JP2012036889A - 燃料制御システムにおける燃焼効率の補償方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンに供給されるガス燃料の制御方法を提供する。
【解決手段】ガスタービンシステム用の燃料制御システムにおいて燃焼効率を補償する方法は、タービン制御システムの制御部によって、燃料要求値信号が燃料制御システムに与えられ、タービン制御システムにおいて、基準パラメータに基づき、複数の燃焼モードでの燃焼器効率に関するエンコードされた情報を形成するステップと、開始燃焼モードから終了燃焼モードへの燃焼モード移行を検知するステップと、ガスタービンの前記開始燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号を計算するステップと、前記終了燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号を計算するステップと、あるアルゴリズムに従って前記燃料制御システムへの燃料要求値信号をバイアスするステップであって、そのアルゴリズムの技術的効果が、燃焼モードに従って燃焼器効率を補正することにあるステップとを含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、一般に、ガス燃料によるガスタービンの作動に関し、より具体的には、タービン作動モード間を変移中にガスタービンに供給されるガス燃料の制御に関する。

産業用および発電用ガスタービンは、それらの作動を監視し制御する制御部をもつ制御システムを有する。それら制御部は、ガスタービンの燃焼システムを制御し、冷間始動からベースロード状態までの様々な作動モードを制御する。燃焼変動を防止しながら、安全で効率的なベースロード作動を維持するようにガスタービンを作動させることに加えて、制御部は、政府の規定および契約上の義務を遵守するガスタービン排出物を維持し、同時に効率的なパワー発生を推進しなければならない。

制御部の制御機能は、ガスタービンの様々なタイプ間で変わり得るが、中でも、始動制御、加速制御、速度制御、発電機負荷制御、圧縮機制御、排気温度制御、入口案内静翼制御、排出物制御、および燃料制御に関する機能を含み得る。燃料制御は、燃料制御部と燃料制御バルブのフィードバックからの照合になる。燃料要求基準値（燃料開度基準値（ｆｕｅｌ ｓｔｒｏｋｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）と呼称されることもある）は、タービンの様々な作動モードで要求される速度および温度などの様々なタービンパラメータによって決定される。

ガスタービンの始動は、燃料準位が修正されるにつれて、漸増的に高負荷および高作動温度になる多数の段階を経て変移することを含む。表Ｉは、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉ
ｃによるガスタービンの一タイプの燃料準位の典型的なモードを示す。

燃料流量スケジュールは、燃焼基準温度に特定の燃料スケジュール／燃焼部作動に適合する指定値を達成させる要件を含み得る。プラント制御アルゴリズムもまた、燃焼基準温度および他のパラメータに関する指定された境界条件内でこの作動を補強することができる。

従来のガスタービン制御は、ガスタービン作動の様々なモードを通して、一定の燃焼効率を想定している。しかし、ガス燃焼モード間および一部の低負荷作動点間の過渡移行において、燃焼効率が短時間に急速に変化することが起こり得る。この変化が、ガスモード移行の不調および燃料制御の振動を含む、燃焼タービンの作動におけるいくつかの問題を生じる。したがって、モード移行中のその種の問題を防止するシステムおよび方法が提供されることが望ましい。

米国特許第７６８１４０１号公報

簡潔に、本発明の一態様によれば、圧縮機、燃焼器、およびガスタービンを備えるガスタービンシステム用の燃料制御システムにおいて燃焼効率を補償する方法であって、ガスタービンシステムの作動パラメータを始動からベースロード作動まで制御するためにモードロジックを使用するタービン制御システムを有する方法が提供される。システムは、タービン制御システムの制御部によって、燃料要求値信号を燃料制御システムに与える。該方法は、タービン制御システムにおいて、基準パラメータに基づき、複数の燃焼モードでの燃焼器効率に関するエンコードされた情報を形成するステップを含む。該方法は、開始燃焼モードから終了燃焼モードへの燃焼モード移行を検知するステップをさらに含む。ガスタービンの開始燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号、および終了燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号についての計算が行われる。該方法は、あるアルゴリズムに従って燃料制御システムへの燃料要求値信号をバイアスし、そのアルゴリズムの技術的効果は、燃焼モードに従って燃焼器効率を補正することにある。

