JP2000257449A - ガスタービン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン圧縮機の異常又は異常兆候をい
ち早く且つ正確に察知すること。 【解決手段】 データロガー１４は、検出プロセスデー
タＰ1，Ｔ1，Ｐ2，Ｔ2，Ｆx，Ｖ，θ，Ｔc等を収集し、
これらのデータをガスタービン圧縮機診断部１５に出力
する。ガスタービン圧縮機診断部１５は、これらの検出
プロセスデータに基づき圧縮機効率ηを演算し、さらに
この圧縮機効率ηの変化量Δηを演算する。そして、こ
の圧縮機効率変化量Δηに基づきガスタービン圧縮機１
に対する異常診断を行う。ガスタービン運転制御部１６
は、ガスタービン圧縮機診断部１５から異常診断データ
を入力した場合は運転を停止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン装置
に関し、より詳しくは、ガスタービン装置のうちのガス
タービン圧縮機の異常兆候をいち早く察知する技術に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、ガスタービン装置の概略構成図
である。この図において、ガスタービン圧縮機１とガス
タービン２とは回転シャフト３により連結されており、
また、両者の間には燃焼器４が配設されている。燃焼器
４には、燃料流量調節弁５を介して燃料が供給されるよ
うになっている。

【０００３】ガスタービン圧縮機１の入口側には入口案
内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）６が設けられてお
り、矢印で示すように吸入空気がこの入口案内翼６を通
りガスタービン圧縮機１内部に導入されて圧縮され、さ
らに燃焼器４に送られる。燃焼器４には、このガスター
ビン圧縮機１からの圧縮空気に対して所定比率の流量の
燃料が送られてきており、両者が混合されて燃焼が行わ
れる。燃焼器４からの燃焼ガスはガスタービン２に送ら
れ、この燃焼ガスのエネルギーによってガスタービン２
の回転駆動が行われる。そして、ガスタービン圧縮機１
及びガスタービン２には、それぞれ出側圧力検出器７及
び排気温度検出器８が取り付けられており、これらの検
出器により検出された圧縮機出側圧力Ｐ及びガスタービ
ン排気温度Ｔcに基づきガスタービン圧縮機１に対する
保護制御が行われるようになっている。

【０００４】すなわち、図５は、ガスタービン装置の保
護制御を行う場合の特性例を示す説明図である。この図
に示すように、運転領域中には安全領域、警報領域、及
び停止領域が設定されている。そして、通常は、破線で
示すような安全領域のやや下側に予め設定されている制
御ラインに沿ってガスタービン装置の運転が行われる
が、運転中にガスタービン排気温度Ｔcが上昇し、安全
領域を超えて警報領域に入ると警報信号が発せられ、さ
らに停止領域に入るとガスタービン装置の運転は停止さ
れる。

【０００５】これまでの経験則から、ガスタービン圧縮
機１に何らかの機械的異常が発生している殆どの場合
は、ガスタービン排気温度Ｔcの温度が通常よりも上昇
していることが認められていた。そこで、ガスタービン
圧縮機１から燃焼器４に対して供給される圧縮空気流量
に対応する圧縮機吐出圧力すなわち圧縮機出側圧力Ｐに
対するガスタービン排気温度Ｔcを、図５の特性図に基
づき監視することによって、ガスタービン圧縮機１の機
械的異常を検知し、ガスタービン装置の保護制御を行う
ようにしていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスタービ
ン圧縮機１に発生する機械的異常の中で最も多いものは
入口案内翼６に関するものである。この入口案内翼６
は、固定された多数の静翼と、この多数の静翼同士の間
を通過しシャフト３と共に高速回転する多数の動翼とに
よって形成されており、ある程度の期間が経過すると一
部のものが損傷するのは事実上避けられないものとなっ
ている。

