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Timestamp: 2019-07-22 23:30:46
Document Index: 156603851

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JP2009203943A - Gas turbine control method and device - Google Patents
JP2009203943A
JP2009203943A JP2008048835A JP2008048835A JP2009203943A JP 2009203943 A JP2009203943 A JP 2009203943A JP 2008048835 A JP2008048835 A JP 2008048835A JP 2008048835 A JP2008048835 A JP 2008048835A JP 2009203943 A JP2009203943 A JP 2009203943A
JP2008048835A
JP5010502B2 (en
宏太郎 宮内
真澄 野村
2008-02-28 Application filed by Mitsubishi Heavy Ind Ltd, 三菱重工業株式会社 filed Critical Mitsubishi Heavy Ind Ltd
2009-09-10 Publication of JP2009203943A publication Critical patent/JP2009203943A/en
2012-08-29 Publication of JP5010502B2 publication Critical patent/JP5010502B2/en
<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To control a gas turbine for maintaining an efficient operation state, by preventing operation from deviating from an operation state in an ideal fuel flow rate and air flow rate supposed in design. <P>SOLUTION: This gas turbine control device is composed of a frequency analyzing means 13 in a combustor, a state grasping means 12 for grasping a combustion state based on an each frequency band analyzing result, an operation process quantity including the ratio of the air flow rate and pilot fuel and a state signal including an atmospheric state and a load quantity, a combustion characteristic grasping means 14 for grasping a characteristic of combustion vibration, and a control part 3 for driving by correcting an initial design value of the preset air flow rate and the pilot ratio in response to the operation process quantity and the state signal, by calculating at least one correction quantity of the air flow rate and the pilot ratio supplied to the combustor every time when the combustion vibration exceeds a predetermined management value from a combustion vibration characteristic and the combustion state. The control part 3 is operated by the initial design value by resetting a correction of the initial design value in a state where the combustion vibration becomes less than the predetermined management value by a specific time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT
本発明はガスタービン制御方法及び装置に係り、特に、ガスタービン運転時に生じる燃焼振動抑制のための補正により、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱した運転を続けることを防止できるようにした、ガスタービン制御方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a gas turbine control method and apparatus, in particular from, the correction for the combustion vibration suppression occurring during gas turbine operation, an ideal fuel flow rate assumed at design time, the operation that deviates from the operating state of the air flow rate it was to be able to prevent, to a gas turbine control method and apparatus.
例えば発電機を駆動するガスタービンでは、発電機の出力、大気温度・湿度などに基づき、燃焼器へ送る空気流量、燃料流量を試運転で微調整して予め決定し、その値を初期設計値として用いて運転を行なっている。 In a gas turbine for example for driving a generator, the output of the generator, based like to ambient temperature and humidity, air flow rate sent to the combustor, previously determined by finely adjusting the fuel flow in commissioning, the value as an initial design value used and carried out the operation. しかし試運転は一定期間のみであり、全ての気象条件に基づいて試運転できるわけではなく、また、圧縮機の性能劣化やフィルターの目詰まりなどの経年変化により、実際の空気流量、燃料流量は設計時や試運転時とずれる可能性がある。 But commissioning is only a certain period, not be commissioning based on all weather conditions, also due to aging, such as performance degradation or filter clogging of the compressor, the actual air flow rate, fuel flow rate at design there is a possibility that at the time and commissioning and displaced.
またガスタービンは、燃料と空気とによる連続的な発熱酸化反応で生じる燃焼ガスにより駆動されるが、その発熱酸化反応の際に乱流燃焼に伴う燃焼騒音と、燃料蒸発から燃焼までの時間遅れに伴う、放熱と拡散・旋回に伴う火炎伝播速度の変動との相互作用により誘起される燃焼振動とからなる、１０Ｈｚから数ＫＨｚに亘る周波数を有する圧力変動を伴うことがある。 The gas turbine fuel and is driven by combustion gas generated in a continuous exothermic oxidation reaction by air, and combustion noise caused by the turbulent combustion during the exothermic oxidation reaction, the time lag from fuel evaporation to combustion the associated, consisting of a combustion induced vibrations by interaction with the variation of the flame propagation velocity due to heat dissipation and diffusion-swivel may involve a pressure variation with a frequency over several KHz from 10 Hz.
特に、燃焼振動は、燃焼室の燃焼領域で発生する上述した相互作用を加振源とし、燃焼室の気柱との共鳴によってある特有の振動周波数の範囲で成長する。 In particular, the combustion vibration, the interaction described above generated in the combustion region of the combustion chamber as a vibration source, to grow in a range of specific vibration frequency in the resonance with air column of the combustion chamber. このような燃焼振動は、大小のレベルはあるものの、燃焼ガスの生成過程ではある程度不可避と考えなければならないが、その大小レベルは燃焼器の容積および燃焼ガス温度に基づく燃焼性能によって左右される。 Such combustion vibrations, although the level of large and small is, must be considered to some extent inevitable in the generation process of the combustion gas, the magnitude level depends on the combustion performance based on volume and the combustion gas temperature of the combustor.
一方、最近のガスタービンでは高出力化が求められ、これに伴って燃焼ガス温度も高温となって、ガスタービンの燃焼室は燃焼ガスの急激な温度上昇やガスタービン負荷変動等に伴って生起する過大な熱応力に対処できるよう、強度の高い耐熱鋼を使用すると共に、搬入・据付・点検等の労力軽減のため、高強度の割合には比較的肉厚の薄い材料が使用されている。 Meanwhile, a recent gas turbine higher output is required, so the combustion gas temperature and high temperature along with this, the combustion chamber of a gas turbine with a rapid temperature rise and gas turbine load fluctuations of the combustion gas occurs to affect excessive thermal stress, as well as use the high strength heat-resistant steel, for labor reduce such loading, installation, inspection, relatively thin material thickness is used for the proportion of high strength . ところが、不測の過大な燃焼振動が発生した場合、あるいは燃焼振動と燃焼室の気柱とが共振した場合、燃焼室は極度に振動してクラックが発生したり支持部材に過大な損傷が生じ、燃焼器の構成部材の寿命を短くしたりする。 However, if unexpected excessive combustion vibrations occur, or if the air column of the combustion oscillation and the combustion chamber resonates, the combustion chamber is excessive damage is caused to the support member or cracks occur in extremely vibrate, or shorten the life of the combustor components.
こういった燃焼振動は、ガスタービンの運転に大きな支障をきたすため、燃焼振動をできる限り抑制し回避することがプラントの設備保護、及び稼働率向上の観点から強く求められる。 Such combustion vibrations, because seriously compromise the operation of the gas turbine, can be avoided to suppress as much as possible combustion vibrations plant equipment protection, and strongly demanded from the viewpoint of operating rate increased. そのため、燃焼安定性を保って燃焼振動が生じないよう、年に数回の制御系の調整を熟練調整員により実施し、燃焼安定性の確認・維持が不可欠となるが、それが保守のコストアップや稼動率低下の原因となる。 Therefore, so as not to cause combustion vibrations while maintaining a combustion stability, carried out the adjustment of several of the control system a year by a skilled coordinators, although the check and maintain combustion stability is essential, the cost of it maintenance cause of up and operating rates decline.
こういった問題に対しては、例えば特許文献１に、圧力センサーによって検出された燃焼ガスの圧力変動を周波数解析する周波数解析装置と、この周波数解析装置によって解析された圧力変動の周波数帯域に基づいて振動安定性を処理する中央演算装置と、この中央演算装置の出力信号を増幅する電圧増幅器と、増幅された出力信号を弁開閉信号として燃料弁に与えて制御するコントローラ部とをそれぞれ備え、圧力変動に伴って誘起する燃焼振動を抑制する燃焼器の燃焼振動抑制装置およびその抑制方法が示されている。 For such problems, in Patent Document 1, for example, a frequency analyzer for frequency analysis of pressure fluctuations in the combustion gas detected by the pressure sensor, based on the frequency band of the pressure fluctuations analyzed by the frequency analyzer each comprise a central processing unit for processing the vibration stability, and a voltage amplifier for amplifying the output signal of the central processing unit, a controller unit that controls given to the fuel valve an amplified output signal as a valve opening signal Te, combustion oscillation suppressing device and a method for suppressing inhibiting combustor combustion vibration induced with the pressure fluctuations are shown.
また、この特許文献１に示された燃焼振動抑制装置およびその抑制方法は低周波の燃焼振動を対象としたものであるが、ガスタービンで生じる燃焼振動は様々な要因によって低周波から数千Ｈｚといった高周波までの広い帯域で生じるものであり、しかも複数の周波数帯域で燃焼振動が同時に発生することもある。 Although this method the combustion oscillation suppressing device and its inhibition disclosed in Patent Document 1 is intended for burning low-frequency vibrations thousands Hz from a low frequency combustion vibrations occurring in a gas turbine by a variety of factors such are those occurring in a wide band to a high frequency, moreover combustion oscillation in a plurality of frequency bands sometimes occur at the same time. そのため、特許文献１のように低周波域の燃焼振動だけに基づいて燃空比を変化させると、他の周波数帯域での燃焼振動が悪化することもある。 Therefore, sometimes varying the fuel-air ratio, the combustion vibrations in other frequency bands deteriorates based on only the combustion vibration in a low frequency band as in Patent Document 1.
そのため本願出願人は特許文献２において、複数の周波数帯域で燃焼振動が発生している場合に予め決めた優先度に応じ、優先度の高い周波数帯域の燃焼振動が抑制されるよう調整をおこない、このように燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整したとき、その調整内容と、調整を行ったことによる燃焼器内における燃焼状態の変化とを関連付けた情報を記憶するデータベースと、そのデータベースに蓄積された情報に基づいて解析して得られた情報が格納された基礎データベースとが設けられ、その基礎データベースに格納された情報に基づき、燃焼器に供給する燃料の流量又は空気の流量の少なくとも一方を調整して、複数の周波数帯域で燃焼振動が発生した場合にも、有効に燃焼振動を抑制できるガスター Therefore the applicant in Patent Document 2, according to predetermined priority when the combustion oscillation in a plurality of frequency bands occurs, adjusts so that the combustion oscillation of the high priority frequency band is suppressed, Thus when adjusting at least one of the flow rate of the flow rate or air fuel supplied to the combustor, and stores its adjustment content, information correlating the change in the combustion state in the combustor due to the adjustments databases and the basic database information obtained by analyzing is stored on the basis of the information stored in the database is provided, based on the information stored in the underlying database, the flow rate of the fuel supplied to the combustor or at least one of the flow rate of air was adjusted even when the combustion oscillation in a plurality of frequency bands occurs, can be suppressed effectively combustion oscillation Gaster ン制御装置を提案した。 It has proposed a emissions control device.
特開平９−２６９１０７号公報 JP-9-269107 discloses 特開２００５−１５５５９０号公報 JP 2005-155590 JP
しかしながら特許文献１に示された燃焼振動抑制装置およびその抑制方法は、前記したように低周波の燃焼振動を対象としたものであるため、その燃焼振動だけに基づいて燃空比を変化させると他の周波数帯域での燃焼振動が悪化することがある。 However Patent Document 1 combustion oscillation suppressing device and method suppressing shown in, because it is intended for the combustion vibration of a low frequency as described above, when changing the fuel-air ratio on the basis only that combustion oscillation there is the combustion vibration of the other frequency band is deteriorated. また特許文献２に開示された方法は、優先度の高い周波数帯域の燃焼振動を抑制することには有効であるが、調整内容と調整を行ったことによる燃焼器内における燃焼状態の変化とを関連付けた情報をデータベースに記憶し、そのデータベースに蓄積された情報に基づいて図１２（Ａ）のグラフに示したように、解析して得られた情報で燃焼振動を抑制するようにしているため、図１２（Ｂ）の時間と効率の関係を示したグラフに示したように、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量による設計性能や母機の疲労寿命を考慮した運転状態から逸脱した運転が行われてしまう場合がある。 The method disclosed in Patent Document 2 also is effective in suppressing the combustion oscillation in the high frequency band priority, and a change in the combustion state in the combustor due to the adjustments and adjustments storing the association information in the database, based on the stored information in its database as shown in the graph of FIG. 12 (a), the order so as to suppress the combustion oscillation in the information obtained by analyzing as shown in the graph showing the relationship between time and efficiency of FIG. 12 (B), the ideal fuel flow rate was assumed at the time of design, and deviates from the operation state in consideration of the fatigue life of the design performance and mother ship by air flow rate there is a case in which the operation will be carried out.
この図１２（Ａ）のグラフは横軸が負荷、縦軸が燃料流量や空気流量を制御する弁開度を表し、■は補正前の弁開度、▲は燃焼振動の発生を抑制するための調整を行った後の弁開度で、負荷が９０から１１０程度の範囲で調整を行った後の弁開度が大きくなっている。 Graph of FIG. 12 (A) is loaded horizontal axis represents the valve opening vertical axis to control the fuel flow rate and air flow rate, ■ the valve opening before the correction, ▲ is for suppressing the generation of combustion oscillation in the valve opening after the adjustment, the valve opening degree after the load has been adjusted in the range from 90 to about 110 is increased. そして図１２（Ｂ）は、横軸がガスタービンの駆動時間であり、縦軸は効率を表していて、「ここで調整」と記した部分で燃焼振動の発生を抑制するための調整を行った場合であり、調整後は効率が落ちている。 And FIG. 12 (B) the horizontal axis indicates the driving time of the gas turbine, and the vertical axis is represents the efficiency, make adjustments in order to suppress the occurrence of combustion oscillation at the portion marked "Adjustment here" It was a case, after the adjustment is less efficient. すなわちこれは、燃焼振動の発生を抑制するための調整により、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量とする弁開度とずれた弁開度により、設計性能や母機の疲労寿命を考慮した運転状態から逸脱した運転が行われていることを示している。 That this, the adjustment for suppressing the occurrence of combustion oscillation, the ideal fuel flow rate was assumed at the time of design, by the valve opening degree shifted from the valve opening to the air flow rate, taking into account the fatigue life of the design performance and mother ship operation that deviates from the operating state indicates that it is carried out.
