JP2009114956A - ガスタービンの運転制御装置および運転制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン入口温度を抑制すると共に、軸出力についても要求レスポンスを満たし得るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法を提供すること。
【解決手段】ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５により、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグを有効とし、ＩＧＶ制御部１１３により、ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に入口案内翼１０４の開度を予め設定された開度に設定し、温度制御部１１４により、温調設定を入口案内翼１０４の開度に応じて切り替えて設定し該温調設定に基づきタービン１０１の排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成し、燃料制御部１１２により、排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値に基づき燃焼器１０３への燃料供給量を制御する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ガスタービンの運転制御装置および運転制御方法に関し、特に周波数変動に対して、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えることができると共に、軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させ得るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法に関するものである。

一般に、発電所等で用いられているガスタービンは、圧縮機において圧縮された空気に燃料を噴射して燃焼させ、この結果得られる高温高圧の燃焼ガスをタービンに導いて出力を取出している。図１４に、このガスタービンの基本的な構成を示す。ガスタービン１００は、圧縮機１０２、燃焼器１０３およびタービン１０１を備えている。燃焼器１０３には、圧縮機１０２で圧縮された空気並びに、負荷に応じて開度調整される燃料流量調整弁１０５により流量調整された燃料ガスが供給される。燃焼器１０３において、燃焼された高温の燃焼ガスはタービン１０１へ供給され膨張し、タービン１０１を駆動する。この駆動力は発電機１５０に伝達されて発電が行われるとともに、圧縮機１０２に伝達されることにより圧縮機を駆動する。
なお、１軸型複合サイクル発電プラントの場合には、ガスタービン１００、発電機１５０および蒸気タービン１６０のそれぞれの回転軸が一体に結合されている。

また、圧縮機１０２の第１段の翼の前側には入口案内翼（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ：ＩＧＶ）１０４が設けられている。この入口案内翼１０４は、圧縮機入り口の案内翼の開度を操作することにより、圧縮機１０２の動翼との間を流れて燃焼器１０３へ流入する空気量を変化させ、ガスタービン１００の排ガス温度を目標値に制御するためのものである。吸気は入口案内翼１０４により周方向の速度が与えられ圧縮機１０２に導入される。圧縮機１０２では、導入された空気は多段の動翼と静翼とを通ってエネルギーが与えられて圧力が上昇する。

なお、入口案内翼１０４は、周方向に多数枚設けられた可動翼がそれぞれ可動可能に支持されて構成され、制御部１１０からの駆動信号によってアクチュエータが作動してこれら可動翼が可動されて、吸気流量、燃焼温度を調整している。

より具体的には、制御部１１０は、入口案内翼１０４のアクチュエータへのＩＧＶ開度指令１１５を生成するために、図１５に示すような構成を備えている。すなわち、乗算器１１、テーブル関数器（ＦＸ１）１２、リミッタ１３、補正関数器（ＦＸ２）１４および制限関数器（ＦＸ３）１５を備えた構成である。基本的に、発電機出力（ＧＴ出力）に応じて、図１６（ａ）に示すような関数に従ってＩＧＶ開度を設定するが、補正関数器（ＦＸ２）１４により図１６（ｂ）に示すような圧縮機入口温度に対応した関係に基づきＧＴ出力補正係数Ｋ２を生成して、乗算器１１でＧＴ出力にこの補正係数Ｋ２を掛け合わせることで、テーブル関数を参照するＧＴ出力値を補正している。また、制限関数器（ＦＸ３）１５により図１６（ｃ）に示すような圧縮機入口温度に対応した関係に基づきＩＧＶ最大開度Ｍ１を生成して、リミッタ１３により、テーブル関数器（ＦＸ１）１２で生成されたＩＧＶ開度がＩＧＶ最大開度Ｍ１を超えないように制限している。

このようにガスタービン１００の入口案内翼１０４を制御する先行技術としては、例えば、特開２００３−２０６７４９号公報（特許文献１）、特開２００１−２００７３０号公報（特許文献２）が知られている。特許文献１には、ＩＧＶの開度領域が低い場合には少しの開度変化で吸気流量が大きく変化し、ＩＧＶの開度領域が高い場合には少しの開度変化で吸気流量がほとんど変化しないように開度領域によって吸気流量が大きく変化するが、このように開度領域によって吸気流量が大きく変化する場合であっても、出力に対して所定の吸気流量が確保できる運転方法が示されている。また、特許文献２には、ガスタービン実出力が出力計画値に対して余裕がある場合や、部分負荷運転時の場合に、空気圧縮機入口温度を入力として空気圧縮機に吸入される空気量を制御するＩＧＶの開度上限値を制御する運転方法が示されている。

また、制御部１１０内の燃料制御部からの制御信号１１６により燃料流量調整弁１０５の開度制御を行って、燃料流量制御によって負荷調整が行われているが、燃料制御部では、ブレードパス温度制御におけるブレードパス温度設定値、排ガス温度制御における排ガス温度設定値、ガバナ制御におけるガバナ設定値、またはロードリミット制御におけるロードリミット設定値に基づき、これらの内の最も低い値のものを燃料流量調整弁１０５に対する最終的な制御信号として使用している。

ブレードパス温度制御では、ブレードパス温度（タービン１０１最終段直後の排気ガス温度）を計測し、これと温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御によりブレードパス温度設定値を生成する。また、排ガス温度制御では、排ガス温度（タービン１０１最終段よりも後流の排気ダクトでの排気ガス温度）を計測し、これと温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御により排ガス温度設定値を生成する。

図１７には、ブレードパス温度制御および排ガス温度制御で用いられる温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成図を示す。車室圧力Ｐｃｓに基づき温調設定関数器（ＦＸ１０）３０を参照し、その出力に信号発生器（ＳＧ２１）３８による定数を加算器３７により加えて、温調設定ＥＸＲＥＦを生成している。

また、ガバナ制御では定格速度域における速度制御を行うが、タービン１０１（タービン１０１に連結された発電機１５０）の回転速度と目標値とを比較し、比例（Ｐ）制御または比例積分（ＰＩ）制御によりガバナ設定値を生成する。また、ロードリミット制御では負荷運転中の最大出力リミット制御を行うが、発電機１５０の出力と目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御によりロードリミット設定値を生成する。

図１８には、ロードリミット制御を行う部分の構成図を示す。信号発生器（ＳＧ５）４１，（ＳＧ６）４９および（ＳＧ８）５２、加算器４２、減算器４３、関数器（ＦＸ２１）４４、低値選択器４５並びにレートリミッタ４６により目標値ＬＤＲＥＦを生成し、減算器４７により発電機１５０の出力と目標値ＬＤＲＥＦとを比較し、ＰＩ制御器４８による比例積分制御によりロードリミット設定値ＬＤＣＳＯを生成している。

