DE112018005654T5 - Steuervorrichtung, gasturbine, steuerverfahren und programm - Google Patents

Steuervorrichtung, gasturbine, steuerverfahren und programm Download PDF

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Keisuke Yamamoto
Kazushige TAKAKI
Makoto Kishi
Shinya Uchida
Hisashi Nakahara
Hikaru Katano
Yoshikazu Ui
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Abstract

Eine Steuervorrichtung wählt und führt eine normale Steuerung der Ausgabe eines Treibstoffströmungsratenbefehlswerts durch Regelung beruhend auf einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einem tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, oder eine Lastverringerungssteuerung der Ausgabe des Treibstoffströmungsratenbefehlswerts zur Verringerung einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit durch, ohne eine Regelung auszuführen, und führt parallel zur Ausführung der Lastverringerungssteuerung, wenn die Lastverringerungssteuerung ausgewählt ist, eine Steuerung zur Verringerung einer in einen Verdichter der Gasturbine strömenden Flussrate von Luft durch, so dass sich ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einstellt.

Description

  • [Technischer Bereich]
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung, eine Gasturbine, ein Steuerverfahren und ein Programm.
  • Es wird die Priorität der japanische Patentanmeldung Nr. 2017-253217 beansprucht, die am 28. Dezember 2017 eingereicht wurde, und deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
  • [Stand der Technik]
  • Wenn in einem Gasturbinenkraftwerk eine Anomalie auftritt, kann als Gegenmaßnahme eine Last abgeschaltet werden. Wenn eine Last abgeschaltet wird, stoppt eine Gasturbine. Um wieder Leistung aus dem Kraftwerk zu liefern, muss die Gasturbine neu gestartet werden. Aus diesem Grund kann ein Leistungsgroßhändler eine Gelegenheit verpassen, Gewinne aus der Leistungserzeugung zu erzielen, bis die Gasturbine nach dem Abschalten der Last wieder anläuft, um wieder Leistung liefern zu können. In dieser Hinsicht besteht die Notwendigkeit eines Betriebs, bei dem der Betrieb auch bei Auftreten einer Anomalie in einem Zustand fortgesetzt wird, in dem ohne Anhalten der Gasturbine die Last gesenkt und nach Abschluss einer Gegenmaßnahme gegen die Anomalie wieder eine Nennleistung erreicht wird. Wenn ein solcher Betrieb durchgeführt werden kann, kann ein Leistungsgroßhändler vermeiden, eine Gelegenheit zur Leistungserzeugung zu verpassen.
  • In Patentliteratur 1 wird ein Verfahren zur Steuerung einer Treibstoffverteilung für eine Vielzahl von Treibstoffsystemen zum Zeitpunkt einer Lastabschaltung offenbart. Nach der Steuerverfahren in Patentliteratur 1 ist es möglich, ein versehentliches Feuer in einer Brennkammer zum Zeitpunkt einer Lastabschaltung zu verhindern.
  • [Zitierliste]
  • [Patentliteratur]
  • [Patentliteratur 1]
  • Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2014-159786
  • [Zusammenfassung der Erfindung]
  • [Technisches Problem]
  • Um den vorgenannten Betrieb anstelle einer Lastabschaltung zu realisieren, muss der Betrieb einer Gasturbine zur Gewährleistung der Sicherheit oder zum Schutz der Instrumente während einer schnellen Lastverringerung, z.B. mit einer Rate von 800% oder mehr pro Minute, fortgesetzt werden. Um diesen Betrieb zu realisieren, gibt es technische Probleme, wie z.B. 1) Verringerung einer Luftansaugmenge eines Kompressors bei gleichzeitiger Vermeidung eines Druckstoßes im Kompressor und 2) Verhinderung eines versehentlichen Feuers in einer Brennkammer. Eine Technologie zur Lösung dieser technischen Probleme wurde bisher noch nicht zur Verfügung gestellt.
  • Die vorliegende Erfindung bietet eine Steuervorrichtung, eine Gasturbine, eine Steuerverfahren und ein Programm, die in der Lage sind, die oben beschriebenen Probleme zu lösen.
  • [Lösung des Problems]
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, die eine Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit enthält, die so konfiguriert ist, dass sie eine normale Steuerung zur Berechnung eines Treibstoffflussratenbefehlswerts durch Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einem tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine auswählt und ausführt, sowie eine Lastverringerungssteuerung zur Berechnung des Treibstoffflussratenbefehlswerts zur Verringerung einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit ohne Ausführung von Regelung; und eine Luftansaugflussratensteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Steuerung der Verringerung einer Luftflussrate, die in einen Kompressor der Gasturbine strömt, so durchführt, dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einstellt, parallel zu der Lastverringerungssteuerung, die von der Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit ausgeführt wird.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ändert die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit bei Wahl der Lastverringerungssteuerung eine Verringerungsrate, bei der der Treibstoffflussratenbefehlswert in Abhängigkeit von einer atmosphärischen Lufttemperatur auf einen der Zielausgabe entsprechenden Wert verringert wird.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist bei Auswahl der Lastverringerungssteuerung eine Differenz zwischen der ersten Zeit, die benötigt wird, bis der Treibstoffflussratenbefehlswert auf einen der Zielausgabe entsprechenden Wert abgesenkt ist, und einer zweiten Zeit, die benötigt wird, bis die in den Kompressor einströmende Luft auf einen vorgegebenen Zielflussrat abgesenkt ist, gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegen die erste Zeit und die zweite Zeit in einem Bereich von zwei bis fünf Sekunden.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist bei Wahl der Lastverringerungssteuerung die Verringerungsrate einer Ausgabe der Gasturbine höher als 100% pro Minute.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt bei Auswahl der Lastverringerungssteuerung die Verringerungsrate einer Ausgabe der Gasturbine in einem Bereich von 800% pro Minute bis 2.0000% pro Minute.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung liegt bei Wahl der Lastverringerungssteuerung die Zielausgabe der Gasturbine in einem Bereich von 30% bis 40% einer NennAusgabe der Gasturbine.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung umfasst die Steuervorrichtung ferner eine Treibstoffverteilungssteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Stoppsteuerung des Stoppens der Treibstoffzufuhr aus einer ersten Düse einer Mehrzahl von in einer Brennkammer vorgesehenen Düsen, die auf einer am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite vorgesehen sind, zu einem Zeitpunkt, zu dem der Treibstoffflussratenbefehlswert einen Wert erreicht, der der Zielausgabe in einem Fall entspricht, in dem in der Brennkammer der Gasturbine während der Lastverringerungssteuerung eine anomale Verbrennung auftritt, und eine Verteilungsschaltsteuerung ausführt, bei der ein Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnis zwischen den verbleibenden Düsen, mit Ausnahme der ersten Düse, auf ein Verteilungsverhältnis nach der Stoppsteuerung umgeschaltet wird.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung führt die Treibstoffverteilungssteuereinheit eine Korrektur des Ausgleichs einer durch Unterbrechung der Treibstoffzufuhr aus der ersten Düse vorübergehend gesunkenen Treibstoffzufuhrmenge hinsichtlich des Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnisses für die Düsen der übrigen Düsen, mit Ausnahme der ersten Düse, zur Bildung einer vorgemischten Flamme zum Beibehalten einer von der Brennkammer gebildeten vorgemischten Verbrennungsflamme durch.
  • Nach dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung enthält die Steuervorrichtung ferner eine zweite Treibstoffverteilungssteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Korrektur eines Treibstoffverteilungsverhältnisses für eine zweite Düse der Vielzahl von Düsen, die in der Brennkammer der Gasturbine vorgesehen sind, durchführt, um zu vermeiden, dass eine Beziehung zwischen einem Verbrennungslastbefehlswert, der einer Last zu einem Zeitpunkt während der Lastverringerungssteuerung entspricht, und dem Treibstoffverteilungsverhältnis für die zweite Düse zu diesem Zeitpunkt zu einer Beziehung wird, die eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verbrennungsvibrationen aufweist, was das Treibstoffverteilungsverhältnis für die zweite Düse in Bezug auf Verbrennungsschwingungen betrifft.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gasturbine vorgesehen, die einen Kompressor, eine Brennkammer, eine Turbine und eine der oben beschriebenen Steuervorrichtungen umfasst.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren vorgesehen, das einen Schritt zur Auswahl und Ausführung einer normalen Steuerung, zur Berechnung eines Treibstoffflussratenbefehlswertes durch Regelung basierend auf einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einem tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, und eine Lastverringerungssteuerung, zur Berechnung des Treibstoffflussratenbefehlswertes zur Verringerung einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit, ohne Ausführung von einer Regelung umfasst, und einen Schritt zur Durchführung einer Regelung zur Verringerung einer in einen Kompressor der Gasturbine einströmenden Flussrate von Luft, so dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einstellt, parallel zur Ausführung der Lastverringerungssteuerung.
  • Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Programm vorgesehen, mit dem ein Computer arbeitet: als Mittel zur Auswahl und Ausführung einer normalen Steuerung, zur Berechnung eines Treibstoffflussratenbefehlswertes durch Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einem tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, und einer Lastverringerungssteuerung, zur Berechnung des Treibstoffflussratenbefehlswertes zur Verringerung einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit, ohne Ausführung von einer Regelung, und als Mittel zur Durchführung der Steuerung der Verringerung einer in einen Kompressor der Gasturbine strömenden Flussrate von Luft, so dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einstellt, parallel zur Ausführung der Lastverringerungssteuerung.
  • [Vorteilhafte Wirkungen von Erfindungen]
  • Nach der Steuervorrichtung, der Gasturbine, dem Steuerverfahren und dem oben beschriebenen Programm kann eine Ausgabe schnell verringert werden, während ein Druckstoß im Kompressor oder ein versehentliches Feuer in der Brennkammer verhindert wird, so dass der Betrieb der Gasturbine fortgesetzt werden kann.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Systemschema einer Gasturbinenanlage in einer Erfindungsgemäßen Ausführungform.
    • 2 ist ein erster Querschnitt einer Brennkammer in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils der Brennkammmr in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 4 ist eine zweite Querschnittsansicht der Brennkammer in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 5 ist ein Blockschaltbild einer Steuervorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • Bild 6 ist eine Ansicht zur Beschreibung einer Steuervorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 7 ist eine Ansicht zur Darstellung eines Beispiels zur Steuerung eines Treibstoffflussratenbefehlswertes in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung eines IGV-Winkels in der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
    • 9 ist eine erste Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung eines Treibstoffflussratenbefehlswerts in der erfindungsgemäßen darstellt.
    • 10 ist eine zweite Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung einer Treibstoffdüse in der erfindungsgemäßen Ausführungsform darstellt.
    • 11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Zusammenhangs zwischen einem Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnis und einem CLCSO bei Laständerung darstellt.
    • 12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel für die Steuerung in der erfindungsgemäßen Ausführungform zeigt.
    • 13 zeigt Zeitdiagramme von Steuerwerten und Zustandsgrößen bei Ausführung der Steuerung in der erfindungsgemäßen Ausführungform.
    • Bild 14 ist eine Ansicht zur Beschreibung von Wirkungen der Steuerung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
    • 15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration der Hardware der Steuervorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausführung darstellt.
