(57)【要約】【課題】ガスタービン装置の異常状態の特定をすることができるようにする。【解決手段】燃焼安定推定モデル構築部２３では、燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくともガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて、燃焼器が安定的に燃焼するための条件を周波数解析結果とプロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを求める。入力部２１では、燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して実測周波数解析結果を得る。診断部２４では、プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得て、第１の比較結果に応じてプロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて、燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断する。【選択図】      図３
2004204780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼器に燃料を供給するとともに前記燃焼器に圧縮空気を供給して前記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るガスタービン装置の異常を監視するためのガスタービン異常監視装置であって、前記燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくとも前記ガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて、前記燃焼器が安定的に燃焼するための条件を前記周波数解析結果と前記プロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを得るモデル構築手段と、
前記燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して、実測周波数解析結果を得る周波数解析手段と、
前記プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、前記燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得る比較手段と、
該第１の比較結果に応じて前記プロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて、前記燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて、前記特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断する診断手段とを有することを特徴とするガスタービンの異常監視装置。
【請求項２】
前記燃焼器には、メイン燃料供給系及びパイロット燃料供給系からそれぞれメイン燃料及びパイロット燃料が供給されており、前記特定プロセス値として前記メイン燃料に係る燃空比をメイン燃空比として用い、前記比較手段で前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記メイン燃空比を減少又は増加させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記メイン燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項３】
前記燃焼器には、メイン燃料供給系及びパイロット燃料供給系からそれぞれメイン燃料及びパイロット燃料が供給されており、前記特定プロセス値として前記パイロット燃料に係る燃空比をパイロット燃空比として用い、前記比較手段で前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記パイロット燃空比を減少又は増加させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記パイロット燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項４】
前記燃焼器は複数備えられており、該複数の燃焼器の一つについて前記比較手段で第１の比較結果が前記閾値以上であるとされると、前記診断手段が起動されるようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項５】
前記燃焼器は複数備えられており、該複数の燃焼器にはメイン燃料供給系及びパイロット燃料供給系からそれぞれメイン燃料及びパイロット燃料が供給されており、前記比較手段で前記複数の燃焼器の少なくとも二つについて前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記メイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーを特定プロセス値として変化させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記メイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーに変動が生じたと診断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項６】
前記燃焼器は複数備えられており、前記比較手段で前記複数の燃焼器の少なくとも二つについて前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記吸気流量を特定プロセス値として変化させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記吸気流量に対応する異常が発生したと診断するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項７】
前記モデル構築手段及び前記診断手段を有する診断装置を有し、該診断装置は前記周波数解析手段とネットワークを介して接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のガスタービン異常監視装置。
【請求項８】
燃焼器に燃料を供給するとともに前記燃焼器に圧縮空気を供給して前記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るガスタービン装置の異常を監視するためのガスタービン異常監視方法であって、
