(57)【要約】【課題】ＮＯｘ、ＣＯの排出規制強化への対応を可能とするとともに、部分負荷領域から負荷上昇を行った際に、排ガス温度計における計測遅れ等の負荷上昇を妨げる要因を解消して部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を可能にするガスタービンの運転制御装置を提供することを課題とする。【解決手段】発電機出力値に基づいて設定されるＩＧＶの開度を、排ガス温度による補正手段である第１補正手段２４と、ガスタービンの負荷変化による補正手段である第２補正手段２６によって補正してＩＧＶ開度を算出するＩＧＶ制御手段６と、さらにガスタービンの負荷上昇時に高負荷域において負荷変化量が一定値以上のとき排ガス温度制御部による燃料制御を抑えて負荷制御部２００による燃料制御を維持せしめる制御手段２を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2008075578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するようにしたガスタービンの運転制御装置において、
前記圧縮機の前側には入口案内翼が設けられ、予め設定された発電機出力に対する入口案内翼の開度の関係に基づいて前記発電機出力の検出値から前記入口案内翼の開度を設定する入口案内翼開度設定手段と、
排ガス温度導出手段によって導かれた前記タービンの排ガス温度と予め設定された排ガス設定温度との偏差に基づいて、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第１補正手段と、
前記発電機出力からガスタービンの負荷変化を算出して負荷上昇時の負荷変化量に応じて前記入口案内翼開度を開き方向に加算補正する開度補正量を算出して前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第２補正手段と、
前記入口案内翼のアクチュエータに前記第１補正手段および第２補正手段よる補正後の開度駆動指令信号を出力する入口案内翼制御手段とを備えたことを特徴とするガスタービンの運転制御装置。
【請求項２】
前記第２補正手段は、前記ガスタービンの負荷が中高負荷の範囲にある場合に作動することを特徴とする請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項３】
前記入口翼案内制御手段には、入口案内翼の最小開度を設定する下限値設定手段を有し、該下限値設定手段はタービン入口温度に応じて前記最小開度が設定されることを特徴とする請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項４】
前記第１補正手段には前記排ガス設定温度をガスタービンの負荷上昇時に低下せしめる排ガス設定温度補正手段を有し、該補正手段はガスタービンの負荷上昇時の負荷変化量に応じたバイアス値を算出し該バイアス値を前記排ガス設定温度から減算して補正排ガス設定温度を算出することを特徴とする請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項５】
前記第１補正手段には前記ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに該第１補正手段による補正を非作動とするカットオフ制御部を有したことを特徴とすると請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項６】
タービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度を検出するブレードパス温度検出手段と該ブレードパス温度検出手段の位置より下流側の排気通路に設置された排ガス温度検出手段とを設け、前記第１補正手段の排ガス温度導出手段は、前記ブレードパス温度検出手段からの検出値に所定のバイアス値を減算した値と前記排ガス温度検出手段からの検出値のうち高温データを採用するとともに、前記バイアス値が前記燃焼器の車室圧力に応じて設定される値であることを特徴とする請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項７】
タービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度を検出するブレードパス温度検出手段と該ブレードパス温度検出手段の位置より下流側の排気通路に設置された排ガス温度検出手段とを設け、前記第１補正手段の排ガス温度導出手段は、前記ブレードパス温度検出手段からの検出値と前記排ガス温度検出手段からの検出値とのうち高温データを採用するとともに、前記ガスタービンの負荷上昇量が一定以上のときに前記排ガス温度検出手段による検出値から所定のバイアス値を減算して前記ブレードパス温度検出手段からの検出値が採用されるように構成したことを特徴とすると請求項１記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項８】
圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するようにしたガスタービンの運転制御装置において、
前記燃料量を制御する燃料量制御手段は、ガスタービンの負荷に基づいて前記燃焼器に供給する燃料量を制御する負荷制御部とガスタービンからの排ガス温度に基づいて前記燃料量を制御する排ガス温度制御部とを備え、前記負荷制御部によるガスタービンの負荷上昇時に高負荷域において負荷変化量が一定値以上のとき前記負荷制御部による制御から前記排ガス温度制御部による制御への移行を抑制して前記負荷制御部による制御を維持せしめるトラッキング制御手段を備えたことを特徴とするガスタービンの運転制御装置。
【請求項９】
タービン入口温度がガスタービンの定格時の温度のとき前記トラッキング制御手段の作動を切断して前記負荷制御部による制御を解除して前記ガス温度制御部による制御に移行せしめるトラッキング切断手段を備えたことを特徴とする請求項８記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項１０】
前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が低下して前記一定値より小さくなったとき前記負荷制御部による制御の解除を所定時間遅延させる遅延手段を有していることを特徴とする請求項８記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項１１】
前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が前記一定値より低下しても排ガス温度が排ガス設定温度より高いときは前記負荷制御部の制御を解除することを阻止する第１の移行阻止手段を有していることを特徴とする請求項８記載のガスタービンの運転制御装置。
【請求項１２】
前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が前記一定値より低下しても負荷上げ要求値が実際のガスタービン出力値より大きいときは前記負荷制御部の制御を解除することを阻止する第２の移行阻止手段を有していることを特徴とする請求項８記載のガスタービンの運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するようにしたガスタービンの運転制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発電所等で用いられているガスタービンは、圧縮機において圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼せしめ、得られる高温高圧の燃焼ガスをタービンに導いて出力を取出している。図１３に、このガスタービンの基本的な構成を示す。ガスタービン１００には、圧縮機１０２、燃焼器１０４およびタービン１０６が備えられ、圧縮機１０２で圧縮された空気が制御手段１１０からの制御信号によって作動される燃料流量調整弁１１２を介して燃焼器１０４に供給された燃料と混合して燃焼され、高温の燃焼ガスとなってタービン１０６で膨張する。この燃料流量調整弁１１２は燃料流量を制御することで求められる負荷を調整している。また、タービン１０６では、圧縮機１０２を駆動し、残りの出力で発電機１１４等の負荷を駆動するようになっている。