  • [Beschreibung der Ausführungsformen]
  • <Ausführungsform>
  • Im Folgenden wird eine Sofort-Lastverringerungssteuerung einer Gasturbine nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform anhand der 1 bis 15 beschrieben.
  • 1 ist ein Systemschema einer Gasturbinenanlage in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine erste Querschnittsansicht einer Brennkammer in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptteils der Brennkammer in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführungsform eine Gasturbine 10 und einem Stromgenerator 29, der von der Gasturbine 10 angetrieben wird und Strom erzeugt. Die Gasturbine 10 umfasst einen Kompressor 11, der Luft verdichtet, eine Brennkammer 31, die den Treibstoff F in der vom Kompressor 11 verdichteten Luft verbrennt und Verbrennungsgas erzeugt, und eine Turbine 21, die von einem Hochtemperatur/Hochdruck-Verbrennungsgas angetrieben wird.
  • Der Kompressor 11 hat einen Kompressorrotor 13, der sich um eine Achse dreht, ein Kompressorgehäuse 12, das diesen Kompressorrotor 13 drehend abdeckt, und eine Einlaßleitschaufel (IGV) 14, die in einem Ansaugkanal dieses Kompressorgehäuses 12 vorgesehen ist. Der IGV 14 hat eine Vielzahl von Leitschaufeln 15 und einen Treiber 16, der die Vielzahl von Leitschaufeln 15 antreibt, und der IGV 14 steuert den Volumenstrom der in das Kompressorgehäuse 12 angesaugten Luft.
  • Die Turbine 21 hat einen Turbinenrotor 23, der sich aufgrund des Verbrennungsgases aus der Brennkammer 31 um die Achse dreht, und ein Turbinengehäuse 22, das diesen Turbinenrotor 23 drehfähig abdeckt. Der Turbinenrotor 23 und der Kompressorrotor 13 drehen sich um dieselbe Achse und sind miteinander verbunden, wodurch sie einen Gasturbinenrotor 28 bilden. Ein Rotor des Stromgenerators 29 ist mit diesem Gasturbinenrotor 28 verbunden.
  • Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Brennkammer 31 einen Außenzylinder 32, der am Turbinengehäuse 22 befestigt ist, einem Verbrennungszylinder (oder einem Endzylinder) 33, der innerhalb des Turbinengehäuses 22 angeordnet ist und Verbrennungsgas in einen Verbrennungsgasströmungskanal der Turbine 21 leitet, und einem Treibstoffversorger 41, der das Innere dieses Verbrennungszylinders 33 mit Treibstoff und Luft versorgt.
  • Wie in 2 dargestellt ist, hat der Treibstoffversorger 41 einen inneren Zylinder 42, einen Zündbrenner 43, der auf einer Mittelachse des inneren Zylinders 42 angeordnet ist, eine Vielzahl von Hauptbrennern 53, die in gleichen Abständen in Umfangsrichtung um diesen Zündbrenner 43 herum angeordnet sind, und eine Hutdüse 51 (top hat nozzle), die auf einer inneren Umfangsseite des äußeren Zylinders 32 und einer äußeren Umfangsseite des inneren Zylinders 42 angeordnet ist. Danach wird in einer Richtung, in der sich die Mittelachse des inneren Zylinders 42 erstreckt, eine Seite, zu der das Verbrennungsgas G innerhalb des Verbrennungszylinders 33 strömt, als stromabwärtige Seite und eine dazu entgegengesetzte Seite als stromaufwärtige Seite bezeichnet.
  • Der Pilotbrenner 43 hat eine Pilotdüse 44, die auf der Mittelachse des inneren Zylinders 42 angeordnet ist, und eine zylindrische Pilotführung 45, die einen Außenumfang der Pilotdüse 44 umgibt und koaxial zur Pilotdüse 44 vorgesehen ist. Am Außenumfang der Pilotdüse 44 ist ein Pilotluftstromkanal 48 zur Umwälzung der Pilotluft Ap ausgebildet, der durch die Pilotführung 45 gebildet wird. Zum Beispiel sind mehrere Pilot-Wirbler 43a am Außenumfang der Pilotdüse 44 in gleichen Abständen in Umfangsrichtung installiert. Diese Pilot-Wirbler 43a erzeugen einen Wirbel (Drallströmung) in der im Pilotluftstromkanal 48 zirkulierenden Pilotluft Ap und fördern die Vermischung der Pilotluft mit dem aus der Pilotdüse 44 austretenden Pilottreibstoff Fp.
  • Der aus der Pilotdüse 44 eingespritzte Pilottreibstoff Fp wird in der aus diesem Pilotluftstromkanal 48 ausströmenden Pilotluft Ap verbrannt und bildet eine vorgemischte Flamme 49.
  • Der Hauptbrenner 53 hat einen zylindrischen Hauptluftinnenzylinder 55, der den Außenumfang eines Pilotluftzylinders 45 umgibt, einen zylindrischen Hauptluftaußenzylinder 56, der den Außenumfang des Hauptluftinnenzylinders 55 umgibt, Trennwandplatten 57, die einen ringförmigen Raum zwischen der Außenumfangsseite des Hauptluftinnenzylinders 55 und der Innenumfangsseite des Hauptluftaußenzylinders 56 in Umfangsrichtung in eine Vielzahl von Räumen unterteilen, und Hauptdüsen 54, die zwischen einer Vielzahl von Trennwandplatten 57 angeordnet sind. Eine Vielzahl von Räumen, die durch den Hauptluftinnenzylinder 55, den Hauptluftaußenzylinder 56 und die Vielzahl von Trennplatten 57 festgelegt sind, bilden Hauptluftströmungskanäle 58, in denen Druckluft Ac vom Kompressor 11 als Hauptluft Am strömt. Der Haupttreibstoff Fm wird aus den Hauptdüsen 54, die innerhalb der Hauptluftströmungskanäle 58 angeordnet sind, in die Hauptluft Am eingespritzt, die in den Hauptluftströmungskanälen 58 strömt. Aus diesem Grund strömt vorgemischtes Gas, in dem die Hauptluft Am und der Haupttreibstoff Fm gemischt sind, auf der stromabwärtigen Seite der Spitzen (stromabwärtige Enden) der Hauptdüsen 54 innerhalb der Hauptluftströmungskanäle 58. Dieses vorgemischte Gas wird verbrannt (Vormischverbrennung), wenn es aus den Hauptluftströmungskanälen 58 ausströmt, und bildet eine vorgemischte Verbrennungsflamme 59. Die oben beschriebene vorgemischte Flamme 49 spielt eine Rolle bei der Erhaltung dieser vorgemischten Verbrennungsflamme 59.
  • Ein Raum zwischen der Innenumfangsseite des Außenzylinders 32 und der Außenumfangsseite des Innenzylinders 42 bildet einen Druckluftströmungskanal 52 zur Führung der Druckluft Ac vom Kompressor 11 in den Innenzylinder 42. Die Zylinderdüse 51 spritzt den Zylinder-Treibstoff Ft in diesen Druckluftströmungskanal 52 ein. Aus diesem Grund wird bei der Einspritzung des Zylinder-Treibstoffs Ft in den Druckluftströmungskanal 52 der Zylinder-Treibstoff Ft in die Hauptluft Am und die Steuerluft Ap eingebunden.
  • Wie in den 1 und 2 dargestellt ist, enthält die Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführung ferner eine Pilottreibstoffleitung 61 zum Senden des Pilottreibstoffs Fp zur Pilotdüse 44, eine Haupttreibstoffleitung 62 zum Senden des Haupttreibstoffs Fm zu den Hauptdüsen 54, eine Zylinder-Treibstoffleitung 63 zum Senden des Zylinder-Treibstoffs Ft zur Zylinderdüse 51, ein Pilotflussratenregelventil 65, das die Flussrate des Pilottreibstoffs Fp regelt, ein Haupt-Flussratenregelventil 66, das die Flussrate des Haupttreibstoffs Fm regelt, ein Zylinder-Flussratenregelventil 67, das die Flussrate Zylinder-Treibstoffs Ft regelt, und eine Steuervorrichtung 100, die den Betrieb und dergleichen dieser Pilotflussratenregelventil 65, 66 und 67 steuert.
  • Die gesamte Pilottreibstoffleitung 61, die Haupt-Treibstoffleitung 62 und die Zylinder-Treibstoffleitung 63 sind Leitungen, die von einer Treibstoffleitung 60 abzweigen. Das Pilotflussratenregelventil 65 befindet sich in der Pilottreibstoffleitung 61, das Haupt-Flussratenregelventil 66 in der Haupt-Treibstoffleitung 62 und das Zylinder-Flussratenregelventil 67 in der Zylinder-Treibstoffleitung 63.
  • Wie in 1 dargestellt ist, enthält die Gasturbinenanlage der vorliegenden Ausführung ferner ein Drehfrequenz-Messgerät 71 zur Messung einer Drehfrequenz N des Gasturbinenrotors 28, ein Ausgabemessgerät 72 zur Messung einer Ausgabe des Stromgenerators 29, ein Thermometer 73 zur Messung einer atmosphärischen Lufttemperatur, die eine Temperatur der vom Kompressor 11 angesaugten Luft A ist, ein Manometer 74 zum Messen eines atmosphärischen Drucks Pi, der ein Druck der vom Kompressor 11 angesaugten Luft ist, ein Thermometer 75 zum Messen einer Schaufelwegtemperatur Tb, die eine Temperatur des Verbrennungsgases unmittelbar nach einer Endstufe in der Turbine 21 ist, und ein Thermometer 76 zum Messen einer Temperatur Te des Abgases innerhalb eines Abgaskanals auf der stromabwärtigen Seite der Endstufe in der Turbine 21.
  • 4 ist eine zweite Querschnittsansicht der Brennkammer in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 4 ist eine Ansicht, die schematisch einen Querschnitt senkrecht zu einer Richtung zeigt, in der das Verbrennungsgas G der Brennkammer 31 strömt. Wie in 4 dargestellt ist, ist die Pilotdüse 44 in der Mitte der Brennkammer 31 vorgesehen, und drei Hauptdüsen 54 (erste Hauptdüsen 54a) sind in Umfangsrichtung nebeneinander auf der äußeren Umfangsseite dieser Pilotdüse 44 vorgesehen. Ferner sind in der Brennkammer 31 fünf Hauptdüsen 54 (zweite Hauptdüsen 54b) nebeneinander in Umfangsrichtung auf der äußeren Umfangsseite der Pilotdüse 44 vorgesehen. Die Anordnung bzw. die Anzahl der Düsen kann in geeigneter Weise eingestellt werden.
  • 5 ist ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung.
  • Wie aus dem Diagramm hervorgeht, enthält die Steuervorrichtung 100 eine Eingangsempfangseinheit 101, eine Sensorinformationserfassungseinheit 102, eine Anomalitätserfassungseinheit 103, eine Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104, eine Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105, eine Flussratenregelventilsteuereinheit 106, eine IGV-Winkelsteuereinheit 107 und eine Speichereinheit 108. Die Steuervorrichtung 100 besteht aus einem Computer.
  • Die Eingangsempfangseinheit 101 empfängt einen Eingang einer Befehlsvorgangs von einem Benutzer oder Eingaben verschiedener Signale von anderen Vorrichtungen. Beispielsweise empfängt die Eingangsempfangseinheit 101 die Eingabe eines Signals (Sofort-Lastverringerungssteuersignal), das anzeigt, dass eine Sofort-Lastverringerungssteuerung ausgeführt wird.
