(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンエンジン（ＧＴ）（１０）のセットをチューニングするよう構成された少なくとも１つのコンピュータデバイス（８１４）を備えたシステム（１８）であって、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスが、
前記各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するよう前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記周囲条件における前記それぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、前記部分負荷レベルにて前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して前記公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、
を含む処理を実施することにより、前記ＧＴのセットがチューニングされる、システム（１８）。
【請求項２】
前記ベース負荷が、前記測定した周囲条件におけるメガワット出力値及び燃料流量値に関連付けられる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴを前記ベース負荷レベルに指令するステップに応答して、前記各ＧＴが、前記公称メガワット出力値又は前記公称燃料流量値のうちの少なくとも１つを達成しない、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイスが更に、前記各ＧＴについてそれぞれの測定した実際の燃料流量値と前記公称燃料流量値との間の差違を、前記各ＧＴについての前記周囲条件値におけるそれぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違に変換するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの出力がそれぞれの公称メガワット出力値に近付いて到達するように、前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップを含む、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの公称メガワット出力／公称燃料流量特性に直交するメガワット対燃料流量をプロットしたグラフ空間の直線上に前記各ＧＴを並べるようにする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致させる前記ＧＴのセットにおける各ＧＴへの指令により、前記各ＧＴについての実際の燃料流量値を前記公称燃料流量値に一致させずに前記公称燃料流量値に近付けるようにする、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品であって、
前記プログラムコードが、少なくとも１つのコンピュータデバイス（８１４）によって実行されたときに、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスが、
前記各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するよう前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記周囲条件における前記それぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、前記部分負荷レベルにて前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して前記公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、
を含む処理を実施することにより、前記ＧＴのセットをチューニングするようにする、コンピュータプログラム製品。
【請求項９】
前記ベース負荷が、前記測定した周囲条件におけるメガワット出力値及び燃料流量値に関連付けられる、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１０】
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴを前記ベース負荷レベルに指令するステップに応答して、前記各ＧＴが、前記公称メガワット出力値又は前記公称燃料流量値のうちの少なくとも１つを達成しない、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１１】
実行時に、前記少なくとも１つのコンピュータデバイスが、前記各ＧＴについてそれぞれの測定した実際の燃料流量値と前記公称燃料流量値との間の差違を前記各ＧＴについての前記周囲条件値におけるそれぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違に変換するようにする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１２】
前記各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの出力がそれぞれの公称メガワット出力値に近付いて到達するように、前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップを含む、請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１３】
前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの公称メガワット出力／公称燃料流量特性に直交するメガワット対燃料流量をプロットしたグラフ空間の直線上に前記各ＧＴを並べるようにする、請求項１２に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致させる前記ＧＴのセットにおける各ＧＴへの指令により、前記各ＧＴについての実際の燃料流量値を前記公称燃料流量値に一致させずに前記公称燃料流量値に近付けるようにする、請求項８に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
少なくとも１つのコンピュータデバイスを用いて実施される、ガスタービンエンジン（ＧＴ）（１０）のセットをチューニングするコンピュータに実装された方法であって、
前記各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するよう前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記周囲条件における前記それぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、前記部分負荷レベルにて前記各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、
前記部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して前記公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、
を含む、方法。
【請求項１６】