前記燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくとも前記ガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて、前記燃焼器が安定的に燃焼するための条件を前記周波数解析結果と前記プロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを得るモデル構築ステップと、
前記燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して実測周波数解析結果を得る周波数解析ステップと、
前記プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、前記燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得る比較ステップと、
該第１の比較結果に応じて、前記プロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて前記燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて、前記特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断する診断ステップとを有することを特徴とするガスタービンの異常監視方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンの異常を監視するための異常監視装置に関し、特に、ガスタービンの異常状態を特定するためのガスタービン異常監視装置及び異常監視方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発電プラント等で用いられるガスタービン装置においては、その構成機器の異常を監視して、安定的運用を行う必要があるが、ガスタービン装置の構成機器中でも、最も高温でしかも過酷な条件で運用される燃焼器の異常燃焼及び損傷を特に監視する必要がある。
【０００３】
従来、ガスタービン装置の燃焼器の異常を監視するための装置では、燃焼器の圧力変動を検出して、この圧力変動を周波数解析し、異常判定を行う際、燃焼ガスの性状、負荷等の運転状態を表すパラメータによって監視対象の周波数帯域を複数可変に設定して、その各周波数帯域毎に正常時の振幅値を使い分けることが行われている。
【０００４】
例えば、ガスタービンに設置されたセンサ（圧力センサ）から検出信号を受けて、この検出信号を周波数成分に分解して解析した後、ガスタービンの発電機出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに応じて、監視対象の周波数成分に関する基準データを可変設定する。そして、基準データに基づいて周波数成分の解析データから燃焼振動現象に起因する周波数成分を抽出して、当該抽出周波数成分の振幅値と監視対象の周波数成分に関するデータの正常時における振幅値とを比較して、ガスタービンの燃焼振動状態を判定するようにしている（特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３２４７２５号公報（第３ページ及び第４ページ、第１図及び第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載されたガスタービン異常監視装置では、ガスタービンの燃焼振動現象の異常事態を察知できるものの、ガスタービン装置、特に、燃焼器にどのような不具合が発生して、燃焼振動現象が生じたか判定することが難しいという課題がある。
【０００７】
この結果、特許文献１に記載されたガスタービン異常監視装置では、燃焼振動現象が生じた際に、ガスタービン（特に、燃焼器）の異常状態を特定することが難しいという課題がある。
【０００８】
本発明の目的は、ガスタービン装置の異常状態の特定をすることのできるガスタービン異常監視装置及び異常監視方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、燃焼器に燃料を供給するとともに前記燃焼器に圧縮空気を供給して前記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るガスタービン装置の異常を監視するためのガスタービン異常監視装置であって、前記燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくとも前記ガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて前記燃焼器が安定的に燃焼するための条件を前記周波数解析結果と前記プロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを得るモデル構築手段と、前記燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して実測周波数解析結果を得る周波数解析手段と、前記プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて前記燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得る比較手段と、該第１の比較結果に応じて前記プロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて前記燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて前記特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断する診断手段とを有することを特徴とするガスタービンの異常監視装置が得られる。
【００１０】
このようにして、プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得て、第１の比較結果に応じてプロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断するようにすれば、容易に異常箇所の特定を行うことができることになる。
【００１１】
