JP2012202297A - 監視装置、ガスタービンプラント、及びガスタービンの監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タービン出口のブレードパス温度に基づいて負荷変化中でも正確に燃焼器の異常を検出可能な監視装置、ガスタービンプラント及び監視方法を提供する。
【解決手段】監視装置は、複数のブレードパス温度Ｔを取得する温度取得部２３と、複数のブレードパス温度Ｔの平均温度Ｔａｖｅを演算する平均温度演算部２４と、平均温度Ｔａｖｅに対する各ブレードパス温度Ｔの温度偏差ΔＴを演算する温度偏差演算部２５１と、温度偏差変化率Ｒを演算する温度偏差変化率演算部２５２と、絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜を演算する絶対温度偏差変化率演算部２５３と、絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜の平均である絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅを演算する平均変化率演算部２６１と、絶対温度変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと対応する管理値Ｃを決定する管理値決定部２６２と、管理値Ｃと絶対温度偏差変化率Ｒとを比較して燃焼器の異常有無を判定する判定部２７とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガスタービンの異常を監視する監視装置及び監視方法、並びに、監視装置を備えたガスタービンプラントに関する。

ガスタービンプラントでは、ガスタービンのタービン出口の近傍の温度、即ち、ブレードパス温度を監視して、燃焼器の異常を検出することが行われている。図５は、このようなガスタービンプラントの一例を示す。図５に示されているガスタービンプラントは、圧縮機１０１、タービン１０２及び燃焼器１０３を有するガスタービン１００と、ガスタービン１００によって回転駆動して発電を行う発電機１１０と、燃焼器１０３の異常を監視する監視装置１２０とを備える。圧縮機１０１は、外部の空気を取り込んで圧縮し、圧縮空気Ａを生成する。圧縮空気Ａは、燃焼器１０３に導かれる。 燃焼器１０３には、燃料Ｆが供給される。燃焼器１０３は、燃料Ｆを圧縮空気Ａに加えて燃焼し、燃焼ガスＧを生成する。燃焼ガスＧは、タービン１０２を駆動した後、排気ガスＨとして排気部１０４に排出される。

タービン１０２のタービン出口の近傍には、タービン出口における燃焼ガスＧの温度であるブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎを検出するための温度検出器１０５（１０５−１〜１０５−ｎ）が設けられている。温度検出器１０５（１０５−１〜１０５−ｎ）は、一の円周上にあるｎ箇所に等間隔で設けられている。複数の温度検出器１０５は、タービン１０２のタービン出口の近傍の対応する箇所のブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎを検出し、監視装置１２０に出力する。

監視装置１２０は、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎに基づいて、対応する燃焼器１０３の異常を検出する。ここで、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎに基づく燃焼器１０３の異常監視方法としては、様々な方法が提案されている。
例えば、第一の監視方法として、各ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎと、所定の目標値との偏差に基づいて、対応する各燃焼器１０３の異常を検出する。監視装置１２０は、その偏差が、ある許容値よりも大きいとき、対応する燃焼器１０３に異常が発生していると判断し、警告信号を発する。 しかし、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎは、当該ガスタービンプラントが正常に動作しているときも、変動し得る。ガスタービンプラントの出力が変化すると、燃焼器１０３から出る燃焼ガスＧがタービン１０２を通過する際の旋回角度（スワール角）が変化する。燃焼ガスＧは各燃焼器１０３に固有の周方向温度分布を持っているため、スワール角が変化するとブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎが変動する。このようなブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎの変動は、燃焼器１０３の異常に起因するものではない。したがって、このブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎの変動を誤って異常として検出しないためには、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎと所定の目標値との偏差の許容値をあまり小さくすることができない。よって燃焼器１０３に異常が発生したとしても、その異常がブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎの大きな偏差を生じない場合には、これを検出することができないから、本方法によって燃焼器１０３の異常の検出感度を高めることには一定の限界がある。

