(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の利用可能性および／または精度を増加させる、ガスタービンの制御および保護方法を提供する。【解決手段】ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、２つの異なる推定方法１１、１２によって同時に評価され、第１の推定方法１１は、高い予測精度を有しており、第２の推定方法１２は、高い利用可能性を有しており、２つの推定方法の出力信号ＴＡ、ＴＢを整合させるために、第２の推定方法１２の連続的な適応１４が行われ、第１の推定方法１１の監視１３中に、障害Ｆが検出された場合には、前記第２の推定方法１２の前記適応１４が停止され、前記第１の推定方法１１の出力は、前記第２の推定方法１２の出力に切り替えられる。【選択図】図１
2016028197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（１９）の制御および保護方法であって、ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）が、一組の利用可能な処理信号から推定される、方法において、
推定精度と利用可能性との間のトレードオフを回避するために、前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、２つの異なる推定方法（１１、１２、１２’、１５）によって同時に評価される、方法において、
第１の推定方法（１１、１５）は、高い予測精度を有しており、第２の推定方法（１２、１２’）は、高い利用可能性を有しており、前記第２の推定方法の前記出力信号（ＴＢ、ＴＢ’）を、前記第１の推定方法の前記出力信号（ＴＡ、ＴＣ）と整合させるために、前記第２の推定方法（１２、１２’）の連続的な適応（１４、１４’）が行われ、前記監視（１３、１６）中に、前記第１の推定方法（１１、１５）の評価において障害（Ｆ）が検出された場合には、前記第２の推定方法（１２、１２’）の前記適応（１４、１４’）が停止され、前記第１の推定方法（１１、１５）の前記出力は、前記第２の推定方法（１２、１２’）の前記出力に切り替えられることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）が、燃焼器出口における高温ガス温度である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）が、第１のタービンステータ（翼）列の入口における温度である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）が、第１のタービンブレード列の入口における温度である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記第１の推定方法（１１、１５）は、前記推定のためにオブザーバを使用し、前記オブザーバは、前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）の正確な推定を求めるために、予測された処理出力を、実際の測定された出力（ｙ）と比較する、ただし、前記予測された処理出力は、命令された処理入力（ｕ）と、測定された外部入力のベクトル信号（ｄ）とを入力とする、前記ガスタービンの動的モデルに基づいて求められる、請求項１から４のうちのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記第２の推定方法（１２）は、パラメータａ、ｂ、ｃを用いた
ＴＢ＝ａ・ＴＡＴ＋ｂ・ｐＫ２＋ｃ
という形のＩＰＱ推定関数を前記推定のために使用する、請求項１から５のうちのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記連続的な適応は適応メカニズム（１４）を含み、前記適応メカニズム（１４）は、以下の式、
ｃ＝ｃ０＋（ＫＰ＋ＫＩ／ｓ）・（ＴＡ−ＴＢ）
