(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転数計で検知された圧縮機の回転数、吸気温度計で検知された前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度、及び、組成検知器で検知された前記吸気ガスの組成に関する組成データを受け付ける受付部と、
前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出部と、
前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出部と、
を備え、
前記修正回転数算出部は、
前記比熱比を前記比熱比自体の大きさに応じて変更した疑似比熱比を求める疑似比熱比演算部と、
前記回転数と、前記吸気温度と、前記ガス定数と、前記疑似比熱比とを用いて、前記疑似修正回転数を求める修正回転数演算部と、
を有し、
前記疑似比熱比演算部は、前記比熱比に変更係数を掛けて、前記疑似比熱比を求め、
前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して正の相関性を持って変化し、
前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より大きい、
修正回転数算出装置。
【請求項２】
回転数計で検知された圧縮機の回転数、吸気温度計で検知された前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度、及び、組成検知器で検知された前記吸気ガスの組成に関する組成データを受け付ける受付部と、
前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出部と、
前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出部と、
を備え、
前記修正回転数算出部は、
前記回転数と、前記吸気温度と、前記ガス定数と、前記比熱比とを用いて、前記修正回転数を求める第一演算部と、
前記修正回転数に変更係数を掛けて、前記疑似修正回転数を求める第二演算部と、
を有し、
前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して負の相関性を持って変化し、
前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より小さい、
修正回転数算出装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の修正回転数算出装置において、
前記組成検知器は、前記吸気ガスを構成する複数種類のガス毎の濃度を検知する濃度計を有する、
修正回転数算出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の修正回転数算出装置と、
前記圧縮機のサージングを防止する操作端を制御するサージ制御部と、
を備え、
前記受付部は、圧力計で検知された前記圧縮機の吐出圧力を少なくとも受け付け、
前記サージ制御部は、
前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定部と、
前記受付部が受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算部と、
前記制限圧力比設定部が定めた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算部が求めた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定部と、
を有する、
圧縮機の制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の修正回転数算出装置と、
前記圧縮機のサージングを防止する操作端を制御するサージ制御部と、
を備え、
前記受付部は、圧力計で検知された前記圧縮機の吐出圧力を少なくとも受け付け、
前記サージ制御部は、
前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定部と、
前記受付部が受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算部と、
前記制限圧力比設定部が定めた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算部が求めた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定部と、
を有し、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比と前記疑似修正回転数と前記操作端の操作量と前記圧力比との予め定められた関係を用いて、前記疑似比熱比演算部が求めた前記疑似比熱比と前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数と前記現実の圧力比とに応じた前記操作量を定める、
圧縮機の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧縮機の制御装置において、
前記操作端は、前記吸気ガスの流量を調節する吸気量調節器を有し、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の圧縮機の制御装置において、
前記操作端は、前記圧縮機が吐出して他の機器に供給するガスである供給ガスの流量を調節する供給量調節弁を有し、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御装置。
【請求項８】
請求項６に記載の圧縮機の制御装置において、
前記操作端は、前記圧縮機を停止させるトリップ操作端を有し、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で、且つ前記吸気量調節器の操作量が前記吸気量調節器にとって最少吸気流量となる最少操作量である場合に、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数が予め定められた値以下になると、前記トリップ操作端に対して前記圧縮機を停止させる動作の実行の指令を出力する、
圧縮機の制御装置。
【請求項９】
請求項６又は８に記載の圧縮機の制御装置において、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を多くする操作量を出力する、
圧縮機の制御装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の圧縮機の制御装置において、
前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御装置。
【請求項１１】
請求項４から１０のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記圧縮機と、
前記操作端と、
を備えるガス供給設備。
【請求項１２】
請求項４から１０のいずれか一項に記載の制御装置と、
ガス燃料を圧縮する前記圧縮機と、
前記操作端と、
前記圧縮機で圧縮された前記ガス燃料が流入し、前記ガス燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、
を備えるガスタービンプラント。
【請求項１３】
圧縮機の回転数を検知する回転数検知工程と、
前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度を検知する温度検知工程と、
前記吸気ガスの組成に関する組成データを検知する組成データ検知工程と、
前記回転数、前記吸気温度、前記組成データを受け付ける受付工程と、
前記受付工程で受け付けた前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出工程と、
前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出工程と、
を実行し、
前記修正回転数算出工程は、
前記比熱比を前記比熱比自体の大きさに応じて変更した疑似比熱比を求める疑似比熱比演算工程と、
前記回転数と、前記吸気温度と、前記ガス定数と、前記疑似比熱比とを用いて、前記疑似修正回転数を求める修正回転数演算工程と、
を含み、
前記疑似比熱比演算工程では、前記比熱比に変更係数を掛けて、前記疑似比熱比を求め、
前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して正の相関性を持って変化し、
前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より大きい、
修正回転数算出方法。
【請求項１４】
圧縮機の回転数を検知する回転数検知工程と、
前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度を検知する温度検知工程と、
前記吸気ガスの組成に関する組成データを検知する組成データ検知工程と、
前記回転数、前記吸気温度、前記組成データを受け付ける受付工程と、
前記受付工程で受け付けた前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出工程と、
前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出工程と、
を実行し、
前記修正回転数算出工程は、
前記回転数と、前記吸気温度と、前記ガス定数と、前記比熱比とを用いて、前記修正回転数を求める第一演算工程と、
前記修正回転数に変更係数を掛けて、前記疑似修正回転数を求める第二演算工程と、
を含み、
