DE112015006101T5

DE112015006101T5 - Zustandsbestimmungsvorrichtung, betriebssteuervorrichtung, gasturbine und zustandsbestimmungsverfahren

Info

Publication number: DE112015006101T5
Application number: DE112015006101.0T
Authority: DE
Inventors: Ryuji TAKENAKA; Takashi Sonoda; Sosuke Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-11-30
Also published as: KR20170100630A; JP6173367B2; US20180016983A1; WO2016125370A1; CN107208554B; CN107208554A; KR101878625B1; JP2016142212A; US20210310409A1

Abstract

Eine Zustandsbestimmungsvorrichtung, eine Betriebssteuervorrichtung, eine Gasturbine und ein Zustandsbestimmungsverfahren, das einen Betriebszustand einer Gasturbine so bestimmt, dass die Gasturbine stabiler betrieben werden kann werden vorgesehen. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt einen Zustand einer Gasturbine, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Die Gasturbine umfasst einen Kompressor, der eine Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführrichtung zugeführt wird, vermischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird, umfasst. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung umfasst eine Instruktionswerterfassungseinheit, die eine Differenz in einem Instruktionswert, der sich auf eine Ausgabe der Gasturbine bezieht, erfasst, eine Ausgabeerfassungseinheit, die eine Differenz in einer Ausgabe des elektrischen Generators erfasst, und eine Bestimmungseinheit, die ein Betrieb der Gasturbine, der von einer vorbestimmten Beziehung abweicht, bestimmt, wenn eine Differenz zwischen der Differenz in dem Instruktionswert und der Differenz in der Ausgabe gleich oder größer als ein Grenzwert ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zustandsbestimmungsvorrichtung, eine Betriebssteuervorrichtung, eine Gasturbine und ein Zustandsbestimmungsverfahren.
Hintergrund
Eine Gasturbine hat einen Kompressor, eine Brennkammer und eine Turbine. Die Gasturbine komprimiert Luft, die von einem Lufteinlass unter Verwendung des Kompressors eingetragen wurde, um komprimiert Luft mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erhalten, führt einen Kraftstoff der durch die Brennkammer zu verbrennenden komprimierten Luft zu, um ein Verbrennungsgas (ein Arbeitsfluid) mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erhalten, und treibt die Turbine mit dem Verbrennungsgas an. Ein elektrischer Generator ist mit einer Rotationswelle der Gasturbine gekoppelt, und die Gasturbine rotiert den gekoppelten elektrischen Generator, um Elektrizität zu erzeugen. Das Verbrennungsgas, das zum Antreiben der Turbine verwendet wird, wird als ein Abgas von einer Austragseite der Turbine ausgetragen.
Eine Betriebssteuervorrichtung, die die Gasturbine steuert, erfasst Zustände des Kompressors, der Brennkammer und der Turbine und stellt die Menge einer Luft ein, die in den Kompressor einzutragen ist, und die Menge eines Brennstoffs, der auf Basis des Erfassungsergebnisses und eines Instruktionswerts bei dem Betrieb zuzuführen ist, um den Betrieb der Gasturbine zu steuern. Patentliteratur 1 beschreibt eine Gasturbinensteuervorrichtung, die eine Mehrzahl von Gasturbineneinlassgastemperaturdetektoren, die in einer ringartigen Weise an einem Einlasshochtemperaturteil einer Gasturbine angeordnet sind, um Gasturbineneinlassgastemperaturen zu erfassen, eine Mehrzahl von Gasturbinenabgastemperaturdetektoren, die in einer ringartigen Weise an einem Austragteil der Gasturbine platziert sind, um Gasturbinenabgastemperaturen zu erfassen, eine erste Bestimmungseinheit, die bestimmt ob eine Gasturbineneinlassgastemperaturabweichung der durch die Gasturbineneinlassgastemperaturdetektoren erfassten Temperaturen gleich oder größer als ein erlaubter Wert ist, eine zweite Bestimmungseinheit, die für den einen der Gasturbineneinlasstemperaturdetektoren, der einen größten oder kleinsten Temperaturwert erfasst hat, eine Schätz- beziehungsweise Berechnungstemperatur des relevanten Gasturbineneinlassgastemperaturdetektors auf der Basis von Temperaturen der Gasturbineneinlassgastemperaturdetektoren, die benachbart zu dem relevanten Gasturbineneinlassgastemperaturdetektor sind, schätzt beziehungsweise berechnet und die bestimmt ob die Schätztemperatur und die erfasste Temperatur des relevanten Gasturbineneinlassgastemperaturdetektors gleich oder größer als ein vorbestimmter Wert sind, und eine Sensoreinheit, die den relevanten Gasturbineneinlassgastemperaturdetektor, der den größten oder kleinsten Wert detektiert hat, als einen fehlerhaften Detektor erkennt, wenn beide Bestimmungsbedingungen der ersten und zweiten Bestimmungseinheiten halten beziehungsweise erfüllt sind, hat.
Zitationsliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: japanisches offengelegtes Patent Publikationsnummer 4-81527A

Zusammenfassung
Technisches Problem
Wie in Patentliteratur 1 beschrieben steuert die Gasturbine den Betrieb unter Verwendung der Erfassungsergebnisse der jeweiligen Teile. In manchen Fällen verwendet die Gasturbine eine Ausgabe eines elektrischen Generators, der mit der Gasturbine verbunden ist, als einen für die Steuerung des Betriebs zu verwendenden Parameter, anstatt eine mechanische Ausgabe zu verwenden, die schwer zu erfassen ist. Jedoch kann, wenn der Betrieb unter Verwendung einer Ausgabe des elektrischen Generators gesteuert wird, die Gasturbine unstabil sein.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Zustandsbestimmungsvorrichtung vorzusehen, eine Betriebssteuervorrichtung, eine Gasturbine und ein Zustandsbestimmungsverfahren zum Bestimmen eines Betriebszustands einer Gasturbine, um die Gasturbine stabiler betreiben zu können.
