【手続補正書】
【提出日】平成20年8月1日(2008.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を制御する方法であって、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして設定するステップと、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、
前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、
前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記燃焼器を制御するステップと、
を含むことを特徴とするガスタービン入口温度の制御方法。
【請求項２】  前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性を補間設定するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン入口温度の制御方法。
【請求項３】  空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を制御する方法であって、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして設定するステップと、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、
前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、
前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記燃焼器を制御するステップと、
を含むことを特徴とするガスタービン入口温度の制御方法。
【請求項４】  前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性を補間設定するステップを含むことを特徴とする請求項３に記載のガスタービン入口温度の制御方法。
【請求項５】  空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を推定する方法であって、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして設定するステップと、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、
前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、
前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差および前記所定値の入口温度に基づいて前記タービンの入口温度を推定するステップと、
を含むことを特徴とするガスタービン入口温度の推定方法。
【請求項６】  前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性を補間設定するステップを含むことを特徴とする請求項５に記載のガスタービン入口温度の推定方法。
【請求項７】  空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を推定する方法であって、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして設定するステップと、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、
前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、
前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差および前記所定値の入口温度に基づいて前記タービンの入口温度を推定するステップと、
を含むことを特徴とするガスタービン入口温度の推定方法。
【請求項８】  前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性を補間設定するステップを含むことを特徴とする請求項７に記載のガスタービン入口温度の推定方法。
【請求項９】
空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンであって、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度をそれぞれ検出するセンサと、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして記憶するメモリを有し、前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として、該目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記ガスタービンの燃焼器を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項１０】  前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性は、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性が補間設定されることを特徴とする請求項９に記載のガスタービン。
【請求項１１】
空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンであって、
前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度をそれぞれ検出するセンサと、
前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして記憶するメモリを有し、前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として、該目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記ガスタービンの燃焼器を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とするガスタービン。
【請求項１２】
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性は、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性が補間設定されることを特徴とする請求項１１に記載のガスタービン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を制御する方法を提供する。この方法は、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして設定するステップと、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記燃焼器を制御するステップと、を含むことを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性を補間設定するステップを含むことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
また、本発明に係る同制御方法は、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして設定するステップと、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、 前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記燃焼器を制御するステップと、を含むことを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性を補間設定するステップを含むことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
さらに、本発明は、空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を推定する方法を提供する。この方法は、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして設定するステップと、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差および前記所定値の入口温度に基づいて前記タービンの入口温度を推定するステップと、を含むことを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性を補間設定するステップを含むことができる。
また、本発明に係る同推定方法は、空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンにおいて、前記タービンの入口温度を推定する方法であって、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして設定するステップと、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度を検出するステップと、前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として設定するステップと、前記目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差および前記所定値の入口温度に基づいて前記タービンの入口温度を推定するステップと、を含むことを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を設定するステップは、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性を補間設定するステップを含むことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、空気圧縮機と、該空気圧縮機の出口に接続された燃焼器と、該燃焼器によって生成された高温の燃焼ガスの膨張作用によって回転駆動されるタービンとを備えるガスタービンも提供する。このガスタービンは、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機の吸気温度および前記タービンの排ガス温度をそれぞれ検出するセンサと、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機の吸気温度をパラメータとして記憶するメモリを有し、前記出口圧力、大気圧力および吸気温度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として、該目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記ガスタービンの燃焼器を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性は、少なくとも２つの吸気温度に対応する既知の特性に基づいて他の吸気温度に対応する特性を補間設定するようにしても良い。
また、本発明に係るガスタービンは、前記空気圧縮機の出口圧力、大気圧力、該空気圧縮機のＩＧＶ開度および前記タービンの排ガス温度をそれぞれ検出するセンサと、前記タービンの入口温度を所定値に設定するためのタービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性を、前記空気圧縮機のＩＧＶ開度をパラメータとして記憶するメモリを有し、前記出口圧力、大気圧力およびＩＧＶ開度の検出結果に対応する前記特性上の排ガス温度を目標排ガス温度として、該目標排ガス温度と前記排ガス温度の検出結果との偏差がなくなるように前記ガスタービンの燃焼器を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
前記タービン排ガス温度−圧縮機出口圧力／大気圧力特性は、少なくとも２つのＩＧＶ開度に対応する既知の特性に基づいて他のＩＧＶ開度に対応する特性を補間設定するようにしても良い。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
以下、上記吸気温度−１℃，１５℃および３０℃についての温度調節特性を利用したタービン入口温度の制御および推定手順について説明する。
いま、例えば、吸気温度検出センサ５によって吸気温度が１５℃であることが検出されると、処理部１０においてこの吸気温度１５℃についての温度調節特性が設定される。このとき、圧縮機出口圧力検出センサ７によって検出された圧縮機出口圧力がＰ１であるとすると、処理部１０は、この圧縮機出口圧力Ｐ１と上記温度調節特性とによって決定される目標タービン排ガス温度が得られるように制御部１１を介して燃焼器２の燃焼状態を制御する。
すなわち、上記目標タービン排ガス温度と、排ガス温度検出センサ８によって検出される実排ガス温度との偏差ΔＴ℃がなくなるように燃焼器２への燃料供給量等を制御し、これによって、タービン入口温度を目標温度１４５０℃に近づける。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
一方、処理部１０は、排ガス温度検出センサ８によって検出された実排ガス温度に基づいて、タービン入口温度の推定手順を実行する。すなわち、圧縮機出口圧力Ｐ１と上記温度調節特性とによって決定される目標タービン排ガス温度に対する上記実排ガス温度の偏差−ΔＴ℃を算出する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
タービン３においては、タービン入口温度の温度変化がタービン排ガス温度に１／Ｋ倍（通常は、Ｋ＝２と近似することができる。）の温度変化をもたらすことになる。実タービン入口温度は、目標タービン入口温度１４５０℃に上記偏差−ΔＴ℃をＫ倍した温度を加算することによって得られる。そこで、処理部１０は、１４５０℃＋Ｋ・（−ΔＴ℃）という推定演算を実行して、実タービン入口温度を推定する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
なお、処理部１０は、推定された実タービン入口温度を表示部１２に表示させるとともに、タービン３の寿命等を判定するための運転記録の１つとして実タービン入口温度を図示していないメモリに記憶させる。また、実タービン入口温度が異常値を示す場合に、図示していない警報手段を作動させる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【発明の効果】
請求項１および３に係る発明によれば、それぞれ圧縮機の吸気温度およびＩＧＶの開度の影響を受けることなくタービン入口温度を精度良く制御することができる。
また、請求項５および７に係る発明によれば、それぞれ圧縮機の吸気温度およびＩＧＶの開度の影響を受けることなくタービン入口温度を精度良く推定することができる。