そのため本発明においては、初期設計値で想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱した運転が続けられることを防止できるようにして、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量による設計性能や母機の疲労寿命を考慮した運転状態を維持できるようにした、ガスタービン制御方法及び装置を提供することが課題である。 In the present invention therefore, an ideal fuel flow rate assumed in the initial design value, so as to be prevented that the operation that deviates from the operating state of the air flow is continued, the ideal fuel flow rate was assumed at the time of design, the air the fatigue life of the design performance and mother ship by the flow rate was to be maintained was operating conditions taken into consideration, it is a challenge to provide a gas turbine control method and apparatus.
上記課題を解決するため本発明になるガスタービン制御方法は、 Gas turbine control method according to the present invention for solving the above-
ガスタービンにおける燃焼器内の圧力変動または加速度を複数の周波数帯別に周波数解析する第１のステップと、 A first step of a plurality of frequency bands separately frequency analysis of pressure fluctuations or accelerations in a combustor in a gas turbine,
該周波数帯別解析結果と前記ガスタービンにおける空気流量とパイロット燃料の比を含む操作プロセス量、及び大気状態と負荷量を含む状態信号とに基づき、前記ガスタービンの燃焼振動の特性を周波数帯別に把握する第２のステップと、 Operation process variable comprising a ratio of air flow rate and pilot fuel in the gas turbine and the frequency band different analysis results, and based on the state signal including the atmospheric conditions load, the characteristics of the combustion oscillation of the gas turbine for each frequency band and a second step to grasp,
前記燃焼振動が予め定めた管理値を越える毎に前記燃焼器に供給する空気流量とパイロット比との少なくとも一方の補正量を算出し、前記操作プロセス量と状態信号に対応させて予め設定した空気流量とパイロット比の初期設計値を補正する第３のステップと、 Air the combustion vibration is calculate at least one correction amount with a predetermined air flow rate supplied to the combustor for each exceeds the control value and the pilot ratio, preset in correspondence with the operation process variable and status signals a third step of correcting the initial design values ​​of the flow rate and the pilot ratio,
該第３のステップの補正に基づいてガスタービンを駆動し、前記燃焼振動が前記管理値を一定時間下回ったことを判断する第４のステップと、 A fourth step of driving a gas turbine, it is determined that the combustion vibration is less than a predetermined time the control value based on the correction step the third,
該第４のステップの判断に基づき、前記第３のステップで行った初期設計値の補正をリセットし、初期設計値で運転することを特徴とする。 Based on the determination of step of said 4 resets the correction of the initial design values ​​was carried out in the third step, characterized in that it operated in the initial design values.
そしてこのガスタービン制御方法を実施するガスタービン制御装置は、 The gas turbine control apparatus for carrying out the gas turbine control method,
ガスタービンにおける燃焼器内の圧力変動または加速度を複数の周波数帯別に周波数解析する周波数解析手段と、 A frequency analysis means for separately frequency analysis band pressure fluctuations or accelerations more of a combustor in a gas turbine,
該周波数解析手段の周波数帯別解析結果と、前記ガスタービンにおける空気流量とパイロット燃料の比を含む操作プロセス量、及び大気状態と負荷量を含む状態信号とに基づき、前記ガスタービンにおける燃焼状態を把握する状態把握手段、及び燃焼振動の特性を把握する燃焼特性把握手段と、 A frequency band different analysis result of said frequency analysis means, the operating process amount including the ratio of air flow rate and pilot fuel in the gas turbine, and based on the state signal including the atmospheric conditions load, the combustion state in the gas turbine state monitor which monitors, and a combustion characteristic grasping means for grasping the characteristic of the combustion vibration,
前記燃焼特性把握手段が把握した燃焼振動特性と状態把握手段の把握した燃焼状態とから、前記燃焼振動が予め定めた管理値を越える毎に前記燃焼器に供給する空気流量とパイロット比との少なくとも一方の補正量を算出し、前記操作プロセス量と状態信号に対応させて予め設定した空気流量とパイロット比の初期設計値を補正して前記ガスタービンを駆動する制御部とを備え、 And a grasping combustion state of the combustion vibration characteristics and the state grasping unit the combustion characteristic grasping unit finds out, at least the air flow rate and pilot ratio to be supplied to the combustor for each exceeds the control value of the combustion vibration is predetermined calculating one correction amount, and a control unit for driving the gas turbine by correcting the initial design values ​​of the air flow rate and the pilot ratio set in advance in correspondence with the operation process variable and status signals,
前記制御部は、前記ガスタービンの燃焼振動が予め定めた前記管理値を一定時間下回った状態で前記初期設計値の補正をリセットし、初期設計値で前記ガスタービンを運転するよう構成されていることを特徴とする。 Wherein the control unit, the combustion vibration of the gas turbine is configured to reset the correction of the initial design value preset the control value in a state of less than a certain time, to operate the gas turbine at the initial design values it is characterized in.
また同じく本発明になるガスタービン制御方法は、 Also the gas turbine control method according to the present invention is also
該第４のステップの判断に基づき、前記第３のステップで行った初期設計値の補正値を、徐々に初期設計値に戻しながら運転することを特徴とする。 Based on the determination of step of said 4, the correction value of the initial design values ​​was carried out in the third step, characterized in that it operated gradually returned to the initial design value.
また、同じくこのガスタービン制御方法を実施するガスタービン制御装置は、 Also, like the gas turbine control apparatus for carrying out the gas turbine control method,
前記制御部は、前記ガスタービンの燃焼振動が予め定めた前記管理値を一定時間下回った状態で、前記初期設計値の補正を前記初期設計値に近づく方向に段階的に低減させながら前記ガスタービンを運転するよう構成されていることを特徴とする。 Wherein, in a state in which the combustion oscillation of the gas turbine is below a predetermined fixed time the management value, the gas turbine while stepwise reduced in the direction toward the correction of the initial design value to the initial design value characterized in that it is configured to operate the.
このように燃焼振動が生じたとき、その燃焼振動を抑制する補正値で操作プロセス量と状態信号に対応させて予め設定した空気流量とパイロット比の初期設計値を補正し、以後の運転においてその補正結果の燃料流量又は空気流量で運転を続けるようにし、燃焼振動が予め定めた前記管理値を一定時間下回った場合、初期設計値の補正をリセットするか、もしくは段階的に低減させることで、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱した運転が続けられることが防止され、母機の疲労寿命も考慮した運転状態を維持できるガスタービン制御方法及び装置とすることができる。 Thus when the combustion oscillation has occurred, and corrects the initial design value of the air flow rate and the pilot ratio set in advance in correspondence to the operation amount of processing and a state signal suppressing correction value the combustion vibrations, in its subsequent operation correction result of the to continue operation in the fuel flow rate or air flow rate, if the combustion vibration is below pre-fixed time the management value determined, either reset the correction of the initial design value, or by stepwise reduction, the ideal fuel flow was assumed at the time of design, it is possible to prevent the operation that deviates from the operating state of the air flow rate is continued, be a mother ship fatigue life gas turbine control method and apparatus which can maintain consideration to operating conditions it can.
そして、前記第３のステップで行った初期設計値の補正値を、予め定めた前記管理値より小さい複数の閾値に従って、初期設計値に近づく方向に段階的に低減し、そのため、前記制御部は、前記初期設計値に加えた補正値を、予め定めた前記管理値より小さい複数の閾値に従って、初期設計値に近づく方向に段階的に低減させて前記ガスタービンを運転するよう構成されていることで、母機の疲労寿命も考慮した運転状態を適切に維持できるガスタービン制御方法及び装置とすることができる。 Then, the correction value of the initial design values ​​was carried out in the third step, according to a plurality of threshold values ​​smaller than the predetermined said control value, stepwise reduced toward the initial design value, therefore, the control unit , a correction value added to the initial design value, according to a plurality of threshold values ​​smaller than the predetermined the management value, the stepwise reduced toward the initial design value is configured to operate the gas turbine in may be a gas turbine control method and apparatus for the vehicle operating state also considering the fatigue life of the mother machine can properly maintained.
以上記載のごとく本発明になるガスタービン制御方法及び装置は、燃焼振動発生時に一旦燃焼振動を回避し、制御系設定に対して望ましい補正を行うが、所定時間監視して燃焼振動が落ち着いているようであれば元の制御系設定に戻す、あるいは母機の疲労寿命を考慮した設定とする機能を備えたから、ガスタービンの熱容量などによる一時的な不安定燃焼現象時には燃焼安定性を維持すべく制御系の調整を行うことが可能となり、また、不安定現象が解消すれば当初設定した初期設計値に戻す、あるいは母機の疲労寿命を考慮した設定とするため、特別の場合を除いてメーカやお客様の意図した制御系設定でガスタービンを運用することができ、従来のように設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱した運転が Gas turbine control method and apparatus according to the present invention as described above, to avoid once combustion oscillation at the time of the combustion oscillation occurs, performs the desired correction to the control system setting, calm combustion vibration by a predetermined time monitoring in return to the original control system settings if, or from having a function to be set in consideration of the fatigue life of the mother ship as, during temporary unstable combustion phenomena due to the heat capacity of the gas turbine is controlled to maintain the combustion stability it is possible to adjust the system, also instability return to the initial design value set initially when eliminated, or to the configuration in consideration of fatigue life of the mother ship, manufacturers and customers, except when special in the intended control system set can operate the gas turbine, anticipated when the designed as conventional ideal fuel flow rate and operation deviates from the operation state of the air flow rate けられる、といったことが防止されて、母機の疲労寿命も考慮した運転状態を維持できる、ガスタービン制御方法及び装置とすることができる。 Kicked is, it is prevented such, the fatigue life of the mother ship can maintain the consideration to operating conditions, may be a gas turbine control method and apparatus.
最初にガスタービン２の構成を示した図１０と、ガスタービン燃焼器２３の概略断面図である図１１とを用い、ガスタービン２について簡単に説明する。 First and 10 showing the configuration of the gas turbine 2, using a 11 is a schematic cross-sectional view of a gas turbine combustor 23, briefly described gas turbine 2. まず図１０はガスタービン２の概略構成図であり、ガスタービン２は入口案内翼２６を有する圧縮機２２と、回転軸３９に圧縮機２２、発電機４０が接続されているタービン２４を有するガスタービン本体部２１とを有し、このタービン２４には燃焼器２３から燃焼ガス導入管３８経由で燃焼ガスが供給され、またその燃焼ガスは配管を通して外部に排出される。 First, FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a gas turbine 2, the gas having a gas turbine 2 and the compressor 22 having an inlet guide vane 26, compressed in the rotational shaft 39 machine 22, the turbine 24 the generator 40 is connected and a turbine main body portion 21, this is the turbine 24 the combustion gases via the combustion gas introducing pipe 38 is supplied from the combustor 23 and the combustion gas is discharged to the outside through the pipe.
圧縮機２２は回転軸３９を介してタービン２４の回転が伝えられ、フィルタが設けられている取り込み入口から外部の吸気２５を取り込んで圧縮空気を生成し、圧縮空気導入部２７から燃焼器２３に圧縮空気を供給して燃焼に使用させる。 Compressor 22 is transmitted the rotation of the turbine 24 via a rotary shaft 39, to generate the takes in compressed air outside the intake 25 from the capture inlet filter is provided, the combustor 23 from the compressed air introduction part 27 and supplying compressed air to be used for combustion. この圧縮機２２に設けられた入口案内翼２６は、圧縮機２２の空気導入側の回転翼で、この入口案内翼２６の回転翼の角度、すなわち弁開度を制御することで回転数一定でも、圧縮機２２へ導入する空気の流量（圧縮機吸気流量）を調整することが可能である。 Inlet guide vanes 26 provided in the compressor 22 is a rotary vane air introducing side of the compressor 22, the angle of the rotor blades of the inlet guide vanes 26, that is, the rotational speed constant by controlling the valve opening But, it is possible to adjust the air flow rate to be introduced into the compressor 22 (compressor intake flow rate).
燃焼器２３には圧縮空気導入部２７、バイパス空気導入管３６、バイパス弁３５、バイパス空気混合管３７が接続され、圧縮空気導入部２７は、圧縮機２２に接続された導入管や燃焼器２３の車室内へ空気を導く空間で、圧縮機吐出空気を燃焼器２３へ導く。 Compressed air introduction part 27 to the combustor 23, the bypass air inlet tube 36, the bypass valve 35, the bypass air mixing tube 37 is connected, the compressed air introduction part 27, connected to the compressor 22 the inlet tube and the combustor 23 to the passenger compartment in a space leading to the air, directing compressor discharge air into the combustor 23. バイパス空気導入管３６は圧縮空気導入部２７内に一端部が開放されて接続され、他端部はバイパス空気導入管３６を通過する空気の流量を制御するバイパス弁３５に接続されて、圧縮機吐出空気のうち、燃焼器２３に供給しない分をタービン２４へバイパスする管である。 Bypass air inlet tube 36 is connected with one end is open to the compressed air introduction part 27, the other end is connected to a bypass valve 35 for controlling the flow rate of air passing through the bypass air inlet tube 36, the compressor of discharge air, a tube to bypass amount is not supplied to the combustor 23 to the turbine 24. また、バイパス弁３５の他端側に接続されたバイパス空気混合管３７は燃焼ガス導入管３８に接続され、バイパス弁３５を通過した空気を燃焼器２３で生成した燃焼ガスと混合するよう燃焼ガス導入管３８に供給する。 Further, the bypass air mixing tube 37 connected to the other end of the bypass valve 35 is connected to the combustion gas introducing pipe 38, the combustion gas so as to mix the air passing through the bypass valve 35 and the combustion gas generated in the combustor 23 supplied to the inlet tube 38.