【０００３】
また、圧縮機１０２の第１段の翼の前側には入口案内翼（Ｉｎｌｅｔ  Ｇｕｉｄｅ  Ｖａｎｅ：ＩＧＶ）１１６が設けられている。吸気はＩＧＶ１１６により周方向の速度が与えられ圧縮機１０２に導入される。圧縮機１０２では導入された空気は多段の動翼と静翼とを通ってエネルギーが与えられて圧力が上昇する。また、ＩＧＶ１１６は、周方向に多数枚設けられた可動翼がそれぞれ回動可能に支持されて構成され、制御手段１１０からの駆動信号によってアクチュエータが作動してこれら可動翼が可動せしめられて、吸気流量、燃焼温度を調整している。
【０００４】
以上のように構成されたガスタービンにおいて、従来の運転パターンを図１４を参照して説明する。この図１４は横軸に燃焼器の車室内圧力（車室圧力）を、縦軸にはタービンの排ガス温度を示し、ＩＧＶを全開に近い開度にして排ガス温度を極端に上げることなく負荷上昇を行い、車室圧力の増加とともに排ガス温度が増加していく運転パターンでもって運転し、最後に定格温度調整ライン（以下定格温調ラインという）（図１４のラインＳ１）と干渉するようになっている。
【０００５】
しかし、近年の環境規制強化に伴い、ガスタービンから排出される排ガスにおけるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）の排出規制がされているなかで、ＮＯｘ、ＣＯの総排出量の低減、また、部分負荷域における性能向上を狙って、ＩＧＶを絞りタービン入口温度を上げた運転をするようになっている。
このようなＩＧＶを絞った運転パターンは、図１５のＡ〜Ｅで示す運転ラインとなる。この運転ラインは本願発明によって達成しようとする運転ラインであるが、問題点を説明するためにここでこの運転ラインの概要について説明する。
まずＡ点がガスタービンへの負荷投入ポイントでありその後、ＩＧＶを全閉または全閉近傍まで絞った状態で負荷上昇を行い、Ｂ点でＩＧＶが開きはじめＢ点〜Ｃ点でガスタービン負荷５０〜７５％ラインとなる。このＢ点〜Ｃ点では排ガス温度が一定となり中間温度調整ライン（以下中間温調ラインという）（図１４のラインＳ２）付近を通る運転となる。Ｃ点からＤ点ではＩＧＶをさらに開きＤ点で全開となり、負荷を上げていくとＥ点で定格温調ラインと干渉する。
【０００６】
なお、中間温調ラインとは、ガスタービンの排気系に障害が生じないようにするために排ガス温度の上限を制限するため温度ラインであり予め設定されている。また、定格温調ラインとは、ガスタービンの燃焼器内が定格温度に維持されるための排ガス温度の上限を制限する温度ラインであり予め設定されている。そのため、これら温度調整ラインに干渉すると、保護回路がはたらいて負荷上昇の運転制御が制限をうけてスムーズな負荷上昇を行うことができなくなる虞がある。このため干渉を避ける運転ライン、または運転方法を選択する必要がある。
【０００７】
一方、ガスタービンのＩＧＶを制御する先行技術として、例えば、特開２００３−２０６７４９号公報（特許文献１）、特開２００１−２００７３０号公報（特許文献２）が知られている。この特許文献１には、ＩＧＶの開度領域が低い場合には少しの開度変化で吸気流量が大きく変化し、ＩＧＶの開度領域が高い場合には少しの開度変化で吸気流量がほとんど変化しないように開度領域によって吸気流量が大きく変化するが、このように開度領域によって吸気流量が大きく変化する場合であっても、出力に対して所定の吸気流量が確保できる運転方法が示されている。
また、特許文献２には、ガスタービン実出力が出力計画値に対して余裕がある場合や、部分負荷運転時の場合に、空気圧縮機入口温度を入力として空気圧縮機に吸入される空気量を制御するＩＧＶの開度上限値を制御する運転方法が示されている。
また、ガスタービンの燃焼器への燃料供給量を制御する先行技術は多数知られており、例えば、特開平１１−２１０４９６号公報（特許文献３）には、ガスタービンの燃焼器に燃料を送る燃料流量調節弁を備えたガスタービンの燃料供給系統の燃料流量を制御して、ガスタービンの着火性を改善し、暖機運転中の安定燃焼を確保する技術が示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２００７３０号公報
【特許文献２】特開２００３−２０６７４９号公報
【特許文献３】特開１１−２１０４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１、２に示されているＩＧＶの制御方法は、前述のように吸気量を確保する運転方法、またはガスタービン実出力が出力計画値に対して余裕がある場合や、部分負荷運転時の場合にＩＧＶの開度上限値を制限して効率低下を防止しようとする運転方法であり、ＩＧＶを全閉または全閉近傍にしてタービン入口温度を上げてガスタービンから排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）、ＣＯ（一酸化炭素）の排出量を改善すること、さらに部分負荷域からの負荷上昇を向上することについては示されてなく、排ガス浄化効果は期待できないものである。
また、特許文献３には、ガスタービンの燃焼器に燃料を送る燃料流量調節弁を制御して燃料量を制御するものであるが、ガスタービンの着火性を改善し、暖機運転中の安定燃焼を確保する技術であり、排ガス浄化向上、さらに負荷上昇をスムーズに行なわせることについては示されていない。
【００１０】
また、前述した図１５のような運転ラインによると、排ガス温度の計測器が排ガス温度熱電対によって行われるため、計測器の応答遅れによって、実際にはＣ点からＤ点へ移行しているにもかかわらず、見かけ上、即ち計測温度値としては高い値を指すため、Ｃ点から矢印Ｐで示すように定格温調ラインに干渉（Ｇ部）してしまう問題がある。
さらに、中高負荷域からの負荷上昇時には、例えば図１５のＣ点（約７５％負荷点）からの負荷上昇時には中間温調ラインまたは定格温調ラインと干渉する虞があり、負荷上昇の保証値（例えば、０％→１００％を１５分で達成する場合）を満足できない虞もある。
【００１１】
