(57)【要約】【課題】ノズル切替期間におけるガスタービンの出力変動を低減させること。【解決手段】今まで使用していた第１ノズル群をこれから使用する第２ノズル群に切り替えるノズル切替期間においては、第１ノズル群の燃料供給量を徐々に減少させるとともに、第２ノズル群の燃料供給量を徐々に増加させ、かつ、燃焼器への燃料供給量を燃料供給量指令値よりも増加させるガスタービンの制御方法を提供する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器と、互いに異なる本数のメインノズルを有するとともに、前記燃焼器へ燃料ガスを供給する複数のノズル群とを備えるガスタービンにおいて、運転状態に応じて燃料供給に使用する前記ノズル群を切り替えるガスタービンの制御方法であって、
今まで使用していた第１ノズル群をこれから使用する第２ノズル群に切り替えるノズル切替期間においては、前記第１ノズル群の燃料供給量を徐々に減少させるとともに、前記第２ノズル群の燃料供給量を徐々に増加させ、かつ、前記燃焼器への燃料供給量を燃料供給量指令値よりも増加させるガスタービンの制御方法。
【請求項２】
前記第１ノズル群および前記第２ノズル群には、前記ノズル切替期間における燃料供給分担比率がそれぞれ設定されており、
前記ノズル切替期間における前記燃料供給量の増加分は、該第２ノズル群の燃料供給分担比率の一次遅れとその燃料供給分担比率との偏差に基づいて決定される請求項１に記載のガスタービンの制御方法。
【請求項３】
前記第１ノズル群および前記第２ノズル群には、前記ノズル切替期間における燃料供給分担比率がそれぞれ設定されており、
前記ノズル切替期間における前記燃料供給量の増加分は、前記第１ノズル群に対する前記燃料供給分担比率とその一次遅れとの偏差に基づいて決定されるとともに、前記第２ノズル群から前記燃焼器へ供給される請求項１に記載のガスタービンの制御方法。
【請求項４】
前記燃料供給量の増加分は、発電プラントの運転状態に応じて調整される請求項２または請求項３に記載のガスタービンの制御方法。
【請求項５】
前記燃料供給量の増加分は、前記第１ノズル群及び前記第２ノズル群に対して、その燃焼効率を考慮した割合で割り当てられる請求項１から請求項４のいずれかに記載のガスタービンの制御方法。
【請求項６】
前記第１ノズル群および前記第２ノズル群に対してそれぞれ設定されている前記燃料供給分担比率のうち、少なくともいずれか一方を補正することにより、前記燃焼器への燃料供給量を前記燃料供給量指令値よりも増加させる請求項２から請求項５のいずれかに記載のガスタービンの制御方法。
【請求項７】
前記燃料供給量の増加分は、前記燃焼器における燃焼効率に応じて決定される請求項１から請求項６のいずれかに記載のガスタービンの制御方法。
【請求項８】
前記燃焼効率は、前記燃焼器に供給される空気流量と燃料流量とに基づいて算出される請求項７に記載のガスタービンの制御方法。
【請求項９】
前記燃料供給量の増加分は、ガスタービンの出力指令値とガスタービンの出力との偏差に基づいて決定される請求項１から請求項８のいずれかに記載のガスタービンの制御方法。
【請求項１０】
燃焼器と、互いに異なる本数のメインノズルを有するとともに、前記燃焼器へ燃料ガスを供給する複数のノズル群とを備え、運転状態に応じて燃料供給に使用するノズル群が切り替えられるガスタービン発電装置であって、
今まで使用していた第１ノズル群をこれから使用する第２ノズル群に切り替えるノズル切替期間において、
前記第１ノズル群の燃料供給量を徐々に減少させる第１燃料供給指令値を設定する第１制御部と、
前記第２ノズル群の燃料供給量を徐々に増加させる第２燃料供給指令値を設定する第２制御部と、
前記第１制御部により設定される第１燃料供給指令値および前記第２制御部により設定される第２燃料供給指令値の少なくともいずれか一方を、燃焼器への燃料供給量が増加する方向に補正する補正部と
を具備するガスタービン発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービンの燃焼器は、パイロットノズルと複数のメインノズルを有している。メインノズルは、図２３に示されるように、ノズル群Ａとノズル群Ｂとに区分されている。ノズル群Ａを構成するノズルの本数は、ノズル群Ｂを構成するノズルの本数よりも少なくされている。