また燃焼器２３には、メイン燃料流量制御弁２８、メイン燃料供給弁２９を介してメイン燃料４９が、パイロット燃料流量制御弁３１、パイロット燃料供給弁３２を介してパイロット燃料３３がそれぞれ供給される。 Also in the combustor 23, the main fuel flow rate control valve 28, the main fuel 49 via the main fuel supply valve 29, the pilot fuel flow rate control valve 31, the pilot fuel 33 via the pilot fuel supply valve 32 is supplied . メイン燃料流量制御弁２８は、一方を外部から燃料を供給する配管に、他方を複数のメイン燃料供給弁２９に接続した配管に接続され、メイン燃料流量制御弁２８は外部から供給される燃料の燃焼器２３への流量を、メイン燃料供給弁２９は燃焼器２３のメインバーナーに供給する燃料を、それぞれ制御する弁である。 The main fuel flow rate control valve 28, the pipe for supplying fuel to one from outside, is connected to a pipe that connects the other to a plurality of main fuel supply valve 29, the main fuel flow rate control valve 28 of the fuel supplied from the outside the flow rate to the combustor 23, the main fuel supply valve 29 of the fuel supplied to the main burner of the combustor 23, respectively control valves.
パイロット燃料流量制御弁３１は、一方を外部から燃料を供給する配管に、他方を複数のパイロット燃料供給弁３２に接続され、パイロット燃料流量制御弁３１は外部から供給される燃料の燃焼器２３への流量を、パイロット燃料流量制御弁３１はパイロットバーナーに供給する燃料を、それぞれ制御する弁である。 Pilot fuel flow rate control valve 31, the pipe for supplying fuel to one from outside, is connected to the other to a plurality of pilot fuel supply valve 32, the pilot fuel flow rate control valve 31 to the combustor 23 of the fuel supplied from the outside the flow rate, the pilot fuel flow rate control valve 31 is a fuel supply to the pilot burner, respectively control valves. メイン燃料４９はメイン火炎の燃焼に使用され、パイロット燃料３３はメイン火炎の燃焼を安定化するためのパイロット火炎の燃焼に使用される。 Main fuel 49 is used for combustion of the main flame, pilot fuel 33 is used for combustion of the pilot flame to stabilize the combustion of the main flame.
次にガスタービン燃焼器２３の概略断面を示した図１１において、ガスタービンの燃焼器２３は圧縮機２２、燃焼器本体４１、車室４２、外筒４３、内筒４４、尾筒４５などから構成される。 Referring now to FIG. 11 showing a schematic cross section of a gas turbine combustor 23, a combustor 23 of a gas turbine compressor 22, a combustor body 41, a passenger compartment 42, the outer tube 43, inner tube 44, and the like transition piece 45 constructed. 車室４２は外筒４３に接合され、車室４２と外筒４３との内部には燃焼器本体４１が収納されている。 Cabin 42 is joined to the outer tube 43, a combustor body 41 to the inside of the vehicle compartment 42 and the outer tube 43 is housed. この燃焼器本体４１は、サポート４６により車室４２に接合されて所定の位置に保持される。 The combustor body 41 is joined to the passenger compartment 42 is held in place by support 46. また、燃焼器本体４１にはパイロット燃料４７が供給されるパイロット燃料ノズル４８、メイン燃料４９が供給されるメイン燃料ノズル５０が設けられ、圧縮機２２から車室４２に流入した流入空気が、車室４２と内筒４４との間の空間を介して燃焼器本体４１へ供給される。 Further, the pilot fuel nozzle 48 of the pilot fuel 47 is supplied to the combustor body 41, a main fuel nozzle 50 to the main fuel 49 is supplied is provided, inlet air flowing into the passenger compartment 42 from the compressor 22 is, car It is supplied to the combustor body 41 through the space between the inner tube 44 and the chamber 42.
パイロット燃料ノズル４８は、パイロット燃料４７を圧縮空気導入部２７が存在する領域（図示されない）に噴射して拡散燃焼を行い、拡散炎であるパイロット火炎を発生させる。 Pilot fuel nozzle 48 performs a diffusion combustion by injecting the region (not shown) present the pilot fuel 47 is compressed air introduction part 27, to generate a pilot flame is a diffusion flame. メイン燃料ノズル５０は、メイン燃料４９を図示されない予混合装置に噴射して圧縮空気導入部２７からの圧縮空気と混合された混合気を生成し、その混合気を内筒４４に供給して前記パイロット火炎から混合気に燃焼を伝播させ、メイン火炎を内筒４４内で燃焼させる。 Main fuel nozzle 50 generates an air-fuel mixture is mixed with the compressed air from the compressed air introduction part 27 by injecting the premixing device (not shown) of the main fuel 49, the supplies to the inner tube 44 and the air-fuel mixture to propagate combustion air mixture from the pilot flame to burn in the inner cylinder within 44 the main flame. このメイン火炎の燃焼により高温の燃焼ガス５１が生成され、内筒４４から尾筒４５に導入される。 This by the combustion of the main flame hot combustion gases 51 are generated, is introduced from the inner tube 44 to transition piece 45.
尾筒４５は、バイパスエルボ５２を介してバイパス弁５３に接合され、このバイパス弁５３は、車室４２の内側に開口して燃焼器流入空気の一部をバイパス空気５４として取り出し、尾筒４５に供給する。 The transition piece 45 is joined to the bypass valve 53 via a bypass elbow 52, ​​the bypass valve 53 takes out a part of the combustor inlet air and opens to the inside of the vehicle compartment 42 as a bypass air 54, tail tube 45 supplied to. 尾筒４５は、燃焼ガス５１とバイパス空気５４とを混合し、燃焼ガス５５としてタービン２４に供給する。 The transition piece 45, by mixing the combustion gases 51 and bypass air 54 is supplied to the turbine 24 as combustion gas 55. この燃焼ガス５１に混合されるバイパス空気５４の流量は、バイパス弁５３の開度がバイパス弁５３に接続されたバイパス弁可変機構５６により操作されることで調整され、発電機４０がガスタービン２に要求する出力に対応した値とされる。 The flow rate of bypass air 54 to be mixed with the combustion gas 51 is adjusted by the opening degree of the bypass valve 53 is operated by a bypass valve changing mechanism 56 connected to the bypass valve 53, the generator 40 is a gas turbine 2 is a value corresponding to the output request the.
このように構成したガスタービン２において、外部から導入された空気は圧縮機２２で圧縮され、各燃焼器２３へ供給される。 In the gas turbine 2 thus configured, air introduced from outside is compressed in the compressor 22, it is supplied to each combustor 23. 一方、燃料の一部はパイロット燃料流量制御弁３１経由で各燃焼器２３のパイロット燃料供給弁３２に達し、そこから各燃焼器２３へ導入される。 On the other hand, some of the fuel through the pilot fuel flow rate control valve 31 reaches the pilot fuel supply valve 32 of each combustor 23, is introduced from there into the combustor 23. また、残りの燃料はメイン燃料流量制御弁２８経由で各燃焼器２３のメイン燃料供給弁２９に達し、そこから各燃焼器２３へ導入される。 Further, the remaining fuel reaches the main fuel supply valve 29 of each combustor 23 via the main fuel flow rate control valve 28, is introduced from there into the combustor 23. 導入された空気及び燃料は、各燃焼器２３において燃焼して発生した燃焼ガスは、タービン２４に導入されてタービン２４を回転させ、その回転エネルギーにより発電機４０が発電を行う。 Introduced air and fuel, combustion gas generated by burning in the combustor 23 is introduced into the turbine 24 to rotate the turbine 24, the generator 40 performs power generation by the rotation energy.
次に、以上説明してきたガスタービン２の制御装置１について、図１を用いて説明する。 Next, the control device 1 of the gas turbine 2 has been described above, it will be described with reference to FIG. 図１（Ａ）は、ガスタービン２を制御するための機能的構成を示すためのブロック図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したガスタービン制御部３における自動調整部９の詳細ブロック図である。 1 (A) is a block diagram for illustrating the functional configuration for controlling a gas turbine 2, FIG. 1 (B), an automatic adjustment in the gas turbine control section 3 shown in FIG. 1 (A) it is a detailed block diagram of part 9. 図１（Ａ）に示したように、ガスタービン制御部３でガスタービン２を制御するため、ガスタービン２にプロセス量計測部４、圧力変動測定部（センサ）５、加速度測定部（センサ）６、操作機構７が設けられている。 As shown in FIG. 1 (A), for controlling a gas turbine 2 at the gas turbine control section 3, the process amount measuring unit 4 to the gas turbine 2, the pressure fluctuation measuring portion (sensor) 5, the acceleration measuring unit (sensor) 6, the operating mechanism 7 is provided.
プロセス量計測部４は、ガスタービン２上の然るべき部位に設置され、ガスタービン２の運転中における、運転条件や運転状態を示すプロセス量を計測する各種計測機器であり、測定結果は予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、ガスタービン制御部３の制御器８へ出力される。 Process variable measurement device 4 is installed to the appropriate site on the gas turbine 2, during operation the gas turbine 2, a variety of measuring instruments for measuring a process variable indicating the operating conditions or operating conditions, measurement results determined in advance time t1, and t2 ... for each, is output to the controller 8 of the gas turbine control section 3. ここでプロセス量（プラント状態量）とは、例えば、発電電力（発電電流、発電電圧）、大気温度、湿度、各部での燃料流量及び圧力、各部での空気流量及び圧力、燃焼器２３での燃焼ガス温度、燃焼ガス流量、燃焼ガス圧力、圧縮機２２やタービン２４の回転数、タービン２４からの排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）等をはじめとする排出物濃度等である。 Where the process amount (plant state amount), for example, generated power (generated current, generated voltage), ambient temperature, humidity, fuel flow and pressure in each part, air flow rate and pressure in each part, in the combustor 23 combustion gas temperature, combustion gas flow rates, combustion gas pressure, rotational speed of the compressor 22 and the turbine 24, the nitrogen oxides contained in the exhaust gas from the turbine 24 (NOx), emissions, including carbon monoxide (CO), etc. is the concentration and the like. このプロセス量は、ガスタービン２に供給される燃料や空気の量等の操作可能な「操作量（プラントデータ）」と、例えば、大気温度といった気象データ、要求によって決定される発電機の負荷の大きさ（ＭＷ）等の「操作できない状態量」とに分けられる。 This process amount is operable "operation amount (plant data)" such as amount of fuel and air supplied to the gas turbine 2 and, for example, weather data such as ambient temperature, the generator is determined by the requirements of the load is divided into a "state quantity can not be operated" such as the size (MW).
圧力変動測定部５は、複数の燃焼器２３のそれぞれに取り付けられた圧力測定器であり、制御器８からの指令により予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、燃焼により発生する各燃焼器２３内の圧力変動測定値をガスタービン制御部３へ出力する。 Pressure fluctuation measuring unit 5, a pressure measuring device which is attached to each of the plurality of combustors 23, time t1, t2 ... every predetermined by a command from the controller 8, each combustor generated by the combustion the pressure fluctuation measurements in 23 outputs to the gas turbine control section 3. 加速度測定部６は、各燃焼器２３に取り付けられた加速度の測定器で、制御器８からの指令により予め定められた時刻ｔ１、ｔ２…毎に、燃焼により発生する各燃焼器２３の加速度（位置の２階微分）を計測し、その測定値をガスタービン制御部３へ出力する。 Acceleration measuring unit 6 is a measuring instrument of acceleration attached to each combustor 23, a time t1 predetermined by a command from the controller 8, t2 ... for each acceleration of each combustor 23 generated by the combustion ( second-order differential) measures the position, and outputs the measured value to the gas turbine control section 3.
操作機構７は制御器８からの指令により、メイン燃料流量制御弁２８及びメイン燃料供給弁２９の開度、パイロット燃料流量制御弁３１及びパイロット燃料供給弁３２の開度、バイパス弁３５の開度、圧縮機２２の入口案内翼２６の回転翼の角度、などを操作する機構であり、これによりメイン燃料の流量制御、パイロット燃料の流量制御、各燃焼器２３へ供給する空気の流量制御、圧縮機２２に導入される空気の流量の制御などを行う。 Operating mechanism 7 by a command from the controller 8, the opening degree of the main fuel flow rate control valve 28 and the main fuel supply valve 29, the pilot fuel flow rate control valve 31 and the pilot fuel supply valve 32 opening, the bypass valve 35 opening , the angle of the rotor blades of inlet guide vanes 26 of the compressor 22, a mechanism for operating a, thereby the flow rate control of the main fuel flow rate control of the pilot fuel flow rate control of the air supplied to each combustor 23, the compressed performing such flow rate control of the air introduced into the machine 22. なお、各燃焼器２３へ供給する空気の流量制御は、具体的には各燃焼器２３においてバイパス弁３５の開度を大きく（あるいは小さく）し、バイパス側に流れる空気流量を増加（あるいは減少）することにより、燃焼器２３に供給される空気の流量を制御する。 Incidentally, the flow control of the air supplied to each combustor 23, in particular increasing the opening degree of the bypass valve 35 at each combustor 23 (or less) and, increasing the air flow through the bypass side (or decrease) by, for controlling the flow rate of the air supplied to the combustor 23.
