(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンプレッサで圧縮されて吐出され、燃料を燃焼する燃焼器に取り込まれて燃焼ガスとなってタービンを駆動する作動流体であるガスの熱力学的な状態量を検出し、前記タービンの駆動によって発電を行う発電機の出力を制御するための第１発電量指令値を前記状態量を用いて生成する第１発電量指令値生成部と、
前記発電機の出力の目標値を示す第２発電量指令値を生成する第２発電量指令値生成部と、
前記第１発電量指令値と前記第２発電量指令値とを含む複数の入力指令値の中で最も小さい値を発電量指令値として選択する最小値選択部と、
前記発電量指令値を用いて前記発電機の発電出力を制御する制御部
とを具備する
ガスタービン制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたガスタービン制御装置であって、
前記状態量は前記燃焼器に前記ガスを供給するコンプレッサの出口側の圧力である
ガスタービン制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載されたガスタービン制御装置であって、
更に、前記タービンの出口側の温度を検出し、前記発電機の出力を制御するための第３発電量指令値を前記温度を用いて生成する第３発電量指令値生成部
を具備し、
前記複数の入力指令値は前記第３発電量指令値を含む
ガスタービン制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載されたガスタービン制御装置であって、
前記状態量は前記タービンの出口側の温度である
ガスタービン制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載されたガスタービン制御装置であって、
更に、前記燃焼器に供給されるメイン燃料とサブ燃料との供給量の比を制御する混焼比制御部
を具備する
ガスタービン制御装置。
【請求項６】
コンプレッサと、
タービンと、
前記コンプレッサで圧縮されて吐出され、燃焼器に取り込まれて燃焼ガスとなって前記タービンを駆動する作動流体であるガスの熱力学的な状態量を検出し、前記タービンの駆動によって発電を行う発電機の出力を制御するための第１発電量指令値を前記状態量を用いて生成する第１発電量指令値生成部と、
前記発電機の出力の目標値を示す第２発電量指令値を生成する第２発電量指令値生成部と、
前記第１発電量指令値と前記第２発電量指令値とを含む複数の入力指令値の中で最も小さい値を発電量指令値として選択する最小値選択部と、
前記発電量指令値を用いて前記発電機の発電出力を制御する制御部
とを具備する
ガスタービンプラント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンを制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
空気を取り込んで圧縮するコンプレッサ、そのコンプレッサから吐出された圧縮空気を燃焼する燃焼器、その燃焼器から取り込んだ燃焼ガスのエネルギーをトルクに変換するタービンを含むガスタービンプラントが広く用いられている。タービンの発生するトルクを用いて発電が行われる。この発電に直流発電機が用いられる場合、直流から交流に変換するインバータを介して系統電源に接続することによって常時回転数の制御を行うことができる。
【０００３】
特許文献１には、少なくとも２種類の燃料を使用して、それぞれの燃料を専焼させたり、或いは両者を混焼させたりするガスタービンの燃料制御方法において、専焼から混焼へ移行させる際に、一方の燃料の流量を一定にした状態で発電機出力の変化に伴って混焼比率を変化させるように制御することを特徴としたガスタービンの燃料制御方法が記載されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６‐３４１３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、ガスタービンプラントの安定的な運転を保障するように回転数を制御するガスタービン制御装置を提供することである。
本発明の他の目的は、コンプレッサのサージングを防止するガスタービン制御装置を提供することである。
本発明の更に他の目的は、設備の温度が許容値を超えて過熱状態となることを防止するガスタービン制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用される番号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００６】
