(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】燃料スプリットを決定する方法は、一般に、ガスタービン１００の空気流量関連パラメータを監視すること及び燃焼基準温度に基づいて空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定することを含んでもよい。第１の基準値がガスタービンの第１の負荷経路と関連付けられてもよく、また第２の基準値がガスタービン１００の第２の負荷経路と関連付けられてもよい。また方法は、燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンドを決定することを含んでもよい。加えて方法は、基準値と燃料スプリットコマンドとに少なくとも部分的に基づいて空気流量関連パラメータの監視値と関連して適用されるべき燃料スプリット値を決定すること及びガスタービンの１つ以上の燃料回路に供給される燃料の量を調整するために燃料スプリット値を適用する。【選択図】図２
2017096265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービン（１００）における燃料スプリットを決定するための方法（３００）であって、
コンピュータ装置により、前記ガスタービン（１００）の空気流量関連パラメータを監視するステップと、
前記コンピュータ装置により、前記ガスタービン（１００）の燃焼基準温度に基づいて前記空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定するステップであって、前記第１の基準値が前記ガスタービン（１００）の第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記第２の基準値が前記ガスタービン（１００）の第２の負荷経路（１２）と関連付けられる、ステップと、
前記コンピュータ装置により、前記燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）を決定するステップであって、前記第１の燃料スプリットコマンド（２５２）が前記ガスタービン（１００）の第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記第２の燃料スプリットコマンド（２５４）が前記ガスタービン（１００）の第２の負荷経路（１２）と関連付けられる、ステップと、
前記コンピュータ装置により、前記第１及び第２の基準値と前記第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）とに少なくとも部分的に基づいて、前記空気流量関連パラメータの監視値と関連して前記ガスタービン（１００）内で適用されるべき燃料スプリット値を決定するステップと、
前記コンピュータ装置により、前記ガスタービン（１００）の１つ以上の燃料回路に供給される燃料の量を調整するために前記ガスタービン（１００）内で前記燃料スプリット値を適用するステップと、
を備える方法（３００）。
【請求項２】
前記空気流量関連パラメータは、前記ガスタービン（１００）の燃焼器空気流量、圧縮機入口空気流量、排出空気流量、又は、圧縮機吐出圧力のうちの１つに対応する請求項１記載の方法（３００）。
【請求項３】
燃焼基準温度に基づいて前記空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定する前記ステップは、
前記ガスタービン（１００）の前記第１の負荷経路（１０）に関して前記燃焼基準温度と前記空気流量関連パラメータとの間で規定される第１の一次関数に基づいて前記第１の基準値を決定するステップと、
前記ガスタービン（１００）の前記第２の負荷経路（１２）に関して前記燃焼基準温度と前記空気流量関連パラメータとの間で規定される第２の一次関数に基づいて前記第２の基準値を決定するステップと、
を備える請求項１記載の方法（３００）。
【請求項４】
前記ガスタービン（１００）の燃焼基準温度に基づいて前記空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定する前記ステップは、燃焼基準温度に基づいて前記空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の初期基準値（２０４、２０６）を決定するステップを備え、前記方法は、
前記第１の基準値を生成するために前記ガスタービン（１００）の１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子（２１０）に基づいて前記第１の初期基準値（２０４）を調整するステップと、
前記第２の基準値を生成するために前記補正因子（２１０）に基づいて前記第２の初期基準値（２０６）を調整するステップと、
を更に備える請求項１記載の方法（３００）。
【請求項５】
前記補正因子（２１０）は、前記ガスタービン（１００）と関連付けられる周囲環境圧力に応じて決定される圧力に基づく補正因子に対応する請求項４記載の方法（３００）。
【請求項６】
前記空気流量関連パラメータに関して規定される最大閾値と最小閾値との間に前記第１及び第２の基準値を挟み込むステップを更に備える請求項１記載の方法（３００）。
【請求項７】
前記ガスタービン（１００）の流入温度に基づいて前記最大閾値及び前記最小閾値を決定するステップを更に備え、前記最大閾値が前記ガスタービン（１００）の前記第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記最小閾値が前記ガスタービン（１００）の前記第２の負荷経路（１２）と関連付けられる請求項６記載の方法（３００）。
【請求項８】
前記ガスタービン（１００）の前記流入温度に基づいて前記最大閾値及び前記最小閾値を決定する前記ステップは、前記流入温度に基づいて初期最大閾値（２４４）及び初期最小閾値（２４６）を決定するステップを備え、前記方法は、
前記最大閾値を生成するために前記ガスタービン（１００）の１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子（２５０）に基づいて前記初期最大閾値（２４４）を調整するステップと、
前記最小閾値を生成するために前記補正因子（２５０）に基づいて前記初期最小閾値（２４６）を調整するステップと、
を更に備える請求項７記載の方法（３００）。
【請求項９】
前記補正因子（２５０）は、前記ガスタービン（１００）と関連付けられる周囲環境圧力に応じて決定される圧力に基づく補正因子に対応する請求項８記載の方法（３００）。
【請求項１０】
前記流入温度は、周囲環境温度又は前記ガスタービン（１００）の圧縮機入口温度に対応する請求項７記載の方法（３００）。
【請求項１１】
前記空気流量関連パラメータの監視値と関連して前記ガスタービン（１００）内で適用されるべき燃料スプリット値を決定する前記ステップは、前記第１及び第２の基準値と前記第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）とを使用して線形補間に基づき前記燃料スプリット値を決定するステップを備える請求項１記載の方法（３００）。
【請求項１２】
前記第１の負荷経路（１０）が前記ガスタービン（１００）における最大空気流量条件と関連付けられ、前記第２の負荷経路（１２）が前記ガスタービン（１００）における最小空気流量条件と関連付けられる請求項１記載の方法（３００）。
【請求項１３】
ガスタービン（１００）における燃料スプリットを決定するためのシステム（１５０）であって、
少なくとも１つのプロセッサと関連するメモリとを含むコンピュータ装置を備え、前記メモリが命令を記憶し、前記命令は、前記少なくとも１つのプロセッサにより実施されるときに、
前記ガスタービン（１００）の空気流量関連パラメータを監視するように前記コンピュータ装置を設定し、