ガスタービン制御部３は、制御器８と、自動調整部（探索制御部）９とを備える。 Gas turbine control section 3 includes a control unit 8, and an automatic adjustment unit (search control unit) 9. 制御器８は、プロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から出力される測定値を受け取り、これを自動調整部９に転送する。 Controller 8, the process amount measuring unit 4, the pressure fluctuation measuring unit 5 receives the measurement value output from the acceleration measuring unit 6, and transfers it to the automatic adjusting unit 9. また、この制御器８は、自動調整部９からの指令に基づき、メイン燃料流量制御弁２８及びメイン燃料供給弁２９、パイロット燃料流量制御弁３１及びパイロット燃料供給弁３２、バイパス弁３５、入口案内翼２６を、操作機構７で操作するための信号を出力する。 Further, the controller 8 based on a command from the automatic adjusting unit 9, the main fuel flow rate control valve 28 and the main fuel supply valve 29, the pilot fuel flow rate control valve 31 and the pilot fuel supply valve 32, the bypass valve 35, the inlet guide wings 26, and outputs a signal for operating the operation mechanism 7.
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したガスタービン制御部３における自動調整部９の詳細ブロック図であり、１１は入力手段、１２は状態把握手段、１３は周波数解析手段、１４は燃焼特性把握手段、１５はデータベース、１６は調整量決定手段、１７は出力手段であり、これらで構成される自動調整部９では、燃焼振動が発生したときに、振動を抑制するのに最も効果的な方向に操作量（プロセス量）を変化させる制御を行う。 FIG. 1 (B) is a detailed block diagram of the automatic adjusting unit 9 in the gas turbine control section 3 shown in FIG. 1 (A), the input means 11, 12 the state grasping unit, the frequency analyzing means 13, 14 combustion characteristic grasping means 15 is a database, the adjustment amount determining unit 16, 17 is an output unit, the automatic adjusting unit 9 composed of these, when the combustion oscillation has occurred, the most in suppressing vibration performs control to change the effective direction of the operation amount (process value).
すなわち自動調整部９は、制御器８から転送されたプロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６からのプロセス量や圧力、加速度のデータを入力手段１１により受け取り、さらに周波数解析手段１３によるガスタービン２内の振動周波数解析結果とから、状態把握手段１２でガスタービン２の状態等を、燃焼特性把握手段１４で各燃焼器２３の燃焼特性を把握する。 That automatic adjusting unit 9, the controller 8 is process amount measuring unit 4 transfers from the pressure fluctuation measuring unit 5 receives the input unit 11 processes the amount and pressure, the data of the acceleration from the acceleration measuring unit 6, further frequency analysis and a vibration frequency analysis result of the gas turbine 2 by means 13, the state of the gas turbine 2 or the like in the state grasping unit 12 grasps the combustion characteristics of each combustor 23 in the combustion characteristic grasping means 14. そして調整量決定手段１６で、この状態把握手段１２および燃焼特性把握手段１４で把握した内容に基づき、ガスタービン２で燃焼振動が発生しないような対策、すなわちメイン燃料流量制御弁２８及びメイン燃料供給弁２９、パイロット燃料流量制御弁３１及びパイロット燃料供給弁３２、バイパス弁３５、入口案内翼２６を調整するか否か、および、調整する場合にはその調整部位と調整量を決定する。 The adjustment amount determining unit 16, based on the contents grasped in this state grasping unit 12 and the combustion characteristic grasping means 14, measures such as combustion vibration in the gas turbine 2 is not generated, i.e. the main fuel flow rate control valve 28 and the main fuel supply valve 29, the pilot fuel flow rate control valve 31 and the pilot fuel supply valve 32, the bypass valve 35, whether to adjust inlet guide vanes 26, and, in the case of adjustment determines the adjustment amount and the adjustment parts. そしてその調整量決定手段１６の決定結果は、出力手段１７により制御器８に出力される。 The determination result of the adjustment amount determination unit 16 is output to the controller 8 by the output unit 17.
またこの調整量決定手段１６は、後記するように燃焼振動が発生したとき、それを抑制するため制御系設定に対して望ましい補正を行うが、所定時間監視して燃焼振動が落ち着いているようであれば元の制御系設定に戻す、あるいは補正量を低減する機能を備え、ガスタービンの熱容量などによる一時的な不安定燃焼現象時には燃焼安定性を維持すべく制御系の調整をおこない、また、不安定現象が解消すれば当初設定した制御系設定に戻す、あるいは補正量を低減し、特別の場合を除いてメーカやお客様の意図した制御系設定でガスタービンを運用する機能を有している。 Also this adjustment amount determination means 16, when the combustion oscillation has occurred as described later, performs the desired correction to the control system set to suppress it, like combustion oscillation by a predetermined time monitoring is calm back to the original control system settings if, or a function of reducing the correction amount, at the time of temporary unstable combustion phenomena due to the heat capacity of the gas turbine to adjust the control system to maintain the combustion stability and, has a function of instability phenomena return to the control system settings initially set if eliminated, or reduced correction amount, to operate the gas turbine with the intention of manufacturers and customers, except when special control system setting .
図２は、本発明によるガスタービン制御方法のフロー図である。 Figure 2 is a flow diagram of a gas turbine control method according to the present invention. この図２に示したフロー図は、ガスタービン２を稼働させるためのプログラムの一部として組み込まれるものであり、ガスタービン２が稼働している間、所定時間毎に一連の処理を実行する。 FIG 2 flow shown in figure, which is incorporated as part of a program for operating the gas turbine 2 is performed during a series of processes every predetermined time the gas turbine 2 is running.
ステップＳ１０で処理がスタートすると、まずステップＳ１１で図１（Ａ）のプロセス量計測部４、圧力変動測定部５、加速度測定部６から制御器８を介して転送されたプロセス量や圧力、加速度のデータが入力手段１１で受けとられ、状態把握手段１２、周波数解析手段１３に送られる。 When the processing in step S10 is started, first, the process amount measuring unit 4, the pressure fluctuation measuring unit 5, the process amount and pressure is transferred via the controller 8 from the acceleration measuring unit 6 in FIG Step S11 1 (A), acceleration data is received by the input unit 11, the state grasping unit 12, are sent to the frequency analysis means 13.
状態把握手段１２では、プロセス量計測部４で計測されたガスタービン２に供給される燃料の特性の把握、ガスタービン２に異常がないかどうかの診断等が行われる。 In the state grasping unit 12, grasp the characteristics of the fuel supplied to the gas turbine 2 measured by the process amount measuring unit 4, whether there is no abnormality in the gas turbine 2 diagnosis is performed. ガスタービン２に供給される燃料の特性の把握は、例えば図示していないタンク内に貯えられている燃料が時間の経過と共にタンク内で重い分子が下降し、軽い分子が上昇する結果、ガスタービン２に供給される燃料成分（カロリー）がタンク内の燃料残量等に応じて変動するためである。 Understand the characteristics of the fuel supplied to the gas turbine 2, for example, result fuel being stored in a tank (not shown) is heavy molecules in the tank descends over time, lighter molecules increases, the gas turbine fuel component supplied to the 2 (calories) is to vary depending on the fuel quantity or the like in the tank. そのためガスタービン２に供給されている燃料成分に応じ、プロセス量計測部４としてタンクからガスタービン２に至る燃料系統にカロリーメータ、燃料の組成を測る測定器等を設け、得られる燃料のカロリーや組成のデータに基づき、燃空比を増減する際の調整量を状態把握手段１２で決定する。 Therefore depending on the fuel component is supplied to the gas turbine 2, the calorimeter from the tank as a process amount measuring unit 4 to the fuel system leading to the gas turbine 2, a measuring instrument or the like for measuring the composition of the fuel provided, calories obtained fuel Ya based on the data of the composition, it is determined in the state grasping unit 12 an adjustment amount at the time of increasing or decreasing the fuel-air ratio.
なお、プロセス量計測部４で燃料のカロリーや組成をリアルタイムで計測するのではなく、予め、タンク内の燃料の残量と燃料成分の変化との関係を計測し、これに基づいて調整量を決定するためのテーブルやチャートを作成しておくようにしてもよい。 Instead of measuring the calories and composition of the fuel in real time in the process amount measuring unit 4, in advance, by measuring the relationship between the change of the remaining amount and the fuel component of the fuel in the tank, the adjustment amount based on this tables and charts for determining it is advisable to create a. その場合、プロセス量計測部４ではタンク内の燃料の残量を計測し、計測された燃料の残量に基づいて燃空比を増減する際の調整量を決定する。 In that case, the remaining amount of fuel in the tank in the process amount measuring unit 4 measures, to determine the adjustment amount when increasing or decreasing the fuel-air ratio based on the remaining amount of the measured fuel. また、タンクからの供給だけでなく、パイプラインにより燃料を供給される場合も同様にしてもよい。 Further, not only the supply from the tank, may be same when the fuel is supplied by pipeline.
ガスタービン２に異常がないかどうかの診断は、プロセス量計測部４で計測されたガスタービン２の各部の温度や流量のデータに基づき、ガスタービン２の異常の有無を判断するもので、例えば、ガスタービン２の特定部分の温度が予め設定した閾値以上に上昇していたり、特定部分の流量が閾値以下に低下していた場合等に、ガスタービン２自体に異常が発生していると判断する。 Diagnosis of whether there is an abnormality in the gas turbine 2 on the basis of the data of the temperature and flow rate of each part of the process amount measuring unit 4 gas turbine 2 measured by, intended to determine the presence or absence of the abnormal gas turbine 2, for example, , determined or has risen above a threshold temperature of the particular portion of the gas turbine 2 is preset, such as when the flow rate of the specific portion had dropped below the threshold value, an abnormality in the gas turbine 2 itself occurs to. そして状態把握手段１２は、ガスタービン２に異常があるとの判断がなされた場合、アラームや警告ランプ等の報知手段によってガスタービン２に異常が生じていることをオペレータ等に向けて報知する。 The condition analysis unit 12, if the determination that there is an abnormality in the gas turbine 2 is made to notify toward that an abnormality in the gas turbine 2 is caused by the notification means such as an alarm or a warning lamp on the operator or the like.
ガスタービン２に異常が認められない場合、次のステップＳ１２で周波数解析手段１３で内圧変動や加速度の周波数解析、およびセンサの異常診断が行われる。 If an abnormality in the gas turbine 2 is not recognized, the frequency analysis of the pressure fluctuation and the acceleration by the frequency analyzing means 13 at the next step S12, and the abnormality diagnosis of the sensor is performed. 周波数解析手段１３は、各燃焼器２３において圧力変動測定部５で計測された圧力変動測定値に基づき、例えば圧力の変動（振動）の周波数解析（高速フーリエ変換：ＦＦＴ）を行う。 Frequency analyzing means 13, based on the pressure variation measurement value measured by the pressure fluctuation measuring unit 5 in each combustor 23, for example, a frequency analysis of the fluctuation of the pressure (vibration) (Fast Fourier transform: FFT) performing. 図５は、圧力変動測定部５により測定された圧力変動測定値に基づき、周波数解析手段１３が周波数解析を行った結果の一例である。 Figure 5 is based on the pressure variation measurement value measured by the pressure fluctuation measuring unit 5, which is an example of a result of the frequency analysis means 13 performs frequency analysis. 横軸は周波数、縦軸は振動の強度（レベル）を示している。 The horizontal axis represents frequency, and the vertical axis indicates the intensity of the vibration (level). なお、周波数解析手段１３は、加速度測定部６で計測された加速度測定値に基づいて加速度の周波数解析を行うこともできる。 The frequency analysis means 13 can also perform frequency analysis of the acceleration based on the acceleration measured values ​​measured by the acceleration measuring unit 6.
この図５に示されているように、燃焼器２３において発生する燃焼振動（圧力振動及び加速度振動）は、複数の振動の周波数を有し、各周波数の振動はそれぞれ複雑な要因により発生しているため、画一的な制御、あるいは一つのパラメータを制御することだけでは振動を抑えることが難しい。 As shown in FIG. 5, the combustion oscillation generated in the combustor 23 (pressure oscillations and acceleration oscillations) has a frequency of a plurality of vibration, generated by respective complex factors vibration of each frequency are therefore only to control uniform control, or one of the parameters it is difficult to suppress the vibration. また、振動数によってガスタービン２に与える影響が異なり、同じ振動強度でもある周波数では許容範囲であっても、他の周波数においては致命的である場合もありうる。 Also, different impact on the gas turbine 2 by frequency, at a frequency which is also the same vibration intensity even allowable range, in other frequencies may sometimes be fatal. これらの点からガスタービン２の運転条件の制御は、振動の周波数に応じて複数のパラメータに対して行う必要がある。 Control of the operating conditions of the gas turbine 2 from these points, it is necessary to perform for a plurality of parameters according to the frequency of vibration.