  • Die Sensorinformationserfassungseinheit 102 erfasst einen von jedem der in der Gasturbinenanlage enthaltenen Sensoren gemessenen Wert. Beispielsweise erfasst die Sensorinformationserfassungseinheit 102 einen vom Ausgabemessgerät 72 gemessenen Ausgabewert des Stromgenerators 29 oder eine vom Thermometer 73 gemessene atmosphärische Lufttemperatur.
  • Beispielsweise erkennt die Anomalitätserfassungseinheit 103 das Auftreten einer anomalen Verbrennung auf der Grundlage des Wertes (Schaufelwegtemperatur Tb), der vom Thermometer 75 gemessen und von der Sensorinformationserfassungseinheit 102 erfasst wird. Wenn z.B. die Schaufelbahntemperatur Tb pro Zeiteinheit um einen vorbestimmten Wert oder mehr schwankt, stellt die Anomalitätserfassungseinheit 103 fest, dass eine anomale Verbrennung aufgetreten ist.
  • Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechnet einen Treibstoffflussratenbefehlswert durch Auswahl einer der folgenden Möglichkeiten: normale Steuerung der Berechnung des Treibstoffflussratenbefehlswerts durch Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe der Gasturbine 10 und Sofort-Lastverringerungssteuerung der Berechnung des Treibstoffflussratenbefehlswerts zur Verringerung der Ausgabe der Gasturbine 10 auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten Zeit ohne Durchführung einer Regelung. Die vorgegebene Zeit liegt z.B. in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden. Diese Zeit ist eine geeignete Zeit, um ein versehentliches Feuer oder eine anomale Verbrennung in der Brennkammer 31 zu vermeiden. Zum Beispiel ist die vorgegebene Zielausgabe eine Leistung, die 30% bis 40% entspricht, wenn die Nennleistung 100% beträgt. In dieser Vorgabe wird die Steuerung der Verringerung der Leistung auf etwa 30% bis 40% innerhalb von 2 bis 5 Sekunden als Sofort-Lastverringerungssteuerung bezeichnet.
  • Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung wird die Ausgabe des Stromgenerators 29 mit einer Rate im Bereich von 800 bis 2.000 %/min und 13 bis 33 %/min verringert. Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung schaltet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 in Abhängigkeit von der atmosphärischen Lufttemperatur eine Verringerungsrate, bei der eine Ausgabe der Gasturbine 10 auf die Zielausgabe verringert wird.
  • Beispielsweise ist bekannt, dass eine auf ca. 35% verringerte Last eine Last ist, mit der eine anomale Verbrennung vermieden werden kann und die eine stabile Verbrennung ermöglicht. Es ist auch bekannt, dass das Risiko eines Kompressorschlags zunimmt, wenn die für eine Lastverringerung benötigte Zeit zwei Sekunden oder kürzer wird, und das Risiko eines Instrumenten-Burnouts aufgrund einer anomalen Verbrennung steigt, wenn es fünf Sekunden oder länger wird. Hier wird als Beispiel eine Last auf etwa 30% bis 40% eingestellt. Solange die Last jedoch eine anomale Verbrennung vermeiden und eine stabile Verbrennung ermöglichen kann, kann die Sofort-Lastverringerungssteuerung der vorliegenden Ausführung zur Steuerung der Verringerung einer Last auf z.B. 50% oder mehr innerhalb einer vorgegebenen Zeit angewendet werden.
  • Beispielsweise berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 ein Verteilungsverhältnis für die Pilotdüse 44 aus einer Funktion, die eine Beziehung zwischen einer in der Speichereinheit 108 gespeicherten Turbineneinlasstemperatur auf der Grundlage der Turbineneinlasstemperatur (Temperatur des in die Turbine 21 strömenden Verbrennungsgases) und dem Verteilungsverhältnis (PLB-Verhältnis) des der Pilotdüse 44 zugeführten Treibstoffs festlegt. In ähnlicher Weise berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 das Verteilungsverhältnis des der Zylinderdüse 51 zugeführten Treibstoffs aus einer Funktion, die eine Beziehung zwischen der Turbineneintrittstemperatur und dem Verteilungsverhältnis (TH-Verhältnis) des der Zylinderdüse 51 zugeführten Treibstoffs festlegt. Ferner berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 das Verteilungsverhältnis des den übrigen Hauptdüsen 54 (den ersten Hauptdüsen 54a und den zweiten Hauptdüsen 54b) zugeführten Treibstoffs, indem sie die Summe der Verteilungsverhältnisse für die Pilotdüse 44 und die Zylinderdüse 51 von 100% subtrahiert. Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 berechnet den Treibstoffflussratenbefehlswert für jedes der Treibstoffsysteme durch Multiplikation des von der Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechneten Treibstoffflussratenbefehlswerts mit dem Verteilungsverhältnis für jedes der Treibstoffsysteme (die Pilottreibstoffleitung 61, die Haupt-Treibstoffleitung 62 und die Zylinder-Treibstoffleitung 63). Wenn der Treibstoffflussratenbefehlswert für jedes der Treibstoffsysteme berechnet wird, gibt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 die entsprechenden Werte an die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 aus.
  • Die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 berechnet die Ventilöffnungspositionen der Flussratenregelventile (des Pilotflussratenregelventils 65, des Zylinder-Flussratenregelventile 67 und des Haupt-Flussratenregelventile 66), die in den jeweiligen Treibstoffsystemen vorgesehen sind, auf der Grundlage des Treibstoffflussratenbefehlswerts für jedes der Treibstoffsysteme. Insbesondere berechnet die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 auf der Grundlage des für jedes der Flussratenregelventile vorbereiteten Treibstoffflussratenbefehlswerts, eines Einlassdrucks und eines Auslassdrucks des Flussratenregelventils, einer Treibstoffdichte und einer Treibstofftemperatur die Ventilöffnungsposition für jedes der Flussratenregelventile unter Verwendung einer Funktion oder dergleichen, die von der Speichereinheit 108 gespeichert wird, die die diesen Parametern entsprechenden Ventilöffnungspositionen berechnet. Darüber hinaus steuert die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 das Pilotflussratenregelventil 65, das Zylinder-Flussratenregelventil 67 und das Haupt-Flussratenregelventil 66 auf der Grundlage der berechneten Ventilöffnungspositionen.
  • Wenn die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die normale Steuerung ausführt, regelt die IGV-Winkelsteuereinheit 107 den Öffnungsgrad des IGV in Abhängigkeit von einer Ausgabe der Gasturbine 10. Wenn die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Sofort-Lastverringerungssteuerung ausführt, steuert die IGV-Winkelsteuereinheit 107 den Öffnungsgrad des IGV 14 so, dass sich ein Luft-Treibstoff-Verhältnis in der Brennkammer 31 innerhalb eines geeigneten vorgegebenen Bereichs einpendelt (Bereich, in dem kein versehentliches Feuer oder anomale Verbrennung auftritt). Konkret wird der Öffnungsgrad des IGV 14 von dem Öffnungsgrad zum Zeitpunkt des Beginns der Sofort-Lastverringerungssteuerung auf den Öffnungsgrad (z.B. vollständig geschlossen) geändert, der einer Ausgabe zum Zeitpunkt einer Lastabnahme während einer Zeit entspricht, die ungefähr der Zeit (2 bis 5 Sekunden) entspricht, während der die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 eine Last verringert.
  • Die Specihereinheit 108 speichert verschiedene Arten von Daten.
  • 6 ist eine Ansicht zur Beschreibung eine Steuerverfahrens der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 6 zeigt einen Zusammenhang zwischen einem Treibstoffflussratenbefehlswert CSO und dem Öffnungsgrad des IGV 14, wenn eine Last bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform während 2 bis 5 Sekunden von 100% (vor Beginn der Regelung) auf 35% abgesenkt wird.
  • Das obere Diagramm in 6 zeigt einen Verlauf der von der Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechneten Treibstoffflussratenbefehlswert-Steuersignalausgabe (CSO) zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung. Im oberen Diagramm zeigt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse die Größe des CSO an. Die Größe des Treibstoffflussratenbefehlswerts CSO und eine Ausgabe der Gasturbine 10 stehen in einem positiven Verhältnis zueinander. Wenn der CSO steigt, steigt auch die Ausgabe der Gasturbine 10. Darüber hinaus nimmt bei einem bestimmten Ausgabewert der Wert des CSO ab, wenn die atmosphärische Lufttemperatur eine höhere Temperatur erreicht, und der Wert des CSO steigt an, wenn die atmosphärische Lufttemperatur eine niedrige Temperatur erreicht. Das heißt, selbst wenn die gleiche Ausgabe von der Gasturbine 10 erbracht wird, variiert der Wert des CSO in Abhängigkeit von der atmosphärischen Lufttemperatur. Die Kurve L1 im oberen Diagramm von 6 zeigt einen CSO-Wert an, wenn die atmosphärische Lufttemperatur 10°C beträgt, und die Kurve L2 zeigt einen CSO-Wert an, wenn die atmosphärische Lufttemperatur 20°C beträgt. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechnet den CSO, der einer Ausgabe nach der Sofort-Lastverringerungsregelung entspricht, auf der Grundlage einer Ausgabe nach der Sofort-Lastverringerungsregelung und einer Funktion, die eine Beziehung zwischen dem CSO und einer Ausgabe der Gasturbine 10 vorgibt. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechnet die Verringerungsplaninformation des Treibstoffflussratenbefehlswerts CSO auf der Grundlage der CSOs vor und nach der Sofort-Lastverringerungssteuerung und der Zeit (vorgegebene Zeit in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden) für die Verringerung einer Leistung. Beispielsweise enthalten die Informationen zum Verringerungsplan die Werte der Treibstoffflussratenbefehlswerte für die jeweiligen vorgegebenen Zeiten hinsichtlich der Zeit für die Verringerung einer Ausgabe. Beispielsweise berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Verringerungsplaninformationen so, dass die CSO mit einer einheitlichen Verringerungsrate verringert wird, wie im oberen Diagramm von 6 dargestellt ist. Als ein weiteres Beispiel kann die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Verringerungsplaninformationen so berechnen, dass sich die CSO-Verringerungsrate z.B. in Übereinstimmung mit einer Zeit ändert, die vom Beginn der Sofort-Lastverringerungssteuerung an verstrichen ist.
