(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法であって、
前記タービンの保護が、前記タービンの第１のホイールの入口におけるガス温度Ｔｆｉｒｅと燃空比Ｆ／Ａとを指定限度内に維持するように燃料弁の開放を制御する第１の制御ループによって与えられ、前記制御が、基準パラメータとは異なる単一の環境又は動作パラメータに関係する補正値を加算した基準温度ＴＸｂａｓｅの和として設定点の排気温度ＴＸを計算するように行われ、
前記補正値が４つ存在し、前記排気温度ＴＸが、次式：
ＴＸ＝ＴＸｂａｓｅ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＤＰｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰ
で表される（上式において、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、公称値０ｍｍＨ２Ｏに対する圧縮機入口吸気管内における圧力低下の変動による温度ＴＸの補正値であり、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔは、公称値０ｍｍＨ２Ｏに対する排気ガス放出管内における圧力低下の変動による温度ＴＸの補正値であり、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍは、公称値６０％に対する空気の相対湿度の変動による温度ＴＸの補正値であり、ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰは、公称値１００％に対する低圧シャフトの速度の変動による温度ＴＸの補正値である）ことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記補正値が、前記ガスタービンのコンピュータシミュレーションによって計算され、前記シミュレーションが、基準条件とは異なる各条件に対して、前記温度Ｔｆｉｒｅの到達最大値又は前記燃空比Ｆ／Ａの到達最大値を指定することによって行われることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記補正項を差分として適正に評価するために、前記シミュレーションによって求められた前記排気温度ＴＸが前記基準温度ＴＸｂａｓｅと比較されることを特徴とする請求項２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記低圧タービンの考慮された各速度に対して前記排気温度ＴＸの曲線を生成することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項５】
前記補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍが、比湿ＳＨに依存しており、実比湿と相対湿度６０％（同一条件の温度及び大気圧において）における比湿ＳＨ_６０％ＲＨとの間の差分として定義される、差分ＤｅｌｔａＳＨの関数として次式：
ＤｅｌｔａＳＨ＝ＳＨ_ｃｕｒｒｅｎｔ−ＳＨ_６０％ＲＨ
で表されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項６】
前記補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎが、測定圧力低下値Ｄｐｉｎの関数として直接表されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項７】
前記補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔが、測定圧力低下Ｄｐｏｕｔの関数として直接表されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項８】
部分負荷における前記タービンの制御が、燃焼室内におけるガスの温度上昇Ｔｒｉｓｅを（従って、燃空比Ｆ／Ａを）指定限度内に維持するように燃料弁の開放を制御する第２の制御ループによって与えられ、前記制御が、前記ガスタービンの各動作条件に対して得られる圧縮比ＰＲの関数としての排気温度ＴＸのマップのセットによって与えられることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法。
【請求項９】
制御曲線が、大気温度の各値に対して定められることを特徴とする請求項８に記載の制御方法。
【請求項１０】
前記２軸ガスタービンが、乾燥窒素酸化物（ＮＯＸ）還元システムを備えることを特徴とする請求項１又は８に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、２軸ガスタービンは、圧縮機、１つ又はそれ以上の燃焼室、及び１段又はそれ以上の段を備えた２つのタービンホイールとから構成される機械であって、一方のタービンホイールは、シャフトによって圧縮機に連結され、他方のホイールは、第２のシャフトによって負荷に連結される。
【０００３】
外部環境から取り込まれた空気は、圧縮機に送られて加圧される。圧縮機には、抽気弁としても知られる適当な通気弁を備えることができ、該弁は加圧空気の一部を大気に排出する。