Lösung des Problems
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen bestimmt eine Zustandsbestimmungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand einer Gasturbine, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Die Gasturbine umfasst einen Kompressor, der Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführvorrichtung zugeführt wird, mischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung umfasst eine Instruktionswerterfassungseinheit, die eine Differenz in einem Instruktionswert, der sich auf eine Ausgabe der Gasturbine bezieht, erfasst, eine Ausgabeerfassungseinheit, die eine Differenz in einer Ausgabe des elektrischen Generators erfasst, und eine Bestimmungseinheit, die einen Betrieb der Gasturbine, der von einer vorbestimmten Beziehung abweicht, bestimmt, wenn eine Differenz zwischen der Differenz in dem Instruktionswert und der Differenz in der Ausgabe gleich oder größer als ein Grenzwert ist.
Ferner wird bevorzugt, dass der Instruktionswert ein Kraftstoffströmungsinstruktionswert des von der Kraftstoffzuführvorrichtung der Brennkammer zuzuführenden Kraftstoff ist.
Ferner wird bevorzugt, dass die Instruktionswerterfassungseinheit eine Differenz zwischen einem erfassten Instruktionswert und einem Instruktionswert, der beim letzen Mal erfasst wurde, erfasst, und die Ausgabeerfassungseinheit einer Differenz zwischen einer erfassten Ausgabe und einer Ausgabe, die das letzte Mal erfasst wurde, erfasst.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen umfasst eine Betriebssteuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine der oben beschriebenen Zustandsbestimmungsvorrichtungen und eine Steuervorrichtung, die die Gasturbine auf einer Basis des Instruktionswerts und der Ausgabe des elektrischen Generators steuert.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die Steuervorrichtung einen Wert der erfassten Ausgabe des elektrischen Generators zu einem Wert mit einer geringeren Fluktuation ändert, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die Steuervorrichtung einen letztmaligen Wert als einen Wert der Ausgabe des elektrischen Generators verwendet, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Ferner ist es vorzuziehen, dass die Steuervorrichtung einen berechneten Wert zu einem Wert mit einer geringeren Fluktuation auf einer Basis eines Werts der Ausgabe des elektrischen Generators ändert, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, umfasst eine Gasturbine gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kompressor, der Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die eine Kraftstoff zu führt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführvorrichtung zugeführt wird, mischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird, und eine der oben beschriebenen Betriebssteuervorrichtungen.
Um die oben beschrieben Aufgabe zu lösen bestimmt ein Zustandsbestimmungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand einer Gasturbine, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist. Die Gasturbine umfasst einen Kompressor, der Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführvorrichtung zugeführt wird, mischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird. Das Zustandsbestimmungsverfahren umfasst Schritte eines Erfassens einer Differenz in einem Instruktionswert, der mit einer Ausgabe der Gasturbine verbunden ist, eines Erfassens einer Differenz in einer Ausgabe des elektrischen Generators, und eines Bestimmens, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht, wenn eine Differenz zwischen der Differenz in dem Instruktionswert und der Differenz in der Ausgabe gleich oder größer als ein Grenzwert ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Zustandsbestimmungsvorrichtung illustriert.
3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Ablaufsteuerung der Zustandsbestimmungsvorrichtung illustriert.
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration einer Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Ablaufsteuerung der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert.
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Ablaufsteuerung der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert.
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines anderen Beispiels der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert.
Beschreibung der Ausführungsformen
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail mit Bezug zu den beiliegenden Zeichnung beschrieben werden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt. Zudem umfassen einzelne Elemente bei den Ausführungsformen Elemente, die durch Fachleute, ersetzbar sind oder im Wesentlichen gleiche Elemente. Ferner können die unten beschriebenen einzelnen Elemente, geeignet miteinander kombiniert werden und, wenn es eine Vielzahl von Ausführungsformen gibt, können die jeweiligen Ausführungsformen ebenso miteinander kombiniert werden.
1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gasturbine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert. Eine Gasturbine 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hat wie in 1 illustriert einen Kompressor 11, eine Brennkammer 12, eine Turbine 13, eine Kraftstoffzuführvorrichtung 14, eine Steuervorrichtung 16 und einen Rotor 18. Der Rotor 18 ist an zentralen Teilen des Kompressors 11, der Brennkammer 12 und der Turbine 13 so angeordnet, dass er durch diese passiert. Der Kompressor 11 und die Turbine 13 der Gasturbine 1 sind durch den Rotor 18 gekoppelt, um zusammen rotieren zu können. Die Gasturbine 1 wird durch die Steuervorrichtung (Betriebssteuervorrichtung) 16 gesteuert. Ein elektrischer Generator 15 ist mit der Gasturbine 1 gekoppelt. Der elektrische Generator 15 hat ein rotierendes Teil, das mit dem Generator 18 so gekoppelt ist, dass sie zusammen rotieren können, und rotiert mit dem Rotor 18, um Elektrizität zu erzeugen.
Der Kompressor 11 komprimiert eine von einem Lufteinlass eingetragene Luft A zu komprimierter Luft A1. Eine Einlassführungsleitschaufel (englische Abkürzung: ”IGV”) 22, die eine Eintragmenge der Luft A, die von dem Lufteinlass eingetragen wird, einstellt, ist in dem Kompressor 11 installiert. Die Eintragmenge der Luft A wird durch Einstellen der Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 eingestellt. Genauer gesagt hat die Einlassführungsleitschaufel 22 eine Vielzahl von Leitschaufelkörpern 22a und eine IGV-Aktivierungseinheit 22b, um den Leitschaufelwinkel der Leitschaufelkörper 22a zu verändern. Der Leitschaufelwinkel der Leitschaufelkörper 22a wird durch die IGV-Aktivierungseinheit 22b eingestellt, um die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 einzustellen, und stellt die Eintragmenge der Luft A ein. Wenn die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 vergrößert ist, ist die Eintragmenge der Luft A so vergrößert, dass ein Druckverhältnis des Kompressors 11 vergrößert ist. Andererseits, wenn die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 verkleinert ist, ist die Eintragmenge der Luft A so verkleinert, dass das Druckverhältnis des Kompressors 11 verringert ist.
