(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮して出力する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンにより駆動される発電機とを備えるガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御装置であって、
前記ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて前記燃焼器に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算する演算手段と、
前記演算手段により求められた前記燃料流量指令を、前記タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている燃料流量上限値以下とする調整手段と、
前記演算手段により求められる前記燃料流量指令の挙動に基づいて、前記燃料流量上限値を設定する設定手段と、
を具備し、
前記演算手段は、
前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御手段と、
前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御手段と、
前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御手段と、
前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択手段と
を備え、
前記設定手段は、前記選択手段により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が定数として予め設定された時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択手段により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する燃料流量制御装置。
【請求項２】
圧縮機に供給する空気供給量に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備える請求項１に記載の燃料流量制御装置。
【請求項３】
大気温度に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備える請求項１に記載の燃料流量制御装置。
【請求項４】
前記燃料配管を経て前記燃焼器に供給する燃料ガスの温度に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備える請求項１に記載の燃料流量制御装置。
【請求項５】
前記燃料配管を経て前記燃焼器に供給する燃料ガスの発熱量に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備える請求項１に記載の燃料流量制御装置。
【請求項６】
空気を圧縮して出力する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンにより駆動される発電機とを備えるガスタービンと、
前記燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御装置と
を備える発電システムであって、
前記燃料流量制御装置は、
前記ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて前記燃焼器に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算する演算手段と、
前記演算手段により求められた前記燃料流量指令を、前記タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている燃料流量上限値以下とする調整手段と、
前記演算手段により求められる前記燃料流量指令の挙動に基づいて、前記燃料流量上限値を設定する設定手段と、
を具備し、
前記演算手段は、
前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御手段と、
前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御手段と、
前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御手段と、
前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択手段と
を備え、
前記設定手段は、前記選択手段により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が定数として予め設定された時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択手段により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する発電システム。
【請求項７】
空気を圧縮して出力する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンにより駆動される発電機とを備えるガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御方法であって、
前記ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて前記燃焼器に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算する演算過程と、
前記燃料流量指令を、前記タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている燃料流量上限値以下とする調整過程と、
前記燃料流量指令の挙動に基づいて、前記燃料流量上限値を設定する設定過程と、
を具備し、
前記演算過程は、
前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御過程と、
前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御過程と、
前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御過程と、
前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択過程と
を含み、
前記設定過程は、前記選択過程により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が定数として予め設定された時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択過程により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する燃料流量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明はガスタービンの燃料流量の制御を行う燃料流量制御装置及び発電システム並びに燃料流量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスタービン発電設備等におけるガスタービンの燃料流量制御として、特許文献１に開示される手法が知られている。