【０００７】しかし、入口案内翼６が単に損傷するだけ
にとどまるのであれば、さして深刻な事態に至ることは
ないが、損傷によって入口案内翼６の一部が脱落してし
まうと、この脱落部分が燃焼器４やガスタービン２など
の下流側に運ばれてしまい、各個所との衝突による２次
的な被害が拡大することになる。このような２次的被害
の発生を回避するためには、ガスタービン圧縮機１の機
械的異常をいち早く察知して運転を停止し、適切な処置
を取る必要があるが、従来のような図５の特性図に基づ
く監視のみでは早期の異常発見が困難であり、また、制
御の応答の遅れもあって脱落事故を未然に防止すること
ができない場合があった。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、ガスタービン圧縮機に対する精度の高い異常診断
を常時実施し、その異常又は異常兆候をいち早く且つ正
確に察知できるガスタービン装置を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段として、請求項１記載の発明は、入口案内翼から
空気を吸入し、この吸入空気を圧縮して吐出するガスタ
ービン圧縮機と、前記ガスタービン圧縮機からの圧縮空
気と、この圧縮空気に対して所定比率の流量を有する燃
料とを混合させて燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器から
の燃焼ガスのエネルギーにより駆動されるガスタービン
と、を備えたガスタービン装置において、前記ガスター
ビン圧縮機、前記燃焼器、及び前記ガスタービンに関す
る検出プロセスデータの収集を行うデータロガーと、前
記データロガーから取り出した検出プロセスデータから
前記ガスタービン圧縮機についての圧縮機効率を演算
し、この圧縮機効率の変化に基づき前記ガスタービン圧
縮機に対する異常診断を行うガスタービン圧縮機診断部
と、前記ガスタービン圧縮機診断部が異常と診断した場
合にガスタービン運転を停止するガスタービン運転制御
部と、を備えたことを特徴とする。

【００１０】圧縮機効率の変化量の値は、ガスタービン
圧縮機の異常又は異常兆候を忠実に反映するものである
ため、この変化量に基づく異常診断は精度の高いものと
なる。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記ガスタービン圧縮機診断部は、前記デ
ータロガーから入力した前記ガスタービン圧縮機の入側
圧力及び入側温度並びに出側圧力及び出側温度に基づい
て前記圧縮機効率を演算する圧縮機効率演算手段と、前
記データロガーからの検出プロセスデータ及び前記圧縮
機効率演算手段からの圧縮機効率を入力し、これら入力
データの所定時間毎の変化量を出力するサンプリング手
段と、前記サンプリング手段からの変化量データのうち
の入口案内翼開度変化量に基づき予想圧縮機効率変化量
を演算する予想圧縮機効率変化量演算手段と、前記サン
プリング手段からの変化量データのうちの圧縮機効率変
化量と、前記予想圧縮機効率変化量演算手段からの予想
圧縮機効率変化量とを比較し、それらの偏差が所定レベ
ルを超えたときに異常レベル信号を出力する第１の比較
手段と、前記第１の比較手段からの異常レベル信号に基
づき、前記ガスタービン運転制御部に対してガスタービ
ン運転を停止させるための異常診断データを出力する診
断データ出力手段と、を有することを特徴とする。

【００１２】これにより、請求項１記載の発明における
ガスタービン圧縮機診断部の具体的な構成を実現するこ
とができる。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記ガスタービン圧縮機診断部は、前記サ
ンプリング手段からの変化量データのうちの入口案内翼
開度変化量及び燃料流量変化量に基づき予想ガスタービ
ン排気温度変化量を演算する予想ガスタービン排気温度
変化量演算手段と、前記サンプリング手段からの変化量
データのうちのガスタービン排気温度変化量と、前記予
想ガスタービン排気温度変化量演算手段からの予想ガス
タービン排気温度変化量とを比較し、それらの偏差が所
定レベルを超えたときに異常レベル信号を出力する第２
の比較手段と、を有し、前記診断データ出力手段は、前
記第１の比較手段及び第２の比較手段の双方が異常レベ
ル信号を出力した場合に、前記異常診断データを出力す
るものである、ことを特徴とする。

【００１４】このように、圧縮機効率変化量の他に、ガ
スタービン排気温度変化量をも加味することにより、よ
り精度の高い異常診断を行うことができる。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記ガスタービン圧縮機診断部は、前記サ
ンプリング手段からの変化量データのうちの圧縮機振動
変化量と、この圧縮機振動変化量につき予め設定されて
いる設定値とを比較し、それらの偏差が所定レベルを超
えたときに異常レベル信号を出力する第３の比較手段を
有し、前記診断データ出力手段は、前記第１の比較手段
が異常レベル信号を出力すると共に、前記第２の比較手
段及び第３の比較手段のうちのいずれか一方又は双方が
異常レベル信号を出力した場合に、前記異常診断データ
を出力するものである、ことを特徴とする。

【００１６】このように、圧縮機効率変化量の他に、圧
縮機振動変化量をも加味することにより、より精度の高
い異常診断を行うことができる。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記第１の比較手段は、予め設定された第
１の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設
定時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記
比較を行うものであり、前記診断データ出力手段は、前
記第１の設定時間毎の比較に基づく異常レベル信号によ
り前記異常診断データを出力する瞬時診断データ出力回
路と、前記第２の設定時間毎の比較に基づく異常レベル
信号により前記異常診断データを出力する中期診断デー
タ出力回路と、を有するものである、ことを特徴とす
る。