本発明によるガスタービン制御装置は、ガスを取り込んで燃焼する燃焼器（８）と燃焼器（８）で燃焼したガスのエネルギーをトルクに変換するタービン（６）とを含むガスタービンプラントに設置されてガスの熱力学的な状態量を検出し、トルクによって発電を行う発電機（１０）の出力を制御するための第１発電量指令値を状態量を用いて生成する第１発電量指令値生成部（２８、３０）と、発電機（１０）の出力の目標値を示す第２発電量指令値を生成する第２発電量指令値生成部（３２）と、第１発電量指令値と第２発電量指令値とを含む複数の入力指令値の中で最も小さい値を発電量指令値として選択する最小値選択部（３６）と、発電量指令値を用いて発電機（１０）の発電出力を制御する制御部（３６）とを備える。第１発電量指令値は例えば発電機の発電出力を示す値である。第２発電量指令値は例えば発電機の発電出力を示す値である。
【０００７】
本発明によるガスタービン制御装置において、状態量は燃焼器（８）にガスを供給するコンプレッサ（２）の出口側の圧力である。
【０００８】
本発明によるガスタービン制御装置は、タービン（６）の出口側の温度を検出し、発電機（１０）の出力を制御するための第３発電量指令値を温度を用いて生成する第３発電量指令値生成部（３０）を備える。複数の入力指令値は第３発電量指令値を含む。第３発電量指令値は例えば発電機の発電出力を示す値である。
【０００９】
本発明によるガスタービン制御装置において、状態量はタービン（６）の出口側の温度である。
【００１０】
本発明によるガスタービン制御装置は、燃焼器（８）に供給されるメイン燃料とサブ燃料との供給量の比を制御する混焼比制御部（２０、２２、２４）を備える。
【００１１】
本発明によるガスタービンプラントは、ガスを圧縮するコンプレッサ（２）と、コンプレッサ（２）が吐出するガスを取り込んで燃焼する燃焼器（８）と、燃焼器（８）で燃焼したガスのエネルギーをトルクに変換してガスを排出するタービン（６）と、ガスの熱力学的な状態量を検出し、トルクによって発電を行う発電機（１０）の出力を制御するための第１発電量指令値を状態量を用いて生成する第１発電量指令値生成部（２８、３０）と、発電機の出力の目標値を示す第２発電量指令値を生成する第２発電量指令値生成部（３２）と、第１発電量指令値と第２発電量指令値とを含む複数の入力指令値の中で最も小さい値を発電量指令値として選択する最小値選択部（３６）と、発電量指令値を用いて発電機（１０）の発電出力を制御する制御部（３６）とを備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ガスタービンプラントの安定的な運転を保障するように回転数を制御するガスタービン制御装置が提供される。
更に本発明によれば、コンプレッサのサージングを防止するガスタービン制御装置が提供される。
更に本発明によれば、設備の温度が許容値を超えて過熱状態となることを防止するガスタービン制御装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態におけるガスタービン制御装置について説明する。図１は、そのガスタービン制御装置が適用されるガスタービンプラントの構成図である。
【００１４】
ガスタービンプラントは、コンプレッサ２を備える。コンプレッサ２は、シャフト４を介してタービン６に接続される。タービン６は更に、シャフト４を介して直流発電機１０に接続される。コンプレッサ２のガス通路の出口は、燃焼器８の入口に接続される。燃焼器８の出口は、タービン６の入口に接続される。
【００１５】
燃焼器８には、メイン燃料供給系１２とサブ燃料供給系１４とが接続される。メイン燃料供給系１２は、メイン燃料の流量を制御するメイン燃料制御弁１６を備える。サブ燃料供給系１４は、サブ燃料の流量を制御するサブ燃料制御弁１８を備える。
【００１６】
ガスタービンプラントは更に、タービン６と直流発電機１０とを結合するシャフト４の回転数を検出し、その回転数を用いて、燃料の供給量を制御するための燃料供給量指令値を生成して出力する回転数検出器および調節計２６を備える。その燃料供給量指令値は、掛算器２２と減算器２４の非反転入力端子（＋側）とに入力する。掛算器２２には、混焼比設定部２０が出力する混焼比設定値（０以上１以下の値）が入力する。掛算器２２の出力は減算器２４の反転入力端子（−側）に入力する。掛算器２２の出力は更に、メイン燃料制御弁１６が備える制御装置に開度指令値として入力する。減算器２４の出力は、サブ燃料制御弁１８が備える制御装置に開度指令値として入力する。
【００１７】