そこで、本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、ＩＧＶによって吸気を絞りタービンの入口温度を上げた運転パターン、すなわち図１５で示すような運転パターンによって運転できるようにすることで、ＮＯｘ、ＣＯの排出規制強化への対応を可能とするとともに、部分負荷領域から負荷上昇を行った際に、排ガス温度計における計測遅れ等の負荷上昇を妨げる要因を解消して部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を可能にするガスタービンの運転制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するようにしたガスタービンの運転制御装置において、前記圧縮機の前側には入口案内翼が設けられ、予め設定された発電機出力に対する入口案内翼の開度の関係に基づいて前記発電機出力の検出値から前記入口案内翼の開度を設定する入口案内翼開度設定手段と、排ガス温度導出手段によって導かれた前記タービンの排ガス温度と予め設定された排ガス設定温度との偏差に基づいて、前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第１補正手段と、前記発電機出力からガスタービンの負荷変化を算出して負荷上昇時の負荷変化量に応じて前記入口案内翼開度を開き方向に加算補正する開度補正量を算出して前記入口案内翼開度設定手段によって設定された開度を補正する第２補正手段と、前記入口案内翼のアクチュエータに前記第１補正手段および第２補正手段よる補正後の開度駆動指令信号を出力する入口案内翼制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、発電機出力値に基づいて設定される入口案内翼（ＩＧＶ）開度を、排ガス温度による補正手段である第１補正手段と、ガスタービンの負荷変化による補正手段である第２補正手段によって補正してＩＧＶ開度を算出するため、ＩＧＶによって吸気を絞って中間温調ライン、定格温調ラインに近接した運転パターンを行なっても、これら温度調整ラインを排ガス設定温度とすることで、排ガス温度を温度調整ラインから設定範囲内に維持できると共に、部分負荷領域から負荷上昇を行った際においても、負荷上昇変化を算出して排ガス温度に影響が出る前に早めにＩＧＶを開いて運用することで、排ガス温度を低めに抑えることができる。
以上のように、請求項１に記載の発明によればＩＧＶによって吸気を絞り（全閉またはその近傍）タービンの入口温度を上げた運転パターンが可能になって排ガス浄化効果を達成すると共に、部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を達成することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記第２補正手段は、前記ガスタービンの負荷が中高負荷の範囲にある場合に作動することを特徴とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、中高負荷の部分負荷域からの負荷上昇の場合に、従来温度調整ラインに干渉して保護回路がはたらいて負荷上昇の運転制御が制限をうけてスムーズな負荷上昇を行うことができなくなる問題が解消され、スムーズな負荷上昇を行うことができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記入口翼案内制御手段には、入口案内翼の最小開度を設定する下限値設定手段を有し、該下限値設定手段はタービン入口温度に応じて前記最小開度が設定されることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、ＩＧＶを絞ってタービンの入口温度を上げた運転パターンで運転しているときに、さらにＩＧＶを絞る方向に制御することは吸気流量の減少につながり、さらにタービンの入口温度を高めることになる。場合によってはガスタービンの損傷につながる虞があるため、さらにＩＧＶを絞ることは避けなければならない。そこで、入口案内翼の最小開度を設定する下限値設定手段を設けて、ガスタービンの損傷等に直接的につながるタービンの入口温度に関する値に基づいて最小開度を設定することで、ガスタービンの損傷につながるようなタービンの入口温度に達することを回避して、ＩＧＶを絞ってタービンの入口温度を上げた運転パターンでの運用を可能にする。その結果排ガス浄化効果を確実に達成することが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記第１補正手段には前記排ガス設定温度をガスタービンの負荷上昇時に低下せしめる排ガス設定温度補正手段を有し、該補正手段はガスタービンの負荷上昇時の負荷変化量に応じたバイアス値を算出し該バイアス値を前記排ガス設定温度から減算して補正排ガス設定温度を算出することを特徴とする。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、排ガス設定温度補正手段によって、ガスタービンの負荷上昇時の負荷変化量に基づいて該負荷変化率に応じたバイアス値を算出して、このバイアス値を排ガス設定温度から減算して補正排ガス設定温度を算出する。該負荷変化量に応じたバイアスちとは、負荷変化量が大きい急負荷時に大きい減算量となることである。
補正排ガス設定温度は補正前の排ガス設定温度より低くなり、その結果、排ガス設定温度補正手段による補正によってＩＧＶを開く方向にフィードバックが働き、負荷上昇時に第２補正手段によって開方向への補正動作と逆らう方向に作用することが防止されて、ＩＧＶの開作動が持続される。
タービンの入口温度が高い状態での負荷変化時においては、排ガス温度計の計測遅れにより定格温調ラインと干渉することが懸念されるが、負荷上昇時にこのように排ガス設定温度を下げることで、ＩＧＶを開き方向への補正が可能となり定格温調ラインと干渉することを回避することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記第１補正手段には前記ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに該第１補正手段による補正を非作動とするカットオフ制御部を有したことを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、カットオフ制御部によって、前記ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに該第１補正手段による排ガス温度による補正を非作動とするため、負荷上昇時の第２補正手段による開方向への補正動作が第１補正手段による補正によって逆方向となるような影響を受けることがなく、ＩＧＶの開作動が持続される。その結果請求項４記載の発明と同様にＩＧＶを開き方向への補正が維持され定格温調ラインと干渉することを回避することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、タービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度を検出するブレードパス温度検出手段と該ブレードパス温度検出手段の位置より下流側の排気通路に設置された排ガス温度検出手段とを設け、前記第１補正手段の排ガス温度導出手段は、前記ブレードパス温度検出手段からの検出値に所定のバイアス値を減算した値と前記排ガス温度検出手段からの検出値のうち高温データを採用するとともに、前記バイアス値が前記燃焼器の車室内圧力に応じて設定される値であることを特徴とする。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、ブレードパス温度から作られる排ガス温度をより正確なものとすることができる。
すなわち、従来、ブレードパス温度から一定値を引くことで「プレートパス温度によって作られる排ガス温度」を作っていたが、ガスタービン出力、吸気流量、車室内圧力などによってブレードパス温度と排ガス温度の差は一定ではない。そこで、バイアス値を車室内圧力の関数とすることで、より正確な「プレートパス温度によって作られる排ガス温度」を導くことができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置であって、タービンの最終段のブレードを通過した直後のガス温度を検出するブレードパス温度検出手段と該ブレードパス温度検出手段の位置より下流側の排気通路に設置された排ガス温度検出手段とを設け、前記第１補正手段の排ガス温度導出手段は、前記ブレードパス温度検出手段からの検出値と前記排ガス温度検出手段からの検出値とのうち高温データを採用するとともに、前記ガスタービンの負荷上昇量が一定以上のときに前記排ガス温度検出手段による検出値から所定のバイアス値を減算して前記ブレードパス温度検出手段からの検出値が採用されるように構成したことを特徴とする。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、応答性の速いブレードパス温度検出手段からの算出値を排ガス温度として採用することができ、正しく遅れのない排ガス温度で第１補正手段によるフィードバック制御が可能になる。