このため、第二の監視方法として、各ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎとこれらの平均温度との偏差の時間変化をそれぞれ求め、当該偏差の時間変化がある許容値よりも大きい場合に、燃焼器１０３に異常が発生していると判断する方法が提案されている。このように、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎと平均温度との偏差の時間変化を監視することで、ガスタービンプラントの出力が変化してブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎが変動したとしても、通常想定される変動を許容しつつ、燃焼器１０３の異常によるブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎの変動については、第一の監視方法に比較して高い感度で検出することが可能となる。また、上記許容値について、ガスタービンプラントの出力の時間変化や検出されるブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎの平均の時間変化率に基づいて設定することで、これら時間変化率が小さいときは静定状態として許容値を小さくして厳しい管理を行うことが可能であるとともに、これら時間変化率が大きいときは負荷変化中として許容値を大きくして正常にも係わらず異常と判定してしまうことを防止することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−３０９９６３号公報

しかしながら、特許文献１の監視方法によれば、ガスタービンプラントの出力の変化率に基づいて許容値を設定する場合、ガスタービンプラントの出力に対して、ブレードパス温度は遅れて変化するため、通常想定される変動を許容しつつ、燃焼器の異常によるブレードパス温度の変動について十分に高い感度で検出することができなかった。すなわち、ガスタービンプラントが負荷変化を開始した直後を考えると、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎはまだ変化していないにもかかわらず、その偏差の許容値は大きく設定されるため、このときに発生した燃焼器の異常を検出できない可能性がある。

また、ブレードパス温度の平均の変化率に基づいて許容値を設定する場合、ガスタービンプラントの出力の変化率によって許容値を設定した場合のような遅れの問題は解消する。しかしながら、負荷変化中において、ブレードパス温度のそれぞれが正常な範囲で変動していたとしても、全体の平均値が単位時間当たりに変化していない場合には、静定状態として許容値を小さく設定してしまい、各ブレードパス温度とこれらの平均温度との偏差の時間変化が許容値より大きくなって異常と誤判定してしまう問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、タービン出口におけるブレードパス温度に基づいて、負荷変化中でも正確に燃焼器の異常を検出することが可能な監視装置、ガスタービンプラント、及びガスタービンの監視方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明は、燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、該燃焼器から生成された前記燃焼ガスが供給されて回転駆動するタービンとを有するガスタービンの監視装置であって、前記タービンの出口における複数の前記燃焼器と対応する複数の温度測定位置での温度である複数のブレードパス温度を取得する温度取得部と、該温度取得部で取得された前記複数のブレードパス温度の平均温度を演算する平均温度演算部と、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記平均温度演算部で演算された前記平均温度に対する、前記複数のブレードパス温度の各々の温度偏差を演算する温度偏差演算部と、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差演算部で演算された前記温度偏差の時間変化率である温度偏差変化率を演算する温度偏差変化率演算部と、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差変化率演算部で演算された前記温度偏差変化率の絶対値である絶対温度偏差変化率を演算する絶対温度偏差変化率演算部と、前記絶対温度偏差変化率演算部で演算された前記絶対温度偏差変化率についての複数の前記温度測定位置の平均である絶対温度偏差変化率平均値を演算する平均変化率演算部と、予め記憶された絶対温度偏差変化率平均値に対する前記温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて、前記平均変化率演算部で演算された前記絶対温度偏差変化率平均値に対応する前記温度偏差変化率に係る管理値を決定する管理値決定部と、該管理値決定部で決定された前記管理値と、前記温度偏差変化率演算部で演算された前記温度偏差変化率に係る値との、比較に基づいて前記燃焼器の異常の有無を判定する判定部と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、管理値は、温度取得部で取得されたブレードパス温度から、平均温度演算部、温度偏差演算部、温度偏差変化率演算部、絶対温度偏差変化率演算部及び平均変化率演算部によって求められる絶対温度偏差変化率平均値に基づいて、管理決定部が予め記憶された絶対温度偏差変化率平均値に対する温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて求められる。ここで、絶対温度変化率平均値は、ブレードパス温度の偏差の変化率の絶対値についての平均値である。このため、例えば、あるブレードパス温度が増加して、別のブレードパス温度が同等量減少した場合でも、両者の増減が相殺されずに、変化率の絶対値として同等に評価されることとなり、負荷変化中として管理値を適切な値に設定することができる。このため、判定部では、負荷変化中でも、静定状態として管理値を小さく設定して、異常であると誤判定してしまうことなく、適切な管理値によって正確に異常の有無を判定することができる。

