(57)【要約】【課題】  劣化したガスタービンのチューニング。【解決手段】  コンピュータデバイス（８１４）が、ＧＴ（１０）の各々に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセット（１０）におけるＧＴ（１０）の各々にベース負荷レベルを指令する段階と、ＧＴセット（１０）のＧＴ（１０）の各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、ＧＴ（１０）の各々に関する実際のエミッション値を測定し、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセット（１０）におけるＧＴ（１０）の各々の動作条件を調整し、一定期間にわたってＧＴセット（１０）におけるＧＴ（１０）の各々に関する劣化を計算するアクションを実行しガスタービン（ＧＴ）セット（１０）をチューニングする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（ＧＴ）セット（１０）をチューニングするように構成された少なくとも１つのコンピュータデバイス（８１４）を備えたシステム（１８）であって、前記コンピュータデバイス（８１４）が、
前記ＧＴ（１０）の各々に関する測定された周囲条件に基づいて、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々にベース負荷レベルを指令する段階と、
前記ＧＴセット（１０）の前記ＧＴ（１０）の各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、前記ＧＴ（１０）の各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、
前記周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を調整する段階と、
一定期間にわたって前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に関する劣化を計算する段階と、
を含むアクションを実行することで前記ガスタービン（ＧＴ）セット（１０）をチューニングするように構成されたシステム（１８）。
【請求項２】
前記ベース負荷は、測定された周囲条件に関するメガワット出力値及びエミッション値に関連する、請求項１に記載のシステム（１８）。
【請求項３】
前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に前記ベース負荷レベルを指令する段階に応えて、前記ＧＴ（１０）の各々は、公称ＭＷ出力値又は前記公称エミッション値の少なくとも１つを取得しない、請求項１に記載のシステム（１８）。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコンピュータデバイス（８１４）は、前記ＧＴ（１０）の各々に関するそれぞれの前記測定された実際のエミッション値と前記公称エミッション値との間の差分を、前記ＧＴ（１０）に関する前記周囲条件におけるそれぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分に変換するように更に構成される、請求項１に記載のシステム（１８）。
【請求項５】
前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を調整する段階は、前記ＧＴ（１０）の各々の出力がそれぞれの公称メガワット出力値に近づいて達するように、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を、それぞれの前記メガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によって調整する段階を含み、前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によって、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の前記動作条件を調整する段階は、前記ＧＴ（１０）の各々に関する公称メガワット出力／公称エミッション特性に直交するメガワット対エミッションをプロットするグラフ空間の線上に整列させる、請求項４に記載のシステム（１８）。
【請求項６】
前記ＧＴ（１０）の各々の劣化を計算する段階は、
前記ＧＴセット（１０）に関する無作為に選択された劣化値を有する劣化変数セットを選択する段階と、
前記調整された動作条件に基づいて、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に前記ベース負荷レベルを指令する段階と、
前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に前記ベース負荷レベルを指令した後に、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に関するメガワット−エミッション−着火温度パラメータを計算する段階と、
を含む、請求項１に記載のシステム（１８）。
【請求項７】
前記劣化変数セットを選択する段階は、前記ＧＴ（１０）のタイプの劣化に影響を与える変数の大きなグループから、ランク付けされた前記ＧＴ（１０）のタイプの劣化に影響を与える変数のサブグループを選択する段階を含む、請求項６に記載のシステム（１８）。
【請求項８】
少なくとも１つのコンピュータデバイス（８１４）を使用して実行される、ガスタービン（ＧＴ）（１０）のセットをチューニングするコンピュータに実装された方法であって、
前記ＧＴ（１０）の各々に関する測定された周囲条件に基づいて、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々にベース負荷レベルを指令する段階と、
前記ＧＴセット（１０）の前記ＧＴ（１０）の各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、前記ＧＴ（１０）の各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、
前記周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を調整する段階と、
一定期間にわたって前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に関する劣化を計算する段階と、
を含むコンピュータに実装された方法。
【請求項９】
前記ベース負荷は、測定された周囲条件に関するメガワット出力値及びエミッション値に関連し、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々に前記ベース負荷レベルを指令することに応えて、前記ＧＴ（１０）の各々は、公称ＭＷ出力値又は前記公称エミッション値の少なくとも１つを取得せず、さらに前記ＧＴ（１０）の各々に関するそれぞれの前記測定された実際のエミッション値と前記公称エミッション値との間の差分を、前記ＧＴ（１０）に関する前記周囲条件におけるそれぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分に変換する、請求項８に記載のコンピュータに実装された方法。
【請求項１０】
前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を調整することは、前記ＧＴ（１０）の各々の出力がそれぞれの公称メガワット出力値に近づいて達するように、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の各々の動作条件を、それぞれの前記メガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によって調整し、