このような燃焼器では、ガスタービンの負荷に応じて燃料供給に使用するノズル群を切り替えることが行われている。例えば、特許文献１には、ノズルの切替期間において、各ノズル群に供給する燃料量を制御することにより、ノズル群の切替を円滑に行うことが開示されている。具体的には、図２４に示されるように、ノズル群Ａからノズル群Ｂに切り替える場合には、ノズル群Ｂへの燃料供給量を増加させる一方、その増加量に見合うだけノズル群Ａへの燃料供給量を減少させる制御を行っている。つまり、ノズル切替期間においては、ノズル群Ａへの燃料供給量とノズル群Ｂへの燃料供給量との合計が一定となるように、各ノズル群への燃料供給量が調整される。
【特許文献１】特開平８−３１２３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示された発明では、燃焼効率の変動が考慮されていないため、図２５に示すように、ノズル切替期間においてガスタービン出力が変動するという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ノズル切替期間におけるガスタービンの出力変動を低減させることのできるガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置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】
【０００５】
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、燃焼器と、互いに異なる本数のメインノズルを有するとともに、前記燃焼器へ燃料ガスを供給する複数のノズル群とを備えるガスタービンにおいて、運転状態に応じて燃料供給に使用する前記ノズル群を切り替えるガスタービンの制御方法であって、今まで使用していた第１ノズル群をこれから使用する第２ノズル群に切り替えるノズル切替期間においては、前記第１ノズル群の燃料供給量を徐々に減少させるとともに、前記第２ノズル群の燃料供給量を徐々に増加させ、かつ、前記燃焼器への燃料供給量を燃料供給量指令値よりも増加させるガスタービンの制御方法を提供する。
【０００６】
このような制御方法によれば、ノズル切替期間において、燃焼器への燃料供給量を燃料供給量指令値よりも増加させるので、燃焼器における燃焼効率の低下を抑制することが可能となる。この結果、ガスタービン出力の変動を低減させることができる。
【０００７】
上記ガスタービンの制御方法において、前記第１ノズル群および前記第２ノズル群には、前記ノズル切替期間における燃料供給分担比率がそれぞれ設定されており、前記ノズル切替期間における前記燃料供給量の増加分は、該第２ノズル群の燃料供給分担比率とその一次遅れとの偏差に基づいて決定されることとしてもよい。
【０００８】
このように、第２ノズル群の燃料供給分担比率とその一次遅れとの偏差に基づいて、燃料供給量の増加分を決定するので、第２ノズル群の燃料供給量を緩やかに増加させることが可能となる。
【０００９】
上記ガスタービンの制御方法において、前記第１ノズル群および前記第２ノズル群には、前記ノズル切替期間における燃料供給分担比率がそれぞれ設定されており、前記ノズル切替期間における前記燃料供給量の増加分は、前記第１ノズル群に対する前記燃料供給分担比率とその一次遅れとの偏差に基づいて決定されるとともに、前記第２ノズル群から前記燃焼器へ供給されることとしてもよい。
【００１０】
このように、第１ノズル群の燃料供給分担比率を用いて第２ノズル群の燃料増加分を決定することにより、更に効率的なガスタービンの運転を実現することが可能となる。
【００１１】
上記ガスタービンの制御方法において、前記燃料供給量の増加分は、発電プラントの運転状態に応じて調整されることとしてもよい。
【００１２】
これにより、ガスタービンの運転状況に応じて燃料増加分を調整することが可能となる。
【００１３】
上記ガスタービンの制御方法において、前記燃料供給量の増加分は、前記第１ノズル群及び前記第２ノズル群に対して、その燃焼効率を考慮した割合で割り当てられることとしてもよい。
【００１４】
このように、燃料の増加分を第１ノズル群と第２ノズル群とで分担するとともに、各分担の割合は燃焼効率を考慮して決定されるので、ガスタービンの運転効率を更に向上させることが可能となる。
【００１５】
上記ガスタービンの制御方法において、前記第１ノズル群および前記第２ノズル群に対してそれぞれ設定されている前記燃料供給分担比率のうち、少なくともいずれか一方を補正することにより、前記燃焼器への燃料供給量を前記燃料供給量指令値よりも増加させることとしてもよい。
【００１６】
これにより、簡便な計算処理により燃料供給量を適切に制御することが可能となる。
【００１７】
上記ガスタービンの制御方法において、前記燃料供給量の増加分は、前記燃焼器における燃焼効率に応じて決定されることとしてもよい。