すなわち、タービンの入口温度が高い状態での部分負荷から負荷上昇時に、排ガス温度検出手段からの検出値を用いると、排ガス温度検出手段からの検出値は応答性が遅いため、フィードバック制御に遅れが生じ負荷上昇の妨げとなる。そこで、ガスタービンの負荷上昇量を用いて、負荷上昇量が一定以上のときには、排ガス温度検出手段による検出値から所定のバイアス値を減算してブレードパス温度検出手段からの検出が選択されるようにすることによって（高値選択である）、応答性の速いブレードパス温度検出手段からの検出値を排ガス温度として採用することができる。その結果、計測器の応答遅れによって生じる定格温調ラインとの干渉を回避することができる。
【００２６】
請求項８に記載の発明から、請求項１２に記載の発明は、燃焼器に供給する燃料量を制御するものであり、請求項８に記載の発明は、圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するようにしたガスタービンの運転制御装置において、前記燃料量を制御する燃料量制御手段は、ガスタービンの負荷に基づいて前記燃焼器に供給する燃料量を制御する負荷制御部とガスタービンからの排ガス温度に基づいて前記燃料量を制御する排ガス温度制御部とを備え、前記負荷制御部によるガスタービンの負荷上昇時に高負荷域において負荷変化量が一定値以上のとき前記負荷制御部による制御から前記排ガス温度制御部による制御への移行を抑制して前記負荷制御部による制御を維持せしめるトラッキング制御手段を備えたことを特徴とする。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、ガスタービンの負荷上昇時には、ガスタービンの負荷に基づいて前記燃焼器に供給する燃料量を制御する負荷制御部によって供給量が制御されるが、高負荷域になるにつれて排ガス温度が上昇し、中間温調ラインや定格温調ラインの保護ラインと干渉する可能性があり、干渉すると負荷制御部よる制御から排ガス温度に基づく排ガス温度制御部の制御に移行するため供給燃料が絞られることで適切な負荷上昇が得られない問題があった。しかし、本発明ではトラッキング制御手段によってガスタービンの負荷上昇時に高負荷域において負荷変化量が一定値以上のとき、前記排ガス温度制御部による制御を抑制して前記負荷制御部による制御を維持せしめることで、温度調整ラインとの干渉をさけて負荷上げを持続することができ、スムーズな負荷上昇を行うことができる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置であって、タービン入口温度がガスタービンの定格時の温度のとき前記トラッキング制御手段の作動を切断して前記負荷制御部による制御を解除して前記ガス温度制御部による制御に移行せしめるトラッキング切断手段を備えたことを特徴とする。
このような構成によって、タービン入口温度がガスタービンの定格時の温度であるときには、本来の機器保護としての排ガス温度による制御を機能させることができるため、ガスタービンの損傷等に繋がる虞を確実に防止することが出来る。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が低下して前記一定値より小さくなったとき前記負荷制御部による制御の解除を所定時間遅延させる遅延手段を有していることを特徴とする。
このような構成によって、排ガス温度が排ガス設定温度より高い状態で負荷変化量が低下して一定値より小さくなった場合に、前記負荷制御部による制御がすぐに解除されると、排ガス温度がまだ高い状態で残っているため、前記排ガス温度制御部による制御に移行する虞があるが、本発明では、一定値以上の負荷変化検知が切れた後しばらく負荷制御部による制御を解除しないようにすることで、このような排ガス温度制御部による制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が前記一定値より低下しても排ガス温度が排ガス設定温度より高いときは前記負荷制御部の制御を解除することを阻止する第１の移行阻止手段を有していることを特徴とする。
このような構成によって、排ガス温度が排ガス設定温度より高い状態で負荷変化率が低下して一定値より小さくなった場合であっても、負荷制御部による制御を解除することを阻止するため、排ガス温度制御部による制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置であって、前記トラッキング制御手段は、前記負荷変化量が前記一定値より低下しても負荷上げ要求値が実際のガスタービン出力値より大きいときは前記負荷制御部の制御を解除することを阻止する第２の移行阻止手段を有していることを特徴とする。
このような構成によって、予め設定された要求負荷や操作者の指定した要求負荷に発電機出力がまだ達していないときには、前記負荷変化量が前記一定値より低下しても、負荷制御部による制御を解除することを阻止するため、排ガス温度制御部による制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、ＩＧＶによって吸気を絞りタービンの入口温度を上げた運転パターンとすることで、さらに排ガス温度による燃料制御への移行を抑えて負荷に基づく燃料制御をできるだけ維持するようにすることで、タービン入口温度を上げた運転によってＮＯｘ、ＣＯの排出規制強化への対応を可能とするとともに、部分負荷領域から負荷上昇を行った際に、排ガス温度計における計測遅れ等の負荷上昇を妨げる要因や排ガス温度に基づく燃焼器への燃料量制御による負荷上昇の遅れを解消して部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を可能にするガスタービンの運転制御装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３４】
参照する図面において、図１は本発明に係るガスタービンの運転制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。図２は全体制御ブロック図である。図３は第１の実施の形態に係る詳細な制御ブロック図である。図４は第１の実施の形態における説明図であり、（ａ）はガスタービンの設定出力を示し、（ｂ）は（ａ）の出力の擬似微分値を示し、（ｃ）は第１補正手段を有効にする範囲を示し、（ｄ）は第１補正手段の出力ゲインを示す。図５は第３の実施の形態に係る説明図であり、（ａ）は詳細な制御ブロック図、（ｂ）は車室圧力と排ガス温度との関係を示す。図６は第５の実施の形態に係る説明図である。図７は第６の実施形態の詳細な制御ブロック図である。図８は第７、８の実施の形態に係る制御ブロック図である。図９は第９の実施の形態に係る制御ブロック図である。図１０は第１０の実施の形態に係る制御ブロック図である。図１１は第１１の実施の形態に係る制御ブロック図である。図１２は第９、１０、１１の実施の形態の説明図である。
【００３５】
まず、本発明によるガスタービンの制御装置の全体構成を、図１を参照して説明する。図１３の構成図と同一の構成要素については同一の符号を付する。
