(57)【要約】  本発明は、ガスタービンプラントの動作に関する複数のプロセスをトリガ及び／又は制御するプロセス制御装置によって、ガスタービンプラントの動作を制御し、並びに、プロセス制御装置に対して別個かつ独立に作動される保護ユニットによって、安全性に関する動作パラメータに対する第１の限界値に基づいてガスタービンプラントの動作を監視し、第１の限界値を上方超過すると直ちにガスタービンプラントを非常遮断する、安全動作方法に関する。本発明によれば、ガスタービンプラントの複数の動作状態のうち移行状態が保護ユニットによって識別された際に第１の限界値が第２の限界値へ引き上げられ、当該第２の限界値を上方超過すると直ちにガスタービンプラントが非常遮断によって保護される。これにより、プロセス制御装置における２次保護機能が達成される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンプラント（１）の安全動作方法であって、
前記ガスタービンプラント（１）の動作に関する複数のプロセスを少なくともトリガ及び／又は制御する少なくとも１つのプロセス制御装置（２）により、前記ガスタービンプラント（１）の動作を制御し、並びに、
前記プロセス制御装置（２）に対して別個かつ独立に作動される保護ユニット（６）により、安全性に関する動作パラメータ（３ａ）に対する少なくとも１つの第１の限界値に基づいて、前記ガスタービンプラント（１）の動作を監視し、前記少なくとも１つの第１の限界値を上方超過すると直ちに前記ガスタービンプラント（１）を非常遮断する、方法において、
前記ガスタービンプラント（１）の複数の動作状態のうち、前記ガスタービンプラントが第１の動作状態から第２の動作状態へ移行する移行状態が前記保護ユニット（６）によって識別された際に、前記安全性に関する動作パラメータに対する前記少なくとも１つの第１の限界値を第２の限界値へ引き上げ、当該第２の限界値を上方超過すると直ちに前記ガスタービンプラント（１）を非常遮断によって保護する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１の限界値及び前記第２の限界値にそれぞれ対応する前記安全性に関する動作パラメータ（３ａ）を、
・前記ガスタービンプラント（１）のシャフトの回転数、
・前記ガスタービンプラント（１）のシャフトの振動、
・前記ガスタービンプラント（１）の燃焼室脈流の振幅及び／又は頻度、
・前記ガスタービンプラント（１）の各要素が曝される温度、
・相互に組み合わされたバルブ位置、又は、他の動作パラメータと組み合わされたバルブ位置
から選択する、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記安全性に関する動作パラメータ（３ａ）に対する前記第２の限界値を、前記ガスタービンプラントの移行状態が中断なく終了可能となるように設定された時間にわたって適用する、
請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記安全性に関する動作パラメータ（３ａ）に対する前記第２の限界値を、前記ガスタービンプラント（１）の環境にとって危険であると分類される潜在危険性に到ったときに前記ガスタービンプラント（１）が前記保護ユニット（６）によって非常遮断されることが保証されるように選定する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記プロセス制御装置（２）は、前記ガスタービンプラント（１）のセンサで検出された複数の動作パラメータ（３，３ａ’，３ｂ）に基づいて前記ガスタービンプラント（１）の動作状態を求め、前記ガスタービンプラント（１）が前記移行状態にあるか否かを検出し、
前記プロセス制御装置（２）は、前記保護ユニット（６）に対して独立に、求められた動作状態に依存して、動作限界値が上方超過された場合に前記ガスタービンプラント（１）の保護のための負荷離脱又は非常遮断を行う、
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
