DE112018000962T5

DE112018000962T5 - Gasturbinensteuervorrichtung, gasturbinenanlage und gasturbinensteuerverfahren

Info

Publication number: DE112018000962T5
Application number: DE112018000962.9T
Authority: DE
Inventors: Kazushige TAKAKI; Akihiko Saito; Ryuji TAKENAKA; Koshiro FUKUMOTO; Yoshifumi Iwasaki
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2017-02-23
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2019-12-12
Also published as: US20190383222A1; JP6875146B2; CN110268148A; KR20190102268A; KR102290578B1; US11248537B2; CN110268148B; WO2018155552A1; JP2018135859A

Abstract

Eine Gasturbinensteuervorrichtung umfasst eine erste Schätzeinheit, die ausgestaltet ist, um eine erste Temperatur zu schätzen, die ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem ersten Modell ist, das ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu einer Gasturbine ist; eine zweite Schätzeinheit, die ausgestaltet ist, um eine zweite Temperatur zu schätzen, die ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem zweiten Modell ist, das ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist; und eine Korrektureinheit, die ausgestaltet ist, um die erste Temperatur auf Basis der zweiten Temperatur zu korrigieren, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasturbinensteuervorrichtung, eine Gasturbinenanlage und ein Gasturbinensteuerverfahren.
Priorität wird von der am 23. Februar 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-32682 , deren Inhalt hierin durch Bezug einbezogen ist, beansprucht.
Hintergrund
In einigen Fällen kann eine Turbineneinlasstemperatur verwendet werden, um eine Gasturbine zu steuern. Demgegenüber kann in einigen Fällen ein Einlass einer Gasturbine eine hohe Temperatur erreichen und es ist schwierig, die Turbineneinlasstemperatur mit hoher Genauigkeit zu messen. Daher werden Techniken zum Schätzen einer Turbineneinlasstemperatur vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt Patentschrift 1 eine Technik zum Schätzen einer Turbineneinlasstemperatur auf der Basis eines Wärmegleichgewichts in einer Brennkammer einer Gasturbine.
Zitationsliste
Patentschrift
Patentschrift 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Publikation Nr. 2005-240608
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Durch Schätzen einer Turbineneinlasstemperatur auf der Basis eines Wärmegleichgewichts in einer Brennkammer kann ein Ansprechverhalten bzw. eine Reaktionsfähigkeit in einer Übergangsphase sichergestellt werden. Darüber hinaus kann, wenn die Schätzgenauigkeit der Turbineneinlasstemperatur verbessert werden kann, die Steuergenauigkeit der Gasturbine verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine Gasturbinensteuervorrichtung, eine Gasturbinenanlage und ein Gasturbinensteuerverfahren vor, das bzw. die das Ansprechverhalten bei einem Schätzen einer Turbineneinlasstemperatur sicherstellen und die Schätzgenauigkeit verbessern kann bzw. können.
Lösung für das Problem
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gasturbinensteuervorrichtung eine erste Schätzeinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine erste Temperatur zu schätzen, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem ersten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu einer Gasturbine ist, eine zweite Schätzeinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine zweite Temperatur zu schätzen, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem zweiten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist, und eine Korrektureinheit, die dazu ausgestaltet ist, die erste Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur zu korrigieren, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.
Die erste Schätzeinheit kann die erste Temperatur auf der Basis des ersten Modells, das ein Wärmegleichgewicht in einer Brennkammer angibt, schätzen, die zweite Schätzeinheit kann die zweite Temperatur auf der Basis des zweiten Modells, das ein Wärmegleichgewicht unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine angibt, schätzen und die Korrektureinheit kann die erste Temperatur unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur bestimmt ist, korrigieren.
Die Gasturbinensteuervorrichtung kann eine Eingabewert-Korrektureinheit aufweisen, die dazu ausgestaltet ist, zumindest einen von Schätzwerten die in das erste Modell einzugeben sind, unter Verwendung eines Schätzwerts, der durch die Berechnung unter Verwendung des zweiten Modells erlangt ist, zu korrigieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Gasturbinenanlage die oben beschriebene Gasturbinensteuervorrichtung.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Gasturbinensteuerverfahren Schätzen einer ersten Temperatur, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem ersten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu einer Gasturbine ist, Schätzen einer zweiten Temperatur, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem zweiten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist, und Korrigieren der ersten Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Gasturbinensteuervorrichtung, der Gasturbinenanlage und dem Gasturbinensteuerverfahren, die oben beschrieben sind, kann ein Ansprechverhalten bzw. eine Ansprechempfindlichkeit beim Schätzen der Gasturbineneinlasstemperatur sichergestellt und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Bockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung einer Gasturbinenanlage gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine schematische Ausgestaltungsansicht, die eine Ausgestaltung eines Anlagenhauptkörpers gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung einer Gasturbinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel eines ersten Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf einem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung einer Generatorausgabe bei der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein Graph, der ein zweites Beispiel eines Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung einer Generatorausgabe bei der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Graph, der ein Beispiel eines Werts einer Funktion LAG gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verfahrensablaufs darstellt, bei welchem die Gasturbinensteuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert erlangt.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung einer Gasturbinensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
9 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Verfahrensablaufs darstellt, bei welchem die Gasturbinensteuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert berechnet.

Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben aber die folgenden Ausführungsformen beschränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht. Darüber hinaus sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die bei den Ausführungsformen beschrieben werden, für die Lösung der Erfindung essentiell.
Erste Ausführungsform
1 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung einer Gasturbinenanlage gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Wie in 1 dargestellt weist die Gasturbinenanlage 1 einen Anlagenhauptkörper 100 und eine Gasturbinensteuervorrichtung 200 auf.
Im Folgenden wird ein Fall, bei welchem die Gasturbinenanlage 1 ein Gasturbinenkraftwerk ist, als ein Beispiel beschrieben. Jedoch ist die Gasturbinenanlage 1 nicht auf das Gasturbinenkraftwerk beschränkt und kann jede Anlage sein, bei welcher eine Gasturbine vorgesehen ist.
