(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、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るシステムの制御装置において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記負荷が変動する負荷変動時において、前記運転制御点を前記先行設定線に移行させ、前記運転制御点を前記先行設定線に沿って変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記運転制御点を変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となる温調制御状態から、前記負荷が下降する負荷下げを行う場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となるように変更した後、前記運転制御点を、前記定格温調線から前記先行設定線に移行させることを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記限界温調線の前記限界排気ガス温度は、前記圧縮機の圧力比の関数で規定され、
前記排気ガス温度は、排気ガス温度計により計測される排気ガス計測温度であり、
前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス計測温度が、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を上回り、且つ、予め設定された設定条件を満たす場合、前記排気ガス計測温度が前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を超えて、前記運転制御点が変化することを許容することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記限界温調線の前記限界排気ガス温度は、前記圧縮機の圧力比の関数で規定され、
前記排気ガス温度は、排気ガス温度計により計測される排気ガス計測温度であり、
前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス計測温度が、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を上回り、且つ、予め設定された設定条件を満たす場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記排気ガス計測温度よりも大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項６】
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、
前記設定条件は、
前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度に追従せず、前記運転制御点が前記先行設定線に移行する第１の条件と、
前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記入口案内翼の開度を開く第２の条件と、
前記圧縮機の圧力比が上昇する第３の条件とのうち、少なくとも１つの条件を含むことを特徴とする請求項４または５に記載の制御装置。
【請求項７】
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、
前記運転制御点は、前記入口案内翼の開度を調整することで変化させることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御装置において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記運転制御点を変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることを特徴とする制御装置。
【請求項９】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御装置において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となる温調制御状態から、前記負荷が下降する負荷下げを行う場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となるように変更した後、前記運転制御点を、前記定格温調線から前記先行設定線に移行させることを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
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９のいずれか１項に記載の制御装置と、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御方法において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記負荷が変動する負荷変動時において、前記運転制御点を前記先行設定線に移行させ、前記運転制御点を前記先行設定線に沿って変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることを特徴とする制御方法。
【請求項１２】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御方法において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記運転制御点を変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることを特徴とする制御方法。
【請求項１３】
吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御方法において、
前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、