上方超過された場合に前記プロセス制御装置（２）において前記ガスタービンプラント（１）の保護のための負荷離脱又は非常遮断を行うための前記複数の動作パラメータ（３，３ａ’，３ｂ）の前記動作限界値は、前記保護ユニット（６）の前記限界値よりも、監視される前記複数の動作パラメータ（３，３ａ’，３ｂ）が前記ガスタービンプラント（１）の通常動作において取る値により近い値である、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記ガスタービンプラント（１）の動作中、少なくとも１つの入力手段を介して、前記プロセス制御装置（２）への作用を生じさせるコマンド信号を前記プロセス制御装置（２）へ供給し、
前記保護ユニット（６）を、関連する入力手段なしで、自律的に動作させる、
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ガスタービンプラント（１）の安全動作装置であって、
前記安全動作装置は、少なくとも１つのプロセス制御装置（２）と、該プロセス制御装置（２）に対して独立した保護ユニット（６）とを備えており、
前記プロセス制御装置（２）は、前記ガスタービンプラント（１）において動作に関係する複数のプロセスを少なくともトリガ及び／又は制御する複数の信号を形成し、
前記保護ユニット（６）はインタフェースを介してセンサユニットに接続されており、前記インタフェースを介して、前記センサユニットで検出された少なくとも１つの安全性に関する動作パラメータ（３ａ）を、直接に、すなわち、前記プロセス制御装置（２）を介さずに伝送可能であり、
前記安全性に関する動作パラメータ（３ａ）に対する少なくとも１つの第１の限界値が定められており、前記第１の限界値が上方超過された場合に前記保護ユニット（６）が前記ガスタービンプラント（１）を非常遮断する、装置において、
前記保護ユニット（６）から、安全性及び制御に関する動作パラメータ（３ａ’）を伝送するための信号線路が前記プロセス制御装置（２）へ接続されており、
前記保護ユニット（６）は、前記安全性に関する動作パラメータ（３ａ）を評価する論理回路を含んでおり、
前記論理回路は、前記ガスタービンプラント（１）の移行状態を識別可能であり、当該移行状態が識別された際に、前記第１の限界値をこれよりも高い第２の限界値へ引き上げ、当該第２の限界値が上方超過された場合に前記保護ユニット（６）が前記ガスタービンプラント（１）を非常遮断する
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンプラントの安全動作方法及び安全動作装置であって、ガスタービンプラントの動作に関する複数のプロセスを少なくともトリガ及び／又は制御する少なくとも１つのプロセス制御装置によってガスタービンプラントの動作を制御し、並びに、プロセス制御装置から別個かつ独立に作動される保護ユニットによって、安全性に関する動作パラメータに対する少なくとも１つの第１の限界値に基づいてガスタービンプラントの動作を監視し、少なくとも１つの第１の限界値を上方超過すると直ちにガスタービンプラントを保護ユニットによって非常遮断する方法及び装置に関する。
【０００２】
従来技術
ガスタービン装置の動作には、ＩＥＣ６１５０８などの国際規格として定められた高度な安全性要求が課されている。こうした規格では、安全性に関する電子装置群の機能確実性が定められており、さらに、系統誤差を回避し、装置の故障もしくは障害に安全に対応するための機能確実性検査法の運用が詳細に説明されている。上述した規格を基礎とする付加的規格であるＩＥＣ６１５１１は、ガスタービンプラントの動作を含むプロセス産業のための安全技術装置の機能確実性に関連している。
【０００３】
安全性に関するプロセス産業プラントの動作中の機能確実性における重要点は、特にガスタービンプラントの動作に即して云えば、ガスタービンプラントの種々の要素全体が摩擦なく動作することに関連するプロセス制御技術と、ガスタービンプラント内部で技術的障害が起こったときの対応に関連する保護監視タスクとを厳密に分離することである。障害対応は、ガスタービンプラント、特にその環境にとって重大な影響を及ぼす潜在危険性が限界値を上回った場合に、ガスタービンプラントを非常遮断できるように行われる。このことに関して、プロセス技術プラントの安全確実な動作のための規格は、保護機能を担当する保護ユニットと、ガスタービンプラントのプロセス制御技術タスクを担当するプロセス制御装置とが、機能的に完全に独立していることを要求している。したがって、ガスタービンプラントのプロセス制御はどんな場合にも保護ユニットの保護機能の実行を阻害してはならない。これは特に、ガスタービンプラントの商業上の運営において保護ユニットの機能への影響が許されないプロセス制御装置に対し、オペレータが介入することに相当する。