そのため周波数解析手段１３は、図６に示すように、内圧変動や加速度の周波数解析結果を複数（ｎ）の周波数帯に区切って周波数帯別解析結果として出力する。 Therefore the frequency analyzing means 13, as shown in FIG. 6, and outputs the frequency analysis result of pressure fluctuations or accelerations as a result each frequency band analysis separated the frequency band of the plurality (n). ここで周波数帯とは、周波数解析手段１３が周波数解析を行った結果に基づいて対応を行う最小単位となる周波数領域である。 Here, the frequency band is a frequency range which is a minimum unit for performing corresponding based on the result of frequency analysis means 13 performs frequency analysis. 例えば図５において振動は、主に０〜５０００Ｈｚで発生しているから、周波数範囲を０〜５０００Ｈｚとし、その周波数範囲を適当な大きさの周波数帯に区切り、ｎ個に分割する。 For example vibrations in Figure 5, because they occur primarily in 0～5000Hz, the frequency range and 0～5000Hz, delimiting the frequency range to the frequency band of the appropriate size, it is divided into n. 例えば、５０Ｈｚ毎に区切るとすると、ｎ＝１００となる。 For example, when separating every 50 Hz, the n = 100. なお、この周波数帯は、必ずしも一定の大きさである必要はない。 Note that this band is not necessarily constant magnitude. 周波数解析手段１３は、上記のようにして得た圧力又は加速度の周波数帯別解析結果を、状態把握手段１２に出力する。 Frequency analyzing means 13, a frequency band different analysis results obtained pressure or acceleration as described above, and outputs to the state grasping unit 12.
また、周波数解析手段１３は、圧力変動測定部５、加速度測定部６において圧力測定器や加速度測定器自体、あるいは圧力測定器や加速度測定器から出力されるデータが、入力手段１１に入力されるまでのデータ転送系統に異常がないか否かも診断する。 The frequency analysis means 13, data output from the pressure measuring device and the acceleration measuring device itself or the pressure measuring device and the acceleration measuring device, the pressure fluctuation measuring unit 5, the acceleration measuring unit 6 are input to the input unit 11 abnormality data transfer system until the diagnosis may not or not. これは、圧力測定器や加速度測定器あるいはデータ転送系統に異常がある場合、正常な制御ができなくなるからで、例えば電源周波数成分（例えば６０Ｈｚ）のノイズや全周波数帯域にわたってランダム状のノイズが乗ったり、また、数十Ｈｚ未満の領域、特に直流成分でパルス状ノズルが乗ると、図５に示した本来のレベルに比較して全体に上昇したレベルの信号になったりする。 This means that if there is an abnormality in the pressure measuring instrument and the acceleration measuring device or data transfer system, because can not be normally controlled, random-like noise riding over noise and the entire frequency band of, for example, power supply frequency component (e.g., 60Hz) or, also, the region of less than a few tens Hz, especially pulse-like nozzle ride DC component, or become elevated levels of signals throughout compared to the original levels shown in FIG. また、圧力測定器や加速度測定器自体が劣化した場合、全周波数帯域にわたってレベルが下がるから、周波数解析手段１３で振動レベルが予め設定した範囲から外れているか否かを判断し、範囲から外れた場合に圧力測定器や加速度測定器、あるいはデータ転送系統に異常があると判定する。 Also, if the pressure measuring device and the acceleration measurement device itself has deteriorated, because the level is lowered over the entire frequency range, it is determined whether the vibration level in the frequency analyzing means 13 is out of the preset range, out of the range It determines that there is an abnormality in the pressure measuring device and the acceleration measuring device, or a data transfer system in the case. なおこの判定のため、周波数解析手段１３で上記したようなパターンの解析結果が得られた場合に、これを検出できるような閾値を予め設定しておくことで、データ転送系統に異常が生じた場合もそれを容易に判定することができる。 Note For this determination, when the analysis result of the pattern as described above in the frequency analyzing means 13 is obtained, by previously setting a threshold that can detect this abnormality occurs in data transfer systems If it is possible to determine it easily.
なおここで周波数解析手段１３に、圧力測定器や加速度測定器を複数組設けておいてこれら複数組の測定結果を比較し、それによって圧力測定器や加速度測定器、あるいは圧力測定器や加速度測定器からのデータ転送系統に異常が発生したか否かを判定しても良い。 Note here the frequency analyzing means 13 compares the measurement results of the plurality of sets in advance a plurality of sets provided the pressure measuring device and the acceleration measuring device, whereby the pressure measuring device and the acceleration measuring device, or pressure measuring device and an acceleration measurement abnormality data transfer system from the vessel may be determined whether or not occurred. また、加速度測定部６は、燃焼器２３自体の振動を加速度として検出するため、１つの加速度測定部６で複数の燃焼器２３で発生する燃焼振動を監視しても良い。 The acceleration measuring unit 6, in order to detect the vibration of the combustor 23 itself as an acceleration, may monitor the combustion vibration generated in a single acceleration measuring unit 6 at a plurality of combustors 23. この場合、一つの燃焼器２３に設けられた圧力変動測定部５がセンサ異常と判断されても、加速度測定部６によって燃焼振動を検知することができ、さらに加速度測定部６を複数設けた場合は、圧力変動測定部５で燃焼振動を検知しなくとも少なくとも二つの加速度測定部６で燃焼振動を検知した場合、燃焼振動が発生していると判定することで信頼性を高めることもできる。 In this case, even if the pressure fluctuation measuring unit 5 provided in one of the combustor 23 is determined to be sensor abnormality, it is possible to detect the combustion oscillation by the acceleration measuring unit 6, further if the acceleration measuring unit 6 has plurality , when detecting combustion vibrations at least two acceleration measuring unit 6 without detecting the combustion oscillation by the pressure fluctuation measuring unit 5, it is also possible to improve reliability by determining the combustion oscillation has occurred.
再度図２に戻って、こうして周波数解析が行われるわけであるが、この処理が２サイクル目以降であって前の処理サイクルで何らかの調整を行っている場合、次のステップＳ１３で調整を行ったことによる効果の評価が行われる。 Returning again to FIG. 2, thus it is not the frequency analysis is performed, if the process is performing some adjustments in the previous processing cycle to a second and subsequent cycles, it was adjusted in the next step S13 evaluation of the effect is performed by. これは状態把握手段１２による圧力又は加速度の周波数帯別解析結果により、燃焼振動が直ちに調整の必要な状態であるか否か、燃焼振動が生じていないものの直ちに調整する必要がある燃焼振動の予兆が生じている状態であるか否か、を予め設定した閾値と比較して判定するものである。 This is because the state grasping unit 12 pressure or acceleration frequency band by analysis of by combustion vibration whether a necessary condition immediately adjusted, the combustion oscillation of the sign that it is necessary to adjust immediately although the combustion vibration does not occur whether or not the state has occurred, it is to determine by comparing with a preset threshold value.
その結果、管理値を逸脱、または燃焼振動の予兆があると判定（Ｙｅｓ）された場合、ステップＳ１４でそのときの前回の処理サイクルで行った調整内容と、その結果変化した稼働状態のデータを図１（Ｂ）のデータベース１５に追加・更新する。 As a result, if it is determined the control value deviation, or that there is a sign of the combustion oscillation (Yes), the adjustments performed in the previous processing cycle at that time at step S14, the resulting data changed operation state Add and update the database 15 of FIG. 1 (B).
そしてＸ １１−１ 、Ｘ １１−２ 、……、Ｘ １１−ｎ 、Ｘ １２−１ 、Ｘ １２−２ 、……、Ｘ ２２−ｎはプロセス量、Ｙ ｉ１−１ 、Ｙ ｉ１−２ 、……、Ｙ ｉ１−ｎ 、Ｙ ｉ２−１ 、Ｙ ｉ２−２ 、……、Ｙ ｉｎ−ｎは各周波数帯での振動強度の最大値である。 The X 11-1, X 11-2, ......, X 11-n, X 12-1, X 12-2, ......, X 22-n is the process variable, Y i1-1, Y i1-2, ......, Y i1-n, Y i2-1, Y i2-2, ......, Y in-n is the maximum value of the vibration intensity at each frequency band. 即ち、データベース１５では、プロセス量及び各周波数帯での振動強度の最大値Ｙ ｉｎが時刻ｔ１、ｔ２…毎に整理されて格納されており、制御器８及び周波数解析手段１３からこれらのデータが時々刻々とデータベース１５に送信されてくると、それらのデータがデータベース１５に追加記憶される。 That is, in the database 15, the maximum value Y in the vibration intensity of the process amounts and the frequency band is stored are organized time t1, t2 ... in each, these data from the controller 8 and the frequency analyzer 13 When transmitted in every moment and the database 15, these data are additionally stored in the database 15.
データベース１５に蓄積される振動強度のデータは圧力振動のみでも、加速度振動のみでもよく、圧力振動及び加速度振動の両方でもよい。 Data of the vibration intensity accumulated in the database 15 in only the pressure vibration may be only acceleration vibration may be both pressure oscillations and acceleration oscillations. 一例として、図７の時刻ｔ１のときはバイパス弁３５の弁開度がＸ １１−１であり、パイロット比がＸ １２−１ 、大気温度がＸ ２１−１ 、発電機の負荷（ＭＷ）がＸ ２２−１で、第１周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉ１−１ 、第２周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉ２−１ 、第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉｎ−１であることを示している。 As an example, a X 11-1 valve opening of the bypass valve 35 is at time t1 in FIG. 7, the pilot ratio X 12-1, atmospheric temperature is X 21-1, the generator load (MW) are in X 22 - 1, the maximum vibration intensity at the maximum value of the vibration strength in the first frequency band is Y i1-1, the maximum value of the vibration strength in the second frequency band is Y I2-1, the n frequency band It indicates that a value is Y in-1. 同様に時刻ｔ２のときは、バイパス弁３５の弁開度がＸ １１−２ 、パイロット比がＸ １２−２ 、大気温度がＸ ２１−２ 、発電機の負荷がＸ ２２−２であり、第１周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉ１−２ 、第２周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉ２−２ 、第ｎ周波数帯での振動強度の最大値がＹ ｉｎ−２であることを示している。 When the time t2 in the same manner, the valve opening of the bypass valve 35 is X 11-2, the pilot ratio X 12-2, atmospheric temperature is X 21-2, the load of the generator is X 22-2, first 1 the maximum value of the vibration intensity in the frequency band Y i1-2, the maximum value of the vibration strength in the second frequency band is Y I2-2, the maximum value of the oscillation intensity at the n-th frequency band at Y in-2 it is shown that there is.
こうしてデータベース１５にデータが追加・修正されると、次のステップＳ１５で発生している燃焼振動の特性が算出される。 Thus the data in the database 15 is added or modified, the characteristics of the combustion oscillation that occurs in the following step S15 is calculated. これは、燃焼特性把握手段１４によってデータベース１５に格納された、周波数解析手段１３からの圧力又は加速度の周波数帯別解析結果と、プロセス量計測部４からのプロセス量とに基づき、燃焼特性をモデル化するための数式モデルの構築である。 This was stored in the database 15 by the combustion characteristic grasping unit 14, model and specific analysis results frequency band of pressure or acceleration from the frequency analyzing means 13, based on the process variable from the process amount measuring unit 4, the combustion characteristics it is the construction of a mathematical model for the reduction.
例えば、燃焼器２３の数をｍ、モデル化すべき周波数帯数をｎとすると、下記式（１）のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。 For example, the number of combustors 23 m, and the frequency band number to be modeled is n, to model the pressure variation in the multiple regression model, such as Equation (1).
Ｙ ｉｊ ＝ａ ｉｊ，０ ＋ａ ｉｊ，１ ×Ｘ １１ ＋ａ ｉｊ，２ ×Ｘ １２ Y ij = a ij, 0 + a ij, 1 × X 11 + a ij, 2 × X 12
＋ａ ｉｊ，３ ×Ｘ ２１ ＋ａ ｉｊ，４ ×Ｘ ２２ …………（１） + A ij, 3 × X 21 + a ij, 4 × X 22 ............ (1)
Ｙ ｉｊ ：第ｉ燃焼器（ｉ＝１、２、・・・、ｍ）の第ｊ周波数帯（ｊ＝１、２、・・・、ｎ）の最大振幅値 Ｘ １１ ：操作量１の値（本例では、バイパス弁３５の弁開度） Y ij: the i combustor (i = 1,2, ···, m ) j-th frequency band of the (j = 1,2, ···, n ) of the maximum amplitude value X 11: Operation amount 1 value (in this example, the valve opening of the bypass valve 35)
Ｘ １２ ：操作量２の値（本例では、パイロット比） X 12: Operation amount 2 value (in this example, the pilot ratio)
Ｘ ２１ ：操作量できない状態量１の値（本例では、気象データ） X 21: operation quantity can not state amount 1 value (in this example, weather data)
Ｘ ２２ ：操作できない状態量２の値（本例では、発電機の負荷（ＭＷ）） X 22: a value state variable 2 which can not be operated (in this example, the generator load (MW))
ａ ｉｊ，０ 、ａ ｉｊ，１ 、ａ ｉｊ，２ 、ａ ｉｊ，３ 、ａ ｉｊ，４ ：係数パラメータである。 a ij, 0, a ij, 1, a ij, 2, a ij, 3, a ij, 4: is a coefficient parameter.