前記ガスタービン（１００）の燃焼基準温度に基づいて前記空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定するように前記コンピュータ装置を設定し、前記第１の基準値が前記ガスタービン（１００）の第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記第２の基準値が前記ガスタービン（１００）の第２の負荷経路（１２）と関連付けられ、
前記燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）を決定するように前記コンピュータ装置を設定し、前記第１の燃料スプリットコマンド（２５２）が前記ガスタービン（１００）の第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記第２の燃料スプリットコマンド（２５４）が前記ガスタービン（１００）の第２の負荷経路（１２）と関連付けられ、
前記第１及び第２の基準値と前記第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）とに少なくとも部分的に基づいて、前記空気流量関連パラメータの監視値と関連して前記ガスタービン（１００）内で適用されるべき燃料スプリット値を決定するように前記コンピュータ装置を設定する、
システム（１５０）。
【請求項１４】
前記空気流量関連パラメータは、前記ガスタービン（１００）の燃焼器空気流量、圧縮機入口空気流量、排出空気流量、又は、圧縮機吐出圧力のうちの１つに対応する請求項１３記載のシステム（１５０）。
【請求項１５】
前記コンピュータ装置は、前記ガスタービン（１００）の前記第１の負荷経路（１０）に関して前記燃焼基準温度と前記空気流量関連パラメータとの間で規定される第１の一次関数に基づいて前記第１の基準値を決定するとともに、前記ガスタービン（１００）の前記第２の負荷経路（１２）に関して前記燃焼基準温度と前記空気流量関連パラメータとの間で規定される第２の一次関数に基づいて前記第２の基準値を決定するように構成される請求項１３記載のシステム（１５０）。
【請求項１６】
前記第１及び第２の基準値は、前記ガスタービン（１００）の１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子に基づいて調整された補正基準値に対応する請求項１３記載のシステム（１５０）。
【請求項１７】
前記コンピュータ装置は、前記空気流量関連パラメータに関して規定される最大閾値と最小閾値との間に前記第１及び第２の基準値を挟み込むように更に構成され、前記最大閾値が前記ガスタービン（１００）の前記第１の負荷経路（１０）と関連付けられ、前記最小閾値が前記ガスタービン（１００）の前記第２の負荷経路（１２）と関連付けられる請求項１３記載のシステム（１５０）。
【請求項１８】
前記最大閾値及び前記最小閾値は、前記ガスタービン（１００）の１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子に基づいて調整された補正閾値に対応する請求項１７記載のシステム（１５０）。
【請求項１９】
前記コンピュータ装置は、前記第１及び第２の基準値と前記第１及び第２の燃料スプリットコマンド（２５２、２５４）とを使用して線形補間に基づき前記燃料スプリット値を決定するように構成される請求項１３記載のシステム（１５０）。
【請求項２０】
前記第１の負荷経路（１０）が前記ガスタービン（１００）における最大空気流量条件と関連付けられ、前記第２の負荷経路（１２）が前記ガスタービン（１００）における最小空気流量条件と関連付けられる請求項１３記載のシステム（１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、一般にガスタービンに関し、より詳細には、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用発電ガスタービンは、それらの動作を監視して制御するタービン制御システム（コントローラ）を有する。これらのコントローラは、ガスタービンの燃焼システム及びタービンの他の動作態様を支配する。したがって、コントローラは、ガスタービンの安全で効率的な動作を確保するために燃料流量、燃焼器燃料スプリット（すなわち、ガスタービン内への総燃料流量をタービンの様々な燃料回路間で分割すること）、入口ガイドベーン（ＩＧＶ）の角度、及び、他の制御入力を調整するスケジューリングアルゴリズムを実行する場合がある。また、タービンコントローラは、測定された動作パラメータの入力値と、所望の動作を達成するために制御パラメータに関する設定をスケジューリングアルゴリズムと共同して決定する所望動作設定とを受ける場合がある。制御パラメータに関してスケジューリングアルゴリズムにより定められた値により、タービンは、所望の状態で、例えば所望の出力レベルで及び／又は所望の排出限界内で動作することができる。
【発明の概要】
【０００３】
本主題の態様及び利点は、以下の説明において部分的に記載され、又は、説明から明らかとなり得る、又は、本主題の実施を通じて学習され得る。
【０００４】
１つの態様において、本主題は、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するための方法に向けられる。方法は、一般に、コンピュータ装置により、ガスタービンの空気流量関連パラメータを監視すること、及び、コンピュータ装置により、ガスタービンの燃焼基準温度に基づいて空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定することを含んでもよい。第１の基準値は、ガスタービンの第１の負荷経路と関連付けられてもよく、また、第２の基準値は、ガスタービンの第２の負荷経路と関連付けられてもよい。また、方法は、コンピュータ装置により、燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンドを決定することを含んでもよい。第１の燃料スプリットコマンドは、ガスタービンの第１の負荷経路と関連付けられてもよく、また、第２の燃料スプリットコマンドは、ガスタービンの第２の負荷経路と関連付けられてもよい。加えて、方法は、コンピュータ装置により、第１及び第２の基準値と第１及び第２の燃料スプリットコマンドとに少なくとも部分的に基づいて、空気流量関連パラメータの監視値と関連してガスタービン内で適用されるべき燃料スプリット値を決定すること、及び、コンピュータ装置により、ガスタービンの１つ以上の燃料回路に供給される燃料の量を調整するためにガスタービン内で燃料スプリット値を適用することを含んでもよい。
【０００５】
他の態様において、本主題は、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためのシステムに向けられる。システムは、一般に、少なくとも１つのプロセッサと関連するメモリとを含むコンピュータ装置を含んでもよい。メモリは命令を記憶し、命令は、プロセッサにより実施されるときに、ガスタービンの空気流量関連パラメータを監視するとともに、ガスタービンの燃焼基準温度に基づいて空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の基準値を決定するようにコンピュータ装置を設定する。第１の基準値は、ガスタービンの第１の負荷経路と関連付けられてもよく、また、第２の基準値は、ガスタービンの第２の負荷経路と関連付けられてもよい。また、コンピュータ装置は、燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンドを決定するように構成されてもよい。第１の燃料スプリットコマンドは、ガスタービンの第１の負荷経路と関連付けられてもよく、また、第２の燃料スプリットコマンドは、ガスタービンの第２の負荷経路と関連付けられてもよい。加えて、コンピュータ装置は、第１及び第２の基準値と第１及び第２の燃料スプリットコマンドとに少なくとも部分的に基づいて、空気流量関連パラメータの監視値と関連してガスタービン内で適用されるべき燃料スプリット値を決定するように構成されてもよい。
【０００６】