【００１８】このように、圧縮機効率変化量に基づく診
断を、短い時間である瞬時と、これよりも長い時間であ
る中期との双方において実行することにより、より精度
の高い異常診断を行うことができる。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記第２の比較手段は、予め設定された第
１の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設
定時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記
比較を行うものであり、前記診断データ出力手段は、前
記第１及び第２の比較手段の第１の設定時間毎の比較に
基づく異常レベル信号により前記異常診断データを出力
する瞬時診断データ出力回路と、前記第１及び第２の比
較手段の第２の設定時間毎の比較に基づく異常レベル信
号により前記異常診断データを出力する中期診断データ
出力回路と、を有するものである、ことを特徴とする。

【００２０】このように、ガスタービン排気温度変化量
に基づく診断を行う場合も、請求項５記載の発明と同様
に、短い時間である瞬時と、これよりも長い時間である
中期との双方において実行することにより、より精度の
高い異常診断を行うことができる。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項４記載の発
明において前記第３の比較手段は、予め設定された第１
の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設定
時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記比
較を行うものであり、前記診断データ出力手段は、前記
第１乃至第３の比較手段の第１の設定時間毎の比較に基
づく異常レベル信号により前記異常診断データを出力す
る瞬時診断データ出力回路と、前記第１乃至第３の比較
手段の第２の設定時間毎の比較に基づく異常レベル信号
により前記異常診断データを出力する中期診断データ出
力回路と、を有するものである、ことを特徴とする。

【００２２】このように、圧縮機振動変化量に基づく診
断を行う場合も、請求項５及び請求項６記載の発明と同
様に、短い時間である瞬時と、これよりも長い時間であ
る中期との双方において実行することにより、より精度
の高い異常診断を行うことができる。

【００２３】請求項８記載の発明は、請求項２記載の発
明において、前記ガスタービン圧縮機診断部は、前記第
１の比較手段からの前記異常レベル信号をラッチし、こ
のラッチが解除されるまでは警報信号の出力を継続する
第１の警報発生手段を有するものである、ことを特徴と
する。

【００２４】このような警報発生手段により、異常が発
生している事態をオペレータが看過するのを防止するこ
とができる。

【００２５】請求項９記載の発明は、請求項３記載の発
明において、前記ガスタービン圧縮機診断部は、前記第
２の比較手段からの前記異常レベル信号をラッチし、こ
のラッチが解除されるまでは警報信号の出力を継続する
第２の警報発生手段を有するものである、ことを特徴と
する。

【００２６】請求項８記載の発明と同様に、このような
警報発生手段により、異常が発生している事態をオペレ
ータが看過するのを防止することができる。

【００２７】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至９
のいずれかに記載の発明において、前記ガスタービン圧
縮機診断部は長期診断データ出力手段を備えており、こ
の長期診断データ出力手段は、前記データロガーからの
検出プロセスデータのうちの入口案内翼開度に基づき予
想圧縮機効率を演算する予想圧縮機効率演算手段と、前
記圧縮機効率演算手段からの圧縮機効率と、前記予想圧
縮機効率演算手段からの予想圧縮機効率とを設定時間毎
に比較し、それらの偏差を出力する圧縮機効率比較手段
と、前記圧縮機効率比較手段からの偏差が、第１の設定
値を超えたときには圧縮機水洗注意信号を出力し、ま
た、第２の設定値を超えたときには圧縮機効率異常低下
注意信号を出力する注意信号出力手段と、を有するもの
である、ことを特徴とする。

【００２８】このような長期診断データ出力手段を備え
ることにより、従来は顕在化されることのなかった初期
の異常又は異常兆候についても早期に把握して適切な措
置をとることができる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づき説明する。但し、図４と同様の構成要素には同一符
号を付して重複した説明を省略する。図１は、この実施
形態の概略構成図である。この図において、ガスタービ
ン圧縮機１の入口側には入側圧力Ｐ1及び入側温度Ｔ1を
検出するための入側温度検出器９及び入側温度検出器１
０が設けられ、出口側には出側圧力Ｐ2及び出側温度Ｔ2
を検出するための出側圧力検出器７及び出側温度検出器
１１が設けられている。ガスタービン２の出口側にはガ
スタービン排気温度Ｔcを検出するための排気温度検出
器８が設けられ、燃料流量調節弁５の上流側には燃料流
量Ｆxを検出するための燃料流量検出器１２が設けら
れ、さらに、シャフト３の付近には振動量Ｖを検出する
非接触式の軸振動検出器１３が設けられている。