前記それぞれのメガワット出力値と前記公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によって、前記ＧＴセット（１０）における前記ＧＴ（１０）の前記動作条件を調整することは、前記ＧＴ（１０）の各々に関する公称メガワット出力／公称エミッション特性に直交するメガワット対エミッションをプロットするグラフ空間の線上に整列させる、請求項９に記載のコンピュータに実装された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される主題は、チューニング及び制御システムに関する。より具体的には、本明細書に開示される主題は、劣化したガスタービンのためのチューニング及び制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の公知のガスタービンエンジンは、その動作を監視及び制御するコントローラを含む。公知のコントローラは、エンジンの動作パラメータを用いるガスタービンエンジンの燃焼システム及びガスタービンエンジンの他の動作状况を管理する。少なくとも一部の公知のコントローラは、ガスタービンエンジンの現在の動作状態を示す動作パラメータを受け取り、物理モデル又は伝達関数によって動作境界を規定し、動作境界モデルに動作パラメータを提供する。加えて、少なくとも一部の公知のコントローラは、スケジューリングアルゴリズムに動作パラメータを与え、誤差項を判定し、１又はそれ以上のガスタービンエンジン制御エフェクタを調整することで境界を制御する。しかしながら、少なくとも一部の動作パラメータは、センサを使用した測定の実行が困難なパラメータなどの非測定パラメータである可能性がある。このようなパラメータの一部は、着火温度（すなわち第１段のタービンベーン出口温度）、燃焼器出口温度、及び／又はタービンの第１段のノズル入口温度を含む。
【０００３】
少なくとも一部の公知のガスタービンエンジン制御システムは、圧縮機入口圧力及び入口温度、圧縮機の出口圧力及び出口温度、タービンの排気圧力及び排気温度、燃料流量及び温度、周囲条件、及び／又は発電機出力などの測定パラメータを利用して非測定パラメータを間接的に制御又は監視する。しかしながら、間接的パラメータの値には不確実性があり、燃焼ダイナミックス及び排出量を低減するために、関連するガスタービンエンジンをチューニングする必要がある場合がある。非測定パラメータの不確実性のため、このような公知の制御システムを含むガスタービンエンジンには設計マージンが使用される。このような設計マージンを使用すると、最悪の場合の動作境界を防いでこれに対処するために、ガスタービンエンジンの性能が低下する場合がある。さらに、このような公知の制御システムの多くは、ガスタービンエンジンの着火温度又は排気温度を正確に推定できないので、エンジンの効率が低下し、２つ以上のガスタービンエンジンを有する設備において機械ごとに変動を生じることがある。
【０００４】
産業用ガスタービンで着火温度の機械ごとの温度変動を低減することは困難であることが分かっている。例えば、着火温度は、ガスタービン及びそれらの組立体の構成要素内での変動を含む、多くの異なる変数の関数である。これらの変動は、ガスタービンの部品の製造、据え付け、及び組み立てに必要な許容差に起因するものである。加えて、ガスタービンに動作パラメータを測定するために使用される制御装置及びセンサは、それらの測定値に一定量の不確実性を含んでいる。それは、着火温度など、ガスタービンエンジンの非測定動作パラメータの変動を必然的に生じる、測定された動作パラメータ及び機械構成要素の変動値を検出するために使用される測定システムの不確実性である。これらの固有の不正確さの組み合わせによって、公知の周囲条件のセットでガスタービンエンジンの設計通りの着火温度を達成することが困難になり、その結果、機械ごとの着火温度の変動が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許公開第２０１３０１５８７３１号明細書
【発明の概要】
【０００６】
種々の実施形態は、ガスタービン（ＧＴ）セットをチューニングするように構成された少なくとも１つのコンピュータデバイスを備えたシステムであって、コンピュータデバイスが、ＧＴの各々に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々にベース負荷レベルを指令する段階と、ＧＴセットのＧＴの各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、ＧＴの各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々の動作条件を調整する段階と、一定期間にわたってＧＴセットにおけるＧＴの各々に関する劣化を計算する段階と、を含むアクションを実行することでガスタービン（ＧＴ）セットをチューニングするように構成されたシステムを含む。
【０００７】
第１の態様は、ガスタービン（ＧＴ）セットをチューニングするように構成された少なくとも１つのコンピュータデバイスを備えたシステムであって、コンピュータデバイスが、ＧＴの各々に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々にベース負荷レベルを指令する段階と、ＧＴセットのＧＴの各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、ＧＴの各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々の動作条件を調整する段階と、一定期間にわたってＧＴセットにおけるＧＴの各々に関する劣化を計算する段階と、を含むアクションを実行することでガスタービン（ＧＴ）セットをチューニングするように構成されたシステムを含む。
【０００８】
第２の態様は、プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品を含み、少なくとも１つのコンピュータデバイスで実行される場合、プログラムコードは、ＧＴの各々に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々にベース負荷レベルを指令する段階と、ＧＴセットのＧＴの各々に、公称メガワット出力値に一致するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、ＧＴの各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々の動作条件を調整する段階と、一定期間にわたってＧＴセットにおけるＧＴの各々に関する劣化を計算する段階とを含む処理を実施することでガスタービン（ＧＴ）セットをチューニングするように構成される。
【０００９】
第３の態様は、少なくとも１つのコンピュータデバイスを使用して実行される、ガスタービン（ＧＴ）のセットをチューニングするコンピュータに実装された方法を含み、本方法は、ＧＴの各々に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々にベース負荷レベルを指令する段階と、ＧＴセットのＧＴの各々に、公称メガワット出力値に適合するようにそれぞれの出力を調整するよう指令して、その後、ＧＴの各々に関する実際のエミッション値を測定する段階と、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセットにおけるＧＴの各々の動作条件を調整する段階と、一定期間にわたってＧＴセットにおけるＧＴの各々に関する劣化を計算する段階と、を含む。
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面を参照して、本発明の種々の態様についての以下の詳細な説明からより容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の種々の実施形態による、ガスタービンエンジン（ＧＴ）の概略図。
