(57)【要約】【課題】  ガスタービン燃料制御装置（１００）における振動を低減または排除する方法を提供する。【解決手段】  方法は、エンジンモデル（１０２）を利用して、ガスタービン（１０４）に対する気体供給圧力を調整する段階と、実際に供給される気体の圧力を検出する段階と、前記エンジンモデルに対して積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用して、気体燃料供給の変動を制御し、かつ低減する段階とを含む。【選択図】  図１
2007187159.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン燃料制御装置（１００）における振動を低減または排除する方法において：
エンジンモデル（１０２）を利用して、ガスタービン（１０４）に対する気体供給圧力を調整する段階と；
実際に供給される気体の圧力を検出する段階と；
前記エンジンモデルに対して積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用して、気体燃料供給の変動を制御し、かつ低減する段階とからなる方法。
【請求項２】
前記エンジン制御装置に対して前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、前記エンジンモデル（１０２）からの圧力フィードバック信号を圧力設定点から引いてなる信号を積分して、積分信号（１１２）を生成する段階を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エンジン制御装置に前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、前記エンジンモデル（１０２）からの圧力フィードバック信号に制御利得（１１４）を掛けて前記積分信号に加えて、積分／和信号（１１６）を生成する段階を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ガスタービン燃料制御装置（１００）における振動を低減または排除する装置において：
ガスタービン（１０４）に対する気体供給圧力を調整するように構成されるエンジンモデル要素（１０２）と；
前記タービンに実際に供給される気体の圧力を検出するように構成される圧力センサ（１０６）と；
前記エンジンモデルに正帰還基準信号（１２４）を供給して気体燃料供給の変動を制御し、かつ低減するように構成される、積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールとからなる装置。
【請求項５】
前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、前記エンジンモデル（１０２）からの圧力フィードバック信号を圧力設定点から引いてなる信号を積分して、積分信号（１１２）を生成するように構成される積分器（１１０）を含む請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、前記エンジンモデルからの圧力フィードバック信号に制御利得を掛けて前記積分信号（１１２）に加えて、積分／和信号（１１６）を生成するように構成される加算モジュール（１２０）を含む請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、前記圧力設定点にフィードフォワード利得を掛けて前記積分／和信号（１１２）に加えて、フィードフォワード／／積分／和信号を生じしめるように構成される加算モジュール（１２０）を含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記積分状態フィードバック（１０８）および気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、測定された気体供給圧力に外乱利得（１２２）を掛けて前記積分／和信号（１１６）に加えて、外乱／積分／和信号を生じしめるように構成される加算モジュール（１２０）を含む請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記測定された気体供給圧力に外乱利得（１２２）を掛けて前記積分／和信号（１１６）に加えるように構成される前記加算モジュール（１２０）は、さらに、前記圧力設定点にフィードフォワード利得を掛けたものと測定された気体供給圧力に外乱利得を掛けたものとを前記積分／和信号に加えて、前記エンジンモデル（１０２）に入力される正帰還基準信号（１２４）を生じしめるように構成される請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
さらに前記エンジンモデル（１０２）により制御される気体燃料供給装置を含むとともに、さらにまたガスタービン（１０４）を含む請求項４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガスタービンに関し、特にガスタービン用燃料制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２を参照すると、少なくとも１個の周知の従来式産業用ガスタービン気体燃料制御装置２００は、１組の並列の気体制御弁２０２、２０４の上流における定常燃圧Ｐ２に依存する。こうした理由のために、圧力制御弁２０６が、並列の気体制御弁２０２、２０４のすぐ上流に配設されて、この弁間圧力Ｐ２を調整する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