前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して負の相関性を持って変化し、
前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より小さい、
修正回転数算出方法。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の修正回転数算出方法において、
前記組成データ検知工程では、前記吸気ガスを構成する複数種類のガス毎の濃度を検知する、
修正回転数算出方法。
【請求項１６】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載の修正回転数算出方法を実行すると共に、
前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力検知工程と、
前記圧縮機のサージングを防止する操作端の動作を制御するサージ制御工程と、
を実行し、
前記受付工程では、前記吐出圧力を受け付け、
前記サージ制御工程は、
前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出工程で算出された記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定工程と、
前記受付工程で受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算工程と、
前記制限圧力比設定工程で定められた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算工程で求められた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定工程と、
を含む、
圧縮機の制御方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の修正回転数算出方法を実行すると共に、
前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力検知工程と、
前記圧縮機のサージングを防止する操作端の動作を制御するサージ制御工程と、
を実行し、
前記受付工程では、前記吐出圧力を受け付け、
前記サージ制御工程は、
前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出工程で算出された記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定工程と、
前記受付工程で受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算工程と、
前記制限圧力比設定工程で定められた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算工程で求められた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定工程と、
を含み、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比と前記疑似修正回転数と前記操作端の操作量と前記圧力比との予め定められた関係を用いて、前記疑似比熱比演算工程で求められた前記疑似比熱比と前記修正回転数算出工程で算出された前記疑似修正回転数と前記現実の圧力比とに応じた前記操作量を定める、
圧縮機の制御方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の圧縮機の制御方法において、
前記操作端は、前記吸気ガスの流量を調節する吸気量調節器を有し、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御方法。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の圧縮機の制御方法において、
前記操作端は、前記圧縮機が吐出して他の機器に供給するガスである供給ガスの流量を調節する供給量調節弁を有し、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の圧縮機の制御方法において、
前記操作端は、前記圧縮機を停止させるトリップ操作端を有し、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で、且つ前記吸気量調節器の操作量が前記吸気量調節器にとって最少吸気流量となる最少操作量である場合に、前記修正回転数算出工程で算出された前記疑似修正回転数が予め定められた値以下になると、前記トリップ操作端に対して前記圧縮機を停止させる動作の実行の指令を出力する、
圧縮機の制御方法。
【請求項２１】
請求項１８又は２０に記載の圧縮機の制御方法において、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を多くする操作量を出力する、
圧縮機の制御方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の圧縮機の制御方法において、
前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力する、
圧縮機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機の修正回転数算出方法、圧縮機の制御方法、これらの方法を実行する装置、及びこの装置を備えるガスタービンプラントに関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の運転では、圧縮機やその周りの機器等を保護する観点から、圧縮機内での圧力変動や逆流を伴うサージングと呼ばれる振動現象を避ける必要がある。
【０００３】
このサージングは、圧縮機の実際の圧力比が限界圧力比よりも小さくなるよう制御することで防ぐことができる。この限界圧力比は、圧縮機の修正回転数毎に定まっている。この修正回転数は、圧縮機の現実の回転数、吸気ガスの比熱比、吸気ガスのガス定数、吸気ガスの温度により定まる値である。よって、この修正回転数は、吸気ガスの温度や組成等に応じて変化する。すなわち、吸気ガスの温度や組成等が変わると、これに伴って修正回転数が変化する結果、限界圧力比も変わる。
【０００４】
製鉄所の高炉からのＢＦＧ（Blast Furnace Gas）は、高炉状況に応じて、ガス温度やガス組成が変化する。このため、このようなＢＦＧを圧縮するガス圧縮機では、サージングを抑えるため、ガス組成等に応じた修正回転数を求める必要がある。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、吸気ガスの温度を検知し、この温度に応じた修正回転数を求め、この修正回転数に対応した限界圧力比を定める方法を提案している。また、この特許文献１では、吸気ガスの温度及び密度を検知し、これら温度及び密度に応じた修正回転数を求め、この修正回転数に対応した限界圧力比を定める方法も提案している。さらに、この特許文献１では、吸気ガスの温度を検知すると共に、ガスクロマトグラフで吸気ガスの組成を検知し、これら温度及び組成に応じた修正回転数を求め、この修正回転数に対応した限界圧力比を定める方法等も提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３２０６２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の方法は、圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの状態、例えば、温度や組成等が変化する場合に基本的に有効である。しかしながら、吸気ガスの比熱比が大きく変動する場合、上記特許文献１に記載の方法で求めた修正回転数に基づいて、圧縮機の運転状態を管理すると、サージングを起こす可能性があるという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、吸気ガスの比熱比が大きく変動する場合でも、圧縮機の運転状態の管理に有効な修正回転数算出方法、圧縮機の制御方法、これらの方法を実行する装置、及びこの装置を備えるガスタービンプラント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】
【０００９】
前記問題点を解決するための発明に係る一態様としての修正回転数算出装置は、
回転数計で検知された圧縮機の回転数、吸気温度計で検知された前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度、及び、組成検知器で検知された前記吸気ガスの組成に関する組成データを受け付ける受付部と、前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出部と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出部と、を備える。前記修正回転数算出部は、前記比熱比を前記比熱比自体の大きさに応じて変更した疑似比熱比を求める疑似比熱比演算部と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記疑似比熱比とを用いて、前記疑似修正回転数を求める修正回転数演算部と、を有する。前記疑似比熱比演算部は、前記比熱比に変更係数を掛けて、前記疑似比熱比を求める。前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して正の相関性を持って変化する。前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より大きい。
前記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての修正回転数算出装置は、
