(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントや機械装置の複数の状態量を取得する状態量取得部と、
前記状態量を所定の閾値と比較し、前記状態量が所定の時間、前記閾値を超過した場合に、前記プラントや前記機械装置が異常な状態にあると判定する異常判定部と、
前記異常判定部が異常と判定した場合に、前記異常が判定された前記状態量に対して設定された前記プラントや前記機械装置が安全性を維持し運転を継続することができる目標負荷と前記異常と判定された前記状態量について予め設定された優先度とを出力する指令値出力部と、
前記目標負荷を取得して当該目標負荷に基づいて、前記プラントや前記機械装置の出力制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記異常判定部が複数の前記状態量のうち２以上の前記状態量について異常と判定した場合に、前記優先度の高い前記状態量に対して定められた前記目標負荷に基づいて出力制御を行う、異常検出システム。
【請求項２】
前記指令値出力部は、前記異常判定部が異常と判定した場合に、前記目標負荷を達成するまでの負荷の変化速度を出力する
請求項１に記載の異常検出システム。
【請求項３】
前記状態量の１つについて、前記所定の閾値と前記所定の時間との組み合わせが複数設定されており、
前記異常判定部は、前記複数の組み合わせに基づいて、異常の判定を行う、
請求項１から請求項２の何れか１項に記載の異常検出システム。
【請求項４】
前記指令値出力部は、前記異常判定部が検出した異常の原因が無くなった場合に、前記目標負荷から復帰する段階における前記プラントや前記機械装置の出力を制限する異常復帰後負荷を出力する
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の異常検出システム。
【請求項５】
前記プラントや前記機械装置は、ガスタービンであって、前記状態量は、前記ガスタービンが備えるタービンの動翼温度と、前記ガスタービンの排気ガスの温度と、前記排気ガスに含まれるＮＯｘの量と、前記ガスタービンが備える燃焼器の振動とのうち少なくとも一つを含む、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の異常検出システム。
【請求項６】
前記プラントや前記機械装置の状態量を、前記状態量取得部が取得した他の状態量に基づいて推定する状態量推定部をさらに備え、
前記異常判定部は、前記状態量取得部が取得した状態量に加え、前記状態量推定部が推定した状態量に基づいてガスタービンの異常を判定する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の異常検出システム。
【請求項７】
前記プラントや前記機械装置はガスタービンであって、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の異常検出システムを備える、ガスタービン。
【請求項８】
プラントや機械装置の複数の状態量を取得し、
前記状態量を所定の閾値と比較し、前記状態量が所定の時間、前記閾値を超過した場合に、前記プラントや前記機械装置が異常な状態にあると判定し、
前記判定において異常と判定した場合に、前記異常が判定された前記状態量に対して設定された前記プラントや前記機械装置が安全性を維持し運転を継続することができる目標負荷と前記異常と判定された前記状態量について予め設定された優先度とを、前記プラントや前記機械装置の出力制御を行う制御装置へ出力し、
前記制御装置は、複数の前記状態量のうち２以上の前記状態量について異常と判定された場合に、前記優先度の高い前記状態量に対して定められた前記目標負荷に基づいて出力制御を行う、
異常検出システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常検出システム、ガスタービン及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラント等の社会インフラで用いられるガスタービンには、安全で安定した稼働を維持することが求められる。その為、早期の異常検出や、異常検出時の対応が重要になる。例えば、特許文献１には、タービン動翼温度などのガスタービンパラメータを検出し、それらパラメータが所定の閾値を一定時間以上超過するような場合は、ガスタービンの運転停止を開始する異常検出時の制御方法について記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２６４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ガスタービンによって電力供給を行っているような場合、異常を検出したとしても、安全を維持しつつ運転を継続しなければならない場合がある。