DE112016003832B4

DE112016003832B4 - Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, Brennkammer, Gasturbine und Steuerungsverfahren

Info

Publication number: DE112016003832B4
Application number: DE112016003832.1T
Authority: DE
Inventors: Keisuke Yamamoto; Takashi Sonoda; Ryuji TAKENAKA; Hikaru Katano; Eiki Anzawa; Sosuke Nakamura; Fuminori Fujii; Shinichi Yoshioka
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2024-04-25
Anticipated expiration: 2036-06-17
Also published as: JP6427841B2; WO2017033541A1; CN107923320A; CN107923320B; US10746106B2; US20180223743A1; JP2017044115A; KR20180035218A; DE112016003832T5; KR102022811B1

Abstract

Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) umfassend:eine IGV-Antwort-Korrektureinheit (510), die konfiguriert ist, einen Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades zu korrigieren, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und einen Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung zu berechnen, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird;eine Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe einen Temperaturschätzwert zu berechnen, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird;eine Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit (53), die konfiguriert ist, auf Grundlage des Temperaturschätzwertes einen Kraftstoffverteilungsbefehlswert zu berechnen und auszugeben, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt; undeine Ventilöffnungs-Berechnungseinheit (55), die konfiguriert ist, das Kraftstoffverteilungssteuerungssignal und einen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert zu erwerben, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und entsprechende Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatzgeschwindigkeits-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungsbefehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes zu berechnen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, eine Brennkammer, eine Gasturbine und ein Steuerungsverfahren.
Stand der Technik
In Bezug auf eine Zufuhr von Kraftstoff zu einer Gasturbinenbrennkammer wird der Kraftstoff aus Sicht eines Wirkungsgrades und einer Verbrennungsstabilität manchmal zugeführt, während er in eine Mehrzahl von Systemen verteilt wird. In solch einem Fall muss die Verteilung des Kraftstoffs auf jedes der Systeme berücksichtigt werden. 21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kraftstoffverteilungssteuerung einer Gasturbine nach dem Stand der Technik veranschaulicht. Wie in 21 veranschaulicht, schätzt eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik eine Temperatur eines Verbrennungsgases an einem Turbineneintritt auf Grundlage eines Atmosphärendrucks, einer Atmosphärentemperatur, eines vorgesehenen Wertes einer Öffnung eines Eintrittsleitrades (inlet guide vane (IGV)) und eines Gasturbinenleistungsabgabewertes. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung berechnet ein Verhältnis des jedem der Systeme zuzuweisenden Kraftstoffs auf Grundlage der geschätzten Turbineneintrittstemperatur. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung ermittelt eine Kraftstoffzufuhrmenge zu Düsen von jedem der Kraftstoffsysteme auf Grundlage des Verteilungsverhältnisses auf jedes der Systeme und eines Gesamtkraftstoffdurchsatzes, der auf einem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert (CSO) beruht. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung steuert Ventilöffnungen von in jedem der Systeme bereitgestellten Kraftstoffdurchsatz-Regelventilen auf Grundlage dieser Kraftstoffzufu h rmenge.
Ferner ist bekannt, dass in der Gasturbinenbrennkammer im Falle, dass zum Beispiel das Verteilungsverhältnis des aus der Mehrzahl von Systemen zugeführten Kraftstoffs geändert wird, eine Verbrennungsoszillation auftritt. Bei der Verbrennungsoszillation handelt es sich um eine Druckfluktuation innerhalb der Brennkammer, die Schäden an der Brennkammer und Gasturbinenkomponenten verursacht. Es besteht daher ein Bedarf, die Verbrennungsoszillation zu unterdrücken (siehe Patentdokument 1).
22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Beziehungen zwischen Kraftstoffverteilungsverhältnissen auf Kraftstoffsysteme und einer Turbineneintrittstemperatur zur Zeit einer Laständerung bei Technologie nach dem Stand der Technik zeigt. Wie in der Figur veranschaulicht, existieren abhängig von Werten der Kraftstoffverteilungsverhältnisse und der Turbineneintrittstemperatur Regionen, in denen die Verbrennungsoszillation auftritt (siehe Bezugszeichen 74 und Bezugszeichen 75). Das Bezugszeichen 71 veranschaulicht eine Zielarbeitskennlinie, die eine Beziehung zwischen dem Kraftstoffverteilungsverhältnis und der Turbineneintrittstemperatur wiedergibt, bei der dieser Typ von Verbrennungsoszillation nicht auftritt. Bei der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung ist es wünschenswert, das Verteilungsverhältnis des jedem der Systeme zugeführten Kraftstoffs zu steuern, um das Kraftstoffverteilungsverhältnis zu erlangen, das die Region vermeiden kann, in der die Verbrennungsoszillation auftritt, wie durch die Zielarbeitskennlinie 71 veranschaulicht.
Patentdokument 2 offenbart ein adaptives aero-thermodynamisches Triebweksmodell, das eine Vielzahl von Modell-Triebweksbetriebsparametern, eine Vielzahl von nominalen Komponenteneffizienzen und entsprechende Effizienzmodifizierungsfunktionen enthält. Das Triebwerksmodell wird angepasst, indem eine Vielzahl von Triebwerksbetriebsparametern, die der Vielzahl von Modell-Triebwerksbetriebsparametern entsprechen, während des stationären Betriebs des Triebwerks über eine Vielzahl von Datenpunkten gemessen wird, jeder der Modell-Triebwerksbetriebsparameter an die jeweiligen gemessenen Triebwerksbetriebsparameter angepasst wird, indem jeder der nominalen Komponenteneffizienzen unter Verwendung der entsprechenden Effizienzmodifizierungsfunktionen iterativ angepasst wird, die tatsächlichen Komponenteneffizienzen auf der Grundlage der angepassten nominalen Komponenteneffizienzen geschätzt werden, und die geschätzten tatsächlichen Komponenteneffizienzen in das Triebwerksmodell eingegeben werden.
Liste der Entgegenhaltungen
Patentliteratur

Patentdokument 1: JP 2012 - 92 681 A
Patentdokument 2: US 7 058 556 B2

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Probleme
Wenn allerdings eine Gasturbinenleistungsabgabe fluktuiert, ändert sich dementsprechend auch die Eintrittstemperatur der Turbine. Dann hält insbesondere im Falle, dass die Fluktuation schnell ist oder Ähnliches, der Schätzwert der wie vorstehend beschrieben berechneten Turbineneintrittstemperatur nicht mit den Änderungen der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur Schritt. Als ein Ergebnis kann eine Arbeitskennlinie, die eine Beziehung zwischen den durch die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung auf Grundlage des Schätzwertes der Turbineneintrittstemperatur berechneten Kraftstoffverteilungsverhältnissen und der tatsächlichen Gasturbineneintrittstemperatur veranschaulicht, in der Region enthalten sein, in der die Verbrennungsoszillation auftritt. Zum Beispiel veranschaulicht 22 ein Beispiel einer Arbeitskennlinie (siehe Bezugszeichen 72), wenn eine Last erhöht wird. Ferner veranschaulicht 22 ein Beispiel einer Arbeitskennlinie (siehe Bezugszeichen 73), wenn die Last verringert wird. Diese beiden Arbeitskennlinien sind in der Region enthalten, in der die Verbrennungsoszillation auftritt (das Bezugszeichen 74 oder das Bezugszeichen 75); es besteht eine Möglichkeit, dass eine Verbrennungsoszillation auftritt, und dies wird zu einem Problem.
Es stellt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung dar, eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, eine Brennkammer, eine Gasturbine und ein Steuerungsverfahren bereitzustellen, welche die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten lösen können.
Lösung des Problems
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, eine Brennkammer nach Anspruch 9, eine Gasturbine nach Anspruch 10 und ein Steuerverfahren nach Anspruch 11. Die abhängigen Ansprüche betreffen weitere vorteilhafte Aspekte der Erfindung. Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung mit einer IGV-Antwort-Korrektureinheit, einer Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungseinheit, einer Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit und einer Ventilöffnungs-Berechnungseinheit bereitgestellt sein. Die IGV-Antwort-Korrektureinheit kann einen Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades korrigieren, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und einen Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung berechnen, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird. Die Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungseinheit kann unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe einen Temperaturschätzwert berechnen, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird. Die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit kann auf Grundlage des Temperaturschätzwertes einen Kraftstoffverteilungsbefehlswert berechnen und ausgeben, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt. Die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit kann das Kraftstoffverteilungssteuerungssignal und einen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert erwerben, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und entsprechende Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatz-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungsbefehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes berechnen.