そして燃焼特性把握手段１４は、データベース１５に時刻（ｔ１、ｔ２…）ごとに整理して格納された最大振幅値Ｙ ｉｊ 、操作量Ｘ １１ 、Ｘ １２ 、操作できない状態量Ｘ ２１ 、Ｘ ２２を用い、上記（１）式の係数パラメータａ ｉｊ，０ 、ａ ｉｊ，１ 、ａ ｉｊ，２ 、ａ ｉｊ，３ 、ａ ｉｊ，４を求める。 The combustion characteristic grasping means 14, the maximum amplitude value Y ij stored in organized by time (t1, t2 ...) in the database 15, the operation amount X 11, X 12, the state quantity X 21, X 22 which can not be operated using the above equation (1) of the coefficient parameters a ij, 0, a ij, 1, a ij, 2, a ij, 3, seeking a ij, 4. 係数パラメータａ ｉｊ，０ 、ａ ｉｊ，１ 、ａ ｉｊ，２ 、ａ ｉｊ，３ 、ａ ｉｊ，４の解法には、例えば最小二乗法が用いられる。 The coefficient parameters a ij, 0, a ij, 1, a ij, 2, a ij, 3, a ij, 4 Solving, for example the least squares method is used.
ここで最大振幅値Ｙ ｉｊとは、圧力変動測定部５及び加速度測定部６により測定された測定結果のデータを、周波数解析手段１３にてＡ／Ｄ変換して周波数解析した結果をｎ個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間（ｔ１、ｔ２…）内に得られた最大振幅値である。 Here, the maximum amplitude value Y ij, the data of the measurement results measured by the pressure fluctuation measuring unit 5 and the acceleration measuring unit 6, in the frequency analyzing means 13 the result of frequency analysis by A / D conversion of n Separate the frequency band, the maximum amplitude values ​​obtained time with the frequency band of each (t1, t2 ...) within. すなわち前記した図６においては、第１周波数帯の最大振幅値がＹ ｉ１ 、第２周波数帯の最大振幅値がＹ ｉ２ 、第ｎ周波数帯の最大振幅値がＹ ｉｎであることが示されている。 That is, in FIG. 6 described above, the maximum amplitude value of the first frequency band is Y i1, the maximum amplitude value of the second frequency band is Y i2, the maximum amplitude value of the n-th frequency band is shown to be Y in there.
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではなく、また、モデル構造として線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルやニューラルネットワーク等の非線形モデルとしてもよい。 In the above, for convenience of explanation, the operation amount of the two variables, but describes a model formula state quantity that can not be operated as a two variables, not limited to the particular two variables, also linear primary as a model structure Although described as a formula, or as a non-linear model such as a second- or higher-order model or a neural network. また、ガスタービン２から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、質量収支等の法則に基づいて変換した値を用いてもよい。 Further, although described as a model expression using a state quantity that can not to have been manipulated variable and the operation input from the gas turbine 2, it may be used transformed values ​​based on the law of such mass balance.
そして燃焼特性把握手段１４は、時刻ｔ１、ｔ２…毎に得られる上記数式モデル（１）を用い、燃焼振動の発生し易い領域を求める。 The combustion characteristic grasping means 14, time t1, with t2 ... the mathematical model obtained for each (1), obtaining the easily generated region of combustion oscillation. 例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ' １１ 、Ｘ' １２ 、Ｘ' ２１及びＸ' ２２である時の、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ' ｉｊは、次式（２）で求められる。 For example, the operation amount 1, the operation amount 2, the state quantity 1 that can not be operated, the state quantity 2 do not work, when X '11, X' 12, X is '21 and X' 22, respectively, of the i combustor No. pressure fluctuation prediction value Y 'ij of the j frequency band is determined by the following equation (2).
Ｙ' ｉｊ ＝ａ ｉｊ，０ ＋ａ ｉｊ，１ ×Ｘ' １１ ＋ａ ｉｊ，２ ×Ｘ' １２ Y 'ij = a ij, 0 + a ij, 1 × X' 11 + a ij, 2 × X '12
＋ａ ｉｊ，３ ×Ｘ' ２１ ＋ａ ｉｊ，４ ×Ｘ ２２ …………（２） + A ij, 3 × X ' 21 + a ij, 4 × X 22 ............ (2)
従って上記したように、係数パラメータａ ｉｊ，０ 、ａ ｉｊ，１ 、ａ ｉｊ，２ 、ａ ｉｊ，３ 、ａ ｉｊ，４は、例えば最小二乗法により求められている。 Thus, as described above, coefficient parameters a ij, 0, a ij, 1, a ij, 2, a ij, 3, a ij, 4 are provided for example determined by the least squares method.
前記した図６に示すように、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯（周波数帯１〜ｎ）の最大振幅値には、燃焼器２３や周囲の設備の構造面から閾値Ｚ ｉ１ 、Ｚ ｉ２ 、…Ｚ ｉｎが設けられている。 As shown in FIG. 6 described above, the maximum amplitude value of the j frequency band of the i combustor (frequency band 1 to n), the threshold value Z i1 from the structural surface of the combustor 23 and the surrounding equipment, Z i2, ... Z in is provided. その閾値Ｚ ｉ１ 、Ｚ ｉ２ 、…Ｚ ｉｎは周波数解析手段１３に格納されており、ここで閾値Ｚ ｉ１ 、Ｚ ｉ２ 、…Ｚ ｉｎは、各周波数帯において許容できる最高の振動強度を示す値である。 The threshold Z i1, Z i2, ... Z in is stored in the frequency analyzing means 13, wherein the threshold Z i1, Z i2, ... Z in is a value that indicates the highest vibration strength acceptable in each frequency band is there. またこの閾値Ｚ ｉ１ 、Ｚ ｉ２ 、…Ｚ ｉｎは、例えば、その周波数の振動により共振する部材や構造があるか、損傷を受け易い部材や構造があるか、どのくらいの強度の振動まで許容できるか等により決定される。 Also if this threshold value Z i1, Z i2, ... Z in , for example, there is a member or structure which resonates by the vibration of that frequency, there is liable members or structures damaged, acceptable to vibration of how much strength It is determined by the like.
周波数解析手段１３から送られてきた第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の最大振幅値の閾値をＺ ｉｊとすると、 When the threshold value of the maximum amplitude value of the j frequency band of the i combustor sent from the frequency analyzing means 13, Z ij,
Ｚ ｉｊ ＝ａ ｉｊ，０ ＋ａ ｉｊ，１ ×Ｘ' １１ ＋ａ ｉｊ，２ ×Ｘ' １２ Z ij = a ij, 0 + a ij, 1 × X '11 + a ij, 2 × X' 12
＋ａ ｉｊ，３ ×Ｘ' ２１ ＋ａ ｉｊ，４ ×Ｘ ２２ …………（３） + A ij, 3 × X ' 21 + a ij, 4 × X 22 ............ (3)
となるＸ' １１ 、Ｘ' １２ 、Ｘ' ２１及びＸ' ２２が存在することになる。 Become X '11, X' 12, X will be '21 and X' 22 are present. 今、制御器８において操作できない状態量１及び操作できない状態量２の値が燃焼特性把握手段１４に入力されたとすると、（３）式のうち、Ｘ' １１及びＸ' １２以外は定数となり、（３）式を満たす（Ｘ' １１ 、Ｘ' １２ ）を容易に求めることができる。 Now, the value of the controller can not be operated in eight states of 1 and inoperable state amount 2 have been inputted to the combustion characteristic grasping means 14, (3) out of the equation, X '11 and X' 12 than is a constant, (3) it is a satisfying (X '11, X' 12 ) to the easily obtained.
一方、制御器８から与えられたα ｋ （ｋ＝１、２、・・・、ｐ）なるゲインにより、 Meanwhile, the controller 8 provided from α k (k = 1,2, ··· , p) by comprising gain,
α ｋ Ｚ ｉｊ ＝ａ ｉｊ，０ ＋ａ ｉｊ，１ ×Ｘ' １１ ＋ａ ｉｊ，２ ×Ｘ' １２ α k Z ij = a ij, 0 + a ij, 1 × X '11 + a ij, 2 × X' 12
＋ａ ｉｊ，３ ×Ｘ' ２１ ＋ａ ｉｊ，４ ×Ｘ ２２ …………（４） + A ij, 3 × X ' 21 + a ij, 4 × X 22 ............ (4)
として（Ｘ' １１ 、Ｘ' １２ ）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯域毎にｐ本の線を求めることができる。 Be determined as the (X '11, X' 12 ), can be obtained a line of p present for each frequency band of each combustor. 図８は、これを示したもので、ここで係数パラメータａ ｉｊ，２が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。 Figure 8 shows the result, wherein if the coefficient parameter a ij, positive 2, straight lines of the upper is likely to occur region, lower minimally occurs region of combustion oscillation. 逆に、係数パラメータａ ｉｊ，２が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。 Conversely, if the coefficient parameter a ij, 2 is negative, the lower straight line is likely to occur region, the upper occurs hardly region of combustion oscillation.
燃焼特性把握手段１４は、制御器８から与えられる第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の最大振幅値の閾値Ｚ ｉｊ （ｉ＝１、２、・・・ｍ、ｊ＝１、２、・・・、ｎ）、ゲインα ｋ （ｋ＝１、２、・・・ｐ）、及び特定の２つ（運転実績である各時刻ｔ１、ｔ２…での操作できない状態量Ｘ ２１ 、Ｘ ２２ ）を除く変数の値（運転実績である各時刻ｔ１、ｔ２…でのＸ １１ 、Ｘ １２ ）と、最小２乗法等により求めた係数パラメータａ ｉｊ，０ 、ａ ｉｊ，１ 、ａ ｉｊ，２ 、ａ ｉｊ，３ 、及びａ ｉｊ，４から、全ての燃焼器２３の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求める。 Combustion characteristic grasping means 14, the threshold Z ij of the maximum amplitude value of the j frequency band of the i combustor supplied from the control unit 8 (i = 1,2, ··· m , j = 1,2, ·· ·, n), the gain alpha k to (k = 1,2, ··· p) , and specific two (each time is operation record t1, t2 ... state quantity X 21 which can not operate at, X 22) the value of the variables except a (X 11, X 12 at each time t1, t2 ..., which is the operation record), Min 2 coefficients determined by multiplicative such parameters a ij, 0, a ij, 1, a ij, 2, a from ij, 3, and a ij, 4, obtains the straight line for all frequency bands of all the combustors 23, based on the procedure of linear programming, likely to occur region finally combustion oscillation, not likely to occur determine the area.
図９は、燃焼特性把握手段１４により求められた、横軸をＸ １１ 、縦軸をＸ １２とする燃焼振動領域の例を示している。 9 is obtained by the combustion characteristic grasping means 14, the horizontal axis X 11, and the vertical axis shows an example of the combustion vibration region according to X 12. この例では、ゲインα ｋごとに等高線のように燃焼振動領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。 In this example, represent the combustion vibration region as contour lines for each gain alpha k, hardly generated region of the central portion is the combustion vibration is prone region to occur as the peripheral portion. なお図９は、上記の通り説明の都合上操作量を２変数としたことに伴い、２次元座標に示されているが、操作量をＮ変数とすればＮ次元座標空間に示される。 Note 9, due to that the convenience operation amount of the street described with two variables, are shown in 2-dimensional coordinates are shown in N-dimensional coordinate space when the operation amount and N variables.
そして調整量決定手段１６は、状態把握手段１２から調整命令を入力したとき、その調整命令に応答し、次のステップＳ１６で現在の運転状態（Ｘ １１ ＝ｘ ａ 、Ｘ １２ ＝ｘ ｂ ）を調整するための対策内容（対策箇所と調整量）を決定する。 The adjustment amount determination unit 16, when inputting the adjustment command from the state grasping unit 12, in response to the adjustment instruction, the current operating state in the following step S16 the (X 11 = x a, X 12 = x b) determining the counter-measures for adjusting (measures position and adjustment amount). このとき、複数の周波数帯域において、最大振幅値Ｙ ｉｊが閾値Ｚ ｉ１ 、Ｚ ｉ２ 、…Ｚ ｉｎを超えている場合、既に設置・稼働が行われている他の同型のガスタービン２において採取されたデータを用い、解析した結果得られた標準的な燃焼特性を示す数式モデルや、ガスタービン２を運転する上で、例えば失火や逆火が発生しないための燃空比の制限値等の制約情報を格納したデータベース１５内の、基礎データベース（図示せず）に記憶された優先順位（優先度）に基づき、優先順位の高い周波数帯域に対して調整を施す。 At this time, in a plurality of frequency bands, the maximum amplitude value Y ij threshold Z i1, Z i2, ... If it exceeds the Z in, it is already collected in the gas turbine 2 other same type installation and operation is being performed using the data, and a mathematical model showing a standard combustion characteristics obtained as a result of analysis, in order to operate the gas turbine 2, for example, misfire or backfire constraints limit such a fuel-air ratio for not occur in the database 15 which stores information based on the underlying database stored in the (not shown) to the priority order (priority), subjected to adjustment for high frequency band priority. ここでは、一例として最も低い周波数帯域の優先度を最も高くし、次は、高周波側の周波数帯域から優先度を順次高く設定している。 Here, the highest priority of the lowest frequency band as an example, the following is to set the priority order higher the frequency band of the high frequency side. これは、最も低い周波数帯域で燃焼振動が生じる場合、ガスタービン２の火が消えやすい状況になっている可能性が高いこと、また高い周波数帯域では、燃焼振動によるエネルギーが大きいため、損傷などを及ぼす影響力が強いからである。 If this is occurring the combustion vibrations in the lowest frequency band, it is likely to fire the gas turbine 2 is in easy circumstances disappear, and in the high frequency band, because the energy is large due to the combustion vibrations, damage, etc. influence on is because strong.