特許文献１には、タービンの回転速度を所望の回転速度に維持するための第１の燃料量、ガスタービンの排ガス温度を所望の排ガス温度に維持するための第２の燃料量、及びタービンの入口温度が所定の最大温度に達しないように加速を制限するための第３の燃料量をそれぞれ算出し、更に、第３の燃料量においては、熱交換器の出口空気温度により修正を施す。そして、燃焼器に供給する燃料流量を、これら第１の燃料量、第２の燃料量、及び修正後の第３の燃料量のうち最も少ない燃料量に制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−１９３４７１号公報（第２図）
【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、従来のガスタービンにおいて、起動時を含む低負荷領域からの負荷上昇時、並びに、高負荷領域における自動周波数制御下げ指令のリセット動作による負荷上昇時においては、以下のような理由からガスタービンの入口温度のオーバーシュートが発生するという問題があった。
即ち、従来のシステムにおいては、最初は上記タービンの回転速度もしくは発電機出力指令に基づく燃料量による制御が行われ、その後、ガスタービン出力がベース負荷（定格出力点）付近まで上昇すると、排ガス温度等の温度に基づく制御に移行して、定格出力点で整定する。しかしながら、温度制御においては、応答性の遅れから過渡的にガスタービン出力が定格出力点からオーバーシュートしてしまうことがあり、これに伴い、ガスタービン入口温度のオーバーシュートが発生していた。
【０００４】
このガスタービンの入口温度のオーバーシュートを抑制するために、従来、負荷変化のレートを下げるといった燃料流量制御方法や、タービンの回転速度に基づく制御から温度に基づく温調制御へ早期に切り替えるという燃料流量制御方法がとられている。しかしこのような制御方法は、いずれも起動時間短縮の観点から望ましくなく、起動時間短縮を図り、発電効率を向上させることのできる制御方法が求められている。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、ガスタービン出力（ガスタービン入り口温度）のオーバーシュートを防止するとともに、発電効率を向上させることのできる燃料流量制御装置及び発電システム並びに燃料流量制御方法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】
【０００６】
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、空気を圧縮して出力する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンにより駆動される発電機とを備えるガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御装置であって、前記ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて前記燃焼器に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算する演算手段と、前記演算手段により求められた前記燃料流量指令を、前記タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている燃料流量上限値以下とする調整手段と、前記演算手段により求められる前記燃料流量指令の挙動に基づいて、前記燃料流量上限値を設定する設定手段と、を具備し、前記演算手段は、前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御手段と、前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御手段と、前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御手段と、前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択手段とを備え、前記設定手段は、前記選択手段により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が定数として予め設定された時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択手段により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する燃料流量制御装置を提供する。
【０００７】
上記構成によれば、ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量に基づいて設定された燃料流量指令を燃料流量上限値以下とする調整手段を備えているので、燃焼器に供給される燃料流量を常に燃料流量上限値以下に設定することが可能となる。ここで、燃料流量上限値は、タービンの入口温度を予め設定されている上限温度（例えば、１５００℃）以下とする燃料流量値に設定されているので、常に、タービンの入口温度を上限温度以下に保持することができる。これにより、タービンの入口温度のオーバーシュートを防止することができる。更に、上記構成によれば、従来のように、細やかな燃料流量制御を必要としないため、処理の簡便化、装置の簡素化を図ることができる他、燃料流量指令を短時間で燃料流量上限値まで上昇させることができる。これにより、ガスタービンの起動時間短縮を図ることが可能となり、発電効率を高めることができる。
上記タービン入口温度とは、燃焼器の出口とタービン入口との間であって、タービン流入前の温度をいう。
また、上記記載の燃料流量制御装置において、前記演算手段により求められる前記燃料流量指令の挙動に応じて、前記燃料流量上限値を設定する設定手段を備える。
このような構成によれば、演算手段により算出される燃料流量指令の挙動に基づいて、燃料流量上限値を設定する設定手段を備えるので、発電システムの状態に応じて最適な燃料流量上限値を設定することが可能となる。これにより、タービンの入口温度のオーバーシュートの発生を防止しつつ、発電効率を更に向上させることが可能となる。
また、上記記載の燃料流量制御装置において、前記演算手段は、前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御手段と、前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御手段と、前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御手段と、前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択手段とを備える。
上記構成によれば、タービンの入口温度に非常に関連性の高い排ガス温度制御信号やブレードパス温度制御信号等に基づいて燃料流量指令を選定するので、タービンの入口温度を高い精度で制御することが可能となる。
上記排ガス温度は、例えば、排ガスボイラ（ＨＲＳＧ）の入口付近の温度である。
さらに、上記記載の燃料流量制御装置において、前記設定手段は、前記選択手段により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が所定時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択手段により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する。
上述の設定手段を備えるので、燃料流量上限値を好適な値に設定することが可能となり、タービンの入口温度のオーバーシュートの発生を防止するとともに、発電効率を更に高めることが可能となる。特に、設計通りに発電システムの運転が安定してくると、燃料流量指令は、排ガス温度に基づく制御に依存する。これにより、排ガス温度に応じて燃料流量上限値を設定することにより、より効率の良い安定した発電が可能となる。また、排ガス温度制御信号が選択されている状態が所定時間継続した場合に、燃料流量上限値を更新するので、燃料流量上限値の値が頻繁に切り替わること（換言すると、チャタリングの発生）を防止できる。