本主題のこれら及び他の特徴、態様、利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照するとより良く理解されるようになる。この明細書の一部に組み入れられてこの明細書の一部を構成する添付図面は、本主題の実施形態を例示し、また、明細書本文と共に本主題の原理を説明するのに役立つ。
【０００７】
当業者に向けられる本主題の最良の態様を含む本主題の完全な権能を付与する開示が、添付の図を参照する明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ガスタービンにおける標準的な負荷経路を特に示す、ガスタービン負荷（ｘ軸）と対比したガスタービンにおける排ガス温度（ｙ軸）のプロットを示す。
【図２】ガスタービン、及び、本主題の態様に係るガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためのシステムの両方の１つの実施形態の概略図を示す。
【図３】本主題の態様に係るガスタービンにおける燃料スプリットを決定するために実施されてもよい制御アルゴリズムの１つの実施形態の簡略化されたブロック図を示す。
【図４】ガスタービンの動作条件に基づいて補正された異なる周囲環境温度で動作するガスタービンにおける動作曲線を特に示す、ガスタービンにおける燃焼基準温度（ｘ軸）と対比したガスタービンにおける燃焼器空気流量（ｙ軸）のプロットを示す。
【図５】ガスタービンの動作条件に基づいて補正されたその標準的な負荷経路に沿って動作するガスタービンにおける動作曲線を特に示す、ガスタービンにおける燃焼器入口温度（ｘ軸）と対比したガスタービンにおける燃焼器空気流量（ｙ軸）のプロットを示す。
【図６】本主題の態様に係るガスタービンにおける燃料スプリットを決定するための方法の１つの実施形態のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで、本主題の実施形態、すなわち、図面に示される１つ以上の例について詳しく言及する。それぞれの例は、本主題の説明として与えられており、そのような主題を限定するものではない。実際に、当業者に明らかなように、本主題の範囲又は思想から逸脱することなく本手段において様々な変更及び変形を成すことができる。例えば、１つの実施形態の一部として図示され或いは説明される特徴は、更なる他の実施形態をもたらすために他の実施形態と共に使用され得る。したがって、本主題がそのような変更及び変形を添付の特許請求項及びそれらの等価物の範囲内に入るように網羅することが意図される。
【００１０】
ガスタービンは、一般に、２つの標準的な負荷経路のうちの１つに沿って動作される。標準的な負荷経路が図１に図式的に示さ、図１は、ガスタービン負荷（ｘ軸）と対比したガスタービンの排ガス温度（ｙ軸）のプロットを示す。図１に示されるように、ガスタービンは、第１の負荷経路（線１０により示される）又は第２の負荷経路（線１２により示される）に沿って動作されてもよい。第１の負荷経路１０は、しばしば、単純サイクル又は低温負荷経路と称され、また、ガスタービンにおける最大空気流量条件での又は最大空気流量条件付近での動作に対応してもよい。同様に、第２の負荷経路１２は、しばしば、複合サイクル又は高温負荷経路と称され、また、ガスタービンにおける最小空気流量条件での又は最小空気流量条件付近での動作に対応してもよい。第１の負荷経路１０に沿って動作するとき、ガスタービンにおける燃焼器燃料スプリットは、一般に、第１の負荷経路１０のために規定される第１の公称燃料スプリットスケジュールにしたがって設定される。同様に、第２の負荷経路１２に沿って動作するとき、ガスタービンにおける燃焼器燃料スプリットは、一般に、第２の負荷経路１２のために規定される第２の公称燃料スプリットスケジュールにしたがって設定される。そのような公称燃料スプリットスケジュールは、一般に、燃焼器内の熱生成に関係する或いは熱生成と関連付けられる（及び／又は、燃焼器の排出部でのガス温度に関係してもよく或いはガス温度と関連付けられてもよい）ガスタービンにおける計算された燃焼基準温度（ＣＲＴ）に応じて規定される。一般に知られるように、ＣＲＴの値は、圧縮機吐出圧力、タービン排ガス温度、排出空気流量、周囲環境温度、及び、入口ガイドベーン角度などの様々な測定された又は計算されたパラメータを入力として使用して計算される。
【００１１】
現在、標準的な負荷経路間に画定される動作空間内の任意の場所で動作できるガスタービンが開発されている。例えば、タービンは、図１に示される第１及び第２の負荷経路１０、１２間に規定される動作点１４、１６、１８、２０、２２のいずれかで動作するように備えられてもよい。ガスタービン動作が標準的な負荷経路間に画定される動作空間を横切るため、排出量コンプライアンスを維持し、音響動態を回避し、及び／又は、フレームアウトを防止するべく個々の回路レベル燃料−空気要件が変えられなければならない。残念ながら、標準的な負荷経路のためにのみ規定される公称燃料スプリットスケジュールに依存する従来の燃料スケジューリング技術は、そのようなより幅広い範囲のタービン動作を受け入れるのに十分ロバスト性が高くない。
【００１２】
したがって、本主題は、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するための改良されたシステム及び方法に向けられる。具体的には、幾つかの実施形態において、本開示は、ガスタービンのコントローラにより実施されるように構成される燃料スプリットを決定するための燃焼制御アルゴリズムに関連する。制御アルゴリズムの実施は、排出量レベルを維持し、音響動態を回避し、及び／又は、フレームアウトを防止しつつ、ガスタービンがその標準的な負荷経路（例えば、図１に示される第１及び第２の負荷経路１０、１２）間に画定される動作空間内で動作できるようにする燃料スプリットを決定できるようにしてもよい。
【００１３】
以下で説明されるように、開示された制御アルゴリズムは、ガスタービンの特定の空気流量関連パラメータ（例えば、燃焼器空気流量）をガスタービンの燃焼基準温度（ＣＲＴ）の一次関数として表わすことができるという発見に少なくとも部分的に基づく。また、ガスタービンにおける１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子（例えば、周囲環境圧力、温度、及び／又は、湿度）を使用してこの一次関数を単一の線上へ折りたたむことができることが見出されてきた。標準的な負荷経路のための公称燃料スプリットスケジュールをＣＲＴの関数として規定することもできるため、空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数は、標準的な負荷経路間の任意の場所でのガスタービン動作に適した燃料スプリットを計算するために使用されてもよい。例えば、１つの実施形態では、空気流量関連パラメータ及びＣＲＴに応じて適切な燃料スプリットを決定するために線形補間が行なわれてもよい。
【００１４】
図２を参照すると、ガスタービン１００の１つの実施形態の簡略化された概略図が本主題の態様にしたがって示される。図２に示されるように、ガスタービン１００は、圧縮機１０２、複数の燃焼器１０４、圧縮機１０２に（例えばシャフト１０８を介して）駆動結合されるタービン１０６、及び、タービン制御システム１１０（以下、「コントローラ１１０」と称される）を含んでもよい。１つの実施形態では、燃焼器１０４がドライ−ローＮＯｘ（ＤＬＮ）燃焼システムの一部であってもよく、また、コントローラ１１０がＤＬＮ燃焼システムを制御するようにプログラミングされ及び／又は修正されてもよい。一般的に理解されるように、タービン１０６が発電機１１２を（例えばシャフト１１４を介して）電力を作るために駆動させてもよい。
【００１５】