【００３０】各検出器７〜１３により検出される上記の
各検出プロセスデータはデータロガー１４に送出される
ようになっている。また、入口案内翼６のＩＧＶ開度θ
もデータロガー１４に送出されるようになっている。デ
ータロガー１４は収集した検出プロセスデータをガスタ
ービン圧縮機診断部１５に出力し、ガスタービン圧縮機
診断部１５はこれらの検出プロセスデータから求められ
る圧縮機効率変化量Δηを用いてガスタービン圧縮機１
に対する診断を常時行うようになっている。そして、ガ
スタービン圧縮機診断部１５は、異常と診断した場合に
は、その診断結果をガスタービン運転制御部１６に出力
し、ガスタービン運転制御部１６はこの診断結果に基づ
きガスタービン装置の運転を停止するようになってい
る。

【００３１】ここで、圧縮機効率変化量Δηとは、所定
時間毎の圧縮機効率ηの変化量のことをいい、本実施形
態では、０．１〜０．２秒、及び１〜２秒毎の変化量を
指している。そして、圧縮機効率ηは、下式（１）の演
算により求められる値である。（１）式中のｋは、ガス
タービン圧縮機１に吸入される流体により定まる定数で
あり、本実施形態ではこの流体は空気であることからｋ
＝１．４である。

【００３２】

【数１】

【００３３】本発明では、圧縮機効率変化量Δηが所定
レベルを超えた場合、あるいは更にその他の付加的条件
をも満足した場合にはガスタービン圧縮機１が異常であ
るとして運転を停止するようにしている。このような圧
縮機効率変化量Δηを用いることにより、ガスタービン
圧縮機１に対する異常診断を精度良く行うことができ
る。すなわち、図５の特性図において、ガスタービン排
気温度Ｔc又は圧縮機吐出圧力Ｐの値は、安全領域内に
収まっている限りは急激な変化が発生しても、あるいは
更にこの急激な変化が何回繰り返されても看過されてし
まうことになる。しかし、いかに安全領域内に収まって
いるとはいえ、このような急激な変化の発生はガスター
ビン圧縮機１の何らかの異常又は異常の兆候を反映して
いるものと考えるべきである。本発明によれば、図５の
特性図におけるガスタービン排気温度Ｔc又は圧縮機吐
出圧力Ｐの値の急激な変化は、圧縮機効率変化量Δηの
急激な増大として捕らえることができるため、この異常
又は異常の兆候を看過することがない。

【００３４】なお、本実施形態では、ガスタービン圧縮
機１に対する診断を「瞬時」、「中期」、及び「長期」
の３種類の診断周期に分けて実行するようになってい
る。「瞬時」とは０．１〜０．２秒の周期であり、「中
期」とは１〜２秒の周期であり、「長期」とは１日〜数
日の周期を指している。

【００３５】図２は、図１におけるガスタービン圧縮機
診断部１５の詳細な構成を示すブロック図である。この
図に示すように、ガスタービン圧縮機診断部１５は、圧
縮機効率演算手段１７と、変化量演算手段１９を有する
サンプリング手段１８と、予想圧縮機効率変化量演算手
段２０と、加算器２１と、第１の比較手段２２と、予想
ガスタービン排気温度変化量演算手段２３と、加算器２
４と、第２の比較手段２５と、第３の比較手段２６と、
瞬時診断データ出力回路２８及び中期診断データ出力回
路２９により形成される診断データ出力手段２７と、ラ
ッチ回路３１を有する第１の警報発生手段３０と、ラッ
チ回路３３を有する第２の警報発生手段３２と、長期診
断データ出力手段３４とを備えている。

【００３６】次に、この図２のガスタービン圧縮機診断
部１５の動作につき説明する。圧縮機効率演算手段１７
は、データロガー１４から入側圧力Ｐ1、入側温度Ｔ1、
出側圧力Ｐ2、及び出側温度Ｔ2を入力し（１）式に基づ
き圧縮機効率ηを演算する。サンプリング手段１８は、
データロガー１４からのガスタービン排気温度Ｔc、燃
料流量Ｆx、振動量Ｖ、及びＩＧＶ開度θと、圧縮機効
率演算手段１７からの圧縮機効率ηとを入力し、これら
入力データの「瞬時」毎の変化量を変化量演算手段１９
により演算する。