また図１４に示すような構成では、タービン１０１回転軸と発電機１５０とが連結されているため、系統周波数の変動に応じて発電設備の負荷も変動することになる。例えば、系統周波数か低下した場合には回転数も降下することになり、規定の回転数を維持するために、ガスタービン発電設備では、供給燃料量を増加する必要がある。このように周波数変動に対応した運転制御を行う先行技術としては、例えば、特開２００４−２７８４８号公報（特許文献３）、特開２００３−２３９７６３号公報（特許文献４）が知られている。特許文献３には、系統周波数の異常が検出されたとき、通常制御と相違した系統周波数の回復を主体とした制御に切り替える技術が示されている。また、特許文献２には、系統周波数の変化率が制限内となるように調整するガバナフリー制御の手法が示されている。
特開２００３−２０６７４９号公報 特開２００１−２００７３０号公報 特開２００４−２７８４８号公報 特開２００３−２３９７６３号公報

ところで、最近、欧州地区におけるＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ（系統運用規則）として、系統周波数の変動に対する負荷追従性が１００％負荷または（１００％＋α）負荷まで要求されてきており、また国内でも同様の動きがある。ガバナフリー運用で高負荷で周波数が低下した場合の調定率に従った負荷上昇に対して、或いは負荷増加指令に対して、従来技術では、ガスタービン１００は燃料を増加させるが、一方で燃焼温度（タービン入口温度）の上昇による機器損傷といった機器保護の観点から温調動作するため、所望の負荷が得られないことが懸念される。

つまり、図１９（ａ）に示すような系統周波数の低下に対して、従来技術では、高負荷の場合、ガスタービン１００の入口案内翼１０４の開度は変化せず（図１９（ｂ）参照）、燃料制御によってのみ対応していたために、図１９（ｃ）に示すような軸出力についてのＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させるためには、図１９（ｅ）に示すように、タービン入口温度のオーバシュート制限値を超えて機器保護の制約をも超える可能性があった。

また一方で、機器保護の観点からタービン入口温度のオーバシュートを許容しない場合には、図１９（ｃ）に示す軸出力についてのＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させることができない可能性があった。特に、ガスタービン１００と蒸気タービン１６０が同軸の１軸型複合サイクル発電プラントの場合には、図１９（ｄ）に示すように、蒸気タービン１６０の出力（ＳＴ出力）の増加が遅れるため、Ｇｒｉｄ Ｃｏｄｅで規定された軸出力を満足するためには、蒸気タービン１６０の出力不足をガスタービン１００の過負荷運転で補う必要がある。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、周波数変動に対して、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えることができると共に、軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させ得るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御装置であって、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグを有効とするＩＧＶ制御フラグ生成手段と、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定する入口案内翼開度設定手段と、温調設定を前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定し、該温調設定に基づき前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成する温度制御手段と、前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御する燃料制御手段とを有するガスタービンの運転制御装置を提供する。

本発明によれば、発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または入口案内翼の開度が標準全開の状態にあって、系統周波数が低下し所定閾値以下となって周波数低信号が有効となった場合に、入口案内翼の開度を強制的に緊急時全開状態として圧縮機の吸気流量を増加させるので、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えることができると共に、風量増加により軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させることができる。また、温度制御部で入口案内翼の開度に見合った温調設定に緩和できるので、温調動作で引き戻されることがなく、負荷即応性を向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置は、前記燃料制御手段が、前記発電機の出力に基づき前記燃料供給量を定めるロードリミット設定値を生成するロードリミット制御手段、または、前記ガスタービンの回転数に基づき前記燃料供給量を定めるガバナ設定値を生成するガバナ制御手段を有し、前記ロードリミット設定値、前記ガバナ設定値、前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御することとしてもよく、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記ロードリミット制御手段または前記ガバナ制御手段における前記発電機出力の上限設定と変化率設定を予め設定された値に設定することとしてもよい。
これにより、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記温度制御手段は、前記入口案内翼の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定した温調設定を補正する第１補正手段を有することとしてもよい。
これにより、排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値の追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記温度制御手段は、前記入口案内翼の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、前記温調設定に基づき生成した前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を補正する第２補正手段を有することとしてもよい。

これにより、排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値の動きを直接的に先行させ、より追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記第１補正手段または前記第２補正手段は、前記入口案内翼の開度が所定範囲にある場合に作動することとしてもよい。
本発明によれば、よりきめ細かな制御が可能となる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記温度制御手段は、前記温調設定に基づく目標値と計測した排ガス温度またはブレードパス温度との偏差に基づき比例積分制御を行って前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成するＰＩ制御手段を有し、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、該ＰＩ制御手段における制御パラメータを予め設定された値に設定することとしてもよい。

これにより、ブレードパス温度設定値または排ガス温度設定値の動きを速めることができ、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温度制御手段に基づく温調運転中であり、前記発電機の出力が上昇中であり、且つ前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、前記温度制御手段に基づく温調運転中であり、前記発電機の出力が上昇中であり、かつ、前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ標準全開以上フラグを有効とし、前記入口案内翼開度設定手段は、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグまたは前記ＩＧＶ標準全開以上フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定することとしてもよい。

これにより、系統周波数が変動していない負荷上昇時にも、温度制御部に基づく温調運転状態から脱却することができ、負荷即応性（追従性）を向上させることができる。また、蒸気タービンの出力不足をガスタービンの過負荷運転で補うことができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記ＩＧＶ標準全開以上フラグの生成条件が有効から無効に切り替わるとき、一定の遅延を持たせて該ＩＧＶ標準全開以上フラグを無効とすることとしてもよい。
これにより、入口案内翼の緊急時全開状態からの戻りによる出力低下を防止することができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温調運転中の判断を、前記温度制御手段の温調設定に基づく目標値と計測した排ガス温度またはブレードパス温度との偏差が所定値以下となったときに行うこととしてもよい。
これにより、先行してＩＧＶ標準全開以上フラグを有効とし、入口案内翼の緊急時全開状態への移行を早めることにより、負荷即応性（追従性）をより向上させることができる。

上記ガスタービンの運転制御装置において、前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温調運転中の判断を、前記タービンの入口温度が所定範囲にあるときに行うこととしてもよい。
これにより、よりきめ細かな制御が可能となる。

本発明は、前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御方法であって、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグを有効とするＩＧＶ制御フラグ生成ステップと、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定する入口案内翼開度設定ステップと、温調設定を前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定し、該温調設定に基づき前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成する温度制御ステップと、前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御する燃料制御ステップとを有するガスタービンの運転制御方法を提供する。

