(57)【要約】 【課題】  複数の周波数帯域で燃焼振動が発生した場合にも、有効に燃焼振動を抑制できるガスタービン制御装置等を提供することを目的とする。【解決手段】  複数の周波数帯域で燃焼振動が発生している場合、予め決めた優先度に応じ、優先度の高い周波数帯域の燃焼振動が抑制されるよう、調整を行うようにした。また、補正を行った後、ガスタービンの状態の変化があった場合には、それをデータベース３０に反映するようにした。さらに、ガスタービンを設置した直後、十分にデータベース３０にデータが蓄積されていない状態では、基礎データベース３１に格納された、他の同型ガスタービンのデータに基づく対策データ、知識データベース３２に格納された、熟練調整員の経験に基づく対策データに基づき、補正を行うようにした。また、安定した運転状態にあるときに、運転条件を変動させ、最適な運転条件を自動的に探索するようにしても良い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、前記周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、
前記複数の周波数帯に対して設定された優先度の情報を格納する優先度情報格納部と、
前記周波数帯別分析結果と、前記ガスタービンのプロセス量に基づいて、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、
複数の周波数帯で燃焼振動が発生していることを前記燃焼特性把握部で把握したときに、前記優先度情報格納部に格納された前記優先度の情報に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部と、
を備えることを特徴とするガスタービン制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整したとき、その調整内容と、調整を行ったことによる前記燃焼器内における燃焼状態の変化とを関連付けた情報をデータベースに蓄積することを特徴とする請求項１に記載のガスタービン制御装置。
【請求項３】
他のガスタービンにおいて前記データベースに蓄積された前記情報に基づいて解析して得られた情報が格納された基礎データベースをさらに備え、
前記制御部は、前記基礎データベースに格納された前記解析して得られた情報に基づき、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項２に記載のガスタービン制御装置。
【請求項４】
前記ガスタービンの異常を検出するタービン異常検出部をさらに備え、
前記制御部は、前記タービン異常検出部で前記ガスタービンの異常を検出したとき、調整を実行せず、異常が発生していることを外部に報知することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項５】
前記燃焼器内での圧力または加速度の振動を検出するセンサと、
前記センサの異常を検出するセンサ異常検出部とをさらに備え、
前記制御部は、前記センサ異常検出部で前記センサの異常を検出したとき、調整を実行せず、異常が発生していることを外部に報知することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記燃焼器に供給される燃料の組成に基づき、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方に対する調整内容を補正することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項７】
燃焼器を有するガスタービンと、
前記燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、前記周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、
前記複数の周波数帯に対して設定された優先度の情報を格納する優先度情報格納部と、
前記周波数帯別分析結果と、前記ガスタービンのプロセス量に基づいて、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、
複数の周波数帯で燃焼振動が発生していることを前記燃焼特性把握部で把握したときに、前記優先度情報格納部に格納された前記優先度の情報に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部と
を備えることを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項８】
ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、前記周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力するステップと、
前記周波数帯別分析結果と、前記ガスタービンのプロセス量に基づいて、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を把握するステップと、
複数の周波数帯で燃焼振動が発生しているときに、予め設定された優先度に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整するステップと、
を備えることを特徴とするガスタービンの制御方法。
【請求項９】
ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、前記周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、
前記周波数帯別分析結果と、前記ガスタービンのプロセス量に基づいて、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、
燃焼振動が発生していることを前記燃焼特性把握部で把握したときに、燃焼振動が抑制されるよう、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部と、
前記制御部にて、燃焼振動を抑制させるための調整を行っていない状態で、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた前記最適な運転条件に応じ、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する探索制御部と、
を備えることを特徴とするガスタービン制御装置。
【請求項１０】
前記探索制御部は、燃焼振動に対する安定度が最も高い運転条件を、前記最適な運転条件とすることを特徴とする請求項９に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１１】
前記探索制御部は、燃焼振動に対する安定度に加えて前記ガスタービンの熱効率を評価し、前記最適な運転条件を探索することを特徴とする請求項９に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１２】
前記探索制御部は、予め決められたプロファイルに基づき、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１３】
前記探索制御部は、前記プロファイルに基づいて前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させたときに燃焼振動が生じるか否かを予測し、燃焼振動が生じると予測されたときに、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方の変動を中止することを特徴とする請求項１２に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１４】
前記探索制御部は、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させた結果、燃焼振動が生じたときに、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方の変動を中止することを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載のガスタービン制御装置。
【請求項１５】
前記探索制御部は、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させた結果、燃焼振動が生じたときに、前記制御部で、燃焼振動が抑制されるように、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整することを特徴とする請求項１４に記載のガスタービン制御装置。
【請求項１６】
燃焼器を有するガスタービンと、
前記ガスタービンで燃焼振動が生じていない状態で、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた前記最適な運転条件に応じ、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する探索制御部と、
を備えることを特徴とするガスタービンシステム。
【請求項１７】
前記探索制御部は、前記ガスタービンを起動または停止させる毎に、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させ、複数回の起動または停止を行い、起動または停止時における最適な運転条件を探索することを特徴とする請求項１６に記載のガスタービンシステム。
【請求項１８】
ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、その分析結果を出力する結果出力ステップと、
前記分析結果と、前記ガスタービンのプロセス量に基づいて、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する特性把握ステップと、
前記特性把握ステップで前記ガスタービンの燃焼特性を把握した結果、燃焼振動が発生しているときに、燃焼振動が抑制されるよう前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する振動抑制ステップと、
前記振動抑制ステップを実行していない状態で、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた前記最適な運転条件に応じ、前記燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する条件探索ステップと、