前記ベース負荷が、前記測定した周囲条件におけるメガワット出力値及び燃料流量値に関連付けられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ＧＴのセットにおける各ＧＴを前記ベース負荷レベルに指令するステップに応答して、前記各ＧＴが、前記公称メガワット出力値又は前記公称燃料流量値のうちの少なくとも１つを達成しない、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記各ＧＴについてそれぞれの測定した実際の燃料流量値と前記公称燃料流量値との間の差違を、前記各ＧＴについての前記周囲条件値におけるそれぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違に変換するステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの出力がそれぞれの公称メガワット出力値に近付いて到達するように、前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップを含み、前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差違の一定比率により前記ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップが、前記各ＧＴの公称メガワット出力／公称燃料流量特性に直交するメガワット対燃料流量をプロットしたグラフ空間の直線上に前記各ＧＴを並べるようにする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致させる前記ＧＴのセットにおける各ＧＴへの指令により、前記各ＧＴについての実際の燃料流量値を前記公称燃料流量値に一致させずに前記公称燃料流量値に近付けるようにする、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される主題は、チューニング及び制御システムに関する。より詳細には、本明細書で開示される主題は、ガスタービンのチューニング及び制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の既知のガスタービンエンジンは、これらの動作を監視して制御するコントローラを含む。既知のコントローラは、ガスタービンエンジンの燃焼システム、及びエンジンの動作パラメータを用いたガスタービンエンジンの他の動作態様を管理している。少なくとも一部の既知のコントローラは、ガスタービンエンジンの現在の動作状態を示し、物理学ベースモデル又は伝達関数として運転可能限界を定めて、運転可能限界モデルに動作パラメータを適用する。加えて、少なくとも一部の既知のコントローラはまた、スケジューリングアルゴリズムに動作パラメータを適用し、誤差項を決定して、１又はそれ以上のガスタービンエンジン制御エフェクタを調整することによって境界を制御する。しかしながら、少なくとも一部の動作パラメータは、センサを用いた測定の実行が困難な可能性があるパラメータのような非測定パラメータの場合がある。このようなパラメータの一部には、着火温度（すなわち第１段タービンベーンの出口温度）、燃焼器出口温度、及び／又はタービン第１段ノズルの入口温度が挙げられる。
【０００３】
少なくとも一部の既知のガスタービンエンジン制御システムは、圧縮機入口圧及び入口温度、圧縮機の出口圧力及び出口温度、タービン排気圧力及び温度、燃料の流量及び温度、周囲条件、及び／又は発電機出力などの測定されたパラメータを用いて非測定パラメータを間接的に制御又は監視する。しかしながら、間接的パラメータの値に不確定性が存在するので、関連のガスタービンエンジンは、燃焼ダイナミックス及びエミッションを低減するようチューニングが必要となる場合がある。非測定パラメータの不確定性に起因して、このような既知の制御システムを含むガスタービンエンジンにおいて設計マージンが使用される。このような設計マージンを使用すると、最悪状況の運転可能境界を防ぎ対処する目的で、多くの動作条件にてガスタービンエンジンの性能を低下させる可能性がある。その上、このような既知の制御システムの多くは、ガスタービンエンジンの着火温度又は排気温度を正確に推定することができず、結果として、エンジン効率の低下、並びに２以上のガスタービンエンジンを備えた施設における機械毎の変動が生じる可能性がある。
【０００４】
産業用ガスタービンにおいて、機械毎の着火温度の変動の低減が困難であることが立証されている。例えば、着火温度は、ガスタービン及びその組立体の構成要素における変動を含む、多くの異なる変数の関数である。これらの変動は、ガスタービン部品の製造、設置、及び組み立てにおいて必須となる許容差に起因している。加えて、ガスタービンの動作パラメータを測定するのに使用される制御装置及びセンサは、これらの測定値に一定量の不確定性を含んでいる。これは、着火温度のようなガスタービンエンジンの非測定動作パラメータの変動を必然的にもたらす、測定された動作パラメータ及び機械構成要素の変動を検知するのに使用される測定システムの不確定性である。これらの本来的な不正確さが組み合わさって、周囲条件の既知のセットでのガスタービンエンジンの設計着火温度を達成することが困難になり、その結果、機械毎の着火温度の変動が生じることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１３０１５８７３１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
種々の実施形態は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）のセットをチューニングするよう構成された少なくとも１つのコンピュータデバイスを備えたシステムを含み、少なくとも１つのコンピュータデバイスが、各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、を含む処理を実施することにより、ＧＴのセットがチューニングされる。
【０００７】
第１の態様は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）のセットをチューニングするよう構成された少なくとも１つのコンピュータデバイスを備えたシステムを含み、少なくとも１つのコンピュータデバイスは、各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、を含む処理を実施することにより、ＧＴのセットがチューニングされる。
【０００８】
第２の態様は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品を含み、該プログラムコードは、少なくとも１つのコンピュータデバイスによって実行されたときに、少なくとも１つのコンピュータデバイスが、各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、
を含む処理を実施することにより、ＧＴのセットをチューニングするようにする。
【０００９】
第３の態様は、少なくとも１つのコンピュータデバイスを用いて実施される、ガスタービンエンジン（ＧＴ）のセットをチューニングするコンピュータに実装された方法を含み、該方法が、各ＧＴについて測定した周囲条件に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴをベース負荷レベルに指令するステップと、それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようＧＴのセットにおける各ＧＴに指令し、その後、各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴの動作条件を調整するステップと、ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定するステップと、部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正するステップと、
