DE102007003472B4

DE102007003472B4 - Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung und Verbrennungssteuervorrichtung für eine damit ausgestattete Gasturbine

Info

Publication number: DE102007003472B4
Application number: DE102007003472.7A
Authority: DE
Inventors: Kentaro Fujii; Kozo Toyama
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2006-05-22
Filing date: 2007-01-24
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2027-01-25
Also published as: CN101079199A; DE102007003472A8; US20070271024A1; US7756626B2; JP4831820B2; JP2007309279A; CN101079199B; DE102007003472A1

Abstract

Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) für eine Gasturbine (1) mit einem Gasturbinenkörper (2), einer Brennkammer (3) und einem Kompressor (4), mit: einem Mittel (202) zum Berechnen einer ersten Abgastemperatur (EXT1) zu einem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) auf Basis einer vorgegebenen ersten Kennlinie (A), welche eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors (4) und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers (2) bei einer ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2) darstellt, einem Mittel (202) zum Berechnen einer zweiten Abgastemperatur (EXT2) zu dem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) auf Basis einer vorgegebenen zweiten Kennlinie (B), die eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors (4) und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers (2) bei einer zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), die höher ist als die erste Verbrennungsgastemperatur, darstellt, einem Mittel (202) zum Berechnen einer aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2) zu dem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) und einer gemessenen aktuellen Abgastemperatur (EXT, EXT3) durch lineare Interpolation aus der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°), der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°), der ersten Abgastemperatur (EXT1), der zweiten Abgastemperatur (EXT2) und der gemessenen aktuellen Abgastemperatur (EXT, EXT3), einem Mittel (203) zum Berechnen einer idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) zu der berechneten aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT) durch lineare Interpolation aus einer ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1400°) entsprechend der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°) und einer zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1500°) entsprechend der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°), die durch ein Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel (302) jeweils basierend auf einer Einlasslufttemperatur des Kompressors (4) und einem Öffnungsgrad einer Einlassleitschaufel (6) des Kompressors (4) und einem Turbinen-Bypassverhältnis berechnet werden, sowie aus der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°), der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°) und der berechneten aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT), und ...