を備えることを特徴とするガスタービンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼振動を抑制する制御を行うガスタービンの制御装置及びそれを有するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスタービンでは、発電機出力、大気温度・湿度等に基づいて、燃焼器へ送る空気流量、燃料流量を予め決定し、その値を用いて運転を行っている。しかし、圧縮機の性能劣化やフィルターの目詰まり等の経年変化により、実際の流量は計画時や試運転調整時とずれる可能性がある。その場合、燃焼安定性が低下したり、燃焼振動が発生する恐れがある。燃焼振動が発生すると、ガスタービンの運転に大きな支障をきたす。すなわち、燃焼振動をできる限り抑制し、回避することは、プラントの設備保護上及び稼働率向上の観点から強く求められる。従って、燃焼安定性を保ち、燃焼振動を避けるために、年に数回の制御系の調整を熟練調整員により実施して、燃焼安定性を確認・維持しており、それが保守コストアップ、稼働率低下の原因となっている。
【０００３】
特許文献１に、燃焼器の燃焼振動抑制装置およびその抑制方法が開示されている。
この燃焼器の燃焼振動抑制装置は、燃焼振動抑制部を備える。燃焼振動抑制部は、燃焼器内の圧力センサーによって検出された、燃焼ガスの圧力変動を周波数分析する周波数分析装置と、この周波数分析装置によって分析された圧力変動の周波数帯域に基づき振動安定性を処理する中央演算処理装置と、この中央演算処理装置の出力信号を増幅する電圧増幅器と、増幅された出力信号を弁開閉信号として燃料弁に与えて制御するコントローラ部とをそれぞれ備える。
【０００４】
この抑制方法は、低周波数の燃焼振動に着目している。燃焼振動が起きた時の燃空比から、燃焼振動の周波数を予測する。そして、低周波数の燃焼振動の場合、燃空比を変化させて、低周波の燃焼振動の発生を抑制することができる。低周波の燃焼振動は、機器に影響を与えやすいので、それを抑制することで、機器の損傷を抑制する。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６９１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された燃焼振動の抑制方法は、前記したように低周波の燃焼振動を対象としたものである。実際には、ガスタービンで生じる燃焼振動は、様々な要因によって、低周波から数千Ｈｚといった高周波までの広い帯域で生じ得るものであり、しかも複数の周波数帯域で、燃焼振動が同時に発生することもある。これに対し、低周波域の燃焼振動だけに基づき燃空比を変化させると、他の周波数帯域での燃焼振動が悪化することもある。
このように、低周波の燃焼振動だけを単純に抑えるという方法では、燃焼の安定化を有効に図るのは困難である。
【０００７】
ところで、燃焼振動抑制手法は、あくまでも燃焼振動が生じたときにこれを回避するよう制御するものであるため、様々な燃焼振動抑制手法を駆使することで、燃焼振動が生じていない定常運転を行っている状態であっても、燃焼振動が生じる限界に近い状態であったりすることもある。
また、季節変動による気温や湿度の変化、さらには経年変化によるガスタービン各部の劣化や変形等に応じ、気温や湿度といった外部条件が同じであっても、燃焼状態が必ずしも同じになるとは限らない。
さらに、燃焼振動が生じない安定して運転している状態は、経済性等の観点からすると、必ずしもベストではないこともある。例えば、特許文献２では、燃焼器から排出される窒素酸化物エミッションを目標レベルに抑制するため、複数の燃焼器それぞれに対する燃料供給を制御することを行っている。このように、燃焼振動の抑制だけでなく、エミッションの抑制等、様々な観点からバランスの良い条件でガスタービンの運転を制御するのが好ましい。
このようにして、ガスタービンの運転制御には、安定性、経済性、環境保護性等の面で、依然として向上の余地があるのが現状である。
【０００８】
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、複数の周波数帯域で燃焼振動が発生した場合にも、有効に燃焼振動を抑制できるガスタービン制御装置等を提供することを目的とする。
また、他の目的は、燃焼振動を抑制しつつ、より安定度が高く、経済性、環境保護性の良好な運転を行うことのできるガスタービン制御装置等を提供することにある。
【０００９】
【特許文献２】特開２００３−２３２２３０号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような目的に対し、本発明者等は鋭意検討を行い、特許文献３〜５をはじめとして、既に複数の提案をなしている。
これらの提案では、ガスタービンの燃焼器内での圧力の振動を周波数解析し、その結果を複数の周波数帯に分割し、しきい値以上の燃焼振動が生じている周波数帯において、燃焼振動を抑制すべく燃空比調整を行ったり、得られたデータから数式モデルを構築し、燃焼振動の発生しやすい領域を予測したりして、燃焼の安定化を図ろうとしている。
【００１１】
【特許文献３】特開２００２−４７９４５号公報
【特許文献４】特開２００２−５４４６０号公報
【特許文献５】特開２００３−６５０８２号公報
【００１２】
本発明は、上記したような提案を踏まえ、さらに改善を図ろうというものである。
本発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、複数の周波数帯に対して設定された優先度の情報を格納する優先度情報格納部と、周波数帯別分析結果と、ガスタービンのプロセス量に基づいて、ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、複数の周波数帯で燃焼振動が発生していることを燃焼特性把握部で把握したときに、優先度情報格納部に格納された優先度の情報に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部と、を備えることを特徴とする。
このように、複数の周波数帯で燃焼振動が発生しているときに、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう調整を行うことで、危険度、障害の発生度の高い燃焼振動を有効に抑制できる。
そして、制御部では、調整を行ったとき、その調整内容と、調整を行ったことによる燃焼器内における燃焼状態の変化とを関連付けた情報をデータベースに蓄積するのが好ましい。そして、この蓄積したデータを、制御部での調整内容に反映すれば、このガスタービン制御装置は学習機能を備えたものとなる。
また、他のガスタービンにおいてデータベースに蓄積された情報に基づいて解析して得られた標準的な燃焼特性を示す数式モデルや、ガスタービンを運転する上での制約情報を算出した場合、本発明のガスタービン制御装置に、その数式モデルや制約情報が格納された基礎データベースをさらに備えることもできる。この場合、制御部は、基礎データベースに格納された数式モデルや制約情報に基づき、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する。また、熟練調整者の経験に基づき、「このような状態の時にはこのような調整をする」といった情報を含むテーブルあるいはデータベースを予め設け、その情報に基づいて制御を行うことも非常に有効である。そして、熟練調整者の経験に基づく情報は、前記したように、これらに基づいて調整を行ったときの燃焼器内における燃焼状態の変化をデータベースに蓄積するのが好ましい。これにより、熟練調整者の経験に基づく情報をさらに蓄積し、より信頼性の高いものとすることができる。
【００１３】
ガスタービン自体に異常が生じている場合は、燃焼振動を検出しても、その振動はガスタービン自体の異常に起因したものであることもある。このような場合、燃焼振動を抑えるよりも、ガスタービンの異常に対処する方が重要である。このため、ガスタービンの異常を検出するタービン異常検出部をさらに備え、制御部は、タービン異常検出部でガスタービンの異常を検出したとき、調整を実行せず、異常が発生していることを外部に報知することもできる。
また、燃焼器内での圧力または加速度の振動を検出するセンサに異常が生じ、実際には燃焼振動が生じていないにもかかわらず、燃焼振動が生じている、と判断してしまうこともある。このため、制御部は、センサ異常検出部でセンサの異常を検出したとき、調整を実行せず、異常が発生していることを外部に報知してもよい。この他、複数組のセンサを設けることで、異常が発生しているセンサの検出結果を無視するようにすることも可能である。
【００１４】
また、燃焼器に供給される燃料の組成は、タンク内で燃料を構成する物質の比重に応じ、タンク上部と下部とで組成が異なることもある。そこで、制御部は、燃焼器に供給される燃料の組成に基づき、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方に対する調整内容を補正するのが好ましい。
【００１５】
本発明は、上記したようなガスタービン制御装置を備えたガスタービンシステムとすることもできる。すなわち、本発明のガスタービンシステムは、燃焼器を有するガスタービンと、燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、複数の周波数帯に対して設定された優先度の情報を格納する優先度情報格納部と、周波数帯別分析結果と、ガスタービンのプロセス量に基づいて、ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、複数の周波数帯で燃焼振動が発生していることを燃焼特性把握部で把握したときに、優先度情報格納部に格納された優先度の情報に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部とを備えることを特徴とすることができる。
【００１６】
また、本発明は、ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力するステップと、周波数帯別分析結果と、ガスタービンのプロセス量に基づいて、ガスタービンの燃焼振動の特性を把握するステップと、複数の周波数帯で燃焼振動が発生しているときに、予め設定された優先度に基づき、優先度の高い周波数帯の燃焼振動が抑制されるよう、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整するステップと、を備えることを特徴とするガスタービンの制御方法として捉えることもできる。
【００１７】
また、本発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、周波数分析の結果を複数の周波数帯に分割した周波数帯別分析結果を出力する周波数解析部と、周波数帯別分析結果と、ガスタービンのプロセス量に基づいて、ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握部と、燃焼振動が発生していることを燃焼特性把握部で把握したときに、燃焼振動が抑制されるよう、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する制御部と、制御部にて、燃焼振動を抑制させるための調整を行っていない状態で、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた最適な運転条件に応じ、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する探索制御部と、を備えることを特徴とすることもできる。