ガスタービン１００には、圧縮機１０２、燃焼器１０４およびタービン１０６が備えられ、圧縮機１０２で圧縮された空気が制御手段２の燃料制御手段４からの制御信号によって作動される燃料流量調整弁１１２を介して燃焼器１０４に供給された燃料と混合して燃焼され、高温の燃焼ガスとなってタービン１０６で膨張する。この燃料流量調整弁１１２は燃料流量を制御することで求められる負荷、さらには排ガス温度を調整している。
また、タービン１０６では、圧縮機１０２を駆動し、残りの出力で発電機１１４の負荷を駆動するようになっている。
【００３６】
また、圧縮機１０２の第１段の翼の前側には入口案内翼（Ｉｎｌｅｔ  Ｇｕｉｄｅ  Ｖａｎｅ：ＩＧＶ）１１６が設けられている。吸気はＩＧＶ１１６により周方向の速度が与えられ圧縮機１０２に導入される。圧縮機１０２では導入された空気は多段の動翼と静翼とを通ってエネルギーが与えられて圧力が上昇する。また、ＩＧＶ１１６は、周方向に多数枚設けられた可動翼がそれぞれ回動可能に支持されて構成され、制御手段２のＩＧＶ制御手段（入口案内翼制御手段）６からの駆動信号によってＩＧＶのアクチュエータが作動してこれら可動翼が可動せしめられて、吸気流量、燃焼温度を調整している。
【００３７】
タービン１０６の最終段部には最終段のブレードを通過したガスの温度を検出するブレードパス温度検出手段８が設けられ、また、該ブレードパス温度検出手段８の配置位置より下流側の排気通路には排ガスの温度を検出する排ガス温度検出手段１０が設けられている。また、吸気状態を検出する吸気状態検出手段１２が設けられ、吸気温度と吸気圧力が検出されている。燃焼器１０４の車室内の圧力が車室内圧力センサ１６によって検出されている。さらに、タービン１０６の負荷状態を検出するために発電機出力センサ１８が設けられている。
【００３８】
そして、これらブレードパス温度検出手段８、排ガス温度検出手段１０、吸気状態検出手段１２、車室内圧力センサ１６、および発電機出力センサ１８によって検出された検出信号が制御手段２に入力される。この制御手段２は燃料制御手段４とＩＧＶ制御手段６とを備え、このＩＧＶ制御手段６の制御ブロック図が図２に示すように構成されている。
【００３９】
図２に示すように、ＩＧＶ制御手段６は、予め設定された発電機１１４の出力値に対するＩＧＶの開度の関係に基づいて、発電機出力センサ１８からの出力によってＩＧＶの開度を設定する入口案内翼開度設定手段２０の部分と、ブレードパス温度検出手段８および排ガス温度検出手段１０からの検出値を基にして排ガス温度導出手段２２によって導かれた排ガス温度１１と予め排ガス温度設定手段（図示せず）によって設定された排ガス設定温度１３との偏差に基づいて、前記入口案内翼開度設定手段２０によって設定された開度を補正する第１補正手段（排ガス温度による補正手段）２４の部分と、発電機出力センサ１８からの出力１９、または発電機出力の目標値から設定されるガスタービン（ＧＴ）発電機設定出力４２からガスタービンの負荷変化を算出して該負荷上昇時の負荷変化量、または変化率に応じて前記ＩＧＶ開度を開き方向に加算補正する開度補正量を算出して前記入口案内翼開度設定手段２０によって設定された開度を補正する第２補正手段（負荷変化による補正手段）２６の部分と、さらに、ＩＧＶの最小開度を設定して補正する下限値設定手段２８の部分とを有して構成されている。
【００４０】
そして、ＩＧＶ制御手段６は、入口案内翼開度設定手段２０、第１補正手段２４、第２補正手段２６、さらに下限値設定手段２８によって補正されて設定されたＩＧＶ開度設定値３０をＩＧＶのアクチュエータ３２に開度駆動指令信号として出力する。
【００４１】
（第１の実施の形態）
図２に示すように、入口案内翼開度設定手段２０の部分では、発電機出力１９からＩＧＶのアクチュエータ３２の開度駆動指令信号を求めている。
発電機出力センサ１８によって検出された発電機出力１９を、吸気状態検出手段１２によって検出された外気温度２１によって補正し、その補正後の出力値を予め定められたガスタービンの出力に対するＩＧＶ開度の関係を示す関数Ｆｘ２を用いてＩＧＶの開度が設定される。
そして、この関数Ｆｘ２によって設定されたＩＧＶの開度を、第１補正手段２４、および第２補正手段２６によって補正してＩＧＶ開度設定値３０が算出される。
【００４２】
第１補正手段２４は、図２に示すように、ブレードパス温度検出手段８によって検出されたブレードパス温度９と、排ガス温度検出手段１０によって検出された排ガス温度１１とのうち高温を選択する高値選択器３４によって、ブレードパス温度と排ガス温度とのいずれか高い温度が採用され、その採用された温度と、予め設定された排ガス設定温度１３との偏差を減算器３６で算出して、その偏差は比例積分制御部（ＰＩ制御部）３８に与えられる。このＰＩ制御部３８で偏差に応じたＰＩ値が求められ、その結果が関数Ｆｘ２によって設定されたＩＧＶ開度設定値に対して補正値として加算器４０によって加算される。
なお、排ガス設定温度は、排ガス温度の制限値としての定格温調ライン（図１６のラインＳ１）および中間温調ライン（図１６のラインＳ２）によって設定される温度に相当する温度が設定される。
【００４３】
第２補正手段２６は、図３に示すように発電機出力センサ１８によって検出された発電機出力１９、または発電出力の目標値から設定されるガスタービン（ＧＴ）発電機設定出力４２を、１次遅れフィルター４４、４６を通過させ、通過した信号と通過しない信号とを減算器４８に与えて偏差を求め、すなわちガスタービン出力の擬似微分値を求める。図４（ａ）に（ＧＴ）発電機設定出力の変化状態を、図４（ｂ）にその擬似微分値を示す。出力ゲイン設定の関数Ｆｘ４によって擬似微分値の大きさに応じた出力ゲインを求め、擬似微分値が大きいほど大きい角度補正値を算出するようになっている。図４（ｄ）には、擬似微分値の大きさが一定値以上になるとゲインが大きく変化する特性を示している。
なお、この関数Ｆｘ４によって、出力ゲインを任意に調整可能であり、例えば負荷上げのときのように擬似微分値が正のときだけ出力ゲインを出し、負荷下げのように擬似微分値が負のときはゼロとして補正しないようにする設定も可能となる。
また、その開度補正値を有効に出力する範囲をガスタービン出力の所定範囲に絞るために図４（ｃ）に示すような関数Ｆｘ５によって範囲が設定され、例えば前記ガスタービンの負荷が中高負荷の範囲にある場合に作動するように設定され、その間だけ補正信号が出力される。
このように設定された補正信号５０は加算器５１に与えられる。
【００４４】
第２補正手段２６によれば、予め設定されたガスタービン出力に対してのＩＧＶの開度設定だけでは、静的な開度設定となり、負荷変化上昇時には遅れ傾向の開度設定となるが、前記のような負荷変化量に応じた補正信号を用いて過渡的な＋αをＩＧＶ開度設定値に加えることで、負荷上昇時にＩＧＶを開く方向へ制御して排ガス温度を低めに抑えることができる。また、負荷変化が収束するに従い、加えた開度を徐々に減少させ、負荷変化量がゼロの場合には補正を掛けない状態の開度に戻る。なお、負荷の上昇変化について負荷変化量について説明したが、負荷変化率を算出して用いてもよい。他の実施の形態においても同様である。
【００４５】
以上のように第１の実施の形態によれば、発電機出力に基づいて設定されるＩＧＶの開度を、排ガス温度による補正手段である第１補正手段２４と、ガスタービンの負荷変化による補正手段である第２補正手段２６によって補正してＩＧＶ開度を算出するため、ＩＧＶによって吸気を絞って中間温調ライン、定格温調ラインに近接した運転パターンを行なっても、これら温度調整ラインを排ガス設定温度とすることで、排ガス温度を温度調整ラインから設定範囲内に維持できると共に、部分負荷領域から負荷上昇を行った際においても、負荷上昇変化を算出して排ガス温度に影響が出る前に早めにＩＧＶを開き方向に制御することで、排ガス温度を低めに抑えることができる。