特許文献１の方法では、異常を検出するとタービンの運転を停止してしまうためこの目的を達成することができない。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる異常検出システム、ガスタービン及び制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、プラントや機械装置の複数の状態量を取得する状態量取得部と、前記状態量を所定の閾値と比較し、前記状態量が所定の時間、前記閾値を超過した場合に、前記プラントや前記機械装置が異常な状態にあると判定する異常判定部と、前記異常判定部が異常と判定した場合に、前記異常が判定された前記状態量に対して設定された前記プラントや前記機械装置が安全性を維持し運転を継続することができる目標負荷と前記異常と判定された前記状態量について予め設定された優先度とを出力する指令値出力部と、前記目標負荷を取得して当該目標負荷に基づいて、前記プラントや前記機械装置の出力制御を行う制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記異常判定部が複数の前記状態量のうち２以上の前記状態量について異常と判定した場合に、前記優先度の高い前記状態量に対して定められた前記目標負荷に基づいて出力制御を行う、異常検出システムである。
【０００７】
本発明の第２の態様における前記指令値出力部は、前記異常判定部が異常と判定した場合に、前記目標負荷を達成するまでの負荷の変化速度を出力する。
【０００９】
本発明の第３の態様における異常検出システムにおいては、前記状態量の１つについて、前記所定の閾値と前記所定の時間との組み合わせが複数設定されており、前記異常判定部は、前記複数の組み合わせに基づいて、異常の判定を行う。
【００１０】
本発明の第４の態様における前記指令値出力部は、前記異常判定部が検出した異常の原因が無くなった場合に、前記目標負荷から復帰する段階における前記プラントや前記機械装置の出力を制限する異常復帰後負荷を出力する。
【００１１】
本発明の第５の態様の異常検出システムにおいては、前記プラントや前記機械装置は、ガスタービンであって、前記状態量は、前記ガスタービンが備えるタービンの動翼温度と、前記タービンから排気される排気ガスの温度と、前記排気ガスに含まれるＮＯｘの量と、前記ガスタービンが備える燃焼器の振動とのうち少なくとも一つを含む。
【００１２】
本発明の第６の態様における異常検出システムは、前記プラントや前記機械装置の状態量を、前記状態量取得部が取得した他の状態量に基づいて推定する状態量推定部をさらに備え、前記異常判定部は、前記状態量取得部が取得した状態量に加え、前記状態量推定部が推定した状態量に基づいてガスタービンの異常を判定する。
【００１３】
本発明の第７の態様は、前記プラントや前記機械装置はガスタービンであって、上述の異常検出システムを備える、ガスタービンである。
【００１４】
本発明の第８の態様は、プラントや機械装置の複数の状態量を取得し、前記状態量を所定の閾値と比較し、前記状態量が所定の時間、前記閾値を超過した場合に、前記プラントや前記機械装置が異常な状態にあると判定し、前記判定において異常と判定した場合に、前記異常が判定された前記状態量に対して設定された前記プラントや前記機械装置が安全性を維持し運転を継続することができる目標負荷と前記異常と判定された前記状態量について予め設定された優先度とを、前記プラントや前記機械装置の出力制御を行う制御装置へ出力し、前記制御装置は、複数の前記状態量のうち２以上の前記状態量について異常と判定された場合に、前記優先度の高い前記状態量に対して定められた前記目標負荷に基づいて出力制御を行う、異常検出システムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、異常を検出した場合であっても、安全を維持した運転の継続が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態における異常検出装置の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の第三実施形態における異常検出装置の一例を示すブロック図である。
【図６】本発明の第三実施形態におけるガスタービンパラメータの推定処理の一例を説明する図である。
【図７】本発明の第三実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
【図８】本発明の第四実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