Die Brennkammer 12 führt einen Kraftstoff F der von dem Kompressor 11 komprimierten komprimierten Luft A1 zu, mischt die komprimierte Luft A1 und den Kraftstoff F, und verbrennt das resultierende Gemisch, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen. Die Turbine 13 wird mit dem durch die Brennkammer 12 erzeugten Verbrennungsgas rotiert.
Der Rotor 18 ist rotatorisch an beiden Endteilen in der axialen Richtung durch Lagerungen (nicht dargestellt) getragen und ist so vorgesehen, dass er an einem axialen Zentrum drehbar ist. Eine Antriebswelle des elektrischen Generators 15 ist mit einem Ende des Rotors 18 an der Seite des Kompressors 11 gekoppelt (die Positionierung ist nicht speziell limitiert). Der elektrische Generator 15 ist koaxial mit der Turbine 13 vorgesehen und kann durch eine Rotation der Turbine 13 Elektrizität erzeugen.
Daher passiert die von dem Lufteinlass des Kompressors 11 eingetragenen Luft A den inneren Teil des Kompressors 11 durch die Einlassführungsleitschaufel 22 und wird in die komprimiert Luft A1 mit hoher Temperatur und hohem Druck komprimiert. Der Kraftstoff F wird von der Brennkammer 12 der komprimierten Luft A1 zugeführt und die komprimierte Luft A1 und der Kraftstoff F werden vermischt und verbrannt, um ein Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck zu erzeugen. Das durch die Brennkammer 12 erzeugte Verbrennungsgas mit hoher Temperatur und hohem Druck passiert den inneren Teil der Turbine 13, wodurch die Turbine 13 so aktiviert (rotiert) wird, dass der Rotor 18 rotatorisch angetrieben wird und den elektrischen Generator 15, der mit dem Rotor 18 gekoppelt ist, anzutreiben. Folglich wird der elektrische Generator 15, der mit Rotor 18 gekoppelt ist, rotatorisch angetrieben, um Elektrizität zu generieren. Indes wird das Verbrennungsgas, das zum Antreiben der Turbine 13 verwendet wird, als ein Abgas in die Atmosphäre ausgetragen.
Ein Gehäusedruckmessgerät 51, ein Eintragluftzustandsdetektor 52, ein Laufschaufelpfadthermometer 53 und ein Abgasthermometer 54 sind in der Gasturbine 1 vorgesehen. Das Gehäusedruckmessgerät 51 ist an einer Linie vorgesehen, durch welche die komprimierte Luft A1 von dem Kompressor 11 zu der Brennkammer 12 strömt, genauer gesagt an einem Gehäuseinnenteil der Brennkammer 12, und misst den Druck (den Gehäusedruck) der komprimierten Luft A1. Der Eintragluftzustandsdetektor 52 hat ein Eintragluftthermometer 52A, das eine Eintraglufttemperatur der Luft A, die in den Kompressor 11 einzuführen ist, misst und ein Eintragluftdruckmessgerät 52B, das einen Eintragluftdruck erfasst. Das Laufschaufelpfadthermometer 53 ist an einer Linie vorgesehen, durch welche das Abgas, das von der Turbine 13 ausgetragen wird, strömt und misst die Temperatur des Abgases, das eine Laufschaufel der letzen Stufe, die an der stromabwärtigen Seite der Turbine 13 in einer Abgasströmungsrichtung vorgesehen ist, passiert hat. Das Abgasthermometer 54 ist an der stromabwärtigen Seite des Laufschaufelpfadthermometers 53 vorgesehen und misst die Temperatur des Abgases. Die Gasturbine 1 akquiriert zudem eine Information einer Ausgabe von dem elektrischen Generator 15, um eine Last der Gasturbine 1 zu erfassen. Die Ausgabe des elektrischen Generators 15 kann durch ein Ausgabemeter, das in dem elektrischen Generator 15 vorgesehen ist, gemessen werden. Signale, die durch das Gehäusedruckmessgerät 51, den Eintragluftzustandsdetektor 52, das Laufschaufelpfadthermometer 53 und das Abgasthermometer 54 gemessen werden, werden zu der Steuervorrichtung 16 eingegeben.
Die Steuervorrichtung 16 steuert Teile wie beispielsweise die Einlassführungsleitschaufel 22 und ein Kraftstoffeinstellventil 35 auf der Basis von einem Instruktionswert, der zu einer Ausgabe wie beispielsweise einer Ausgabenachfrage oder einen Kraftstoffströmungsinstruktionswert korrespondiert, Messergebnissen von Messvorrichtung wie beispielsweise dem Gehäusedruckmessgerät 51, dem Eintragluftzustandsdetektor 52, dem Laufschaufelpfadthermometer 53 und dem Abgasthermometer 54, und/oder einem Messergebnis der Ausgabe des elektrischen Generators 15, um den Betrieb der Gasturbine 1 zu steuern.
Die Steuervorrichtung 16 hat eine Zustandsbestimmungsvorrichtung 62, eine Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 und eine Betriebssteuereinheit 66. Die Steuervorrichtung 16 umfasst neben der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 andere Berechnungseinheiten, die einen Zustandsbetrag auf der Basis der Messergebnisse der Messvorrichtungen wie beispielsweise dem Gehäusedruckmessgerät 51, dem Eintragluftzustandsdetektor 52, dem Laufschaufelpfadthermometer 53 und dem Abgasthermometer 54 sowie einem Instruktionswert schätzen bzw. berechnen.
2 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration der Zustandsbestimmungsvorrichtung illustriert. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt einen Betriebszustand der Gasturbine. Genauer gesagt bestimmt die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 ob eine Beziehung zwischen einem Instruktionswert an der Kraftstoffströmung und einer Ausgabe des elektrischen Generators 15 einer vorbestimmten Beziehung entspricht oder von dieser abweicht. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 hat eine Instruktionswerterfassungseinheit 102, eine Ausgabeerfassungseinheit 104 und eine Bestimmungseinheit 106.
