JP2010285955A - ガスタービンの制御装置及び発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】周波数変動等により負荷が変動しても、安定した燃焼を維持すること。
【解決手段】ガスタービン１０の制御装置２０は、発電機出力指令と発電機出力とに基づいて、燃焼器１０３に供給する燃料流量を決定し、決定した燃料流量から燃料流量調節弁１０５の弁開度を設定する第１弁開度設定部２１と、第１弁開度設定部２１によって決定された燃料流量を用いて圧縮機１０２の吸気流量を決定し、決定した吸気流量に基づいて入口案内翼１０４の弁開度を設定する第２弁開度設定部２２とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービンの制御装置及び発電システムに関するものである。

従来、発電所等で使用されるガスタービンでは、圧縮空気と燃料とを燃焼器に供給し、燃焼器における燃焼に伴う高温の燃焼ガスを利用してタービンを回転させ、発電を行っている。

ガスタービン出力（発電機出力）は、燃焼器に供給される燃料量及び圧縮空気量によって制御される。従来、例えば、圧縮空気はガスタービン出力と圧縮機に供給される空気の温度や圧力等から供給量が決定され、燃料量は発電機出力指令にガスタービン出力（発電機出力）が一致するように決定される等、圧縮空気量と燃料量とは、異なる制御指標に基づいてそれぞれ決定されることが一般的に行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００８−０７５５７８号公報 特開２００８−１２１４５０号公報

ところで、上述のように、発電機出力指令にガスタービン出力が一致するように燃料量が決定され、また、ガスタービン出力に基づいて圧縮空気量が決定されるような制御が行われている場合、発電機出力指令がステップ的に増加する方向に変化すると、その増加に合わせて燃料量は増加する。しかしながら、圧縮空気量については、増加制御された燃料量がガスタービンに供給され、これにより、ガスタービン出力が増加して初めて、その出力の増加量が圧縮空気量の制御量に反映されることとなる。
このように、異なる制御指標に基づいて圧縮空気量と燃料量とが決定されていた場合、周波数変動などにより負荷が急変すると、圧縮空気量の制御が負荷の急変に速やかに追従できず、燃焼器における燃空比がくずれ、ひどい場合には、設計した燃空比から逸脱してしまうことが懸念される。
燃空比が設計から逸脱してしまうと、燃焼が不安定となり、燃焼振動の発生やＮＯｘ排出濃度上昇等を招くなど種々の問題が発生する。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、周波数変動等により負荷が変動しても、安定した燃焼を維持することのできるガスタービンの制御装置及び発電システム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、圧縮機と、前記圧縮機から出力された圧縮空気と燃料流路からの燃料とが供給される燃焼器と、前記燃焼器で発生する燃焼ガスによって回転させられるタービンと、該タービンの回転により発電する発電機と、前記圧縮機の吸気側に設けられ、前記圧縮機の吸気量を調整する入口案内翼と、前記燃料流路に設けられ、前記燃焼器へ供給する燃料流量を調整する燃料流量調節弁とを備えるガスタービンに適用可能な制御装置であって、発電機出力指令と発電機出力とに基づいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を決定し、決定した燃料流量から前記燃料流量調節弁の弁開度を設定する第１弁開度設定部と、前記第１弁開度設定部によって決定された燃料流量を用いて前記圧縮機の吸気流量を決定し、決定した吸気流量に基づいて前記入口案内翼の弁開度を設定する第２弁開度設定部とを具備するガスタービンの制御装置を提供する。

このような構成によれば、発電機出力指令と発電機出力とに基づいて燃焼器に供給する燃料流量が決定され、決定された燃料流量を用いて圧縮機の吸気流量が決定される。これにより、燃焼器に供給される燃料流量に応じて圧縮空気を燃焼器に供給することが可能となる。この結果、燃料投入からガスタービン出力までの機械的な遅れを排除することができ、燃焼器における圧縮空気量の追従性が向上し、負荷急変時における燃空比を適切にかつ容易に制御することが可能となる。