【０００４】
例えば、ガスタービンプラントにおいてシャフト回転数の過上昇を防止するのであれば、シャフト回転数を監視し、シャフト回転数に対して、超過された場合にガスタービンプラントの環境に危険が生じる最大許容値を設定するのみで足りる。保護ユニットは、このような場合、ガスタービンプラントの非常遮断のために、他の装置要素の介在接続や他の装置要素への問合せを行う必要なく、環境を障害から保護することができる。
【０００５】
ただし、規格における独立性の要求は、特にガスタービンプラントの動作時に、ガスタービンプラントの構造にとって典型的な条件と衝突する。その１つの例は、保護ユニットにおいて設定される保護基準が保護機能全般に対しては該当せず、個々のガスタービンプラントに個別に依存しうることである。このことは、少なくともガスタービンプラントの使用開始時に、コンピュータ支援される保護ユニットへのアクセスを行い、例えば相応の専門オペレータによって保護ユニットの機能を個別に設定もしくは調整しなくてはならないことを意味する。
【０００６】
なお、ガスタービンプラントの動作中、別の動作状況であれば即刻危険が生じうる調整弁位置を正しく判別できる特別な動作状態が発生する。こうした動作状態は、特に、ガスタービンプラントが第１の動作状態から第２の動作状態へ移行するいわゆる移行状態に相当する。移行状態は、例えば、ガスタービンプラントの始動時又は負荷変化が生じた場合など、燃料供給が変化するケースで発生する。ここで、保護ユニットによりこうした動作状態もしくは動作状態の変化を正確にシミュレートし、潜在危険性を一義的に求めるには、ガスタービンプラントの多様なステータス情報をセンサで検出しなければならず、複雑な評価論理回路を要する。こうしたアプローチは、評価論理回路をなるべく簡単化し、保護ユニットによる検査を行いたいという要望に反する。さらに、市場的理由から、保護機能タスクの実現に必要な費用はできるだけ小さく保つことが望ましい。
【０００７】
発明の開示
本発明の基礎とする課題は、ガスタービンプラントの安全動作方法及び安全動作装置、すなわち、ガスタービンプラントの動作に関する複数のプロセスを少なくともトリガ及び／又は制御する少なくとも１つのプロセス制御装置によってガスタービンプラントの動作を制御し、並びに、プロセス制御装置に対して別個かつ独立に作動される保護ユニットによって、安全性に関する動作パラメータ（保護に関する動作パラメータ、安全性に関する動作量とも称する）に対する少なくとも１つの第１の限界値とを監視し、少なくとも１つの第１の限界値を上方超過すると直ちにガスタービンプラントを非常遮断する方法及び装置を改善し、規格で要求されているガスタービンプラントの動作時の保護機能をできるだけ技術的に簡単にかつ低コストの手段で実現することである。特に、保護ユニットとプロセス制御装置との完全独立の要求が満足され、かつ、プロセス制御装置が保護ユニットの機能を無効化しないことがつねに保証されるようにすべきである。
【０００８】
プロセス制御装置は、例えば、少なくとも１つの閉じた制御回路によって実現される。閉じた制御回路では、少なくとも１つの制御量、例えば、ガスタービンプロセスの出力、圧力、温度などが目標値へ向かって閉ループ制御される。この場合、プロセス制御装置は、システムの制御パラメータを直接もしくは間接に定める信号をセンサから受け取り、各制御量を直接もしくは間接に作用するアクチュエータのための制御信号を計算する。これは、例えば、燃料制御弁用のアクチュエータのための、高温ガスの温度もしくは排気ガス温度を制御する制御信号であってもよいし、又は、調整可能な圧縮器ガイドプレート用のアクチュエータのための、圧縮器の吸入質量流量ひいては圧力もしくは温度を制御する制御信号であってもよい。目標値はガスタービンの種々の動作条件に依存して定めることができる。
【０００９】
保護コンピュータとも称される保護ユニットは、保護に関する動作パラメータを直接に（例えば排気ガス温度の場合）測定した信号又は間接に（例えば排気ガス温度とタービンを介した圧力比とに依存して近似的に求められる高温ガスの温度の場合）算出した信号をセンサから受け取り、保護に関する動作パラメータが限界値を上方超過した場合に、保護機能、典型的にはガスタービンの非常遮断又は迅速な負荷離脱をトリガする。非常遮断は、例えば、高速閉鎖弁（トリップバルブとも称される）を閉鎖してガスタービンへの燃料供給を遮断することにより行われる。
