方法が求められていた。【０００６】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、圧縮機制御装置は、燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する複数の圧縮機を備えた負荷稼働システムにおいて、前記負荷機器の負荷の合計を稼働中の前記圧縮機の台数で除算した値に基づいて、前記圧縮機による前記燃料ガスの供給量を制御する第一制御信号を生成するフィードフォワード制御信号生成部と、前記第一制御信号に基づいて前記圧縮機による燃料ガスの供給量を制御する制御部と、を備える。【０００８】
本発明の第２の態様によれば、上述の圧縮機制御装置は、前記燃料ガスのヘッダ圧力の目標値と計測値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、第二制御信号を生成するフィードバック制御信号生成部、をさらに備え、前記制御部は、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する。【０００９】
本発明の第３の態様によれば、上述の圧縮機制御装置は、前記フィードバック制御信号生成部は、前記生成した第二制御信号の値を、稼働中の前記圧縮機の台数で除算した演算値を値に持つ新たな第二制御信号を生成する。【００１０】
本発明の第４の態様によれば、上述の圧縮機制御装置は、前記少なくとも一つの圧縮機の吐出圧力の計測値と前記燃料ガスのヘッダ圧力の計測値とを取得し、前記圧縮機の吐出圧力の計測値の最大値と前記燃料ガスのヘッダ圧力の計測値とのうち小さい値を選択するプロセス値選択部、をさらに備え、前記フィードバック制御信号生成部は、前記ヘッダ圧力の目標値と前記プロセス値選択部が選択した値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、前記第二制御信号を生成する。【００１１】
本発明の第５の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記制御部は、前記圧縮機に流入する燃料ガスの流入量を制御する流量調整弁と、前記圧縮機から吐出される燃料ガスを前記圧縮機の上流側に戻すためのリサイクル弁と、のうち少なくとも一方の開度を調節することで前記燃料ガスの供給量を制御する。【００１２】
本発明の第６の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記負荷機器の負荷の合計に応じて前記圧縮機の稼働台数を決定する稼働台数決定部をさらに備える。【００１３】
本発明の第７の態様によれば、上述の圧縮機制御装置において、前記負荷機器の負荷の合計が所定時間内に所定の範囲以上変動した場合、当該変動から所定時間が経過するまでは、前記圧縮機の稼働台数を変更しない。【００１４】
本発明の第８の態様によれば、負荷稼働システムは、複数の圧縮機と、当該複数の圧縮機を制御する第１の態様から第７の態様の何れか１つに記載の１台の圧縮機制御装置と、前記複数の圧縮機が燃料ガスを供給する負荷機器と、を備える。【００１５】
本発明の第９の態様によれば、負荷稼働システムは、複数の圧縮機と、当該複数の圧縮機それぞれに対して１台の第１の態様から第７の態様の何れか１つに記載の圧縮機制御装置と、前記複数の圧縮機が燃料ガスを供給する負荷機器と、を備える。【００１６】
本発明の第１０の態様によれば、負荷稼働システムは、第２の態様から第７の態様の何れか１つに記載の圧縮機制御装置を備える、第８の態様または第９の態様に記載の負荷稼働システムであって、前記圧縮機制御装置は、当該圧縮機制御装置が制御するすべての圧縮機の制御において、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する。【００１７】
本発明の第１１の態様によれば、負荷稼働システムは、第２の態様から第７の態様の何れか１つに記載の圧縮機制御装置を備える、第８の態様または第９の態様に記載の負荷稼働システムであって、前記圧縮機制御装置は、当該圧縮機制御装置が制御する圧縮機のうち一部の圧縮機の制御において、前記第一制御信号に前記第二制御信号を加えた値に基づいて前記燃料ガスの供給量を制御し、残りの圧縮機の制御においては、前記第一制御信号だけに基づいて前記燃料ガスの供給量を制御する。【００１８】
本発明の第１２の態様によれば、制御方法は、燃料ガスを圧縮し、その圧縮した燃料ガスを負荷機器に供給する複数の圧縮機を備えた負荷稼働システムにおいて、圧縮機制御装置を制御する方法であって、前記負荷機器の負荷の合計を稼働中の前記圧縮機の台数で除算した値に基づいて、前記圧縮機による前記燃料ガスの供給量を制御する第一制御信号を生成し、前記第一制御信号に基づいて前記圧縮機による燃料ガスの供給量を制御する。
【発明の効果】
【００１９】
上記した本発明の態様によれば、ガスタービンと燃料ガス用圧縮機とが複数設けられたシステムにおいて、ガスタービン及び圧縮機の構成台数によらず、圧縮機へ負荷を割り当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す第一の図である。
【図２】本発明の第一実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す第二の図である。
【図３】本発明の第一実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る第一実施形態における圧縮機への負荷制御処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第二実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第三実施形態における圧縮機の吐出圧力と燃料ガスヘッダ圧力との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の第三実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。