Description

Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung und eine Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine mit der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Eine Gasturbine mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer, einem Kompressor, der eine Einlassleitschaufel (ELS) aufweist, und einem Brennstoffströmungsraten-Steuerventil, welches die Brennstoffzufuhr zu der Brennstoffdüse steuert, ist mit einer Verbrennungssteuervorrichtung für die Gasturbine versehen, die so konfiguriert ist, dass sie die Brennstoffzufuhr zu der Brennstoffdüse durch Steuern eines Öffnungsgrads des Brennstoffströmungsraten-Steuerventils steuert, einer ELS-Steuervorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie einen Öffnungsgrad des ELS steuert, und so weiter.
Obwohl Details später beschrieben werden, haben hinsichtlich der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine die Erfinder dieser Erfindung eine Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine in der JP 2005-266357 A offenbart. Die Verbrennungssteuervorrichtung ist in der Lage, ein Brennstoffverhältnis, wie z. B. ein Pilot-Brennstoffverhältnis oder einen Öffnungsgrad eines Brennkammer-Bypassventils in Reaktion auf eine Verbrennungsgastemperatur an einem Einlass einer Gasturbine gemäß einem originären Konzept zu steuern, indem ein Verbrennungslast-Befehlswert (”combustion load command value” – CLCSO), der proportional zu der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine ist, berechnet wird. Außerdem haben die Erfinder auch ein Konzept zum Bereitstellen der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine mit einer Lernschaltungsanordnung für eine Gasturbinenausgangsleistung im Hinblick auf eine Verringerung der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise einer Generatorausgangsleistung offenbart, die einer Verschlechterung eines Wirkungsgrads der Gasturbine zuzuschreiben ist, wie z. B. einer Verschlechterung einer Kompressionsleistung eines Kompressors.
Obwohl Details später beschrieben werden, ist die in der JP 2005-266357 A beschriebene Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung so konfiguriert, dass sie prüft, ob die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur (beispielsweise 1500°C) erreicht, basierend auf einer Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers und einem Druckverhältnis des Kompressors. Anschließend vergleicht die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung die Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise die Generatorausgangsleistung entsprechend der maximalen Verbrennungsgastemperatur, die von dem Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet wird, mit einer gemessenen Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise einer Generatorausgangsleistung. Dadurch korrigiert die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung die berechnete Gasturbinenausgangsleistung, um sie mit der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung in Übereinstimmung zu bringen. Zusätzlich zu der JP 2005-266357 A umfassen die Dokumente zum Stand der Technik auch die JP 2004-190632 A und die JP 1996-246903 A .
Die in der JP 2005-266357 A offenbarte Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung ist jedoch so konfiguriert, dass sie den Lernvorgang nach der Feststellung beginnt, dass die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur erreicht, das heißt, nach der Prüfung beziehungsweise Feststellung, ob beziehungsweise dass die Gasturbinenausgangsleistung eine Soll-Leistung (eine Nennlast) erreicht hat. Demgemäß kann es zu einer Störung durch einen Befehl von einem zentralen Lastverteilungszentrum kommen, beispielsweise in einem Fall, in dem die Lernschaltungsanordnung auf eine Gasturbine angewandt wird, die für die häufige Durchführung eines Teillastbetriebs konfiguriert ist.
Speziell in einem Fall, in dem die oben beschriebene Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung auf die Verbrennungssteuervorrichtung für die Gasturbine angewandt wird, die oft in einem (Teillast-)Stadium betrieben wird, in dem die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf eine niedrigere Temperatur eingestellt ist als die maximale Verbrennungsgastemperatur, ohne die Verbrennungsgastemperatur bis zu der maximalen Verbrennungsgastemperatur anzuheben, besteht ein Risiko, dass eine Korrektur der temperaturgesteuerten Leistung (im Folgenden ”MW”) nicht stattfindet, da der Lernvorgang nie gestartet wird. Da dieser temperaturgesteuerte MW-Wert zur Berechnung des CLCSO verwendet wird, kann der CLCSO von der tatsächlichen Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine abweichen, falls der temperaturgesteuerte MW-Wert trotz einer Verringerung der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung, die einer Verschlechterung des Wirkungsgrads der Gasturbine zuzuschreiben ist, nicht korrigiert wird. Wenn die Verbrennungssteuerung basierend auf diesem CLCSO durchgeführt wird, besteht ein Risiko, dass eine Verbrennungsvibration verursacht wird.
Aus der US 6912856 B2 und aus der US 2005/0114010 A1 sind Verfahren und Systeme zum Steuern einer Gasturbine bekannt, bei denen zunächst eine Ziel-Abgastemperatur basierend auf einem Druckzustand des Kompressors bestimmt wird, dann eine Temperaturanpassung der Ziel-Abgastemperatur basierend auf einem oder mehreren Parametern wie der spezifischen Feuchtigkeit, dem Druckverlust am Kompressor-Einlass und dem Turbinen-Abgas-Staudruck bestimmt wird, und darauf basierend schließlich die Ziel-Abgastemperatur angepasst wird.
Abriss der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde daher in Anbetracht des vorgenannten Umstandes getätigt. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung bereitzustellen, die in der Lage ist, einen Lernvorgang zu starten und eine Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung auch im Fall der Durchführung eines Teillastbetriebs vorzunehmen, während eine Verbrennungsgastemperatur an einem Einlass der Gasturbine nicht bis zu der maximalen Verbrennungsgastemperatur gesteigert wird. Außerdem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine bereitzustellen, die mit der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung versehen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe bringt die Erfindung eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung gemäß Anspruch 1 und eine damit ausgestattete Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine gemäß Anspruch 4 in Vorschlag.
Man beachte, dass die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung entweder ein Lernstart-Beurteilungsmittel zum Feststellen, dass die gemessene Gasturbinenausgangsleistung nicht geringer als ein korrigierter Wert oder ein Anfangswert der ersten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend der ersten Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine ist, oder ein Lernstart-Beurteilungsmittel zum Feststellen, dass eine Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine entsprechend dem gemessenen Druckverhältnis des Kompressors, der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers und der ersten Kennlinie erreicht. Der Lernvorgang durch diese Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung kann nach der Feststellung beginnen, dass die gemessene Gasturbinenausgangsleistung nicht kleiner ist als der korrigierte Wert oder der Anfangswert der Gasturbinenausgangsleistung, oder nach der Feststellung durch irgendeines der Lernstart-Beurteilungsmittel, dass die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine die erste Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine erreicht hat.
Ferner kann zusätzlich zu den oben beschriebenen Beurteilungen beziehungsweise Feststellungen das Lernstart-Beurteilungsmittel auch so konfiguriert sein, dass es feststellt, ob ein Zustand, in dem eine Abweichung, beispielsweise eine Lastabweichung in dem Messwert der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise einer Generatorausgangsleistung, entweder fehlt oder kontinuierlich für eine bestimmte Zeitspanne in einem vorbestimmten Bereich bleibt. Das Lernstart-Beurteilungsmittel ist vorzugsweise so konfiguriert, dass es den Lernvorgang nach der vorgenannten Feststellung beginnt, sowie nach der Feststellung, dass der Zustand, in dem die Abweichung, beispielsweise die Lastabweichung, in der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung entweder fehlt oder kontinuierlich für eine bestimmte Zeitspanne innerhalb des vorbestimmten Bereichs bleibt.
Mit der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung gemäß der Erfindung ist es auch dann, wenn die zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine gleich der maximalen Verbrennungsgastemperatur ist, beispielsweise möglich, den Lernvorgang zu beginnen und eine Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung durchzuführen, wenn ein Teillastbetrieb fortgesetzt wird, ohne die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bis zu der maximalen Verbrennungsgastemperatur anzuheben.
Vorzugsweise ist bei einer Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung das Mittel zum Korrigieren der ersten Gasturbinenausgangsleistung und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung so konfiguriert, dass es die erste Gasturbinenausgangsleistung und die zweite Gasturbinenausgangsleistung durch Berechnen eines Korrekturkoeffizienten, mittels der Durchführung einer Proportional-Integral-Operation oder einer Integral-Operation auf einer Abweichung zwischen der berechneten idealen Gasturbinenausgangsleistung und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung, sowie durch Multiplizieren jeder der ersten Gasturbinenausgangsleistung und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung mit diesem Korrekturkoeffizienten korrigiert.
Somit ist es möglich, die erste Gasturbinenausgangsleistung und die zweite Gasturbinenausgangsleistung einfach und zuverlässig zu korrigieren.
Vorzugsweise umfasst eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung Mittel zum Gewichten der Abweichung zwischen der berechneten idealen Gasturbinenausgangsleistung und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung, um einen gewichteten Koeffizienten zu erhöhen, der für die Multiplikation der Abweichung verwendet wird, in Reaktion auf eine Zunahme eines Verbrennungslast-Befehlswerts, um die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, die von einem Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel berechnet wird, dimensionslos zu gestalten, sowie Mittel zum Gewichten der Abweichung, um den gewichteten Koeffizienten zu erhöhen, der für die Multiplikation der Abweichung verwendet wird, in Reaktion auf eine Zunahme der aktuellen Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine.
Somit ist es möglich, die Gasturbinenausgangsleistung in angemessener Weise in Reaktion auf die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine zu korrigieren und dadurch die Gasturbinenausgangsleistung schnell zu korrigieren, während die Lernzeit hinsichtlich der zweiten Verbrennungsgastemperatur, beispielsweise die maximale Verbrennungsgastemperatur, am Einlass der Gasturbine verringert wird.
Die Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine nach der vorliegenden Erfindung ist an einer Gasturbine angebracht, die mit einem Gasturbinenkörper, einer Brennkammer mit einer Vielzahl von Brennstoffdüsentypen, einem mit einer Einlassleitschaufel versehenen Kompressor und einer Vielzahl von Brennstoffströmungsraten-Steuerventilen zum jeweiligen Steuern von Brennstoffzufuhren zu den mehreren Typen der Brennstoffdüsen versehen ist. Die Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung ist so konfiguriert, dass sie die Brennstoffzufuhren zu den mehreren Typen der Brennstoffdüsen durch Steuern von Öffnungsgraden der Brennstoffströmungsraten-Steuerventile steuert. Die Verbrennungssteuervorrichtung umfasst: ein Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel zum Berechnen einer ersten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer ersten Verbrennungsgastemperatur an einem Einlass der Gasturbine, einer zweiten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer zweiten Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, die höher ist als die erste Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, und einer idealen Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer dritten Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, die niedriger ist als die zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, gemäß einer Einlasslufttemperatur des Kompressors und einem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel, und ein Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Verbrennungslast-Befehlswerts, um die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine gemäß der zweiten Gasturbinenausgangsleistung, der idealen Gasturbinenausgangsleistung und einer gemessenen Gasturbinenausgangsleistung durch lineare Interpolation dimensionslos zu machen, wobei die Verbrennungssteuervorrichtung die Brennstoffzufuhren zu den mehreren Typen von Brennstoffdüsen steuert, indem Verhältnisse von jeweils den mehreren Typen von Brennstoffdüsen zuzuführenden Brennstoffen gemäß dem von dem Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel berechneten Verbrennungslast-Befehlswert bestimmt werden, und indem Öffnungsgrade der Brennstoffströmungsraten-Steuerventile gemäß den Brennstoffverhältnissen gesteuert werden. Außerdem ist die Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung gemäß der Erfindung aufweist, wobei die von der Gas turbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung korrigierte zweite Gasturbinenausgangsleistung zum Berechnen des Verbrennungslast-Befehlswerts durch das Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel verwendet wird.
Somit ist auch dann, wenn die zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine gleich der maximalen Verbrennungsgastemperatur ist, beispielsweise möglich, den Lernvorgang zu beginnen und eine Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung bei fortgesetztem Teillastbetrieb durchzuführen, ohne die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bis zu der maximalen Verbrennungsgastemperatur anzuheben.
Da ferner die durch die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung korrigierte zweite Gasturbinenausgangsleistung zum Berechnen des Verbrennungslast-Befehlswerts durch das Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel verwendet wird, ist es möglich, einen genauen Verbrennungslast-Befehlswert CLCSO entsprechend einer tatsächlichen Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bei fortgesetztem Teillastbetrieb zu berechnen, ohne die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bis zur maximalen Verbrennungsgastemperatur anzuheben.
Vorzugsweise umfasst bei der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine die Gasturbine ein Gasturbinen-Bypassmittel zum Umleiten von Druckluft zu der Brennkammer und/oder dem Gasturbinenkörper, und das Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet die erste Gasturbinenausgangsleistung, die zweite Gasturbinenausgangsleistung und die ideale Gasturbinenausgangsleistung gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors, dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel und einem Turbinen-Bypassverhältnis, das äquivalent zu einem Verhältnis zwischen einer Gesamtmenge an Druckluft des Kompressors und einer Turbinen-Bypassströmungsrate des Gasturbinen-Bypassmittels ist.
Gemäß dieser Ausführungsform der Verbrennungssteuervorrichtung wird der Verbrennungslast-Befehlswert unter gleichzeitiger Berücksichtigung des Turbinen-Bypassverhältnisses berechnet. Somit ist es möglich, eine Steuerung gemäß der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auch im Fall der mit dem Gasturbinen-Bypassmittel versehenen Gasturbine durchzuführen und dadurch eine angemessene Verbrennungssteuerung durchzuführen.
Vorzugsweise berechnet bei der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine das Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel die erste Gasturbinenausgangsleistung, die zweite Gasturbinenausgangsleistung und die ideale Gasturbinenausgangsleistung gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors, dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel und einem atmosphärischen Druckverhältnis, das äquivalent zu einem Verhältnis zwischen dem Einlassdruck des Kompressors und einem Standard-Atmosphärendruck ist, oder gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors, dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel, dem Turbinen-Bypassverhältnis und dem atmosphärischen Druckverhältnis.
Gemäß dieser Ausführungsform der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine kann der Verbrennungslast-Befehlswert unter gleichzeitiger Berücksichtigung des atmosphärischen Druckverhältnisses berechnet werden. Somit ist es möglich, Beziehungen zwischen dem Verbrennungslast-Befehlswert, der der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine entspricht, und jedem der Brennstoffgasverhältnisse in angemessener Weise aufrechtzuerhalten und dadurch eine angemessene Verbrennungssteuerung durchzuführen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung ist aus der detaillierten nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen besser verständlich, die lediglich der Veranschaulichung dienen und damit die vorliegende Erfindung nicht einschränken, und in denen zeigen:
1 eine Ansicht einer schematischen Konfiguration einer Gasturbine mit einer Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
2 eine Ansicht einer Struktur einer Brennkammer in der Gasturbine,
3 ein Blockdiagramm eines Pilotverteilerabschnitts einer Pilot-Brennstoffzuführleitung in der Gasturbine,
4 ein Gesamtblockdiagramm zur Darstellung der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine gemäß der Ausführungsform der Erfindung,
5 ein Blockdiagramm zur allgemeinen Darstellung eines Prozessablaufs in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
6 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einer Verbrennungsgastemperatur TIT an einem Einlass der Gasturbine und einem CLCSO,
7 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem CLCSO und einem Pilot-Brennstoffverhältnis,
8 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem CLCSO und einem Top-Hat-Brennstoffverhältnis,
9 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem CLCSO und einem Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert,
10 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine und einer Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise einer Generatorausgangsleistung hinsichtlich verschiedener ELS-Öffnungsgrade,
11 eine graphische Darstellung von Beziehungen zwischen einer Eintrittslufttemperatur und der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung hinsichtlich der verschiedenen ELS-Öffnungsgrade,
12 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung beziehungsweise der Gasturbinenausgangsleistung bei einem bestimmten ELS-Öffnungsgrad, einer bestimmten Einlasslufttemperatur, einem bestimmten Turbinen-Bypassverhältnis und einem bestimmten atmosphärischen Druckverhältnis sowie dem CLCSO,
13 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Generatorausgangsleistung beziehungsweise der Gasturbinenausgangsleistung und dem CLCSO in Bezug auf eine Variation des ELS-Öffnungsgrades,
14 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Generatorausgangsleistung beziehungsweise der Gasturbinenausgangsleistung und dem CLCSO bezüglich einer Variation der Eintrittslufttemperatur,
15 eine graphische Darstellung der Beziehungen zwischen der Generatorausgangsleistung beziehungsweise der Gasturbinenausgangsleistung und dem CLCSO bezüglich einer Variation des Turbinen-Bypassverhältnisses,
16 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Rechenlogik des CLCSO in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
17 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung gemäß der JP 2005-266357 A ,
18 eine graphische Darstellung einer Kennlinie, die eine Beziehung zwischen einem Druckverhältnis und einer Abgastemperatur zeigt,
19 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
20 eine graphische Darstellung von Kennlinien A und B, die Beziehungen zwischen einem Druckverhältnis und einer Abgastemperatur zeigen,
21 ein Blockdiagramm einer Rechenlogik bei einem MW-Wert bei 1400°C,
22 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem CLCSO und einem Gewichtungskoeffizienten,
23 eine graphische Darstellung von Kennlinien A, B, C und D, die Beziehungen zwischen dem Druckverhältnis und der Abgastemperatur zeigen,
24 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Konfiguration der Rechenlogik des Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswerts in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
25 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen dem CLCSO und einer Gewichtung der Einlasslufttemperaturkorrektur,
26 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Einlasslufttemperatur und einem Korrekturkoeffizienten,
27 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Rechenlogik eines PLCSO in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
28 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Rechenlogik eines THCSO in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
29 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Rechenlogik von jeweiligen Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlsgrößen in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
30 eine graphische Darstellung einer Beziehung (einer proportionalen Beziehung) zwischen dem PLCSO und einer Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL,
31 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen einem Ventil-Öffnungsgrad und einer Cv-Größe,
32 eine graphische Darstellung einer Beziehung (einer proportionalen Beziehung) zwischen dem THCSO und einer Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH,
33 eine graphische Darstellung einer Beziehung (einer proportionalen Beziehung) zwischen einem MACSO und einer Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA,
34 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Brennstoffgastemperatur-Korrekturlogik in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
35 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Verteilerdruck-Korrekturlogik in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
36 eine graphische Darstellung einer Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung beziehungsweise der Gasturbinenausgangsleistung und einer Änderungsrate,
37 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Rechenlogik eines Verteilerdrucks in der Verbrennungssteuervorrichtung einer Gasturbine,
38 ein Blockdiagramm einer Konfiguration einer Lernschaltungsanordnung für eine Düsen-Cv-Größe in der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
39 eine graphische Darstellung von Betriebsergebnissen der Gasturbine mit der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
40 eine weitere graphische Darstellung von Betriebsergebnissen der Gasturbine mit der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
41 eine noch andere graphische Darstellung von Betriebsergebnissen der Gasturbine mit der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
42 eine weitere graphische Darstellung von Betriebsergebnissen der Gasturbine mit der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine,
43 eine noch andere graphische Darstellung von Betriebsergebnissen der Gasturbine mit der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Konfiguration)
Zunächst wird eine Konfiguration einer Gasturbine mit Bezug auf 1 bis 3 beschrieben. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Gasturbine 1 einen Gasturbinenkörper 2, mehrere Brennkammern 3 und einen Kompressor 4 mit einer Drehwelle, die mit einer Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 verbunden ist. Ein Stromgenerator (im Folgenden Generator) 5 ist in dieser Gasturbine 1 installiert, um gemeinsam mit dieser eine Gasturbinen-Energieerzeugungsanlage zu bilden. Eine Drehwelle dieses Generators 5 ist auch mit der Drehwelle des Gasturbinenkörpers 2 verbunden.
Daher wird ein Brennstoff in jeder der Brennkammern 3 zusammen mit angesaugter, von dem Kompressor 4 komprimierter Hochdruckluft verbrannt. Wenn der Gasturbinenkörper 2 durch dieses Verbrennungsgas gedreht wird, wird der Generator 5 im Drehantrieb durch diesen Gasturbinenkörper 2 gedreht, um Energie zu erzeugen. Die von dem Generator 5 erzeugte Energie wird über ein nicht dargestelltes Energieübertragungssystem übertragen. Das Verbrennungsgas (Abgas), das von dem Gasturbinenkörper 2 nach seiner Arbeit im Gasturbinenkörper 2 ausgetragen wird, wird durch eine Abgasleitung 32 geleitet und über einen nicht-dargestellten Kamin in die Luft abgeführt. Eine Lufteinlassmenge des Kompressors 4 während dieses Gasturbinenantriebs wird durch öffnen und Schließen von Eintrittsleitschaufeln (im Folgenden ELS) 6 gesteuert, die am Einlass des Kompressors 4 installiert sind. Die Öffnungs- und Schließantriebe der ELS 6 werden durch einen Aktuator 7, wie z. B. einen Servomotor durchgeführt, der an den ELS 6 angebracht ist. Eine Öffnungsteuerung der ELS 6, das heißt heißt eine Antriebssteuerung des Aktuators 7, wird durch eine nicht dargestellte ELS-Steuervorrichtung durchgeführt.
Jede der Brennkammern 3 ist mit einer Brennkammer-Bypassleitung 31 versehen, um zu bewirken, dass die von dem Kompressor 4 komprimierte Luft die Brennkammer 3 umgeht. Die Brennkammer-Bypassleitung 31 ist mit einem Brennkammer-Bypassventil 8 zum Einstellen einer Bypassströmungsrate der Druckluft versehen. Bei niedriger Last wird ein Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils 8 erhöht, und die Bypassströmungsrate der Druckluft wird dadurch erhöht, um die Brennstoffgasdichte zu steigern und die Verbrennung zu stabilisieren. Hingegen wird bei hoher Last der Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils 8 verringert, und die Bypassströmungsrate der Druckluft wird dadurch verringert, um NOx und dgl. zu senken. Auf diese Weise wird die Menge der mit dem Verbrennungsgas zu mischenden Druckluft erhöht. Dabei ist eine Turbinen-Bypassleitung 9, um zu bewirken, dass die vom Kompressor 4 komprimierte Luft die Brennkammer 3 und den Gasturbinenkörper 2 umgeht, in einem Raum von einer Auslassseite des Kompressors 4 bis zu einer Auslassseite, zum Beispiel der Abgasleitung 32, des Gasturbinenkörpers 2 vorgesehen. Diese Turbinen-Bypassleitung 9 ist mit einem Turbinen-Bypassventil 10 zum Einstellen einer Turbinen-Bypassströmungsrate der Druckluft, zum Beispiel ein Gasturbinen-Bypassmittel, versehen. Dieses Ventil ist zum Zweck der Einstellung eines Ausgangsdrucks des Kompressors 4 und dgl. vorgesehen.
Jede der Brennkammern 3 hat eine Konfiguration, wie sie in 2 gezeigt ist. Wie 2 zeigt, umfasst die Brennkammer 3 mehrere Arten von Brennstoffdüsen, nämlich Hauptdüsen 26 als erste Brennstoffdüsen, eine Pilotdüse 25 als zweite Brennstoffdüse sowie Top-Hat-Düsen 27 als dritte Brennstoffdüsen. Die Pilotdüse 25 und die Hauptdüsen 26 sind innerhalb eines Innenzylinders 28 angeordnet, während die Top-Hat-Düsen 27 in einem Raum zwischen dem Innenzylinder 28 und einem Außenzylinder 29 angeordnet sind.
Die Pilotdüse 25 ist eine Brennstoffdüse zum Diffundieren einer Verbrennung, was darauf abzielt, Verbrennungsstabilität und dgl. zu erreichen. Die einzelne Pilotdüse 25 ist in einem zentralen Teil des Innenzylinders 28 vorgesehen. Die Hauptdüse ist eine Brennstoffdüse für eine Vorgemischverbrennung, die einer Verringerung von NOx dient und die so gestaltet ist, dass sie Haupt-Brennstoffgas mit der Druckluft an einer stromaufwärtigen Seite eines Verbrennungsabschnitts mischt und dann das Gasgemisch verbrennt. Die mehreren Hauptdüsen 26 sind um die Pilotdüse 25 herum vorgesehen. Die Top-Hat-Düse 27 ist eine Brennstoffdüse für eine Vorgemischverbrennung, die einer weiteren Verringerung von NOx dient und so gestaltet ist, dass sie ein Top-Hat-Brennstoffgas mit der Druckluft an einer stromaufwärtigen Seite der Hauptdüsen 26 mischt und dann das Gasgemisch verbrennt. Die mehreren Top-Hat-Düsen 27 sind an der Außenumfangsseite der Hauptdüsen 26 vorgesehen.
Außerdem sind, wie in 1 und 2 gezeigt ist, eine Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12, eine Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 und eine Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14, die von einer Brennstoffgas-Zuführleitung 11 aus verzweigen, mit einem nicht-dargestellten Brennstoffbehälter oder Gasfeld verbundenen Brennstoffgas-Zuführleitung 11 abgezweigt sind, jeweils mit den Hauptdüsen 26, der Pilotdüse 25 und den Top-Hat-Düsen 27 jeder der Brennkammern 3 verbunden. Die Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12 ist mit einem Haupt-Brennstoff-Drucksteuerventil 16 und einem Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 17 in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her versehen. Die Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 ist mit einem Pilot-Brennstoff-Drucksteuerventil 18 und einem Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 19 in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her versehen. Außerdem ist die Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14 mit einem Top-Hat-Brennstoff-Drucksteuerventil 20 und einem Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21 in der Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite her versehen.
Ein Hauptverteiler 22 der Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12 ist mit einem Hauptverteiler-Druckfühler PX1 zum Messen eines Drucks des Haupt-Brennstoffgases innerhalb des Hauptverteilers 22 versehen. Ein Pilotverteiler 23 der Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 ist mit einem Pilotverteiler-Druckfühler PX2 zum Messen eines Drucks des Pilot-Brennstoffgases in dem Pilotverteiler 23 versehen. Außerdem ist ein Top-Hat-Verteiler 24 der Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14 mit einem Top-Hat-Verteiler-Druckfühler PX3 zum Messen eines Drucks des Top-Hat-Brennstoffgases innerhalb des Top-Hat-Verteilers 24 versehen.
Hierbei ist die Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12 mit einem Haupt-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX1 zum Messen eines Haupt-Brennstoffgas-Differentialdrucks vor und hinter dem Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 17 versehen. Die Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 ist mit einem Pilot-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX2 zum Messen eines Pilot-Brennstoffgas-Differentialdrucks vor und hinter dem Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 19 versehen. Außerdem ist die Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14 mit einem Top-Hat-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX3 zum Messen eines Top-Hat-Brennstoffgas-Differentialdrucks vor und hinter dem Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21 versehen.
Wie schematisch in 3 gezeigt ist, ist der Pilotverteiler 23 so konfiguriert, dass er das Pilot-Brennstoffgas, welches über die Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 zugeführt wird, an die Pilotdüsen 25 der jeweiligen Brennkammern 3 verteilt. Obwohl hier eine Darstellung wegfällt, ist der Hauptverteiler 22 auf ähnliche Weise konfiguriert, um das durch die Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12 zugeführte Haupt-Brennstoffgas an die Hauptdüsen 26 der jeweiligen Brennkammern 3 zu verteilen, und auch der Top-Hat-Verteiler 24 ist so konfiguriert, dass er das durch die Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14 zugeführten Top-Hat-Brennstoffgas an die Top-Hat-Düsen 27 der jeweiligen Brennkammern 3 verteilt.
Dabei ist das Haupt-Brennstoff-Drucksteuerventil 16 so konfiguriert, dass es den Haupt-Brennstoffgas-Differentialdruck vor und hinter dem Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 17, der von dem Haupt-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX1 gemessen wird, auf einen konstanten Wert einstellt. Das Pilot-Brennstoff-Drucksteuerventil 18 ist so konfiguriert, dass es den Pilot-Brennstoffgas-Differentialdruck vor und hinter dem Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 19, der von dem Pilot-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX2 gemessen wird, auf einen konstanten Wert einstellt. Darüber hinaus ist das Top-Hat-Brennstoff-Drucksteuerventil 20 so konfiguriert, dass es den Top-Hat-Brennstoffgas-Differentialdruck vor und hinter dem Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21, der von dem Top-Hat-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX3 gemessen wird, auf einen konstanten Wert einstellt.
Ferner ist das Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 17 so konfiguriert, dass es eine Strömungsrate des Haupt-Brennstoffgases, das den Hauptdüsen 26 aller Brennkammern 3 über die Haupt-Brennstoff-Zuführleitung 12 zugeführt wird, einstellt. Das Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 19 ist so konfiguriert, dass es eine Strömungsrate des Pilot-Brennstoffgases, welches den Pilotdüsen 25 aller Brennkammern 3 über die Pilot-Brennstoff-Zuführleitung 13 zugeführt wird, einstellt. Außerdem ist das Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21 so konfiguriert, dass es eine Strömungsrate des Top-Hat-Brennstoffgases, welches den Top-Hat-Düsen 27 aller Brennkammern 3 über die Top-Hat-Brennstoff-Zuführleitung 14 zugeführt wird, einstellt.
Wie 1 zeigt, ist die Brennstoff-Zuführleitung 11 mit einem Brennstoff-Stoppventil 15 und einem Brennstoff-Gasthermometer Tf versehen. Das Brennstoff-Gasthermometer Tf misst die Temperatur des in die Brennstoffgas-Zuführleitung 11 einströmenden Brennstoffgases und gibt ein Messsignal hinsichtlich dieser Brennstoffgastemperatur an eine an dieser Gasturbine 1 angebrachte Gasturbinen-Brennstoff-Steuervorrichtung 41 (siehe 4) und dgl. aus. Messsignale von dem Hauptverteiler-Druckfühler PX1, dem Pilotverteiler-Druckfühler PX2, dem Top-Hat-Verteiler und Druckfühler PX3, dem Haupt-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX1, dem Pilot-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX2 und dem Top-Hat-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX3 werden ebenfalls an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. ausgegeben.
Außerdem ist das Energieübertragungssystem des Generators 5 mit einem Strommesser PW versehen. Ein Einlassluftthermometer Ta, ein Einlassluftdruckfühler PX4 und ein Einlassluft-Strömungsmesser FX1 sind an der Einlassseite des Kompressors 4 vorgesehen, während ein Top-Hat-Druckfühler PX5 an der Auslassseite des Kompressors 4 vorgesehen ist. Die Turbinen-Bypassleitung 9 ist mit einem Turbinen-Bypassströmungsmesser FX2 versehen. Die Abgasleitung 32 ist mit einem Abgasthermometer Ta versehen. Der Strommesser PW misst erzeugten Strom (die Generatorausgangsleistung: die Gasturbinenausgangsleistung) des Generators 5 und gibt ein Messsignal dieser Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Das Einlassluftthermometer Ta misst die Einlasslufttemperatur des dem Kompressors 4, hier die Temperatur der in den Kompressor 4 einströmenden Luft, und gibt ein Messsignal dieser Einlasslufttemperatur an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Der Einlassluftdruckfühler PX4 misst den Einlassluftdruck des Kompressors 4, hier den Druck der in den Kompressor 4 einströmenden Luft, und gibt ein Messsignal dieses Einlassluftdrucks an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Der Einlassluft-Strömungsmesser FX1 misst die Strömungsrate der in den Kompressor 4 einströmenden Einlassluft und gibt ein Messsignal dieser Einlassluftströmungsrate an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Der Top-Hat-Druckmesser PX5 misst den Zylinderdruck, der den Druck der aus dem Kompressor 4 auszustoßenden Druckluft darstellt, und gibt ein Messsignal dieses Zylinderdrucks an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Der Turbinen-Bypassströmungsmesser FX2 misst die Turbinen-Bypassströmungsrate der durch die Turbinen-Bypassleitung strömenden Druckluft und gibt ein Messsignal dieser Turbinen-Bypassströmungsrate an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus. Das Abgasthermometer Ta misst die Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Abgases und gibt ein Messsignal dieser Abgastemperatur an die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 und dgl. aus.
Als nächstes wird die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 unter Bezugnahme auf 4 bis 43 beschrieben. Man beachte, dass jede der Prozessfunktionen der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 in der Form von Software (Computerprogrammen), die von einem Computer ausgeführt wird, gebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Es ist auch möglich, die Prozessfunktionen in Form von Hardware zu bilden.
Wie in 4 gezeigt ist, werden ein Generatorausgangsleistungs-Befehlswert, der von einem nicht dargestellten zentralen Lastverteilerzentrum übertragen wird, und ein ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert, der von der nicht dargestellten ELS-Steuervorrichtung übertragen wird, in die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 eingegeben. Es ist anzumerken, dass der Generatorausgangsleistungs-Befehlswert nicht immer von dem zentralen Lastverteilungszentrum übertragen werden muss. Beispielsweise kann der Generatorausgangsleistungs-Befehlswert von einer Generatorausgangsleistungs-Einstellvorrichtung erstellt werden, die in dem Gasturbinen-Kraftwerk installiert ist. Außerdem wird in diesem Fall der ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert als der zur Berechnung eines CLCSO (Verbrennungslastbefehl) verwendete ELS-Öffnungsgrades angewandt, der ein üblicher Parameter der Verbrennungssteuerung ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise ist es im Fall der Messung des ELS-Öffnungsgrades auch möglich, stattdessen diesen Messwert zu benutzen.
Außerdem werden die von dem Strommesser PW gemessene Generatorausgangsleistung, die von dem Einlassluftthermometer Ta gemessene Einlasslufttemperatur, die von dem Brennstoffgasthermometer gemessene Brennstoffgastemperatur, die von dem Abgasthermometer gemessene Abgastemperatur, die von dem Einlassluft-Strömungsmesser FX1 gemessene Einlassluftströmungsrate, die von dem Turbinen-Bypassströmungsmesser FX2 gemessene Turbinen-Bypassgeschwindigkeit, der von dem Hauptverteiler-Druckfühler PX1 gemessene Haupt-Verteilerdruck, der von dem Pilotverteiler-Druckfühler PX2 gemessene Pilot-Verteilerdruck, der von dem Top-Hat-Verteiler-Druckfühler PX3 gemessene Top-Hat-Verteilerdruck, der von dem Einlassluft-Druckfühler PX4 gemessene Einlassluftdruck, der von dem Top-Hat-Druckfühler PX5 gemessene Zylinderdruck, der von dem Haupt-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX1 gemessene Haupt-Brennstoffgas-Differentialdruck, der von dem Pilot-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX2 gemessene Pilot-Brennstoffgas-Differentialdruck und der von dem Top-Hat-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX3 gemessene Top-Hat-Brennstoffgas-Differentialdruck als tatsächlich gemessene Werte in die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 eingegeben.
Anschließend berechnet basierend auf diesen Eingabesignalen und dergleichen die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 einen Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert zum Durchführen einer Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerung, einen Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert zum Durchführen einer Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerung, einen Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert zum Durchführen einer Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerung und einen Brennkammer-Bypass-Ventilpositions-Befehlswert zum Durchführen einer Brennkammer-Bypassströmungsraten-Steuerung.
Ein Prozessablauf in der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 wird im Folgenden allgemein mit Bezug auf 5 beschrieben. Zunächst wird der CLCSO basierend auf der Generatorausgangsleistung, dem ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert, der Einlasslufttemperatur, einem Turbinen-Bypassverhältnis (Turbinen-Bypassströmungsrate/Einlassluftströmungsmenge), das ein Verhältnis zwischen der Einlassluftströmungsrate und der Turbinen-Bypassströmungsrate darstellt, und einem atmosphärischen Druckverhältnis (atmosphärischer Druck/Standard-Atmosphärendruck), das ein Verhältnis zwischen dem atmosphärischen Druck und dem Standard-Atmosphärendruck darstellt, berechnet. Dieser CLCSO ist proportional zu einer Größe, die erhalten wird, indem eine Verbrennungsgastemperatur an einem Einlass einer Gasturbine, das heißt eine Temperatur des Verbrennungsgases an einem Einlass des Gasturbinenkörpers, wenn das Brennstoffgas von der Brennkammer 3 zu dem Gasturbinenkörper 2 strömt, dimensionslos gemacht wird. Mit anderen Worten ist der CLCSO eine Größe proportional zu der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine. Anschließend wird ein Pilot-Brennstoffverhältnis, welches ein Verhältnis der Pilot-Brennstoffgasströmungsrate, zum Beispiel einer gewichteten Strömungsrate, darstellt, ein Top-Hat-Brennstoffverhältnis, welches ein Verhältnis einer Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate, z. B. einer gewichteten Strömungsrate, in Bezug auf die Gesamt-Brennstoffgasströmungsrate, z. B. die gewichtete Strömungsrate, darstellt, sowie ein Haupt-Brennstoffverhältnis, welches ein Verhältnis der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate, z. B. einer gewichteten Strömungsrate, in Bezug auf die Gesamt-Brennstoffgasströmungsrate, z. B. die gewichtete Strömungsrate, darstellt, basierend auf diesem CLCSO berechnet.
Anschließend werden die gewichteten Strömungsraten, nämlich die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL, die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH und die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA, basierend auf dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis beziehungsweise dem Haupt-Brennstoffverhältnis berechnet. Ferner werden ein Cv-Wert des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19, ein Cv-Wert des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21 und ein Cv-Wert des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 basierend auf der Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL, der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH beziehungsweise der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA berechnet. Dann werden der Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert, der Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils-Befehlswert und der Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert, basierend auf dem Cv-Wert des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19, dem Cv-Wert des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils beziehungsweise dem Cv-Wert des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils 17 berechnet. Auch hinsichtlich des Brennkammer-Bypassventils 8 wird der Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert basierend auf dem CLCSO berechnet.
Als nächstes wird die Verarbeitung, die von der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 durchzuführen ist im Detail beschrieben. Im Folgenden wird die Verarbeitung zur Berechnung des CLCSO zunächst hinsichtlich der Verarbeitung der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 beschrieben. Anschließend wird die Verarbeitung zur Berechnung der jeweiligen Ventilpositions-Befehlswerte basierend auf diesem CLCSO beschrieben.
(Berechnung des CLCSO)
Um das Pilot-Brennstoffverhältnis, das Top-Hat-Brennstoffverhältnis, das Haupt-Brennstoffverhältnis und den Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils in Funktionen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der originelle Konzepte repräsentierenden Gasturbine zu formulieren, wird der CLCSO, der durch Dimensionslosmachen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine gebildet wird, als Steuerparameter eingesetzt. Aus diesem Grund wird zuallererst der CLCSO berechnet. Wie in 6 gezeigt ist, wird davon ausgegangen, dass der CLCSO proportional zu der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine ist (CLCSO ~ TIT). In diesem Zusammenhang wird in dem dargestellten Beispiel der CLCSO, der der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine von 700°C entspricht, die als vierte Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine festgelegt ist, als 0% angenommen. Der der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine von 1500°C entsprechende CLCSO, der als zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbinen festgelegt ist, wird als 100% angenommen. Die zweite Verbrennungsgastemperatur ist höher als die vierte Verbrennungsgastemperatur. Es ist anzumerken, dass die vierte Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine sowie die zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine, welche die Kriterien zur Berechnung des CLCSO bilden, nicht nur auf 700°C und 1500°C beschränkt sind. Es ist möglich, andere Temperaturen als geeignet festzulegen.
Außerdem werden eine Beziehung (eine Funktion) zwischen dem CLCSO und dem Pilot-Brennstoffverhältnis gemäß 7 als Beispiel, eine Beziehung (eine Funktion) zwischen dem CLCSO und dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis gemäß 8 als Beispiel, und eine Beziehung (eine Funktion) zwischen dem CLCSO und dem Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert BYCSO gemäß 9 als Beispiel vorab festgelegt. Beziehungen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine mit dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils können in Voruntersuchungen, z. B. in Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erhalten werden. Demgemäß ist es basierend auf diesen Beziehungen möglich, die Beziehungen des CLCSO mit dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert BYCSO gemäß 7 bis 9 als Beispiele aufzustellen. Außerdem werden durch Berechnen des Pilot-Brennstoffverhältnisses, des Top-Hat-Brennstoffverhältnisses und des Öffnungsgrades des Brennkammer-Bypassventils mittels des berechneten CLCSO sowie der in 7 bis 9 gezeigten Beziehungen das Pilot-Brennstoffverhältnis, das Top-Hat-Brennstoffverhältnis und der Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils eindeutig in Bezug auf die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine bestimmt, da der CLCSO proportional zu der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine ist (CLCSO ~ TIT). Das heißt, das Pilot-Brennstoffverhältnis, das Top-Hat-Brennstoffverhältnis und der Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils werden zu Funktionen des CLCSO und damit der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine. Da das Haupt-Brennstoffverhältnis basierend auf dem Pilot-Brennstoffverhältnis und dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis berechnet wird, wird das Haupt-Brennstoffverhältnis auch zu einer Funktion des CLCSO und damit der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine.
Der CLCSO wird basierend auf der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) berechnet. Im Einzelnen ist eine Beziehung zwischen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine und der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) hinsichtlich verschiedener ELS-Öffnungsgrade in 10 dargestellt, und eine Beziehung zwischen der Einlasslufttemperatur und der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) hinsichtlich der verschiedenen ELS-Öffnungsgrade ist in 11 dargestellt. Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, ist es im Hinblick auf die verschiedenen Einlasslufttemperaturen und die verschiedenen ELS-Öffnungsgrade möglich, die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine so zu behandeln, dass sie in linearer Beziehung mit der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) steht. Daher wird die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, das heißt der CLCSO, von der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) abgeleitet.
Aus diesem Grund wird eine Beziehung (eine Funktion) zwischen der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und dem CLCSO aufgestellt, während die ELS-Öffnungsgrade und die Einlasslufttemperaturen gemäß 12 berücksichtigt werden, und auch das Turbinen-Bypassverhältnis und der atmosphärische Druck oder der Luftdruck/Standardatmosphärendruck (ein durchschnittlicher atmosphärischer Druck an einer Stelle, an der die Gasturbine installiert ist, wird beispielsweise als Standardatmosphärendruck verwendet).
Im Einzelnen werden zunächst ein MW-Wert bei 700°C, der die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine gleich 700°C ist, und die als vierte Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbinen bestimmt wird, und ein MW-Wert bei 1500°C, der die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine gleich 1500°C ist, und die als zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bestimmt wird, festgelegt. Es ist anzumerken, dass die Temperatur von 1500°C die maximale Verbrennungsgastemperatur ist, die in den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen hinsichtlich der Standzeit der Brennkammer 3 und des Gasturbinenkörpers 2 bestimmt wird. Da die Temperatur so eingestellt ist, dass sie diesen Wert nicht überschreitet, wird die Temperatur von 1500°C auch als temperaturgesteuerter MW-Wert (Leistung) bezeichnet. Die Temperaturen von 700°C und 1500°C (temperaturgesteuerte MW-Werte) können in den Voruntersuchungen, beispielsweise bei den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, berechnet werden.
Dann wird, wie in 12 gezeigt ist, der CLCSO relativ zu dem MW-Wert bei 700°C als 0% festgelegt und der CLCSO relativ zu dem MW-Wert bei 1500°C als 100% festgelegt. Es ist jedoch anzumerken, dass der MW-Wert bei 700°C und der MW-Wert bei 1500°C Werte sind, welche den ELS-Öffnungsgrad, die Einlasslufttemperatur, das Turbinen-Bypassverhältnis und das atmosphärische Druckverhältnis berücksichtigen. Das heißt diese Werte stellen jeweils die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) bei der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbinen von 700°C dar, sowie die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) bei der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine von 1500°C hinsichtlich eines bestimmen ELS-Öffnungsgrades, einer bestimmten Einlasslufttemperatur, eines bestimmten Turbinen-Bypassverhältnisses und eines bestimmten Druckverhältnisses.
Mit anderen Worten variiert die Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und dem CLCSO, wie in 13 als Beispiel gezeigt ist, in Abhängigkeit von dem ELS-Öffnungsgrad, beispielsweise 0%, wenn ein Einlassluftdurchgang nicht vollständig geschlossen ist, 50% oder 100%. Wie in 14 als Beispiel gezeigt ist, variiert die Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und dem CLCSO auch in Abhängigkeit von der Einlasslufttemperatur, beispielsweise –10°C und 40°C. Außerdem variiert gemäß 15 als Beispiel die Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und dem CLCSO auch in Abhängigkeit von dem Turbinen-Bypassverhältnis. Obwohl eine Darstellung hier entfällt, variiert auch die Beziehung zwischen der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und dem CLCSO auch in Abhängigkeit von dem atmosphärischen Druckverhältnis, beispielsweise 1,0 oder 1,1.