【００１０】
本発明の基礎とする課題は、請求項１に記載されたガスタービンプラントの安全動作方法、及び、請求項８に記載されたガスタービンプラントの安全動作装置によって解決される。課題に沿ったコンセプトを実現する種々の態様は従属請求項に記載されており、特には実施例に則して以下に説明する。
【００１１】
解決手段として、請求項１の上位概念記載のガスタービンプラントの安全動作方法において、ガスタービンプラントが第１の動作状態から第２の動作状態へ移行する移行状態にあるとき、適切に選定されたプロセス信号によって保護ユニットで当該移行状態を識別し、これが識別された際に、安全性に関する動作パラメータに対する少なくとも１つの第１の限界値を第２の限界値へ引き上げ、当該第２の限界値が上方超過された場合にガスタービンプラントを非常遮断によって保護する。こうした保護は、プロセス制御装置の出力信号による影響を受けず、無効化されることはない。
【００１２】
例えば、ガスタービンプラントの個々の調整素子の複数の調整過程が行われる期間にわたって、安全性に関する動作パラメータに対する第２の限界値が適用される。
【００１３】
周知のように、システムに関連した、ガスタービンプラントの種々の要素全体の機能制御は、スムーズなプラント動作が達成されるよう、プロセス制御装置によって行われる。このため、ガスタービンプラントの種々の要素で行われるガスタービン特有のプロセスは、全て、システムごとに相互調整しなければならない。このため、プラント特有の動作パラメータが正確に既知であることが前提となる。当該動作パラメータは、ガスタービンプラント内に配置された複数のセンサで検出され、さらなる評価のためにプロセス制御装置に供給される。
【００１４】
プロセス制御装置においては、ガスタービンプラントの動作中、状況により例えばオペレータがアクセス可能なように設定されている制御論理回路に基づいて、動作に関するプロセスパラメータの調整及び制御、及び、プロセス制御装置に格納されている動作安全論理回路によるプロセスパラメータの監視が行われる。つまり、ガスタービンプラントでのスムーズな動作がプロセス制御装置そのものによって監視される。このようにして、ガスタービンプラントの種々の装置要素で例えばバルブ調整時又は空気供給量乃至燃料供給量の調量時に発生するハードウェアエラーを適時に識別し、相応の対抗措置を導入することができる。この種の補正は、小さな潜在危険性のみに関連する小さなエラーを除去するためのプロセス制御装置によって行われる。対して、エラーがオペレータの命令入力の誤り又は制御論理回路における系統誤差である場合、ガスタービンプラント及びその環境にとって重大な危険に結びつく危険状況は、プロセス制御装置内に構成されている安全論理回路によっては充分に検出できないか又は全く検出できない。こうした重大な危険乃至危機に結びつく動作状態は、別個に設けられた保護ユニットによって識別し、相応に例えばガスタービンプラントの非常遮断によって除去する必要がある。
【００１５】
動作中のガスタービンプラントに存在する潜在危険性を判別するには、保護ユニットがガスタービンプラントの少なくとも１つの安全性に関する動作パラメータを直接に利用できるようにする必要がある。つまり、ガスタービンプラントでセンサによって検出された少なくとも１つの安全性に関する動作パラメータは直接に保護ユニットへ供給される。
【００１６】
特に有利には、安全性に関する動作パラメータとして、シャフトの回転数、シャフトで発生する振動、燃焼室脈流の振幅及び／又は頻度、ガスタービンプラントの各要素のプロセス温度、例えば圧縮器流出口温度、燃焼室温度、ガスタービン流出口温度などの、ガスタービンプラントの測定パラメータが検出される。ただし、パラメータはこれらのみに限定されない。
【００１７】
安全性に関する動作パラメータの特別なクラスとして、バルブ位置信号、特に燃料制御弁の位置信号が挙げられる（連続的な位置表示であってもバイナリの出力スイッチ信号であってもよい）。ただし、当該パラメータは、動作状況の潜在危険性を、相互の組み合わせ又は他の動作パラメータの組み合わせにおいて間接的に示すのみである。よって、潜在危険性は論理的帰結によって識別される。例えば、燃料阻止弁の「閉鎖」の位置メッセージが欠落し、同時に燃焼室の火炎信号が欠落する場合、燃料がタービンへ流れこんで未燃焼のままプロセス経路へ広がっていき、空気と混合されて爆発性混合気が生じるという危険状況が表される。