【図２】本発明の種々の実施形態による、ＧＴの動作を制御するために図１の制御システムに使用できる制御アーキテクチャの概略図。
【図３】図１の制御システムによって使用されるＧＴのモデルを使用して、統計的に有意な数の図１のＧＴエンジンの動作状態の確率的シミュレーションを示すグラフ。
【図４】本発明の種々の実施形態による方法を示すフロー図。
【図５】２次元メガワット出力対エミッション（ＮＯｘ）のグラフにおける、図４のフロー図に例示されたプロセスのグラフ図。
【図６】２次元メガワット出力対エミッション（ＮＯｘ）のグラフにおける、図４のフロー図に例示されたプロセスのグラフ図。
【図７】３次元メガワット出力対エミッション（ＮＯｘ）対着火温度（Ｔ４）のグラフにおける、図４のフロー図に例示されるプロセスのグラフ図。
【図８】図４のフロー図に例示されたプロセスによって生成された、メガワット出力対エミッション（ＮＯｘ）のグラフにおける、ＧＴエンジンの劣化セットのグラフ図。
【図９】本発明の種々の実施形態による制御システムを含む例示的な環境の図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではない点に留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様のみを描くことを意図しており、従って、本発明の範囲を限定するものとみなすべ
前述のように、本明細書に開示される主題は、チューニング及び制御システムに関する。より具体的には、本明細書に開示される主題は、劣化したガスタービンのためのチューニング及び制御システムに関する。
【００１３】
確率的制御は、測定出力（メガワット（ＭＷ）単位）及び総称してＮＯｘと呼ばれる窒素酸化物ＮＯ及びＮＯ２（一酸化窒素及び二酸化窒素）エミッションに基づいて、ガスタービン（ＧＴ）の動作状態を設定するための手法である。本明細書で記載されるように、種々の実施形態は、ＮＯｘ測定値に誤差が存在する場合のＧＴのチューニング及び制御を提供する。従来の手法は、測定値（ＭＷ単位の出力測定値）誤差が存在する場合の制御機構を計算しチューニングするために存在するが、ＮＯｘ測定値に照らしてＧＴ制御機能を考慮しチューニングするようには設計されてはいない。
【００１４】
本明細書で使用される場合、Ｐ５０  ＧＴ又はＰ５０機械とは、現有の平均（すなわち、公称）のガスタービン又は同様の機械を意味する。このＰ５０機械に関連するパラメータは理想とみなされ、実際のガスタービンにおいて達成されたとしても極めて稀である。本明細書で使用される他の用語には、ａ）第１段ノズルの下流側で且つタービン（例えば、ＧＴ）における第１の回転バケットの上流側での平均温度である着火温度（Ｔ４）、及びｂ）ガスタービンにおける燃焼温度であり、着火温度よりも高温なＴ３．９が挙げられる。本技術分野で公知の着火温度は測定することはできないが、他の測定値及び既知のパラメータから推測される。本明細書で使用される場合、用語「指示着火温度」は、制御機器、例えば、ＧＴ構成要素を監視及び／又は制御する制御システムの１又はそれ以上の構成要素が指示する着火温度を指す。「指示」着火温度は、ＧＴ制御システムに接続された従来の検出／試験機器からの着火温度の最適な推定値を表す。
【００１５】
加えて、本明細書で記載されるように、特定のガスタービンにおける用語「ベース負荷」は、定格着火温度におけるガスタービンの最大出力を意味することができる。更に、本明細書で記載され、本技術分野で公知のように、所与のガスタービンにおけるベース負荷は、周囲動作条件の変化に基づいて変化することになる。場合によっては、ベース負荷は、本技術分野で「全速全負荷」と呼ばれる。更に、ＮＯｘは、燃料組成に影響を受けやすく、そのため、ガスタービンにおいて行われるあらゆるチューニングプロセス（本明細書で記載されるチューニングプロセスを含む）が考慮されることが理解される。
【００１６】
種々の実施形態によれば、その手法は、以下のプロセスを含むことができる。
【００１７】
１）測定した周囲条件に基づいて、１又はそれ以上のガスタービン（例えば、現有の）に対して計画的ベース負荷（ＭＷ値、ＮＯｘ値）に指令する。本明細書で記載されるように、理想的事象においては、１又は複数のＧＴは、理想的ケースにおいて、Ｐ５０  ＭＷ（公称出力）値及びＰ５０  ＮＯｘ（エミッション）値を含むＰ５０（公称）動作パラメータに収束すべきである。しかしながら、本明細書で示されるように、これは現実の動作では起こらない。
【００１８】
２）出力を調整してＰ５０  ＭＷ（公称出力）値に一致するよう１又はそれ以上のＧＴに指令して、実ＮＯｘ値を測定する。本明細書で述べるように、このプロセスは、各ＧＴの実際のＮＯｘ値をＰ５０  ＮＯｘ値に近付けるのに役立つ可能性があるが、当該目標で十分には成功しない。加えて、この出力の調整は、着火温度を所望のレベルに対して上昇させるという別の懸念点には対処していない。
【００１９】
３）測定した実際のＮＯｘ値（プロセス２）と、周囲条件に対して予想されるＰ５０  ＮＯｘ値との間の差違（ΔＮＯｘ）に基づいて各ＧＴの動作条件を調整する。ΔＮＯｘ値は、従来手法を用いて各ＧＴについてのΔＭＷ値（ＧＴの実際の出力とＰ５０  ＭＷレベルとの間の差違を表す）に置き換えることができる。このプロセスにおいて、Ｐ５０  ＭＷ値から逸脱した各ＧＴは、当該ＧＴのΔＭＷ値に接近し到達するようにΔＭＷ値（ΔＮＯｘ値から変換された）の一定分率で動作条件を調整させる。この調整は、各ＧＴを、当該ＧＴのＰ５０  ＭＷ／Ｐ５０  ＮＯｘ特性に直交するＭＷ／ＮＯｘ空間の線上に移動させることになる。従って、以下の説明は単なる例証に過ぎない。
【００２０】
以下の説明において、その一部を形成し、本発明の教示を実施できる特定の例示的な実施形態を例証として示した添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明の教示を実施できるほど十分に詳細に説明されており、他の実施形態も使用可能であり、本発明の教示から逸脱することなく変更を行い得ることを理解すべきである。従って、以下の説明は単なる例証に過ぎない。
【００２１】
図１は、種々の実施形態による、制御システム１８を含むガスタービンエンジン（ＧＴ）１０の概略図である。種々の実施形態では、ガスタービンエンジン１０、圧縮機１２、燃焼器１４、圧縮機１２に駆動的に結合されたタービン１６、及びコンピュータ制御システムは又はコントローラ１８を含む。圧縮機１２への入口ダクト２０は、空気、及び場合により注入水を圧縮機１２に送る。ダクト２０は、ダクト、フィルタ、スクリーン、又は入口ダクト２０を経て圧縮機１２の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２１へと流れる周囲空気の圧力損失の一因となる吸音デバイスを含むことができる。ガスタービンエンジン１０からの燃焼ガスは、排気ダクト２２を通って案内される。排気ダクト２２は、吸音材と、ガスタービンエンジン１０に背圧を生じさせるエミッション制御デバイスとを含むことができる。入口圧力損失及び背圧の量は、入口ダクト２０及び排気ダクト２２に構成要素を追加することにより、及び／又は入口ダクト２０及び排気ダクト２２にそれぞれ塵や埃が詰まる結果、経年的に変動する場合がある。種々の実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、電力を生成する発電機２４を駆動する。
【００２２】
種々の実施形態が記載され、これらは、ＧＴセットを測定、分析、及び／又は制御し、これは、例えば現有の１又はそれ以上のガスタービンエンジン（ＧＴ）を含むことができる。これらの方法は、単一のＧＴに対して２又はそれ以上のＧＴと同様に適用されることを理解されたい。さらに、本明細書で使用される場合、用語「セット」は１又はそれ以上を意味することを理解されたい。
【００２３】