【０００８】
上記記載の燃料流量制御装置において、圧縮機に供給する空気供給量に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備えることが好ましい。
【０００９】
このように、圧縮機に供給する空気流量に応じて燃料流量上限値を補正する補正手段を備えるので、燃料流量制御においてガスタービンの運転状態等を更に反映させることが可能となる。これにより、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。上記補正手段は、例えば、圧縮機に供給される空気流量が減少するほど、燃焼器に供給する燃料流量が減少するように燃料流量上限値を補正する。これは、圧縮機に供給される空気流量が減少すると、タービンの入口温度が上昇するため、この温度上昇を下げる必要があるからである。
【００１０】
上記記載の燃料流量制御装置において、大気温度に基づいて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備えることが好ましい。
【００１１】
このように燃料流量上限値を大気温度に応じて補正する補正手段を備えるので、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。上記補正手段は、例えば、大気温度が上昇するほど、燃焼器に供給する燃料流量が減少させるように燃料流量上限値を補正する。これは、大気温度が上昇すると、空気密度が下がり圧縮機を通過する空気流量が減少し、タービンの入口温度が上昇する。このため、温度上昇を下げる必要があるからである。
【００１２】
上記記載の燃料流量制御装置において、前記燃料配管を経て前記燃焼器に供給する燃料ガスの温度に応じて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備えることが好ましい。
【００１３】
このように燃料流量上限値を燃料ガス温度に応じて補正する補正手段を備えるので、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。上記補正手段は、例えば、燃料ガス温度が低下するほど、燃焼器に供給する燃料流量が減少するように、燃料流量上限値を設定する。これは、燃料ガス温度が低いと、燃焼器に燃料ガスが供給されやすくなり、燃焼器内の温度が上昇するため、タービンの入口温度が上昇する。このため、この温度上昇を下げる必要があるからである。
【００１４】
上記記載の燃料流量制御装置において、前記燃料配管を経て前記燃焼器に供給する燃料ガスの発熱量に応じて前記燃料流量上限値を補正する補正手段を備えることが好ましい。
【００１５】
このように燃料流量上限値を燃料ガスの発熱量に応じて補正する補正手段を備えるので、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。上記補正手段は、例えば、燃料ガスの発熱量が低下するほど、燃焼器に供給する燃料流量が減少するように、燃料流量上限値を設定する。これは、燃料ガスの発熱量が高いと燃焼器内の温度が上昇するため、タービンの入口温度が上昇する。このため、この温度上昇を下げる必要があるからである。
【００２２】
上記記載の燃料流量制御装置において、前記設定手段は、前記選択手段により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が所定の時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択手段により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持し、この維持状態が所定の時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を現在の前記燃料流量指令に更新することが好ましい。
【００２３】
上述の設定手段を備えるので、燃料流量上限値の設定に発電システムの状態を反映させることが可能となり、燃料流量設定値を更に好適な値に設定することが可能となる。
これにより、発電効率等を更に向上させることができる。
【００２４】
本発明の燃料流量制御装置は、発電システム、特にガスタービン及びスチームタービンを備える複合発電システムに好適なものであり、この燃料流量制御装置を採用することにより、発電装置の出力の安定化を図り、タービン入口温度のオーバーシュートの発生を防止することができるとともに、発電効率を更に高めることが可能となる。
【００２５】
本発明は、空気を圧縮して出力する圧縮機と、前記圧縮機からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスにより駆動されるタービンと、前記タービンにより駆動される発電機とを備えるガスタービンにおいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を制御する燃料流量制御方法であって、前記ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて前記燃焼器に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算する演算過程と、前記燃料流量指令を、前記タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている燃料流量上限値以下とする調整過程と、前記燃料流量指令の挙動に基づいて、前記燃料流量上限値を設定する設定過程と、を具備し、前記演算過程は、前記発電機の出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する負荷制御過程と、前記タービンの排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する排ガス温度制御過程と、前記タービンのブレードパス温度がブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出するブレードパス温度制御過程と、前記負荷制御信号、排ガス温度制御信号、及びブレードパス温度制御信号のうち、最も低い値の制御信号を前記燃料流量指令として選択する選択過程とを含み、前記設定過程は、前記選択過程により前記排ガス温度制御信号が前記燃料流量指令として選択されている状態が定数として予め設定された時間継続した場合に、前記燃料流量上限値を前記排ガス温度制御信号と一致させるように更新し、前記選択過程により前記燃料流量指令として選択される信号が前記排ガス温度制御信号から他の制御信号に切り替わった場合に、その切替の際に設定されている燃料流量上限値を維持する燃料流量制御方法を提供する。
【００２６】
このような方法によれば、ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量に基づいて設定された燃料流量指令を燃料流量上限値以下に抑制するので、燃焼器に供給される燃料流量を常に燃料流量上限値以下に設定することが可能となる。ここで、燃料流量上限値は、タービンの入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されているので、常に、タービンの入口温度を上限温度以下に保持することができる。これにより、タービンの入口温度のオーバーシュートを防止することができる。更に、この方法によれば、燃料流量指令を短時間で燃料流量上限値まで上昇させることができる。これにより、ガスタービンの起動時間短縮を図ることが可能となり、発電効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ガスタービン出力、換言すると、ガスタービン入口温度のオーバーシュートを防止するとともに、発電効率を向上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】