コンプレッサ２の出口側には、圧力を検出する圧力検出器および調節計２８が設けられる。圧力検出器および調節計２８は、検出した圧力を用いて第１発電量指令値を生成し出力する。第１発電量指令値は、コンプレッサ２のサージングを防止するように決められる。タービン６の出口側には、温度を検出する温度検出器および調節計３０が設けられる。温度検出器および調節計３０は、検出した温度を用いて第３発電量指令値を生成し出力する。第３発電量指令値は、タービン６とその下流側設備が許容値以上に過熱することを防止するように決められる。
【００１８】
圧力検出器および調節計２８の出力と温度検出器および調節計３０の出力とは最小値選択部３４に入力する。最小値選択部３４には更に、要求される電力供給量に応じて設定される値である第２発電量指令値を出力する発電量設定部３２が接続される。最小値選択部３４は第１発電量指令値、第３発電量指令値及び第２発電量指令値を入力してそれらのうち最小の値を検出して発電量指令値として出力する。
【００１９】
最小値選択部３４が出力する発電量指令値は制御回路３６に入力する。制御回路３６はその発電量指令値を用いて直流発電機１０を制御するインバータ３６の電流又は電圧の出力設定値を制御する。
【００２０】
次に、以上の構成を備えるガスタービンプラントの動作を説明する。ガスタービンプラントの運転中、回転数検出器および調節計２６はシャフト４の回転数に応答して燃料供給量指令値Ｆを生成して出力する。混焼比設定部２０は、入力された情報に基づいてメイン燃料とサブ燃料との混合比率を示す混焼比設定値αを生成して出力する。掛算器２２はメイン燃料開度指令値αＦを出力する。メイン燃料制御弁１６は開度がαＦとなるように制御される。減算器２４はサブ燃料開度指令値（１−α）Ｆを出力する。サブ燃料制御弁１８は開度が（１−α）Ｆとなるように制御される。メイン燃料供給系１２とサブ燃料供給系１４、あるいはいずれか一方は、燃焼器８に燃料を供給する。本実施の形態におけるガスタービン制御装置は、このような燃料の混焼を行うガスタービンプラントに好適に適用される。
【００２１】
燃料は燃焼器８において燃焼して燃焼ガスとなる。燃焼ガスはタービン６に供給され、タービン６を駆動する。温度検出器および調節計３０はタービン６の出口側の温度を検出して第３発電量指令値を生成し、最小値選択部３４に送信する。ガスタービンが発生するトルクによってコンプレッサ２が回転する。コンプレッサ２はエアを取り込んで圧縮して吐出する。圧力検出器および調節計２８はコンプレッサの出口の圧力を検出して第１発電量指令値を生成し、最小値選択部３４に送信する。吐出されたエアは燃焼器８に供給される。
【００２２】
発電量設定部３２は、要求される電力供給量に応じて設定される値である第２発電量指令値を生成し出力する。最小値選択部３４は、第１発電量指令値、第３発電量指令値及び第２発電量指令値のうち最小の値を選択して出力する。通常の運転時は第２発電量指令値が最小であり、最小値選択部３４は第２発電量指令値を発電量指令値として出力する。制御回路３６は、最小値選択部入力３４から入力した発電量指令値に基づいて直流発電機１０の回転数を制御する。
【００２３】
コンプレッサ２の出口圧力が所定の基準を超えると、サージングが発生する可能性が発生する。その基準に至ると、第１発電量指令値が第２発電量指令値よりも小さい値を取る。最小値選択部３４は第１発電量指令値を発電量指令値として選択して出力する。制御回路３６はその発電量指令値に基づいて直流発電機１０の回転数を制御する。その結果、サージングの発生が防止される。
【００２４】
タービン６の出口温度が所定の基準を超えると、過熱状態になる可能性が発生する。その基準に至ると、第３発電量指令値が第２発電量指令値よりも小さい値を取る。最小値選択部３４は第３発電量指令を発電量指令値として選択して出力する。制御回路３６はその発電量指令値に基づいて直流発電機１０の回転数を制御する。その結果、過熱が防がれ、設備の高温破損が自動的に防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、タービンプラントの構成を示す。
【符号の説明】
【００２６】
２…コンプレッサ
４…シャフト
６…タービン
８…燃焼器
１０…直流発電機
１２…メイン燃料供給系
１４…サブ燃料供給系
１６…メイン燃料制御弁
１８…サブ燃料制御弁
２０…混焼比設定部
２２…掛算器
２４…減算器
２６…回転数検出器および調節計
２８…圧力検出器および調節計
３０…温度検出器および調節計
３２…発電量設定部
３４…最小値選択部
３６…制御回路
【図１】
0004738071.tif 000002