種々の実施形態において、複数の制御センサ２６は、ガスタービンエンジン１０、発電機２４の様々な動作条件、及び／又はガスタービンエンジン１０の動作中の周囲環境を検出する。多くの場合、複数の冗長制御センサ２６は、同じ動作条件を測定することができる。例えば、一群の冗長温度制御センサ２６は、周囲温度、圧縮機排気温度、タービン排気ガス温度、及び／又はガスタービンエンジン１０を通るガス流（図示せず）の他の動作温度を監視することができる。同様に、別の冗長圧力制御センサ２６の一群は、周囲圧力、圧縮機１２での静圧及び動圧レベル、タービン１６の排気、及び／又はガスタービンエンジン１０内の他のパラメータを監視することができる。制御センサ２６は、限定されるものではないが、流量センサ、速度センサ、火炎探知器センサ、バルブ位置センサ、ガイドベーン角度センサ、及び／又はガスタービンエンジン１０の動作中に様々な動作パラメータを検出するために使用される他のデバイスを含むことができる。
【００２４】
本明細書で使用される場合、用語「パラメータ」は、温度、圧力、及び／又はガスタービンエンジン１０内の所定位置でのガス流量などの、ガスタービンエンジン１０の動作条件を定義するために使用できる特性値を指す。一部のパラメータは、測定すなわち検出され、直接知ることができるが、一方、別のパラメータはモデルによって計算され、従って推定され、間接的に判明する。一部のパラメータは、最初にユーザがコントローラ１８に入力することができる。測定、推定、又はユーザ入力パラメータは、ガスタービンエンジン１０の所定の動作状態を表す。
【００２５】
燃料制御システム２８は、燃料供給源（図示せず）から燃焼器１４への燃料流量、及び一次燃料ノズルと二次燃料ノズル（図示せず）との間のスプリットの量、及び燃焼器１４に流入する二次空気との混合量を調整する。また、燃焼制御システム２８は、燃焼器１４内で使用される燃料の種類を選択することができる。燃料制御システム２８は別個のユニットとすること、又はコントローラ１８の構成要素とすることができる。
【００２６】
コントローラ（制御システム）１８は、少なくとも部分的に制御センサ２６の入力、及び人間オペレータの命令に基づいてガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作を実行する、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）及び少なくとも１つのメモリデバイス（図示せず）を含むコンピュータシステムとすることができる。コントローラは、例えばガスタービンエンジン１０のモデルを含むことができる。コントローラ１８によって実行される動作は、動作パラメータの検出及びモデリング、動作境界のモデリング、動作境界モデルの適用、又は燃焼器１４への燃料流量を調整することなどによりガスタービンエンジン１０の動作を制御するスケジューリングアルゴリズムの適用を含むことができる。コントローラ１８は、限定されるものではないが着火温度などの制御出力を生成するために、ガスタービンエンジン１０の動作パラメータを、ガスタービンエンジン１０が使用する動作境界モデル、又はスケジューリングアルゴリズムと比較する。コントローラ１８によって生成される指令は、ガスタービンエンジン１０上の燃料アクチュエータ２７に燃料流量、燃料スプリット、及び／又は燃料供給源と燃焼器１４との間を流される燃料の種類を選択的に調整させる。アクチュエータ２９にＩＧＶ２１の相対位置を調整させ、入口抽気熱を調整させ、又はガスタービンエンジン１０での他の制御設定を起動させる別の指令を発生させることができる。
【００２７】
一般に、動作パラメータは、ガスタービンエンジン１０内の所定位置、及び所定の動作状態での温度、圧力、及びガス流量などのガスタービンエンジン１０の動作状態を示す。一部のパラメータは、測定すなわち検出され、直接知ることができるが、一方、別のパラメータは、モデルによって計算され、従って推定され、間接的に判明する。推定又はモデリングされる動作パラメータは、推定動作パラメータとも呼ばれ、限定されるものではないが、例えば着火温度及び／又は排気温度を含むことができる。随意的な境界モデルは、ガスタービンエンジン１０の１又はそれ以上の物理的境界によって定めることができるので、各々の境界でのガスタービンエンジン１０の最適な状態を表すことができる。さらに、動作境界モデルは、何らかの他の境界又は動作条件とは独立することができる。スケスケジューリングアルゴリズムを使用してタービン制御アクチュエータ２７、２９の設定値を決定し、ガスタービンエンジン１０を所定限度内で動作させることができる。一般に、スケジューリングアルゴリズムは、最悪のシナリオを防ぎ、所定の動作状態に基づく組み込まれた前提を有している。境界制御は、コントローラ１８などのコントローラが、ガスタービンエンジン１０を好ましい状態で動作させるようにタービン制御アクチュエータ２７、２９を調整できるプロセスである。
【００２８】
図２は、（図１に示す）ガスタービンエンジン１０の動作を制御するために（図１に示す）コントローラ１８に使用できる例示的な制御アーキテクチャ２００の概略図である。より具体的には、種々の実施形態では、制御アーキテクチャ２００はコントローラ１８に実装され、モデルベース制御（ＭＢＣ）モジュール５６を含むことができる。ＭＢＣモジュール５６は堅牢で、ガスタービンエンジン１０の高忠実度の物理モデルである。ＭＢＣモジュール５６は、測定された条件を入力動作パラメータとして受け取る。このようなパラメータ４８は、限定されるものではないが、周囲圧力及び周囲温度、燃料流量及び燃料温度、入口抽気熱、及び／又は発電機の電力損失を含む。ＭＢＣモジュール５６は、定格着火温度５０（又は定格動作状態４２８）を判定するために、入力動作パラメータ４８をガスタービンモデルに適用する。ＭＢＣモジュール５６は、本明細書に記載するように、制御アーキテクチャ２００及びガスタービンエンジン１０の動作を可能にする何らかのプラットフォームに実装することができる。
【００２９】
さらに、種々の実施形態では、制御アーキテクチャ２００は、ガスタービンエンジン１０の特定の動作パラメータを推定する適応リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール５８を含む。例えば、１つの実施形態では、ＡＲＥＳモジュール５８は、制御アルゴリズムで使用される、制御センサ２６によって生成される動作パラメータなどの直接検出されない動作パラメータを推定する。また、ＡＲＥＳモジュール５８は、測定された動作パラメータを推定して、推定された条件と測定された条件とを比較できるようにする。比較結果は、ガスタービンエンジン１０の動作を中断することなくＡＲＥＳモジュール５８を自動的にチューニングするために用いられる。
【００３０】
ＡＲＥＳモジュール５８は、限定されるものではないが、周囲圧力及び周囲温度、圧縮機の入口ガイドベーンの位置、燃料流量、入口抽気熱の流れ、発電機の電力損失、入口ダクト及び排気ダクトの圧力損失、及び／又は圧縮機の入口温度などの入力動作パラメータ４８を受け取る。次に、ＡＲＥＳモジュール５８は、限定されるものではないが、排気ガス温度６２、圧縮機の排気圧力、及び／又は圧縮機の排気温度などの推定動作パラメータ６０を生成する。種々の実施形態では、ＡＲＥＳモジュール５８は、入力動作パラメータ４８と合わせて推定動作パラメータ６０をガスタービンモデルへの入力として使用して、例えば計算された着火温度６４などの出力を生成する。
【００３１】
種々の実施形態では、コントローラ１８は入力として、計算された着火温度５２を受け取る。コントローラ１８は、比較器７０を使用して、計算された着火温度５２を定格着火温度５０と比較し、補正係数５４を生成する。補正係数５４は、ＭＢＣモジュール５６における定格着火温度５０を調整して、補正された着火温度６６を生成するために使用される。コントローラ１８は比較器７４を使用して、ＡＲＥＳモジュール５８からの制御出力とＭＢＣモジュール５６からの制御出力とを比較して差分値を生成する。この差分値は次にカルマンフィルタ利得マトリクス（図示せず）に入力され、ＡＲＥＳモジュール５８の制御モデルを継続的にチューニングするためにコントローラ１８に供給される正規化された補正係数を生成することによって、ガスタービンエンジン１０の強化された制御を促進する。別の実施形態では、コントローラ１８は、入力として排気温度補正係数６８を受け取る。排気温度補正係数６８は、ＡＲＥＳモジュール５８における排気温度を調整するために使用することができる。