Der Anlagenhauptkörper 100 arbeitet in Übereinstimmung mit der Steuerung der Gasturbinensteuervorrichtung 200, um eine Rotationsenergie zu erzeugen und elektrische Energie unter Verwendung der erzeugten Rotationsenergie zu erzeugen.
2 ist eine schematische Ausgestaltungsansicht, die ein Ausgestaltungsbeispiel des Anlagenhauptkörpers 100 darstellt. Bei dem Beispiel aus 2 weist der Anlagenhauptkörper 100 eine Gasturbine 110 und einen Generator 120 auf. Die Gasturbine 110 weist eine Einlassleitschaufel 111, einen Verdichter 112, ein Gehäuse 113, eine Brennkammer 114, eine Turbine 115 und eine Drehwelle 116 auf.
Die Gasturbine 110 verbrennt das Brennstoffgas, um eine Rotationsenergie zu erzeugen.
Der Verdichter 112 trägt Luft (Atmosphärenluft) ein und verdichtet diese. Die verdichtete Luft, die durch den Verdichter 112 erlangt ist, strömt über das Gehäuse 113 in die Brennkammer 114 hinein. Die Einlassleitschaufel 111 ist an einem Lufteinlass des Verdichters 112 vorgesehen. Die Einlassleitschaufel 111 stellt eine Menge der Einlassluft für den Verdichter 112 durch Einstellen eines Öffnungsgrads der Einlassleitschaufel 111 in Übereinstimmung mit der Steuerung der Gasturbinensteuervorrichtung 200 ein.
Die Brennkammer 114 mischt das Brennstoffgas, das von einer Brennstoffzufuhrleitung zugeführt wird, und die verdichtete Luft von dem Verdichter 112 und verbrennt das Gemisch. Das Verbrennungsgas, das durch die Verbrennung erzeugt wird, strömt in die Turbine 115 hinein und trifft auf die Schaufeln der Turbine 115 auf, um die Turbine 115 zu drehen.
Die Turbine 115, der Verdichter 112 und der Generator 120 sind durch die Drehwelle 116 verbunden. Die Drehwelle 116 überträgt die Rotationsenergie von der Turbine 115 zu dem Verdichter 112 und der Verdichter 112 führt eine Verdichtung der Luft durch die Rotationsenergie von der Turbine 115 durch. Ferner überträgt die Drehwelle 116 die Rotationsenergie von der Turbine 115 durch den Generator 120 und der Generator 120 erzeugte elektrische Energie durch die Rotationsenergie von der Turbine 115.
Die Gasturbinensteuervorrichtung 200 steuert den Anlagenhauptkörper 100. Genauer gesagt erlangt die Gasturbinensteuervorrichtung 200 einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert in Echtzeit und steuert die Gasturbine 110 auf der Basis des erlangten Schätzwerts. Die hier erwähnte Turbineneinlasstemperatur ist eine Temperatur an dem Verbrennungsgaseinlass der Turbine 115.
Die Gasturbinensteuervorrichtung 200 ist beispielsweise unter Verwendung eines Computers wie beispielsweise einem Engineering-Arbeitsplatz („engineering work station“, EWS) oder einer speicherprogrammierbaren Steuerung („programable logic controller“, PLC) gebildet.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung der Gasturbinensteuervorrichtung 200 darstellt. Wie in 3 dargestellt weist die Gasturbinensteuervorrichtung 200 eine Kommunikationseinheit 210, eine Betätigungs-Eingabeeinheit 220, eine Darstelleinheit 230, eine Speichereinheit 280 und eine Steuereinheit 290 auf. Die Steuereinheit 290 weist eine erste Schätzeinheit 291, eine zweite Schätzeinheit 292 und eine Korrektureinheit 293 auf.
Die Kommunikationseinheit 210 führt eine Kommunikation mit anderen Vorrichtungen durch. Genauer gesagt nimmt die Kommunikationseinheit 210 Sensordaten von jedem Sensor, der in dem Anlagenhauptkörper 100 vorgesehen ist, auf. Ferner übermittelt die Kommunikationseinheit 210 ein Steuersignal zu jeder Einheit des Anlagenhauptkörpers 100.
Die Betätigungs-Eingabeeinheit 220 weist eine Eingabevorrichtung wie beispielsweise ein Bedienungspult oder eine Tastatur oder eine Kombination davon auf und nimmt eine Nutzerbetätigung auf.
Die Darstelleinheit 230 weist eine Darstellvorrichtung wie beispielsweise einen Bildschirm für ein Monitorpult oder eine Flüssigkristallpaneele oder eine Kombination davon auf und stellt verschiedene Arten von Informationen dar.
Die Speichereinheit 280 ist unter Verwendung einer Speichervorrichtung, die in der Gasturbinensteuervorrichtung 200 umfasst ist, gebildet und speichert verschiedene Typen von Informationen.
Die Steuereinheit 290 steuert jeder Einheit der Gasturbinensteuervorrichtung 200, um verschiedene Funktionen durchzuführen. Die Steuereinheit 290 ist beispielsweise durch eine in der Gasturbinensteuervorrichtung 200 umfasste zentrale Rechnereinheit („Central Prozesssing Unit“, CPU), die ein Programm von der Speichereinheit 280 liest und ausführt, gebildet.
Die erste Schätzeinheit 291 schätzt eine erste Temperatur. Die hier erwähnte erste Temperatur ist ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem ersten Modell. Das erste hier erwähnte Modell ist ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu der Gasturbine. Das physikalische Modell unter Verwendung der Brennstoffströmungsrate zu der Gasturbine, das hier erwähnt ist, ist ein Modell, das eine Eingabe der Brennstoffströmungsrate zu der Gasturbine aufnimmt und einen physikalischen Wert berechnet. Ein bekanntes Modell kann als das erste Modell verwendet werden.
Das Datenformat des physikalischen Modells in der Gasturbinensteuervorrichtung 200 ist nicht auf ein spezifisches Format beschränkt. Beispielsweise kann das physikalische Modell in der Form einer mathematischen Formel wie beispielsweise einer Funktion oder einer Gleichung dargestellt werden oder kann in der Form einer Tabelle, die eine Entsprechung zwischen der Eingabe und der Ausgabe darstellt, dargestellt sein.