上記ガスタービンの制御装置において、前記第２弁開度設定部は、燃料流量から前記圧縮機の吸気流量を得るための第１関数を有し、前記第１関数は、前記燃焼器における燃焼効率が所定の値以上となるような関数とされていることが好ましい。

このように、燃焼器における燃焼効率が所定の値以上となるような関数に設定されている第１関数を用いて、燃料流量から圧縮機の吸気流量を得るので、燃焼器における燃空比を適切に制御できるだけでなく、安定した燃焼効率を維持することが可能となる。これにより、定格運転時だけでなく、運転を安定させることが難しい部分負荷時においても、燃焼器における燃焼を安定させることが可能となる。

上記ガスタービンの制御装置において、前記第１弁開度設定部は、燃料発熱量に応じた第１補正係数を求め、該第１補正係数を用いて前記燃料流量を補正する第１補正部を有し、補正後の燃料流量に基づいて前記燃料流量調節弁の弁開度が設定されるとともに、前記圧縮機の吸気流量が決定されることとしてもよい。

このように、燃料発熱量に応じて燃料流量を補正するので、実際に燃焼器に供給される燃料の発熱量を考慮して燃料の投入量を決定することが可能となる。また、この燃料流量に応じて燃焼器へ供給される圧縮空気量も決定されるので、燃焼器における燃空比を安定させることができ、燃焼を更に安定化させることが可能となる。

上記ガスタービンの制御装置において、前記第２弁開度設定部は、前記圧縮機の回転数に応じた第２補正係数を求め、該第２補正係数を用いて吸気流量を補正する第２補正部を有し、補正後の吸気流量に基づいて前記入口案内翼の弁開度を設定することとしてもよい。

このように、圧縮機の回転数に応じて、圧縮機の吸気流量を補正し、補正後の吸気流量に基づいて入口案内翼の弁開度が設定される。例えば、圧縮機の回転数が基準値よりも低い場合には、通常時に比べて圧縮機から送出される圧縮空気量は少なくなる。このような場合、第２補正部により、圧縮機への吸気流量が増加する方向に補正される。このように、第２補正部を有することにより、圧縮機の回転数が安定しない場合でも、圧縮機を介して燃焼器に供給される空気流量を適切な値とすることが可能となる。

上記ガスタービンの制御装置において、前記第２弁開度設定部は、前記燃料流量調節弁の前後の差圧に応じた第３補正係数を求め、該第３補正係数を用いて前記燃料流量を補正する第３補正部を有し、第３補正部によって補正された後の燃料流量を用いて吸気流量が決定されることとしてもよい。

燃焼器に供給される燃料流量は、燃料流量調節弁の前後の差圧に応じて変化する。つまり、差圧が大きいときには、より多くの燃料が燃焼器に供給されることとなる。従って、燃料流量調節弁の前後の差圧に応じた第３補正係数を用いて燃料流量を補正し、補正した燃料流量を用いて圧縮機の吸気流量を決定することにより、実際に燃焼器に供給される燃料流量に対する適切な圧縮空気量を供給することが可能となる。

本発明は、上記いずれかのガスタービンの制御装置を備える発電システムを提供する。発電システムは、ガスタービン及び上記ガスタービンの制御装置を備えていればよく、例えば、ガスタービンと蒸気タービンとを備えるガスタービンコンバインドサイクル発電システム（ＧＴＣＣ：Gas Turbine Combined Cycle）や石炭ガス化複合発電システム（ＩＧＣＣ：Integrated Gasification Combined Cycle）であってもよい。