【００３２】
図３は、コントローラ１８によって使用される、ガスタービンエンジンのモデルを使用した図１のガスタービンエンジン１０の統計的に有意な数の動作状態の確率的シミュレーションを示すグラフである。グラフは、ガスタービンエンジン１０のパワー出力対着火温度を表している。線３００は、複数のデータポイント３０８に関する線形回帰モデルである。線３０２は、データポイント３０８に対応する９９％の予測区間を表す。さらに、線３０４は、ガスタービンエンジン１０での定格又は設計上の着火温度を表し、線３０６は、ガスタービンエンジン１０での定格又は設計上の出力を表す。種々の実施形態では、図２に示す確率的シミュレーションは、８０の単位の着火温度の近似変動を示している。この変動は、ガスタービンエンジン１０の構成要素の公差と、コントローラ１８及び制御センサ２６の測定の不確実性に起因する。
【００３３】
本明細書には、ガスタービンエンジン１０のパワー出力、排出量、及び寿命の変動の低減を促進する、ガスタービンエンジン１０の実際の動作状態、例えば着火温度及び／又は排気温度などの変動の低減を促進する、ガスタービンエンジン１０のチューニング方法が記載される。本明細書に記載の確率的制御方法は、ガスタービンエンジン１の設置中に、又は様々な周期でチューニングする個別プロセスとして実装することができ、又は所定の間隔で周期的に動作するように、及び／又はガスタービンエンジン１０の動作中に継続的に動作するようにコントローラ１８に実装することができる。前述のように、着火温度は推定パラメータであるため、この方法はガスタービンの着火温度を直接測定しない。しかしながら、この確率的制御方法は、ガスタービンエンジン１０の着火温度の強力な指標である直接測定されたパラメータを生み出す。
【００３４】
図４は、種々の実施形態によって実行される方法を例示するフロー図を示す。本明細書で説明するように、この方法は、少なくとも１つのコンピュータデバイスを使用して遂行する（例えば、実行する）ことができ、コンピュータプログラム製品（例えば、非一時的コンピュータプログラム製品）として実装され、さもなければ以下のプロセスを含む。
【００３５】
プロセスＰ１：各ＧＴ１０に関する測定された周囲条件に基づいて、ＧＴセットの各ＧＴ１０にベース負荷レベル（例えば、目標指示着火温度）を指令する。本明細書で説明するように、ベース負荷（目標指示着火温度での）は、測定された周囲条件でのメガワット出力値及びエミッション値に関連する。本明細書でさらに示すように、ＧＴセットにおける各ＧＴ１０にベース負荷レベルを指令することに応答して、各ＧＴ１０は、公称ＭＷ出力値（Ｐ５０  ＭＷ）又は公称エミッション値（Ｐ５０  ＮＯｘ）のうちの少なくとも１つを実現しない。種々の実施形態によれば、それぞれの出力を公称ＭＷ出力値に一致するように調整するために、ＧＴセットにおける各ＧＴ１０に指令を出すプロセスは、各ＧＴ１０に関する実際のエミッション値を公称エミッション値に一致させることなく公称エミッション値の近くに動かす。
【００３６】
プロセスＰ２：ＧＴセットにおける各ＧＴ１０に、公称メガワット出力値に一致するようにそれぞれの出力を調整するように指令し、その後、各ＧＴ１０に関する実際のエミッション値を測定する。種々の実施形態において、プロセスＰ２は、各ＧＴ１０に関するそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分を、各ＧＴ１０に関する周囲条件値でのそれぞれのメガワット出力値と公称メガワット出力値との間の差分に変換することをさらに含む。
【００３７】
プロセスＰ３：周囲条件でのそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいて、ＧＴセットにおける各ＧＴ１０の動作条件を調整する。種々の実施形態によれば、各ＧＴ１０の動作条件を調整するためのプロセスは、ＧＴセットにおける各ＧＴ１０の動作条件を、それぞれのメガワット出力値と公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によって調整することを含み、各ＧＴ１０の出力は、それぞれの公称メガワット出力値に近づき、その値に達する。種々の実施形態によれば、それぞれのメガワット出力値と公称メガワット出力値との間の差分の一定分率によってＧＴセットにおける各ＧＴ１０の動作条件を調整することは、各ＧＴ１０を、メガワット対エミッションをプロットするグラフ空間の、各ＧＴ１０に関する公称メガワット出力／公称エミッション特性に直交する線上に整列させる。
【００３８】
図５−７は、ＭＷ−出力対エミッション（ＮＯｘ）グラフによって、ＧＴ（ＧＴ１０と類似の）のセット（複数の）を表す例示的なデータセットに関する、図４に示すプロセスのグラフ図を示す。図５−６に示す全てのデータポイントは、指示着火温度でのＭＷ−出力対エミッション（ＮＯｘ）を示し、ここで「指示」着火温度は、ＧＴ１０のコントローラが示すか又は他の方法で出力した着火温度である。換言すると、「指示」着火温度は、実際の着火温度である必要はないが（これは、本明細書で説明するように、正確に測定することができない）、代わりに、着火温度は、ＧＴ１０のコントローラ（及び関連機器）によって推定されたものである。
【００３９】
本実施例、例えば図５に示すように、線ＧＬの中心点は、ＧＴセットの平均着火温度（Ｔ４）の関数である。平均燃焼温度（Ｔ３．９）は、平均着火温度の関数であり、平均着火温度よりも高い。本明細書に示すように、平均着火温度が高くなると平均燃焼温度も高くなり、このことは線ＧＬが、ベース負荷でのＧＴセットにおける平均ＧＴに関するＭＷ／ＮＯｘ特性を定める線ＲＬに直交したままで大きなＭＷ／ＮＯｘ値にシフトすることを意味する。ＢＬで表記した２本の線は、線ＧＬの境界であり、平均線ＢＬからの２シグマ（Σ）に対するＧＴセットの間の統計的変動を定める。本発明者らは、経験的試験を通して、線ＲＬに直交する所定の線に沿って測定した場合、実際の着火温度（Ｔ４）において線ＲＬから＋／−１０度の範囲を示すことを発見した。また、図６は、図５のグラフ表現であり、ＲＬ（ＭＷ／ＮＯｘ特性）及び各線ＢＬに直交する線に沿った、現有のＧＴに関する別個の例示的なＭＷ／ＮＯｘ値での平均Ｔ４（着火温度）のための表示が追加されている。本実施例の平均Ｔ４（Ｂ）及び平均Ｔ４（Ｐ）は、それぞれＴ４＝華氏２，４１０度、Ｔ４＝華氏２，４３０度における例示的な現有機を示す。また、図６は、ＭＷ／ＮＯｘ特性直線に直交する着火温度（Ｔ４）の「掃引」又は変動に沿った単一のＧＴの実施例である、直線ＰＬを示している。ＰＬは、着火温度（Ｔ４）の変化によりＭＷ／ＮＯｘがどのように変わるかを示している
図７は、プロセスＰ３（図４）、すなわち、周囲条件におけるそれぞれの測定した実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいてＧＴのセットの各ＧＴの動作条件を調整するプロセスの３次元グラフ図を示す。すなわち、図７に示すように、着火温度（Ｔ４）空間にわたるＧＬ（図５〜６）の平面により定義されるＧＬ平面は、ＧＴセットが着火温度（Ｔ４）空間において動作しているモデルを示す。すなわち、ＧＴセットの各ＧＴについて実際の着火温度（Ｔ４）を直接測定することはできないが、ＧＬ平面は、ＧＴセット内のＧＴの着火温度の最も正確なモデルを表している。種々の実施形態によれば、プロセスＰ３は、それぞれのＧＴにおける測定した実際のエミッション値（ＮＯｘ値）と公称（平均）エミッション値（ＮＯｘ値）との間の差分に基づいて、各ＧＴの動作条件を調整することを含む。すなわち、種々の実施形態によれば、各ＧＴの動作条件は、ＭＷ／ＮＯｘ値が、２次元空間（図５〜６）におけるＧＬと３次元空間（図７）におけるＧＬ平面を交差させるように調整される。公称（Ｐ５０）ＭＷ／ＮＯｘ直線とＧＬ平面の交差は、所望の平均実着火温度（Ｔ４）の最も正確なモデルを表し、各ＧＴ１０を当該ＧＬ平面に近付けるようにチューニングすることにより、現有機にわたって着火温度の変動が低減され、現有機の寿命が延びる。