Eine Beziehung zwischen einer Änderung der Brennstoffströmungsrate und einer Änderung der Turbineneinlasstemperatur ist eine Beziehung, bei welcher sich die Turbineneinlasstemperatur in Übereinstimmung mit der Änderung der Brennstoffströmungsrate ändert. Insbesondere ändert sich die Strömungsrate oder die Temperatur des Verbrennungsgases, das durch Verbrennen des Brennstoffs erlangt ist, in Übereinstimmung mit der Änderung der Brennstoffströmungsrate, und die Temperatur des Turbineneinlasses, der durch das Verbrennungsgas aufgewärmt wird, ändert sich. Daher kann, wenn die erste Schätzeinheit 291 die Turbineneinlasstemperatur unter Verwendung der Brennstoffströmungsrate zu der Gasturbine 110 schätzt, die Änderung der Turbineneinlasstemperatur relativ zu der Änderung der Brennstoffströmungsrate ohne Verzögerung geschätzt werden. In dieser Hinsicht weist die erste Temperatur, die durch die erste Schätzeinheit 291 geschätzt ist, ein gutes Ansprechverhalten während eines Übergangs auf, wenn sich der Zustand der Gasturbine ändert.
Die erste Schätzeinheit 291 kann ein physikalisches Modell, das das Wärmegleichgewicht in der Brennkammer angibt, als das erste Modell verwenden. Beispielsweise kann die erste Schätzeinheit 291 ein durch die Formel (1) dargestelltes Modell verwenden, das in der japanischen ungeprüften Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. 2005-240608 beschrieben ist.
Math. 1 $\begin{matrix} c_{P 4} \times V_{c b} \times γ_{4} \times \frac{d T_{4}}{d t} \\ = c_{P f} \times G'_{f} T'_{f} + c_{P 3} \times G'_{3} \times T'_{3} + η \times H_{f} \times G'_{f} \\ - c_{P 4} \times G'_{4} \times T_{4} \end{matrix}$

c_P4 ist eine verbrennungsgasspezifische Wärme [kcal/kg°C].
V_cb ist ein Volumen [m³] eines Gehäuses zu einem hinteren Zylinder der Turbine.
γ4 ist eine verbrennungsgasspezifische Dichte [kg/m³].
T₄ ist eine Turbineneinlasstemperatur [°C], die zu schätzen ist.
t ist eine Zeit [sec].
c_Pf ist eine brennstoffspezifische Wärme [kcal/kg°C].
G'_f ist ein verzögerungskompensierter Brennstoffströmungsraten-Messwert [kg/s].
T'_f ist ein verzögerungskompensierter Brennstofftemperatur-Messwert [°C].
c_P3 ist eine gehäusespezifische Wärme [kcal/kg°C].
G'₃ ist ein verzögerungskompensierter Brennkammereinlass-Luftströmungsraten-Messwert [kg/s]. Ein berechnete Wert kann als G'₃ verwendet werden.
T'₃ ist ein verzögerungskompensierter Gehäusetemperatur-Messwert [°C].
η ist ein Wirkungsgrad der Brennkammer [kcal/kg].
H_f ist ein Brennwert [kcal/kg].
G'₄ eine verzögerungskompensierter Turbineneinlass-Verbrennungsgasströmungsrate [kg/s]. G'₄ = G'₃+G'_f.
η und V_cb sind Bemessungswerte, die in der Entwurfsphase berechnet werden.

Die zweite Schätzeinheit 292 schätzt eine zweite Temperatur. Die hier erwähnte zweite Temperatur ist ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf dem zweiten Modell. Das hier erwähnte zweite Modell ist ein physikalisches Modell unter Verwendung der Abgastemperatur der Gasturbine. Das physikalische Modell unter Verwendung der Abgastemperatur der Gasturbine, das hier erwähnt ist, ist ein Modell, das eine Eingabe der Abgastemperatur der Gasturbine aufnimmt, und einen physikalischen Wert berechnet. Ein bekanntes Modell kann als das zweite Modell verwendet werden.
Die Abgastemperatur ist eine Temperatur, wenn das Verbrennungsgas von der Turbine als ein Abgas über die Turbine ausgetragen wird. Daher sind die Turbineneinlasstemperatur und die Abgastemperatur jeweils Temperaturen des Verbrennungsgases an dem Einlass und dem Auslass der Turbine und sind stark miteinander korreliert. Wenn die zweite Schätzeinheit 292 die Turbineneinlasstemperatur auf der Basis der Abgastemperatur schätzt, kann die Turbineneinlasstemperatur (zweite Temperatur) mit hoher Genauigkeit geschätzt werden. Genauer gesagt ist die zweite Temperatur genauer als die erste Temperatur während stationärer Zeiten bzw. Phasen, wenn der Zustand der Gasturbine konstant ist.
Demgegenüber ändert sich, während die Turbineneinlasstemperatur die Temperatur des Verbrennungsgases ist, bevor es durch die Turbine hindurchtritt, die Abgastemperatur später als die Änderung der Turbineneinlasstemperatur, da die Abgastemperatur die Temperatur des Verbrennungsgases ist nachdem es durch die Turbine hindurchgetreten ist. Darüber hinaus tritt generell eine Verzögerung bei der Temperaturmessung durch den Temperatursensor auf. Genauer gesagt muss, wenn eine genaue Messung der Abgastemperatur angestrebt wird, die große Messverzögerung berücksichtigt werden. Aus diesem Grund weist die erste Temperatur, die durch die erste Schätzeinheit 291 geschätzt wird, ein besseres Ansprechverhalten während einer Übergangsphase auf, bei welcher sich der Zustand der Gasturbine ändert, als die zweite Temperatur, die durch die zweite Schätzeinheit 292 geschätzt wird.
Die zweite Schätzeinheit 292 kann ein Modell, das ein Wärmegleichgewicht unter Verwendung der Abgastemperatur der Gasturbine darstellt, als das zweite Modell verwenden. Im Folgenden wird ein Beispiel des zweiten Modells, das durch die zweite Schätzeinheit 292 verwendet wird, mit Bezug auf die Formeln (2) bis (8) beschrieben.
Arbeit W_t der Turbine wird durch Formel (2) ausgedrückt.