Die Instruktionswerterfassungseinheit 102 verarbeitet ein Kraftstoffströmungsinstruktionssignal, um eine Veränderung in dem Kraftstoffströmungsinstruktionssignal zu erfassen. Das Kraftstoffströmungsinstruktionssignal ist ein Signal, das eine Strömungsrate des Kraftstoffs, der der Brennkammer 12 zuzuführen ist, bestimmt. Die Instruktionswerterfassungseinheit 102 hat einen Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 und einen Subtrahierer 114. Der Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 und der Subtrahierer 114 sind parallel zueinander angeordnet und das Kraftstoffströmungsinstruktionssignal wird dazu eingegeben. Der Verzögerungsfilter erster Ordnung (englische Abkürzung: ”LAG”) 112 gibt ein Kraftstoffströmungsinstruktionssignal aus, dass das letztmalige Signal bevor dem jetzigen Kraftstoffströmungsinstruktionssignal ist. Der Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 gibt das letztmalige Kraftstoffströmungsinstruktionssignal zu dem Subtrahierer 114 aus. Der Subtrahierer 114 berechnet eine Differenz zwischen dem Kraftstoffströmungsinstruktionssignal und dem letztmaligen Kraftstoffströmungsinstruktionssignal, welches von dem Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 ausgegeben wird. Der Subtrahierer 114 gibt die berechnete Differenz in dem Kraftstoffströmungsinstruktionssignal zu der Bestimmungseinheit 106 aus.
Ebenso nur ein Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 ist in der Instruktionswerterfassungseinheit 102 angeordnet, aber eine Vielzahl von Verzögerungsfiltern erster Ordnung 112 können so platziert werden, dass sie in Reihe verbunden sind. Wenn die Anzahl der Verzögerungsfilter erster Ordnung 112 erhöht ist, kann ein zu subtrahierendes Kraftstoffströmungsinstruktionssignal ein weiter vorheriges Kraftstoffströmungsinstruktionssignal sein. Ebenso verwendet die Instruktionswerterfassungseinheit 102 bei der vorliegenden Ausführungsform das Kraftstoffströmungsinstruktionssignal, es reicht aus einen Instruktionswert an der Ausgabe der Gasturbine 1 zu verwenden und ein Ausgabeanfragesignal für die Gasturbine 1 kann anstatt des Kraftstoffströmungsinstruktionssignals verwendet werden. Es reicht aus, dass die Instruktionswerterfassungseinheit 102 eine Veränderungsrate (%/SEC) des Instruktionswerts erfassen kann und ein Ziel, für welches die Differenz zu extrahieren ist, oder ein Ziel, für welches die Änderungsrate zu extrahieren ist, ist nicht speziell limitiert.
Die Ausgabeerfassungseinheit 104 verarbeitet eine Ausgabe des elektrischen Generators (Erfassungswert einer Ausgabe des elektrischen Generators), um eine Veränderung in der Ausgabe des elektrischen Generators zu erfassen. Die Ausgabe des elektrischen Generators ist ein Wert einer Elektrizitätsausgabe von dem elektrischen Generator 15. Die Ausgabe Erfassungseinheit 104 hat einen Verzögerungsfilter erster Ordnung 122 und einen Subtrahierer 124. Der Verzögerungsfilter erster Ordnung 122 und der Subtrahierer 124 sind parallel angeordnet und die Ausgabe des elektrischen Generators wird dazu eingegeben. Der Verzögerungsfilter erster Ordnung 122 (LAG) gibt eine Ausgabe des elektrischen Generators aus, welche die letztmalige Ausgabe vor der jetzigen Ausgabe des elektrischen Generators ist. Das heißt, der Verzögerungsfilter erster Ordnung 122 gibt die letztmalige Ausgabe des elektrischen Generators zu dem Subtrahierer 124 aus. Der Subtrahierer 124 berechnet eine Differenz zwischen der Ausgabe des elektrischen Generators und der letztmaligen Ausgabe des elektrischen Generators, welche von dem Verzögerungsfilter erster Ordnung 122 ausgegeben wird. Der Subtrahierer 124 gibt die berechnete Differenz in der Ausgabe des elektrischen Generators zu der Bestimmungseinheit 106 aus. Es ist ausreichend, dass die Ausgabeerfassungseinehit 104 eine Veränderungsrate (%/Sec) der Ausgabe erfassen kann und ein Ziel, für welches die Differenz zu extrahieren ist, oder ein Ziel, für welches die Änderungsrate zu extrahieren ist, ist nicht speziell limitiert.
Die Bestimmungseinheit 106 bestimmt auf der Basis einer Differenz x1, die durch die Instruktionswerterfassungseinheit 102 erfasst wird, und einer Differenz x2, die durch die Ausgabeerfassungseinheit 104 erfasst wird ob der Betriebszustand der Gasturbine 1 einer vorbestimmten Beziehung entspricht, genauer gesagt, ob eine Beziehung zwischen dem Instruktionswert an der Kraftstoffströmung und der Ausgabe des elektrischen Generators 15 einer vorbestimmten Beziehung entspricht oder von dieser abweicht. Die vorbestimmte Beziehung ist eine Beziehung, in welcher die Kraftstoffströmung und die Ausgabe als zueinander proportional betrachtet werden können. Die Bestimmungseinheit 106 hat eine Vergleichseinheit 132 und eine Signalausgabeeinheit 136. Die Vergleichseinheit 132 vergleicht die Differenz x1, die durch die Instruktionswerterfassungseinheit 102 erfasst wird, mit der Differenz x2, die durch die Ausgabeerfassungseinheit 104 erfasst wird. Die Vergleichseinheit 132 multipliziert bei der vorliegenden Ausführungsform die Differenz x2 mit einem Faktor ”a”, um die Skalen der Differenz x1 und das Signal einander anzupassen, und erfasst anschließend eine Differenz dazwischen, um zu bestimmten, ob die Differenz größer als ein Grenzwert ε ist. Genauer gesagt vergleicht die Vergleichseinheit 132 ob |x1 – a·x2| > ε. Die Vergleichseinheit 132 bestimmt, dass die Beziehung zwischen dem Instruktionswert an der Kraftstoffströmung und der Ausgabe des elektrischen Generators 15 von der vorbestimmten Beziehung abweicht, wenn |x1 – a·x2| > ε, und bestimmt, dass die Beziehung zwischen dem Instruktionswert an der Kraftstoffströmung und der Ausgabe des elektrischen Generators 15 die vorbestimmte Beziehung erfüllt, wenn |x1 – a·x2| ≤ ε.