本発明の別の態様によれば、作動モードを有するガスタービンシステムが提供される。ガスタービンシステムは、圧縮機、燃焼器およびガスタービンと、ガスタービンシステムの作動パラメータを始動からベースロード作動まで制御するためのモードロジックを使用するタービン制御システムとを備える。ガスタービンシステムは、燃料制御システムをさらに備える。タービン制御システムは、燃料制御システムへ燃料要求値信号を与え、それには、ガスタービンが作動モード間で変移する際の、作動パラメータに基づく燃料要求値信号へのバイアスを含む。

本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、すべての図面に亘って同様な符合は同様な部品を表す添付図面を参照して、以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されるようになるであろう。

タービン制御システムを有する例示的ガスタービンを示す図である。 既存のタービン制御と、さらに、モード移行中のモード効率を補償するアルゴリズムの実施形態とによる、より高効率の開始モードからより低効率の終了モードへモード移行中の、時間に対するタービン基準温度のグラフである。 本発明の実施形態による燃焼器効率計算のアルゴリズムを示す図である。 本発明の実施形態における、燃料要求値信号を修正するバイアス信号としての燃焼器効率ηの用法を示す図である。 本発明の実施形態による、モード移行中の燃料要求値信号を燃焼器効率によって補償する方法を表すフローチャートである。 本発明の実施形態による、モード移行中の燃料要求値信号を燃焼器効率によって補償する方法を表すフローチャートである。

本発明の以下の実施形態は、ガス燃料のもとで、従来可能であった温度より低い温度で行われるモード移行によって、ガスタービン燃焼器をベースロード状態まで到達させることを可能にすることを含めて、多くの利点を有する。より低い温度でのモード移行は、ガス燃焼モードがその作動の高領域で、高い燃焼ライナ温度、高振幅の燃焼変動、または可視排出物の生成などの有害な特性を有することになり得る、各モードの高温端における作動を防止する。より低い温度でモード移行が実施される結果、ガスタービン燃焼器は、可視排出物およびそれら他の有害な作動特性を回避しながらベースロード状態まで到達することができる。

ガスタービンの効率的な作動には、燃料流量およびその配分ならびに吸入空気流量などの制御可能なパラメータの最適な設定を決定するために、多数の重要なタービン作動パラメータを処理することが必要である。そのような作動パラメータには、圧縮機入口および出口の温度および圧力、排気温度および圧力などが含まれる。ガスタービンが発生するパワーの制御は、通常、燃焼器に入る燃料流量および空気流量を制御することによって実施される。

ガスタービン用の制御システムの一例は、Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏ．のＳｐｅｅｄｔｒｏｎｉｃ（登録商標）Ｍａｒｋシリーズの制御システムである。その制御システムは、速度および負荷制御機能を含むすべてのタービン制御要件を満足するように設計されており、部分負荷状態下の燃料流量を制御するように働き、定格燃焼温度を達成させる最大値に燃料流量を制限する温度制御を行い、入口案内静翼を介して空気流量を制御する。

例示的ガスタービン制御システム１００が、図１のブロックダイアグラムに示されている。この制御システムは、米国特許５，８５７，３２１号により詳細に開示されており、その開示は、この参照により本明細書に援用される。ガスタービン制御システム１００は、ガスタービン５０に結合されて、そのタービンの作動を制御する。ガスタービン５０は、通常、圧縮機５２、燃焼器５４、タービン部５６、および排気出口５７を備える。ガスタービン５０は、通常さらに、タービン５０によって駆動される、発電機などのパワー発生手段６０に結合されている。

制御システム１００は、運転制御装置１１５、ならびにタービン５０およびパワー発生手段６０に結合された複数のセンサ７０などの複数の送出源からの入力を受領するように結合されている制御部１１０を備える。制御部１１０は、通常、処理された複数の入力信号に応答して複数の制御信号を発生するように適合された電子プロセッサを備える。本明細書で使用される「適合された」およびその類似表現は、タービンの作動を制御する所望のコマンドを生成することを可能にする選択された関数に従って、タービン作動パラメータを表す信号の処理を可能にする電子回路およびプログラムを備える装置を意味する。「応答して」または「対応して」信号を生成するとは、通常、１つまたは複数のパラメータ間の関係を表し、数式によって通常表される所定の関数に従って信号を処理することを意味する。