【００１８】
これにより、燃焼効率の悪化を補う燃料供給を行うことが可能となる。
【００１９】
上記ガスタービンの制御方法において、前記燃焼効率は、例えば、前記燃焼器に供給される空気流量と燃料流量とに基づいて算出される。
【００２０】
このように、演算によって燃焼効率を求めることにより、燃焼効率を検出するためのセンサ等を不要とすることができる。
【００２１】
上記ガスタービンの制御方法において、前記燃料供給量の増加分は、ガスタービンの出力指令値とガスタービンの出力との偏差に基づいて決定されることとしてもよい。
【００２２】
これにより、ガスタービン出力に関する制御性を向上させることが可能となる。また、ガスタービンの出力をフィードバックして用いることから、燃焼効率、プラントの個体差、その他のばらつきに対して、ロバストな制御を行うことが可能となる。更に、異なった負荷変化レートや切替負荷帯にも対応することが可能となる。
【００２３】
本発明は、燃焼器と、互いに異なる本数のメインノズルを有するとともに、前記燃焼器へ燃料ガスを供給する複数のノズル群とを備え、運転状態に応じて燃料供給に使用するノズル群が切り替えられるガスタービン発電装置であって、今まで使用していた第１ノズル群をこれから使用する第２ノズル群に切り替えるノズル切替期間において、前記第１ノズル群の燃料供給量を徐々に減少させる第１燃料供給指令値を設定する第１制御部と、前記第２ノズル群の燃料供給量を徐々に増加させる第２燃料供給指令値を設定する第２制御部と、前記第１制御部により設定される第１燃料供給指令値および前記第２制御部により設定される第２燃料供給指令値の少なくともいずれか一方を、燃焼器への燃料供給量が増加する方向に補正する補正部とを具備するガスタービン発電装置を提供する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ノズル切替期間におけるガスタービンの出力変動を低減させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明に係るガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電装置の概略構成を示したブロック図である。
図１に示されるように、ガスタービン発電装置１は、ガス化燃料を燃焼する燃焼器２と、燃焼器２から供給された燃焼ガスを膨張させて回転するガスタービン３と、空気を圧縮する圧縮機４と、ガスタービン３に連結された発電機（図示略）とを主な構成として備えている。
【００２７】
上記燃焼器２には、図２３に示されるように、パイロットノズル５１と、パイロットノズル５１の外周に間隔をおいて配置される複数のメインノズル５２とが設けられている。メインノズル５２は、ノズル群Ａとノズル群Ｂとに区分されている。ノズル群Ａを構成するメインノズル５２の本数は、ノズル群Ｂを構成するメインノズル５２の本数よりも少なくされている。本実施形態では、ノズル群Ａは３本のメインノズル５２を有しており、ノズル群Ｂは５本のメインノズル５２を有している。
【００２８】
また、燃焼器２には、ノズル群Ａに燃料ガスを供給する第１燃料流路５と、ノズル群Ｂに燃料ガスを供給する第２燃料流路６とが接続されている。第１燃料流路５および第２燃料流路６には、燃料ガスの流量を調整するための第１流量調節弁７、第２流量調節弁８がそれぞれ設けられている。第１流量調節弁７、第２流量調節弁８の開度は、ガスタービン制御装置１０により制御される。なお、パイロットノズル５１に燃料ガスを供給する燃料流路も当然設けられているが、ここでは省略している。
【００２９】
ガスタービン制御装置１０は、上述した第１流量調節弁７および第２流量調節弁８の開度を制御する外、前記ガスタービンの出力に応じて、燃焼器２への燃料供給に用いるノズル群Ａ，Ｂを切り替える制御を行う。なお、ガスタービン制御装置１０による制御の詳細については後述する。
【００３０】
このようなガスタービン発電装置１においては、燃焼器２に対して上記圧縮機４から圧縮された空気が供給されるとともに、ノズル群Ａ，Ｂ等から燃料ガスが供給される。燃焼器２は、供給された圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスをガスタービン３に供給する。これにより、ガスタービン３は、燃焼ガスが膨張する際のエネルギーで回転させられ、この動力が発電機（図示略）に伝えられることにより発電が行われる。
【００３１】
次に、ガスタービン制御装置１０による制御のうち、ノズル切替期間における燃料流量制御について図２を参照して説明する。