Math. 2 $W_{t} = Δ H \times G_{t}$
ΔH ist ein Wärmeabfall (eine Enthalpiedifferenz) der Gasturbine. G_t ist eine Turbinendurchgangs-Strömungsrate (eine Strömungsrate eines Verbrennungsgases, das durch die Turbine hindurchtritt).
Der Wärmeabfall ΔH in der Turbine wird durch die Formel (3) ausgedrückt.
[Math. 3] $Δ H = H_{1 T} - H_{2 T}$
H_1T ist eine Enthalpie des Turbineneinlasses. H_2T ist eine Enthalpie des Turbinenauslasses.
Formel (4) wird durch Formel (2) und Formel (3) erlangt.
[Math. 4] $\frac{W_{t}}{G_{t}} = H_{1 T} - H_{2 T}$
Formel (4) kann in Formel (5) umgestellt werden
[Math. 5] $H_{1 T} = H_{2 T} + \frac{W_{t}}{G_{t}}$
Wenn ein Beziehungsausdruck zum Umwandeln der Enthalpie in eine Temperatur verwendet wird, wird die zweite Temperatur T1T_t, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, durch die Formel (6) ausgedrückt.
[Math. 6] $T 1 T_{t} = f (H_{1 T})$
Die Funktion f ist hier eine Funktion, die durch physikalische Eigenschaften bestimmt ist. Beispielsweise speichert die Speichereinheit 280 die Funktion f im Vorhinein.
Formel (7) wird durch Formel (5) und Formel (6) erlangt.
[Math. 7] $T 1 T_{t} = f (H_{2 T} + \frac{W_{t}}{G_{t}})$
Die zweite Schätzeinheit 292 kann das durch Formel (7) dargestellte Modell als das zweite Modell verwenden. In diesem Fall berechnet die zweite Schätzeinheit 292 die Arbeit W_t der Turbine aus der Generatorausgabe bzw. Generatorleistung Pe auf der Basis von Formel (8).
[Math. 8] $P_{e} = W_{t} + W_{c} + W_{L O S S}$
W_c ist die Arbeit des Verdichters und W_LOSS ist ein mechanischer Verlust (Mecha-Verlust). Die zweite Schätzeinheit 292 erlangt den Wert von W_c und den Wert von W_LOSS durch eine Berechnung.
Zudem kann die zweite Schätzeinheit 292 einen gemessenen Wert oder einen berechneten Wert als die Turbinendurchgangs-Strömungsrate G_t bei Formel (7) verwenden. Zudem berechnet die zweite Schätzeinheit 292 die Enthalpie H_2T des Turbinenauslasses auf der Basis eines bekannten Enthalpie-Berechnungsverfahrens.
Die Korrektureinheit 293 korrigiert die erste Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur und berechnet den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert.
Die Korrektureinheit 293 kann die erste Temperatur unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis des Verhältnisses der ersten Temperatur zu der zweiten Temperatur bestimmt ist, korrigieren. Beispielsweise kann die Korrektureinheit 293 den Korrekturkoeffizienten X auf der Basis von Formel (9) berechnen.
[Math. 9] $X = α \times \frac{T 1 T_{t}}{T 1 T_{f}} + (1 - α) \times X'$

α ist ein Einstellkoeffizient, der durch eine Konstante von 0 < α ≤ 1 dargestellt ist. Der Wert des Einstellkoeffizienten α ist beispielsweise in Übereinstimmung mit einer Eingabebetätigung, die unter Verwendung der Betätigungs-Eingabeeinheit 220 durch den Nutzer durchgeführt wird, eingestellt bzw. ausgewählt.
T1T_t ist eine zweite Temperatur. T1T_f ist eine erste Temperatur.
X' ist ein vergangener Wert des Korrekturkoeffizienten X. Beispielsweise kann der Wert des Korrekturkoeffizienten X bei einem Berechnungszyklus zuvor als der Wert X' verwendet werden.

Wie durch „T1T_t/T1T_f“ in Formel (9) dargestellt, entspricht der Korrekturkoeffizient X einem Beispiel des Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis des Verhältnisses der ersten Temperatur zu der zweiten Temperatur bestimmt ist.
Die Korrektureinheit 293 korrigiert die erste Temperatur unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten X wie in Formel (10) dargestellt.
[Math. 10] $T 1 T_{e} = X \times T 1 T_{f}$
T1T_e ist ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert.
Wenn Formel (9) in „X“ von Formel (10) substituiert wird, wird Formel (11) erlangt.
[Math. 11] $T 1 T_{e} = α \times T 1 T_{t} + (1 - α) \times X' \times T 1 T_{f}$
In Formel (11) wird eine Gewichtung durch Multiplizieren von jedem der ersten Temperatur T1T_f und der zweiten Temperatur T1T_t mit einem Koeffizienten durchgeführt und diese Werte werden aufsummiert.
Bei einem Übergang, bei welchem sich der Zustand der Gastrubine ändert, weist der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e ein besseres Ansprechverhalten auf als in dem Fall, bei dem nur die zweite Temperatur T1T_t durch den Ausdruck („(1-α)×X'×T1T_f“ ) der ersten Temperatur T1T_f erlangt wird.
Zudem weist während der stationären Zeit bzw. Phase, bei welcher der Zustand der Gasturbine konstant ist, der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e eine höhere Genauigkeit auf, als die des Falles, bei dem nur die erste Temperatur T1T_f durch den Ausdruck („α×T1T_t“) der zweiten Temperatur T1T_t erlangt ist.
Da die zweite Temperatur T1T_t in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e durch die Korrektureinheit 293, die die erste Temperatur T1T_f korrigiert, reflektiert wird bzw. sich darin widerspiegelt, ist es nicht notwendig, den Vorgang zwischen der stationären Phase und der Übergangsphase umzuschalten. Dadurch kann eine plötzliche Änderung des Schätzwerts beim Umschalten des Vorgangs vermieden werden. Da es nicht notwendig ist, zu bestimmen, ob der Vorgang stationär oder transient ist, und es nicht notwendig ist, den Vorgang umzuschalten bzw. zu wechseln, kann die Belastung der Steuereinheit 290 verringert werden.