図２に示されるように、ガスタービン１００の入口ダクト１１６は、周囲環境空気及び場合により注入水を圧縮機１０２内へ供給してもよい。また、圧縮機１０２の第１のステージは、複数の周方向に配置される片持ち入口ガイドベーン１１８（ＩＧＶ）を含んでもよい。ＩＧＶ１１８は、アクチュエータ１２０に結合されてもよく、また、圧縮機１０２を通じて流れる空気流を調整するためにコントローラ１１０によって作動されてもよい。例えば、ガスタービン１００の第１の負荷経路１０（図１）に沿う動作中、ＩＧＶ１１８は、圧縮機１０２を通過する最大空気流量を可能にするために、完全開放位置まで、例えば約９０度の最大角度で作動されてもよい。同様に、ガスタービン１００の第２の負荷経路１２（図１）に沿う動作中、ＩＧＶ角度は、圧縮機１０２を通過する空気流量を減少させるために、更に閉じられた位置に、例えば約４１．５度〜約４３度の最小角度に設定されてもよい。
【００１６】
また、図２に示されるように、ガスタービン１００の排気ダクト１２２は、燃焼ガスをタービン１０６の出口から例えば排出制御及び／又は吸音装置を通じて方向付けるように構成されてもよい。或いは、ガスタービン１００が複合サイクル発電プラントの一部を形成する実施形態では、排ガスが熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システム（図示せず）を通じて方向付けられてもよい。そのような実施形態において、ＨＲＳＧシステムに供給される排ガスは、ひいては、高圧高温蒸気を発生させるための熱源として使用されてもよい。その後、蒸気は、電力を発生させるために蒸気タービン（図示せず）に通されてもよい。
【００１７】
また、ガスタービン１００は、各燃焼器１０４内に収容される様々な燃料ノズルへ燃料を供給するように構成される複数の燃料回路を含んでもよい。例えば、１つの実施形態では、ガスタービン１００が４つの燃料回路を含んでもよく、この場合、３つの燃料回路が燃焼器１０４の様々な予混合燃料ノズルアセンブリへ燃料を供給し（例えば、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３燃料回路）、また、拡散燃料回路が拡散燃料通路を介して様々な燃料ノズルへ燃料を供給する（Ｄ５燃料回路）。しかしながら、ガスタービン１００の形態に応じて、ガスタービン１００が、一般に任意の数及びタイプの燃料回路を含んでもよく、したがって、前述したと同じ数及びタイプの燃料回路を有する必要がないことが理解されるべきである。加えて、ガスタービン１００が動作している特定のモードに応じて、燃料回路のそれぞれを通じて燃料が供給されなくてもよいことが理解されるべきである。例えば、部分負荷動作中に、ＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３燃料回路のみを通じて燃料が燃焼器１０４へ供給されてもよい。
【００１８】
幾つかの実施形態において、ガスタービン１００の動作は、ガスタービン１００と関連付けられる様々な動作パラメータ（周囲環境と関連付けられるパラメータを含む）を検出するように構成される複数の異なるセンサ１２４によって監視されてもよい。例えば、温度センサ１２４は、ガスタービンを取り囲む周囲環境温度、圧縮機入口温度、圧縮機吐出温度、タービン排ガス温度、及び／又は、ガスタービン１００を通過する作動流体及び／又は燃焼ガスの他の温度測定値を監視してもよい。同様に、圧力センサ１２４は、タービン排気部及び／又はガスタービン１００を通過するガス流中の他の場所で、周囲環境圧力と、圧縮機の入口及び出口における静的及び動的な圧力レベル（例えば、圧縮機吐出圧力）とを監視してもよい。また、湿度センサ１２４（例えば、湿球温度計及び乾球温度計）は、圧縮機１０２の入口ダクトで周囲環境湿度を測定してもよく、一方、１つ以上の入口ガイドベーンセンサ１２４は、ＩＧＶ１１８の現在の角度を監視し又は特定してもよい。更に、１つ以上の流量センサ１２４は、ガスタービン１００に沿う１つ以上の場所で作動流体及び／又は燃焼ガスにおける流量測定値を与えてもよい。センサ１２４は、ガスタービン１００の動作に関する様々なパラメータを検出する速度センサ、火炎検出器センサ、バルブ位置センサ等を備えてもよい。本明細書中で使用される「パラメータ」とは、ガスタービンの動作条件を規定するために使用され得る項目、例えば、これらに限らないが、ガスタービン内の所定の場所における温度、圧力、及び、ガス流量などのことである。幾つかのパラメータは、それらを検出できるとともにそれらが知られてもよいため、測定されてもよい。測定されたパラメータを使用して他のパラメータが推定され或いは計算されてもよい。例えば、他の測定されたパラメータに基づいて、圧縮機入口空気流量、燃焼器空気流量、及び、排出空気流量などのガスタービン１００と関連付けられる様々な空気流量が計算され又は推測されてもよい。測定されて計算されたパラメータは、一般に、所定のタービン動作条件を表わすために使用されてもよい。
【００１９】
本明細書中で使用されるように、ガスタービン１００のパラメータは、センサ測定値がその現在の値を直接的に又は間接的に決定するために使用されるときに「監視される」ことが理解されるべきである。したがって、用語「監視」及びその変形は、監視されるべき動作パラメータの直接的な測定値をセンサ１２４が与える必要がないことを示すために使用される。例えば、センサ１２４は、監視されるべき１つ以上の動作パラメータに関連する信号を生成するために使用されてもよく、これらの信号は、その後、ガスタービン１００の１つ以上の他の動作パラメータを決定するためにコントローラ１１０又は他の適した装置によって利用され得る。例えば、圧縮機入口流量は、（有効面積などのタービンの幾何学的形態の知識と共に）センサ１２４により与えられる１つ以上の圧力測定値及び温度測定値に基づいて推定されてもよい。同様に、燃焼器空気流量は、１つ以上の他の監視された動作パラメータに基づいて決定されてもよい。
【００２０】
依然として図２を参照すると、燃料コントローラ１２６が、燃料供給源（図示せず）から各燃焼器１０４へ流れる燃料を調整するように構成されてもよい。また、燃料コントローラ１２６は、燃焼器１０４のそれぞれに供給される燃料のタイプを選択してもよい。加えて、１つの実施形態において、燃料コントローラ１２６は、燃焼器１０４の様々な燃料回路へ流れる燃料の分量を決定する燃料スプリットコマンドを実装するように構成されてもよい。一般に、燃料スプリットコマンドは、それぞれの燃料回路における燃料スプリットパーセンテージに対応してもよく、燃料スプリットパーセンテージは、燃焼器１０４へ供給される燃料の総量の何パーセントが特定の燃料回路を通じて供給されるべきかを規定してもよい（例えば、総燃料流量の所定の割合がＰＭ１、ＰＭ２、ＰＭ３燃料回路へ供給される）。
【００２１】
コントローラ１１０は、一般に、ガスタービン１００を本明細書中に記載されるように制御できる及び／又は動作させることができるようにする任意の適したプロセッサベースの装置（例えば、１つ以上のコンピュータ装置）に対応してもよいことが理解されるべきである。したがって、コントローラ１１０は、様々なコンピュータ実装機能を果たす（例えば、本明細書中に開示される方法、ステップ、計算等を行なう）ように構成される１つ以上のプロセッサ１３０及び関連するメモリ装置１３２を含んでもよい。本明細書中で使用される用語「プロセッサ」とは、当該技術分野においてコンピュータに含まれていると見なされる集積回路のことだけでなく、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、及び、他のプログラマブル回路のことでもある。加えて、メモリ装置１３２は、一般に、コンピュータ可読媒体（例えば、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ））、コンピュータ可読不揮発性媒体（例えば、フラッシュメモリ）、フロッピーディスク、コンパクトディスク−リードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、及び／又は、他の適した記憶素子を含むがこれらに限定されない記憶素子を備えてもよい。そのようなメモリ装置１３２は、一般に、プロセッサ１３０により実施されるときにセンサ入力及び／又は人のオペレータからの命令に基づいてガスタービン１００の動作を制御すること、燃焼器１０４への燃料流量を調整するための燃料スプリットを決定すること、及び／又は、同様のことを含むがこれらに限定されない様々な機能を果たすようにコントローラ１１０を設定する適切なコンピュータ可読命令を記憶するように構成されてもよい。同様に、コントローラ１１０により生成される制御コマンドにより、ガスタービン１００におけるアクチュエータは、例えば、流量、燃料スプリット、及び、燃焼器１０４へ流れる燃料のタイプを調整するために燃料供給源と燃焼器１０４との間のバルブを（例えば、アクチュエータ１３６を介して）調整し、圧縮機１０２における入口ガイドベーン１１８の角度を（例えば、アクチュエータ１２０を介して）調整し、及び、ガスタービン１００における他の制御設定を起動させてもよい。