このようにして、燃焼振動を抑制させるための調整を行っていない状態、つまり安定な状態にあるときに、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させることによって、最適な運転条件を探索することができる。そして、得られた最適な運転条件に応じ、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整することで、単に安定した運転条件ではなく、より良い運転条件とすることができる。このとき、探索制御部は、燃焼振動に対する安定度が最も高い運転条件を、最適な運転条件とすることができるだけでなく、燃焼振動に対する安定度に加えてガスタービンの熱効率を評価し、最適な運転条件を探索することもできる。
探索制御部では、予め決められたプロファイルに基づき、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させることができる。また、プロファイルに基づいて燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させたときに燃焼振動が生じるか否かを予測し、燃焼振動が生じると予測されたときに、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方の変動を中止することもできる。さらに、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させた結果、燃焼振動が生じたときに、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方の変動を中止しても良い。
燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させた結果、燃焼振動が生じることもある。このようなとき、制御部で、燃焼振動が抑制されるように、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整するのが好ましい。
【００１８】
本発明のガスタービンシステムは、燃焼器を有するガスタービンと、ガスタービンで燃焼振動が生じていない状態で、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた最適な運転条件に応じ、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する探索制御部と、を備えることを特徴とする。
探索制御部では、ガスタービンを起動または停止させる毎に、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させ、複数回の起動または停止を行い、起動または停止時における最適な運転条件を探索することもできる。
【００１９】
本発明は、ガスタービンの燃焼器内での圧力または加速度の振動を周波数分析し、その分析結果を出力する結果出力ステップと、分析結果とガスタービンのプロセス量に基づいて、ガスタービンの燃焼振動の特性を把握する特性把握ステップと、特性把握ステップでガスタービンの燃焼特性を把握した結果、燃焼振動が発生しているときに、燃焼振動が抑制されるよう燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する振動抑制ステップと、振動抑制ステップを実行していない状態で、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を変動させて最適な運転条件を探索し、得られた最適な運転条件に応じ、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整する条件探索ステップと、を備えることを特徴とするガスタービンの制御方法として捉えることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、複数の周波数帯域で燃焼振動が生じている場合等においても、燃焼振動を有効に抑制し、常に良好な燃焼状態を維持することが可能となる。
また、本発明によれば、安定した状態にあるときに運転条件の探索を自動的に行うことで、より安定度が高く、経済性、環境保護性の良好な運転を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明であるガスタービン制御装置及びガスタービンシステムの実施の形態に関して、添付図面を参照して説明する。
本実施形態において、ガスタービンに使用される制御装置を例に示して説明するが、他の燃焼振動が発生する燃焼装置の制御においても、適用可能である。
【００２２】
図１を参照して、本発明であるガスタービン制御装置及びガスタービンシステムに関わるガスタービン２について説明する。
図１は、ガスタービン２の構成を示す概略図である。ガスタービン２は、ガスタービン本体部１００と燃焼部１１０とを具備する。
【００２３】
ガスタービン本体部１００は、入口案内翼１０２を有する圧縮機１０１、回転軸１０３、タービン１０４を具備し、タービン１０４には、発電機１２１が接続している。
【００２４】
タービン１０４は、燃焼ガス導入管１２０と燃焼ガスを外部に排出する配管とに接続している。また、回転軸１０３を介して圧縮機１０１及び発電機１２１に結合している。そして、燃焼ガス導入管１２０経由で、燃焼器１１１から燃焼ガスの供給を受ける。その燃焼ガスの有するエネルギーを回転エネルギーに変換して回転する。その回転により、発電機１２１や圧縮機１０１を回転する。発電に使用した燃焼ガスは、外部に排出する。
【００２５】
圧縮機１０１は、外部から空気を導入する配管と圧縮空気導入部１１２とに接続している。
また、回転軸１０３を介してタービン１０４及び発電機１２１に結合しており、タービン１０４の回転が伝達されて回転し、その回転により、外部から空気を導入する。そして導入した空気を、圧縮して、燃焼器１１１へ送出する。
【００２６】
入口案内翼１０２は、圧縮機１０１の空気導入側の回転翼である。入口案内翼１０２の回転翼の角度を制御することにより、回転数一定でも、圧縮機１０１へ導入する空気の流量を調整することが可能である。回転翼の制御は、後述のガスタービン制御部（制御部）３により行われる。
【００２７】
回転軸１０３には、圧縮機１０１、タービン１０４、発電機１２１が接続され、タービン１０４の回転力を圧縮機１０１及び発電機１２１に伝達する。
発電機１２１は、回転軸１０３によりタービン１０４と接続しており、タービン１０４の回転エネルギーを電力エネルギーに変換する。
【００２８】
燃焼部１１０は、圧縮空気導入部１１２、バイパス空気導入管１１７、バイパス弁１１８、バイパス空気混合管１１９、燃焼ガス導入管１２０、燃焼器１１１、メイン燃料流量制御弁１１３、パイロット燃料流量制御弁１１４、メイン燃料供給弁１１５、パイロット燃料供給弁１１６とを具備する。
【００２９】
圧縮空気導入部１１２は、圧縮機１０１に接続された導入管や燃焼部１１０のケーシング（車室）内の空気を導く空間等である。圧縮機１０１で圧縮された圧縮機吐出空気を燃焼器１１１へ導く。
【００３０】
バイパス空気導入管１１７は、圧縮空気導入部１１２内に一端部が開放されて接続され、他端部はバイパス弁１１８に接続している。バイパス空気導入管１１７は、圧縮機吐出空気の内、燃焼器１１１に供給しない分を、タービン１０４へバイパスする管である。
【００３１】
バイパス弁１１８は、一方をバイパス空気導入管１１７に接続し、他方をバイパス空気混合管１１９に接続している。バイパス弁１１８は、バイパス空気導入管１１７を通過する空気の流量を制御する弁である。空気流量の制御は、後述のガスタービン制御部３により行われる。
【００３２】
バイパス空気混合管１１９は、一端部をバイパス弁１１８に、他端部を燃焼ガス導入管１２０に接続している。バイパス空気混合管１１９は、バイパス弁１１８を通過した空気を、燃焼器１１１で生成した燃焼ガスと混合するために燃焼ガス導入管１２０に供給する。
【００３３】
メイン燃料流量制御弁１１３は、一方を外部から燃料を供給する配管に、他方を複数のメイン燃料供給弁１１５に接続した配管に接続している。メイン燃料流量制御弁１１３は、外部から供給される燃料の燃焼器１１１への流量を制御する。燃料流量の制御は、後述のガスタービン制御部３により行われる。メイン燃料流量制御弁１１３を経由する燃料は、燃焼器１１１のメインバーナーで使用される。
【００３４】
メイン燃料供給弁１１５は、一方をメイン燃料流量制御弁１１３につながる配管に、他方を燃焼器１１１のメインバーナーにつながる配管に接続している。燃焼器１１１のメインバーナーに供給する燃料を制御する弁である。
燃料流量の制御は、後述のガスタービン制御部３により行われる。
【００３５】
パイロット燃料流量制御弁１１４は、一方を外部から燃料を供給する配管に、他方を複数のパイロット燃料供給弁１１６に接続した配管に接続している。パイロット燃料流量制御弁１１４は、外部から供給される燃料の燃焼器１１１への流量を制御する。燃料流量の制御は、後述のガスタービン制御部３により行われる。パイロット燃料流量制御弁１１４を経由する燃料は、燃焼器１１１のパイロットバーナーで使用される。
【００３６】
パイロット燃料供給弁１１６は、一方をパイロット燃料流量制御弁１１４につながる配管に、他方を燃焼器１１１のパイロットバーナーにつながる配管に接続している。燃焼器１１１のパイロットバーナーに供給する燃料を制御する弁である。燃料流量の制御は、後述のガスタービン制御部３により行われる。
【００３７】
燃焼器１１１は、空気を供給する圧縮空気導入部１１２と、燃料を供給するメイン燃料供給弁１１５につながる配管と、燃料を供給するパイロット燃料供給弁１１６とにつながる配管と、燃焼ガスを送出する燃焼ガス導入管１２０に接続している。そして、空気と燃料との供給を受け、それらを燃焼し、高温高圧の燃焼ガスを生成する。生成された燃焼ガスは、タービン１０４に向けて送出する。
【００３８】
燃焼ガス導入管１２０は、一端部を燃焼器１１１に、他端部をタービン１０４に接続している。また、途中にバイパス空気混合管１１９が接合している。燃焼ガス及びバイパス空気をタービン１０４に供給する配管である。
【００３９】
上記したような燃焼部１１０は、複数（ｍ基）の燃焼器を有している。ここでは、複数の燃焼器１１１−１〜ｍの全てに共通の説明の場合には、燃焼器１１１とし、個別の燃焼器についての説明の場合には、例えば、燃焼器１１１−１（１番目の燃焼器の意味）と記す。燃焼器１１１に付属の構成であるバイパス空気導入管１１７、バイパス弁１１８、バイパス空気混合管１１９、燃焼ガス導入管１２０、メイン燃料供給弁１１５及びパイロット燃料供給弁１１６についても、同様である。