にしたがって、前記第２の推定方法（１２）の前記ＩＰＱ推定関数の定数ｃに作用するＰＩコントローラを使用しており、ここで、ＫＰおよびＫＩは、前記ＰＩコントローラ伝達関数のパラメータである、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記連続的な適応は、ＰＩコントローラを使用する適応メカニズム（１４、１４’）を含む、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記第１の推定方法（１１、１５）の前記出力を切り替えるために、かつ、前記第２の推定方法（１２、１２’）の前記適応を停止するために、２つのスイッチ（Ｓ１、Ｓ２）を作動させる障害示唆信号（Ｆ）が使用される、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の推定方法（１１、１５）の前記出力を切り替えるために、かつ、前記第２の推定方法（１２、１２’）の前記適応を停止させるために、１つのスイッチを作動させる障害示唆信号（Ｆ）が使用される、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の推定方法（１１、１５）の第１の出力から前記第２の推定方法（１２、１２’）の出力への切り替えは、バンプレスな（安定した）移行となるように実行される、請求項１から１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記オブザーバ（１５）は、測定された外部入力（ｄ）のベクトル信号、測定された処理量（ｙ）のベクトル信号、および、命令された処理入力（ｕ）のベクトル信号に基づいて、内部処理量の推定値（ｙｅｓｔ）および／または外部処理量の推定値（ｄｅｓｔ）を求め、
前記オブザーバ（１５）の前記内部処理量および／または外部処理量の推定値（ｙｅｓｔ、ｄｅｓｔ）は、センサラグ（センサ遅れ）を補償するために、および、前記第２の推定方法（１２’）の出力の動的精度を向上させるために、および／または、障害のある測定をバックアップする（障害適応）ために、前記第２の推定方法（１２’）の入力に存在する測定条件（１７）において使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の推定方法（１２）の出力ＩＰＱＢは、エンジン保護目的のために適用される、請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の推定方法（１１，１５）および／または前記第２の推定方法（１２）の出力ＩＰＱＡ、ＩＰＱＢ、ＩＰＱＢ’、ＩＰＱＣのうちの１つ以上が、エンジン制御目的のために適用される、請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
圧縮機（２０）と燃焼器（２１）とタービン（２２）とを備えているガスタービン（１９）であって、
前記ガスタービン（１９）は、制御／保護ユニット（１８）によって制御および保護されており、前記制御／保護ユニット（１８）は、種々の入力パラメータを受信および処理し、前記受信された入力パラメータにしたがって、前記ガスタービン（１９）を制御および／または保護する、ガスタービン（１９）において、
前記制御／保護ユニット（１８）は、請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法にしたがって働く、ガスタービン（１９）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の背景
本発明は、ガスタービンの技術に関する。本発明は、ガスタービンの制御および保護方法に言及するものであり、これらの方法において、ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ｇａｓ  ｔｕｒｂｉｎｅ  ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｎｄ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ  ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅ  ｐｒｏｃｅｓｓ  ｑｕａｎｔｉｔｙ）が、一組の利用可能な処理信号から推定される。
【０００２】
本発明は、さらに、上記の方法を使用するガスタービンに言及する。
【背景技術】
【０００３】
先行技術
図４は、圧縮機２０と燃焼器２１とタービン２２とを備えたガスタービン１９の基本図を示している。圧縮機２０は、空気入口２３を介して、圧縮機入口温度ＴＫ１の周囲空気を吸い込む。圧縮機の質量流量は、可変案内翼ＶＧＶを動かすことによって調節可能である。この空気は圧縮され、圧縮機出口圧力ｐＫ２で圧縮機２０から出る。この圧縮された空気は、燃料供給装置２４を介して供給された燃料を燃焼させるために燃焼器２１において使用される。生成された高温ガスは、タービン２２を駆動させ、タービン排気温度ＴＡＴで、排気ガス出口２５においてタービン２２から出る。