【図９】本発明に係る第三実施形態における圧縮機への負荷制御処理のフローチャートである。
【図１０】本発明に係る第四実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。
【図１１】本発明に係る第四実施形態における圧縮機の稼働台数の制御を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による圧縮機制御装置を図１〜図４を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す第一の図である。負荷稼働システム１は、複数の圧縮機２（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）とガスタービン３（３−１、３−２、３−３、３−４）と圧縮機制御装置３０とからなる。ガスタービン３の稼働台数は、１台でも複数台でもよい。図１の負荷稼働システム１は、圧縮機２が３台（２Ａ、２Ｂ、２Ｃ）、ガスタービン３が４台（３−１、３−２、３−３、３−４）、圧縮機制御装置３０が１台の場合の構成を示している。なお、圧縮機２Ｃは、予備機であって現在は稼働していないものとする。ガスタービン３の燃料となる燃料ガスは、燃料ガス供給ライン８（８Ａ、８Ｂ）の上流から供給され、燃料ガスの流れ方向の上流から順にＩＧＶ５（５Ａ、５Ｂ）、圧縮機２（２Ａ、２Ｂ）、逆止弁７（７Ａ、７Ｂ）、燃料ガスヘッダ４を介してガスタービン３（３−１〜３−４）へ供給される。なお、圧縮機２Ａ、２Ｂを総称して圧縮機２、ガスタービン３−１〜３−４を総称してガスタービン３と称する場合がある。他のＩＧＶ５などについても同様である。
【００２２】
ＩＧＶ５は、圧縮機２の上流に設けられており、圧縮機２に流入する燃料ガスの流入量を調節する。圧縮機２は、燃料ガス供給ライン８を介して供給される燃料ガスを圧縮して、圧縮した燃料ガスを下流に吐出する。また、燃料ガス供給ライン８には、圧縮機２の下流から圧縮機２の上流へ燃料ガスを還流させるバイパスが設けられており、このバイパスには、ＡＳＶ６（６Ａ、６Ｂ）が設けられている。ＡＳＶ６は、圧縮機２から吐出された燃料ガスのうち、圧縮機２の上流側に戻す燃料ガスの流量を調節するためのリサイクル弁である。
燃料ガスヘッダ４は、ガスタービン３へ供給する燃料ガスのヘッダ圧力を制御するための空間である。燃料ガスヘッダ４は、燃料ガス圧力の変動をバッファするための容器であってもよいし、配管であってもよい。圧縮機制御装置３０は、ガスタービン３へ燃料ガスの供給量が変動しないように、燃料ガスヘッダ４の圧力が一定になるように圧縮機２が吐出する燃料ガスの流量を制御する。
【００２３】
圧縮機制御装置３０は、関数発生器１０（１０−１、１０−２、１０−３、１０−４）と、加算器１１、除算器１２、ＰＣ（圧力調整器：Pressure Controller）１３、加算器１４（１４Ａ、１４Ｂ）、関数発生器１５（１５Ａ、１５Ｂ）、関数発生器１６（１６Ａ、１６Ｂ）、ＦＣ（流量調整器：Flow Controller）１７（１７Ａ、１７Ｂ）、高位選択器１８（１８Ａ、１８Ｂ）を含んで構成される。なお、関数発生器１０−１〜１０−４を総称して関数発生器１０、加算器１４Ａ、１４Ｂを総称して加算器１４と称する場合がある。他の関数発生器１５などについても同様である。
関数発生器１０は、ガスタービン３の負荷に応じた出力指令値を、図示しないガスタービン出力制御装置などから取得し、ガスタービン負荷と操作値の対応テーブル等に基づいて、取得したガスタービン負荷に応じた出力指令値に対応する操作値を算出する。関数発生器１０は、算出した操作値を加算器１１に出力する。以下、ガスタービン負荷に応じた出力指令値を、ガスタービン負荷の先行信号と称する。
加算器１１は、関数発生器１０−１〜１０−４のそれぞれから操作値を取得し、取得した操作値を合計する。加算器１１は、操作値を合計した値を除算器１２へ出力する。
除算器１２は、加算器１１から取得したガスタービン３の負荷に対応する操作値の合計値を稼働中の圧縮機２の台数で除算する。除算器１２は、除算した値を加算器１４へ出力する。なお、稼働中の圧縮機２の台数については、圧縮機制御装置３０で把握可能であるものとする。
【００２４】
図１の場合、ガスタービン３−１の負荷が８０％、ガスタービン３−２の負荷が４０％、ガスタービン３−３の負荷が６０％、ガスタービン３−４の負荷が０％である。関数発生器１０−１、１０−２、１０−３、１０−４が算出した、これらのガスタービン負荷に対応する操作値の値もそれぞれ８０％、４０％、６０％、０％であるとする。その場合、加算器１１は、これらの操作値を加算し、１８０（８０＋４０＋６０＋０＝１８０）％を演算する。そして、除算器１２は、１８０を稼働台数＝２で除算し、９０％を演算する。
なお、除算器１２の求めた操作値が上限値（例えば、１００％）を超える場合は、除算器１２は、その上限値（１００％）を加算器１４へ出力する。またそのとき、圧縮機制御装置３０は、除算器１２の算出した操作値が上限値を超えないように、過負荷分のガスタービン負荷を下げるよう、図示しないガスタービン出力制御装置などに指示信号を出力する。
【００２５】
ＰＣ１３は、燃料ガスヘッダ４における燃料ガス圧力の計測値と、燃料ガスヘッダ４における燃料ガス圧力の目標値との偏差を計算し、燃料ガスヘッダ４における燃料ガス圧力の計測値を目標値に近づけるようフィードバック制御を行い、フィードバック制御信号を生成する。このフィードバック制御信号の値は、現在の操作値の値を補正する補正量に相当する。ＰＣ１３は、燃料ガスヘッダ圧力に基づく操作値の補正量を加算器１４Ａ、１４Ｂに出力する。または、ＰＣ１３は、算出した操作値の補正量を複数の加算器１４のうちの一部にだけ（例えば、加算器１４Ａのみ）出力してもよい。なお、燃料ガスヘッダ圧力の目標値は予めＰＣ１３が記憶しているものとする。また、燃料ガス圧力の計測値は、燃料ガスヘッダ４に設けられた図示しない圧力計によって計測するものとする。