  • Hier zeigt die Kurve L1' ein Beispiel für einen Fall, in dem der CSO durch die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 bei einer vorgegebenen Verringerungsrate unabhängig von der atmosphärischen Lufttemperatur verringert wird. Die Kurve L1' zeigt den Verlauf eines CSO, wenn der CSO mit der gleichen Rate wie bei einer atmosphärischen Lufttemperatur von 20°C verringert wird. In diesem Fall wird die CSO auf einen Wert verringert, der 35% der Leistung zu einem Zeitpunkt t3 entspricht. Wenn der Zeitpunkt des Erreichens eines Wertes, der 35% der Ausgabe entspricht, verzögert wird, steigt die Treibstoffzufuhrmenge relativ an, und es besteht daher die Sorge, dass eine Flammentemperatur überschritten werden könnte. Im Gegensatz dazu wird bei einer atmosphärischen Lufttemperatur von 20°C, wenn der CSO mit einer ähnlichen Geschwindigkeit verringert wird, wie in einem Fall, in dem die atmosphärische Lufttemperatur 10°C beträgt, der Zeitpunkt für das Erreichen eines Wertes, der 35% der Ausgabe entspricht, früher erreicht, und somit besteht die Wahrscheinlichkeit eines versehentlichen Feuers aufgrund der relativ verringerten Treibstoffzufuhrmenge. Wenn die Verringerungsrate des CSO unabhängig von der atmosphärischen Lufttemperatur auf diese Weise festgelegt wird, verschlechtert sich die Steuerbarkeit in Bezug auf eine Flamme der Brennkammer 31, so dass der Betrieb der Gasturbine 10 über einen Zeitraum vor und nach einer Sofort-Lastverringerung nicht fortgesetzt werden kann. Daher ändert die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Verringerungsrate des CSO in Abhängigkeit von der atmosphärischen Lufttemperatur. Dementsprechend wird das Flammentemperaturverhalten in der Brennkammer 31 stabil, so dass die Widerstandsfähigkeit gegen versehentliches Feuer verbessert werden kann.
  • Das untere Diagramm in 6 zeigt einen Verlauf des von der IGV-Winkelsteuereinheit 107 berechneten Öffnungsgrades des IGV 14 zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung. Im unteren Diagramm zeigt die horizontale Achse die Zeit und die vertikale Achse den Öffnungsgrad des IGV 14 an. Der Öffnungsgrad des IGV 14 und die Flussrate der in den Kompressor 11 einströmenden Luft stehen in einem positiven Verhältnis zueinander. Wenn der Öffnungsgrad des IGV 14 zunimmt, erhöht sich die Flussrate der Luft. Auch bei einer Beziehung zwischen der Ausgabe der Gasturbine 10 und dem Öffnungsgrad des IGV 14 besteht eine positive Korrelation zwischen beiden. Wenn die Ausgabe groß ist, wird der Öffnungsgrad erhöht, und wenn die Ausgabe niedrig ist, wird der Öffnungsgrad verringert. Die Kurve L3 im unteren Diagramm von 6 zeigt den vom IGV-Winkelsteuereinheit 107 berechneten Öffnungsgrad des IGV 14 an. Das IGV-Winkelsteuereinheit 107 berechnet den Öffnungsgrad des IGV 14, der einer Ausgabe nach der Sofort-Lastverringerungssteuerung entspricht, auf der Grundlage einer Ausgabe (entsprechend 35%) nach der Sofort-Lastverringerungssteuerung und einer Funktion, die das Verhältnis zwischen dem Öffnungsgrad des IGV 14 und der Ausgabe der Gasturbine 10 festlegt. Die IGV-Winkelsteuereinheit 107 berechnet die Verringerungsplaninformation zur Verringerung des Öffnungsgrades des IGV 14 von einem aktuellen Öffnungsgrad auf einen vorbestimmten Ziel-Öffnungsgrad (z.B. vollständig geschlossen) auf der Grundlage des Öffnungsgrades des IGV 14 vor und nach der Sofort-Lastverringerungssteuerung und der Zeit (2 bis 5 Sekunden) zur Verringerung der CSO. Zum Beispiel berechnet das IGV-Winkelsteuereinheit 107 die Verringerungsplaninformationen zur Verringerung des Öffnungsgrades mit einem einheitlichen Verhältnis, wie im unteren Diagramm von 6 dargestellt ist. Beispielsweise enthalten die Verringerungsplaninformationen Werte von IGV-Winkeln für die jeweils vorgegebenen Zeiten hinsichtlich der Zeit für die Verringerung des Öffnungsgrades. Darüber hinaus kann z.B. die IGV-Winkelsteuereinheit 107 die Verringerungsplaninformationen so berechnen, dass sich die Verringerungsrate des Öffnungsgrads in Übereinstimmung mit einer Zeit ändert, die vom Beginn der Sofort-Lastverringerungssteuerung an verstrichen ist.
  • Wenn die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 beginnt, den CSO zu verringern (Zeit t1), beginnt die IGV-Winkelsteuereinheit 107 gleichzeitig mit der Steuerung der Verringerung des Öffnungsgrades des IGV 14 (Zeit t1'). Alternativ kann unter Berücksichtigung einer Verzögerung von einer Ausgabe des CSO bis zur Durchführung der tatsächlichen Treibstoffsteuerung die Zeit t1' etwas später als die Zeit t1 liegen. Ferner schließt das IGV-Winkelsteuereinheit 107 den IGV 14 mit einer solchen Änderungsrate, dass Luft mit einer Flussrate, die ein Treibstoff-Luft-Verhältnis aufrechterhält, bei dem eine Flamme der Brennkammer 31 stabil ist, angesaugt werden kann. Für eine stabile Flamme der Brennkammer 31 ist es wünschenswert, dass die zur Verringerung des Öffnungsgrades des IGV 14 erforderliche Zeit und die zur Verringerung des CSO erforderliche Zeit miteinander übereinstimmen oder die Differenz zwischen den beiden Zeiten innerhalb eines vorgegebenen zulässigen Bereichs liegt. Mit anderen Worten, die IGV-Winkelsteuereinheit 107 verringert den Öffnungsgrad des IGV 14 mit einer solchen Änderungsrate, dass ein IGV-Zielöffnungsgrad innerhalb einer Zeit erreicht werden kann, in der eine Differenz (wenn die Zeit t1' verzögert wird, so viel Verzögerung, wie die Verzögerung eingeschlossen sein kann) zwischen einer Zeit t2, bei der die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Verringerung des CSO auf einen Zielwert beendet, und einer Zeit t2', bei der der Öffnungsgrad des IGV 14 den Zielwert erreicht, sich innerhalb eines zulässigen Bereichs einpendelt. Das heißt, die IGV-Winkelsteuereinheit 107 verringert den Öffnungsgrad des IGV 14 so, dass eine Differenz zwischen einem Zeitpunkt, zu dem die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Verringerung des CSO auf einen Zielwert beendet, und einem Zeitpunkt, zu dem die Strömungsrate der in den Kompressor 11 einströmenden Luft auf eine vorbestimmte Zielflußrate verringert wird, sich innerhalb eines vorbestimmten zulässigen Bereichs einpendelt.
  • Durch die in 6 beschriebene Steuerung kann, während eine Flamme der Brennkammer 31 in einem normalen Zustand gehalten wird, die Ausgabe der Gasturbine 10 sofort (innerhalb von 2 bis 5 Sekunden) auf etwa 35% verringert werden. Darüber hinaus kann auch nach der Leistungsverringerung der Betrieb mit der Leistung fortgesetzt werden.
  • Anschließend wird unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ein Beispiel für eine Konfiguration der Steuervorrichtung gemäß der in 6 beschriebenen Steuerung beschrieben.
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung eines Treibstoffflussratenbefehlswertes in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Bild 7 zeigt das Steuerverfahren für die normale Steuerung und die Sofort-Lastverringerungssteuerung durch die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 enthält eine PI-Steuerung 104a mit einer Funktion zum Überschreiben eines Steuerbefehlswerts und einen Schalter 104b mit einer Funktion zur Berechnung einer Verringerungsrate des CSO.
  • (Normale Steuerung)
  • Zum Zeitpunkt der normalen Steuerung berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 eine Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe der Gasturbine 10. Die PI-Steuerung 104a berechnet einen LDCSO-Ausgang (LDCSO = Load Limit Control Signal Output), um diese Abweichung auf Null zu setzen. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 berechnet nicht nur den LDCSO, bei dem es sich um einen auf einer Last basierenden Steuerzielwert handelt, sondern auch einen Steuerzielwert, der auf einer Drehzahl der Gasturbine basiert, einen Steuerzielwert, der auf einer Abgastemperatur basiert, einen Steuerzielwert, der auf einer Verbrennungsgastemperatur basiert, und ähnliches. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 wählt dabei den kleinsten Wert aus und legt den Wert als Treibstoffflussratenbefehlswert CSO fest. Ferner berechnet, wie oben beschrieben, die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 ein Treibstoffverteilungsverhältnis für jedes der Treibstoffsysteme, und die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 steuert die Öffnungsgrade des Pilotflussratenregelventils 65, des Zylinder-Flussratenregelventils 67 und des Haupt-Flussratenregelventils 66 in Übereinstimmung mit dem Treibstoffflussratenbefehlswert CSO und dem Verteilungsverhältnis. Entsprechend wird die der Brennkammer 31 zugeführte Treibstoffmenge gesteuert.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung)
  • Zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung, wenn ein Betrieb durch die PI-Steuerung durchgeführt wird, kann die Steuerung einen schnellen Abfall einer Last nicht auffangen. Daher wird die Ausgabe mit dem Schalter 104b von einer CSO, die einer Last von 100% entspricht, auf eine CSO, die einer Last von 35% entspricht, umgeschaltet. Darüber hinaus wird die Ausgabe der PI-Steuerung 104a veranlasst, den CSO entsprechend einer Last von 35% zu verfolgen, um einer schnellen Änderung zu folgen. Das heißt, der Schalter 104b erzeugt innerhalb von 2 bis 5 Sekunden einen LDCSO zur Verringerung der Ausgabe, und der LDCSO für die PI-Steuerung wird mit diesem LDCSO überschrieben.
  • Wenn die Eingangsempfangseinheit 101 ein Sofort-Lastverringerungseingangssteuersignal erhält, gibt die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 das Sofort-Lastverringerungseingangssteuersignal in den Schalter 104b ein. Folglich berechnet der Schalter 104b die Verringerungsrate der CSO auf der Grundlage der mit dem Thermometer 73 gemessenen atmosphärischen Lufttemperatur, dem CSO vor der Sofort-Lastverringerungssteuerung, dem CSO gemäß der atmosphärischen Lufttemperatur, die einer Last von 35% entspricht, und der Zeit (vorgegebene Zeit innerhalb von 2 bis 5 Sekunden) für die Verringerung des CSO. Die Zeit für die Verringerung des CSO und die Verringerungsrate (35%) einer Last werden im Voraus festgelegt.
  • Der Schalter 104b gibt für jede der vorgegebenen Zeiten auf der Grundlage der berechneten Verringerungsrate ein CSO- und ein Sofort-Lastverringerungssteuersignal an die PI-Steuerung 104a aus. Wenn ein Signal zur Sofort-Lastverringerung bei der Steuerung erfasst wird, überschreibt die PI-Steuerung 104a den durch die PI-Steuerung berechneten LDCSO mit dem CSO, der zusammen mit einem Signal zur Sofort-Lastverringerung bei der Steuerung erfasst wurde und der Lastverringerung folgt, und die PI-Steuerung 104a gibt einen überschriebenen Wert als LDCSO aus. Für die nachfolgende Steuerung gilt ein ähnlicher Prozess wie bei der normalen Steuerung.
  • Durch die in 7 beschriebene Steuerung kann die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 die Umschaltung der Steuerung zwischen der normalen Steuerung und der Sofort-Lastverringerungssteuerung durchführen. Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO, der zu jedem Zeitpunkt der sich bei einer Lastabnahme schnell ändernden Ausgaben einer Ausgabe entspricht. Demnach kann eine Ausgabe der Gasturbine 10 innerhalb einer vorgegebenen Zeit (innerhalb von 2 bis 5 Sekunden) auf etwa 35 % einer Nennlast verringert werden.