Aus diesem Grund werden die MW-Werte bei 1500°C entsprechend dem ELS-Öffnungsgrad, der Einlasslufttemperatur, dem Turbinen-Bypassverhältnis und dem atmosphärischen Druck vorab festgelegt. Die nachstehende Tabelle 1 gibt Beispiele der voreingestellten MW-Werte bei 1500°C entsprechend dem ELS-Öffnungsgrad, der Einlasslufttemperatur, dem Turbinen-Bypassverhältnis und dem atmosphärischen Druckverhältnis. Das in Tabelle 1 gezeigte Beispiel stellt die MW-Werte bei 1500°C in Fällen auf, in denen der ELS-Öffnungsgrad gleich 0% oder 50% oder 100% ist, die Einlasslufttemperatur gleich –10°C oder 40°C ist, und das Turbinen-Bypassverhältnis gleich 10% ist. Diese Werte werden in Voruntersuchungen, beispielsweise bei den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erhalten. Es ist anzumerken, dass der MW-Wert bei 1500°C in dem Fall, in dem das Turbinen-Bypassverhältnis gleich 0% ist, lediglich von dem ELS-Öffnungsgrad und die Einlasslufttemperatur bestimmt ist. Beispielsweise ist der MW-Wert bei 1500°C gleich 140 MW, wenn der ELS-Öffnungsgrad (der ELS-Öffnungsbefehl) gleich 100%, die Einlasslufttemperatur gleich –10°C und das Turbinen-Bypassverhältnis gleich 0% ist, während der MW-Wert bei 1500°C gleich 110 MW, wenn der ELS-Öffnungsgrad gleich 100% ist, die Einlasslufttemperatur gleich –10°C und das Turbinen-Bypassverhältnis gleich 10% ist. Tabelle 1 Wenn TIT = 1500°C (MW-Wert bei 1500°C)

		ElS-Öffnungsgrad
		0%	50%	100%
Einlass-Lufttemperatur	–10°C	100 MW (70 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	120 MW (90 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	140 MW (110 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)
Einlass-Lufttemperatur	40°C	80 MW (50 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	100 MW (70 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	120 MW (90 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)

Falls sich irgendwelche Werte des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur und des Turbinen-Bypassverhältnisses von den in Tab. 1 gezeigten unterscheiden, wenn beispielsweise der ELS-Öffnungsgrad gleich 60%, die Einlasslufttemperatur gleich 10°C und das Turbinen-Bypassverhältnis gleich 5%, kann der dem ELS-Öffnungsgrad, der Einlasslufttemperatur und dem Turbinen-Bypassverhältnis entsprechende MW-Wert bei 1500°C durch lineare Interpolation (Interpolationsrechnung) unter Verwendung irgendeines der in Tabelle 1 dargestellten MW-Werte bei 1500°C berechnet werden.
Außerdem ist es durch Multiplizieren des MW-Werts bei 1500°C unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur und des Turbinen-Bypassverhältnisses mit dem atmosphärischen Druckverhältnis möglich, den MW-Wert bei 1500°C auch unter Berücksichtigung des atmosphärischen Druckverhältnisses zu berechnen.

Obwohl hier eine detaillierte Erläuterung entfällt, ist es auch möglich, den Wert unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur, des Turbinen-Bypassverhältnisses und des atmosphärischen Druckverhältnisses auf ähnliche Weise wie im Fall des MW-Werts bei 1500°C zu berechnen. Die nachstehende Tabelle 2 gibt ein Beispiel der voreingestellten MW-Werte bei 700°C, die dem ELS-Öffnungsverhältnis, der Einlasslufttemperatur, dem Turbinen-Bypassverhältnis und dem atmosphärischen Druckverhältnis entsprechen. Tabelle 2 Wenn TIT = 700°C (MW-Wert bei 700°C)

		ELS-Öffnungsgrad
		0%	50%	100%
Einlass-Lufttemperatur	–10°C	5 MW (3 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	6 MW (4 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	7 MW (5 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)
Einlass-Lufttemperatur	40°C	3 MW (1 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	4 MW (2 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)	5 MW (3 MW bei Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis gleich 10%)