【０００４】
ガスタービン１９の制御および保護に関しては、典型的には、ガスタービンの性能および寿命を示す温度がコントローラ１８において使用される。このような温度は、例えば、タービン入口温度である。フィールドエンジンにおいては、このようなタービン入口温度が測定できないので、通常、この量は推定される。
【０００５】
タービン入口温度を推定する、最先端技術を用いた解決方法は以下の特徴を有する：
・タービン入口温度は、一組の利用可能な処理測定値、例えば、ＴＡＴ（タービン排気温度）、ｐＫ２（圧縮機出口圧力）、ＴＫ１（圧縮機入口温度）などの代数関数として計算される。
・この代数関数は、通常、試運転中に、ガスタービンの有効な空気熱的モデルに較正される、および／または、実際のエンジンにおいて調整される。
【０００６】
最先端技術を用いた解決方法の主要な欠陥は、一方での予測精度と他方での利用可能性との間に本質的に存在する、以下のようなトレードオフである。
・動作上の側面からは、タービン入口温度の推定は、ガスタービンの性能および寿命を最大化するために高い精度を有することが必要とされる（より小さい安全マージン）。
・しかしながら、利用可能性の観点からは、最小数の独立変数（入力）の、単純なタービン入口温度推定関数を有することが好ましい。
【０００７】
最先端技術を用いた解決方法のさらなる欠陥は、タービン入口温度推定のエンジンの過渡中の応答挙動が、備え付けられる測定センサの動的特性によって支配されることである。特に、タービン入口温度推定は、タービン入口温度推定関数に対する入力信号が動的に正確に整合されない場合には、高速エンジン過渡中に、大規模な人工的な偏位を示す。
【０００８】
先行技術においては、さまざまな文献が、ガスタービン動作に対する制御変数としてタービン入口温度を計算および使用する問題を扱っている。
【０００９】
特許文献１（ＵＳ６，１６７，６９０  Ｂ１）は、少なくとも１つの処理変数（ＴＩＴｍ）を制御するための制御システムを開示しており、この少なくとも１つの変数（ＴＩＴｍ）は、測定された複数の処理変数（ＴＡＴｍ、ｐＣｍ）から計算され、この測定された処理変数（ＴＡＴｍ、ｐＣｍ）は、それぞれの場合において、関連する測定セクションを介して測定されたものであり、これらの伝達関数は、異なる時間応答を有する。特に過渡作用中における改良が、不安定さ回避のために、個別の測定セクションの異なる時間応答を等しくする補正手段が提供されるということで達成される。
【００１０】
特許文献２（ＷＯ２０１０／０４３５６３  Ａ２）は、ガスタービンモデルおよびガスタービンのモデリング方法を開示しており、これらは、高精度での瞬間的なモデリングを可能にし、同時に、ガスタービンのモデリングのための数学的に有効な手段を可能にする。この解決方法は、複数のサブモデルからなるガスタービンモデルに基づいている。これらのサブモデルは、完全に動的または静的であり、モデル全体の数値解における有意な単純化を可能にする。アクチュエータおよび測定システムの体積および金属質量の効果をシミュレートするシステム部分が動的であるとみなされる。残りのシステム部分は、時間特性に対して静的であるとみなされる。
【００１１】
特許文献３（ＥＰ２４４７５１１  Ａ１）は、圧力センサによる圧力測定に対して、ガスタービンの異なる領域における高温ガス温度の導出を形成することを含む方法を説明している。圧力測定は、タービンの燃焼室およびタービンのブレード列のすぐ前において生成された高温ガス流において実行される。圧力降下は、燃焼室に存在する火の下流に位置する
測定位置間で決定される。タービンフランジは、燃焼室とタービンとの間の移行において、タービン内に配置される。
【００１２】
特許文献４（ＷＯ２０１１／０９８１９３  Ａ１）は、ガスタービンの燃焼器を出るガスの出口温度を決定する方法を説明しており、この方法は、燃焼器に供給される燃料の流量および温度を決定するステップと、燃焼器に供給される空気の流量および温度を決定するステップと、燃焼器に供給される燃料および空気の燃焼した混合物の特別な熱容量の温度依存性を決定するステップと、決定された燃料の流量および温度と、決定された空気の流量および温度と、決定された燃焼した混合物の特別な熱容量の温度依存性とに基づいて、燃焼器を出る燃焼した混合物の出口温度を決定するステップとを含む。さらに、ガスタービンを制御する方法が説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第６１６７６９０号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１０／０４３５６３号