【００２８】
以下に、本発明の実施形態に係る発電システムついて、図面を参照して説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発電システムの全体概略構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１に示すように、発電システム１０は、ガスタービン３を備えている。発電システム１０は、空気を圧縮して出力する圧縮機１、圧縮機１からの圧縮空気と燃料配管を経て供給される燃料とを混合燃焼し、燃焼ガスを出力する燃焼器２、燃焼器２からの燃焼ガスにより駆動されるガスタービン３、及びガスタービン３により駆動される発電機４を備えている。この発電システム１０において、圧縮機１、ガスタービン３、発電機４は互いに連結されている。
ガスタービン３を通った排気ガスは、排気ダクトを経て蒸気タービン（図示略）等へ送られ、排気ガスのエネルギーが活用される。
【００３０】
上記燃焼器２の燃料配管には、燃料流量を調整するための燃料流量調整弁５が設けられている。この燃料流量調整弁５の開度は、後述の燃料流量制御装置２０により制御される。
圧縮機１へ空気を供給する空気配管には、空気流量を調整するための空気流量調節弁（以下「ＩＧＶ調整弁」という。）６が設けられている。
【００３１】
ガスタービン３の最終段付近には、ガスタービン３の最終段直後の排気ガス温度（以下、「ブレードパス温度」という。）を計測するためのＢＰＴセンサ７が設けられている。また、ガスタービン３の最終段の更に後流側には、ガスタービン３の最終段よりも後流の排気ダクトでの排気ガス温度（以下、「排ガス温度」という。）を計測するためのＥＸＴセンサ８が設けられている。上述したセンサには、例えば、熱電対等が用いられる。ＢＰＴセンサ７、ＥＸＴセンサ８により計測された温度は、燃料流量制御装置２０に与えられる。
【００３２】
本実施形態に係る燃料流量制御装置２０は、演算部１９と第２の選択回路（調整手段）１５とを備えて構成されている。
演算部１９は、ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、これらの入力信号に基づいて燃焼器２に供給する燃料流量を制御するための燃料流量指令を演算するものである。上記運転状態に関する状態量としては、例えば、発電機４の出力、ガスタービン３の回転速度又は回転数等が一例として挙げられる。また、温度状態に関する状態量としては、例えば、排ガス温度、ブレードパス温度等が一例として挙げられる。
【００３３】
本実施形態に係る演算部１９は、例えば、負荷制御器１１、ガバナ制御器１２、温度制御器１３及び第１の選択回路１４を備えて構成されている。
負荷制御器１１は、発電機出力、買電制御値等を入力信号として取得し、発電機出力を目標値に一致させるように燃料流量を制御する負荷制御信号を算出する。以下、この負荷制御信号をＬＤＣＳＯと記す。例えば、負荷制御器１１は、発電機出力と目標出力とを比較し、比例積分（ＰＩ）演算を行い、この結果をＬＤＣＳＯとして出力する。
【００３４】
ガバナ制御器１２は、ガスタービン３の回転速度又は回転数を入力信号として取得し、ガスタービン３の回転速度又は回転数を目標値に一致させるように燃料流量を制御するガバナ制御信号を算出する。以下、このガバナ制御信号をＧＶＣＳＯと記す。例えば、ガバナ制御器１２は、ガスタービン３の回転速度、言い換えれば発電機４の回転速度を予め設定されているＧＶ設定値と比較し、比例（Ｐ）制御信号をＧＶＣＳＯとして出力する。
【００３５】
温度制御器１３は、ブレードパス温度制御器（図示略）と排ガス温度制御器（図示略）とを備えている。ブレードパス温度制御器は、ガスタービン３のブレードパス温度ＢＰＴを入力信号として取得し、このブレードパス温度ＢＰＴがブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するブレードパス温度制御信号を算出する。以下、このブレードパス温度制御信号をＢＰＣＳＯと記す。例えば、ブレードパス温度制御器は、ブレードパス温度とブレードパス温度設定値とを比較し、比例積分（ＰＩ）演算を行い、この結果をＢＰＣＳＯとして出力する。
【００３６】
排ガス温度制御器は、排ガス温度ＥＸＴを入力信号として取得し、この排ガス温度ＥＸＴが排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御する排ガス温度制御信号を算出する。以下、この排ガス制御信号をＥＸＣＳＯと記す。例えば、排ガス温度制御器は、排ガス温度と排ガス温度設定値とを比較し、比例積分（ＰＩ）演算を行い、この結果をＥＸＣＳＯとして出力する。
【００３７】
上記負荷制御器１１により算出されたＬＤＣＳＯ、ガバナ制御器１２により算出されたＧＶＣＳＯ、温度制御器１３により算出されたＢＰＣＳＯ、及びＥＸＣＳＯは、図１及び図２に示すように、第１の選択回路１４に与えられる。第１の選択回路１４は、これらの各種制御信号のうち、最も低値の制御信号を選択し、これを燃料流量指令ＣＳＯとして第２の選択回路１５に出力する。
【００３８】
第２の選択回路１５は、図２に示すように、燃料流量上限値αを保持しており、燃料流量指令ＳＣＯが燃料流量上限値αを超えないように抑制する。具体的には、第１の選択回路１４から与えられた燃料流量指令ＣＳＯが燃料流量上限値α以下であった場合には、燃料流量指令ＣＳＯを最終的な指令値として出力し、一方、第１の選択回路１４から与えられた燃料流量指令ＣＳＯが燃料流量上限値αを超えていた場合には、燃料流量上限値αを最終的な指令として出力する。ここで、上記燃料流量上限値αは、例えば、ガスタービン３の入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されている。
【００３９】
このようにして燃料流量制御装置２０により求められた燃料流量指令は、図１に示した燃料流量調整弁５へ与えられ、上記燃料流量指令に基づいて燃料流量調整弁５の開閉が調整されることにより、最適な流量の燃料が燃焼器２へ供給されることとなる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る発電システムによれば、ガスタービンの運転状態並びに温度状態に関する状態量に基づいて設定された燃料流量指令を燃料流量上限値以下に抑制する第２の選択回路１５を備えているので、燃焼器２に供給される燃料流量を常に燃料流量上限値以下に設定することが可能となる。ここで、燃料流量上限値は、ガスタービン３の入口温度を予め設定されている上限温度以下とする燃料流量値に設定されているので、常に、ガスタービン３の入口温度を上限温度以下に保持することができる。これにより、ガスタービン３の入口温度のオーバーシュートの発生を防止することができる。
【００４１】
ここで、図３乃至図６に、従来の発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化、ガスタービン出力の変化、燃料流量指令の変化、及びガスタービン入口温度の変化をそれぞれ示す。
一方、図７乃至図１０に、本実施形態に係る発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化、ガスタービン出力の変化、燃料流量指令の変化、及びガスタービン入口温度の変化をそれぞれ示す。
更に、図１１は、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の従来の発電システムと本実施形態に係る発電システムの燃料流量指令の変化を比較可能に示した図である。図１２は、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の従来の発電システムと本実施形態に係る発電システムのタービン入口温度の変化を比較可能に示した図である。
