(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、燃焼器から供給された燃料と前記圧縮空気とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成し、生成した前記燃焼ガスによりタービンを作動させて動力を制御する動力制御装置において、
前記動力の運転効率の変化に連動して、前記動力の負荷変動に対する応答性が変化し、
前記動力の運転を制御する運転制御パラメータ値を記憶する記憶部を備え、
前記記憶部は、所定の負荷における前記運転効率及び前記応答性を設定するための運転設定データと、前記運転設定データに対応付けられる前記運転制御パラメータ値を記憶していることを特徴とする動力制御装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、吸気側に設けられる開度を調整可能な入口案内翼を有し、
前記運転制御パラメータ値は、前記入口案内翼の開度に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の動力制御装置。
【請求項３】
前記運転効率及び前記応答性に対する前記運転効率の割合を設定するために操作される性能操作部と、前記運転効率及び前記応答性に対する前記応答性の割合を設定するために操作される応答性操作部とを有する操作部を備え、
前記操作部で設定された前記運転効率及び前記応答性の割合に基づいて、所定の負荷における前記運転制御パラメータ値が設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の動力制御装置。
【請求項４】
前記運転制御パラメータ値は、前記運転効率側のパラメータ値である性能パラメータ値と、前記応答性側のパラメータ値である応答性パラメータ値と、を含み、
前記操作部で設定された前記運転効率及び前記応答性の割合に基づいて、前記性能パラメータ値と前記応答性パラメータ値とを配分する配分器を備えることを特徴とする請求項３に記載の動力制御装置。
【請求項５】
吸い込んだ空気を圧縮して、圧縮空気とする圧縮機と、
前記圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器と、
生成された前記燃焼ガスによって作動するタービンと、
請求項１から４のいずれか１項に記載の動力制御装置と、を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項６】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、燃焼器から供給された燃料と前記圧縮空気とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成し、生成した前記燃焼ガスによりタービンを作動させて動力を制御する動力制御方法において、
前記動力の運転効率の変化に連動して、前記動力の負荷変動に対する出力応答性が変化し、
前記動力の運転を制御する運転制御パラメータ値を、所定の負荷における前記運転効率及び前記応答性を設定するための運転設定データに対応付けていることを特徴とする動力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動力制御装置、ガスタービン及び動力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。タービンを駆動させた燃焼ガスは、タービンの排気側から排気ガスとして排出される。
【０００３】
このようなガスタービンを制御する動力制御装置は、圧縮機に取り込む空気量及び燃料の供給量等を調整して、燃焼ガスが流入するタービンのタービン入口温度が予め設定された上限温度を超えないように、ガスタービンの運転を制御する温調制御を実行している。これは、ガスタービンの性能は、タービン入口温度が高いほど性能（運転効率）が高くなる一方で、タービン入口温度を高くし過ぎると、タービン入口周りの高温部品が熱負荷に耐えることが困難となるからである。具体的に、温調制御では、タービンからの排気ガス温度が、ガスタービンの負荷（発電機出力）に応じて規定される排気ガス温度の上限温度である温調線を超えないように、ガスタービンの運転が制御される。ここで、温調線は、ガスタービンの負荷が大きくなるほど、排気ガス温度の上限温度が低くなる一方で、ガスタービンの負荷が小さくなるほど、排気ガス温度の上限温度が高くなる関数として規定されている。
【０００４】
ところで、ガスタービンは、電力負荷に応じた運転が行われており、具体的に、全負荷運転と、部分負荷運転とが行われている。通常、全負荷運転を行う場合、ガスタービンの性能を発揮すべく、タービン入口温度が上限温度付近に達するように温調制御が実行される。この温調制御では、具体的に、全負荷運転時における排気ガス温度が、温調線付近となるように、ガスタービンの運転が制御される。
【０００５】
一方で、部分負荷運転においては、負荷変動に対するガスタービン出力の応答性を確保すべく、温調制御が実行されない。つまり、ガスタービンは、排気ガス温度が温調線の上限温度によって制限されないように、温調線の上限温度よりも低い排気ガス温度で負荷制御される。
【０００６】
そして、近年では、部分負荷運転においても、ガスタービンコンバインドサイクルの性能を向上させるべく、排気ガス温度を高めに設定する場合がある。具体的に、部分負荷運転においても、部分負荷運転時における排気ガス温度が、温調線付近となるように、ガスタービンの運転が制御される。
【０００７】
ここで、ガスタービンの性能と、負荷変動に対するガスタービン出力の応答性とは、トレードオフの関係となっている。すなわち、ガスタービンの性能を高めるために、温調制御を実行すると、ガスタービンは、温調線に沿った運転となり、また、温調線によって運転が制限されることから、負荷変動（特に、負荷上げ時）に追従して、ガスタービン出力を即応させることは困難である。一方で、ガスタービンの応答性を高めるために、温調線の上限温度よりも低い排気ガス温度で負荷制御を実行すると、ガスタービンは、タービン入口温度を高くできないため、運転効率を高めることは困難となる。このように、ガスタービンは、運転効率を高めると、応答性が低下する一方で、応答性を高めると、運転効率が低下するという、トレードオフの関係となっている。
【０００８】
このようなガスタービンは、運転環境に応じて、応答性を重視した運転と、運転効率を重視した運転とが要求される場合がある。応答性を重視する運転環境としては、例えば、ベース電源が不安定となる運転環境であり、具体的に、再生可能エネルギーの割合が多い運転環境である。この場合、負荷変動が生じ易いため、ガスタービンは、負荷変動による応答性が高いものが要求される。これに対し、運転効率を重視する運転環境としては、例えば、ベース電源として要求される運転環境である。この場合、負荷変動が生じ難いため、ガスタービンは、運転効率が高いものが要求される。
【０００９】
しかしながら、ガスタービンは、部分負荷運転時における運転効率及び応答性が一義的に定められている。つまり、ガスタービンは、運転効率及び応答性を調整するような構成となっておらず、運転効率及び応答性を運転員によって容易に調整・変更することは困難である。
【００１０】
このようなガスタービンの制御装置に対して、従来、下記特許文献１及び２に記載された発電設備の運転・保守計画支援システムがある。特許文献１及び２のシステムでは、取得したプラントデータを用いて、発電ユニットの余寿命を算定し、算定した発電ユニットの余寿命と他の発電ユニットの余寿命とを比較して、経済性が高まるように発電ユニットの運転条件を変更している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３３０５４１号公報
【特許文献２】特開２００２−３３０５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１及び２に記載されたシステムは、経済性が高まるように運転条件を変更するのであって、ガスタービンの使用環境に応じて、ガスタービンの運転効率及び応答性を変化させるものではない。
【００１３】
そこで、本発明は、ガスタービンの性能及び応答性を簡単に調整することが可能な動力制御装置、ガスタービン及び動力制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の動力制御装置は、吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、燃焼器から供給された燃料と前記圧縮空気とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成し、生成した前記燃焼ガスによりタービンを作動させて動力を制御する動力制御装置において、前記動力の運転効率の変化に連動して、前記動力の負荷変動に対する出力応答性が変化し、前記動力の運転を制御する運転制御パラメータ値を記憶する記憶部を備え、前記記憶部は、所定の負荷における前記運転効率及び前記応答性の変化に対応付けて、前記運転制御パラメータ値を記憶していることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の動力制御方法は、吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、燃焼器から供給された燃料と前記圧縮空気とを混合して燃焼させることで燃焼ガスを生成し、生成した前記燃焼ガスによりタービンを作動させて動力を制御する動力制御方法において、前記動力の運転効率の変化に連動して、前記動力の負荷変動に対する出力応答性が変化し、前記動力の運転を制御する運転制御パラメータ値を、所定の負荷における前記運転効率及び前記応答性の変化に対応付けていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、運転制御パラメータ値を、所定の負荷における運転効率及び応答性の変化に対応付けることができる。このため、使用環境に応じて、動力の運転効率及び応答性を設定することで、設定された運転効率及び応答性に応じた運転制御パラメータ値を設定することが可能となる。すなわち、動力の運転を性能重視とする場合には、所定の負荷における動力の運転効率が高くなる運転制御パラメータ値を設定することができる。これにより、例えば、部分負荷運転におけるガスタービンコンバインドサイクルの性能を向上させた運転が可能となる。一方で、動力の運転を応答性重視とする場合には、所定の負荷における動力の応答性が高くなる運転制御パラメータ値を設定することができる。これにより、例えば、部分負荷運転におけるガスタービンコンバインドサイクルの性能を低下した運転とし、負荷制御を実行することが可能となる。なお、動力の運転効率の変化に連動して、動力の応答性が変化する場合の一例としては、例えば、部分負荷運転において運転効率を最大限（１００％）とする場合、つまり、部分負荷運転において温調制御を実行する場合であり、この場合、応答性は最小限（０％）、つまり、負荷変動に対する応答性は悪いがコンバインドサイクル性能が良い運転となる。
【００１７】
また、前記圧縮機は、吸気側に設けられる開度を調整可能な入口案内翼を有し、前記運転制御パラメータ値は、前記入口案内翼の開度に基づいて設定されることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、入口案内翼の開度に基づいて、運転制御パラメータ値を設定することができる。
【００１９】