回転数計で検知された圧縮機の回転数、吸気温度計で検知された前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度、及び、組成検知器で検知された前記吸気ガスの組成に関する組成データを受け付ける受付部と、前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出部と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出部と、を備える。前記修正回転数算出部は、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて、前記修正回転数を求める第一演算部と、前記修正回転数に変更係数を掛けて、前記疑似修正回転数を求める第二演算部と、を有する。前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して負の相関性を持って変化する。前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より小さい。
【００１０】
比熱比が大きいガスの場合、圧縮機の前段側に比べて後段側の修正回転数が低くなる。よって、比熱比が大きいガスの場合、後段側のガス吸込能力の低下を補うために、前段の翼負荷が高まることになる。前段の翼負荷が高まると、サージングに対する余裕度が低下する。このため、比熱比が大きいガスの場合、前段の翼負荷と相関性を有する後段での修正回転数で圧縮機の運転を管理することが好ましい。
【００１１】
当該修正回転数算出装置では、比熱比が大きいガスの場合、後段での修正回転数の低下が疑似修正回転数に反映される。よって、当該修正回転数算出装置では、吸気ガスの比熱比が大きく変動する場合でも、圧縮機の運転管理に有効な修正回転数を提供することができる。
【００１５】
以上のいずれかの前記修正回転数算出装置において、前記組成検知器は、前記吸気ガスを構成する複数種類のガス毎の濃度を検知する濃度計を有してもよい。
【００１６】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての圧縮機の制御装置は、
以上のいずれかの前記修正回転数算出装置と、前記圧縮機のサージングを防止する操作端を制御するサージ制御部と、を備え、前記受付部は、圧力計で検知された前記圧縮機の吐出圧力を少なくとも受け付け、前記サージ制御部は、前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定部と、前記受付部が受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算部と、前記制限圧力比設定部が定めた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算部が求めた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定部と、を有する。
【００１７】
当該制御装置では、吸気ガスの比熱比が大きく変化する場合でも、圧縮機の圧力比を適正に管理することができ、圧縮機のサージング発生を抑えることができる。
【００１８】
上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての圧縮機の制御装置は、
前記疑似比熱比演算部を有する、いずれかの前記修正回転数算出装置と、前記圧縮機のサージングを防止する操作端を制御するサージ制御部と、を備え、前記受付部は、圧力計で検知された前記圧縮機の吐出圧力を少なくとも受け付け、前記サージ制御部は、前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定部と、前記受付部が受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算部と、前記制限圧力比設定部が定めた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算部が求めた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定部と、を有し、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比と前記疑似修正回転数と前記操作端の操作量と前記圧力比との予め定められた関係を用いて、前記疑似比熱比演算部が求めた前記疑似比熱比と前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数と前記現実の圧力比とに応じた前記操作量を定める。
【００１９】
当該制御装置では、吸気ガスの比熱比が大きく変化する場合でも、圧縮機の圧力比を適正に管理することができ、圧縮機のサージング発生を抑えることができる。
【００２０】
ここで、前記疑似比熱比演算部を有する前記圧縮機の制御装置において、前記操作端は、前記吸気ガスの流量を調節する吸気量調節器を有し、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【００２１】
また、前記疑似比熱比演算部を有する、いずれかの前記圧縮機の制御装置において、前記操作端は、前記圧縮機が吐出して他の機器に供給するガスである供給ガスの流量を調節する供給量調節弁を有し、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【００２２】
また、前記操作端が前記吸気量調節器を有する、前記圧縮機の制御装置において、前記操作端は、前記圧縮機を停止させるトリップ操作端を有し、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で、且つ前記吸気量調節器の操作量が前記吸気量調節器にとって最少吸気流量となる最少操作量である場合に、前記修正回転数算出装置が算出した前記疑似修正回転数が予め定められた値以下になると、前記トリップ操作端に対して前記圧縮機を停止させる動作の実行の指令を出力してもよい。
【００２３】
前記操作端が前記吸気量調節器を有する、いずれかの前記圧縮機の制御装置において、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を多くする操作量を出力してもよい。
【００２４】
前記操作端が前記供給量調節弁を有する、前記圧縮機の制御装置において、前記操作量設定部は、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【００２５】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガス供給設備は、
以上のいずれかの前記制御装置と、前記圧縮機と、前記操作端と、を備える。
【００２６】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービンプラントは、
以上のいずれかの前記制御装置と、ガス燃料を圧縮する前記圧縮機と、前記操作端と、前記圧縮機で圧縮された前記ガス燃料が流入し、前記ガス燃料を燃焼させて駆動するガスタービンと、を備える。
【００２７】
前記問題点を解決するための発明に係る一態様としての修正回転数算出方法は、
圧縮機の回転数を検知する回転数検知工程と、前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度を検知する温度検知工程と、前記吸気ガスの組成に関する組成データを検知する組成データ検知工程と、前記回転数と前記吸気温度と前記組成データとを受け付ける受付工程と、前記受付工程で受け付けた前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出工程と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出工程と、を実行する。前記修正回転数算出工程は、前記比熱比を前記比熱比自体の大きさに応じて変更した疑似比熱比を求める疑似比熱比演算工程と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記疑似比熱比とを用いて、前記疑似修正回転数を求める修正回転数演算工程と、を含む。前記疑似比熱比演算工程では、前記比熱比に変更係数を掛けて、前記疑似比熱比を求める。前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して正の相関性を持って変化する。前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より大きい。
前記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての修正回転数算出方法は、
圧縮機の回転数を検知する回転数検知工程と、前記圧縮機に吸い込まれる吸気ガスの温度である吸気温度を検知する温度検知工程と、前記吸気ガスの組成に関する組成データを検知する組成データ検知工程と、前記回転数と前記吸気温度と前記組成データを受け付ける受付工程と、前記受付工程で受け付けた前記組成データに基づき、前記吸気ガスの比熱比及びガス定数を求めるガスパラメータ算出工程と、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて求められる前記圧縮機の修正回転数を、前記比熱比の大きさに応じて変更した疑似修正回転数を算出する修正回転数算出工程と、を実行する。前記修正回転数算出工程は、前記回転数と前記吸気温度と前記ガス定数と前記比熱比とを用いて、前記修正回転数を求める第一演算工程と、前記修正回転数に変更係数を掛けて、前記疑似修正回転数を求める第二演算工程と、を含む。前記変更係数は、前記比熱比の変化に対して負の相関性を持って変化する。前記比熱比が予め定められた値より大きい場合の前記変更係数の変化率は、前記比熱比の変化率より小さい。