  • In 7 wurde ein Beispiel für eine Steuerung beschrieben, bei der ein CSO mit einer Verringerungsrate entsprechend einer atmosphärischen Lufttemperatur mit Hilfe eines LDCSO verringert wird, aber die Ausführungsform ist nicht darauf beschränkt. So kann z.B. ein Treibstoffflussratenbefehlswert CSO für jede der vorgegebenen Zeiten zur Realisierung einer Verringerungsrate in Übereinstimmung mit einer atmosphärischen Lufttemperatur in Bezug auf einen CSO berechnet werden, der nach einem Verfahren berechnet wird, das dem der normalen Steuerung ähnlich ist.
  • 8 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung eines IGV-Winkels in der Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 8 zeigt die IGV-Steuerung bei der normalen Steuerung und die Sofort-Lastverringerungssteuerung durch die IGV-Winkelsteuereinheit 107. Die IGV-Winkelsteuereinheit 107 umfasst einen Schalter 107a, eine Funktion 107b, die das Verhältnis zwischen der Ausgabe der Gasturbine 10 und dem Öffnungsgrad des IGV 14 festlegt, einen Schalter 107c und eine Steuerung 107d, die eine Änderungsrate des Öffnungsgrades des IGV 14 steuert.
  • (Normale Steuerung)
  • Zum Zeitpunkt der normalen Steuerung gibt es keine Eingabe eines momentanen, im Regelsignal abnehmenden Lastsignals. In diesem Fall wird eine gegenwärtige Ausgabe der Gasturbine 10 in den Schalter 107a eingegeben, und eine normale Öffnungsgradänderungsrate des IGV 14 wird in den Schalter 107c eingegeben. Zum Beispiel beträgt eine normale Öffnungsgradänderungsrate etwa 400 %/min. Die Funktion 107b berechnet einen IGV-Zielwinkel, der einer gegenwärtigen Ausgabe der Gasturbine 10 entspricht, und gibt ihn an die Steuerung 107d aus. Die Steuerung 107d erfasst den IGV-Zielwinkel und die normale Öffnungsgradänderungsrate und berechnet einen IGV-Winkelbefehlswert zum Ändern des Öffnungsgrads des IGV mit der normale Öffnungsgradänderungsrate von dem gegenwärtigen Öffnungsgrad zu dem IGV-Zielwinkel unter Verwendung dieser erfassten Werte und des gegenwärtigen Öffnungsgrads des IGV 14.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung)
  • Zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung wird ein Sofort-Lastverringerungseingabesteuersignal in den Schalter 107a und den Schalter 107c eingegeben. Folglich wird ein Ausgangssignal (z.B. entsprechend 35%) der Gasturbine 10 zum Zeitpunkt der Lastverringerungssteuerung in den Schalter 107a eingegeben, und eine Öffnungsgradänderungsrate des IGV 14 für eine Sofort-Lastverringerung wird in den Schalter 107c eingegeben. Eine Öffnungsgradänderungsrate für eine Sofort-Lastverringerung ist eine Rate (etwa 750 %/min bis 2.000 %/min), bei der eine Schaltzeit von einem vollständig geöffneten Zustand in einen vollständig geschlossenen Zustand innerhalb von 2 bis 5 Sekunden erreicht wird. Jedoch wird eine Rate der Raten innerhalb dieses Bereichs, bei der der Öffnungsgrad des IGV 14 auf einen Ziel-Öffnungsgrad verringert werden kann, wobei im Wesentlichen die gleiche Zeit benötigt wird wie die des CSO, im Voraus festgelegt, und dieser Wert wird eingegeben. Die Funktion 107b berechnet den IGV-Zielwinkel, der der Ausgabe der Gasturbine 10 (entsprechend 35%) zum Zeitpunkt einer Lastverringerung entspricht, und gibt ihn an die Steuerung 107d aus. Die Steuerung 107d erfasst den IGV-Zielwinkel und die Öffnungsgradänderungsrate für eine sofortige Lastabnahme und berechnet den IGV-Zielwinkelwert, mit dem der Öffnungsgrad des IGV 14 bei der Öffnungsgradänderungsrate für eine Sofort-Lastverringerung vom aktuellen Öffnungsgrad auf den IGV-Zielwinkel geändert werden kann, wobei diese erfassten Werte und der aktuelle Öffnungsgrad des IGV 14 verwendet werden.
  • Durch die in 8 beschriebene Steuerung kann das IGV-Winkelsteuereinheit 107 ein Umschalten zwischen der normalen Steuerung und der Sofort-Lastverringerungssteuerung vornehmen. Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung verringert das IGV-Winkelsteuergerät 107 den IGV-Winkel so, dass er mit dem durch die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 verringerten CSO synchronisiert wird. Dadurch kann auch bei einer schnellen Lastverringerung das Treibstoff-Luft-Verhältnis in einem angemessenen Bereich gehalten und ein versehentliches Feuer oder ähnliches in der Brennkammer 31 verhindert werden. Das IGV-Winkelsteuereinheit 107 kann die Öffnungsgradänderungsrate des IGV 14 in Abhängigkeit von der atmosphärischen Lufttemperatur ändern.
  • Als nächstes wird die Ansteuerung des Pilotflussratenregelventils 65 und des Zylinder-Flussratenregelventils 67 in der Sofort-Lastverringerungssteuerung beschrieben.
  • Wie nachfolgend beschrieben wird, wird bei der Ansteuerung des Pilotflussratenregelventils 65 und des Zylinder-Flussratenregelventils 67 zusätzlich zur normalen Ansteuerung und der Sofort-Lastverringerungssteuerung eine Sofort-Lastverringerungssteuerung bei einer begleitenden anomalen Verbrennung hinzugefügt. Beim Stand der Technik wird beim Auftreten einer anomalen Verbrennung aus Sicht des Geräteschutzes oft eine Lastabschaltung zum Abschalten einer Last durchgeführt. Wenn jedoch eine Last abgeschaltet wird, kann eine Gelegenheit zur Leistungserzeugung verpasst werden. Daher bietet die vorliegende Ausführungsform ein Steuerungsverfahren, bei dem der Instrumentenschutz durch die Sofort-Lastverringerungssteuerung anstelle einer Lastabschaltung erreicht wird. Dabei handelt es sich um eine Sofort-Lastverringerungssteuerung im Falle einer begleitenden anomalen Verbrennung. Wenn eine anomale Verbrennung aufgetreten ist und die anomale Verbrennung über einen längeren Zeitraum anhält, kommt es zu einer Beschädigung des Instruments, wie z.B. einem Düsenausbrand. Daher wird die Last innerhalb von ca. 4 Sekunden nach dem Erkennen einer anomalen Verbrennung auf ca. 35 % gesenkt, und die Steuerung des Absperrens der Treibstoffzufuhr von der Zylinderdüse 51 wird zu einem Zeitpunkt durchgeführt, zu dem die Lastverringerung abgeschlossen ist. Um ein Phänomen der versehentlichen Feuers zu vermeiden, bei dem eine Pilotflamme nicht zurückgehalten werden kann und abgeblasen wird, erfolgt die Steuerung der vorübergehend ansteigenden Treibstoffzufuhr zur Pilotdüse 44 zur gleichen Zeit, zu der die Treibstoffzufuhr von der Zylinderdüse 51 abgestellt wird.
  • 9 ist eine erste Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung einer Treibstoffdüse in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 9 zeigt die Verarbeitung der Berechnung einer Treibstoffzufuhrmenge aus der Zylinderdüse 51 in der normalen Steuerung und der Sofort-Lastverringerungssteuerung, die von der Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 und der Flussratenregelventilsteuereinheit 106 durchgeführt wird.
  • Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 enthält eine Funktion 105a, die eine Beziehung zwischen einem Verbrennungslastbefehlswert CLCSO und dem Verteilungsverhältnis (TH-Verhältnis) des Treibstoffs für die Zylinderdüse 51 und einen Schalter 105b vorgibt. Die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 enthält eine Ventilöffnungspositionsberechnungseinheit 106a, die einen Öffnungsgrad des Zylinder-Flussratenregelventils 67 berechnet.
  • (Normale Steuerung)
  • Zunächst berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 den Verbrennungslastbefehlswert CLCSO auf der Grundlage einer Turbinenausgabe der Turbine 21, eines IGV-Winkels und einer atmosphärischen Lufttemperatur. Der Verbrennungslastbefehlswert CLCSO ist ein Parameter, der eine positive Korrelation mit der Turbineneintrittstemperatur der Turbine 21 hat. Als nächstes berechnet die Funktion 105a das TH-Verhältnis für den Verbrennungslastbefehlswert CLCSO. Als nächstes berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 für ein Zylindersystem (top hat system), indem sie den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO mit dem TH-Verhältnis multipliziert.
  • In der Flussratenregelventilsteuereinheit 106 berechnet die Ventilöffnungspositionsberechnungseinheit 106a einen Ventilöffnungspositions-Zielwert für das Zylinder-Flussratenregelventil 67 auf der Grundlage des Treibstoffflussratenbefehlswerts für das Zylindersystem, des Einlassdrucks und des Auslassdrucks des Zylinder-Flussratenregelventils 67, der Treibstoffdichte und der Treibstofftemperatur.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung)
  • Zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung wird eine Vorlast (Bias) h1 für die Einstellung der Ventilöffnungsposition zu dem durch die Funktion 105a berechneten TH-Verhältnis addiert. Die Vorlast h1 ist ein vorbestimmter Korrekturbetrag, der erforderlich ist, um mit Verbrennungsvibrationen fertig zu werden, die bei einer schnellen Lastschwankung auftreten können. Ein Korrekturbetrag (Vorlast h1) zur Bewältigung von Verbrennungsvibrationen wird später zusammen mit der Steuerung des Pilotflussratenregelventils 65 beschrieben. Für die sukzessive Verarbeitung gilt ein ähnlicher Prozess wie bei der normalen Steuerung.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung im Falle einer anomalen Verbrennung)
  • Wenn zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung eine anomale Verbrennung aufgetreten ist, wird die Steuerung der vorgenannten „Sofort-Lastverringerungssteuerung“ so lange durchgeführt, bis die CSO auf einen vorgegebenen Zielwert verringert ist (z.B. die CSO, die 35 % einer Leistung entspricht). Wenn der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht, erzeugt die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 ein Signal, das anzeigt, dass der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht hat, und gibt das Signal an die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 aus. In der Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 105 wird in den Schalter 105b ein Signal eingegeben, das anzeigt, dass der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht hat (im Diagramm: „CSO HAT DEN WERT ENTSPRECHEND DER LAST BEI 35% ERREICHT“). Folglich gibt der Schalter 105b das TH-Verhältnis von 0% aus. Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 gibt Null als Treibstoffflussratenbefehlswert für das Zylindersystem an die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 aus. Folglich wird der von der Flussratenregelventilsteuereinheit 106 berechnete Zielwert für die Ventilöffnungsposition für das Zylinder-Flussratenregelventil 67 auf 0% gesetzt, und das Zylinder-Flussratenregelventil 67 wird geschlossen. Dementsprechend wird die Treibstoffzufuhr von der Zylinderdüse 51 abgesperrt. Wenn der CSO durch die Sofort-Lastverringerungssteuerung auf den vorgegebenen Zielwert verringert wird, wenn auf diese Weise eine anomale Verbrennung auftritt, stellt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 0% für das TH-Verhältnis ein, um ein Ausbrennen der Düse o.ä. zu verhindern. Folglich führt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 die Verarbeitung der Umverteilung des Verteilungsverhältnisses für den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO auf die übrigen Systeme (ein Pilotsystem und ein Hauptsystem) durch. Als nächstes wird die Ansteuerung des Pilotflussratenregelventils 65 beschrieben.