Bei der vorstehend beschriebenen Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann die IGV-Antwort-Korrektureinheit den Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung auf Grundlage einer Korrelation berechnen, die zwischen dem Öffnungsbefehlswert des Eintrittsleitrades, das die Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und der tatsächlichen Öffnung des Eintrittsleitrades im Voraus festgeschrieben ist.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit bereitgestellt sein, die einen Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert auf Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert und einer Korrekturmenge der Gasturbinenleistungsabgabe im Voraus festgeschrieben ist, und des erworbenen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes berechnet.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit und einer Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit bereitgestellt sein. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit kann eine Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge, die den Leistungsabgabevorhersagewert korrigiert, auf Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert und einem Wert, der die Gasturbinenleistungsabgabe korrigiert, im Voraus festgeschrieben ist, und des erworbenen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes berechnen. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit kann den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung eines tatsächlichen gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe und der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Koeffizientenberechnungseinheit bereitgestellt sein. Die Koeffizientenberechnungseinheit kann gemäß einem Wert, der Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe pro Zeiteinheit angibt, einen Gewichtungskoeffizienten berechnen, welcher der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit kann den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung des tatsächlichen gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe und eines Wertes berechnen, der durch Multiplizieren der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten erlangt wird.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Laständerungsraten-Ermittlungseinheit bereitgestellt sein, welche die Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe pro Zeiteinheit erfasst und den Gasturbinenleistungsabgabekorrekturwert auf null setzt, wenn die Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe kleiner sind als ein vorher festgelegter Wert.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Koeffizientenberechnungseinheit bereitgestellt sein, die gemäß einem Wert, der die Gasturbinenleistungsabgabe angibt, einen Gewichtungskoeffizienten berechnet, welcher der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge entspricht.
Die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung kann mit einer Umschalteinheit bereitgestellt sein. Die Umschalteinheit kann den Gewichtungskoeffizienten bezüglich der entsprechenden Gasturbinenleistungsabgabekorrektur auf Grundlage von Gewichtungskoeffizienten, die mindestens zwei oder mehr Gasturbinenlaständerungsmodi entsprechen, die gemäß Laständerungen einer Gasturbine pro Zeiteinheit im Voraus festgeschrieben sind, und die mindestens zwei oder mehr Gasturbinenleistungsabgabekorrekturen entsprechen, die im Voraus festgeschrieben sind und jedem der Gasturbinenlaständerungsmodi entsprechen, und auf Grundlage des Gasturbinenlaständerungsmodus umschalten. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit kann den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung des tatsächlichen gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe und eines Wertes berechnen, der durch Multiplizieren der Gasleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten erlangt wird.
Ferner kann gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Brennkammer mit der vorstehend beschriebenen Kraftstoffsteuerungsvorrichtung bereitgestellt sein.
Ferner kann gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Gasturbine mit der vorstehend beschriebenen Kraftstoffsteuerungsvorrichtung bereitgestellt sein.
Zusätzlich kann gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffsteuerungsverfahren einen Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades korrigieren, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und einen Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung berechnen, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird. Bei dem Steuerungsverfahren kann unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe ein Temperaturschätzwert berechnet werden, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird. Bei dem Verfahren kann auf Grundlage des Temperaturschätzwertes ein Kraftstoffverteilungsbefehlswert berechnet und ausgegeben werden, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt. Bei dem Verfahren können das Kraftstoffverteilungssteuerungssignal und ein Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert erworben werden, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und entsprechende Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatz-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungs-Befehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes berechnet werden.
Ein Programm kann einen Computer einer Kraftstoffsteuerungsvorrichtung veranlassen, als ein IGV-Antwort-Korrekturmittel, Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungsmittel, Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungsmittel und Ventilöffnungs-Berechnungsmittel zu fungieren. Das IGV-Antwort-Korrekturmittel kann einen Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades korrigieren, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und einen Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung berechnen, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird. Das Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungsmittel kann unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe einen Temperaturschätzwert berechnen, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird. Das Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungsmittel kann auf Grundlage des Temperaturschätzwertes einen Kraftstoffverteilungsbefehlswert berechnen und ausgeben, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt. Das Ventilöffnungs-Berechnungsmittel kann das Kraftstoffverteilungssteuerungssignal und einen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert erwerben, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und entsprechende Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatz-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungsbefehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes berechnen.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, der Brennkammer, der Gasturbine und dem Steuerungsverfahren, die vorstehend beschrieben wurden, können Abweichungen zwischen tatsächlichen Kraftstoffverhältnissen eines Kraftstoffsystems und Zielkraftstoffverhältnissen eines Kraftstoffsystems in Hinsicht auf die Turbineneintrittstemperatur selbst während einer Übergangsperiode einer Laständerung unterdrückt werden. Auf diese Weise können die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, die Brennkammer, die Gasturbine und das Steuerungsverfahren, die vorstehend beschrieben wurden, ein Auftreten einer Verbrennungsoszillation vermeiden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen

1 ist ein Systemdiagramm, das eine Gasturbinenanlage einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein ringförmiges Glied eines IGV der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Kraftstoffverteilungssteuerung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ergebnissen veranschaulicht, wenn die Kraftstoffverteilungssteuerung in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform angewandt wird.
6 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung einer achten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der achten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
21 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Gasturbinenkraftstoffverteilungssteuerung nach dem Stand der Technik veranschaulicht.
22 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Beziehung zwischen einem Kraftstoffverteilungsverhältnis und einer Turbineneinlasstemperatur zu einer Zeit einer Laständerung bei Technologie nach dem Stand der Technik zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Erste Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung einer Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6. 1 ist ein Systemdiagramm, das eine Gasturbinenanlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht, schließt die Gasturbinenanlage gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Gasturbine 10, einen Generator 16, der Elektrizität erzeugt, indem er durch die Gasturbine 10 angetrieben wird, und eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 ein, die Betriebsweisen der Gasturbine 10 steuert. Die Gasturbine 10 und der Generator 16 sind durch einen Rotor 15 verbunden.
Die Gasturbine 10 schließt einen Luftkompressor 11, der Luft komprimiert, um Druckluft zu erzeugen, eine Brennkammer 12, welche die Druckluft und Kraftstoffgas mischt und verbrennt, um ein Hochtemperatur-Verbrennungsgas zu erzeugen, und eine Turbine 13 ein, die durch das Verbrennungsgas angetrieben wird.
Der Luftkompressor 11 ist mit einem IGV 14 bereitgestellt, und eine Einströmmenge an Luft in den Luftkompressor 11 wird durch Anpassen einer IGV-Öffnung gesteuert. Spezifischer besitzt bei Verwenden einer Drehwelle eines Rotors, die den Luftkompressor 11 als ihre Mitte konfiguriert, der Luftkompressor 11 ein Kompressorgehäuse, das den Rotor so bedeckt, dass der Rotor rotieren kann, und das IGV 14, das in einer Ansaugöffnung des Kompressorgehäuses bereitgestellt ist. Ein rundes ringförmiges Glied 27 ist im Kompressorgehäuse bereitgestellt, und eine Mehrzahl von Antreibern ist am ringförmigen Glied 27 angebracht. Die Antreiber sind durch einen Verbindungsmechanismus 26, einen Arm 25 und das IGV 14 konfiguriert, die in 2 veranschaulicht sind. Wie in 2 veranschaulicht, ist ein bestimmtes Ende des Verbindungsmechanismus 26 drehbar am ringförmigen Glied 27 angebracht. Ferner ist der Arm 25 drehbar an einem Spitzenabschnitt des anderen Endes des Verbindungsmechanismus 26 angebracht. Jedes von einer Mehrzahl der IGVs 14 ist über den Arm 25 und den Verbindungsmechanismus 26 drehbar mit dem ringförmigen Glied 27 verbunden. Die Gasturbinenanlage ist ferner mit einer IGV-Steuerungsvorrichtung (nicht veranschaulicht) bereitgestellt, die das ringförmige Glied 27 veranlasst, sich um eine Rotationsachse O des Rotors 15 zu drehen. Wenn sich das ringförmige Glied 27 um die Rotationsachse des Rotors dreht, drehen sich der Verbindungsmechanismus 26 und der Arm 25 in einer Sektion, in der sie miteinander verbunden sind, und als ein Ergebnis ändert sich eine Ausrichtung einer Leitschaufel des IGV 14, die eine Leitschaufelstruktur konfiguriert. Die IGV-Steuerungsvorrichtung (nicht veranschaulicht) kann kollektiv die Bewegung aller IGVs steuern, ohne die IGVs 14 einzeln zu steuern. Eine Druckmesseinheit 22 und ein Thermometer 23 sind auf der Eintrittsseite des Luftkompressors 11 bereitgestellt. Die Druckmesseinheit 22 misst einen Atmosphärendruck und gibt das Messergebnis an die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 aus. Das Thermometer 23 misst eine Atmosphärentemperatur und gibt das Messergebnis an die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 aus. Die Brennkammer 12 ist mit einer Kraftstoffzufuhrvorrichtung 21 verbunden, die der Brennkammer 12 Kraftstoff zuführt. Der Kraftstoff wird der Brennkammer 12 aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen (einem Vorsteuerungssystem, einem Hauptsystem und einem Top-Hat-System) zugeführt. Somit werden Werte, die einen Durchsatz von jedem der Kraftstoffsysteme anpassen, zwischen der Kraftstoffzufuhrvorrichtung 21 und der Brennkammer 12 bereitgestellt, namentlich ein Vorsteuerungssystem-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (hierin nachstehend als ein ersten Anpassungsventil bezeichnet) 18, ein Hauptsystem-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (hierin nachstehend als ein zweites Anpassungsventil bezeichnet) 19 und ein Top-Hat-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (hierin nachstehend als ein drittes Anpassungsventil bezeichnet) 20.