従って、ＩＧＶによって吸気を絞り（全閉またはその近傍）絞りタービンの入口温度を上げた運転パターンが可能になって排ガス浄化効果を達成すると共に、部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を達成することができる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、図２に示すように、関数Ｆｘ２によって設定されたＩＧＶの開度に第１補正手段２４による補正をかける際に、入口案内翼１１６の最小開度を下限値設定手段２８によって設定し、ＰＩ制御部３８に与えてフィードバック制御の下限値として用いている。
この下限値設定手段２８による下限値の設定は、タービン入口温度に応じて設定されるが、タービン入口温度は実際には計測困難なため、発電機出力センサ１８からの出力信号、吸気状態検出手段１２からの外気温度、さらに図示しないＩＧＶの開度センサからのＩＧＶ開度信号によって、ガスタービン性能マップを用いてタービン入口温度相当の値が算出され、その値が用いられて設定される。なお、下限値設定手段２８では、タービン入口温度が上がるに応じて、最小開度が大きくなるように設定されている。
【００４７】
以上のように、第２の実施の形態によれば、ＩＧＶによって吸気を絞って中間温調ライン、定格温調ラインに近接した運転パターンを行なっても、タービンの損傷等に直接的につながるタービン入口温度に基づいて入口案内翼の下限値を設定しているため、さらにＩＧＶによって吸気を絞ってタービン入口温度高めてタービン１０６の損傷等に繋がる虞が回避され、ＩＧＶによって吸気を絞りタービンの入口温度を上げて中間温調ライン、定格温調ラインに近接した運転パターンが可能になり、排ガス浄化効果を確実に達成することができる。
【００４８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、図２に示すように、第１補正手段２４の排ガス設定温度１３をガスタービンの負荷上昇時に低下せしめる排ガス設定温度補正手段５２が設けることに特徴がある。
すなわち、第１補正手段２４は、ブレードパス温度９と排ガス温度１１とのいずれか高い温度と、予め設定された排ガス設定温度１３との偏差に基づいて補正量を求めるため、排ガス設定温度補正手段５２によって排ガス設定温度を低下させる補正を行なうことで、ＩＧＶを開く方向にフィードバックを働かせるか、またはＩＧＶの閉量を抑えるように働く。
【００４９】
この排ガス設定温度補正手段５２は、負荷上昇時の負荷上昇量に応じたバイアス値を設定し、その補正信号５３を加算器５４に与えて排ガス設定温度を低下させて、低下された設定温度を減算器３６に与えている。なお図２中のＳＧ１、ＳＧ２は一定信号の入力を示すもので本実施の形態とは関連無い。
【００５０】
排ガス設定温度補正手段５２は、図５（ａ）に示すように、発電機出力センサ１８によって検出された出力、または発電機出力の目標値から設定されるガスタービン（ＧＴ）発電機設定出力４２を、１次遅れフィルター５６、５８を通過させ、通過した信号と通過しない信号とを減算器６０に与えて偏差を求め、すなわちガスタービン出力の擬似微分値を求める。その後、図５（ａ）に示す出力ゲイン設定関数Ｆｘ６によって擬似微分値の大きさに応じた出力ゲインを求め出力するようになっている。擬似微分値が大きくなるに従って大きい減算量となる。
さらに関数Ｆｘ７によって、補正値を有効に出力する範囲をガスタービン出力の所定範囲に絞って行うようになっている。以上の擬似微分値の算出方法については前記した第２補正手段２６と同様である。
【００５１】
このように排ガス設定温度が補正されて低下された値に設定されるため、図５（ｂ）に示すように定格温調ラインＳ１がＳ１'と下方に移動され、それに伴って運転ラインも下方に移動され、運転ラインのＣ点もＣ'点となる。下方への移動量は図５（ａ）に示す擬似微分値の大きさに応じた量、即ち負荷変化量に応じた量となり、負荷変化が大きくなれば移動量も大きくなる。
【００５２】
第３の実施の形態によれば、排ガス設定温度補正手段５２による補正によって負荷上昇時にＩＧＶを開く方向にフィードバックが働き、負荷上昇時に第２補正手段２６によって開方向への補正動作と逆らう方向に作用することが防止されて、ＩＧＶの開作動が持続される。
タービンの入口温度が高い状態での負荷変化時においては、排ガス温度計の計測遅れにより定格温調ラインＳ１と干渉することが懸念されるが、負荷上昇時にこのように排ガス設定温度を下げることで、ＩＧＶを開き方向への補正が可能となり定格温調ラインと干渉することを回避することができる。
【００５３】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、図２に示すように、ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに該第１補正手段２４による補正を非作動とするカットオフ制御部６２を有したことに特徴がある。
このカットオフ制御部６２は、ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに「１」の信号出力し、一定値より小さいときには「０」ゼロの信号出力するように設定されており、そのカットオフ制御部６２からの信号が乗算器６４に与えられている。
なお、負荷変化の信号は第２補正手段２６に設けられている擬似微分の算出結果を用いてもよい。
【００５４】
第４の実施の形態によれば、カットオフ制御部６２によって、ガスタービンの負荷上昇量が一定値以上のときに第１補正手段２４による補正を非作動とするため、負荷上昇時の第２補正手段２６によるＩＧＶの開方向への補正動作が第１補正手段２４による補正によって逆方向となるような影響を受けることがなく、ＩＧＶの開作動が持続される。その結果、第３の実施の形態と同様にＩＧＶを開き方向へ補正することが可能となり定格温調ラインＳ１と干渉することを回避することができる。
【００５５】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は、図２に示すように、ブレードパス温度９の算出手法に特徴があり、ブレードパス温度検出手段８からの検出値に所定関数Ｆｘ１によるバイアス値を減算した値をブレードパス温度として採用するものである。所定の関数Ｆｘ１は、図６に示すように、車室内圧力センサ１６からの車室圧力１７に応じた関数であり、車室圧力が一定値以上になるとバイアス値の補正量を大きくするように設定されている。
【００５６】
このようにブレードパス温度を設定することで、ブレードパス温度から作られる排ガス温度をより正確なものとすることができる。
すなわち、従来、ブレードパス温度から一定値を引くことで「ブレードパス温度によって作られる排ガス温度」を作っていたが、ガスタービン出力、吸気流量、車室内圧力などによってブレードパス温度と排ガス温度の差は一定ではない。そこで、バイアス値を車室圧力１７の関数とすることで、より正確な「ブレードパス温度によって作られる排ガス温度」を導くことができる。
【００５７】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態は、図２に示すように、ガスタービンの負荷上昇量が一定以上のときに排ガス温度検出手段１０による検出値から所定のバイアス値を減算してブレードパス温度検出手段８からの検出値が採用されるように構成している。
すなわち、第１補正手段２４の排ガス温度導出手段２２は、ブレードパス温度検出手段８からのブレードパス温度９と排ガス温度検出手段１０からの排ガス温度１１とのうち高温のデータを採用するように高値選択器３４によって制御されているため、ガスタービンの負荷上昇量が一定以上のときに前記排ガス温度検出手段１０による排ガス温度１１から所定のバイアス値を減算してブレードパス温度検出手段８からのブレードパス温度９が排ガス温度１１より高温になるようにして、ブレードパス温度検出手段８からのデータが採用されるように構成されている。減算するバイアス補正値は排ガス温度補正手段６９からの補正信号７０として加算器７２に与えられる。