本発明のガスタービンの運転制御装置および運転制御方法によれば、発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または入口案内翼の開度が標準全開の状態にあって、系統周波数が低下し所定閾値以下となって周波数低信号が有効となった場合に、入口案内翼の開度を強制的に緊急時全開状態として圧縮機の吸気流量を増加させるので、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えることができると共に、風量増加により軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させることができ、また、温度制御部で入口案内翼の開度に見合った温調設定に緩和できるので、負荷即応性を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明のガスタービンの運転制御装置および運転制御方法の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法について、図１〜図７を参照して説明する。ここで、図１は、本発明の第１の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置の構成図であり、同図において、図１４（従来例）と重複する部分には同一の符号を付する。また、図２は第１の実施形態におけるＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図である。図３はＩＧＶ制御部１１３の具体的な構成図である。図４は温度制御部１１４においてブレードパス温度制御および排ガス温度制御で用いられる温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成図である。図５は温度制御部１１４の各種関数器が持つ関数を説明する説明図である。図６は燃料制御部１１２内のロードリミット制御を行う部分の構成図である。図７は燃料制御部１１２内のガバナ制御を行う部分の構成図である。

図１において、ガスタービン１００は圧縮機１０２、燃焼器１０３およびタービン１０１を備える。圧縮機１０２で圧縮された空気、及び燃料流量調整弁１０５により流量調節された燃料は、燃焼器１０３に供給され、ここで混合・燃焼されることにより高圧の燃焼ガスが生成される。高温の燃焼ガスはタービン１０１に供給され、膨張することによりタービンを駆動する。この駆動力は、圧縮機及び発電機に伝達され発電等が行われる。
上記燃料流量調整弁１０５は、制御部１１１の燃料制御部１１２からの制御信号１１６によって作動される。この燃料流量調整弁１０５は、上述したように燃料ガスの燃料流量を制御することにより、負荷、さらには排ガス温度を調整している。なお、１軸型複合サイクル発電プラントの場合には、ガスタービン１００、発電機１５０および蒸気タービン１６０のそれぞれの回転軸が一体に結合されている。

圧縮機１０２の第１段の翼の前側には入口案内翼（Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ：ＩＧＶ）１０４が設けられている。吸気は入口案内翼１０４により周方向の速度が与えられ圧縮機１０２に導入される。圧縮機１０２では導入された空気は多段の動翼と静翼とを通ってエネルギーが与えられて圧力が上昇する。また、入口案内翼１０４は、周方向に多数枚設けられた可動翼がそれぞれ回動可能に支持されて構成され、制御部１１１のＩＧＶ制御部１１３からのＩＧＶ開度指令１１７によって入口案内翼１０４のアクチュエータが作動してこれら可動翼が可動させられ、吸気流量、燃焼温度を調整している。

タービン１０１の最終段部には最終段のブレードを通過したガスの温度を検出するブレードパス温度検出器１２３が設けられ、また、該ブレードパス温度検出器１２３の配置位置より下流側の排気通路には排ガスの温度を検出する排ガス温度検出器１２４が設けられている。また、吸気状態を検出する吸気状態検出器１２１が設けられ、吸気温度と吸気圧力が検出されている。燃焼器１０３の車室内の圧力が車室内圧力センサ１２２によって検出されている。さらに、タービン１０１の負荷状態を検出するために発電機出力センサ（図示せず）が設けられている。

そして、これらブレードパス温度検出器１２３、排ガス温度検出器１２４、吸気状態検出器１２１、車室内圧力センサ１２２および発電機出力センサによって検出された検出信号が制御部１１１に入力される。この制御部１１１は、燃料の供給制御を行う燃料制御部１１２と、ブレードパス温度制御および排ガス温度制御を行う温度制御部１１４と、入口案内翼１０４の開度制御を行うＩＧＶ制御部１１３と、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧを生成するＩＧＶ制御フラグ生成部１１５とを備えている。

まず、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５は、図２に示すように、系統周波数が所定閾値α以下となって周波数低信号が有効となり、且つ発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にある場合に、ＡＮＤゲート１によりＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧを有効として生成する。ここで、発電機１５０の出力が所定値（例えば９８［％］）以上の場合に高負荷帯にあるとし、また、通常運転（部分負荷運転等）時における入口案内翼１０４の開度全開状態（例えば０［度］または−４［度］）を標準全開の状態とする。

次に、ＩＧＶ制御部１１３は図３に示すように構成されている。図３において、乗算器１１、テーブル関数器（ＦＸ１）１２、リミッタ１３、補正関数器（ＦＸ２）１４および制限関数器（ＦＸ３）１５は、従来（図１５参照）と同等の構成である。本実施形態のＩＧＶ制御部１１３では、この従来のＩＧＶ開度指令に対して、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに基づく加算量を加える構成と、ＩＧＶ開度の変化率を制限する構成が付加されている。

加算量を加える構成では、信号発生器（ＳＧ１）１７および（ＳＧ２）１８をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて信号切換器１９で切り換え、レートリミッタ２０を介して、加算器１６で通常運転時におけるＩＧＶ開度指令に加算している。例えば、信号発生器（ＳＧ１）１７に「０」を、信号発生器（ＳＧ２）１８に「−８；緊急時全開状態」を設定しておき、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効になったときには、通常運転時のＩＧＶ開度指令に信号発生器（ＳＧ２）１８の値を加算して、強制的に緊急時全開状態となるようにしている。

また、ＩＧＶ開度の変化率を制限する構成は、信号発生器（ＳＧ３）２３および（ＳＧ４）２４を、負荷遮断フラグとＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧとをＯＲゲート２２で論理和をとった信号に応じて信号切換器２５で切り換え、これを変化率制限器２１に供給してＩＧＶ開度の変化率制限値を変える構成である。ここで、信号発生器（ＳＧ３）２３には通常時の変化率制限値（例えば、４００［％／分］）が、また信号発生器（ＳＧ４）２４には負荷遮断時の変化率制限値（例えば、３０００［％／分］）が、それぞれ設定されている。すなわち、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効になった時には、負荷遮断時の変化率制限値が適用されることとなる。上記レートリミッタ２０は、この変化率制限器２１にその機能を持たせて、削除しても良い。

次に、温度制御部１１４において、ブレードパス温度制御部では、ブレードパス温度検出器１２３からのブレードパス温度（タービン１０１最終段直後の排気ガス温度）計測値と温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御によりブレードパス温度設定値を生成する。また、排ガス温度制御部では、排ガス温度検出器１２４からの排ガス温度（タービン１０１最終段よりも後流の排気ダクトでの排気ガス温度）計測値と温調設定に基づく目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御により排ガス温度設定値を生成する。