Mit Bezug auf 4 und 5 wird die Genauigkeit des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e durch die Gasturbinensteuervorrichtung 200 im Vergleich mit dem Fall des Schätzens basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe beschrieben.
4 ist ein Graph, der ein erstes Beispiel des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe darstellt. 4 zeigt ein Beispiel des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe während einer Zeit bzw. Phase, in der die Turbinenlast ansteigt.
Die horizontale Achse aus 4 ist die Zeit. Die vertikale Achse ist die Temperatur.
Die Linie L11 ist ein Beispiel des tatsächlichen Werts der Turbineneinlasstemperatur. Die Linie L12 ist ein Beispiel des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe. Als eine Schätzung der Turbineneinlasstemperatur basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe kann beispielsweise ein GT-Ausgabemesswert, ein Umgebungstemperatur-Messwert und ein IGV-Öffnungsgradbefehlswert auf die Wärmegleichgewichtdaten angewendet werden, um den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu schätzen.
Das Verbrennungsgas, das in die Turbine einströmt, trifft auf die sich bewegenden Schaufeln der Turbine auf, um die sich bewegenden Schaufeln und die Drehwelle zu drehen und der Generator erzeugte elektrische Energie durch die Rotationsenergie, die durch die Drehwelle zu dem Generator übertragen wird. Aus diesem Grund tritt eine Verzögerung wie beispielsweise eine Verzögerung aufgrund der Trägheit der Drehwelle oder dergleichen von der Änderung der Turbineneinlasstemperatur zu der Änderung der Generatorausgabe auf. Daher ist wie bei dem Beispiel aus 4 bei einem Schätzen der Turbineneinlasstemperatur basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe, die Änderung des Schätzwerts der Turbineneinlasstemperatur später als die Änderung dem tatsächlichen Wert.
Demgegenüber kann, wie oben beschrieben, bei der Gasturbinensteuervorrichtung 200 durch Reflektieren der ersten Temperatur T1T_f basierend auf der Brennstoffströmungsrate in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e eine höheres Ansprechverhalten erlangt werden als in einem Fall, bei dem die Turbineneinlasstemperatur auf der Basis des Wärmegleichgewichtsmodells unter Verwendung der Generatorausgabe geschätzt wird. In dieser Hinsicht kann bei der Gasturbinensteuervorrichtung 200 die Turbineneinlasstemperatur mit einer hohen Genauigkeit geschätzt werden, selbst während der Zeit bzw. Phase des Übergangs verglichen mit einem Fall, bei dem die Turbineneinlasstemperatur basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe geschätzt wird.
5 ist ein Graph, der ein zweites Beispiel der Turbineneinlasstemperaturschätzung basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe darstellt. 5 stellt ein Beispiel des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe während der Zeit bzw. Phase, in der die Turbinelast abfällt, dar.
Die horizontale Achse aus 5 ist die Zeit. Die vertikale Achse ist die Temperatur.
Die Linie L21 ist ein Beispiel des tatsächlichen Werts der Turbineneinlasstemperatur. Die Linie L22 ist ein Beispiel eines Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe.
Wenn sich eine Generatorausgabe ändert kann in einigen Fällen die Generatorausgabe aufgrund einer Beziehung zu dem elektrischen Energiesystem schwanken. Daher wird, wie bei dem Beispiel aus 5, berücksichtigt, dass der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe schwankt. Demgegenüber ist diese Schwankung in der Beziehung zwischen dem Generator und dem Energiesystem begründet und es wird berücksichtigt, dass sich die Turbineneinlasstemperatur wie in dem Beispiel aus 5 ohne Schwankung ändert.
Wenn die Gasturbine unter Verwendung des Gasturbineneinlasstemperatur-Schätzwerts gesteuert wird, der bedeutend von der tatsächlichen Turbineneinlasstemperatur abweicht, können ein Stottern aufgrund von Fehlzündungen oder eine Beschädigung an der Brennkammer aufgrund einer Brennkammeroszillation auftreten.
Im Gegensatz dazu kann, wie vorstehend beschrieben, in der Gasturbinensteuerungsvorrichtung 200 der Einfluss von Schwankungen auf die Generatorausgabe vermieden oder reduziert werden, indem die erste Temperatur T1T_f basierend auf der Brennstoffströmungsrate in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e reflektiert wird. In dieser Hinsicht kann bei der Gasturbinensteuerungsvorrichtung 200 die Turbineneinlasstemperatur mit höherer Genauigkeit geschätzt werden, selbst während der Zeit bzw. Phase des Übergangs, verglichen mit dem Fall, bei dem die Turbineneinlasstemperatur basierend auf dem Wärmegleichgewichtsmodell unter Verwendung der Generatorausgabe geschätzt wird.
Ferner ist die Korrektur, die durch die Korrektureinheit 293 ausgeführt wird, nicht auf die in Formeln (10) und (11) dargestellte beschränkt. Als die Korrektur, die durch die Korrektureinheit 293 durchgeführt wird, können verschiedene Korrekturen verwendet werden, die das Ansprechverhalten während der Übergangsphase auf der Basis der ersten Temperatur sicherstellen und eine Genauigkeit während der stationären Phase auf der Basis der zweiten Temperatur erlangen.
Beispielsweise kann die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e auf der Basis der Formel (12) schätzen.
[Math. 12] $T 1 T_{e} = T 1 T_{f} + T 1 T_{t} - L A G (T 1 T_{f})$
Hier ist LAG eine Funktion, die ein Verzögerungselement erster Ordnung darstellt.
6 ist ein Graph, der ein Beispiel des Werts der Funktion LAG darstellt. 6 stellt den Wert der Funktion LAG in dem Fall dar, bei welchem der Eingabewert zu der Funktion LAG hinsichtlich der Zeit konstant ist.
Wie bei dem Beispiel aus 6, nähert sich der Ausgabewert der Funktion LAG im Verlauf der Zeit dem Eingabewert an. In Formel (12) kann eine weitere Funktion, bei welcher der Ausgabewert sich der dem Eingabewert im Verlauf der Zeit annähert anstatt der Funktion LAG verwendet werden. Dasselbe trifft auf die Formel (13) zu, die später beschrieben wird.