加算器１４は、除算器１２から取得した操作値と、ＰＣ１３から取得した操作値の補正量とを加算し、関数発生器１５及び関数発生器１６へ出力する。ＰＣ１３が一部の加算器１４にのみ操作値の補正量を出力した場合、補正量を取得しない加算器１４（例えば、加算器１４Ｂ）は、除算器１２から取得した操作値を関数発生器１５及び関数発生器１６へ出力する。この加算器１４が出力する操作値は、圧縮機２の各操作端へ指示する制御信号の元となる値である。操作端とは、圧縮機２の回転数を制御する装置やＩＧＶ５やＡＳＶ６の開度を制御する装置である。また、この加算器１４が出力する操作値は、各圧縮機２に割り当てる負荷を示す値である。各操作端は、加算器１４が出力する操作値に基づいてＩＧＶ開度などを調節し、それによって各圧縮機２が負担する負荷が制御される。
【００２６】
関数発生器１５は、加算器１４から操作値を取得し、操作値とＩＧＶ開度との対応テーブルなどに基づいて、取得した操作値に対応するＩＧＶ開度を算出する。関数発生器１５は、算出したＩＧＶ開度となるような指令信号をＩＧＶ５に出力する。
関数発生器１６は、加算器１４から操作値を取得し、操作値とＡＳＶ開度との対応テーブルなどに基づいて、取得した操作値に対応するＡＳＶ開度を算出する。関数発生器１６は、算出したＡＳＶ開度に対応する信号を高位選択器１８に出力する。
ＦＣ１７は、圧縮機２の吐出した燃料ガスの流量の計測値と、燃料ガス流量の目標値との偏差を計算し、その偏差に基づいた操作量を算出し、その操作量に対応する信号を高位選択器１８に出力する。なお、燃料ガス流量の目標値とは、例えば、関数発生器１５が算出したＩＧＶ開度に基づく値である。
高位選択器１８は、関数発生器１６から取得した信号とＦＣ１７から取得した信号とを比較し、値が大きい方の信号を選択し、選択した信号をＡＳＶ開度指令信号としてＡＳＶ６に出力する。
【００２７】
圧縮機制御装置３０は、各操作端へ操作値に基づく指令信号を出力することで、各圧縮機２が負担する負荷を割り当てる。このような圧縮機２に対する負荷制御によって、例えば、ＰＣ１３がフィードバック制御による補正量を加算器１４Ａにだけ出力する構成の場合であって、ガスタービン負荷の先行信号に応じた操作値が９０％であるとした場合、図１が示すように圧縮機２Ａの負荷は８９％〜９１％となり、圧縮機２Ｂの負荷は９０％となる。圧縮機２Ａの負荷が変動するのは、フィードバック制御の影響である。なお、上述のとおりＰＣ１３のフィードバック制御による補正量は、全ての圧縮機２の加算器１４に出力してもよいし、一部にだけ出力してもよい。例えば、複数の加算器１４にフィードバック制御信号を出力することによって複数の制御が互いに干渉し合い、燃料ガスヘッダ圧力が静定状態となるための時間が長引く場合などには、１つの加算器１４にだけフィードバック制御信号を出力するような構成としてもよい。
【００２８】
このように本実施形態によれば、ガスタービンに燃料ガスを供給する圧縮機２が複数台ある場合に、ガスタービン負荷に応じて各圧縮機２に割り当てる負荷を求めることができる。本実施形態の方法は、ガスタービン負荷の合計と圧縮機２の稼働台数に基づくため、ガスタービン３及び圧縮機２の構成台数やその変化に関わらず適用することが可能である。例えば、ガスタービン３の稼働台数が圧縮機２の稼働台数より少なくてもよいし、図１で例示したようにガスタービン３の稼働台数が圧縮機２の稼働台数より多くてもよい。ガスタービン３の稼働台数が変化しても、例えば負荷の合計値に変化が無ければ圧縮機２側は影響を受けることが無い。
また、ガスタービン負荷の先行信号に基づくフィードフォワード制御によって、複数の圧縮機２への負荷先行信号を生成するので、ガスタービン３の負荷の合計値変動する状況においても、迅速に対応することができる。
また、ガスタービン負荷の合計値を、圧縮機２の稼働台数で除算した値に基づいて操作値を求め、各圧縮機２に出力するので、フィードバック制御分による多少の差はあってもほぼ均等に各圧縮機２に負荷を割り当てることができる。それにより、効率を落とすことなく複数の圧縮機２を運用することができる。
【００２９】
図１は、１台の圧縮機制御装置３０によって、複数の圧縮機２を制御する構成である。このような構成の場合、１台の圧縮機制御装置３０に処理の負荷が集中したり、圧縮機制御装置３０のメンテナンスが必要になった場合に、全ての圧縮機２を停止させなければならないような状況が生じ得る。また、１台の圧縮機制御装置３０で制御する場合、この装置をマスタコントローラとして機能させるための仕組みが必要になり、一般に制御システムの構成が複雑になりがちである。そこで、図２に示すように圧縮機ごとに本実施形態の圧縮機制御装置３０を設けることで、制御システムを簡素化することができる。
【００３０】
図２は、本発明の第一実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す第二の図である。図２を用いて、圧縮機ごとに本実施形態の圧縮機制御装置３０を設けたときの負荷稼働システムの構成の一例について説明する。
図２の場合、負荷稼働システム１には、図示しない２台の圧縮機制御装置３０（３０Ａ、３０Ｂとする）が設けられる。圧縮機制御装置３０Ａは、圧縮機２Ａを制御するとする。圧縮機制御装置３０Ｂは、圧縮機２Ｂを制御するものとする。
圧縮機制御装置３０Ａは、関数発生器１０Ａ（１０−１Ａ、１０−２Ａ、１０−３Ａ、１０−４Ａ）と、加算器１１Ａ、除算器１２Ａ、ＰＣ１３Ａ、加算器１４Ａ、関数発生器１５Ａ、関数発生器１６Ａ、ＦＣ１７Ａ、高位選択器１８Ａを含んで構成される。一方、圧縮機制御装置３０Ｂは、関数発生器１０Ｂ（１０−１Ｂ、１０−２Ｂ、１０−３Ｂ、１０−４Ｂ）と、加算器１１Ｂ、除算器１２Ｂ、ＰＣ１３Ｂ、加算器１４Ｂ、関数発生器１５Ｂ、関数発生器１６Ｂ、ＦＣ１７Ｂ、高位選択器１８Ｂを含んで構成される。