本実施形態の温度制御部１１４では、図４に示すように、ブレードパス温度制御および排ガス温度制御における温調設定ＥＸＲＥＦを、入口案内翼１０４の開度指令値ＩＧＶに応じて切り替えて設定するようにしている。

例えば、温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成は、関数器（ＦＸ１１）３１，（ＦＸ１２）３２，（ＦＸ１３）３３および（ＦＸ１４）３４と、乗算器３５および３６と、加算器３７とを備えた構成である。関数器（ＦＸ１１）３１および（ＦＸ１３）３３は、図５（ａ）に示すように、通常運転時における車室圧力−温調設定関数および入口案内翼１０４の開度が緊急時全開状態の時の車室圧力−温調設定関数がそれぞれ設定されている。また、関数器（ＦＸ１２）３２および（ＦＸ１４）３４は、図５（ｂ）に示すように、互いに０信号と１信号とが逆となる２変数関数の機能が設定されている。つまり、入口案内翼１０４の開度指令値ＩＧＶが例えば０［度］以上の通常運転時には関数器（ＦＸ１１）３１に基づく温調設定ＥＸＲＥＦが生成され、入口案内翼１０４の開度指令値ＩＧＶが例えば−８［度］未満の緊急時全開状態時には関数器（ＦＸ１３）３３に基づく温調設定ＥＸＲＥＦが生成される。

図５（ａ）に示すように、緊急時全開状態時に選択される関数器（ＦＸ１３）３３の関数は、通常運転時に選択される関数器（ＦＸ１１）３１の関数に比べて、同一車室圧力に対してより高い温調設定となっている。入口案内翼１０４の開度が緊急時全開となる状況では車室圧力は上昇し、そのまま通常運転時に選択される関数器（ＦＸ１１）３１を用いれば温調設定を下げることになってしまうので、関数器（ＦＸ１３）３３に切り替え、入口案内翼１０４の開度に見合ったより高い温調設定となるようにしている。

次に、燃料制御部１１２は、制御信号１１６により燃料流量調整弁１０５の開度制御を行って、燃料流量制御によって負荷調整を行うが、燃料制御部１１２では、ブレードパス温度制御部におけるブレードパス温度設定値、排ガス温度制御部における排ガス温度設定値、ロードリミット制御部におけるロードリミット設定値、またはガバナ制御部におけるガバナ設定値に基づき、これらの内の最も低い値のものを燃料流量調整弁１０５に対する最終的な制御信号として使用する。

ロードリミット制御部では、負荷運転中の最大出力リミット制御を行うが、発電機１５０の出力と目標値とを比較し、比例積分（ＰＩ）制御によりロードリミット設定値を生成する。ロードリミット制御部は図６に示すように構成されている。

図６において、従来（図１８参照）と同様に、目標値ＬＤＲＥＦを生成する基本的部分に、信号発生器（ＳＧ５）４１，（ＳＧ６）４９および（ＳＧ８）５２、加算器４２、減算器４３、関数器（ＦＸ２１）４４、アナログメモリ４５並びにレートリミッタ４６を備え、減算器４７により発電機１５０の出力と目標値ＬＤＲＥＦとを比較し、ＰＩ制御器４８による比例積分制御によりロードリミット設定値ＬＤＣＳＯを生成するが、低値選択器４５における負荷上限値と、レートリミッタ４６における負荷変化レートを、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて切り替える点が従来とは異なる。アナログメモリ４５は、関数器（ＦＸ２１）のインクデックに応じた値を自身の値から加減算する要素である。

例えば、負荷上限値は、信号発生器（ＳＧ６）４９および（ＳＧ７）５０をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて信号切換器５１で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ６）４９には通常時の負荷上限値（例えば、１００［％］に相当するＧＴ出力［ＭＷ］）が、また信号発生器（ＳＧ７）５０には緊急時全開状態時の負荷上限値（例えば、１０５［％］に相当するＧＴ出力［ＭＷ］）が、それぞれ設定されている。すなわち、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効になった（周波数変動）時には、１０５［％］に相当するＧＴ出力［ＭＷ］が負荷上限値とされる。

また、負荷変化レートは、信号発生器（ＳＧ８）５２および（ＳＧ９）５３をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて信号切換器５１で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ８）５２には通常時の負荷変化レートが、また信号発生器（ＳＧ９）５３には緊急時全開状態時の負荷変化レート（例えば、通常時の約１００倍）が、それぞれ設定されている。すなわち、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効になった（周波数変動）時には、通常時の約１００倍に相当する負荷変化レートとされる。

また、ガバナ制御部では定格速度域における速度制御を行うが、タービン１０１（タービン１０１に連結された発電機１５０）の回転数と目標値とを比較し、比例（Ｐ）制御によりガバナ設定値ＧＶＣＳＯを生成する。ガバナ制御部は図７に示すように構成されている。

図７において、ガバナ制御部は、信号発生器（ＳＧ１３）７７，（ＳＧ１４）７８，（ＳＧ１０）６７，（ＳＧ）６８，（ＳＧ１１）７３および（ＳＧ１２）７５、信号切換器７９、レートリミッタ６６、加算器６１，６９および７４、減算器６２および７１、比例制御器６３，７０および７２、関数器（ＦＸ２２）６４並びにアナログメモリ６５、低値選択器７６を備えた構成である。

従来の構成（図示せず）に、信号発生器（ＳＧ１３）７７および（ＳＧ１４）７８、信号切換器７９、レートリミッタ６６並びに加算器６１を付加した構成であり、信号発生器（ＳＧ１３）７７には通常時の負荷増分（例えば、０［％］）に相当するＧＴ出力（０［ＭＷ］）が、また信号発生器（ＳＧ１４）７８には緊急時全開状態時の負荷変化増分（例えば、５［％］）に相当するＧＴ出力［ＭＷ］がそれぞれ設定され、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効になった（周波数変動）ときには、最大１０５［％］に相当する出力設定ＡＬＲＳＥＴ［ＭＷ］が設定される。なお、関数器（ＦＸ２２）６４では、燃料制御部１１２においてガバナ設定値ＧＶＣＳＯ以外のパラメータが選択されている時には増加させない（常に０を出力）ようになっている。

次に、本実施形態のガスタービンの運転制御装置による運転制御について説明する。ここでは、系統周波数がΔｆだけ低下した場合（図１９（ａ）参照）を例に説明する。
発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にあって、系統周波数がΔｆ低下し所定閾値α以下となって周波数低信号が有効となった場合には、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５によりＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効として生成されることになる。