例えば、前記燃焼器には、メイン燃料供給系及びパイロット燃料供給系からそれぞれメイン燃料及びパイロット燃料が供給されており、前記特定プロセス値として前記メイン燃料に係る燃空比をメイン燃空比として用い、前記比較手段で前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記メイン燃空比を減少又は増加させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記メイン燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断する。また、前記特定プロセス値として前記パイロット燃料に係る燃空比をパイロット燃空比として用い、前記比較手段で前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記パイロット燃空比を減少又は増加させて前記第２の比較結果を得た際該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記パイロット燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断する。
【００１２】
このようにして、特定プロセス値としてメイン燃料に係る燃空比をメイン燃空比として用いて、メイン燃空比を減少又は増加させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が閾値未満であるとメイン燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにしたから、メイン燃料に係る異常を容易に特定できる。例えば、メイン燃空比（メイン燃料流量）を減少させれば、メイン燃料流量過少又はメインノズル（メイン燃料を燃焼器に供給するノズル）の目詰まりと診断でき、メイン燃空比（メイン燃料流量）を増加させれば、メイン燃料流量過多又はメインノズルエロージョンであると判定できる。
【００１３】
同様に、特定プロセス値としてパイロット燃料に係る燃空比をパイロット燃空比として用い、パイロット燃空比を減少又は増加させて第２の比較結果を得た際第２の比較結果が閾値未満であるとパイロット燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにすれば、パイロット燃料に係る異常を容易に特定できる。例えば、パイロット燃空比（パイロット燃料流量）を減少させれば、パイロット燃料流量過少又はパイロットノズル（パイロット燃料を燃焼器に供給するノズル）の目詰まりと診断でき、パイロット燃空比（パイロット燃料流量）を増加させれば、パイロット燃料流量過多又はパイロットノズルエロージョンであると判定できる。
【００１４】
なお、本発明では、前記燃焼器は複数備えられており、該複数の燃焼器の一つについて前記比較手段で第１の比較結果が前記閾値以上であるとされると、前記診断手段が起動される。
【００１５】
加えて、本発明では、前記燃焼器は複数備えられており、該複数の燃焼器にはメイン燃料供給系及びパイロット燃料供給系からそれぞれメイン燃料及びパイロット燃料が供給されており、前記比較手段で前記複数の燃焼器の少なくとも二つについて前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記メイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーを特定プロセス値として変化させて前記第２の比較結果を得た上で該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記メイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーに変動が生じたと診断する。また、前記比較手段で前記複数の燃焼器の少なくとも二つについて前記第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、前記診断手段は前記吸気流量を特定プロセス値として変化させて前記第２の比較結果を得た上で該第２の比較結果が前記閾値未満であると前記吸気流量に対応する異常が発生したと診断するようにしてもよい。
【００１６】
このように、複数の燃焼器の少なくとも二つについて第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、メイン燃料及びパイロット燃料のカロリーを特定プロセス値として変化させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が閾値未満であるとメイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーに変動が生じたと診断するようにすれば、燃料カロリー計がなくても容易に燃料カロリーの変動を察知できることになり、吸気流量を特定プロセス値として変化させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が前記閾値未満であると吸気流量に対応する異常が発生したと診断するようにすれば、容易に吸気流量に係る異常を特定できることになる。
【００１７】
なお、前記モデル構築手段及び前記診断手段を有する診断装置を備えて、該診断装置を前記周波数解析手段とネットワークを介して接続するようにしてもよい。このようにして、診断装置を周波数解析装置（入力部及び通信部）とネットワークを介して接続するようにしたので、複数のガスタービン装置についてそれぞれ周波数解析装置を配置するようにすれば、オンラインで複数のガスタービン装置の異常を監視できることになる。
【００１８】
さらに、本発明によれば、燃焼器に燃料を供給するとともに前記燃焼器に圧縮空気を供給して前記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るガスタービン装置の異常を監視するためのガスタービン異常監視方法であって、前記燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくとも前記ガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて前記燃焼器が安定的に燃焼するための条件を前記周波数解析結果と前記プロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを得るモデル構築ステップと、前記燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して実測周波数解析結果を得る周波数解析ステップと、前記プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて前記燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得る比較ステップと、該第１の比較結果に応じて前記プロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて前記燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と前記実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて前記特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断する診断ステップとを有することを特徴とするガスタービンの異常監視方法が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。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、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２０】