【００１８】
保護ユニットで監視される少なくとも１つの安全性に関する動作パラメータが、保護ユニットに格納されている対応の第１の限界値を上方超過すると、ガスタービンプラントは自身と環境とにとって重大な危険が生じうる状態に陥っていることになるので、保護ユニットはガスタービンプラントを非常遮断する信号を形成する。
【００１９】
ただし、ガスタービンプラントが例えばタービンの始動時又は負荷変化時などの移行状態にある場合、安全性に関する動作パラメータの値も大きく変化し、場合によっては保護ユニット内の限界値が超過されて、ガスタービンプラントが保護のために非常遮断されてしまうことがある。この場合、限界値の超過は、動作論理回路によって時間的に制限されているし、移行プロセスが適切に終了した時点で危険状況へ発展するおそれはなくなるので、直接に危険をもたらすことはない。よって、短時間の限界値超過は、場合により付加的な境界条件を検査することで許容される。こうしたケースで安全遮断が行われると、ガスタービンプラントの連続動作が阻害されてしまう。
【００２０】
このような移行状態における非常遮断を回避するために、本発明の方法では、保護ユニットに格納されている少なくとも１つの限界値を、ガスタービンプラントが移行状態にある場合にのみ一時的に引き上げる。プロセス弁の位置信号がバイナリである場合、当該「限界値の引き上げ」は、遮断信号をトリガする論理条件の引き上げもしくは緩和として解釈される。
【００２１】
センサで検出された安全性に関する動作パラメータと比較される少なくとも１つの限界値が移行状態の期間だけ引き上げられることにより、保護ユニットがガスタービンプラントの安全性を監視する際の厳格性が一時的に緩和され、これにより、ガスタービンプラントの移行状態を中断なく実行できる。移行状態が生じているか否かの検査には、プロセス制御装置は利用されない。なぜなら、プロセス制御装置の本来の出力信号又はオペレータの操作によって保護動作のトリガが阻害されることは許されないからである。
【００２２】
移行状態は、保護ユニットで、次のようにして識別される。
・所定の値を取るかもしくは所定の限界値を上回るように適切に選定されたプロセス信号による識別、又は、後述するように、場合により勾配を形成することによる識別。波の振動にとって重要な移行状態は、例えば、論理的複雑性の小さい波速の時間特性を評価することによって識別される。
・「許容不要な」信号（例えばバルブ位置信号）の組み合わせが時間的に制限されたトレランス領域内のみで生じ、再び消えたことによる識別（上の説明を参照）。この場合、保護ユニットは、移行状態が発生しており、所定の時間領域にわたって保護動作のトリガを見送るべきことを識別する。当該「識別」は、こうしたトレランス領域を許可できるよう、頻度の制限などの付加的な論理条件を設けることによって支援される。
【００２３】
本発明の主たる特徴は、プロセス制御装置において２次保護機能を実現できるようにすることである。プロセス制御装置には、センサで検出された制御に関する動作パラメータの全てが供給され、当該動作パラメータを適切に分析することによって、移行状態の発生時点と持続時間とが一義的に裏づけられる。各動作状態の識別はソフトウェアにおける所定のシーケンスのフローによって実現されている。その時点の動作状態は、今まさに実行されている動作シーケンスにおける最新のステップによって一義的に検出される。このことは、「プロセス制御装置での付加的な保護」が発生している動作フローに正確に適合し、移行状態においてプロセスコンピュータが本来の保護ユニットよりも迅速に偏差に応働できることを意味する。つまり、プロセス制御装置での保護には時間遅延がないか又はあってもごく短時間となる。よって、限界値の一時的引き上げを、例えば手動でその時点の条件に適合化できる。なお、こうした２次保護は、特には保護ユニットによる１次保護に加えて行われるのみであり、１次保護が無効化されてしまうことはない。
【００２４】
