JP2014047728A - ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止する、ことを目的とする。
【解決手段】ガスタービンは、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させる。そして、圧縮機に導かれる空気流量を制御するＩＧＶの制御装置であるＩＧＶ制御装置２４は、燃料流量指令値と燃空比目標値とに基づいて燃焼空気流量指令値を算出する空気流量算出部５０と、空気流量算出部５０によって算出された燃焼空気流量指令値に応じて、ＩＧＶの開度指令値である先行開度指令値を算出する先行開度制御部５２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法に関するものである。

圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンにおいて、燃焼器に供給される空気流量は、主に圧縮機の入口案内翼によって制御される。
そして、通常の負荷運転や周波数変化対応等、発電機の出力を変化させる場合、ガスタービンへ供給する燃料量と共に空気流量が変化される。この場合、燃空比（Ｆ／Ａ）が目標値からずれ、燃焼不安定となる可能性がある。

そこで、特許文献１には、空気圧縮機への流入空気流量を制御するに際し、燃料の流量が増加状態にある場合はガスタービンの排気ガス温度に応じて入口案内翼開度指令信号を発生させ、燃料の流量が減少する時に限り入口案内翼開度閉指令信号を発生させ、空気圧縮機への空気流量を絞る方向に制御することが開示されている。

特許第３５３７８３５号公報

また、ガスタービンの排ガスから熱回収して蒸気を発生させる排ガスボイラを備えたコンバインドプラントを効率的に運用するためには、タービンの燃焼温度（タービンの排ガス温度）が高くなるように運転されることが望ましい。この場合、排ガス温度のフィードバック制御により、入口案内翼を絞り、空気流量を減少させる運転が行われる。
しかし、排ガス温度は、温度計の遅れや流動遅れを伴うため、発電機の出力や周波数に比べ応答が遅く、その結果、発電機の出力制御や周波数制御により決定する燃料制御に比較して空気制御が遅れる。すなわち、排ガス温度のフィードバック制御では、過度的な負荷の変動が生じた場合に入口案内翼の追従が遅れ、その結果、図８に示されるように、燃空比が目標作動線を逸脱し、燃焼不安定となる恐れがある。

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、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる、ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの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、本発明のガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法は以下の手段を採用する。

本発明の第一態様に係るガスタービンの制御装置は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置であって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいて空気流量を算出する空気流量算出手段と、前記空気流量算出手段によって算出された空気流量に応じて、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度を算出する先行開度制御手段と、を備える。

本構成に係る制御装置は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置である。
そして、空気流量算出手段によって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいて空気流量が算出され、先行開度制御手段によって、圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度が空気流量に応じて算出される。

ここで、ガスタービンの負荷が変化する場合は燃料流量の指令値が変化する。
これに対して、本構成は、燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいた空気流量から入口案内翼の開度を算出することで、負荷が過度的に変化する場合において、先行的に入口案内翼の開度を制御することとなる。このように、本構成は、先行的に入口案内翼の開度を制御するため、負荷が過度的に変化した場合における入口案内翼の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれを防止することとなる。

従って、本構成は、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

上記第一態様では、前記圧縮機に導かれる空気の状態に応じて前記入口案内翼の開度を補正することが好ましい。

圧縮機に導かれる空気の状態は外部環境に応じて変化し、空気の状態の変化に応じて燃料の燃焼の状態も変化する。空気の状態とは、例えば温度、圧力、及び湿度等である。
本構成によれば、圧縮機に導かれる空気の状態に応じて入口案内翼の開度が補正されるので、空気の状態が変化しても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

上記第一態様では、前記タービンの排ガス温度の計測値と予め定められた設定値との差分に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出するフィードバック開度制御手段と、前記先行開度制御手段によって算出された前記入口案内翼の開度に前記フィードバック開度制御手段によって算出された前記入口案内翼の開度を加算する加算手段と、を備えることが好ましい。

本構成によれば、先行開度制御手段によって先行的に算出された入口案内翼の開度に、排ガス温度がフィードバックされて算出された入口案内翼の開度が加算される。このため、本構成は、先行的に算出した入口案内翼の開度をフィードバックにより算出した入口案内翼の開度で補正することとなるので、より正確な入口案内翼の開度を算出できる。