【００４０】
このような構成のガスタービン２において、外部から導入された空気は、圧縮機１０１で圧縮され、各燃焼器１１１へ供給される。一方、燃料の一部は、パイロット燃料流量制御弁１１４経由で、各燃焼器１１１のパイロット燃料供給弁１１６に達する。そして、そこから各燃焼器１１１へ導入される。また、残りの燃料は、メイン燃料流量制御弁１１３経由で、各燃焼器１１１のメイン燃料供給弁１１５に達する。そして、そこから各燃焼器１１１へ導入される。導入された空気及び燃料は、各燃焼器１１１において燃焼する。燃焼により発生した燃焼ガスは、タービン１０４に導入され、タービン１０４を回転させる。その回転エネルギーにより、発電機１２１が発電する。
【００４１】
本実施形態のガスタービンシステム１は、ガスタービン２と、ガスタービン２を制御するガスタービン制御部３とを具備する。
図２は、ガスタービン２をガスタービン制御部３で制御するための機能的構成を示すためのブロック図である。
ここで、ガスタービン制御部３でガスタービン２を制御するため、ガスタービン２には、プロセス量計測部４、圧力変動測定部（センサ）５、加速度測定部（センサ）６、操作機構７を有する。
【００４２】
プロセス量計測部４は、ガスタービン２の運転中における、運転条件や運転状態を示すプロセス量を計測する各種計測機器である。プロセス量計測部４は、ガスタービン２上の然るべき部位に設置され、測定結果は、予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、ガスタービン制御部３の制御器１０（後述）へ出力する。ここで、プロセス量（プラント状態量）は、例えば、発電電力（発電電流、発電電圧）、大気温度、湿度、各部での燃料流量及び圧力、各部での空気流量及び圧力、燃焼器１１１での燃焼ガス温度、燃焼ガス流量、燃焼ガス圧力、圧縮機やタービンの回転数、タービン１０４からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等をはじめとする排出物濃度等である。ここでプロセス量計測部４は、ガスタービン２に供給される燃料や空気の量等の操作可能な「操作量（プラントデータ）」の他に、例えば、大気温度といった気象データ、要求によって決定される発電機の負荷の大きさ（ＭＷ）等の「操作できない状態量」を計測している。なお、本実施形態において、「プロセス量」とは、「操作量（プラントデータ）」及び「操作できない状態量」を含む。
【００４３】
圧力変動測定部５は、燃焼器１１１−１〜ｍのそれぞれに取り付けられた圧力測定器である。圧力変動測定部５は、制御器１０からの指令により、予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、燃焼により発生する各燃焼器１１１−１〜ｍ内の圧力変動測定値を、ガスタービン制御部３へ出力する。
【００４４】
加速度測定部６は、各燃焼器１１１−１〜ｍに取り付けられた加速度測定器である。この加速度測定部６は、制御器１０からの指令により、予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、燃焼により発生する各燃焼器１１１−１〜ｍの加速度（位置の２階微分）を計測し、その測定値を、ガスタービン制御部３へ出力する。
【００４５】
操作機構７は、制御器１０からの指令により、メイン燃料流量制御弁１１３及びメイン燃料供給弁１１５−１〜ｍの開度を操作する機構であり、これによりメイン燃料の流量制御を行う。全体のメイン燃料の流量制御を、メイン燃料流量制御弁１１３の調整により行い、各燃焼器１１１−１〜ｍのメイン燃料の流量制御を、各メイン燃料供給弁１１５−１〜ｍの調整により行う。
また、操作機構７は、制御器１０からの指令により、パイロット燃料流量制御弁１１４及びパイロット燃料供給弁１１６−１〜ｍの開度を操作し、パイロット燃料の流量制御を行う。全体のパイロット燃料の流量制御を、パイロット燃料流量制御弁１１４の調整により行い、各燃焼器１１１−１〜ｍのパイロット燃料の流量制御を、各パイロット燃料供給弁１１６−１〜ｍの調整により行う。
さらに、操作機構７は、制御器１０からの指令により、バイパス弁１１８−１〜ｍの開度を操作し、各燃焼器１１１−１〜ｍへ供給する空気の流量制御を行う。具体的には、各燃焼器１１１−１〜ｍにおいて、バイパス弁１１８−１〜ｍの開度を大きく（あるいは小さく）し、バイパス側に流れる空気流量を増加（あるいは減少）することにより、燃焼器１１１−１〜ｍに供給される空気の流量を制御する。
また、操作機構７は、制御器１０からの指令により、入口案内翼１０２の回転翼の角度を操作し、圧縮機１０１に導入される空気の流量制御を行う。
【００４６】
ガスタービン制御部３は、制御器１０と、自動調整部（探索制御部）２０とを備える。
制御器１０は、プロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から出力される測定値を受け取り、これを自動調整部２０に転送する。また、この制御器１０は、自動調整部２０からの指令に基づき、メイン燃料流量制御弁１１３及びメイン燃料供給弁１１５、パイロット燃料流量制御弁１１４及びパイロット燃料供給弁１１６、バイパス弁１１８、入口案内翼１０２を、操作機構７で操作するための信号を出力する。
【００４７】
図３に示すように、自動調整部２０は、入力部２１、状態把握部２２、対策決定部２３、出力部２４、周波数解析・センサ異常診断部（周波数解析部、センサ異常検出部）２５、ガスタービン異常診断部（タービン異常検出部）２６、燃料特性把握部２７、燃焼特性把握部２８、データベース３０、基礎データベース（優先度情報格納部）３１、知識データベース３２、を機能的に備えた構成となっている。
自動調整部２０では、燃焼振動が発生したときに、振動を抑制するのに最も効果的な方向に操作量（プロセス量）を変化させる制御を行う。
この自動調整部２０では、入力部２１にて、制御器１０から転送されたプロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から出力される、プロセス量や圧力、加速度のデータを受け取る。そして、状態把握部２２にて、ガスタービン２の状態等を把握、燃焼特性把握部２８で各燃焼器１１１−１〜ｍの燃焼特性を把握する。対策決定部２３では、状態把握部２２および燃焼特性把握部２８で把握した内容に基づき、ガスタービン２で、燃焼振動が発生しないような対策、つまりメイン燃料流量制御弁１１３及びメイン燃料供給弁１１５、パイロット燃料流量制御弁１１４及びパイロット燃料供給弁１１６、バイパス弁１１８、入口案内翼１０２を調整するか否か、および、調整する場合にはその調整部位と調整量、を決定する。出力部２４では、対策決定部２３での決定に応じた信号を、制御器１０に出力するのである。
【００４８】
以下、自動調整部２０についての上記したような機能について、実際に行われる処理の流れに沿って説明する。
図４に示すものは、予めガスタービン制御部３に導入されたプログラムに基づいて実行されることで、自動調整部２０としての機能を発現するための処理の流れを示すものである。この処理は、ガスタービン２を稼働させるためのプログラムの一部として組み込まれるものであり、ガスタービン２が稼働している間、所定時間毎に一連の処理を実行する。
まず、プロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から出力され、制御器１０から転送されたプロセス量や圧力、加速度のデータの入力を、入力部２１で受ける(ステップＳ１０１)。すると入力部２１は、そのデータを、状態把握部２２、周波数解析・センサ異常診断部２５、ガスタービン異常診断部２６、燃料特性把握部２７に受け渡す。
【００４９】
燃料特性把握部２７では、プロセス量計測部４で計測された、ガスタービン２に供給される燃料の特性を把握する(ステップＳ１０２)。ガスタービン２に供給される燃料は、例えば図示しないタンク内に貯えられているわけであるが、タンク内においては、時間の経過とともに、タンク内で燃料を構成する成分のうち、重い分子が下降し、軽い分子が上昇する。その結果、ガスタービン２に供給される燃料成分（カロリー）が、タンク内の燃料残量等に応じて変動する。このため、対策決定部２３で対策（燃空比の増減）を決定するに際し、そのときガスタービン２に供給されている燃料成分に応じ、調整を加えるのが好ましい。
これには、プロセス量計測部４として、タンクからガスタービン２に至る燃料系統に、カロリーメータや、燃料の組成を測る測定器を設ける。そして、燃料特性把握部２７は、これによって得られる燃料のカロリーや組成のデータに基づき、燃空比を増減する際の調整量を決定し、これを状態把握部２２に出力するのである。
また、プロセス量計測部４で燃料のカロリーや組成をリアルタイムで計測するのではなく、予め、タンク内の燃料の残量と、燃料成分の変化との関係を計測し、これに基づいて調整量を決定するためのテーブルやチャートを作成しておくようにしてもよい。その場合、プロセス量計測部４では、タンク内の燃料の残量を計測し、燃料特性把握部２７では、計測された燃料の残量に基づいて、燃空比を増減する際の調整量を決定する。また、タンクからの供給に限らず、パイプラインにより燃料を供給される場合も同様である。
【００５０】
続いて、ガスタービン異常診断部２６にて、ガスタービン２に異常がないかどうかを診断する(ステップＳ１０３)。
これには、プロセス量計測部４で計測されたガスタービン２の各部の温度や流量のデータを入力部２１から受け取り、これに基づき、ガスタービン２の異常の有無を判断する。例えば、ガスタービン２の特定部分の温度が、予め設定したしきい値以上に上昇していたり、特定部分の流量がしきい値以下に低下していた場合等に、ガスタービン２自体に異常が発生している、と判断するのである。
ガスタービン異常診断部２６では、その診断結果、つまりガスタービン２に異常があるか否かの結果を状態把握部２２に転送する。
【００５１】
ここで、ガスタービン異常診断部２６から、ガスタービン２に異常がある、との診断結果が転送された場合、ガスタービン制御部３は、アラームや警告ランプ等の報知手段により、ガスタービン２に異常が生じていることをオペレータ等に向けて報知し(ステップＳ１０４)、燃空比等の調整処理には進まない。
【００５２】
ガスタービン２に異常が認められなかった場合は、続いて、周波数解析・センサ異常診断部２５にて、内圧変動や加速度の周波数解析、およびセンサの異常診断を行う(ステップＳ１０５)。
周波数解析・センサ異常診断部２５は、各燃焼器１１１−１〜ｍにおいて、圧力変動測定部５で計測された圧力変動測定値に基づいて、圧力の変動（振動）の周波数分析（高速フーリエ変換：ＦＦＴ）を行う。
図５は、圧力変動測定部５により測定された圧力変動測定値に基づいて、周波数解析・センサ異常診断部２５にて周波数分析を行った結果の一例である。横軸は周波数、縦軸は振動の強度（レベル）を示している。図５に示すように、燃焼器１１１において発生する燃焼振動（圧力振動及び加速度振動）は、複数の振動の周波数を有する。