本発明によれば、周波数変動等により負荷が変動しても、安定した燃焼を維持することができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施形態に係る発電システムの概略構成を示した図である。 本発明の第１の実施形態に係るガスタービンの制御装置の概略構成を示した図である。 第１関数について説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るガスタービンの制御装置の概略構成を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係るガスタービンの制御装置の第２弁開度設定部の概略構成を示した図である。 本発明の第４の実施形態に係るガスタービンの制御装置の第１弁開度設定部の概略構成を示した図である。 圧力調節弁を備えるガスタービンの構成を示した図である。 図７に示したガスタービンに適用されるガスタービンの制御装置の概略構成を示した図である。

以下、本発明の各実施形態に係るガスタービンの制御装置および発電システムについて、図を参照して説明する。

〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発電システムの概略構成を示した図である。
図１に示すように、発電システムは、ガスタービン１０と制御装置２０とを備えている。
本実施形態において、ガスタービン１０は、圧縮機１０２、燃焼器１０３及びタービン１０１を備えている。圧縮機１０２において圧縮された圧縮空気は、燃焼器１０３に供給されるようになっている。また、燃焼器１０３には、燃料流路から燃料ガスが供給される。燃焼器１０３において圧縮空気と燃料ガスは混合して燃焼され、高温の燃焼ガスが発生する。この高温の燃焼ガスによってタービン１０１が回転され、この回転が同軸上に接続されている発電機１５０に伝達されることにより、発電機１５０が発電する。なお、タービン１０１と同軸には、圧縮機１０２も接続されており、タービン１０１の回転により圧縮機１０２も駆動するような構成とされている。

上記燃料ガスの燃料流路には、燃焼器１０３へ供給する燃料流量を調整するための燃料流量調節弁１０５が設けられている。また、圧縮機１０２の吸気側には、圧縮機１０２の吸気量（吸入空気量）を調整するための入口案内翼１０４が設けられている。燃料流量調節弁１０５の開度及び入口案内翼１０４の開度は、制御装置２０により制御される。また、入口案内翼１０４の周辺には、圧縮機１０２へ吸入される空気の温度を計測するための温度センサ１２１及び空気圧力を計測する圧力センサ１２２が設けられている。また、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。これらセンサの出力は、制御装置２０へ出力され、上記燃料流量調節弁１０５及び入口案内翼１０４の弁開度の設定に使用される。

制御装置２０は、発電機出力指令と発電機出力とに基づいて、燃焼器１０３に供給する燃料流量を決定し、決定した燃料流量から燃料流量調節弁１０５の弁開度を設定する第１弁開度設定部２１と、第１弁開度設定部２１によって決定された燃料流量を用いて圧縮機１０２の吸気流量を決定し、決定した吸気流量に基づいて入口案内翼１０４の弁開度を設定する第２弁開度設定部２２とを備えている。

図２は、制御装置２０の概略構成を示したブロック図である。図２に示すように、制御装置２０において、第１弁開度設定部２１は、減算器３１、ＰＩ制御器３２、ＣＳＯ演算部３３、燃料流量決定部３４、及び弁開度取得部３５を主な構成として備えている。
減算器３１及びＰＩ制御器３２は、発電機出力を発電機出力指令に一致させるような燃料流量を制御するための負荷制御信号ＬＤＣＳＯを得るための構成要素であり、減算器３１により発電機出力指令と発電機出力との差分が算出され、この差分に比例積分（ＰＩ）演算を行うことで、負荷制御信号ＬＤＣＳＯが算出される。