図２は、ガスタービン制御装置１０が有する制御ブロックの一例を示した図である。
図２に示されるように、ガスタービン制御装置１０は、ノズル群Ａに対する燃料指令である第１燃料供給指令値ＭＡＣＳＯを設定する第１制御部１１と、ノズル群Ｂに対する燃料指令である第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯを設定する第２制御部１２と、第２制御部１２により設定される第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯを燃料供給量が増加する方向に補正する補正部１３とを備えている。
【００３２】
ここで、ガスタービン制御装置１０は、ノズル切替期間に使用される燃料供給分担比率（以下「分担比率」という。）を有している。この分担比率は、今まで使用されていたノズル群（以下「第１ノズル群」という。）と、これから使用されるノズル群（以下「第２ノズル群」という）に対してそれぞれ設けられている。ここでは、第１ノズル群に対応する分担比率を第１分担比率ＭＡＲ、第２ノズル群に対応する分担比率を第２分担比率ＭＢＲとする。
【００３３】
例えば、図１に示したガスタービン発電装置１において、ノズル群Ａからノズル群Ｂへノズル群が切り替えられる場合、ノズル群Ａの燃料流量制御については、上述した第１分担比率ＭＡＲが用いられ、ノズル群Ｂの燃料流量制御については、上述した第２分担比率ＭＢＲが用いられることとなる。逆に、ノズル群Ｂからノズル群Ａへノズルが切り替えられる場合には、ノズル群Ｂに第１分担比率ＭＡＲが用いられ、ノズル群Ａに第２分担比率ＭＢＲが用いられることとなる。
【００３４】
図３には、第１分担比率ＭＡＲの一例が、図４には第２分担比率ＭＢＲの一例が示されている。図３に示されるように、例えば、第１分担比率ＭＡＲは、ノズル切替期間において１００％から０％まで一定の割合で減少するように設定されている。また、第２分担比率ＭＢＲは、ノズル切替期間において、０％から１００％まで一定の割合で増加するように設定されている。また、本実施形態では、各時刻における分担比率の合計が１００％で一定となるように、上記第１分担比率ＭＡＲ，第２分担比率ＭＢＲを設定している。
【００３５】
以下、ノズル群Ａからノズル群Ｂにノズルを切り替える場合における燃料流量制御について図２を参照して説明する。
まず、第１制御部１１は、ノズル切替期間において、第１分担比率ＭＡＲ（図３参照）を取得し、この第１分担比率ＭＡＲを燃料供給指令値ＣＳＯに乗算することにより、ノズル群Ａの第１燃料供給指令値ＭＡＣＳＯを設定する。この第１燃料供給指令値ＭＡＣＳＯに応じて第１流量調節弁７（図１参照）が調節されることにより、ノズル群Ａによって燃焼器２に供給される燃料量は略一定の割合で減少することとなる。
【００３６】
一方、第２制御部１２は、ノズル切替期間において、上記第２分担比率ＭＢＲ（図４参照）を取得し、この第２分担比率ＭＢＲを補正部１３に与える。補正部１３は、この第２分担比率ＭＢＲに基づいて、補正量を設定する。
【００３７】
具体的には、補正部１３は、第２分担比率ＭＢＲとその一次遅れとの偏差を求める不完全微分部２１、不完全微分部２１からの出力Ｃ１を関数ＦＸ２に基づいて処理する第２関数器２２、第２分担比率ＭＢＲを関数ＦＸ３に基づいて処理する第３関数器２３、第２関数器２２の出力と第３関数器２３の出力とを乗算する第１乗算器２４、ガスタービンの運転制御に関するパラメータを関数ＦＸ１に基づいて処理する第１関数器２５、および第１関数器２５の出力と第１乗算器２４の出力Ｃ２とを乗算することにより、補正量Ｃ３を生成し、出力する第２乗算器２６を備えている。
【００３８】
上記第２関数器２２が備える関数ＦＸ２および第３関数器２３が備える関数ＦＸ３は、いずれも不完全微分部２１では成形できない補正量の微調整を行うものである。
また、第１関数器２５が備える関数ＦＸ１は、図５に示されるように、ガスタービンの出力が低いときは高い調整量が設定され、ガスタービンの出力が高いときは低い調整量が出力されるように設定されている。つまり、ガスタービンの出力が低いときほど、大きな調整量が出力されるように設定されている。
【００３９】
図６には、上述した不完全微分部２１の出力Ｃ１、第１乗算器２４の出力Ｃ２、第２乗算器２６の出力Ｃ３の一例が示されている。
このようにして補正部１３によって得られた補正量は、第２制御部１２が備える加算器２７に出力される。第２制御部１２の加算器２７は、第２分担比率ＭＢＲに補正量を加算して補正第２分担比率ＭＢＲ´を求める。そして、第２制御部１２は、燃料供給指令値ＣＳＯに補正第２分担比率ＭＢＲ´を乗算することにより、ノズル群Ｂの第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯを設定する。