  • 10 ist eine zweite Ansicht, die ein Beispiel für die Steuerung der Treibstoffdüse in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • 10 zeigt die Verarbeitung der Berechnung einer Treibstoffzufuhrmenge aus der Pilotdüse 44 in der normalen Steuerung und der Sofort-Lastverringerungssteuerung, die von der Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 und der Flussratenregelventilsteuereinheit 106 durchgeführt wird.
  • Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 enthält eine Funktion 105c und eine Funktion 105e, die eine Beziehung zwischen dem Verbrennungslastbefehlswert CLCSO und dem Verteilungsverhältnis (PLB-Verhältnis) des Treibstoffs für die Pilotdüse 44 vorgeben, und einen Schalter 105d. Die Funktion 105c ist eine Funktion während einer normalen Zeit, d.h. wenn das TH-Verhältnis nicht 0% beträgt, und die Funktion 105e ist eine Funktion, die zur Berechnung des Verteilungsverhältnisses für das verbleibende Pilotsystem und Hauptsystem verwendet wird, nachdem das TH-Verhältnis auf 0% gesetzt wurde, wenn eine anomale Verbrennung stattgefunden hat. Die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 enthält eine Ventilöffnungspositions-Berechnungseinheit 106b, die den Öffnungsgrad des Pilotflussratenregelventils 65 berechnet.
  • (Normale Steuerung)
  • Zunächst berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 den Verbrennungslastbefehlswert CLCSO auf der Grundlage der Ausgabe der Turbinen, des IGV-Winkels und der atmosphärischen Lufttemperatur. Als Nächstes berechnet die Funktion 105c das PLB-Verhältnis für den Verbrennungslastbefehlswert CLCSO. Der Schalter 105d gibt dieses PLB-Verhältnis aus. Als nächstes berechnet die Funktion 105c den Treibstoffflussratenbefehlswert für das Pilotsystem, indem sie den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO mit dem PLB-Verhältnis multipliziert.
  • In der Flussratenregelventilsteuereinheit 106 berechnet die Ventilöffnungspositionsberechnungseinheit 106b den Ventilöffnungspositionszielwert für das Pilotflussratenregelventil 65 auf der Grundlage des Treibstoffflussratenbefehlswerts für das Pilotsystem, des Einlassdrucks und des Auslassdrucks des Pilotflussratenregelventils 65, der Treibstoffdichte und der Treibstofftemperatur.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung)
  • Zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung wird, ähnlich wie bei der normalen Steuerung, ein Vorlastwert (Bias) h2 für die Einstellung der Ventilöffnungsposition zu dem von der Funktion 105c berechneten PLB-Verhältnis als Gegenmaßnahme zu Verbrennungsvibrationen addiert. Für die sukzessive Verarbeitung gilt ein ähnlicher Prozess wie bei der normalen Steuerung.
  • (Sofort-Lastverringerungssteuerung im Falle einer anomalen Verbrennung)
  • Wenn zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung eine anomale Verbrennung aufgetreten ist, wird die Steuerung der vorgenannten „Sofort-Lastverringerungssteuerung“ so lange durchgeführt, bis der CSO auf einen vorgegebenen Zielwert verringert ist (z.B. dem CSO, der 35 % einer Aausgabe entspricht). Wenn der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht, wird ein Signal, das anzeigt, dass der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht hat, in die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 eingegeben (im Diagramm „CSO HAT WERT ENTSPRECHEND LAST VON 35% ERREICHT“). Folglich schaltet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 die für die Berechnung des PLB-Verhältnisses verwendete Funktion von der Funktion 105c auf die Funktion 105e um. Die Funktion 105e berechnet das PLB-Verhältnis für die CLCSO. Als nächstes berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 das PLB-Verhältnis, indem sie zum PLB-Verhältnis eine Vorlast (Bias) h3 für die Anpassung der Ventilöffnungsposition hinzufügt, um mit einer Abschaltung des Zylindersystems fertig zu werden. Der Schalter 105d gibt das PLB-Verhältnis aus, zu dem die Vorlast h3 addiert wird. Als nächstes berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 den Treibstoffflussratenbefehlswert für das Pilotsystem, indem sie den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO mit dem PLB-Verhältnis multipliziert.
  • Ähnlich wie bei der normalen Steuerung berechnet die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 den Ventilöffnungspositionsbefehlswert für das Pilotflussratenregelventils 65.
  • Hier werden die Vorlast h2 und die Vorlast h3 für die Einstellung der Ventilöffnungsposition im Zusammenhang mit einem Pilotsystem beschrieben.
  • (Korrektur in Bezug auf die Verbrennungsvibrationen)
  • 11 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnis und einem CLCSO bei einem Lastwechsel zeigt.
  • In 11 zeigt die vertikale Achse das PLB-Verhältnis und die horizontale Achse den CLCSO an. 11 zeigt eine Beziehung zwischen dem PLB-Verhältnis, dem CLCSO und der Verbrennungsvibration. Die Region A4 und die Region A5 sind Regionen, in denen Verbrennungsvibrationen auftreten. Die Kurve A1 zeigt eine Betriebslinie, die eine Beziehung zwischen dem PLB-Verhältnis und dem CLCSO ohne das Auftreten von Verbrennungsvibrationen zeigt. Die Kurve A2 ist ein Beispiel für eine Betriebslinie zum Zeitpunkt einer Lasterhöhung (wenn der CLCSO ansteigt), und die Betriebslinie A3 ist ein Beispiel für eine Betriebslinie zum Zeitpunkt einer Lastverminderung. In beiden Fällen besteht die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verbrennungsvibrationen. Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 ist erforderlich, um das PLB-Verhältnis zu berechnen, mit dem der Bereich des Auftretens von Verbrennungsvibrationen vermieden werden kann, wie in der Kurve A1 dargestellt ist. Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung wird jedoch eine Betriebslinie wahrscheinlich, wie sie in Kurve A3 angezeigt ist.
  • Wenn die Ausgabe der Gasturbine 10 schwankt, ändert sich auch die Eintrittstemperatur der Turbine 21, d.h. der Wert des CLCSO, entsprechend. Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 berechnet die Einlasstemperatur der Turbine 21 auf der Grundlage einer Ausgabe der Gasturbine 10. Wenn jedoch eine Last rasch schwankt, selbst wenn eine Beziehung zwischen dem CLCSO (Turbineneintrittstemperatur) und dem PLB-Verhältnis eine Beziehung ist, in der keine Verbrennungsvibration auftritt (z.B. ein Punkt auf der Kurve A1), können das CLCSO- und das PLB-Verhältnis eine Beziehung haben, die zu einem bestimmten Zeitpunkt tatsächlich in den Bereich des Auftretens von Verbrennungsvibrationen einbezogen wird. Zum Beispiel aufgrund einer Ventilbetätigungsverzögerung, einer Druckansprechverzögerung, die durch den Einfluss o.ä. der Kapazitäten des Flussratenregelventil (Zylinder-Flussratenregelventil 67) jedes der Treibstoffsysteme und eines Rohrleitungssystems zur Düse verursacht werden, einer Verbrennungsverzögerung, die durch Schwankungen der Treibstoffflussrate verursacht wird, o.ä, dauert es eine gewisse Zeit, bis die Ventilöffnungsposition für jedes der Treibstoffsysteme tatsächlich betätigt wird, und die Flussrate des von jedem der Treibstoffsysteme zugeführten Treibstoffs zu dem berechneten Verteilungsverhältnis wird, nachdem die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 das Verteilungsverhältnis wie das PLB-Verhältnis auf der Grundlage des CLCSO berechnet hat. Andererseits wird der CLCSO (Turbineneintrittstemperatur) auf der Grundlage einer Ausgabe der Gasturbine 10 berechnet, aber eine Ausgabe der Gasturbine 10 während der augenblicklichen Lastregelung nimmt aufgrund der vorhergehenden Regelung durch die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 schnell ab. Dann wird auch der CLCSO entsprechend verringert. Folglich wird das Verhältnis zwischen einem PLB-Verhältnis „PLB1“, das zu einem bestimmten Zeitpunkt auf der Grundlage berechnet wird, dass der Wert des CLCSO „CLCSO1“ ist, und dem Wert „CLCSO2“ des CLCSO zu dem Zeitpunkt, zu dem die Zufuhr der Treibstoffströmungsrate auf der Grundlage der Treibstoffströmungsrate tatsächlich realisiert wird, zu dem Verhältnis, dass es in den Bereich des Auftretens der Verbrennungsvibrationen einbezogen wird. Daher wird während der Sofort-Laststeuerung eine Korrektur durch Addition der Vorlast h2 durchgeführt, so dass die Beziehung zwischen dem PLB-Verhältnis und dem CLCSO (Turbineneintrittstemperatur) verhindert, dass die Beziehung eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verbrennungsvibrationen aufweist. Wie es in 9 beschrieben ist, führt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 auch hinsichtlich des TH-Verhältnisses eine Korrektur durch, indem sie die Vorlast h1 so addiert, dass die Beziehung zwischen dem TH-Verhältnis und dem CLCSO (Turbineneintrittstemperatur) die Beziehung mit einer hohen Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verbrennungsvibrationen vermeidet.
  • (Korrektur in Bezug auf das Abschalten des Zylinders (top hat))
  • Bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung im Falle einer begleitenden anomalen Verbrennung wird, wenn der CSO den Zielwert erreicht, die Treibstoffzufuhr aus der Zylinderdüse 51 abgesperrt. Wie oben beschrieben, erfolgt die Verarbeitung der Rücksetzung des Verteilungsverhältnisses zwischen dem Pilotsystem und dem Hauptsystem zur gleichen Zeit wie das Absperren des Zylinders. Aufgrund des Einflusses einer Ventilbetätigungsverzögerung, einer Druckansprechverzögerung, einer Verbrennungsverzögerung oder ähnlichem dauert es jedoch eine gewisse Zeit, bis die Ventilöffnungsposition nach der Rückstellung tatsächlich zum Verteilungsverhältnis wird, so dass die Treibstoffzufuhr zum Pilotsystem aufgrund des Einflusses des abgesperrten Zylindersystems vorübergehend verringert wird, bis das Verteilungsverhältnis zurückgesetzt ist. Folglich besteht die Sorge, dass eine Flamme des Pilotsystems nicht zurückgehalten werden kann und es zu einem versehentlichen Feuer kommen kann. Zur Vermeidung eines versehentlichen Feuers wird daher eine Korrektur der Addition der Vorlast h3 für die Einstellung der Ventilöffnungsposition zur vorübergehenden Erhöhung des der Pilotdüse 44 zugeführten Treibstoffs vorgenommen.