【００３１】
以上のいずれかの前記修正回転数算出方法において、前記組成データ検知工程では、前記吸気ガスを構成する複数種類のガス毎の濃度を検知してもよい。
【００３２】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としての圧縮機の制御方法は、
以上のいずれかの修正回転数算出方法を実行すると共に、前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力検知工程と、前記圧縮機のサージングを防止する操作端の動作を制御するサージ制御工程と、を実行し、前記受付工程では、前記吐出圧力を受け付け、前記サージ制御工程は、前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出工程で算出された記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定工程と、前記受付工程で受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算工程と、前記制限圧力比設定工程で定められた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算工程で求められた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定工程と、を含んでもよい。
【００３３】
上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としての圧縮機の制御方法は、
前記疑似比熱比演算工程を含む、前記修正回転数算出方法を実行すると共に、前記圧縮機の吐出圧力を検知する圧力検知工程と、前記圧縮機のサージングを防止する操作端の動作を制御するサージ制御工程と、を実行し、前記受付工程では、前記吐出圧力を受け付け、前記サージ制御工程は、前記圧縮機の限界圧力比より予め定められた分だけ小さい制限圧力比と疑似修正回転数との予め定められた関係を用いて、前記修正回転数算出工程で算出された記疑似修正回転数に対する制限圧力比を定める制限圧力比設定工程と、前記受付工程で受け付けた前記吐出圧力で定まる前記圧縮機の現実の圧力比を求める実圧力比演算工程と、前記制限圧力比設定工程で定められた前記制限圧力比と、前記実圧力比演算工程で求められた前記現実の圧力比とを比較し、比較結果に応じて前記操作端の操作量を定めて、前記操作量を前記操作端に出力する操作量設定工程と、を含み、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比と前記疑似修正回転数と前記操作端の操作量と前記圧力比との予め定められた関係を用いて、前記疑似比熱比演算工程で求められた前記疑似比熱比と前記修正回転数算出工程で算出された前記疑似修正回転数と前記現実の圧力比とに応じた前記操作量を定める。
【００３４】
ここで、前記疑似比熱比演算工程を含む、前記圧縮機の制御方法において、前記操作端は、前記吸気ガスの流量を調節する吸気量調節器を有し、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【００３５】
前記疑似比熱比演算工程を含む、以上のいずれかの前記圧縮機の制御方法において、前記操作端は、前記圧縮機が吐出して他の機器に供給するガスである供給ガスの流量を調節する供給量調節弁を有し、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【００３６】
前記操作端が前記吸気量調節器を有する、前記圧縮機の制御方法において、前記操作端は、前記圧縮機を停止させるトリップ操作端を有し、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値以上で、且つ前記吸気量調節器の操作量が前記吸気量調節器にとって最少吸気流量となる最少操作量である場合に、前記修正回転数算出工程で算出された前記疑似修正回転数が予め定められた値以下になると、前記トリップ操作端に対して前記圧縮機を停止させる動作の実行の指令を出力してもよい。
【００３７】
前記操作端が前記吸気量調節器を有する、いずれかの前記圧縮機の制御方法において、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記吸気量調節器に対して、前記吸気ガスの流量を多くする操作量を出力してもよい。
【００３８】
前記操作端が前記供給量調節弁を有する、前記圧縮機の制御方法において、前記操作量設定工程では、前記疑似比熱比が予め定められた値より小さく且つ前記現実の圧力比が前記制限圧力比以上である場合に、前記供給量調節弁に対して、前記供給ガスの流量を少なくする操作量を出力してもよい。
【発明の効果】
【００３９】
本発明に一態様によれば、吸気ガスの比熱比が大きく変動する場合でも、圧縮機の運転状態の管理に有効な修正回転数を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
【図２】本発明に係る一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。
【図３】圧縮機の特性を示すグラフである。
【図４】本発明に係る一実施形態における比熱比と変更係数との関係を示すグラフである。
【図５】比熱比毎における、圧縮機の流路内での各種パラメータの変化を示すグラフである。同図の（ａ）は、比熱比毎における、圧縮機の流路内でのガス温度の変化を示すグラフである。同図の（ｂ）は、比熱比毎における、圧縮機の流路内での修正回転数の変化を示すグラフである。同図の（ｃ）は、比熱比毎における、圧縮機の流路内での翼負荷の変化を示すグラフである。
【図６】比熱比毎の修正回転数と圧力比との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る一実施形態における比熱比毎の疑似修正回転数と圧力比との関係を示すグラフである。
【図８】本発明に係る一実施形態における開度演算部に記憶されている、疑似比熱比と疑似修正回転数と操作端の操作量と圧力比との関係を示す説明図である。
【図９】本発明に係る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】本発明に係る一実施形態における疑似比熱比が小さい場合の制限開度特性曲線を示すグラフである。
【図１１】本発明に係る一実施形態における疑似比熱比が大きい場合の制限開度特性曲線を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る一実施形態における疑似比熱比が大きい場合に、圧縮機がトリップするまでの圧力比及び疑似修正回転数の変化を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明に係る圧縮設備を含むガスタービンプラントの一実施形態、及び各種変形例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４２】
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、燃料ガスにより駆動するガスタービン１０と、このガスタービン１０の駆動で発電する発電機１９と、ガスタービン１０に燃料ガスを供給する燃料ガス供給設備２０と、を備えている。
【００４３】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する空気圧縮機１１と、空気圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料ガスを燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１２と、燃焼ガスにより駆動するタービン１３と、を備えている。
【００４４】
燃料ガス供給設備２０は、製鉄所の高炉Ｂから排気されるＢＦＧ（Blast Furnace Gas）が通る燃料ライン２１と、燃料ガスとしてのＢＦＧを圧縮する軸流式の燃料ガス圧縮機３０と、燃料ガス圧縮機３０で圧縮された燃料ガスを燃焼器１２に供給する燃料供給ライン２２と、燃料供給ライン２２中の燃料ガスを燃料ライン２１に戻す燃料リターンライン２４と、を備えている。
【００４５】
燃料ガス供給設備２０は、さらに、燃料ライン２１を通る燃料ガス中のダスト等を集塵する電気集塵器（ＥＰ（electrostatic Precipitator））２６と、燃料リターンライン２４を通っている燃料ガスを冷却する冷却器２７と、を備えている。電気集塵器２６は、燃料ライン２１中であって、燃料リターンライン２４と燃料ライン２１との合流位置よりも下流側である燃料ガス圧縮機３０側の位置に設けられている。
【００４６】
燃料ライン２１中であって電気集塵器２６よりも下流側の位置には、燃料ライン２１を通る燃料ガスの状態量等を検知する各種検知器が設けられている。具体的に、燃料ライン２１には、燃料ガス圧縮機３０に吸い込まれる燃料ガスである吸気ガスの温度Ｔを検知する吸気温度計４１、吸気ガスの圧力Ｐinを検知する吸気圧力計４２と、吸気ガス中の水素濃度Ｈ２を検知する水素濃度計４５と、吸気ガス中の窒素濃度Ｎ２を検知する窒素濃度計４６と、吸気ガス中の一酸化炭素濃度ＣＯを検知する一酸化炭素濃度計４７と、吸気ガス中の二酸化炭素濃度ＣＯ２を検知する二酸化炭素濃度計４８と、吸気ガス中のメタン濃度ＣＨ４を検知するメタン濃度計４９とが設けられている。組成検知器４５〜４９は、これら水素濃度計４５と窒素濃度計４６と一酸化炭素濃度計４７と二酸化炭素濃度計４８とメタン濃度計４９とで構成される。
【００４７】