まず、図１を参照して、ガスタービン装置について説明する。ガスタービン装置には、燃料系統にはメイン燃料系及びパイロット燃料系が備えられ、メイン燃料系及びパイロット燃料系における燃料流量はそれぞれメイン燃料流量制御弁１１及びパイロット燃料流量制御弁１２で調整される。そして、メイン燃料流量制御弁１１及びパイロット燃料流量制御弁１２でメイン燃料系及びパイロット燃料系における燃料分配を調整して最適な燃焼状態とする。
【００２１】
メイン燃料系及びパイロット燃料系を介して燃焼器１３にはメイン燃料及びパイロット燃料が与えられる（図１には、一つの燃焼器１３のみが示されているが、実際には、複数（例えば、１６個）の燃焼器１３がある）。一方、空気圧縮機（単に圧縮機と呼ぶ）１４からは圧縮空気が燃焼器１３に与えられる。この際、圧縮機入口案内翼（ＩＧＶ：Ｉｎｌｅｔ  Ｇｕｉｄｅ  Ｖａｎｅ）１５によって、圧縮機１４に流入する空気量が調整される。
【００２２】
図示のように、燃焼器１３に並列に燃焼器バイパス弁１６が配置されており、このバイパス弁１６によって燃焼器１３に流入する圧縮空気量が調整される。そして、燃焼器１３から排出される高温燃焼ガスによってタービン１７が回転駆動されて、タービン１７の回転駆動によって発電機（図示せず）が回転駆動されて発電が行われる。
【００２３】
図示のガスタービン装置においては、例えば、メイン燃料流量制御弁１１及びパイロット燃料流量制御弁１２の入口側で燃料温度が計測され、メイン燃料流量制御弁１１及びパイロット燃料流量制御弁１２の出口側で、燃料の流量及び圧力が計測される。一方、タービン１７の排ガス温度が計測されるとともに、ＩＧＶ１５の入口側で吸気温度、吸気圧力、及び吸気流量が計測される。そして、圧縮機１４の出口側において、圧縮空気温度及び圧縮空気圧力が計測される。さらに、燃焼器１３の内圧変動が計測される。そして、上述の計測データは、後述するようにして、データベースに蓄積され、データベースに蓄積されたデータに応じて燃焼安定推定モデルが構築される。
【００２４】
ここで、図２を参照して、燃焼器の具体例について説明すると、図示の燃焼器１３は、燃焼器外筒１３ａ及び燃焼器内筒１３ｂを備えており、燃焼器内筒１３ｂは車室１３ｃ内に配置されている。燃焼器内筒１３ｂ内には、空気と予混合されたメイン燃料が供給される燃料ノズル１３ｄ及び予混合されないパイロット燃料が供給されるパイロットノズル（図示せず）が配設されており、圧縮機吐出空気（圧縮空気）とメイン燃料とが混合されて、燃焼器内筒１３ｂにおいて燃焼によって火炎が発生する。そして、燃焼ガスが燃焼器尾筒１３ｅからタービンに送り出される。
【００２５】
燃焼器尾筒１３ｅにはバイパスエルボ管１３ｆが連結され、このバイパスエルボ管１３ｆには、前述のバイパス弁１６が備えられ、このバイパス弁１６はバイパス弁可変機構１３ｇによってその開度が調整される。
【００２６】
ここで、図３を参照して、図示のガスタービン異常監視装置は、前述のようにして計測された計測データをプロセス量として受ける。ガスタービン異常監視装置は、入力部２１、データベース２２、燃焼安定推定モデル構築部２３、診断部２４、及び出力部２５を備えている。まず、ガスタービンを運用中には、前述のプロセス量が入力部２１を介して実績値としてデータベース２２に蓄積される。
【００２７】
ここで、説明の便宜上（つまり、理解を容易にするため）、プロセス値として、メイン燃空比、車室圧力、圧縮機吸気流量、及びパイロット燃空比が計測されるとともに、燃焼器内圧変動が計測されているものとする（これら、プロセス値は、ガスタービン装置に備えられる全ての燃焼器について計測される）。なお、燃焼器内圧変動は、例えば、入力部２１で高速フーリエ変換（ＦＦＴ：周波数解析）されて、例えば、図４に示すように、周波数と内圧変動レベルの関係に変換されて、周波数−内圧変動レベルデータとしてデータベース２２に蓄積される。
【００２８】
いま、図４において、例えば、周波数軸に沿って周波数が複数（ｉ＝１０個程度）のバンド（帯域）に分割される。そして、各バンド毎のピーク値をｙｉとし、メイン燃空比、車室圧力、圧縮機吸気流量、及びパイロット燃空比をそれぞれｘ１、ｘ２、ｘ３、及びｘ４とすると、ｙｉ＝ａｉ０＋ａｉ１ｘ１＋ａｉ２ｘ２＋ａｉ３ｘ３＋ａｉ４ｘ４で表される。なお、ａｉ０、ａｉ１、ａｉ２、ａｉ３、及びａｉ４は係数である。
【００２９】
燃焼安定推定モデル構築部２３では、ガスタービンが安定燃焼している際における各燃焼器毎に各バンド毎のピーク値ｙｉ、メイン燃空比ｘ１、車室圧力ｘ２、圧縮機吸気流量ｘ３、及びパイロット燃空比ｘ４を、データベース２２から読み込んで、例えば、最小二乗法に基づいて、前述の係数ａｉ０、ａｉ１、ａｉ２、ａｉ３、及びａｉ４を確定して、ガスタービンが安定燃焼している際のピーク値（周波数解析結果）の予測式を求め、この予測式を燃焼安定推定モデルとする。つまり、図５に示すように、測定値（実績値）と予測値との関係が一次関数的に規定されることになる。
【００３０】
次に、図６を参照して、前述のようにして、プロセス量が入力されると（ステップＳ１）、燃焼器内圧変動について周波数解析が行われて（ステップＳ２）、燃焼安定推定モデルが構築される（ステップＳ３）。
【００３１】
診断部２４には入力部２１からプロセス値が与えられるとともに、燃焼安定推定モデルが与えられ、燃焼器毎に診断を行う。診断部２４では、プロセス値（実測値）であるメイン燃空比ｘ１、車室圧力ｘ２、圧縮機吸気流量ｘ３、及びパイロット燃空比ｘ４を、燃焼安定推定モデルに代入して、ピーク値（以下推定ピーク値と呼ぶ：推定周波数分析結果）を求める。一方、診断部２４には、入力部２１から燃焼器内圧変動のピーク値（実測ピーク値：実測周波数分析結果）が与えられており、診断部２４では、推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（第１の比較結果：絶対値）を求め、偏差が予め設定された閾値以上であるか否かを判定する（比較手段：ステップＳ４）。このステップＳ４は各燃焼器毎に行われる。なお、上記の閾値はガスタービンの安定燃焼を考慮して規定される。