【００４０】
そして、この第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯに応じて第２流量調節弁８（図１参照）の開度が調節されることにより、ノズル群Ｂによって燃焼器２に供給される燃料量は、単に、燃料供給指令値ＣＳＯに第２分担比率ＭＢＲを乗じた燃料流量よりも多くなる。この結果、燃焼器２には、燃料供給指令値ＣＳＯよりも多くの燃料が供給されることとなり、燃焼器２における燃焼効率の低下を抑制することが可能となる。
【００４１】
以上、説明してきたように、本実施形態に係るガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置１によれば、ノズル切替期間においては、燃焼器２への燃料供給量を燃料供給量指令値ＣＳＯよりも増加させるので、燃焼器２における燃焼効率の低下を抑制でき、この結果、ガスタービン出力の変動を低減させることができる。
また、燃料供給量の増加分は、これから燃料供給に使用される第２ノズル群（上記実施形態では、ノズル群Ｂ）の第２分担比率ＭＢＲと、その一次遅れとの偏差に基づいて決定されるので、第２ノズル群（ノズル群Ｂ）の燃料供給量を緩やかに増加させることが可能となる。
更に、このように決定された補正量Ｃ２をガスタービンの出力等に応じて調整することで、ガスタービンの出力状況に応じて燃料増加分を調整することが可能となる。なお、ガスタービンの出力だけでなく、例えば、上述した関数ＦＸ１として、ガスタービンの要求出力指令、燃料供給指令ＣＳＯ、タービン入口温度Ｔ１Ｔ等のガスタービンの運転状態に関するパラメータを用いた関数式やマップを予め用意しておき、これらの関数式やマップを用いて調整量を求めることとしてもよい。このようにすることで、ガスタービンの運転状況に応じて燃料増加分を調整することが可能となる。
【００４２】
図７から図９は、上記実施形態に係るガスタービン発電装置の効果について示した図である。
図７は、本実施形態におけるガスタービン制御装置１０において、第２分担比率ＭＢＲに補正量が加算された補正第２分担比率ＭＢＲ´の一例を示した図、図８は図７に示される補正第２分担比率ＭＢＲ´が採用されることにより、燃焼器２への燃料が増加したときのガスタービンの出力を示した図、図９は、図７に示される第１分担比率ＭＡＲおよび補正第２分担比率ＭＢＲ´で制御された場合のノズル群Ａの燃料供給量、ノズル群Ｂの燃料供給量、および燃焼器２に供給される全体の燃料供給量を示した図である。
【００４３】
また、図１０は第１分担比率ＭＡＲと第２分担比率ＭＢＲとを示した図、図１１は図１０に示される第１分担比率ＭＡＲと第２分担比率ＭＢＲとが採用された場合のガスタービンの出力を示した図、図１２は、図１０に示される第１分担比率ＭＡＲおよび第２分担比率ＭＢＲで制御された場合のノズル群Ａの燃料供給量、ノズル群Ｂの燃料供給量、および燃焼器２に供給される全体の燃料供給量を示した図である。
【００４４】
これらの図、特に、図８と図１１とに示されるように、ノズル切替期間において、燃焼器２への燃料供給量を増加させることにより、ガスタービンの出力変動が抑制されたことがわかる。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、ガスタービンの運転状態に関するパラメータＰrを第１関数器２５が備える関数ＦＸ１により処理し、この出力を調整量として用いていたが、この第１関数器２５に代えて、図１３に示すように、ガスタービン出力とガスタービンの要求出力指令との偏差を算出する減算器３１と減算器３１の出力をＰＩＤ制御するＰＩＤ制御器３２とを採用することとしてもよい。このような構成とすることで、ガスタービン出力に関する制御性を向上させることが可能となる。
【００４６】
また、上記実施形態においては、第２分担比率ＭＢＲを用いて補正量を決定していたが、これに代えて、図１４に示すように、第１分担比率ＭＡＲを用いて補正量を決定することとしてもよい。
例えば、ノズル群Ａからノズル群Ｂへ切り替える場合、図１５に示されるように、ノズル群Ａの分担比率が低下した領域では、燃焼器２においてノズル群Ａの燃空比が低下し、図１６に示されるように、燃焼効率が低下してしまう。このため、ガスタービンの出力が低下するおそれがある。
【００４７】
この場合、相対的に流量の少ないノズル群Ａの流量増加を図っても効果は少なく、相対的に流量の多いノズル群Ｂの流量を補正する方が効果を期待できる。従って、ノズル群Ａの第１分担比率ＭＡＲを用いてノズル群Ｂの補正量を決定することにより、更に効率的なガスタービンの運転を実現することが可能となる。