【００３１】
図１との違いについて説明する。図２の構成の場合、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂのそれぞれが、関数発生器１０、加算器１１、除算器１２を備え、ガスタービン負荷の先行信号を入力する。そして、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂそれぞれにおいて関数発生器１０が、ガスタービン負荷に基づく操作値を算出し、加算器１１が算出した各操作値を合計する。また、除算器１２が除算に用いる圧縮機２の稼働台数は、例えば圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂが、自装置の制御する圧縮機２が稼働しているか否かの情報を互いに通信手段によって通知し合い、稼働中の圧縮機の台数をカウントすることによって求め、除算器１２は、求めた稼働台数で操作値を除算する。また、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂのそれぞれが、ＰＣ１３を備え、燃料ガスヘッダ圧力に基づくフィードバック制御を行って補正量を算出する。また、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂのそれぞれが、加算器１４を備え、自装置の備える除算器１２から取得した操作値と、自装置の備えるＰＣ１３から取得した操作値の補正量とを加算して関数発生器１５、１６へ出力する。
なお、ＰＣ１３を用いた補正量の算出及び加算器１４への出力は、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂの両方で行ってもよいし、圧縮機制御装置３０Ａ、３０Ｂのうち、どちらか一方だけで行ってもよい。
このような構成とすることで、負荷稼働システム１の制御システムを簡素化することができる。
【００３２】
図３は、本発明の第一実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。
図３を用いて、圧縮機制御装置３０の構成について説明する。
フィードフォワード制御信号生成部（以下、ＦＦ制御信号生成部）３１は、負荷機器（ガスタービン３）の負荷の合計を稼働中の圧縮機２の台数で除算した値に基づいて、複数の圧縮機２のうち少なくとも一つについて、当該圧縮機２による前記燃料ガスの供給量を制御するための第一制御信号を生成する。図１、２の例では、ＦＦ制御信号生成部３１は、関数発生器１０、加算器１１、除算器１２を備えている。
【００３３】
フィードバック制御信号生成部（以下、ＦＢ制御信号生成部）３２は、燃料ガスヘッダ圧力の目標値と燃料ガスヘッダ圧力の計測値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、第二制御信号（フィードバック制御信号）を生成する。図１、２の例では、ＦＢ制御信号生成部３２は、ＰＣ１３を備えている。
操作端制御部３３は、第一制御信号、または、第一制御信号に第二制御信号を加えた値に基づいて、圧縮機２による燃料ガスの供給量を制御する。操作端制御部３３は、燃料ガスの供給量を調整することで燃料ガスヘッダ圧力を所定の値に保つ。図１、２の例では、操作端制御部３３は、加算器１４、関数発生器１５、関数発生器１６、ＦＣ１７，高位選択器１８を備えている。なお、図１、２の例では、操作端制御部３３は、ＩＧＶ５とＡＳＶ６の開度を制御したが、圧縮機２の回転数を変更することで燃料ガスの供給量を制御するようにしてもよい。
【００３４】
記憶部３４は、ガスタービン負荷と操作値の対応テーブル、操作値とＩＧＶ開度の対応テーブルなど圧縮機の負荷制御に必要な関数、フィードバック制御に必要な目標値などを記憶している。
通信部３５は、他の制御装置と制御信号の送受信を行う。例えば、ガスタービン出力制御装置からガスタービン負荷の先行信号を受信し、ＦＦ制御信号生成部３１へ出力する。また、圧縮機２の負荷が上限値を超えた場合、ガスタービン出力を低下させる指令信号をガスタービン出力制御装置へ送信する。また、１台の圧縮機制御装置３０が全ての圧縮機２を制御する構成ではなく、図２のように各圧縮機制御装置３０が１台ずつ圧縮機２を制御するような場合、通信部３５を介して互いの圧縮機２が稼働しているか否かの情報などを通信する。
【００３５】
図４は、本発明に係る第一実施形態における圧縮機への負荷制御処理のフローチャートである。図１で例示した構成と対比させながら圧縮機制御装置３０の処理の流れについて説明する。なお、ＰＣ１３は、燃料ガスヘッダ圧力に基づくフィードバック制御によって算出した操作値の補正量（第二制御信号）を加算器１４Ａに出力し、加算器１４Ｂには出力しない構成であるとする。
まず、ＦＦ制御信号生成部３１が、通信部３５を介して負荷稼働システム１の各ガスタービン３についてガスタービン負荷の先行信号を取得する（ステップＳ１１）。次に、ＦＦ制御信号生成部３１は、記憶部３４に予め記憶されたガスタービン負荷と操作値の対応テーブルを参照し、取得したガスタービン負荷に対応する操作値を算出する。これは、ＦＦ制御信号生成部３１が備える関数発生器１０の処理である。ＦＦ制御信号生成部３１は、ガスタービンごとにガスタービン負荷に応じた操作値を算出すると、それらを合計する。これは、ＦＦ制御信号生成部３１が備える加算器１１の処理である。次にＦＦ制御信号生成部３１は、現在稼働している圧縮機２の台数をカウントし、操作値を合計した値を圧縮機２の稼働台数で除算し、その値に対応する第一制御信号を生成する（ステップＳ１２）。これは、ＦＦ制御信号生成部３１が備える除算器１２の処理である。ＦＦ制御信号生成部３１は、生成した第一制御信号を操作端制御部３３へ出力する。この第一制御信号は、ガスタービン負荷の先行信号に応じた信号であって、この第一制御信号に基づく圧縮機２の操作端への操作は、ガスタービン負荷に応じたフィードフォワード制御である。また、第一制御信号は、圧縮機１台あたりに割り当てる負荷を示している。