ＣＳＯ演算部３３は、負荷制御信号ＬＤＣＳＯ等の各種制御信号からガスタービンの運転を安定させるための燃料流量指令ＣＳＯを得る。具体的には、ＣＳＯ演算部３３には、負荷制御信号ＬＤＣＳＯが入力されるとともに、例えば、他の図示しない制御器によって算出されたガバナ制御信号ＧＶＣＳＯ、ブレードパス温度制御信号ＢＰＣＳＯ、排ガス制御信号をＥＸＣＳＯ等が入力される。ガバナ制御信号ＧＶＣＳＯは、タービン１０１の回転速度又は回転数を目標値に一致させるように燃料流量を制御するための制御信号であり、ブレードパス温度制御信号ＢＰＣＳＯはタービン１０１のブレードパス温度ＢＰＴがブレードパス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するための制御信号であり、排ガス制御信号ＥＸＣＳＯは排ガス温度が排ガス温度上限値を超えないように燃料流量を制御するための制御信号である。なお、これらの制御信号については、公知の技術であり、例えば、特開２００７−０７１１４４号公報に開示されている。
ＣＳＯ演算部３３は、入力された各種制御信号のうち、最も低値の制御信号を選択し、これを燃料流量指令ＣＳＯとして燃料流量決定部３４に出力する。

燃料流量決定部３４は、燃料流量指令ＣＳＯから燃料流量を得るための所定の関数を有しており、この関数を用いて燃料流量指令ＣＳＯから燃料流量Ｆ１を得る。
弁開度取得部３５は、燃料流量から燃料流量調節弁の弁開度（以下「燃料弁開度」という。）を得るための所定の関数を有しており、この関数を用いて燃料流量決定部３４によって得られた燃料流量Ｆ１から燃料弁開度Ｖ１を得る。弁開度取得部３５によって得られた燃料弁開度Ｖ１は、燃料流量調節弁１０５に出力され、この燃料弁開度Ｖ１に基づいて弁開度が調整される。

第２弁開度設定部２２は、吸気流量決定部５１、流量補正部５２、第２弁開度取得部５３、上限開度決定部５４、及び弁開度選定部５５を備えている。

吸気流量決定部５１は、燃料流量から圧縮機の吸気流量を得るための第１関数を有しており、この第１関数を用いて第１弁開度設定部２１の燃料流量決定部３４によって決定された燃料流量Ｆ１に対する吸気流量Ｆ２を得る。第１関数は、燃焼器１０３における燃焼効率が所定の値以上となるような関数とされている。燃焼器１０３における燃焼を安定させるためには、燃空比の他に、燃焼効率も考慮しなければならない。例えば、燃焼器１０３において燃料量と圧縮空気量との割合がある一定の範囲を超えると、燃料が不安定になり、ひどい場合には失火してしまう。従って、燃焼が不安定になるような燃料流量と圧縮空気量の割合の範囲を排除して燃空比の特性を決定する必要がある。

本実施形態では、燃焼器１０３における燃焼が安定する燃料量と圧縮空気量との割合の範囲において、燃空比の特性を決定している。図３に、第１関数の一例を示す。図３において、横軸は燃料流量、縦軸は圧縮機１０２の吸気流量を示している。図３において、燃焼器１０３における燃焼が安定する領域、換言すると、燃焼効率が所定の値以上である領域はＡで示した範囲であり、この範囲内で第１関数が設定されている。

流量補正部５２は、圧縮機１０２の吸気圧力及び吸気温度に基づいて、吸気流量決定部５１によって得られた吸気流量を補正する。例えば、流量補正部５２は、圧縮機１０２の吸気圧力及び吸気温度に応じた補正係数を得、この補正係数を吸気流量Ｆ２に乗算することで、吸気流量を補正する。

第２弁開度取得部５３は、流量補正部５２によって補正された吸気流量Ｆ２´に対応する入口案内翼１０４の弁開度（以下「ＩＧＶ弁開度」という。）を得る。第２弁開度取得部５３は、吸気流量からＩＧＶ弁開度を得るための所定の関数を有しており、この関数を用いて吸気流量Ｆ２´に対応するＩＧＶ弁開度Ｖ２を得る。

上限開度決定部５４は、吸気温度Ｔ１によって決められるＩＧＶ開度の上限値を取得し、この上限ＩＧＶ開度Ｖｍを出力する。例えば、上限開度決定部５４は、吸気温度から上限ＩＧＶ開度を得るための所定の関数を有しており、この関数を用いて上限ＩＧＶ開度Ｖｍを得る。