【００４２】
従来の発電システムでは、図３及び図５に示すように燃料流量指令が設定されることにより、図４に示すように発電機出力のベース負荷（定格出力点）付近においてオーバーシュート（図中円で囲った箇所）が発生し、また、図６に示すようにガスタービン入口温度のオーバーシュートが発生している。
一方、本実施形態に係る発電システムでは、図７及び図９に示すように、燃料流量指令を燃料流量上限値以下に抑制することから、図８に示すようにガスタービン出力においてもオーバーシュートは発生せず、また、図１０に示すようにタービン入口温度のオーバーシュートも発生していない。
【００４３】
また、図１１に破線で示すように、従来の発電システムでは、燃料流量指令を所定の増加率で緩やかに上昇させているために、図１２に破線で示すように、タービン入口温度の立ち上がりが緩やかとなる。このため、タービン入口温度が温度上限値付近に達するまでに長時間要し、その間、発電効率が低下することとなる。
一方、本実施形態に係る発電システムでは、図１１に実線で示すように、燃料流量指令を短時間で燃料流量上限値まで上昇させることができるので、図１２に実線で示すようにタービン入口温度を短時間で温度上限値付近まで上昇させることが可能となる。これにより、起動時間短縮を図ることが可能となり、発電効率を向上させることができる。
【００４４】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る発電システムについて説明する。本実施形態に係る発電システムが上記第１の実施形態と異なる点は、図１３に示すように、燃料流量制御装置が燃料流量上限値αをＩＧＶ調整弁６の開度に応じて補正する補正回路１６ａを更に備え、この補正回路１６ａにより補正された後の燃料流量上限値α１を用いて第２の選択回路１５による低値制御が行われる点である。
以下、本実施形態の燃料流量制御装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００４５】
図１３に示すように、補正回路１６ａは、減算器２１、関数発生器２２ａ、乗算器２３を備えて構成されている。この補正回路１６ａにおいて、減算器２１には、ＩＧＶ調整弁６の開度、換言すると、圧縮機１に供給される空気流量に関する情報が入力される。減算器２１は、この開度と予め設定されているＩＧＶ開度設定値との差分を求め、関数発生器２２ａに出力する。関数発生器２２ａは、減算器２１からの出力信号に基づいて所定の補正量（定数）を発生させ、後段の乗算器２３に出力する。乗算器２３は、予め設定されている燃料流量上限値αに関数発生器２２ａからの補正量を乗算し、補正後の燃料流量上限値α１を第２の選択回路１５へ出力する。
【００４６】
この結果、第２の選択回路１５では、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯを補正後の燃料流量上限値α１以下とする低値制御が行われ、低値制御後のＣＳＯが燃料流量指令として出力される。
なお、上記関数発生器２２ａは、例えば、圧縮機１に供給される空気流量が減少するほど、燃焼器２に供給する燃料流量が減少するように設定された関数を有している。これは、圧縮機１に供給される空気流量が減少すると、ガスタービン３の入口温度が上昇するため、この温度上昇を下げる必要があるからである。
【００４７】
以上、説明してきたように本実施形態に係る燃料流量制御装置によれば、燃料流量上限値を圧縮機１に供給する空気流量に応じて補正するので、圧縮機１の運転状態を燃料流量制御に反映させることが可能となる。これにより、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。
【００４８】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係る発電システムについて説明する。本実施形態に係る発電システムが上述の第２の実施形態と異なる点は、図１４に示すように、補正回路１６ａに代わって、大気温度に応じて燃料流量上限値αを補正する補正回路１６ｂを備える点である。
以下、本実施形態の燃料流量制御装置について、上記第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００４９】
図１４に示すように、本実施形態に係る補正回路１６ｂは、減算器２１、関数発生器２２ｂ、乗算器２３を備えて構成されている。
補正回路１６ｂにおいて、減算器２１には、大気温度に関する情報、例えば、圧縮機１の入口温度が入力される。減算器２１は、この大気温度と予め設定されている大気温度設定値との差分を求め、関数発生器２２ｂに出力する。関数発生器２２ｂは、減算器２１からの出力信号に基づいて所定の補正量（定数）を発生させ、後段の乗算器２３に出力する。乗算器２３は、予め設定されている燃料流量上限値αに関数発生器２２ｂからの補正量を乗算し、補正後の上限値α２を第２の選択回路１５へ出力する。
【００５０】
この結果、第２の選択回路１５では、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯを補正後の燃料流量上限値α２以下とする低値制御が行われ、低値制御後のＣＳＯが燃料流量指令として出力される。
なお、上記関数発生器２２ｂは、例えば、大気温度が上昇するほど、燃焼器２に供給する燃料流量が減少するように設定された関数を有している。これは、大気温度が上昇すると、空気密度が下がり圧縮機を通過する空気流量が減少し、ガスタービン３の入口温度が上昇する。このため、温度上昇を下げる必要があるからである。
【００５１】
以上、説明してきたように本実施形態に係る燃料流量制御装置によれば、燃料流量上限値を大気温度に応じて補正するので、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。
【００５２】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係る発電システムについて説明する。本実施形態に係る発電システムが上述の第２の実施形態と異なる点は、図１５に示すように、補正回路１６ａに代わって、燃焼器２（図１参照）に供給される燃料ガス温度に応じて燃料流量上限値αを補正する補正回路１６ｃを備える点である。
以下、本実施形態の燃料流量制御装置について、上記第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５３】
図１５に示すように、本実施形態に係る補正回路１６ｃは、減算器２１、関数発生器２２ｃ、乗算器２３を備えて構成されている。
補正回路１６ｃにおいて、減算器２１には、燃料ガス温度が入力される。減算器２１は、この燃料ガス温度と予め設定されている燃料ガス温度設定値との差分を求め、関数発生器２２ｃに出力する。関数発生器２２ｃは、減算器２１からの出力信号に基づいて所定の補正量（定数）を発生させ、後段の乗算器２３に出力する。乗算器２３は、予め設定されている燃料流量上限値αに関数発生器２２ｃからの補正量を乗算し、補正後の上限値α３を第２の選択回路１５へ出力する。
【００５４】
この結果、第２の選択回路１５では、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯを補正後の燃料流量上限値α３以下とする低値制御が行われ、低値制御後のＣＳＯが燃料流量指令として出力される。
なお、上記関数発生器２２ｃは、例えば、燃料ガス温度が低下するほど、燃焼器２に供給する燃料流量が減少するように設定された関数を備えている。これは、燃料ガス温度が低いと、燃焼器２に燃料ガスが供給されやすくなり、燃焼器２内の温度が上昇するため、ガスタービン３の入口温度が上昇する。このため、この温度上昇を下げる必要があるからである。