所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、
所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御し、
前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となる温調制御状態から、前記負荷が下降する負荷下げを行う場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となるように変更した後、前記運転制御点を、前記定格温調線から前記先行設定線に移行させることを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温調制御を実行するガスタービン等のシステムの制御装置、システム及び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（仕事効率）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）や圧力比等のガスタービン状態量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】
温調制御を行うガスタービンの制御装置としては、下記特許文献１，２に記載されたものがある。特許文献１のガスタービンの運転制御装置では、ガスタービンの負荷上昇時における負荷変化量が大きいほど、圧縮機の吸気側に設けられる入口案内翼の開度を開き方向に補正している。また、特許文献２のガスタービンの入口案内翼制御装置は、排ガス温度制御部を有しており、排ガス温度制御部では、予め求められた入口案内翼（ＩＧＶ）の開度スケジュールに基づいて先行ＩＧＶ開度を設定し、且つ、運転中の排ガス温度が制限値を超えそうなときには自動的に先行ＩＧＶ開度をフィードバック補正してＩＧＶ開度を大きくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−７５５７８号公報
【特許文献２】特開２００７−４０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガスタービンは、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。
【０００７】
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。
【０００８】
そして、近年では、部分負荷運転においても、ガスタービンの性能を向上させるべく、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場合がある。具体的に、温調制御では、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。
【０００９】
しかしながら、部分負荷運転時において、排気ガス温度が温調線付近となるように温調制御する場合、ガスタービンの負荷が変動すると、排気ガス温度が温調線により制限されてしまう可能性がある。このため、ガスタービンは、負荷変動に応じてガスタービン出力を調整することが困難となる場合がある。
【００１０】
また、部分負荷運転時において、排気ガス温度が温調線付近となるように温調制御する場合、負荷変動等の外乱によって、空気取入口から取り込まれる空気の吸入量が減少することがある。この場合、排気ガス温度が上昇することから、温調制御では、ガスタービンの負荷を小さくする、いわゆる負荷転落が生じてしまう。つまり、温調線は、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ことから、温調制御では、排気ガス温度が上昇すると、排気ガス温度の上限温度を高くすべく、ガスタービンの負荷を小さくする。このとき、空気の吸入量は、入口案内翼の開度で調整され、入口案内翼の開度は、ガスタービン出力に基づいて設定される。このため、温調制御では、ガスタービンの負荷が低下してガスタービン出力が小さくなると、入口案内翼の開度を閉じることで空気の吸入量を減らす制御が行われ、これにより、再び排気ガス温度が上昇してしまうことから、継続してガスタービンの負荷が下降してしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、部分負荷運転時におけるガスタービン等のシステムの性能を向上させつつ、負荷変動時における温調制御を好適に実行することができる制御装置、システム及び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】
【００１２】
本発明の制御装置は、吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御装置において、前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の制御方法は、吸い込んだ空気を圧縮機により圧縮して圧縮空気とし、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るシステムの制御方法において、前記システムの負荷に応じて、前記システムの運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行しており、所定の前記負荷における排気ガス温度が、前記システムの性能が定格性能となるような定格排気ガス温度に温調制御するための定格温調線と、所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも先行して低くなるような先行排気ガス温度に設定するための先行設定線と、所定の前記負荷における前記排気ガス温度が、前記定格排気ガス温度よりも高い限界排気ガス温度を超えないように温調制御するための限界温調線とに基づいて、前記システムの運転を制御することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、定格温調線、先行設定線及び限界温調線に基づいて、システムの運転制御点を変化させることができる。このとき、定格温調線を挟んで、排気ガス温度の高い側を限界温調線とし、排気ガス温度の低い側を先行設定線とすることができる。