【００２２】
また、１つの実施形態では、燃料コントローラ１２６がタービンコントローラ１１０の構成要素に対応してもよいことも理解されるべきである。或いは、燃料コントローラ１２６は、別個の処理ユニットに対応してもよく、したがって、１つ以上の別個のプロセッサ及び関連するメモリを含んでもよい。そのような実施形態において、燃料スプリットを調整するために実施されるべき燃料スプリットコマンドは、燃料コントローラ１２６によって生成されてもよく、或いは、コントローラ１１０によって生成された後に燃料コントローラ１２６へ送信されてもよい。
【００２３】
図２に示されるように、本主題は、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためのシステム１５０にも向けられる。一般に、システム１５０は、本明細書中で与えられる開示にしたがってシステム１５０がガスタービンにおける燃料スプリットを決定できるようにする任意の適した構成要素を含んでもよい。例えば、１つの実施形態において、システム１５０は、コントローラ１１０、燃料コントローラ１２６、センサ１２４、及び／又は、図２に示される任意の他の構成要素を含んでもよい。
【００２４】
ここで、図３を参照すると、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するためにガスタービンコントローラにより実施されてもよい制御アルゴリズム２００の１つの実施形態の簡略化されたブロック図が本主題の態様にしたがって示される。議論のため、制御アルゴリズム２００は、ここでは、図２に関連して前述したコントローラ１１０によって実施されるように記載される。しかしながら、他の実施形態において、制御アルゴリズム２００は、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するように構成される任意の他の適したコントローラ又はコンピュータ装置によって実施されてもよい。
【００２５】
先に示唆されたように、制御アルゴリズム２００は、ガスタービン１００の特定の空気流量関連パラメータを燃焼基準温度（ＣＲＴ）の一次関数として表わすことができるとともに、ガスタービンにおける１つ以上の動作条件に基づく補正因子（例えば、周囲環境圧力、温度、及び／又は、湿度）を使用してそのような一次関数を単一の線上へ折りたたむことができるという発見に少なくとも部分的に基づく。議論のため、制御アルゴリズム２００は、燃焼器空気流量（すなわち、ガスタービン１００の燃焼器１０４に供給される空気の流量を示す空気流量値）とＣＲＴとの間の線形関係に関連して記載される。しかしながら、線形関係は、ＣＲＴと、圧縮機入口空気流量、排出空気流量、及び、圧縮機吐出圧力などのガスタービン１００の他の空気流量関連パラメータと間で規定されてもよい。
【００２６】
加えて、空気流量関連パラメータと関連付けられる最小値及び最大値が異なる周囲環境温度条件（又は、入口条件及び／又は入口ブリード流を考慮するために圧縮機入口条件）に応じて変化することも観察された。例えば、図４は、異なる周囲環境温度条件におけるＣＲＴ（ｘ軸）と対比した燃焼器空気流量（ｙ軸）の圧力補正プロットを示す。特に、図４は、高い周囲環境温度（例えば、華氏１２０度）におけるガスタービン動作を示す第１の動作曲線（破線２８０により示される）、標準的な或いは等方性の周囲環境温度（例えば、約華氏５９度）におけるガスタービン動作を示す第２の動作曲線（実線２８２により示される）、及び、低い周囲環境温度（例えば、華氏２０度）におけるガスタービン動作を示す第３の動作曲線（仮想線２８４により示される）をプロットする。動作曲線２８０、２８２、２８４の比較的水平な部分により示されるように、最小空気流量及び最大空気流量は、周囲環境温度に基づいてかなり変化する。
【００２７】
先の発見／観察に基づき、周囲環境条件の一次関数として関連する空気流量関連パラメータと関連付けられる最小値及び最大値をモデリングすることによりガスタービンにおける燃料スプリットを計算できることが見出されてきた。具体的には、幾つかの実施形態において、開示された制御アルゴリズム２００は、定常状態ＧＡＳタービンモデルを使用して決定される４つの異なる一次関数又はモデルに基づく燃料スプリットの計算を可能にしてもよい。例えば、１）可変ＩＧＶ動作中にガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０（図１）に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数、２）最大ＩＧＶ角度での動作中にガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して空気流量関連パラメータとガスタービン１００のための流入温度（例えば、周囲環境温度又は圧縮機入口温度）との間で規定される一次関数、３）可変ＩＧＶ動作中にガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２（図１）に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数、４）最小ＩＧＶ角度での動作中にガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して空気流量関連パラメータと流入温度との間で規定される一次関数を表わすモデルが計算されてもよい。そのようなモデルをタービンの第１及び第２の負荷経路１０、１２のために設定される公称燃料スプリットスケジュール（ＣＲＴの関数として規定される）とともに使用して、制御アルゴリズム２００は、タービンの負荷空間内の任意の動作位置で燃料スプリットを計算するように構成されてもよい。
【００２８】
特に図３を参照すると、制御アルゴリズム２００は、その制御ブロックのうちの１つ以上への入力としてＣＲＴを利用してもよい。一般に理解されるように、コントローラ１１０は、ガスタービン１００の動作中にＣＲＴのための値を連続的に計算するように構成されてもよい。具体的には、ＣＲＴのための値は、ガスタービン１００の様々な測定された動作パラメータ及び定数を表わす利用可能なデータに基づいて計算されてもよい。例えば、圧縮機吐出圧力、タービン排ガス温度、排出空気流量、周囲環境温度、及び、入口ガイドベーン角度などの測定された或いは計算された動作パラメータは、計算のための入力として使用されてもよい。そのような動作パラメータと任意の他の必要とされるパラメータ／条件とを相互に関連付ける数学的モデルは、一般に、コントローラ１１０のメモリ１３２へプログラミングされてもよい。したがって、ＣＲＴの値は、ガスタービン１００の動作中にコントローラ１１０によって自動的に且つ連続的にリアルタイムで計算されてもよい。
【００２９】
ＣＲＴの値を決定するための数学的モデルの開発が一般に様々な動作パラメータとガスタービンの条件とを相互に関連付けるかなりの数の空気熱非線形方程式の考慮を含むことが当業者により容易に理解されるべきである。加えて、モデルは、一般に、ガスタービンごとに異なってもよい。したがって、当業者に明らかなように、一般に、特定のガスタービン１００におけるＣＲＴの値を決定するための当該技術分野において知られる任意の数学的モデルが、本主題の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。
【００３０】