【特許文献３】欧州特許出願公開第２４４７５１１号明細書
【特許文献４】国際公開第２０１１／０９８１９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の利用可能性および／または精度を増加させる、ガスタービンの制御および保護方法を提供することである。
【００１５】
このような方法を使用するガスタービンを提供することが別の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
これらの目的および他の目的が、請求項１に記載の方法および請求項１５に記載のガスタービンによって達成される。
【００１７】
本発明にしたがうガスタービンの制御および保護方法において、ガスタービンの性能および寿命を示す処理量（ＩＰＱ）が、一組の利用可能な処理信号から推定される。この方法は、推定精度と利用可能性との間のトレードオフを回避するために、前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、少なくとも２つの異なる推定方法によって同時に評価され、第１の推定方法は、高い予測精度を有しており、第２の推定方法は、高い利用可能性を有しており、２つの推定方法の出力信号を整合させるために、前記第２の推定方法の連続的な適応が行われ、前記第１の推定方法に障害があった場合には、前記第２の推定方法の前記適応が停止され、前記第１の推定方法の前記出力は、前記第２の推定方法の前記出力に切り替えられることを特徴とする。
【００１８】
処理量ＩＰＱは、例えば、温度、周囲温度勾配、経時的温度勾配、圧力、圧力勾配、入口ガスの組成、高温ガスの組成、燃料の組成、またはこれらの組み合わせである。当業者によって他のパラメータも想定可能である。例えば、湿度および高温ガス温度の組み合わせは、高温ガスの熱容量、および、高温ガスから、高温ガスにさらされている、タービンの構成要素への熱伝達は湿度に依存するので、動作中の寿命消費を示すことが可能である。
【００１９】
この推定方法は、例えば、ガスタービン処理の測定量を用いた陽関数または陰関数である。この推定方法は、また、動的システムである。例えば、いわゆる、オブザーバは、ガスタービンの動的モデルに基づくパラメータおよび処理推定器として使用される。オブザーバは、命令された処理入力（例えば、燃料質量流量、圧縮機可変案内翼位置など）、測定された外部入力（例えば、相対湿度、周囲圧力、機械速度など）のベクトル信号を使用し、予測を更新して、処理量ＩＰＱの高精度の推定値を求めるために、予測された処理出力を、実際の測定された出力と比較する。
【００２０】
本発明にしたがう方法の一実施形態は、上記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、燃焼器出口における高温ガス温度であることを特徴とする。
【００２１】
本発明にしたがう方法の別の実施形態は、上記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、第１のタービンステータ（翼）列の入口における温度であることを特徴とする。
【００２２】
本発明にしたがう方法のさらなる実施形態は、上記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量が、第１のタービンブレード列の入口における温度であることを特徴とする。
【００２３】
本発明にしたがう方法の一実施形態は、前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の正確な推定値を求めるために、前記第１の推定方法が、ガスタービンの動的モデルに基づいて求められる、予測された処理出力を、測定された処理出力と比較することを特徴とする。
【００２４】
本発明にしたがう方法のなお別の実施形態は、前記第２の推定方法が、前記ガスタービンの性能および寿命を示す処理量を推定する初歩的な方法であることを特徴とし、例えば、パラメータａ、ｂ、ｃを用いた以下のタイプ、
ＴＢ＝ａ・ＴＡＴ＋ｂ・ｐＫ２＋ｃ
の相関関係であり、ここで、ＴＡＴはタービン排気温度であり、ｐＫ２は圧縮機出口圧力である。
【００２５】