【０００４】
加圧空気は、燃焼室ジャケットの外側にわたって通り、該ジャケットを冷却し、次いで空気と燃料ガス（外部管から得られる）とを混合して燃焼用のガス−空気混合物を形成する機能を有するバーナのセットに到達する。ガスと空気の予混合は、局所温度を後続の主燃焼域内に閉じ込めて、窒素酸化物類などの汚染物質の形成を制限することができる。
【０００５】
燃焼反応は、ジャケットの内側で起こり、ここで温度、従ってガスのエンタルピーが増大する。
【０００６】
次に、高温高圧のガスは、適当な管を介して他のタービン段へ送られ、該タービン段はガスのエンタルピーをユーザが使用できる機械的エネルギーへ変換する。
【０００７】
任意の所与のガスタービンの最大効率を得るために、以下においては温度ＴＦｉｒｅと呼ぶ第１のタービンホイールの入口におけるガス温度は、可能な限り高温の必要があるが、タービンの使用中に到達できる最大温度は、使用される材料の強度によって制限されることが知られている。
【０００８】
また、汚染物質の低排出を獲得するために、燃空比（以下ではＦ／Ａと略記する）が適切に制御されなくてはならないが、Ｆ／Ａの許容値は、ガスタービンにおける点火損失又は燃焼室内における圧力脈動の問題によって限定されることが知られている。
【０００９】
実用に際しては、汚染物質の低排出と兼ね備えた高効率をもたらす２軸ガスタービンのための熱力学サイクルを設計する必要がある。
【００１０】
しかしながら、ガスタービンの公称熱力学サイクルは、実際の用途においては、次のような外乱により修正される。
・環境条件（圧力、温度、及び湿度）の変動
・入口吸気管内における圧力低下の変動
・排気ガス放出管内における圧力低下の変動
・低圧シャフト（ユーザに連結される）の速度変動
これらの外乱に対して適切に考慮されない場合には、次のような影響が生じる可能性がある。
・全負荷状態において第１のタービンホイールの入口における最大温度ＴＦｉｒｅが達成できない（その結果、タービンの熱力学的性能が低下する）。
・全負荷状態において第１のタービンホイールの入口における最大温度ＴＦｉｒｅを超過し、その結果、タービンのメンテナンス間隔が短くなる。
・燃焼室内において正確な燃空比Ｆ／Ａを達成することができず、その結果、窒素酸化物（以下においては、ＮＯｘとも略記される）及び一酸化炭素などの汚染物質の排出が増大し、燃焼室内における危険な圧力脈動又は点火損失が起こる。
【特許文献１】特開２００２−３５７３２０号公報
【特許文献２】米国特許 ４８０９４９７Ａ号明細書
【特許文献３】欧州 ０７２８９１９Ａ号明細書
【特許文献４】欧州１２３１３６９Ａ号明細書
【特許文献５】米国特許 ４３１４４４１Ａ号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従って、本発明の目的は、特に汚染物質の排出を低く且つ高い機械効率を達成することを可能にする２軸ガスタービン用補正パラメータ制御方法を提案することにより、上記の諸問題を克服することができるＴＦｉｒｅ及び燃空比を制御する方法を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、信頼性が高く、機械の制御パネル上に容易に実装される単純な関係で適用される２軸ガスタービンの補正パラメータ制御方法を提案することである。
【００１３】
本発明のこれら及び他の目的は、請求項１に開示された２軸ガスタービン用の補正パラメータ制御方法を提案することによって達成される。
【００１４】
２軸ガスタービン用の補正パラメータ制御方法の別の特徴は、後続の請求項に明記されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明による２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法の特徴及び利点は、添付図面を参照しながら、限定の目的としてではなく例証として提示される以下の説明によってより明らかになるであろう。
【００１６】
図面を参照すると、２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法が示されている。
【００１７】
制御システムは、２つのフィードバック制御ループから構成され、これらの制御ループによって以下の動作が独立的に行われる。
１．第１のループ：ＴＦｉｒｅ及びＦ／Ａを指定限度内に保つために燃料弁の開放を制限することによる機械の保護
２．第２のループ：抽気弁の開放を制限することによるＦ／Ａの制御
ＴＦｉｒｅ又は、Ｆ／Ａの高い値から機械を保護するための制御ループについての検討から始める。
【００１８】
全負荷での限界動作条件は、以下の状態の内の１つが存在する時に起こる。
【００１９】
・燃焼室内において最大燃空比Ｆ／Ａに達した、すなわち燃焼室内においてガスの最大温度増分Ｔｒｉｓｅが存在する。
【００２０】
・最大温度ＴＦｉｒｅが存在する。
【００２１】
これらの限界は、ＰＲ−ＴＸ平面上の曲線の形、すなわち軸流圧縮機の圧縮比ＰＲの関数として排気温度ＴＸを示す曲線の形で表すことができ、この曲線の条件に到達すると燃料の流れが減少し、その結果、この曲線は最大許容排気温度の曲線を表す。
【００２２】