これを受けてＩＧＶ制御部１１３では、ＩＧＶ開度指令１１７が強制的に緊急時全開状態の値に設定され、入口案内翼１０４の開度は緊急時全開状態となる。また、温度制御部１１４では、ＩＧＶ開度指令１１７が緊急時全開状態の値になった時には、入口案内翼１０４の開度に見合ったより高い温調設定ＥＸＲＥＦとして温調設定を緩和し、さらに、ロードリミット制御およびガバナ制御における発電機１５０出力の上限設定と変化率の設定を、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効時に予め設定される上限設定と変化率の設定に緩和される。

一般に、タービン入口温度は燃空比（燃料量／燃焼空気量の比）に比例することから、入口案内翼１０４が開く方向にＩＧＶ開度を変化させれば、圧縮機１０２の吸気流量は増加し燃焼空気量が増加するので、燃空比、即ちタービン入口温度は低下する。また一方、「タービン出力＝タービン通過流量×タービン熱落差×効率」の関係があり、入口案内翼１０４が開く方向にＩＧＶ開度を変化させれば、圧縮機１０２の吸気流量が増加してタービン通過流量も増加するので、タービン入口温度低下による熱落差以上にタービン通過流量の増大が寄与すれば発電機１５０の出力は増加することになる。

したがって、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えると共に、軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させることができる。また特に、ガスタービン１００と蒸気タービン１６０が同軸の１軸型複合サイクル発電プラントの場合には、蒸気タービン１６０の出力（ＳＴ出力）の増加が遅れるため、Ｇｒｉｄ Ｃｏｄｅで規定された軸出力を満足するためには、蒸気タービン１６０の出力不足をガスタービン１００の過負荷運転で補う必要があるが、本実施形態では高い負荷即応性により十分に対応可能となる。

なお、ガバナフリー時の周波数変動に対しては、周波数変動量に応じたＩＧＶ開度を算出してＩＧＶ開度指令１１７を補正する手法も考えられるが、周波数変動量によっては、ＩＧＶ開度が標準全開時の開度と緊急時全開時の開度との中間に止まり、ＩＧＶ制御部１１３と燃料制御部１１２との干渉により運転制御が不安定となることが懸念される。このような場合でも、本実施形態では、ＩＧＶ開度を強制的に緊急時全開状態とするので、安定した運転制御が可能となり、所望の出力を長期的に安定して供給することができる。

以上説明したように、本実施形態のガスタービンの運転制御装置および運転制御方法においては、発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にあって、系統周波数がΔｆ低下し所定閾値α以下となって周波数低信号が有効となった場合には、入口案内翼１０４の開度を強制的に緊急時全開状態として圧縮機１０２の吸気流量を増加させるので、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えることができると共に、風量増加により軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満足させることができる。また、温度制御部１１４では、入口案内翼１０４の開度に見合ったより高い温調設定ＥＸＲＥＦに緩和されるので、負荷即応性を向上させることができる。

また、本実施形態のガスタービンの運転制御装置および運転制御方法では、ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、ロードリミット制御部またはガバナ制御部における発電機１５０出力の上限設定と変化率設定を予め設定された値に設定するので、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることが可能となる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置および運転制御方法について、図８および図９を参照して説明する。ここで、図８は第２の実施形態の温度制御部１１４における温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成図であり、図９は温調設定ＥＸＲＥＦの切り替えを説明する説明図である。

なお、本実施形態は、第１の実施形態の温度制御部１１４の構成に対して、入口案内翼１０４の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、入口案内翼１０４の開度に応じて切り替えて設定した温調設定ＥＸＲＥＦを補正する先行信号生成部２００（第１補正手段）を付加した点に特徴があり、ガスタービンの運転制御装置の全体構成、ＩＧＶ制御部１１３の構成、並びに燃料制御部１１２の構成は第１の実施形態（図１、図２、図６および図７）と同等であり、各構成要素の説明を省略する。また、温度制御部１１４の温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成についても、図８において第１の実施形態（図３）と同等な構成要素に同一の符号を付して説明を省略する。

図８において、温度制御部１１４の温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分は、関数器（ＦＸ１１）３１，（ＦＸ１２）３２，（ＦＸ１３）３３および（ＦＸ１４）３４と、乗算器３５および３６と、加算器３７および２１０と、先行信号生成部２００とを備えた構成である。また、先行信号生成部２００は、１次遅れフィルタ２０２，２０３、減算器２０４、関数器（ＦＸ１６）２０５、関数器（ＦＸ１５）２０１、乗算器２０６およびレートリミッタ２０７を備えた構成である。１次遅れフィルタ２０２，２０３は、１個（例えば２０２のみ）でも３個でもかまわない。

先行信号生成部２００では、まず、減算器２０４によりＩＧＶ開度指令値を１次遅れフィルタ２０２，２０３で遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求め、この偏差をＩＧＶ開度指令値の変化率（擬似微分値）として得る。そして、関数器（ＦＸ１６）２０５において、このＩＧＶ開度指令値の変化率の大きさ（擬似微分値）に応じて温調設定ＥＸＲＥＦへの補正量（先行信号）を設定する。

また、関数器（ＦＸ１５）２０１は、先行信号生成部２００の作動範囲を入口案内翼１０４の開度が所定範囲にある場合のみとするものであり、例えば、関数ＦＸ１５として、ＩＧＶ開度が標準全開時の開度近傍から緊急時全開時の開度近傍までの範囲を「１」とし、それ以外を「０」とするような関数を使用し、これを乗算器２０６で掛け合わせることにより、温調設定ＥＸＲＥＦの切り替えが行われる範囲でのみ先行信号生成部２００による補正（先行信号）を有効とすることができる。

また、レートリミッタ２０７は、得られる温調設定ＥＸＲＥＦへの補正量、即ち先行信号の時間変化率を制限するもので、該レートリミッタ２０７を介した補正量が加算器２１０により加算され、温調設定ＥＸＲＥＦとして生成される。
図９（ａ）に示すように、入口案内翼１０４の開度が緊急時全開となる状況では車室圧力は上昇し、そのまま関数器（ＦＸ１１）３１による関数ＩＧＶ１を用いれば温調設定を（ＡからＢへ）下げることになってしまうので、関数器（ＦＸ１３）３３による関数ＩＧＶ２に切り替え、入口案内翼１０４の開度に見合ったより高い温調設定（ＡからＣへ）となるようにしている。

このときの温調設定ＥＸＲＥＦの時間的推移は図９（ｂ）のＴ１に示すようになるが、実際のブレードパス温度または排ガス温度は、温度の計測遅れがあるので図９（ｂ）のＴ０に示すようにゆっくりとした変化となる。そこで、本実施形態では、図９（ｃ）に示すような先行信号生成部２００による補正量（先行信号）を加算することにより、温調設定ＥＸＲＥＦの時間的推移を図９（ｂ）のＴ２に示すようにし、実際のブレードパス温度または排ガス温度の追従性をより速くなるようにしている。