Die Signalausgabeeinheit 136 gibt ein Signal basierend auf einem Ergebnis der Vergleichseinheit 132 aus. Die Signalausgabeeinheit 136 gibt ein Signal aus, das den Zustand angibt, der von der Beziehung abweicht, wenn die Vergleichseinheit 132 bestimmt hat, das der Betriebszustand von der Beziehung abweicht, und gibt ein Signal aus, das angibt, das die Beziehung erfüllt ist, wenn die Vergleichseinheit 132 bestimmt hat, das der Betriebszustand die Beziehung erfüllt.
Ein Ablauf einer Ablaufsteuerung der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 wird nachfolgend mit Bezug zu 3 beschrieben. 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Ablaufsteuerung der Zustandsbestimmungsvorrichtung illustriert. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 erfasst eine Differenz in dem Kraftstoffströmungsinstruktionswert mit der Instruktionswerterfassungseinheit 102 (Schritt S12) und erfasst eine Differenz in der Ausgabe des elektrischen Generators 15 mit der Ausgabeerfassungseinheit 104 (Schritt S14). Die Abläufe bei Schritt S12 und Schritt S14 können parallel oder in einer umgekehrten Reihenfolge durchgeführt werden. Die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 erfasst eine Differenz in dem Kraftstoffströmungsinstruktionswert und eine Differenz in der Ausgabe desselben Zeitrangs.
Bei einem Erfassen der Differenzen bestimmt die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 ob (Differenz in Kraftstoffströmungsinstruktionswert) – (Differenz in Ausgabe des elektrischen Generators)| > ε, das heißt |x1 – a·x2| > ε mit der Vergleichseinheit 132 (Schritt S16). Wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass |(Differenz in Kraftstoffströmungsinstruktionswert) – (Differenz in Ausgabe des elektrischen Generators)| > ε (Ja bei Schritt S16) gibt die Signalausgabeeinheit 136 ein Signal aus, das anzeigt, dass der Betriebszustand von der Beziehung abweicht (Schritt S18). Wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass die |(Differenz in Kraftstoffströmungsinstruktionswert) – (Differenz in Ausgabe des elektrischen Generators)| ≤ ε (Nein bei Schritt S16), gibt die Signalausgabeeinheit 136 ein Signal aus, das anzeigt, dass der Betriebszustand der Beziehung entspricht (Schritt S20).
Es reicht aus, dass die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 nur eines der Signale ausgibt, das angibt, dass der Zustand von der Beziehung abweicht, oder das Signal, das angibt, dass der Zustand der Beziehung entspricht, ohne beide davon auszugeben. In diesem Fall kann, wenn das Signal nicht ausgegeben wird, der Zustand so angesehen werden, dass er der andere Zustand ist, als der der durch das Signal angegeben wird.
4 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert. Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 berechnet bzw. schätzt eine Turbineneinlasstemperatur, die schwer zu messen ist. Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 berechnet einen Berechnungswert der Turbineneinlasstemperatur auf der Basis der Ausgabe (der (GT) – Ausgabe des elektrischen Generators), die durch den elektrischen Generator 15 erfasst wurde, einem IGV Signal, das die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 angibt, die durch die IGV Aktivierungseinheit 22b erfasst wird, die Kompressoreinlasstemperatur, die durch das Einlassluftthermometer 52A erfasst wird, und dem Kompressoreinlassdruck, der durch das Eintragluftdruckmessgerät 52b erfasst wird.
Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 hat eine Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140, eine Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142, einen Filter 144, einen Signalumschalter 146, einen Signalerzeuger 148 und einen Signalerzeuger 149.
Die Ausgabe (die Gasturbinen (GT)-Ausgabe des elektrischen Generators), die durch den elektrischen Generator 15 erfasst wird, das IGV Signal, das die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 angibt, die durch die IGV Aktivierungseinheit 22b erfasst wird, die Kompressoreinlasstemperatur, die durch das Eintragluftthermometer 52A erfasst wird, und der Kompressoreinlassdruck, der durch das Eintragluftdruckmessgerät 52B erfasst wird, werden zu der Gasturbinentemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben. Die Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 führt ein Verarbeiten basierend auf den Eingabewerten durch, um einen Schätz bzw. Berechnungswert der Turbineneinlasstemperatur zu berechnen.
Die Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142 gibt ein Signal, das zu der Turbineneinlasstemperatur korrespondiert, die durch die Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 berechnet wird, zu den jeweiligen Teilen aus, die die Steuerung unter Verwendung der Turbineneinlasstemperatur ausführen.
Der Filter 144 ist an einem Kanal, durch welchen die GT-Ausgabe des elektrischen Generators zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben wird, angeordnet. Der Filter 144 ist ein Filter, der die Zeitkonstante verändern kann, und der eine Verzögerung in einer Fluktuation des Signals, das durch den elektrischen Generator 15 erfasst wird und zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben wird, durch Verändern der Zeitkonstante verzögern kann. Der Filter 144 schaltet die Filterzeitkonstante auf der Basis einer Signaleingabe über den Signalumschalter 146 um.