【００５８】
なお、ガスタービンの負荷上昇量の検出は、図７に示すように、発電機出力センサ１８によって検出された出力、または発電出力の目標値から設定されるガスタービン（ＧＴ）発電機設定出力４２を、１次遅れフィルター７４、７６を通過させ、通過した信号と通過しない信号とを減算器７８に与えて偏差を求め、すなわちガスタービン出力の擬似微分値を求める。その後、図７に示す出力ゲイン設定関数Ｆｘ８によって擬似微分値の大きさに応じた出力ゲインを求め出力するようになっている。擬似微分値が大きくなるに従って大きいバイアス量となる。
さらに関数Ｆｘ９によって、補正値を有効に出力する範囲をガスタービン出力の所定範囲に絞って行うようになっている。以上の擬似微分値の算出方法については前記した第２補正手段２６と同様である。
【００５９】
第６の実施の形態によれば、応答性の速いブレードパス温度検出手段８からの算出値を排ガス温度導出手段２２からの排ガス温度として採用することができ、正しく遅れのない排ガス温度で第１補正手段２４によるフィードバック制御が可能になる。
すなわち、タービンの入口温度が高い状態での部分負荷から負荷上昇時に、排ガス温度検出手段１０からの検出値を用いると、排ガス温度検出手段１０からの検出値は応答性が遅いため、フィードバック制御に遅れが生じ負荷上昇の妨げとなる。そこで、ガスタービンの負荷上昇量を用いて、負荷上昇量が一定以上のときには、排ガス温度検出手段１０による検出値から所定のバイアス値を減算してブレードパス温度検出手段８からの検出値が選択されるようにすることによって（高値選択である）、応答性の速いブレードパス温度検出手段からの検出値を排ガス温度として採用することができる。その結果、計測器の応答遅れによって生じる定格温調ラインとの干渉を回避することができる。
【００６０】
以上の第１から第６の実施の形態は、ＩＧＶの開度を制御して吸気を絞りタービンの入口温度を上げた運転パターンとするとともに、部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を可能にすることを説明したが、以下の第７から第１１の実施の形態においては、ＩＧＶの開度制御に加えて、さらに燃焼器１０４への供給燃料量の制御を付加して、タービンの入口温度を上げた運転パターンとするとともにスムーズな負荷上昇を可能にする形態について説明する。
【００６１】
（第７の実施の形態）
図１に示すように、制御手段２には燃料制御手段４を有し、この燃料制御手段４はガスタービンの負荷に基づいて燃焼器１０４に供給する燃料量を制御する負荷制御部２００と、ガスタービンからの排ガス温度に基づいて燃料流量調整弁１１２への燃料量を制御する排ガス温度制御部２０２とからなっている。負荷制御部２００から出力される燃料制御信号と排ガス温度制御部２０２から出力される燃料制御信号とは低値選択手段２０４に入力され、そこで低値の制御信号が選択されて燃料流量調整弁１１２に出力されるように構成されている。
【００６２】
ガスタービンの負荷上昇時には、計画負荷ラインに沿って上昇するように負荷制御部２００からの信号によって燃料量が制御される。すなわち、排ガス温度が中間温調ライン、定格温調ラインに達して干渉するまでは排ガス温度制御部２０２は働かないように低値選択手段２０４では負荷制御部２００からの信号が選択されるようになっている。
すなわち、負荷上昇をしていくと排ガス温度が高くなり定格温調ラインに干渉する（図１６の干渉部Ｇ）ことによって、排ガス温度制御部２０２が働きその保護機能によって燃料量を絞る制御に入り排ガス温度制御部２０２から低い燃料制御信号が選択されるようになっている。これによって負荷上昇を抑える作用がなされる。
【００６３】
図８を参照して、本実施の形態について説明する。
図８は、排ガス温度制御部２０２を示すもので、燃料制御信号Ｒを低値選択手段２０４へ出力している。
排ガス温度導出手段２２によって検出された排ガス温度１１と、予め設定された排ガス設定温度１３との偏差を減算器２０６で算出して、その偏差は比例積分制御部（ＰＩ制御部）２０８に与えられる。このＰＩ制御部２０８で偏差に応じたＰＩ値が求められ、排ガス温度に基づく燃料制御信号が出力される。また、ＰＩ制御部２０８には、トラッキング信号設定部２１０によって設定されたトラッキング信号ＴＲが与えられる。
このトラッキング信号設定部２１０は、図１に示す低値選択手段２０４からの出力信号に対して例えばプラス５％のバイアス値Ｓを加算してトラッキング信号ＴＲを設定する。
【００６４】
上記ＰＩ制御部２０８には、トラッキング制御手段２１２からのトラッキングスイッチ信号ＳＷが入力されると、前記した排ガス温度と予め設定された排ガス設定温度との偏差信号Ｈではなくトラッキング信号ＴＲに追従した燃料制御信号を出力するようになっている。
【００６５】
トラッキング制御手段２１２には、トラッキング負荷帯検知部２１４が設けられ、発電機出力センサ１８からの出力を基にトラッキングすべき負荷帯にオン信号を出力する。トラッキングする負荷帯は吸気温度に対しする最大負荷（性能計算から算出した負荷）に対しての％で定義し、略７０％〜９７．５％の負荷帯でオン信号を出力する。
さらに、トラッキング制御手段２１２には、負荷変化検知部２１６が設けられ、発電機設定出力または発電機出力センサ１８からの出力を基に、負荷変化を検出して、負荷変化量が一定以上（図１３（ａ）ΔＷ）の場合にはオン信号を出力する。トラッキング負荷帯検知部２１４および負荷変化検知部２１６からの出力ラインＬ１、Ｌ２が共にオンのとき、ＡＮＤゲート２１８がオンしてトラッキングスイッチ信号ＳＷを出力する。
負荷変化の検出手法は第３の実施の形態で説明しているように１次遅れフィルター２２０、２２２、および減算器２２４によって擬似微分値を求めることによって行われる。
【００６６】
以上のように構成することで 、トラッキング制御手段２１２によってガスタービンの負荷上昇時に負荷変化量が一定値以上であって、高負荷域（略７０％〜９７．５％負荷帯）である場合には、トラッキングスイッチ信号ＳＷをＰＩ制御部２０８に出力し、トラッキング信号ＴＲに追従した燃料制御信号を出力するようになる。
その結果、トラッキング信号はプラス５％のバイアス値Ｓを加算しているため、低値選択手段２０４では選択されないため負荷制御部２００の制御が必ず選択されるようになり、排ガス温度制御部２０２による燃料制御を抑制して前記負荷制御部２００による燃料制御を維持せしめられ、温度調整ラインとの干渉をさけて負荷上げを持続することができ、スムーズな負荷上昇を行うことが可能となる。
【００６７】
（第８の実施の形態）
第８の実施の形態は、図８に示すように、タービン入口温度がガスタービンの定格時の温度であるときに前記トラッキング制御手段２１２の作動を切断して前記負荷制御部２００による制御を解除して前記排ガス温度制御部２０２による制御に移行せしめるトラッキング切断手段２２６を備えたことを特徴とする。
【００６８】
タービン入口温度は実際には計測困難なため、発電機出力センサ１８からの出力信号、吸気状態検出手段１２からの外気温度、さらに図示しないＩＧＶの開度センサからのＩＧＶ開度信号によって、ガスタービン性能マップを用いてタービン入口温度に相当する温度値が算出される。そして、そのタービン入口温度に相当する温度が、定格時の温度の９８％以下でオン信号を、９８％より高い温度の時にはオフ信号を出力するトラッキング切断信号出力部２２８が設けられている。
【００６９】