Der Generator 16 ist mit einem Leistungsmesser 17 bereitgestellt, der die durch den Generator 16 erzeugte Leistung misst und das Messergebnis an die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 ausgibt. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 ermittelt ein Verteilungsverhältnis für ein Zuweisen des Kraftstoffs zu jedem der Kraftstoffsysteme und passt eine Ventilöffnung von jedem der in jedem der Kraftstoffzufuhrsysteme bereitgestellten Kraftstoffdurchsatz-Regelventil an. Mit anderen Worten: Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 passt das erste Anpassungsventil 18, das zweite Anpassungsventil 19 und das dritte Anpassungsventil 20 an und steuert den Kraftstoffdurchsatz, der aus Düsen von jedem der Systeme in die Brennkammer 12 strömt.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Eine Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 erwirbt von einer Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit (nicht veranschaulicht), welche die Leistungsabgabe der Gasturbine steuert, einen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert (CSO: Control Signal Output, Steuerungssignalausgabe). Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 berechnet einen Leistungsabgabevorhersagewert (MW) der Gasturbine auf Grundlage der CSO. Bei dem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert (CSO) handelt es sich um ein Steuerungsausgabesignal, das den der Brennkammer zugeführten Kraftstoffdurchsatz steuert. Die Berechnung des Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes wird zum Beispiel in der folgenden Art durchgeführt. Eine Tabelle, in der die CSO und die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewerte einander zugeordnet sind, und/oder mathematische Funktionen, sind in einer Speichereinheit (nicht veranschaulicht) gespeichert, die in der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 bereitgestellt ist. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 liest die Tabelle auf Grundlage der erworbenen CSO und erwirbt den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert. Alternativ dazu verwendet in einem Fall, in dem ein einer gewünschten CSO entsprechender Leistungsabgabevorhersagewert nicht in der Tabelle vorhanden ist, die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 einen Auslese-Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert und führt eine Interpolation durch, womit sie den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert berechnet. Eine Korrelation zwischen der CSO und dem Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert wird durch Durchführen von Simulationen, Experimenten und Ähnlichem im Voraus festgeschrieben. Ferner kann es sich bei der Speichereinheit um eine Speichervorrichtung handeln, die mit der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 verbunden ist.
Eine IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 berechnet einen Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung. Spezifischer erwirbt die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 einen IGV-Öffnungs-Befehlswert von der IGV-Steuerungseinheit (nicht veranschaulicht) und ermittelt durch Korrigieren dieses Wertes den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung. In Bezug auf die Öffnung des IGV 14 treten aufgrund von nachstehend beschriebenen Faktoren und Ähnlichem eine Antwortverzögerung, eine Fehlausrichtung der Öffnung oder Ähnliches auf, bis die durch den IGV-Öffnungs-Befehlswert angegebene Öffnung erlangt ist. Solche Faktoren schließen eine als ein Ergebnis einer Verformung oder eines Spiels eines Betätigungselements 28, des Arms 25 oder des Verbindungsmechanismus 26 oder einer steuerungsbasierten Verzögerung auf, die durch die Zeit verursacht wird, die für eine Filterverarbeitung erforderlich ist, um Rauschen aus einem Signal zu beseitigen und Ähnliches. Eine Tabelle oder Ähnliches wird im Voraus vorbereitet, die eine Antwortverzögerung festschreibt, die von einer gegeben IGV-Öffnung bis zu einem Erlangen einer vorher festgelegten IGV-Öffnung ausgeht. Die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 verwendet diese Tabelle, um zum Beispiel den IGV-Öffnungs-Befehlswert zu korrigieren und den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung zu berechnen. Die Äquivalentmenge einer tatsächlichen IGV-Öffnung kann berechnet werden, indem in einen Operationsausdruck der durch die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 erworbene IGV-Öffnungs-Befehlswert, die als ein Ergebnis einer Verformung oder eines Spiels des Betätigungselements 28, des Arms 25 oder des Verbindungsmechanismus 26 auftretende mechanische Verzögerung und Informationen (Parameter) bezüglich der Zeit eingesetzt werden, die für die Filterverarbeitung erforderlich ist, um das Rauschen aus dem Signal zu beseitigen. Mit anderen Worten: Die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 korrigiert den IGV-Öffnungs-Befehlswert, der die Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit dem Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und berechnet den Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung, welcher der tatsächliche Öffnung einen angenäherten Wert angibt, wenn die Öffnung des IGV aus Grundlage des Öffnungsbefehlswertes betrieben wird.
Eine Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 schätzt die Temperatur des Verbrennungsgases am Eintritt der Turbine. Spezifischer erwirbt die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 den Atmosphärendruck von der Druckmesseinheit 22, die Atmosphärentemperatur vom Thermometer 23, den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung von der IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 und den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert von der Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51. Auf Grundlage dieser Werte schätzt die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 die Temperatur des Verbrennungsgases am Eintritt der Turbine (einen Turbineneintrittstemperaturschätzwert). Ein Verfahren zum Schätzen der Turbineneintrittstemperatur ist zum Beispiel in JP 2007 - 77 867 A offenbart. Um eine Übersichtsbeschreibung zu geben, werden eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen der Gasturbinenleistungsabgabe und der Turbineneintrittstemperatur bei jeder IGV-Öffnung festschreibt, eine Tabelle, die eine Beziehung zwischen der Atmosphärentemperatur und der Gasturbinenleistungsabgabe bei jeder IGV-Öffnung festschreibt, und Ähnliches im Voraus vorbereitet. Die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 verwendet diese Tabellen und berechnet die Beziehungen der Turbineneintrittstemperatur aus der IGV-Öffnung, der Atmosphärentemperatur und der Gasturbinenleistungsabgabe. Die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 berechnet ferner unter Verwendung eines vorher festgelegten Verfahrens die Beziehung zwischen der Gasturbinenleistungsabgabe und der Gasturbineneintrittstemperatur, während ein Atmosphärendruckverhältnis berücksichtigt wird. Die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 verwendet die Korrelation und schätzt die der Gasturbinenleistungsabgabe bei einer vorher festgelegten IGV-Öffnung entsprechende Turbineneintrittstemperatur, die Atmosphärenbedingungen berücksichtigt.
Auf Grundlage des durch die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 geschätzten Turbineneintrittstemperaturschätzwertes liest eine Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 ein Verteilungsverhältnis zur Vorsteuerungsdüse aus einer in der Speichereinheit gespeicherten Tabelle, in welcher zum Beispiel der Turbineneintrittstemperaturschätzwert und ein Verteilungsverhältnis des der Vorsteuerungsdüse zugeführten Kraftstoffes einander zugeordnet sind, und/oder mathematische Funktionen aus. Gleichermaßen liest die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 ein Verteilungsverhältnis der Top-Hat-Düse aus einer Tabelle, in welcher der Turbineneintrittstemperaturschätzwert und ein Verteilungsverhältnis des der Top-Hat-Düse zugeführten Kraftstoffs einander zugeordnet sind, und/oder mathematische Funktionen aus. Wenn die Verteilungsverhältnisse als Prozentsätze dargestellt sind, subtrahiert die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 eine Summe der Verteilungsverhältnisse zur Vorsteuerungsdüse und zu Top-Hat-Düse von 100% und berechnet somit das Verteilungsverhältnis des der Hauptdüse zugeführten Kraftstoffs als den verbleibenden Prozentsatz. Wenn die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 die Verteilungsverhältnisse auf jedes der Kraftstoffsysteme berechnet, werden diese Verteilungsverhältnisse (Kraftstoffverteilungs-Befehlswerte) an eine Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 ausgegeben. Es ist zu beachten, dass im Falle, dass die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 das Verteilungsverhältnis des Kraftstoffes für einen Ziel-Turbineneintrittstemperaturschätzwert nicht aus der Tabelle oder Ähnlichem auslesen kann, die den Turbineneintrittstemperaturschätzwert und das Verteilungsverhältnis von jedem der Kraftstoffe vorschreibt, können die Verteilungsverhältnisse durch Interpolationsberechnung berechnet werden.
Eine Gesamtkraftstoffdurchsatz-Berechnungseinheit 54 erwirbt die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit und berechnet einen durch diese CSO wiedergegebenen Gesamtkraftstoffdurchsatz. Der Gesamtkraftstoffdurchsatz gibt den der Brennkammer zugeführten Gesamtkraftstoffdurchsatz an und ist eine Gesamtmenge der auf jedes der Systeme verteilten Kraftstoffmengen. Die Berechnung des Gesamtkraftstoffdurchsatzes wird auf Grundlage einer in der Speichereinheit gespeicherten Tabelle, in der die CSO und der Gesamtkraftstoffdurchsatz einander zugeordnet sind, und/oder mathematischer Funktionen durchgeführt. Die Gesamtkraftstoffdurchsatz-Berechnungseinheit 54 gibt Informationen des Gesamtkraftstoffdurchsatzes an die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 aus. Auf Grundlage des Kraftstoffverteilungs-Befehlswertes und des Gesamtkraftstoffdurchsatzes berechnet die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 die Ventilöffnung der Durchsatzanpassungsventile, die in jedem der Kraftstoffsysteme bereitgestellt sind. Spezifisch multipliziert die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 den Gesamtkraftstoffdurchsatz mit dem Verteilungsverhältnis auf jedes der Systeme und berechnet den Kraftstoffdurchsatz zu jedem der Systeme. Dann verwendet die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 die Tabelle, in welcher der Kraftstoffdurchsatz und die Ventilöffnungsbefehlswerte einander für jedes der Durchsatzanpassungsventile zugeordnet wurden, und/oder mathematische Funktionen und berechnet die Ventilöffnung für die entsprechenden Durchsatzanpassungenventile. Dann steuert die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 auf Grundlage der berechneten Ventilöffnungsgrade das erste Anpassungsventil 18, das zweite Anpassungsventil 19 und das dritte Anpassungsventil 20. Es ist zu beachten, dass die Tabelle, in der die Kraftstoffdurchsätze und die Ventilöffnungsbefehlswerte einander zugeordnet sind, und oder die mathematischen Funktionen in der Speichereinheit gespeichert sind.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffverteilungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 4 beschrieben. Als Erstes erwirbt die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 verwendet die erworbene CSO und schlägt in der Entsprechungstabelle der CSO und der Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewerte, die im Voraus gespeichert ist, nach und berechnet den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 100).