このため、定格温調線上に運転制御点があり、この状態から負荷変動により運転制御点を変化させる場合であっても、排気ガス温度が限界温調線に掛かって負荷転落することなく、運転制御点を変化させることができる。また、負荷変動時には、運転制御点を先行設定線に移行させることが可能となるため、排気ガス温度がより限界温調線に掛かり難くなることから、運転制御点を容易に変化させることができる。このように、部分負荷運転時において、定格温調線上に運転制御点がある場合であっても、負荷変動に対して温調制御を容易に実行することができ、また、定格温調線上で部分負荷運転できることから、部分負荷運転時においてシステムを定格性能で運転することができる。なお、定格性能とは、ガスタービン等のシステムが所定の負荷であるときに、ガスタービンの仕事効率（運転効率）が最適となる性能、すなわち、タービン入口温度が上限温度となるときの性能である。また、システムとしては、発電を行うガスタービンの他、ガスエンジンシステム等に適用することが可能である。
【００１５】
また、前記負荷が変動する負荷変動時において、前記運転制御点を前記先行設定線に移行させ、前記運転制御点を前記先行設定線に沿って変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、負荷変動時において、運転制御点を先行設定線に移行させれば、排気ガス温度が限界温調線に制限されることなく、負荷変動に応じて運転制御点を変化させることが可能となる。また、運転制御点を、先行設定線から定格温調線に移行させる場合、限界温調線は、定格温調線よりも排気ガス温度が高い側となっているため、排気ガス温度が限界温調線に制限されることなく、運転制御点を定格温調線に移行させることができる。
【００１７】
また、前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記運転制御点を変化させた後、前記負荷が目標とする目標負荷となると、前記運転制御点を前記定格温調線に移行させることが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、負荷変化量が大きい場合、負荷上げに伴って、限界温調線の限界排気ガス温度の低下が速くなる。このとき、運転制御点における排気ガス温度が遅れて低下する場合には、運転制御点における排気ガス温度が限界排気ガス温度に制限され、これにより、運転制御点を変化させることが困難となる。このため、負荷上げ時における負荷変化量が大きい場合、先行設定線の先行排気ガス温度よりも低くなるように、運転制御点を変化させることができる。よって、排気ガス温度が限界温調線に制限されることなく、運転制御点を好適に変化させることができる。なお、負荷変動の変化量が大きいときは、例えば、システムとしてガスタービンを適用した場合、ガスタービンの急速起動運転時または発電機の周波数変動時である。
【００１９】
また、前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となる温調制御状態から、前記負荷が下降する負荷下げを行う場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記定格温調線の前記定格排気ガス温度となるように変更した後、前記運転制御点を、前記定格温調線から前記先行設定線に移行させることが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、排気ガス温度が定格排気ガス温度となる温調制御状態から負荷下げする場合、限界温調線を定格温調線となるように変更することで、運転制御点における排気ガス温度が定格排気ガス温度を超えないように制限することができる。このため、負荷下げ時において、排気ガス温度が定格温調線を超えて高くなることを抑制することができる。なお、定格温調線となるように変更した限界温調線は、運転制御点が先行設定線に移行した後、変更前の状態に戻すことが好ましい。
【００２１】
また、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度は、前記圧縮機の圧力比の関数で規定され、前記排気ガス温度は、排気ガス温度計により計測される排気ガス計測温度であり、前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス計測温度が、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を上回り、且つ、予め設定された設定条件を満たす場合、前記排気ガス計測温度が前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を超えて、前記運転制御点が変化することを許容することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、負荷上げ時において、圧縮機の圧力比の関数で規定される限界温調線の限界排気ガス温度は、負荷の上昇に伴って低下する。このとき、運転制御点における排気ガス計測温度が、限界排気ガス温度に比して遅れて低下する。この場合、運転制御点における排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限され、運転制御点を変化させることが困難となる。このため、所定の設定条件下において、限界排気ガス温度を超えて運転制御点が変化することを許容することにより、限界排気ガス温度によって運転制御点の変化が制限されることを抑制できることから、運転制御点を好適に変化させることができる。
【００２３】
また、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度は、前記圧縮機の圧力比の関数で規定され、前記排気ガス温度は、前記排気ガス温度計により計測される排気ガス計測温度であり、前記負荷が上昇する負荷上げ時において、前記排気ガス計測温度が、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を上回り、且つ、予め設定された設定条件を満たす場合、前記限界温調線の前記限界排気ガス温度を前記排気ガス計測温度よりも大きくすることが好ましい。
【００２４】