【００５５】
以上、説明してきたように本実施形態に係る燃料流量制御装置によれば、燃料流量上限値を燃料ガス温度に応じて補正するので、燃料流量制御を精度良く行うことができ、発電効率等を更に向上させることが可能となる。
【００５６】
また、上記燃料ガス温度に代わって、図１６に示すように燃料ガスの発熱量（カロリ）に基づいて補正量を求め、この補正量に基づいて補正された燃料流量上限値α４を用いて第２の選択回路１５による低値制御が行われる構成としても良い。この場合の関数発生器２２ｄは、上記関数発生器２２ｃと相違し、燃料ガスカロリが高くなるほど、燃焼器２に供給する燃料流量が減少するように設定された関数を備えている。
【００５７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係る発電システムについて説明する。本実施形態に係る発電システムが上述の第２の実施形態と異なる点は、図１７に示すように、補正回路１６ａに代わって、設定回路１７ａを備える点である。
以下、本実施形態の燃料流量制御装置について、上記第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００５８】
図１７に示すように、本実施形態に係る設定回路１７ａは、３つの入力端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と１つの出力端子Ｐ４とを備えている。
出力端子Ｐ４からは、設定回路１７ａにより設定された燃料流量上限値ＬＭＴが出力される。この燃料流量上限値ＬＭＴは、第２の選択回路１５へ供給されるとともに、入力端子Ｐ３にフィードバックされる。
入力端子Ｐ１には、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯが入力され、入力端子Ｐ２には、ＥＸＣＳＯが入力される。
設定回路１７ａは、図１８に示すように、減算器３１、偏差モニタ３２、オンディレイタイマ３３、切替回路３４を備えている。
減算器３１には、第１の選択回路１４にて選択されたＣＳＯ及びＥＸＣＳＯが入力される。減算器３１は、「ＣＳＯ−ＥＸＣＳＯ」を算出し、その算出結果を偏差モニタ３２に出力する。偏差モニタ３２は、該算出結果が「０」以上であった場合、つまり、ＣＳＯがＥＸＣＳＯ以上であった場合にオン信号をオンディレイタイマ３３に出力する。一方、入力信号が「０」未満であった場合、つまり、ＣＳＯがＥＸＣＳＯ未満であった場合にオフ信号をオンディレイタイマ３３に出力する。オンディレイタイマ３３は、入力信号がオン信号であった場合には、その入力信号が入力されてから所定時間βが経過した後に、切替回路３４にオン信号を出力する。なお、オンディレイタイマ３３は、入力信号がオフ信号であった場合には、時間遅れなくオフ信号を切替回路３４に出力する。
【００５９】
切替回路３４は、３つの入力端子Ｐ１１乃至Ｐ１３と１つの出力端子Ｐ１４を備えている。入力端子Ｐ１１には、設定回路１７ａの入力端子Ｐ３を介して入力された燃料流量上限値ＬＭＴが入力される。入力端子Ｐ１２には、ＥＸＣＳＯが入力される。入力端子Ｐ１３には、オンディレイタイマ３３からの信号が入力される。
切替回路３４は、入力端子Ｐ１３に入力されるオンディレイタイマ３３からの信号がオン信号の場合に、入力端子Ｐ１２に入力されるＥＸＣＳＯを出力端子Ｐ１４から出力する。一方、入力端子Ｐ１３に入力される信号がオフ信号の場合には、入力端子Ｐ１１に入力される信号を出力端子Ｐ１４から出力する。
【００６０】
切替回路３４の出力端子Ｐ１４から出力された信号は、燃料流量上限値ＬＭＴとして設定回路１７ａの出力端子Ｐ４を介して第２の選択回路１５へ与えられるとともに、設定回路１７ａの入力端子Ｐ３にフィードバックされる。
第２の選択回路１５は、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯを燃料流量上限値ＬＭＴ以下とする低値制御を行い、低値制御後のＣＳＯを燃料流量指令として出力する。
【００６１】
このような設定回路１７ａによれば、ＣＳＯがＥＸＣＳＯ以上の状態、換言すると、第１の選択回路１４によりＣＳＯとしてＥＸＣＳＯが選択されている状態が、所定時間βにおいて継続した場合に、燃料流量上限値ＬＭＴがＥＸＣＳＯに一致するように更新される。一方、第１の選択回路１４によりＥＸＣＳＯ以外の制御信号がＣＳＯとして選択されると、そのＣＳＯの制御信号の選択切替の際に設定されていた燃料流量制限値ＬＭＴが保持される。そして、更に、第１の選択回路１４によりＣＳＯとしてＥＸＣＳＯが再び選択され、この状態が所定時間βにおいて継続された場合に、燃料流量制限値ＬＭＴは、今まで保持されていた値から、現在のＥＸＣＳＯの値に更新され、以降、上述したＣＳＯの選択切替が発生するまで、燃料流量制限値ＬＭＴがＥＸＣＳＯの値に一致するように更新される。
【００６２】
以上説明してきたように、本実施形態に係る燃料流量制御装置によれば、演算部１９により算出されるＬＤＣＳＯ、ＧＶＣＳＯ、ＢＰＣＳＯ、ＥＸＣＳＯの挙動に基づいて、燃料流量上限値ＬＭＴを設定する設定回路１７ａを備えるので、発電システムの状態に応じて最適な燃料流量上限値ＬＭＴを設定することが可能となる。これにより、ガスタービン３の入口温度のオーバーシュートの発生を防止しつつ、発電効率を更に向上させることが可能となる。
【００６３】
〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係る発電システムについて説明する。本実施形態に係る発電システムが、上述の第５の実施形態と異なる点は、上記設定回路１７ａに代わって、設定回路１７ｂを備える点である。
以下、本実施形態の燃料流量制御装置について、上記第５の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
【００６４】
図１９に示すように、本実施形態に係る設定回路１７ｂは、上述の第５の実施形態に係る設定回路１７ａと同様、３つの入力端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３と１つの出力端子Ｐ４とを備えている。
出力端子Ｐ４からは、設定回路１７ｂにより設定された燃料流量上限値ＬＭＴが出力される。この燃料流量上限値ＬＭＴは、第２の選択回路１５（図１７参照）へ供給されるとともに、入力端子Ｐ３にフィードバックされる。
入力端子Ｐ１には、第１の選択回路１４（図１７参照）により選択されたＣＳＯが入力され、入力端子Ｐ２には、ＥＸＣＳＯが入力される。
【００６５】
設定回路１７ｂは、第１の上限値設定回路４０と第２の上限値設定回路４１とを備えている。
第１の上限値設定回路４０は、減算器３１、偏差モニタ３２、オンディレイタイマ３３、及び切替回路３４を備えている。なお、この第１の上限値設定回路４０の動作は、上述した第５の実施形態に係る設定回路１７ａと略同じである。
また、第２の上限値設定回路４１は、減算器３５、偏差モニタ３６、オンディレイタイマ３７、及び切替回路３８を備えている。
【００６６】
第１の上限値設定回路４０において、減算器３１には、第１の選択回路１４にて選択されたＣＳＯ及びＥＸＣＳＯが入力される。減算器３１は「ＣＳＯ−ＥＸＣＳＯ」を算出し、その算出結果を偏差モニタ３２に出力する。偏差モニタ３２は、入力信号が「０」以上であった場合、つまり、ＣＳＯがＥＸＣＳＯ以上であった場合にオン信号をオンディレイタイマ３３に出力する。一方、入力信号が「０」未満であった場合、つまり、ＳＣＯがＥＸＣＳＯ未満であった場合に、オフ信号をオンディレイタイマ３３に出力する。
オンディレイタイマ３３は、入力信号がオン信号であった場合に、その入力信号が入力されてから所定時間βの経過後に、オン信号を切替回路３４に出力する。なお、入力信号がオフ信号であった場合には、時間遅れなくオフ信号を切替回路３４に出力する。
【００６７】