図３に示されるように、コントローラ１１０により計算される現在のＣＲＴ値は、空気流量関連パラメータに関して初期基準値を決定できるようにするために制御ブロック２０２へ入力されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態において、コントローラ１１０は、現在のＣＲＴ値に基づいて空気流量関連パラメータに関して第１の初期基準値（矢印２０４により示される）と第２の初期基準値（矢印２０６により示される）とを計算するように構成されてもよい。本主題の態様によれば、第１及び第２の初期基準値２０４、２０６は、ガスタービン１００の第１及び第２の負荷経路１０、１２にそれぞれ関連する異なるモデル又は関数を使用して計算されてもよい。
【００３１】
例えば、第１の初期基準値２０４は、一般に、ガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０と関連付けられてもよい。先に示唆されたように、可変ＩＧＶ動作中に低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルが開発されてもよい。そのような一次関数は、その後、第１の初期基準値２０４を計算するために利用されてもよい。例えば、第１の初期基準値２０４は、ＩＳＯ日動作条件をとる一次関数を使用して計算されてもよい。
【００３２】
同様に、第２の初期基準値２０６は、一般に、ガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２と関連付けられてもよい。例えば、先に示唆されたように、可変ＩＧＶ動作中に高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルが開発されてもよい。そのような一次関数は、その後、第２の初期基準値２０６を計算するために利用されてもよい。例えば、第２の初期基準値２０６は、ＩＳＯ日動作条件をとる一次関数を使用して計算されてもよい。
【００３３】
加えて、図３に示されるように、空気流量関連パラメータに関して計算される第１及び第２の初期基準値２０４、２０６は、動作条件に基づく補正因子（矢印２１０により示される）を初期基準値２０４、２０６に適用できるようにするために制御ブロック２０８へ入力されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態では、空気流量関連パラメータの任意の圧力に基づく変化を考慮するために圧力に基づく補正因子２１０が利用されてもよい。例えば、先に示唆されたように、図４は、ＣＲＴに対してプロットされる燃焼器空気流量の圧力補正値を示す。圧力に基づく補正因子２１０を適用することにより、燃焼器空気流量値は、ガスタービン１００がそれに沿って動作されている負荷経路及び周囲環境圧力にかかわらずそれぞれの周囲環境動作温度の単一の動作曲線（例えば、図４に示される各曲線２８０、２８２、２８４）上へ折りたたまれてもよい。他の実施形態では、周囲環境温度及び／又は湿度に基づいている同様の動作条件に基づく補正が、（例えば、適用可能な圧縮機／燃焼器形態に応じて）適用されてもよい。
【００３４】
図３に示されるように、補正因子２１０の適用時に第１及び第２の補正基準値が制御ブロック２０８から出力されてもよい。具体的には、補正因子２１０の適用後に、第１の初期基準値２０４に対応する第１の補正基準値（矢印２１２により示される）が出力されてもよい。同様に、補正因子２１０の適用後に、第２の初期基準値２０６に対応する第２の補正基準値（矢印２１４により示される）が出力されてもよい。
【００３５】
幾つかの実施形態において、補正因子２１０は、対応する補正基準値２１２、２１４を計算するために初期基準値２０４、２０６のそれぞれが乗じられる乗算器に対応してもよい。例えば、補正因子２１０が圧力に基づく補正因子に対応するとき、補正因子は、ガスタービン１００における現在の周囲環境圧力と、ガスタービン１００における標準的な或いは等方性の圧力値（例えば、１平方インチ当たり１４．７ポンド）とに応じて決定されてもよい。決定された補正因子は、その後、対応する補正基準値２１２、２１４を計算するために、初期基準値２０４、２０６のそれぞれに対して乗じられてもよい。
【００３６】
図３に示されるように、制御ブロック２０８から出力される補正基準値２１２、２１４は、その後、制御ブロック２１６へ入力されてもよく、この制御ブロック２１６において、基準値２１２、２１４は、空気流量関連パラメータに関して規定される最大閾値（矢印２１８により示される）と最小閾値（矢印２２０により示される）との間に挟まれる。具体的には、制御ブロック２１６において、第１の補正基準値２１２は、第１の最終基準値（矢印２２２により示される）を生成するために最大閾値及び最小閾値２１８、２２０と比較されてもよく、また、第２の補正基準値２１４は、第２の最終基準値（矢印２２４により示される）を生成するために最大閾値及び最小閾値２１８、２２０と比較されてもよい。そのような場合、第１及び第２の補正基準値２１２、２１４が最大閾値及び最小閾値２１８、２２０間に規定される値に対応すれば、第１及び第２の最終基準値２２２、２２４は、単に第１及び第２の補正基準値２１２、２１４にそれぞれ対応してもよい。しかしながら、第１の補正基準値２１２又は第２の補正基準値２１４が最大閾値２１８を越える場合、対応する最終基準値２２２、２２４は、最大閾値２１８に等しくてもよい。同様に、第１の補正基準値２１２又は第２の補正基準値２１４が最小閾値２２０を下回る場合、対応する最終基準値２２２、２２４は、最小閾値２２０に等しくてもよい。
【００３７】
図３に示されるように、１つの実施形態において、最大閾値及び最小閾値２１８、２２０は、開示された制御アルゴリズム２００のサブアルゴリズム２４０を使用して決定されてもよい。具体的には、例示された実施形態に示されるように、サブアルゴリズム２４０は、ガスタービン１００の流入温度（ＩＦＴ）を制御ブロック２４２への入力として利用してもよい。１つの実施形態において、流入温度は、ガスタービン１００の圧縮機入口温度に対応してもよい。他の実施形態において、流入温度は、ガスタービン１００と関連付けられる周囲環境温度に対応してもよい。先に示唆されたように、そのような温度は、ガスタービン１００と関連付けられる１つ以上の温度センサ１２４を使用して監視されてもよい。
【００３８】
図３に示されるように、現在のＩＦＴ値は、空気流量関連パラメータに関して初期最大閾値及び初期最小閾値を決定できるようにするために制御ブロック２４２へ入力されてもよい。具体的には、幾つかの実施形態において、コントローラ１１０は、現在のＩＦＴ値に基づいて空気流量関連パラメータに関して初期最大閾値（矢印２４４に示される）と初期最小閾値（矢印２４６により示される）とを計算するように構成されてもよい。本主題の態様によれば、初期最大閾値及び初期最小閾値は、ガスタービン１００の第１及び第２の負荷経路１０、１２にそれぞれ関連する異なるモデル又は関数を使用して計算されてもよい。
【００３９】
例えば、初期最大閾値２４４は、一般に、ガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０と関連付けられてもよい。先に示唆されたように、最大ＩＧＶ角度での動作中に低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して空気流量関連パラメータとＩＦＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルが開発されてもよい。そのような一次関数は、その後、初期最大閾値２４４を計算するために利用されてもよい。例えば、初期最大閾値２４４は、ＩＳＯ日動作条件をとる一次関数を使用して計算されてもよい。
【００４０】
同様に、初期最小閾値２４６は、一般に、ガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２と関連付けられてもよい。例えば、先に示唆されたように、最小ＩＧＶ角度での動作中に高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して空気流量関連パラメータとＩＦＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルが開発されてもよい。そのような一次関数は、その後、初期最小閾値２４６を計算するために利用されてもよい。例えば、初期最小閾値２４６は、ＩＳＯ日動作条件をとる一次関数を使用して計算されてもよい。