【００４０】
ＧＬ（及びＧＬ平面）は、ガスタービンがどのように設計及び構築されるかの特性であり、ＭＷ／ＮＯｘ空間において、その中心は、現有の特定のタイプのＧＴ１０におけるＰ５０  ＭＷ及びＰ５０  ＮＯｘの交点である。２次元空間（例えば、図５〜６のＢＬ間の空間）におけるＧＬの長さは、所与のタイプのＧＴのＧＴハードウェア間変動（例えば、同じ仕様に対する２つの機械の製造の物理的ばらつき）によって定められる。ＧＴ１０のＭＷ／ＮＯｘ値をＧＬ（及びＧＬ平面）と一致させるため当該ＧＴ１０の動作条件を変更することにより、実着火温度（Ｔ４）の変動が最小限になる。
【００４１】
劣化していないセット（例えば、現有機）、換言すると、「新規な」さもなければ「清浄な」ＧＴ現有機において、前述の各プロセスは、この現有機のＧＴにわたる着火温度の変動をチューニング（低減）できることを理解されたい。換言すると、図４−７と併せて説明及び示される各プロセスは、現有機にわたる中心及び外周を有する三次元ＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４空間における変動の範囲を低減することができる。この範囲は、実際上は三次元ボックスと呼ぶことができる。本明細書の種々の実施形態によれば、ＧＴセット（例えば、現有機）が劣化する場合（換言すると、損耗を被ると）、この三次元ボックスは（ＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４空間における）、三次元空間内で移動することになり、膨張する可能性が高い。さらに、個々のＧＴは、所定のセット（現有機）のメンバなので、種々の実施形態は、ボックスサイズ（分散）に割り当てられた統計的不確定性でもって、何らかの特定のＧＴを現有機ボックス（ＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４）の中心点として指定することができる。
【００４２】
ＧＴセットがＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４空間内のどこで動作するかを推定できることは複数の利点をもたらす。例えば、ａ）性能及び耐用年数に対する影響が、小さな不確定性でさらに予測可能になる、ｂ）「新しい」ＭＷ出力を維持するために現有機（及び何らかの個別の機械）の動作が変更される場合、耐用年数への影響がさらに予測可能になる、ｃ）「新しい」条件で出力を低下させ、ＧＴインターバルの後半でオーバーファイヤを行って、ＭＷが一定で耐用年数がほぼ保たれるようにする、ＧＴインターバルにわたるフラットラインＭＷ定格といった新規な動作スキームが実現可能になることである。
【００４３】
本明細書で説明するように、ＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４空間内のパラメータセット（ボックス）は、各ＧＴに関して測定された周囲条件に基づいてＧＴセットにおける各ＧＴにベース負荷レベルを指令し、ＧＴセットにおける各ＧＴに、公称メガワット出力値に一致するようそれぞれの出力を調整するように指令し、その後各ＧＴに関する実際のエミッション値を測定し、周囲条件におけるそれぞれの測定された実際のエミッション値と公称エミッション値との間の差分に基づいてＧＴセットにおける各ＧＴの動作条件を調整することで作成される。このパラメータセットは、ＧＴ動作パラメータ（例えば、ＭＷ出力、ＮＯｘ、及び燃料流）及び実際の（測定できない）着火温度の変動を最小化する。使用時、例えば、圧縮機及びタービンの間隙変化、充填可能流及び非充填可能流の変化といった理由で、長期劣化（通常の損耗）によってＧＴの性能は低下する。一般に、ＧＴの主要構成要素を交換することなく長期劣化を修復することは難しい。また、ＧＴの性能は、例えば、圧縮機入口空気からの堆積物質の蓄積によって引き起こされる圧縮機の「汚損」に起因して劣化する。この「汚損」は、圧縮機を水等で洗浄することで修復できる場合もある。
【００４４】
本明細書で説明するように、種々の手法は、現有ＧＴに関して求めたＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４パラメータが経時的にどのように動くかを決定することを含む。換言すると、本明細書で説明する手法に第４の変数（Ｔ）を導入する。劣化は、非線形物理量（時間に関して）なので、モデル化のために２つの部分に分けて考えることができる。つまり、
ａ）経時的、増大する非線形バイアス、及びｂ）経時的、増大する変動（標準偏差）を有するランダム変動である。種々の実施形態において、劣化は、６，０００運転時間、１２，０００運転時間、２４，０００運転時間等の特定の時間に現有機に関して評価される。特定の時間に劣化を評価することで、複数の（例えば、５−１０）ハードウェア変数にランダム変動（部分ｂ））を与えると共に、バイアス（部分ａ））を平均シフトとして扱うことが可能になる。
【００４５】
図４のフロー図を参照すると、種々の追加のプロセスが例示されている。種々の実施形態では、プロセスＰ３に続いてプロセスＰ４を含むことができる。
【００４６】
プロセスＰ４は、複数のサブプロセスを含むことができ、プロセスＰ４Ａは、ＧＴセット（現有機）の劣化を評価するために、無作為に選択された劣化値が割り当てられた、劣化変数セットを選択することを含む。劣化変数を選択した後、プロセスＰ４Ａに続いて、プロセスＰ４Ｂは、プロセスＰ３で行った調整に基づいて、ＧＴセットにおける各ＧＴがベース負荷条件に一致するように指令することを含むことができる。プロセスＰ４Ｃ（プロセスＰ４Ｂに続く）は、各ＧＴに関するベース負荷条件への調整に続いて、ＧＴセットにおける各ＧＴに関するＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４パラメータを計算することを含むことができる。経路Ｐ３−Ｐ４Ａ−Ｐ４Ｂ−Ｐ４Ｃは、「プロセス３分析」で表される。
【００４７】
種々の実施形態において、このフローは、プロセスＰ３を迂回することができ、この経路Ｐ２−Ｐ４Ａ−Ｐ４Ｂ−Ｐ４Ｃは、「プロセス２分析」で表される。種々の追加の実施形態において、このフローは、プロセスＰ２及びＰ３を迂回することができ、この経路Ｐ１−Ｐ４Ａ−Ｐ４Ｂ−Ｐ４Ｃは「プロセス１分析」で表される。「プロセス３分析」、「プロセス２分析」、「プロセス１分析」の各々は、ＧＴ現有機（及び個々のＧＴ）に関する劣化に起因するＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４パラメータを提示することができる。
【００４８】
図８は、図４を参照してプロセスＰ４−Ｐ６で説明される、ＭＷ−出力対エミッション（ＮＯｘ）グラフによるＧＴセット１０の劣化のグラフ図である。図示のように、ＧＬ（緑の線）は、図５−６に比較して下方にシフト（ＲＬに対して直交して）するが、同時に、その位置は図５−６に比較してＭＷ−ＮＯｘ空間に延びている（ＧＬ’で示す）。換言すると、劣化したＧＴセットは劣化していないセットよりも低いＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４レベルで動作するが、さらにＧＴセットを囲むＭＷ−ＮＯｘ−Ｔ４空間は、劣化していないセットに比較して拡大される。
【００４９】