  • Als nächstes wird ein Verarbeitungsablauf der Sofort-Lastverringerungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • 12 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Steuerung in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Zunächst bestimmen die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 und die IGV-Winkelsteuereinheit 107, ob die Sofort-Lastverringerungssteuerung (Schritt S11) ausgeführt werden soll oder nicht. Wenn z.B. die Eingangsempfangseinheit 101 ein Sofort-Lastverringerungssteuersignal erfasst oder die Anomalitätserfassungseinheit 103 eine anomale Verbrennung feststellt, entscheiden die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 und die IGV-Winkelsteuereinheit 107, ob die Sofort-Lastverringerungssteuerung ausgeführt werden soll oder nicht. Andernfalls berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 den CSO für die normale Steuerung (Schritt S11; Nein). Konkret berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104, wie es in 7 beschrieben ist, den Treibstoffflussratenbefehlswert CSO durch Steuerung wie z.B. der Berechnung des LDCSO, indem sie eine Steuerung auf der Grundlage der Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe der Gasturbine 10 durchführt (Schritt S12). Als nächstes berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 das Treibstoffverteilungsverhältnis für das Zylindersystem, das Pilotsystem und das Hauptsystem auf der Grundlage des CSO, und die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 steuert die Ventilöffnungspositionen des Pilotflussratenregelventils 65, des Haupt-Flussratenregelventils 66 und des Zylinder-Flussratenregelventils 67 auf der Grundlage des jeweiligen Verteilungsverhältnisses (Schritt S13). Parallel zu den Schritten S12 und S13 berechnet die IGV-Winkelsteuereinheit 107 den IGV-Winkel für die normale Steuerung (Schritt S14) und führt die Steuerung der Änderung des Öffnungsgrads des IGV 14 bei einer normalen Änderungsrate durch (Schritt S15). Die in 8 beschriebene Verarbeitung wird in den Schritten S14 und S15 durchgeführt.
  • Andererseits berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 den CSO für die Sofort-Lastverringerungssteuerung (Schritt S11; Ja), wenn die Sofort-Lastverringerungssteuerung ausgeführt werden soll (Schritt S16). Wie in den und beschrieben, berechnet die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 eine CSO-Verringerungsrate, die der atmosphärischen Luft entspricht, und gibt einen CSO aus, der der Verringerungsrate entspricht. Als nächstes steuern die Flussratenverteilungsberechnungseinheit 105 und die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 die Ventilöffnungsposition für die Sofort-Lastverringerungssteuerung (Schritt S17). Insbesondere berechnet die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105, ähnlich wie bei der normalen Steuerung, das Treibstoffverteilungsverhältnis für das Zylinderkopfsystem, das Pilotsystem und das Hauptsystem. Zu diesem Zeitpunkt, wie es in den 9 und 10 beschrieben ist, addiert die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 die Vorlast h1 zum TH-Verhältnis und addiert die Vorlast h2 zum PLB-Verhältnis. Die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 steuert die Ventilöffnungspositionen des Pilotflussratenregelventils 65, des Haupt-Flussratenregelventils 66 und des Zylinder-Flussratenregelventils 67.
  • Parallel zu den Schritten S16 und S17 berechnet das IGV-Winkelsteuereinheit 107 den IGV-Winkel für die Sofort-Lastverringerungssteuerung (Schritt S18) und führt die Steuerung der Änderung des Öffnungsgrades des IGV 14 mit einer Änderungsrate zum Zeitpunkt der Sofort-Lastverringerungssteuerung (Schritt S19) durch. Die in 8 beschriebene Verarbeitung wird in den Schritten S18 und S19 durchgeführt. Die IGV-Winkelsteuereinheit 107 beginnt mit der Regelung des IGV-Winkels im Wesentlichen zur gleichen Zeit, zu der die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 den CSO für die Sofort-Lastverringerungssteuerung ausgibt. Die IGV-Winkelsteuereinheit 107 schließt den Öffnungsgrad des IGV 14 auf den Ziel-Öffnungsgrad während ungefähr der gleichen Zeit (2 bis 5 Sekunden) wie eine Zeit, in der der CSO auf den Zielwert verringert wird.
  • Wenn der CSO durch die Verarbeitung der Schritte S16 und S17 auf den vorbestimmten Zielwert verringert wird, gibt die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104 ein Signal, das anzeigt, dass der CSO den vorbestimmten Zielwert erreicht hat, an die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 aus. Die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 105 erhält ein Signal, das anzeigt, dass der CSO auf den vorbestimmten Zielwert gesunken ist.
  • Folglich bestimmt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105, ob das Auftreten einer anomalen Verbrennung von der Anomalitätserfassungseinheit 103 zum Zeitpunkt des Startens der Sofort-Lastverringerungssteuerung oder aktuell (Schritt S20) erkannt wurde oder nicht. Wenn eine anomale Verbrennung aufgetreten ist (Schritt S20; Ja), stellt die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 0% für das TH-Verhältnis ein und aktualisiert das PLB-Verhältnis. Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 addiert die Vorlast h3 zum PLB-Verhältnis. Die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 sperrt die Treibstoffzufuhr von der Zylinderdüse 51 ab (Schritt S21) und stellt die Treibstoffzufuhrmengen von der Pilotdüse 44 und den Hauptdüsen 54 auf der Grundlage des neuen Verteilungsverhältnisses ein. Wenn keine anomale Verbrennung aufgetreten ist (Schritt S20; Nein), wird die Verarbeitung von Schritt S21 nicht ausgeführt.
  • 13 zeigt eine zeitliche Änderung der Regelwerte und Zustandsgrößen der Gasturbine 10 in der Sofort-Lastverringerungssteuerung der vorliegenden Ausführungsform. Bild 13 zeigt Zeitdiagramme von Regelwerten und Zustandsgrößen bei der Ausführung der Regelung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
  • 13 zeigt in der Reihenfolge von oben links Zeitdiagramme der jeweiligen Stellgrößen bezüglich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins eines augenblicklich oder gegenwärtigen Lastverringerungseingagnssteuersignals, des CSO, des Öffnungsgrades des IGV 14, des Öffnungsgrades des Pilotflussratenregelventil 65 und des Öffnungsgrades des Zylinder-Flussratenregelventils 67. Wie bisher beschrieben, verringert die Steuervorrichtung 100 den CSO- und den IGV-Winkel auf den Zielwert und den der Ausgabe entsprechenden Zielöffnungsgrad nach einer Sofort-Lastverringerung während einer vorgegebenen Zeit innerhalb von 2 bis 5 Sekunden ab Beginn der Sofort-Lastverringerungssteuerung. Der Öffnungsgrad des Zylinder-Flussratenregelventils 67 wird nach der Lastverringerung auf Null gesetzt, während der Öffnungsgrad des Pilotflussratenregelventil 65 um etwa 10 Sekunden erhöht wird. Durch diese Regelschritte ist es möglich, jede der Zustandsgrößen in den Zeitdiagrammen auf der rechten Seite zu erhalten.
  • In der Reihenfolge von oben auf der rechten Seite zeigt 13 die Zeitdiagramme der jeweiligen Zustandsgrößen bezüglich der Ausgabe der Gasturbine, des Kompressorauslassdruckes und der Pilotflammentemperatur. Die Ausgabe der Gasturbine wird entsprechend der Verringerung des CSO- und des IGV-Winkels verringert, und der Kompressorauslassdruck wird ebenfalls allmählich verringert. Infolgedessen erreicht die Temperatur der Pilotflamme einen Schwellenwert SH1, so dass ein versehentliches Feuer vermieden wird. Das Verhältnis des IGV-Winkels und des Kompressorauslassdrucks ist im untersten Teil von 13 auf der rechten Seite angegeben. Das Verhältnis (Diagramm PS) des IGV-Winkels und des Kompressorauslassdrucks kann einen Stoß im Kompressor 11 vermeiden, ohne mit dem Surge-Bereich SH2 zu kollidieren.
  • Wie es oben beschrieben ist, steigt, wenn das Treibstoff-Luft-Verhältnis vom vorgegebenen Bereich abweicht, die Verschlechterung der Umweltleistung oder die Gefahr eines versehentlichen Feuers. Aus diesem Grund werden bei der Sofort-Lastverringerungssteuerung die Verringerungszeiten des CSO- und des IGV-Winkels im Wesentlichen miteinander in Übereinstimmung gebracht. Wenn die Verringerungszeit zu lang ist, verlängert sich die Zeit der anomalen Verbrennung, wodurch es zu Instrumentenschäden, wie z.B. Düsen-Burnout, kommt. Ist die Verringerungszeit dagegen zu kurz, kommt es zu einem Stoß im Kompressor 11, der Instrumentenschäden verursacht. Zum Vergleich ist ein Verhältnis des IGV-Winkels und des Kompressorauslassdrucks dargestellt, wenn der CSO- und der IGV-Winkel mit einer höheren Rate verringert werden (Kurve PL). In diesem Fall wird der IGV-Winkel schnell verringert, während die Verringerung des Kompressorauslassdrucks Zeit benötigt. Infolgedessen zeigt das Verhältnis des IGV-Winkels und des Kompressorauslassdrucks einen Verlauf, wenn das Diagramm PL mit dem Surge-Bereich SH2 kollidiert. Infolgedessen steigt die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Druckstoßes im Kompressor 11. Aus dem Verhältnis zwischen den Regelwerten und den Zustandsgrößen hat sich bestätigt, dass es günstig ist, den CSO- und den IGV-Winkel innerhalb von etwa 2 bis 5 Sekunden zu verringern, und dass etwa 35% der Nennlast am besten geeignet sind, eine anomale Verbrennung zu vermeiden oder eine stabile Verbrennung hinsichtlich des Grades zum Zeitpunkt einer Lastverringerung zu realisieren.
  • Als nächstes werden die Auswirkungen der Sofort-Lastverringerungssteuerung der gegenwärtigen Ausführungsform beschrieben.
  • 14 ist eine Ansicht zur Beschreibung der Wirkungen der Steuerung in der Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung. Im Stand der Technik wird beim Erkennen einer anomalen Verbrennung eine Last zum Schutz des Instruments abgeschaltet (Kurve einer gepunkteten Linie). Wenn eine Last abgeschaltet wird, kann ein Leistungsgroßhändler in den Zeiten ta bis tb eine Gelegenheit zur Leistungserzeugung verpassen. Im Gegensatz dazu wird anstelle einer Lastabschaltung die Sofort-Lastverringerungssteuerung durchgeführt. Folglich kann der Betrieb stabil fortgesetzt werden, während eine Last der Gasturbine 10 sofort verringert wird. Dementsprechend kann ein Betriebsstillstand der Gasturbine 10 vermieden werden (Kurve einer durchgezogenen Linie), die Betriebsrate der Anlage kann verbessert werden, und das Verpassen einer Gelegenheit zur Leistungserzeugung kann vermieden werden.
  • 15 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Konfiguration der Hardware der Steuervorrichtung in der erfindungsgemäßen Ausführungsform zeigt.