制御部１１０は、マイクロプロセッサチップ、特定用途向け集積回路、信号調整回路などの１つまたは複数の電子タイプの処理装置を備え得る。あるいは、ある用途では、システムを制御するために、光エネルギーを用いてデータを伝達する光信号プロセッサを使用することもできる。

制御部１１０は、特定のタービン作動状態を維持しまたは確立するために使用されるタービンアクチュエータのシステム１２０に結合されている。例示のためでありそれに限定するものではないが、アクチュエータシステム１２０は、通常、空気流量制御アクチュエータ１２２および燃料流量アクチュエータ１２４を備える。空気流量アクチュエータ１２２は、入口案内静翼５１の位置制御など、圧縮機５２に入る空気流量を制御する装置を備える。同様に、燃料流量アクチュエータ１２４は、燃焼器５４に入る燃料流量を絞るバルブなど、燃焼器への燃料流量を制御する１つまたは複数の装置を備える。全てではないが一部の燃焼器では、上記燃料流量が、１次領域燃料制御バルブ５３およびさらに２次領域燃料制御バルブ５５によって制御されることもある。制御部１１０はまた、別のアクチュエーティングシステムに結合されることもある。

制御部１１０は、ガスタービン５０および負荷６０に結合されている複数のセンサ７０から信号を受領するように結合されている。そのようなセンサは、通常、ガスタービン５０の作動に関係する様々なパラメータを検知する温度センサ、圧力センサ、流量センサ、湿度センサ、回転センサ、火炎検出センサ、バルブ位置センサ、案内静翼角度センサなどを含む。本明細書で使用される「パラメータ」およびそれに類似の用語は、所与のタービン作動状態を表すのに使用することができる、タービン中の定められた位置での温度、圧力、流量などの、タービン５０の作動状態を確定するために使用することができる項目を意味する。センサ７０は、通常、端子板などの検知パラメータ結合装置１３０を介して制御部１１０に結合されている。

制御部１１０は、さらに、選択されたタービン作動パラメータを表す電子信号によるなど、タービン作動状態を表す処理手段１４０を備える。そのようなタービン作動状態信号は、選択された温度または圧力など直接検知してもよく、またはその代わりに、直接測定（または検知）することが困難または不可能いずれかである作動状態パラメータについて計算による値（すなわち、制御部１１０のプロセッサプログラムに組み込まれたモデルによって決定される）を含んでもよい。一般に、計算されるタービン作動状態パラメータは、タービンの内部サイクルパラメータ、すなわち、直接測定可能ではないが、一式の非線型方程式に対応する数学モデルによって表す（すくなくとも検知入力値の狭い範囲上で）ことができる値を表す。

計算されるタービンのそのような１つの内部作動パラメータは、燃焼基準温度である。燃焼基準温度は、燃焼器内の熱生成に関係し、タービン内の特定の物理的温度を表してはいないが、それにも拘らず多数の決定的機能を制御する重要な制御変数である。たとえば、燃焼基準温度は、燃焼器内の平均空燃比と密接な相関関係にあり、したがって、燃焼器の様々な部分に行く燃料の分配を制御するために使用される。

タービン作動状態信号１４０は、そのタービン作動状態信号に対応してタービンアクチュエータシステム１２０への制御信号を生成するアクチュエータシステム制御信号プロセッサ１５０に結合され、それによって、事前にプログラムされ、または入力された制御方針を実行する。たとえば、燃料要求値信号１２５が、タービンアクチュエータ１２０の燃料制御システム１２４に送出され得る。その種の燃料要求値信号１２５は、燃料開度基準値として送出され得る。

本発明の態様によれば、制御部１１０は、燃焼効率の参照表／伝達関数１６０と、以下により詳細に説明されるように、タービン作動モード間の変移における燃焼器効率の変化に対して燃料要求値制御信号１２５を補償する助けとなる燃料要求値バイアスまたは乗数アルゴリズム１７０をさらに備え得る。