【００３２】
いま、全ての燃焼器について、偏差（絶対値）＜閾値であると、診断部２４はガスタービンが正常であると診断・判定して、その旨出力部２５に、例えば、表示する等として報知する（ステップＳ５）。
【００３３】
一方、燃焼器の内一つ（ｎ＝１）について、偏差（絶対値）≧閾値であると（この際、図７に×印で示すように、予測値に対して、内圧変動がずれ、異常値となっている）、診断部２４では、仮想的に、つまり、計算上、メイン燃料流量を低減して（メイン燃空比を低減して）、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ６）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値：第２の比較結果）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（診断手段：ステップＳ７）。このステップＳ７は各燃焼器毎に行われる。
【００３４】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、メイン燃料流量過少又はメインノズル詰まりと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ８）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、メイン燃料流量過少でもメインノズル目詰まりでもないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ９）。
【００３５】
また、ステップＳ４において、燃焼器の複数（ｎ≧２）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ９を行うことになる。
【００３６】
次に、図８を参照して、図８において、図６に示すステップと同一のステップについて同一の参照番号を付す。いま、ステップＳ４で、ｎ＝１について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、計算上、メイン燃料流量を増加して（メイン燃空比を増加して）、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ１０）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。このステップＳ１１は各燃焼器毎に行われる。
【００３７】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、メイン燃料流量過多又はメインノズルエロージョンと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ１２）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、メイン燃料流量過多でもメインノズルエロージョンでもないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ１３）。
【００３８】
また、図８に示す例では、ステップＳ４において、燃焼器の複数（ｎ≧２）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ１３を行うことになる。
【００３９】
次に、図９を参照して、図９において、図６に示すステップと同一のステップについて同一の参照番号を付す。いま、ステップＳ４で、ｎ＝１について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、計算上、パイロット燃料流量を減少して（パイロット燃空比を減少して）、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ１４）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５は各燃焼器毎に行われる。
【００４０】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、パイロット燃料流量過少又はパイロットノズル目詰まりと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ１６）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、パイロット燃料流量過少でもパイロットノズル目詰まりでもないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ１７）。
【００４１】
また、図９に示す例では、ステップＳ４において、燃焼器の複数（ｎ≧２）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ１７を行うことになる。
【００４２】
図１０を参照して、図１０において、図６に示すステップと同一のステップについて同一の参照番号を付す。いま、ステップＳ４で、ｎ＝１について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、計算上、パイロット燃料流量を増加して（パイロット燃空比を増加して）、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ１８）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。このステップＳ１９は各燃焼器毎に行われる。
【００４３】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、パイロット燃料流量過多又はパイロットノズルエロージョンと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２０）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、パイロット燃料流量過多でもパイロットノズルエロージョンでもないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２１）。
【００４４】
また、図１０に示す例では、ステップＳ４において、燃焼器の複数（ｎ≧２）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ２１を行うことになる。
【００４５】