【図９】本発明の第四実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による燃料制御装置を図１〜図３を参照して説明する。
図１は、本発明の第一実施形態における異常検出装置の一例を示すブロック図である。
異常検出装置１０は、ガスタービンの異常を検出する装置である。異常検出装置１０は、ガスタービンの各箇所に設けられたセンサ２０から各センサが測定した測定値を取得し、それらの測定値に基づいてガスタービンの異常を判定する。また、異常検出装置１０は、ガスタービンの出力制御を行う制御装置３０に異常の検出、及び、検出した異常に応じた目標負荷などの指令値を送信する。制御装置３０は、異常検出装置１０から送信される指令値のみならず、さまざまな制御パラメータを考慮して出力制御を行う。
センサ２０は、ガスタービンの各箇所に設けられたセンサである。センサには、例えば、タービンの動翼の温度を測定する温度センサ、排気ガスの温度を測定する温度センサ、ガスタービンから排気される排気ガスに含まれるＮＯｘを測定するセンサ、燃焼器の振動を測定する振動センサなどがある。
【００１８】
状態量取得部１１は、センサ２０から通信部１５を介して、監視対象とするガスタービンのパラメータ（以下、ＧＴパラメータ）を取得する。ＧＴパラメータとは、例えば、動翼温度（動翼の表面温度）、排気ガス温度、ＮＯｘレベル、燃焼器の振動レベルなどである。
異常判定部１２は、状態量取得部１１が取得したＧＴパラメータに基づいて、ガスタービンが異常な状態にあるかどうかを判定する。具体的には、異常判定部１２は、ＧＴパラメータごとに予め定められた閾値と、状態量取得部１１から取得したＧＴパラメータとを比較し、取得したＧＴパラメータが閾値を上回った時間が所定の時間以上となると異常と判定する。
【００１９】
指令値出力部１３は、異常判定部１２が異常と判定すると、判定したＧＴパラメータごとに定められた異常時における目標負荷、その目標負荷に至らせる変化速度、優先度を、通信部１５を介して制御装置３０に送信する。優先度とは、例えば複数のＧＴパラメータについて異常と判定される場合、それぞれのＧＴパラメータの目標負荷及び変化速度に対して定められた優先度である。
記憶部１４は、異常判定部１２が異常の判定に用いる閾値の情報や、指令値出力部１３が制御装置３０に送信する目標負荷などを記憶している。
通信部１５は、ガスタービンに備えられた各センサ２０や制御装置３０など他の装置と情報の送受信を行う。
表示部１６は、異常判定部１２による判定結果を、異常検出装置１０に接続された表示装置に出力する。
【００２０】
図２は、本発明の第一実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
図２（ａ）は、閾値管理テーブルの一例である。図示するように、閾値管理テーブルは、「パラメータ」、「閾値」、「設定時間」の項目を有している。「パラメータ」には、タービンの動翼温度、排気ガス温度などのＧＴパラメータの種類が格納されている。「閾値」には、ＧＴパラメータごとの閾値が格納される。また、「設定時間」には、どれぐらいの時間、閾値を超過すると異常判定部１２が異常と判定するかの基準となる時間が格納されている。１行目を例に説明を行うと、「パラメータ」動翼温度が、「閾値」に設定された１４００℃を上回ってから「設定時間」に設定された１分を超過すると、異常判定部１２は、ガスタービンは異常な状態にあると判定する。また、２行目については、排気ガス温度が、６００℃を上回った状態となってから１０分を超過すると、異常判定部１２は、ガスタービンは異常な状態にあると判定する。ＮＯｘレベル、振動レベルについても同様である。
【００２１】
図２（ｂ）は、履歴管理テーブルの一例である。図示するように、履歴管理テーブルは、「パラメータ」、「超過時間」、「超過開始時刻」の項目を有している。「パラメータ」には、ＧＴパラメータの種類が格納されている。「超過時間」には、状態量取得部１１が取得したＧＴパラメータが、閾値管理テーブルに設定された「閾値」を上回ってから経過した時間が格納される。例えば、図２（ｂ）の1行目の場合、動翼温度が閾値を上回ってから２０秒が経過したことを示している。また、「超過時間」の値は、あるＧＴパラメータが瞬間的に閾値を上回っても、その後、設定時間を超過することなく閾値以下となった場合、０に設定される。例えば２行目は、排気ガス温度が前回閾値を上回って以来、閾値を上回ったことがないことを示している。「超過開始時刻」には、ＧＴパラメータの値が閾値を上回った状態が継続する場合における、最初に閾値を上回った時刻が格納される。