弁開度選定部５５は、上限ＩＧＶ開度Ｖｍと第２弁開度取得部５３によって得られたＩＧＶ弁開度Ｖ２とを比較し、ＩＧＶ弁開度Ｖ２が上限ＩＧＶ開度Ｖｍ以下である場合にはＩＧＶ弁開度Ｖ２を出力し、ＩＧＶ弁開度Ｖ２が上限ＩＧＶ弁開度Ｖｍよりも大きい場合には、ＩＧＶ弁開度Ｖ２として上限ＩＧＶ弁開度Ｖｍを出力する。

次に、本実施形態に係る発電システムの作用について説明する。
まず、発電機出力指令と発電機出力とが減算部３１に入力され、この差分が算出されてＰＩ制御器３２に出力される。ＰＩ制御器３２では差分に対してＰＩ制御が施されて負荷制御信号ＬＤＣＳＯが算出される。負荷制御信号ＬＤＣＳＯは、ＣＳＯ演算部３３に入力され、ここで、他の制御器から入力されたガバナ制御信号ＧＶＣＳＯ、ブレードパス温度制御信号ＢＰＣＳＯ、排ガス制御信号をＥＸＣＳＯ等と比較され、最も低値の制御信号が燃料流量指令ＣＳＯとして燃料流量決定部３４に出力される。

燃料流量決定部３４では、燃料流量指令ＣＳＯから燃料流量Ｆ１が求められ、この燃料流量Ｆ１が第１弁開度取得部３５に与えられるとともに、第２弁開度設定部２２に出力される。第１弁開度取得部３５では、燃料流量Ｆ１から燃料弁開度Ｖ１が求められ、この燃料弁開度Ｖ１に基づいて燃料流量調節弁１０５が調整される。

一方、第２弁開度設定部２２では、吸気流量決定部５１において、燃料流量Ｆ１に対して所定の燃空比を実現する圧縮機１０２の吸気流量Ｆ２が求められ、更に、流量補正部５２において、吸気流量Ｆ２が圧縮機１０２の吸気圧力Ｐ１及び吸気温度Ｔ１に基づいて補正される。補正後の吸気流量Ｆ２´は、第２弁開度取得部５３に与えられ、ここで、吸気流量Ｆ２´に対応するＩＧＶ弁開度Ｖ２が得られる。
また、上限開度決定部５４において、吸気温度Ｔ１によって決まる上限ＩＧＶ開度Ｖｍが求められ、この上限ＩＧＶ開度Ｖｍが弁開度選定部５５に与えられる。

弁開度選定部５５では、上限ＩＧＶ開度Ｖｍと第２弁開度取得部５３からのＩＧＶ弁開度Ｖ２とが比較され、小さい値がＩＧＶ弁開度Ｖ２として出力され、ＩＧＶ弁開度に基づいて入口案内翼１０４の弁開度が調整される。

以上説明してきたように、本実施形態に係る発電システム及びガスタービンの制御装置によれば、発電機出力指令と発電機出力とに基づいて決定された燃料流量を用いて圧縮機１０２の吸気流量を決定するので、燃焼器１０３に供給される燃料流量に応じた圧縮空気を燃焼器１０３に供給することが可能となる。これにより、燃焼器１０３における燃空比を良好な状態に保つことができる。更に、燃焼器１０３における圧縮空気量をガスタービン出力に基づいて決定していた従来の場合に比べて、燃料投入からガスタービン出力までの機械的な遅れを排除することができ、燃焼器１０３における圧縮空気量の追従性を向上させることが可能となる。これにより、負荷急変時における燃空比を適切にかつ容易に制御することができる。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態に係る制御装置は、上述した第１の実施形態に係る制御装置２０と異なる。
以下、本実施形態の制御装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図４は、本実施形態に係る制御装置２０−１の概略構成を示した図である。図４に示すように、第１弁開度設定部２１−１は、燃料発熱量に応じた第１補正係数を求め、求めた第１補正係数を用いて燃料流量を補正する第１補正部４０を有している。このため、本実施形態では、第１の実施形態に係るガスタービン１０に対して、燃料の発熱量を計測するための発熱量計測部が追加配置される（図示略）。発熱量計測部としては、例えば、カロリーメータや、レーザを用いて発熱量を計測するセンサ等が採用される。