また、前記運転効率及び前記応答性に対する前記運転効率の割合を設定するために操作される性能操作部と、前記運転効率及び前記応答性に対する前記応答性の割合を設定するために操作される応答性操作部とを有する操作部を備え、前記操作部で設定された前記運転効率及び前記応答性の割合に基づいて、所定の負荷における前記運転制御パラメータ値が設定されることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、操作部を操作することで、動力の運転効率及び応答性を所望するように設定することができ、また、設定された運転効率及び応答性に応じた運転制御パラメータ値が設定される。このため、運転制御パラメータ値の設定を、操作部を操作するだけで、簡単に、動力の運転効率及び応答性に応じた設定とすることができるため、ユーザフレンドリーな構成とすることができる。なお、性能操作部及び応答性操作部は、一体となっていてもよいし、各々独立した別体となっていてもよい。
【００２１】
また、前記運転制御パラメータ値は、前記運転効率側のパラメータ値である性能パラメータ値と、前記応答性側のパラメータ値である応答性パラメータ値と、を含み、前記操作部で設定された前記運転効率及び前記応答性の割合に基づいて、前記性能パラメータ値と前記応答性パラメータ値とを配分する配分器を備えることが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、配分器により、操作部で設定された運転効率及び応答性の割合に基づいて、性能パラメータ値と応答性パラメータ値とを配分することにより、設定される運転制御パラメータ値を最適なものとすることができる。
【００２３】
本発明のガスタービンは、吸い込んだ空気を圧縮して、圧縮空気とする圧縮機と、前記圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで燃焼ガスを生成する燃焼器と、生成された前記燃焼ガスによって作動するタービンと、上記の動力制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、ガスタービンの運転環境に応じて、ガスタービンの運転効率及び応答性を設定することが可能となることから、汎用性の高いものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、実施例１のガスタービンを表す模式図である。
【図２】図２は、系統周波数の変化に応じて応答するガスタービンの挙動に関するグラフである。
【図３】図３は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図４】図４は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図５】図５は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図６】図６は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図７】図７は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図８】図８は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図９】図９は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図１０】図１０は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、制御装置の操作部に関する説明図である。
【図１２】図１２は、制御装置の運転モード設定部に関する説明図である。
【図１３】図１３は、運転モード設定部を構成する制御回路を示す模式図である。
【図１４】図１４は、実施例２の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、実施例２のＩＧＶ制御フラグ生成部の構成図である。
【図１６】図１６は、実施例２のＩＧＶ制御部の構成図である。
【図１７】図１７は、実施例２のＩＧＶ制御部の各種関数器が持つ関数を説明する説明図である。
【図１８】図１８は、入口案内翼を急峻に開いた場合における、圧縮機動力、タービン出力、ＧＴ出力の時間変化の例を示す図である。
【図１９】図１９は、実施例３に係る温度制御部の温調設定を生成する部分の構成図である。
【図２０】図２０は、実施例３に係る温調設定の切り替えを説明する説明図である。
【図２１】図２１は、実施例４に係る温度制御部におけるブレードパス温度制御部の構成図である。
【図２２】図２２は、実施例５に係る温度制御部におけるブレードパス温度制御部の構成図である。
【図２３】図２３は、実施例６に係るＩＧＶ制御フラグ生成部の構成図である。
【図２４】図２４は、実施例７に係る燃料制御部の構成図である。
【図２５】図２５は、実施例８に係る制御装置において用いられるガスタービンの負荷に応じて排気ガス温度が変化する温調線を示すグラフである。
【図２６】図２６は、実施例９に係る制御装置のＩＧＶ制御部の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせることも可能である。
【実施例１】
【００２７】
図１は、実施例１のガスタービンを表す模式図である。図２は、系統周波数の変化に応じて応答するガスタービンの挙動に関するグラフである。図３から図１０は、運転制御パラメータ値の一例を示すグラフである。
【００２８】
実施例１のガスタービン１は、図１に示すように、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３とにより構成されている。圧縮機１１、燃焼器１２およびタービン１３の中心部には、ロータ１８が貫通して配置され、圧縮機１１とタービン１３とは、ロータ１８により一体回転可能に連結されている。このガスタービン１は、制御装置（動力制御装置）１４によって制御されている。また、ガスタービン１には、発電機１５が連結されており、発電可能となっている。
【００２９】
圧縮機１１は、空気取入口から取り込んだ空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａ１とする。この圧縮機１１には、空気取入口から取り込む空気Ａの吸気量を調整する入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet  Guide  Vane）２２が配設される。入口案内翼２２は、その開度が調整されることで、空気Ａの吸気量が調整される。具体的に、入口案内翼２２は、複数の翼本体２２ａと、複数の翼本体２２ａの翼角度を変更するためのＩＧＶ作動部２２ｂとを有し、ＩＧＶ作動部２２ｂにより翼本体２２ａの翼角度が調整されることで、入口案内翼２２の開度が調整され、空気Ａの吸気量を調整する。入口案内翼２２は、その開度が大きくなると、空気Ａの吸気量が多くなり、圧縮機１１の圧力比が増加する。一方で、入口案内翼２２は、その開度が小さくなることで、空気Ａの吸気量が少なくなり、圧縮機１１の圧力比が低下する。
【００３０】
燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気Ａ１に対して燃料Ｆを供給し、圧縮空気Ａ１と燃料Ｆとを混合して燃焼することで、燃焼ガスを生成する。タービン１３は、燃焼器１２で生成された燃焼ガスによって回転する。
【００３１】
ロータ１８は、軸方向の両端部が図示しない軸受部により回転自在に支持されており、軸心を中心として回転自在に設けられている。そして、ロータ１８の圧縮機１１側の端部には（特に位置配置は限定しない）、発電機１５の駆動軸が連結されている。発電機１５は、タービン１３と同軸上に設けられ、タービン１３が回転することで発電することができる。
【００３２】
従って、圧縮機１１の空気取入口から取り込まれた空気Ａは、入口案内翼２２を経て圧縮機１１の内部を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気Ａ１となる。この圧縮空気Ａ１に対して燃焼器１２から燃料Ｆが供給され、圧縮空気Ａ１と燃料Ｆとが混合され燃焼することで、高温・高圧の燃焼ガスが生成される。そして、燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３の内部を通過することにより、タービン１３を作動（回転）させてロータ１８を駆動回転し、このロータ１８に連結された発電機１５を駆動する。これにより、ロータ１８に連結された発電機１５は、回転駆動されることで発電を行う。一方、タービン１３を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとして大気に放出される。
【００３３】
このガスタービン１には、車室圧力計５１、吸気状態検出器５２、ブレードパス温度計５３、及び排気ガス温度計５４が設けられている。車室圧力計５１は、圧縮機１１から燃焼器１２に向けて圧縮空気Ａ１が流通するラインに設けられ、具体的に、燃焼器１２の車室内部に設けられ、圧縮空気Ａ１の圧力（車室圧力）を計測する。吸気状態検出器５２は、圧縮機１１に取り込まれる空気Ａの吸気温度と吸気圧力とを検出する。ブレードパス温度計５３は、タービン１３から排出される排気ガスが流通するラインに設けられ、タービン１３の排気ガスの流れ方向の下流側に設けられる最終段のブレードを通過した排気ガスの温度を計測する。排気ガス温度計５４は、ブレードパス温度計５３の下流側に設けられ、排気ガスの温度を計測する。さらに、図示は省略するが、ガスタービン１には、ガスタービン１の負荷を検出するための発電機出力計が設けられている。そして、車室圧力計５１、吸気状態検出器５２、ブレードパス温度計５３、及び排気ガス温度計５４により計測された信号が、制御装置１４に入力される。
【００３４】
制御装置１４は、車室圧力計５１、吸気状態検出器５２、ブレードパス温度計５３、及び排気ガス温度計５４等の計測結果に基づいて、入口案内翼２２及び燃料調整弁３５等を制御して、ガスタービン１の運転を制御する。
【００３５】
制御装置１４は、ガスタービン１の負荷（発電機１５の出力）に応じて、ガスタービン１の部分負荷運転と、全負荷運転とを行っている。全負荷運転は、ガスタービン出力が定格出力となる運転である。部分負荷運転は、ガスタービン出力が定格出力よりも小さい出力となる運転である。
【００３６】
また、制御装置１４は、部分負荷運転時及び全負荷運転時において、圧縮機１１に取り込む空気の吸気量、及び燃焼器１２から供給する燃料の燃料供給量等を調整して所望する発電機出力を制御し、さらに燃焼ガスが流入するタービン１３のタービン入口温度が予め設定された上限温度を超えないように、温調制御を実行している。
【００３７】
制御装置１４は、圧縮機１１に取り込む空気量（吸気量）を調整すべく、入口案内翼２２を作動させるＩＧＶ作動部２２ｂを制御するＩＧＶ制御を実行している。制御装置１４は、ＩＧＶ作動部２２ｂを制御することで、入口案内翼２２の開度（以下、ＩＧＶ開度という）を変更し、圧縮機１１に取り込む空気Ａの吸気量を調整する。具体的に、制御装置１４は、全負荷運転時において、ＩＧＶ開度が定格開度となるように制御する。定格開度は、ガスタービン出力が定格出力となるときの開度である。
【００３８】
また、制御装置１４は、燃料Ｆの供給量を調整すべく、燃焼器１２へ向けて燃料Ｆを供給する燃料供給ライン３４に設けられる燃料調整弁３５を制御する燃料制御を実行している。制御装置１４は、燃料調整弁３５を制御することで、圧縮空気Ａ１に対して供給（噴射）する燃料Ｆの供給量を調整する。
【００３９】
ここで、図２を参照して、全負荷運転時において負荷変動したときの制御装置１４による周波数応答の一例について説明する。全負荷運転時において、図２（ａ）に示すような系統周波数の低下が発生すると、ガスタービン１は、高負荷領域ですでに入口案内翼２２が定格開度領域に到達している場合には、図２（ｂ）に示すようにＩＧＶ開度を変化させずに、燃料制御により燃料Ｆの供給量を増大させて、図２（ｃ）に示すように軸出力を大きくする必要がある。なお、軸出力は、ガスタービン１が図示しない蒸気タービンと組み合わされたコンバインドサイクルである場合、ガスタービン出力（ＧＴ出力）と蒸気タービン出力（ＳＴ出力）とを合わせた出力である。
【００４０】