本発明の第二態様に係るガスタービンの制御装置は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置であって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の上限値とに基づいて空気流量の上限値を算出し、前記燃料流量の指令値と前記燃空比の下限値とに基づいて空気流量の下限値を算出する空気流量上下限値算出手段と、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度の上限値を、前記空気流量上下限値算出手段によって算出された空気流量の上限値に応じて算出し、前記入口案内翼の開度の下限値を、前記空気流量上下限値算出手段によって算出された空気流量の下限値に応じて算出する開度上下限値算出手段と、前記入口案内翼の開度を算出する開度算出手段と、前記開度算出手段によって算出された前記入口案内翼の開度を、前記開度上下限値算出手段によって算出された前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値で制限する制限手段と、を備える。

本構成に係る制御装置は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置である。
そして、空気流量上下限値算出手段によって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の上限値とに基づいて空気流量の上限値が算出され、燃料流量の指令値と燃空比の下限値とに基づいて空気流量の下限値が算出される。
さらに、開度上下限値算出手段によって、圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度の上限値が上記空気流量の上限値に応じて算出され、入口案内翼の開度の下限値が上記空気流量の下限値に応じて算出される。
開度算出手段で算出された入口案内翼の開度が、制限手段によって上記入口案内翼の開度の上限値及び上記入口案内翼の開度の下限値で制限される。

このように、入口案内翼の開度が、燃料流量の指令値と燃空比の上限値から算出される開度の上限値、及び燃料流量の指令値と燃空比の下限値から算出される開度の下限値によって制限されるので、負荷が過度的に変化した場合における入口案内翼の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれが防止される。

従って、本構成は、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

上記第二態様では、前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値を、前記圧縮機に導かれる空気の状態に応じて補正することが好ましい。

本構成によれば、空気の状態が変化しても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

上記第二態様では、前記開度算出手段が、前記タービンの回転駆動力によって発電する発電機の状態に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出することが好ましい。

本構成によれば、タービンの回転駆動力によって発電する発電機の状態に基づいて、入口案内翼の開度が先行的に算出されることとなり、この先行的に算出された入口案内翼の開度が、開度の上限値及び開度の下限値によって制限されるので、負荷が過度的に変化した場合における入口案内翼の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれが防止される。

本発明の第三態様に係るガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮空気と燃料との燃焼によって燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、上記記載の制御装置と、を備える。

本発明の第四態様に係るガスタービンの制御方法は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御方法であって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいて空気流量を算出する第１工程と、算出した空気流量に応じて、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度を算出する第２工程と、を含む。

本発明の第五態様に係るガスタービンの制御方法は、圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御方法であって、燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の上限値とに基づいて空気流量の上限値を算出し、前記燃料流量の指令値と前記燃空比の下限値とに基づいて空気流量の下限値を算出する第１工程と、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度の上限値を、算出した空気流量の上限値に応じて算出し、前記入口案内翼の開度の下限値を、算出した空気流量の下限値に応じて算出する第２工程と、前記入口案内翼の開度を、前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値で制限する第３工程と、を含む。

本発明によれば、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係るガスタービンの構成図である。 本発明の第１実施形態に係るガスタービンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る燃空比の目標作動線を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係るガスタービンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第３実施形態に係るガスタービンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第４実施形態に係るガスタービンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の第５実施形態に係るガスタービンの制御装置の電気的構成を示すブロック図である。 燃空比が目標作動線を逸脱する場合の例を示すグラフである。

以下に、本発明に係るガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について、図を参照して説明する。
図１は、第１実施形態に係るガスタービン１０を備えるコンバインドプラント１２の構成図である。

ガスタービン１０は、タービン１４、圧縮機１６、及び燃焼器１８を備える。

圧縮機１６は、回転軸２０により駆動されることで、空気取込口から取り込まれた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。圧縮機１６の入口には、圧縮機１６に導かれる空気流量を制御する入口案内翼（Inlet Guide Vane：ＩＧＶ）２２が設けられている。
ＩＧＶ２２の開度は、ＩＧＶ制御装置２４によって制御される。

燃焼器１８は、圧縮機１６から導入された圧縮空気に燃料を噴射して高温・高圧の燃焼ガスを発生させる。
燃焼器１８へ燃料を供給するための燃料制御弁２６は、燃料制御弁制御装置２８によって開度が制御される。なお、燃料制御弁制御装置２８は、ガスタービン１０の負荷に基づいて、燃焼器１８へ供給する燃料流量の指令値（以下、「燃料流量指令値」という。）を算出し、算出した燃料流量指令値に基づいて燃料制御弁２６の開度を算出する。