なお、履歴管理テーブルには、予めＧＴパラメータの種類だけレコードが用意されており、「超過時間」には０が、「超過開始時刻」には００：００：００が設定されている。
【００２２】
図２（ｃ）は、目標負荷テーブルの一例である。図示するように、目標負荷テーブルは、「パラメータ」、「目標負荷」、「変化速度」、「優先度」の項目を有している。「パラメータ」には、ＧＴパラメータの種類が格納されている。「目標負荷」には、ＧＴパラメータの種類ごとに、そのＧＴパラメータについて異常と判定される場合のガスタービンの目標負荷が格納される。この目標負荷は、予め実機での検証やシミュレーション等によって算出された値である。なお、ＧＴパラメータについて異常と判定される場合とは、ＧＴパラメータが閾値を上回る状態が設定時間以上経過した場合である。「変化速度」は、現在の負荷から「目標負荷」へ出力を変化させるときの単位時間当たりの負荷の変化量が格納される。例えば目標負荷が５０％の場合、変化速度には、５％／秒などが格納される。これは、１秒当たり５％ずつ負荷を減じて最終的には、例えば定格負荷の５０％まで出力を抑えることを示している。「優先度」には、複数のＧＴパラメータについて異常と判定された場合や、既に目標負荷へ制御中に新たな異常が検出された場合に、どのＧＴパラメータに対する目標負荷及び変化速度を優先させるかを示す値が格納されている。例えば、図２（ｃ）の場合、動翼温度に対する「優先度」は３であり、ＮＯｘレベルに対する「優先度」は１である。指令値出力部１３は、異常判定部１２が異常と判定した場合、目標負荷テーブルから「目標負荷」、「変化速度」、「優先度」を読み込んで制御装置３０に送信するが、制御装置３０は、受信した情報から優先度の高い「目標負荷」、「変化速度」を選択して出力制御を行う。上記の例では、制御装置３０は、優先度１のＮＯｘレベルに対応する目標温度などに基づいた制御を、動翼温度に対する目標温度などに基づく制御より優先する。
なお、閾値管理テーブル、履歴管理テーブル、目標負荷テーブルは記憶部１４に格納されている。
【００２３】
図３は、本発明の第一実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
図３を用いて異常検出装置１０が異常を検出する処理について説明する。
状態量取得部１１は、通信部１５を介してガスタービンの各部に設けられたセンサ２０から、そのセンサが測定したＧＴパラメータの測定値を所定の時間間隔ごとに取得する（ステップＳ１０）。状態量取得部１１は、取得したＧＴパラメータの種類と、センサ２０による測定値と、測定時刻とを異常判定部１２へ出力する。異常判定部１２は、記憶部１４に格納された閾値管理テーブルから「パラメータ」項目の値が、状態量取得部１１から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「閾値」項目の値を読み出す。異常判定部１２は、読み出した閾値と状態量取得部１１から取得した測定値とを比較し、閾値が測定値以上かどうかを判定する（ステップＳ２０）。
【００２４】
測定値が閾値以下の場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、異常判定部１２は、記憶部１４に格納された履歴管理テーブルの「パラメータ」項目の値が、状態量取得部１１から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「超過時間」項目の値をリセットする（ステップＳ４０）。リセットとは、「超過時間」項目の値を０で更新し、記憶部１４に記録することである。また、異常判定部１２は、同じレコードの「超過開始時刻」の値も「００：００：００」で更新し、記憶部１４に記録する。
測定値が閾値を上回る場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、異常判定部１２は、記憶部１４に格納された履歴管理テーブルの「パラメータ」項目の値が、状態量取得部１１から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「超過時間」項目の値を、今回取得した測定値が測定された時刻から「超過開始時刻」を減算した値で更新し、記憶部１４に記録する（ステップＳ５０）。「超過開始時刻」項目の値が、「００：００：００」の場合は、「超過開始時刻」項目に今回取得した測定値が検出された時刻で更新し、記憶部１４に記録する。
【００２５】
次に、異常判定部１２は、記憶部１４に格納された閾値管理テーブルから「パラメータ」項目の値が、状態量取得部１１から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「設定時間」項目の値を読み出す。異常判定部１２は、読み出した設定時間とステップＳ４０又はステップＳ５０で閾値管理テーブルの「超過時間」項目を更新した値とを比較し（ステップＳ６０）、履歴管理テーブルの「超過時間」項目の値が閾値管理テーブルの「設定時間」項目の値以下かどうかを判定する。