このことは、プロセス論理回路での２次保護機能の基準が保護ユニットでの１次保護機能の基準よりも厳格であることを意味する。保護動作のトリガのための限界値は、個々の機械で必要とされる動作領域に近づくように設定される。つまり、監視されているパラメータ（例えば温度、圧力、振動、脈流もしくは回転数など）についてプロセス論理回路での保護機能をトリガするための値とガスタービンの通常動作で予測される値との差が、同じパラメータについて保護ユニットでの保護機能をトリガするための値とガスタービンの通常動作で予測される値との差よりも小さく選定されるのである。２次保護機能のパラメータは、各機械の使用開始時に個々に適合化された状態でオペレータによって設定できる。潜在危険性を有するバルブ位置の発生に対するトレランス時間は、時間的かつ論理的に動作シーケンスに直接に関連している。なぜなら、当該機械が移行状態（移行シーケンス）にあるか否かという情報及び当該機械が各時点でどのステップにあるかという情報の全てがプロセス制御装置に存在するからである。
【００２５】
ただし、プロセス制御回路の２次保護機能の信頼性が低い点には注意を要する。２次保護機能は、保護ユニットでの１次保護機能よりも小さい「確実完全性」を有するように構成されている。これは保護ユニットが（上述した）動作論理回路のエラー潜在性にさらされており、特にオペレータの判断の影響を受けうるからである。このため、独立した保護ユニットが不可欠である。保護ユニットは、自律的に、つまり、動作中に他からの影響を受けずに動作しなければならない。特に、保護ユニットの各限界値は、プロセス制御回路によっても、キーボード、タッチパネルその他のマンマシンインタフェース等の入力手段を介した入力によっても左右されない。保護に関連する限界値は、コマンド信号の入力、例えば目標出力の設定や所定の動作形式の選択（燃料選択、頻度支援、ピーク出力の選択など）によって直接に制御することはできない。
【００２６】
典型的には、保護ユニットの限界値は、ガスタービンの実際の動作状態によってのみ制御される。例えば、保護ユニットでは、高温ガスの温度につき、オイル動作での限界値として、ガス動作での限界値とは異なる値が設定される。
【００２７】
例えば、ガスタービンプラントのシャフトで発生する振動を保護ユニットによって監視するケースでは、第１の限界値よりも高い値に設定された第２の限界値につき、或る程度の長さの時間にわたって振動が続くと不可避的に機械の損傷にいたる強さまで、トレランスを取ることができる。当該ケースにおいてガスタービンが移行状態にあれば、シャフトの振動が大きくてもこれは一時的に発生しているだけであり、保護ユニットによって非常遮断のための信号を形成しなくてよいと考えることができる。ガスタービンが移行状態にあることを識別するために、この場合には、保護ユニットにおいて回転数の勾配が形成される。さらに、限界値を設定する際に回転数絶対値を考慮することもできる。これに対して、移行状態が検出されている期間中に、ガスタービンプラントの損壊や環境への危険に結びつくほどのシャフトの振動が発生した場合には、第１の限界値よりも高く設定された第２の限界値を上方超過することから、ガスタービンプラントは保護のために非常遮断される。
【００２８】
また、ガスタービンプラントの通常の動作状態であれば大きな潜在危険性に関連するとされるバルブ位置の組み合わせが移行状態において発生することがある。例えば、爆発性ガスもしくは爆発性混合気が保護されていないガスタービン領域に滞留すると爆発を起こしうる。ただし、こうしたバルブ位置の組み合わせも、短時間しか持続しないのであれば、関連する潜在危険性は比較的小さいと考えることができるので、機械もしくは環境への重大な影響は無視できる。保護ユニットが移行状態においてこうした危険バルブ位置の組み合わせをガスタービンプラントの非常遮断のトリガイベントとして識別することを回避できるよう、保護ユニットには、危険バルブ位置と分類される組み合わせに対してトレランスを取るための時間遅延が課される。これに関して、或る時間範囲を有する第１の限界値は、移行状態においては、より高い限界値へ、すなわち、危険バルブ位置が検出されても保護ユニットが非常信号を形成しない、より長い第２の時間範囲へと引き上げられる。
【００２９】
移行状態を識別するためのトリガとして、ここでは、１つもしくは複数のバルブ位置の変化量が保護ユニットで用いられる。
【００３０】