タービン１４は、燃焼器１８で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。

なお、タービン１４、圧縮機１６、及び発電機３０は、回転軸２０によって連結され、タービン１４に生じる回転駆動力は、回転軸２０によって圧縮機１６及び発電機３０に伝達される。そして、発電機３０は、タービン１４の回転駆動力によって発電する。
また、コンバインドプラント１２は、ガスタービン１０の排ガスから熱回収して蒸気を発生させる排ガスボイラ（Heat Recovery Steam Generator：以下、「ＨＲＳＧ」という。）３２を備えている。

図２は、ＩＧＶ制御装置２４の電気的構成を示すブロック図である。
本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、フィードバック制御部４０、先行制御部４２、及び加算部４４を備える。

フィードバック制御部４０は、減算部４６及びフィードバック開度制御部４８を備える。

減算部４６は、タービン１４の排ガス温度の計測値がフィードバックされ、排ガス温度の計測値と予め定められた設定値との差分を算出し、フィードバック開度制御部４８へ出力する。

フィードバック開度制御部４８は、減算部４６によって算出された差分に基づいた制御（例えばＰＩ制御）によって、ＩＧＶ２２の開度（以下、「フィードバック開度指令値」という。）を算出し、加算部４４へ出力する。

一方、先行制御部４２は、空気流量算出部５０及び先行開度制御部５２を備える。

空気流量算出部５０は、燃料流量指令値と燃空比（Ｆ／Ａ）の目標値（以下、「燃空比目標値」という。）とに基づいて空気流量を算出する。燃料流量指令値は、燃料制御弁制御装置２８から先行制御部４２へ出力される。また、燃空比目標値は、例えば図３に示される目標作動線であり、発電機３０の出力指令値（ＭＷＤ）に基づいて予め決定される。なお、出力指令値が大きいほど燃空比目標値は大きくなる。
そして、空気流量算出部５０は、燃料流量指令値を燃空比目標値で除算することにより、燃空比目標値に基づいた空気流量（以下、「燃焼空気流量指令値」という。）を算出し、先行開度制御部５２へ出力する。

先行開度制御部５２は、燃焼空気流量指令値に応じて、ＩＧＶ２２の開度（以下、「先行開度指令値」という。）を算出し、加算部４４へ出力する。なお、先行開度制御部５２は、例えば予めＩＧＶ２２の開度と空気流量との関係を示したテーブル情報を記憶し、該テーブル情報に基づいて燃焼空気流量指令値に応じた先行開度指令値を算出する。

加算部４４は、先行開度指令値とフィードバック開度指令値とが入力され、先行開度指令値とフィードバック開度指令値との和を算出し、ＩＧＶ２２の開度（以下、「ＩＧＶ開度指令値」という。）とする。

次に、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の作用を説明する。

ガスタービン１０の負荷が変化する場合は燃料流量指令値が変化する。

このとき、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、燃料流量指令値と燃空比目標値とに基づいて算出された燃焼空気流量指令値からＩＧＶ２２の開度を算出するので、負荷が過度的に変化する場合において、先行的にＩＧＶ２２の開度を制御することとなる。
このように、先行的にＩＧＶ２２の開度が制御されるため、負荷が過度的に変化した場合におけるＩＧＶ２２の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれが防止される。

また、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、先行的に算出した先行開度指令値に、排ガス温度をフィードバックして算出したフィードバック開度指令値を加算し、ＩＧＶ開度指令値とする。これにより、先行的に算出された先行開度指令値がフィードバック開度指令値で補正されることとなるので、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、より正確なＩＧＶ開度指令値が算出できることとなる。

以上説明したように、本第１実施形態に係るガスタービン１０は、圧縮機１６によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービン１４を駆動させる。そして、圧縮機１６に導かれる空気流量を制御するＩＧＶ２２の制御装置であるＩＧＶ制御装置２４は、燃料流量指令値と燃空比目標値とに基づいて燃焼空気流量指令値を算出する空気流量算出部５０と、空気流量算出部５０によって算出された燃焼空気流量指令値に応じて、ＩＧＶ２２の開度指令値である先行開度指令値を算出する先行開度制御部５２と、を備える。