本発明にしたがう方法のさらに別の実施形態は、連続的な適応メカニズムが、２つの推定方法の出力信号を整合させるために、第２の推定方法の出力における付加的なオフセットを調節するためのＰＩコントローラを使用することを特徴とする。
【００２６】
本発明にしたがう方法のさらなる実施形態は、第１の推定方法の第１の出力から第２の推定方法の出力への切り替えが、バンプレスな（安定した）移行となるように実行されることを特徴とする。
【００２７】
本発明にしたがうガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとを備えており、このガスタービンは、制御／保護ユニットによって制御および保護されており、前記制御／保護ユニットは、種々の入力パラメータを受信および処理し、前記受信された入力パラメータにしたがって、前記ガスタービンを制御および／または保護する。
【００２８】
前記制御／保護ユニットが、本発明の方法にしたがって働くことを特徴とする。
【００２９】
ここで、本発明は、異なる実施形態によって、かつ、添付の図面を参照して、より緻密に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の概略図を示しており、より複雑なＩＰＱ推定器１１の出力に整合させるための、単純かつロバストなＩＰＱ推定器１２の連続的な適応。ＩＰＱ推定器１１の評価において障害が検出されると、適応１４は停止し、ＩＰＱ推定器１１の出力がＩＰＱ推定器１２の出力に切り替えられる（バンプレスに移行する）。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態の概略図を示しており、陰の推定方法１５（オブザーバ）の出力に整合させるための、ＩＰＱ推定器１２の連続的な適応。オブザーバ１５の動作において障害が検出された場合、適応１４は停止し、オブザーバ１５の出力からＩＰＱ推定器１２の出力へ切り替えられる（バンプレスに移行する）。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態の概略図を示しており、陰の推定方法１５（オブザーバ）の出力に整合させるための、ロバストなＩＰＱ推定器１２およびより複雑なＩＰＱ推定器１２’の連続的な適応。センサ遅延を補償するため、および／または、障害のある測定をバックアップするために、オブザーバ１５は、ＩＰＱ推定器１２’と組み合わせて適用される。オブザーバの動作において障害が検出された場合、適応１４および１４’は停止し、オブザーバの出力からＩＰＱ推定器１２’の出力へ切り替えられる（バンプレスに移行する）。
【図４】図４は、各制御／保護ユニットと、いくつかの関連する処理変数とを備えたガスタービンの基本図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明の異なる実施形態の詳細な説明
本発明の鍵となるアイデアは、２つの推定方法、すなわち、予測精度の高い方法Ａと、利用可能性の高い（例えば、入力依存性が低い）方法Ｂとを同時に評価すること、および、２つの方法ＡおよびＢの出力を整合させるために方法Ｂを連続的に適応させることによって、推定精度と利用可能性との間のトレードオフを回避することである。
【００３２】
（例えば、方法Ａの入力におけるセンサロスによって）方法Ａに障害がある場合には、方法Ｂの適応は停止し、方法Ａの出力から方法Ｂの出力へ、バンプレスな移行で切り替えられる。
【００３３】
さらに、推定を速めるために、および、推定方法Ａの動的精度を向上させるために、方法Ａの入力における信号のモデルベースの予測でもって方法Ａを補強することが提案される。
【００３４】
以下に、本発明の３つの実行可能な実施形態が説明される。
【００３５】
図１に示されている実施形態は、２つのＩＰＱ推定器１１および１２に基づいている。ＩＰＱ推定器１１には、ＩＰＱの値を計算するために、より複雑な方法が適用される。
【００３６】
ＩＰＱ推定器１２には、ＩＰＱを計算するために初歩的な方法を適用する。例えば、パラメータａ、ｂ、ｃを用いた以下のタイプ、
ＴＢ＝ａ・ＴＡＴ＋ｂ・ｐＫ２＋ｃ
の相関関係を計算する。ここで、ＴＡＴはタービン排気温度であり、ｐＫ２は圧縮機出口温度である。
【００３７】
適応メカニズム１４は、例えば、ＩＰＱ推定器１２によって使用される定数ｃに対して作用するＰＩコントローラとして実装され、
ｃ＝ｃ０＋（ＫＰ＋ＫＩ／ｓ）・（ＴＡ−ＴＢ）