切替回路３４は、３つの入力端子Ｐ１１乃至Ｐ１３と１つの出力端子Ｐ１４を備えている。入力端子Ｐ１１には、設定回路１７ｂの入力端子Ｐ３を介して現在の燃料流量上限値ＬＭＴが入力される。入力端子Ｐ１２には、ＥＸＣＳＯが入力される。入力端子Ｐ１３には、オンディレイタイマ３３からの信号が入力される。
切替回路３４は、入力端子Ｐ１３の入力信号がオン信号の場合には、入力端子Ｐ１２に入力されるＥＸＣＳＯを信号Ｃ１として出力端子Ｐ１４から出力する。一方、入力端子Ｐ１３に入力される信号がオフ信号の場合には、入力端子Ｐ１１に入力される信号、つまり、現在の燃料流量上限値ＬＭＴを信号Ｃ１として出力端子Ｐ１４から出力する。
【００６８】
切替回路３４の出力端子Ｐ１４から出力された信号Ｃ１は、第２の上限値設定回路４１の減算器３５及び切替回路３８の入力端子Ｐ２１に入力される。第２の上限値設定回路４１において、減算器３５は、ＣＳＯ−Ｃ１を算出し、その算出結果を偏差モニタ３２に出力する。偏差モニタ３２は、入力信号が「０」より大きかった場合に、つまり、ＣＯＳがＣ１よりも大きい値であった場合に、オン信号をオンディレイタイマ３７に出力する。一方、入力信号が「０」以下であった場合、つまり、ＣＯＳがＣ１以下であった場合に、オフ信号をオンディレイタイマ３７に出力する。オンディレイタイマ３７は、入力信号がオン信号であった場合に、その入力信号が入力されてから所定時間γの経過後に、オン信号を切替回路３８に出力する。なお、入力信号がオフ信号であった場合には、時間遅れなくオフ信号を切替回路３８に出力する。
【００６９】
切替回路３８は、３つの入力端子Ｐ２１乃至Ｐ２３と１つの出力端子Ｐ２４を備えている。入力端子Ｐ２１には、第１の上限値設定回路４０が備える切替回路３４から出力された信号Ｃ１が入力される。入力端子Ｐ２２には、ＣＳＯが入力される。入力端子Ｐ２３には、オンディレイタイマ３７からの信号が入力される。
切替回路３８は、入力端子Ｐ２３にオン信号が入力された場合には、入力端子Ｐ２２に入力されるＣＳＯを出力端子Ｐ２４から出力する。一方、入力端子Ｐ２３にオフ信号が入力された場合には、入力端子Ｐ２１に入力される信号、つまり、第１の上限値設定回路４０の切替回路３４から出力される信号Ｃ１を出力端子Ｐ２４から出力する。
【００７０】
出力端子Ｐ２４から出力された信号は、燃料流量上限値ＬＭＴとして設定回路１７ｂの出力端子Ｐ４を介して第２の選択回路１５へ出力されるとともに、設定回路１７ｂの入力端子Ｐ３にフィードバックされる。
第２の選択回路１５は、第１の選択回路１４により選択されたＣＳＯを燃料流量上限値ＬＭＴ以下とする低値制御を行い、低値制御後のＣＳＯを燃料流量指令として出力する。
【００７１】
次に、図１９に示した本実施形態に係る設定回路１７ｂの作用について図２０を参照して説明する。ここでは、大気温度が２５℃付近から５℃付近まで正弦波を描くように変化した場合に、燃料流量上限値ＬＭＴがどのように設定されるかについて説明する。
【００７２】
まず、大気温度が１５℃以上と比較的高いために第１の選択回路１４によりＥＸＣＳＯがＣＳＯとして選択されている期間（時刻Ｔ０乃至Ｔ１）においては、設定回路１７ｂは、燃料流量上限値ＬＭＴをＥＸＣＳＯと一致するように更新する。
【００７３】
続いて、大気温度が除々に低下してきた関係で、時刻Ｔ１においてＥＸＣＳＯが急激に上昇し、第１の選択回路１４によりＳＣＯとしてＥＸＣＳＯが選択されなくなると、ＣＳＯとしてＬＤＣＳＯが選択される。図２０から、ＬＤＣＳＯは、ＥＸＣＳＯよりも小さいため、図１９に示した設定回路１７ｂ内の減算器３１の出力は「０」以下となり、差分モニタ３２の出力は、オン信号からオフ信号に切り替わる。これによりオンディレイタイマ３３からオフ信号が時間遅延なく切替回路３４の入力端子Ｐ１３に入力される。
【００７４】
切替回路３４は、入力端子Ｐ１１に入力されている現在の燃料流量上限値ＬＭＴを信号Ｃ１として出力端子Ｐ１４から出力する。なお、この信号Ｃ１は、減算器３５に入力されるとともに、切替回路３８の入力端子Ｐ２１に入力される。なお、ここでの信号Ｃ１は、図２０の時刻Ｔ１直前におけるＥＸＣＳＯの値である。
減算器３５は、「ＣＳＯ−Ｃ１」の算出結果を差分モニタ３６に出力する。ここで、時刻Ｔ１におけるＣＳＯはＬＤＣＳＯであり、時刻Ｔ１直前における燃料流量上限値ＬＭＴ以上であるから、算出結果は「０」以上となり、偏差モニタ３６からオンディレイタイマ３７にオン信号が出力される。これにより、時刻Ｔ１（図２０参照）から所定時間γ経過後に、オンディレイタイマ３７からオン信号が切替回路３８に出力されることとなる。
【００７５】
ここで、所定期間γが経過するまでは、つまり、図２０の時刻Ｔ１乃至Ｔ２の間においては、オンディレイタイマ３７からは、引き続きオフ信号が出力されることとなるため、切替回路３８では、入力端子Ｐ２１に入力されている信号Ｃ１が選択されて、出力端子Ｐ２４から出力される。この信号Ｃ１は、現在の燃料流量上限値ＬＭＴ、つまり、時刻Ｔ１直前におけるＥＸＣＳＯであるから、時刻Ｔ１乃至Ｔ２においては、時刻Ｔ１直前における燃料流量上限値ＬＭＴであるＥＸＣＳＯが維持されることとなる。
【００７６】
続いて、時刻Ｔ１から所定期間γが経過することにより時刻Ｔ２において、図１９のオンディレイタイマ３７からオン信号が切替回路３８の入力端子Ｐ２３に入力されると、切替回路３８は入力端子Ｐ２２に入力されているＣＳＯを選択して、出力端子Ｐ２４から出力する。ここで、時刻Ｔ２におけるＣＳＯは、図２０からＬＤＣＳＯであるため、時刻Ｔ２において、燃料流量上限値ＬＭＴはＬＤＣＳＯに更新されることとなる。
【００７７】
そして、時刻Ｔ２以降、減算器３１の出力信号が「０」以上となり、差分モニタ３２の出力がオン信号に切り替わらない限り、切替回路３４においては、入力端子Ｐ１１に入力される現在の燃料流量上限値ＬＭＴであるＬＤＣＳＯが信号Ｃ１として出力され、更に、切替回路３８においてもこの信号Ｃ１が選択されて出力されることとなる。従って、時刻Ｔ２以降においては、図２０に示すように時刻Ｔ２におけるＬＤＣＳＯが燃料流量上限値ＬＭＴとして維持されることとなる。
【００７８】
続いて、時刻Ｔ３において、大気温度が上昇してきた影響を受けて、ＥＸＣＳＯの値が減少し、第１の選択回路１４によりＥＸＣＳＯがＣＳＯとして選択されると、減算器３１の出力は「０」以上となり、差分モニタ３２からオンディレイタイマ３３にオン信号が出力される。これにより、時刻Ｔ３から所定時間β経過後に、オンディレイタイマ３３からオン信号が切替回路３４に出力されることとなる。
【００７９】
ここで、所定時間βが経過するまでは、つまり、図２０の時刻Ｔ３乃至Ｔ４の間においては、オンディレイタイマ３３からは、引き続きオフ信号が出力されることとなるため、切替回路３４では、入力端子Ｐ１１に入力されている現在の燃料流量上限値ＬＭＴが信号Ｃ１として切替回路３８に入力され、切替回路３８においても入力端子Ｐ２１に入力されている燃料流量上限値ＬＭＴが選択されて出力端子Ｐ２４から出力されることとなる。これにより、現在のＬＭＴ、つまり、時刻Ｔ２におけるＬＤＣＳＯが燃料流量上限値ＬＭＴとして維持されることとなる。
【００８０】
続いて、時刻Ｔ３から所定時間βが経過することにより時刻Ｔ４において、図１９のオンディレイタイマ３３からオン信号が切替回路３４の入力端子Ｐ１３に入力されると、切替回路３４は入力端子Ｐ１２に入力されているＣＳＯを選択して、出力端子Ｐ１４から信号Ｃ１として出力する。ここで、時刻Ｔ４におけるＣＳＯは、図２０からＥＸＣＳＯである。この信号Ｃ１は、減算器３５及び切替回路３８の入力端子Ｐ２１に入力される。
【００８１】
減算器３５は、「ＣＳＯ−Ｃ１」を算出し、算出結果を差分モニタ３６に出力する。ここで、時刻Ｔ４におけるＣＳＯはＥＸＣＳＯであり、Ｃ１もＥＸＣＳＯであるため、算出結果は「０」となり、差分モニタ３６からはオフ信号がオンディレイタイマ３７に入力される。この結果、オンディレイタイマ３７からオフ信号が切替回路３８の入力端子Ｐ２３に入力され、この結果、入力端子Ｐ２１に入力されている信号Ｃ１が選択されて、出力端子Ｐ２４から出力される。ここで、時刻Ｔ４における信号Ｃ１は、ＥＸＣＳＯであるため、