【００２６】
超過時間が設定時間以下の場合（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、異常判定部１２は、ガスタービンは正常な状態であると判定し、本処理フローは終了する。
超過時間が設定時間を上回る場合（ステップＳ７０；Ｎｏ）、異常判定部１２は、ガスタービンは異常な状態にあると判定し、異常と判定されたＧＴパラメータの種類と異常を検出した旨の信号とを指令値出力部１３へ出力する。指令値出力部１３は、記憶部１４に格納された目標負荷テーブルの「パラメータ」項目の値が、異常判定部１２から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「目標負荷」項目の値と「変化速度」項目の値と「優先度」項目の値とを読み出し、読み出した各指令値と異常と判定されたＧＴパラメータの種類などの情報を、通信部１５を介して制御装置３０へ送信する。（ステップＳ８０）。制御装置３０は、異常検出装置１０が送信した指令値などの情報を取得し、他の諸々の運転条件を考慮してガスタービンの出力制御を行う。なお，制御装置３０が既に別の目標負荷、目標速度で出力制御を行っていた場合、制御装置３０は、優先度の高い目標負荷・目標速度を選択して制御を行う。
また、指令値出力部１３は、読み出した「目標負荷」、「変化速度」、「優先度」を表示部１６へ出力する。表示部１６は、異常検出装置１０に接続された表示装置に、異常の発生とその原因となったＧＴパラメータの種類、そのＧＴパラメータの測定値などを表示させる。
【００２７】
本実施形態によれば、異常と判定したＧＴパラメータに対応した目標負荷と，その目標速度への変化速度を制御装置３０へ送信する。これにより、異常を検出した場合であっても、目標負荷まで出力を制限するなどの制御を行い、安全性を維持しつつガスタービンの運転を継続することができる。
【００２８】
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による燃料制御装置を、図４を参照して説明する。
第二実施形態は、監視するＧＴパラメータに対して、複数の異常判定条件を設定することができるようにしたものである。本実施形態では、記憶部１４が記憶する閾値管理テーブル、履歴管理テーブル、目標負荷テーブルに設定する情報が第一実施形態と異なる。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００２９】
図４は、本発明の第二実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
図４（ａ）は、閾値管理テーブルの一例である。図示するように、本実施形態の閾値管理テーブルには、一例として、動翼温度に対する閾値が２レコード登録されている。「パラメータ」項目の値が「動翼温度１」のレコードは、動翼温度が１４００℃を上回る時間が１分間を超過すると、異常判定部１２は異常と判定することを規定している。「パラメータ」項目の値が「動翼温度２」のレコードは、動翼温度が１５００℃を上回る時間が３０秒間を超過すると、異常判定部１２は異常と判定することを規定している。第一実施形態では、動翼温度が１４００℃を上回る時間が１分間経過しなければ異常が発生したと判定しなかったのに対して、第二実施形態では、動翼温度が１５００℃を上回って３０秒間が超過すると、異常が生じたと判定する。このように本実施形態では、それぞれのＧＴパラメータに対して、多段階に異常判定閾値を設定することができる。なお、複数の閾値を設定するＧＴパラメータは、動翼温度に限定されず、他の排気ガス温度、ＮＯｘレベル、振動レベルであってもよい。また、閾値を複数設定する場合、その数は２つに限定されない。
【００３０】
図４（ｂ）は、履歴管理テーブルの一例である。本実施形態の履歴管理テーブルには、閾値管理テーブルに合わせて、「動翼温度１」及び「動翼温度２」のレコードが予め設定されている。この例の場合、異常判定部１２は、状態量取得部１１から取得した動翼温度の測定値が１５００℃を上回っていれば、「パラメータ」項目の値が「動翼温度１」のレコード及び「動翼温度２」のレコードを選択し、これらのレコードの「超過時間」項目の値を最新の超過時間で更新する。また、動翼温度の値が１４００℃を上回るが１５００℃以下の場合、異常判定部１２は、「動翼温度１」のレコードの「超過時間」項目の値のみを最新の超過時間で更新する。これにより、動翼温度の値が１４００℃を上回ってから経過した時間と、１５００℃を上回ってから経過した時間とを区別して管理することができる。