【００３７】予想圧縮機効率変化量演算手段２０は一種
の関数発生器であり、変化量演算手段１９から入力した
ＩＧＶ開度変化量Δθに基づき予想圧縮機効率変化量Δ
ηpを演算する。加算器２１は、この予想圧縮機効率変
化量Δηpに変動許容値を加算したものを第１の比較手
段２２に出力する。第１の比較手段２２は、変化量演算
手段１９からの圧縮機効率変化量Δηと加算器２１から
の値とを比較する。第１の比較手段２２は、この比較を
第１の設定時間毎すなわち「瞬時」の周期（０．１〜
０．２秒の周期）で行うと共に、第２の設定時間毎すな
わち「中期」の周期（１〜２秒の周期）で行う。そし
て、第１の比較手段２２は、圧縮機効率変化量Δηと加
算器２１の値との間の偏差が、「瞬時」の比較において
所定の異常レベルを超えたときに一方の出力端子２２ａ
から「１」信号を出力し、また、「中期」の比較におい
て所定の異常レベルを超えたときに他方の出力端子２２
ｂから「１」信号を出力する。

【００３８】予想ガスタービン排気温度変化量演算手段
２３も一種の関数発生器であり、変化量演算手段１９か
らのＩＧＶ開度変化量Δθ及び燃料流量変化量ΔＦxに
基づき予想ガスタービン排気温度変化量ΔＴcpを演算す
る。加算器２４は、この予想ガスタービン排気温度変化
量ΔＴcpに変動許容値を加算したものを第２の比較手段
２５に出力する。第２の比較手段２５は、変化量演算手
段１９からのガスタービン排気温度変化量ΔＴcと加算
器２４からの値とを比較する。加算器２４は、加算器２
１と同様に、この比較を「瞬時」の周期で行うと共に、
「中期」の周期で行う。そして、第２の比較手段２５
は、第１の比較手段２２と同様に、ガスタービン排気温
度変化量ΔＴcと加算器２４の値との間の偏差が、「瞬
時」の比較において所定の異常レベルを超えたときに一
方の出力端子２５ａから「１」信号を出力し、また、
「中期」の比較において所定の異常レベルを超えたとき
に他方の出力端子２５ｂから「１」信号を出力する。

【００３９】第３の比較手段２６は、変化量演算手段１
９から振動量変化量ΔＶを入力し、この振動量変化量Δ
Ｖと予め設定されている設定値とを比較する。そして、
第３の比較手段２６は、第１の比較手段２２及び第２の
比較手段２５と同様に、振動量変化量ΔＶと設定値との
間の偏差が、「瞬時」の比較において所定の異常レベル
を超えたときに一方の出力端子２６ａから「１」信号を
出力し、また、「中期」の比較において所定の異常レベ
ルを超えたときに他方の出力端子２６ｂから「１」信号
を出力する。

【００４０】なお、図２では、説明を分かりやすくする
ために、加算器２１及び加算器２４をそれぞれ予想圧縮
機効率変化量演算手段２０及び予想ガスタービン排気温
度変化量演算手段２３の外部要素として図示したが、実
際には、これらの加算器は予想圧縮機効率変化量演算手
段２０及び予想ガスタービン排気温度変化量演算手段２
３の内部要素として含まれており、予想圧縮機効率変化
量Δηp及び予想ガスタービン排気温度変化量ΔＴcpに
は既に変動許容値が加算されたものと考えることもでき
る。

【００４１】さて、診断データ出力手段２７の瞬時診断
データ出力回路２８はＡＮＤ回路であり、第１乃至第３
の比較手段２２，２５，２６の出力端子２２ａ，２５
ａ，２６ａからの信号を入力する。そして、これらの出
力端子からの信号がすべて「１」信号である場合に、瞬
時診断データ出力回路２８は、異常診断データとしての
「１」信号をガスタービン運転制御部１６に出力し、ガ
スタービン運転制御部１６は、この異常診断データの入
力によりガスタービン装置の運転を停止させる。

【００４２】また、診断データ出力手段２７の中期診断
データ出力回路２９もＡＮＤ回路であり、第１乃至第３
の比較手段２２，２５，２６の出力端子２２ｂ，２５
ｂ，２６ｂからの信号を入力する。そして、これらの出
力端子からの信号がすべて「１」信号である場合に、中
期診断データ出力回路２９は、異常診断データとしての
「１」信号をガスタービン運転制御部１６に出力し、ガ
スタービン運転制御部１６は、この異常診断データの入
力によりガスタービン装置の運転を停止させる。