また、調整を施す周波数帯域を選択した後に調整量決定手段１６は、つぎに現在の運転状態（Ｘ １１ ＝ｘ ａ 、Ｘ１２＝ｘ ｂ ）を調整すべき方向を、例えば最急降下法などの最適化手法を用いて決定する。 The adjustment amount determining unit 16 after selecting the frequency band for performing adjustment, then the current operating state direction should be adjusted (X 11 = x a, X12 = x b), for example, optimum, such as the steepest descent method It is determined using the technique. なお、ここで用いる最適化手法は最急降下法に限定されるものではない。 Incidentally, optimization techniques used here are not limited to the steepest descent method.
即ち調整量決定手段１６は、燃焼特性把握手段１４により求めた図９を参照し、現在の運転状態（Ｘ １１ ＝ｘ ａ 、Ｘ １２ ＝ｘ ｂ ）を示す例えば点Ｑ １よりも、より中央部側の線（α ２ ＝０．８）に対して垂直に仮想線Ｌを引き、そのままα ２の線で囲まれた領域内まで延ばしてさらにその仮想線Ｌがα ２の線に当たる位置Ｑ ２ （Ｘ １１ ＝ｘ ｃ 、Ｘ １２ ＝ｘ ｄ ）まで延ばす。 That adjustment amount determination unit 16, with reference to FIG. 9 obtained by the combustion characteristic grasping means 14, the current operating status (X 11 = x a, X 12 = x b) than for example the point Q 1 shows a more central draw a virtual line L perpendicular to the part side of the line (α 2 = 0.8), position Q that strikes the further line of the virtual line L alpha 2 is extended to the area surrounded by the intact alpha 2 lines 2 (X 11 = x c, X 12 = x d) extended to. 次に、点Ｑ ２から図９におけるより中央部側の線（α ３ ＝０．６）に対して垂直に仮想線Ｌを延ばし、調整量決定手段１６が点Ｑ １から点Ｑ ２を経てその仮想線Ｌを延ばす方向が、調整量決定手段１６により決定される調整の方向である。 Then, extending virtual line L perpendicularly from the point Q 2 with respect to the central portion side of the line (α 3 = 0.6) than in FIG. 9, the adjustment amount determining unit 16 through the point Q 2 from the point Q 1 direction to extend the virtual line L, the direction of adjustment determined by the adjustment amount determination unit 16.
このとき調整量決定手段１６では、燃焼特性把握手段１４において燃焼特性が十分に把握できない場合、データベース１５における過去に施した調整とその調整を施すことで生じたガスタービン２の稼働状態の変化とを関連付けた情報を蓄積した、図示していない知識データベースの内容に基づいて調整の方向を決定することができる。 In adjustment amount determination unit 16 at this time, if the combustion characteristics in the combustion characteristic grasping means 14 can not be sufficiently grasped, and the change in the operating state a gas turbine 2 caused by applying an adjustment with the adjustment that has been subjected in the past in the database 15 and storing information that associates, can determine the direction of adjustment based on the content of the knowledge database (not shown). また、ガスタービン２を設置した直後等、データベース１５に十分なデータが蓄積されていない場合には、前記した基礎データベース、および知識データベースに蓄積された、標準的な燃焼特性を示す数式モデル、制約情報、経験情報などに基づき、調整の方向を決定することができる。 Also, like immediately after installing the gas turbine 2, if sufficient data in the database 15 is not stored, the basal database and stored in the knowledge database, mathematical model showing a standard combustion characteristics, the constraint information, on the basis of such experience information, it is possible to determine the direction of adjustment. なお、知識データベースには、熟練した調整員の経験（ノウハウ）に基づいて設定された「症状」と、そのような症状のときに有効な対策とを関連付けた経験情報を格納してもよい。 Incidentally, the knowledge database, and is set based on the skilled coordinators experience (know-how) "symptom" may store experience information that associates the effective measures when such symptoms.
また、上記したような調整を行うに際し、調整量決定手段１６は状態把握手段１２が入力手段１１から得た燃焼特性のデータに基づき、その時点での燃焼特性に応じた補正を加味することができる。 Further, in performing the adjustment as described above, the adjustment amount determining unit 16 based on the data of combustion characteristics of the state grasping unit 12 is obtained from the input unit 11, to be taken into account correction according to the combustion characteristics at that time it can. これら基礎データベース、知識データベースに格納された情報に基づいて施した調整の内容と、それに応じてその後に生じたガスタービン２の状態の変化は、次の処理サイクルでステップＳ１３〜Ｓ１４で評価され、データベース１５に蓄積（反映）され、また、知識データベースの経験情報と異なる場合にはその更新に用いられる。 These underlying database, and the content of the adjustment performed based on the information stored in the knowledge database, subsequent changes in the resulting gas turbine 2 state accordingly is evaluated in step S13~S14 in the next processing cycle, stored in a database 15 (reflected), and, if different from the experience information in the knowledge database used for the update.
そして出力手段１７は、ステップＳ１７において、調整量決定手段１６により決定された調整の方向を示すデータを制御器８に出力する。 The output unit 17 in step S17, and outputs data indicating the direction of adjustment determined by the adjustment amount determination unit 16 to the controller 8. そのため制御器８は、出力手段１７から入力した上記調整の方向を示すデータに基づき、操作機構７を制御してメイン燃料流量制御弁２８、パイロット燃料流量制御弁３１、バイパス弁３５、及び入口案内翼２６等を操作し、バイパス弁開度Ｘ １１ 、パイロット比Ｘ １２をそれぞれ変化させる。 Therefore the controller 8, based on the data indicating the direction of the adjustment input from the output unit 17, the main fuel flow rate control valve 28 controls the operating mechanism 7, the pilot fuel flow rate control valve 31, bypass valve 35, and inlet guide operating the blade 26 or the like, the bypass valve opening X 11, changing each pilot ratio X 12. 即ち制御器８は、出力手段１７から入力した点Ｑ １から点Ｑ ２に移行するような調整指示に対し、バイパス弁開度Ｘ １１をｘ ａからｘ ｃまで変化させ、パイロット比Ｘ １２をｘ ｂからｘ ｄまで変化させるようメイン燃料流量制御弁２８、パイロット燃料流量制御弁３１、バイパス弁３５、及び入口案内翼２６の少なくともいずれか一つを制御する。 That controller 8 to adjust instruction to transition from Q 1 point inputted from the output unit 17 to the point Q 2, the bypass valve opening X 11 is changed from x a to x c, the pilot ratio X 12 the main fuel flow rate control valve 28 to vary from x b to x d, the pilot fuel flow rate control valve 31, and controls at least one of the bypass valve 35 and the inlet guide vane 26,.
更に、点Ｑ ２から先に仮想線Ｌが延びる方向への調整指示に対しても、同様に、バイパス弁開度Ｘ １１ 、メイン燃料流量とパイロット燃料流量の和である全燃料流量とパイロット燃料流量との比、すなわちパイロット燃料流量／全燃料流量であるパイロット比Ｘ １２をそれぞれ変化させる。 Moreover, even for adjustment instruction from the point Q 2 in the direction of the imaginary line L extending in the first, likewise, the bypass valve opening X 11, total fuel flow and the pilot fuel is the sum of the main fuel flow rate and the pilot fuel flow rate the ratio of the flow rate, i.e. changing the pilot fuel flow rate / pilot ratio X 12 is a total fuel flow rate, respectively. ここで制御器８は、パイロット比Ｘ １２を上げる場合、パイロット燃料流量を変えずに全燃料流量を下げるように調整することも可能であるし、もしくは全燃料流量を変えずにパイロット燃料流量を上げるように調整することも可能である。 Here, the control unit 8, when increasing the pilot ratio X 12, it is also possible to adjust to lower the total fuel flow rate without changing the pilot fuel flow rate, or the pilot fuel flow rate without changing the total fuel flow rate it is also possible to adjust so as to increase.
一方、図２におけるフロー図のステップＳ１３で閾値との比較の結果、管理値を逸脱しておらず、しかも燃焼振動の予兆が無い場合、処理はステップＳ１８に進み、プロセス量計測部４で計測したプロセス量に基づき、前回の処理サイクル時とのガスタービン２の稼働パラメータの変化の有無、すなわち燃焼器２３に供給する燃料流量又は空気流量の少なくとも一方が補正されているか否かを判定する。 On the other hand, the result of comparison with the threshold value in step S13 of the flow diagram in FIG. 2, not deviate from the control value, moreover if there is no sign of the combustion oscillation, the process proceeds to step S18, measured by the process amount measuring unit 4 based on the process variable, it determines whether or not the presence or absence of a change in the operating parameters of the gas turbine 2 and the previous processing cycle, i.e. at least one of the fuel flow rate or air flow rate supplied to the combustor 23 is corrected. その結果、稼働状態に変化がなければステップＳ２０に進み、稼働パラメータに変化があればステップＳ１４と同様、前回の処理サイクルで行った調整内容と、その結果変化した稼働状態のデータを図１（Ｂ）のデータベース１５に追加・更新する。 As a result, if there is no change in the operational state the process proceeds to step S20, similar to step S14 if there is a change in the operational parameters, and adjustments performed in the previous processing cycle, FIG. 1 the resulting data changed operation state ( to add and update the database 15 of B).
そして次のステップＳ２０でステップＳ１３と同様、状態把握手段１２による圧力又は加速度の周波数帯別解析結果により、燃焼振動が調整の必要の無い安定状態かどうかが判定され、安定状態ではなくて調整が必要であるか、燃焼振動が生じていないが直ちに調整する必要がある、すなわち燃焼振動の予兆が生じている状態である場合は処理がステップＳ１１に戻り、以上説明してきたことが繰り返され、また充分安定であればステップＳ２１に進み、前の処理サイクルにおけるステップＳ１７の補正量の出力で行った調整の方向を示すデータを「０」とし「補正量のリセット」を行なう。 Then similarly to the step S13 in the next step S20, the state grasping unit 12 pressure or acceleration frequency band by analysis of by combustion vibration it is determined whether unnecessary stable state of adjustment, is adjusted rather than the steady state which are necessary but the combustion vibrations do not occur it is necessary to adjust immediately, that is, a state in which the sign of the combustion oscillation has occurred the process returns to step S11, is repeated What has been described above, also the process proceeds to step S21 if sufficiently stable, the data indicating the direction of adjustment made in the output of the correction amount in step S17 in the previous processing cycle is "0", performing "correction amount of reset." なお、ステップ２０ではステップ１３で利用する管理値よりも安全側の閾値を用いてもよい。 It is also possible to use the threshold value of the safety side of the control values ​​to be used in Step 20 In Step 13.
即ち補正の結果、燃焼振動も燃焼振動の予兆もなく、燃焼が安定していると判断される場合、燃焼振動は気象状況や熱容量の変化等で突発的に発生した可能性があり、燃焼振動の発生を抑制するための調整で、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量による設計性能を考慮した運転状態から逸脱した運転となっている可能性があるから、補正した状態を元の初期状態に戻すことで、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱した運転が続けられることが防止され、効率が保たれたガスタービン制御方法及び装置とすることができる。 That result of the correction, no sign of the combustion vibration combustion oscillation, combustion may be determined to be stable, the combustion oscillation has suddenly be caused by changes in weather conditions and the heat capacity, the combustion vibration the adjustment for suppressing the generation, ideal fuel flow was assumed at the time of design, since there is a possibility that a driver deviating from the operation state in consideration of the design performance of the air flow rate, the original correction state by returning to the initial state, an ideal fuel flow rate was assumed at the time of design, it is possible to prevent the operation that deviates from the operating state of the air flow rate is continued, be efficiency kept gas turbine control method and device it can.
以上が本発明の実施例１であるが、この実施例１では、燃焼振動の発生を抑制するための調整により、設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量による設計性能を考慮した運転状態から逸脱した運転となっている場合、補正した状態を初期状態に戻すようにしたが、この場合は母機の消費寿命による劣化などが考慮されないため、消費寿命により最適運転ポイントがずれている場合も初期状態に戻されてしまう。 Implementation is an example 1, in the first embodiment, the adjustment for suppressing the occurrence of combustion oscillation, the ideal fuel flow rate assumed in the design, operating conditions in consideration of the design performance of the air flow or the present invention If a deviating operating from, but the corrected state is returned to the initial state, since the the like deteriorates due to consumption life of the mother machine are not considered in the case, even if the optimum operating point is shifted by consumption life It would be returned to the initial state. そのため、以下に説明する実施例２では、この点も考慮した調整を行えるようにした。 Therefore, in the second embodiment will be described below, and to perform the adjustment in consideration of this point.
図３は本発明によるガスタービン制御方法の実施例２のフロー図である。 Figure 3 is a flow diagram of a second embodiment of a gas turbine control method according to the present invention. この図３のフロー図において、ステップＳ３０〜４０は前記図２で説明した実施例１のフロー図におけるステップＳ１０〜２０と同じ内容であり、図２の実施例１のフロー図におけるステップＳ２１の「補正量のリセット」が無くなって、ステップＳ４０において燃焼振動が充分安定してる場合、ステップＳ３５に処理が戻る点が大きな違いである。 In the flow diagram of FIG. 3, step S30~40 is the same as those in the steps S10~20 in the flow diagram of the first embodiment described in FIG. 2, in step S21 in the flow chart of the first embodiment of FIG. 2 " correction amount reset "is gone, if the combustion vibration is sufficiently stable and in step S40, the process returns regard to step S35 is a significant difference.