本発明のガスタービンプラントは、上記の監視装置と、前記温度測定位置にそれぞれ設けられた温度検出器を有するガスタービンとを備えることを特徴としている。

この構成によれば、上記監視装置により正確に異常を監視してガスタービンを運転させることができる。

また、本発明は、燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、該燃焼器から生成された前記燃焼ガスが供給されて回転駆動するタービンとを有するガスタービンの監視方法であって、 前記タービンの出口における複数の前記燃焼器と対応する複数の温度測定位置での温度である複数のブレードパス温度を取得する温度取得ステップと、該温度取得ステップで取得した複数のブレードパス温度の平均温度を演算する平均温度演算ステップと、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記平均温度演算ステップで演算した前記平均温度に対する、前記複数のブレードパス温度の各々の温度偏差を演算する温度偏差演算ステップと、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差演算ステップで演算した前記温度偏差の時間変化率である温度偏差変化率を演算する温度偏差変化率演算ステップと、前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差変化率演算ステップで演算した前記温度偏差変化率の絶対値である絶対温度偏差変化率を演算する絶対温度偏差変化率演算ステップと、前記絶対温度偏差変化率演算ステップで演算した前記絶対温度偏差変化率についての複数の前記温度測定位置の平均である絶対温度偏差変化率平均値を演算する平均変化率演算ステップと、予め取得しておいた絶対温度偏差変化率平均値に対する前記温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて、前記平均変化率演算ステップで演算した前記絶対温度偏差変化率平均値に対応する前記温度偏差変化率に係る管理値を決定する管理値決定ステップと、該管理値決定ステップで決定した前記管理値と、前記温度偏差変化率演算ステップで演算された前記温度偏差変化率に係る値との、比較に基づいて前記燃焼器の異常の有無を判定する判定ステップと、を備えることを特徴としている。

この方法によれば、管理値は、温度取得ステップで取得されたブレードパス温度から、平均温度演算ステップ、温度偏差演算ステップ、温度偏差変化率演算ステップ、絶対温度偏差変化率演算ステップ及び平均変化率演算ステップを実行することによって求められる絶対温度偏差変化率平均値に基づいて、管理決定ステップで、予め取得しておいた絶対温度偏差変化率平均値に対する温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて求められる。ここで、絶対温度変化率平均値は、ブレードパス温度の偏差の変化率の絶対値についての平均値である。このため、例えば、あるブレードパス温度が増加して、別のブレードパス温度が同等量減少した場合でも、両者の増減が相殺されずに、変化率の絶対値として同等に評価されることとなり、負荷変化中として管理値を適切な値に設定することができる。このため、判定ステップでは、負荷変化中でも、静定状態として管理値を小さく設定して、異常であると誤判定してしまうことなく、適切な管理値によって正確に異常の有無を判定することができる。

本発明の監視装置によれば、タービン出口におけるブレードパス温度に基づいて、負荷変化中でも正確に燃焼器の異常を検出することができる。
また、本発明のガスタービンプラントによれば、燃焼器の異常を正確に監視しつつガスタービンの運転を行うことができる。
また、本発明のガスタービンの監視方法によれば、タービン出口におけるブレードパス温度に基づいて、負荷変化中でも正確に燃焼器の異常を検出することができる。