Dann wird nach Bestimmung der MW-Werte bei 700°C und bei 1500°C unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur, des Turbinen-Bypassverhältnisses und des atmosphärischen Druckverhältnisses der CLCSO entsprechend der folgenden Formel (1) berechnet, welche die lineare Interpolationsformel (Interpolations-Berechnungs-Formel) basierend auf den MW-Werten bei 700°C und bei 1500°C und einem tatsächlichen Messwert der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) darstellen:
Nun wird eine Erläuterung basierend auf einer Rechenlogik des in 16 gezeigten CLCSO (Verbrennungslaststeuer-Berechnungsmittel) gegeben. Zunächst berechnet ein Funktionsgenerator 51 als Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel den MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) als zweite Gasturbinenausgangsleistung basierend auf einem tatsächlichen Messwert der Einlasslufttemperatur, des ELS-Öffnungsgrad-Befehlswerts und eines Turbinen-Bypassverhältnisses (Turbinenströmungsrate/Einlassluftströmungsrate), durch Teilen eines tatsächlichen Messwerts einer Einlassluftströmungsrate (entsprechend einer Gesamtmenge der Druckluft) mit einer Divisionsschaltung 53. Das heißt, der MW-Wert bei 1500°C wird unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur und des Turbinen-Bypassverhältnisses berechnet. Das Rechenverfahren dieses MW-Werts bei 1500°C wurde vorstehend beschrieben.
Ein Funktionsgenerator 52 als Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet den MW-Wert bei 700°C als dritte Gasturbinenausgangsleistung basierend auf der Einlasslufttemperatur, dem ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert und dem Turbinen-Bypassverhältnis. Das heißt der MW-Wert bei 700°C wird unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrades, der Einlasslufttemperatur und des Turbinen-Bypassverhältnisses berechnet. Das Verfahren zum Berechnen dieses MW-Werts bei 700°C ist ähnlich dem Fall der Berechnung des MW-Werts bei 1500°C.
Eine Divisionsschaltung 54 berechnet das atmosphärische Druckverhältnis oder Einlassluftdruck/Standard-Atmosphärendruck durch Teilen eines tatsächlichen Messwerts eines Einlassluftdrucks oder des atmosphärischen Drucks durch den Standard-Atmosphärendruck, der mit einem Signalgenerator 61 erstellt wird. Eine Multiplikationsschaltung 55 multipliziert den durch den Funktionsgenerator 51 errechneten MW-Wert bei 1500°C mit dem durch die Divisionsschaltung 54 berechneten atmosphärischen Druckverhältnis, um den MW-Wert bei 1500°C auch unter Berücksichtigung des atmosphärischen Druckverhältnisses zu berechnen. Der durch die Multiplikationsschaltung 55 berechnete MW-Wert bei 1500°C wird an eine Subtraktionsschaltung 57 über eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 ausgegeben, die als Lernmittel fungiert. Details der Lernschaltungsanordnung 201 werden später beschrieben. Eine Multiplikationsschaltung 56 multipliziert den mit dem Funktionsgenerator 52 berechneten MW-Wert bei 700°C mit dem durch die Divisionsschaltung 54 berechneten atmosphärischen Druckverhältnis, um den MW-Wert bei 700°C auch unter Berücksichtigung des atmosphärischen Druckverhältnisses zu berechnen.
Die Subtraktionsschaltung 57 subtrahiert den durch die Multiplikationsschaltung 56 berechneten MW-Wert bei 700°C von dem durch die Multiplikationsschaltung 55 berechneten (oder durch die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 korrigierten) MW-Wert bei 1500°C (MW-Wert bei 1500°C – MW-Wert bei 700°C: siehe die Formel (1)). Eine Subtraktionsschaltung 58 subtrahiert den durch die Multiplikationsschaltung 56 berechneten MW-Wert bei 700°C von dem tatsächlichen Messwert der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) (dem tatsächlichen Messwert der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) – MW-Wert bei 700°C: siehe die Formel (1)).
Danach teilt eine Divisionsschaltung 59 ein Ergebnis einer Subtraktion mit der Subtraktionsschaltung 58 durch ein Ergebnis einer Subtraktion mit der Subtraktionsschaltung 57 (siehe Formel 1). Auf diese Weise ist es möglich, den CLCSO zu berechnen. Man beachte, dass zum Ausdrücken des CLCSO in Prozenten ein Ausgabewert von der Divisionsschaltung 59 mit 100 multipliziert werden muss. Eine Rateneinstelleinrichtung 60 gibt einen von der Divisionsschaltung 59 eingegeben Wert aus, während sie den Wert auf eine gegebene Änderungsrate beschränkt, statt den eingegeben Wert direkt als den CLCSO auszugeben, um häufig wiederholte Öffnungs- und Schließvorgänge des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 und dgl. zu vermeiden, die durch eine geringfügige Abweichung des CLCSO verursacht werden, die auf eine geringe Abweichung in der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) oder dergleichen zuzuführen ist.
Wenn die Gasturbine 1 über einen langen Zeitraum betrieben wird, kann übrigens eine Verschlechterung des Wirkungsgrads beziehungsweise der Leistung der Gasturbine 1 durch eine Verschlechterung der Kompressionsleistung des Kompressors 4 und dgl. verursacht werden. Infolgedessen beginnt die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) zu sinken. Das heißt in diesem Fall erreicht die Generatorausgangsleistung (die Gasturbinenausgangsleistung) nicht die gegebene (Nenn-)Generatorausgangsleistung (Gasturbinenausgangsleistung), wie sie in 10 gezeigt ist, auch wenn die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine 1500°C erreicht. Infolgedessen kann auch der CLCSO sinken, und die Beziehung zwischen dem CLCSO und der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine kann sich ändern. Demgemäß können die Beziehungen der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine mit dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis, dem Haupt-Brennstoffverhältnis und dem Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils ebenfalls abweichen. Daher ist es nötig, auch den Wert beziehungsweise die Größe von MW bei 1500°C (der temperaturgesteuerter MW-Wert) zum Berechnen des CLCSO ebenfalls zu verringern.
Aus diesem Grund umfasst in der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 die Rechenlogik des CLCSO auch die Lernschaltungsanordnung 201 für den MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerter MW-Wert).
Nun wird die Lernschaltungsanordnung 62 für die Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise die Generatorausgangsleistung, die in der oben erwähnten JP 2005-266357 A offenbart ist, zunächst unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. Diese Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 62 beurteilt zunächst, ob die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur (1500°C) erreicht hat oder nicht, bevor der Lernvorgang hinsichtlich des MW-Werts bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) beginnt. Demgemäß beurteilt die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 62, ob ein Sinken der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) einer Beeinträchtigung der Charakteristika der Gasturbine 1 zuzuschreiben ist. Genauer gesagt, wenn die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine gleich der maximalen Verbrennungsgastemperatur (1500°C) ist, besteht eine Beziehung zwischen einem Druckverhältnis des Kompressors 4 (einem Verhältnis zwischen einem Druck an einer Einlassseite und einem Druck an einer Auslassseite des Kompressors 4) und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 (der Temperatur des aus dem Gasturbinenkörper 2 ausgetragenen Gases), wie in 18 gezeigt ist. Daher überwacht die Lernschaltungsanordnung 62 ein Druckverhältnis (Zylinderdruck/Einlassluftdruck) des Kompressors 4, der aus dem tatsächlichen Messwert des Einlassluftdrucks und dem tatsächlichen Messwert des Zylinderdrucks sowie dem tatsächlichen Messwert der Abgastemperatur erhalten wird. Außerdem beurteilt die Lernschaltungsanordnung 62, dass die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur (1500°C) erreicht, wenn das Druckverhältnis und die Abgastemperatur die in 18 gezeigte Beziehung erfüllen, und beginnt dann mit dem Lernvorgang.
In diesem Fall berechnet die Lernschaltungsanordnung 62 zunächst eine Abweichung (die Generatorausgangsleistung minus MW-Wert bei 1500°C) zwischen dem MW-Wert bei 1500°C (dem temperaturgesteuerten MW-Wert) nach einer Korrektur hinsichtlich des atmosphärischen Druckverhältnisses, das von der Multiplikationsschaltung 55 in die Rechenlogik des CLCSO gemäß 16 einzugeben ist, und dem tatsächlichen Messwert der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) mittels einer Subtraktionsschaltung (eines Abweichungsoperators) 63. Ein PI-(Proportional-Integral-)Kontroller 64 berechnet einen Korrekturkoeffizienten, indem die mit der Subtraktionsschaltung (dem Abweichungsoperator) 63 berechnete Abweichung Proportional- und Integral-Operationen unterzogen wird. Ein LOW-Begrenzer 65 begrenzt den Korrekturkoeffizienten (der von 0 bis 1 reicht), der bei dem PI-Operator 64 berechnet wird, auf einem Bereich von 0,95 bis 1. Der Grund für die Bereitstellung des begrenzten Bereichs des Korrekturkoeffizienten nach obiger Beschreibung besteht darin, dass eine Größe einer vermutlichen Verringerung der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) durch eine normale Leistungsminderung der Gasturbine 1 zu berücksichtigen ist, und eine übermäßige Korrektur, die einem anormalen Abfall der Ausgangsleistung der Gasturbine 1 zuzuschreiben ist, zu vermeiden ist. Eine Multiplikationsschaltung 66 multipliziert den Korrekturkoeffizienten mit dem MW-Wert bei 1500°C (dem temperaturgesteuerten MW-Wert), der von der Multiplikationsschaltung 55 eingegeben wird, und gibt das Multiplikationsergebnis an die Subtraktionsschaltung (den Abweichungsoperator) 63 aus.
Durch Ausführen der Verarbeitung nach obiger Beschreibung wird der MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) so korrigiert, dass er mit dem tatsächlichen Messwert der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) übereinstimmt. Dann wird der MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) nach der Korrektur an die Subtraktionsschaltung 57 in der Rechenlogik des in 16 gezeigten CLCSO zur Anwendung bei der Berechnung des CLCSO ausgegeben. Man beachte, dass ein Selektor 67 eines niedrigeren Werts den niedrigeren Wert aus dem MW-Wert bei 1500°C (dem temperaturgesteuerten MW-Wert) nach der Korrektur und der Nenn-Generatorausgangsleistung (der Nenn-Gasturbinenausgangsleistung), die in einem Signalgenerator 68 aufgestellt ist, auswählt, und den ausgewählten Wert für verschiedene Arten von Steuerungen und die Bildanzeige und dergleichen ausgibt.
Wie vorher beschrieben wurde, kann jedoch in dem Fall, in dem die Gasturbine 1 oft einem Teillastbetrieb unterzogen wird, oder besonders, wenn der Betrieb der Gasturbine 1 oft fortgesetzt wird, während die Verbrennungsgastemperatur um eines der Gasturbine auf eine niedrigere Temperatur als die maximale Verbrennungsgastemperatur eingestellt ist, ohne die Temperatur auf die maximale Verbrennungsgastemperatur anzuheben, diese Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 62 mit einem Problem konfrontiert, dass der Lernvorgang nie gestartet wird und eine Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung bei der Steuerung der Temperatur (dem temperaturgesteuerten MW-Wert) nicht stattfindet, obwohl die Gasturbinenausgangsleistung (die Generatorausgangsleistung) aufgrund einer Leistungsminderung der Gasturbine 1 verringert ist.
Daher umfasst bei der vorliegenden Ausführungsform die Gasturbinen-Verbrennungssteuerungsvorrichtung 41 die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201, wie sie in die 19 gezeigt ist. Nun wird die Konfiguration dieser Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 unter Bezugnahme auf 19 bis 23 beschrieben.
Zwei Kennlinien A und B, die 20 als Beispiel zeigt, sind bei dieser Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 voreingestellt. In 20 gibt die Seitenachse das Druckverhältnis des Kompressors 4 an, und die Längsachse gibt die Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 an. Die Kennlinien A und B können beispielsweise in der Form von mathematischen Ausdrücken aufgestellt werden, oder in dem Format von Tabellendaten aufgestellt (gespeichert) werden.
Die Kennlinie A, die als erste Kennlinie dient, ist diejenige Kennlinie, welche eine Beziehung zwischen Druckverhältnis und der Abgastemperatur darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf 1400°C bei Teillast als erste Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine eingestellt ist. Die Kennlinie B, die als zweite Kennlinie dient, ist diejenige Kennlinie, welche eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und der Abgastemperatur darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf 1500°C (maximale Verbrennungsgastemperatur) als zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine eingestellt ist. Diese Kennlinien A und B werden durch Voruntersuchung, beispielsweise bei der Gasturbinengestaltung erhalten.
Die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 beurteilt zunächst eine Bedingung für den Start des Lernvorgangs mittels nicht-dargestellter Lernstart-Beurteilungsmittel. Genauer gesagt wird der Lernvorgang nach einer Beurteilung gestartet, dass eine Größe der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung, die tatsächlich von dem Strommesser PW gemessen wird, gleich oder über dem Korrekturwert oder dem Ausgangswert der MW-Wert bei 1400°C, ausgegeben von der Multiplikationsschaltung 207, ist. Wenn beispielsweise die Ausgangsleistung beim Starten der Gasturbine 1 gesteigert wird, wird die Lernschaltungsanordnung nach der Beurteilung gestartet, dass der tatsächliche Messwert der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung gleich diesem Anfangswert des korrigierten MW-Werts bei 1400°C ist. Man beachte, dass der Anfangswert des korrigierten MW-Werts bei 1400°C zu dieser Zeit entsprechend einem Korrekturkoeffizienten bestimmt wird, der bei dem vorhergehenden Betrieb der Gasturbine erhalten wurde. Der Lernvorgang wird auch nach einer Beurteilung beziehungsweise Feststellung gestartet, dass der tatsächliche Messwert der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung gleich oder größer als der Anfangswert des korrigierten MW-Werts bei 1400°C im Fall des einmaligen Senkens der Gasturbinenausgangsleistung unter eine untere Ausgangsleistung als der korrigierte MW-Wert bei 1400°C und einem anschließenden Anheben der Gasturbinenausgangsleistung gestartet. Auch in diesem Fall wird der Anfangswert des korrigierten MW-Werts bei 1400°C beim Anheben der Gasturbinenausgangsleistung entsprechend dem Korrekturkoeffizienten bestimmt, der vor dem einmaligen Senken der Gasturbinenausgangsleistung erhalten wurde.
Man beachte, dass die Beurteilung der Bedingung für den Start des Lernvorgangs basierend auf der Kennlinie A durchgeführt werden kann. Genauer gesagt kann das Lernstart-Beurteilungsmittel so konfiguriert werden, dass es das Druckverhältnis (Zylinderdruck/Einlassluftdruck) des Kompressors 4 unter Verwendung des tatsächlichen Messwerts des mit dem Einlassluftdruckfühler PX4 gemessenen Einlassluftdrucks und des tatsächlichen Messwerts des mit dem Top-Hat-Druckfühler PX5 gemessenen Zylinderdrucks berechnet, um dieses Druckverhältnis um den tatsächlichen Messwert der Abgastemperatur mit dem Abgasthermometer TH zu überwachen, um den Lernvorgang nach einer Beurteilung zu beginnen, dass das Druckverhältnis und die Abgastemperatur, die von der Kennlinie dargestellte Beziehung erfüllen (beispielsweise eine Beurteilung, dass das Druckverhältnis und die Abgastemperatur ein Punkt a auf der Kennlinie A gemäß 20 erreichen), oder aber nach einer Beurteilung, dass die Verbrennungsgastemperatur um Einlass der Gasturbine ansteigt und die 1400°C erreicht.
Trotzdem wird der Lärmvorgang in dieser Ausführungsform nicht nur an dem Punkt gestartet, an dem die Beurteilung gemacht wird, dass die Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise die Generatorausgangsleistung einfach gleich oder größer als der korrigierte MW-Wert bei 1400°C ist, oder wenn die Beurteilung gemacht wird, dass die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine 1400°C basierend auf der Kennlinie A erreicht, sondern auch nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeitspanne, seitdem die Abweichung der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung beseitigt wurde (seit die Lastabweichung beseitigt wurde). Genauer gesagt, ist das Lärmstart-Beurteilungsmittel auch so konfiguriert, dass es beurteilt, ob eine Abweichung des Messwerts der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung gegenüber dem Strommesser PW nicht vorhanden ist oder für eine bestimmte Zeitspanne in einem vorbestimmten Bereich bleibt (beispielsweise 30 Minuten). Folglich beginnt dieses Lernstart-Beurteilungsmittel den Lernvorgang nach der vorgenannten Beurteilung und auch nach der Beurteilung, dass die Abweichung in der Gasturbinen-Ausgangsleistung entsprechend der Lastabweichung nicht vorhanden ist oder für diese bestimmte Zeitspanne in dem vorbestimmten Bereich bleibt.
Wenn der Lernvorgang gestartet wird, beginnt die Logik in der Gasturbinenausgangsleistung-Lernschaltungsanordnung 201 gemäß 19 zu funktionieren. Zuerst beginnt eine TIT-Berechnungseinheit 202 eine Berechnung einer aktuellen Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine. Die TIT-Berechnungseinheit 202 berechnet ein aktuelles Druckverhältnis (Zylinderdruck/Lufteinlassdruck) des Kompressors 4 unter Verwendung des tatsächlichen Messwerts des Einlassluftdrucks mit dem Einlassluftdruckfühler PX4 und des tatsächlichen Messwerts des Zylinderdrucks mit dem Top-Hat-Druckfühler PX5. Die TIT-Berechnungseinheit 202 berechnet EXT 1400, das die Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 darstellt, welche dem Druckverhältnis entspricht, sowie ein temperaturgesteuertes EXT unter Anwendung der folgenden Formel (2) beziehungsweise (3): EXT1400 = FX1400 (Druckverhältnis) (2) Temperaturgesteuertes EXT = FX1500 (Druckverhältnis) (3)
Die Formel (2) ist der Ausdruck der Kennlinie A, welche die Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 in Form einer Funktion des Druckverhältnisses des Kompressors 4 ausdrückt. Die Formel (3) ist der Ausdruck der Kennlinie B, welche die Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 in Form einer weiteren Funktion des Druckverhältnisses des Kompressors 4 ausdrückt. Demgemäß dient die Formel (2) zur Berechnung des EXT 1400 als erste Abgastemperatur entsprechend dem mittels des Einlassluftdruckfühlers PX4 und des Top-Hat-Druckfühlers PX5 gemäß einem aktuellen Druckverhältnis basierend auf der Kennlinie A (Mittel zum Berechnen der ersten Abgastemperatur). Hierbei dient die Formel (3) zur Berechnung des temperaturgesteuerten EXT als zweite Abgastemperatur entsprechend dem aktuellen Druckverhältnis basierend auf der Kennlinie B (Mittel zum Berechnen der zweiten Abgastemperatur). Wie in 20 als Beispiel gezeigt ist, wird ausgehend davon, dass das gemessene aktuelle Druckverhältnis PR1 ist, die Abgastemperatur EXT1 mittels der Formel (2) als EXT1400 entsprechend dem aktuellen Druckverhältnis PR1 errechnet, während die Abgastemperatur EXT 2 mittels der Formel (3) als das temperaturgesteuerte EXT entsprechend dem aktuellen Druckverhältnis PR1 berechnet wird. Man beachte dass, die vorliegende Erfindung nicht nur auf eine Anwendung der oben beschriebenen Formeln beschränkt ist. Beispielsweise ist es auch möglich, die erste Abgastemperatur und die zweite Abgastemperatur entsprechend dem aktuellen Druckverhältnis mittels linearer Interpolation (Interpolationsberechnung) und der gleichen unter Verwendung von Tabellendaten der Druckverhältnisse und der Abgastemperaturen hinsichtlich der Kennlinien A und B zu berechnen.
Die TIT-Recheneinheit 202 ist ein Mittel zum Berechnen einer dritten Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine. Die TIT-Recheneinheit 202 berechnet die aktuelle Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine als dritte Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine entsprechend einer Abgastemperatur EXT einer aktuellen tatsächlichen Messgröße. Die Berechnung durch die TIT-Recheneinheit 202 basiert auf der temperaturgesteuerten EXT und der nach obiger Beschreibung berechneten EXT 1400, den Wert 1400°C und den Wert 1500°C als erste und zweite Verbrennungsgastemperaturen am Einlass der Gasturbine sowie den tatsächlichen Messwerten der Abgastemperatur (wie zum Beispiel der Abgastemperatur EXT 3 in 20), gemessen mit dem Abgasthermometer TH, und verwendet die folgende Formel (4), die eine lineare Interpolationsformel (Interpolationsberechnung) darstellt. Man beachte, dass es auch möglich ist, die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine entsprechend dem aktuellen tatsächlichen Messwert der Abgastemperatur EXT durch lineare Interpolation (Interpolationsberechnung) gemäß der folgenden Formel (5), die prinzipiell gleich der Formel (4) ist, zu berechnen:
Als Nächstes berechnet eine Recheneinheit 203 des idealen MW als Mittel zur Berechnung einer idealen Gasturbinenausgangsleistung, den idealen MW-Wert als ideale Gasturbinenausgangsleistung (die Generatorausgangsleistung) entsprechend der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, berechnet durch die TIT-Recheneinheit 202 mittels der folgenden Formel (6), die eine lineare Interpolationsformel (Interpolationsberechnung) darstellt. Die Berechnung durch die Recheneinheit 203 für den idealen MW-Wert basiert auf der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, berechnet durch die TIT-Recheneinheit 202, den Wert 1400°C und den Wert 1500°C als erste und zweite Verbrennungsgastemperaturen am Einlass der Gasturbine, den MW-Wert bei 1400°C als erste Gasturbinenausgangsleistung und den MW-Wert bei 1500°C (den temperaturgesteuerten MW-Wert) als zweite Gasturbinenausgangsleistung. Es ist anzumerken, dass es auch möglich ist, den idealen MW-Wert durch lineare Interpolation (Interpolationsberechnung) gemäß der folgenden Formel (7) zu berechnen, die im Wesentlichen gleich der Formel (6) ist. Die Recheneinheit 203 für den idealen MW-Wert stellt einen Grenzwert auf, um zu verhindern, dass der ideale MW-Wert aus irgendeinem Grund den temperaturgesteuerten MW-Wert überschreitet:
Der MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) ist ein Wert, der von der Multiplikationsschaltung 55 in 16 ausgegeben wird, und ist ein Wert bezüglich einer bestimmten Einlasslufttemperatur eines bestimmten PLS-Öffnungsgrad-Befehlswerts, einer bestimmten Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis und einer atmosphärischen Druckverhältnis, wie sie vorher beschrieben wurden. Der MW-Wert bei 1400°C ist eine Größe, die von einer Multiplikationsschaltung 302 in 21 ausgegeben wird und ein Wert ist, der mittels der folgenden Formel (8) entsprechend der Rechenmethode, wie in dem Fall des MW-Werts bei 1500°C (des temperaturgesteuerten MW-Werts) berechnet wird. Das heißt, der MW-Wert bei 1400°C ist auch ein Wert bezüglich einer bestimmten Einlasslufttemperatur, eines bestimmten ELS-Öffnungsgrad-Befehlswerts, einem bestimmten Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis und dem atmosphärischen Druckverhältnis: ((MW – Wert bei 1400°C) = FX(Einlasstemperatur, ELS – Öffnungsgrad, Turbinen – Bypass – Brennstoffverhältnis, atmosphärisches Druckverhältnis) (8)
Die folgende Erläuterung basierend auf der in 21 dargestellten Rechenlogik. Zunächst berechnet ein Funktionsgenerator 302, der als Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel dient, den MW-Wert bei 1400°C als die erste Gasturbinenausgangsleitung entsprechend der ersten Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bei 1400°C. Die Berechnung durch den Funktionsgenerator 302 basiert auf einem tatsächlichen Messwert einer Einlasslufttemperatur, gemessen von dem Einlassluftthermometer TA, dem ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert und dem Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnis (Turbinen-Bypassströmungsrate/Einlassluftströmungsrate), berechnet durch Dividieren eines tatsächlichen Messwerts einer mit dem Turbinen-Bypassströmungsmesser FX2 gemessenen Turbinen-Bypassströmungsrate durch einen tatsächlichen Messwert einer Einlassluftströmungsrate, die mit einer Druckluft-Gesamtmenge zusammenhängt, gemessen mit dem Einlassluft-Strömungsmesser FX1 mittels der Divisionsschaltung 53. Das heißt, der MW-Wert bei 1400°C wird unter Berücksichtigung des ELS-Öffnungsgrads, der Einlasslufttemperatur und des Turbinen-Bypass-Brennstoffverhältnisses berechnet. Das Rechenverfahren für diesen MW-Wert bei 1400° ist das gleich wie in dem oben beschriebenen Fall des MW-Werts bei 1500°C. Eine Divisionsschaltung 304 berechnet das atmosphärische Druckverhältnis (Einlasslufttemperatur/Standard-Atmosphärendruck) durch Dividieren des Einlassluftdrucks (des Atmosphärendrucks) des mit dem Einlassluftdruckfühler PX4 gemessenen tatsächlichen Messwerts durch den von einem Signalgenerator 305 erstellten atmosphärischen Standarddruck. Die Multiplikationsschaltung 301 berechnet den MW-Wert bei 1400°C unter Berücksichtigung des atmosphärischen Druckverhältnisses durch Multiplizieren des von dem Funktionsgenerator 302 berechneten MW-Werts bei 1400°C mit dem von der Divisionsschaltung 304 berechneten atmosphärischen Druckverhältnis.