を含む。
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明の種々の態様についての以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の種々の実施形態による、制御システムを含むガスタービンエンジン（ＧＴ）の概略図。
【図２】本発明の種々の実施形態による、ＧＴの動作を制御するため図１の制御システムと共に用いることができる制御アーキテクチャの概略図。
【図３】図１の制御システムによって使用されるＧＴのモデルを用いて、図１の統計的に有意な個数のＧＴエンジンの動作状態の確率的シミュレーションのグラフ図。
【図４】本発明の種々の実施形態による方法を例示するフロー図。
【図５】２次元メガワット出力対燃料流量のグラフにおける、図４のフロー図に例示されたプロセスのグラフ図。
【図６】２次元メガワット出力対燃料流量のグラフにおける、図４のフロー図に例示されたプロセスのグラフ図。
【図７】３次元メガワット出力対燃料流量対着火温度（Ｔ４）のグラフにおける、図４のフロー図に例示されるプロセスのグラフ図。
【図８】本発明の種々の実施形態による制御システムを含む例示的な環境の図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。当該図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。図面では、同じ参照符号は、複数の図面にわたり同じ要素を示している。
【００１３】
上述のように、本明細書で開示される主題は、チューニング及び制御システムに関する。より詳細には、本明細書で開示される主題は、ガスタービンのチューニング及び制御システムに関する。
【００１４】
確率的制御は、測定出力（メガワット（ＭＷ）単位）、総称してＮＯｘと呼ばれる窒素酸化物ＮＯ及びＮＯ２（一酸化窒素及び二酸化窒素）エミッション、及び燃料流量に基づいて、ガスタービン（ＧＴ）の動作状態を設定するための手法である。本明細書で記載されるように、種々の実施形態は、出力及び燃料流量の測定値を用いたＧＴのチューニング及び制御を提供する。従来の手法は、測定値（ＭＷ単位の出力測定値）誤差が存在する場合の制御機構を計算しチューニングするために存在するが、燃料流量測定値に照らしてＧＴ制御機能を考慮しチューニングするようには設計されてはいない。
【００１５】
本明細書で使用される場合、Ｐ５０  ＧＴ又はＰ５０機械とは、現有の平均（すなわち、公称）のガスタービン又は同様の機械を意味する。このＰ５０機械に関連するパラメータは理想とみなされ、実際のガスタービンにおいて達成されたとしても極めて稀である。本明細書で使用される他の用語には、ａ）第１段ノズルの下流側で且つタービン（例えば、ＧＴ）における第１の回転バケットの上流側での平均温度である着火温度（Ｔ４）、及びｂ）ガスタービンにおける燃焼温度であり、着火温度よりも高温なＴ３．９が挙げられる。当該技術分野で公知の着火温度は測定することはできないが、他の測定値及び既知のパラメータから推測される。本明細書で使用される用語「表示された着火温度」とは、制御機器の１又はそれ以上の構成要素（例えば、ＧＴ構成要素を監視及び／又は制御する制御システム）によって表示される着火温度を指す。「表示された」着火温度は、ＧＴ制御システムと接続された従来の検知／試験機器からの着火温度の最良の推定値を表している。
【００１６】
加えて、本明細書で記載されるように、特定のガスタービンにおける用語「ベース負荷」は、定格着火温度におけるガスタービンの最大出力を意味することができる。更に、本明細書で記載され、当該技術分野で公知のように、所与のガスタービンにおけるベース負荷は、周囲動作条件の変化に基づいて変化することになる。場合によっては、ベース負荷は、当該技術分野で「全速全負荷」と呼ばれる。更に、ＮＯｘは、燃料組成に影響を受けやすく、そのため、ガスタービンにおいて行われるあらゆるチューニングプロセス（本明細書で記載されるチューニングプロセスを含む）が考慮されることは理解される。
【００１７】
種々の実施形態によれば、その手法は、以下のプロセスを含むことができる。
【００１８】
１）測定した周囲条件に基づいて、１又はそれ以上のガスタービン（例えば、現有の）に対して計画的ベース負荷（ＭＷ値、ＮＯｘ値）に指令する。本明細書で記載されるように、理想的事象においては、１又は複数のＧＴは、理想的ケースにおいて、Ｐ５０  ＭＷ（公称出力）値、Ｐ５０燃料流量値、及びＰ５０  ＮＯｘ（エミッション）値を含むＰ５０（公称）動作パラメータに収束すべきである。しかしながら、本明細書で示されるように、これは現実の動作では起こらない。
【００１９】
２）出力を調整してＰ５０  ＭＷ（公称出力）値に一致するよう１又はそれ以上のＧＴに指令して、実際の燃料流量値を測定する。本明細書で述べるように、このプロセスは、各ＧＴの実際の燃料流量値をＰ５０  燃料流量値に近付けるのに役立つ可能性があるが、当該目標で十分には成功しない。加えて、この出力の調整は、着火温度を所望のレベルに対して上昇させるという別の懸念点には対処していない。
【００２０】
３）測定した実際の燃料流量値（プロセス２）と、周囲条件に対して予想されるＰ５０  燃料流量値との間の差違（Δ燃料流量）に基づいて各ＧＴの動作条件を調整する。Δ燃料流量値は、従来手法を用いて各ＧＴについてのΔＭＷ値（ＧＴの実際の出力とＰ５０  ＭＷレベルとの間の差違を表す）に置き換えることができる。このプロセスにおいて、Ｐ５０  ＭＷ値から逸脱した各ＧＴは、当該ＧＴのΔＭＷ値に接近し到達するようにΔＭＷ値（ΔＮＯｘ値から変換された）の一定比率で動作条件を調整させる。この調整は、各ＧＴを、当該ＧＴのＰ５０  ＭＷ／Ｐ５０  燃料流量特性に直交するＭＷ／燃料流量空間の直線上に移動させることになる。上述の一般的プロセスについては、本明細書で更に詳細に説明する。
【００２１】
４）ＧＴのセットにおける各ＧＴに対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴについて実際の燃料流量値を測定する。このプロセスは、ＧＴのセットにおける各ＧＴに対して一連の異なる部分負荷レベルに指令し、各異なる部分負荷レベルにおいて、ＧＴの各々について実際の燃料流量を測定することを含むことができる。
【００２２】
５）部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正する。この較正プロセスは、複数（例えば、３又はそれ以上）の部分負荷条件データセットを用いて実施することができる。種々の実施形態において、各部分負荷レベルでの各ＧＴについての測定した燃料流量（及び場合によっては、ＮＯｘ、ＭＷ出力、その他）は、それぞれの部分負荷レベルでのモデルＧＴ（プロセス１〜３で構築された）における予想燃料流量などと比較することができる。測定した燃料流量が予想燃料流量（±許容可能な偏差）と一致しない場合、プロセスは、実際の測定した燃料流量をプロセス３において計算された各ＧＴについての予想燃料流量に近付けるようにするため、燃焼器チューニングパラメータ（例えば、着火温度、空気／燃料比、その他）を修正することを含むことができる。
【００２３】
以下の説明において、その一部を形成し、本発明の教示を実施できる特定の例示的な実施形態を例証として示した添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明の教示を実施できるよう十分に詳細に説明されており、また、他の実施形態も利用可能であり、本発明の教示の範囲から逸脱することなく変更を行うことができることを理解されたい。従って、以下の説明は単なる例証に過ぎない。