本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの概要図である。 本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの監視装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの監視装置において、監視対象値演算部及び管理値演算部の詳細を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るガスタービンプラントの監視装置において、記憶部に記憶されたテーブルを説明するグラフである。 従来のガスタービンプラントの概要図である。

本発明に係る一実施形態について、図１から図４を参照して説明する。
図１に示すように、ガスタービンプラント１は、圧縮機２、タービン３及び燃焼器４を有するガスタービン１０と、ガスタービン１０によって回転駆動して発電を行う発電機１１と、燃焼器４の異常を監視する監視装置２０とを備える。圧縮機２は、外部の空気を取り込んで圧縮し、圧縮空気Ａを生成する。圧縮空気Ａは、燃焼器４に導かれる。本実施形態では、燃焼器４は、一の円周上にｎ個、等間隔に配列されている。 燃焼器４には、燃料Ｆが供給される。燃焼器４は、燃料Ｆを圧縮空気Ａに加えて燃焼し、燃焼ガスＧを生成する。燃焼ガスＧは、タービン３を駆動した後、排気ガスＨとして排気部５に排出される。

タービン３のタービン出口３ａの近傍には、タービン出口３ａにおける燃焼ガスＧの温度であるブレードパス温度Ｔを測定する温度測定位置が、一円周上に等間隔にｎ箇所設定されている。そして、各温度測定位置に温度検出器６が設けられている。ここで、以下において各温度測定位置と対応するものを特定して説明する場合には、符号に枝番を設けて表示するものとし、特定せずに説明する場合には、符号に枝番を設けずに表示するものとする。すなわち、任意の温度測定位置を基点として１〜ｎ番目の温度測定位置における温度検出器６を温度検出器６−１〜６−ｎとして、各温度検出器６−１〜６−ｎで検出されたブレードパス温度Ｔをブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎとする。その他の構成についてもブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎのそれぞれと対応するものについては同様に表記するものとする。そして、複数の温度検出器６−１〜６−ｎは、タービン３のタービン出口３ａの近傍の対応する箇所のブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎを検出し、監視装置２０に出力する。

図２に示すように、監視装置２０は、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎに基づいて燃焼器４の異常判定のための演算処理を行う演算処理部２１と、各種データが記憶された記憶部２２とを備える。記憶部２２には、後述する絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜についての参照管理値Ｃｒｅｆとの関係を示すテーブルＭが記憶されている。

演算処理部２１は、各温度検出器６（６−１〜６−ｎ）から出力されたブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）を取得する温度取得部２３と、取得されたブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）の平均温度Ｔａｖｅを演算する平均温度演算部２４と、取得されたブレードパス温度Ｔに基づいて監視対象値となるブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）の偏差の変化率の絶対値を演算する監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）と、監視対象値と比較する管理値を演算する管理値演算部２６と、監視対象値と管理値との比較により対応する燃焼器４の異常の有無を判定する判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）と、判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）での判定結果に基づいて警告信号を生成する警告信号生成部２８とを備える。

温度取得部２３は、各温度検出器６から一定時間毎にブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）を取得する。例えば、本実施形態では６０秒毎に取得している。監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）は、温度測定位置のそれぞれと対応して備えられ、対応するブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）と、平均温度演算部２４で演算された平均温度Ｔａｖｅが入力されている。平均温度演算部２４は、＜数１＞に示すように、ブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）から、平均温度Ｔａｖｅを演算する。

図３に示すように、各監視対象値演算部２５は、平均温度Ｔａｖｅに対する対応するブレードパス温度Ｔの温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）を演算する温度偏差演算部２５１と、温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）の変化率である温度偏差変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）を演算する温度偏差変化率演算部２５２と、温度偏差変化率Ｒの絶対値である絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）を監視対象値として演算する絶対温度偏差変化率演算部２５３と有する。