図１は、圧縮比ＰＲの関数として、吸気及び排気での圧力低下が０ｍｍＨ２０及び相対湿度６０％で、１００％負荷速度（すなわち、負荷が加えられた低圧シャフトの速度）の場合のランキン度で表した最大許容排気温度ＴＸの曲線の１つの実施例のグラフを示す。
【００２３】
より正確には、図１のグラフの曲線は３つの区域を有する。
【００２４】
低い圧縮比ＰＲに対しては、排気管の材質の限界による最大排気温度ＴＸの水平区域１１がある。圧縮比ＰＲが増大するにつれて、曲線は、最大ＴＦｉｒｅによる限界が適用可能な区域１３において下降する。
【００２５】
曲線は最大Ｔｒｉｓｅの限界が決定要因である区域１５に続き、温度ＴＸは圧縮比ＰＲが増大するにつれて更に下降する。
【００２６】
図２は、圧縮比ＰＲの関数としての最大許容排気温度ＴＸの２つの曲線を示す。
【００２７】
より正確には、最大温度ＴＦｉｒｅに関する曲線２１と、最大Ｔｒｉｓｅに関する曲線２３とがある。２つの曲線２１及び２３は、第一近似に対して直線的な傾向で負の勾配を有し、特に点２５において交差する。
【００２８】
実温度ＴＸに対する制御曲線は、各圧縮比ＰＲに対して曲線２１及び２３から最低温度ＴＸを選択することによって決定される。
【００２９】
従って、低い圧縮比ＰＲでは最大ＴＦｉｒｅが決定要因であり、最大Ｔｒｉｓｅは交点２５以後から決定的になる。
【００３０】
最大ＴＦｉｒｅに関する曲線２１は、過熱による過度な温度によって引き起こされる損傷から機械を保護し、常にアクティブである。
【００３１】
他方、曲線２３は、最大許容Ｆ／Ａ比、従って最大Ｔｒｉｓｅに依存し、燃焼システムの特定の要件に適合するよう補正することができる。
【００３２】
従って、燃料制御ループのＴＸコントローラに対して２つの異なる基準点、すなわち設定点を設定できるように、２つの別個の図表内で追加的に利用可能な２つの曲線２１及び２３を有することが有用である。最小値セレクタは、曲線２１及び曲線２３に圧縮比ＰＲを入力することによって得られるＴＸの値から最小値を選択することにより、排気温度ＴＸの適正な設定点を選択することになる。
【００３３】
最終的には、各環境条件及び低圧シャフトに加わる各負荷特性は、特定の温度制御曲線を必要とする。
【００３４】
異なる状況を考慮に入れるために、２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法が次式に従って実施され、ガスタービンが常に理想的構成であることを確実にする。
【００３５】
ＴＸ＝ＴＸｂａｓｅ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＤＰｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＤＰｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰ
明らかに線形近似が得られ、この線形近似において：
・ＴＸｂａｓｅは、低圧シャフトの回転速度１００％、排気管及び吸気管内における圧力低下０ｍｍＨ２０、基準温度における相対湿度６０％において得られる最大排気温度であって（図１参照）、これは図２の曲線２１及び２３から同じＰＲに対して求められたＴＸの最小値に等しい。
【００３６】
・ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、公称値０ｍｍＨ２０に対する吸気管内における圧力低下の変動による温度ＴＸの補正値である（図６参照）。
【００３７】
・ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔは、公称値０ｍｍＨ２０に対する排気管内における圧力低下の変動による温度ＴＸの補正値である（図７参照）。
【００３８】
・ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍは、公称値６０％に対する空気の相対湿度の変動による温度ＴＸの補正値である（図５参照）。
【００３９】
・ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰは、公称値１００％に対する低圧シャフトの速度の変動による温度ＴＸの補正値であり、このパラメータは、図３及び４の曲線から同じＰＲに対して求められるＴＸの最小値とＴＸｂａｓｅとの間の差分として求められる。
【００４０】
従って上式においては、排気温度ＴＸは、基準温度ＴＸｂａｓｅから、これにＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ、及びＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰと呼ばれる４つの補正値を加算することによって導出される。
【００４１】
各補正項は、基準パラメータとは異なる単一の環境又は動作パラメータと関係しており、ガスタービンのコンピュータシミュレーションによって計算される。これらのシミュレーション値は、基準条件とは異なる各条件に対して最大許容温度ＴＦｉｒｅ又はＴｒｉｓｅの到達値を設定することによって生成される。
【００４２】
上記シミュレーションによって求められた排気温度ＴＸは、基準温度ＴＸｂａｓｅと比較されるので、その差分に応じて適切に補正値を評価することができる。
【００４３】
２つの制御曲線２１及び２３が定義されたので、２つの温度ＴＸｂａｓｅが与えられ、各補正項が両方のＴＸｂａｓｅに加算されなくてはならない。