このとき、図２（ｃ）の実線に示すＧｒｉｄの要求レスポンスを満足させる軸出力とする場合、図２（ｄ）に示すように、蒸気タービンの出力（ＳＴ出力）の増加が遅れるため、図２（ｄ）の実線に示すガスタービン出力とする必要がある。図２（ｄ）の実線に示すガスタービン出力を得るためには、図２（ｅ）に示すように、タービン入口温度が、上限温度（オーバーシュート制限値）を超えてしまう。なお、Ｇｒｉｄの要求レスポンスとは、グリッドコード（Ｇｒｉｄ  Ｃｏｄｅ）で要求（規定）される軸出力の応答性である。このように、タービン入口温度のオーバーシュートを許容する場合、機器保護の制約を超える可能性がある。
【００４１】
一方で、図２（ｅ）に示すように、タービン入口温度が、上限温度を超えないようにする場合（オーバーシュートを許容しない場合）、図２（ｄ）の点線に示すガスタービン出力となってしまうことから、図２（ｃ）の点線に示す軸出力のＧｒｉｄの要求レスポンスを満足させることができない可能性がある。
【００４２】
ここで、軸出力の応答性は、グリッドコードの要求レスポンスによって、一意に決められていることから、タービン入口温度のオーバーシュートを許容する場合には、温調制御を実行することは困難となる。
【００４３】
このため、実施例１の制御装置１４では、ガスタービン１が温調制御されている場合、ＩＧＶ開度が温調制御時における開度よりも大きくなるように、ＩＧＶ開度を制御するＩＧＶ先行開制御を実行している。また、制御装置１４は、ＩＧＶ先行開制御において、ガスタービン１が全負荷運転時において温調制御される場合、ＩＧＶ開度を定格開度よりも大きい超開状態となるように制御している。なお、ＩＧＶ先行開制御については、他の実施例において具体的に説明するが、制御装置１４は、ＩＧＶ先行開制御を実行することで、圧縮機１１に取り込む空気の吸気量を通常の運転状態より多く投入し、タービン入口温度を低下させる。この結果、ガスタービン１の排気ガス温度は、温調線の上限温度よりも低くなることから、ガスタービン出力が調整可能となる。
【００４４】
このように、実施例１の制御装置１４は、ガスタービン出力の応答性を高めるべく、ＩＧＶ先行開制御を実行可能となっているが、ＩＧＶ先行開制御を実行すると、タービン入口温度が低下するため、ガスタービン１の運転効率が低下する。
【００４５】
従って、制御装置１４は、ガスタービン１の性能を高めるために、温調制御を実行すると、ガスタービン１は、温調線に沿った運転となり、また、温調線によって運転が制限されることから、負荷変動（特に、負荷上げ時）に追従して、ガスタービン出力を即応させることは困難となる。一方で、制御装置１４は、ガスタービン１の応答性を高めるために、温調線の上限温度よりも低い排気ガス温度で負荷制御を実行すると、ガスタービン１は、タービン入口温度を高くできないため、運転効率を高めることは困難となる。このように、ガスタービン１は、運転効率を高めると、応答性が低下する一方で、応答性を高めると、運転効率が低下するという、トレードオフの関係となっている。
【００４６】
このため、実施例１の制御装置１４は、ガスタービン１の運転効率と応答性とを調整可能な構成となっている。具体的に、制御装置１４は、制御部６１と、記憶部６２と、操作部６３とを有している。
【００４７】
記憶部６２は、ガスタービン１の運転効率及び応答性を設定するための運転設定データ７１と、運転設定データ７１に対応付けられる複数の運転制御パラメータ値７２とを記憶する。
【００４８】
図３に示すように、ある任意のガスタービン出力状態での運転設定データ７１は、ガスタービン１の性能と、ＩＧＶ開度とを関連付けた関数となっている。つまり、図３は、その横軸が、ＩＧＶ開度となっており、その縦軸が、ガスタービン１の性能となっている。図３に示すように、ガスタービン１の性能は、ＩＧＶ開度が最も小さいときには、高い性能となっており、ＩＧＶ開度が僅かに大きくなるときが、ガスタービン１の性能が最も高くなる。そして、ガスタービン１の性能が最も高いときから、ＩＧＶ開度が大きくなるにつれて、ガスタービン１の性能が低下する。このとき、ガスタービン１の性能が最も高くなる付近のＩＧＶ開度をθ１とし、ガスタービン１の性能が低くなるＩＧＶ開度をθ２とする。そして、制御装置１４は、ＩＧＶ開度θ１のときのガスタービン１の性能を１００％の性能として設定可能とする。一方で、制御装置１４は、ＩＧＶ開度θ２のときのガスタービン１の性能を０％の性能として設定可能とする。なお、設定する値としては、１００％または０％等の設定に、特に限定されない。
【００４９】
ここで、上記したように、ガスタービン１の性能と運転効率とは、トレードオフの関係となる。このため、制御装置１４は、ガスタービン１の性能が１００％に設定されたとき、ガスタービン１の応答性を０％に設定する。一方で、制御装置１４は、ガスタービン１の性能が０％に設定されたとき、ガスタービン１の応答性を１００％に設定する。
【００５０】
図４から図１０に示すように、複数の運転制御パラメータ値７２は、ガスタービン１を運転するために設定される各種パラメータである。この運転制御パラメータ値７２は、ＩＧＶ開度や大気条件（気圧、温度、湿度）に応じて変化するパラメータとなっている。このため、運転制御パラメータ値７２は、ガスタービン１の性能に応じてＩＧＶ開度が設定されると、設定されたＩＧＶ開度に応じた所定のパラメータ値となる。具体的に、運転制御パラメータ値としては、例えば、ＰＬ比（パイロット比）、燃料温度等がある。
【００５１】
ここで、複数の運転制御パラメータ値７２は、ガスタービン１の燃料調整時に記憶したものである。このため、複数の運転制御パラメータ値７２は、相関関係を有するものとなっている。そして、複数の運転制御パラメータ値７２のうち、大気温度及び大気圧の運転制御パラメータ値を補正し、補正した大気温度及び大気圧を基準の運転制御パラメータ値として、他の運転制御パラメータ値７２を補正する。これにより、複数の運転制御パラメータ値７２は、同一の基準によって定量的に調整可能なパラメータとなる。
【００５２】
具体的に、複数の運転制御パラメータ値７２のうち、図４に示すＰＬ比の運転制御パラメータ値は、この図の場合、ＩＧＶ開度が大きくなるにつれて、ＰＬ比が低くなっていく。図５に示す燃料流量の運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が大きくなるにつれて、燃料流量が大きくなっていく。図６に示すスプレー量の運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が最も小さいときには、少量のスプレー量となっており、ＩＧＶ開度が僅かに大きくなるときが、最も少ないスプレー量となり、ＩＧＶ開度が大きくなるにつれて、スプレー量が大きくなっていく。図７に示すカロリーの運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が大きくなっても、一定のカロリーとなる。図８に示す燃料温度の運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が大きくなっても、一定の燃料温度となる。図９に示す大気温度の運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が最も小さいときには、低い大気温度となっており、ＩＧＶ開度が僅かに大きくなるときが、最も高い大気温度となり、ＩＧＶ開度が大きくなるにつれて、大気温度が低下していく。図１０に示す大気圧の運転制御パラメータ値は、ＩＧＶ開度が大きくなっても、一定の大気圧となる。このような上述の運転データに基づいて性能値を算出し、これを設定できる制御システムを構築する。
【００５３】
操作部６３は、ガスタービン１の性能及び応答性を設定可能となっている。操作部６３は、制御部６１に接続され、設定されたガスタービン１の性能及び応答性に基づく操作信号を制御部６１に出力する。例えば、図１１（ａ）に示すように、操作部６３は、ガスタービン１の性能と応答性との割合に基づく所定の運転モードに設定するための運転モード操作バー７４ａを有している。この運転モード操作バー７４ａは、ガスタービン１の性能と応答性とを連動して設定可能となっており、ガスタービン１の性能を１００％から０％の間で設定し、ガスタービン１の応答性を０％から１００％の間で設定する。また、例えば、図１１（ｂ）に示すように、操作部６３は、ガスタービン１の性能と応答性との割合に基づく所定の運転モードに設定するための運転モード設定入力項目７４ｂを有している。この運転モード設定入力項目７４ｂは、ガスタービン１の性能の割合と、ガスタービン１の応答性の割合とをそれぞれ入力可能となっている。このように、運転モード操作バー７４ａ及び運転モード設定入力項目７４ｂは、ガスタービン１の性能の割合を設定する性能操作部として機能すると共に、ガスタービン１の応答性の割合を設定する応答性操作部として機能している。運転モードは、ガスタービン１の性能が１００％側に近い方に設定されることで、性能重視の運転モードとなる。一方で、運転モードは、ガスタービン１の応答性が１００％側に近い方に設定されることで、応答性重視の運転モードとなる。なお、操作部６３は、図示しない表示部と一体となる、いわゆるタッチパネル式の操作表示部であってもよいし、表示部と別体となる独立したものであってもよく、特に限定されない。
【００５４】
制御部６１は、操作部６３で設定された運転モードに基づいて、ガスタービン１の性能及び応答性を設定する。具体的に、制御部６１は、ガスタービン１の性能及び応答性に基づく設定を行う運転モード設定部（配分器）７５を含んで構成されている。
【００５５】
図１２に示すように、運転モード設定部７５は、操作部６３で設定された運転モードに関するガスタービン１の性能の割合が運転モード指標値として入力される。また、運転モード設定部７５は、運転設定データ７１におけるガスタービン１の性能が１００％（ガスタービン１の応答性が０％）のときのＩＧＶ開度が、性能重視モード設定値（性能パラメータ値）として入力され、運転設定データ７１におけるガスタービン１の応答性が１００％（ガスタービン１の性能が０％）のときのＩＧＶ開度が、応答性重視モード設定値（応答性パラメータ値）として入力される。そして、運転モード設定部７５は、入力された運転モード指標値、性能重視モード設定値及び応答性重視モード設定値に基づいて、設定されるＩＧＶ開度の設定値を出力する。
【００５６】
図１３に示すように、運転モード設定部７５は、第１乗算器８１と、第２乗算器８２と、第３乗算器８３と、第４乗算器８４と、減算器８５と、加算器８６と、を含む按分回路となっている。なお、按分できる要素（ロジック）であれば、特に本ロジックに限定されない。
【００５７】
第１乗算器８１は、運用モード指標値と、百分率を戻すための数値である「０．０１」の数値とが入力される。第１乗算器８１は、運転モード指標値として入力されるガスタービンの性能の割合（０〜１００％）に０．０１を乗算し、乗算後の数値を、第２乗算器８２へ向けて出力する。
【００５８】
第２乗算器８２は、性能重視モード設定値と、第１乗算器８１から出力された数値とが入力される。第２乗算器８２は、性能重視モード設定値として入力されるＩＧＶ開度θ１に、ガスタービン１の性能の割合に関する数値を乗算し、乗算後の数値を、加算器８６へ向けて出力する。
【００５９】
第３乗算器８３は、第１乗算器８１と同様に、運用モード指標値と、百分率を戻すための数値である「０．０１」の数値とが入力される。第３乗算器８３は、運転モード指標値として入力されるガスタービンの性能の割合（０〜１００％）に０．０１を乗算し、乗算後の数値を、減算器８５へ向けて出力する。
【００６０】
減算器８５は、ガスタービンの性能の割合からガスタービン１の応答性の割合に換算するための数値である「１．０」と、第３乗算器８３から出力された数値とが入力される。減算器８５は、「１．０」から、０．０１を乗算したガスタービン１の性能の割合を減算し、減算後の数値を、第４乗算器８４に向けて出力する。
【００６１】