温度偏差演算部２５１は、減算器であり、＜数２＞に示すように、温度取得部２３から入力された対応するブレードパス温度Ｔから、平均温度演算部２４から入力された平均温度Ｔａｖｅを減ずる処理を行って温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）を求める。

温度偏差変化率演算部２５２は、時間がΔｔだけ異なる時間ｔにおける温度偏差ΔＴ（ｔ）と、時間（ｔ＋Δｔ）における温度偏差ΔＴ（ｔ＋Δｔ）とから、＜数３＞に示すように温度偏差変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）を演算する。

より詳しくは、温度偏差変化率演算部２５２は、温度偏差演算部２５１から入力された温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）について遅延処理を行う遅延処理部２５２ａと、温度偏差演算部２５１から入力された温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）から遅延処理部２５２ａから入力された温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）を減ずる処理を行う減算部２５２ｂとを有する。遅延処理部２５２ａは、所定時間遅延させて出力処理を行い、例えば本実施形態では６０秒の遅延処理を行っている。このため、減算部２５２ｂでは、温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）について、現在の温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）と所定時間（６０秒）前の温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）との差分を演算しており、単位時間（６０秒）当たりの温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）の変化量、すなわち温度偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）の変化率である温度偏差変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）を求めている。そして、絶対温度偏差変化率演算部２５３では、この温度偏差変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）の絶対値である絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）を求め、判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）及び管理値演算部２６に出力している。

管理値演算部２６は、各温度測定位置における絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）の平均値である絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅを演算する平均変化率演算部２６１と、平均変化率演算部２６１で演算された絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅに基づいて管理値Ｃを決定する管理値決定部２６２とを有する。平均変化率演算部２６１は、各監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）の絶対値算出部２５２ｃから入力された絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）から、絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅを演算し、管理値決定部２６２に出力する。

ここで、記憶部２２には、予め絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと、絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）の参照管理値Ｃｒｅｆとの関係を示すテーブルＭが記憶されている。図４に示すように、テーブルＭは、絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅが大きいほど、絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）の参照管理値Ｃｒｅｆが大きくなるように設定されている。静定状態においては、各燃焼器４で生成される燃焼ガスＧの温度も安定し、タービン３内での燃焼ガスＧの流れも安定するため、各燃焼器４と対応するブレードパス温度Ｔの変化も小さく、従って、ブレードパス温度Ｔの偏差の変化率の絶対値である絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜も小さくなる。一方、負荷変化時においては、各燃焼器４で生成される燃焼ガスＧの温度は変化し、タービン３内での燃焼ガスＧの流れも変動するため、各燃焼器４と対応するブレードパス温度Ｔの変化も大きく、従って、絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜も全体として大きくなる。すなわち、図４に示すテーブルＭにおいては、静定状態においては、比較的小さい参照管理値Ｃｒｅｆとなるとともに、負荷変化時においては、比較的大きい参照管理値Ｃｒｅｆとなるように設定されている。なお、図４においては、所定の絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜以上となると参照管理値Ｃｒｅｆは一定となるように設定されている。そして、管理値決定部２６２は、記憶部２２に記憶されたテーブルＭを参照して、平均変化率演算部２６１から入力された絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと対応する管理値Ｃを補間計算などによって決定し、各判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）に出力する。

判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）は、温度測定位置のそれぞれと対応して備えられ、対応する監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）の絶対値算出部２５２ｃから絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）が入力されるとともに、管理値演算部２６の管理値決定部２６２から管理値Ｃが入力される。そして、判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）は、絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）と管理値Ｃとの大小比較を行い、絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）が管理値Ｃ以下であれば正常との判定結果を警告信号生成部２８に出力し、管理値Ｃよりも大きければ異常との判定結果を警告信号生成部２８に出力する。

次に、このガスタービンプラント１の監視装置２０による監視方法の詳細について説明する。
まず温度取得ステップとして、温度取得部２３は、各温度測定位置において温度検出器６で定期的に検出されるブレードパス温度Ｔを取得する。そして、平均温度演算ステップとして、平均温度演算部２４は、各温度測定位置におけるブレードパス温度Ｔから平均温度Ｔａｖｅを演算する。