【００４４】
次に、ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰ、すなわち低圧タービン（これに負荷が加えられる）の速度と基準速度との間の差分による排気温度補正項を評価する方法について説明する。
【００４５】
低圧タービンの速度は、該低圧タービンの効率に対して、従ってＴＦｉｒｅに対しても直接作用するので、排気温度ＴＸの補正の最も重要なパラメータである。
【００４６】
この重要性を考慮に入れることができるように、考慮される各速度に対して、最大排気温度曲線が生成される。
【００４７】
その結果、現在の排気温度ＴＸを評価する方程式は、上記の方程式と幾分異なるものとなり、すなわち、
ＴＸ＝ＴＸｂａｓｅ（ＰＣＮＬＰ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ
ここで上式において、ＴＸｂａｓｅ（ＰＣＮＬＰ）は低圧タービンの特定の速度に対して求められた基準温度である。
【００４８】
明らかに、ＴＸｂａｓｅ（ＰＣＮＬＰ）の値が２つ存在することになるが、これは、最大温度ＴＦｉｒｅに対する曲線２１と最大許容Ｔｒｉｓｅに対する曲線２３が存在するためである。従って、圧縮比ＰＲに対する基準曲線の依存性に対する付加的な許容性を有し、以下の式が必要とされる。
【００４９】
ＴＸ_ｍａｘＴＦｉｒｅ＝ＴＸｂａｓｅ_ｍａｘＴＦｉｒｅ（ＰＣＮＬＰ，ＰＲ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ
ＴＸ_ｍａｘＴｒｉｓｅ＝ＴＸｂａｓｅ_ｍａｘＴｒｉｓｅ（ＰＣＮＬＰ，ＰＲ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ
２つの独立変数、すなわち圧縮比ＰＲ及び低圧タービン速度ＰＣＮＬＰがあるので、温度曲線ＴＸ_ｍａｘＴＦｉｒｅ及びＴＸ_ｍａｘＴｒｉｓｅは両方とも、二次元テーブルの形態で与えることもできる。
【００５０】
図３は、圧縮比ＰＲの関数としてランキン度で表した最大温度ＴＸのグラフを示し、最大ＴＦｉｒｅを達成可能にする。図３は、一連の曲線２７を示しており、各曲線は、特定の速度値ＰＣＮＬＰに対するものである。より正確には、この速度が増大するにつれて、曲線２７は全体的により大きな負の勾配を有し、圧縮比ＰＲの上昇と共に常に下降するタイプの曲線である。
【００５１】
図４は、圧縮比ＰＲの関数としてランキン度で表した最大温度ＴＸのグラフ図を示し、最大Ｔｒｉｓｅを達成可能にする。図４は、一連の曲線２９を示しており、各曲線は、特定の速度値ＰＣＮＬＰに対するものである。より正確には、この速度が増大するにつれて、曲線２９は全体的により大きな負の勾配を有し、圧縮比ＰＲの上昇と共に常に下降するタイプの曲線である。
【００５２】
次に、補正項ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ、すなわち環境湿度を考慮する温度ＴＸの補正値を評価する方法について説明する。
【００５３】
実際、大気湿度を特徴付けるために重要なパラメータは、温度及び大気圧にも依存する相対湿度（ＲＨ）ではなく、大気の絶対水分含有量である比湿（ＳＨ）である。
【００５４】
更に、この方法によれば、最大排気温度ＴＸの曲線は、一定の相対湿度６０％を仮定することによって求められる。
【００５５】
これら２つの理由により、空気の水分含有量を表すための最も好都合なパラメータは、次式：
ＤｅｌｔａＳＨ＝ＳＨ_ｃｕｒｒｅｎｔ−ＳＨ_６０％ＲＨ
に従って実際の比湿と相対湿度６０％（同一条件の温度及び大気圧において）における比湿との間の差分として定義される、差分ＤｅｌｔａＳＨであると思われる。
【００５６】
ＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍが、ＤｅｌｔａＳＨの関数としてグラフ上にプロットされると、これら２つの変数間には線形の相関関係が明らかになる。
【００５７】
従って、本発明による２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法において大気湿度に起因する補正を実施するためには、２つの相関関係を使用することが必要であり、すなわち、
・図５に示すＤｅｌｔａＳＨの関数としてのＤｅｌｔａＴＸ_Ｈｕｍ
・下記の値を補間することによって求めることのできる大気温度の関数としてのＳＨ_６０％ＲＨであり、該大気温度はランキン度で表され：
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４１９．６７）＝０．００００７０
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４２８．６７）＝０．０００１１６
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４３７．６７）＝０．０００１８８
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４４６．６７）＝０．０００２９９
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４５５．６７）＝０．０００４６４