この構成によれば、負荷上げ時において、圧縮機の圧力比の関数で規定される限界温調線の限界排気ガス温度は、負荷の上昇に伴って低下する。このとき、運転制御点における排気ガス計測温度が、限界排気ガス温度に比して遅れて低下する。この場合、運転制御点における排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限され、運転制御点を変化させることが困難となる。このため、所定の設定条件下において、限界排気ガス温度を排気ガス計測温度よりも大きくすることにより、限界排気ガス温度によって運転制御点の変化が制限されることを抑制できることから、運転制御点を好適に変化させることができる。
【００２５】
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、前記設定条件は、前記排気ガス温度が、前記定格温調線の前記定格排気ガス温度に追従せず、前記運転制御点が前記先行設定線に移行する第１の条件と、前記排気ガス温度が、前記先行設定線の前記先行排気ガス温度よりも低くなるように、前記入口案内翼の開度を開く第２の条件と、前記圧縮機の圧力比が上昇する第３の条件とのうち、少なくとも１つの条件を含むことが好ましい。
【００２６】
この構成によれば、設定条件を、排気ガス温度が低下することを前提とした条件にすることができる。つまり、第１の条件では、排気ガス温度が先行排気ガス温度となることを条件としていることから、排気ガス温度を低下させる条件にすることができる。また、第２の条件では、入口案内翼の開度を開くことで、取り込む空気を多くすることを条件としていることから、排気ガス温度を低下させる条件にすることができる。さらに、第３の条件では、圧縮機の圧力比が上昇することで、取り込む空気を多くすることを条件としていることから、排気ガス温度を低下させる条件にすることができる。
【００２７】
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、前記運転制御点は、前記入口案内翼の開度を調整することで変化させることが好ましい。
【００２８】
この構成によれば、入口案内翼の開度を調整することで、システムの運転制御点を変化させることができる。つまり、負荷上げ時には、入口案内翼の開度を開く方向に調整することで、圧縮機で取り込む空気の吸気量を多くし、また、空気の吸気量を多くした分、排気ガス温度を低下させることができる。また、負荷下げ時には、入口案内翼の開度を閉める方向に調整することで、圧縮機で取り込む空気の吸気量を少なくし、また、空気の吸気量を少なくした分、排気ガス温度を高くすることができる。
【００２９】
本発明のシステムは、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、上記の制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、部分負荷運転時における性能を高くすることができ、また、負荷変動時における温調制御を好適に実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【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、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３】図３は、実施例１の温調制御の一例に関する説明図である。
【図４】図４は、実施例２の温調制御の一例に関する説明図である。
【図５】図５は、実施例３の温調制御の一例に関する説明図である。
【図６】図６は、実施例４の温調制御の一例に関する説明図である。
【図７】図７は、実施例５の温調制御の一例に関する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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】
【００３３】
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、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３は、実施例１の温調制御に関する説明図である。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、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。
【００３８】
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。
【００３９】
このようなガスタービン１は、その運転が制御装置１４によって制御されている。具体的に、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の運転を制御しており、具体的に、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。
【００４０】
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Ａの吸気量、及び燃焼器１２から供給する燃料Ｆの燃料供給量等を調整して、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。
【００４１】
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、入口案内翼２２の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。また、制御装置１４は、入口案内翼２２の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可能となっている。ここで、入口案内翼２２の開度は、ガスタービン出力の関数で規定されている。このため、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度を、ガスタービン出力に応じた開度に設定する。
【００４２】
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。
【００４３】