Als Nächstes erwirbt die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 den IGV-Öffnungs-Befehlswert. Die IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 berechnet den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung (Bezugszeichen 90) durch Verwenden des erworbenen IGV-Öffnungs-Befehlswertes und Nachschlagen in der entsprechenden Tabelle bezüglich der Antwortverzögerung der IGV-Öffnung, die im Voraus gespeichert ist, oder durch Verwenden des vorstehend beschriebenen Operationsausdrucks. Als Nächstes erwirbt die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 den Atmosphärendruck von der Druckmesseinheit 22 und die Atmosphärentemperatur vom Thermometer 23. Ferner erwirbt die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung von der IGV-Antwort-Korrektureinheit 510. Zusätzlich erwirbt die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert von der Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51. Dann verwendet die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 diese Parameter und die vorstehend beschriebene Tabelle oder setzt diese Parameter in einen Operationsausdruck ein und schätzt die Turbineneintrittstemperatur (Bezugszeichen 101). Als Nächstes berechnet die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 auf Grundlage der Turbineneintrittstemperatur die Verteilungsverhältnisse des jedem der Kraftstoffzufuhrsysteme zugeführten Kraftstoffs (Bezugszeichen 102). Die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 gibt die Informationen der Verteilungsverhältnisse an die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 aus.
Inzwischen erwirbt die Gesamtkraftstoffdurchsatz-Berechnungseinheit 54 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit und berechnet den Gesamtkraftstoffdurchsatz (Bezugszeichen 103). Die Gesamtkraftstoffdurchsatz-Berechnungseinheit 54 gibt die Informationen des Gesamtkraftstoffdurchsatzes an die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 aus.
Die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 multipliziert das Verteilungsverhältnis für jedes der Kraftstoffsysteme mit dem Gesamtkraftstoffdurchsatz und berechnet den jedem der Kraftstoffsysteme zugeführten Kraftstoffdurchsatz (Bezugszeichen 104). Die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 berechnet die Ventilöffnung der Durchsatzanpassungsventile von jedem der Systeme aus dem Kraftstoffdurchsatz zu jedem der Systeme (Bezugszeichen 105). Dann führt die Ventilöffnungs-Berechnungseinheit 55 auf Grundlage der Ventilöffnungsbefehlswerte, durch die jedes der Durchsatzanpassungsventile berechnet wird, eine Steuerung durch.
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel von Ergebnissen veranschaulicht, wenn die Kraftstoffverteilungssteuerung in der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform angewandt wird. Falls, wie in 5 veranschaulicht, die Last zunimmt oder abnimmt, wenn die Kraftstoffverteilungssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform angewandt wird, gibt es im Gegensatz zu den unter Verwendung von 22 beschriebenen Ergebnissen nach dem Stand der Technik im Falle von sowohl der Arbeitskennlinie 72, wenn die Last erhöht wird, als auch der Arbeitskennlinie 73, wenn die Last verringert wird, keine Sektion, die in der Region des Auftretens der Verbrennungsoszillation enthalten ist.
Bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik wird der Turbineneintrittstemperaturschätzwert abhängig von der tatsächlichen Gasturbinenleistungsabgabe und von dem IGV-Öffnungs-Befehlswert ermittelt, an dem die Korrekturberechnung nicht durchgeführt wurde. In diesem Fall tritt als ein Ergebnis dessen, dass die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung nach dem Stand der Technik die Kraftstoffverteilungsverhältnisse auf Grundalge des Turbineneintrittstemperaturschätzwertes ermittelt, und faktisch eine Steuerung der Kunststoffzufuhr zu jedem der Systeme durchführt, aufgrund verschiedener Faktoren eine Verzögerung auf, bis die Gasturbinenleistungsabgabe einen gewünschten Wert erreicht. Die verschiedenen Faktoren schließen zum Beispiel eine mechanische Verzögerung (Ventilbetriebsverzögerung, Druckantwortverzögerung, Verbrennungsverzögerung) oder eine steuerungsbasierte Verzögerung aufgrund der Zeit ein, die für eine Filterverarbeitung erforderlich ist, um Rauschen aus einem Signal zu beseitigen und Ähnliches. Da daher gemäß dem Verfahren nach dem Stand der Technik im Falle, dass die Lastfluktuationen schwerwiegend sind, die Kraftstoffverhältnisse auf Grundlage des Turbineneintrittstemperaturschätzwertes berechnet werden, welcher der tatsächlichen Gasturbinenleistungsabgabe entspricht, wenn die Ventilöffnung faktisch auf Grundlage der ermittelten Verteilungsverhältnisse gesteuert wird, hat sich der Gasturbinenleistungsabgabewert bereits geändert, und eine Situation tritt ein, in der die Steuerung auf Grundlage der zuvor berechneten Ventilöffnung nicht mit den tatsächlichen Bedingungen Schritt hält.
Ferner wird nach dem Stand der Technik der IGV-Öffnungs-Befehl nicht korrigiert, und somit tritt eine Abweichung zwischen der tatsächlich durch den IGV-Öffnungs-Befehl angegebenen Öffnung und der tatsächlichen Öffnung des IGV auf, und es tritt eine Abweichung zwischen dem durch die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 berechneten Turbineneintrittstemperaturschätzwert und dem tatsächlichen Wert der Turbineneintrittstemperatur auf. Ferner wird eine Zeit, zu der sich der berechnete Turbineneintrittstemperaturschätzwert dem tatsächlichen Wert nähert, verzögert.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können jedoch durch Berechnen des Turbineneintrittstemperaturschätzwertes unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen IGV-Öffnung, der auf dem IGV-Befehlswert beruht, und der vorhergesagten Gasturbinenleistungsabgabe, die auf der CSO beruht, Probleme, die wahrscheinlich bei dem Verfahren nach dem Stand der Technik auftreten, wie beispielsweise die Zeitverzögerung des Turbineneintrittstemperaturschätzwertes, die als ein Ergebnis des Berechnens des Turbineneintrittstemperaturschätzwertes durch Durchführen einer Rückmeldung des tatsächlichen Gasturbinenleistungsabgabewertes verursacht werden, und die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur, im Voraus kompensiert werden können. Auf diese Weise kann selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen eine Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung verwendet die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die erworbene CSO (Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert) und schlägt in der Entsprechungstabelle der CSOs und der Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewerte nach, die im Voraus gespeichert ist, um den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert zu berechnen. Dann verwendet die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert, den IGV-Öffnungs-Äquivalentwert, und Ähnliches, um den Turbineneintrittstemperaturschätzwert zu berechnen. Die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 kann jedoch die CSO, die nicht durch die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 korrigiert wurde, eingeben wie sie ist und kann den Turbineneintrittstemperaturschätzwert unter Verwendung der CSO, des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, des Atmosphärendrucks und der Atmosphärentemperatur berechnen. Durch Verwenden des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-Öffnungsbefehlswert handelt, kann die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Vergleich zur Technologie nach dem Stand der Technik im Voraus kompensiert werden, und selbst während der Übergangszeitdauer von Laständerungen kann die Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie kann verringert werden, und das Auftreten der Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
6 ist ein Diagramm, das ein modifiziertes Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. In diesem modifizierten Beispiel werden andere Parameter als die CSO bei der Berechnung des Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes verwendet. Spezifisch wird mindestens einer der folgenden Parameter verwendet: die Atmosphärentemperatur; der Atmosphärendruck; der IGV-Öffnungs-Befehlswert und Kraftstoffkalorien. Bei anderen Prozessen handelt es sich um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform. Die Gasturbinen leistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 berechnet den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert auf Grundlage der CSO (Bezugszeichen 100). Ferner erwirbt die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 mindestens einen der vorstehend beschriebene Parameter. In Hinsicht auf jeden der Parameter erwirbt die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 den Atmosphärendruck von der Druckmesseinheit 22, die Atmosphärentemperatur vom Thermometer 23, den Äquivalentwert einer tatsächlichen IGV-Öffnung von der IGV-Antwort-Korrektureinheit 510 und die Kraftstoffkalorien von einem in dem Kraftstoffsystem bereitgestellten Kalorimeter (nicht veranschaulicht). Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 verwendet den erworbene Parameter, liest aus der Speichereinheit eine im Voraus für jeden der Parameter vorbereitete Tabelle aus, in der die Werte von jedem der Parameter und die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewerte einander zugeordnet sind, und berechnet eine Korrekturmenge auf Grundlage der Tabelle (Bezugszeichen 100B). Alternativ dazu kann die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 einen repräsentativen Parameter auf Grundlage des erworbene einzelnen oder der erworbenen Mehrzahl von Parametern berechnen und kann dann die Korrekturmenge unter Verwendung des repräsentativen Parameters und der Informationen der vorstehend beschriebenen Tabelle berechnen. Alternativ dazu kann die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 den erworbenen einzelnen oder die erworbene Mehrzahl von Parametern in einen Operationsausdruck einsetzen und somit die Korrekturmenge berechnen. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 berechnet den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert nach einer Korrektur durch Multiplizieren des auf Grundlage der CSO berechneten Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes mit der Korrekturmenge (oder durch Addieren der Korrekturmenge dazu).