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４６４，６７）＝０．０００７０７
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４７３．６７）＝０．００１０５９
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４８２．６７）＝０．００１５６０
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝４９１．６７）＝０．００２２６３
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５００．６７）＝０．００３３２４
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５０９．６７）＝０．００４６５７
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５１８．６７）＝０．００６３６７
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５２７．６７）＝０．００８６７０
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５３６．６７）＝０．０１１７９０
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５４５．６７）＝０．０１５９６６
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５５４．６７）＝０．０２１４５６
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５６３．６７）＝０．０２８５５２
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５７２．６７）＝０．０３７５８５
ＳＨ_６０％ＲＨ（Ｔ＝５８１．６７）＝０．０４８９４９
図５は、ランキン度で表したＤｅｌｔａＴＸ_ＨｕｍとＤｅｌｔａＳＨとの間の直線３１で示した線形の相関関係を示している。
【００５８】
次に、パラメータＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ、すなわち吸気管内における圧力低下に起因する温度補正について説明する。
【００５９】
吸気管内における圧力低下の基準値として値ゼロ、すなわち圧力低下なしが選ばれたので、補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、測定圧力低下値Ｄｐｉｎの関数として直接表すことができる。
【００６０】
ゼロではない圧力低下における最大ＴＦｉｒｅ又は最大Ｔｒｉｓｅの到達値が指定されていた様々なシミュレーションを行うことによって、ＤｐｉｎとＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎとの間に相関関係があることが分かった。この相関関係は、第一近似に対して線形であって、図６に示されている。
【００６１】
より正確には、図６は、ランキン度で表したＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎとｍｍ水柱で表したＤｐｉｎとの間の、直線３３によって示された線形の相関関係を示している。
【００６２】
次に、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ、すなわち排気管における圧力低下に起因する温度補正について検討する。
【００６３】
吸気管内における圧力低下の基準値として値ゼロ、すなわち圧力低下なしが選ばれたので、補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔは、測定圧力低下Ｄｐｏｕｔの関数として直接表すことができる。
【００６４】
ゼロではない圧力低下における最大ＴＦｉｒｅ又は最大Ｔｒｉｓｅの到達値が指定されていた様々なシミュレーションを行うことによって、ＤｐｏｕｔとＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔとの間に相関関係があることが分かった。この相関関係は、第一近似に対して線形であって、図７に示されている。
【００６５】
より正確には、図７は、ランキン度で表したＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔとｍｍ水柱で表したＤｐｏｕｔとの間の、直線３５によって示された線形の相関関係を示す。
【００６６】
第２のループ：次に、部分負荷時に抽気弁の開放を制御することによりＦ／Ａ（従ってＴｒｉｓｅ）を制御するための制御ループについて説明する。この抽気弁は、大気と軸流圧縮機の出口との間に配置される。制御ループコントローラの設定点は、機械の全ての動作条件に対して得られるＴＸ−ＰＲマップのセットから得られる。
【００６７】
各環境条件に対して、公称Ｆ／Ａ（又は公称Ｔｒｉｓｅ）を達成するための無数の排気温度ＴＸの曲線が存在し、特に他の条件が一定のままである場合には、大気温度の各値に対する制御曲線を定義することができる。