【００２４】
図１は、種々の実施形態による、制御システム１８を含むガスタービンエンジン（ＧＴ）１０の概略図を示す。種々の実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２と、燃焼器１４と、圧縮機１２に駆動可能に結合されたタービン１６と、コンピュータ制御システム又はコントローラ１８と、を含む。圧縮機１２への入口ダクト２０は、周囲空気及び場合によっては注入水を圧縮機１２に送る。ダクト２０は、ダクト、フィルタ、スクリーン、又は入口ダクト２０を通って圧縮機１２の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２１に流入する周囲空気の圧力損失の一因となる吸音装置を含むことができる。ガスタービンエンジン１０からの燃焼ガスは、排気ダクト２２を通って配向される。排気ダクト２２は、吸音材と、ガスタービンエンジン１０に背圧を誘起するエミッション制御装置とを含むことができる。入口圧力損失及び背圧の量は、入口ダクト２０及び排気ダクト２２に構成要素を追加することに起因して、及び／又は入口ダクト２０及び排気ダクト２２それぞれに塵埃又は汚れが目詰まりした結果として時間の経過に伴って変化する可能性がある。種々の実施形態において、ガスタービンエンジン１０は、電力を生成する発電機２４を駆動する。
【００２５】
１又はそれ以上のガスタービンエンジン（ＧＴ）（例えば、現有の）を含むことができるＧＴセットを測定、分析、及び／又は制御する種々の実施形態が記載される。これらの手法は、２又はそれ以上のＧＴと同様に単一のＧＴにも適用されることは理解される。更に、本明細書で使用される用語「セット」は、１又はそれ以上を意味することができる点は理解される。
【００２６】
種々の実施形態において、複数の制御センサ２６は、ガスタービンエンジン１０及び発電機２４の様々な動作条件、及び／又はガスタービンエンジン１０の動作中の周囲環境を検出する。多くの場合、複数の冗長制御センサ２６が同じ動作条件を測定することができる。例えば、冗長温度制御センサ２６のグループが、周囲温度、圧縮機排気温度、タービン排気ガス温度、及び／又はガスタービンエンジン１０を通るガスストリーム（図示せず）の他の動作温度を監視することができる。同様に、別の冗長圧力制御センサ２６のグループが、周囲圧力、圧縮機１２での静圧及び動圧レベル、タービン１６の排気、及び／又はガスタービンエンジン１０内の他のパラメータを監視することができる。制御センサ２６は、限定ではないが、流量センサ、速度センサ、火炎検出器センサ、バルブ位置センサ、ガイドベーン角度センサ、及び／又はガスタービンエンジン１０の動作中に様々な動作パラメータを検知するのに使用できる他の装置を含むことができる。
【００２７】
本明細書で用いられる用語「パラメータ」とは、温度、圧力、及び／又はガスタービンエンジン１０内の規定の位置でのガス流量など、ガスタービンエンジン１０の動作条件を定義するのに使用できる特性を指す。一部のパラメータは測定され、すなわち、検知されて直接認知されるが、他のパラメータは、モデルによって計算され、従って推定されて間接的に認知される。一部のパラメータは、最初にユーザによりコントローラ１８に入力されてもよい。測定され、又は推定され、或いはユーザにより入力されるパラメータは、ガスタービンエンジン１０の所与の動作状態を表す。
【００２８】
燃料制御システム２８は、燃料供給源（図示せず）から燃焼器１４への燃料流量、一次燃料ノズルと二次燃料ノズル（図示せず）との間のスプリット量、及び燃焼器１４に流入する二次空気との混合量を調整する。燃焼制御システム２８はまた、燃焼器１４で使用される燃料のタイプを選択することができる。燃料制御システム２８は別個のユニットとすることができ、又はコントローラ１８の構成要素であってもよい。
【００２９】
コントローラ（制御システム）１８は、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）及び少なくとも１つのメモリデバイス（図示せず）を含むコンピュータシステムとすることができ、該コンピュータシステムは、制御センサ２６の入力及び人間オペレータからの命令に少なくとも部分的に基づいて、ガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作を実行する。コントローラは、例えば、ガスタービンエンジン１０のモデルを含むことができる。コントローラ１８によって実行される動作には、動作パラメータの検知及びモデリング、運転可能境界のモデリング、運転可能境界モデルの適用、又は燃焼器１４への燃料流量を調整するなどによるガスタービンエンジン１０の動作を制御するスケジューリングアルゴリズムの適用を含むことができる。コントローラ１８は、限定ではないが、着火温度などの制御出力を生成するためにガスタービンエンジン１０により使用される運転可能境界モデル又はスケジューリングアルゴリズムとガスタービンエンジン１０の動作パラメータとを比較する。コントローラ１８によって生成される指令により、ガスタービンエンジン１０上の燃料アクチュエータ２７が、燃料流量、燃料スプリット、及び／又は燃料供給源と燃焼器１４との間で送られる燃料のタイプを選択的に調整することができる。アクチュエータ２９がＩＧＶ２１の相対位置を調整し、入口抽気熱を調整し、又はガスタービンエンジン１０に対する他の制御設定を有効にするような、別の指令を生成することができる。
【００３０】
動作パラメータは一般に、ガスタービンエンジン１０内の規定の位置及び所与の動作状態における温度、圧力、及びガス流量のようなガスタービンエンジン１０の動作状態を示す。一部のパラメータは測定され、すなわち検知されて直接認知されるが、他のパラメータは、モデルによって計算され、従って、推定されて間接的に認知される。推定され又はモデリングされる動作パラメータはまた、推定動作パラメータと呼ぶこともでき、例えば、限定ではないが、着火温度及び／又は排気温度を含むことができる。運転可能境界は、ガスタービンエンジン１０の１又はそれ以上の物理的境界によって定めることができ、従って、各境界でのガスタービンエンジン１０の最適条件を表すことができる。更に、運転可能境界モデルは、何れかの他の境界又は動作条件とは独立していることができる。スケジューリングアルゴリズムを使用して、タービン制御アクチュエータ２７、２９の設定を決定し、ガスタービンエンジン１０を所定限度内で動作させるようにすることができる。通常は、スケジューリングアルゴリズムは、最悪状況の事象を防ぎ、特定の動作状態に基づいた組み込みの前提条件を有する。境界制御は、コントローラ１８などのコントローラが、ガスタービンエンジン１０を好ましい状態で動作させるようにタービン制御アクチュエータ２７、２９を調整することができるプロセスである。
【００３１】
図２は、（図１に示す）コントローラ１８と共に試用してガスタービンエンジン１０（図１に示す）の動作を制御することができる例示的な制御アーキテクチャ２００の概略図を示す。より具体的には、種々の実施形態において、制御アーキテクチャ２００は、コントローラ１８内に実装され、モデルベースの制御（ＭＢＣ）モジュール５６を含む。ＭＢＣモジュール５６は、ガスタービンエンジン１０の堅牢な高忠実度の物理学ベースモデルである。ＭＢＣモジュール５６は、測定された条件を入力動作パラメータ４８として受け取る。このようなパラメータ４８は、限定ではないが、周囲圧力及び温度、燃料の流量及び温度、入口抽気熱、及び／又は発電機出力損失を含むことができる。ＭＢＣモジュール５６は、入力動作パラメータ４８をガスタービンモデルに適用し、公称着火温度５０（又は公称動作状態４２８）を決定する。ＭＢＣモジュール５６は、本明細書に記載されるように、制御アーキテクチャ２００及びガスタービンエンジン１０の動作を可能にする何らかのプラットフォームに実装することができる。