このように、本実施形態では、先行信号生成部２００（第１補正手段）により、入口案内翼１０４の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、入口案内翼１０４の開度に応じて切り替えて設定した温調設定ＥＸＲＥＦを補正するので、ブレードパス温度設定値や排ガス温度設定値の追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について、図１０を参照して説明する。ここで、図１０は第３の実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部の構成図であり、温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分については、第１の実施形態または第２の実施形態の構成を使用するものとして省略している。また、ガスタービンの運転制御装置の全体構成、ＩＧＶ制御部１１３の構成、並びに燃料制御部１１２の構成は第１の実施形態（図１、図２、図６および図７）と同等であり、各構成要素の説明を省略する。

図１０において、本実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部は、信号発生器（ＳＧ１５）３０１，（ＳＧ１６）３０３，（ＳＧ１７）３０８，（ＳＧ１８）３０９，（ＳＧ１９）３１１および（ＳＧ２０）３１２、信号切換器３１０および３１３、加算器３０２、減算器３０５および３０６、低値選択器３０４、並びにＰＩ制御器３０７を備えた構成である。

加算器３０２で温調設定ＥＸＲＥＦに所定値ＳＧ１５を加算した値と、所定値ＳＧ１６との間でより低値となる値を低値選択器３０４により選択してこれを目標値ＢＰＲＥＦとし、該目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度検出器１２３からのブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差を減算器３０５により求め、該偏差に基づく比例積分制御をＰＩ制御器３０７により行ってブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成する。
ＰＩ制御器３０７における上限値は、減算器３０５による偏差と待機値ＲＣＳＯとの偏差としている。また、本実施形態のブレードパス温度制御部は、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効の場合に、ＰＩ制御３０７における制御パラメータを予め設定された値に設定する点に特徴があるが、ここでは、比例ゲインおよび時定数をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて切替設定している。

すなわち、比例ゲインは、信号発生器（ＳＧ１７）３０８および（ＳＧ１８）３０９をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて信号切換器３１０で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ１７）３０８には通常時の比例ゲインが、また信号発生器（ＳＧ１８）３０９には緊急時全開状態時の比例ゲインが、それぞれ設定されている。また、時定数は、信号発生器（ＳＧ１９）３１１および（ＳＧ２０）３１２をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに応じて信号切換器３１３で切り換えて生成する。ここで、信号発生器（ＳＧ１９）３１１には通常時の時定数が、また信号発生器（ＳＧ２０）３１２には緊急時全開状態時の時定数が、それぞれ設定されている。なお、安定性の観点からは比例ゲインおよび時定数をより小さい値とするのが良いが、ＩＧＶ開度を緊急時全開状態とするときは緊急性があり追従性を優先することとして、比例ゲインおよび時定数を通常時よりも大きい値とするのが望ましい。

このように、本実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部（排ガス制御部も同様）では、温調設定ＥＸＲＥＦに基づく目標値ＢＰＲＥＦと計測したブレードパス温度ＢＰＴとの偏差に基づきＰＩ制御器３０７による比例積分制御を行ってタービンのブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成するが、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効の場合に、ＰＩ制御器３０７における制御パラメータ（比例ゲインおよび時定数）を予め設定された値に設定するので、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯの動きを速めることができ、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について、図１１を参照して説明する。ここで、図１１は第４の実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部の構成図である。また、ガスタービンの運転制御装置の全体構成、ＩＧＶ制御部１１３の構成、並びに燃料制御部１１２の構成は第１の実施形態（図１、図２、図６および図７）と同等であり、各構成要素の説明を省略する。

図１１において、本実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部は、第１の実施形態（図４参照）における温調設定ＥＸＲＥＦを生成する部分の構成と、信号発生器（ＳＧ１５）３０１および（ＳＧ１６）３０３と、加算器３０２および４１０と、減算器３０５および３０６と、低値選択器３０４と、ＰＩ制御器３０７と、先行信号生成部４００とを備えた構成である。

加算器３０２で温調設定ＥＸＲＥＦに所定値ＳＧ１５を加算した値と、所定値ＳＧ１６との間でより低値となる値を低値選択器３０４により選択してこれを目標値ＢＰＲＥＦとし、該目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度検出器１２３からのブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差を減算器３０５により求め、該偏差に基づく比例積分制御をＰＩ制御器３０７により行ってブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを生成する。なお、ＰＩ制御器３０７における上限値は、減算器３０５による偏差と待機値ＲＣＳＯとの偏差としている。

本実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部は、入口案内翼１０４の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、温調設定ＥＸＲＥＦに基づき生成したブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯを補正する先行信号生成部４００（第２補正手段）を付加した点に特徴がある。先行信号生成部４００は、１次遅れフィルタ４０２，４０３、減算器４０４、関数器（ＦＸ１８）４０５、関数器（ＦＸ１７）４０１、乗算器４０６およびレートリミッタ４０７を備えた構成である。１次遅れフィルタは、１個でも３個でも良い。

先行信号生成部４００では、まず、減算器４０４によりＩＧＶ開度指令値を１次遅れフィルタ４０２，４０３で遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求め、この偏差をＩＧＶ開度指令値の変化率（擬似微分値）として得る。そして、関数器（ＦＸ１８）４０５において、このＩＧＶ開度指令値の変化率の大きさ（擬似微分値）に応じてブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯへの補正量（先行信号）を設定する。

また、関数器（ＦＸ１７）４０１は、先行信号生成部４００の作動範囲を入口案内翼１０４の開度が所定範囲にある場合のみとするものであり、例えば、関数ＦＸ１７として、ＩＧＶ開度が標準全開時の開度近傍から緊急時全開時の開度近傍までの範囲を「１」とし、それ以外を「０」とするような２変数関数を使用し、これを乗算器３０６で掛け合わせることにより、温調設定ＥＸＲＥＦの切り替えが行われる範囲でのみ先行信号生成部４００による補正（先行信号）を有効とすることができる。

また、レートリミッタ４０７は、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯへの補正量、即ち先行信号の時間変化率を制限するもので、該レートリミッタ４０７を介した補正量が加算器４１０により加算され、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯとして生成される。

このように、本実施形態では、先行信号生成部４００（第２補正手段）により、入口案内翼１０４の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯに直接補正量（先行信号）を加算して補正するので、ブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯの動きを直接的に先行させ、より追従性を速めて、温度設定の逃がしを過渡的に速くでき、系統周波数の変動に対する負荷即応性を向上させることができる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について、図１２を参照して説明する。ここで、図１２（ａ）は第５の実施形態のＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図であり、図１２（ｂ）はＩＧＶ制御部１１３の具体的な構成図である。また、ガスタービンの運転制御装置の全体構成、温度制御部１１４の構成、並びに燃料制御部１１２の構成は第１の実施形態〜第４の実施形態（図１、図３、図６および図７等）と同等であり、各構成要素の説明を省略する。

ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５では、第１の実施形態と同様（図２参照）に、ＡＮＤゲート１によりＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧを生成すると共に、図１２（ｂ）に示すように、ＡＮＤゲート３によりＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を生成する。
すなわち、温度制御部１１４に基づく温調運転中であり、発電機１５０の出力が上昇中であり、且つ発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、温度制御部１１４に基づく温調運転中であり、発電機１５０の出力が上昇中であり、且つ入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にあるとき、ＡＮＤゲート３によりＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を有効として生成する。

ここで、温調運転中の判断は、燃料制御部１１２においてブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯまたは排ガス温度設定値が燃料流量調整弁１０５に対する最終的な制御信号として使用されているときに温調運転中として判断される。
また、発電機１５０の出力が上昇中の判断は、例えば、出力設定［ＭＷ］について１次遅れフィルタで遅延した信号と遅延していない信号との偏差を求め、この偏差が正値で且つ所定値以上である時に有効とする負荷上昇中フラグを用いる。

また、発電機１５０の出力が所定値（例えば９８［％］）以上の場合に高負荷帯にあるとし、また、通常運転（部分負荷運転等）時における入口案内翼１０４の開度全開状態（例えば０［度］または−４［度］）を標準全開の状態とする。

次に、ＩＧＶ制御部１１３は図１２（ｂ）に示すように構成されている。すなわち、第１の実施形態の構成（図３参照）に、ＯＲゲート２６が付加された構成である。つまり、従来のＩＧＶ開度指令に対して、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧまたはＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２に基づく加算量を加える構成と、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧに基づきＩＧＶ開度の変化率を制限する構成が付加されている。

加算量を加える構成では、信号発生器（ＳＧ１）１７および（ＳＧ２）１８をＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧまたはＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２に応じて信号切換器１９で切り換え、レートリミッタ２０を介して、加算器１６で従来のＩＧＶ開度指令、即ち通常運転時におけるＩＧＶ開度指令に加算している。例えば、信号発生器（ＳＧ１）１７に「０」を、信号発生器（ＳＧ２）１８に「−８；緊急時全開状態」を設定しておき、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧまたはＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２が有効になった時には、通常運転時のＩＧＶ開度指令に信号発生器（ＳＧ２）１８の値を加算して、強制的に緊急時全開状態となるようにしている。

上述した第１の実施形態〜第４の実施形態のガスタービンの運転制御装置では、発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にあって、系統周波数が低下し所定閾値α以下となって周波数低信号が有効となった場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧを有効とし、該ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧが有効の場合に入口案内翼１０４の開度を強制的に緊急時全開状態とし、圧縮機１０２の吸気流量を増加させ、タービン入口温度をオーバシュート制限範囲内に抑えると共に、風量増加により軸出力についてもＧｒｉｄ Ｃｏｄｅ要求レスポンスを満たすようにした。

系統周波数が変動していない場合であっても、負荷上昇時には蒸気タービン１６０の出力（ＳＴ出力）の遅れと、発電機１５０出力の温調運転による上限とから、ＧＴＣＣでは高負荷時に負荷即応性（追従性）が悪い状況となっていた。本実施形態では、このような状況にあることをＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を用いて判断し、該ＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２が有効の場合に入口案内翼１０４の開度を強制的に緊急時全開状態として、同等の効果を得ることとしている。

例えば、本実施形態のガスタービンの運転制御装置では、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５において、温度制御部１１４に基づく温調運転中であり、発電機１５０の出力が上昇中であり、且つ発電機１５０の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、入口案内翼１０４の開度が標準全開の状態にあるとき、ＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を有効とし、ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５において、ＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧまたはＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２が有効の場合に、入口案内翼１０４の開度を予め設定された開度（緊急時全開状態の開度）に設定する。これにより、系統周波数が変動していない負荷上昇時にも、温度制御部１１４に基づく温調運転状態から脱却することができ、負荷即応性（追従性）を向上させることができる。また、蒸気タービン１６０の出力不足をガスタービン１００の過負荷運転で補うことができる。

〔第６の実施形態〕
次に、本発明の第６の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置について、図１３を参照して説明する。ここで、図１３は第６の実施形態のＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図である。また、ガスタービンの運転制御装置の全体構成および燃料制御部１１２の構成は第１の実施形態〜第４の実施形態（図１、図２、図６、および図７等）と、またＩＧＶ制御部１１３の構成は第５の実施形態（図１２（ｂ））と同等であり、各構成要素の説明を省略する。

ＩＧＶ制御フラグ生成部１１５では、第５の実施形態と同様に、ＡＮＤゲート１によりＩＧＶ緊急時全開フラグＦＬＧを、ＡＮＤゲート３によりＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２をそれぞれ生成するが、図１３に示すように、ＡＮＤゲート３の出力にオフディレイ５が付加された構成となっている。

このオフディレイ５により、ＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２の生成条件が有効から無効に切り替わるとき、一定の遅延を持たせて該ＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を無効とすることができる。これにより、第５の実施形態の効果と同等の効果を奏すると共に、ＩＧＶ緊急時全開状態からの戻りによる出力低下等の影響を防止することができる。

〔変形例〕
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

第５の実施形態および第６の実施形態においては、温調運転中の判断を、燃料制御部１１２においてブレードパス温度設定値ＢＰＣＳＯまたは排ガス温度設定値が燃料流量調整弁１０５に対する最終的な制御信号として使用されているか否かで判断したが、これをブレードパス温度目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差、若しくは排ガス温度目標値と排ガス温度計測値との偏差に基づいて判断しても良い。

例えば、ブレードパス温度計測値ＢＰＴが上昇しており、ブレードパス温度目標値ＢＰＲＥＦに近づきつつあるときには、いずれ温調運転に入ることが予想されるが、ブレードパス温度目標値ＢＰＲＥＦとブレードパス温度計測値ＢＰＴとの偏差が所定値未満となった時に温調運転中と判断すれば、先行してＩＧＶ標準全開以上フラグＦＬＧ２を有効とし、入口案内翼１０４の緊急時全開状態への移行を早めることにより、負荷即応性（追従性）をより向上させることができる。

また、温調運転中の判断をタービンの入口温度を用いて行っても良い。なお、タービン入口温度は直接計測していないため、これに代わる指標を用いる。より具体的には、例えば、特開２００７−７７８６７号公報の「ガスタービンの燃焼制御装置」には、タービン入口温度に比例する燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）を、ガスタービン出力と、入口案内翼１０４の開度と、圧縮機１０２の吸気温度とに基づき算出する技術が開示されており、この燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）を代用指標として用いることができる。例えば、燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）が所定値（例えば９８［％］）以上の場合に温調運転中の判断を行うようにする。