従って、本第１実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本第２実施形態に係るガスタービン１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービン１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図４は、本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の構成を示す。なお、図４における図３と同一の構成部分については図３と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、補正部５４を備え、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じてＩＧＶ２２の開度を補正する。圧縮機１６に導かれる空気の状態は外部環境に応じて変化し、空気の状態の変化に応じて燃料の燃焼の状態も変化するためである。空気の状態とは、例えば温度、圧力、及び湿度等である。

補正部５４は、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じた補正係数を算出し、乗算部５６へ出力する。

なお、空気の温度が高いと空気の密度は低くなるので、補正部５４は、空気の温度が高いほど空気流量が多くなるように、ＩＧＶ２２の開度がより開くように補正係数を算出する。
また、空気の圧力が高いと空気の密度は高くなるので、補正部５４は、空気の圧力が高いほど空気流量が少なくなるように、ＩＧＶ２２の開度がより閉じるように補正係数を算出する。
また、空気の湿度が高いと空気の密度は低くなるので、補正部５４は、空気の湿度が高いほど空気流量が多くなるように、ＩＧＶ２２の開度がより開くように補正係数を算出する。

乗算部５６は、先行開度制御部５２で算出された先行開度指令値に補正係数を乗算し、加算部４４へ出力する。

以上説明したように、本第２実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じてＩＧＶ２２の開度を補正するので、空気の状態が変化しても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

なお、補正部５４は、空気流量算出部５０と先行開度制御部５２との間に備えられ、空気流量算出部５０で算出された燃焼空気流量指令値に対して、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じた補正係数を乗算することで補正してもよい。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。

なお、本第３実施形態に係るガスタービン１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービン１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図５は、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の構成を示す。
本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、フィードバック制御部４０、ＩＧＶ開度制限部６０、上限値制限部６２、及び下限値制限部６４を備える。

本第３実施形態に係るフィードバック制御部４０は、図２に示されるＩＧＶ２２の開度を算出するフィードバック制御部４０と同一であるのでその説明を省略する。

ＩＧＶ開度制限部６０は、空気流量上限値算出部６６、空気流量下限値算出部６８、ＩＧＶ開度上限値算出部７０、及びＩＧＶ開度下限値算出部７２を備える。

空気流量上限値算出部６６は、燃料流量指令値と燃空比の上限値（以下、「燃空比上限設定値」という。）とに基づいて空気流量の上限値（以下、「空気流量上限値」という。）を算出し、ＩＧＶ開度上限値算出部７０へ出力する。

空気流量下限値算出部６８は、燃料流量指令値と燃空比の上限値（以下、「燃空比下限設定値」という。）とに基づいて空気流量の下限値（以下、「空気流量下限値」という。）を算出し、ＩＧＶ開度下限値算出部７２へ出力する。

なお、燃空比上限設定値及び燃空比下限設定値は、図３のグラフに示される燃焼安定領域の上限値及び下限値であり、発電機３０の出力指令値（ＭＷＤ）に基づいて予め決定される。

ＩＧＶ開度上限値算出部７０は、ＩＧＶ２２の開度の上限値（以下、「ＩＧＶ開度上限値」という。）を、空気流量上限値算出部６６によって算出された空気流量上限値に応じて算出し、上限値制限部６２へ出力する。なお、ＩＧＶ開度上限値算出部７０は、例えば予めＩＧＶ開度上限値と空気流量上限値との関係を示したテーブル情報を記憶し、該テーブル情報に基づいて空気流量上限値に応じたＩＧＶ開度上限値を算出する。

ＩＧＶ開度下限値算出部７２は、ＩＧＶ２２の開度の下限値（以下、「ＩＧＶ開度下限値」という。）を、空気流量下限値算出部６８によって算出された空気流量下限値に応じて算出し、下限値制限部６４へ出力する。なお、ＩＧＶ開度下限値算出部７２は、例えば予めＩＧＶ開度下限値と空気流量下限値との関係を示したテーブル情報を記憶し、該テーブル情報に基づいて空気流量下限値に応じたＩＧＶ開度下限値を算出する。

上限値制限部６２は、フィードバック制御部４０によって算出されたフィードバック開度指令値を、ＩＧＶ開度上限値算出部７０によって算出されたＩＧＶ開度上限値で制限する。

下限値制限部６４は、フィードバック制御部４０によって算出されたフィードバック開度指令値を、ＩＧＶ開度下限値算出部７２によって算出されたＩＧＶ開度下限値で制限する。