すなわち前記図２の場合と同様、ステップＳ３０〜３７では燃焼振動が生じたか予兆がある場合、ステップＳ３３でそれを判断してステップＳ３４から３７で燃焼振動特性の算出、補正量の決定、補正量の出力を行い、ステップＳ３３で予兆も管理値の逸脱もない場合は、ステップＳ３８に進んで前記と同様、プロセス量計測部４で計測したプロセス量に基づき、前回の処理サイクル時とのガスタービン２の稼働パラメータの変化の有無、すなわち燃焼器２３に供給する燃料流量又は空気流量の少なくとも一方が補正されているか否かを判定する。 That same manner as in the case of the Figure 2, if there is any sign has occurred In step S30~37 combustion oscillation, the calculation of the combustion vibration characteristics in 37 from step S34 to determine it in step S33, determination of the correction amount, the correction amount Generate output, when no deviation is also controlled value sign in step S33, similarly to the routine proceeds to step S38, the basis of the process quantities measured by the process amount measuring unit 4, the gas turbine with the previous processing cycle presence or absence of a change in the second operating parameters, i.e. at least one of the fuel flow rate or air flow rate supplied to the combustor 23 determines whether it is correct. その結果、稼働状態に変化がなければステップＳ４０に進み、稼働パラメータに変化があればステップＳ３４と同様、前回の処理サイクルで行った調整内容と、その結果変化した稼働状態のデータを図１（Ｂ）のデータベース１５に追加・更新する。 As a result, if there is no change in the operational state the process proceeds to step S40, similar to step S34 if there is a change in the operational parameters, and adjustments performed in the previous processing cycle, FIG. 1 the resulting data changed operation state ( to add and update the database 15 of B).
そして次のステップＳ４０でステップＳ３３と同様、状態把握手段１２による圧力又は加速度の周波数帯別解析結果により、燃焼振動が調整の必要の無い安定状態かどうかが判定され、安定状態ではなくて調整が必要であるか、燃焼振動が生じていないが直ちに調整する必要がある、すなわち燃焼振動の予兆が生じている状態である場合は処理がステップＳ３１に戻り、以上説明してきたことが繰り返され、また充分安定であればステップＳ３５に戻る。 Then similarly to the step S33 in the next step S40, the state grasping unit 12 pressure or acceleration frequency band by analysis of by combustion vibration it is determined whether unnecessary stable state of adjustment, is adjusted rather than the steady state which are necessary but the combustion vibrations do not occur it is necessary to adjust immediately, that is, a state in which the sign of the combustion oscillation has occurred the process returns to step S31, is repeated What has been described above, also if sufficient stability returns to the step S35. なお、ステップ４０では、ステップ３３で利用する管理値よりも安全側の閾値を用いてもよい。 In step 40, it may be used threshold safety side of the control values ​​to be used in step 33.
そしてこのステップＳ３５で再度、燃焼振動特性の算出を行うわけであるが、今、図４のグラフに示したように燃焼器２３が、例えば局所的に温度がかなり高くなっているとかのストレスが加わって燃焼振動が発生している場合、その燃焼振動を避けるために補正量を材料の疲労温度の９０％程度の許容限界１の閾値に設定したとすると、その状態でガスタービン２の稼動状態を把握し、燃焼振動が充分安定となったことを確認したら母機の消費寿命による劣化などを考慮し、閾値を許容限界２の値に下げてやる。 Then again in step S35, but not perform the calculation of the combustion vibration characteristics, now, a combustor 23, as shown in the graph of FIG. 4, for example, stress Toka local temperature is considerably higher If applied to the combustion vibrations is occurring, when set to about 90% of the threshold of the allowable limit 1 fatigue temperature correction weight material in order to avoid the combustion vibrations, the operating state of the gas turbine 2 in this state to grasp the combustion vibration is considering the deterioration due to consumption life of the mother machine After confirming that sufficient became stable, we'll lower the threshold to a value tolerable 2. そしてステップＳ３６で、許容限界２の閾値を用いた補正量を決定し、ステップＳ３７で補正量を出力する。 Then at step S36, it determines a correction amount using the threshold value of the allowable limit 2, and outputs the correction amount in step S37.
このようにして、燃焼振動発生時には一旦燃焼振動を回避するため、制御系設定に対して望ましい補正を行うが、状態把握手段１２によりタービン２を所定時間監視し、燃焼振動が落ち着いているようであれば母機の消費寿命に関する指標を長期的な寿命評価の観点から評価し、現状の制御系設定が良くないと判断された場合は消費寿命を評価しながら、徐々に制御系設定を初期値の方向に戻し、消費寿命上問題とならない制御系設定まで戻すわけである。 Thus, to avoid once combustion oscillation at the time of combustion oscillation occurs, performs the desired correction to the control system setting, a turbine 2 and a predetermined time monitored by the state grasping unit 12, seems calm combustion oscillation an indication as to the consumption life of the mother machine was evaluated in terms of long-term life evaluation if, while if it is determined that poor control system setting the current and rated consumption life, gradually the initial value of the control system settings back in the direction, which is not returned to the control system settings that do not consume life problems. 従って、ガスタービン本体２１の熱容量などによる一時的な不安定燃焼現象時や経年変化による不安定燃焼時には、燃焼安定性を維持すべく制御系の調整を行うことができ、また、不安定現象が解消すれば消費寿命等の指標を評価しながら制御系設定を徐々に戻すことで、高い効率でガスタービンを運用することができる。 Therefore, when the combustion instability due to transient combustion instability phenomena during or aging due to heat capacity of the gas turbine body 21, it is possible to adjust the control system to maintain the combustion stability, also is instability indicators such as consumer life if overcome by returning gradually control system set by evaluating, it is possible to operate the gas turbine at a high efficiency.
以上種々述べてきたように、本発明になるガスタービン制御方法及び装置は、燃焼振動発生時に一旦燃焼振動を回避し、制御系設定に対して望ましい補正を行うが、所定時間監視して燃焼振動が落ち着いているようであれば元の制御系設定に戻す、あるいは母機の疲労寿命を考慮した設定とする機能を備えたから、ガスタービンの熱容量などによる一時的な不安定燃焼現象時には燃焼安定性を維持すべく制御系の調整を行うことが可能となり、また、不安定現象が解消すれば当初設定した初期設計値に戻す、あるいは母機の疲労寿命を考慮した設定とするため、特別の場合を除いてメーカやお客様の意図した制御系設定でガスタービンを運用することができ、従来のように設計時に想定した理想的な燃料流量、空気流量での運転状態から逸脱 Various described with As we, the gas turbine control method and apparatus according to the present invention avoids the once combustion oscillation at the time of the combustion oscillation occurs, performs the desired correction to the control system setting, the combustion oscillation in a predetermined time monitoring or if such is settled back to the original control system setting, or from having a function to be set in consideration of the fatigue life of the mother machine, the combustion stability during temporary unstable combustion phenomena due to the heat capacity of the gas turbine it is possible to adjust the control system to maintain, also instability return to the initial design value set initially when eliminated, or to the configuration in consideration of fatigue life of the mother machine, except when special in the intended control system set manufacturers and customers can operate the gas turbine Te, assumed in the design, as in the prior ideal fuel flow, departing from the operation state of the air flow rate た運転が続けられる、といったことが防止されて、母機の疲労寿命も考慮した運転状態を維持できる、ガスタービン制御方法及び装置とすることができる。 And operation is continued, it is prevented such, the fatigue life of the mother ship can maintain the consideration to operating conditions, may be a gas turbine control method and apparatus.
本発明によれば、初期の設計効率を長期に渡って維持できるガスタービン制御方法及び装置を提供することができ、燃料を無駄にすることなく発電機等を効率的に運転することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a gas turbine control method and apparatus capable of maintaining over the initial design efficiency of a long, fuel can be operated generator or the like efficiently without wasting.
（Ａ）は、ガスタービン２を制御するための機能的構成を示すためのブロック図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示したガスタービン制御部３における自動調整部９の詳細ブロック図である。 (A) is a block diagram for illustrating the functional configuration for controlling a gas turbine 2, (B) is a detailed block diagram of the automatic adjusting unit 9 in the gas turbine control section 3 shown in (A) is there. 本発明になるガスタービン制御方法の実施例１のフロー図である。 It is a flow diagram of a first embodiment of a gas turbine control method according to the present invention. 本発明になるガスタービン制御方法の実施例２のフロー図である。 It is a flow diagram of a second embodiment of a gas turbine control method according to the present invention. 燃焼振動発生を抑制するための補正量を低減して保存するに当たり、ガスタービン運転が可能な許容限界からなる閾値を複数定めることを説明するためのグラフである。 Upon saving by reducing the correction quantity for suppressing the combustion oscillation occurs is a graph for explaining that define a plurality of thresholds consisting acceptable limits available gas turbine operation. 周波数解析手段による解析結果の一例を示したグラフである。 Is a graph showing an example of the analysis result by the frequency analysis means. 周波数解析手段による周波数帯別解析結果の一例を示したグラフである。 Is a graph showing an example of a frequency band by analysis result of the frequency analysis means. 本発明に用いるデータベースの構成の一例である。 An example of a structure of a database for use in the present invention. 燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。 It is a principle diagram on Estimation Method of combustion oscillation region. 燃焼振動領域の推定例を示す図である。 Is a diagram illustrating an example of estimating the combustion oscillation region. ガスタービンの構成概略を説明するための図である。 It is a diagram for explaining a schematic configuration of a gas turbine. ガスタービン燃焼器の概略構成断面図である。 It is a schematic cross-sectional view of a gas turbine combustor. （Ａ）は周波数解析により得られた情報で燃焼振動を抑制した場合の負荷と弁開度の関係を示したグラフ、（Ｂ）は燃焼振動を抑制のための調整を行ったため、効率が低下した例を示したグラフである。 (A) is a graph showing the relationship between the load and the valve opening degree in the case of suppressing the combustion oscillation in the information obtained by the frequency analysis, (B) has performed the adjustment for suppressing the combustion oscillation, lower efficiency is a graph showing an example of.
１ 制御装置 ２ ガスタービン ３ ガスタービン制御部 ４ プロセス量計測部 ５ 圧力変動測定部（センサ） 1 control device 2 Gas turbine 3 the gas turbine control section 4 process variable measuring unit 5 the pressure fluctuation measuring portion (sensor)
６ 加速度測定部（センサ） 6 acceleration measurement unit (sensor)
７ 操作機構 ８ 制御器 ９ 自動調整部１１ 入力手段１２ 状態把握手段１３ 周波数解析手段１４ 燃焼特性把握手段１５ データベース１６ 調整量決定手段１７ 出力手段 7 operation mechanism 8 controller 9 automatic adjusting unit 11 input unit 12 the state grasping unit 13 frequency analyzing means 14 the combustion characteristic grasping unit 15 database 16 adjustment amount determiner 17 output means
該第４のステップの判断に基づき、前記第３のステップで行った初期設計値の補正をリセットし、初期設計値で運転することを特徴とするガスタービン制御方法。 Based on the determination of the steps of the fourth, the third reset the correction of the initial design value performed in step, a gas turbine control method characterized by operating at the initial design values.
該第４のステップの判断に基づき、前記第３のステップで行った初期設計値の補正値を、徐々に初期設計値に戻しながら運転することを特徴とするガスタービン制御方法。 Based on the determination of the steps of the fourth, the third correction value of the initial design value performed in step, a gas turbine control method characterized by operating gradually returned to the initial design value.
前記第３のステップで行った初期設計値の補正値を、予め定めた前記管理値より小さい複数の閾値に従って、初期設計値に近づく方向に段階的に低減させることを特徴とする請求項２に記載したガスタービン制御方法。 The correction value of the initial design values ​​was carried out in the third step, according to a plurality of threshold values ​​smaller than the predetermined said control value, to claim 2, characterized in that stepwise reduced toward the initial design value described gas turbine control method.
前記制御部は、前記ガスタービンの燃焼振動が予め定めた前記管理値を一定時間下回った状態で前記初期設計値の補正をリセットし、初期設計値で前記ガスタービンを運転するよう構成されていることを特徴とするガスタービン制御装置。 Wherein the control unit, the combustion vibration of the gas turbine is configured to reset the correction of the initial design value preset the control value in a state of less than a certain time, to operate the gas turbine at the initial design values gas turbine control apparatus characterized by.
前記制御部は、前記ガスタービンの燃焼振動が予め定めた前記管理値を一定時間下回った状態で、前記初期設計値の補正を前記初期設計値に近づく方向に段階的に低減させながら前記ガスタービンを運転するよう構成されていることを特徴とするガスタービン制御装置。 Wherein, in a state in which the combustion oscillation of the gas turbine is below a predetermined fixed time the management value, the gas turbine while stepwise reduced in the direction toward the correction of the initial design value to the initial design value gas turbine control device characterized by being configured to operate the.
前記制御部は、前記初期設計値に加えた補正値を、予め定めた前記管理値より小さい複数の閾値に従って、初期設計値に近づく方向に段階的に低減させて前記ガスタービンを運転するよう構成されていることを特徴とする請求項５に記載したガスタービン制御装置。 Configured the control unit, a correction value added to the initial design value, to operate according to a plurality of threshold values ​​smaller than the predetermined said control value, the gas turbine stepwise reduced toward the initial design value gas turbine control device according to claim 5, characterized in that it is.
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