本実施形態において、第１補正部４０は、燃料発熱量に一次遅れのフィルタ及びムダ時間を施す関数器４１と、関数器４１により出力された燃料発熱量Ｑ１に対応する補正係数Ｋ１を求める補正係数算出部４２と、補正係数算出部４２において求められた補正係数Ｋ１を燃料流量決定部３４によって決定された燃料流量Ｆ１に乗算する乗算器４３とを備えている。

このような構成によれば、発熱量計測部（図示略）によって計測された燃料の発熱量が関数器４１に入力され、ここで、一次遅れのフィルタが施されることによりノイズ分が排除された燃料発熱量が得られる。また、ムダ時間処理が施されることにより、発熱量計測部による計測の遅延時間（ムダ時間）が補正される。つまり、発熱量計測部に使用されるカロリーメータ等は計測に所定の時間を要することから、このような遅延時間を補正するために、関数器が設けられている。続いて、関数器４１により補正された発熱量Ｑ１は、補正係数算出部４２に与えられ、発熱量Ｑ１に応じた補正係数Ｋ１が求められ、この補正係数Ｋ１が燃料流量決定部３４によって決定された燃料流量Ｆ１に乗算されることにより、燃料流量Ｆ１が補正される。補正後の燃料流量Ｆ１´は、第１弁開度取得部３５及び第２弁開度設定部２２の吸気流量決定部５１に出力され、上述と同様の処理が実施される。

上述した第１の実施形態では、燃料の発熱量を一定として取り扱っていたため、発熱量が変動した場合には、その発熱量の変動が燃料流量に反映されない構成とされていた。本実施形態によれば、燃料発熱量に応じて燃料流量を補正するので、実際に燃焼器１０３に供給される燃料の発熱量を考慮して燃料の投入量を決定することが可能となる。また、この燃料流量に応じて燃焼器１０３へ供給される圧縮空気量も決定されるので、燃焼器１０３における燃空比を安定させることができ、燃焼を更に安定化させることが可能となる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
本実施形態に係る制御装置は、上述した第２の実施形態に係る制御装置２０−１と異なる。以下、本実施形態の制御装置について、第２の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図５は、本実施形態に係る制御装置に係る第２弁開度設定部２２−１の概略構成を示した図である。なお、第１弁開度設定部の構成は、上述した第２の実施形態に係る第１弁開度設定部２１−１と同一である。
図５に示すように、第２弁開度設定部２２−１は、圧縮機１０２の回転数に応じた第２補正係数を求め、求めた第２補正係数を用いて吸気流量を補正する第２補正部６０を有している。
このため、本実施形態では、第２の実施形態に係るガスタービンに対して、圧縮機１０２の回転数を計測するためのセンサが追加配置される（図示略）。

本実施形態において、第２補正部６０は、圧縮機の回転数に一次遅れのフィルタを施す関数器６１と、関数器６１により出力された回転数Ｒ１に対応する補正係数Ｋ２を求める補正係数算出部６２と、補正係数算出部６２において求められた補正係数Ｋ２を吸気流量決定部５１によって決定された吸気流量Ｆ２に乗算する乗算器６３とを備えている。