なお、上記燃空比は、空燃比の逆数として表され、例えば、以下に示すように、燃料流量を空気流量で除算することで求められる。
燃空比＝燃料流量／空気流量
【００４８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置について説明する。
上述した第１の実施形態においては、第１分担比率ＭＡＲあるいは第２分担比率ＭＢＲを用いて補正量を決定していたが、本実施形態においては、図１７に示されるように、燃焼効率に基づいて補正量を決定する。具体的には、燃焼効率を第４関数器３５が備える関数ＦＸ４により処理し、この出力を補正量とする。ここで、関数ＦＸ４は、図１８に示されるように、燃焼効率が低いときは高い補正量を、燃焼効率が高いときは低い補正量を出力するように設定されている。これにより、燃焼効率の悪化を補う第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯを設定することが可能となる。なお、関数ＦＸ４において、最大補正量αは、１以下の値に設定されている。
【００４９】
ここで、上記燃焼効率は、ガスタービン３の排ガスの計測値に基づいて取得してもよいし、或いは、図１９に示されるように、演算によって求めることとしてもよい。例えば、圧縮機４に供給する空気量を調整するための空気流量指令信号と、ノズル群Ｂの第２燃料供給指令値ＭＢＣＳＯとに基づいて燃空比を求め、この燃空比に対応する燃焼効率をマップから取得することで、燃焼効率を取得することとしてもよい。
【００５０】
図２０は、燃焼効率を求めるマップの一例を示した図である。図２０に示されるように、燃焼効率は、燃空比が大きくなるほど高い値をとり、ある燃空比を超えたところで一定となる。そして、このようにして演算によって求めた燃焼効率を上述した第４関数器３５に入力する。このように、演算によって燃焼効率を求めることにより、燃焼効率を検出するためのセンサ等を不要とすることができる。
【００５１】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係るガスタービンの制御方法およびガスタービン発電装置について説明する。
上述した第１の実施形態においては、第１分担比率ＭＡＲ、第２分担比率ＭＢＲを用いて補正量を決定していたが、本実施形態においては、図２１に示されるように、ガスタービンの出力とガスタービンの要求出力指令との偏差に基づいて補正量を決定する。
具体的には、図２１に示されるように、ガスタービンの出力とガスタービンの要求出力指令との偏差を第７関数器３７が備える関数ＦＸ７により処理し、この出力を補正量とする。ここで、関数ＦＸ７は、図２２に示されるように、偏差が大きくなるほど、大きな補正量が出力されるように設定されている。
【００５２】
このように、ガスタービンの出力をフィードバックして補正量を求めることにより、制御性を向上させることが可能となる。また、フィードバックした値を使用することから、燃焼効率、プラント個体差、その他のばらつきに対してロバストな制御を行うことが可能となる。更に、異なった負荷変化レートや切替負荷帯にも対応することが可能となる。
なお、本実施形態においては、上述した第７関数器３７に代えて、図１３に示したようなＰＩＤ制御器３２を用いることとしてもよい。
【００５３】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係るガスタービンの制御方法及びガスタービンの発電装置について説明する。
上述した第１の実施形態においては、ノズル群Ｂの第２分担比率ＭＢＲを補正することで、ノズル群Ｂの燃料供給指令ＭＢＣＳＯを増加させ、燃焼器２に供給する燃料供給量を増加させていたが、これに代えて、ノズル群Ａの第１分担比率ＭＡＲおよびノズル群Ｂの第２分担比率ＭＢＲを補正することによって、燃焼器２への燃料供給量を増加させることとしてもよい。
このように、燃料の増加分をノズル群Ａとノズル群Ｂとで分担することにより、ガスタービンの運転効率を更に向上させることが可能となる。
【００５４】