気体燃料供給圧力Ｐ１の変動によって起こる弁間燃圧Ｐ２の持続的振動は、ガスタービン燃料制御装置２００において問題となりうる。従来技術の比例２０８および積分２１０の制御装置は、Ｐ２の誤りに反応するだけであり、その結果として不十分なＰ１外乱除去能力を有する。このため、従来技術のガスタービン燃料制御装置においては、不十分な外乱除去の結果として、気体供給圧力Ｐ１の変動が、気体燃料弁間圧力Ｐ２を振動させうる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
したがって、１つの態様において、本発明のいくつかの構成は、ガスタービン燃料制御装置における振動を低減または排除する方法を提供するものである。この方法は、エンジンモデルを利用してガスタービンに対する気体供給圧力を調整する段階と、実際に供給される気体の圧力を検出する段階と、前記エンジンモデルに対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用して、気体燃料供給圧力の変動を制御し、かつ低減する段階とを含む。
【０００５】
また他の態様において、本発明のいくつかの構成は、ガスタービン燃料供給装置における振動を低減または排除する装置を提供するものである。この装置は、ガスタービンに対する気体供給圧力を調整するように構成されるエンジンモデル要素と、前記タービンに実際に供給される気体の圧力を検出するように構成される圧力センサと、前記エンジンモデルに正帰還基準信号を供給して気体燃料供給圧力の変動を制御し、かつ低減させるように構成される、積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールとを含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の構成は、気体燃料系統の供給圧力の変動が調整弁間気体圧力に及ぼす効果を最小限に抑えるか、または少なくとも低減することが理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の技術的効果は、気体燃料系統の供給圧力の変動が調整弁間気体圧力に及ぼす効果を最小限に抑えるか、または少なくとも低減することである。
【０００８】
本発明のいくつかの構成において、図１を参照すると、ガスタービン燃料制御装置１００における振動を低減または排除する方法が得られる。この方法は、エンジンモデル１０２を利用して、ガスタービン１０４に対する気体供給圧力Ｐ１を調整する段階と、圧力計１０６を利用して、実際に供給される気体の圧力を検出する段階と、前記エンジンモデル１０２に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバック１０８とを組み合わせたものを適用して、気体燃料供給の変動を制御し、かつ低減する段階とを含む。
【０００９】
本発明のいくつかの構成において、エンジン制御装置に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、エンジンモデル１０２からの圧力フィードバック信号Ｐ２を圧力設定点から引いてなる信号を積分（１１０）して、積分信号１１２を生成する段階を含む。
【００１０】
いくつかの構成において、前記エンジン制御装置に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、エンジンモデル１０２からの圧力フィードバック信号に制御利得１１４を掛けて前記積分信号に加えて、積分／和信号を生成する段階を含む。
【００１１】
さらにまた、いくつかの構成において、前記エンジン制御装置に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、前記圧力設定点Ｐ２にフィードフォワード利得１１８を掛けて前記積分／和信号１１６に加えて、フィードフォワード／／積分／和信号を生じしめる段階を含む（図１において、このフィードフォワード／／積分／和信号は、加算器１２０の内部の信号である）。
【００１２】
また、いくつかの構成において、前記エンジン制御装置に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、測定された気体供給圧力Ｐ１に外乱利得１２２を掛けて前記積分／和信号に加えて、外乱／積分／和信号を（図１の構成においては、加算器１２０の内部において）生じしめる段階を含む。
【００１３】
さらにまた、いくつかの構成において、前記エンジン制御装置に対して積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたものを適用する段階は、さらに、前記圧力設定点Ｐ２にフィードフォワード利得１１８を掛けたものと測定された気体供給圧力Ｐ１に外乱利得１２２を掛けたものとを前記積分／和信号に加えて、エンジンモデル１０２に対する正帰還基準信号１２４を生じしめる段階を含む。
【００１４】