Gemäß diesem modifizierten Beispiel können zusätzlich zu den Wirkungen der ersten Ausführungsform die Kraftstoffverhältnisse auf Grundlage des Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes berechnet werden, welcher der tatsächlichen Atmosphärentemperatur, dem Atmosphärendruck, dem IGV-Öffnungs-Befehlswert und den Verbrennungskalorien entspricht, und somit ist die Steuerung des Kraftstoffdurchsatzes, welcher die tatsächliche Umgebung genauer widerspiegelt, möglich, und die Gefahr von Verbrennungsfluktuationen kann weiter verringert werden. Es ist zu beachten, dass diese Parameter in Kombination miteinander verwendet werden können.
Zweite Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 7 und 8. 7 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 7 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform ferner mit einer Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 bereitgestellt. Ferner unterscheidet sich das Verfahren zum Berechnen des Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes durch die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 von demjenigen der ersten Ausführungsform. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der ersten Ausführungsform. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erwirbt die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit und berechnet eine Korrekturmenge der Gasturbinenleistungsabgabe auf Grundlage dieser CSO. Bei der Berechnung der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge sind eine Tabelle, in der die CSO und die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen einander zugeordnet sind, und/oder mathematische Funktionen einschließlich eines Differenzierers im Voraus in der Speichereinheit gespeichert. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 56 verwendet die erworbene CSO und liest die relevante Tabelle aus und berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge.
Als Nächstes liest die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus der Speichereinheit einen Gewichtungskoeffizienten P aus, der im Voraus festgeschrieben wurde, und multipliziert die von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbene Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten P. Dann gibt die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die mit dem Gewichtungskoeffizienten P multiplizierte Korrekturmenge aus.
Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 erwirbt einen Leistungsabgabewert (den Gasturbinenleistungsabgabewert) des Generators 16, der durch den Leistungsmesser 17 - gemessen wird. Dann berechnet die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert aus diesem Gasturbinenleistungsabgabewert und der von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge.
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffverteilungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 8 beschrieben. Als Erstes erwirbt die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 verwendet die erworbene CSO und schlägt in der Entsprechungstabelle der CSOs und der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen nach, die im Voraus gespeichert ist, oder verwendet einen Operationsausdruck, um die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge zu berechnen (Bezugszeichen 106). Wenn eine einer gewünschten CSO entsprechende Leistungsabgabekorrekturmenge in der Tabelle nicht vorhanden ist, kann alternativ dazu die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die Leistungsabgabekorrekturmenge durch Interpolationsberechnung berechnen.
Als Nächstes liest die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 aus der Speichereinheit den Koeffizienten P aus, der im Voraus festgeschrieben wurde, und multipliziert die von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbene Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten P (Bezugszeichen 107). Dann gibt die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die mit dem Gewichtungskoeffizienten P multiplizierte Korrekturmenge aus.
Ferner erwirbt die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 den Gasturbinenleistungsabgabewert vom Leistungsmesser 17. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 addiert den Gasturbinenleistungsabgabewert zur von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Korrekturmenge und berechnet somit den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108). Da es sich bei den nachfolgenden Prozessen um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform handelt, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des auf Grundlage der CSO korrigierten Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes auf Grundlage eines tatsächlich gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe geschätzt. Dann werden die Verteilungsverhältnisse des Kraftstoffs auf jedes der Kraftstoffsysteme unter Verwendung dieser Turbineneintrittstemperatur ermittelt. Auf diese Weise kann die Verteilungsverhältnissteuerung, die mehr auf tatsächliche Bedingungen ausgerichtet ist, durchgeführt werden, und die Gefahr des Auftretens einer Verbrennungsoszillation kann weiter verringert werden. „Mehr auf tatsächliche Bedingungen ausgerichtet“ schließt zum Beispiel einen Fall ein, in dem sich die Korrelation zwischen der CSO und dem Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert seit einer Entwicklungszeit aufgrund von Alterungsdegradation oder Ähnlichem geändert hat. Da in der vorliegenden Ausführungsform der tatsächliche Gasturbinenleistungsabgabewert verwendet wird, der die Alterungsdegradation oder Ähnliches einbezieht, wird die Genauigkeit des Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes verbessert.
Ferner kann auch in der zweiten Ausführungsform durch Schätzen der Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-Öffnungs-Befehlswert handelt, die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Voraus schneller kompensiert werden als bei der Technologie nach dem Stand der Technik, ohne die tatsächliche Öffnung zu messen. Auf diese Weise kann gemäß der Steuerung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen die Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
Es ist zu beachten, dass in der zweiten Ausführungsform die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit erwerben, den Koeffizienten P, der im Voraus festgeschrieben wurde, auslesen und die CSO wie sie ist ohne Korrektur mit dem Gewichtungskoeffizienten P multiplizieren und somit die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen kann.
Dritte Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 9 und 10. 9 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 9 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform ferner mit einer Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 und einer Koeffizienten-Berechnungseinheit 58 bereitgestellt. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der zweiten Ausführungsform.
Die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 erwirbt einen gemessenen Leistungsabgabewert des Generators 16 vom Leistungsmesser 17. Die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 berechnet eine Änderungsrate der Last (des gemessenen Leistungsabgabewertes) pro Zeiteinheit.
Die Koeffizientenberechnungseinheit 58 erwirbt einen Gewichtungskoeffizienten, welcher der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge entspricht, gemäß der berechneten Laständerungsrate. Eine Tabelle, in der die Laständerungsraten und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder mathematischen Funktionen sind im Voraus in der Speichereinheit gespeichert. Die Koeffizientenberechnungseinheit 58 liest diese Tabelle oder Ähnliches aus und erlangt den Gewichtungskoeffizienten entsprechend der berechneten Laständerung.
Um den Gewichtungskoeffizienten zu erwerben, muss die Koeffizientenberechnungseinheit 58 alternativ dazu nicht notwendigerweise die Laständerungsrate auf Grundlage des tatsächlichen gemessenen Wertes der Last berechnen und kann statt der Laständerungsrate eine Zielrate der Leistungsabgabeänderungen verwenden, um eine Zielleistungsabgabe der Gasturbine in Hinblick auf die Laständerungen zu erreichen, die sich von Augenblick zu Augenblick ändern. Bei dem Wert dieser Zielrate handelt es sich um einen Wert, der durch die Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit im Verlauf eines Ermittelns der CSO berechnet wird. Die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 erwirbt die Zielrate der Leistungsabgabeänderungen, die in Hinblick auf die Laständerungen im Voraus festgeschrieben wurde, von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit. Dann erwirbt die Koeffizientenberechnungseinheit 58 den Gewichtungskoeffizienten aus einer Entsprechungstabelle der Zielraten und der Gewichtungskoeffizienten oder Ähnliches.
10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffverteilungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 10 beschrieben. Als Erstes berechnet die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Laständerungsrate. Dann gibt die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die berechnete Laständerungsrate an die Koeffizientenberechnungseinheit 58 aus. Auf Grundlage der erworbenen Laständerungsrate erwirbt die Koeffizientenberechnungseinheit 58 den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Laständerungsrate entspricht, aus der Tabelle, in der die Laständerungsraten und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder aus mathematischen Funktionen (Bezugszeichen 110) und gibt den erworbenen Gewichtungskoeffizienten an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge auf Grundlage der CSO in einer der zweiten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 106). Dann multipliziert die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die berechnete Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten, welcher der von der Koeffizientenberechnungseinheit 58 erworbenen Laständerungsrate entspricht, und berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge, die der Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 gibt an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge aus, die der berechneten Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 addiert den Gasturbinenleistungsabgabewert zur von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Korrekturmenge und berechnet somit den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108). Da es sich bei den nachfolgenden Prozessen um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform handelt, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Es ist zu beachten, dass im Falle, dass die Zielrate anstelle der Laständerungsrate verwendet wird, die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Zielrate von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit erwirbt (Bezugszeichen 109) und die erworbene Zielrate an die Koeffizientenberechnungseinheit 58 ausgibt. Die Koeffizientenberechnungseinheit 58 berechnet den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Zielrate entspricht, aus einer Tabelle, in der die Zielraten und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder aus mathematischen Funktionen (Bezugszeichen 110) und gibt den erworbenen Gewichtungskoeffizienten an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Die nachfolgenden Prozesse sind dieselben wie diejenigen bei Verwenden der Laständerungsrate.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge erlangt werden, die der Laständerungsrate entspricht. Auf diese Weise kann die Verteilungsverhältnissteuerung des Kraftstoffes auf Grundlage des genaueren Turbineneintrittstemperaturschätzwertes durchgeführt werden, und die Gefahr des Auftretens einer Verbrennungsoszillation kann weiter verringert werden.