【００４１】
加えて、図３に示されるように、空気流量関連パラメータに関して計算される初期最大閾値及び初期最小閾値２４４、２４６は、その後、動作条件に基づく補正因子（矢印２５０により示される）を閾値２４４、２４６に適用できるようにするために制御ブロック２４８へ入力されてもよい。前述の補正因子２２０と同様に、補正因子２５０は、ガスタービン１００における周囲環境圧力、温度及び／又は湿度などのガスタービン１００の１つ以上の動作条件に基づいて決定されてもよい。具体的には、１つの実施形態では、空気流量関連パラメータの任意の圧力に基づく変化を考慮するために圧力に基づく補正因子２５０が利用されてもよい。例えば、図５は、ガスタービン１００の圧縮機入口温度（ｘ軸）に対してプロットされる燃焼器空気流量（ｙ軸）の圧力補正値を示す。図示のように、圧力に基づく補正因子２５０を適用することにより、燃焼器空気流量値は、周囲環境圧力にかかわらずそれぞれの負荷経路１０、１２に関して単一の動作曲線上へ折りたたまれてもよい。具体的には、空気流量値は、ガスタービン１００の第１の負荷経路１０に沿う動作のための第１の動作曲線（破線２９０により示される）上へ折りたたまれてもよく、また、ガスタービン１００の第２の負荷経路１２に沿う動作のための第２の動作曲線（破線２９２により示される）上へ折りたたまれてもよい。
【００４２】
図３に戻って参照すると、図示のように、補正因子２５０の適用時に補正最大閾値及び補正最小閾値が制御ブロック２４８から出力されてもよい。具体的には、補正因子２５０の適用後に初期最大閾値２４４に対応する補正最大閾値（矢印２１８により示される）が出力されてもよい。同様に、補正因子２５０の適用後に初期最小閾値２４６に対応する補正最小閾値（矢印２２０により示される）が出力されてもよい。図３に示されるように、補正最大閾値及び補正最小閾値２１８、２２０は、その後、補正基準値２１２、２１４の挟み込みを可能にするために制御ブロック２１６へ入力されてもよい。
【００４３】
前述の補正因子２２０と同様に、補正因子２５０は、幾つかの実施形態では、対応する補正閾値２１８、２２０を計算するために初期閾値２４４、２４６のそれぞれが乗じられる乗算器に対応してもよい。例えば、補正因子２５０が圧力に基づく補正因子に対応するとき、補正因子は、ガスタービン１００における現在の周囲環境圧力と、ガスタービン１００における標準的な或いは等方性の圧力値（例えば、１平方インチ当たり１４．７ポンド）とに応じて決定されてもよい。決定された補正因子は、その後、対応する補正閾値２１８、２２０を計算するために、初期閾値２４４、２４６のそれぞれに対して乗じられてもよい。
【００４４】
依然として図３を参照すると、制御ブロック２５０では、コントローラ１１０により計算される現在のＣＲＴ値に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンドが決定されてもよい。具体的には、先に示唆されたように、ガスタービン１００のそれぞれの負荷経路１０、１２に関して公称燃料スプリットスケジュールが規定されてもよい。したがって、現在のＣＲＴ値に基づき、低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して規定される公称燃料スプリットスケジュールを使用して第１の燃料スプリットコマンド（矢印２５２により示される）が決定されてもよく、また、高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して規定される公称燃料スプリットスケジュールを使用して第２の燃料スプリットコマンド（矢印２５４により示される）が決定されてもよい。
【００４５】
図３に示されるように、制御ブロック２６０では、制御ブロック２１６から出力される最終基準値２２２、２２４と、制御ブロック２５０から出力される燃料スプリットコマンド２５２、２５４と、空気流量関連パラメータにおける現在の値とに基づいて、ガスタービン１００における現在の燃料スプリット値が決定されてもよい。空気流量関連パラメータにおける現在の値は、一般に、センサ測定値及び／又はガスタービン１００のオフライン／オンラインモデルに基づいてコントローラ１１０により決定される監視値に対応してもよい。例えば、空気流量関連パラメータが燃焼器空気流量、圧縮機入口空気流量、排出空気流量、又は、圧縮機吐出圧力に対応する場合、コントローラ１１０は、センサ１２４及び／又はタービンモデルから与えられるセンサ測定値に基づいて空気流量関連パラメータにおける現在の値を決定するように構成されてもよい。
【００４６】
幾つかの実施形態において、空気流量関連パラメータにおける現在の値と関連付けられるべき現在の燃料スプリット値は、最終基準値２２２、２２４及び燃料スプリットコマンド２５２、２５４に基づいて線形補間方法を使用して決定されてもよい。例えば、特定の実施形態において、燃料スプリット値は、以下の式（方程式１）を使用して計算されてもよい。
【００４７】
【数１】
2017096265.tif 000003
ここで、ＦＳcurrentは、制御ブロック２６０で計算される現在の燃料スプリット値に対応し、ＦＳhotは、制御ブロック２５０で計算される第２の燃料スプリットコマンド２５４に対応し、ＦＳcoldは、制御ブロック２５０で計算される第１の燃料スプリットコマンド２５２に対応し、ＡＦcurrentは、制御ブロック２６０に入力される空気流量関連パラメータにおける現在の値に対応し、ＡＦhotは、制御ブロック２１６から出力される第２の最終基準値２２４に対応し、ＡＦcoldは、制御ブロック２６０から出力される第１の最終基準値２２２に対応する。
【００４８】
他の実施形態では、最終基準値２２２、２２４と燃料スプリットコマンド２５２、２５４とに基づいて現在の燃料スプリットを計算するために任意の他の適した方程式又は関数が使用されてもよいことが理解されるべきである。また、ガスタービン１００の燃料回路のそれぞれごとに制御ブロック２６０で現在のスプリング値が計算されてもよいことが理解されるべきである。それぞれの燃料回路ごとに決定される現在のスプリット値は、その後、様々な燃料回路に供給される総燃料流量を調整するためにガスタービン１００内で適用されてもよい。
【００４９】
ここで、図６を参照すると、ガスタービンにおける燃料スプリットを決定するための方法３００の１つの実施形態のフロー図が本主題の態様にしたがって示される。一般に、方法３００は、図１−３を参照して前述したガスタービン１００、システム１５０、及び、制御アルゴリズム２００に関連して記載される。しかしながら、任意の他の適したタービン形態を有するガスタービンにおける燃料スプリット及び任意の他の適したシステム形態を有するシステムにおける燃料スプリットを決定するために開示される方法３００が一般に利用されてもよいことが当業者により理解されるべきである。同様に、方法３００は、本明細書中で与えられる開示と一致する任意の他の適した制御アルゴリズムを使用して実施されてもよい。加えて、図６は、例示及び議論の目的のために特定の順序で行なわれるステップを描くが、本明細書中で論じられる方法は、任意の特定の順序及び配置に限定されない。当業者は、本明細書中で与えられる開示を使用して、本開示の範囲から逸脱することなく本明細書中に開示される方法の様々なステップを省くことができ、再配置することができ、組み合わせることができ、及び／又は、様々な態様で適合させることができることを認識する。
【００５０】
図６に示されるように、（３０２）において、方法３００は、ガスタービンの空気流量関連パラメータを監視することを含んでもよい。先に示唆されたように、空気流量関連パラメータは、幾つかの実施形態では、燃焼器空気流量、圧縮機入口空気流量、排出空気流量、又は、圧縮機吐出圧力に対応してもよい。そのような実施形態において、コントローラ１１０は、センサ１２４のうちの１つ以上から受けられる測定値に基づいて及び／又はガスタービン１００の１つ以上のオンライン／オフラインモデルに基づいて空気流量関連パラメータを監視するように構成されてもよい。例えば、先に示唆されたように、圧縮機入口空気流量は、様々なセンサ測定値（例えば、温度測定値及び圧力測定値）とタービンの幾何学的形態に関連付けられる知識とに基づいて推測されてもよい。