【００３６】
また、ステップＳ１１〜Ｓ１２と並行して、ＦＢ制御信号生成部３２は、燃料ガスヘッダ圧力の目標値を記憶部３４から読み出す。また、ＦＢ制御信号生成部３２は、燃料ガスヘッダ４に設けられた圧力計が計測した燃料ガスヘッダ圧力の計測値を取得し、燃料ガスヘッダ圧力の目標値と計測値の偏差を求める。次にＦＢ制御信号生成部３２は、求めた偏差に基づき、ＰＩ（Proportional Integral）等のフィードバック制御を行い、燃料ガスヘッダ圧力の計測値を目標値に近づけるための第二制御信号を生成する（ステップＳ１３）。フィードバック制御を行うことでより正確に燃料ガスのヘッダ圧力を制御し、それにより燃料ガスの供給をより安定化させることができる。この処理は、ＦＢ制御信号生成部３２が備えるＰＣ１３の処理である。ＦＢ制御信号生成部３２は、生成した第二制御信号を操作端制御部３３へ出力する。
【００３７】
次に操作端制御部３３は、ＦＦ制御信号生成部３１から取得した第一制御信号と、ＦＢ制御信号生成部３２から取得した第二制御信号とを加算して、複数の圧縮機２のうち、一部の圧縮機２についての操作量を算出する。これは、操作端制御部３３が備える加算器１４Ａの処理である。また、操作端制御部３３は、ＦＦ制御信号生成部３１から取得した第一制御信号を残りの圧縮機２についての操作量とする。これは、操作端制御部３３が備える加算器１４Ｂの処理である。操作端制御部３３は、各圧縮機２への操作量を算出すると、さらに各操作端へ操作量を出力し、各圧縮機２からの燃料ガス供給量を制御する（ステップＳ１４）。例えば、操作端制御部３３は、記憶部３４が記憶する操作量とＩＧＶ開度の対応テーブルを参照し、操作量に対応するＩＧＶ開度を求め、その値によってＩＧＶ５の開度を制御する。これは、操作端制御部３３が備える関数発生器１５の処理である。また、例えば、操作端制御部３３は、記憶部３４が記憶する操作量とＡＳＶ開度の対応テーブルを参照し、操作量に対応するＡＳＶ開度（ＡＳＶ開度１）を求める。これは、操作端制御部３３が備える関数発生器１６の処理である。また、例えば、操作端制御部３３は、燃料ガス流量の目標値と圧縮機２の下流における燃料ガス流量の計測値から別のＡＳＶ開度（ＡＳＶ開度２）を求める。これは、操作端制御部３３が備えるＦＣ１７の処理である。そして、操作端制御部３３は、ＡＳＶ開度１とＡＳＶ開度２のうち、大きな値を選択し、選択したＡＳＶ開度によってＡＳＶ６を制御する。
【００３８】
本実施形態によれば、複数の圧縮を備える負荷稼働システム１において、ガスタービン負荷に応じた先行信号（第一制御信号）を用いて、またはその先行信号と燃料ガスヘッダ圧力に基づくフィードバック制御信号（第二制御信号）を加算した値を用いることで、ガスタービン３の負荷に応じた燃料ガスを供給するための各圧縮機２への効率的な負荷配分を、ガスタービン３や圧縮機２の構成台数によることなく決定することができる。
【００３９】
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による圧縮機制御装置３０を図５を参照して説明する。
この第二実施形態は、第一実施形態の図１で説明した１台の圧縮機制御装置３０で複数の圧縮機２を制御する構成であって、ＰＣ１３がフィードバック制御によって生成する第二制御信号を各圧縮機２の操作端へ出力する場合における別の実施形態である。
図５は、本発明の第二実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す図である。
図５で示すように、本実施形態においる負荷稼働システム１では、ＰＣ１３の後段に除算器１９が設けられている。除算器１９は、ＰＣ１３が算出した操作値の補正量を現在稼働中の圧縮機２の台数で除算する。除算器１９は、除算した補正量を加算器１４へ出力する。他の構成については、第一実施形態と同様である。
【００４０】
本実施形態におけるＦＢ制御信号生成部３２は、ＰＣ１３及び除算器１９を備えている。つまり、ＦＢ制御信号生成部３２は、燃料ガスヘッダ圧力の目標値とヘッダ圧力の計測値との偏差に基づいてフィードバック制御を行い、フィードバック制御信号を生成し、そのフィードバック制御信号の値（補正量）を稼働中の圧縮機２の台数で除算した、第二制御信号を生成する。例えば、フィードバック制御信号値の０％がニュートラル点の場合、「フィードバック制御信号値÷圧縮機稼働台数」の演算値を値に持つ第二制御信号を生成する。また、フィードバック制御信号値の５０％がニュートラル点の場合、「（フィードバック制御信号値−５０％）÷圧縮機稼働台数＋５０％」の演算値を値に持つ第二制御信号を生成する。
【００４１】
本実施形態の処理フローについて説明する。本実施形態においては、図４のステップＳ１３において、稼働中の圧縮機２の台数を考慮した第二制御信号を生成する。つまり、ＦＢ制御信号生成部３２は、燃料ガスヘッダ圧力の目標値と計測値との偏差に基づくフィードバック制御の結果得られたフィードバック制御信号値を、現在稼働している圧縮機２の台数で除算する。圧縮機２の稼働台数は、例えばＦＦ制御信号生成部３１から取得する。ＦＢ制御信号生成部３２は、除算して得たフィードバック制御信号値に対応する第二制御信号を生成する。他の処理ステップについては、図４で説明した第一実施形態の処理フローと同様である。
【００４２】