Ferner kann auch in der dritten Ausführungsform durch Schätzen der Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-Öffnungs-Befehlswert handelt, die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Voraus schneller kompensiert werden als bei der Technologie nach dem Stand der Technik, ohne die tatsächliche Öffnung zu messen. Auf diese Weise kann gemäß der Steuerung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen die Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
Es ist zu beachten, dass in der dritten Ausführungsform die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit in der Verarbeitung bei Bezugszeichen 106 erwerben und die CSO wie sie ist mit dem Gewichtungskoeffizienten, welcher der Laständerungsrate entspricht, multiplizieren und somit die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen kann.
Vierte Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 11 und 12. 11 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 11 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform mit einer Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 anstelle der Koeffizientenberechnungseinheit 58 bereitgestellt. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der dritten Ausführungsform. Die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 erwirbt die durch die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 berechnete Laständerungsrate und vergleicht diesen Wert mit einem zuvor festgelegten Schwellenwert Q, der im Voraus in der Speicherungseinheit gespeichert ist. Wenn die Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 den Gewichtungskoeffizienten P aus, der im Voraus festgeschrieben wurde. Wenn ferner die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, legt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Wert „0“ als den Gewichtungskoeffizienten fest und gibt diesen an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Bei diesem Schwellenwert Q handelt es ich um einen Wert, der verwendet wird, um zu ermitteln, ob die durch die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnete Korrekturmenge in dem Gasturbinenleistungsabgabewert widergespiegelt wird oder nicht.
12 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffverteilungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 12 beschrieben. Als Erstes berechnet die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Laständerungsrate (Bezugszeichen 109). Dann gibt die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die berechnete Laständerungsrate an die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 aus. Die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 ermittelt, ob die erworbene Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist oder nicht. Wenn die Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist, liest die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Gewichtungskoeffizienten P aus der Speichereinheit aus und gibt den Gewichtungskoeffizienten P an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Wenn ferner die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Wert „0“ an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus (Bezugszeichen 112).
Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnet eine Gasturbinenkorrekturmenge auf Grundlage der CSO in einer der zweiten und dritten Ausführungsform ähnlichen Art. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 multipliziert die Gasturbinenkorrekturmenge mit dem von der Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 erworbenen Gewichtungskoeffizienten und berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 gibt die berechnete Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 aus. Wenn die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, da der Gewichtungskoeffizient „0“ beträgt, beträgt die durch die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 ausgegebene Korrekturmenge „0“.
Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 addiert den Gasturbinenleistungsabgabewert zur von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Korrekturmenge und berechnet somit den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108). Wenn die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, da der Gewichtungskoeffizient „0“ beträgt, gibt die durch die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 51 ausgegebene Korrekturmenge den tatsächlich gemessenen Gasturbinenleistungsabgabewert an die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 aus. Da es sich bei den nachfolgenden Prozessen um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform handelt, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
der vorliegenden Ausführungsform kann der Wert des Gasturbinenleistungsabgabewertes durch den Korrekturwert auf Grundlage der CSO nur im Falle einer beabsichtigten Laständerungsrate auf Grundlage der Größe der Laständerungsrate korrigiert werden. Zu einer Zeit eines tatsächlichen Betriebs treten selbst im Falle, dass die Leistungsabgabe der Gasturbine konstant ist, manchmal Änderungen der Kraftstoffkalorien, Änderungen des Kraftstoffzufuhrdrucks und Ähnliches auf, und die CSO fluktuiert manchmal gemäß diesen Änderungen. Wenn dies auftritt, besitzt im Falle der ersten bis dritten Ausführungsform die fluktuierende CSO eine Auswirkung, und der Turbineneintrittstemperaturschätzwert fluktuiert. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Gefahr verringert werden, dass solche Änderungen an Umgebungsbedingungen zu ungeeigneten Änderungen an den Kraftstoffverteilungsverhältnissen führen und ein Auftreten einer Verbrennungsoszillation verursachen. Ferner kann auch in der vierten Ausführungsform durch Schätzen der Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-Öffnungs-Befehlswert handelt, die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Voraus schneller kompensiert werden als bei der Technologie nach dem Stand der Technik, ohne die tatsächliche Öffnung zu messen. Auf diese Weise kann gemäß der Steuerung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der zweiten Ausführungsform selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen die Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
Es ist zu beachten, dass in der vierten Ausführungsform die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit in der Verarbeitung bei Bezugszeichen 106 erwerben und die CSO wie sie ist ohne Korrektur mit dem Gewichtungskoeffizienten P, welcher der Laständerungsrate entspricht, multiplizieren, und somit die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen kann.
Fünfte Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 13 und 14.
13 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 13 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform mit der Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57, der Koeffizientenberechnungseinheit 58 und der Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 bereitgestellt. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der zweiten Ausführungsform.
14 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht.
Die Kraftstoffverteilungssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 14 beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um eine Ausführungsform, welche die dritte Ausführungsform und die vierte Ausführungsform kombiniert.
Als Erstes berechnet die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Laständerungsrate (Bezugszeichen 109). Dann gibt die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die berechnete Laständerungsrate an die Koeffizientenberechnungseinheit 58 und die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 aus.
Die Koeffizientenberechnungseinheit 58 berechnet auf Grundlage der Laständerungsrate den Gewichtungskoeffizienten in einer der dritten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 110). Dann gibt die Koeffizientenberechnungseinheit 58 diesen Gewichtungskoeffizienten an die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 aus.
Die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 ermittelt, ob die von der Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 erworbene Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist oder nicht, und wenn die Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Laständerungsrate entspricht und von der Koeffizientenberechnungseinheit 58 erworben wurde, an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Wenn ferner die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Wert „0“ an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus (Bezugszeichen 112).
Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnet den Gasturbinenleistungsabgabekorrekturwert aus der CSO in einer der zweiten bis vierten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 106) und multipliziert (Bezugszeichen 111) ihn mit dem von der Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 erworbenen Gewichtungskoeffizienten. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 erwirbt den multiplizierten Wert, addiert den multiplizierten Wert zu dem tatsächlichen gemessenen Gasturbinenleistungsabgabewert und berechnet den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108).
Die Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 berechnet die Gasturbineneintrittstemperatur auf Grundlage des in dieser Art berechneten Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewertes, der Atmosphärentemperatur, des Atmosphärendrucks und des IGV-Öffnungs-Befehlswertes. Die Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit 53 ermittelt auf Grundlage dieser Turbineneintrittstemperatur die Verteilungsverhältnisse des jedem der Kraftstoffzufuhrsysteme zugeführten Kraftstoffs.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform können die Wirkungen der zweiten bis vierten Ausführungsform kombiniert und erreicht werden.
Sechste Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 15 und 16. 15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
Wie in 15 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform ferner mit einer Gasturbinenleistungsabgabe-Berechnungseinheit 61 und einer Koeffizientenberechnungseinheit 58 bereitgestellt. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der zweiten Ausführungsform.
Die Gasturbinenleistungsabgabe-Berechnungseinheit 61 berechnet die Gasturbinenleistungsabgabe (Bezugszeichen 91). Die Gasturbinenleistungsabgabe-Berechnungseinheit 61 gibt die berechnete Gasturbinenleistungsabgabe an die Koeffizientenberechnungseinheit 58 aus. Auf Grundlage der erworbenen Gasturbinenleistungsabgabe erwirbt die Koeffizientenberechnungseinheit 58 den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Gasturbinenleistungsabgabe entspricht, aus einer Tabelle, in der die Gasturbinenleistungsabgaben und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder aus mathematischen Funktionen (Bezugszeichen 110) und gibt den erworbenen Gewichtungskoeffizienten an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus.
Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge auf Grundlage der CSO in einer der zweiten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 106). Dann multipliziert die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die berechnete Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten, welcher der von der Koeffizientenberechnungseinheit 58 erworbenen Laständerungsrate entspricht, und berechnet (Bezugszeichen 111) die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge, die der Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 gibt an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge aus, die der berechneten Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 addiert den Gasturbinenleistungsabgabewert zur von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Korrekturmenge und berechnet somit den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108). Da es sich bei den nachfolgenden Prozessen um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform handelt, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge erlangt werden, die der Gasturbinenleistungsabgabe entspricht. Auf diese Weise kann die Verteilungsverhältnissteuerung des Kraftstoffes auf Grundlage des genaueren Turbineneintrittstemperaturschätzwertes durchgeführt werden, und die Gefahr des Auftretens einer Verbrennungsoszillation kann weiter verringert werden.