Dann erhält gemäß 19 die Subtraktionsschaltung (der Abweichungsoperator) 63 eine Abweichung zwischen der von der Berechnungseinheit 203 mit dem idealen MW-Wert berechneten idealen MW-Wert und von den mit dem Strommesser PW gemessenen tatsächlichen Messwert der Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise der Generatorausgangsleistung (Generatorausgangsleistung-idealer MW-Wert). Ein Funktionsgenerator 311 berechnet einen gewichteten Koeffizienten entsprechend dem von der CLCSO-Rechenlogik gefundenen CLCSO, basierend auf einer Funktion zwischen dem voreingestellten CLCSO gemäß 22 und dem gewichteten Koeffizienten, und gibt den gewichteten Koeffizienten an eine Multiplikationsschaltung 212 aus. In dem in 22 gezeigten Beispiel ist der gewichtete Koeffizient gleich Null in einem Bereich des CLCSO von 0% bis 80% eingestellt, während der gewichtete Koeffizient von 0 auf 1 in Reaktion auf einer Erhöhung des CLCSO von 80% auf 100% erhöht wird. Die Funktion ist jedoch nicht auf das vorhergehende beschränkt. Es ist auch möglich, beispielsweise den Wert des CLCSO zu ändern, wenn der gewichtete Koeffizient zu steigen beginnt, oder den Maximalwert des gewichteten Koeffizienten in angemessener Weise zu ändern.
Die Multiplikationsschaltung 212 führt eine Gewichtung durch Multiplizieren der von der Subtraktionsschaltung (einen Abweichungsoperator) 204 ausgegebenen Abweichung mit dem von dem Funktionsgenerator 211 ausgegebenen gewichteten Koeffizienten durch, und gibt dann die gewichtete Abweichung an einen PI-(Proportional-Integral)Kontroller 205 (ein Mittel zum Gewichten) aus. Man beachte, dass das Gewichtungsverfahren der Abweichung nicht auf dem auf den CLCSO basierten Fall beschränkt ist. Es ist auch möglich, dass eine Gewichtung basierend auf der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine durchzuführen, die durch die TIT-Recheneinheit 202 berechnet wird. In diesem Fall wird der gewichtete Koeffizient, der eine Erhöhung in Reaktion auf eine Erhöhung der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine erfährt, durch den Funktionsgenerator 211 in jedem Fall der CLCSO berechnet. Dieser gewichtete Koeffizient wird mit der Abweichung mittels der Multiplikationsschaltung 212 multipliziert.
Der PI-(Proportional-Integral)Kontroller 205 berechnet einen Korrekturkoeffizienten (von 0 bis 1), indem die Abweichung, die mit der Subtraktionsschaltung (dem Abweichungsoperator) 204 erhalten wird und mit der Multiplikationsschaltung 212 gewichtet wird, Proportional- und Integraloperationen unterzogen wird. Ein Anfangswert (das heißt ein Anfangswert des Korrekturkoeffizienten) wird an dem PI-Kontroller 205 auf 1 eingestellt. Wenn die Gasturbinenausgangsleistung beziehungsweise die Generatorausgangsleistung aufgrund der Leistungsminderung mit der Gasturbine 1 unter den temperaturgesteuerten MW-Wert fällt, wird eine Ausgabe (das heißt der Korrekturkoeffizient) von dem PI-Kontroller 205 allmählich von 1 gemindert, indem die Abweichung zwischen der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) und der temperaturgesteuerte MW-Wert an diesem Punkt den Proportional- und Integraloperationen unterzogen wird. Die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 speichert den von dem PI-Kontroller 205 erhaltenen erlernten Korrekturkoeffizienten. Wenn die Gasturbine 1 anhält, hält die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 auch den Lernvorgang an. Wenn aber die Gasturbine 1 neu startet, um den Lernvorgang durch die Gasturbinenausgansleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 wieder aufzunehmen, wird der von der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 bei dem vorangehenden Betrieb der Gasturbine erlernte Korrekturkoeffizient (das heißt der unmittelbar vor dem Anhalten des Lernvorgangs erhaltene Korrekturkoeffizient als der Initialwert des PI-Kontrollers 205 im laufenden Betrieb definiert. Man beachte, dass eine proportionale Verstärkung und eine Integralzeit, die in dem PI-Kontroller 205 verwendet werden, in Abhängigkeit von Tests oder dergleichen auf geeignete Werte eingestellt werden können. Alternativ kann die proportionale Verstärkung auch gleich 0 eingestellt werden (der PI-Kontroller 205 führt in diesem Fall nur die Integraloperation aus).
Ein LOW-Begrenzer 206 setzt einen unteren Grenzwert des Korrekturkoeffizienten (der von 0 bis 1 reicht) der mit der PI-Kontroller 205 berechnet wird, auf 95. Genauer gesagt, wird ein Lernbereich (der Bereich des Korrekturkoeffizienten) im Bereich von 0,95 bis 1 eingestellt. Wie vorher beschrieben wurde, liegt der Grund zur Bereitstellung des begrenzten Umfangs des Lernbereichs (des Bereichs des Korrekturkoeffizienten) darin, eine Größe von einer vermutlichen Verringerung der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) durch eine normale Leistungsminderung der Gasturbine 1 zu berücksichtigen und eine übermäßige Korrektur, die einem anormalen Abfall der Ausgangsleistung der Gasturbine 1 zuzuschreiben ist, zu vermeiden.
Eine Multiplikationsschaltung 207 multipliziert den Korrekturkoeffizienten mit dem MW-Wert bei 1500°C (dem temperaturgesteuerten MW-Wert), der von der Multiplikationsschaltung 55 gemäß 16 eingegeben wird, um den MW-Wert bei 1500°C (den temperaturgesteuerten MW-Wert) zu korrigieren, und gibt das Multiplikationsergebnis an die Recheneinheit 203 für den idealen MW-Wert aus. Eine Multiplikationsschaltung 208 multipliziert den Korrekturkoeffizienten mit dem von der Multiplikationsschaltung 301 gemäß 21 eingegebenen MW-Wert bei 1400°C, um den MW-Wert bei 1400°C zu korrigieren, und gibt das Multiplikationsergebnis an die Recheneinheit 203 für den idealen MW-Wert aus. Mit anderen Worten bilden die Subtraktionsschaltung (der Abweichungsoperator) 204, der PI-Kontroller 205, die Multiplikationsschaltungen 207 und 208 usw. gemeinsam ein Mittel zur Korrektur der ersten Gasturbinenausgangsleistung und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung. Außerdem berechnet die Recheneinheit 203 den idealen MW-Wert mittels irgendeiner der oben beschriebenen Formeln (6) oder (7) basierend auf dem korrigierten MW-Wert bei 1500°C (dem temperaturgesteuerten MW-Wert) und dem MW-Wert bei 1400°C.
Durch Wiederholen der oben beschriebenen Prozessreihe stimmt der Wert des von der Recheneinheit 203 für den idealen MW-Wert berechneten idealen MW-Wert mit dem tatsächlichen Messwert der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) überein. Dann wird der MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert), korrigiert mit dem Korrekturkoeffizienten durch die Multiplikationsschaltung 207, an die Subtraktionsschaltung 57 in der 16 gezeigten CLCSO-Rechenlogik zur Verwendung bei der Berechnung des CLCSO ausgegeben. Man beachte, dass ein Selektor 209 eines niedrigeren Werts einen niedrigeren Wert als den MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerte MW-Wert) nach Korrektur durch die Multiplikationsschaltung 207 und der in einem Signalgenerator 210 erstellten Soll-Generatorausgangsleistung (der Soll-Gasturbinenausgangsleistung) auswählt. Dann gibt der Selektor 209 des niedrigeren Wertes den ausgewählten Wert zur Verwendung bei der Steuerung der maximalen Leistung der Laststeuerung, LRCSO (eine Geschwindigkeitsbegrenzung bei dem CSO), der Temperatursteuerung und als Bildschirmanzeige in einem Bedienungsraum usw. aus.
Der korrigierte MW-Wert bei 1400°C, der von der Multiplikationsschaltung 208 auszugeben ist, wird zur Bestimmung der Startbedingung des Lernvorgangs benutzt, wie schon beschrieben wurde. Man beachte, dass es auch möglich ist, diesen korrigierten MW-Wert bei 1400°C für irgendeine Art von Steuerung, eine Bildschirmanzeige usw. anzuwenden.
Es ist anzumerken, dass diese Ausführungsform zwar den Fall der Anwendung der beiden Kennlinien A und B beschreibt, welche die Verbrennungsgastemperaturen am Einlass der Gasturbine gleich 1400°C beziehungsweise 1500°C darstellen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Es ist auch möglich, andere Kennlinien anzuwenden, welche zu den Verbrennungsgastemperaturen unterschiedliche Temperaturen am Einlass der Gasturbine statt der Kennlinie A bei 1400°C und der Kennlinie B bei 1500°C darstellen. Alternativ ist es auch möglich, andere Kennlinien mit unterschiedlichen Temperaturen zusätzlich zu den Kennlinien A und B der Temperaturen von 1400°C beziehungsweise 1500°C anzuwenden.
Beispielsweise ist es zusätzlich zu den Kennlinien A und B bei der Temperatur von 1400°C beziehungsweise 1500°C auch möglich, eine Kennlinie C anzuwenden, die eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und der Abgastemperatur darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf 1300°C eingestellt ist, ebenso wie eine Kennlinie D, die eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und der Abgastemperatur darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf 1200°C eingestellt ist. In diesem Fall können anzuwendende Verfahren ähnlich den Verfahren zum Erhalt der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine und des idealen MW-Werts durch Ausführen der linearen Interpolation (Interpolationsberechnung) zwischen der Kennlinie B und der Kennlinie A nach obiger Beschreibung sein. Durch diese Verfahren ist es auch möglich, die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine und den idealen MW-Wert durch Ausführen der linearen Interpolation (Interpolationsberechnung) beispielsweise zwischen der Kennlinie A und der Kennlinie C oder zwischen der Kennlinie C und der Kennlinie D zu berechnen. Auf diese Weise ist es möglich, eine automatische Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung auch bei einer niedrigen Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine durchzuführen. Man beachte, dass im Fall der Durchführung der linearen Interpolation zwischen der Kennlinie C und der Kennlinie D die Kennlinie D beispielsweise die erste Kennlinie bildet, während die Kennlinie C die zweite Kennlinie bildet. Außerdem wird die erste Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine gleich 1200°C, während die zweite Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine gleich 1300°C wird. Ferner stellt in diesem Fall ein MW-Wert bei 1200°C der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) entsprechend der Temperatur von 1200°C die erste Gasturbinenausgangsleistung dar, während ein MW-Wert bei 1300°C der Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) entsprechend der Temperatur von 1300°C die zweite Gasturbinenausgangsleistung darstellt. Der MW-Wert bei 1200°C und der MW-Wert bei 1300°C können durch eine ähnliche Methode wie im Fall des MW-Werts bei 1500°C als der Wert berechnet werden, der sich auf eine bestimmte Einlasslufttemperatur, einen bestimmten ELS-Öffnungsgrad-Befehlswert, ein bestimmtes Turbinen-Bypassverhältnis und atmosphärisches Druckverhältnis bezieht.
(Berechnung jeweiliger Ventilpositions-Befehlswerte, basierend auf dem CLCSO)
Als nächstes wird die Bearbeitung zur Berechnung der jeweiligen Ventilpositions-Befehlswerte, basierend auf dem CLCSO, beschrieben.
Zunächst wird die Rechenlogik des Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswerts (des BYCSO) mit Bezug auf 24 beschrieben. Ein Funktionsgenerator 71 berechnet den BYCSO entsprechend dem CLCSO, der gemäß der Rechenlogik des CLCSO, basierend auf der voreingestellten Funktion des CLCSO und dem Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert (dem BYCSO) gemäß 9 berechnet wurde.
Bei dieser Rechenlogik wird dieser Brennkammer-Bypassventilpositions-Befehlswert einer Korrektur, basierend auf dem CLCSO sowie einer Korrektur, basierend auf der Einlasslufttemperatur unterzogen. Genauer gesagt berechnet ein Funktionsgenerator 72 einen gewichteten Korrekturwert entsprechend dem CLCSO, der gemäß der Rechenlogik des CLCSO basierend auf einer Funktion des CLCSO und der Korrekturgewichtung gemäß 25 berechnet wurde, die in Vorstudien erstellt wurde (den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen). Ein Funktionsgenerator 73 berechnet Korrekturkoeffizienten entsprechend dem tatsächlichen Messwert der Einlasslufttemperatur basierend einer Funktion der Einlasslufttemperatur und dem Korrekturkoeffizienten gemäß 26, der in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt wird.
Eine Multiplikationsschaltung 74 berechnet einen Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag durch Multiplizieren der gewichteten Korrekturgröße, basierend auf dem mit dem Funktionsgenerator 72 berechneten CLCSO, mit dem auf der mit dem Funktionsgenerator 73 berechneten Einlasslufttemperatur basierenden Korrekturkoeffizienten. Eine Subtraktionsschaltung 75 führt die Korrektur der Einlasslufttemperatur des BYCSO durch Subtrahieren der Einlasslufttemperatur-Korrekturgröße, berechnet mit der Multiplikationsschaltung 74, von dem mit dem Funktionsgenerator 71 berechneten BYCSO durch. Das heißt, die Funktionsgeneratoren 72 und 73, die Multiplikationsschaltung 74 und die Subtraktionsschaltung 75 bilden gemeinsam Einlasslufttemperatur-Korrekturmittel.
Der Grund für die Durchführung der Korrektur des BYCSO basierend auf der Einlasslufttemperatur besteht darin, eine angemessene Verbrennungssteuerung in Bezug auf die Abweichung der Einlasslufttemperatur gegenüber dem Fall des Bestimmens des BYCSO einfach auf der Basis des CLCSO (der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine) zu erzielen. Es ist jedoch anzumerken, dass der Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag auf einen relativ hohen Wert in Bezug auf den BYCSO eingestellt werden kann, ohne irgendwelche Probleme bei niedriger Last, die mit einer niedrigen Gasturbinenausgangsleistung einhergeht, zu verursachen. Eine geringfügige Änderung des BYCSO kann jedoch eine starke Änderung eines Verbrennungszustands bei hoher Last, die mit einer hohen Gasturbinenausgangsleistung einhergeht, verursachen. Demgemäß ist es nötig, den Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag relativ zu dem BYCSO zu verringern. Aus diesem Grund wird die Gewichtung der Korrektur in Reaktion auf den CLCSO entsprechend der Gasturbinenausgangsleistung nach obiger Beschreibung bestimmt, und der angemessene Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag für den BYCSO entsprechend dem CLCSO wird durch Multiplizieren dieses gewichteten Werts mit dem Korrekturkoeffizienten bestimmt, der aus der Einlasslufttemperatur erhalten wird.
Danach steuert die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 die Bypassströmungsrate der Druckluft relativ zu der Brennkammer 3 durch Regeln des Öffnungsgrads des Brennkammer-Bypassventils 8 basierend auf dem gemäß dieser Rechenlogik berechneten CLCSO.
Als nächstes wird eine Logik zum Berechnen eines Pilot-Brennstoffströmungsraten-Befehlswerts PLCSO mit Bezug auf 27 beschrieben (Brennstoffströmungsraten-Befehlseinstellmittel). Ein Funktionsgenerator 81 berechnet das Pilot-Brennstoffverhältnis entsprechend der gemäß der Rechenlogik des CLCSO berechneten CLCSO basierend auf der Funktion des CLCSO und dem Pilot-Brennstoffverhältnis, das vorab erstellt wird, wie 7 zeigt.
Auch bei dieser Rechenlogik wird dieses Pilot-Brennstoffverhältnis einer Korrektur basierend auf dem CLCSO und einer Korrektur basierend auf der Einlasslufttemperatur unterzogen. Im Einzelnen berechnet ein Funktionsgenerator 82 eine gewichtete Korrekturgröße entsprechend dem CLCSO, berechnet gemäß der Rechenlogik des CLCSO basierend auf der Funktion des CLCSO und der Gewichtung der Korrektur gemäß 25, die in Voruntersuchungen, bei beispielweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, aufgestellt wurde. Ein Funktionsgenerator 83 berechnet einen Korrekturkoeffizienten entsprechend dem tatsächlichen Messwert der Einlasslufttemperatur basierend auf der Funktion der Einlasslufttemperatur und dem Korrekturkoeffizienten gemäß 26, der in den Voruntersuchungen beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen erstellt wurde. Eine Multiplikationsschaltung 84 berechnet einen Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag durch Multiplizieren des gewichteten Korrekturwerts basierend auf dem mit dem Funktionsgenerator 82 berechneten CLCSO mit dem Korrekturkoeffizienten basierend auf der mit dem Funktionsgenerator 83 berechneten Einlasslufttemperatur. Eine Subtraktionsschaltung 85 führt die Korrektur der Einlasslufttemperatur des Pilot-Brennstoffverhältnisses durch Subtrahieren der Einlasslufttemperatur-Korrekturgröße, berechnet mit der Multiplikationsschaltung 84, von dem mit dem Funktionsgenerator 81 berechneten Pilot-Brennstoffverhältnis aus. Mit anderen Worten bilden die Funktionsgeneratoren 82 und 83, die Multiplikationsschaltung 84 und die Subtraktionsschaltung 85 gemeinsam das Einlasslufttemperatur-Korrekturmittel.
Der Grund für die Durchführung der Korrektur des Pilot-Brennstoffverhältnisses, basierend auf der Einlasslufttemperatur, besteht darin, eine angemessenere Verbrennungssteuerung bezüglich der Abweichung der Einlasslufttemperatur im Vergleich zu dem Fall zu erreichen, bei dem das Pilot-Brennstoffverhältnis einfach basierend auf dem CLCSO entsprechend der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bestimmt wird. Es ist jedoch anzumerken, dass der Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag auf einen relativ hohen Wert bezüglich des Pilot-Brennstoffverhältnis eingestellt werden kann, ohne irgendwelche Probleme bei niedriger Last, die mit der niedrigen Gasturbinenausgangsleistung einhergehen, zu verursachen. Eine geringfügige Änderung des Pilot-Brennstoffverhältnisses kann aber eine starke Änderung des Verbrennungszustands bei hoher Last, die mit der hohen Gasturbinenausgangsleistung einhergeht, verursachen. Demgemäß ist es notwendig, den Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag in Bezug auf das Pilot-Brennstoffverhältnis zu verringern. Aus diesem Grund wird die Gewichtung der Korrektur in Reaktion auf den CLCSO entsprechend der Gasturbinenausgangsleistung nach obiger Beschreibung bestimmt, und der angemessene Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag für das Pilot-Brennstoffverhältnis entsprechend dem CLCSO wird durch Multiplizieren diese Gewichtungswerts mit dem Korrekturkoeffizienten, der aus der Einlasslufttemperatur erhalten wird, bestimmt.
Danach berechnet eine Multiplikationsschaltung 86 die PLCSO durch Multiplizieren eines Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswerts CSO mit dem durch die Subtraktionsschaltung 85 berechneten Pilot-Brennstoffverhältnis. Der Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert CSO ist ein Wert proportional zu einer Gesamt-Brennstoffgasströmungsrate (einer gewichteten Strömungsrate) G_f, die der Brennkammer 3 zuzuführen ist (CSO ~ G_f) Daher ist der PLCSO ein Wert proportional zu der Pilotgas-Brennstoffströmungsrate G_fPL.
Man beachte, der Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert CSO basiert auf einer Beziehung zwischen einem Generatorausgangsleistungs-Befehlswert, der vorab in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt wird, und dem CSO, der proportional zu der Gesamt-Brennstoffgasströmungsrate G_f ist. Im Einzelnen erstellt die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 den Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert CSO basierend auf der voreingestellten Beziehung (der Funktion) zwischen dem Generatorausgangsleistungs-Befehlswert und dem CSO mittels des von dem zentralen Lastverteilungszentrum oder dergleichen erstellten Generatorausgangsleistungs-Befehlswerts auf. Es ist jedoch anzumerken, dass die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 den Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert CSO mittels einer nicht-dargestellten Steuereinheit einstellt, so dass der tatsächliche Messwert der Generatorausgangsleistung mit dem Generatorausgangsleistungs-Befehlswert übereinstimmt. Beispielsweise wird der Gesamt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert CSO so eingestellt, dass der tatsächliche Messwert der Generatorausgangsleistung mit dem Generatorausgangsleistungs-Befehlswert dadurch übereinstimmt, dass eine Abweichung zwischen dem tatsächlichen Messwert der Generatorausgangsleistung und dem Generatorausgangsleistungs-Befehlswert Proportional- und Integral-Operationen mit einem PI-Controller unterzogen wird.
Als nächstes wird eine Logik zum Berechnen eines Top-Hat-Strömungsraten-Befehlswerts THCSO unter Bezugnahme auf 28 beschrieben (das Brennstoffströmungsraten-Befehlseinstellmittel). Ein Funktionsgenerator 91 berechnet das Top-Hat-Brennstoffverhältnis entsprechend dem gemäß der Rechenlogik des CLCSO berechneten CLCSO, basierend auf der Funktion des CLCSO und dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis, das vorab gemäß 8 erstellt wird.
Auch bei dieser Rechenlogik wird dieses Top-Hat-Brennstoffverhältnis einer Korrektur basierend auf dem CLCSO und einer Korrektur basierend auf der Einlasslufttemperatur unterzogen. Im Einzelnen berechnet ein Funktionsgenerator 92 einen gewichteten Korrekturwert entsprechend dem CLCSO, der gemäß der Rechenlogik des CLCSO basierend auf der Funktion der CLCSO und der Korrekturgewichtung gemäß 25 berechnet wird, welche in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt wird. Ein Funktionsgenerator 93 berechnet einen Korrekturkoeffizienten entsprechend dem tatsächlichen Messwert der Einlasslufttemperatur basierend auf der Funktion der Einlasslufttemperatur und dem Korrekturkoeffizienten gemäß 26, der in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt wird. Eine Multiplikationsschaltung 94 berechnet einen Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag durch Multiplizieren des gewichteten Korrekturwerts basierend auf dem mit dem Funktionsgenerator 92 berechneten CLCSO mit dem Korrekturkoeffizienten basierend auf der mit dem Funktionsgenerator 93 berechneten Einlasslufttemperatur. Eine Subtraktionsschaltung 95 führt die Einlasslufttemperatur-Korrektur des Top-Hat-Brennstoffverhältnisses durch Subtrahieren des mit der Multiplikationsschaltung 94 berechneten Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrags von dem mit dem mit dem Funktionsgenerator 91 berechneten Top-Hat-Brennstoffverhältnis durch. Das heißt die Funktionsgeneratoren 92 und 93, die Multiplikationsschaltung 94 und die Subtraktionsschaltung 95 bilden gemeinsam das Einlasslufttemperatur-Korrekturmittel.
Der Grund für die Durchführung der Korrektur des Top-Hat-Brennstoffverhältnisses basierend auf der Einlasslufttemperatur besteht darin, eine angemessenere Verbrennungssteuerung bezüglich der Abweichung der Einlasslufttemperatur im Vergleich zu dem Fall der Bestimmung des Top-Hat-Brennstoffverhältnisses einfach auf der Basis des CLCSO entsprechend der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine zu erzielen. Es ist jedoch anzumerken, dass der Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag auf einen relativ hohen Wert in Bezug auf das Top-Hat-Brennstoffverhältnis eingestellt werden kann, ohne irgendwelche Probleme bei niedriger Last, die mit der niedrigen Gasturbinenausgangsleistung einhergeht, zu verursachen. Eine geringfügige Änderung des Top-Hat-Brennstoffverhältnisses kann aber eine starke Änderung im Verbrennungszustand bei hoher Last, die mit der hohen Gasturbinen-Ausgangsleistung einhergeht, verursachen. Demgemäß ist es notwendig, die Einlasslufttemperatur-Korrekturgröße relativ zu dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis zu verringern. Aus diesem Grund wird die Gewichtung der Korrektur in Reaktion auf den CLCSO (das heißt die Gasturbinenausgangsleistung) nach obiger Beschreibung bestimmt, und der angemessene Einlasslufttemperatur-Korrekturbetrag für das Top-Hat-Brennstoffverhältnis entsprechend dem CLCSO wird durch Multiplizieren dieses Gewichtswerts mit dem Korrekturkoeffizienten bestimmt, der aus der Einlasslufttemperatur erhalten wird. Obwohl Details später beschrieben werden, wird auch das Haupt-Brennstoffverhältnis basierend auf dem Pilot-Brennstoffverhältnis und dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis berechnet und wird daher der Einlasslufttemperatur-Korrektur unterzogen.
Eine Multiplikationsschaltung 96 berechnet den THCSO durch Multiplizieren des CSO mit dem mit der Subtraktionsschaltung 95 berechneten Top-Hat-Brennstoffverhältnis. Der THCSO ist proportional zu der Top-Hat-Gasbrennstoffströmungsrate (einer gewichteten Strömungsrate) G_fTH.
Als nächstes wird die Rechenlogik der jeweiligen Strömungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswerte mit Bezug auf 29 beschrieben.
Zunächst wird die Rechenlogik des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Befehlswerts beschrieben. Ein Funktionsgenerator 101 berechnet den Wert der Pilot-Brennstoffströmungsrate G_fPL entsprechend dem mit der Multiplikationsschaltung 86 entsprechend der Rechenlogik des PLCSO nach obiger Beschreibung berechneten PLCSO, basierend auf einer Funktion der PLCSO und der Pilot-Gasströmungsrate G_fPL gemäß 30 als Beispiel (Brennstoffströmungsraten-Einstellmittel). Mit anderen Worten wird der PLCSO in eine gewichtete Strömungsrate Q umgewandelt. Die Funktion des PLCSO und der Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder eine proportionale Beziehung zwischen diesen) wird vorab in den Voruntersuchungen (den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen) erstellt.