このような構成によれば、回転数センサによって計測された圧縮機１０２の回転数が関数器に入力され、ここで一次遅れのフィルタが施されることによりノイズ分が排除された回転数Ｒ１が得られる。続いて、関数器６１によりノイズが除去された回転数Ｒ１は、補正係数算出部６２に与えられ、回転数Ｒ１に応じた補正係数Ｋ２が求められ、乗算器６３において、補正係数Ｋ２が吸気流量決定部５１によって決定された吸気流量Ｆ２に乗算されることにより、吸気流量Ｆ２が補正される。補正後の吸気流量Ｆ２ａは、流量補正部５２に出力され、上述と同様の処理が実施される。

本実施形態に係る発電システム及びガスタービンの制御装置によれば、圧縮機１０２の回転数に応じて、圧縮機１０２の吸気流量を補正し、補正後の吸気流量に基づいて入口案内翼１０４の弁開度が設定されるので、圧縮機１０２の回転数が安定しない場合でも、圧縮機１０２を介して燃焼器１０３に供給される空気流量を適切な値とすることができる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
本実施形態に係る制御装置は、上述した第３の実施形態に係る制御装置と構成が異なる。以下、本実施形態の制御装置について、第３の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。

図６は、本実施形態に係る制御装置の第１弁開度設定部２１−２の概略構成を示した図である。なお、第２弁開度設定部の構成は、上述した第３の実施形態に係る第２弁開度設定部２２−１と同一である。

図６に示すように、第１弁開度設定部２１−２は、燃料流量調節弁１０５の前後の差圧に応じた第３補正係数を求め、第３補正係数を用いて燃料流量を補正する第３補正部７０を有している。
このため、本実施形態では、第３の実施形態に係るガスタービンに対して、燃料流量調節弁の前後において圧力を計測するための圧力センサが追加配置される。

本実施形態において、第３補正部７０は、燃料流量調節弁１０５の前段側の圧力に一次遅れのフィルタを施す関数器７１と、第１補正部７１によって補正された後の燃料流量Ｆ１´から燃料流量調節弁１０５の後段側の圧力Ｐａを推定する関数器７２と、関数器７２から出力された圧力Ｐｂと関数器７２から出力された圧力Ｐａとの差分を算出することにより、燃料流量調節弁１０５の前後の差圧ΔＰを算出する減算器７３と、減算器７３から出力された差圧ΔＰに対応する補正係数Ｋ３を求める補正係数算出部７４と、補正係数算出部７４において求められた補正係数Ｋ３を第１補正部４０によって補正された後の燃料流量Ｆ１´に乗算する乗算器７５とを備えている。

このような構成によれば、圧力センサ（図示略）によって計測された燃料流量調節弁１０５の前段側の圧力が関数器７１に入力され、ここで一次遅れのフィルタが施されることによりノイズが除去される。また、関数器７２において、第１補正部４０によって補正された後の燃料流量Ｆ１´から燃料流量調節弁１０５の後段側の圧力Ｐａが推定される。
続いて、減算器７３において、燃料流量調節弁の前段側のノイズ除去後の圧力Ｐｂと推定された後段側の圧力Ｐａとの差分ΔＰが算出され、この差圧ΔＰに基づく補正係数Ｋ３が補正係数算出部７４により求められる。そして、乗算器７４により、補正係数Ｋ３が第１補正部４０によって補正された燃料流量Ｆ１´に乗算されることにより、燃料流量Ｆ１´が補正される。補正後の燃料流量Ｆ１ａは、第２弁開度設定部２２−１に与えられ、この吸気流量Ｆ１ａに基づいてＩＧＶ弁開度が決定される。

本実施形態に係るガスタービンの制御装置によれば、燃料流量調節弁１０５の差圧ΔＰに基づいて燃料流量を補正し、補正した燃料流量を用いて圧縮機の吸気流量を決定するので、実際に燃焼器１０３に供給される燃料流量に対する適切な圧縮空気量を供給することが可能となる。