各周波数の振動は、それぞれ複雑な要因により発生しているために、画一的な制御、あるいは、一つのパラメータを制御することだけでは、振動を抑えることは難しい。また、振動数により、ガスタービン２に与える影響が異なる。従って、同じ振動強度でも、ある周波数では許容範囲であっても、他の周波数においては致命的である場合もありうる。以上の点から、ガスタービン２の運転条件の制御は、振動の周波数に応じて、複数のパラメータに対して行う必要がある。
【００５３】
そこで、周波数解析・センサ異常診断部２５は、図６に示すように、内圧変動や加速度の周波数解析結果を、複数（ｎ）の周波数帯に区切って、周波数帯別分析結果として出力する。なお、周波数解析・センサ異常診断部２５は、加速度測定部６で計測された加速度測定値に基づいて、加速度の周波数分析を行うこともできる。
ここで、周波数帯とは、周波数解析・センサ異常診断部２５が周波数分析を行った結果に基づいて、対応を行う最小単位となる周波数領域である。まず、圧力及び加速度の変動を調べる周波数範囲を決定する。例えば、図５においては、振動は、主に０〜５０００Ｈｚで発生していることから、周波数範囲を０〜５０００Ｈｚとする。そして、その周波数範囲を、適当な大きさの周波数帯に区切り、ｎ個に分割する。例えば、５０Ｈｚ毎に区切るとすると、ｎ＝１００となる。
なお、この周波数帯は、必ずしも一定の大きさである必要はない。
周波数解析・センサ異常診断部２５は、上記のようにして得た、圧力又は加速度の周波数帯別分析結果を、状態把握部２２に出力する。
【００５４】
また、周波数解析・センサ異常診断部２５では、圧力変動測定部５、加速度測定部６において、圧力測定器や加速度測定器自体、あるいは圧力測定器や加速度測定器から出力されるデータが入力部２１に入力されるまでのデータ転送系統に異常がないか否かを診断する。
ここで、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、圧力測定器や加速度測定器あるいはデータ転送系統に異常がある場合に、周波数解析・センサ異常診断部２５で周波数分析を行うことで出力される分析結果の例である。
図７（ａ）では、図中符号（Ａ）で示した箇所に、電源周波数成分（例えば６０Ｈｚ）のノイズが現れている。また、図７（ｂ）では、全周波数帯域にわたって、ランダム状のノイズが乗り、本来のレベル（図５参照）に比較し、レベルが全体に上昇している。また図７（ｃ）では、符号（Ｂ）で示した、数十Ｈｚ未満の領域、特に直流成分でパルス状ノズルが乗っており、これによってレベルが上昇している。この他、圧力測定器や加速度測定器自体が劣化した場合には、全周波数帯域にわたって、レベルが下がる。
周波数解析・センサ異常診断部２５において、振動レベルが予め設定した範囲から外れるか否かを判断し、範囲から外れた場合には、圧力測定器や加速度測定器あるいはデータ転送系統に異常があると判定し、その判定結果を状態把握部２２に出力する。周波数解析・センサ異常診断部２５では、上記したようなパターンの分析結果が得られた場合に、これを検出できるようなしきい値を設定しておくことで、圧力測定器や加速度測定器自体、あるいは圧力測定器や加速度測定器から出力されるデータが入力部２１に入力されるまでのデータ転送系統に異常がないか否かを診断し、その結果を、状態把握部２２に出力する。
【００５５】
なおここで、周波数解析・センサ異常診断部２５では、圧力測定器や加速度測定器を複数組設けておき、これら複数組の圧力測定器や加速度測定器での測定結果を比較することで、これら複数組の圧力測定器や加速度測定器、あるいは圧力測定器や加速度測定器から出力されるデータのデータ転送系統に異常が発生したか否かを判定することもできる。例えば、圧力測定器や加速度測定器を奇数組設け、異なる分析結果が得られた場合、多数決で最も多い分析結果を採用することができる。
【００５６】
また、加速度測定部６は、燃焼器１１１自体の振動を加速度として検出するため、１つの加速度測定部６で複数の燃焼器１１１で発生する燃焼振動を監視することができる。したがって、一つの燃焼器１１１に設けられた圧力変動測定部５がセンサ異常と判断されても、加速度測定部６によって燃焼振動を検知することができる。加速度測定部６を複数設けた場合には、圧力変動測定部５で燃焼振動を検知していなくとも、少なくとも二つの加速度測定部６で燃焼振動を検知した場合に、燃焼振動が発生していると判定すれば、信頼性を高めることができる。また、圧力変動測定部５、加速度測定部６の両方で検知した場合に、燃焼振動が発生していると判定しても、同様に信頼性を高めることができる。
【００５７】
さて次に、この一連の処理が２サイクル目以降である場合、それ以前の処理サイクルで何らかの調整を行った場合、その調整を行ったことによる効果の評価を開始する(ステップＳ１０６)。
これにはまず、状態把握部２２で、圧力又は加速度の周波数帯別分析結果を、予め設定したしきい値と比較する(ステップＳ１０７)。
ここで、しきい値については、各周波数帯（周波数帯１〜ｎ）の各々について、一つである必要はない。すなわち、複数のしきい値を用意することもできる。一般には、生じている燃焼振動が直ちに調整の必要な状態であるか否かを判定するためのしきい値（これを管理値と称する）を用いるわけであるが、これに加え、燃焼振動が生じているものの直ちに調整は必要の無い、燃焼振動の予兆が生じている状態であるか否かを判定するためのしきい値を用いることもできる。
しきい値との比較の結果、管理値を逸脱しておらず、しかも燃焼振動の予兆が無い場合、プロセス量計測部４で計測したプロセス量に基づき、前回の処理サイクル時とのガスタービン２の稼働状態の変化の有無を判定する(ステップＳ１０８)。その結果、稼働状態に変化がなければステップＳ１０１に戻り、次の処理サイクルに入る。その一方、稼働状態が変化していれば、前回の処理サイクルで行った調整内容と、その結果変化した稼働状態のデータをデータベース３０に追加・更新して蓄積する(ステップＳ１０９)。
【００５８】
また、ステップＳ１０７でしきい値との比較の結果、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定された場合も、そのときの前回の処理サイクルで行った調整内容と、その結果変化した稼働状態のデータをデータベース３０に蓄積する(ステップＳ１１０)。
【００５９】
ステップＳ１０９あるいはＳ１１０において、データベース３０に蓄積されるデータは、例えば図８のような形式で格納される。データベース３０は、プロセス量及び各周波数帯での振動強度の最大値Ｙｉｎを時系列に格納する。即ち、データベース３０では、プロセス量及び各周波数帯での振動強度の最大値Ｙｉｎが時刻ｔ１、ｔ２…毎に整理されて格納されており、制御器１０及び周波数解析・センサ異常診断部２５からこれらのデータが時々刻々とデータベース３０に送信されてくると、それらのデータがデータベース３０に追加記憶される。データベース３０に蓄積される振動強度のデータは、圧力振動のみでもよいし、加速度振動のみでもよいし、圧力振動及び加速度振動の両方でもよい。
図８は、時刻ｔ１のときに、バイパス弁１１８の弁開度がＸ１１−１、パイロット比がＸ１２−１、大気温度がＸ２１−１、発電機の負荷（ＭＷ）がＸ２２−１であり、第１周波数帯での振動強度の最大値がＹ１１−１、第２周波数帯での振動強度の最大値がＹ１２−１、第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹｉｎ−１であることを示している。
同様に、図８は、時刻ｔ２のときに、バイパス弁１１８の弁開度がＸ１１−２、パイロット比がＸ１２−２、大気温度がＸ２１−２、発電機の負荷がＸ２２−２であり、第１周波数帯での振動強度の最大値がＹ１１−２、第２周波数帯での振動強度の最大値がＹ１２−２、第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹｉｎ−２であることを示し、また、時刻ｔｎのときに、バイパス弁１１８の弁開度がＸ１１−ｎ、パイロット比がＸ１２−ｎ、大気温度がＸ２１−ｎ、発電機の負荷がＸ２２−ｎであり、第１周波数帯での振動強度の最大値がＹ１１−ｎ、第２周波数帯での振動強度の最大値がＹ１２−ｎ、第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹｉｎ−ｎであることを示している。
上記のように、図８におけるＸ１１−１、Ｘ１１−２、Ｘ１１−ｎ等の枝番号は、時刻ｔ１、ｔ２、ｔｎに対応している。本実施形態においては、時刻ｔ１、ｔ２、ｔｎによって異なる扱いはせず、共通の説明で済むため、以下では、その枝番号を省略して説明する。
【００６０】
さて、前記したように、ステップＳ１０７でしきい値との比較の結果、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定された場合は、続いて、発生している燃焼振動の特性を算出する(ステップＳ１１１)。
これには、燃焼特性把握部２８において、データベース３０に格納された、周波数解析・センサ異常診断部２５からの圧力又は加速度の周波数帯別分析結果と、プロセス量計測部４からのプロセス量とに基づいて、燃焼特性をモデル化するための数式モデルを構築する。なお、以下に説明する燃焼特性把握部２８の基本的な機能は、本出願の出願人による出願である特開２００２−４７９４５号にも記載されている。
【００６１】
例えば、燃焼器数をｍ、モデル化すべき周波数帯数をｎとすると、例えば次式（１）のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。
Ｙｉｊ＝ａｉｊ，０＋ａｉｊ，１×Ｘ１１＋ａｉｊ，２×Ｘ１２＋ａｉｊ，３×Ｘ２１＋ａｉｊ，４×Ｘ２２・・・（１）
【００６２】
ここで、
Ｙｉｊ：第ｉ燃焼器（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）の第ｊ周波数帯（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）の最大振幅値
Ｘ１１：操作量１の値（本例では、バイパス弁１１８の弁開度）
Ｘ１２：操作量２の値（本例では、パイロット比）
Ｘ２１：操作量できない状態量１の値（本例では、気象データ）
Ｘ２２：操作できない状態量２の値（本例では、発電機の負荷（ＭＷ））
ａｉｊ，０、ａｉｊ，１、ａｉｊ，２、ａｉｊ，３、ａｉｊ，４：係数パラメータ
である。
【００６３】
燃焼特性把握部２８は、データベース３０に時刻（ｔ１、ｔ２…）ごとに整理して格納された最大振幅値Ｙｉｊ、操作量Ｘ１１、Ｘ１２、操作できない状態量Ｘ２１、Ｘ２２を用いて、上記（１）式の係数パラメータａｉｊ，０、ａｉｊ，１、ａｉｊ，２、ａｉｊ，３、ａｉｊ，４を求める。係数パラメータａｉｊ，０、ａｉｊ，１、ａｉｊ，２、ａｉｊ，３、ａｉｊ，４の解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００６４】
