JP2016023604A - 温度推定装置、燃焼器、ガスタービン、温度推定方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】運転状況や稼働状態が変化しても適切にタービン入口温度を推定できる温度推定装置を提供する。【解決手段】温度推定装置は、ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式、を用いて、前記タービン入口温度を推定する温度推定部、を備える。【選択図】図２
Description
本発明は、温度推定装置、燃焼器、ガスタービン、温度推定方法及びプログラムに関する。
ガスタービンの制御を行うにあたり、タービンの入口温度は、重要なパラメータである。例えば、このタービン入口温度を用いて、安定燃焼や低ＮＯｘを実現するための主要因となる複数の燃料系統への燃料配分比を制御している。このタービン入口温度は、１５００℃以上の高温になる為、直接その温度を計測することが困難である。そこで、一般にタービン入口温度には推定値を用いることが多い。タービン入口温度を推定する方法として、例えば、ガスタービンの出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ（Inlet Guide Vane）開度指令値に基づいて、設計時に設定したヒートバランスデータを参照することによりタービン入口温度を推定する方法が知られている。
なお、特許文献１には、ガスタービンのガス排気温度に基づいてタービン入口温度に関係する燃焼器準温度を推定する技術が記載されている。
なお、特許文献１には、ガスタービンのガス排気温度に基づいてタービン入口温度に関係する燃焼器準温度を推定する技術が記載されている。
しかし、ヒートバランスデータからタービン入口温度を推定する方法は、設計時のヒートバランスデータを用いるため、経年劣化などによる燃焼効率、タービン効率、圧縮機効率の変化や、供給する燃料ガスの質の変化などを原因とする燃料カロリーの変動といった運転状況の変化に対して推定精度が低下するという問題がある。
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる温度推定装置、燃焼器、ガスタービン、温度推定方法及びプログラムを提供することを目的としている。
本発明の第１の態様は、ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式、を用いて、前記タービン入口温度を推定する温度推定部、を備えることを特徴とする温度推定装置である。
本発明の第２の態様における前記温度推定部は、前記関係式に、ガスタービン出力値若しくは燃料流量と圧縮機に流入する空気の流量及び温度とからガスタービンのヒートバランスデータを用いて得られたガスタービンの複数の状態量の設計値と、当該状態量に含まれる所定の温度の設計値に対応する計測可能な温度の計測値とを代入して前記タービン入口温度を推定することを特徴とする。
本発明の第３の態様における温度推定装置は、ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する状態判定部と、前記ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、前記温度推定部の推定した第１タービン入口温度推定値の、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルを用いて算出した第２タービン入口温度推定値に対する比を示す第１係数を計算して記録し、前記ガスタービンの稼働状態にかかわらず、前記第２タービン入口温度推定値に前記記録した第１係数を乗じて前記タービン入口温度を推定する第１補正部と、を備えることを特徴とする。
本発明の第４の態様における温度推定装置は、ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する状態判定部と、前記ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルに用いる第２係数を計算して記録し、前記ガスタービンの稼働状態にかかわらず、前記記録した第２係数を適用した前記過渡モデルを用いて前記タービン入口温度を推定する第２補正部と、を備えることを特徴とする。
本発明の第５の態様における前記第２係数は、燃焼効率または燃料ガスの単位あたりの発熱量であることを特徴とする。
本発明の第６の態様における前記第１補正部は、前記ガスタービン出力値ごとに前記第１係数を計算し、当該ガスタービン出力値の計測値に対応付けて計算した前記第１係数を記録することを特徴とする。
本発明の第７の態様における前記第２補正部は、前記ガスタービン出力値ごとに前記第２係数を計算し、当該ガスタービン出力値の計測値に対応付けて計算した前記第２係数を記録することを特徴とする。