ここで、ＫＰおよびＫＩは、コントローラ伝達関数のパラメータであり、ｓは、ラプラス変換の複素引数（周波数変数）である。さらに、絶対値の制限または割合（勾配）の制限を検討するために、適応が修正される。
【００３８】
図１の変数ｄは、測定された外部入力（例えば、周囲圧力）のベクトル信号であり、ｙは測定された処理量（例えば、ＴＡＴ、ｐＫ２など）のベクトル信号である。
【００３９】
ＩＰＱ推定器１１の評価は監視され、障害が検出された場合に、障害示唆信号Ｆは、２つのスイッチＳ１およびＳ２を作動させ、ＩＰＱ推定器１１の出力を切り替え、ＩＰＱ推定器１２の適応を停止するために使用される。図１において、スイッチＳ１およびＳ２は、ともに、励磁されていない状態で示されている。
【００４０】
出力信号ＩＰＱＡは、エンジン制御のために適用され、一方、出力信号ＩＰＱＢは、エンジン制御および保護目的のために使用される。
【００４１】
図２に示されている実施形態は、ＩＰＱ推定器１２を、ガスタービンの動的モデルに基づくオブザーバ１５（パラメータおよび処理推定器）で補強している。オブザーバ１５は、予測を更新し、ＩＰＱの正確な推定を求めるために、命令された処理入力ｕ（例えば、燃料質量流量、圧縮機ＶＧＶ（可変案内翼）位置など）、および、測定された外部入力のベクトル信号ｄ（例えば、相対湿度、周囲圧力、機械速度など）を考慮し、そして、予測される処理出力を、実際の測定された出力ｙ（例えば、ＴＫ２、ｐＫ２、ＴＡＴ、ＰＷＲなど）と比較する。信号ｅは、推定された処理量、推定されたシステムパラメータなどの補助的なオブザーバ出力のベクトル信号である。
【００４２】
オブザーバ１５の動作は、オブザーバ監視１６によって監視され、障害が検出された場合には、障害示唆信号Ｆは、オブザーバ１５の出力を切り替え（バンプレスな移行）、かつ、ＩＰＱ推定器１２の適応を停止するために使用される。スイッチＳ１およびＳ２は、ともに、励磁されていない状態で示されている。
【００４３】
この実施形態において、出力信号ＩＰＱＣおよびＩＰＱＢは、ともに、エンジンを制御するために使用され、出力信号ＩＰＱＢは、エンジン保護目的で使用される。
【００４４】
図３に示されるような第３の実施形態は、ロバストな推定器ＩＰＱ１２を、モデルベースのオブザーバ１５（パラメータおよび処理推定器）と洗練されたＩＰＱ推定器１２’との組み合わせで補強している。この実施形態において、オブザーバ１５は、ＩＰＱの正確な推定、ならびに、内部処理量の推定値ｙｅｓｔおよび外部処理量の推定値ｄｅｓｔを、測定された外部入力（例えば、周囲圧力、機械速度など）のベクトル信号ｄ、測定された処理量（例えば、ＴＫ２、ｐＫ２、ＴＡＴ、ＰＷＲなど）のベクトル信号ｙ、および、命令された処理入力（例えば、燃料質量流量、圧縮機ＶＧＶ位置など）のベクトル信号ｕに基づいて求める。オブザーバ１５の出力ｄｅｓｔおよびｙｅｓｔは、センサ遅延（動的加速）を補償するため、および／または、センサ信号を、異なる応答挙動に動的に調整するため、および／または、障害のある測定をバックアップする（障害調整）ために、ＩＰＱ推定器１２’の入力である１７において使用される。信号ｅは、推定された処理量、推定されたシステムパラメータなどの補助的なオブザーバ出力のベクトル信号である。オブザーバ１５の動作は監視され（オブザーバ監視１６）、障害が検出された場合には、障害示唆信号Ｆは、オブザーバ１５の出力を切り替えるために（バンプレスな移行）、測定条件１７を変更するために、かつ、ＩＰＱ推定器１２および１２’に対する適応１４および１４’を停止するために使用される。図３のスイッチＳ１およびＳ２は、ともに、励磁されていない状態で示されている。
【００４５】
この実施形態において、出力信号ＩＰＱＣおよびＩＰＱＢ’はエンジンを制御するために使用され、出力ＩＰＱＢ’およびＩＰＱＢはエンジン保護目的で使用される。
【００４６】
図面に示され、上記の説明において説明されている３つの例の他に、本発明のさらなる実施形態が可能である。例えば、図１に示されている実施形態と、図３に示されている実施形態とを組み合わすことも可能である。すなわち、オブザーバ１５およびＩＰＱ推定器１２’の、個別の、かつ、カスケードの監視による解決（すなわち、オブザーバ１５に障害が検出された場合に、オブザーバ１５はＩＰＱ推定器１２に対する基準として使用されないが、ＩＰＱ推定器１２’に対する基準として使用される）、ならびに、ＩＰＱ推定器１２’の出力に基づくＩＰＱ推定器１２の適応。ＩＰＱ推定器１２’に関連する障害が検出された場合にも、ＩＰＱ推定器１２’の使用が停止され、動作はＩＰＱ推定器１２によって継続する。