【００３１】
図４（ｃ）は、目標負荷テーブルの一例である。本実施形態の目標負荷テーブルには、「動翼温度１」と「動翼温度２」のそれぞれの条件に対する目標負荷などが別々に設定されている。図４（ｃ）の場合、閾値管理テーブル「動翼温度１」の条件を満たすと、指令値出力部１３は、「目標負荷」＝ｘｘ．ｘ％、「変化速度」＝ａａ．ａ％／秒、「優先度」＝３を、制御装置３０に送信し、「動翼温度２」の条件を満たすと、「目標負荷」＝ＸＸ．Ｘ％、「変化速度」＝ＡＡ．Ａ％／秒、「優先度」＝４を、制御装置３０に送信する。このように本実施形態では、多段階に設定した異常判定閾値のそれぞれに対して異なる目標負荷などを設定することができる。
【００３２】
本実施形態では、あるＧＴパラメータに対する複数の閾値、設定時間を設定し、それぞれに対応する超過時間を記録する。そして異常判定部１２は、それぞれのＧＴパラメータに対して複数の閾値、設定時間の比較を行い、指令値出力部１３は、それぞれのＧＴパラメータに対応する目標負荷、変化速度、優先度を制御装置３０に送信する。
なお、本実施形態の処理フローは、図３を用いて説明した第一実施形態の処理フローと同様であるため、処理フロー図及び説明を省略する。
【００３３】
本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、１つのＧＴパラメータを複数の条件で監視することができる。これにより異常検出時の指令の精度が向上し，安全を維持したガスタービンの運転継続の精度が向上する。
【００３４】
＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による異常検出装置を図５〜図７を参照して説明する。
図５は、本発明の第三実施形態における異常検出装置の一例を示すブロック図である。
図５で示すように、本実施形態における異常検出装置１０は、状態量推定部１７を備えている。他の構成は第一実施形態と同様である。
状態量推定部１７は、状態量取得部１１が取得した各ＧＴパラメータの測定値に基づいて、直接測定することが困難なＧＴパラメータの推定値を導出する。異常判定部１２は、状態量推定部１７が導出したＧＴパラメータの推定値を、他の直接測定したＧＴパラメータと同様に監視し、ガスタービンの異常を判定する。直接測定することが困難なガスタービンパラメータとは、例えば動翼の内部温度である。
また、本実施形態において動翼の内部温度を推定する場合、状態量取得部１１は、動翼温度に加え、動翼の冷却路の温度の測定値を温度センサから取得するものとする。
【００３５】
図６は、本発明の第三実施形態におけるガスタービンパラメータの推定処理の一例を説明する図である。
図６を用いてガスタービンパラメータのうち、動翼の内部温度を推定する処理について説明する。図６は、動翼を構成する各層における温度分布と熱移動を示した図である。
動翼は、遮熱コーティング、内部金属の２層からなり、動翼の内側には冷却路が設けられている。遮熱コーティングの表面温度をＴｗ１、遮熱コーティングの内側の温度をＴ１、内部金属の内側の温度をＴ２、内部金属の冷却路側の表面温度をＴｗ２、冷却路の温度をＴｆ２、遮熱コーティングと内部金属の境界温度をＴｗｉ，遮熱コーティングの熱伝導率をλ１、冷却路の熱伝導率をλ２、動翼の遮熱コーティング側の熱伝達率をｈ１、動翼の冷却路側の熱伝達率をｈ２、遮熱コーティングの厚さをｌ１、内部金属の厚さをｌ２、とする。このとき、Ｔ１＞Ｔ２とした場合、内部金属で最も高温になる箇所は、ｘ＝ｌ１、すなわち遮熱コーティングと内部金属の境界温度Ｔｗｉとなる。この最も高温となる境界温度Ｔｗｉを動翼の内部温度として採用し、この温度を推定することとする。
【００３６】
遮熱コーティングを通過する熱量ｑ１は、以下の式で表すことができる。
【００３７】
【数１】
0006312030.tif 000002
【００３８】
また、内部金属を通過する熱量ｑ２は、以下の式で表すことができる。
【００３９】
【数２】
0006312030.tif 000003
【００４０】
式（１）、（２）より、以下の式が得られる。
【００４１】
【数３】
0006312030.tif 000004
【００４２】
同様に、冷却路への熱伝達ｑ３は、以下の式で表すことができる。
ｑ３  ＝  ｈ２  ×  （Ｔｗ２−Ｔｆ２）                        ・・・（４）
式（４）を変形すると、以下の式が得られる。
【００４３】
【数４】
0006312030.tif 000005
【００４４】
次に、式（３）＋式（５）を計算すると以下の式を得る。
【００４５】
【数５】
0006312030.tif 000006
【００４６】