次に、温度偏差変化率演算ステップとして、各監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）の温度偏差演算部２５１及び温度偏差変化率演算部２５２は、温度取得ステップで温度取得部２３が取得した対応するブレードパス温度Ｔ（Ｔ−１〜Ｔ−ｎ）と、平均温度演算ステップで平均演算部２４が演算した平均温度Ｔａｖｅから、温度偏差変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）を演算する。そして、絶対温度偏差変化率演算ステップとして、各監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）の絶対温度偏差変化率演算部２５３は、監視対象値として絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）を演算する。

次に、平均変化率演算ステップとして、管理値演算部２６の平均変化率演算部２６１は、絶対温度偏差変化率演算ステップで各監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）が演算した絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）から、絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅを演算する。そして、管理値決定ステップとして、記憶部２２に記憶された絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと、絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）についての参照管理値Ｃｒｅｆとの関係を示すテーブルＭを参照して、平均変化率演算ステップで演算された絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅと対応する管理値Ｃを決定する。

次に、判定ステップとして、各判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）が、管理値決定ステップで管理値決定部２６２が決定した管理値Ｃと、絶対温度偏差変化率演算ステップで対応する監視対象値演算部２５（２５−１〜２５−ｎ）が演算した絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）とを比較して、該絶対温度偏差変化率｜Ｒ｜（｜Ｒー１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）の値が大きい場合には、該当する前記温度測定位置と対応する燃焼器４を異常と判定する。最後に、警告信号生成ステップとして、判定ステップで、判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）のいずれかにおいて異常と判定された場合には、該当する温度測定位置と対応する燃焼器４の番号に係る情報を含む警告信号を生成し出力する。

本実施形態のガスタービンプラント１の監視装置２０によれば、上記のとおり、監視対象値である絶対温度変化率｜Ｒ｜（｜Ｒ−１｜〜｜Ｒ−ｎ｜）に基づく異常の有無を判定するための管理値Ｃを、絶対温度変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅに基づいて決定している。絶対温度偏差変化率平均値｜Ｒ｜ａｖｅは、ブレードパス温度Ｔの偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）の変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）の絶対値についての平均値である。このため、例えば負荷変化中に、あるブレードパス温度Ｔが増加して、別のブレードパス温度Ｔが同等量減少した場合でも、両者の増減が相殺されずに、変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）の絶対値として同等に評価されることとなるから、管理値Ｃを負荷変化中としての適切な値に設定することができる。このため、判定部２７（２７−１〜２７−ｎ）では、負荷変化中でも、静定状態として管理値Ｃを小さく設定して、異常であると誤判定してしまうことなく、適切な管理値Ｃによって正確に異常の有無を判定することができる。従って、タービン出口３ａにおけるブレードパス温度Ｔに基づいて、負荷変化中でも正確に燃焼器４の異常を検出することができる。反対に、一定の負荷でガスタービン１０を運転している場合には、ブレードパス温度Ｔ−１〜Ｔ−ｎは大きな変動を生じない。そのため、管理値Ｃを負荷静定時としての適切な値に設定することができ、ガスタービン１０の異常検出の感度を高めることができる。このため、このような監視装置２０を備えるガスタービンプラント１では、燃焼器４の異常を正確に監視しつつガスタービン１０の運転を行うことができる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこ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。

なお、上記実施形態では、ブレードパス温度Ｔの偏差ΔＴ（ΔＴ−１〜ΔＴ−ｎ）の変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）の絶対値を監視対象値としたが、これに限るものではなく、変化率Ｒに係る値、例えば変化率Ｒ（Ｒ−１〜Ｒ−ｎ）そのものを監視対象値としても良い。この場合には、上記テーブルＭにおける参照管理値Ｃｒｅｆの正の値を上限とし、負の値を下限とすれば良い。