ここで、最大振幅値Ｙｉｊとは、圧力変動測定部５及び加速度測定部６により測定された測定結果のデータを周波数解析・センサ異常診断部２５にてＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間（ｔ１、ｔ２…）内に得られた最大振幅値である。
図６においては、第１周波数帯の最大振幅値がＹｉ１、第２周波数帯の最大振幅値がＹｉ２、第ｎ周波数帯の最大振幅値がＹｉｎであることが示されている。
【００６５】
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルやニューラルネットワーク等の非線形モデルとしてもよい。また、ガスタービン２から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、質量収支等の法則に基づいて変換した値を用いてもよい。
【００６６】
燃焼特性把握部２８は、時刻ｔ１、ｔ２…毎に得られる上記数式モデル（１）を用いて燃焼振動の発生し易い領域を求める。
【００６７】
例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ’１１、Ｘ’１２、Ｘ’２１及びＸ’２２である時の、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ’ｉｊは次式（２）で求める。
Ｙ’ｉｊ＝ａｉｊ，０＋ａｉｊ，１×Ｘ’１１＋ａｉｊ，２×Ｘ’１２＋ａｉｊ，３×Ｘ’２１＋ａｉｊ，４×Ｘ２２・・・（２）
【００６８】
上記のように、係数パラメータａｉｊ，０、ａｉｊ，１、ａｉｊ，２、ａｉｊ，３、ａｉｊ，４は、例えば最小二乗法により求められている。
【００６９】
図６に示すように、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯（周波数帯１〜ｎ）の最大振幅値には、燃焼器や周囲の設備の構造面からしきい値Ｚｉ１、Ｚｉ２、…Ｚｉｎが設けられている。そのしきい値Ｚｉ１、Ｚｉ２、…Ｚｉｎは、周波数解析・センサ異常診断部２５に格納されている。ここで、しきい値Ｚｉ１、Ｚｉ２、…Ｚｉｎとは、各周波数帯において、許容できる最高の振動強度を示す値である。このしきい値Ｚｉ１、Ｚｉ２、…Ｚｉｎは、例えば、その周波数の振動により、共振する部材や構造があるか、損傷を受け易い部材や構造があるか、どのくらいの強度の振動まで許容できるか等により決定される。
【００７０】
周波数解析・センサ異常診断部２５から送られてきた第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の最大振幅値のしきい値をＺｉｊとすると、
Ｚｉｊ＝ａｉｊ，０＋ａｉｊ，１×Ｘ’１１＋ａｉｊ，２×Ｘ’１２＋ａｉｊ，３×Ｘ’２１＋ａｉｊ，４×Ｘ２２・・・（３）
となるＸ’１１、Ｘ’１２、Ｘ’２１及びＸ’２２が存在することになる。
【００７１】
今、制御器１０において操作できない状態量１及び操作できない状態量２の値が燃焼特性把握部２８に入力されたとすると、（３）式のうち、Ｘ’１１及びＸ’１２以外は定数となり、（３）式を満たす（Ｘ’１１、Ｘ’１２）を容易に求めることができる。
【００７２】
制御器１０から与えられたαｋ（ｋ＝１、２、・・・、ｐ）なるゲインにより、
αｋＺｉｊ＝ａｉｊ，０＋ａｉｊ，１×Ｘ’１１＋ａｉｊ，２×Ｘ’１２＋ａｉｊ，３×Ｘ’２１＋ａｉｊ，４×Ｘ２２・・・（４）
として（Ｘ’１１、Ｘ’１２）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯域毎にｐ本の線を求めることができる。図９は、これを示したものである。ここで、係数パラメータａｉｊ，２が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａｉｊ，２が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００７３】
燃焼特性把握部２８は、制御器１０から与えられる第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の最大振幅値のしきい値Ｚｉｊ（ｉ＝１、２、・・・ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、ゲインαｋ（ｋ＝１、２、・・・ｐ）及び特定の２つ（運転実績である各時刻ｔ１、ｔ２…での操作できない状態量Ｘ２１、Ｘ２２）を除く変数の値（運転実績である各時刻ｔ１、ｔ２…でのＸ１１、Ｘ１２）と、最小２乗法等により求めた係数パラメータａｉｊ，０、ａｉｊ，１、ａｉｊ，２、ａｉｊ，３、及びａｉｊ，４から、全ての燃焼器の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求める。図１０は、燃焼特性把握部２８により求められた、横軸をＸ１１、縦軸をＸ１２とする燃焼振動領域の例を示している。この例では、ゲインαｋごとに等高線のように燃焼振動領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。
【００７４】
なお、図１０は、上記の通り、説明の都合上、操作量を２変数としたことに伴い、２次元座標に示されているが、操作量をＮ変数とすれば、Ｎ次元座標空間に示される。
【００７５】
さて、対策決定部２３は、状態把握部２２から調整命令を入力したときには、その調整命令に応答して、現在の運転状態（Ｘ１１＝ｘａ、Ｘ１２＝ｘｂ）を調整するための対策内容（対策箇所と調整量）を決定する(ステップＳ１１２)。
このとき、複数の周波数帯域において、最大振幅値Ｙｉｊがしきい値Ｚｉ１、Ｚｉ２、…Ｚｉｎを超えている場合、予め設定され、基礎データベース３１に記憶された優先順位（優先度）に基づき、優先順位の高い周波数帯域に対し、調整を施す。ここでは、最も低い周波数帯域の優先度を最も高くし、次は、高周波側の周波数帯域から優先度を順次高く設定している。これは、最も低い周波数帯域で燃焼振動が生じる場合には、ガスタービン２の火が消えやすい状況になっている可能性が高いこと、また高い周波数帯域では燃焼振動によるエネルギーが大きいため、損傷などを及ぼす影響力が強いからである。
【００７６】
調整を施す周波数帯域を選択した後、調整量を決定する。これには、対策決定部２３で、現在の運転状態（Ｘ１１＝ｘａ、Ｘ１２＝ｘｂ）を調整すべき方向を最適化手法により決定する。以下では、最適化手法として、最急降下法を用いる例について説明する。但し、その最適化手法は、最急降下法に限定されるものではない。
【００７７】
即ち、対策決定部２３は、燃焼特性把握部２８により求めた図１０を参照し、現在の運転状態（Ｘ１１＝ｘａ、Ｘ１２＝ｘｂ）を示す点Ｑ１よりも、図１０における、より中央部側の線（α２＝０．８）に対して、垂直に仮想線Ｌを引き、そのままα２の線で囲まれた領域内まで延ばし、さらにその仮想線Ｌがα２の線に当たる位置Ｑ２（Ｘ１１＝ｘｃ、Ｘ１２＝ｘｄ）まで延ばす。次に、点Ｑ２から、図１０における、より中央部側の線（α３＝０．６）に対して、垂直に仮想線Ｌを延ばす。対策決定部２３が点Ｑ１から点Ｑ２を経てその仮想線Ｌを延ばす方向が、対策決定部２３により決定される調整の方向である。
【００７８】
このとき、対策決定部２３では、燃焼特性把握部２８において、燃焼特性が十分に把握できない場合、知識データベース３２に蓄積された、過去に施した調整と、その調整を施すことで生じたガスタービン２の稼働状態の変化とを関連付けた情報に基づき、調整の方向を決定することができる。
また、ガスタービン２を設置した直後等、データベース３０に十分なデータが蓄積されていない場合、基礎データベース３１および知識データベース３２に蓄積されたデータを用い、調整の方向を決定することができる。
ここで、基礎データベース３１には、既に設置・稼働が行われている他の同型のガスタービン２において採取されたデータにより解析して得られた標準的な燃焼特性を示す数式モデルやガスタービン２を運転する上での制約情報が格納されている。制約情報とは、例えば失火や逆火が発生しないための燃空比の制限値等である。また、知識データベース３２には、熟練した調整員の経験（ノウハウ）に基づいて設定された、「症状」と、そのような症状のときに有効な対策とを関連付けた経験情報が格納されている。対策決定部２３では、これら基礎データベース３１、知識データベース３２に格納された標準的な燃焼特性を示す数式モデル、制約情報、経験情報に基づき、調整の内容を決定することができるのである。
例えば、図１１では、第１周波数帯に対して調整を行うと決定された場合、まずはバイパス弁１１８を開くことを第１優先の対策とする。複数回の処理サイクルを経てなおも燃焼振動が収まらない場合や、運転する上での制約にかかり、対策を行うことができない場合には、第２優先の対策である、パイロット比の増加を実行するのである。もちろん、燃焼特性把握部２８において、燃焼特性が十分に把握できているときであっても、基礎データベース３１に格納された制約情報を用いて、調整の方向・量を決定することができる。
【００７９】
なお、上記したような調整を行うに際し、対策決定部２３では、状態把握部２２が燃料特性把握部２７から得た燃料特性のデータに基づき、その時点での燃料特性に応じた補正を加味することができる。
これら基礎データベース３１、知識データベース３２に格納された情報に基づいて施した調整の内容と、それに応じてその後に生じたガスタービン２の状態の変化は、次の処理サイクルでステップＳ１０７〜Ｓ１１０にて評価され、データベース３０に蓄積（反映）され、また、知識データベース３２の経験情報と異なる場合にはその更新に用いられる。
【００８０】
続いて、出力部２４は、対策決定部２３により決定された、調整の方向を示すデータを、制御器１０に出力する(ステップＳ１１３)。
これを受けた制御器１０は、出力部２４から入力した、上記調整の方向を示すデータに基づいて、操作機構７を制御し、メイン燃料流量制御弁１１３、パイロット燃料流量制御弁１１４、バイパス弁１１８及び入口案内翼１０２を操作し、バイパス弁開度Ｘ１１、パイロット比Ｘ１２をそれぞれ変化させる。即ち、制御器１０は、出力部２４から入力した、点Ｑ１から点Ｑ２に移行するような調整指示に対しては、バイパス弁開度Ｘ１１をｘａからｘｃまで変化させ、パイロット比Ｘ１２をｘｂからｘｄまで変化させるように、メイン燃料流量制御弁１１３、パイロット燃料流量制御弁１１４、バイパス弁１１８及び入口案内翼１０２の少なくともいずれか一つを制御する。更に、点Ｑ２から先に仮想線Ｌが延びる方向への調整指示に対しても、同様に、バイパス弁開度Ｘ１１、パイロット比Ｘ１２をそれぞれ変化させる。
ここで、パイロット比Ｘ１２とは、パイロット燃料流量／全燃料流量である。全燃料流量とは、メイン燃料流量とパイロット燃料流量の和である。よって、制御器１０は、パイロット比Ｘ１２を上げる場合、パイロット燃料流量を変えずに全燃料流量を下げるように調整することも可能であるし、もしくは全燃料流量を変えずにパイロット燃料流量を上げるように調整することも可能である。