第４乗算器８４は、応答性重視モード設定値と、減算器８５から出力された数値とが入力される。第４乗算器８４は、応答性重視モード設定値として入力されるＩＧＶ開度θ２に、ガスタービン１の応答性の割合に関する数値を乗算し、乗算後の数値を、加算器８６へ向けて出力する。
【００６２】
加算器８６は、第２乗算器８２から出力された数値と、第４乗算器８４から出力された数値とが入力される。加算器８６は、ガスタービン１の性能の割合に基づくＩＧＶ開度θ１と、ガスタービン１の応答性の割合に基づくＩＧＶ開度θ２とを加算したＩＧＶ開度を、操作部６３において設定された所定の運転モードに対応するＩＧＶ開度の設定値として出力する。
【００６３】
そして、制御部６１は、運転モード設定部７５において設定値が設定されると、設定値に対応するＩＧＶ開度に基づいて、複数の運転制御パラメータ７２を設定する。これにより、制御部６１は、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能及び応答性に基づく、ガスタービン１の負荷制御及び温調制御を実行する。
【００６４】
以上のように、実施例１によれば、ガスタービン１の運転制御パラメータ値７２を、所定の負荷におけるガスタービン１の運転効率（性能）及び応答性の変化に対応付けることができる。このため、ガスタービン１の使用環境に応じて、ガスタービン１の運転効率及び応答性を設定することで、設定された運転効率及び応答性に応じた運転制御パラメータ値７２を設定することが可能となる。すなわち、ガスタービン１の運転を性能重視とする場合には、所定の負荷におけるガスタービン１の運転効率が高くなる運転制御パラメータ値７２を設定することができる。これにより、例えば、部分負荷運転におけるガスタービン１の温調制御を実行することが可能となる。一方で、ガスタービン１の運転を応答性重視とする場合には、所定の負荷におけるガスタービン１の応答性が高くなる運転制御パラメータ値７２を設定することができる。これにより、例えば、部分負荷運転におけるガスタービン１の温調制御近傍での運転を実行せずに、負荷制御を実行することが可能となる。
【００６５】
また、実施例１によれば、入口案内翼２２の開度に基づいて、運転制御パラメータ値７２を設定することができる。このため、運転モード設定部７５は、ＩＧＶ開度を設定することで、運転制御パラメータ値７２を設定することが可能となる。
【００６６】
また、実施例１によれば、操作部６３を操作することで、ガスタービン１の運転効率及び応答性を設定することができ、また、設定された運転効率及び応答性に応じた運転制御パラメータ値７２を設定することができる。このため、運転制御パラメータ値７２の設定を、操作部６３を操作するだけで、簡単に、ガスタービン１の運転効率及び応答性に応じた設定とすることができるため、ユーザフレンドリーな構成とすることができる。
【００６７】
また、実施例１によれば、運転モード設定部７５により、操作部６３で設定された運転効率及び応答性の割合に基づいて、性能重視モード設定値と応答性重視モード設定値とを配分することができ、運転モードに応じた最適な運転制御パラメータ値７２を設定することができる。
【００６８】
また、実施例１によれば、ガスタービン１の運転環境に応じて、ガスタービン１の運転効率及び応答性を設定することが可能となることから、汎用性の高いものとすることができる。
【実施例２】
【００６９】
次に、図１４から図１８を参照して、実施例２に係る制御装置１００について説明する。図１４は、実施例２の制御装置の構成を示すブロック図である。図１５は、実施例２のＩＧＶ制御フラグ生成部の構成図である。図１６は、実施例２のＩＧＶ制御部の構成図である。図１７は、実施例２のＩＧＶ制御部の各種関数器が持つ関数を説明する説明図である。図１８は、入口案内翼を急峻に開いた場合における、圧縮機動力、タービン出力、ＧＴ出力の時間変化の例を示す図である。
【００７０】
なお、実施例２では、重複した記載を避けるべく、実施例１と異なる部分について説明し、実施例１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例２の制御装置１００は、入口案内翼２２のＩＧＶ先行開制御を実行しており、実施例１の運転モード設定部７５が組み込まれている。
【００７１】
図１４に示すように、実施例２の制御装置１００は、燃料調整弁３５を制御する燃料制御を実行する燃料制御部１１２と、ブレードパス温度制御及び排ガス温度制御を行う温度制御部１１４と、入口案内翼２２のＩＧＶ制御を実行するＩＧＶ制御部１１３と、ＩＧＶ先行開フラグを生成するＩＧＶ制御フラグ生成部１１５とを備えている。
【００７２】
図１５に示すように、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、ガスタービン１の出力を増加させる場合に、ＩＧＶ先行開フラグを有効としている。例えば、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、系統周波数が所定閾値α以下となって周波数低信号が入力された場合、又は、ガスタービン１の出力増加を要求する出力増要求信号が入力された場合に、ＯＲゲート１２３によりＩＧＶ先行開フラグを有効として生成する。なお、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、ガスタービン出力制限（ガスタービン出力≧αＭＷ以上）が入力された場合、又は、ガスタービン入口温度（ガスタービン入口温度（推定値含む）≧β℃以上）制限が入力された場合に、ＯＲゲート１２３によりＩＧＶ先行開フラグを有効として生成してもよい。なお、系統周波数が所定閾値α以下の場合、系統周波数を上昇させるためにガスタービン１は出力増加を行うこととなる。
【００７３】
図１６に示すように、ＩＧＶ制御部１１３は、乗算器２１１、テーブル関数器（ＦＸ１）２１２、リミッタ２１３、補正関数器（ＦＸ２）２１４及び制限関数器（ＦＸ３）２１５を備えた構成である。ＩＧＶ制御部１１３では、ＧＴ出力の値がフィルタ２１０を介して乗算器１１に入力される。ＩＧＶ制御部１１３は、発電機出力（ＧＴ出力）に応じて、図１７（ａ）に示すような関数に従ってＩＧＶ開度を設定する。そして、補正関数器（ＦＸ２）２１４により図１７（ｂ）に示すような圧縮機入口温度に対応した関係に基づきＧＴ出力補正係数Ｋ２を生成して、乗算器２１１でＧＴ出力にこのＧＴ出力補正係数Ｋ２を掛け合わせることで、テーブル関数を参照するＧＴ出力値を補正している。また、制限関数器（ＦＸ３）２１５により図１７（ｃ）に示すような圧縮機入口温度に対応した関係に基づきＩＧＶ最大開度（定格開度）Ｍ１を生成して、リミッタ２１３により、テーブル関数器（ＦＸ１）２１２で生成されたＩＧＶ開度がＩＧＶ最大開度Ｍ１を超えないように制限している。
【００７４】
また、ＩＧＶ制御部１１３は、リミッタ２１３から出力されるＩＧＶ開度指令に対して、ＩＧＶ先行開フラグに基づく加算量を加える構成と、ＩＧＶ開度の変化率を制限する構成と、運転モード設定部７５とが付加されている。
【００７５】
加算量を加える構成では、信号発生器（ＳＧ１）２１７及び（ＳＧ２）２１８をＩＧＶ先行開フラグに応じて信号切換器２１９で切り換え、レートリミッタ２２０を介して、加算器２１６で通常運転時におけるＩＧＶ開度指令に加算している。
【００７６】
これにより、ＩＧＶ先行開フラグが有効とされた場合に、入口案内翼２２の開度がそれまでに比べて開くように設定される。例えば、信号発生器（ＳＧ１）２１７に「０」を、信号発生器（ＳＧ２）２１８に所定値を設定しておき、ＩＧＶ先行開フラグが有効になったときには、通常運転時のＩＧＶ開度指令に信号発生器（ＳＧ２）２１８の所定値を加算して、入口案内翼２２の開度が通常よりも開くようにしている。
【００７７】
ここで、レートリミッタ２２０と加算器２１６との間には、運転モード設定部７５が設けられている。運転モード設定部７５は、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度を調整する。具体的に、運転モード設定部７５には、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度が応答性重視モード設定値として入力される。また、運転モード設定部７５には、ＩＧＶ開度が「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【００７８】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、加算器２１６へ出力するＩＧＶ開度を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度の割合を０％として、性能重視モード設定値であるＩＧＶ開度「０」を、加算器２１６へ向けて出力する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度の割合を１００％として、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度を、加算器２１６へ向けてそのまま出力する。
【００７９】
また、ＩＧＶ開度の変化率を制限する構成は、信号発生器（ＳＧ３）２２３及び（ＳＧ４）２２４を、負荷遮断フラグに応じて信号切換器２２５で切り換え、これを変化率制限器２２１に供給してＩＧＶ開度の変化率制限値を変える構成である。ここで、信号発生器（ＳＧ３）２２３には通常時の変化率制限値（例えば、４００［％／分］）が、また信号発生器（ＳＧ４）２２４には負荷遮断時の変化率制限値（例えば、３０００［％／分］）が、それぞれ設定されている。
【００８０】
次に、実施例２に係るガスタービン１の制御装置１００による運転制御について説明する。部分負荷でガスタービン１が運転された状態で、系統周波数が所定閾値α以下となった場合、又は、部分負荷でガスタービン１が運転された状態で、ガスタービン１の出力増加が要求された場合には、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５でＩＧＶ先行開フラグが有効とされる。なお、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、ガスタービン出力制限（ガスタービン出力≧αＭＷ以上）が入力された場合、又は、ガスタービン入口温度（ガスタービン入口温度（推定値含む）≧β℃以上）制限が入力された場合に、ＯＲゲート１２３によりＩＧＶ先行開フラグを有効として生成してもよい。
【００８１】
これを受けてＩＧＶ制御部１１３では、操作部６３で設定されるガスタービン１の性能及び応答性の割合に応じて、入口案内翼２２の開度が調整される。例えば、ガスタービン１の応答性を重視する場合、ＩＧＶ制御部１１３では、入口案内翼２２の開度がそれまでに比べて開くように設定され、入口案内翼２２の開度は通常に比べて開き気味となる。
【００８２】
一般に、タービン入口温度は燃空比（燃料量／燃焼空気量の比）に比例することから、入口案内翼２２が開く方向にＩＧＶ開度を変化させれば、圧縮機１１の吸気量は増加し、燃焼空気量が増加するので、燃空比、即ちタービン入口温度は低下する。すなわち、ＩＧＶ先行開フラグが有効とされ、また、ガスタービン１の応答性が重視されると、入口案内翼２２は、通常設定に比べて開き気味とされることで、圧縮機１１の吸気量が通常の設定より増加する。これにより、ガスタービン１は、タービン入口温度を通常より下げ気味で運転ができるので、風量の増加によりタービン出力を増加できる。例えば、入口案内翼２２の開度を１０〜２０％増加させ、風量を定格流量よりも５％〜１０％増加させる。
【００８３】
具体的には、「タービン出力＝タービン通過流量×タービン熱落差×効率」の関係があり、入口案内翼２２が開く方向にＩＧＶ開度を変化させれば、圧縮機１１の吸気量が増加してタービン通過流量も増加する。このため、タービン入口温度低下による熱落差以上にタービン通過流量の増大が寄与すれば、発電機１５の出力は増加することになる。また、圧縮機１１の吸気量が増加してタービン入口温度を低下するので、燃焼器１２へより多くの燃料投入が可能となり、燃料投入によってもタービン出力を増加できる。