本実施形態によれば、より精密に燃料ガスヘッダ圧力を制御することができる。例えば、フィードバック制御信号値（補正量）が１０％であるとする。このとき第一実施形態の方法であれば、圧縮機２Ａ、２Ｂのそれぞれについて、１０％分のＩＧＶ５やＡＳＶ６の開度制御を行う。すると、圧縮機２Ａ、２Ｂから吐出される燃料ガスそれぞれの流量が、１０％分補正されて、全体で２０％分の影響が出ることになり、応答が過剰になるおそれがある。本実施形態の方法であれば、補正量（１０％）を稼働台数（２台）で除算した値（５％）によって、圧縮機２Ａ、２Ｂそれぞれの操作端（ＩＧＶ５など）の制御を行うため、全体で１０％分の応答が得られることになり、燃料ガスヘッダ圧力の目標値に速やかに収束させることができる。また、例えば圧縮機２の稼働台数が変化した場合でも、その変化前後における稼働台数に応じて操作端に対する操作値を調整することができるので、燃料ガスヘッダ圧力の変動を抑制することができる。
【００４３】
＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による圧縮機制御装置３０を図６〜図９を参照して説明する。
この第三実施形態は、ガスタービン３の起動前や停止時において燃料ガスヘッダからのガス流出がない状況における圧縮機２の負荷制御に関する実施形態である。また、本実施形態は全ての圧縮機２に対してフィードバック制御を加える構成を対象としている。
図６は、本発明の第三実施形態における負荷稼働システムの構成の一例を示す図である。図６で示すように、本実施形態における負荷稼働システム１では、圧縮機２Ａの下流に圧力計２１Ａ、圧縮機２Ｂの下流に圧力計２１Ｂが設けられている。圧力計２１Ａ、圧力計２１Ｂは、高位選択器２３と接続されている。また、第一、二実施形態と同様に燃料ガスヘッダ４には圧力計２０が設けられている。高位選択器２３と圧力計２０とは、ＰＣ１３の前段に設けられた低位選択器２２と接続されている。
【００４４】
圧力計２１Ａは、圧縮機２Ａの吐出圧力を計測し、計測した値を高位選択器２３へ出力する。圧力計２１Ｂは、圧縮機２Ｂの吐出圧力を計測し、計測した値を高位選択器２３へ出力する。
高位選択器２３は、取得した吐出圧力の計測値のうち、値の大きい計測値を選択し、低位選択器２２へ出力する。
圧力計２０は、燃料ガスヘッダ圧力を計測し、計測したヘッダ圧力を低位選択器２２へ出力する。
低位選択器２２は、取得した圧縮機２の吐出圧力とヘッダ圧力とを比較し、値の小さい方の圧力計測値をＰＣ１３へ出力する。この値をプロセス値という。プロセス値は次の式で表すことができる。
プロセス値  ＝  ｍｉｎ｛燃料ガスヘッダ圧力  ,
ｍａｘ｛圧縮機２Ａの吐出圧力,圧縮機２Ｂの吐出圧力,・・｝ ｝
ＰＣ１３は、低位選択器２２から取得したプロセス値と燃料ガスヘッダ圧力の目標値との偏差を小さくするようにフィードバック制御を行う。つまり、本実施形態では、圧縮機２の吐出圧力がプロセス値として選択された場合においても、圧縮機２の吐出圧力を燃料ガスヘッダ圧力の目標値に近づけるように制御を行う。
【００４５】
図７は、本発明の第三実施形態における圧縮機の吐出圧力と燃料ガスヘッダ圧力との関係の一例を示す図である。まず、本実施形態を用いない場合の問題を、図７の左図を用いて説明する。
図７の左図は、従来の方法における圧縮機の吐出圧力と燃料ガスヘッダ圧力との関係の一例を示す図である。
図７の左図において、符号４１Ａは、燃料ガスヘッダ圧力の推移を示している。符号４２Ａは、圧縮機２の吐出圧力の推移を示している。また、符号４３Ａは、燃料ガスヘッダ圧力と圧縮機２の吐出圧力の推移が、符号４１Ａ、４２Ａで示すような関係にあるときのＡＳＶ６の開度の推移を示している。燃料ガスヘッダ圧力が上昇すると、燃料ガスヘッダ圧力を一定に保とうとする圧力制御によって、ＡＳＶ６を開き、ＩＧＶ５を閉じる制御が働く。符号４４Ａは、ガスタービン３が停止している期間を示している。ガスタービン３が停止している状況では、燃料ガスを供給する必要が無いため圧縮機２の吐出圧力は低下するが、燃料ガスヘッダ４からの燃料ガスの流出が無いため、燃料ガスヘッダ圧力は高止まり（例えば４２気圧）となり、やがてＡＳＶ６が全開、ＩＧＶ５が全閉となる。
【００４６】
符号４５Ａは、期間４４Ａの後にガスタービン３を起動させ、ガスタービン３が稼働している期間を示している。ガスタービン３を起動させると、燃料ガスヘッダ４から燃料ガスが流出し、一時的に燃料ガスヘッダ圧力は低下するが、やがて所定の目標値（例えば４０気圧）に収束するように制御される。また、ガスタービン３の起動に伴い、圧縮機２の吐出圧力は上昇し、やがて所定の値に収束する。また、ＡＳＶ６は、全開の状態から徐々に閉（例えば１０〜２０％程度）となるように制御され、ＩＧＶ５は徐々に開となるように制御される。
この従来の制御方法によると、ガスタービン３が停止した状態から起動した場合に、ＩＧＶ５全閉、ＡＳＶ６全開の状態からＩＧＶ５及びＡＳＶ６の開度を調節する制御を開始しなければならない。その為、目標とする燃料ガスヘッダ圧力となるまでに時間を要し、静定状態となるまでの燃料ガスヘッダ圧力の変動も大きくなるなどの問題があった。
【００４７】
次に上記の問題に対する本実施形態の解決方法について図７の右図を用いて説明する。
図７の右図は、本発明の第三実施形態における圧縮機の吐出圧力と燃料ガスヘッダ圧力との関係の一例を示す図である。
符号４１Ｂは燃料ガスヘッダ圧力、符号４２Ｂは圧縮機２の吐出圧力、符号４３ＢはＡＳＶ開度の推移を示している。符号４４Ｂはガスタービン停止期間、符号４５Ｂはガスタービン稼働期間を示している。
従来の方法では、常に燃料ガスヘッダ圧力に基づいてフィードバック制御を行っていたところ、本実施形態では、燃料ガスヘッダ圧力と圧縮機の吐出圧力とを比較し、小さい方の値を用いてフィードバック制御を行う。通常、ガスタービン３の起動時には、圧縮機２の吐出圧力が燃料ガスヘッダ圧力を上回り、逆にガスタービン３の停止時には、燃料ガスヘッダ圧力が圧縮機２の吐出圧力を上回る。従って本実施形態によれば、ガスタービンの稼働時には燃料ガスヘッダ圧力に基づくＩＧＶ５及びＡＳＶ６の開度制御となり、ガスタービンの停止時には、圧縮機吐出圧力に基づくＩＧＶ５及びＡＳＶ６の開度制御に自動的に切り換わる。