このようにタービン入口温度（または代用指標）を用いて、タービン入口温度が厳しいポイントで入口案内翼１０４を緊急時全開状態にするといった運用が可能となり、よりきめ細かな制御が可能となる。

本発明の実施形態に係るガスタービンの運転制御装置の構成図である。 第１の実施形態におけるＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図である。 第１の実施形態におけるＩＧＶ制御部１１３の具体的な構成図である。 温度制御部１１４において温調設定を生成する部分の構成図である。 温度制御部１１４の各種関数器が持つ関数を説明する説明図である。 燃料制御部１１２内のロードリミット制御を行う部分の構成図である。 燃料制御部１１２内のガバナ制御を行う部分の構成図である。 第２の実施形態の温度制御部１１４における温調設定を生成する部分の構成図である。 温調設定の切り替えを説明する説明図である。 第３の実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部の構成図である。 第４の実施形態の温度制御部１１４におけるブレードパス温度制御部の構成図である。 図１２（ａ）は第５の実施形態のＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図であり、図１２（ｂ）はＩＧＶ制御部１１３の具体的な構成図である。 第６の実施形態のＩＧＶ制御フラグ生成部１１５の具体的な構成図である。 従来のガスタービンの運転制御装置の構成図である。 従来例における制御部１１０のＩＧＶ制御部の具体的な部分構成図である。 従来例における制御部１１０の各種関数器が持つ関数を説明する説明図である。 従来例における制御部１１０の温調設定を生成する部分の構成図である。 従来例における制御部１１０のロードリミット制御を行う部分の構成図である。 従来例において系統周波数が低下したときの各種緒量のタイムチャートである。

符号の説明

１００ ガスタービン
１０１ タービン
１０２ 圧縮機
１０３ 燃焼器
１０４ 入口案内翼
１０５ 燃料流量調整弁
１１１ 制御部
１１２ 燃料制御部
１１３ ＩＧＶ制御部
１１４ 温度制御部
１１５ ＩＧＶ制御フラグ生成部
１１６ 制御信号
１１７ ＩＧＶ開度指令
１２１ 吸気状態検出器
１２２ 車室内圧力センサ
１２３ ブレードパス温度検出器
１２４ 排ガス温度検出器
１５０ 発電機
１６０ 蒸気タービン
２００ 先行信号生成部（第１補正手段）
４００ 先行信号生成部（第２補正手段）

Claims (11)

1. 前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御装置であって、
   系統周波数が所定閾値以下となり、且つ、前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ、前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグを有効とするＩＧＶ制御フラグ生成手段と、
   前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定する入口案内翼開度設定手段と、
   温調設定を前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定し、該温調設定に基づき前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成する温度制御手段と、
   前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御する燃料制御手段と
   を具備するガスタービンの運転制御装置。
2. 前記燃料制御手段が、前記発電機の出力に基づき前記燃料供給量を定めるロードリミット設定値を生成するロードリミット制御手段、または、前記ガスタービンの回転数に基づき前記燃料供給量を定めるガバナ設定値を生成するガバナ制御手段を有し、前記ロードリミット設定値、前記ガバナ設定値、前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御するガスタービンの運転制御装置であって、
   前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記ロードリミット制御手段または前記ガバナ制御手段における前記発電機出力の上限設定と変化率設定を予め設定された値に設定する請求項１に記載のガスタービンの運転制御装置。
3. 前記温度制御手段は、前記入口案内翼の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定した温調設定を補正する第１補正手段を有する請求項１または請求項２に記載のガスタービンの運転制御装置。
4. 前記温度制御手段は、前記入口案内翼の開度の変化率を算出して該変化率に応じた補正量を算出し、前記温調設定に基づき生成した前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を補正する第２補正手段を有する請求項１または請求項２に記載のガスタービンの運転制御装置。
5. 前記第１補正手段または前記第２補正手段は、前記入口案内翼の開度が所定範囲にある場合に作動する請求項３または請求項４に記載のガスタービンの運転制御装置。
6. 前記温度制御手段は、前記温調設定に基づく目標値と計測した排ガス温度またはブレードパス温度との偏差に基づき比例積分制御を行って前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成するＰＩ制御手段を有し、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、該ＰＩ制御手段における制御パラメータを予め設定された値に設定する請求項３から請求項５のいずれかに記載のガスタービンの運転制御装置。
7. 前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温度制御手段に基づく温調運転中であり、前記発電機の出力が上昇中であり、且つ前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、前記温度制御手段に基づく温調運転中であり、前記発電機の出力が上昇中であり、且つ前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ標準全開以上フラグを有効とし、
   前記入口案内翼開度設定手段は、前記ＩＧＶ緊急時全開フラグまたは前記ＩＧＶ標準全開以上フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定する請求項１から請求項６のいずれかに記載のガスタービンの運転制御装置。
8. 前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記ＩＧＶ標準全開以上フラグの生成条件が有効から無効に切り替わるとき、一定の遅延を持たせて該ＩＧＶ標準全開以上フラグを無効とする請求項７に記載のガスタービンの運転制御装置。
9. 前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温調運転中の判断を、前記温度制御手段の温調設定に基づく目標値と計測した排ガス温度またはブレードパス温度との偏差が所定値以下となったときに行う請求項７または請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置。
10. 前記ＩＧＶ制御フラグ生成手段は、前記温調運転中の判断を、前記タービンの入口温度が所定範囲にあるときに行う請求項７または請求項８に記載のガスタービンの運転制御装置。
11. 前段に入口案内翼を備える圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給して該燃焼器で発生する燃焼ガスによってタービンを回転させて発電機を駆動するガスタービンの運転制御方法であって、
    系統周波数が所定閾値以下となり、且つ、前記発電機の出力が所定値以上の高負荷帯にある場合、または、系統周波数が所定閾値以下となり、且つ、前記入口案内翼の開度が標準全開の状態にある場合に、ＩＧＶ緊急時全開フラグを有効とするＩＧＶ制御フラグ生成ステップと、
    前記ＩＧＶ緊急時全開フラグが有効の場合に、前記入口案内翼の開度を予め設定された開度に設定する入口案内翼開度設定ステップと、
    温調設定を前記入口案内翼の開度に応じて切り替えて設定し、該温調設定に基づき前記タービンの排ガス温度設定値またはブレードパス温度設定値を生成する温度制御ステップと、
    前記排ガス温度設定値または前記ブレードパス温度設定値に基づき、前記燃焼器への燃料供給量を制御する燃料制御ステップと
    を有するガスタービンの運転制御方法。

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