燃料供給ライン２２には、ここを通って燃焼器１２に供給される燃料ガスの流量を調節する供給量調節弁２３と、燃料ガス圧縮機３０から吐出された燃料ガスの圧力Ｐoutを検知する吐出圧力計４３と、が設けられている。供給量調節弁２３は、燃料供給ライン２２中で燃料リターンライン２４との分岐位置よりも下流側である燃焼器１２側の位置に設けられている。吐出圧力計４３は、燃料供給ライン２２中で燃料リターンライン２４との分岐位置よりも上流側である燃料ガス圧縮機３０側の位置に設けられている。燃料リターンライン２４には、燃料供給ライン２２を流れる燃料ガスのうちで燃料ライン２１に戻す燃料ガスの流量を調節する再循環量調節弁２５が設けられている。
【００４８】
燃料ガス圧縮機３０は、軸線を中心として回転するロータ３１と、ロータ３１を覆うケーシング３２と、ケーシング３２内に吸い込まれる燃料ガスの吸気量を調節するための吸気量調節器３３を備えている。ロータ３１は、軸線を中心として、この軸線に平行な軸方向に延びるロータ軸部と、このロータ軸部の外周に固定されている複数の動翼列と、を有する。複数の動翼列は、軸方向に並んでいる。各動翼列は、いずれも、軸線を中心として周方向に並ぶ複数の動翼を有する。よって、この燃料ガス圧縮機３０は、多段軸流圧縮機である。吸気量調節器３３は、ケーシング３２内であってケーシング３２の吸込口の近くに設けられている翼３４と、この翼３４の開度を変える翼駆動装置３５とを有している。燃料ガス圧縮機３０のロータ３１は、発電機１９又はガスタービン１０のロータと、クラッチ３８及び減速機３９を介して機械的に接続されている。燃料ガス圧縮機３０には、そのロータ３１の回転数Ｎを検知する回転数計４４が設けられている。
【００４９】
燃料ガス供給設備２０は、さらに、各種検知器で検知された値に基づいて、燃料ガス圧縮機３０のサージング等を防止する操作端を制御する制御装置１００を備えている。操作端は、ここでは、吸気量調節器３３、供給量調節弁２３、クラッチ３８である。なお、以下では、燃焼ガス圧縮機３０を単に圧縮機３０という。
【００５０】
次に、圧縮機の特性について、図３に示すグラフを用いて説明する。なお、同グラフの横軸は、圧縮機の修正流量であり、縦軸は、圧縮機の圧力比である。また、同グラフでは、修正流量の変化に伴う限界圧力比の変化を示す限界圧力比曲線Ｃｒと、修正流量の変化に伴う制限圧力比の変化を示す制限圧力比曲線Ｃｌと、修正回転数毎の修正流量と圧力比との関係を示す修正回転数特性曲線Ｎｒと、を示している。なお、制限圧力比とは、限界圧力比よりも圧力比が予め定められた分だけ小さい圧力比のことである。
【００５１】
まず、圧縮機の特性を説明するにあたって使用する各種パラメータについて説明する。
【００５２】
圧力比Ｒは、吸気ガスの圧力Ｐinに対する吐出ガスの圧力Ｐoutの比（Ｐout／Ｐin）である。よって、圧力比Ｒは、吸気ガスの圧力Ｐinに対して吐出ガスＰoutの圧力が高くなれば、大きくなる。
【００５３】
修正流量Ｇ０は、圧縮機が吸い込む吸気ガスの現実の質量流量Ｇを、この吸気ガスの状態に応じて修正した流量であり、以下の式（１）で定義される。・
【００５４】
Ｇo＝Ｇ×［√{（κo・Ｒ・Ｔ）／（κ・Ｒo・Ｔo）}］／（Ｐ／Ｐo）  ・・・・（１）
ここで、
Ｇo：修正流量
Ｇ：吸気ガスの現実の質量流量
κo：吸気ガスの基準比熱比
κ：吸気ガスの現実の比熱比
Ｒo：吸気ガスの基準ガス定数
Ｒ：吸気ガスの現実のガス定数
Ｔo：吸気ガスの基準温度
Ｔ：吸気ガスの現実の温度
Ｐo：吸気ガスの基準圧力
Ｐ：吸気ガスの現実の圧力
である。
【００５５】
修正回転数Ｎoは、圧縮機の回転数Ｎを、この圧縮機が吸い込む吸気ガスの状態に応じて修正した回転数であり、以下の式（２）で定義される。
【００５６】
Ｎo＝Ｎ×√{（κo・Ｒo・Ｔo）／（κ・Ｒ・Ｔ）}  ・・・・・・・・・・・・（２）
ここで、
Ｎo：修正回転数
Ｎ：現実の回転数
である。なお、この式（２）で求められる修正回転数Ｎoは、吸気ガスに関する各種パラメータを用いて求められる関係上、圧縮機３０の入口（又は前段）での修正回転数である。
【００５７】
また、修正回転数比αは、修正回転数Ｎoに対する現実の回転数Ｎの比で、以下の式（３）で定義される。
α＝{Ｎ×√（κo・Ｒo・Ｔo）}／{Ｎo×√（κ・Ｒ・Ｔ）}  ・・・・・・・・（３）
【００５８】
修正回転数Ｎoを定めるパラメータのうちで、現実の回転数Ｎ、現実の吸気ガスの比熱比κ、現実の吸気ガスのガス定数Ｒ、現実の吸気ガスの温度Ｔは、いずれも、変化するパラメータである。一方、残りのパラメータである吸気ガスの基準比熱比κo、吸気ガスの基準ガス定数Ｒo、吸気ガスの基準温度Ｔoは、いずれも、圧縮機の設計段階で定まるパラメータであり、固定値である。
【００５９】
限界圧力比は、圧縮機の圧力比がこれよりも大きくなるとサージングを起こすとされる圧力比である。圧縮機の限界圧力比曲線Ｃｒは、図３に示すように、修正流量が増加するに連れて限界圧力比が大きくなる曲線である。
【００６０】
修正流量の変化に対して、ある修正回転数Ｎoを維持する場合、つまり、吸気ガスの状態が一定のときに圧縮機の現実の回転数Ｎを一定に維持する場合の圧力比は、修正流量が限界圧力比での修正流量から増加する場合、急激に小さくなる。すなわち、ある修正回転数Ｎoの修正回転数特性曲線Ｎｒは、図３に示すグラフ中で急峻な右下がりの曲線を描く。
【００６１】
修正回転数特性曲線Ｎｒは、修正回転数Ｎo毎に存在する。高い修正回転数Ｎoの特性曲線Ｎｒは、低い修正回転数Ｎoの特性曲線Ｎｒに対して、修正流量及び圧力比が大きい。
【００６２】
修正回転数特性曲線Ｎｒと限界圧力比曲線Ｃｒとの交点は、修正回転数特性曲線Ｎｒが示す修正回転数Ｎoでの限界圧力比となる。また、修正回転数特性曲線Ｎｒと制限圧力比曲線Ｃｌとの交点は、修正回転数特性曲線Ｎｒが示す修正回転数Ｎoでの制限圧力比となる。よって、修正回転数Ｎoに対する限界圧力比、修正回転数Ｎoに対する制限圧力比は、いずれも、一意に定まる。このため、修正回転数Ｎo毎に、修正回転数Ｎoと限界圧力比（又は制限圧力比）との関係を予め準備しておくことで、実際に運転中の圧縮機において、修正回転数Ｎoを把握できれば、この修正回転数Ｎoでの限界圧力比（又は制限圧力比）を求めることができる。
【００６３】
制御装置１００は、図２に示すように、先に説明した各検知器４１〜４９と、各検知器４１〜４９で検知された値を受け付ける受付部１０１と、吸気ガスの比熱比κ及びガス定数Ｒを求めるガスパラメータ算出部１０２と、圧縮機３０の修正回転数Ｎpを算出する修正回転数算出部１０３と、操作端に対して指令を出力するサージ制御部１１０と、を備える。なお、本実施形態では、受付部１０１とガスパラメータ算出部１０２と修正回転数算出部１０３と、各検知器４１〜４９とで、修正回転数算出装置を構成している。よって、本実施形態の制御装置１００は、修正回転数算出装置と、サージ制御部１１０とを有して構成されている。
【００６４】
ガスパラメータ算出部１０２は、燃料ガスを構成する複数の組成ガスの濃度に基づき、公知の方法で、燃料ガスの比熱比κ及びガス定数Ｒを求める。なお、ここでは、燃料ガスを構成する組成ガスとして、水素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンがあるものとして、これらを組成検知器を構成する各濃度計４５〜４９で検知する。しかしながら、燃焼ガスを構成する組成ガスとして、以上で例示したガスのうち、いずれかが含まない場合には、このガスの濃度を検知する必要はない。逆に、燃料ガスを構成する組成ガスとして、例えば、エタン等が含まれる場合には、このエタンの濃度を検知する必要がある。
【００６５】
組成検知器として、本実施形態では各濃度計４５〜４９を用いる。しかしながら、組成検知器として、背景技術の欄で述べたように、吸気ガスの密度を検知する密度計を用いてもよい。この場合、例えば、吸気ガスの密度とこの吸気ガスを構成する複数の組成ガス毎の濃度との関係を予め把握しておく。そして、密度計で検知された吸気ガスの密度に応じて、複数の組成ガス毎の濃度を定め、各組成ガス毎の濃度に基づいて、吸気ガスの比熱比κ及びガス定数Ｒを求める。また、組成検知器として、吸気ガスの組成を検知するガスクロマトグラフを用いてもよい。この場合も、ガスクロマトグラフで検知された吸気ガスの組成に基づいて、吸気ガスの比熱比κ及びガス定数Ｒを求める。
【００６６】
ガスパラメータ算出部１０２は、ガスパラメータ算出部１０２で算出された比熱比κをこの比熱比κ自体の大きさに応じて変更した疑似比熱比κpを求める疑似比熱比演算部１０４と、この疑似比熱比κpを用いて圧縮機３０の修正回転数Ｎpを求める修正回転数演算部１０５と、を有する。
【００６７】
疑似比熱比演算部１０４には、比熱比κを疑似比熱比κpに変更するための変更係数ｓと比熱比κとの関係が記憶されている。図４に示すように、この補正係数ｓは、比熱比κが大きくなるに連れて次第に大きくなる。また、この変更係数ｓは、比熱比κが予め定められた値κaa以下では1以下で、比熱比κが予め定められた値κaaより大きくなると１より大きくなる。疑似比熱比演算部１０４は、以下の式（４）に示すように、ガスパラメータ算出部１０２で算出された比熱比κに変更係数ｓを掛けて、疑似比熱比κpを求める。よって、この疑似比熱比κpは、比熱比κの変化に対して正の相関性を持って変化し、且つ比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には比熱比κの変化率よりも変化率が大きい。つまり、疑似比熱比κpは、比熱比κの増加に伴って増加するものの、比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には、例えば、比熱比κが２倍になると、２倍より大きくなる。
κp＝ｓ×κ  ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
【００６８】