Der Signalumschalter 146 ist mit den Signalerzeugern 148 und 149 verbunden und schaltet abhängig davon ob das Signal, das durch den Signalgenerator 148 erzeugt wird, zu dem Filter 144 eingegeben wird, oder ob das Signal, das durch den Signalerzeuger 149 erzeugt wird, zu dem Filter 144 eingegeben wird, auf der Basis der Signaleingabe von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62. Die Signalerzeuger 148 und 149 erzeugen jeweils verschiedene Signale. Wenn das Signal, das angibt, dass der Zustand der Beziehung entspricht, erhalten wird, gibt der Signalumschalter 146 das Signal von dem Signalerzeuger 148 zu dem Filter 144 aus. Wenn das Signal, das angibt, das der Zustand von der Beziehung abweicht, erhalten wird, gibt der Signalumschalter 146 das Signal von dem Signalerzeuger 149 zu dem Filter 144 aus. Der Filter 144 wendet eine erste Zeitkonstante (eine Zeitkonstante mit normalen Zeiten) an, wenn das Signal von dem Signalerzeuger 148 dazu eingegeben wird, und wendet eine zweite Zeitkonstante an, die einen Wert hat, der größer als die erste Zeitkonstante ist, wenn das Signal von dem Signalgenerator 149 dazu eingegeben wird.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Ablaufsteuerung der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert. 5 illustriert einen Auswahlprozess des Filters. Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 bestimmt ob die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass der Zustand von der Beziehung abweicht (Schritt S30). Wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass der Zustand nicht von der Beziehung abweicht (Nein bei Schritt S30), verwendet die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 die Zeitkonstante mit normalen Zeiten (Schritt S32). Wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass der Zustand von der Beziehung abweicht (Ja bei Schritt S30), verwendet die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 die Zeitkonstante, die einen größeren Wert hat als die normalen Zeiten (Schritt S34).
Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 schaltet zwischen den Zeitkonstanten des Filters 144 auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 in der oben beschriebenen Weise um, wodurch ein Wert mit kleinerer Fluktuation als der Wert der Ausgabe, die durch den elektrischen Generator 15 erfasst wird, die zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 einzugeben ist, in dem Zustand, der von der Beziehung abweicht, bedingt wird.
Die Betriebssteuereinheit 66 steuert einen Betrieb der jeweiligen Teile in der Gasturbine 1 auf der Basis einer Informationsausgabe von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 und der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64, den Messergebnissen der verschiedenen Messvorrichtungen und dem Instruktionswert. Beispielsweise führt die Betriebssteuereinheit 66 eine IGV Steuerung aus, um die IGV Aktivierungseinheit 22b, die die Einlassführungsleitschaufel 22 aktiviert, um die Menge von Luft, auf die Menge von Luft (die Eintragmenge von Luft), die in den Kompressor 11 einzutragen ist, einzustellen. Die Betriebssteuereinheit 66 steuert die IGV Aktivierungseinheit 22b, um die Öffnung (nachfolgend die ”IGV Öffnung”) der Einlassführungsleitschaufel 22 zu verändern, um die Eintragmenge der Luft A, die in den Kompressor 11 einzuführen ist, einzustellen. Genauer gesagt steuert die Betriebssteuereinheit 66 die IGV Öffnung so, dass sie zu der Zeit eines Volllastbetriebs eine ist. Die Nennöffnung ist eine Öffnung zu einer Zeit, wenn die Gasturbinenausgabe eine Nennausgabe wird. Die Betriebssteuereinheit 66 führt ebenso eine Kraftstoffsteuerung aus, um das Kraftstoffeinstellventil 35 zu steuern, das an einer Kraftstoffzuführlinie 34 zum Zuführen des Kraftstoffs F zu der Brennkammer 12 vorgesehen ist, um die Zuführmenge des Kraftstoffs F einzustellen. Die Betriebssteuereinheit 66 steuert das Kraftstoffeinstellventil 35, um die Kraftstoffmenge des Kraftstoffs F, der der komprimierten Luft A1 zuzuführen (einzuspritzen) ist, einzustellen.
Wie oben beschrieben kann bei der vorliegenden Ausführungsform die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmen, ob die Gasturbine 1 in einem Zustand betrieben wird, der der vorbestimmten Beziehung entspricht oder der von der vorbestimmten Beziehung abweicht. Das heißt, die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 kann bestimmen, ob die Ausgabe des elektrischen Generators 15 durch die Anzahl von Rotationen eines Systems, das mit dem elektrischen Generator 15 verbunden ist, beeinträchtigt beziehungsweise beeinflusst wird durch Durchführen eines Vergleichs an einer Differenz zwischen der Änderungsrate (%/Sec) der GT-Ausgabe des elektrischen Generators und der Änderungsrate (%/Sec) des Kraftstoffströmungsinstruktions(CSO)-Signals, welches ein Beispiel der Änderungsrate der mechanischen Ausgabe der Gasturbine 1 ist. Das heißt, basierend auf einer positiven proportionalen Beziehung, die zwischen der Änderungsrate des Kraftstoffströmungsinstruktionswerts und der Änderungsrate der GT-Ausgabe des elektrischen Generators gehalten wird, kann, abhängig davon ob die Änderungsrate des Kraftstoffströmungsinstruktionswerts und die Änderungsrate der GT-Ausgabe des elektrischen Generators von der positiv proportionalen Beziehung abweicht erkannt werden ob die GT-Ausgabe des elektrischen Generators aufgrund einer Veränderung in der Anzahl der Systemrotationen fluktuiert. Dies ermöglicht der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 geeignet zu erfassen, ob der elektrische Generator 15 durch die Anzahl der Rotationen des verbundenen Systems beeinflusst wird. Es ist vorzuziehen, dass die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 eine Kalorie beziehungsweise eine Wärmeeinheit des Kraftstoffs erfasst und eine Korrektur basierend auf der Wärmeeinheit durchführt, wenn die Kraftstoffströmung verwendet wird.
Die Steuervorrichtung 16 der vorliegenden Ausführungsform kann die Gasturbine durch Einstellen der Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators, die der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 einzugeben ist, stabil betreiben, genauer gesagt durch Einstellen der Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators zu einem Wert mit kleinerer Fluktuation als der aktuelle Wert, wenn der Zustand von der Beziehung abweicht.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist die Zeitkonstante so eingestellt, dass sie die Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators zu einem Wert mit kleinerer Fluktuation als des aktuelle Werts einzustellen, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, dass der Zustand von der Beziehung abweicht. Jedoch ist das Einstellen darauf nicht limitiert und es ist ausreichend, dass eine Fluktuation in der Gasturbine-Ausgabe des elektrischen Generators reduziert werden kann. Beispielsweise, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bestimmt hat, das der Zustand von der Beziehung abweicht, kann ein Wert zu einer Zeit, wenn der Zustand so bestimmt wird, dass er der Beziehung entspricht (ein Wert direkt vor Verlassen, ein letztmaliger Wert), als die Gasturbienen-Ausgabe des elektrischen Generators eingestellt werden.
Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 kann zwischen einem Verwenden und nicht Verwenden des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 abhängig von dem Zustand der Gasturbine umschalten. 6 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Ablaufsteuerung der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert. Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 bestimmt ob die Gasturbine 1 in einem stabilen Betriebszustand ist (Schritt S40). Der stabile Betriebszustand ist ein Zustand, in welchem die Gasturbine 1 unter einer bewerteten Bedingung oder in einem Zustand, der eine vorbestimmte Ausgabe für eine Zeit gleich oder länger als eine vorbestimmte Periode hält, betrieben wird. Wenn die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 bestimmt hat, dass die Turbine 1 in dem stabilen Betriebszustand betrieben wird (Ja bei Schritt S40), wird eine Steuerung basierend auf dem Ergebnis der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 ausgeführt (Schritt S42). Das heißt, die Abläufe in 5, die oben beschrieben wurden, werden ausgeführt. Wenn die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 bestimmt hat, dass die Gasturbine 1 nicht in dem stabilen Betriebszustand ist (Nein bei Schritt S40), wird eine Steuerung ohne Verwendung des Ergebnis der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 ausgeführt (Schritt S44).
Wenn die Gasturbine 1 nicht in dem stabilen Betriebszustand ist, verwendet die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 das Ergebnis der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 nicht, wodurch die Steuerung mit hoher Responsivität in einem Betrieb wie beispielsweise zu der Zeit des Hochfahrens oder während die Ausgabe basierend auf einem Instruktionswert fluktuiert wird ermöglicht wird.
Während die GT-Ausgabe des elektrischen Generators auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 bei der vorliegenden Ausführungsform eingestellt wird, ist die vorliegende Ausführungsform darauf nicht limitiert. Die Turbineneinlassberechnungseinheit 64 kann ein Ergebnis einer Berechnung basierend auf der GT-Ausgabe des elektrischen Generators, das heißt bei der vorliegenden Ausführungsform auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 den Berechnungswert der Turbineneinlasstemperatur einstellen.
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Gesamtkonfiguration eines anderen Beispiels der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit illustriert. Eine Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64a, die in 7 illustriert ist, hat die Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140, die Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142, den Filter 144, einen Filter 150, einen Signalumschalter 152, einen Signalerzeuger 156 und einen Signalerzeuger 154.
Die Ausgabe (die Gasturbinen(GT)-Ausgabe des elektrischen Generators), die durch den elektrischen Generator 15 erfasst wird, das IGV Signal, das die Öffnung der Einlassführungsleitschaufel 22 anzeigt, die durch die IGV Aktivierungseinheit 22b erfasst wird, die Kompressoreinlasstemperatur, die durch das Eintragluftthermometer 52A erfasst wird, und der Kompressoreintragdruck, der durch das Eintragluftdruckmessgerät 52b erfasst wird, werden zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben. Die Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 150 führt ein Verarbeiten basierend auf den Eingabewerten durch, um den Berechnungswert der Turbineneinlasstemperatur zu berechnen.
Die Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142 gibt ein Signal, das zu der Turbineneinlasstemperatur korrespondiert, die durch die Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 berechnet wird, zu jeweiligen Teilen aus, die eine Steuerung unter Verwendung der Turbineneinlasstemperatur durchführen.
Der Filter 144 ist an einem Kanal, durch welchen die GT-Ausgabe des elektrischen Generators zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben wird, angeordnet. Der Filter 144 ist ein Filter, bei welchem die Zeitkonstante eingestellt wird und der eine Verzögerung in einer Fluktuation des Signals, das durch den elektrischen Generator 15 erfasst wird und zu der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 eingegeben wird, erzeugt. Es ist nicht nötig eine Verzögerung durch Einstellen der Zeitkonstante des Filters 144 zu erzeugen.
Der Filter 150 ist zwischen der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 und der Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142 angeordnet. Der Filter 150 ist ein Filter, der die Zeitkonstante durch Verändern der Zeitkonstante verändern kann und der eine Verzögerung in einer Fluktuation eines Signals erzeugen kann, das von der Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit 140 zu der Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit 142 eingegeben wird. Der Filter 150 schaltet die Zeitkonstante des Filters 150 auf der Basis einer Signaleingabe über den Signalumschalter 152 um.
Der Signalumschalter 152 ist mit den Signalerzeugern 156 und 154 verbunden und schaltet abhängig auf der Basis des Signaleingabe von der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 davon um, ob ein Signal, das durch den Signalerzeuger 156 erzeugt wird, zu dem Filter 150 eingegeben wird, oder ein Signal, das durch den Signalerzeuger 154 erzeugt wird, zu dem Filter 150 eingegeben wird. Die Signalerzeuger 156 und 154 erzeugen jeweils verschiedene Signale. Wenn ein Signal, das angibt, das der Zustand der Beziehung entspricht, erhalten wird, gibt der Signalumschalter 152 das Signal des Signalerzeugers 156 zudem ein Filter 150 aus. Wenn ein Signal, das angibt, das der Zustand von der Beziehung abweicht, erhalten wird, gibt der Signalumschalter 152 das Signal des Signalerzeugers 154 zu dem Filter 150 aus. Der Filter 150 wendet eine erste Zeitkonstante (eine Zeitkonstante mit normalen Zeiten) an, wenn das Signal von dem Signalerzeuger 156 dazu eingegeben wird, und wendet eine zweite Zeitkonstante an, die einen größeren Wert als die erste Zeitkonstante hat, wenn das Signal von dem Signalerzeuger 154 dazu eingegeben wird. Die erste Zeitkonstante kann eine Zeitkonstante sein, die es einem Signal erlaubt, unverändert zu passieren.