時刻Ｔ４において、燃料流量上限値ＬＭＴは、ＥＸＣＳＯに更新される。
時刻Ｔ４以降は、第１の選択回路１４によりＣＳＯとしてＥＸＣＳＯ以外の制御信号が選択されるまで、燃料流量上限値ＬＭＴがＥＸＣＳＯに一致するように更新される。
【００８２】
以上説明してきたように、本実施形態によれば、第１の選択回路１４によりＥＸＣＳＯがＣＳＯとして選択されている状態が所定の時間βにおいて継続した場合に（図２０の時刻Ｔ３乃至Ｔ４の期間）、燃料流量上限値ＬＭＴをＥＸＣＳＯと一致させるように更新し（図２０の時刻Ｔ０乃至Ｔ１の期間、及び時刻Ｔ４以降）、また、第１の選択回路１４によりＣＳＯとして選択される信号がＥＸＣＳＯから他の制御信号に切り替わった場合に（図２０の時刻Ｔ１）、その切替の際に設定されている燃料流量上限値ＬＭＴを維持し、この維持状態が所定時間γにおいて継続した場合に（図２０の時刻Ｔ１乃至時刻Ｔ２の期間）、燃料流量上限値ＬＭＴを現在のＣＳＯに更新する。
【００８３】
このように、設定回路１７ｂが燃料流量上限値ＬＭＴを設定することにより、燃料流量の制御に発電システムの状態を反映させることが可能となり、燃料流量設定値ＬＭＴを更に好適な値に設定することが可能となる。これにより、発電効率等を更に向上させることができる。
【００８４】
また、図２１乃至図２３に、本実施形態に係る発電システムにおいて、図２０に示すように大気温度が変化した場合のガスタービン出力、燃料流量指令、タービン入口温度の変化を示す。図２２に示すように、燃料流量指令が大気温度に応じて選定されることにより、ガスタービン出力、タービン入口温度のオーバーシュートを防止しながら、燃料流量指令を上限値に近い領域で維持することが可能となる。
【００８５】
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。
なお、上述した実施形態では、燃料流量制御装置としてハードウェアによる処理を前提としていたが、このような構成に限定される必要はない。例えば、各入力信号に基づいて別途ソフトウェアにて処理する構成も可能である。この場合、燃料流量制御装置は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等の主記憶装置、上記処理の全て或いは一部を実現させるためのプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、ＣＰＵが上記記憶媒体に記録されているプログラムを読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、上述の燃料流量制御装置と同様の処理を実現させる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発電システムの全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る燃料流量制御装置の構成の一部を示す図である。
【図３】従来の発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化を示す図である。
【図４】従来の発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合のガスタービン出力の変化を示す図である。
【図５】従来の発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化を示す図である。
【図６】従来の発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合のタービン入口温度の変化を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合のガスタービン出力の変化を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係る発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の燃料流量指令の変化を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る発電システムにおいて、発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合のタービン入口温度の変化を示す図である。
【図１１】発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の従来の発電システムと本実施形態に係る発電システムの燃料流量指令の変化を比較可能に示した図である。
【図１２】発電機出力を約１００％から約５０％まで低下させ、再び１００％に向かって上昇させた場合の従来の発電システムと本実施形態に係る発電システムのタービン入口温度の変化を比較可能に示した図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態に係る燃料流量制御装置の構成の一部を示す図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る燃料流量制御装置の構成の一部を示す図である。
【図１５】本発明の第４の実施形態に係る燃料流量制御装置の構成の一部を示す図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る燃料流量制御装置の変形例を示す図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る燃料流量制御装置の構成の一部を示す図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る設定回路の内部構成を示す図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係る設定回路の内部構成を示す図である。
【図２０】本発明の第６の実施形態に係る設定回路の動作を説明するための説明図である。
【図２１】本実施形態に係る発電システムにおいて、図２０に示すように大気温度が変化した場合のガスタービン出力の変化を示す図である。
【図２２】本実施形態に係る発電システムにおいて、図２０に示すように大気温度が変化した場合の燃料流量指令の変化を示す図である。
【図２３】本実施形態に係る発電システムにおいて、図２０に示すように大気温度が変化した場合のタービン入口温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１  圧縮機
２  燃焼器
３  ガスタービン
４  発電機
１０  発電システム
１１  負荷制御器
１２  ガバナ制御器
１３  温度制御器
１４  選択回路
１５  リミッタ回路
１６ａ乃至１６ｄ  補正回路
１７ａ、１７ｂ  設定回路
１９  演算部
２０  燃料流量制御装置
２１  減算器
２２ａ乃至２２ｄ  関数発生器
２３  乗算器
３１、３５  減算器
３２、３６  差分モニタ
３３、３７  オンディレイタイマ
３４、３８  切替回路
４０  第１の上限値設定回路
４１  第２の上限値設定回路
【図１】
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【図２】
0004745767.tif 000003
【図３】
0004745767.tif 000004
【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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