燃焼器は、タービンの作動モードに応じて効率良くも悪くも作動し得る。燃焼器は、複数組の燃料ノズルを装備することもあり、その場合、異なる組のノズルは異なる特性および性能を有する。タービン作動の様々なモードに従って、他の組は休止して一部の組のノズルが燃料を供給することもあり、また、同じ組の中で、燃料を一部のノズルが供給し、いずれのノズルも供給せず、またはすべてのノズルが供給することもある。その結果、燃焼器内に放出される燃料のパターンおよび位置が変化し、燃焼効率に影響を与える。低い燃焼基準温度では、２つの燃焼モード間の燃焼器効率の差は極めて大きく、燃焼基準温度が高くなると縮まる傾向にある。これにより、モード移行の開始モードが高い燃焼器効率を有し、終了モードが低い燃焼器効率を有するとき、燃焼器基準温度に大きな過渡低下を生じ、または、その逆の移行を行うときには大きな急上昇を生じる。温度の低下は、燃焼器の希釈吹き消えに至り得、またはタービンが零メガワット以下に低下した場合、発電停止に至り得る（発電機のブレーカを開放させる）。温度の急上昇が排気まで伝播し得、排気過温度によるタービン停止を生じ得る。

燃焼効率補償を使用しないとき、これらの問題は、開始モードと終了モードとの間の燃焼器効率の差が小さい場合に、高い温度で移行することによってのみ回避することができる。これは、ガス燃焼モードが、その作動の高領域で、高い燃焼ライナ温度、高振幅の燃焼変動、可視排出物の生成などの有害な特性を有し得るので、新たな問題を持ち込む。

図２は、モード移行中の時間に対するタービン基準温度のグラフを示す。グラフは、より効率の高い開始モードからより効率の低い終了モードへの、既存のタービン制御システムの下での移行を示す一曲線２００を含む。グラフはまた、より効率の高い開始モードからより効率の低い終了モードへの移行であるが、本発明の実施形態による燃焼器効率アルゴリズムによって補償された移行を示す別の曲線２５０を含む。

より低効率の終了モードへの非補償のモード移行では、燃料制御システムによって求められる燃料要求値からの終了モードでのパワー発生が、より高効率の開始モードで存在していたよりも低くなる。したがって、同じ初期燃料要求値に対して、移行の直後にはより低いパワー発生が行われる。燃焼器内で発生するエネルギーがより小さいことにより、モード間の燃焼効率の差の大きさに応じて、タービン基準温度が急激に低下し得る。最終的に終了モードでは、制御システムは、終了モードのスケジュール燃焼基準温度を確立するのに適合した量の燃料を燃焼器に供給するように燃料要求値を調節する。しかし、過渡的には、最初のパワー低下による温度低下が十分に大きい場合、希釈吹き消えが起こり得る。そのような移行中に燃焼基準温度が低く下がり過ぎるのを防止するための従来の手法は、燃焼基準温度を、定常状態について人為的に高い値に維持することであった。しかし、これら高い燃焼基準温度は、望ましからぬ多くのガスタービン排出物を生成することが知られている。

図２を参照すると、モード移行の最初に、燃焼器ノズルへの燃料ラインをプレフィルすることによって、パワーおよび燃焼器基準温度に小さな初期増加２１０が生じる。より低効率の終了燃焼モードへのシフトに伴い、生成されるパワーがより低くなり、その結果、タービン基準温度の著しい低下２１５を生じる。低いタービン基準温度が、システム制御部に燃料要求値の増加を行わせ、それが、タービン基準温度を逆転させ２２０、上昇させるのを助ける。タービン基準温度は、次いで、高域端でオーバシュートする２２５。過渡状態は、サイクルを描き、時間と共に、終了モードに要求されたタービン基準温度で滑らかになる２３０。

本発明の一態様によれば、ガスタービンの作動モード間の燃焼効率変化を補償し、それによって、排出物の観点から所望の範囲に定常状態の燃焼基準温度を確立することができ、同時に、より燃焼効率の高い開始モードからより効率の低い終了モードへのモード移行中の希釈吹き消えを防止するシステムおよび方法が提供される。より効率の低い開始モードからより効率の高い終了モードへの移行に関する燃焼基準温度のオーバシュートもまた弱められる。