修正回転数演算部１０５には、吸気ガスの基準比熱比κo、吸気ガスの基準ガス定数Ｒo、吸気ガスの基準温度Ｔoが記憶されている。修正回転数演算部１０５は、前述の式（２）に、これらの値と、回転数計４４が検知した圧縮機３０の回転数Ｎと、吸気温度計４１が検出した吸気ガスの温度Ｔと、ガスパラメータ算出部１０２が算出した吸気ガスのガス定数Ｒと、疑似比熱比演算部１０４が求めた疑似比熱比κpを代入して、修正回転数Ｎpを求める。なお、以下では、疑似比熱比κpを用いて求めた修正回転数Ｎpを疑似修正回転数Ｎpとし、ガスパラメータ算出部１０２が算出した比熱比κを用いて求めた修正回転数を単に修正回転数Ｎoとする。
【００６９】
図５（ａ）に示すように、圧縮機に吸い込まれたガスは、圧縮機内の後段側に向うに連れて次第に圧力上昇伴って温度上昇する。比熱比κが大きいガスは、比熱比κが小さいガスと比べて、圧縮機の圧力比が同じでも、圧縮機にガスが吸い込まれてから吐出するまでの温度上昇量が大きい。
【００７０】
式（２）に示す修正回転数Ｎoの式では、温度Ｔが分母の一部である。このため、圧縮機内でのガスの温度上昇に伴って、このガスの修正回転数Ｎoが低くなる。よって、図５（ｂ）に示すように、圧縮機に吸い込まれたガスは、圧縮機内を後段側に向かうに連れて次第に修正回転数Ｎoが低くなる。比熱比κが大きいガスは、比熱比κが小さいガスと比べて、圧縮機の圧力比が同じでも、温度上昇量が大きいため、修正回転数Ｎoの低下量も大きい。
【００７１】
圧縮機の前段側に比べて後段側の修正回転数Ｎoが低いということは、圧縮機の前段側に比べて後段側のガス吸込能力が低いということである。特に、比熱比κが大きいガスの場合には、後段側のガス吸込能力の低下量が大きい。よって、比熱比κが大きいガスの場合、後段側のガス吸込能力の低下を補うために、図５（ｃ）に示すように、前段の翼負荷が高まることになる。前段の翼負荷が高まると、サージングに対する余裕度が低下する。一方、比熱比κが小さいガスの場合、前段側に比べて後段側の修正回転数Ｎoがあまり低くならないため、前段の翼負荷よりも後段の翼負荷の方が高い。
【００７２】
よって、比熱比κが小さいガスの場合、後段の翼負荷と相関性を有する前段側での修正回転数Ｎoで圧縮機の運転を管理してよい。逆に、比熱比κが大きいガスの場合、前段の翼負荷と相関性を有する後段での修正回転数Ｎoで圧縮機の運転を管理することが好ましい。
【００７３】
そこで、本実施形態では、比熱比κが大きいガスの場合、前段でのサージングに対する余裕度が低下することを圧縮機３０の運転管理に反映させるため、比熱比κが大きくなるに連れてより大きくなる疑似比熱比κpを採用する。
【００７４】
図６を用いて、限界圧力比と修正回転数Ｎoとの関係について説明する。なお、図６中、横軸が修正回転数Ｎoを示し、縦軸が圧力比を示す。同図中に示す曲線は、各比熱比κの限界圧力比を示す限界圧力比曲線である。同図に示すように、限界圧力比は、修正回転数Ｎoの増加に伴って増加する。また、限界圧力比が同じ場合、比熱比κが大きいガスの修正回転数Ｎoは、比熱比κが小さいガスの修正回転数Ｎoよりも大きい。
【００７５】
比熱比κと疑似比熱比κpとは正の相関性を有し、修正回転数Ｎoと疑似修正回転数Ｎpとは正の相関性を有する。このため、限界圧力比は、図７に示すように、疑似修正回転数Ｎpの増加に伴って増加する。なお、なお、図７中、横軸が疑似修正回転数Ｎpを示し、縦軸が圧力比を示す。同図中に示す曲線は、各比熱比κの限界圧力比を示す限界圧力比曲線である。
【００７６】
但し、限界圧力比が同じ場合、比熱比κが大きいガスの疑似修正回転数Ｎpと、比熱比κが小さいガスの疑似修正回転数Ｎpとは、ほぼ同じである。言い換えると、比熱比κが大きいガスに関する、疑似修正回転数Ｎpの変化に伴う限界圧力の変化を示す限界圧力曲線は、比熱比κを除く条件が同じである場合、比熱比κが小さいガスに関する限界圧力曲線とほぼ同じになる。すなわち、比熱比κが変化しても、比熱比κを除く条件が同じ場合、疑似修正回転数Ｎpの変化に伴う限界圧力の変化を示す限界圧力曲線は、ほとんど変化しない。
【００７７】
サージ制御部１１０は、図２に示すように、制限圧力比Ｒlを定める制限圧力比設定部１１１と、圧縮機３０の実際の圧力比Ｒｒを求める実圧力比演算部１１２と、操作端の操作量を定める操作量設定部１１３と、を有する。
【００７８】
制限圧力比設定部１１１には、疑似修正回転数Ｎpと制限圧力比Ｒlとの関係が記憶されている。制限圧力比設定部１１１は、この関係を用いて、修正回転数演算部１０５が求めた疑似修正回転数Ｎpに対する制限圧力比Ｒlを設定する。
【００７９】
実圧力比演算部１１２は、吸気圧力計４２で検知された吸気ガスの圧力Ｐinと、吐出圧力計４３で検知された吐出ガスの圧力Ｐoutの比（Ｐout／Ｐin）を実圧力比Ｐrとして求める。
【００８０】
操作量設定部１１３は、サージ判断部１１４と、開度演算部１１５と、開度指令出力部１１６と、トリップ判断部１１７と、トリップ指令出力部１１８と、を有する。
【００８１】
サージ判断部１１４は、実圧力比Ｒrが制限圧力比Ｒl以上であるか否かを判断する。すなわち、サージ判断部１１４は、サージング発生の可能性が高まったか否かを判断する。
【００８２】
開度演算部１１５は、実圧力比Ｒrが制限圧力比Ｒlより小さくなる吸気量調節器３３における翼３４の開度（操作端の操作量）を求める。開度演算部１１５には、疑似比熱比κpと疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係が記憶されている。具体的には、図８に示すように、疑似比熱比κp毎に、疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係が記憶されている。なお、同図に描かれている複数のグラフは、互いの疑似比熱比κpが異なるガスに関する疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係を示すグラフである。また、同図では、下に描かれているグラフほど、疑似比熱比κpが高いガスに関するすグラフになる。
【００８３】
ここで、図８に示す各グラフについて、図１０及び図１１を用いて詳細に説明する。
【００８４】
図１０に示すグラフは、疑似比熱比κpが低いガスに関する疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係を示すグラフである。横軸が吸気量調節器３３における翼３４の開度（操作端の操作量）で、縦軸は圧力比である。このグラフでは、疑似修正回転数Ｎp毎に、翼３４の開度及び圧力比の変化に対して制限圧力比の変化を示す制限開度特性曲線Ｏｌを描いている。
【００８５】
ある修正回転数Ｎoのとき、開度Ｏと制限圧力比との関係は、開度Ｏが大きくなるに伴って制限圧力比が大きくなる関係である。よって、ある修正回転数Ｎoに対する制限開度特性曲線Ｏｌは、右肩上がりの曲線である。複数の制限開度曲線Ｏｌのうち、大きい疑似修正回転数Ｎpに対する制限開度曲線Ｏｌは、この疑似修正回転数Ｎpより小さい疑似修正回転数Ｎpに対する制限開度特性曲線Ｏｌよりも、同一の開度に対する圧力比が大きい。
【００８６】
図１１に示すグラフは、疑似比熱比κpが高いガスに関する疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係を示すグラフである。このグラフでも、横軸が吸気量調節器３３における翼３４の開度（操作端の操作量）で、縦軸は圧力比である。また、このグラフでも、疑似修正回転数Ｎp毎に、翼３４の開度及び圧力比の変化に対して制限圧力比の変化を示す制限開度特性曲線Ｏｌを描いている。
【００８７】
疑似比熱比κpが高いガスでは、ある修正回転数Ｎoのとき、開度Ｏと制限圧力比との関係は、開度Ｏが大きくなるに伴って制限圧力比が小さくなる関係である。よって、ある修正回転数Ｎoに対する制限開度特性曲線Ｏｌは、右肩下がりの曲線である。複数の制限開度曲線Ｏｌのうち、大きい疑似修正回転数Ｎpに対する制限開度曲線Ｏｌは、この疑似修正回転数Ｎpより小さい疑似修正回転数Ｎpに対する制限開度特性曲線Ｏｌよりも、同一の開度に対する圧力比が大きい。
【００８８】
以上のように、疑似比熱比κpが低いガスに関する制限開度特性曲線Ｏｌは、開度が大きくなるに伴って制限圧力比が大きくなる右肩上がりの曲線である。図８に示すように、疑似比熱比κpが高くなると、開度が大きくなるに伴って制限圧力比が大きく度合が小さくなる。そして、疑似比熱比κpがある値a以上になると、制限開度特性曲線Ｏｌは、開度が大きくなるに伴って制限圧力比が小さくなる右肩下がりの曲線になる。
【００８９】
開度演算部１１５には、先に述べたように、疑似比熱比κpと疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係が記憶されている。開度演算器は、この関係を用いて、疑似比熱比演算部１０４が求めた疑似比熱比κpと、修正回転数演算部１０５が求めた疑似修正回転数Ｎpと、実圧力比演算部１１２が求めた実圧力比Ｒrと、に応じた開度を定める。
【００９０】
トリップ判断部１１７は、疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上で且つ吸気量調節器３３の翼３４の開度が最少開度Ｏminであるのときに、疑似修正回転数Ｎpが予め定められた値Ｎmin以下であるか否かを判断する。すなわち、トリップ判断部１１７は、圧縮機３０をトリップさせるべきか否かを判断する。
【００９１】
トリップ指令出力部１１８は、トリップ判断部１１７が圧縮機３０をトリップさせるべきであると判断すると、トリップ操作端を構成するである供給量調節弁２３及びクラッチ３８に対してトリップ指令を出力する。この際、供給量調節弁２３に対するトリップ指令は、全閉を示す指令である。また、クラッチ３８に対するトリップ指令は、発電機１９又はガスタービン１０のロータ３１と圧縮機３０のロータ３１との接続解除を示す指令である。
【００９２】
次に、図９に示すフローチャートに従って、本実施形態における制御装置１００の動作について説明する。