【００６８】
図８は、圧縮比ＰＲの関数として、低圧シャフトの所与の速度における部分負荷に対する最大温度ＴＸのランキン度で表したグラフ図を示している。図８は、一連の曲線３７を示し、各曲線は、所与の大気温度に対するものである。より正確には、大気温度が上昇すると、曲線３７は全体的により高い値となるが、圧縮比ＰＲが増大するにつれて常に下降するタイプの曲線である。
【００６９】
本発明によれば、大気温度に対する依存性を排除するために、補正パラメータ法が使用され、この方法においては、全ての上記曲線３７が、図９に示す単一の曲線３９へとまとめられる。
【００７０】
曲線３９は、以下の数学的変換によって得られる。
【００７１】
ＴＴＸ＝ＴＸ・（５１８．６７／ＴＣＤ）Ｘ
上式において
・ＴＸは実排気温度
・５１８．６７は、ここではランキン度で表された基準温度
・ＴＣＤは、該定数の単位と同じ測定単位、従ってここではランキン度で表された圧縮機の排気温度
・Ｘは、このようにして計算されたＴＴＸの値と補間曲線３９との間の平均二乗偏差を最小にするように計算される無次元指数
・ＴＴＸは、上述の関係によって変換される排気温度であって、以下では換算温度と称する。
【００７２】
ＰＲの実際の値が既知であるとき、及び上記変換の逆数を適用すると、曲線３９は、Ｆ／Ａ（従ってＴｒｉｓｅ）制御ループのＴＸコントローラの設定点を与える。
【００７３】
曲線３９を使用すると、図８の全ての曲線３７を記述するのに必要とされることになる多数の点を記入することが不要になる。
【００７４】
大気温度の依存性が排除されたとしても、部分負荷に対する温度ＴＸの曲線は、下記の条件に依存する。
【００７５】
・吸気管内における圧力低下
・排気管内における圧力低下
・大気湿度
・負荷特性（例えば、負荷と速度との間の相関関係による）
最大排気温度曲線に関連して上に述べたのと同様に、ガスタービン用の補正パラメータ制御方法により、部分負荷制御曲線の場合において設計条件とは異なる動作条件を考慮に入れることが可能となる。
【００７６】
これは次式で表される。
【００７７】
ＴＸ＝ＴＸｂａｓｅ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰ
上式において、ＴＸｂａｓｅは、上記で得られた式を逆変換することによって得られ、
ＴＸｂａｓｅ＝ＴＴＸ／（（５１８．６７／ＴＣＤ）Ｘ）
となる。
【００７８】
上式の各項は、上述のパラメータを考慮した、基準温度曲線に対する補正値を表している。
【００７９】
各補正項は、ガスタービンのコンピュータシミュレーションによって計算される。このシミュレーションは、基準条件とは異なる各条件に対して、及び異なる部分負荷において所望のＦ／Ａの達成（従って、所望のＴｒｉｓｅの達成）を指定することによって行われる。
【００８０】
上記のシミュレーションによって求められた排気温度ＴＸは、補正項を差分値として適切な方式で評価するために、基準温度ＴＸｂａｓｅと比較される。
【００８１】
次に、項ＤｅｌｔａＴＸ_ＰＣＮＬＰ、すなわち負荷が加えられる低圧タービンの速度に起因する排気温度の補正値を評価する方法について述べる。
【００８２】
上述のように、低圧タービンの速度は、低圧タービンの効率に対して、従ってＴｆｉｒｅに対して直接作用するので、排気温度ＴＸの補正においては最も重要なパラメータである。
【００８３】
この重要性を考慮に入れるために、考慮される各速度に対して部分負荷排気温度曲線が生成される。
【００８４】
従って、現在の排気温度ＴＸを評価するための式は、上記で与えられたものとは幾分異なったものとなり、すなわち、
ＴＸ＝ＴＸｂａｓｅ（ＰＣＮＬＰ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨ
上式において、ＴＸｂａｓｅ（ＰＣＮＬＰ）は、低圧タービンの特定の速度に対して求められる基準温度である。
【００８５】
図１０は、圧縮比ＰＲの関数としての、ランキン度で表した換算温度ＴＴＸのグラフを示す。これは、一連の曲線４１を示しており、各曲線は、各所与の速度値ＰＣＮＬＰに対するものである。パラメータＴＸｂａｓｅの真の値を見つけるために、指数Ｘの値は既知でなくてはならず、この指数は、低圧ホイールの速度の関数であって、２軸タービンの標準的な値は、例えば以下で与えられる。
【００８６】
ＰＣＮＬＰ＝１０５％ならば、Ｘ＝０．３２３
ＰＣＮＬＰ＝１００％ならば、Ｘ＝０．３３２２５
ＰＣＮＬＰ＝９０％ならば、Ｘ＝０．３４
ＰＣＮＬＰ＝８０％ならば、Ｘ＝０．３４４２５
ＰＣＮＬＰ＝７０％ならば、Ｘ＝０．３５１
ＰＣＮＬＰ＝６０％ならば、Ｘ＝０．３４８
ＰＣＮＬＰ＝５０％ならば、Ｘ＝０．３５０５
次に、ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨ、すなわち環境湿度に起因する温度の補正値を評価する方法について述べる。
【００８７】
環境湿度の基準値は、６０％である。空気中の水分含有量の現在値（比湿）は、一定ではなく、大気温度に依存する。
【００８８】
異なる条件における湿度の影響を評価するために、本発明においては以下の事柄が考慮される。
【００８９】
・３つの周囲温度（非常に寒い日、ＩＳＯ基準状態、非常に暑い日）
・３つのレベルの相対湿度（０％、６０％、１００％）
・三乗則による負荷特性