Ferner kann auch in der sechsten Ausführungsform durch Schätzen der Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-Öffnungsbefehlswert handelt, die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Voraus schneller kompensiert werden als bei der Technologie nach dem Stand der Technik, ohne die tatsächliche Öffnung zu messen. Auf diese Weise kann gemäß der Steuerung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der sechsten Ausführungsform selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen die Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
Es ist zu beachten, dass in der sechsten Ausführungsform die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit in der Verarbeitung bei Bezugszeichen 106 erwerben und die CSO wie sie ist ohne Korrektur mit dem Gewichtungskoeffizienten P, welcher der Laständerungsrate entspricht, multiplizieren und somit die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen kann.
Siebte Ausführungsform
17 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der siebten Ausführungsform ist mit Funktionen der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform und der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform bereitgestellt. Mit anderen Worten: Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der siebten Ausführungsform ist zusätzlich zu jeder der in 11 veranschaulichten Verarbeitungseinheiten mit der in 15 veranschaulichten Koeffizienten-Berechnungseinheit 58 bereitgestellt. Auf diese Weise berechnet in der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der siebten Ausführungsform die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Laständerungsrate (Bezugszeichen 109). Dann gibt die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die berechnete Laständerungsrate an die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 aus. Inzwischen berechnet die Koeffizientenberechnungseinheit 58 auf Grundlage der erworbenen Gasturbinenleistungsabgabe den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Gasturbinenleistungsabgabe entspricht, aus der Tabelle, in der die Gasturbinenleistungsabgaben und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder aus mathematischen Funktionen (Bezugszeichen 110). Die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 ermittelt, ob die erworbene Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist oder nicht. Wenn die Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 den durch die Koeffizientenberechnungseinheit 58 berechneten Gewichtungskoeffizienten aus. Wenn ferner die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Wert „0“ an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus (Bezugszeichen 112). Die nachfolgende Verarbeitung ist dieselbe wie diejenige der vierten Ausführungsform.
Gemäß der siebten Ausführungsform können sowohl die Wirkungen der vierten Ausführungsform als auch der sechsten Ausführungsform erlangt werden.
Es ist zu beachten, dass im Falle, dass die Zielrate anstelle der Laständerungsrate verwendet wird, die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Zielrate von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit erwirbt (Bezugszeichen 109) und die erworbene Zielrate an die Koeffizientenberechnungseinheit 58 ausgibt. Die Koeffizientenberechnungseinheit 58 berechnet den Gewichtungskoeffizienten, welcher der Laständerungsrate entspricht, aus der Tabelle, in der die Zielraten und die Gewichtungskoeffizienten einander zugeordnet sind, und/oder aus mathematischen Funktionen (Bezugszeichen 110) und gibt den erworbenen Gewichtungskoeffizienten an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Die nachfolgenden Prozesse sind dieselben wie diejenigen bei Verwenden der Laständerungsrate.
Achte Ausführungsform
Bei dem Folgenden handelt es sich um eine Beschreibung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 18 und 19. 18 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht. Wie in 18 veranschaulicht, ist die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform ferner mit einer Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 und einer Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 bereitgestellt. Der Rest der Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ist derselbe wie derjenige der zweiten Ausführungsform. Bei dem Laständerungsmodus handelt es sich um einen Modus, der abhängig von einer Größe der Änderungen der Last pro Zeiteinheit in mindestens zwei oder mehr aufgeteilt ist. Die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 gibt an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 einen Gewichtungskoeffizienten aus, der abhängig von dem durch die Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 berechneten Laständerungsmodus im Voraus festgeschrieben wurde. Der Laständerungsmodus wird verwendet, um den Gewichtungskoeffizienten, der an die durch die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnete Korrekturmenge ausgegeben wird, genauer zu machen.
19 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung der achten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffverteilungssteuerung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird unter Verwendung von 19 beschrieben.
Als Erstes berechnet die Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 den Laständerungsmodus der Gasturbine (Bezugszeichen 116). Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 der vorliegenden Ausführungsform legt fest, um welchen von drei Modi es sich bei dem Laständerungsmodus handelt, namentlich eines von einem Modus 1, einem Modus 2 und einem Modus 3. Bei dem Modus 1 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Hochgeschwindigkeitsänderungsmodus, wenn die Laständerungsrate einen Wert gleich oder größer als ein erster Schwellenwert besitzt, der im Voraus festgeschrieben ist. Bei dem Modus 2 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Mittelgeschwindigkeitsänderungsmodus, wenn die Laständerungsrate einen Wert gleich oder größer als ein zweiter Schwellenwert besitzt, der im Voraus festgeschrieben ist. Bei dem Modus 3 der vorliegenden Erfindung handelt es sich um einen Niedriggeschwindigkeitsänderungsmodus, wenn die Laständerungsrate einen Wert gleich oder größer als ein dritter Schwellenwert besitzt, der im Voraus festgeschrieben ist. In der vorliegenden Ausführungsform lautet eine Größenkorrelation zwischen diesen Schwellenwerten: erster Schwellenwert > zweiter Schwellenwert > dritter Schwellenwert.
Dann gibt die Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 den berechneten Laständerungsmodus an die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 aus (Bezugszeichen 117). Auf Grundlage des erworbenen Laständerungsmodus erwirbt die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 den Gewichtungskoeffizienten, der dem Laständerungsmodus entspricht (Bezugszeichen 117) und gibt den erworbenen Gewichtungskoeffizienten an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus. Die mathematischen Gewichtungsfunktionen der vorliegenden Erfindung entsprechen den drei Laständerungsmodi und sind eines von einem Gewichtungskoeffizienten 1 (entsprechend dem Modus 1), einem Gewichtungskoeffizienten 2 (entsprechend dem Modus 2) und einem Gewichtungskoeffizienten 3 (entsprechend dem Modus 3).
Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 berechnet die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge auf Grundlage der CSO in einer der zweiten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 106). Dann multipliziert die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die berechnete Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten, welcher der von der Koeffizientenberechnungseinheit 58 erworbenen Laständerungsrate entspricht, und berechnet (Bezugszeichen 111) die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge, die der Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 gibt an die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge aus, die der berechneten Laständerungsrate entspricht. Die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit 51 addiert den Gasturbinenleistungsabgabewert zur von der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 erworbenen Korrekturmenge und berechnet somit den Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert (Bezugszeichen 108). Da es sich bei den nachfolgenden Prozessen um dieselben wie diejenigen der ersten Ausführungsform handelt, wird eine Beschreibung davon weggelassen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge erlangt werden, die dem Laständerungsmodus entspricht. Auf diese Weise kann die Verteilungsverhältnissteuerung des Kraftstoffes auf Grundlage des genaueren geschätzten Turbineneintrittstemperaturwertes durchgeführt werden, und die Gefahr des Auftretens einer Verbrennungsoszillation kann weiter verringert werden.
Ferner kann auch in der achten Ausführungsform durch Schätzen der Turbineneintrittstemperatur unter Verwendung des IGV-Öffnungs-Äquivalentwertes, bei dem es sich um den korrigierten IGV-ÖffnungsBefehlswert handelt, die Abweichung bei der tatsächlichen Turbineneintrittstemperatur im Voraus schneller kompensiert werden als bei der Technologie nach dem Stand der Technik, ohne die tatsächliche Öffnung zu messen. Auf diese Weise kann gemäß der Steuerung der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der achten Ausführungsform selbst während einer Übergangszeitdauer von Laständerungen eine Abweichung zwischen der Arbeitskennlinie und der Zielarbeitskennlinie verringert werden, und das Auftreten einer Verbrennungsoszillation kann vermieden werden.
Es ist zu beachten, dass in der achten Ausführungsform die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 die CSO von der Gasturbinenleistungsabgabe-Steuerungseinheit in der Verarbeitung bei Bezugszeichen 106 erwerben und die CSO wie sie ist ohne Korrektur mit dem Gewichtungskoeffizienten P, welcher der Laständerungsrate entspricht, multiplizieren und somit die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge berechnen kann.
Neunte Ausführungsform
20 ist ein Diagramm, das ein Beispiel der Kraftstoffverteilungssteuerung einer neunten erfindungsgemäßen Ausführungsform veranschaulicht. Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der neunten Ausführungsform ist mit Funktionen der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform und der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung gemäß der achten Ausführungsform bereitgestellt. Mit anderen Worten: Die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der neunten Ausführungsform ist zusätzlich zu jeder der in 11 veranschaulichten Verarbeitungseinheiten mit der Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 und der Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 bereitgestellt, die in 15 veranschaulicht sind.
Auf diese Weise berechnet in der Kraftstoffsteuerungsvorrichtung der neunten Ausführungsform die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die Laständerungsrate (Bezugszeichen 109). Dann gibt die Laständerungsraten-Berechnungseinheit 57 die berechnete Laständerungsrate an die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 aus. Inzwischen berechnet die Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 den Laständerungsmodus in einer der achten Ausführungsform ähnlichen Art (Bezugszeichen 116). Die Laständerungsmodus-Berechnungseinheit 62 gibt den berechneten Laständerungsmodus an die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 aus (Bezugszeichen 117). Auf Grundlage des erworbenen Laständerungsmodus erwirbt die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 den Gewichtungskoeffizienten, der dem Laständerungsmodus entspricht (Bezugszeichen 117). Die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 ermittelt, ob die erworbene Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist oder nicht. Wenn die Laständerungsrate gleich oder größer als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 den durch die Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit 63 erworbenen Gewichtungskoeffizienten aus. Wenn ferner die Laständerungsrate kleiner als der Schwellenwert Q ist, gibt die Laständerungsraten-Ermittlungseinheit 59 den Wert „0“ an die Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit 56 aus (Bezugszeichen 112). Die nachfolgende Verarbeitung ist dieselbe wie diejenige der vierten Ausführungsform.