【００３２】
更に、種々の実施形態において、制御アーキテクチャ２００は、ガスタービンエンジン１０の特定の動作パラメータを推定する適応リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール５８を含む。例えば、一実施形態において、ＡＲＥＳモジュール５８は、制御アルゴリズムで使用するため、制御センサ２６によって生成されるような直接検知されない動作パラメータを推定する。ＡＲＥＳモジュール５８はまた、測定される動作パラメータを推定して、推定条件と測定条件とを比較できるようにする。この比較は、ガスタービンエンジン１０の動作を中断することなく、ＡＲＥＳモジュール５８を自動的にチューニングするのに使用される。
【００３３】
ＡＲＥＳモジュール５８は、限定ではないが、周囲圧力及び温度、圧縮機の入口ガイドベーン位置、燃料流量、入口抽気熱流れ、発電機出力損失、入口及び排気ダクト圧力損失、及び／又は圧縮機の入口温度などの入力動作パラメータ４８を受け取る。次いで、ＡＲＥＳモジュール５８は、限定ではないが、排ガス温度６２、圧縮機の排気圧力、及び／又は圧縮機の排気温度などの推定動作パラメータ６０を生成する。種々の実施形態において、ＡＲＥＳモジュール５８は、推定動作パラメータ６０を入力動作パラメータ４８と組み合わせてガスタービンモデルへの入力として使用して、例えば、計算された着火温度６４などの出力を生成する。
【００３４】
種々の実施形態において、コントローラ１８は、計算された着火温度５２を入力として受け取る。コントローラ１８は、比較器７０を用いて、計算された着火温度５２を公称着火温度５０と比較し、補正係数５４を生成する。補正係数５４は、ＭＢＣモジュール５６における公称着火温度５０を調整して、補正着火温度６６を生成するのに使用される。コントローラ１８は、比較器７４を使用して、ＡＲＥＳモジュール５８からの制御出力とＭＢＣモジュール５６からの制御出力とを比較して、差分値を生成する。代替の実施形態において、コントローラ１８は、排気温度補正係数６８を入力として受け取る。排気温度補正係数６８を用いて、ＡＲＥＳモジュール５８の排気温度６２を調整することができる。
【００３５】
図３は、コントローラ１８によって使用されるガスタービンエンジンのモデルを使用した、統計的に有意な個数の図１のガスタービンエンジン１０の動作状態の確率的シミュレーションを示すグラフである。本グラフは、ガスタービンエンジン１０の着火温度に対する出力を表している。直線３００は、複数のデータポイント３０８についての線形回帰モデルである。直線３０２は、データポイント３０８に対応する９９％予測区間を表す。更に、直線３０４は、ガスタービンエンジン１０の公称又は設計上の着火温度５０を表し、直線３０６は、ガスタービンエンジン１０の公称又は設計上の出力を表す。種々の実施形態において、図３に示す確率的シミュレーションは、単位８０の着火温度の近似分散を示している。この分散は、ガスタービンエンジン１０の構成要素の許容差と、コントローラ１８及び制御センサ２６の測定の不確定性に起因する可能性がある。
【００３６】
本明細書においては、実際のガスタービンエンジン１０の動作状態（例えば、着火温度及び／又は排気温度）の変動の低減を可能にし、その結果、ガスタービンエンジン１０の出力、エミッション、及び寿命の変動の低減を可能にする、ガスタービンエンジン１０をチューニングする手法が記載されている。本明細書で記載される確率的制御手法は、ガスタービンエンジン１を設置中の様々な期間でチューニングする離散的プロセスとして実装することができ、或いは、ガスタービンエンジン１０の動作中に所定の間隔で周期的に及び／又は連続して実行するようコントローラ１８内に実装することができる。上記で検討したように、着火温度は推定パラメータであるので、これらの方法はガスタービンの着火温度を直接測定していない。しかしながら、これらの手法は、ガスタービンエンジン１０の着火温度の強力な指標である直接測定されたパラメータをもたらし、ガスタービンエンジン１０の着火温度に対する改善された制御を可能にすることができる。
【００３７】
図４は、種々の実施形態に従って実施される方法を示したフロー図を示す。本明細書で記載されるように、本方法は、少なくとも１つのコンピュータデバイスが実施（又は実行）し、コンピュータプログラム製品（例えば、非一時的コンピュータプログラム製品）として実装され、或いは、以下のプロセスを含むことができる。
【００３８】
プロセスＰ１：各ＧＴ１０についての測定した周囲条件に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対してベース負荷レベル（例えば、目標表示着火温度）に指令する。本明細書で述べたように、ベース負荷（目標表示着火温度での）は、測定した周囲条件におけるメガワット出力値及びエミッション値に関連付けられる。更に本明細書で述べたように、ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対してベース負荷レベルに指令することに応答して、各ＧＴ１０は、公称ＭＷ出力値（Ｐ５０  ＭＷ）、公称燃料流量値（Ｐ５０  燃料流量）、又は公称エミッション値（Ｐ５０  ＮＯｘ）のうちの少なくとも１つを達成しない。種々の実施形態によれば、ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対して、それぞれの出力を調整して公称ＭＷ出力値に一致するよう指令するプロセスは、各ＧＴ１０の実際の燃料流量値（及びエミッション値）を公称燃料流量値（及び公称エミッション値）に一致させずに公称燃料流量値（及び公称エミッション値）に近付ける。
【００３９】
プロセスＰ２：ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対して、それぞれの出力を調整して公称メガワット出力値に一致するよう指令し、その後、各ＧＴ１０の実際の燃料流量値を測定する。種々の実施形態において、プロセスＰ２は更に、各ＧＴ１０の測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違を、各ＧＴ１０の周囲条件値におけるそれぞれのメガワット出力値と制御システムとの間の差違に変換することを含むことができる。
【００４０】
プロセスＰ３：周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいて、ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０の動作条件を調整する。種々の実施形態によれば、各ＧＴ１０の動作条件を調整するプロセスは、各ＧＴ１０の出力をそれぞれの公称メガワット出力値に近付けて到達するように、それぞれのメガワット出力値と公称メガワット出力値との間の差違の一定比率によりＧＴのセットにおける各ＧＴ１０の動作条件を調整することを含む。種々の実施形態によれば、それぞれのメガワット出力値と公称メガワット出力値との間の差違の一定比率によりＧＴのセットにおける各ＧＴ１０の動作条件の調整は、各ＧＴ１０を、該各ＧＴ１０の公称メガワット出力／燃料流量特性に直交するメガワット対エミッションをプロットしたグラフ空間の直線上に並べる。
【００４１】