【００４３】このように、図２のガスタービン圧縮機診
断部１５は、「瞬時」の時間レベルで異常診断を行うと
共に、「中期」の時間レベルでも異常診断を行う、２段
構えの診断を実施している。プラント機器等の場合、短
いスパンの時間間隔で異常が認められなくても、長いス
パンの時間間隔では異常が認められる場合が往々にして
発生するが、この図２の構成のガスタービン圧縮機診断
部１５によれば、このような場合における長いスパンで
の異常を看過するのを防止することができる。

【００４４】なお、この実施形態では、診断データ出力
手段２７の瞬時診断データ出力回路２８及び中期診断デ
ータ出力回路２９は、第１乃至第３の比較手段２２，２
５，２６からの３つの出力信号のＡＮＤを取る構成とし
てあるが、必ずしも３つの出力信号全てを用いなければ
ならないわけではない。例えば、種々の条件を考慮した
上で、第１の比較手段２２と第２の比較手段２５とのＡ
ＮＤを取る構成や第１の比較手段２２と第３の比較手段
２６とのＡＮＤを取る構成、あるいは第１の比較手段２
２のみで異常診断を行う構成を採用することもできる。
但し、いずれにしても、第１の比較手段２２の出力信号
すなわち圧縮機効率変化量Δηに関する比較結果につい
ては必ず用いるようにしなければならない。

【００４５】第１の比較手段２２の出力端子２２ａ，２
２ｂには第１の警報発生手段３０が接続されると共に、
第２の比較手段２５の出力端子２５ａ，２５ｂには第２
の警報発生手段３２が接続されており、第１の警報発生
手段３０及び第２の警報発生手段３２は「１」信号を入
力すると警報信号を発生する。この警報信号は、図示を
省略してある警報器又は表示器等に送られ、オペレータ
に異常が発生した旨を知らせる。そして、第１の警報発
生手段３０及び第２の警報発生手段３２が発生する警報
信号は、ラッチ回路３１，３３によりラッチされてお
り、オペレータがラッチ動作を解除しない限り警報信号
を発生し続ける。これにより、診断データ出力手段２７
が異常診断データを出力して運転が停止した事態をオペ
レータに速やかに知らせると共に、この事態をオペレー
タが看過するのを防止することができる。

【００４６】長期診断データ出力手段３４は、圧縮機効
率演算手段１７からの圧縮機効率ηと、データロガー１
４からのＩＧＶ開度θとを入力して長期診断を行い、そ
の診断内容を表す信号を図示を省略してある表示器等に
出力する。

【００４７】図３は、この長期診断データ出力手段３４
の構成を示すブロック図である。この図に示すように、
長期診断データ出力手段３４は、予想圧縮機効率演算手
段３５及び圧縮機効率比較手段３６を有している。予想
圧縮機効率演算手段３５は一種の関数発生器であり、Ｉ
ＧＶ開度θに基づき予想圧縮機効率ηpを演算する。圧
縮機効率比較手段３６は、データロガー１４からの圧縮
機効率ηと、予想圧縮機効率演算手段３５からの予想圧
縮機効率ηpとの偏差に応じた信号を出力する。すなわ
ち、偏差が第１の設定値α以上になると、圧縮機効率比
較手段３６は圧縮機水洗注意信号を出力し、また、偏差
が第２の設定値β（β＞α）以上になると圧縮機効率異
常低下注意信号を出力する。

【００４８】圧縮機水洗注意信号は、運転を停止しなけ
ればならないほどの異常ではないが、速やかにガスター
ビン圧縮機１に対して水洗による清掃を実行すべきこと
を勧告する信号である。また、圧縮機効率異常低下注意
信号は、これも運転を停止しなければならないほどの異
常ではないが、何らかの異常がガスタービン圧縮機１に
発生しており、速やかにこの異常原因を究明して適切な
処置を取ることを勧告する信号である。

【００４９】上記の長期診断データ出力手段３４によれ
ば、従来は顕在化されることのなかった初期の異常又は
異常兆候についても早期に把握して適切な措置をとるこ
とができ、ガスタービン圧縮機１の異常発生の未然防止
をより有効に図ることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、収集し
た所定の検出プロセスデータに基づきガスタービン圧縮
機についての圧縮機効率を演算し、この圧縮機効率の変
化量に基づいて、ガスタービン圧縮機に対する精度の高
い異常診断を常時行う構成としたので、ガスタービン圧
縮機の異常又は異常兆候をいち早く且つ正確に察知する
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の概略構成図。