【００８４】
なお、入口案内翼２２を開くと圧縮機１１の吸気量が増加するため、圧縮機１１の動力が増加する。このため、図１８の例に示すように、入口案内翼２２を急峻に開くと、圧縮機１１の動力がタービン出力の増加よりも速く増加し、その結果ＧＴ出力（発電機出力）が一時的に減少する可能性がある。このため、レートリミッタ２２０では、圧縮機１１の動力の増加よりも、タービン出力の増加の方が速くなるように、変化率が設定されている。これにより、入口案内翼２２を開くことによる圧縮機１１の動力の増加に伴うＧＴ出力の一時的な減少を抑制できる。
【００８５】
以上のように、実施例２に係るガスタービン１の制御装置１００は、系統周波数が所定閾値α以下又はガスタービン１の出力増加が要求された場合に、ＩＧＶ先行開フラグを有効とし、ＩＧＶ先行開フラグが有効で、且つ、ガスタービン１の応答性が重視される場合に、入口案内翼２２の開度をそれまでに比べて開くように設定する。従って、ガスタービン１の応答性が重視される場合には、ガスタービン１の運転状態に係らず、タービン入口温度を上げることなく出力の上昇が可能とされる。なお、ガスタービン１の性能が重視される場合には、入口案内翼２２の開度が開くように設定しない。
【００８６】
なお、実施例２では、信号発生器（ＳＧ２）２１８において所定値となるＩＧＶ開度を設定したが、所定値となるＩＧＶ開度として、負荷変化率に応じた入口案内翼２２の開度としてもよい。この構成によれば、入口案内翼２２の開度を、負荷に追従して開くように設定することができ、負荷の追従性を向上させることができる。
【実施例３】
【００８７】
次に、図１９及び図２０を参照して、実施例３に係る制御装置について説明する。図１９は、実施例３に係る温度制御部の温調設定を生成する部分の構成図である。図２０は、実施例３に係る温調設定の切り替えを説明する説明図である。
【００８８】
なお、実施例３でも、重複した記載を避けるべく、実施例１及び２と異なる部分について説明し、実施例１及び２と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例３の制御装置は、温調制御時における入口案内翼２２のＩＧＶ先行開制御を実行しており、実施例１の運転モード設定部７５が組み込まれている。
【００８９】
実施例３の制御装置は、燃料制御部１１２からの制御信号により燃料調整弁３５の開度制御を行って、燃料制御を実行することにより負荷調整を行っている。この燃料制御部１１２では、ブレードパス温度制御におけるブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯ、排ガス温度制御における排ガス温度設定値ＥＸＣＳＯ、ガバナ制御におけるガバナ設定値ＧＶＣＳＯ、又はロードリミット制御におけるロードリミット設定値ＬＤＣＳＯに基づき、これらの内の最も低い値のものを燃料調整弁３５に対する最終的な制御信号として使用している。
【００９０】
温度制御部１１４によるブレードパス温度制御では、ブレードパス温度（タービン１３最終段直後の排気ガス温度）を計測し、これと温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御によりブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成する。また、排ガス温度制御では、排ガス温度（タービン１３最終段よりも後流の排気ダクトでの排気ガス温度）を計測し、これと温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御により排ガス温度設定値ＥＸＣＳＯを生成する。
【００９１】
図１９に示すように、温度制御部１１４の温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分は、関数器（ＦＸ１１）３３１、加算器３１０と、先行信号生成部３００と、運転モード設定部７５とを備える。
【００９２】
関数器（ＦＸ１１）３３１は、通常運転時における車室圧力と温調設定との関係を示す関数が設定されている。つまり、入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値が例えば０［度］以上の通常運転時には関数器（ＦＸ１１）３３１に基づく温調設定ＥＸＲＥＦが生成される。
【００９３】
また、先行信号生成部３００は、１次遅れフィルタ３０２，３０３、減算器３０４、関数器（ＦＸ１６）３０５、関数器（ＦＸ１５）３０１、乗算器３０６及びレートリミッタ３０７を備えた構成である。１次遅れフィルタ３０２，３０３は、１個（例えば３０２のみ）でも３個でもかまわない。減算器３０４、１次遅れフィルタ３０２，３０３は、変化率を算出するものであり、変化率を検出する仕組みであれば、この構成に限定するものではない。
【００９４】
先行信号生成部３００では、まず、減算器３０４によりＩＧＶ開度指令値と１次遅れフィルタ３０２，３０３で遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求め、この偏差をＩＧＶ開度指令値の変化率（擬似微分値）として得る。そして、関数器（ＦＸ１６）３０５において、このＩＧＶ開度指令値の変化率の大きさ（擬似微分値）に応じて温調設定ＥＸＲＥＦへの補正量（先行信号）を設定する。
【００９５】
また、関数器（ＦＸ１５）３０１は、先行信号生成部３００の作動範囲を入口案内翼２２の開度が所定範囲にある場合のみとするものであり、例えば、関数ＦＸ１５として、ＩＧＶ開度が部分負荷時の開度範囲を「１」とし、全開時を「０」とするような関数を使用し、これを乗算器３０６で掛け合わせることにより、ガスタービン１が部分負荷で運転している状態でのみ先行信号生成部３００による補正（先行信号）を有効とすることができる。
【００９６】
また、レートリミッタ３０７は、得られる温調設定ＥＸＲＥＦへの補正量、即ち先行信号の時間変化率を制限するもので、該レートリミッタ３０７を介した補正量が、運転モード設定部７５を介して加算器３１０により加算され、温調設定ＥＸＲＥＦとして生成される。
【００９７】
このときの温調設定ＥＸＲＥＦの時間的推移は図２０（ａ）のＴ１に示すようになるが、実際のブレードパス温度又は排ガス温度は、温度の計測遅れがあるので図２０（ａ）のＴ０に示すようにゆっくりとした変化となる。そこで、実施例３では、図２０（ｂ）に示すような先行信号生成部３００による補正量（先行信号）を加算することにより、温調設定ＥＸＲＥＦの時間的推移を図２０（ａ）のＴ２に示すようにし、実際のブレードパス温度又は排ガス温度の追従性をより速くなるようにしている。
【００９８】
ここで、レートリミッタ３０７と加算器３１０との間には、運転モード設定部７５が設けられている。運転モード設定部７５は、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、レートリミッタ３０７から出力されるＩＧＶ開度を調整する。具体的に、運転モード設定部７５には、レートリミッタ３０７から出力されるＩＧＶ開度が応答性重視モード設定値として入力される。また、運転モード設定部７５には、ＩＧＶ開度が「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【００９９】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、加算器３１０へ出力するＩＧＶ開度を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、レートリミッタ３０７から出力されるＩＧＶ開度の割合を０％として、性能重視モード設定値であるＩＧＶ開度「０」を、加算器３１０へ向けて出力する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、レートリミッタ３０７から出力されるＩＧＶ開度の割合を１００％として、レートリミッタ３０７から出力されるＩＧＶ開度を、加算器３１０へ向けてそのまま出力する。
【０１００】
このように、実施例３では、ガスタービン１の応答性が重視される場合、先行信号生成部３００により、入口案内翼２２の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、温調設定ＥＸＲＥＦを補正するので、ブレードパス温度設定値や排ガス温度設定値の追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。なお、ガスタービン１の性能が重視される場合には、先行信号生成部３００による入口案内翼２２の開度を補正しない。
【実施例４】
【０１０１】
次に、図２１を参照して、実施例４に係る制御装置について説明する。図２１は、実施例４に係る温度制御部におけるブレードパス温度制御部の構成図である。なお、実施例４でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から３と異なる部分について説明し、実施例１から３と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例４の制御装置には、実施例１の運転モード設定部７５が組み込まれている。なお、温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分については、実施例３に係る構成を使用するものとして省略する。また、実施例４に係るガスタービン１及びＩＧＶ制御部１１３の構成は、実施例２と同様であるため、各構成要素の説明を省略する。
【０１０２】
実施例４の制御装置は、温度制御部１１４が図示しないブレードパス温度制御部を備え、ブレードパス温度制御部は、信号発生器（ＳＧ１５）４０１，（ＳＧ１６）４０３，（ＳＧ１７）４０８，（ＳＧ１８）４０９，（ＳＧ１９）４１１及び（ＳＧ２０）４１２、信号切換器４１０及び４１３、加算器４０２、減算器４０５及び４０６、低値選択器４０４、並びにＰＩ制御器４０７を備えた構成である。また、ブレードパス温度制御部は、第１運転モード設定部７５ａと、第２運転モード設定部７５ｂとを備えた構成である。
【０１０３】
加算器４０２で温調設定ＥＸＲＥＦに所定値ＳＧ１５を加算した値と、所定値ＳＧ１６との間でより低値となる値を低値選択器４０４により選択してこれを目標値ＢＰＲＥＦとし、該目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度計５３からのブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差を減算器４０５により求め、該偏差に基づく比例積分制御をＰＩ制御器４０７により行ってブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成する。
【０１０４】
ＰＩ制御器４０７における上限値は、減算器４０５による偏差と待機値ＲＣＳＯとの偏差としている。また、実施例４に係るブレードパス温度制御部は、ＩＧＶ先行開フラグが有効であり、且つ、ガスタービン１の応答性が重視される場合に、ＰＩ制御器４０７における運転制御パラメータ７２を予め設定された値に設定する点に特徴があるが、ここでは、比例ゲイン及び時定数をＩＧＶ先行開フラグに応じて切替設定している。
【０１０５】
すなわち、比例ゲインは、信号発生器（ＳＧ１７）４０８及び（ＳＧ１８）４０９をＩＧＶ先行開フラグに応じて信号切換器４１０で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ１７）４０８には通常時の比例ゲインが設定され、信号発生器（ＳＧ１８）４０９にはＩＧＶ先行開時の比例ゲインが設定されている。
【０１０６】