燃焼器効率を含む基準データが、タービン基準パラメータの関数として作動の各モードに対して整えられ得る。タービン基準パラメータは、燃焼基準温度であり得る。基準データは、タービン制御システム１００内の制御部１１０のメモリ１７０中に、参照表、伝達関数、またはその種のデータにアクセスする他の既知の手段として組み込むことができる。各ガス燃焼モードに対して、燃焼器効率（η）を、複数の定常状態点で求めることができる。標準作動ロジックを介してガスモード移行が検出されると、アルゴリズムは、参照表または伝達関数にアクセスするために使用する開始モードおよび終了モードを受領する。ガスモード移行中、予測燃焼器効率ηが、移行の進展に基づいて各モードの予測効率間に傾斜設定される。この計算された予測燃焼器効率が、１／ηによって燃料要求値をバイアスするために使用され、それによって、ノズルで実際に燃焼し尽くされる燃料の量が、要求量の１００％になる。

開始モードと終了モードとの間で移行が開始されると、燃料要求値パラメータが、メモリ内に記憶された基準データを使用して、燃焼器基準温度での終了モードの効率差に対して補償される。より高効率の開始モードからより低効率の終了モードへの過渡状態では、その効果は、燃焼器内で発生するエネルギーを維持するのに役立つ追加の燃料を供給することであり、燃焼器基準温度の上記の低下を限定し、希釈吹き消えに対する余裕を増やす。

図３は、本発明の実施形態による燃焼器効率の計算のアルゴリズムを示す。タービン制御システムは、いつどのような状況下でタービン作動モード間の移行が起こり得るかを定義するタービン作動モードロジック３１０を備える。移行が開始されると、運転者の処置または自動タービン制御のいずれかによって、第１の（開始）モードおよび第２の（終了）モードに関する情報が提供される。次いで、燃焼基準温度に基づいて、開始モードの燃焼効率に関して、基準データから参照３２０が行われ、終了モードの燃焼器効率に関して参照３２５が行われる。燃料要求値に関して、モード移行は、ノズルの変更およびそれぞれのノズルへの流量の変更を織り込み得る。流量は、一般に流量減少に関しては漸減させ、流量増加に関しては漸増させることにより、一部のノズルでは減少させ、他のノズルでは増加させ得る。過渡状態中は、燃料流量は、開始モードの燃料流量状態から終了モードの燃料流量状態への変化状態を示す。この過渡状態では、開始モードの効率が、開始モードの参照表からアクセスされ、終了モードの効率が、終了モードの参照表からアクセスされる。重み付けられた過度効率３３０が、モード移行がどの程度進行しているかに基づいて計算され得る。たとえば、移行が１０パーセント進行していれば、過渡効率は、η過渡＝０．９η開始モート゛＋０．１η終了モート゛として計算することができる。たとえば、移行が９０パーセント進行していれば、過渡効率は、η過渡＝０．１η開始モート゛＋０．９η終了モート゛として計算することができる。η過渡計算は、過渡過程を通して繰り返され得、その過渡効率値は、燃料制御システムへの燃料要求値信号を修正するために使用され得る。モード内の定常状態作動に関しては、燃焼器効率η定常状態は、その時点のモードに対する基準データから参照される３４０。計算効率値３６０は、モードロジック３１０によって提供される作動状態に従って、過渡効率または定常状態効率から選択される３５０。

燃焼器効率ηは、図４に示されるように、燃料要求値信号を修正するバイアス信号として使用することができる。この場合、モードロジック３１０および燃焼器基準温度４１０が、過渡または定常状態に基づいて、η４３０を生成する、計算による燃焼効率の内挿４２０に使用される。燃焼効率ηは、バイアス信号として組み込まれる。燃料要求値バイアス信号４４０は、（１／η−１）×（燃料要求値）として表すことができる。燃料要求値信号４５０に加算され、その結果が１／η×燃料要求値になり、その技術的効果は、燃料制御バルブ４７０に送出される燃料バルブ開度４６５における燃焼モードの効率の補償である。あるいは、図５に示すように、効率を、直接的乗数として用いることもできる。モードロジック３１０および燃焼基準温度が、過渡または定常状態に基づいて、η４３０を生成する、計算による燃焼効率内挿４２０に使用される。燃焼効率η４３０は、乗数信号として組み込まれる。燃料要求値乗数信号４４５は、（１／η）×（燃料要求値）として表すことができる。燃料要求値信号４５０に乗じ、その結果が１／η×燃料要求値になり、その技術的効果は、燃料制御バルブ４７０に送出される燃料バルブ開度４６５における燃焼モードの効率の補償である。