In Formel (12) wird während der stationären Zeit bzw. Phase der Wert der Funktion LAG die erste Temperatur T1T_f und der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e wird gleich der zweiten Temperatur T1T_t. Folglich kann der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e während der stationären Phase mit hoher Genauigkeit geschätzt werden.
Ferner tritt in der Formel (12) während der Phase des Übergangs eine Verzögerung bei der Änderung des Wertes der Funktion LAG auf und die Änderung der ersten Temperatur T1T_f wird in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e reflektiert. Folglich kann das Ansprechverhalten des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e während der Phase des Übergangs sichergestellt werden.
Auf diese Weise kann, wenn die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert unter Verwendung der Formel (12) schätzt, ein Ansprechverhalten des Schätzens der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt werden und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Alternativ kann die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e auf der Basis der Formel (13) schätzen.
[Math. 13] $T 1 T_{e} = \frac{T 1 T_{f} \times T 1 T_{t}}{L A G (T 1 T_{f})}$
Bei Formel (13) wird während der stationären Phase der Wert der Funktion LAG die erste Temperatur T1T_f und der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e gleich der zweiten Temperatur T1T_t. Folglich kann der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e während der stationären Phase mit höherer Genauigkeit geschätzt werden.
Ferner tritt bei Formel (13) während der Phase des Übergangs eine Verzögerung bei der Änderung des Werts der Funktion LAG auf und die Änderung der ersten Temperatur T1T_f wird in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e reflektiert. Folglich kann das Ansprechverhalten des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e während der Phase des Übergangs sichergestellt werden.
Auf diese Weise kann, wenn die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e unter Verwendung der Formel (13) schätzt, ein Ansprechverhalten der Schätzung der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Alternativ kann die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e auf der Basis von Formel (14) schätzen.
[Math. 14] $T 1 T_{e} = T 1 T_{f} + L A G (T 1 T_{t} - T 1 T_{f})$
Bei Formel (14) wird während der stationären Phase der Wert der Funktion LAG ein Wert, der durch Subtrahieren der ersten Temperatur T1T_f von der zweiten Temperatur T1T_t („T1T_t-T1T_f“) erlangt ist und der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e wird gleich der zweiten Temperatur T1T_t. Folglich kann der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e während der stationären Phase mit höherer Genauigkeit geschätzt werden.
Ferner tritt bei Formel (14) während einer Phase des Übergangs eine Verzögerung bei der Änderung des Werts der Funktion LAG auf und die Änderung der ersten Temperatur T1T_f wird in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e reflektiert. Folglich kann das Ansprechverhalten des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e während einer Phase des Übergangs sichergestellt werden.
Auf diese Weise kann, wenn die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e unter Verwendung der Formel (14) schätzt, das Ansprechverhalten der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Alternativ kann die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e auf der Basis von Formel (15) schätzen.
[Math. 15] $T 1 T_{e} = T 1 T_{f} \times L A G (\frac{T 1 T_{t}}{T 1 T_{f}})$
„LAG (T1T_t/T1T_f)“ der Formel (15) entspricht einem Beispiel des Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis des Verhältnisses der ersten Temperatur zu der zweiten Temperatur bestimmt ist.
In Formel (15) wird während einer stationären Phase der Wert der Funktion LAG ein Wert („T1T_t/T1T_f“), der durch Dividieren der zweiten Temperatur T1T_t durch die erste Temperatur T1T_f erlangt ist, und der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e wird gleich der zweiten Temperatur T1T_t. Folglich kann der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e während der stationären Phase mit höherer Genauigkeit bestimmt werden.
Ferner tritt bei Formel (15) während einer Phase des Übergangs eine Verzögerung bei der Änderung des Werts der Funktion LAG auf und die Änderung der ersten Temperatur T1T_f wird in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e reflektiert. Folglich kann das Ansprechverhalten des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e während der Phase des Übergangs sichergestellt werden.
Auf diese Weise kann, wenn die Korrektureinheit 293 den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e unter Verwendung der Formel (15) schätzt, das Ansprechverhalten für das Schätzen der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Gasturbinensteuervorrichtung 200 mit Bezug auf 7 beschrieben. 7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Vorgangablaufs darstellt, bei welchem die Gasturbinensteuervorrichtung 200 einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert erlangt. Die Gasturbinensteuervorrichtung 200 wiederholt den Vorgang aus 7 beispielsweise in vorbestimmten Intervallen.
Bei dem Beispiel aus 7 berechnet die erste Schätzeinheit 291 die erste Temperatur unter Verwendung des ersten Modells (Schritt S111). Zudem berechnet die zweite Schätzeinheit 292 eine zweite Temperatur unter Verwendung des zweiten Modells (Schritt S121). Die erste Schätzeinheit 291 und die zweite Schätzeinheit 292 können den Vorgang aus Schritt S111 und den Vorgang aus Schritt S121 parallel oder nacheinander ausführen.
Die Korrektureinheit 293 korrigiert die erste Temperatur, die in Schritt S111 erlangt wird, auf der Basis der zweiten Temperatur, die in Schritt S121 erlangt wird (Schritt S131).
Nach Schritt S131 endet der Vorgang aus 7.
Wie oben beschrieben schätzt die erste Schätzeinheit 291 die erste Temperatur T1T_f, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf dem ersten Modell, das ein physikalisches Modell unter Verwendung der Brennstoffströmungsrate zu der Gasturbine 110 ist. Die zweite Schätzeinheit 292 schätzt eine zweite Temperatur T1T_t, die ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem zweiten Modell ist, das ein physikalisches Modell unter Verwendung der Abgastemperatur der Gasturbine 110 ist. Die Korrektureinheit 293 korrigiert die erste Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur, um den Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e zu berechnen.
Bei der Gasturbinensteuervorrichtung 200 kann das Ansprechverhalten des Turbineneinlasstemperatur-Schätzwerts T1T_e sichergestellt werden, indem die erste Temperatur T1T_f basierend auf der Brennstoffströmungsrate verwendet wird. Ferner kann bei der Gasturbinensteuervorrichtung 200 der Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e mit hoher Genauigkeit geschätzt werden, indem die zweite Temperatur T1T_t basierend auf der Abgastemperatur verwendet wird.