さらに、制御装置１４には、圧力計５１及び排気ガス温度計５２が接続されている。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、具体的には、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。排気ガス温度計５２は、排気ガスの流れ方向の上流側に設けられるブレードパス温度計５２ａと、ブレードパス温度計５２ａの下流側に設けられる排気部温度計５２ｂとを含んで構成されている。排気ガス温度計５２は、タービン１３から排出される排気ガスの温度を計測している。
【００４４】
そして、制御装置１４は、各計測器５１，５２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の運転を制御するための運転制御点を変化させる負荷制御を実行する。また、制御装置１４は、各計測器５１，５２等の計測結果に基づいて、入口案内翼２２及び燃料噴射弁３５等を制御して、下記する温調線に沿って運転制御点を変化させる温調制御を実行する。
【００４５】
ここで、温調制御では、図２に示す定格温調線Ｔ１、先行設定線Ｔ２及び限界温調線Ｔ３が用いられている。図２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、制御装置１４は、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。
【００４６】
図２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。
【００４７】
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の仕事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５２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、制御装置１４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。
【００４８】
ここで、図２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。
【００４９】
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、制御装置１４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。
【００５０】
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、制御装置１４は、排気ガス温度計５２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。
【００５１】
また、図２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。制御装置１４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。
【００５２】
次に、図３を参照して、温調制御の一例について説明する。図３に示す温調制御は、ガスタービン負荷が上昇する負荷上げ時の温調制御である。具体的に、図３では、ガスタービン１の運転制御点が先行設定線Ｔ２に沿って変化するように負荷制御される。なお、図３では、部分負荷運転の整定時において定格温調線Ｔ１上となるように温調制御された後、全負荷運転の整定時において定格温調線Ｔ１上となるように温調制御される場合について説明する。
【００５３】
ここで、ガスタービン１の運転制御点は、入口案内翼２２の開度により変化し、入口案内翼２２の開度は、ガスタービン出力に応じて設定される。また、ガスタービン出力は、燃料Ｆの供給量によって変化する。このため、制御装置１４は、負荷変動に伴って、燃料調整弁３５の燃料Ｆの供給量を調整して、ガスタービン出力を変化させ、変化するガスタービン出力に応じて入口案内翼２２の開度を変化させることで、空気Ａの吸気量を調整し、これにより、ガスタービン１の運転制御点を変化させる。
【００５４】
具体的に、制御装置１４は、負荷上げ時において、燃料調整弁３５の弁開度を大きくして燃料Ｆの供給量を多くすることで、ガスタービン出力を大きくし、大きくなるガスタービン出力に応じて入口案内翼２２の開度を大きくすることで、空気Ａの吸気量を多くする。先行設定線Ｔ２は、空気Ａの吸気量が大きくなると、圧縮機１１の圧力比が上昇することから、先行排気ガス温度が低くなる。このため、制御装置１４は、ガスタービン出力を大きくすると、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低かった排気ガス温度（排気ガス計測温度）が、先行排気ガス温度に近づいていく。
【００５５】
この後、排気ガス計測温度が先行排気ガス温度になると、制御装置１４は、ガスタービン１の運転制御点が、先行設定線Ｔ２上に沿うように温調制御する。そして、制御装置１４は、部分負荷運転を行う所定の目標負荷となると、運転制御点を先行設定線Ｔ２から定格温調線Ｔ１に移行させる。具体的に、制御装置１４は、所定の目標負荷となると、入口案内翼２２の開度が小さくなるように制御することで、排気ガス計測温度を上昇させる。
【００５６】
そして、制御装置１４は、運転制御点を定格温調線Ｔ１に移行させることで、部分負荷運転時におけるガスタービン１の性能が定格性能となる。このとき、制御装置１４は、限界温調線Ｔ３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よりも高くなっていることから、限界温調線Ｔ３に制限されることなく、運転制御点を定格温調線Ｔ１に移行させることができる。このため、制御装置１４は、部分負荷運転時におけるガスタービンの仕事効率が最適となる運転状態で、ガスタービン１の運転を制御することができる。
【００５７】
続いて、制御装置１４は、部分負荷運転時において、運転制御点が定格温調線Ｔ１となる状態から負荷上げを行って全負荷運転とする場合、先ず、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させる。具体的に、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度が大きくなるように制御することで、排気ガス計測温度を低下させる。