ここで、信号切換器４１０とＰＩ制御器４０７との間には、第１運転モード設定部７５ａが設けられている。第１運転モード設定部７５ａは、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、信号切換器４１０から出力される運転制御パラメータの一つである比例ゲインを調整する。具体的に、第１運転モード設定部７５ａには、信号切換器４１０から出力される比例ゲインが応答性重視モード設定値として入力される。また、第１運転モード設定部７５ａには、比例ゲインが「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、第１運転モード設定部７５ａには、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１０７】
第１運転モード設定部７５ａは、これらの入力に基づいて、ＰＩ制御器４０７へ出力する比例ゲインを調整する。第１運転モード設定部７５ａは、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、信号切換器４１０から出力される比例ゲインの割合を０％として、性能重視モード設定値である比例ゲイン「０」を、ＰＩ制御器４０７へ向けて出力する。一方で、第１運転モード設定部７５ａは、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、信号切換器４１０から出力される比例ゲインの割合を１００％として、信号切換器４１０から出力される比例ゲインを、ＰＩ制御器４０７へ向けてそのまま出力する。
【０１０８】
また、時定数は、信号発生器（ＳＧ１９）４１１及び（ＳＧ２０）４１２をＩＧＶ先行開フラグに応じて信号切換器４１３で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ１９）４１１には通常時の時定数が設定され、また信号発生器（ＳＧ２０）４１２にはＩＧＶ先行開時の時定数が設定されている。
【０１０９】
ここで、信号切換器４１３とＰＩ制御器４０７との間には、第２運転モード設定部７５ｂが設けられている。第２運転モード設定部７５ｂは、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、信号切換器４１３から出力される運転制御パラメータの一つである時定数を調整する。具体的に、第２運転モード設定部７５ｂには、信号切換器４１３から出力される時定数が応答性重視モード設定値として入力される。また、第２運転モード設定部７５ｂには、時定数が「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、第２運転モード設定部７５ｂには、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１１０】
第２運転モード設定部７５ｂは、これらの入力に基づいて、ＰＩ制御器４０７へ出力する時定数を調整する。第２運転モード設定部７５ｂは、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、信号切換器４１３から出力される時定数の割合を０％として、性能重視モード設定値である時定数「０」を、ＰＩ制御器４０７へ向けて出力する。一方で、第２運転モード設定部７５ｂは、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、信号切換器４１３から出力される時定数の割合を１００％として、信号切換器４１３から出力される時定数を、ＰＩ制御器４０７へ向けてそのまま出力する。
【０１１１】
なお、安定性の観点からは比例ゲイン及び時定数をより小さい値とすることが良いが、系統周波数が所定閾値α以下又はガスタービン１の出力増加が要求され、且つ、ガスタービン１の応答性を重視する場合は、緊急性があり追従性を優先することとして、比例ゲイン及び時定数を通常時よりも大きい値とするのが望ましい。
【０１１２】
このように、実施例４に係る温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部（排ガス制御部も同様）では、温調設定ＥＸＲＥＦに基づく目標値ＢＰＲＥＦと計測したブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差に基づきＰＩ制御器４０７による比例積分制御を行ってタービン１３のブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成するが、ＩＧＶ先行開フラグが有効で、且つ、ガスタービン１の応答性を重視する場合に、ＰＩ制御器４０７における運転制御パラメータ（比例ゲイン及び時定数）７２を予め設定された値に設定するので、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯの動きを先行して速めることができ、系統周波数の変動や負荷増加時に対する負荷即応性を向上させることができる。
【実施例５】
【０１１３】
次に、図２２を参照して、実施例５に係る制御装置について説明する。図２２は、実施例５に係る温度制御部におけるブレードパス温度制御部の構成図である。なお、実施例５でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から４と異なる部分について説明し、実施例１から４と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。実施例５の制御装置には、実施例１の運転モード設定部７５が組み込まれている。なお、温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分については、実施例３に係る構成を使用するものとして省略する。また、実施例５に係るガスタービン１及びＩＧＶ制御部１１３の構成は、実施例２と同様であるため、各構成要素の説明を省略する。
【０１１４】
図２２に示すように、実施例５に係る温度制御部１１４が図示しないブレードパス温度制御部を備え、ブレードパス温度制御部は、信号発生器（ＳＧ１５）４０１及び（ＳＧ１６）４０３と、加算器４０２及び５１０と、減算器４０５及び４０６と、低値選択器４０４と、ＰＩ制御器４０７と、先行信号生成部５００と、運転モード設定部７５とを備えた構成である。
【０１１５】
加算器４０２で温調設定ＥＸＲＥＦに所定値ＳＧ１５を加算した値と、所定値ＳＧ１６との間でより低値となる値を低値選択器４０４により選択してこれを目標値ＢＰＲＥＦとし、該目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度計５３からのブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差を減算器４０５により求め、該偏差に基づく比例積分制御をＰＩ制御器４０７により行ってブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成する。なお、ＰＩ制御器４０７における上限値は、減算器４０５による偏差と待機値ＲＣＳＯとの偏差としている。
【０１１６】
実施例５の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部は、入口案内翼２２の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、温調設定ＥＸＲＥＦに基づき生成したブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを補正する先行信号生成部５００を付加した点に特徴がある。
【０１１７】
先行信号生成部５００は、１次遅れフィルタ５０２，５０３、減算器５０４、関数器（ＦＸ１８）５０５、関数器（ＦＸ１７）５０１、乗算器５０６及びレートリミッタ５０７を備えた構成である。１次遅れフィルタは、１個でも３個でも良い。減算器５０４、１次遅れフィルタ５０２，５０３は、変化率を算出するものであり、変化率を検出する仕組みであれば、この構成に限定するものではない。
【０１１８】
先行信号生成部５００では、まず、減算器５０４によりＩＧＶ開度指令値を１次遅れフィルタ５０２，５０３で遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求め、この偏差をＩＧＶ開度指令値の変化率（擬似微分値）として得る。そして、関数器（ＦＸ１８）５０５において、このＩＧＶ開度指令値の変化率の大きさ（擬似微分値）に応じてブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯへの補正量（先行信号）を設定する。
【０１１９】
また、関数器（ＦＸ１７）５０１は、先行信号生成部５００の作動範囲を入口案内翼２２の開度が所定範囲にある場合のみとするものであり、例えば、関数ＦＸ１７として、ＩＧＶ開度が部分負荷時の開度範囲を「１」とし、全開時を「０」とするような関数を使用し、これを乗算器５０６で掛け合わせることにより、ガスタービン１が部分負荷で運転している状態でのみ先行信号生成部５００による補正（先行信号）を有効とすることができる。
【０１２０】
また、レートリミッタ５０７は、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯへの補正量、即ち先行信号の時間変化率を制限するもので、該レートリミッタ５０７を介した補正量が加算器５１０により加算され、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯとして生成される。
【０１２１】
ここで、レートリミッタ５０７と加算器５１０との間には、運転モード設定部７５が設けられている。運転モード設定部７５は、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、レートリミッタ５０７から出力されるブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯへの補正量を調整する。具体的に、運転モード設定部７５には、レートリミッタ５０７から出力される補正量が応答性重視モード設定値として入力される。また、運転モード設定部７５には、補正量が「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１２２】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、加算器５１０へ出力する補正量を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、レートリミッタ５０７から出力される補正量の割合を０％として、性能重視モード設定値である補正量「０」を、加算器５１０へ向けて出力する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、レートリミッタ５０７から出力される補正量の割合を１００％として、レートリミッタ５０７から出力される補正量を、加算器５１０へ向けてそのまま出力する。
【０１２３】
このように、実施例５では、ガスタービン１の応答性を重視する場合、先行信号生成部５００により、入口案内翼２２の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯに直接補正量（先行信号）を加算して補正するので、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯの動きを直接的に先行させ、より追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動や負荷増加時に対する負荷即応性を向上させることができる。なお、ガスタービン１の性能を重視する場合には、先行信号生成部５００によるブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯの補正を実行しない。
【実施例６】
【０１２４】