ここで、定常状態においてｑ１＝ｑ２＝ｑ３となる関係を利用する。Ｑ＝ｑ１＝ｑ２＝ｑ３とすると、Ｑは以下の式で表すことができる。
【００４７】
【数６】
0006312030.tif 000007
【００４８】
式（１）の左辺に式（７）の右辺を代入し、Ｔｗｉについて解くと以下の式が得られる。
【００４９】
【数７】
0006312030.tif 000008
【００５０】
本実施形態では、状態量推定部１７が、センサが測定した動翼表面の温度及び冷却路の温度と、既知である各々の熱伝達率、熱伝導率、各層の厚さをこの式に代入することで、動翼の内部温度（遮熱コーティングと内部金属の境界温）Ｔｗｉを推定する。
【００５１】
図７は、本発明の第三実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
図７を用いて本実施形態における異常検出処理について説明する。
前提として、本実施形態においては、閾値管理テーブルに、動翼内部温度についての「閾値」、「設定時間」が設定されている。同様に履歴管理テーブルには、動翼内部温度について「超過時間」、「超過開始時刻」を記録するレコードが設定されている。また、目標負荷テーブルには、動翼内部温度についての「目標温度」、「変化速度」、「優先度」が設定されている。
【００５２】
まず、状態量取得部１１が、タービン動翼の表面温度と冷却路の温度とを含むＧＴパラメータの測定値を取得し（ステップＳ１０）、異常判定部１２と状態量推定部１７とに出力する。次に、状態量推定部１７は、記憶部１４に予め格納された遮熱コーティングの厚さ（ｌ１）、内部金属の厚さ（ｌ２）、遮熱コーティングの熱伝導率（λ１）、冷却路の熱伝導率（λ２）冷却路側の熱伝達率（ｈ２）を読み出して、これらの値と状態量取得部１１から取得した動翼表面の温度（Ｔｗ１）、冷却路の温度（Ｔｆ２）とを、上述の式（８）に代入し、タービンの動翼内部温度を算出する（ステップＳ１５）。状態量推定部１７は、算出した動翼内部温度を異常判定部１２に出力する。
【００５３】
以下の処理は図３で説明した第一実施形態と同様なので簡単に説明する。異常判定部１２は、ＧＴパラメータの測定値及び推定値（動翼内部温度）のそれぞれについて、閾値管理テーブルに設定された閾値と比較する（ステップＳ２０）。測定値及び推定値が閾値以下の場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、異常判定部１２は、履歴管理テーブルの超過時間をリセットする（ステップＳ４０）。測定値及び推定値が閾値を上回る場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、異常判定部１２は、履歴管理テーブルの超過時間を、今回取得した測定値の測定時刻から超過開始時刻を減じた値で更新する（ステップＳ５０）。なお、動翼内部温度の推定値については、例えば、動翼温度の測定時刻か冷却路温度の測定時刻を用いればよい。
次に異常判定部１２は、履歴管理テーブルの超過時間と閾値管理テーブルの設定時間とを比較する（ステップＳ６０）。超過時間が設定時間以下の場合（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、処理フローを終了する。超過時間が設定時間を上回った場合（ステップＳ７０；Ｎｏ）、異常判定部１２は、指令値出力部１３に異常を検出したことを示す信号を出力する。指令値出力部１３は、閾値を超過したＧＴパラメータに対応する目標負荷、変化速度、優先度を目標負荷テーブルから読み出して、それらの値を通信部１５を介して制御装置３０へ送信する。
【００５４】
本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加え、直接測定することが困難なガスタービンパラメータの推定値を監視することができる。これにより異常検出での監視対象が増加し，安全を維持したガスタービンの運転継続の精度が向上する。
なお、本実施形態は第一、第二実施形態の何れとも組み合わせることが可能である。
【００５５】
＜第四実施形態＞
以下、本発明の第四実施形態による燃料制御装置を図８〜図９を参照して説明する。
第四実施形態における異常検出装置１０は、異常と判定した際、目標負荷とともに、目標負荷達成後に目標負荷から復帰する段階における出力を制限するためのパラメータを制御装置３０に送信することができる。本実施形態は、記憶部１４が記憶する目標負荷テーブルに設定する情報が第一実施形態と異なる。他の構成は、第一実施形態と同様である。
【００５６】
図８は、本発明の第四実施形態における異常検出装置が用いる情報テーブルの一例を示す図である。