次に、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の作用を説明する。

ガスタービン１０の負荷が変化する場合は燃料流量指令値が変化する。

燃料流量指令値の変化に伴って燃焼器１８へ供給される燃料流量が変化するので、フィードバックされる排ガス温度の計測値も変化し、ＩＧＶ２２の開度を示すフィードバック開度指令値も変化する。
この場合、フィードバック開度指令値の追従遅れにより、燃空比が燃焼安定領域からずれる可能性がある。

そこで、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、燃料流量指令値と燃空比上限値から算出したＩＧＶ開度上限値、及び燃料流量指令値と燃空比下限値から算出したＩＧＶ開度下限値によって、フィードバック開度指令値を制限するので、負荷が過度的に変化した場合における入口案内翼の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれが防止される。

従って、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、過度的な負荷変化が生じても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。

なお、本第４実施形態に係るガスタービン１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービン１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図６は、本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の構成を示す。なお、図６における図５と同一の構成部分については図５と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、補正部７４を備え、ＩＧＶ２２の開度の上限値及びＩＧＶ２２の開度の下限値を、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じて補正する。
圧縮機１６に導かれる空気の状態は外部環境に応じて変化し、空気の状態の変化に応じて燃料の燃焼の状態も変化するためである。空気の状態とは、例えば温度、圧力、及び湿度等である。

補正部７４は、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じた補正係数を算出し、乗算部７６，７８へ出力する。

なお、空気の温度が高いと空気の密度は低くなるので、補正部７４は、空気の温度が高いほど空気流量が多くなるように、ＩＧＶ２２の開度がより開くように補正係数を算出する。
また、空気の圧力が高いと空気の密度は高くなるので、補正部７４は、空気の圧力が高いほど空気流量が少なくなるように、ＩＧＶ２２の開度がより閉じるように補正係数を算出する。
また、空気の湿度が高いと空気の密度は低くなるので、補正部７４は、空気の湿度が高いほど空気流量が多くなるように、ＩＧＶ２２の開度がより開くように補正係数を算出する。

乗算部７６は、ＩＧＶ開度上限値算出部７０で算出されたＩＧＶ開度上限値に補正係数を乗算し、上限値制限部６２へ出力する。

乗算部７８は、ＩＧＶ開度下限値算出部７２で算出されたＩＧＶ開度下限値に補正係数を乗算し、下限値制限部６４へ出力する。

以上説明したように、本第４実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じてＩＧＶ２２の開度の上限値及びＩＧＶ２２の開度の下限値を補正するので、空気の状態が変化しても燃焼ガスの燃焼不安定を防止することができる。

なお、乗算部７６は、空気流量上限値算出部６６とＩＧＶ開度上限値算出部７０との間に備えられ、空気流量上限値算出部６６で算出された空気流量上限値に対して、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じた補正係数を乗算することで補正してもよい。
また、乗算部７８は、空気流量下限値算出部６８とＩＧＶ開度下限値算出部７２との間に備えられ、空気流量下限値算出部６８で算出された空気流量下限値に対して、圧縮機１６に導かれる空気の状態に応じた補正係数を乗算することで補正してもよい。

〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態について説明する。

なお、本第５実施形態に係るガスタービン１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービン１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図７は、本第５実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４の構成を示す。なお、図７における図５と同一の構成部分については図５と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第５実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、先行開度制御部８０を備える。
先行開度制御部８０は、発電機３０の状態に基づいて、ＩＧＶ２２の開度を算出する。発電機３０の状態とは、例えば発電機３０の出力や回転数等である。
すなわち、先行開度制御部８０は、発電機３０の状態に基づいて、ＩＧＶ２２の開度を先行的に算出することとなる。

そして、先行開度制御部８０によって算出された先行開度指令値は、加算部８２に出力される。また、フィードバック制御部４０によって算出されたフィードバック開度指令値も、加算部８２に出力される。

加算部８２は、先行開度指令値とフィードバック開度指令値との和を算出し、ＩＧＶ開度指令値とする。これにより、先行的に算出された先行開度指令値がフィードバック開度指令値で補正されることとなるので、本第３実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、より正確なＩＧＶ開度指令値が算出できることとなる。