このようにして、基準レベルを達成するために、Ｆ／Ａ、及び、従ってＴｒｉｓｅの所望の到達値を指定して９つのシミュレーションが行われた。次にＴＸの現在値が、ＰＲの関数としてグラフ上にプロットされた。
【００９０】
上記グラフと基準曲線との差分が、ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨを生じ、これは次式で表される。
【００９１】
ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨ＝ＴＸ−ＴＸｂａｓｅ
ランキン度で表されたＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨの値は、ＤｅｌｔａＳＨの関数として図１１にプロットされており、ここでＤｅｌｔａＳＨは、現在の比湿値ＳＨ_ｃｕｒｒｅｎｔと、基準値であるＲＨ＝６０％における比湿ＳＨ_６０％ＲＨとの差分として定義される。これは、次式で表される。
【００９２】
ＤｅｌｔａＳＨ＝ＳＨ_ｃｕｒｒｅｎｔ−ＳＨ_６０％ＲＨ
図１１は、ＤｅｌｔａＳＨの増大と共に上昇する２つの直線４３及び４５を示しており、ここで、ＤｅｌｔａＳＨがゼロより小さい場合に有効な直線４３は、ＤｅｌｔａＳＨがゼロより大きい場合に有効な直線４５よりも大きな勾配を有し、これら２つの直線４３及び４５は、両軸線の原点付近の１点を通る。例えば、直線４３上の点４４は、周囲温度５０℃、ＲＨ＝０％における様々な部分負荷を表しており、直線４５上の点４６は、周囲温度５０℃、ＲＨ＝１００％における様々な部分負荷を表している。
【００９３】
より詳細には、図１１は、次の事柄を表している。
【００９４】
・或る所与のＤｅｌｔａＳＨに対して、ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨは、負荷とは実際上独立しており、従って圧縮比ＰＲに対しても独立している（５０℃、ＲＨ＝０％において３°Fの最大偏差が観察される）
・ＤｅｌｔａＴＸ_ＴＨは、２つの直線部分４３及び４５により示されているように、ＤｅｌｔａＳＨと正比例している。
【００９５】
ＳＨ_６０％ＲＨと周囲温度との間の関係については、既に述べた。
【００９６】
次に、パラメータＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ、すなわち吸気管内における圧力低下に起因する排気温度の補正値について述べる。
【００９７】
吸気管内における圧力低下の基準値として値ゼロ、すなわち圧力低下なしが選ばれたので、補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、測定圧力低下Ｄｐｉｎの関数として直接表すことができる。
【００９８】
異なる条件における吸気管内の圧力低下の影響を計算するために、本発明においては次の事柄が考慮された。
【００９９】
・３つの周囲温度（非常に寒い日、ＩＳＯ基準状態、非常に暑い日）
・吸気管内における３つの圧力低下（０、１００、及び２００ｍｍ水柱）
・三乗則による負荷特性
考慮された圧力低下は、部分負荷において適切に低下した。
【０１００】
このようにして、基準レベルを達成するために、Ｆ／Ａ、及び、従ってＴｒｉｓｅの所望の到達値を指定して９つのシミュレーションが行われた。次にＴＸの現在値が、ＰＲの関数としてグラフ上にプロットされた。
【０１０１】
上記グラフと基準曲線との差分が、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎを生じ、これは次式で表される。
【０１０２】
ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ＝ＴＸ−ＴＸｂａｓｅ
ランキン度で表されたＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎの値は、Ｄｐｉｎの関数として図１２にプロットされている。
【０１０３】
図１２は、ｍｍ水柱で表されたＤｐｉｎが増大するにつれて上昇する直線４７を示す。
【０１０４】
より正確には、図１２は、次の事柄を示している。
【０１０５】
・或る所与のＤｐｉｎに対して、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、負荷とは実際上独立しており、従って圧縮比ＰＲに対しても独立している（２°Fの最大偏差が観察された）
・ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎは、Ｄｐｉｎと正比例している。
【０１０６】
次に、パラメータＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔについて、すなわち排気管内における圧力低下に起因する温度の補正について述べる。
【０１０７】
排気管内における圧力低下の基準値として値ゼロ、すなわち圧力低下なしが選ばれたので、補正値ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔは、測定圧力低下Ｄｐｏｕｔの関数として直接表すことができる。
【０１０８】
異なる条件における排気管内の圧力低下の影響を計算するために、本発明においては次の事柄が考慮された。
【０１０９】