図８は、本実施形態における目標負荷テーブルの一例である。本実施形態の目標負荷テーブルは、「パラメータ」、「目標負荷」、「変化速度」、「優先度」の各項目に加え、「異常復帰後負荷」、「継続時間」の項目を有している。「異常復帰後負荷」とは、異常となった原因が取り除かれるなどした場合に、異常時の目標負荷から例えば定格負荷へ復帰する段階における出力を制限するための負荷の最大値である。異常発生後、ガスタービンの負荷が、目標負荷を達成すると、制御装置３０は、異常復帰後負荷の値を超えないように制御を行う。「継続時間」とは、この異常復帰後負荷を利用した制御を継続する時間である。
図８の場合、例えば動翼温度１について異常が判定されると、指令値出力部１３は、「目標負荷」＝ｘｘ．ｘ％、「変化速度」＝ａａ．ａ％／秒、「優先度」＝３に加え、「異常復帰後負荷」＝ｍｍ．ｍ％、「継続時間」＝ｐｐｐ秒を制御装置３０に送信する。
【００５７】
図９は、本発明の第四実施形態における異常検出装置の処理フローを示す図である。
図９を用いて本実施形態における異常検出処理について説明する。
前提として、本実施形態の目標負荷テーブルには、図８で例示したように「異常復帰後負荷」、「継続時間」の項目が設けられている。
本実施形態の異常検出処理は、ステップＳ７０までは、図３で説明した第一実施形態と同様なので簡単に説明する。まず、状態量取得部１１は、所定の時間間隔でＧＴパラメータの測定値を取得する（ステップＳ１０）。異常判定部１２は、測定値と閾値管理テーブルの閾値とを比較する（ステップＳ２０）。測定値が閾値以下の場合、異常判定部１２は、履歴管理テーブルの超過時間をリセットする（ステップＳ４０）。測定値が閾値を上回った場合、異常判定部１２は、履歴管理テーブルの超過時間の値を、測定値が閾値を上回り始めた時刻から今回取得した測定値の測定時間までの経過時間で更新する（ステップ５０）。次に異常判定部１２は、超過時間と設定時間とを比較する（ステップＳ６０）。超過時間が設定時間以内の場合（ステップＳ７０；Ｙｅｓ）、異常判定部１２は、ガスタービンは正常と判定し、処理フローは終了する。超過時間が設定時間を上回った場合（ステップＳ７０；Ｎｏ）、異常判定部１２は、ガスタービンは異常な状態であると判定し、異常と判定されたＧＴパラメータの種類と異常を検出した旨の信号とを指令値出力部１３へ出力する。指令値出力部１３は、閾値を超過したＧＴパラメータに対応する目標負荷などを読み出す。具体的には、指令値出力部１３は、記憶部１４に格納された目標負荷テーブルから、「パラメータ」項目の値が、異常判定部１２から取得したＧＴパラメータの種類と一致するレコードの「目標負荷」項目と「変化速度」項目と「優先度」項目と「異常復帰後負荷」項目と「継続時間」項目との値を読み出し、読み出した値を、通信部１５を介して制御装置３０へ送信する。（ステップＳ８５）。
【００５８】
本実施形態によると、第一実施形態に加え、目標負荷達成後のガスタービンの運転を制限することができる。これにより異常検出時の運転の精度が向上し，安全を維持したガスタービンの運転継続の精度が向上する。
なお、本実施形態は第一〜第三実施形態の何れとも組み合わせることが可能である。
【００５９】
なお上述の異常検出装置１０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した異常検出装置１０における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。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よい。
【００６０】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、異常検出装置１０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
【００６１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、ガスタービンだけではなく、蒸気タービンやコンプレッサーなどの回転機械にも適用することが可能である。異常検出装置１０は、異常検出システムの一例である。ガスタービンはプラントや機械装置の一例である。ＧＴパラメータの測定値や推定値は、状態量の一例である。
【符号の説明】
【００６２】
１０・・・異常検出装置
１１・・・状態量取得部
１２・・・異常判定部
１３・・・指令値出力部
１４・・・記憶部
１５・・・通信部
１６・・・表示部
１７・・・状態量推定部
２０・・・センサ
３０・・・制御装置
【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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