加算部８２から出力されたＩＧＶ開度指令値は、ＩＧＶ開度上限値算出部７０及びＩＧＶ開度下限値算出部７２へ入力される。

以上説明したように、本第５実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、発電機３０の状態に基づいて、ＩＧＶ２２の開度を先行的に算出し、算出した先行開度指令値の上限値をＩＧＶ開度上限値によって制限し、先行開度指令値の下限値をＩＧＶ開度下限値によって制限する。従って、本第５実施形態に係るＩＧＶ制御装置２４は、負荷が過度的に変化した場合におけるＩＧＶ２２の追従遅れによる燃空比の燃焼安定領域からのずれが防止される。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１０ ガスタービン
１４ タービン
１６ 圧縮機
１８ 燃焼器
２４ ＩＧＶ制御装置
４４ 加算部
４８ フィードバック開度制御部
５０ 空気流量算出部
５２ 先行開度制御部
５４ 補正部
６６ 空気流量上限値算出部
６８ 空気流量下限値算出部
７０ ＩＧＶ開度上限値算出部
７２ ＩＧＶ開度下限値算出部
７４ 補正部
８０ 先行開度制御部
８２ 加算部

Claims (9)

1. 圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置であって、
   燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいて空気流量を算出する空気流量算出手段と、
   前記空気流量算出手段によって算出された空気流量に応じて、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度を算出する先行開度制御手段と、
   を備えるガスタービンの制御装置。
2. 前記圧縮機に導かれる空気の状態に応じて前記入口案内翼の開度を補正する請求項１記載のガスタービンの制御装置。
3. 前記タービンの排ガス温度の計測値と予め定められた設定値との差分に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出するフィードバック開度制御手段と、
   前記先行開度制御手段によって算出された前記入口案内翼の開度に前記フィードバック開度制御手段によって算出された前記入口案内翼の開度を加算する加算手段と、
   を備える請求項１又は請求項２記載のガスタービンの制御装置。
4. 圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御装置であって、
   燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の上限値とに基づいて空気流量の上限値を算出し、前記燃料流量の指令値と前記燃空比の下限値とに基づいて空気流量の下限値を算出する空気流量上下限値算出手段と、
   前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度の上限値を、前記空気流量上下限値算出手段によって算出された空気流量の上限値に応じて算出し、前記入口案内翼の開度の下限値を、前記空気流量上下限値算出手段によって算出された空気流量の下限値に応じて算出する開度上下限値算出手段と、
   前記入口案内翼の開度を算出する開度算出手段と、
   前記開度算出手段によって算出された前記入口案内翼の開度を、前記開度上下限値算出手段によって算出された前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値で制限する制限手段と、
   を備えるガスタービンの制御装置。
5. 前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値を、前記圧縮機に導かれる空気の状態に応じて補正する請求項４記載のガスタービンの制御装置。
6. 前記開度算出手段は、前記タービンの回転駆動力によって発電する発電機の状態に基づいて、前記入口案内翼の開度を算出する請求項４又は請求項５記載のガスタービンの制御装置。
7. 圧縮空気を生成する圧縮機と、
   前記圧縮空気と燃料との燃焼によって燃焼ガスを生成する燃焼器と、
   前記燃焼器によって生成された燃焼ガスにより駆動するタービンと、
   請求項１から請求項６の何れか１項記載の制御装置と、
   を備えるガスタービン。
8. 圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御方法であって、
   燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の目標値とに基づいて空気流量を算出する第１工程と、
   算出した空気流量に応じて、前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度を算出する第２工程と、
   を含むガスタービンの制御方法。
9. 圧縮機によって圧縮された空気である圧縮空気と燃料との燃焼によって生成された燃焼ガスによりタービンを駆動させるガスタービンの制御方法であって、
   燃焼器へ供給する燃料流量の指令値と燃空比の上限値とに基づいて空気流量の上限値を算出し、前記燃料流量の指令値と前記燃空比の下限値とに基づいて空気流量の下限値を算出する第１工程と、
   前記圧縮機に導かれる空気流量を制御する入口案内翼の開度の上限値を、算出した空気流量の上限値に応じて算出し、前記入口案内翼の開度の下限値を、算出した空気流量の下限値に応じて算出する第２工程と、
   前記入口案内翼の開度を、前記入口案内翼の開度の上限値及び前記入口案内翼の開度の下限値で制限する第３工程と、
   を含むガスタービンの制御方法。
   

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