【００９３】
各検知器４１〜４９により、圧縮機３０の状態を特定するための各種データが検知される（Ｓ１１：検知工程）。この検知工程（Ｓ１１）では、回転数計４４により、圧縮機３０の回転数Ｎが検知される（Ｓ１１ａ：回転数検知工程）。吸気温度計４１により、吸気ガスの温度Ｔが検知される（Ｓ１１ｂ：温度検知工程）。各濃度計（組成検知器）４５〜４９）により、吸気ガスを構成する各組成ガスの濃度（組成データ）が検知される（Ｓ１１ｃ：組成データ検知工程）。吸気圧力計４２により、吸気ガスの圧力Ｐinが検知されると共に、吐出圧力計４３により、吐出ガスの圧力Ｐoutが検知される（Ｓ１１ｄ：圧力検知工程）。
【００９４】
制御装置１００の受付部１０１は、各検知器４１〜４９により検知された各種データを受け付ける（Ｓ１２:受付工程）。
【００９５】
制御装置１００のガスパラメータ算出部１０２は、受付部１０１が受け付けた各種データに基づいて吸気ガスのガスパラメータを算出する（Ｓ１３）。具体的に、ガスパラメータ算出部１０２は、受付部１０１から吸込ガスを構成する各組成ガスの濃度を受け付ける。ガスパラメータ算出部１０２は、各組成ガスの濃度に基づいて、公知の方法により、この吸気ガスの比熱比κ及びガス定数Ｒを求める。
【００９６】
修正回転数算出部１０３は、ガスパラメータ算出部１０２が求めた比熱比κ及びガス定数Ｒ、受付部１０１が受け付けた吸気温度Ｔ及び回転数Ｎに基づいて、疑似修正回転数Ｎpを算出する（Ｓ１４：修正回転数算出工程）。
【００９７】
修正回転数算出部１０３の疑似比熱比演算部１０４は、図４を用いて前述したように、変更係数ｓと比熱比κとの関係を用いて、ガスパラメータ算出部１０２が求めた比熱比κに対応する変更係数ｓを定める。そして、疑似比熱比演算部１０４は、ガスパラメータ算出部１０２が求めた比熱比κに変更係数ｓを掛けて、疑似比熱比κpを求める（Ｓ１５：疑似比熱比演算工程）。ここで求められた疑似比熱比κpは、前述したように、比熱比κの変化に対して正の相関性を持って変化し、且つ比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には比熱比κの変化率よりも変化率が大きい。
【００９８】
修正回転数算出部１０３の修正回転数演算部１０５は、吸気ガスの基準比熱比κo、吸気ガスの基準ガス定数Ｒo、吸気ガスの基準温度Ｔoが記憶されている。修正回転数演算部１０５は、前述の式（２）に、自身が記憶している基準比熱比κo、基準ガス定数Ｒo、基準温度Ｔoを代入すると共に、回転数計４４が検知した回転数Ｎと、吸気温度計４１が検出した吸気温度Ｔと、ガスパラメータ算出部１０２が算出したガス定数Ｒと、疑似比熱比演算部１０４が求めた疑似比熱比κpを代入して、疑似修正回転数Ｎpを求める（Ｓ１６：修正回転数演算工程）。ここで求められた疑似修正回転数Ｎpは、比熱比κの変化に対して負の相関性を持って変化し、且つ比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には比熱比κの変化率より変化率が小さい。言い換えると、疑似修正回転数Ｎpは、修正回転数Ｎoの変化に対して正の相関性を持って変化し、且つ比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には修正回転数Ｎoの変化率より変化率が小さい。つまり、疑似修正回転数Ｎpは、修正回転数Ｎoの増加に伴って増加するものの、比熱比κが予め定められた値κaaより大きい場合には、例えば、修正回転数Ｎoが２倍になっても、２倍未満しか変化しない。
【００９９】
以上で、修正回転数算出工程（Ｓ１４）は、終了する。本実施形態における修正回転数算出方法（Ｓ１０）では、以上で説明したＳ１１〜Ｓ１４を実行する。
【０１００】
疑似修正回転数Ｎpが求められると、制御装置１００のサージ制御部１１０がサージ制御工程（Ｓ２０）を実行する。このサージ制御工程（Ｓ２０）では、制限圧力設定工程（Ｓ２１）、実圧力比演算工程（Ｓ２２）、操作量設定工程（Ｓ２３）が実行される。
【０１０１】
操作量設定工程（Ｓ２３）では、まず、サージ制御部１１０のトリップ判断部１１７が、圧縮機３０をトリップさせるべきか否かを判断する（Ｓ２４：トリップ判断工程）。具体的に、トリップ判断部１１７は、疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上で且つ吸気量調節器３３の翼３４の開度が最少開度Ｏminであるのときに、疑似修正回転数Ｎpが予め定められた値Ｎmin以下であるか否かを判断する。トリップ判断部１１７は、疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上で且つ吸気量調節器３３の翼３４の開度が最少開度Ｏminのときに、疑似修正回転数Ｎpが予め定められた値Ｎmin以下であれば、圧縮機３０をトリップさせるべきであると判断する。トリップ判断部１１７が圧縮機３０をトリップさせるべきであると判断すると、トリップ指令出力部１１８は、トリップ操作端を構成するである供給量調節弁２３及びクラッチ３８に対してトリップ指令を出力する（Ｓ２５：トリップ指令出力工程）。トリップ指令を受けた供給量調節弁２３は、全閉になる。この結果、ガスタービン１０の燃焼器１２には燃料ガスが供給されなくなる。燃焼器１２に燃料ガスが供給されなくなると、圧縮機３０の圧力比が低下する。また、トリップ指令を受けたクラッチ３８は、発電機１９又はガスタービン１０のロータ３１と圧縮機３０のロータ３１との接続を解除する。ロータ３１相互接続が解除されると、圧縮機３０の駆動力がなくなる。よって、圧縮機３０がサージングを起こすことはない。
【０１０２】
トリップ判断部１１７が圧縮機３０をトリップさせる必要がないと判断すると、前述の制限圧力設定工程（Ｓ２１）、及び実圧力比演算工程（Ｓ２２）が実行される。制限圧力設定工程（Ｓ２１）では、制限圧力比設定部１１１が圧縮機３０における制限圧力比Ｒlを設定する。制限圧力比設定部１１１は、自身が記憶している疑似修正回転数Ｎpと制限圧力比Ｒlとの関係を用いて、修正回転数算出部１０３が算出した疑似修正回転数Ｎpに対する制限圧力比Ｒlを定める。また、実圧力比演算工程（Ｓ２２）では、実圧力比演算部１１２が圧縮機３０の実際の圧力比である実圧力比Ｒrを求める。具体的に、実圧力比演算部１１２は、吐出圧力計４３で検知された吐出ガスの圧力Ｐoutを吸気圧力計４２で検知された吸気ガスの圧力Ｐinで割って、実圧力比Ｒr（＝Ｐout／Ｐin）を求める。なお、圧縮機３０の吸気圧力がほぼ一定の場合、この吸気圧力を実際に検知する必要はない。この場合、実圧力比演算部１１２は、自身に予め記憶されている吸気圧力を用いて、実圧力比Ｒrを求める。
【０１０３】
制限圧力比Ｒl及び実圧力比Ｒrが求められると、サージ判断部１１４は、サージング発生の可能性が高まったか否かを判断する。具体的に、サージ判断部１１４は、実圧力比ＲrＲｒが制限圧力比Ｒl以上になったか否かを判断する（Ｓ２６：サージ判断工程）。実圧力比Ｒrが制限圧力比Ｒl未満でサージ発生の可能性が低い場合には、検知工程（Ｓ１１）に戻る。実圧力比Ｒrが制限圧力比Ｒl以上でサージ発生の可能性が高まった場合には、開度演算部１１５が吸気量調節器３３における翼３４の開度（操作量）を求める（Ｓ２７：開度演算工程）。
【０１０４】
ここで、開度演算工程（Ｓ２７）における開度の求め方について詳細に説明する。
【０１０５】
開度演算部１１５は、まず、疑似比熱比演算部１０４が求めた疑似比熱比κpを取得する。次に、自身が記憶している疑似修正回転数Ｎpと圧力比と翼３４の開度との関係のうちから、取得した疑似比熱比κpに対応する関係を抽出する。仮に、この疑似比熱比κpが予め定められた値ａより小さい場合、開度演算部１１５は、自身が記憶している複数の関係のうちから、図１０のグラフで表される関係を抽出する。すなわち、開度演算部１１５は、右肩上がりの制限開度特性曲線Ｏｌが示されているグラフで表される関係を抽出する。
【０１０６】
次に、開度演算部１１５は、図１０のグラフに示されている複数の制限開度特性曲線Ｏlのうちから、修正回転数演算工程（Ｓ１６）で求められた疑似修正回転数Ｎpに対応する制限開度特性曲線Ｏｌ１を抽出する。次に、開度演算部１１５は、実圧力比演算工程（Ｓ２２）で求められた実圧力比Ｒr１と現在の翼３４の開度Ｏ１とに対応する運転点Ｐ１をグラフ中にプロットし、この運転点Ｐ１と制限開度曲線Ｏｌ１との位置関係を比較する。図１０に示すグラフ中で、運転点Ｐ１が制限開度曲線Ｏｌ１より上である場合、開度演算部１１５は、現在の開度Ｏ１よりも大きな開度Ｏ２を定める。この結果、圧縮機３０の圧力比はＲｒ１からＲｒ２にとなり、運転点が新たな運転点Ｐ２になる。図１０に示すグラフ中で、運転点Ｐ２は制限開度曲線Ｏｌ１より下であるから、サージングの可能性はない。
【０１０７】
また、疑似比熱比κpが予め定めた値ａ以上の場合、開度演算部１１５は、自身が記憶している複数の関係のうちから、図１１のグラフで示される関係を抽出する。すなわち、開度演算部１１５は、右肩下がりの制限開度特性曲線Ｏｌが示されているグラフで表される関係を抽出する。
【０１０８】
次に、開度演算部１１５は、図１１のグラフに示されている複数の制限開度特性曲線Ｏlのうちから、修正回転数演算工程（Ｓ１６）で求められた疑似修正回転数Ｎpに対応する制限開度特性曲線Ｏｌ１を抽出する。次に、開度演算部１１５は、実圧力比演算工程（Ｓ２２）で求められた実圧力比Ｒr１と現在の翼３４の開度Ｏ１とに対応する運転点Ｐ１をグラフ中にプロットし、この運転点Ｐ１と制限開度曲線Ｏｌ１との位置関係を比較する。図１１に示すグラフ中で、運転点Ｐ１が制限開度曲線Ｏｌ１より上である場合、開度演算部１１５は、現在の開度Ｏ１よりも小さな開度Ｏ２を定める。この結果、圧縮機３０の圧力比はＲｒ１からＲｒ２にとなり、運転点が新たな運転点Ｐ２になる。図１１に示すグラフ中で、運転点Ｐ２は制限開度曲線Ｏｌ１より下であるから、サージングの可能性はない。