Gemäß der neunten Ausführungsform können sowohl die Wirkungen der vierten Ausführungsform als auch der sechsten Ausführungsform erlangt werden.
Es ist zu beachten, dass es sich bei der Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit 52 um ein Beispiel einer Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungseinheit handelt. Ferner handelt es sich bei dem Atmosphärendruck und der Atmosphärentemperatur um ein Beispiel von Atmosphärenbedingungen. Zusätzlich stellen die Laständerungsrate und die Zielrate Beispiele eines Wertes dar, der die Leitungsabgabeänderungen der Gasturbine pro Zeiteinheit angibt. Ferner stellt das IGV 14 ein Beispiel eines Ventils zum Steuern der Luftmenge dar, die veranlasst wird, mit dem Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden.
Es ist zu beachten, dass die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 ein Computersystem einschließt. Die verschiedenen Schritte der Verarbeitung durch die vorstehend beschriebene Kraftstoffsteuerungsvorrichtung 50 sind auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium in der Form eines Programms gespeichert, und der Computer liest das Programm und führt es aus, um die vorstehend beschriebene Verarbeitung zu implementieren. Hier bezieht sich das computerlesbare Aufzeichnungsmedium auf eine Magnetplatte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM, einen Halbleiterspeicher oder Ähnliches. Zudem kann dieses Computerprogramm dem Computer auf einer Kommunikationsschaltung geliefert werden, und der Computer, der diese Lieferung empfängt, kann das Programm ausführen.
Zudem kann das Programm wie vorstehend beschrieben manche der vorstehend beschriebenen Funktionen verwirklichen. Zusätzlich können die Funktionen wie vorstehend beschrieben in Kombination mit einem bereits auf dem Computersystem gespeicherten Programm verwirklicht werden, eine so genannte differentielle Datei (differentielles Programm).
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Kraftstoffsteuerungsvorrichtung, eine Brennkammer, eine Gasturbine, ein Steuerungsverfahren und ein Programm angewandt werden.
Liste der Bezugszeichen

10: Gasturbine
11: Luftkompressor
12: Brennkammer
13: Turbine 14 IGV
15: Rotor
16: Generator
17: Leistungsmesser
18: Vorsteuerungssystem-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (erstes Anpassungsventil)
19: Hauptsystem-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (zweites Anpassungsventil)
20: Top-Hat-Kraftstoffdurchsatz-Regelventil (drittes Regelventil)
21: Kraftstoffzufuhrvorrichtung
22: Druckmesseinheit
23: Thermometer
25: Arm
26: Verbindungsmechanismus
27: Ringförmiges Glied
28: Betätigungselement
50: Steuerungsvorrichtung
51: Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit
510: IGV-Antwort-Korrektureinheit
52: Turbineneintrittstemperatur-Schätzeinheit
53: Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit
54: Gesamtkraftstoffdurchsatz-Berechnungseinheit
55: Ventilöffnungs-Berechnungseinheit
56: Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit
57: Laständerungsraten-Berechnungseinheit
58: Koeffizientenberechnungseinheit
59: Laständerungsraten-Ermittlungseinheit
61: Gasturbinenleistungsabgabe-Berechnungseinheit
62: Laständerungsmodus-Berechnungseinheit
63: Laständerungsmodus-Ermittlungseinheit

Claims

Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) umfassend: eine IGV-Antwort-Korrektureinheit (510), die konfiguriert ist, einen Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades zu korrigieren, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und einen Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung zu berechnen, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird; eine Verbrennungstemperaturschätzwert-Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe einen Temperaturschätzwert zu berechnen, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird; eine Kraftstoffverteilungsbefehlswert-Berechnungseinheit (53), die konfiguriert ist, auf Grundlage des Temperaturschätzwertes einen Kraftstoffverteilungsbefehlswert zu berechnen und auszugeben, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt; und eine Ventilöffnungs-Berechnungseinheit (55), die konfiguriert ist, das Kraftstoffverteilungssteuerungssignal und einen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert zu erwerben, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und entsprechende Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatzgeschwindigkeits-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungsbefehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes zu berechnen.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 1, wobei die IGV-Antwort-Korrektureinheit (510) den Äquivalentwert einer tatsächlichen Öffnung auf Grundlage einer Korrelation berechnet, die zwischen dem Öffnungsbefehlswert des Eintrittsleitrades, das die Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und der tatsächlichen Öffnung des Eintrittsleitrades im Voraus festgeschrieben ist.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit (51) die konfiguriert ist, einen Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert auf Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert und einer Korrekturmenge der Gasturbinenleistungsabgabe im Voraus festgeschrieben ist, und des erworbenen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes zu berechnen.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 3, ferner umfassend: eine Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmengen-Berechnungseinheit (56), die konfiguriert ist, eine Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge auf Grundlage einer Korrelation, die zwischen dem Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswert und einem Wert, der die Gasturbinenleistungsabgabe korrigiert, im Voraus festgeschrieben ist, und des erworbenen Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes zu berechnen; und eine Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit (51), die konfiguriert ist, den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung eines tatsächlichen gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe und der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge zu berechnen.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 4, ferner umfassend: eine Koeffizientenberechnungseinheit (58), die konfiguriert ist, gemäß einem Wert, der Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe pro Zeiteinheit angibt, einen Gewichtungskoeffizienten zu berechnen, welcher der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge entspricht, wobei die Gasturbinenvorhersageleistungsabgabewert-Berechnungseinheit den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung des tatsächlichen gemessenen Wertes des Gasturbinenausstoßes und eines Wertes berechnet, der durch Multiplizieren der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten erlangt wird.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 4 oder 5, ferner umfassend: eine Laständerungsraten-Ermittlungseinheit (59), die konfiguriert ist, die Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe pro Zeiteinheit zu erfassen und den Gasturbinenleistungsabgabekorrekturwert auf null zu setzen, wenn die Änderungen der Gasturbinenleistungsabgabe kleiner sind als ein vorher festgelegter Wert.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, ferner umfassend: eine Koeffizientenberechnungseinheit (58), die konfiguriert ist, gemäß einem Wert, der die Gasturbinenleistungsabgabe angibt, einen Gewichtungskoeffizienten zu berechnen, welcher der Gasturbinenleistungsabgabekorrekturmenge entspricht.
Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß Anspruch 4, ferner umfassend: eine Umschalteinheit, die konfiguriert ist, auf Grundlage von Gewichtungskoeffizienten, die mindestens zwei oder mehr Gasturbinenlaständerungsmodi entsprechen, die gemäß Laständerungen einer Gasturbine (10) pro Zeiteinheit im Voraus festgeschrieben sind, und mindestens zwei oder mehr Gasturbinenleistungsabgabekorrekturen entsprechen, die im Voraus festgeschrieben sind und jedem der Gasturbinenlaständerungsmodi entsprechen, und auf Grundlage des Gasturbinenlaständerungsmodus den Gewichtskoeffizienten bezüglich der entsprechenden Gasturbinenkorrektur umzuschalten, wobei die Gasturbinenleistungsabgabevorhersagewert-Berechnungseinheit (51) den Leistungsabgabevorhersagewert unter Verwendung des tatsächlichen gemessenen Wertes der Gasturbinenleistungsabgabe und eines Wertes berechnet, der durch Multiplizieren der Gasleistungsabgabekorrekturmenge mit dem Gewichtungskoeffizienten erlangt wird.
Brennkammer (12), welche die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
Gasturbine (10), welche die Kraftstoffsteuerungsvorrichtung (50) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.
Steuerungsverfahren, umfassend: Korrigieren eines Öffnungsbefehlswert eines Eintrittsleitrades, das eine Luftmenge steuert, die veranlasst wird, mit Kraftstoff gemischt und verbrannt zu werden, und Berechnen eines Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, der einen angenäherten Wert einer tatsächlichen Öffnung angibt, wenn ein Öffnungs-Schließungs-Vorgang des Eintrittsleitrades auf Grundlage des Öffnungsbefehlswertes durchgeführt wird; Berechnen eines Temperaturschätzwertes unter Verwendung des Äquivalentwertes einer tatsächlichen Öffnung, von Atmosphärenbedingungen und einer Gasturbinenleistungsabgabe, wenn eine Mischung des Kraftstoffs und einströmender Luft verbrannt wird; Berechnen und Ausgeben eines Kraftstoffverteilungsbefehlswertes, der eine Verteilung des aus einer Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen ausgegebenen Kraftstoffes angibt, auf Grundlage des Temperaturschätzwertes; und Erwerben des Kraftstoffverteilungssteuerungssignals und eines Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes, der einen an die Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auszugebenden Gesamtkraftstoffdurchsatz angibt, und Berechnen entsprechender Ventilöffnungen von Kraftstoffdurchsatz-Regelventilen der Mehrzahl von Kraftstoffzufuhrsystemen auf Grundlage des Kraftstoffverteilungsbefehlswertes und des Kraftstoffsteuerungssignal-Befehlswertes.