上述した本発明の方法は、ガスタービンプラントの安全動作装置によって実行可能である。当該安全動作装置は、少なくとも１つのプロセス制御装置と、このプロセス制御装置とは別個の保護ユニットとを備えており、プロセス制御装置は、ガスタービンプラントにおいて動作に関係する複数のプロセスを少なくともトリガ及び／又は制御する信号を形成し、保護ユニットは、安全性に関する動作パラメータに対する少なくとも１つの第１の限界値を定めており、第１の限界値が上方超過されたときにガスタービンプラントを非常遮断する。本発明の装置では、ガスタービンの保護に関する動作パラメータを検出して保護ユニットへ供給するセンサユニットが設けられており、保護ユニットは、所定の動作状態、すなわち、第１の動作状態から第２の動作状態への移行である移行状態を識別する論理回路を含んでいる。保護ユニットには、第１の限界値をこれより高い第２の限界値へ引き上げる手段が設けられている。論理回路が所定の移行状態を識別すると、保護ユニットは第１の限界値を第２の限界値へ切り替える。さらに、保護ユニットにはセンサユニットへのインタフェースが設けられており、このインタフェースを介して、安全性に関する動作パラメータに対応する少なくとも１つの動作パラメータが、直接に、つまりプロセス制御装置を介さずに、伝送可能となる。なお、第２の限界値を上方超過すると、保護ユニットがガスタービンを非常遮断する。
【００３１】
本発明の有利な実施例を、以下に、図に即して詳細に説明する。ただし、図は説明のためのものであって、本発明を限定しない。図１にはガスタービンプラントの安全動作装置が示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ガスタービンプラントの安全動作装置を示す図である。
【００３３】
図１には、ガスタービンプラント１の安全動作に必要な全てのコンポーネントが示されている。まず基本となるのは、ガスタービンプラント１が、コンピュータベースのプロセス制御装置２により、整合した動作が達成されるように作動されるということである。このため、ガスタービンプラント１のプロセス制御装置２には、センサによって検出された、プロセス制御のためだけのプロセスパラメータ乃至動作パラメータ３ｂと、安全性（保護）及びプロセス制御の双方に必要な動作パラメータ３ａ’との全てが、さらなる評価のために供給される。プロセス制御装置２は複数の制御信号を形成し、これら複数の制御信号が図示されていない信号線路を介してガスタービンプラント１の個々の要素へ供給される。
【００３４】
さらに、プロセス制御装置２から別個かつ独立に、自律動作するプロセスコンピュータとして構成された保護ユニット６が設けられている。保護ユニット６は、センサで検出された、安全性に関する動作パラメータ３ａを、ガスタービンプラント１に設けられた各センサから直接に受け取る。
【００３５】
保護ユニット６内では、少なくとも１つの安全性に関する動作パラメータ３ａと第１の限界値との比較がそのつど行われる。第１の限界値が上方超過された場合、保護ユニット６は、線路７，５を介して、ガスタービンプラント１を直ちに非常遮断させるための信号を送信する。プロセス制御に必要とされ、さらに安全性にも関連する動作パラメータ３ａ’は、保護ユニット６からプロセス制御装置２へ伝送される。
【００３６】
ガスタービンプラント１が、移行状態中に、厳格に設定された第１の限界値に基づいて保護ユニット６により非常遮断されてしまうことを回避するために、こうした移行状態においてのみ、保護ユニット６に格納された第１の限界値がそのつどより高い値へ引き上げられる。この手段により、保護ユニット６に格納されている安全性ポリシーが緩和される。移行状態の識別は、保護ユニット６へ供給される安全性に関する動作パラメータ３ａに基づいて、保護ユニット６により行われる。当該保護ユニット６は、定められた移行状態を識別するための固有の論理回路を含む。図１に示されている実施例では、保護ユニット６にさらに、場合により手動操作も可能な安全非常遮断装置８が設けられる。
【００３７】
有利には、ガスタービンプラント１の直接前方にスイッチングモジュール９が中間接続される。当該スイッチングモジュール９は、３つの信号線路５のうち２つが遮断されると、非常遮断信号を形成する。
【符号の説明】
【００３８】
１  ガスタービンプラント、  ２  プロセス制御装置、  ３  動作パラメータ、  ３ａ  安全性に関する動作パラメータ、  ３ａ’  安全性及び制御に関する動作パラメータ、  ３ｂ  制御に関する動作パラメータ、  ４，５，７  信号線路、  ６  保護ユニット、  ８  安全非常遮断装置、  ９  スイッチングモジュール
【図１】
2015515570.tif 000003
【国際調査報告】
2015515570.tif 000004
2015515570.tif 000005
2015515570.tif 000006
2015515570.tif 000007