従って、トラッキング制御手段２１２によって出力ラインＬ１、Ｌ２が共にオンであっても、トラッキング切断信号出力部２２８からは、タービン入口温度が定格時の温度の９８％より高い温度の時には出力ラインＬ３にはオフ信号が出力されるため、ＡＮＤゲート２１８がオンせず、トラッキングスイッチ信号ＳＷは切断される。
このため、タービン入口温度がガスタービンの定格時の温度であるときには、本来の機器保護としての排ガス温度による制御を機能させることができるため、ガスタービンの損傷等に繋がる虞を確実に防止することが出来る。
【００７０】
（第９の実施の形態）
第９の実施の形態は、図９に示すように、トラッキング制御手段２１２には、負荷変化量が低下して一定値より小さくなったときに負荷制御部による制御の解除を所定時間遅延させる遅延手段２３０を有していることを特徴とする。
この遅延手段２３０は、負荷変化検知部２１６からの出力ラインＬ２への出力信号を一定時間遅らせるオフディレイタイマーによって構成されている。
なお、負荷変化検知部２１６では負荷変化量でなく負荷の変化率の低下を求めてオフディレイタイマーを設定してもよい（図１３（ａ）のＰ１部）。
【００７１】
第９の実施の形態によれば、排ガス温度が排ガス設定温度より高い状態で負荷変化量、または負荷変化率が低下して一定値より小さくなった場合、例えば実施の形態では説明していないが、高負荷域で応答性の速いブレードパス温度に基づく制御に移行した際には生じることがある。
このように排ガス温度が排ガス設定温度より高い状態が残っているときに、負荷制御部２００による制御がすぐに解除されると、排ガス温度制御部２０２よる制御に移行する虞があるが、遅延手段２３０を設けることで、排ガス温度制御部による燃料制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【００７２】
（第１０の実施の形態）
第１０の実施の形態は、図１０に示すように、トラッキング制御手段２１２には、負荷変化量が一定値より低下しても排ガス温度が排ガス設定温度より高いときには負荷制御部２００の制御を解除することを阻止する第１の移行阻止手段２３２を有していることを特徴とする。
この第１の移行阻止手段２３２は、排ガス温度導出手段２２によって検出された排ガス温度と、予め設定された排ガス設定温度との偏差を減算器２３４で算出して、その結果を移行阻止検知部２３６に与えて、該移行阻止検知部２３６で排ガス温度が排ガス設定温度より高いときに（図１３（ｃ）のＰ２部）、出力ラインＬ４にオン信号出力する。その結果、負荷変化検知部２１６からの出力ラインＬ２への出力がオフであっても、ＯＲゲート２４０がオンして、トラッキング負荷帯検知部２１４からの出力ラインＬ１がオンであれば、トラッキングスイッチ信号ＳＷの出力は維持される。
【００７３】
第１０の実施の形態によれば、排ガス温度が排ガス設定温度より高い状態で負荷変化量、または負荷変化率が低下して一定値より小さくなった場合であっても、負荷制御部２００による燃料制御を解除することを阻止するため、排ガス温度制御部２０２による制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【００７４】
（第１１の実施の形態）
第１１の実施の形態は、図１１に示すように、トラッキング制御手段２１２には、発電機設定出力または発電機出力センサ１８からの出力を基に、負荷変化を検出して、負荷変化量、負荷変化率が一定値より低下しても、負荷上げ要求値（デマンド）が発電機設定出力または発電機出力センサ１８からの出力より大きいときには（図１３（ｂ）のＰ３）、負荷制御部２００の制御を解除することを阻止する第２の移行阻止手段２３８を有していることを特徴とする。
【００７５】
この第２の移行阻止手段２３８は、ガスタービンの負荷デマンド２３９と発電機出力センサ１８からの出力または発電機設定出力２４２との偏差を減算器２４４で算出して、その結果を移行阻止検知部２４６に与えて、該移行阻止検知部２４６で負荷デマンド２３９が発電機出力または発電機設定出力より高いとき出力ラインＬ４にオン信号出力する。その結果、負荷変化検知部２１６から出力ラインＬ２への出力がオフであっても、ＯＲゲート２４０がオンして、トラッキング負荷帯検知部２１４からの出力ラインＬ１がオンであれば、トラッキングスイッチ信号ＳＷの出力は維持される。
【００７６】
第１１の実施の形態によれば、予め設定された目標負荷や操作者の指定した負荷デマンドに発電機出力がまだ達していないときには、前記負荷変化率が前記一定値より低下しても、負荷制御部２００による燃料制御を解除することを阻止するため、排ガス温度制御部２０２による燃料制御に移行する虞を防止でき、さらなる負荷上げ制御に迅速に対応することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明によれば、ＩＧＶによって吸気を絞りタービンの入口温度を上げた運転パターンとすることで、さらに負荷に基づく燃料制御をできるだけ維持するようにすることで、タービン入口温度を上げた運転によってＮＯｘ、ＣＯの排出規制強化への対応を可能とするとともに、部分負荷領域から負荷上昇を行った際に、排ガス温度計における計測遅れ等の負荷上昇を妨げる要因や排ガス温度に基づく燃焼器への燃料量制御による負荷上昇の遅れを解消して部分負荷領域からのスムーズな負荷上昇を可能にするので、ガスタービンの運転制御装置に適用されて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明に係るガスタービンの運転制御装置の実施の形態を示す全体構成図である。
【図２】全体制御ブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る詳細な制御ブロック図である。
【図４】第１の実施の形態における説明図であり、（ａ）はガスタービンの設定出力を示し、（ｂ）は（ａ）の出力の擬似微分値を示し、（ｃ）は第１補正手段を有効にする範囲を示し、（ｄ）は第１補正手段の出力ゲインを示す。
【図５】第３の実施の形態に係る説明図であり、（ａ）は詳細な制御ブロック図、（ｂ）は車室圧力と排ガス温度との関係を示す。
【図６】第５の実施の形態に係る説明図である。
【図７】第６の実施形態の詳細な制御ブロック図である。
【図８】第７、８の実施の形態に係る制御ブロック図である。
【図９】第９の実施の形態に係る制御ブロック図である。
【図１０】第１０の実施の形態に係る制御ブロック図である。
【図１１】第１１の実施の形態に係る制御ブロック図である。
【図１２】第９、１０、１１の実施の形態の説明図である。
【図１３】ガスタービンの基本構成図である。
【図１４】従来の運転パターンである。
【図１５】ＩＧＶを絞った運転パターンである。
【符号の説明】
【００７９】
２      制御手段
４      燃料制御手段
６      ＩＧＶ制御手段（入口案内翼制御手段）
８      ブレードパス温度検出手段
１０    排ガス温度検出手段
２０    入口案内翼開度設定手段
２２    排ガス温度導出手段
２４    第１補正手段
２６    第２補正手段
２８    下限値設定手段
６２    カットオフ制御部
１００  ガスタービン
１０２  圧縮機
１０４  燃焼器
１０６  タービン
１１４  発電機
１１６  ＩＧＶ（入口案内翼）
２００  負荷制御部
２０２  排ガス温度制御部
２１２  トラッキング制御手段
２１６  負荷変化検知部
２２６  トラッキング切断手段
２３０  遅延手段
２３２  第１の移行阻止手段
２３８  第２の移行阻止手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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