次に、図２３を参照して、実施例６に係る制御装置について説明する。図２３は、実施例６に係るＩＧＶ制御フラグ生成部の構成図である。なお、実施例６でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から５と異なる部分について説明し、実施例１から５と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。なお、ガスタービン１の制御装置の全体構成は上述した実施例２と同様であり、各構成要素の説明を省略する。
【０１２５】
図２３に示すように、実施例６に係るＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、実施例２と同様に、系統周波数が所定閾値α以下又はガスタービン１の出力増加が要求された場合に、ＩＧＶ先行開フラグを有効とするが、ＯＲゲート１２３の出力にオフディレイ１２５が付加された構成となっている。
【０１２６】
このオフディレイ１２５により、ＩＧＶ先行開フラグが有効から無効に切り替わるとき、一定の遅延を持たせてＩＧＶ先行開フラグを無効とすることができる。なお、オフディレイ１２５による遅延時間は、例えばボイラ時定数程度であり、例えば５分から１０分である。
【０１２７】
ここで、系統周波数が変動していない場合であっても、負荷上昇時には蒸気タービンの出力（ＳＴ出力）の遅れと、発電機１５出力の温調運転による上限とから、ＧＴＣＣ（ガスタービンコンバインドサイクル）では負荷上昇時に高負荷において負荷即応性（追従性）が悪い状況となっていた。このため、入口案内翼２２をＩＧＶ先行開フラグで一定量開動作させる事で負荷追従性を高めたが、条件（所望負荷到達）が成立すれば即座に閉動作され、入口案内翼２２の開閉動作が頻繁に発生することで、性能及び部品寿命の観点から頻繁に発生することを防止する必要がある。
【０１２８】
そこで、実施例６では、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５にオフディレイ１２５を付加することによって、負荷上昇中に周波数定信号又は出力増要求信号がオフとなった後でも一定期間、ＩＧＶ先行開フラグが有効に保持される。これにより、性能及び部品寿命の観点から、入口案内翼２２の開閉動作が頻繁に発生することを防止することができる。
【実施例７】
【０１２９】
次に、図２４を参照して、実施例７に係る制御装置について説明する。図２４は、実施例７に係る燃料制御部の構成図である。なお、実施例７でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から６と異なる部分について説明し、実施例１から６と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。なお、ガスタービン１の制御装置の全体構成は上述した実施例２から６と同様であり、各構成要素の説明を省略する。
【０１３０】
図２４に示すように、実施例７の制御装置における燃料制御部１１２は、ＩＧＶ先行開フラグが有効とされた場合に、入口案内翼２２の開度に応じて燃料流量を増加させる。
【０１３１】
燃料制御部１１２は、低値選択部７３０から出力されたＣＳＯを補正するＣＳＯ補正部７３１を備える。
【０１３２】
低値選択部７３０は、一例として、ガバナ設定値ＧＶＣＳＯ、ロードリミット設定値ＬＤＣＳＯ、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯ、排ガス温度設定値ＥＸＣＳＯが入力され、このうちから最小のＣＳＯを出力する。
【０１３３】
ＣＳＯ補正部７３１は、信号発生器（ＳＧ１）２１７、信号発生器（ＳＧ２）２１８と、信号切換器２１９と、レートリミッタ２２０と、補正関数器（ＦＸ２０）７３６と、加算器７３７と、運転モード設定部７５と、を備えている。
【０１３４】
信号発生器（ＳＧ１）２１７は、例えば０とされる第１信号を発生し、信号発生器（ＳＧ２）２１８は、所定値を示す第２信号を発生し、信号切換器２１９は、信号発生器（ＳＧ１）２１７と信号発生器（ＳＧ２）２１８とをＩＧＶ先行開フラグが有効か無効かに応じて切り替える。レートリミッタ２２０は、信号切換器２１９からの信号の時間変化率を制限し、補正関数器（ＦＸ２０）７３６は、ＩＧＶ先行開フラグで設定された空気流量の増加に応じた燃料流量（ＣＳＯ）の補正値を算出する。加算器７３７は、低値選択部７３０から出力されたＣＳＯに補正関数器（ＦＸ２０）７３６から出力された補正値を加算し、補正後のＣＳＯとして出力する。
【０１３５】
このような構成により、ＩＧＶ先行開フラグが無効な場合には、信号切換器２１９により信号発生器（ＳＧ１）２１７の第１信号が選択され、第１信号に応じた補正値が低値選択部７３０から出力されたＣＳＯに加算される。このとき、第１信号は「０」に設定されているので、ＩＧＶ先行開フラグが無効な場合には、低値選択部７３０によって選択されたＣＳＯが補正後のＣＳＯとしてそのまま出力される。
【０１３６】
一方、ＩＧＶ先行開フラグが有効な場合には、信号切換器２１９により信号発生器（ＳＧ２）２１８の第２信号が選択され、第２信号に応じた補正値が低値選択部７３０から出力されたＣＳＯに加算される。これにより、ＩＧＶ先行開フラグが有効な場合には、低値選択部７３０によって選択されたＣＳＯに補正値が加算され、補正後のＣＳＯとして出力される。これにより、ＩＧＶ先行開フラグが有効とされた場合に、燃焼器１２へ供給される燃料流量が増加する。
【０１３７】
ここで、レートリミッタ２２０と補正関数器７３６との間には、運転モード設定部７５が設けられている。運転モード設定部７５は、操作部６３において設定されたガスタービン１の性能と応答性との割合に基づいて、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度を調整する。具体的に、運転モード設定部７５には、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度が応答性重視モード設定値として入力される。また、運転モード設定部７５には、ＩＧＶ開度が「０」となる性能重視モード設定値が入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１３８】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、補正関数器７３６へ出力するＩＧＶ開度を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度の割合を０％として、性能重視モード設定値であるＩＧＶ開度「０」を、補正関数器７３６へ向けて出力する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度の割合を１００％として、レートリミッタ２２０から出力されるＩＧＶ開度を、補正関数器７３６へ向けてそのまま出力する。
【０１３９】
なお、待機値ＲＣＳＯは、加算器７３７から出力されたＣＳＯに信号発生器（ＳＧ３２）７３８から出力される値が加算器７３９によって加算され、信号発生器（ＳＧ３３）７４０から出力される変化率（低下レート）によるレートリミッタ７４１を介して算出される。
【０１４０】
入口案内翼２２が全開でない場合に負荷を増加させる場合、負荷追従性を向上させるために、入口案内翼２２の開度を通常より開け気味とすることにより、タービン入口温度が過度に低下することが懸念される。実施例７に係るガスタービン１の制御装置では、入口案内翼２２の開度が開き気味になることによる空気流量の増加に応じて燃料流量を増加させることができるので、タービン入口温度の過度な低下を防ぐことができる。
【実施例８】
【０１４１】
次に、図２５を参照して、実施例８に係る制御装置について説明する。図２５は、実施例８に係る制御装置において用いられるガスタービンの負荷に応じて排気ガス温度が変化する温調線を示すグラフである。なお、実施例８でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から７と異なる部分について説明し、実施例１から７と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１４２】
図２５に示すように、実施例８の制御装置における制御部６１は、図２５に示す定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３を用いて、温調制御を行っている。図２５のグラフは、その横軸が、ガスタービン負荷となっており、その縦軸が、排気ガス温度となっている。なお、定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３は、排気ガス温度と圧縮機１１の圧力比とで規定される関数となっている。このため、制御部６１は、車室圧力計５１の計測結果に基づいて、圧縮機１１の圧力比を導出し、導出された圧力比から、定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３に基づいて、排気ガス温度（後述する定格排気ガス温度、先行排気ガス温度及び限界排気ガス温度）を導出する。
【０１４３】
図２５に示すように、定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３は、ガスタービン負荷（より具体的には、圧力比）が大きくなるにつれて排気ガス温度が低下するラインとなっている。以下、定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３について具体的に説明する。
【０１４４】
定格温調線Ｔ１は、所定のガスタービン負荷におけるガスタービン１の性能が定格性能となるように、ガスタービン負荷に応じた定格排気ガス温度に設定されている。このとき、定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度は、タービン入口温度が予め設定された上限温度を超えないような排気ガス温度となっている。なお、定格性能とは、発電機１５からガスタービン１に所定の負荷が与えられたときに、ガスタービン１の運転効率が最適となる性能である。この定格温調線Ｔ１は、部分負荷運転または全負荷運転の整定時において、排気ガス温度計５４により計測された排気ガス温度（排気ガス計測温度）が、定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度となるラインとなっている。つまり、制御部６１は、排気ガス計測温度が、定格排気ガス温度となるように、ガスタービン１の運転をフィードバック制御（例えば、ＰＩ制御）している。
【０１４５】
ここで、図２５には、入口案内翼２２が定格開度となるＩＧＶ定格角度ラインＬ１が図示されている。このため、定格温調線Ｔ１とＩＧＶ定格角度ラインＬ１とが交差する交差点におけるガスタービン負荷が、ガスタービン１の全負荷となる交差点（定格点Ｐ）であり、また、定格点Ｐのガスタービン負荷に応じたガスタービン出力が、ガスタービン１の定格出力となっている。
【０１４６】
先行設定線Ｔ２は、所定のガスタービン負荷における排気ガス温度が、定格排気ガス温度よりも先行して低くなる先行排気ガス温度に設定するためのラインである。このため、所定のガスタービン負荷における先行排気ガス温度は、定格排気ガス温度よりも低くなっている。具体的に、この先行設定線Ｔ２は、定格温調線Ｔ１に先行して入口案内翼２２の開度を大きくするためのラインとなっている。このため、制御部６１は、先行設定線Ｔ２上に沿ってガスタービン１の運転制御点を変化させると、定格温調線Ｔ１に基づいて設定される入口案内翼２２の開度よりも大きな開度となるように、入口案内翼２２を制御する。
【０１４７】