【図２】図１におけるガスタービン圧縮機診断部１５の
構成を示すブロック図。

【図３】図１における長期診断データ出力手段３４の構
成を示すブロック図。

【図４】従来のガスタービン装置の概略構成図。

【図５】図４のガスタービン装置の保護制御を行う場合
の特性例を示す説明図。

【符号の説明】

１ ガスタービン圧縮機 ２ ガスタービン ３ シャフト ４ 燃焼器 ５ 燃料流量調節弁 ６ 入口案内翼（ＩＧＶ） ７ 出側圧力検出器 ８ 排気温度検出器 ９ 入側圧力検出器 １０ 入側温度検出器 １１ 出側温度検出器 １２ 燃料流量検出器 １３ 軸振動検出器 １４ データロガー １５ ガスタービン圧縮機診断部 １６ ガスタービン運転制御部 １７ 圧縮機効率演算手段 １８ サンプリング手段 １９ 変化量演算手段 ２０ 予想圧縮機効率変化量演算手段 ２１ 加算器 ２２ 第１の比較手段 ２３ 予想ガスタービン排気温度変化量演算手段 ２４ 加算器 ２５ 第２の比較手段 ２６ 第３の比較手段 ２７ 診断データ出力手段 ２８ 瞬時診断データ出力回路 ２９ 中期診断データ出力回路 ３０ 第１の警報発生手段 ３１ ラッチ回路 ３２ 第２の警報発生手段 ３３ ラッチ回路 ３４ 長期診断データ出力手段 ３５ 予想圧縮機効率演算手段 ３６ 圧縮機効率比較手段 Ｐ1 入側圧力 Ｔ1 入側温度 Ｐ2 出側圧力 Ｔ2 出側温度 η 圧縮機効率 ηp 予想圧縮機効率 Δη 圧縮機効率変化量 Δηp 予想圧縮機効率変化量 θ ＩＧＶ開度 Δθ ＩＧＶ開度変化量 Ｔc ガスタービン排気温度 ΔＴc ガスタービン排気温度変化量 ΔＴcp 予想ガスタービン排気温度変化量 Ｆx 燃料流量 ΔＦx 燃料流量変化量 Ｖ 振動量 ΔＶ 振動量変化量