図１１を参照して、図１１において、図６に示すステップと同一のステップについて同一の参照番号を付す。いま、ステップＳ４で、ｎ≧２について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、計算上、燃料カロリーを増減して（例えば、（メイン燃料流量／メイン空気流量）×（対象ガスタービン装置の燃料カロリー／標準カロリー）で規定される燃料カロリーを増減させる。つまり、メイン燃空比又はパイロット燃空比を実質的に増減させることになる）、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ２２）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２３）。このステップＳ２３は各燃焼器毎に行われる。
【００４６】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、燃料カロリーに変動があったと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２４）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、燃料カロリー変動ではないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２５）。
【００４７】
また、図１１に示す例では、ステップＳ４において、燃焼器の一つ（ｎ＝１）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ２５を行うことになる。
【００４８】
図１２を参照して、図１２において、図６に示すステップと同一のステップについて同一の参照番号を付す。いま、ステップＳ４で、ｎ≧２について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、計算上、圧縮機吸気流量を減らして、燃焼安定推定モデルに基づいて再び推定ピーク値（再推定ピーク値）を求める（ステップＳ２６）。そして、再推定ピーク値と実測ピーク値とを周波数バンド毎に比較して、その偏差（絶対値）を求め、偏差（再偏差）が予め設定された閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。このステップＳ２７は各燃焼器毎に行われる。
【００４９】
再偏差＜閾値であると、診断部２４では、圧縮機の劣化又は吸気フィルタに目詰まりがあると診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２８）。一方、再偏差≧閾値であると、診断部２４では、圧縮機の劣化でも吸気フィルタの目詰まりでもないと診断・判定して、その旨出力部２５に表示する等として報知する（ステップＳ２９）。
【００５０】
また、図１２に示す例では、ステップＳ４において、燃焼器の一つ（ｎ＝１）について、偏差（絶対値）≧閾値であると、診断部２４では、ステップＳ２９を行うことになる。
【００５１】
このようにして、燃焼器の内圧振動を周波数解析して得られた周波数解析結果と少なくともガスタービン装置の燃空比及び吸気流量を示すプロセス値に応じて、燃焼器が安定的に燃焼するための条件を周波数解析結果とプロセス値との関係として規定する燃焼安定推定モデルを構築して、燃焼器の内圧振動を計測して得られた実測内圧変動を周波数解析して実測周波数解析結果を得て、プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得る。
【００５２】
そして、第１の比較結果に応じてプロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて、特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断するようにしている。
【００５３】
このようにして、燃焼安定推定モデルと実測値とを比較した結果（偏差）と閾値とに応じて、計算上プロセス量を変化させた後、再び偏差を求めて、再偏差を閾値と比較するようにしたことによって、計算上のプロセス量に対する変化量に応じてガスタービンの不具合箇所を特定できることになる。
【００５４】
ところで、診断部２４では、図６及び図８〜図１２で説明した処理を連続的に行うようにしてもよい。この際には、ステップＳ９を行った後、ｎ＝１であると、ステップＳ１０に移行し、さらに、ステップＳ１３を行った後、ｎ＝１であると、ステップＳ１４に移行する。そして、ステップＳ１７を行った後、ｎ＝１であると、ステップＳ１８に移行することになる。
【００５５】
一方、ステップＳ９を行った後、ｎ≧２であると、ステップＳ２２に移行し、さらに、ステップＳ２５を行った後、ｎ≧２であると、ステップＳ２６に移行することになる。
【００５６】
図１３を参照して、図３に示すガスタービン異常監視装置では、ガスタービン装置が用いられる発電プラントにガスタービン異常監視装置を配置した例について説明したが、図１３に示すように、ガスタービン装置の異常を遠隔的に監視するようにしてもよい。
【００５７】
図示の例では、ガスタービン異常監視装置は、通信装置３１及び異常診断装置３２を有しており、通信装置３１には、前述の入力部２１が備えられるとともに、通信部３１ｂが備えられている。一方、異常診断装置３２には、通信部３２ａが備えられるとともに、前述のデータベース２２、燃焼安定推定モデル構築部２３、診断部２４、及び出力部２５が備えられている。そして、通信部３１ｂ及び３２ａは、例えば、ネットワーク（有線又は無線）で接続され、通信装置３１から前述のプロセス量等がネットワークを介して異常診断装置３２に与えられ、前述のようにして、異常診断が行われることになる。
【００５８】
このようにして、ネットワークを介してガスタービン装置の異常監視を行うようにすれば、遠隔的にガスタービン装置の異常監視を行うことができ、しかも、複数のガスタービン装置について、ガスタービン装置毎に通信装置３１を配置して、これら通信装置３１と異常診断装置３２とをネットワークで結べば、複数のガスタービン装置について、異常診断装置３２で集中的にしかも遠隔的に異常を監視することができる。
【００５９】
さらに、図６及び図８に示す例では、ｎ＝１の際、偏差（絶対値）≧閾値（ステップＳ４）であると、それぞれステップＳ６及びＳ１０を行うようにしたが、例えば、前述の燃焼安定推定モデルｙｉ＝ａｉ０＋ａｉ１ｘ１＋ａｉ２ｘ２＋ａｉ３ｘ３＋ａｉ４ｘ４において、係数ａｉ１の正負を判定して、係数ａｉ１が正であり、ｎ＝１の際に、偏差（絶対値ではなく推定ピーク値−実測ピーク値）≧閾値であると、ステップＳ６を行い、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≦−閾値であるとステップＳ１０を行い、また係数ａｉ１が負であり、ｎ＝１の際に、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≧閾値であると、ステップＳ１０を行い、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≦−閾値であるとステップ６を行うようにしてもよい。ただし、閾値は正の数である。このようにすれば、異常判定の際の計算負荷を低減することができる。