  • Zum Beispiel ist ein Computer 900 ein Personalcomputer (PC) oder ein Server-Endgerät mit einer CPU 901, einer Hauptspeichervorrichtung 902, einer Hilfsspeichervorrichtung 903, einer Ein-/Ausgabeschnittstelle 904 und einer Kommunikationsschnittstelle 905. Die oben beschriebene Steuervorrichtung 100 ist in den Computer 900 eingebaut. Darüber hinaus wird der Betrieb jeder der oben beschriebenen Verarbeitungseinheiten in Form eines Programms in der Hilfsspeichervorrichtung 903 gespeichert. Die CPU 901 liest das Programm aus der Hilfsspeichervorrichtung 903 aus und setzt es in der Hauptspeichervorrichtung 902 ein, wodurch die oben beschriebene Verarbeitung gemäß dem Programm ausgeführt wird. In Übereinstimmung mit dem Programm sichert die CPU 901 einen Speicherbereich, der der Speichereinheit 108 in der Hauptspeichervorrichtung 902 entspricht. In Übereinstimmung mit dem Programm sichert die CPU 901 einen Speicherbereich zum Speichern von Daten, die in der Hilfsspeichervorrichtung 903 verarbeitet werden.
  • In mindestens einer Ausführungsform ist die Hilfsspeichervorrichtung 903 ein Beispiel für ein nicht-transitorisches physikalisches Medium. Alternative Beispiele für ein nicht-transitorisches physikalisches Medium sind eine Magnetplatte, eine magneto-optische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM und ein Halbleiterspeicher, der über die Ein-/Ausgabeschnittstelle 904 angeschlossen ist. Wenn dieses Programm über eine Kommunikationsleitung an den Computer 900 verteilt wird, kann der Computer 900, der die Verteilung erhalten hat, das Programm auf der Hauptspeichervorrichtung 902 einsetzen und die vorstehende Verarbeitung ausführen. Das Programm kann einige der oben beschriebenen Funktionen realisieren. Darüber hinaus kann das Programm die oben beschriebenen Funktionen in Kombination mit einem anderen Programm realisieren, das bereits in der Hilfsspeichereinrichtung 903 gespeichert ist, d.h. das Programm kann eine sogenannte Differentialdatei (Differentialprogramm) sein.
  • Die Eingangsempfangseinheit 101, die Sensorinformationserfassungseinheit 102, die Anomalitätserfassungseinheit 103, die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit 104, die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105, die Flussratenregelventilsteuereinheit 106 für die Flussratenregelung und die IGV-Winkelsteuereinheit 107 können ganz oder teilweise durch Hardware wie einen Mikrocomputer, eine groß angelegte Integration (LSI), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine programmierbare Logikvorrichtung (PLD) und ein FPGA (Field-Programmable Gate Array) realisiert werden.
  • Darüber hinaus können die konstituierenden Elemente in der vorstehenden Ausführungsform in geeigneter Weise durch bekannte konstituierende Elemente innerhalb eines Bereichs ersetzt werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht. Der technologische Anwendungsbereich dieser Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und es können verschiedene Änderungen innerhalb eines Bereichs hinzugefügt werden, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht.
  • Die Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit 105 ist ein Beispiel für eine erste Treibstoffverteilungssteuereinheit und eine zweite Treibstoffverteilungssteuereinheit. Die IGV-Winkelsteuereinheit 107 ist ein Beispiel für eine Luftansaugflussratensteuereinheit. Die vorgegebene Zeit in einem Bereich von 2 bis 5 Sekunden ist ein Beispiel für eine erste und eine zweite Zeit. Die Zylinderdüse 51 ist ein Beispiel für eine erste Düse, und die Pilotdüse 44 ist ein Beispiel für eine zweite Düse.
  • [Industrielle Anwendbarkeit]
  • Nach der Steuervorrichtung, der Gasturbine, dem Regelverfahren und dem oben beschriebenen Programm kann eine Last schnell verringert werden, während ein Druckstoß im Kompressor oder ein versehentliches Feuer in der Brennkammer verhindert wird, so dass der Betrieb der Gasturbine fortgesetzt werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Gasturbine
    11
    Kompressor
    14
    IGV
    21
    Turbine
    31
    Brennkammer
    33
    Verbrennungszylinder (oder Endzylinder)
    43
    Zündbrenner
    43a
    Pilot-Wirbler
    44
    Pilotdüse
    51
    Zylinderdüse
    53
    Hauptbrenner
    54
    Hauptdüse
    60
    Treibstoffleitung
    61
    Pilottreibstoffleitung
    62
    Haupt-Treibstoffleitung
    63
    Zylinder-Treibstoffleitung
    65
    Pilotflussratenregelventil
    66
    Haupt-Flussratenregelventil
    67
    Zylinder-Flussratenregelventil
    71
    Drehfrequenz-Messgerät
    72
    Ausgabemessgerät
    73
    Thermometer
    74
    Manometer
    75
    Thermometer
    76
    Thermometer
    100
    Steuervorrichtung
    101
    Eingangsempfangseinheit
    102
    Sensorinformationserfassungseinheit
    103
    Anomalitätserfassungseinheit
    104
    Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit
    104a
    PI-Steuerung
    104b
    Schalter
    105
    Treibstoffflussratenverteilungsberechnungseinheit
    105b, 105d
    Schalter
    105a, 105c, 105e
    Funktion
    106
    Flussratenregelventilsteuereinheit
    107
    IGV-Winkelsteuereinheit
    107a, 107c
    Schalter
    107b
    Funktion
    107d
    Steuerung
    108
    Speichereinheit
    900
    Computer
    901
    CPU
    902
    Hauptspeichervorrichtung
    903
    Hilfsspeichervorrichtung
    904
    Eingabe-/Ausgabeschnittstelle
    905
    Kommunikationsschnittstelle
  • 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 2017253217 [0002]

Claims (13)

  1. Eine Steuervorrichtung umfassend: eine Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine normale Regelung, zum Berechnen eines Treibstoffflussratenbefehlswerts durch eine Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, und eine Lastverringerungssteuerung, zum Berechnen des Treibstoffflussratebefehlswerts zum Verringern einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit ohne Durchführung einer Regelung, auswählt und ausführt; und eine Luftansaugflussratensteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie die Steuerung der Verringerung einer Luftflussrate, die in einen Kompressor der Gasturbine strömt, so durchführt, dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorbestimmten Bereichs einstellt, parallel zu der Lastverringerungssteuerung, die von der Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit ausgeführt wird.
  2. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Lastverringerungssteuerung gewählt ist, die Treibstoffflussratenbefehlsberechnungseinheit eine Verringerungsrate, bei der der Treibstoffflussratenbefehlswert auf einen der Zielausgabe entsprechenden Wert reduziert wird, in Übereinstimmung mit einer atmosphärischen Lufttemperatur ändert.
  3. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn die Lastverringerungssteuerung gewählt ist, eine Differenz zwischen der ersten Zeit, die benötigt wird, bis der Treibstoffflussratenbefehlswert auf einen der Zielausgabe entsprechenden Wert reduziert ist, und einer zweiten Zeit, die benötigt wird, bis die Flussrate der in den Kompressor strömenden Luft auf eine vorbestimmte Zielflussrate reduziert ist, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Wert ist.
  4. Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Zeit und die zweite Zeit in einem Bereich von zwei Sekunden bis fünf Sekunden liegen.
  5. Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Lastverringerungssteuerung gewählt ist, die Verringerungsrate einer Leistung der Gasturbine höher als 100% pro Minute ist.
  6. Die Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei, wenn die Lastverringerungssteuerung gewählt wird, die Verringerungsrate einer Leistung der Gasturbine in einem Bereich von 800% pro Minute bis 2.0000% pro Minute liegt.
  7. Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei, wenn die Lastverringerungssteuerung gewählt wird, die Zielausgabe der Gasturbine in einem Bereich von 30% bis 40% einer Nennleistung der Gasturbine liegt.
  8. Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 weiter umfassend: eine Treibstoffverteilungssteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Stoppsteuerung des Stoppens der Treibstoffzufuhr aus einer ersten Düse einer Vielzahl von Düsen, die in einer Brennkammer vorgesehen sind, die auf einer am weitesten stromaufwärts gelegenen Seite vorgesehen ist, zu einem Zeitpunkt ausführt, zu dem der Treibstoffflussratenbefehlswert einen Wert erreicht, der der Zielausgabe in einem Fall entspricht, in dem in der Brennkammer der Gasturbine während der Lastverringerungssteuerung eine anomale Verbrennung auftritt, und dass sie eine Verteilungsschaltsteuerung des Umschaltens eines Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnisses zwischen den verbleibenden Düsen, mit Ausnahme der ersten Düse, auf ein Verteilungsverhältnis nach der Stoppsteuerung ausführt.
  9. Die Steuervorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Treibstoffverteilungssteuereinheit hinsichtlich des Treibstoffzufuhrverteilungsverhältnisses für die Düsen der verbleibenden Düsen, mit Ausnahme der ersten Düse, eine Korrektur der Kompensation einer Treibstoffzufuhrmenge durchführt, die aufgrund eines Stopps der Treibstoffzufuhr aus der ersten Düse vorübergehend abgenommen hat, um eine vorgemischte Flamme zum Beibehalten einer von der Brennkammer gebildeten vorgemischten Verbrennungsflamme zu bilden.
  10. Die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend: eine zweite Treibstoffverteilungssteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Korrektur eines Treibstoffverteilungsverhältnisses für eine zweite Düse aus der Vielzahl von Düsen durchführt, die in der Brennkammer der Gasturbine vorgesehen sind, um zu vermeiden, dass eine Beziehung zwischen einem Verbrennungslastbefehlswert, der einer Last zu einem Zeitpunkt während der Lastverringerungssteuerung entspricht, und dem Treibstoffverteilungsverhältnis für die zweite Düse zu diesem Zeitpunkt zu einer Beziehung wird, die eine hohe Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Verbrennungsvibration hinsichtlich des Treibstoffverteilungsverhältnisses für die zweite Düse in Bezug auf Verbrennungsvibration hat.
  11. Eine Gasturbine umfassend: einen Verdichter; eine Brennkammer; eine Turbine; und die Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  12. Ein Steuerverfahren, umfassend: einen Schritt des Auswählens und Ausführens einer normalen Steuerung, zum Berechnen eines Treibstoffflussratenbefehlswerts durch Regelung basierend auf einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, und einer Lastverringerungssteuerung, zum Berechnen des Treibstoffflussratenbefehlswerts zum Verringern einer Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit, ohne eine Regelung durchzuführen; und einen Schritt zur Durchführung der Steuerung der Verringerung einer in einen Verdichter der Gasturbine einströmenden Flussrate von Luft, so dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einstellt, parallel zur Ausführung der Lastverringerungssteuerung.
  13. Ein Programm, das einen Computer veranlasst, zu funktionieren als Mittel zum Auswählen und Ausführen einer normalen Steuerung, zum Berechnen eines Treibstoffflussratenbefehlswerts durch Regelung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen einer Zielausgabe und einer tatsächlichen Ausgabe einer Gasturbine, und einer Lastverringerungssteuerung zum Berechnen des Treibstoffflussratenbefehlswerts zum Verringern der Ausgabe der Gasturbine auf eine vorbestimmte Zielausgabe während einer vorbestimmten ersten Zeit, ohne eine Regelung durchzuführen, und Mittel zum Durchführen der Steuerung der Verringerung einer in einen Verdichter der Gasturbine einströmenden Flussrate von Luft, so dass sich ein Treibstoff-Luft-Verhältnis innerhalb eines vorgegebenen Bereichs einstellt, parallel zur Ausführung der Lastverringerungssteuerung.
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