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入口案内翼から空気を吸入し、この吸入空
   気を圧縮して吐出するガスタービン圧縮機と、 前記ガスタービン圧縮機からの圧縮空気と、この圧縮空
   気に対して所定比率の流量を有する燃料とを混合させて
   燃焼させる燃焼器と、 前記燃焼器からの燃焼ガスのエネルギーにより駆動され
   るガスタービンと、 を備えたガスタービン装置において、 前記ガスタービン圧縮機、前記燃焼器、及び前記ガスタ
   ービンに関する検出プロセスデータの収集を行うデータ
   ロガーと、 前記データロガーから取り出した検出プロセスデータか
   ら前記ガスタービン圧縮機についての圧縮機効率を演算
   し、この圧縮機効率の変化に基づき前記ガスタービン圧
   縮機に対する異常診断を行うガスタービン圧縮機診断部
   と、 前記ガスタービン圧縮機診断部が異常と診断した場合に
   ガスタービン運転を停止するガスタービン運転制御部
   と、 を備えたことを特徴とするガスタービン装置。
2. 【請求項２】前記ガスタービン圧縮機診断部は、 前記データロガーから入力した前記ガスタービン圧縮機
   の入側圧力及び入側温度並びに出側圧力及び出側温度に
   基づいて前記圧縮機効率を演算する圧縮機効率演算手段
   と、 前記データロガーからの検出プロセスデータ及び前記圧
   縮機効率演算手段からの圧縮機効率を入力し、これら入
   力データの所定時間毎の変化量を出力するサンプリング
   手段と、 前記サンプリング手段からの変化量データのうちの入口
   案内翼開度変化量に基づき予想圧縮機効率変化量を演算
   する予想圧縮機効率変化量演算手段と、 前記サンプリング手段からの変化量データのうちの圧縮
   機効率変化量と、前記予想圧縮機効率変化量演算手段か
   らの予想圧縮機効率変化量とを比較し、それらの偏差が
   所定レベルを超えたときに異常レベル信号を出力する第
   １の比較手段と、 前記第１の比較手段からの異常レベル信号に基づき、前
   記ガスタービン運転制御部に対してガスタービン運転を
   停止させるための異常診断データを出力する診断データ
   出力手段と、 を有することを特徴とする請求項１記載のガスタービン
   装置。
3. 【請求項３】前記ガスタービン圧縮機診断部は、 前記サンプリング手段からの変化量データのうちの入口
   案内翼開度変化量及び燃料流量変化量に基づき予想ガス
   タービン排気温度変化量を演算する予想ガスタービン排
   気温度変化量演算手段と、 前記サンプリング手段からの変化量データのうちのガス
   タービン排気温度変化量と、前記予想ガスタービン排気
   温度変化量演算手段からの予想ガスタービン排気温度変
   化量とを比較し、それらの偏差が所定レベルを超えたと
   きに異常レベル信号を出力する第２の比較手段と、 を有し、前記診断データ出力手段は、前記第１の比較手
   段及び第２の比較手段の双方が異常レベル信号を出力し
   た場合に、前記異常診断データを出力するものである、 ことを特徴とする請求項２記載のガスタービン装置。
4. 【請求項４】前記ガスタービン圧縮機診断部は、 前記サンプリング手段からの変化量データのうちの圧縮
   機振動変化量と、この圧縮機振動変化量につき予め設定
   されている設定値とを比較し、それらの偏差が所定レベ
   ルを超えたときに異常レベル信号を出力する第３の比較
   手段を有し、 前記診断データ出力手段は、前記第１の比較手段が異常
   レベル信号を出力すると共に、前記第２の比較手段及び
   第３の比較手段のうちのいずれか一方又は双方が異常レ
   ベル信号を出力した場合に、前記異常診断データを出力
   するものである、 ことを特徴とする請求項３記載のガスタービン装置。
5. 【請求項５】前記第１の比較手段は、予め設定された第
   １の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設
   定時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記
   比較を行うものであり、 前記診断データ出力手段は、前記第１の設定時間毎の比
   較に基づく異常レベル信号により前記異常診断データを
   出力する瞬時診断データ出力回路と、前記第２の設定時
   間毎の比較に基づく異常レベル信号により前記異常診断
   データを出力する中期診断データ出力回路と、を有する
   ものである、 ことを特徴とする請求項２記載のガスタービン装置。
6. 【請求項６】前記第２の比較手段は、予め設定された第
   １の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設
   定時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記
   比較を行うものであり、 前記診断データ出力手段は、前記第１及び第２の比較手
   段の第１の設定時間毎の比較に基づく異常レベル信号に
   より前記異常診断データを出力する瞬時診断データ出力
   回路と、前記第１及び第２の比較手段の第２の設定時間
   毎の比較に基づく異常レベル信号により前記異常診断デ
   ータを出力する中期診断データ出力回路と、を有するも
   のである、 ことを特徴とする請求項３記載のガスタービン装置。
7. 【請求項７】前記第３の比較手段は、予め設定された第
   １の設定時間毎に前記比較を行うと共に、この第１の設
   定時間よりも長く設定された第２の設定時間毎にも前記
   比較を行うものであり、 前記診断データ出力手段は、前記第１乃至第３の比較手
   段の第１の設定時間毎の比較に基づく異常レベル信号に
   より前記異常診断データを出力する瞬時診断データ出力
   回路と、前記第１乃至第３の比較手段の第２の設定時間
   毎の比較に基づく異常レベル信号により前記異常診断デ
   ータを出力する中期診断データ出力回路と、を有するも
   のである、 ことを特徴とする請求項４記載のガスタービン装置。
8. 【請求項８】前記ガスタービン圧縮機診断部は、 前記第１の比較手段からの前記異常レベル信号をラッチ
   し、このラッチが解除されるまでは警報信号の出力を継
   続する第１の警報発生手段を有するものである、 ことを特徴とする請求項２記載のガスタービン装置。
9. 【請求項９】前記ガスタービン圧縮機診断部は、 前記第２の比較手段からの前記異常レベル信号をラッチ
   し、このラッチが解除されるまでは警報信号の出力を継
   続する第２の警報発生手段を有するものである、 ことを特徴とする請求項３記載のガスタービン装置。
10. 【請求項１０】前記ガスタービン圧縮機診断部は長期診
    断データ出力手段を備えており、 この長期診断データ出力手段は、 前記データロガーからの検出プロセスデータのうちの入
    口案内翼開度に基づき予想圧縮機効率を演算する予想圧
    縮機効率演算手段と、 前記圧縮機効率演算手段からの圧縮機効率と、前記予想
    圧縮機効率演算手段からの予想圧縮機効率とを設定時間
    毎に比較し、それらの偏差を出力する圧縮機効率比較手
    段と、 前記圧縮機効率比較手段からの偏差が、第１の設定値を
    超えたときには圧縮機水洗注意信号を出力し、また、第
    ２の設定値を超えたときには圧縮機効率異常低下注意信
    号を出力する注意信号出力手段と、 を有するものである、 ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のガ
    スタービン装置。