【０１０９】
なお、開度演算部１１５は、翼３４の開度を求めるにあたり、図１０及び図１１に示すグラフ中で上述のようなプロットを実際には行わず、プロットに相当する処理を行う。
【０１１０】
開度指令出力部１１６は、開度演算部１１５が求めた翼３４の開度を示す開度指令を吸気量調節器３３に出力する（Ｓ２８：開度指令出力工程）。この結果、吸気量調節器３３における翼３４の開度が開度指令で示される開度になる。吸気ガスの疑似比熱比κpが予め定められた値ａより小さい場合、図１０を用いて前述したように、吸気量調節器３３における翼３４の開度は、Ｏ１からＯ２へ大きくなる。開度が大きくなると、吸気ガスの流量が多くなり、これに伴って制限圧力比も大きくなる。このため、実圧力比Ｒr２が制限圧力比よりも小さくなり、圧縮機３０がサージングを起こす可能性が低下する。また、吸気ガスの疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上の場合、図１１を用いて前述したように、吸気量調節器３３における翼３４の開度は、Ｏ１からＯ２へ小さくなる。翼３４の開度が小さくなると、吸気ガスの流量が少なくなって、ガスタービン１０の燃焼器１２へ供給される燃料ガスの供給量が減少する。この結果、燃焼器１２内の圧力が次第に低下して、圧縮機３０の吐出圧力が低下する。このため、圧縮機３０の実圧力比Ｒr２が制限圧力比よりも小さくなり、圧縮機３０がサージングを起こす可能性が低下する。
【０１１１】
開度指令出力工程（Ｓ２８）が終了すると、検知工程（Ｓ１１）に戻る。吸気ガスの疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上で、吸気量調節器３３における翼３４の開度が次第に小さくなり、この開度が最少開度Ｏminになる場合がある。この場合、疑似修正回転数Ｎpが予め定められた値Ｎmin以下になると、前述したように、トリップ判断工程（Ｓ２４）で圧縮機３０をトリップさせるべきであると判断され、供給量調節弁２３及びクラッチ３８に対してトリップ指令が出力される（Ｓ２５：トリップ指令出力工程）。
【０１１２】
ここで、図１２を参照して、吸気ガスの疑似比熱比κpが予め定められた値ａ以上の場合に、圧縮機３０がトリップするまでの圧力比及び疑似修正回転数Ｎpの変化について説明する。なお、図１２における横軸は疑似修正回転数Ｎpを示し、縦軸は圧力比を示す。また、同図中に描かれている曲線は、翼３４の開度が特定開度Ｏ１，Ｏminのときの疑似修正回転数Ｎpの変化に伴う制限圧力比Ｒlの変化を示す制限圧力比曲線Ｏl（Ｏ１），Ｏl（Ｏmin）である。
【０１１３】
翼３４の開度がＯ１のときに疑似修正回転数Ｎpが低下し、圧縮機３０の運転点Ｐ１が開度Ｏ１に対する制限圧力比曲線Ｏl（Ｏ１）より上になると、前述したように、翼３４の開度は小さくなる。ここで、翼３４の開度は、最小開度Ｏminになり、運転点が運転点Ｐ２になったとする。翼３４の開度が最小開度Ｏminになった以降も、疑似修正回転数Ｎpが低下し、予め定められた値Ｎmin以下になると、本実施形態では、圧縮機３０をトリップさせる。
【０１１４】
製鉄所の高炉仕様によっては、この高炉から排出されるＢＦＧの比熱比κが極めて大きく変動する場合にがある。
【０１１５】
本実施形態では、疑似修正回転数Ｎpに対応する制限圧力比Ｒlを定める。比熱比κが大きい場合、前段の翼負荷と相関性を有する後段での修正回転数Ｎoで圧縮機３０の運転を管理することが好ましい。本実施形態では、圧縮機３０の運転管理に、修正回転数Ｎoと正の相関性を有するもの、比熱比κが大きい場合、その変化率が修正回転数Ｎoの変化率よりも小さい疑似修正回転数Ｎpを用いる。よって、本実施形態では、比熱比κが大きいガスの場合、後段での修正回転数Ｎoの低下が疑似修正回転数Ｎpに反映される。また、比熱比κが小さいガスの場合、前述したように、後段での修正回転数Ｎoが低下量が少なく、前段に比べて後段の修正回転数Ｎoはあまり低くならず、後段の翼負荷の方が前段の翼負荷よりも高くなる。このため、比熱比κが小さい場合、後段の翼負荷と相関性を有する前段での修正回転数Ｎoで圧縮機３０の運転を管理することが好ましい。ところで、吸気温度や吸気圧力等を用いて求められる修正回転数Ｎoは、圧縮機３０の前段での修正回転数Ｎoである。また、本実施形態では、圧縮機３０の運転管理に、疑似修正回転数Ｎpを用いるものの、比熱比κが小さい場合、この疑似回転数Ｎの値は修正回転数Ｎoの値に極めて近い値になる。よって、本実施形態では、比熱比κが小さいガスの場合、前段の修正回転数Ｎoが疑似修正回転数Ｎpに反映される。
【０１１６】
よって、本実施形態では、吸気ガスの比熱比κが大きく変動する場合でも、サージ判断工程（Ｓ２６）において、疑似修正回転数Ｎpに基づいて定められた制限圧力比Ｒlのみを基準にして、サージング発生の可能性について判断しても、この判断ミスを抑えることができる。すなわち、本実施形態では、吸気ガスの比熱比κが大きく変動する場合でも、圧縮機３０の運転管理に有効な修正回転数を提供することができる。
【０１１７】
また、本実施形態では、吸気ガスの比熱比κが小さいときでも大きいときでも、圧縮機３０の圧力比を適正に管理することができ、圧縮機３０のサージング発生を抑えることができる。
【０１１８】
「変形例」
上記実施形態では、サージング発生の可能性が高まった場合、操作端の一つである吸気量調節器３３を制御する。しかしながら、サージング発生の可能性が高まった場合、他の操作端を制御してもよい。このような操作端としては、例えば、供給量調節弁２３、再循環量調節弁２５がある。供給量調節弁２３の弁開度を小さくすると、ガスタービン１０の燃焼器１２へ供給される燃料ガスの供給量が減少する結果、燃焼器１２内の圧力が次第に低下して、圧縮機３０の吐出圧力が低下する。すなわち、供給量調節弁２３の弁開度を小さくすると、圧縮機３０の実圧力比Ｒrが小さくなる。このため、サージング発生の可能性が高まった場合、比熱比κの大小に関わらず、供給量調節弁２３の弁開度を小さくしてもよい。また、燃料リターンライン２４に設けられている再循環量調節弁２５の弁開度を大きくすると、燃焼器１２へ供給される燃料ガスの供給量が減少する上に、圧縮機３０が吸い込む燃料ガスの流量、つまり吸気ガスの流量が増加する。吸気ガスの比熱比κが高い場合、前述したように、吸気ガスの流量を多くすると、制限圧力比Ｒlも大きくなるため、制限圧力比Ｒlに対して実圧力比Ｒrが相対的に小さくなる。このため、吸気ガスの比熱比κが高いときに、サージング発生の可能性が高まった場合には、再循環量調節弁２５の弁開度を大きくしてもよい。
【０１１９】
以上のように、サージング発生の可能性が高まった場合、制御対象となる操作端としては、吸気量調節器３３の他、各種操作端がある。なお、以上では、サージ制御の際、いずれの１つの操作端を制御するが、複数の操作端のうち、２以上の操作端を制御してもよい。このように、２以上の操作端を制御することで、１つの操作端を制御するよりも、サージング発生の可能性を低下させることができる。
【０１２０】
上記実施形態では、比熱比κを変更した疑似比熱比κpを用いて、疑似修正回転数Ｎpを求める。しかしながら、比熱比κを用いて修正回転数Ｎoを求め、この修正回転数Ｎoを疑似修正回転数Ｎpに変更してもよい。この場合も、比熱比κを疑似比熱比κpに変更する際と同様、変更係数を用いて修正回転数Ｎoを変更するとよい。但し、この変更係数は、比熱比κが予め定められた値以下では1以上で、比熱比κが予め定められた値より大きくなると１より小さくなる。このため、この疑似修正回転数Ｎpは、修正回転数Ｎoの変化に対して正の相関性を持って変化し、且つ比熱比κが予め定められた値より大きい場合には修正回転数Ｎoの変化率より変化率が小さい。
【０１２１】
上記実施形態では、圧縮機３０の吸気ガスがＢＦＧの例である。しかしながら、例えば、吸気ガスは、ＢＦＧ及びＣＯＧ（Coke Oven Gas）の二種類のガスを混合したガスでもよい。また、吸気ガスは、他の燃料ガス、例えば、石油残渣による生成ガスや、液体燃料をガス化したものや、有機性廃棄物（生ゴミ等）や家畜の糞尿などを発酵させて得られる可燃性ガスなどのバイオガス等であってもよい。
【０１２２】
また、以上の本実施形態は、ガスタービンプラントにおける燃料ガス圧縮機３０に対して制御を行う例であるが、化学プラント等の他のプラントにおけるガス圧縮機に対しても同様の制御をおこなってもよい。
【０１２３】
また、圧縮機３０は、軸流式に限定されず、遠心式であってもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…ガスタービン、１１：空気圧縮機、１２：燃焼器、１３：タービン、１９：発電機、２０：燃料ガス供給設備、２１：燃料ライン、２２：燃料供給ライン、２３：供給量調節弁、２４:燃料リターンライン、２５：再循環量調節弁、２６：電気集塵器、２７：冷却器、３０：燃料ガス圧縮機（又は圧縮機）、３１：ロータ、３２：ケーシング、３３：吸気量調節器、３４：翼、３５：翼駆動装置、３８:クラッチ、３９:減速機、４１：吸気温度計、４２：吸気圧力計、４３：吐出圧力計、４４：回転数計、４５：水素濃度計、４６：窒素濃度計、４７：一酸化炭素濃度計、４８：二酸化炭素濃度計、４９：メタン濃度計、４５〜４９：組成検知器、１００：制御装置、１０１：受付部、１０２：ガスパラメータ算出部、１０３：修正回転数算出部、１０４：疑似比熱比演算部、１０５：修正回転数演算部、１１０：サージ制御部、１１１：制限圧力比設定部、１１２：実圧力比演算部、１１３：操作量設定部、１１４：サージ判断部、１１５：開度演算部、１１６：開度指令出力部、１１７：トリップ判断部、１１８：トリップ指令出力部
【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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