【００５８】
制御装置１４は、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させると、ガスタービン１の運転を制御して、ガスタービン出力を大きくする。この後、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度が定格開度となると、運転制御点を先行設定線Ｔ２から定格温調線Ｔ１に移行させる。具体的に、制御装置１４は、先行設定線Ｔ２上において入口案内翼２２が定格開度となると、燃料調整弁３５の弁開度を大きくして、燃料Ｆの供給量を増やすことで、ガスタービン出力を大きくし、排気ガス計測温度を上昇させる。
【００５９】
そして、制御装置１４は、運転制御点を定格温調線Ｔ１に移行させることで、全負荷運転時におけるガスタービンの性能が定格性能となり、また、ガスタービン出力が定格出力となる。このため、制御装置１４は、全負荷運転時におけるガスタービン１の仕事効率が最適となる運転状態で、ガスタービン１の運転を制御することができる。
【００６０】
なお、制御装置１４は、負荷下げ時も、負荷上げ時と同様に、ガスタービン１の運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させて負荷下げし、目標負荷となると、運転制御点を先行設定線Ｔ２から定格温調線Ｔ１に移行させる。
【００６１】
以上のように、実施例１によれば、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、ガスタービン１の運転制御点を変化させることができる。このとき、定格温調線Ｔ１を挟んで、排気ガス温度の高い側を限界温調線Ｔ３とし、排気ガス温度の低い側を先行設定線Ｔ２とすることができる。このため、定格温調線Ｔ１上に運転制御点があり、この状態から負荷変動により運転制御点を変化させる場合であっても、排気ガス温度が限界温調線Ｔ３に掛かって負荷転落することなく、運転制御点を変化させることができる。また、負荷変動時には、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させることが可能となるため、排気ガス温度がより限界温調線Ｔ３に掛かり難くなることから、運転制御点を容易に変化させることができる。このように、部分負荷運転時において、定格温調線Ｔ１上に運転制御点がある場合であっても、負荷変動に対して温調制御を容易に実行することができ、また、定格温調線Ｔ１上で部分負荷運転できることから、部分負荷運転時においてガスタービン１を定格性能で運転することができる。なお、実施例１では、システムとして、発電を行うガスタービン１に適用したが、ガスエンジンシステム等に適用してもよい。
【実施例２】
【００６２】
次に、図４を参照して、実施例２に係る制御装置１４について説明する。図４は、実施例２の温調制御の一例に関する説明図である。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では、負荷上げ時において、ガスタービン１の運転制御点を、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなるように変化させている。実施例２の温調制御は、負荷変動の変化量が、実施例１に比して大きい場合の温調制御である。なお、負荷変動の変化量が大きいときは、例えば、ガスタービンの急速起動運転時または発電機の周波数変動時である。
【００６３】
図４に示すように、実施例２の制御装置１４では、実施例１と同様に、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実行している。図４では、部分負荷運転の整定時において定格温調線Ｔ１上となるように温調制御された後、全負荷運転の整定時において定格温調線Ｔ１上となるように温調制御される場合について説明する。
【００６４】
制御装置１４は、負荷上げ時において、燃料調整弁３５の弁開度を大きくして燃料Ｆの供給量を多くすることで、ガスタービン出力を大きくし、大きくなるガスタービン出力に応じて入口案内翼２２の開度を大きくすることで、空気Ａの吸気量を多くする。このとき、制御装置１４は、先行設定線Ｔ２によっ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な関数を用いて、ガスタービン出力に基づき、入口案内翼２２の開度を設定する。このため、制御装置１４は、先行設定線Ｔ２における入口案内翼２２の開度よりも大きな開度となることから、圧縮機１１に取り込む空気Ａの吸気量が先行設定線Ｔ２に比して多くなる。これにより、制御装置１４は、取り込む空気Ａの吸気量を多くできることから、排気ガス計測温度を速く低下させることができる。そして、制御装置１４は、ガスタービン１の運転制御点が、排気ガス計測温度が先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなる状態で、先行設定線Ｔ２に沿うように変位させる。このとき、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度が定格開度を超えた超開状態が可能となるように、入口案内翼２２の開度を制御する。
【００６５】
この後、制御装置１４は、部分負荷運転を行う所定の目標負荷となると、ガスタービンの運転制御点を、先行排気ガス温度よりも低くなる状態から定格温調線Ｔ１に移行させる。具体的に、制御装置１４は、所定の目標負荷となると、入口案内翼２２の開度が小さくなるように制御することで、排気ガス計測温度を上昇させる。そして、制御装置１４は、運転制御点を定格温調線Ｔ１に移行させることで、部分負荷運転時におけるガスタービン１の性能が定格性能となる。
【００６６】
続いて、制御装置１４は、部分負荷運転時において、運転制御点が定格温調線Ｔ１となる状態から負荷上げを行って全負荷運転とする場合、運転制御点を、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなる状態に移行させる。具体的に、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度が先行設定線Ｔ２における開度よりも大きくなるように制御することで、取り込む空気Ａの吸気量を多くし、排気ガス計測温度を速く低下させる。