なお、図７に示すように、燃料を供給する燃料流路に、燃料流量を調整するための燃料流量調節弁１０５と、燃料流路の圧力を調整するための圧力調節弁１０６とが設けられたガスタービン１０−１の場合、図６に示した制御装置の第１弁開度設定部２１−２の構成に代えて、図８に示す制御装置の第１弁開度設定部２１−２´の構成を採用することが可能である。

即ち、燃料流量調節弁１０５と圧力調節弁１０６とを備えている場合、圧力調節弁１０６の弁開度は、燃料流量調節弁１０５の前後の差圧に基づいて調整される。そのため、図７に示すように、圧力調節弁が設けられている場合には、図８に示すように、第１弁開度設定部２１−２´において、圧力調節弁を調節するために計測される燃料弁差圧を用いて補正係数Ｋ３を求めることとしてもよい。

具体的には、燃料弁差圧に対して一次遅れのフィルタを施すことによりノイズ分を除去し、ノイズ除去後の差圧ΔＰに対応する第３補正係数Ｋ３を求め、この第３補正係数Ｋ３を吸気流量Ｆ１´に乗算することにより、吸気流量を補正することとしても良い。

１０，１０−１ ガスタービン
２０，２０−１ 制御装置
２１，２１−１，２１−２，２１−２´ 第１弁開度設定部
２２，２２−１ 第２弁開度設定部
４０ 第１補正部
６０ 第２補正部
７０，７０´ 第３補正部
１０１ タービン
１０２ 圧縮機
１０３ 燃焼器
１０４ 入口案内翼
１０５ 燃料流量調節弁
１０６ 圧力調節弁
１２１ 温度センサ
１２２ 圧力センサ
１５０ 発電機

Claims (6)

1. 圧縮機と、前記圧縮機から出力された圧縮空気と燃料流路からの燃料とが供給される燃焼器と、前記燃焼器で発生する燃焼ガスによって回転させられるタービンと、該タービンの回転により発電する発電機と、前記圧縮機の吸気側に設けられ、前記圧縮機の吸気量を調整する入口案内翼と、前記燃料流路に設けられ、前記燃焼器へ供給する燃料流量を調整する燃料流量調節弁とを備えるガスタービンに適用可能な制御装置であって、
   発電機出力指令と発電機出力とに基づいて、前記燃焼器に供給する燃料流量を決定し、決定した燃料流量から前記燃料流量調節弁の弁開度を設定する第１弁開度設定部と、
   前記第１弁開度設定部によって決定された燃料流量を用いて前記圧縮機の吸気流量を決定し、決定した吸気流量に基づいて前記入口案内翼の弁開度を設定する第２弁開度設定部と
   を具備するガスタービンの制御装置。
2. 前記第２弁開度設定部は、燃料流量から前記圧縮機の吸気流量を得るための第１関数を有し、前記第１関数は、前記燃焼器における燃焼効率が所定の値以上となるような関数とされている請求項１に記載のガスタービンの制御装置。
3. 前記第１弁開度設定部は、燃料発熱量に応じた第１補正係数を求め、該第１補正係数を用いて前記燃料流量を補正する第１補正部を有し、補正後の燃料流量に基づいて前記燃料流量調節弁の弁開度が設定されるとともに、前記圧縮機の吸気流量が決定される請求項１または請求項２に記載のガスタービンの制御装置。
4. 前記第２弁開度設定部は、前記圧縮機の回転数に応じた第２補正係数を求め、該第２補正係数を用いて吸気流量を補正する第２補正部を有し、補正後の吸気流量に基づいて前記入口案内翼の弁開度を設定する請求項１から請求項３のいずれかに記載のガスタービンの制御装置。
5. 前記第２弁開度設定部は、前記燃料流量調節弁の前後の差圧に応じた第３補正係数を求め、該第３補正係数を用いて前記燃料流量を補正する第３補正部を有し、第３補正部によって補正された後の燃料流量を用いて吸気流量が決定される請求項１から請求項４のいずれかに記載のガスタービンの制御装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のガスタービンの制御装置を備える発電システム。

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