Auf diese Weise kann gemäß der Gasturbinensteuervorrichtung 200 ein Ansprechverhalten zum Schätzen der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Ferner ist es nicht nötig, da die zweite Temperatur T1T_t in dem Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert T1T_e durch Korrigieren der ersten Temperatur T1T_f durch die Korrektureinheit 293 reflektiert wird, den Vorgang zwischen der stationären Zeit bzw. Phase und der transienten Zeit bzw. Phase umzuschalten. Dadurch kann eine plötzliche Änderung des Schätzwerts, der das Umschalten des Vorgangs begleitet, vermieden werden. Zudem kann, weil es nicht nötig ist zu bestimmen, ob der Vorgang stationär oder transient ist und es nicht nötig ist den Vorgang umzuschalten, die Last auf die Steuereinheit 290 verringert werden.
Beispielsweise schätzt die erste Schätzeinheit 291 die erste Temperatur auf der Basis des ersten Modells, das das Wärmegleichgewicht in der Brennkammer 114 angibt. Die zweite Schätzeinheit 292 schätzt die zweite Temperatur auf der Basis des zweiten Modells, das das Wärmegleichgewicht unter Verwendung der Abgastemperatur der Turbine 115 angibt. Die Korrektureinheit 293 korrigiert die erste Temperatur unter Verwendung des Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis eines Verhältnisses der ersten Temperatur zu der zweiten Temperatur bestimmt ist.
Somit kann gemäß der Gasturbinensteuervorrichtung 200, wie oben beschrieben, ein Ansprechverhalten zum Schätzen der Turbineneinlasstemperatur sichergestellt und eine Schätzgenauigkeit verbessert werden. Ferner ist es gemäß der Gasturbinensteuervorrichtung 200 wie oben beschrieben nicht nötig den Vorgang zwischen der stationären Zeit bzw. Phase und der transienten Zeit bzw. Phase umzuschalten und eine plötzliche Änderung des Schätzwerts, die das Umschalten des Vorgangs begleitet, kann vermieden werden. Zudem kann, weil es nicht nötig ist zu bestimmen, ob der Vorgang stationär oder transient ist und es nicht nötig ist den Vorgang umzuschalten, die Last auf die Steuereinheit 290 verringert werden.
Zweite Ausführungsform
Die Gasturbinensteuervorrichtung kann den Schätzwert, der zu dem ersten Modell einzugeben ist, korrigieren. Dies wird bei der zweiten Ausführungsform beschrieben.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das eine funktionale Ausgestaltung einer Gasturbinensteuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in 8 dargestellt weist die Gasturbinensteuervorrichtung 300 eine Kommunikationseinheit 210, eine Betätigungs-Eingabeeinheit 220, eine Darstelleinheit 230, eine Speichereinheit 280 und eine Steuereinheit 390 auf. Die Steuereinheit 390 weist eine erste Schätzeinheit 291, ein zweites Schätzeinheit 292, eine Korrektureinheit 293 und eine Eingabewert-Korrektureinheit 394 auf.
Unter den jeweiligen Einheiten aus 8 sind Teile, die den jeweiligen Einheiten aus 3 entsprechen und dieselben Funktionen aufweisen, durch dieselben Bezugszeichen (210, 220, 230, 280, 291, 292 und 293) bezeichnet und die Beschreibung davon wird weggelassen. Die Gasturbinensteuervorrichtung 300 unterscheidet sich von dem Fall der Gasturbinensteuervorrichtung 200, indem die Steuereinheit 390 die Eingabewert-Korrektureinheit 394 aufweist. Im Übrigen ist die Gasturbinensteuervorrichtung 300 dieselbe, wie die des Falls der Gasturbinensteuervorrichtung 200. Bei der Ausgestaltung aus 1 kann die Gasturbinensteuervorrichtung 300 anstelle der Gasturbinensteuervorrichtung 200 verwendet werden.
Die Eingabewert-Korrektureinheit 394 korrigiert zumindest einen der Schätzwerte, die zu dem ersten Modell einzugeben sind, unter Verwendung des Schätzwerts, der durch die Berechnung unter Verwendung des zweiten Modells erlangt ist.
Unter den Werten, die zu dem ersten Modell einzugeben sind, können die Werte, die durch Berechnen erlang sind, wie beispielsweise die Brennstoffströmungsrate und die Luftströmungsrate einen Fehler hinsichtlich der tatsächlichen Werte beinhalten, wie im Fall der Turbineneinlasstemperatur wird angenommen, dass die im Berechnungsprozess des zweiten Modells erhaltenen Werte während der stationären Zeit bzw. Phase auch über die Eingabe in die ersten Modelle eine höhere Genauigkeit aufweisen.
Daher führt die Eingabewert-Korrektureinheit 394 eine Korrektur durch, die den Wert, der in dem Berechnungsprozess des zweiten Modells für die stationäre Zeit bzw. Phase erhalten wurde, auch in dem Wert reflektiert, der in das erste Modell eingegeben werden soll, wie für die Korrektur der Turbineneinlasstemperatur beschrieben.
Somit kann bei der Gasturbinensteuervorrichtung 300 die Schätzgenauigkeit der Turbineneinlasstemperatur weiter verbessert werden.
Als nächstes wird der Betrieb der Gasturbinensteuervorrichtung 300 mit Bezug zu 9 beschrieben. 9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Vorgangablaufs darstellt, bei welchem die Gasturbinensteuervorrichtung 300 einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert berechnet. Die Gasturbinensteuervorrichtung 300 wiederholt den Vorgang aus 7 beispielsweise in vorbestimmten Intervallen.
Bei dem Beispiel aus 9 korrigiert die Eingabewert-Korrektureinheit 394 zumindest einen der Schätzwerte, die zu dem ersten Modell einzugeben sind, unter Verwendung des Schätzwerts, der durch die Berechnung unter Verwendung des zweiten Modells erlangt ist (Schritt S211).
Schritte S212, S221 und S231 sind jeweils dieselben wie Schritte S111, S121 und S131 aus 7.
Nach Schritt S231 endet der Vorgang aus 9.
Wie oben beschrieben korrigiert die Eingabewert-Korrektureinheit 394 zumindest einen der Schätzwerte, die zu dem ersten Modell einzugeben sind, unter Verwendung des Schätzwerts, der durch Berechnen unter Verwendung des zweiten Modells erlangt wird.