モード効率の補正は、ガス燃料による作動に望ましく使用することができるが、そのような補正はまた、液体燃料を使用するモード変移に対しても有用であり得る。そのような効率補正は、さらに、変移が、様々な異なるエネルギー含有量の燃料を使用することの間で起こり得る、モード変化に関係しない変移においても有用であり得、その変移は、燃焼器へのエネルギー放出に著しい変化を生じ、燃焼アウトプット、したがって燃焼器基準温度に影響を及ぼす。

再び図２を参照すると、グラフ２５０は、燃焼効率補正アルゴリズムの実施形態の下での、開始モード中のより高効率の燃焼から終了モード中のより低効率の燃焼へのモード移行中の、時間に対する相対燃焼基準温度である。

移行の最初に、燃料ラインをプレフィルすることによって、パワーおよび燃焼器基準温度に初期増加２６０が生じる。移行中、燃料要求値信号が、開始モードのより高効率の燃焼からより低効率燃焼の終了モードへの移行のために、上記のバイアスη過渡によって過渡的に補償される。より低効率の終了燃焼モードによって、開始モードよりも低いパワーが生成され、その結果タービン基準温度に低下を生じるが２６５、燃焼器に供給される燃料の量が、バイアスされた燃料要求値信号によって増加するので、温度の過渡低下２６５は、図２の非補償過渡状態２００ほど厳しくない。低下したタービン基準温度が、システム制御部にさらに燃料要求値の増加を行わせ、それが、タービン基準温度を逆転させ２７０、上昇させるのを助ける。タービン基準温度は、次いで、高域端でオーバシュートする２７５。過渡状態は、サイクルを描き、時間と共に、終了モードに要求されたタービン基準温度で滑らかになる２８０。

図６は、モード移行中の燃料要求値信号を燃焼器効率によって補償する方法を表すフローチャートを示す。該方法は、燃焼基準温度に対する燃焼効率の基準データが各モードについてエンコードされている制御システムに依存する。ステップ５１０では、システム制御部が、モード変化の開始を確認する。ステップ５２０では、モード変化について開始モードおよび終了モードを確認する。ステップ５３０では、その時点の燃焼器基準温度がもたらされる。ステップ５４０では、開始モードおよび終了モードにおける燃焼器効率の値が、参照表または伝達関数に従って求められ、伝達関数は、両値間の燃焼基準温度に対する内挿を含み得る。ステップ５５０では、過渡燃焼器効率が、進行中のモード移行に対して計算される。ステップ５６０では、過度燃焼効率が、燃料要求値信号をバイアスするために適用される。バイアスされた燃料要求値信号に応答して、より低効率の燃焼器モードへシフトするときには、より多くの燃料が燃焼器に過渡的に供給され、より高効率の燃焼器モードへシフトするときには、より少ない燃料が燃焼器に過渡的に供給される。モード移行が完了したか否かがステップ５７０で判断される。ステップ５７０でモード移行がまだ進行している場合には、ステップ５３０〜５６０が、燃料要求値信号に新たな過渡効率バイアスを付与するために繰り返される。ステップ５７０で、モード移行が完了している場合には、プロセスはステップ５１０へ戻って、モード変化が進行しているか否かを判断する。モード変化が進行していない場合、ステップ５７５では、その時点のモード状態が受領される。ステップ５８０では、燃焼基準温度が受領される。ステップ５８５では、燃焼基準温度に対するその時点のモードの燃焼効率が参照される。次いで、ステップ５９０で、燃焼効率が適用されて、燃料要求値信号をバイアスする。