・３つの周囲温度（非常に寒い日、ＩＳＯ基準状態、非常に暑い日）
・排気管内における３つの圧力低下（０、１００、及び２００ｍｍ水柱）
・三乗則による負荷特性
考慮された圧力低下は、部分負荷において適切に低下した。
【０１１０】
このようにして、基準レベルを達成するために、Ｆ／Ａ、及び、従ってＴｒｉｓｅの所望の到達値を指定して９つのシミュレーションが行われた。次にＴＸの現在値が、ＰＲの関数としてグラフ上にプロットされた。
【０１１１】
上記グラフと基準曲線との間の差分が、ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔを生じ、これは次式で表される。
【０１１２】
ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ＝ＴＸ−ＴＸｂａｓｅ
ランキン度で表されたＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔの値は、Ｄｐｏｕｔの関数として図１３にプロットされている。
【０１１３】
図１３は、ｍｍ水柱で表されたＤｐｏｕｔが増大するにつれて上昇する直線４９を示す。
【０１１４】
結果として以上の説明から、本発明による２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法によれば、最大排気温度ＴＸを計算するための補正は次式で表される。
【０１１５】
ＴＸ＝ＴＴＸ（ＰＣＮＬＰ、ＰＲ）／（（５１８．６７／ＴＣＤ）Ｘ（ＰＣＮＬＰ））＋ＤｅｌｔａＴＸ_ＲＨ（ＤｅｌｔａＳＨ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｉｎ（Ｄｐｉｎ）＋ＤｅｌｔａＴＸ_Ｄｐｏｕｔ（Ｄｐｏｕｔ）
本発明による方法は、有利には、乾燥窒素酸化物（ＮＯＸ）還元システム（乾燥低窒素酸化物又はＤＬＮシステムとも呼ばれる）を備えた２軸ガスタービンに適用することができる。
【０１１６】
本発明による２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法の特徴及び利点は、上記説明から明らかにされた。
【０１１７】
ＤＬＮ２軸タービンのコントローラに補正パラメータを導入することにより、現存の制御パネルに容易に実装することができる単純な関係によって外乱要因に起因する作用の補正及び排除が可能になる点は、特に強調されるべきである。
【０１１８】
最後に、このようにして考案された２軸ガスタービンのための補正パラメータ制御方法は、本発明から逸脱することなく多くの方法で変更及び変形が可能であり、更に全ての構成要素は、均等要素又はパラメータで置き換え可能であることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】標準状態、すなわち低圧ホイールの速度が１００％、吸気管及び排気管内における圧力低下がゼロ、且つ相対湿度が６０％である場合、機械がＴＦｉｒｅ又はＦ／Ａの限界値に達した動作条件に関する排気温度ＴＸと圧縮比ＰＲとの相関関係を示し、この曲線はガスタービンの最大許容排気温度を示す。
【図２】標準動作条件における最大排気温度の曲線を示しており、第１の曲線２１は、ＴＦｉｒｅの到達限界値に起因する最大排気温度の曲線を表し、第２の曲線２３は、Ｆ／Ａの到達限界値に起因する最大排気温度の曲線を表す。
【図３】ＴＦｉｒｅの限界値に起因する最大排気温度の曲線が、低圧ホイールの速度変動によってどのように修正されるかを示す。
【図４】Ｆ／Ａの限界値に起因する最大排気温度の曲線が、低圧ホイールの速度変動によってどのように修正されるかを示す。
【図５】標準値６０％に対する環境湿度の変動に起因する最大排気温度の変動の相関関係を表すグラフ図。
【図６】最大排気温度の変動と標準値０ｍｍ水柱（０ｍｍＨ２０と略記される）に対する吸気管内における圧力低下の変動との間の相関関係を示す。
【図７】最大排気温度の変動と標準値０ｍｍＨ２０に対する排気管内における圧力低下の変動との間の相関関係を示す。
【図８】標準状態において、すなわち低圧ホイールの速度が１００％、吸気及び排気管内における圧力低下がゼロ、及び相対湿度が６０％の状態において、機械がＦ／Ａの公称値に達した動作条件に関する排気温度ＴＸと圧縮比ＰＲ及び周囲温度（独立的なパラメータとして使用される）との間の相関関係を示しており、この曲線は、Ｆ／Ａの公称値を達成するための所望の排気温度を表す。
【図９】図８を周囲温度に対して無次元化することによって得られるグラフ図。
【図１０】低圧ホイールの種々の速度に関係した無次元化された一連の曲線（図９に示すような）を示す。
【図１１】公称Ｆ／Ａを達成するために必要とされる排気温度の変動と標準値６０％に対する環境湿度の変動との間の相関関係を示す。
【図１２】公称Ｆ／Ａを達成するために必要とされる排気温度の変動と標準値０ｍｍＨ２０に対する吸気管内における圧力低下の変動との間の相関関係を示す。
【図１３】公称Ｆ／Ａを達成するために必要とされる排気温度の変動と標準値０ｍｍＨ２０に対する排気管内における圧力低下の変動との間の相関関係を示す。
【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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