プロセスＰ４：ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対してベース負荷レベルの分率を表す部分負荷レベルに指令し、その後、部分負荷レベルにて各ＧＴ１０について実際の燃料流量値を測定する。このプロセスは、ＧＴのセットにおける各ＧＴ１０に対して一連の異なる部分負荷レベルに指令し、各異なる部分負荷レベルにおいて、ＧＴ１０の各々について実際の燃料流量を測定することを含むことができる。例えば、このプロセスは、各ＧＴ１０を最小入口ガイドベーン（ＩＧＶ）位置に設定し、次いでＧＴ１０についての実際の燃料流量を測定することを含むことができる。当該技術分野で公知のように、ＩＧＶは、ＧＴ（例えば、ＧＴ１０）の燃焼室に流入する空気流の量を制御するのに使用される。従って、ＩＧＶの位置は、ＧＴ１０の出力に影響を及ぼし、制御システム及び／又はその関連ソフトウェアを用いて従来通りに制御される。種々の実施形態において、複数のＩＧＶ位置が選択され、各々が異なる部分負荷条件に対応する。一部の実施形態において、第１の部分負荷レベルは、最小ＩＧＶ位置（すなわち、閉鎖状態ではないがＩＧＶが未だ閉鎖されてはいない最も閉められた位置）に対応し、その後の部分負荷レベルとして漸次的により開いたＩＧＶ位置が使用される（各々が部分負荷を漸次的に増大させる）。部分負荷レベルの各々において各ＧＴ１０についての実際の燃料流量を測定することに加えて、種々の実施形態は、部分負荷レベルの各々においてのＮＯｘ及びＭＷ出力を測定することを含むことができる。
【００４２】
プロセスＰ５：部分負荷レベルでの測定した実際の燃料流量値と、出力を調整して公称メガワット出力値に一致するようにした後の測定した実際の燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットを較正する。この較正プロセスは、複数（例えば、３又はそれ以上）の部分負荷条件データセットを用いて実施することができることは理解される。種々の実施形態において、各部分負荷レベルでの各ＧＴについての測定した燃料流量（及び場合によっては、ＮＯｘ、ＭＷ出力、その他）は、それぞれの部分負荷レベルでのモデルＧＴ（プロセス１〜３で構築された）における予想燃料流量などと比較することができる。測定した燃料流量が予想燃料流量（±許容可能な偏差）と一致しない場合、プロセスは、実際の測定した燃料流量をプロセス３において計算された各ＧＴについての予想燃料流量に近付けるようにするため、燃焼器チューニングパラメータ（例えば、着火温度、空気／燃料比、その他）を修正することを含むことができる。
【００４３】
図５〜７は、ＧＴ（ＧＴ１０と同様の）のセット（複数）を表す例示的なデータセットに関して、図４で説明されたプロセスのＭＷ出力対燃料流量のグラフを示す。図５〜６に示す全てのデータポイントは、表示された着火温度における燃料流量に対するＭＷ出力を表しており、ここで「表示された」着火温度とは、ＧＴ１０のコントローラによって表示又は他の方法で出力された着火温度である。すなわち、「表示された」着火温度は、必ずしも実際の着火温度（本明細書で記載されるように正確に測定することができない）ではなく、ＧＴ１０のコントローラ（及び関連の機器）によって推定される着火温度である。
【００４４】
本実施例（例えば、図５）において示されるように、現有回帰直線ＲＬは、ＭＷ／燃料流量空間における現有のＧＴ１０の従来の統計的回帰を表す。直線ＭＬは、燃料流量軸（一定ＭＷで）と平行であり、直線ＲＬに沿った平均データポイントにて直線ＲＬと交わる。直線ＧＬは、ＧＴのセットの平均着火温度（Ｔ４）の関数である。平均燃焼温度（Ｔ３．９）は、平均着火温度の関数であり、平均着火温度よりも高い。本明細書で記載されるように、平均着火温度が増大すると、平均燃焼温度も増大することになり、これは、直線ＧＬが、直線ＲＬに直交しながら、より大きなＭＷ／燃料流量値にシフトすることを意味する。本明細書で記載されるように、種々の実施形態によれば、プロセスは、ＧＬの位置を決定するため、直線ＲＬを特定分率だけシフトさせることを含むことができる。詳細には、当該分率は、一定ＭＷ直線ＭＬから測定され、ここで「０」はシフトなしを表し、「１」は、現有の全てのＧＴ１０をＰ５０燃料流量の機械にシフトさせることを表している。種々の実施形態によれば、分率は、現有ＧＴにおいて最も高い燃料流量を有するＧＴ１０がＰ５０燃料流量値を下回るようにシフトする量に基づいて決定される。図５に示す１つの例示的な実施形態において、分率は、約１／１．４（およそ０．７１）である。しかしながら、種々の実施形態によれば、分率は、約０．５〜１（例えば、０．６２、０．８、その他）の間を変わることができることは理解される。種々の実施形態に従って実施されるこのシフトは、現有するＧＴ１０にわたって燃料流量の変動を最小限にする。図５に関して記載されるシフトプロセスは、現有するＧＴ１０におけるガスタービンのタイプに応じて変わることができることは理解される。すなわち、異なるサイズのガスタービン、異なる定格、周囲条件、その他は、最も高い燃料流量を有するＧＴをＰ５０燃料流量値を下回って位置付けるために、一定ＭＷ直線ＭＬからＧＬの最終位置まで異なるシフトを必要とする場合がある。
【００４５】
図６は、シフトしたＧＬ、ＧＬ’、及びＧＬ’ ’を追加して示した、追加のＭＷ／燃料流量グラフを示している。ＧＬ’は、ＭＬから０．６２（１／１．６）のシフト分率を示し、ＧＬ’’は、ＭＬから０．８（１／１．２５）のシフト分率を示している。
【００４６】
図７は、プロセスＰ３（図４）、すなわち、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際の燃料流量値と公称燃料流量値との間の差違に基づいてＧＴのセットの各ＧＴの動作条件を調整するプロセスの３次元グラフ図を示す。すなわち、図７に示すように、着火温度（Ｔ４）空間にわたるＧＬ（図５〜６）の平面により定義されるＧＬ平面は、ＧＴセットが着火温度（Ｔ４）空間において動作しているモデルを示す。すなわち、ＧＴセットの各ＧＴについて実際の着火温度（Ｔ４）を直接測定することはできないが、ＧＬ平面は、ＧＴセット内のＧＴの着火温度の最も正確なモデルを表している。種々の実施形態によれば、プロセスＰ３は、それぞれのＧＴにおける測定した実際の燃料流量値と公称（平均）燃料流量値との間の差違に基づいて、各ＧＴの動作条件を調整することを含む。すなわち、種々の実施形態によれば、各ＧＴの動作条件は、ＭＷ／燃料流量値が、２次元空間（図５〜６）におけるＧＬと３次元空間（図７）におけるＧＬ平面を交差させるように調整される。公称（Ｐ５０）ＭＷ／燃料流量直線とＧＬ平面の交差は、所望の平均実着火温度（Ｔ４）の最も正確なモデルを表し、各ＧＴ１０を当該ＧＬ平面（図６に関して説明さされる）に近付けるようにチューニングすることにより、現有機にわたって着火温度の変動が低減され、現有機の寿命が延びる。
【００４７】
（緑色線）ＧＬ（及びＧＬ平面）は、ガスタービンがどのように設計及び構築されるかの特性であり、ＭＷ／燃料流量空間において、その中心は、現有の特定のタイプのＧＴ１０におけるＰ５０  ＭＷ及びＰ５０燃料流量（及びＰ５０  ＮＯｘ）の交点である。２次元空間におけるＧＬの長さは、所与のタイプのＧＴのＧＴハードウェア間変動（例えば、同じ仕様に対する２つの機械の製造の物理的ばらつき）によって定められる。ＧＴ１０のＭＷ／燃料流量値をＧＬ（及びＧＬ平面）と一致させるため当該ＧＴ１０の動作条件を変更することにより、実着火温度（Ｔ４）の変動が最小限になる。
【００４８】