いくつかの構成において、依然として図１を参照すると、ガスタービン燃料制御装置における振動を低減または排除する装置が得られる。この装置は、ガスタービン１０４に対する気体供給圧力Ｐ１を調整するように構成されるエンジンモデル要素１０２を含む。エンジンモデル要素１０２は、たとえば、制御プログラムを実行するコンピュータまたは処理装置、またはエンジンモデルに必要とされる機能を果たすその他の種類の、アナログまたはディジタルのいずれかの回路である。この装置は、さらに、タービン１０４に実際に供給される気体の圧力を検出するように構成される圧力センサ１０６と、エンジンモデル１０２に正帰還基準信号１２２を供給して気体燃料供給の変動を制御し、かつ低減するように構成される、積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュール１０８とを含む。
【００１５】
いくつかの構成において、前記積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、エンジンモデル１０２からの圧力フィードバック信号を圧力設定点Ｐ２から引いてなる信号を積分して、積分信号１１２を生成するように構成される積分器１１０を含む。
【００１６】
また、いくつかの構成において、前記積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、エンジンモデル１０２からの圧力フィードバック信号に制御利得１１４を掛けて前記積分信号に加えて、積分／和信号１１６を生成するように構成される加算モジュール１２４を含む。
【００１７】
さらにまた、いくつかの構成において、前記積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、前記圧力設定点Ｐ２にフィードフォワード利得１１８を掛けて積分／和信号１１６に加えて、フィードフォワード／／積分／和信号を生じしめる（図１において、これは加算モジュール１２０の内部で行なわれる）ように構成される加算モジュール１２０を含む。
【００１８】
いくつかの構成において、前記積分状態フィードバックおよび気体供給圧力フィードフォワードと積分および状態フィードバックとを組み合わせたモジュールは、さらに、測定された気体供給圧力Ｐ１に外乱利得１２０を掛けて積分／和信号１１６に加えて、外乱／積分／和信号を生じしめる（これもまた、図１においては、加算モジュール１２０の内部で行なわれる）ように構成される加算モジュール１２０を含む。
【００１９】
いくつかの構成において、測定された気体供給圧力に外乱利得を掛けて積分／和信号に加えるように構成される前記加算モジュールは、さらに、圧力設定点Ｐ２にフィードフォワード利得１１８を掛けたものと測定された気体供給圧力Ｐ１に外乱利得１２０を掛けたものとを積分／和信号１１６に加えて、エンジンモデル１０２に入力される正帰還基準信号１２０を生じしめるように構成される。
【００２０】
いくつかの構成において、前記装置は、さらに、エンジンモデル１０２により制御される気体燃料供給装置１２６を含むとともに、さらにガスタービン１０４を含む。
【００２１】
さまざまなモジュールおよび構成要素は、それらが算術演算を実行するように構成される限りにおいて、たとえば、記憶されたプログラムが本明細書に記載の演算機能を果たす記憶装置を有するマイクロプロセッサ／制御装置を含むディジタルハードウェアおよび／またはソフトウェアの形態で実施されうる。適切なハードウェアを用いることにより、エンジンモジュールを含む制御ブロックの大部分または全部が、単一の集積回路または数個の集積回路および／または個別の構成要素内において得られうる。
【００２２】
本発明の構成は、気体燃料系統の供給圧力の変動が調整弁間気体圧力に及ぼす効果を最小限に抑えるか、または少なくとも低減することが理解されよう。特に、初期シミュレーション結果から、弁間圧力Ｐ２における振動応答は、図２に示される従来技術の構成より９３．７５％低減されることがわかる。
【００２３】
さまざまな特定の実施形態の観点から本発明を説明したが、当業者には、本発明が特許請求の範囲の精神および範囲内において改変を加えて実施されうることが認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のガスタービン燃料制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図２】従来技術のガスタービン燃料制御装置を示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００  燃料制御装置
１０２  エンジンモデル
１０４  ガスタービン
１０６  圧力センサ
１０８  フィードバック
１１０  積分器
１１２  積分信号
１１４  制御利得
１１６  積分／和信号
１１８  フィードフォワード利得
１２０  加算モジュール
１２２  外乱利得
１２４  正帰還基準信号
１２６  気体燃料供給装置
２００  気体燃料制御装置
２０２  気体制御弁
２０４  制御弁
２０６  圧力制御弁
２０８  比例
２１０  積分
【図１】
2007187159.tif 000003
【図２】
2007187159.tif 000004
【外国語明細書】
2007187159000001.pdf