本明細書で様々な実施形態が説明されているが、様々な、要素の組合せ、変形、または改良を行うことができ、それらは本発明の範囲内であることを本明細書から理解されたい。

５０ ガスタービン
５１ 入口案内静翼
５２ 圧縮機
５３ １次領域燃料制御バルブ
５４ 燃焼器
５５ ２次領域燃料制御バルブ
５６ タービン部
５７ 排気出口
６０ パワー発生手段
７０ センサ
１００ ガスタービン制御システム
１１０ 制御部
１１５ 運転制御装置
１２０ タービンアクチュエータシステム
１２２ 空気流量制御アクチュエータ
１２４ 燃料制御システム
１２５ 燃料要求値信号
１３０ 検知パラメータ結合装置
１４０ タービン作動状態信号
１５０ アクチュエータシステム制御信号プロセッサ
１６０ 参照表／伝達関数
１７０ 燃料要求値バイアスまたは乗数アルゴリズム
２００ 既存のタービン制御システムの下での移行曲線
２１０ 初期増加
２１５ タービン基準温度の著しい低下
２２０ タービン基準温度の逆転
２２５ オーバシュート
２３０ 終了モードのタービン基準温度で平滑化
２５０ 補償された移行曲線
２６０ 初期増加
２６５ 過渡低下
２７０ タービン基準温度の逆転
２７５ オーバシュート
２８０ 終了モードのタービン基準温度で平滑化
４６５ 燃料バルブ開度

Claims (10)

1. 圧縮機、燃焼器、およびガスタービンを備えるガスタービンシステム用の燃料制御システムにおいて燃焼効率を補償する方法であり、前記ガスタービンシステムの作動パラメータを始動からベースロード作動まで制御するためにモードロジックを使用するタービン制御システムを有する方法であって、前記タービン制御システムの制御部によって、燃料要求値信号が前記燃料制御システムに与えられ、
   前記タービン制御システムにおいて、基準パラメータに基づき、複数の燃焼モードでの燃焼器効率に関するエンコードされた情報を形成するステップと、
   開始燃焼モードから終了燃焼モードへの燃焼モード移行を検知するステップと、
   前記ガスタービンの前記開始燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号を計算するステップと、
   前記終了燃焼モード下の作動状態に対する燃料要求値信号を計算するステップと、
   あるアルゴリズムに従って前記燃料制御システムへの燃料要求値信号をバイアスするステップであって、そのアルゴリズムの技術的効果が、燃焼モードに従って燃焼器効率を補正することにあるステップと
   を含む方法。
2. 前記エンコードされた情報のための前記基準パラメータが、燃焼器基準温度である、請求項１記載の方法。
3. 燃焼器効率が定常状態の燃焼器効率である、請求項１記載の方法。
4. 形成する前記ステップが、燃焼器効率に対して前記エンコードされた情報を、燃焼基準温度に基づく伝達関数として前記タービン制御システム内に格納するステップを含む、請求項１記載の方法。
5. 燃焼器効率に対して前記エンコードされた情報を、燃焼基準温度に基づく参照表として前記タービン制御システム内に格納するステップを含む、請求項１記載の方法。
6. 前記燃料要求値信号をバイアスする前記ステップが、
   （１／η−１）×燃料要求値のバイアス信号を前記燃料要求値信号に加えるステップであって、ηが燃焼効率であるステップ
   を含む、請求項１記載の方法。
7. 燃焼モードの変化中、η開始モート゛の燃焼器効率を有する前記開始燃焼モードとη終了モート゛の燃焼効率を有する前記終了燃焼モードとの間の変移の進行に従って、燃料要求値に対する前記バイアス信号に過渡燃焼効率η過渡を繰り返し適用するステップをさらに含む、請求項６記載の方法。
8. 作動モードを有するガスタービンシステムであって、
   圧縮機、燃焼器およびガスタービンと、前記ガスタービンシステムの作動パラメータを始動からベースロード作動まで制御するためのモードロジックを使用するタービン制御システムと、燃料制御システムと、前記タービン制御システムから前記燃料制御システムへの燃料要求値信号であり、前記ガスタービンが作動モード間で変移する際の、作動パラメータに基づく前記燃料要求値信号へのバイアスを含む燃料要求値信号と
   を備えるガスタービンシステム。
9. 前記燃料要求値信号への前記バイアスが、モードによる燃焼効率からなる作動パラメータに基づいている、請求項８記載のガスタービンシステム。
10. 前記タービン制御システムが、開始作動モード下の前記燃料制御システムに対する燃料要求値計算と、終了作動モード下の前記燃料制御システムに対する燃料要求値計算とを含む、請求項８記載のガスタービンシステム。

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