【００８１】
上記に示したステップＳ１０１〜Ｓ１１３の一連の動作は、ガスタービン２の運転中、予め設定した時刻ｔ１，ｔ２…毎に繰り返し行われる。
【００８２】
上記実施形態によれば、ガスタービン２の運転を制御し、燃焼振動を抑制することができる。このとき、複数の周波数帯域で燃焼振動が発生している場合、予め決めた優先度に応じ、優先度の高い周波数帯域の燃焼振動が抑制されるよう、調整を行うようにした。これにより、緊急度の高い周波数帯域の燃焼振動を有効に抑制し、良好な燃焼状態を維持することが可能となる。
また、調整を行った後、ガスタービン２の状態の変化があった場合には、それをデータベース３０に反映するようにした。これにより、時間の経過とともに、どのような調整をすればガスタービン２がどのような反応をするのか、という情報を蓄積することができ、より確実な対策を取ることが可能となる。さらに、ガスタービン２を設置した直後、十分にデータベース３０にデータが蓄積されていない状態では、基礎データベース３１に格納された、他の同型ガスタービン２にて採取されたデータにより解析して得られた標準的な燃焼特性を示す数式モデルや制約情報、知識データベース３２に格納された、熟練調整員の経験に基づく経験情報のデータに基づき、調整を行うようにした。これにより、ガスタービン２の設置直後から、確実性の高い制御を行うことができる。しかも、知識データベース３２に格納された、制約情報や熟練調整員の経験に基づく経験情報のデータを、調整の内容と、それに応じてその後に生じたガスタービン２の状態の変化に基づいて更新すれば、過去に例が少なく不確実であった制約情報や経験情報を修正することができ、より確実な制御を行うことができる。これらの制約情報や経験情報は、これらに基づいて調整を行ったときのガスタービン２の反応をデータベース３０に蓄積することにより、これらの制約情報や経験情報を、より信頼性の高いものとすることができる。
【００８３】
また、ガスタービン２自体や、圧力変動測定部５、加速度測定部６に異常が発生している場合には、これを検出し、調整を行わないようにした。これにより、異常に早期に対処ができるうえ、誤った方向に調整するのを防止できる。また、データベース３０に、ガスタービン２自体や、圧力変動測定部５、加速度測定部６に異常が発生している場合の調整情報を蓄積することも無い。
加えて、燃料組成の変動に応じ、調整を加えることにより、燃焼状態をより安定したものとすることができる。
【００８４】
さて、このようなガスタービンシステム１は、自動調整部２０に、以下に示すような最適運転条件探索機能を備える構成とすることもできる。
ここでは、自動調整部２０では、燃焼振動が生じておらず、安定してガスタービン２が運転している定常状態にあるときに、運転条件を変動させ、より良い運転条件、好ましくは最適な運転条件を自動的に探索する。
このとき、より良い運転条件、最適な運転条件とするには、燃焼振動が生じないようにする安定度を重視するわけであるが、安定度だけでなく、経済性、環境保護性や、システム各部の寿命等を配慮し、運転条件を求めるのが好ましい。
また、運転条件を変動させるに際しては、過去に蓄積したデータに基づき、運転条件を変動させた場合の燃焼状態の変化を予測し、変動後も燃焼振動が生じないと判断できる場合のみ、運転条件を変動させる。
さらに、運転条件を変動させた結果、燃焼振動が生じてしまった場合には、燃焼振動を収束させる。その後、運転条件の変動範囲を変更し、再度運転条件の探索を行うこともできる。また、運転条件を変動させるのが好ましくない状況にあるときには、外部から、運転条件の探索を中止させることもできる。
加えて、この自動調整部２０では、ガスタービンシステム１の起動時や停止時についても、同様に運転条件を探索し、最適な運転条件を求めることもできる。
【００８５】
図１２は、このような機能を実現するための自動調整部２０の構成を示す図である。
この図１２に示すように、自動調整部２０は、探索機能を実現するための構成として、図３に示した構成と共通する、入力部２１、状態把握部２２、出力部２４、燃焼特性把握部２８、データベース３０、知識データベース３２の他、燃焼条件を変動させて探索を行うため、燃焼器１１１に供給する燃料または空気の少なくとも一方の流量を調整するための補正量を算出する補正量算出部４０、図６に示したように、内圧変動や加速度の周波数解析結果を複数（ｎ）の周波数帯に区切って、周波数帯別分析結果として出力する周波数解析部４１、プロセス量計測部４で計測されたプロセス量に基づいて各部の性能を評価するとともに、各部の寿命を評価する性能・寿命評価部４２、外部から入力された中止指令に基づき、運転条件の変動を停止させる中止指令入力部４３を機能的に備えた構成となっている。
【００８６】
以下、自動調整部２０についての上記したような探索機能について、実際に行われる処理の流れに沿って説明する。
図１３に示すものは、予めガスタービン制御部３に導入されたプログラムに基づいて実行されることで、自動調整部２０としての機能を発現するための処理の流れを示すものである。この処理は、ガスタービン２を稼働させるためのプログラムの一部として組み込まれるものであり、ガスタービン２が所定の条件を満たして稼働しているとき、一連の探索処理を実行する。
所定の条件とは、例えば、
条件１：発電機１２１における出力が、予め設定されたしきい値の範囲内に所定時間継続している負荷整定中にあること、
条件２：燃焼振動が所定時間出ていないこと。つまり、ステップＳ１０７において、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定されていない状態が所定時間以上継続していること、
条件３：吸気温度が、予め設定されたしきい値の範囲内に所定時間継続して留まっていること、
条件４：オペレータが、探索に移行することを許可する、探索許可モードを選択していること、
等がある。
【００８７】
探索処理に移行すると、まず、プロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から出力され、制御器１０から転送されたプロセス量や圧力、加速度のデータの入力を、入力部２１で受ける(ステップＳ２０１)。すると入力部２１は、そのデータを、状態把握部２２、周波数解析部４１に受け渡す。
【００８８】
続いて、周波数解析部４１にて、内圧変動や加速度の周波数解析を行う(ステップＳ２０２)。
周波数解析部４１は、図４のステップＳ１０５と同様、各燃焼器１１１−１〜ｍにおいて、圧力変動測定部５で計測された圧力変動測定値に基づいて、圧力の変動（振動）の周波数分析（ＦＦＴ）を行う。周波数解析部４１は、分析の結果として得た、圧力又は加速度の周波数帯別分析結果を、状態把握部２２に出力する。
【００８９】
状態把握部２２は、入力部２１から受け取ったプロセス量や圧力、加速度のデータを性能・寿命評価部４２に受け渡す。性能・寿命評価部４２では、これらに基づき、燃料の供給量と発電機１２１の発電量との比から熱効率を算出するとともに、圧縮機１０１における断熱効率等、ガスタービンシステム１の各要素の効率（要素効率）を、ガスタービンシステム１の性能の評価のために算出し、算出結果を状態把握部２２に返す(ステップＳ２０３)。
また、性能・寿命評価部４２では、ガスタービンシステム１のトータル運転時間、負荷履歴等に基づき、ガスタービンシステム１の各要素の消費寿命を算出するとともに、運転条件を変動することで予測される負荷に基づき、各要素の予寿命を算出することができる(ステップＳ２０４)。性能・寿命評価部４２は、算出された寿命情報を、状態把握部２２に返す。
【００９０】
この後、２サイクル目以降の処理の場合は、その時点での、入力部２１から受け取ったプロセス量や圧力、加速度のデータ、周波数解析部４１による圧力または加速度の周波数帯別分析結果を、プロセス量に含まれる運転条件を示すデータ、つまり「操作量（プラントデータ）」に関連付けてデータベース３０に追加して蓄積する（ステップＳ２０５）。
データベース３０にデータを追加する際、所定の基準を満たすときに、過去のデータを消去する。具体的には、図１４に示すように、運転条件をグラフ化したときに、パラメータ（プロセス量）毎に複数のセクションに区切り、グラフエリアを複数のグリッド領域に区分する。そして、データを追加するグリッド領域に、予め設定した数のデータが蓄積されている場合、一番古いデータを削除し、これに変えて新たなデータを追加するのである。これにより、似たような運転条件のデータばかりが数多く蓄積されるのを抑止できる。また、データを削除する際には、一番古いデータを削除するので、経時変化の影響の少ない、新しいデータを蓄積・活用できる。このため、データをデータベースに蓄積する際には、データに時刻情報を関連付けておくのが好ましい。
【００９１】
さて、状態把握部２２では、圧力又は加速度の周波数帯別分析結果を、予め設定したしきい値と比較する。このとき、燃焼振動が生じているものの直ちに調整は必要の無い、燃焼振動の予兆が生じている状態であるか否か、あるいは、生じている燃焼振動が直ちに調整の必要な状態であるか否かを判定するため管理値から逸脱していないか、をしきい値との比較で判定する(ステップＳ２０６)。
【００９２】
ステップＳ２０６でしきい値との比較の結果、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定された場合は、続いて、図４に示した処理のステップＳ１１１、Ｓ１１２に移行する。すなわち、燃焼特性把握部２８で、発生している燃焼振動の特性を算出し、燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求め、図３に示した、対策決定部２３で、現在の運転状態（Ｘ１１＝ｘａ、Ｘ１２＝ｘｂ）を調整すべき方向（対策）を決定し(ステップＳ１１１)、さらに出力部２４で、対策決定部２３により決定された、調整の方向を示す補正量のデータを、制御器１０に出力する(ステップＳ１１２)。
これを受けた制御器１０は、出力部２４から入力した、上記調整の方向を示すデータに基づいて、操作機構７を制御し、メイン燃料流量制御弁１１３、パイロット燃料流量制御弁１１４、バイパス弁１１８及び入口案内翼１０２を操作し、バイパス弁開度Ｘ１１、パイロット比Ｘ１２をそれぞれ変化させる。
【００９３】
このとき、対策決定部２３では、燃焼特性把握部２８において、燃焼特性が十分に把握できない場合、基礎データベース３１、知識データベース３２に格納された標準的な燃焼特性を示す数式モデル、制約情報、熟練した調整員の経験（ノウハウ）に基づいて設定された、「症状」と、そのような症状のときに有効な対策とを関連付けた経験情報に基づき、調整の内容を決定することができる。