【００４８】
上述のとおり、本実施形態においては、ガスタービンの停止状態において、圧縮機２の吐出圧力に基づいたフィードバック制御に切り替わる。また、このとき吐出圧力の目標値は、燃料ガスヘッダ圧力の目標値である。すると、元々低くなりがちであった圧縮機２の吐出圧力を、燃料ガスヘッダ圧力の目標値に近づけようとするため、ＡＳＶ６の開度は全開とならず、また、ガスタービン３の停止時においても圧縮機２の吐出圧力を燃料ガスヘッダ圧力に近づけることができる。すると、ガスタービン３を起動した際に、ＡＳＶ６の開度を絞った状態から制御を開始することができる。また、圧縮機２の吐出圧力を、ガスタービン稼働時の静定状態における吐出圧力の値に近づけた状態から制御を開始することができる。この制御方法であれば、静定状態となるまでの時間を短縮し、燃料ガスヘッダ圧力の変動を抑えることができる。
【００４９】
なお、図６では、１台の圧縮機制御装置３０で複数の圧縮機２の台数制御を行う構成を例示したが、１台の圧縮機２ごとに圧縮機制御装置３０を設けた構成とすることもできる。その場合、各圧縮機制御装置３０は、低位選択器２２、高位選択器２３のうち少なくとも低位選択器２２を備える。低位選択器２２は、自装置が制御する圧縮機２の下流に設けられた圧力計２１と燃料ガスヘッダ４に設けられた圧力計２０とから計測値を取得し、小さい値を選択しプロセス値としてＰＣ１３に出力する。この構成におけるプロセス値は次の式で表すことができる。
プロセス値  ＝
ｍｉｎ｛燃料ガスヘッダ圧力,自装置が制御する圧縮機２の吐出圧力｝
ＦＢ制御信号生成部３２が備えるＰＣ１３は、このプロセス値を用いてフィードバック制御を行う。
【００５０】
図８は、本発明の第三実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。図８を用いて、圧縮機制御装置３０の構成について説明する。
本実施形態の圧縮機制御装置３０は、プロセス値選択部３６を備えている。また、ＦＢ制御信号生成部３２は、プロセス値選択部３６が選択したプロセス値を取得し、そのプロセス値に基づいたフィードバック制御を行って第二制御信号を生成する。他の構成については、第一実施形態と同様である。
プロセス値選択部３６は、圧縮機２の吐出圧力の計測値と燃料ガスヘッダ圧力とを取得し、吐出圧力の最大値と燃料ガスヘッダ圧力を比較して、小さな値を選択する。プロセス値選択部３６は、選択した値をプロセス値としてＦＢ制御信号生成部３２に出力する。図６の例では、プロセス値選択部３６は、低位選択器２２、高位選択器２３を備えている。
【００５１】
図９を用いて本実施形態の処理の流れについて説明する。
図９は、本発明に係る第三実施形態における圧縮機への負荷制御処理のフローチャートである。
ステップＳ１１〜Ｓ１２の処理は、第一実施形態と同様である。つまり、ＦＦ制御信号生成部３１は、ガスタービン負荷の先行信号を取得し、第一制御信号を生成する。
ステップＳ１１〜Ｓ１２と並行してプロセス値選択部３６が、圧縮機制御装置３０が制御対象とする各圧縮機２の吐出圧力の計測値と、燃料ガスヘッダ圧力の計測値とを取得する。プロセス値選択部３６は、取得した吐出圧力のうち最大値を選択し、選択した吐出圧力の最大値と燃料ガスヘッダ圧力とを比較し、小さい値を選択する。なお、圧縮機制御装置３０が制御対象とする圧縮機２の数が１台の場合、プロセス値選択部３６はその１台の圧縮機２の吐出圧力の計測値と、燃料ガスヘッダ圧力とを比較し、小さい値を選択する。プロセス値選択部３６は、選択した値をプロセス値としてＦＢ制御信号生成部３２へ出力する（ステップＳ１５）。上述のとおり、ガスタービンの稼働時には、圧縮機の吐出圧力が燃料ガスヘッダ圧力を上回り、ガスタービンの停止時には、燃料ガスヘッダ圧力が圧縮機の吐出圧力を上回る。その為、ガスタービンの稼働時には、燃料ガスヘッダ圧力がプロセス値となり、ガスタービンの停止時には、圧縮機の吐出圧力がプロセス値となる。
以降のステップＳ１３〜Ｓ１４の処理については第一実施形態と同様である。つまり、ＦＢ制御信号生成部３２が、プロセス値に基づいてフィードバック制御を行い、第二制御信号を生成する。また、操作端制御部３３が第一制御信号と第二制御信号に基づいて、圧縮機２から吐出される燃料ガス供給量を制御する。
【００５２】
本実施形態によれば、ガスタービン３の起動前や停止時において燃料ガスヘッダからの燃料ガス流出がないときは、燃料ガスヘッダ圧力制御から圧縮機２の吐出圧力制御に自動的に切り換えることができ、燃料ガスヘッダの圧力制御を改善できる。
【００５３】
＜第四実施形態＞
以下、本発明の第四実施形態による圧縮機制御装置３０を図１０〜図１１を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る第四実施形態における圧縮機制御装置の一例を示すブロック図である。本実施形態は、第一〜第三実施形態のうち何れか一つと組み合わせることが可能である。図１０は、第一実施形態と組み合わせた場合の構成を示している。
図１０で示すように、本実施形態において圧縮機制御装置３０は、稼働台数決定部３７、起動停止部３８を備えている点が第一実施形態と異なる。他の構成は第二実施形態と同様である。
稼働台数決定部３７は、ガスタービン負荷の先行信号をガスタービンの出力制御装置などから通信部３５を介して取得し、ガスタービン負荷の合計に応じて圧縮機２の稼働台数を決定する。また、稼働台数決定部３７は、ガスタービン負荷が急激に変動している場合や負荷遮断時など、負荷の合計が所定時間内に所定の範囲以上変動した場合、当該変動から所定時間が経過するまでは、圧縮機２の稼働台数を変更しない。
起動停止部３８は、稼働台数決定部３７の決定に基づいて、圧縮機２の稼働台数がガスタービン負荷の合計に応じた台数となるように圧縮機２の起動・停止を行う。