図４のフロー図に戻ると、プロセスＰ４（劣化変数のセットを選択する）は、例えば、ＧＴ劣化に影響を与える大きな変数グループから、ランク付けされたＧＴ劣化に影響を与える変数サブグループを選択する、追加のサブプロセスを含むことがでる。換言すると、種々の実施形態において３０個又はそれ以上の変数がＧＴ劣化に影響を与えることができる。種々の実施形態では、上位５−１０の変数を選択することができる。従来から知られているように、ＧＴは平均長期劣化（ＭＷ出力での）を有することが理解される。加えて、従来から知られているように、この平均長期寿命の対数正規分布は、最小劣化（ゼロ）及び規定された最大劣化を有する。種々の実施形態によれば、追加のプロセスは、公称（Ｐ５０）ＧＴに関する選択された変数セットの劣化をシミュレーションしてＭＷ出力を計算することを含むことができる。加えて、プロセスは、ＭＷ出力が規定された運転時間（例えば、１２，０００時間）での平均長期劣化（ＭＷでの）に適合するまで、これらの選択された変数に関する劣化値を反復的に調整することを含むことができる。また、このプロセスは、同じ規定された運転時間での最大劣化まで繰り返すことができる。結果として得られた最小−平均−最大値によって、選択された劣化変数セットの各々に関する対数正規分布（例えば、平均及び分散）のパラメータを推定することができる。
【００５０】
図９は、少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４を介してＧＴ１０と結合されたコントローラ（制御システム）１８を実施例で説明する例示的な環境８０２を示す。本明細書で記載されるように、制御システム１８は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）を制御するのに使用される何らかの従来の制御システム構成要素を含むことができる。例えば、制御システム１８は、１つ又は複数のＧＴ１０の１又はそれ以上の構成要素を作動させるための電気的及び／又は電気機械的構成要素を含むことができる。制御システム１８は、プロセッサ、メモリ、入力／出力、バス、その他などの従来のコンピュータ構成要素を含むことができる。制御システム１８は、外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４）からの動作条件に基づいて機能を実施するよう構成（例えば、プログラム）することができ、及び／又は１つ又は複数のＧＴ１０のパラメータに基づいて事前にプログラムされた（エンコードされた）命令を含むことができる。
【００５１】
また、システム８０４２は、制御システム１８及び１つ又は複数のＧＴ１０と接続（例えば、配線接続及び／又は無線で）された少なくとも１つのコンピュータデバイス８１４を含むことができる。種々の実施形態において、コンピュータデバイス８１４は、例えば、本明細書で記載される流量計、温度センサ、その他などの複数の従来のセンサを介して、１つ又は複数のＧＴ１０と動作可能に結合される。コンピュータデバイス８１４は、例えば、従来の配線接続及び／又は無線手段を介して制御システム１８と通信可能に接続することができる。制御システム１８は、種々の実施形態による動作中に１つ又は複数のＧＴ１０を監視するよう構成される。
【００５２】
さらに、コンピュータデバイス８１４は、ユーザ８３６と通信状態で示されている。ユーザ８３６は、例えば、プログラマー又はオペレータとすることができる。これらの構成要素とコンピュータデバイス８１４との間の対話は、本出願の他の場所で検討する。
【００５３】
本明細書で述べるように、本明細書で記載されるプロセスの１つ又はそれ以上は、例えば、本明細書で記載されるコンピュータデバイス８１４のような少なくとも１つのコンピュータデバイスによって実施することができる。他の事例では、これらのプロセスの１又はそれ以上は、コンピュータに実装された方法に従って実施することができる。更に別の実施形態において、これらのプロセスの１又はそれ以上は、少なくとも１つのコンピュータデバイス（例えば、コンピュータデバイス８１４）上でコンピュータプログラムコードを実行し、少なくとも１つのコンピュータデバイスにプロセス（例えば、本明細書で記載される手法に従って少なくとも１つのＧＴ１０をチューニングする）を実施させることにより実施することができる。
【００５４】
更に詳細には、コンピュータデバイス８１４は、処理構成要素１２２（例えば、１又はそれ以上のプロセッサ）、記憶構成要素１２４（例えば、記憶階層構造）、入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素１２６（例えば、１又はそれ以上のＩ／Ｏインタフェース及び／又はデバイス）、及び通信経路１２８を含めて図示されている。１つの実施形態において、処理構成要素１２２は、記憶構成要素１２４において少なくとも部分的に具現化されたプログラムコード（制御システム１８のように）を実行する。プログラムコードを実行している間、処理構成要素１２２は、データを処理することができ、その結果、更なる処理のため記憶構成要素１２４及び／又はＩ／Ｏ構成要素１２６との間で読み出し及び／又は書き込みを行うことができる。経路１２８は、コンピュータデバイス８１４における構成要素の各々間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ構成要素１２６は、１又はそれ以上のヒューマンＩ／Ｏデバイス又はストレージデバイスを含むことができ、これによりユーザ８３６は、コンピュータデバイス８１４及び／又は１又はそれ以上の通信デバイスと対話可能となり、ユーザ１３６及び／又はＣＳ１３８が、何らかのタイプの通信リンクを用いてコンピュータデバイス８１４と通信できるようになる。この点に関して、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、ヒューマン及び／又はシステムと制御システム１８との対話を可能にするインタフェースセット（例えば、グラフィカルユーザインタフェース、アプリケーションプログラムインタフェース、及び／又は同様のもの）を管理することができる。
【００５５】
何れにしても、コンピュータデバイス８１４は、インストールされたプログラムコードを実行可能な１又はそれ以上の汎用コンピュータ製造物品（例えば、コンピュータデバイス）を含むことができる。本明細書で使用されるように、「プログラムコード」は、情報処理機能を有するコンピュータデバイスが、直接、或いは（ａ）別の言語又はコードもしくは表記法への変換；（ｂ）異なるマテリアル形式での復元；及び／又は（ｃ）展開の何らかの組み合わせの後で、特定の機能を実施するあらゆる言語又はコードもしくは表記法の何らかの命令集合を意味することは理解される。この点に関して、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、システムソフトウェア及び／又はアプリケーションソフトウェアの何らかの組み合わせとして具現化することができる。何れにしても、コンピュータデバイス８１４の技術的効果は、本明細書の種々の実施形態による少なくとも１つのＧＴ１０をチューニングすることである。
【００５６】
さらに、制御システムは、モジュール１３２のセットを用いて実装することができる。この場合、モジュール１３２は、制御システム１８によって使用されるタスクセットをコンピュータデバイス８１４が実施できるようにすることができ、また、制御システム１８の他の部分とは別に別個に構築及び／又は実装することができる。制御システム１８は、特定用途の機械／ハードウェア及び／又はソフトウェアを備えたモジュール１３２を含むことができる。何れにしても、２又はそれ以上モジュール及び／又はシステムは、それぞれのハードウェア及び／又はソフトウェアの一部／全てを共有することができることは理解される。更に、本明細書で検討された機能の一部は実装されなくてもよく、或いは、追加の機能をコンピュータデバイス８１４の一部として含めることができることは理解される。
【００５７】