Anschließend wird der Cv-Wert des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 basierend auf der folgenden Formel (9), die eine Cv-Berechnungsformel darstellt, berechnet:
In der Formel (9) bezeichnet das Bezugszeichen t die Temperatur des in dem Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 19 strömenden Pilot-Brennstoffgases. Ein mit dem Brennstoffgasthermometer Tf gemessener Wert wird auf diese Pilot-Brennstoffgastemperatur angewandt. Das Bezugszeichen γ bezeichnet ein Gasdichteverhältnis in Bezug auf die Luft, das ein voreingestellter Wert ist. Das Bezugszeichen G bezeichnet die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate), bei Durchströmen des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19. Die Pilot-Brennstoffströmungsrate G_fpL, die mit dem Funktionsgenerator 101 berechnet wird, wird auf diese Pilot-Brennstoffströmungsrate angewandt. Das Bezugszeichen a bezeichnet einen Koeffizienten, der zum Umwandeln der Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G in eine Volumen-Strömungsrate (m³/h) bei 15,6°C und bei 1 ata (ata = Atmosphäre, technisch, absolut) verwendet wird. Der Koeffizient a ist ein voreingesteliter Wert. Das Bezugszeichen γN bezeichnet eine Gasdichte in einem normalen Zustand.
Außerdem bezeichnet in der Formel (9) das Bezugszeichen P₂ einen Staudruck (einen Druck an einer stromabwärtigen Seite) des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19. Ein Messwert oder ein Korrekturwert (wird später im Detail beschrieben) des Pilotverteiler-Druckfühlers PX2 wird auf diesen Staudruck angewandt. Das Bezugszeichen P₁ bezeichnet einen Frontdruck (einen Druck an einer stromaufwärtigen Seite) des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19. Ein durch Addieren eines Differentialdrucks von vorne nach hinten des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 erhaltener Wert (beispielsweise 4 kg/cm²) zu dem Messwert des Pilotverteiler-Druckfühlers PX2 wird auf diesen Frontdruck angewandt. Dieser Differentialdrucks von vorne nach hinten wird mittels des Pilot-Brennstoff-Drucksteuerventils 18 so eingestellt, dass er ein konstanter Wert ist. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Konfiguration beschränkt bleibt. Es ist möglich, einen Messwert des Pilot-Brennstoff-Differentialdruckfühlers PDX2 auf den Differentialdruck von vorne nach hinten anzuwenden. Wenn der Frontdruck des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 mit einem Druckfühler gemessen wird, ist es alternativ auch möglich, den Messwert dieses Druckfühlers auf den P₁-Wert anzuwenden.
Bei der auf der Rechenlogik basierenden Erläuterung führt ein Funktionsgenerator 102 eine Berechnung gemäß der folgenden Formel (10) basierend auf dem Pilot-Verteilerdruck (als Staudruck P₂ verwendet) aus, der entweder der tatsächliche Messwert oder der Korrekturwert mittels der Verteilerdruck-Korrekturlogik 130 (ist im Detail später zu beschreiben) ist, der als Druck-Korrekturmittel fungiert:
Ein Funktionsgenerator 103 führt eine Berechnung gemäß der folgenden Formel (11) basierend auf der Brennstoffgastemperatur durch (die als Pilot-Brennstoffgastemperatur t verwendet wird), die entweder ein tatsächlicher Messwert ist, der mittels der Brennstoffgastemperatur-Korrekturlogik 120 eingegeben wird (wird im Detail später beschrieben), die als Brennstofftemperatur-Korrekturmittel fungiert, oder ein Konstantwert.
Eine Multiplikationsschaltung 104 multipliziert die mit dem Funktionsgenerator 101 berechnete Pilot-Brennstoffströmungsrate G_fpL (die als Pilot-Brennstoffströmungsrate G verwendet wird) mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerator 102, und dann mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerator 103. Auf diese Weise wird die Berechnung der oben beschriebenen Formel (9) abgeschlossen, und der Cv-Wert des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 wird erhalten (Cv-Wert-Einstellmittel). Ein Funktionsgenerator 105 berechnet einen Öffnungsgrad des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils entsprechend dem mit der Multiplikationsschaltung 104 berechneten Cv-Wert des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 basierend auf einer Funktion des Öffnungsgrades des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils und des Cv-Werts gemäß 31, der vorab in den Voruntersuchungen (den Spezifikationen zum Steuerventil) erstellt wurde. Dann wird der Öffnungsgrad des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils als Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehlswert ausgegeben (Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehls-Einstellmittel).
Danach steuert die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate durch Regeln des Öffnungsgrades des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19 basierend auf dem Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert, der gemäß dieser Rechenlogik berechnet wurde.
Nun wird die Rechenlogik des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Befehlswerts beschrieben. Ein Funktionsgenerator 106 berechnet den Wert der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH entsprechend dem mit der Multiplikationsschaltung 96 berechneten THCSO gemäß der Rechenlogik des THCSO nach obiger Beschreibung basierend auf einer Funktion des THCSO und der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH gemäß 32 als Beispiel (dem Brennstoffströmungsraten-Einstellmittel). Mit anderen Worten wird der THCSO in eine gewichtete Strömungsrate Q umgewandelt. Die Funktion des THCSO (oder eine Proportionalbeziehung zwischen dem THCSO) und der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate Gf_TH wird vorab in den Voruntersuchungen (den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen) erstellt. Anschließend wird der Cv-Wert des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 basierend auf der oben beschriebenen Formel (9) (der Cv-Wert-Berechnungsformel) berechnet. Hinsichtlich der Formel (9) ist jedoch in diesem Fall anzumerken, dass das Bezugszeichen t die Temperatur des in das Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil 21 einströmenden Top-Hat-Brennstoffgases bezeichnet. Der mit dem Brennstoffgasthermometer Tf gemessene Wert wird auf diese Top-Hat-Brennstoffgastemperatur angewandt. Das Bezugszeichen G bezeichnet die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate), beim Durchströmen des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21. Die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH, berechnet mit dem Funktionsgenerator 106, wird auf diese Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate angewandt. Das Bezugszeichen a bezeichnet einen Koeffizienten, der zum Umwandeln der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G in eine Volumen-Strömungsrate (m³/h) bei 15,6°C und 1 ata verwendet wird.
Außerdem bezeichnet in der Formel (9) das Bezugszeichen P₂ einen Staudruck (einen Druck an einer stromabwärtigen Seite) des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21. Ein Messwert oder ein Korrekturwert (später im Detail beschrieben) des Top-Hat-Verteiler-Druckfühlers PX3 wird auf diesen Staudruck angewandt. Das Bezugszeichen P₁ bezeichnet einen Frontdruck (einen Druck an einer stromaufwärtigen Seite) des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21. Ein durch Addieren eines Differentialdrucks von vorne nach hinten des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 erhaltener Wert (beispielsweise 4 kg/cm²) zu dem Messwert des Top-Hat-Verteiler-Druckfühlers PX3 wird auf diesen Frontdruck angewandt. Dieser Differentialdruck von vorne nach hinten wird unter Verwendung des Top-Hat-Brennstoff-Drucksteuerventils 20 so eingestellt, dass er ein konstanter Wert ist. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt ist. Es ist möglich, einen Messwert des Top-Hat-Brennstoff-Differentialdruckfühlers PDX3 auf den Differentialdruck anzuwenden. Wenn der Frontdruck des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 mit einem Druckfühler gemessen wird, ist es alternativ möglich, den Messwert dieses Druckfühlers auf den P₁-Wert anzuwenden.
Bei der auf der Rechenlogik basierenden Erklärung führt ein Funktionsgenerator 107 die Berechnung gemäß der oben beschriebenen Formel (10), basierend auf dem Top-Hat-Verteilerdruck (als Staudruck P₂ verwendet) durch, der entweder der tatsächliche Messwert oder der korrigierte Wert mittels der Verteilerdruck-Korrekturlogik 140 (später im Detail beschrieben), die als Druck-Korrekturmittel fungiert, ist. Der Funktionsgenerator 103 führt die Berechnung gemäß der oben beschrieben Formel (11) basierend auf einem tatsächlichen Messwert der Brennstoffgastemperatur durch (als Top-Hat-Brennstoffgastemperatur t benutzt) (ähnlich wie im Fall der Berechnung des Cv-Werts des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19) durch.
Eine Multiplikationsschaltung 109 multipliziert die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH (als Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G benutzt), die mit dem Funktionsgenerator 106 berechnet wird, mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerators 107, und dann mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerators 103. Auf diese Weise wird die Berechnung der oben beschriebenen Formel (9) abgeschlossen, und der Cv-Wert des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 erhalten (des Cv-Wert-Einstellmittels). Ein Funktionsgenerator 110 berechnet einen Öffnungsgrad des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils entsprechend dem Cv-Wert des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21, berechnet mit der Multiplikationsschaltung 109 auf der Basis der Funktion des Öffnungsgrades des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils und des Cv-Wert gemäß 31, der vorab in den Voruntersuchungen (den Spezifikationen des Steuerventils) erstellt wurde. Dann wird der Öffnungsgrad des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils als der Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehlswert ausgegeben (das Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehls-Einstellmittel).
Danach steuert die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate durch Regeln des Öffnungsgrades des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 basierend auf dem Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert, der entsprechend dieser Rechenlogik berechnet wird.
Nun wird die Rechenlogik des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Befehlswerts beschrieben. Eine Additionsschaltung 111 addiert den mit der Multiplikationsschaltung 86 der Rechenlogik des PLCSO berechneten PLCSO zu dem mit der Multiplikationsschaltung 96 der Rechenlogik des THCSO berechneten THCSO (PLCSO + THCSO). Eine Subtraktionsschaltung 113 subtrahiert ein Additionsergebnis mit der Additionsschaltung 111 von dem CSO (MACSO = CSO – PLCSO – THCSO), und berechnet dadurch den Haupt-Brennstoffströmungsraten-Befehlswert MACSO (das Brennstoffströmungsraten-Befehlseinstellmittel). Der MACSO ist proportional zu der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA.
Ein Funktionsgenerator 113 berechnet den Wert der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA entsprechend dem mit der Subtraktionsschaltung 112 berechneten MACSO basierend auf einer Funktion des MACSO und der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA gemäß 33 als Beispiel (das Brennstoffströmungsraten-Einstellmittel). Mit anderen Worten wird der MACSO in eine gewichtete Strömungsrate Q umgewandelt. Die Funktion des MACSO (oder eine proportionale Beziehung zwischen dem MACSO) und der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA wird vorab in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt.
Anschließend wird der Cv-Wert des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils 17 basierend auf der oben beschriebenen Formel (9) (der Cv-Wert-Berechnungsformel) berechnet. Hinsichtlich der Formel (9) ist jedoch in diesem Fall anzumerken, dass das Bezugszeichen t die Temperatur des Haupt-Brennstoffgases beim Durchströmen des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils 17 bezeichnet. Der mit dem Brennstoffgasthermometer Tf gemessene Wert wird auf diese Haupt-Brennstoffgastemperatur angewandt. Das Bezugszeichen G bezeichnet die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate), beim Durchströmen des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils 17. Die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA, berechnet mit dem Funktionsgenerator 113, wird auf diese Haupt-Brennstoffgasströmungsrate angewandt. Das Bezugszeichen a bezeichnet einen Koeffizienten, der zum Umwandeln der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G in eine Volumen-Strömungsrate (m³/h) bei 15,6°C und bei 1 ata verwendet wird.
Außerdem bezeichnet in der Formel (9) das Bezugszeichen P₂ einen Staudruck (einen Druck an einer stromabwärtigen Seite) des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17. Ein Messwert oder ein Korrekturwert (später im Detail zu beschreiben) des Hauptverteiler-Druckfühlers PX1 wird auf diesen Staudruck angewandt. Das Bezugszeichen P₁ bezeichnet einen Frontdruck (einen Druck an einer stromaufwärtigen Seite) des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17. Ein durch Addieren eines Differentialdrucks von vorne nach hinten des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 erhaltener Wert (z. B. 4 kg/cm²) zu dem Messwert des Hauptverteiler-Druckfühlers PX1 erhaltener Wert wird auf diesen Frontdruck angewandt. Dieser Differentialdruck von vorne nach hinten wird mittels des Haupt-Brennstoffgas-Drucksteuerventils 16 auf einen konstanten Wert eingestellt. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt ist. Es ist möglich, einen Messwert des Haupt-Brennstoffgas-Differentialdruckfühlers PDX1 auf den Differentialdruck von vorne nach hinten anzuwenden. Wenn der Frontdruck des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 mit einem Druckfühler gemessen wird, ist es alternativ möglich, den Messwert dieses Druckfühlers auf den P₁-Wert anzuwenden.
Bei der auf der Rechenlogik basierenden Erklärung führt ein Funktionsgenerator 114 die Berechnung gemäß der oben beschriebenen Formel (10) basierend auf dem Haupt-Verteilerdruck (als Staudruck P₂ verwendet) durch, der entweder der tatsächliche Messwert oder der korrigierte Wert unter Verwendung der Verteilerdruck-Korrekturlogik 150 (später im Detail zu beschreiben) ist, welche als Druckkorrekturmittel fungiert. Der Funktionsgenerator 103 führt die Berechnung gemäß der oben beschrieben Formel (11) basierend auf einem tatsächlichen Messwert der Brennstoffgastemperatur durch (als Haupt-Brennstoffgastemperatur t verwendet) (ähnlich dem Fall der Berechnung des Cv-Werts des Pilot-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 19).
Eine Multiplikationsschaltung 115 multipliziert die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA (als Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G verwendet), die mit dem Funktionsgenerator 113 berechnet wird, mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerators 114, und dann mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerators 103. Auf diese Weise wird die Berechnung der oben beschriebenen Formel (9) abgeschlossen, und der Cv-Wert des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 (des Cv-Wert-Einstellmittels) wird erhalten. Ein Funktionsgenerator 116 berechnet einen Öffnungsgrad des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils und berechnet den mit der Multiplikationsschaltung 115 berechneten Cv-Wert des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17, basierend auf der Funktion des Öffnungsgrads des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils und dem Cv-Wert gemäß 31, der vorab in den Voruntersuchungen (den Spezifikationen des Steuerventils) erstellt wurde. Dann wird der Öffnungsgrad des Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils als Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehlswert ausgegeben (das Brennstoffströmungsraten-Steuerventil-Positionsbefehls-Einstellmittel).
Danach steuert die Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate durch Regeln des Öffnungsgrades des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 17 basierend auf dem Haupt-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert, der gemäß dieser Rechenlogik berechnet wurde.
Als nächstes wird die Brennstoffgastemperatur-Korrekturlogik und die Verteilerdruck-Korrekturlogik beschrieben, die als Korrekturlogik im Fall von Anomalitäten von Instrumenten funktionieren.
Als erstes wird die Brennstoffgastemperatur-Korrekturlogik mit Bezug auf 34 beschrieben. Der tatsächliche Messwert der Brennstoffgastemperatur wird in eine Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 beziehungsweise einen Schalter 123 eingegeben. Es ist jedoch anzumerken, dass, wenn die mehreren Brennstoffgasthermometer Tf installiert sind (wenn die Gasthermometer Tf gemultiplext sind), der tatsächliche Messwert der Brennstoffgastemperatur über einen Selektor 121 eines niedrigeren Werts eingegeben wird. Der Selektor 121 eines niedrigeren Werts wählt den niedrigsten Wert aus den von den mehreren Brennstoffgasthermometern Tf gemessenen Werten aus (zwei Thermometer in dem dargestellten Beispiel) und gibt ihn aus.
Die Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 gibt den tatsächlichen Messwert der Brennstoffgastemperatur, der von dem Brennstoffgasthermometer Tf eingegeben wird, nach Verstreichen einer vorbestimmten Verzögerungszeit L seit der Eingabe des tatsächlichen Messwerts aus. Wenn ein Instrumenten-Anomalitätssignal nicht von einer Instrumenten-Anomalitäts-Erfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Erfassen einer Anomalie des Brennstoffgasthermometers Tf, die einer Verbindungstrennung oder dergleichen zuzuschreiben ist, eingegeben wird, gibt der Schalter 123 für gewöhnlich den tatsächlichen Messwert der Brennstoffgastemperatur, der von dem Brennstoffgasthermometer Tf eingegeben wird (direkt ohne Zwischenschaltung der Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 eingegeben) aus. Wenn hingegen das Instrumenten-Anomalitätssignal eingeben wird, ändert der Schalter 123 eine Route zu der Verzögerungszeit-Einsteilrichtung 122 und gibt den eingegeben Wert durch diese Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 aus. Man beachte, dass der Ausgabewert von der Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 in Abhängigkeit von dem Eingabewert auch nach diesem dem Instrumenten-Anomalitätssignal zuzuschreibenden Schaltvorgang variieren kann. Der Schalter 123 hält aber den Wert, der von der Verzögerungszeit-Einstelleinrichtung 122 an dem Punkt des Schaltvorgangs, der dem Instrumenten-Anomalitätssignal zuzuschreiben ist, eingegebenen Wert und gibt ihn aus. Mit anderen Worten, nach dem dem Instrumenten-Anomalitätssignal zuzuschreibenden Schaltvorgang wird der konstante Wert der Brennstoffgastemperatur von dem Schalter 123 ausgegeben.
Die Ausgabe von dem Schalter 123 wird in einen Primär-Verzögerungsoperator 124 eingegeben, der als erster Primär-Verzögerungsoperator fungiert beziehungsweise an einen Primär-Verzögerungsoperator 125, der als zweiter Primär-Verzögerungsoperator fungiert. Eine Primär-Verzögerungszeitkonstante, die in dem Primär-Verzögerungsoperator 125 für eine Geschwindigkeitsabnahme eingestellt wird, ist kleiner als eine Primär-Verzögerungszeitkonstante, die in dem Primär-Verzögerungsoperator 124 für eine Geschwindigkeitszunahme eingestellt wird. Der Primär-Verzögerungs(zeit)operator 124 führt eine Primär-Verzögerungsberechnung hinsichtlich der von dem Schalter 123 eingegebenen Brennstoffgastemperatur durch, und der Primär-Verzögerungsoperator 125 führt auch eine Primär-Verzögerungsberechnung hinsichtlich der von dem Schalter 123 eingegebenen Brennstoffgastemperatur durch. Dann wählt der Selektor 126 eines niedrigeren Werts einen kleineren Wert aus einem Rechenergebnis durch den Primär-Verzögerungsoperator 124 und einem Rechenergebnis durch den Primär-Verzögerungsoperator 125 aus und gibt diesen aus.
Wenn ein Soll-Geschwindigkeits(Soll-Umdrehungs-)Erreichungssignal nicht von einer nicht-dargestellten Gasturbinen-Umdrehungserfassungsvorrichtung eingegeben wird (das heißt, wenn die Gasturbine 1 beschleunigt), wählt ein Nennwertschalter 127 den in einem Signalgenerator 128 eingestellten Konstantwert der Brennstoffgastemperatur aus und gibt den Konstantwert an den Funktionsgenerator 103 der Strömungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert-Rechenlogik gemäß 29 aus. Wenn hingegen das Nenngeschwindigkeits-Erreichungssignal eingegeben wird, wählt der Nennwertschalter 127 die Ausgabe des Selektors 126 eines niedrigeren Werts aus und gibt diesen Wert an den Funktionsgenerator 103 der gleichen Rechenlogik aus. Hierbei erhöht oder verringert zur Verhinderung einer raschen Änderung der Brennstoffgastemperatur der Nennwertschalter 127 die Ausgabe mit einer gegebenen Geschwindigkeit, wenn das ausgewählte Signal von der Ausgabe des Signalgenerators 128 zur Ausgabe des Selektors 126 eines niedrigeren Werts geschaltet wird oder umgekehrt.
Als nächstes wird die Verteilerdruck-Korrekturlogik beschrieben. Wie vorher beschrieben wurde, findet die Korrektur des Verteilerdrucks hinsichtlich des Pilot-Verteilerdrucks, des Top-Hat-Verteilerdrucks und des Haupt-Verteilerdrucks statt (siehe die Verteilerdruck-Korrekturlogik 130, 140 oder 150 in 29). Die Schemata der Verteilerdruck-Korrekturlogik 130, 140 oder 150 sind trotzdem ähnlich. Demgemäß entfällt hier eine individuelle Darstellung und Erläuterung, und der Inhalt der Verarbeitung bei diesen Schemata der Verteilerdruck-Korrekturlogik 130, 140 oder 150 wird allgemein basierend auf 35 bis 38 beschrieben.
Wie in 35 gezeigt ist, wenn ein Instrumenten-Anomalitätssignal nicht von einer Instrumenten-Anomalitäts-Erfassungsvorrichtung (nicht gezeigt) zum Erfassen einer Anomalität des Pilot-Verteilerdruckfühlers PX2 (oder des Top-Hat-Verteilerdruckfühler PX3 oder des Hauptverteiler-Brennstoff-Differentialdruckfühler PDX1) eingegeben wird, die einer Verbindungsunterbrechung oder dergleichen zuzuschreiben sind, gibt ein Schalter 161 üblicherweise den tatsächlichen Messwert des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks oder des Haupt-Verteilerdrucks), die von dem Pilot-Verteilerdruckfühler PX2 (oder dem Top-Hat-Verteilerdruckfühler PX3 oder dem Haupt-Verteiler-Differentialdruckfühler PDX1) eingegeben werden, an eine Änderungsraten-Einstelleinrichtung 162 aus. Wenn hingegen das Instrumenten-Anomalitätssignal eingegeben wird, ändert der Schalter 161 eine Route zu der Verteilerdruck-Rechenlogik 163, die als Druckberechnungsmittel fungiert, und gibt einen berechneten Wert des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks oder des Haupt-Verteilerdrucks), der von dieser Verteilerdruck-Rechenlogik 163 eingegeben wird, an die Änderungsraten-Einstelleinrichtung 162 aus.
Die Änderungsraten-Einstelleinrichtung 162 erstellt die Änderungsrate basierend auf einer Funktion der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) und der in 36 gezeigten Änderungsrate als Beispiel, die vorab in den Voruntersuchungen, beispielsweise den Gasturbinen-Gestaltungsprozessen, erstellt wurde, sowie basierend auf einem tatsächlichen Messwert oder einem Befehlswert der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung). Dann schränkt basierend auf dieser Änderungsrate die Änderungsraten-Einstelleinrichtung 162 die Änderungsrate entweder hinsichtlich des tatsächlichen Messwerts oder des berechneten Werts des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks oder des Haupt-Verteilerdrucks) ein, die von dem Schalter 161 einzugeben ist und an den Funktionsgenerator 102 (oder den Funktionsgenerator 107 oder den Funktionsgenerator 114) der Strömungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert-Rechenlogik gemäß 29 ausgegeben wird.
Im Fall einer anderen Anomalität als einer Drosselung berechnet die Verteilerdruck-Rechenlogik 163 den Pilot-Verteilerdruck (oder den Top-Hat-Verteilerdruck oder den Haupt-Verteilerdruck) basierend auf der folgenden Formel (13), die durch Modifizieren der folgenden Formel (12) erhalten wird, welche die Cv-Wert-Berechnungsformel für eine andere Anomalität als eine Drosselung darstellt. Im Fall einer Drosselung zuzuschreibenden Anomalität berechnet die Verteilerdruck-Rechenlogik 163 den Pilot-Verteilerdruck (oder den Top-Hat-Verteilerdruck oder den Haupt-Verteilerdruck) basierend auf der folgenden Formel (15), die durch Modifizieren der folgenden Formel (14) erhalten wird, welche die Cv-Wert-Berechnungsformel für eine einer Drosselung zuzuschreibenden Anomalität darstellt.
In der Formel (12) und der Formel (13) bezeichnet das Bezugszeichen Cv den Cv-Wert der Pilotdüse 25 (oder der Top-Hat-Düse 27 oder der Hauptdüse 26). Ein voreingestellter Konstantwert oder ein durch eine Lernschaltungsanordnung korrigierter Korrekturwert (später im Detail zu beschreiben) wird auf diesen Cv-Wert angewandt. Das Bezugszeichen t bezeichnet die Temperatur des Pilot-Brennstoffgases (oder des Top-Hat-Brennstoffgases oder des Haupt-Brennstoffgases), das aus der Pilotdüse 25 (oder der Top-Hat-Düse 27 oder Hauptdüse 26) ausgestoßen wird. Ein mit dem Brennstoffgasthermometer Tf gemessener Wert wird auf irgendeine dieser Brennstoffgastemperaturen angewandt. Das Bezugszeichen γ bezeichnet ein Gasdichteverhältnis bezüglich Luft, das ein voreingestellter Wert ist.