【００６７】
制御装置１４は、運転制御点を先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなる状態に移行させると、ガスタービン１の運転を制御して、ガスタービン出力を大きくする。この後、制御装置１４は、入口案内翼２２の開度が定格開度となると、定格開度を超えた超開状態となるように入口案内翼２２の開度を制御して、全負荷運転となるまでガスタービン出力を大きくする。
【００６８】
そして、制御装置１４は、運転制御点を定格温調線Ｔ１に移行させることで、全負荷運転時におけるガスタービンの性能が定格性能となり、また、ガスタービン出力が定格出力となる。このため、制御装置１４は、全負荷運転時におけるガスタービン１の仕事効率が最適となる運転状態で、ガスタービン１の運転を制御することができる。
【００６９】
以上のように、実施例２によれば、負荷変化量が大きい場合、負荷上げに伴って、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度が速く低下する。このとき、負荷上げによって運転制御点が変位しても、排気ガス計測温度が遅れて低下する場合には、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限されることで、運転制御点を変化させることが困難となる。このため、負荷上げ時における負荷変化量が大きい場合、先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなるように、運転制御点を変化させることにより、入口案内翼２２の開度を先行設定線Ｔ２よりも大きくして、取り込む空気Ａの吸気量を多くことができる。これにより、排気ガス計測温度を速く低下させることができるため、排気ガス計測温度が限界温調線Ｔ３に制限されることなく、運転制御点を好適に変化させることができる。
【実施例３】
【００７０】
次に、図５を参照して、実施例３に係る制御装置１４について説明する。図５は、実施例３の温調制御の一例に関する説明図である。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では、負荷下げ時において、限界温調線Ｔ３を定格温調線Ｔ２に沿わせている。
【００７１】
図５に示すように、ガスタービン１の運転制御点が、定格点（全負荷運転時において定格温調線Ｔ２）上にある場合、制御装置１４は、負荷下げ時において、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度が定格温調線Ｔ２の定格排気ガス温度となるように変更する。具体的に、限界温調線Ｔ３における入口案内翼２２の開度は、定格温調線Ｔ２における入口案内翼２２の開度よりも小さい開度となっている。このため、制御装置１４は、限界温調線Ｔ３における入口案内翼２２の開度を、定格温調線Ｔ２における入口案内翼２２の開度となるように変更する。この状態で、制御装置１４は、負荷下げ時において、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させる。
【００７２】
そして、制御装置１４は、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させた後、限界温調線Ｔ３を元の状態に戻す。つまり、制御装置１４は、運転制御点を先行設定線Ｔ２に移行させた後、限界温調線Ｔ３における入口案内翼２２の開度が、定格温調線Ｔ２における入口案内翼２２の開度よりも小さい開度となるように変更する。
【００７３】
以上のように、実施例３によれば、排気ガス計測温度が定格排気ガス温度となる状態から負荷下げする場合、限界温調線Ｔ３を定格温調線Ｔ２となるように変更することで、排気ガス計測温度が定格排気ガス温度を超えないように、ガスタービン１の運転を制御することができる。このため、制御装置１４は、負荷下げ時において、排気ガス計測温度が定格温調線Ｔ２の定格排気ガス温度を超えて高くなることを抑制することができる。
【００７４】
なお、実施例３では、定格点からの負荷下げについて説明したが、この構成に限定されず、部分負荷運転時において運転制御点が定格温調線Ｔ２上にある状態から負荷下げを行う場合も、実施例３と同様の制御を実行してもよい。
【実施例４】
【００７５】
次に、図６を参照して、実施例４に係る制御装置１４について説明する。図６は、実施例４の温調制御の一例に関する説明図である。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では、負荷上げ時において、予め設定された設定条件を満たす場合、ガスタービン１の運転制御点が限界温調線Ｔ３を超えて変化することを許容している。
【００７６】
図６に示すように、ガスタービン１の運転制御点が定格温調線Ｔ２上にある場合、制御装置１４は、負荷上げを行うと、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度は、負荷上げに伴って低下する。一方で、負荷上げによって運転制御点が変化するガスタービン１の排気ガス計測温度は、遅れて低下する場合がある。実施例１で記載したように、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度は、圧縮機１１の圧力比の関数で規定される。このため、制御装置１４は、圧力計５１の計測結果に基づいて圧力比を導出すると、限界排気ガス温度が導出される。一方で、制御装置１４は、排気ガス温度計５２により排気ガス計測温度を計測する。このため、排気ガス計測温度は、限界排気ガス温度に比して応答性が遅くなる場合がある。このとき、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限されて、ガスタービン１の運転制御点の変化が規制されることを回避すべく、制御装置１４は、負荷上げ時において、設定条件を満たす場合に、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度による排気ガス計測温度の制限を解除する。