１ ガスタービンプラント
２ 圧縮機
３ タービン
４ 燃焼器
１０ ガスタービン
２０ 監視装置
２３ 温度取得部
２４ 平均温度演算部
２７ 判定部
２５１ 温度偏差演算部
２５２ 温度偏差変化率演算部
２５３ 絶対温度偏差変化率演算部
２６１ 平均変化率演算部
２６２ 管理値決定部

Claims (3)

1. 燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、該燃焼器から生成された前記燃焼ガスが供給されて回転駆動するタービンとを有するガスタービンの監視装置であって、
   前記タービンの出口における複数の前記燃焼器と対応する複数の温度測定位置での温度である複数のブレードパス温度を取得する温度取得部と、
   該温度取得部で取得された前記複数のブレードパス温度の平均温度を演算する平均温度演算部と、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記平均温度演算部で演算された前記平均温度に対する、前記複数のブレードパス温度の各々の温度偏差を演算する温度偏差演算部と、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差演算部で演算された前記温度偏差の時間変化率である温度偏差変化率を演算する温度偏差変化率演算部と、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差変化率演算部で演算された前記温度偏差変化率の絶対値である絶対温度偏差変化率を演算する絶対温度偏差変化率演算部と、
   前記絶対温度偏差変化率演算部で演算された前記絶対温度偏差変化率についての複数の前記温度測定位置の平均である絶対温度偏差変化率平均値を演算する平均変化率演算部と、
   予め記憶された絶対温度偏差変化率平均値に対する前記温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて、前記平均変化率演算部で演算された前記絶対温度偏差変化率平均値に対応する前記温度偏差変化率に係る管理値を決定する管理値決定部と、
   該管理値決定部で決定された前記管理値と、前記温度偏差変化率演算部で演算された前記温度偏差変化率に係る値との、比較に基づいて前記燃焼器の異常の有無を判定する判定部と、
   を備えることを特徴とする監視装置。
2. 請求項１に記載の監視装置と、
   前記温度測定位置にそれぞれ設けられた温度検出器を有するガスタービンとを備えることを特徴とするガスタービンプラント。
3. 燃焼ガスを生成する複数の燃焼器と、該燃焼器から生成された前記燃焼ガスが供給されて回転駆動するタービンとを有するガスタービンの監視方法であって、
   前記タービンの出口における複数の前記燃焼器と対応する複数の温度測定位置での温度である複数のブレードパス温度を取得する温度取得ステップと、
   該温度取得ステップで取得した複数のブレードパス温度の平均温度を演算する平均温度演算ステップと、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記平均温度演算ステップで演算した前記平均温度に対する、前記複数のブレードパス温度の各々の温度偏差を演算する温度偏差演算ステップと、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差演算ステップで演算した前記温度偏差の時間変化率である温度偏差変化率を演算する温度偏差変化率演算ステップと、
   前記温度測定位置のそれぞれについて、前記温度偏差変化率演算ステップで演算した前記温度偏差変化率の絶対値である絶対温度偏差変化率を演算する絶対温度偏差変化率演算ステップと、
   前記絶対温度偏差変化率演算ステップで演算した前記絶対温度偏差変化率についての複数の前記温度測定位置の平均である絶対温度偏差変化率平均値を演算する平均変化率演算ステップと、
   予め取得しておいた絶対温度偏差変化率平均値に対する前記温度偏差変化率に係る参照管理値の関係に基づいて、前記平均変化率演算ステップで演算した前記絶対温度偏差変化率平均値に対応する前記温度偏差変化率に係る管理値を決定する管理値決定ステップと、
   該管理値決定ステップで決定した前記管理値と、前記温度偏差変化率演算ステップで演算された前記温度偏差変化率に係る値との、比較に基づいて前記燃焼器の異常の有無を判定する判定ステップと、
   を備えることを特徴とするガスタービンの監視方法。

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