コンピュータデバイス８１４が複数のコンピュータデバイスを備える場合、各コンピュータデバイスは、具現化された制御システム１８の一部（例えば、１又はそれ以上のモジュール１３２）だけを有することができる。しかしながら、コンピュータデバイス８１４及び制御システム１８は、本明細書で記載されるプロセスを実施できる様々な実施可能な等価コンピュータシステムだけを表していることは理解される。この点に関して、他の実施形態では、コンピュータデバイス８１４及び制御システム１８により提供される機能は、プログラムコードを有して又は有さずに汎用及び／又は特定用途のハードウェアの何らかの組み合わせを含む１又はそれ以上のコンピュータデバイスによって少なくとも部分的に実装することができる。各実施形態において、ハードウェア及びプログラムコードは、含まれている場合、標準的なエンジニアリング及びプログラミング技法をそれぞれ用いて作成することができる。
【００５８】
何れにしても、コンピュータデバイス８１４は、複数のコンピュータデバイスを含み、コンピュータデバイスは、何らかのタイプの通信リンクを介して通信することができる。更に、本明細書で記載されるプロセスを実施している間、コンピュータデバイス８１４は、何らかのタイプの通信リンクを用いて１又はそれ以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。何れの場合においても、通信リンクは、様々なタイプの有線及び／又は無線リンクの何れかの組み合わせを含み、１又はそれ以上のタイプのネットワークの何れかの組み合わせを含み、及び／又は様々なタイプの伝送技術及びプロトコルの何れかの組み合わせを利用することができる。
【００５９】
本明細書で検討されるように、制御システム１８は、コンピュータデバイス８１４が少なくとも１つのＧＴ１０を制御及び／又はチューニングすることを可能にする。制御システム１８は、本明細書で記載される１又はそれ以上の処理を実施する論理回路を含むことができる。１つの実施形態において、制御システム１８は、上述の機能を実施する論理回路を含むことができる。構造上は、論理回路は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、又は本明細書で記載される機能を実行できる他の何れかの特定用途機械構造など、様々な形態の何れかをとることができる。論理回路は、ソフトウェア及び／又はハードウェアなど、様々な形態の何れかをとることができる。しかしながら、例示の目的で、制御システム１８及びこれに含まれる論理回路は、特定用途機械として本明細書で記載される。本明細書から理解されるように、論理回路が上述の機能の各々を含むように例示されているが、添付の請求項に記載される本発明の教示によれば、本機能の全てが必須な訳ではない。
【００６０】
種々の実施形態において、制御システム１８は、本明細書で記載される１又はそれ以上のＧＴ１０の動作パラメータを監視するよう構成することができる。加えて、制御システム１８は、動作パラメータを修正して本明細書で記載される制御及び／又はチューニング機能を達成するよう、１又はそれ以上のＧＴ１０に対して指令するように構成されている。
【００６１】
図示され本明細書で記載されるフロー図において、図示していない他のプロセスを実施することができ、様々な実施形態に応じて本プロセスの順序を再配列することができることは理解される。加えて、１又はそれ以上の記載のプロセスの間に中間プロセスを実施してもよい。図示され本明細書で記載されるプロセスの流れは、種々の実施形態の限定とみなすべきではない。
【００６２】
何れの場合においても、例えば制御システム１８を含む本発明の種々の実施形態の技術的効果は、本明細書で記載される１又はそれ以上のＧＴ１０を制御及び／又はチューニングすることである。
【００６３】
様々な実施形態において、互いに「結合される」ものとして記載される構成要素は、１又はそれ以上の接合部に沿って接合することができる。一部の実施形態において、これらの境界部は、別個の構成要素間の接合部を含むことができ、他の場合では、これらの境界部は、堅固に及び／又は一体的に形成される相互接続部を含むことができる。すなわち、一部の場合において、互いに「結合される」構成要素は、単一の連続部材を定めるよう同時に形成することができる。しかしながら、他の実施形態では、これらの結合された構成要素は、別個の部材として形成されて、その後、既知のプロセス（例えば、締結、超音波溶接、接着）を通じて接合してもよい。
【００６４】
要素又は層が別の要素又は層「の上にある」、「に係合される」、「に接続される」、又は「に結合される」と呼ばれたときには、要素又は層は、直接的に、別の要素又は層の上にあり、係合され、接続され、又は結合することができ、或いは、介在要素又は層が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素又は層の「直接的に上にあり」、「直接係合され」、「直接接続され」、又は「直接結合される」と呼ばれる場合には、介在する要素又は層は存在しない。要素間の関係を記述するのに使用される他の用語は、同様に解釈すべきである（例えば、「間にある」と「直接間にある」、「隣接する」と「直接隣接する」、その他）。本明細書で使用される用語「及び／又は」は、関連して挙げられる要素の１又はそれ以上の要素の何れか及び全ての組み合わせを含む。
【００６５】
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本開示を限定するものではない。本明細書で使用される単数形態は、前後関係から明らかに別の意味を示さない限り、複数形態も含む。更に、本明細書内で使用する場合に、「含む」及び／又は「備える」という用語は、そこに述べた特徴部、完全体、ステップ、動作、要素及び／又は構成部品の存在を明示しているが、１つ又はそれ以上の特徴部、完全体、ステップ、動作、要素、構成部品及び／又はそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことは理解されるであろう。
【００６６】
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、また、あらゆる当業者が、あらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる組み込み方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００６７】
１０  ガスタービンエンジン（ＧＴ）
１２  圧縮機
１４  燃焼器
１６  タービン
１８  制御システム
２０  入口ダクト
２２  排気ダクト
２４  発電機
２６  制御センサ
２７  燃料アクチュエータ
２８  燃料制御システム
２９  アクチュエータ
４８  入力動作パラメータ
５０  公称着火温度
５２  計算された着火温度
５４  補正係数
５６  モデルベース制御（ＭＢＣ）モジュール
５８  リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール
６０  動作パラメータ
６２  排気ガス温度
６４  計算された着火温度
６６  補正された着火温度
６８  入力排気温度補正係数
７０  比較器
７４  比較器
１２２  処理構成要素
１２４  記憶構成要素
１２６  入力／出力（Ｉ／Ｏ）構成要素
１２８  通信経路
１３６  ユーザ
１３２  モジュール
１３  ＣＳ
２００  制御アーキテクチャ  ２００  
３００  線
３０２  線
３０４  線
３０６  線
３０８  ポイント
８１４  コンピュータデバイス
８３６  ユーザ
８０４２  システム
【図１】
2016098818.tif 000003
【図２】
2016098818.tif 000004
【図３】
2016098818.tif 000005
【図４】
2016098818.tif 000006
【図５】
2016098818.tif 000007
【図６】
2016098818.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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