Das Bezugszeichen G bezeichnet die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate) (oder die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate) und die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate (die gewichtete Strömungsrate)) beim Ausstoß aus der Pilotdüse 25 (oder der Top-Hat-Düse 27 oder der Hauptdüse 26). Die mit dem Funktionsgenerator 101 berechnete Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder die mit dem Funktionsgenerator 106 berechnete Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH oder die mit dem Funktionsgenerator 113 berechnete Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA) der Strömungsraten-Steuerventil-Positionsbefehlswert-Rechenlogik in 29 wird auf jede dieser Brennstoffgasströmungsraten angewandt.
Man beachte, dass die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH oder die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA) die Gesamt-Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder die Gesamt-Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH oder die Gesamt-Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA) darstellt. Ein Verteilungsergebnis der relevanten Brennstoffgasströmungsrate zu den jeweiligen Pilotdüsen 25 (oder den jeweiligen Top-Hat-Düsen 27 oder den jeweiligen Hauptdüsen 26) ist äquivalent zu der Brennstoffgasströmungsrate jeder der Pilotdüsen 25 (oder jeder der Top-Hat-Düsen 27 oder jeder der Hauptdüsen 26). Daher wird ein Wert, der durch Teilen der Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder der Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH oder der Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA) durch die Anzahl der Pilotdüsen 25 (oder der Top-Hat-Düsen 27 oder der Hauptdüsen 26) als Pilot-Brennstoffgasströmungsrate (oder Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate oder Haupt-Brennstoffgasströmungsrate) G jeder der Pilotdüsen 25 (oder jeder der Top-Hat-Düsen 27 oder jeder der Hauptdüsen 26) verwendet. Das Bezugszeichen a bezeichnet einen Koeffizienten, der zum Umwandeln jeder dieser Brennstoffgasströmungsraten G in eine Volumen-Strömungsrate (m³/h) bei 15,6°C und 1 ata benutzt wird. Der Koeffizient ist ein voreingestellter Wert. Das Bezugszeichen γ_N bezeichnet eine Gasdichte in einem Normalzustand.
Außerdem bezeichnet in der Formel (12) und der Formel (13) das Bezugszeichen P₃ einen Staudruck (einen Druck an einer stromabwärtigen Seite) der Pilotdüse 25 (oder der Top-Hat-Düse 27 oder der Hauptdüse 26). Ein Messwert des Top-Hat-Druckfühlers PX5 wird auf diesen Staudruck angewandt (siehe 3). Das Bezugszeichen P₂ bezeichnet einen Frontdruck (einen Druck an einer stromaufwärtigen Seite) der Pilotdüse 25 (oder der Top-Hat-Düse 27 oder der Hauptdüse 26), das heißt den Pilot-Verteilerdruck (den Top-Hat-Verteilerdruck oder den Haupt-Verteilerdruck).
Hinsichtlich der auf der Rechenlogik gemäß 37 basierenden Erklärung multipliziert eine Multiplikationsschaltung 164 den Cv-Wert (den Konstantwert der Pilotdüse 25 oder der Top-Hat-Düse 27 oder der Hauptdüse 26), der in einem Signalgenerator 165 voreingestellt ist, mit einem Korrekturkoeffizienten (im Detail später zu beschreiben), der durch die Lernschaltungsanordnung 166 als Lernmittel berechnet wird. Ein Funktionsgenerator 167 führt eine Berechnung gemäß der folgenden Formel (16) basierend auf dem tatsächlichen Messwert der Brennstoffgastemperatur (der Pilot-Brennstoffgastemperatur t, der Top-Hat-Brennstoffgastemperatur t oder der Haupt-Brennstoffgastemperatur t) durch. Eine Multiplikationsschaltung 168 multipliziert die Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G (oder die Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G oder die Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G), die basierend auf der mit dem Funktionsgenerator 101 berechneten Pilot-Brennstoffgasströmungsrate G_fPL (oder der mit dem Funktionsgenerator 196 berechneten Top-Hat-Brennstoffgasströmungsrate G_fTH oder der mit dem Funktionsgenerator 113 berechneten Haupt-Brennstoffgasströmungsrate G_fMA) der Strömungsraten-Steuerventilpositions-Befehlswert-Rechenlogik in 29 erhalten wird, mit einem Rechenergebnis des Funktionsgenerators 164. Eine Divisionsschaltung 169 dividiert ein Multiplikationsergebnis aus der Multiplikationsschaltung 168 durch ein Multiplikationsergebnis aus der Multiplikationsschaltung 164. √γ(t + 273) (16)
Eine Multiplikationsschaltung 171 multipliziert ein Divisionsergebnis aus der Divisionsschaltung 169 mit einem Wert, der durch die folgende Formel (17) erhalten wird, die in einem Signalgenerator (170) eingestellt ist:
Eine Multiplikationsschaltung 172 multipliziert ein Multiplikationsergebnis der Multiplikationsschaltung 171 mit dem gleichen Wert (das heißt, die Multiplikationsschaltung 172 berechnet ein Quadrat des Multiplikationsergebnisses der Multiplikationsschaltung 171). Eine Additionsschaltung 173 addiert den in einem Signalgenerator 174 eingestellten Wert (1,0332) zu dem tatsächlichen Messwert des Zylinderdrucks (als Staudruck P₂ der Pilotdüse, der Top-Hat-Düse oder der Hauptdüse verwendet) und formt den Top-Hat-Druck, welcher der Messwert des Top-Hat-Druckfühlers PX5 ist, in einen absoluten Druck um. Eine Multiplikationsschaltung 175 multipliziert ein Additionsergebnis der Additionsschaltung 173 mit dem gleichen Wert (das heißt, die Multiplikationsschaltung 175 berechnet ein Quadrat des Top-Hat-Drucks P₂). Eine Additionsschaltung 176 addiert ein Multiplikationsergebnis der Multiplikationsschaltung 172 zu einem Multiplikationsergebnis der Multiplikationsschaltung 175. D. h. eine Berechnung gemäß der folgenden Formel (18) wird zur Zeit der Verarbeitung mit dieser Additionsschaltung 176 abgeschlossen. Dann berechnet eine Wurzelziehschaltung (Rooter) 177 eine Wurzel eines Additionsergebnisses der Additionsschaltung 176. Das heißt, die Berechnung gemäß der oben beschriebenen Formel (13) wird bei der Verarbeitung mit dieser Wurzelzieheinrichtung 177 abgeschlossen. Auf diese Weise wird ein Rechenwert P₂ hinsichtlich des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks oder des Haupt-Verteilerdrucks) im Fall einer anderen Anomalität als einer Drosselung erhalten.
Hierbei multipliziert eine Multiplikationsschaltung 179 das Divisionsergebnis durch die oben beschriebene Divisionsschaltung 169 mit einem durch die folgende Formel (19) erhaltenen Wert, der in einem Signalgenerator 178 eingestellt ist. Das heißt, die Berechnung gemäß der oben beschriebenen Formel (15) wird bei der Verarbeitung mit dieser Multiplikationsschaltung 179 abgeschlossen. Auf diese Weise wird der Rechenwert P₂ hinsichtlich des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks oder des Haupt-Verteilerdrucks) im Fall einer einer Drosselung zuzuschreibenden Anomalität erhalten.
Ein Drosselungs-Identifizierer 180 vergleicht den Pilot-Verteilerdruck (oder den Top-Hat-Verteilerdruck oder den Haupt-Verteilerdruck) P₂, der die Ausgabe der Wurzelzieheinrichtung 177 ist, mit dem Top-Hat-Druck (dem Staudruck der Pilotdüse, der Top-Hat-Düse oder der Hauptdüse) P₃, welcher die Ausgabe der Additionsschaltung 173 ist, und stellt eine Drosselung fest, wenn die Bedingung, wie sie in der folgenden Formel (20) definiert ist, erfüllt ist: P₃ ≤ 1 / 2P₂ (20)
Ein Schalter 181 wählt den Ausgabewert der Multiplikationsschaltung 179 aus, wenn der Drosselungs-Identifizierer 180 die Drosselung identifiziert, und gibt diesen Wert an den Schalter 161 in 35 als berechneten Pilot-Verteilerdruck (oder als berechneten Top-Hat-Verteilerdruck oder berechneter Haupt-Verteilerdruck) P₂ aus. Hingegen wählt der Schalter 181 den Ausgabewert der Wurzelziehschaltung 177 aus, wenn der Drosselungs-Identifizierer 180 die Drosselung nicht identifiziert (im Fall einer anderen Anomalität als einer Drosselung), und gibt diesen Wert an den Schalter 161 in 35 als den berechneten Pilot-Verteilerdruck (oder den berechneten Top-Hat-Verteilerdruck oder den berechneten Haupt-Verteilerdruck) P₂ aus.
Als nächstes wird die Lernschaltungsanordnung 166 mit Bezug auf 38 beschrieben. Ähnlich dem Fall der Lernschaltungsanordnung 62 beurteilt die Lernschaltungsanordnung 166 zunächst, ob die Verbrennungsgastemperatur TIT die maximale Verbrennungsgastemperatur (1500°C) erreicht hat, bevor der Lernvorgang des Düsen-Cv-Werts beginnt. Genauer gesagt, wenn die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine gleich der maximalen Verbrennungsgastemperatur (1500°C) ist, besteht die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors (dem Verhältnis zwischen dem Druck an der Einlassseite und dem Druck an der Auslassseite des Kompressors 4) und der Abgastemperatur, wie in 18 gezeigt ist. Daher überwacht die Lernschaltungsanordnung 166 das Druckverhältnis (Top-Hat-Druck/Einlassluftdruck) des Kompressors 4, der aus dem tatsächlichen Messwert des Einlassluftdrucks und dem tatsächlichen Messwert des Zylinderdrucks sowie dem tatsächlichen Messwert der Abgastemperatur erhalten wird. Außerdem beurteilt die Lernschaltungsanordnung 62, ob die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur (1500°C) erreicht, wenn das Druckverhältnis und die Abgastemperatur die in 18 gezeigte Beziehung erfüllen, und beginnt dann den Lernvorgang. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt ist. Beispielsweise ist es auch möglich, den Lernvorgang zu starten, bevor die Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine die maximale Verbrennungsgastemperatur (1500°C) erreicht.
Wenn die Lernschaltungsanordnung 166 den Lernvorgang beginnt, berechnet zunächst eine Subtraktionsschaltung (ein Abweichungsoperator) 182 eine Abweichung zwischen dem Pilot-Verteilerdruck (oder dem Top-Hat-Verteilerdruck oder dem Haupt-Verteilerdruck) P₂, der gemäß der Verteilerdruck-Korrekturlogik 163 berechnet wurde, und dem Pilot-Verteilerdruck (oder den Top-Hat-Verteilerdruck oder den Haupt-Verteilerdruck), der mit dem Pilot-Verteilerdruckfühler PX2 (oder dem Top-Hat-Verteilerdruckfühler PX3 oder dem Haupt-Verteilerdruckfühler PX1) gemessen wurde.
Danach führt ein PI-Controller 183 Proportional-Integral-Operationen basierend auf der Abweichung durch, um den Korrekturkoeffizienten in einem Bereich von 0 bis 1 zu berechnen. Dieser Korrekturkoeffizient wird an die Multiplikationsschaltung 164 der Verteilerdruck-Korrekturlogik 163 in 37 ausgegeben, und wird dann mit dem Düsen-Cv-Wert (dem feststehenden Wert) multipliziert, der in dem Signalgenerator 165 eingestellt ist. Auf diese Weise wird der Düsen-Cv-Wert so korrigiert, dass die Abweichung zwischen dem berechneten Wert des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks beziehungsweise des Haupt-Verteilerdrucks) P₂ und dem tatsächlichen Messwert des Pilot-Verteilerdrucks (oder des Top-Hat-Verteilerdrucks beziehungsweise des Haupt-Verteilerdrucks) eliminiert wird. Demgemäß ist es möglich, einen genaueren Düsen-Cv-Wert zu erzielen.
(Betriebliche Auswirkungen)
Wie oben beschrieben wurde, werden gemäß der Gasturbinen-Verbrennungssteuervorrichtung 41 dieser Ausführungsform der MW-Wert bei 700°C und der MW-Wert bei 1500°C basierend auf dem ELS-Öffnungsgrad, der Einlasslufttemperatur und dem atmosphärischen Druckverhältnis berechnet. Dann wird basierend auf diesen Werten und auf dem tatsächlichen Messwert der Generatorausgangsleistung (der Gasturbinenausgangsleistung) der CLCSO, um die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine dimensionslos zu machen, durch lineare Interpolation berechnet. Danach werden die Öffnungsgrade des Pilot-Brennstoffgasströmungsraten-Steuerventils 19, des Top-Hat-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 21 und des Haupt-Brennstoffströmungsraten-Steuerventils 18 basierend auf den jeweiligen Brennstoffgasverhältnissen (dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Haupt-Brennstoffverhältnis), die basierend auf diesem CLCSO bestimmt werden, gesteuert. Auf diese Weise werden die Brennstoffzufuhren zu den jeweiligen Brennstoffdüsen (der Pilotdüse 25, der Top-Hat-Düse 27 und der Hauptdüse 26) gesteuert. Demgemäß ist es möglich, die Steuerung basierend auf der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine in Übereinstimmung mit dem ursprünglichen Konzept durchzuführen, und die Beziehungen zwischen dem CLCSO und Brennstoffgas-Brennstoffverhältnissen (dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Haupt-Brennstoffverhältnis), das heißt die Beziehungen zwischen der Brennstoffgastemperatur bei der Verbrennung und den jeweiligen Gasverhältnissen (dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Haupt-Brennstoffverhältnis) auch dann aufrechtzuerhalten, wenn die Einlasslufttemperatur, die Verbrennungsgastemperatur und die Eigenschaften des Brennstoffgases bei der Verbrennung geändert werden oder wenn sich die Leistung der Gasturbine 1 mindert. Infolgedessen ist es möglich, eine angemessene Verbrennungssteuerung durchzuführen. Außerdem wird die Bypassmenge der Druckluft durch Regeln des Öffnungsgrads des Brennkammer-Bypassventils basierend auf dem berechneten CLCSO gesteuert. Demgemäß ist es möglich, das Brennkammer-Bypassventil 8 basierend auf der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine ebenfalls gemäß dem ursprünglichen Konzept zu steuern. Außerdem ist es möglich, die Beziehung zwischen dem CLCSO und dem Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils aufrecht zur erhalten, das heißt, die Beziehung zwischen der Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine und dem Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils. Infolgedessen ist es möglich, eine angemessene Verbrennungssteuerung auch hinsichtlich der Bypass-Strömungsmengensteuerung der Druckluft durchzuführen.
Beispielsweise geht im Fall der Ausführung eines ELS-Öffnungsvorgangs bei konstanter Generatorausgangsleistung (Gasturbinenausgangsleistung) aus den Betriebsergebnissen der Gasturbine gemäß 39 bis 41 hervor, dass das Pilot-Brennstoffverhältnis und der Öffnungsgrad des Brennkammer-Bypassventils einer Abnahme der Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, die dem ELS-Öffnungsvorgang zuzuschreiben ist, folgen. Außerdem geht aus den Betriebsergebnissen der Gasturbine gemäß 42 und 43 auch hervor, dass eine Abweichung der Verbrennungsgastemperatur keine Abweichung des Pilot-Brennstoffverhältnisses oder des Öffnungsgrads des Brennkammer-Bypassventils verursacht.
Außerdem umfasst die Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine gemäß dieser Ausführungsform die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201. Die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 hat die Mittel zum Berechnen der ersten Abgastemperatur (EXT1400) entsprechend dem gemessenen Druckverhältnis basierend auf der ersten Kennlinie (der Kennlinie A), die die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors 4 und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers 2 darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf die erste Verbrennungsgastemperatur (1400°C) am Einlass der Gasturbine eingestellt ist; die Mittel zum Berechnen der zweiten Abgastemperatur (temperaturgesteuerte EXT), die dem gemessenen Druckverhältnis basierend auf der zweiten Kennlinie (der Kennlinie B) entspricht, welche die Beziehung zwischen dem Druckverhältnis und der Abgastemperatur darstellt, wenn die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine auf die zweite Verbrennungsgastemperatur (1500°C) am Einlass der Gasturbine eingestellt ist, die höher ist als die erste Verbrennungsgastemperatur (1400°C) am Einlass der Gasturbine; die Mittel zum Berechnen der dritten Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, welche dem gemessenen Druckverhältnis und der gemessenen Abgastemperatur entspricht, durch lineare Interpolation basierend auf der ersten Verbrennungsgastemperatur (1400°C) am Einlass der Gasturbine, der zweiten Verbrennungsgastemperatur (1500°C) am Einlass der Gasturbine, der ersten Abgastemperatur (EXT1400), der zweiten Abgastemperatur (temperaturgesteuertes EXT) und der gemessenen Abgastemperatur (EXT); die Mittel zum Berechnen der idealen Gasturbinenausgangsleistung (des temperaturgesteuerten MW-Werts) entsprechend der dritten Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine, durch lineare Interpolation basierend auf der ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) entsprechend der ersten Verbrennungsgastemperatur 1400°C am Einlass der Gasturbine, und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (der temperaturgesteuerte MW-Wert) entsprechend der zweiten Verbrennungsgastemperatur (1500°C) am Einlass der Gasturbine, wobei beide Gasturbinenausgangsleistungen durch Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet werden, die erste Verbrennungsgastemperatur 1400°C am Einlass der Gasturbine, die zweite Verbrennungsgastemperatur 1500°C am Einlass der Gasturbine, und die dritte Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass der Gasturbine; und die Mittel zum Korrigieren der ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (der temperaturgesteuerte MW-Wert), die zur Berechnung der idealen Gasturbinenausgangsleistung (des temperaturgesteuerten MW-Werts) verwendet werden, um die ideale Gasturbinenausgangsleistung (den temperaturgesteuerten MW-Wert) mit der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) durch Vergleichen der idealen Gasturbinenausgangsleistung (des temperaturgesteuerten MW-Werts) mit der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) in Übereinstimmung zu bringen. Es ist daher möglich, den Lernvorgang zu starten und eine Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung auch dann durchzuführen, wenn der Teillastbetrieb fortgesetzt wird, ohne die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bis zur maximalen Verbrennungsgastemperatur (1500°C) anzuheben.
Da außerdem die zweite Gasturbinenausgangsleistung (der korrigierte MW-Wert bei 1500°C (der temperaturgesteuerter MW-Wert)), korrigiert von der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201, zur Berechnung des CLCSO durch das Verbrennungslaststeuer-Berechnungsmittel verwendet wird, ist es möglich, den genauen CLCSO, der einer tatsächlichen Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine entspricht, auch dann zu berechnen, wenn der Teillastbetrieb fortgesetzt wird, ohne die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine bis zur maximalen Verbrennungsgastemperatur (1500°C) anzuheben.
Gemäß der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine dieser Ausführungsform ist das Mittel zum Korrigieren der ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) und der zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (der temperaturgesteuerte MW-Wert) in der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 so konfiguriert, dass die erste Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) und die zweite Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) und der temperaturgesteuerte MW-Wert in dem folgenden Prozess korrigiert werden. Zunächst berechnet das Korrekturmittel den Korrekturkoeffizienten, während es entweder die Proportional-Integral-Operation oder die Integral-Operation der Abweichung zwischen der idealen Gasturbinenausgangsleistung (dem idealen MW-Wert) und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung) durchführt, und dann die erste Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) und die zweite Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (der temperaturgesteuerte MW-Wert) mit diesem Korrekturkoeffizienten multipliziert. Es ist daher möglich, die erste Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1400°C) und die zweite Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (den temperaturgesteuerten MW-Wert) einfach und zuverlässig zu korrigieren.
Gemäß der Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine dieser Ausführungsform umfasst die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung 201 ein Mittel zum Gewichten der Abweichung zwischen der idealen Gasturbinenausgangsleistung (dem idealen MW-Wert) und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung (der Generatorausgangsleistung), um so den gewichteten Koeffizienten, der für die Multiplikation der Abweichung verwendet wird, in Reaktion auf eine Zunahme der von dem Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel berechneten CLCSO zu erhöhen, sowie ein Mittel zum Gewichten der Abweichung derart, dass der gewichtete Koeffizient, der für die Multiplikation der Abweichung verwendet wird, in Reaktion auf die Zunahme der dritten Verbrennungsgastemperatur TIT am Einlass der Gasturbine erhöht wird. Daher ist es möglich, die Gasturbinenausgangsleistung in geeigneter Weise in Reaktion auf die Verbrennungsgastemperatur am Einlass der Gasturbine (das heißt die Gasturbinenausgangsleistung) zu korrigieren, und dadurch die Gasturbinenausgangsleistung rasch zu korrigieren, während die Lernzeit hinsichtlich der zweiten Verbrennungsgastemperatur (1500°C äquivalent zu der maximalen Verbrennungsgastemperatur) am Einlass der Gasturbine verkürzt wird.
Man beachte, dass die Anwendung der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung nicht auf den Fall der Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung (MW-Wert bei 1500°C) (der temperaturgesteuerte MW-Wert) beschränkt ist, die zum Berechnen des CLCSO durch das Verbrennungslaststeuer-Berechnungsmittel nach obiger Beschreibung verwendet wird. Die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung ist auch auf einen Fall der Korrektur der Gasturbinenausgangsleistung zum Einsatz für andere Zwecke anwendbar. Genauer gesagt kann die Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung der vorliegenden Erfindung in vielen Fällen der Durchführung einer automatischen Korrektur von Gasturbinenausgangsleistungen eingesetzt werden, die durch verschiedenartige Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet werden, und die für verschiedene Anwendungen verwendet werden, während eine Leistungsminderung der Gasturbinen berücksichtigt wird.
Außerdem ist die Ausführungsform als Beispiel der Gasturbine mit der Brennkammer beschrieben worden, die mit drei Typen von Brennstoffdüsen versehen ist, nämlich einer ersten Brennstoffdüse (entsprechend der Hauptdüse in dem dargestellten Beispiel), einer zweiten Brennstoffdüse (entsprechend der Pilotdüse in dem dargestellten Beispiel) und einer dritten Brennstoffdüse (entsprechend der Top-Hat-Düse in dem dargestellten Beispiel). Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Gasturbine anwendbar, die eine Brennkammer aufweist, welche mit zwei Typen von Brennstoffdüsen versehen (der ersten Brennstoffdüse und der zweiten Brennstoffdüse) und auf eine Gasturbine mit einer Brennkammer, die mit vier Typen von Brennstoffdüsen versehen ist (der ersten Brennstoffdüse, der zweiten Brennstoffdüse, der dritten Düse und einer vierten Düse).
Außerdem ist die maximale Brennstoffgastemperatur in der oben beschriebenen Ausführungsform auf 1500°C eingestellt. Selbstverständlich ist die maximale Brennstoffgastemperatur nicht nur auf diesen Pegel beschränkt, sondern es ist möglich, die maximale Brennstoffgastemperatur auf irgendwelche anderen Pegel, wie z. B. 1400°C oder 1600°C in angemessener Weise im Verlauf der Gasturbinen-Gestaltungsprozesse in Hinblick auf die Verbesserung des Wirkungsgrads, der Standzeit von Instrumenten beziehungsweise Einrichtungen, der Verringerung von NOx und dgl. einzustellen.
Wenn ferner die Öffnungsgrade der Brennstoffströmungsraten-Steuerventile basierend auf den Brennstoffverhältnissen (dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Haupt-Brennstoffverhältnis) nach obiger Beschreibung gesteuert werden, ist ein solches Steuermittel nicht nur auf das Mittel zum Einstellen der jeweiligen Brennstoffströmungsraten-Steuerventilpositions-Steuerungsgrößen, die auf den Brennstoffverhältnissen (dem Pilot-Brennstoffverhältnis, dem Top-Hat-Brennstoffverhältnis und dem Haupt-Brennstoffverhältnis) nach obiger Beschreibung, wie in der Ausführungsform beschrieben, beschränkt. Es ist auch möglich, eine Steuerung basierend auf anderen beliebigen Steuermitteln durchzuführen.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung und eine Verbrennungssteuervorrichtung für eine Gasturbine, die mit der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung versehen ist. Die vorliegende Erfindung ist zur Anwendung bei einer automatischen Korrektur einer Gasturbinenausgangsleistung von Nutzen, die durch Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel berechnet wird, insbesondere bei einer Gasturbine, die oft einem Teillastbetrieb unterliegt, während die Leistungsminderung der Gasturbine berücksichtigt wird. Nach der Beschreibung der Erfindung ist es nun ersichtlich, dass diese auf viele Arten und Weisen variiert werden kann. Diese Variationen sind nicht als ein Abweichen vom Geist und Schutzumfang der Erfindung anzusehen, sondern alle diese Modifikationen, die einem Fachmann offensichtlich wären, sollen in dem Schutzumfang der folgenden Ansprüche enthalten sein.