種々の実施形態によれば、図５〜７に示すＧＬ（及びＧＬ平面）を用いて、例えば、ベース負荷、部分負荷条件（ｉ）（例えば、最小ＩＧＶ位置）、部分負荷条件（ｉｉ）（例えば、第２の中間部分負荷条件）、その他などの各異なる負荷条件での現有のＧＴを表すことができることは理解される。すなわち、図５〜７のグラフの各セットは、異なる負荷条件を表すことができる。これらの実施形態において、各ＧＴ１０は、一連の異なるＧＬ（異なる負荷条件における）上のポイントにより表すことができ、異なる負荷条件のグラフのセットは、重ね合わせて（データを組み合わせることにより）、異なる負荷条件にてＧＴ１０を連結する区分的連続線を形成することができる。制御システムは、異なる負荷条件（例えば、ベース負荷、最小ＩＧＶ位置、及び中間ＩＧＶ位置）を連結する現有Ｐ５０直線に区分的連続線を移動させるよう動作パラメータを修正することによりチューニングすることができる。ＧＴ１０において異なる負荷条件を連結する直線に有意な非直線性が存在する場合、追加のデータポイント（負荷条件）を収集して曲線を作成することができる。次いで、曲線は、現有Ｐ５０直線（対応する負荷条件を連結する）に一致させるように修正（ＧＴ１０の動作パラメータを修正することにより）することができる。
【００４９】
加えて、本明細書で記載される測定燃料流量は、米国特許出願第＿（弁理士Ｄｋｔ第２７６６１８−１号）に記載される手法に従って説明されるガスタービンのチューニングプロセスが統計的に正確であるかどうかを判定するための試験として用いることができることは理解される。すなわち、米国特許出願第＿（弁理士Ｄｋｔ第２７６６１８−１号）に記載される手法に従って決定されたＭＷ／ＮＯｘ空間（パラメータ）は、ＭＷ／燃料流量空間におけるパラメータと比較されて、ＭＷ／ＮＯｘ値が正確であることを検証することができる。
【００５０】
図８は、少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４を介してＧＴ１０と結合されたコントローラ（制御システム）１８を実施例で説明する例示的な環境８０２を示す。本明細書で記載されるように、制御システム１８は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）を制御するのに使用される何らかの従来の制御システム構成要素を含むことができる。例えば、制御システム１８は、１つ又は複数のＧＴ１０の１又はそれ以上の構成要素を作動させるための電気的及び／又は電気機械的構成要素を含むことができる。制御システム１８は、プロセッサ、メモリ、入力／出力、バス、その他などの従来のコンピュータ構成要素を含むことができる。制御システム１８は、外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４）からの動作条件に基づいて機能を実施するよう構成（例えば、プログラム）することができ、及び／又は１つ又は複数のＧＴ１０のパラメータに基づいて事前にプログラムされた（エンコードされた）命令を含むことができる。
【００５１】
システム８０２はまた、制御システム１８及び１つ又は複数のＧＴ１０と接続（例えば、配線接続及び／又は無線で）された少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４を含むことができる。種々の実施形態において、コンピュータデバイス８１４は、例えば、本明細書で記載される流量計、温度センサ、その他などの複数の従来のセンサを介して、１つ又は複数のＧＴ１０と動作可能に結合される。コンピュータデバイス８１４は、例えば、従来の配線接続及び／又は無線手段を介して制御システム１８と通信可能に接続することができる。制御システム１８は、種々の実施形態による動作中に１つ又は複数のＧＴ１０を監視するよう構成される。
【００５２】
更に、コンピュータデバイス８１４は、ユーザ８３６と通信状態で示されている。ユーザ８３６は、例えば、プログラマー又はオペレータとすることができる。これらの構成要素とコンピュータデバイス８１４との間の対話は、本出願の他の場所で検討する。
【００５３】
本明細書で述べるように、本明細書で記載されるプロセスの１つ又はそれ以上は、例えば、本明細書で記載されるコンピュータデバイス８１４のような少なくとも１つのコンピュータデバイスによって実施することができる。他の事例では、これらのプロセスの１又はそれ以上は、コンピュータに実装された方法に従って実施することができる。更に別の実施形態において、これらのプロセスの１又はそれ以上は、少なくとも１つのコンピュータデバイス（例えば、コンピュータデバイス８１４）上でコンピュータプログラムコードを実行し、少なくとも１つのコンピュータデバイスにプロセス（例えば、本明細書で記載される手法に従って少なくとも１つのＧＴ１０をチューニングする）を実施させることにより実施することができる。
【００５４】
更に詳細には、コンピュータデバイス８１４は、処理構成要素１２２（例えば、１又はそれ以上のプロセッサ）、記憶構成要素１２４（例えば、記憶階層構造）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素１２６（例えば、１又はそれ以上のＩ／Ｏインタフェース及び／又はデバイス）、及び通信経路１２８を含めて図示されている。１つの実施形態において、処理構成要素１２２は、記憶構成要素１２４において少なくとも部分的に具現化されたプログラムコード（制御システム１８のように）を実行する。プログラムコードを実行している間、処理構成要素１２２は、データを処理することができ、その結果、更なる処理のため記憶構成要素１２４及び／又はＩ／Ｏ構成要素１２６との間で読み出し及び／又は書き込みを行うことができる。経路１２８は、コンピュータデバイス８１４における構成要素の各々間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ構成要素１２６は、１又はそれ以上のヒューマンＩ／Ｏデバイス又はストレージデバイスを含むことができ、これによりユーザ８３６は、コンピュータデバイス８１４及び／又は１又はそれ以上の通信デバイスと対話可能となり、ユーザ１３６及び／又は制御システム１８が、何らかのタイプの通信リンクを用いてコンピュータデバイス８１４と通信できるようになる。この点に関して、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、ヒューマン及び／又はシステムと制御システム１８との対話を可能にするインタフェースセット（例えば、グラフィカルユーザインタフェース、アプリケーションプログラムインタフェース、及び／又は同様のもの）を管理することができる。
【００５５】
何れにしても、コンピュータデバイス８１４は、インストールされたプログラムコードを実行可能な１又はそれ以上の汎用コンピュータ製造物品（例えば、コンピュータデバイス）を含むことができる。本明細書で使用されるように、「プログラムコード」は、情報処理機能を有するコンピュータデバイスが、直接、或いは（ａ）別の言語又はコードもしくは表記法への変換；（ｂ）異なるマテリアル形式での復元；及び／又は（ｃ）展開の何らかの組み合わせの後で、特定の機能を実施するあらゆる言語又はコードもしくは表記法の何らかの命令集合を意味することは理解される。この点に関して、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、システムソフトウェア及び／又はアプリケーションソフトウェアの何らかの組み合わせとして具現化することができる。何れにしても、コンピュータデバイス８１４の技術的効果は、本明細書の種々の実施形態による少なくとも１つのＧＴ１０をチューニングすることである。
【００５６】
更に、制御システムは、モジュール１３２のセットを用いて実装することができる。この場合、モジュール１３２は、制御システム１８によって使用されるタスクセットをコンピュータデバイス８１４が実施できるようにすることができ、また、制御システム１８の他の部分とは別に別個に構築及び／又は実装することができる。制御システム１８は、特定用途の機械／ハードウェア及び／又はソフトウェアを備えたモジュール１３２を含むことができる。何れにしても、２又はそれ以上モジュール及び／又はシステムは、それぞれのハードウェア及び／又はソフトウェアの一部／全てを共有することができることは理解される。更に、本明細書で検討された機能の一部は実装されなくてもよく、或いは、追加の機能をコンピュータデバイス８１４の一部として含めることができることは理解される。