【００６０】
同様に、図９及び図１０に示す例では、ｎ＝１の際、偏差（絶対値）≧閾値（ステップＳ４）であると、それぞれステップＳ１４及びＳ１８を行うようにしたが、燃焼安定推定モデルｙｉ＝ａｉ０＋ａｉ１ｘ１＋ａｉ２ｘ２＋ａｉ３ｘ３＋ａｉ４ｘ４において、係数ａｉ４の正負を判定して、係数ａｉ４が正であり、ｎ＝１の際に、偏差（絶対値ではなく推定ピーク値−実測ピーク値）≧閾値であると、ステップＳ１４を行い、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≦−閾値であるとステップＳ１８を行い、また係数ａｉ４が負であり、ｎ＝１の際に、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≧閾値であると、ステップＳ１８を行い、偏差（推定ピーク値−実測ピーク値）≦−閾値であるとステップＳ１４を行うようにしてもよい。ただし、閾値は正の数である。他のプロセス値についても、対応する係数の正負に応じて移行するステップを決定するようにすればよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、プロセス値を実測して得られた実測プロセス値に応じて、燃焼安定推定モデルから得られる第１の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較して第１の比較結果を得て、第１の比較結果に応じてプロセス値の一つを特定プロセス値として変化させて燃焼安定推定モデルから得られる第２の推定周波数解析結果と実測周波数解析結果とを比較した第２の比較結果に応じて特定プロセス値に応じた異常が発生したと診断するようにしたから、容易に異常箇所の特定を行うことができるという効果がある。
【００６２】
本発明では、特定プロセス値としてメイン燃料に係る燃空比をメイン燃空比として用いて、メイン燃空比を減少又は増加させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が閾値未満であるとメイン燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにしたから、メイン燃料に係る異常を容易に特定できるという効果がある。
【００６３】
本発明では、特定プロセス値としてパイロット燃料に係る燃空比をパイロット燃空比として用い、パイロット燃空比を減少又は増加させて第２の比較結果を得た際第２の比較結果が閾値未満であるとパイロット燃空比の減少又は増加に対応する異常が発生したと診断するようにしたから、パイロット燃料に係る異常を容易に特定できるという効果がある。
【００６４】
本発明では、複数の燃焼器の少なくとも二つについて第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、メイン燃料及びパイロット燃料のカロリーを特定プロセス値として変化させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が閾値未満であるとメイン燃料及び前記パイロット燃料のカロリーに変動が生じたと診断するようにしたから、燃料カロリー計がなくても容易に燃料カロリーの変動を察知できるという効果がある。
【００６５】
本発明では、複数の燃焼器の少なくとも二つについて第１の比較結果が予め規定された閾値以上であるとされると、吸気流量を特定プロセス値として変化させて第２の比較結果を得た際、第２の比較結果が閾値未満であると吸気流量に対応する異常が発生したと診断するようにしたから、容易に吸気流量に係る異常を特定できるという効果がある。
【００６６】
本発明では、診断装置を周波数解析装置（入力部及び通信部）とネットワークを介して接続するようにしたから、複数のガスタービン装置についてそれぞれ周波数解析装置を配置するようにすれば、オンラインで複数のガスタービン装置の異常を監視できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスタービン装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すガスタービン装置の燃焼器及びその付近を示す概要図である。
【図３】本発明によるガスタービン異常監視装置の一例を示すブロック図である。
【図４】燃焼器内圧変動の周波数解析結果の一例を示すグラフ図である。
【図５】安定性推定値（予測値）と実測値（測定値）との関係の一例を示すグラフ図である。
【図６】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第１の例を示すフローチャートである。
【図７】異常内圧変動レベルに対する安定性推定値と実測値との関係の一例を示すグラフ図である。
【図８】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第２の例を示すフローチャートである。
【図９】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第３の例を示すフローチャートである。
【図１０】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第４の例を示すフローチャートである。
【図１１】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第５の例を示すフローチャートである。
【図１２】図３に示すガスタービン異常監視装置の動作の第６の例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明によるガスタービン異常監視装置の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１  メイン燃料流量制御弁
１２  パイロット燃料流量制御弁
１３  燃焼器
１４  空気圧縮機
１５  圧縮機入口案内翼（ＩＧＶ）
１６  燃焼器バイパス弁
１７  タービン
２１  入力部
２２  データベース
２３  燃焼安定推定モデル構築部
２４  診断部
２５  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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【図１３】
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