また、上述したように、燃空比が低下すると燃焼効率の低下を招き、ガスタービンの出力が低下することとなる。このような燃焼効率の特性を考慮し、例えば、ノズル群Ａの燃料供給量がノズル群Ｂの燃料供給量よりも多い期間、例えば、ノズル切替期間の前半においては、ノズル群Ａの補正量をノズル群Ｂの補正量よりも多めに設定し、また、ノズル群Ｂの燃料供給量がノズル群Ａの燃料供給量よりも多い期間、例えば、ノズル切替期間の後半においては、ノズル群Ｂの補正量をノズル群Ａの補正量よりも多めに設定することで、燃焼効率のよいノズル群を用いて燃料の増量を図ることとしてもよい。これにより、燃焼効率を向上させることができ、ノズルの切替時におけるガスタービンの出力低下を更に抑制することができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【００５６】
例えば、上述した各実施形態においては、ノズル群Ａとノズル群Ｂとの２つのノズル群を有し、これらを切り替えることについて説明したが、ノズル群は２以上設けられていてもよい。この場合にも順次ノズル群が切り替えられることとなるので、今まで使用されていたノズル群を第１ノズル群、これから使用されるノズル群を第２ノズル群として定義し、上述した第１分担比率および第２分担比率を用いることとすればよい。
また、第１分担比率ＭＡＲ、第２分担比率ＭＢＲは一例であり、異なる特性で描かれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン発電装置の概略構成を示したブロック図である。
【図２】ガスタービン制御装置が有する制御ブロックの一例を示した図である。
【図３】第１分担比率の一例を示す図である。
【図４】第２分担比率ＭＢＲの一例を示す図である。
【図５】第１関数器が備える関数ＦＸ１の一例を示した図である。
【図６】不完全微分部の出力、第１乗算器の出力、第２乗算器の出力の一例を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態におけるガスタービン制御装置において、第２分担比率に補正量が加算された補正第２分担比率の一例を示した図である。
【図８】図７に示される補正第２分担比率が採用されることにより、燃焼器への燃料が増加したときのガスタービンの出力を示した図である。
【図９】図７に示される第１分担比率および補正第２分担比率で制御された場合のノズル群Ａの燃料供給量、ノズル群Ｂの燃料供給量、および燃焼器に供給される全体の燃料供給量を示した図である。
【図１０】第１分担比率と第２分担比率とを示した図である。
【図１１】図１０に示される第１分担比率と第２分担比率とが採用された場合のガスタービンの出力を示した図である。
【図１２】図１０に示される第１分担比率および第２分担比率で制御された場合のノズル群Ａの燃料供給量、ノズル群Ｂの燃料供給量、および燃焼器に供給される全体の燃料供給量を示した図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン制御装置が備える補正部の他の構成例を示した図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態に係るガスタービン制御装置が備える補正部において、第１分担比率を用いて補正量を決定することとした他の構成例を示した図である。
【図１５】ノズル群Ａの分担比率が低下したときの説明をするための図である。
【図１６】燃空比と燃料効率との関係を示した図である。
【図１７】本発明の第２の実施形態に係るガスタービン制御装置が有する制御ブロックの一例を示した図である。
【図１８】第４関数器が備える関数ＦＸ４の一例を示した図である。
【図１９】図１７に示した制御ブロックの他の構成例を示した図である。
【図２０】燃焼効率を求めるマップの一例を示した図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態に係るガスタービン制御装置が有する制御ブロックの一例を示した図である。
【図２２】第７関数器が備える関数ＦＸ７の一例を示した図である。
【図２３】パイロットノズルと複数のメインノズルとについて説明するための図である。
【図２４】ノズル切替期間における従来の燃料流量制御について説明するための図である。
【図２５】従来の燃料流量制御を行った場合のガスタービンの出力変動を模式化して示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  ガスタービン発電装置
２  燃焼器
３  ガスタービン
４  圧縮機
５  第１燃料流路
６  第２燃料流路
７  第１流量調節弁
８  第２流量調節弁
１０  ガスタービン制御装置
１１  第１制御部
１２  第２制御部
１３  補正部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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