【００４７】
図２および３に示されている実施形態における温度ＩＰＱＣは、ＩＰＱとしては、かなり動的な推定となる。結果として、例えば、高速過渡操作中における燃焼の保炎性（脈動）および排出挙動を向上させるために使用される。
【００４８】
利点および利益
以下に、本発明の主要な特徴および鍵となる利点を簡単に要約する。
・２つのＩＰＱ推定器を同時に評価することによって、性能または寿命に影響を及ぼす温度制御の精度をおとすことなく高い利用可能性を達成することができる。
・統合された調節メカニズムが２つの温度推定を連続的に調整するので、温度の安全マージンを大きくとる必要がない。
【００４９】
（１つまたは複数の）ＩＰＱ推定器が、（図２の第２の実施形態および図３の第３の実施形態に示されている）関連する処理量を直接推定するモデルベースのオブザーバと組み合わされる場合、多くのさらなる利益が生じる。これらの利益とは、以下のようなものである。
・モデルベースのオブザーバの適用によって、ＩＰＱの計算は、推定される現在のエンジンの動作条件に依存して連続的に調節される（注記：異なる熱状態、構成要素の劣化、経年変化または他の劣化効果に依存して、ガスタービンの実際の条件は、ＩＰＱ推定器が、そのエンジンに対する較正がなされたときに存在していた条件から変動されている）。
・このことが、フルの動作範囲に及ぶ、および、エンジンの全寿命期間にわたって、かなり正確な温度制御を可能にする。
・結果として、同一の構成要素の寿命の仕様に対する安全マージンを低減でき、かつ、エンジン性能が結果として向上する。
・さらに、センサの（比較的緩慢な）動的機能（検出が遅い）に影響されないＩＰＱの推定は、厳しいエンジン過渡中でさえ、ＩＰＱの緊密な制御を促進する。
・望ましくない過渡温度変動が少なくなると、高温ガス経路における構成要素への熱応力が小さくなることに直接つながり、結果として、構成要素の寿命が延び、燃焼関連の変数に対する制御が向上する。
・さらに、モデルベースのオブザーバは、（第３の実施形態において導入したような）問題のある測定にも順応できる可能性を提供し、このことが、さらなる推定方法の利用可能性を向上させる。
【符号の説明】
【００５０】
１０、１０’、１０’’  推定方法
１１  ＩＰＱ推定器
１２、１２’  ＩＰＱ推定器
１３  ＩＰＱ推定器１１の監視
１４、１４’  適応メカニズム
１５  オブザーバ
１６  オブザーバ監視
１７  測定条件
１８  制御／保護ユニット
１９  ガスタービン
２０  圧縮機
２１  燃焼器
２２  タービン
２３  空気入口
２４  燃料供給装置
２５  排気ガス出口
ｄ  測定された外部入力（例えば、周囲圧力、機械速度）
ｄｅｓｔ  推定されたｄ
ｅ  補助的なオブザーバ出力（例えば、推定された処理量）
Ｆ  障害示唆信号
ＫＩ  適応パラメータ
ＫＰ  適応パラメータ
ｐＫ２  圧縮機出口圧力
Ｓ１、２  スイッチ
ＰＷＲ  ガスタービン電力出力
ｓ  ラプラス変数
ＴＡ  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定
ＴＢ、ＴＢ’  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定
ＴＣ  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定
ＴＡＴ  タービン排気温度
ＩＰＱ  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量
ＩＰＱＡ  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定（出力信号）
ＩＰＱＢ、ＩＰＱＢ’  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定（出力信号）
ＩＰＱＣ  ガスタービンの性能および寿命を示す処理量の推定（出力信号）
ＴＫ１  圧縮機入口温度
ＴＫ２  圧縮機出口温度
ｕ  命令された処理入力（例えば、燃料質量流量、圧縮機ＶＧＶ位置）
ＶＧＶ  圧縮機可変案内翼
ｙ  実際に測定された処理量（例えば、ＴＫ２、ｐＫ２、ＴＡＴ、ＰＷＲ）
ｙｅｓｔ  推定されたｙ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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