Auf diese Weise kann bei der Gasturbinensteuervorrichtung 300 die Schätzgenauigkeit der Turbineneinlasstemperatur weiter verbessert sein.
Bei jeder der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform kann ein Computer, der den Vorgang der ersten Schätzeinheit 291 durchführt, und ein Computer, der den Vorgang der zweiten Schätzeinheit 292 durchführt, derselbe Computer sein oder können separate Computer sein.
Es wird angenommen, dass die Berechnung der ersten Temperatur unter Verwendung des ersten Modells keine wiederholende Berechnung benötigt und die Vorgangslast relativ gering ist.
Demgegenüber wird bei dem Fall des Berechnens der zweiten Temperatur unter Verwendung des zweiten Modells angenommen, dass die Vorgangslast relativ groß ist, weil wiederholende Berechnungen umfasst sind. Daher gibt es die Möglichkeit, wenn der Vorgang der zweiten Schätzeinheit 292 unter Verwendung einer normalen Steuervorrichtung ausgeführt wird, dass die Berechnung nicht innerhalb der Steuerphase abgeschlossen ist.
Daher kann ein Computer zum Ausführen des Vorgangs der zweiten Schätzeinheit 292 separat von der Steuervorrichtung bereitgestellt werden und die zweite Temperatur, die durch den Computer berechnet wird, kann in die Korrektureinheit 293 eingegeben werden.
Ferner kann durch Aufzeichnen eines Programms zur Realisierung aller oder eines Teils der Funktionen der Steuereinheit 290 oder 390 auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium und durch Lesen des auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichneten Programms durch das Computersystem und Ausführen des Programms die Verarbeitung jeder Einheit durchgeführt werden. Hier beinhaltet das hier erwähnte „Computersystem“ ein Betriebssystem und Hardware wie Peripheriegeräte.
Das „Computersystem“ beinhaltet auch eine Homepage, die bei Verwendung eines WWW-Systems eine Umgebung (oder Anzeigeumgebung) bereitstellt.
Das „computerlesbare Aufzeichnungsmedium“ bezieht sich auf ein tragbares Medium wie eine flexible Platte, eine magneto-optische Platte, ein ROM oder eine CD-ROM oder eine Speichervorrichtung wie eine in einem Computersystem eingebaute Festplatte. Das vorgenannte Programm kann zur Realisierung einiger der vorstehend beschriebenen Funktionen dienen oder in Kombination mit dem Programm realisiert werden, in dem die vorstehend beschriebenen Funktionen bereits im Computersystem aufgezeichnet wurden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben, aber die spezifische Ausgestaltung ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt, und Konstruktionsänderungen und dergleichen im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls enthalten.
Industrielle Anwendbarkeit
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Gasturbinensteuervorrichtung, die eine erste Schätzeinheit beinhaltet, die ausgestaltet ist, um eine erste Temperatur zu schätzen, die ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem ersten Modell ist, das ein physikalisches Modell unter Verwendung eines Kraftstoffdurchsatzes zu einer Gasturbine ist, eine zweite Schätzeinheit, die ausgestaltet ist, um eine zweite Temperatur zu schätzen, die ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert basierend auf einem zweiten Modell ist, das ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist, und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, um die erste Temperatur auf Basis der zweiten Temperatur zu ausgestaltet, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.
Gemäß dieser Ausführungsform kann das Ansprechverhalten bzw. die Reaktionsfähigkeit bei der Schätzung der Turbineneintrittstemperatur gewährleistet und die Schätzgenauigkeit verbessert werden.
Bezugszeichenliste

1: Gasturbinenanlage
100: PAnlagenhauptkörper
110: Gasturbine
111: Einlassleitschaufel
112: Verdichter
113: Gehäuse
114: Brennkammer
115: Turbine
116: Drehwelle
120: Generator
200, 300: Gasturbinensteuervorrichtung
210: Kommunikationseinheit
220: Betätigungs-Eingabeeinheit
230: Darstelleinheit
280: Speichereinheit
290, 390: Steuereinheit
291: erste Schätzeinheit
292: zweite Schätzeinheit
293: Korrektureinheit
394: Eingabewert-Korrektureinheit

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017032682 [0002]
JP 2005240608 [0004]

Claims

Eine Gasturbinensteuervorrichtung umfassend: eine erste Schätzeinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine erste Temperatur zu schätzen, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem ersten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu einer Gasturbine ist, eine zweite Schätzeinheit, die dazu ausgestaltet ist, eine zweite Temperatur zu schätzen, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem zweiten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist, und eine Korrektureinheit, die dazu ausgestaltet ist, die erste Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur zu korrigieren, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.
Die Gasturbinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die erste Schätzeinheit die erste Temperatur auf der Basis des ersten Modells schätzt, das ein Wärmegleichgewicht in einer Brennkammer angibt, die zweite Schätzeinheit die zweite Temperatur auf der Basis des zweiten Modells schätzt, das ein Wärmegleichgewicht unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine angibt, und die Korrektureinheit die erste Temperatur unter Verwendung eines Korrekturkoeffizienten, der auf der Basis eines Verhältnisses zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur bestimmt ist, korrigiert.
Die Gasturbinensteuervorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend: eine Eingabewert-Korrektureinheit, die dazu ausgestaltet ist, zumindest einen von Schätzwerten, die in das erste Modell einzugeben sind, unter Verwendung eines Schätzwerts, der durch die Berechnung unter Verwendung des zweiten Modells erlangt ist, zu korrigieren.
Eine Gasturbinenanlage umfassend die Gasturbinensteuervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
Ein Gasturbinensteuerverfahren umfassend: Schätzen einer ersten Temperatur, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem ersten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Brennstoffströmungsrate zu einer Gasturbine ist, Schätzen einer zweiten Temperatur, welche ein Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert ist, basierend auf einem zweiten Modell, welches ein physikalisches Modell unter Verwendung einer Abgastemperatur der Gasturbine ist, und Korrigieren der ersten Temperatur auf der Basis der zweiten Temperatur, um einen Turbineneinlasstemperatur-Schätzwert zu berechnen.