限界温調線Ｔ３は、所定のガスタービン負荷における排気ガス温度が、限界排気ガス温度を超えないようなラインとなっている。つまり、所定のガスタービン負荷における限界排気ガス温度は、定格排気ガス温度よりも高くなっており、タービン入口温度が上限温度を超えても（オーバーシュートしても）許容可能な排気ガス温度に設定されている。このため、制御部６１は、排気ガス温度計５４により計測された排気ガス温度（排気ガス計測温度）が、限界排気ガス温度を超えないように、ガスタービン１の運転を制御する。なお、限界温調線Ｔ３は、全負荷運転時において、その限界排気ガス温度が、定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度と一致するようなラインとなる。
【０１４８】
また、図２５には、排気ガス温度の制限値となる排気ガス温度制限ラインＬ２が図示されている。排気ガス温度制限ラインＬ２は、タービン１３の排気側に配置される部材が熱負荷に耐え得ることが可能な温度となっている。制御部６１は、排気ガス温度制限ラインＬ２に掛からないように、ガスタービン１の運転を制御する。
【０１４９】
ここで、運転モード設定部７５は、運転モード指標値に基づいて、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度が設定されている。具体的に、運転モード設定部７５は、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度を設定する場合、定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度が性能重視モード設定値として入力され、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度が応答性重視モード設定値として入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１５０】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、性能重視モード設定値である定格排気ガス温度を、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度として設定する。つまり、運転モード設定部７５は、ガスタービン１の性能が１００％である場合、先行設定線Ｔ２を定格温調線Ｔ１に沿わせて設定する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、応答性重視モード設定値である先行排気ガス温度を、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度として設定する。つまり、運転モード設定部７５は、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、先行設定線Ｔ２をそのままの状態とする。
【０１５１】
以上のように、実施例８では、ガスタービン１の応答性が重視される場合、先行設定線Ｔ２をそのままの状態とする一方で、ガスタービン１の性能が重視される場合、先行設定線Ｔ２を定格温調線Ｔ１に沿わせることができる。
【０１５２】
なお、実施例８において、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度は、先行設定線Ｔ２と同様に、運転モード指標値に基づいて設定してもよい。つまり、運転モード設定部７５は、定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度が性能重視モード設定値として入力され、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度が応答性重視モード設定値として入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１５３】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、性能重視モード設定値である定格排気ガス温度を、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度として設定する。つまり、運転モード設定部７５は、ガスタービン１の性能が１００％である場合、限界温調線Ｔ３を定格温調線Ｔ１に沿わせて設定する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、応答性重視モード設定値である限界排気ガス温度を、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度として設定する。つまり、運転モード設定部７５は、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、限界温調線Ｔ３をそのままの状態とする。
【実施例９】
【０１５４】
次に、図２６を参照して、実施例９に係る制御装置について説明する。図２６は、実施例９に係る制御装置のＩＧＶ制御部の構成図である。なお、実施例９でも、重複した記載を避けるべく、実施例１から８と異なる部分について説明し、実施例１から８と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。
【０１５５】
図２６に示すように、実施例９の制御装置におけるＩＧＶ制御部１１３は、減算器９７１と、ＰＩ制御器９７２と、制御器９７３と、加算器９７４と、運転モード設定部７５とを含む構成となっている。ＩＧＶ制御部１１３には、ガスタービン出力と、出力デマンドと、排気ガス計測温度とが入力される。なお、ＩＧＶ制御部１１３には、吸気温度及び車室圧力も入力され、この入力値に応じて入口案内翼２２の開度が制御されるが、以下では、説明を簡単にするために、吸気温度及び車室圧力に関する説明は省略する。なお、ガスタービン出力は、ガスタービン１の実出力値である。また、出力デマンドは、ガスタービン１の負荷に応じて要求されるガスタービン１の要求出力値である。
【０１５６】
減算器９７１は、排ガス計測温度と、温調線の上限温度との偏差Δを生成し、生成した偏差Δを、ＰＩ制御器９７２に出力する。ＰＩ制御器９７２は、偏差Δがゼロとなるような、ＩＧＶ開度指令値を生成する。運転モード設定部７５は、ガスタービン出力が性能重視モード設定値として入力され、出力デマンドが応答性重視モード設定値として入力される。そして、運転モード設定部７５には、操作部６３において設定された運転モード指標値が入力される。
【０１５７】
運転モード設定部７５は、これらの入力に基づいて、制御器９７３へ向けて出力するガスタービン１の出力値を調整する。運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の性能が１００％である場合、性能重視モード設定値であるガスタービン出力を、ガスタービン１の出力値として設定する。一方で、運転モード設定部７５は、例えば、ガスタービン１の応答性が１００％である場合、応答性重視モード設定値である出力デマンドを、ガスタービン１の出力値として設定する。
【０１５８】
制御器９７３は、ガスタービン１の出力値とＩＧＶ開度とを対応付けた関数に基づいて、入力されたガスタービン１の出力値から、ＩＧＶ開度指令値を生成する。加算器９７４は、ＰＩ制御器９７２で生成されたＩＧＶ開度指令値と、制御器９７３で生成されたＩＧＶ開度指令値とを加算して、ＩＧＶ作動部２２ｂに出力する。
【０１５９】
このため、制御装置は、ガスタービン１の応答性を重視する場合、出力デマンドに基づいてＩＧＶ制御部１１３により入口案内翼２２の開度を制御できることから、出力デマンドに基づくＩＧＶ制御を、ガスタービン出力に基づくＩＧＶ制御に比して、先行して制御することができる。また、制御装置は、ガスタービン１の性能を重視する場合、ガスタービン出力に基づいてＩＧＶ制御部１１３により入口案内翼２２の開度を制御できることから、ガスタービン出力に基づくＩＧＶ制御を実行することができる。つまり、ガスタービン出力は、実出力値であることから、ガスタービン出力に基づくＩＧＶ制御では、燃料の燃焼後に、入口案内翼２２の開度が制御されるため、燃空比が高めに推移する。一方で、出力デマンドに基づくＩＧＶ制御では、燃料の燃焼前に、入口案内翼２２の開度が制御されるため、燃空比を低めに推移させることができる。
【０１６０】
以上のように、実施例９では、ガスタービン１の応答性が重視される場合、制御装置は、出力デマンドに基づいてＩＧＶ制御部１１３を実行することで、燃空比を低めに推移させることができ、タービン入口温度を低下させることができる。一方で、ガスタービン１の性能が重視される場合、制御装置は、ガスタービン出力に基づいてＩＧＶ制御部１１３を実行することで、燃空比を高めに推移させることができ、タービン入口温度を上昇させることができる。
【０１６１】
なお、実施例１から９では、発電を行うガスタービン１に適用したが、航空機等のガスエンジンに適用してもよく、特に限定されない。
【符号の説明】
【０１６２】
１  ガスタービン
１１  圧縮機
１２  燃焼器
１３  タービン
１４  制御装置
１５  発電機
１８  ロータ
２２  入口案内翼
２２ａ  翼本体
２２ｂ  ＩＧＶ作動部
３４  燃料供給ライン
３５  燃料調整弁
５１  車室圧力計
５２  吸気状態検出器
５３  ブレードパス温度計
５４  排気ガス温度計
６１  制御部
６２  記憶部
６３  操作部
７１  運転設定データ
７２  運転制御パラメータ
７４ａ  運転モード操作バー
７４ｂ  運転モード設定入力項目
７５  運転モード設定部
８１  第１乗算器
８２  第２乗算器
８３  第３乗算器
８４  第４乗算器
８５  減算器
８６  加算器
１００  制御装置
１１２  燃料制御部
１１３  ＩＧＶ制御部
１１４  温度制御部
１１５  ＩＧＶ制御フラグ生成部
１２３  ＯＲゲート
１２５  オフディレイ
２１１  乗算器
２１２  テーブル関数器（ＦＸ１）
２１３  リミッタ
２１４  補正関数器（ＦＸ２）
２１５  制限関数器（ＦＸ３）
２１６  加算器
２１７  信号発生器（ＳＧ１）
２１８  信号発生器（ＳＧ２）
２１９  信号切換器
２２０  レートリミッタ
２２１  変化率制限器
２２３  信号発生器（ＳＧ３）
２２４  信号発生器（ＳＧ４）
２２５  信号切換器
３００  先行信号生成部
３０１  関数器（ＦＸ１５）
３０２，３０３  １次遅れフィルタ
３０４  減算器
３０５  関数器（ＦＸ１６）
３０６  乗算器
３０７  レートリミッタ
３１０  加算器
３３１  関数器（ＦＸ１１）
４０１  信号発生器（ＳＧ１５）
４０２  加算器
４０３  信号発生器（ＳＧ１６）
４０４  低値選択器
４０５  減算器
４０６  減算器
４０７  ＰＩ制御
４０８  信号発生器（ＳＧ１７）
４０９  信号発生器（ＳＧ１８）
４１０  信号切換器
４１１  信号発生器（ＳＧ１９）
４１２  信号発生器（ＳＧ２０）
４１３  信号切換器
５００  先行信号生成部
５０１  関数器（ＦＸ１７）
５０２，５０３  １次遅れフィルタ
５０４  減算器
５０５  関数器（ＦＸ１８）
５０６  乗算器
５０７  レートリミッタ
５１０  加算器
７３０  低値選択部
７３１  ＣＳＯ補正部
７３６  補正関数器（ＦＸ２０）
７３７  加算器
７３８  信号発生器（ＳＧ３２）
７３９  加算器
７４０  信号発生器（ＳＧ３３）
７４１  レートリミッタ
９７１  減算器
９７２  ＰＩ制御器
９７３  制御器
９７４  加算器
Ａ  空気
Ｆ  燃料
Ａ１  圧縮空気
ＩＧＶ開度θ１
ＩＧＶ開度θ２
Ｔ１  定格温調線
Ｔ２  先行設定線
Ｔ３  限界温調線
Ｐ  定格点
【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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【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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