ここで、この一連の探索処理に移行する際には、前記条件２の通り、燃焼振動が生じていないことを前提条件としている。したがって、このように、ステップＳ２０６でしきい値との比較の結果、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定されるのは、運転条件を変動させた後、つまり２サイクル目以降である。これにより、最適な運転条件を探索するために運転条件を変動させたことで、燃焼安定性が維持できなくなった場合であっても、適切に振動を修正することができる。
【００９４】
一方、しきい値との比較の結果、管理値を逸脱しておらず、しかも燃焼振動の予兆が無い場合は、中止指令入力部４３によって外部から探索処理を中止するための指令が入力されていないことを確認した後、探索を行うための条件１〜４を満たしているか否かを判定する(ステップＳ２０７、Ｓ２０８)。特に、条件１〜４を満たした状態で処理を開始している１サイクル目はともかく、条件を変動させた２サイクル目以降は、ステップＳ２０８の確認が必要である。
【００９５】
中止指令入力部４３によって外部から探索処理を中止するための指令が入力されている場合は、既に運転条件を変動させているのであればこれを変動開始前の運転条件（標準運転ポイント）に戻すため、出力部２４で、補正量のデータを制御部１０に出力する（ステップＳ２０９、Ｓ２１２）。このような探索処理を中止するための指令は、例えば、負荷変動や燃料切替、あるいはガスタービンシステム１の停止処理が行なわれた時点で入力される。探索処理を中止するための指令は、運転条件の変動を停止させるだけでなく、変動開始前の運転条件に戻すのである。
また、ステップＳ２０８で条件１〜４を満たしていなければ、ステップＳ２０１に戻り、条件１〜４を満たさない限り、ステップＳ２１０以降の条件探索には進まない。
【００９６】
中止指令入力部４３によって外部から探索処理を中止するための指令が入力されておらず、しかも探索を行うための条件１〜４を満たしている場合は、所定の領域の探索が完了したか否かを確認し、探索が完了していない限りは、探索を行うため、変更すべき運転条件（これを試行点と称する）を補正量算出部４０で決定し(ステップＳ２１１)、その運転条件に対応した補正量のデータを出力部２４から出力する(ステップＳ２１２)。
【００９７】
このとき、図１３の処理を複数サイクル繰り返し、ステップＳ２１１で決定する試行点を変動させることで、所定の領域内で運転条件の各パラメータを順次変動させる。具体的には、燃焼器１１１に供給する燃料または空気の流量の少なくとも一方を所定量ずつ変動させる。これには、例えば図１５（ａ）に示すように、時刻の経過とともに、パイロット比を上下複数段階に変動させるシーケンスに基づき、メイン燃料流量制御弁１１３、パイロット燃料流量制御弁１１４、バイパス弁１１８及び入口案内翼１０２を制御するための補正量を、出力部２４で出力する。これ以外にも、バイパス弁１１８の開度等を、同様にして、時刻の経過とともに変動させる。これにより、図１３の処理を所定サイクル繰り返すことで、図１６（ａ）に示すように、ガスタービンシステム１の運転条件を所定の範囲内で振ることになり、これによって条件探索を行うことができる。なお、図１６（ａ）ではバイパス弁開度とパイロット比の二次元平面で、水平、垂直方向に運転条件を変動させているが、水平、垂直方向に限るものではなく、バイパス弁開度とパイロット比を同時に変動させても良いし、条件探索エリア境界線上を回るように探索しても良い。また、制御要因としてバイパス弁開度とパイロット比を挙げているが、これに限るものではない。
【００９８】
また、ステップＳ２１１で試行点を決定する際、補正量算出部４０にて、補正量を出力し、運転条件を変動させた場合の燃焼振動レベルを、実際に補正量を出力する前に予測し、その結果、安定燃焼が維持できると判断された場合のみ、補正量を出力するようにすることもできる。これには、データベース３０、知識データベース３２に蓄積された過去のデータ、経験情報に基づき、同様に運転条件を変動させた結果を得て、予測を行う。
これにより、運転条件の探索途中に、燃焼振動レベルがしきい値を逸脱する可能性を低減できる。
【００９９】
さて、補正量を出力部２４から出力し、運転条件が変動する毎に、次のサイクルのステップＳ２０５で、運転条件を変動させた結果のプロセス量がデータベース３０に蓄積される。そして、ステップＳ２１０にて、所定の領域の探索が完了したと判定された時点で、最適な運転条件（最適点）を決定する(ステップＳ２１３)。
これには、探索完了時点で、データベース３０に蓄積された各試行点のデータの中から、最適点（最適な運転条件）を決定する。最適な運転条件とは、燃焼安定性が最も高いものであってもよいし、これに加え、熱効率や、ガスタービンシステム１の各要素の効率を加味し、最適な運転条件を決定しても良い。また、環境保護性を加味しても良いし、ガスタービンシステム１が複合サイクル発電システム（ガスタービンコンバインドサイクルプラント）を構成するものである場合、複合サイクル発電システムのプラント効率を加味しても良い。さらに、最適点は各試行点のデータの中で決定するに留まらず、各試行点での結果を例えば非線形重回帰式や多項式に当てはめ最も最適と推定される条件探索エリア内の別の点でも良い。
このようにして、当初、例えば図１５（ｂ）に示すようであった運転条件を、図１５（ｃ）に示すような運転条件に変更することができる。
【０１００】
ところで、上記のようにして、定常状態から運転状態を安定な領域内で変動させ、最適な運転条件を見出すわけであるが、それ以前の段階でも、例えば図１５（ｂ）に示したような、基準となる運転条件を示す運転スケジュールは必要である。
これは、もちろん、設計段階で、計算やシミュレーション等によって設定することもできるが、ガスタービンシステム１の試運転時に、図１７に示すように、負荷を段階に変化させていきつつ、各段階で図１５（ａ）に示すように運転条件を複数段階に変動させ、負荷の各段階で、最も評価の高い運転条件を決め、これらを繋ぐことで、基準となる運転条件を示す運転スケジュールを生成することができる。
【０１０１】
上記は、負荷がほぼ一定な定常状態にあるときの制御であるが、ガスタービンシステム１の起動時や停止時についても、運転条件を自動的に変動させることもできる。これには、図１２に示したように、自動調整部２０に備えたスケジュール計画部４４に基づき、起動や停止を行う毎に、異なる運転条件（のスケジュール）を用いるのである。これにより、複数回起動や停止を行うことで、異なる運転条件としたときのデータが蓄積され、これに基づいて、起動や停止時に最適な運転条件を設定することができる。
図１８は、このような、起動や停止時に最適な運転条件（運転スケジュール）を設定するための条件探索処理の流れを示すものである。ここで、図１３の処理と同様の処理ステップについては同符号を付し、その説明を省略する。
図１８に示す条件探索処理は、起動または停止を行うたびに実行される。起動または停止を行うたびに、ステップＳ２１１で試行点を決定し、決定した試行点の運転条件でガスタービンシステム１を起動または停止させ、そのとき運転条件でのプロセス量をデータベース３０に蓄積していく。そして、所定回数の起動または停止を行った時点で、ステップＳ２２０にて、それまでに蓄積したデータベース３０から最適な運転条件（運転スケジュール）を算出するのである。
つまり、図１９に示すように、起動または停止を行うたびに、異なる運転条件で、ガスタービンシステム１の起動または停止を行い、条件探索を行うのである。
【０１０２】
このようにして、安定状態にあるときや、起動時、停止時にも、安定度の高い、あるいはより経済的な運転条件を探索して自動的に求めることができ、安定かつ経済的な稼働を可能とすることができる。
【０１０３】
ところで、上記一連の処理において、燃焼振動の予兆が認められたり、管理値を逸脱した場合には、燃焼振動を抑制する処理を行っているが、これに加え、その後の条件探索範囲を、図１６（ｂ）に示すようにスライドさせることも可能である。これにより、より最適な運転条件を見出せる可能性が生じる。
なお、これ以外にも、上記実施の形態では、様々な制御要因を挙げたが、これらは、本発明の主旨を逸脱しない限り、取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本実施の形態におけるガスタービンの構成を示す図である。
【図２】ガスタービンシステムの構成を示す図である。
【図３】ガスタービン制御部の機能的な構成を示す図である。
【図４】自動調整部で実行される処理の流れを示す図である。
【図５】周波数解析の結果を示す図である。
【図６】周波数解析の結果と、複数の周波数帯と、それぞれの周波数帯に設定されたしきい値の例を示す図である。
【図７】圧力測定器や加速度測定器あるいはデータ転送系統に異常がある場合に得られる周波数解析の結果の例を示す図である。
【図８】所定時刻ごとに得られるデータの例を示す図である。
【図９】燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。
【図１０】燃焼振動領域の推定例を示す図である。
【図１１】周波数毎に設定した、対策の優先順位の例を示す図である。
【図１２】条件探索処理を行うためのガスタービン制御部の機能的な構成を示す図である。
【図１３】条件探索処理の流れを示す図である。
【図１４】蓄積したデータを、複数に区分したグリッド領域で管理する方法を説明するための図である。
【図１５】（ａ）は、条件探索を行う場合の運転条件の変動シーケンスの例、（ｂ）は運転条件を変動させる前のガスタービンシステムの運転スケジュールの例、（ｃ）は条件探索を行った結果として得られた最適な運転条件での運転スケジュールの例である。
【図１６】（ａ）は条件探索するエリアの例を示す図であり、（ｂ）は条件探索している間に燃焼振動が生じた場合に、条件探索するエリアをスライドさせる例を示す図である。
【図１７】初期の運転条件を設定するための負荷上昇スケジュールの例を示す図である。
【図１８】起動時、停止時の最適運転スケジュールを探索するための処理の流れを示す図である。
【図１９】起動時、停止時の運転スケジュールの例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１…ガスタービンシステム、２…ガスタービン、３…ガスタービン制御部（制御部）、４…プロセス量計測部、５…圧力変動測定部（センサ）、６…加速度測定部（センサ）、７…操作機構、１０…制御器、２０…自動調整部（探索制御部）、２２…状態把握部、２３…対策決定部、２５…周波数解析・センサ異常診断部（周波数解析部、センサ異常検出部）、２６…ガスタービン異常診断部（タービン異常検出部）、２７…燃料特性把握部、２８…燃焼特性把握部、３０…データベース、３１…基礎データベース（優先度情報格納部）、３２…知識データベース、１１１…燃焼器
【図１】
2005155590.tif 000003
【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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