【００５４】
図１１は、本発明に係る第四実施形態における圧縮機の稼働台数の制御を説明するための図である。
図１１は、例えば現在１台の圧縮機が稼働しているとして、ガスタービン負荷の先行信号の合計値が６０に達すると、稼働台数を２台に増加させ、１４０に達すると３台に増加させることを表している。また、例えば、現在３台の圧縮機が稼働しているとして、ガスタービン負荷に対する先行信号の合計値が１１０に低下すると、稼働台数を２台に減少させ、さらに３０に低下すると１台に減少させることを表している。従って、例えば、ガスタービン負荷の先行信号の合計値が５０から６５となると、起動停止部３８は２台目を起動し、その後、先行信号の合計値が低下して４５となっても、台数は変化させない。また、さらにその後、先行信号の合計値がさらに低下して２５となると、起動停止部３８は、圧縮機２を１台停止させる。
【００５５】
記憶部３４には、図１１で例示したガスタービン負荷の先行信号の合計値と稼働台数の対応テーブル等が記録されており、稼働台数決定部３７は、この対応テーブルを参照して、取得したガスタービン負荷の先行信号の合計値に応じた稼働台数（設定稼働台数）を取得する。そして、稼働台数決定部３７は、現在稼働中の台数と取得した設定稼働台数とを比較し、取得した設定稼働台数が現在の稼働台数より多ければ、その台数分、新たに圧縮機２を起動するよう起動停止部３８に指示を行う。また、取得した設定稼働台数が現在の稼働台数より少なければ、その台数分、圧縮機２を停止するよう起動停止部３８に指示を行う。起動停止部３８は、例えば、記憶部３４に記録された圧縮機２の起動順・停止順を読み出して、この順番に圧縮機２を起動または停止させる。
なお、システムを安定して運用するため、稼働台数決定部３７は、負荷が過渡状態にあるときは、取得した先行信号の合計値が変動してから所定時間が経過するまでは、圧縮機２の稼働台数を変更しない。
【００５６】
本実施形態は、１台の圧縮機制御装置３０で複数の圧縮機２の台数制御を行う構成だけではなく、１台の圧縮機２ごとに圧縮機制御装置３０を設けた構成にも適用することができる。例えば、各圧縮機制御装置３０がガスタービン負荷の先行信号を受信し、ガスタービン負荷に応じた稼働台数を求める。また、圧縮機２の起動順を予め定めておき、各圧縮機制御装置３０の記憶部３４に自装置が制御する圧縮機２の起動順の情報を記録しておく。そして、例えば、各圧縮機制御装置３０の稼働台数決定部３７が決定した稼働台数が１台から２台に変化した場合、自装置の記憶部３４に記録した起動順が２である圧縮機制御装置３０に備わる稼働台数決定部３７が、起動停止部３８に起動指示を行い、圧縮機２を起動する。
【００５７】
本実施形態によれば、圧縮機２を自動的に起動・停止することで圧縮機の循環流量を適正化でき、エネルギー効率を向上させることができる。本実施形態の圧縮機台数制御は、ガスタービン負荷の先行信号に基づいた台数制御であり、圧力などの各種状態量の計測値に基づいて判断する場合に比べて変動が少なく、安定した起動・停止の判断ができる。また、ガスタービンの負荷に応じた稼働台数に基づいて起動・停止の制御を行うので、圧縮機２の追加起動・停止による影響を考えずに、ガスタービン負荷を大きく変化させることができる。
【００５８】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、ＩＧＶ５またはＡＳＶ６のどちらか一方の開度を調節することで燃料ガスの供給量を制御し、燃料ガスヘッダ圧力を制御する構成としてもよい。なお、ＩＧＶ５は流量調整弁の一例であり、ＡＳＶ６はリサイクル弁の一例である。操作端制御部３３は、制御部の一例である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上述した圧縮機制御装置、圧縮機制御システム及び圧縮機制御方法によれば、ガスタービンと燃料ガス用圧縮機とが複数設けられたシステムにおいて、ガスタービン及び圧縮機の構成台数によらず、圧縮機へ負荷を割り当てることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１      負荷稼働システム
２      圧縮機
３      ガスタービン
４      燃料ガスヘッダ
５      ＩＧＶ
６      ＡＳＶ
７      逆止弁
８      燃料ガス供給ライン
１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、１５、１６      関数発生器
１１、１４      加算器
１２、１９    除算器
１３      ＰＣ
１７      ＦＣ
１８、２３      高位選択器
２０、２１      圧力計
２２      低位選択器
３０      圧縮機制御装置
３１      フィードフォワード制御信号生成部
３２      フィードバック制御信号生成部
３３      操作端制御部
３４      記憶部
３５      通信部
３６      プロセス値選択部
３７      稼働台数決定部
３８      起動停止部
【図１】
2016016982.tif 000003
【図２】
2016016982.tif 000004
【図３】
2016016982.tif 000005
【図４】
2016016982.tif 000006
【図５】
2016016982.tif 000007
【図６】
2016016982.tif 000008
【図７】
2016016982.tif 000009
【図８】
2016016982.tif 000010
【図９】
2016016982.tif 000011
【図１０】
2016016982.tif 000012
【図１１】
2016016982.tif 000013
【国際調査報告】
2016016982.tif 000014
2016016982.tif 000015