Die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64a stellt das Berechnungsergebnis der Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 140 anstatt die Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators einzustellen auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62 ein, um eine Fluktuation in dem Wert, der berechnet wird, wenn der Zustand von der Beziehung abweicht, zu reduzieren und den Betrieb der Gasturbine zu stabilisieren. Auf diese Weise können identische Wirkungen wie durch ein Reduzieren der Fluktuation in dem Wert, der basierend auf der Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators berechnet wird, erreicht werden.
Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform wurde ein Fall beschrieben, wo eine Vorrichtung, die eine Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators verwendet, die Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit 64 ist beschrieben. Jedoch können identische Wirkungen mit anderen Vorrichtungen, die die Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators verwenden, durch ähnliches Durchführen einer Korrektur zur Reduktion einer Fluktuation in der Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators oder zur Korrektur zur Reduktion einer Fluktuation in einem Wert, der unter Verwendung der Gasturbinen-Ausgabe des elektrischen Generators auf der Basis des Ergebnisses der Zustandsbestimmungsvorrichtung 62, wenn der Zustand von der Beziehung abweicht, berechnet wurde, erreicht werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbine
11: Kompressor
12: Brennkammer
13: Turbine
14: Kraftstoffzuführvorrichtung
15: elektrischer Generator
16: Steuervorrichtung (Betriebssteuervorrichtung)
18: Rotor
22: Einlassführungsleitschaufel
22a: Leitschaufelkörper
22b: IGV Aktivierungseinheit
34: Kraftstoffzuführlinie
35: Kraftstoffeinstellventil
51: Gehäusedruckmessgerät
52: Eintragluftzustandsdetektor
52A: Eintragluftthermometer
52B: Eintragluftdruckmessgerät
53: Laufschaufelpfadthermometer
54: Kraftstoffgasthermometer
62: Zustandsbestimmungsvorrichtung
64, 64a: Turbineneinlasstemperaturberechnungseinheit
66: Betriebssteuereinheit
102: Instruktionswerterfassungseinheit
104: Ausgabeerfassungseinheit
106: Bestimmungseinheit
112: Verzögerungswert der ersten Ordnung
114: Subtrahierer
122: Verzögerungswert der ersten Ordnung
124: Subtrahierer
132: Vergleichseinheit
136: Signalausgabeeinheit
140: Turbineneinlasstemperaturverarbeitungseinheit
142: Turbineneinlasstemperaturkorrespondiersignalausgabeeinheit
144: Filter
146: Signalumschalter
148: Signalerzeuger
149: Signalerzeuger
150: Filter
152: Signalumschalter
154: Signalerzeuger
156: Signalerzeuger

Claims

Eine Zustandsbestimmungsvorrichtung, die einen Zustand einer Gasturbine bestimmt, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist, wobei die Gasturbine einen Kompressor, der eine Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführrichtung zugeführt wird, vermischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um ein Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird, umfasst, wobei die Zustandsbestimmungsvorrichtung umfasst: eine Instruktionswerterfassungseinheit, die eine Differenz in einem Instruktionswert, der sich auf eine Ausgabe der Gasturbine bezieht, erfasst, eine Ausgabeerfassungseinheit, die eine Differenz in einer Ausgabe des elektrischen Generators erfasst, und eine Bestimmungseinheit, die ein Betrieb der Gasturbine, der von einer vorbestimmten Beziehung abweicht, bestimmt, wenn eine Differenz zwischen der Differenz in dem Instruktionswert und der Differenz in der Ausgabe gleich oder größer als ein Grenzwert ist.
Die Zustandsbestimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Instruktionswert ein Kraftstoffströmungsinstruktionswert des von der Kraftstoffzuführvorrichtung der Brennkammer zuzuführenden Kraftstoff ist.
Die Zustandsbestimmungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Instruktionswerterfassungseinheit eine Differenz zwischen einem erfassten Instruktionswert und einem Instruktionswert, der beim letzten Mal erfasst wurde, erfasst, die Ausgabeerfassungseinheit eine Differenz zwischen einer erfassten Ausgabe und einer Ausgabe, die das letzte Mal erfasst wurde, erfasst.
Eine Betriebssteuervorrichtung, die umfasst: die Zustandsbestimmungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, und eine Steuervorrichtung, die die Gasturbine auf einer Basis des Instruktionswerts und der Ausgabe des elektrischen Generators steuert.
Die Betriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung einen Wert der erfassten Ausgabe des elektrischen Generators zu einem Wert mit einer geringeren Fluktuation ändert, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Die Betriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Steuervorrichtung einen letztmaligen Wert als einen Wert der Ausgabe des elektrischen Generators verwendet, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Die Betriebssteuervorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Steuervorrichtung einen berechneten Wert zu einem Wert mit einer geringeren Fluktuation auf einer Basis eines Werts der Ausgabe des elektrischen Generators ändert, wenn die Zustandsbestimmungsvorrichtung bestimmt hat, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht.
Eine Gasturbine, die umfasst: einen Kompressor, der Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die einen Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführvorrichtung zugeführt wird, mischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, eine Turbine, die mit dem erzeugten Verbrennungsgas rotiert wird, und die Betriebssteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7.
Ein Zustandsbestimmungsverfahren, das einen Zustand einer Gasturbine, die mit einem elektrischen Generator verbunden ist, bestimmt, wobei die Gasturbine einen Kompressor, der Eintragluft in komprimierte Luft komprimiert, eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die Kraftstoff zuführt, eine Brennkammer, die komprimierte Luft, die von dem Kompressor zugeführt wird, und den Kraftstoff, der von der Kraftstoffzuführvorrichtung zugeführt wird mischt und ein resultierendes Gemisch verbrennt, um Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine, die mit dem Verbrennungsgas rotiert wird, umfasst, wobei das Zustandsbestimmungsverfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen einer Differenz in einem Instruktionswert, der mit einer Ausgabe der Gasturbine verbunden ist, Erfassen einer Differenz in einer Ausgabe des elektrischen Generators, und Bestimmen, dass ein Betrieb der Gasturbine von einer vorbestimmten Beziehung abweicht, wenn eine Differenz zwischen der Differenz in dem Instruktionswert und der Differenz in der Ausgabe gleich oder größer als ein Grenzwert ist.