【００７７】
ここで、設定条件について説明する。設定条件は、第１から第３の条件のうち、少なくとも１つの条件を含んでいる。第１の条件は、排気ガス計測温度が定格温調線Ｔ１の定格排気ガス温度に追従せずに、運転制御点が先行設定線Ｔ２に移行する条件である。つまり、第１の条件は、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ように、ガスタービン１の運転をフィードバック制御せず、排気ガス計測温度が先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度となるように、ガスタービン１の運転制御点を変化させる条件である。第２の条件は、排気ガス計測温度が先行設定線Ｔ２の先行排気ガス温度よりも低くなるように、入口案内翼２２の開度を開く条件である。第３の条件は、圧縮機１１の圧力比が上昇する条件である。つまり、第３の条件は、制御装置１４が、圧力計５１で計測した計測結果に基づいて、圧縮機１１の圧力比が上昇することを検出する条件である。
【００７８】
制御装置１４は、負荷上げ時において、上記の設定条件を満たすか否かを判定する。制御装置１４は、上記の設定条件を満たすと判定した場合、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度による排気ガス計測温度の制限を解除することで、ガスタービン１の運転制御点が、限界温調線Ｔ３を超えて変位することを許容する。このため、制御装置１４は、排気ガス計測温度が、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度を上回るように、ガスタービン１の運転制御点を変化させて温調制御することができる。
【００７９】
以上のように、実施例４によれば、負荷上げ時において、排気ガス計測温度が、限界排気ガス温度に比して応答性が遅くなる場合、設定条件下において、限界温調線Ｔ３を超えて運転制御点が変化することを許容することにより、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度によって制限されることなく、運転制御点を好適に変化させることができる。
【００８０】
なお、実施例４では、単に排気ガス温度計５２として説明したが、排気ガス温度計５２は、ブレードパス温度計５２ａと排気部温度計５２ｂとがあり、ブレードパス温度計５２ａは応答が速く、排気部温度計５２ｂは応答が遅い。このため、実施例４の温調制御は、排気部温度計５２ｂにより排気ガス計測温度を計測する場合に有用であり、また、ブレードパス温度計５２ａを用いて温調制御する場合には、ガスタービン１の運転制御点が限界温調線Ｔ３を超えないように制限してもよい。
【実施例５】
【００８１】
次に、図７を参照して、実施例５に係る制御装置１４について説明する。図７は、実施例５の温調制御の一例に関する説明図である。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では、負荷上げ時において、予め設定された設定条件を満たす場合、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度を排気ガス計測温度よりも大きくしている。
【００８２】
図７に示すように、ガスタービン１の運転制御点が定格温調線Ｔ２上にある場合、制御装置１４は、負荷上げを行うと、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度は、負荷上げに伴って低下する。このとき、排気ガス計測温度は、限界排気ガス温度に比して応答性が遅くなる場合がある。このため、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限されて、ガスタービン１の運転制御点の変化が規制されることを回避すべく、制御装置１４は、負荷上げ時において、設定条件を満たす場合に、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度を排気ガス計測温度よりも大きくして、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度に制限されないようにしている。なお、設定条件は、実施例４と同様であるため、説明を省略する。
【００８３】
制御装置１４は、負荷上げ時において、設定条件を満たすか否かを判定する。制御装置１４は、設定条件を満たすと判定した場合、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度を排気ガス計測温度よりも大きくすることで、ガスタービン１の運転制御点が、限界温調線Ｔ３に掛からないように変位させる。このため、制御装置１４は、排気ガス計測温度が、限界温調線Ｔ３の限界排気ガス温度に掛からないように、ガスタービン１の運転制御点を変化させて温調制御することができる。
【００８４】
以上のように、実施例５によれば、負荷上げ時において、排気ガス計測温度が、限界排気ガス温度に比して応答性が遅くなる場合、設定条件下において、限界排気ガス温度を排気ガス計測温度よりも大きくすることにより、排気ガス計測温度が限界排気ガス温度によって制限されることなく、運転制御点を好適に変化させることができる。
【符号の説明】
【００８５】
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  圧力計
５２  排気ガス温度計
５２ａ  ブレードパス温度計
５２ｂ  排気部温度計
Ａ  空気
Ｆ  燃料
Ａ１  圧縮空気
Ｔ１  定格温調線
Ｔ２  先行設定線
Ｔ３  限界温調線
Ｌ１  ＩＧＶ定格角度ライン
Ｌ２  排気ガス温度制限ライン
Ｐ  定格点
【図１】
0006267084.tif 000002
【図２】
0006267084.tif 000003
【図３】
0006267084.tif 000004
【図４】
0006267084.tif 000005
【図５】
0006267084.tif 000006
【図６】
0006267084.tif 000007
【図７】
0006267084.tif 000008