【００５１】
加えて、（３０４）において、方法３００は、ガスタービンの燃焼基準温度に基づいて空気流量関連パラメータにおける第１及び第２の初期基準値を決定することを含んでもよい。具体的には、図３に関連して先に示唆されたように、コントローラ１１０は、現在のＣＲＴ値に基づいて空気流量関連パラメータにおける第１の初期基準値２０４及び第２の初期基準値２０６を（例えば制御ブロック２０２で）計算するように構成されてもよい。例えば、第１の初期基準値２０４は、可変ＩＧＶ動作中にガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルを使用して決定されてもよい。同様に、第２の初期基準値２０６は、可変ＩＧＶ動作中にガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して空気流量関連パラメータとＣＲＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルを使用して決定されてもよい。
【００５２】
また、（３０６）において、方法３００は、ガスタービンの１つ以上の動作条件に基づいて決定される補正因子に基づいて第１及び第２の初期基準値を調整することを含んでもよい。例えば、先に示唆されたように、空気流量関連パラメータの任意の圧力に基づく変化を考慮するために圧力に基づく補正因子２２０が利用されてもよい。このように、圧力に基づく補正因子２２０に基づいて初期基準値２０４、２０６を調整することにより、空気流量関連パラメータ値がそれぞれの周囲環境動作温度で単一の動作曲線上へ折りたたまれてもよい。或いは、補正因子は、周囲環境温度及び／又は湿度などのガスタービン１００の任意の他の適した動作条件に基づいて決定されてもよい。
【００５３】
依然として図６を参照すると、（３０８）において、方法３００は、第１及び第２の補正基準値を空気流量関連パラメータに関して規定される最大閾値と最小閾値との間に挟み込むことを含んでもよい。例えば、先に示唆されたように、コントローラ１１０は、例えば、初期最大閾値２４４を計算するために最大ＩＧＶ角度での動作中にガスタービン１００の低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して空気流量関連パラメータとＩＦＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルを使用することにより、及び、初期最小閾値２４６を計算するために最小ＩＧＶ角度での動作中にガスタービン１００の高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して空気流量関連パラメータとＩＦＴとの間で規定される一次関数を表わすモデルを使用することにより、現在のＩＦＴ値に基づいて空気流量関連パラメータにおける初期最大閾値２４４及び初期最小閾値２４６を（例えば制御ブロック２４２で）計算するように構成されてもよい。初期閾値２４４、２４６は、その後、補正最大閾値及び補正最小閾値２１８、２２０を生成するために（例えば制御ブロック２４８で）適切な補正因子２５０を使用して調整されてもよい。図３に示されるように、そのような補正閾値２１８、２２０は、その後、第１及び第２の補正基準値２１２、２１４を挟み込むために（例えば制御ブロック２１６で）使用されてもよい。
【００５４】
加えて、（３１０）において、方法３００は、燃焼基準温度に基づいて第１及び第２の燃料スプリットコマンドを決定することを含んでもよい。具体的には、先に示唆されたように、ガスタービン１００のそれぞれの負荷経路１０、１２に関して公称燃料スプリットスケジュールが規定されてもよい。したがって、現在のＣＲＴ値に基づき、コントローラ１１０は、低温負荷経路又は第１の負荷経路１０に関して規定される公称燃料スプリットスケジュールに基づいて第１の燃料スプリットコマンド２５２を決定するとともに、高温負荷経路又は第２の負荷経路１２に関して規定される公称燃料スプリットスケジュールに基づいて第２の燃料スプリットコマンド２５４を決定してもよい。
【００５５】
また、（３１２）において、方法３００は、第１及び第２の挟み込まれる補正基準値と第１及び第２の燃料スプリットコマンドとに少なくとも部分的に基づいて空気流量関連パラメータの監視値と関連してガスタービン内で適用されるべき燃料スプリット値を決定することを含んでもよい。例えば、先に示唆されたように、最終基準値２２２、２２４と燃料スプリットコマンド２５２、２５４とに基づいて空気流量関連パラメータの現在の監視値に関して適用されるべき現在の燃料スプリット値を（例えば方程式１を使用して）計算するために線形補間方法が使用されてもよい。
【００５６】
更に、（３１４）において、方法３００は、ガスタービン１００の１つ以上の燃料回路に供給される燃料の量を調整するために決定された燃料スプリット値をガスタービン１００内で適用することを含んでもよい。例えば、コントローラ１１０により決定される燃料スプリット値に基づき、燃料スプリット値と関連付けられる燃料回路へ総燃料流量の対応する量が供給されるように燃料スプリットコマンドが生成されて実施されてもよい。
【００５７】
この書かれた説明は、実施例を使用して、最良の態様を含む本主題を開示するとともに、任意の装置又はシステムを形成して使用すること、及び、任意の組み入れられた方法を実行することを含めて、任意の当業者が本主題を実施できるようにする。本主題の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定され、また、当業者が想起する他の実施例を含んでもよい。そのような他の実施例は、それらが特許請求項の文字通りの言葉とは異ならない構造的要素を有する場合には、或いは、それらが特許請求項の文字通りの言葉と実質的に異ならない等価な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲内に入るべく意図される。
【符号の説明】
【００５８】
１０  第１の負荷経路
１２  第２の負荷経路
１４、１６、１８、２０、２２  動作点
１００  ガスタービン
１０２  圧縮機
１０４  燃焼器
１０６  タービン
１０８  シャフト
１１０  コントローラ
１１２  発電機
１１４  シャフト
１１８  片持ち入口ガイドベーン（ＩＧＶ）
１２０  アクチュエータ
１２２  排気ダクト
１２４  センサ
１２６  燃料コントローラ
１３０  プロセッサ
１３２  メモリ装置
１３６  アクチュエータ
１５０  システム
２００  制御アルゴリズム
２０２  制御ブロック
２０４  第１の初期基準値
２０６  第２の初期基準値
２０８  制御ブロック
２１０  補正因子
２１２  第１の補正基準値
２１４  第２の補正基準値
２１６  制御ブロック
２１８  最大閾値
２２０  最小閾値
２２２  第１の最終基準値
２２４  第２の最終基準値
２４０  サブアルゴリズム
２４２  制御ブロック
２４４  初期最大閾値
２４６  初期最小閾値
２４８  制御ブロック
２５０  補正因子
２５２  第１の燃料スプリットコマンド
２５４  第２の燃料スプリットコマンド
２６０  制御ブロック
２８０、２８２、２８４  動作曲線
２９０  第１の動作曲線
２９２  第２の動作曲線
３００  方法
【図１】
2017096265.tif 000004
【図２】
2017096265.tif 000005
【図３】
2017096265.tif 000006
【図４】
2017096265.tif 000007
【図５】
2017096265.tif 000008
【図６】
2017096265.tif 000009
【外国語明細書】
2017096265000001.pdf