【００５７】
コンピュータデバイス８１４が複数のコンピュータデバイスを備える場合、各コンピュータデバイスは、具現化された制御システム１８の一部（例えば、１又はそれ以上のモジュール１３２）だけを有することができる。しかしながら、コンピュータデバイス８１４及び制御システム１８は、本明細書で記載されるプロセスを実施できる様々な実施可能な等価コンピュータシステムだけを表していることは理解される。この点に関して、他の実施形態では、コンピュータデバイス８１４及び制御システム１８により提供される機能は、プログラムコードを有して又は有さずに汎用及び／又は特定用途のハードウェアの何らかの組み合わせを含む１又はそれ以上のコンピュータデバイスによって少なくとも部分的に実装することができる。各実施形態において、ハードウェア及びプログラムコードは、含まれている場合、標準的なエンジニアリング及びプログラミング技報をそれぞれ用いて作成することができる。
【００５８】
何れにしても、コンピュータデバイス８１４は、複数のコンピュータデバイスを含み、コンピュータデバイスは、何らかのタイプの通信リンクを介して通信することができる。更に、本明細書で記載されるプロセスを実施している間、コンピュータデバイス８１４は、何らかのタイプの通信リンクを用いて１又はそれ以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。何れの場合においても、通信リンクは、様々なタイプの有線及び／又は無線リンクの何れかの組み合わせを含み、１又はそれ以上のタイプのネットワークの何れかの組み合わせを含み、及び／又は様々なタイプの伝送技術  及びプロトコルの何れかの組み合わせを利用することができる。
【００５９】
本明細書で検討されるように、制御システム１８は、コンピュータデバイス８１４が少なくとも１つのＧＴ１０を制御及び／又はチューニングすることを可能にする。制御システム１８は、本明細書で記載される１又はそれ以上の処理を実施する論理回路を含むことができる。１つの実施形態において、制御システム１８は、上述の機能を実施する論理回路を含むことができる。構造上は、論理回路は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は本明細書で記載される機能を実行できる他の何れかの特定用途機械構造など、様々な形態の何れかをとることができる。論理回路は、ソフトウェア及び／又はハードウェアなど、様々な形態の何れかをとることができる。しかしながら、例示の目的で、制御システム１８及びこれに含まれる論理回路は、特定用途機械として本明細書で記載される。本明細書から理解されるように、論理回路が上述の機能の各々を含むように例示されているが、添付の請求項に記載される本発明の教示によれば、本機能の全てが必須な訳ではない。
【００６０】
種々の実施形態において、制御システム１８は、本明細書で記載される１又はそれ以上のＧＴ１０の動作パラメータを監視するよう構成することができる。加えて、制御システム１８は、動作パラメータを修正して本明細書で記載される制御及び／又はチューニング機能を達成するよう、１又はそれ以上のＧＴ１０に対して指令するように構成されている。
【００６１】
図示され本明細書で記載されるフロー図において、図示していない他のプロセスを実施することができ、様々な実施形態に応じて本プロセスの順序を再配列することができることは理解される。加えて、１又はそれ以上の記載のプロセスの間に中間プロセスを実施してもよい。図示され本明細書で記載されるプロセスの流れは、種々の実施形態の限定とみなすべきではない。
【００６２】
何れの場合においても、例えば制御システム１８を含む本発明の種々の実施形態の技術的効果は、本明細書で記載される１又はそれ以上のＧＴ１０を制御及び／又はチューニングすることである。
【００６３】
様々な実施形態において、互いに「結合される」ものとして記載される構成要素は、１又はそれ以上の接合部に沿って接合することができる。一部の実施形態において、これらの境界部は、別個の構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合では、これらの境界部は、堅固に及び／又は一体的に形成される相互接続部を含むことができる。すなわち、一部の場合において、互いに「結合される」構成要素は、単一の連続部材を定めるよう同時に形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別個の部材として形成されて、その後、既知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、接着）を通じて接合してもよい。
【００６４】
要素又は層が別の要素又は層「の上にある」、「に係合される」、「に接続される」、又は「に結合される」と呼ばれたときには、要素又は層は、直接的に、別の要素又は層の上にあり、係合され、接続され、又は結合することができ、或いは、介在要素又は層が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素又は層の「直接的に上にあり」、「直接係合され」、「直接接続され」、又は「直接結合される」と呼ばれる場合には、介在する要素又は層は存在しない。要素間の関係を記述するのに使用される他の用語は、同様に解釈すべきである（例えば、「間にある」と「直接間にある」、「隣接する」と「直接隣接する」、その他）。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、関連して挙げられる要素の１又はそれ以上の要素の何れか及び全ての組み合わせを含む。
【００６５】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００６６】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ガスタービンエンジン（ＧＴ）
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６    タービン
１８  コントローラ
２０    入口ダクト
２２  排気ダクト
２４    発電機
２６  制御センサ
２７  燃料アクチュエータ
２８  燃料制御システム
２９  アクチュエータ
４８  入力動作パラメータ
５０  公称着火温度
５２  計算された着火温度
５４  補正係数
５６  モデルベース制御（ＭＢＣ）モジュール
５８  適応リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール
６０  推定動作パラメータ
６２  排気ガス温度
６４  計算された着火温度
６６  補正された着火温度
６８  入力排気温度補正係数
７０  コンパレータ
７４  コンパレータ
１２２  処理構成要素
１２４  記憶構成要素
１２６  入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素
１２８  通信経路
１３２  モジュール
３００  直線
３０２  直線
３０４  直線
３０６  直線
３０８  データポイント
４２８  公称動作状態
８０２  例示的な環境
８１４  コンピュータデバイス
８３６  ユーザ
【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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