Claims

Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) für eine Gasturbine (1) mit einem Gasturbinenkörper (2), einer Brennkammer (3) und einem Kompressor (4), mit: einem Mittel (202) zum Berechnen einer ersten Abgastemperatur (EXT1) zu einem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) auf Basis einer vorgegebenen ersten Kennlinie (A), welche eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors (4) und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers (2) bei einer ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2) darstellt, einem Mittel (202) zum Berechnen einer zweiten Abgastemperatur (EXT2) zu dem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) auf Basis einer vorgegebenen zweiten Kennlinie (B), die eine Beziehung zwischen dem Druckverhältnis des Kompressors (4) und der Abgastemperatur des Gasturbinenkörpers (2) bei einer zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), die höher ist als die erste Verbrennungsgastemperatur, darstellt, einem Mittel (202) zum Berechnen einer aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2) zu dem gemessenen aktuellen Druckverhältnis (PR1) und einer gemessenen aktuellen Abgastemperatur (EXT, EXT3) durch lineare Interpolation aus der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°), der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°), der ersten Abgastemperatur (EXT1), der zweiten Abgastemperatur (EXT2) und der gemessenen aktuellen Abgastemperatur (EXT, EXT3), einem Mittel (203) zum Berechnen einer idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) zu der berechneten aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT) durch lineare Interpolation aus einer ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1400°) entsprechend der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°) und einer zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1500°) entsprechend der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°), die durch ein Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel (302) jeweils basierend auf einer Einlasslufttemperatur des Kompressors (4) und einem Öffnungsgrad einer Einlassleitschaufel (6) des Kompressors (4) und einem Turbinen-Bypassverhältnis berechnet werden, sowie aus der ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1400°), der zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT = 1500°) und der berechneten aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT), und einem Mittel (204–208, 211, 212) zum Korrigieren des Werts der ersten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1400°) und des Werts der zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1500°), die zum Berechnen der idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) benutzt werden, durch Vergleichen der berechneten idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) mit einer gemessenen Gasturbinenausgangsleistung, um die berechnete ideale Gasturbinenausgangsleistung (MW) mit der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung in Übereinstimmung zu bringen.
Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) nach Anspruch 1, wobei das Mittel zum Korrigieren des Werts der ersten Gasturbinenausgangsleistung und des Werts der zweiten Gasturbinenausgangsleistung so konfiguriert ist, dass es den Wert der ersten Gasturbinenausgangsleistung und den Wert der zweiten Gasturbinenausgangsleistung korrigiert, indem ein Korrekturkoeffizient mittels Anwendung einer Proportional-Integral-Operation oder einer Integral-Operation auf die Abweichung zwischen der berechneten idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung berechnet wird und die erste und zweite Gasturbinenausgangsleistung jeweils mit diesem Korrekturkoeffizienten multipliziert werden.
Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) nach Anspruch 2, ferner mit: einem Mittel (211) zum Gewichten der Abweichung zwischen der berechneten idealen Gasturbinenausgangsleistung (MW) und der gemessenen Gasturbinenausgangsleistung, um einen gewichteten Koeffizienten zu erhöhen, mit dem die Abweichung multipliziert wird, in Reaktion auf eine Zunahme eines Verbrennungslast-Befehlswerts (CLCSO), der von einem Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel zu einem tatsächlichen Messwert der Ausgangsleistung der Gasturbine durch lineare Interpolation berechnet wird, und zwar aus einem Verbrennungslast-Befehlswert (CLCSO), der der berechneten zweiten Gasturbinenausgangsleistung und einer berechneten dritten Gasturbinenausgangsleistung entspricht, wobei die dritte Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer dritten Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), die niedriger ist als die zweite Verbrennungsgastemperatur, berechnet wird, sowie einem Mittel zum Gewichten der Abweichung, um den gewichteten Koeffizienten zu erhöhen, mit dem die Abweichung multipliziert wird, in Reaktion auf eine Zunahme der berechneten aktuellen Verbrennungsgastemperatur (TIT).
Verbrennungssteuervorrichtung (41) für eine Gasturbine (1), welche mit einem Gasturbinenkörper (2), einer Brennkammer (3) mit mehreren Brennstoffdüsentypen (25, 26, 27), einem mit einer Einlassleitschaufel (6) versehenen Kompressor (4) und mit mehreren Brennstoffströmungsraten-Steuerventilen (17, 19, 21) zum Steuern der Brennstoffzufuhr zu den jeweiligen Brennstoffdüsentypen (25, 26, 27) versehen ist, wobei die Verbrennungssteuervorrichtung (41) konfiguriert ist, um die Brennstoffzufuhr zu den Brennstoffdüsentypen (25, 26, 27) durch Steuern der Öffnungsgrade der jeweiligen Brennstoffströmungsraten-Steuerventile (17, 19, 21) zu steuern, und wobei die Verbrennungssteuervorrichtung (41) aufweist: ein Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel zum Berechnen einer ersten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer ersten Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), einer zweiten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer zweiten Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), die höher ist als die erste Verbrennungsgastemperatur, und einer dritten Gasturbinenausgangsleistung entsprechend einer dritten Verbrennungsgastemperatur (TIT) am Einlass des Gasturbinenkörpers (2), die niedriger ist als die zweite Verbrennungsgastemperatur, basierend auf einer bestimmten Einlasslufttemperatur des Kompressors (4) und einem bestimmten Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel (6), und ein Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel zum Berechnen eines Verbrennungslast-Befehlswerts (CLCSO) zu einem tatsächlichen Messwert der Ausgangsleistung der Gasturbine durch lineare Interpolation aus dem Verbrennungslast-Befehlswert (CLCSO), der der berechneten zweiten Gasturbinenausgangsleistung und der berechneten dritten Gasturbinenausgangsleistung entspricht, wobei die Verbrennungssteuervorrichtung (41) die Brennstoffzufuhr zu den Brennstoffdüsentypen (25, 26, 27) steuert, indem Brennstoffverhältnisse der jeweiligen Brennstoffdüsentypen (25, 26, 27), die ein Verhältnis der dem jeweiligen Brennstoffdüsentyp zuzuführenden Brennstoffmenge zu einer Gesamtbrennstoffmenge sind, basierend auf dem von dem Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel berechneten Verbrennungslast-Befehlswert (CLCSO) bestimmt werden, und die Öffnungsgrade der jeweiligen Brennstoffströmungsraten-Steuerventile (17, 19, 21) basierend auf den berechneten Brennstoffverhältnissen gesteuert werden, und wobei die Verbrennungssteuervorrichtung (41) eine Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist, wobei der von der Gasturbinenausgangsleistungs-Lernschaltungsanordnung (201) korrigierte Wert der zweiten Gasturbinenausgangsleistung (MW bei 1500°) zum Berechnen des Verbrennungslast-Befehlswerts (CLCSO) durch das Verbrennungslast-Befehlswert-Berechnungsmittel verwendet wird.
Verbrennungssteuervorrichtung (41) für eine Gasturbine (1) nach Anspruch 4, wobei die Gasturbine (1) ein Gasturbinen-Bypassmittel zum Umleiten von Druckluft zu der Brennkammer (3) und/oder dem Gasturbinenkörper (2) aufweist, und das Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel die erste Gasturbinenausgangsleistung, die zweite Gasturbinenausgangsleistung und die dritte Gasturbinenausgangsleistung gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors (4), dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel (6) des Kompressors (4) und dem Turbinen-Bypassverhältnis berechnet, das äquivalent zu einem Verhältnis zwischen einer Gesamtmenge an Druckluft des Kompressors (4) und einer Turbinen-Bypassströmungsrate des Gasturbinen-Bypassmittels ist.
Verbrennungssteuervorrichtung (41) für eine Gasturbine (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei das Gasturbinenausgangsleistungs-Berechnungsmittel die erste Gasturbinenausgangsleistung, die zweite Gasturbinenausgangsleistung und die dritte Gasturbinenausgangsleistung gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors (4), dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel (6) des Kompressors (4) und einem atmosphärischen Druckverhältnis, das äquivalent zu einem Verhältnis zwischen dem Einlassdruck des Kompressors (4) und einem Standard-Atmosphärendruck ist, oder gemäß der Einlasslufttemperatur des Kompressors (4), dem Öffnungsgrad der Einlassleitschaufel (6) des Kompressors (4), dem Turbinen-Bypassverhältnis und dem atmosphärischen Druckverhältnis berechnet.