本発明の第８の態様における温度推定装置は、エンジンの出力値の計測値と推定値との差分を示すエンジン出力差が、エンジンの出力を取り出すための機構を備えた出力機関の入口温度の関数で示される出力機関仕事の実際値と前記出力機関仕事の推定値との差分を示す出力機関仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式、を用いて、前記出力機関の入口温度を推定する温度推定部、を備えることを特徴とする。
本発明の第９の態様における温度推定装置は、熱機関の出力値の計測値と推定値の差分を示す熱機関出力差が、前記熱機関を構成する第一機器による仕事の実際値であって、当該第一機器に関する温度の関数で示される実際値と前記第一機器による仕事の推定値との差分を示す第一機器仕事差から、前記熱機関を構成する第二機器による仕事の実際値と前記第二機器による仕事の推定値との差分を示す第二機器仕事差を減じた値に等しいことを示す関係式、を用いて、前記第一機器に関する温度を推定する温度推定部、を備えることを特徴とする。
本発明の第１０の態様は、上述の温度推定装置を備えることを特徴とする燃焼器である。
本発明の第１１の態様は、上述の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービンである。
本発明の第１２の態様は、ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式、を用いて、前記タービン入口温度を推定することを特徴とする温度推定方法である。
本発明の第１３の態様は、温度推定装置のコンピュータを、ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式、を用いて、前記タービン入口温度を推定する手段として機能させるためのプログラムである。
本発明によれば、タービン入口温度の推定精度を高めることができる。
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による温度推定装置を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機１６と、ガスタービン１０へ燃料を供給する燃料供給装置２２と、燃料供給の制御を行う燃料制御装置２６と、燃料供給の制御に必要なタービン入口温度を推定する温度推定装置３０とを備えている。ガスタービン１０と発電機１６は、ロータ１５で連結されている。
ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１１と、圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１２と、燃焼ガスにより駆動するタービン１３と、を備えている。
以下、本発明の第一実施形態による温度推定装置を図１〜図５を参照して説明する。
図１は本発明に係る第一実施形態におけるガスタービンプラントの系統図である。
本実施形態のガスタービンプラントは、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機１６と、ガスタービン１０へ燃料を供給する燃料供給装置２２と、燃料供給の制御を行う燃料制御装置２６と、燃料供給の制御に必要なタービン入口温度を推定する温度推定装置３０とを備えている。ガスタービン１０と発電機１６は、ロータ１５で連結されている。
ガスタービン１０は、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１１と、圧縮空気と燃料ガスとを混合して燃焼させ、高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１２と、燃焼ガスにより駆動するタービン１３と、を備えている。
圧縮機１１には、ＩＧＶ１４が設けられている。ＩＧＶ１４は圧縮機１１へ流入する空気の量を調整する。ＩＧＶ１４は、ＩＧＶ制御装置（図示せず）のＩＧＶ開度指令により制御される。ＩＧＶ制御装置は、ＩＧＶ開度指令値を温度推定装置３０に出力する。圧縮機１１の入り口側には、温度計１８が設けられている。温度計１８は、大気温度を計測し温度推定装置３０に出力する。圧縮機１１の出口側には、温度計１９が設けられている。温度計１９は、圧縮機１１の出口における圧縮空気の温度（車室温度）を計測し温度推定装置３０に出力する。
燃焼器１２は、燃焼器１２に燃料を供給する燃料供給装置２２と接続されている。燃焼器１２には、火炎の安定燃焼や低ＮＯｘを実現するために複数の系統から燃料が供給される。燃料供給装置２２と、燃焼器１２の間には、燃料の供給系統ごとに燃料の供給量を調節する弁２３〜２５が設けられている。燃料制御装置２６は、弁２３〜２５の弁開度を調整し、燃焼器１２に供給する燃料の流量を制御する。
タービン１３の排気口側には、温度計２０が設けられている。温度計２０は、タービン１３から排気される排ガスの温度を計測し温度推定装置３０に出力する。
タービン１３の排気口側には、温度計２０が設けられている。温度計２０は、タービン１３から排気される排ガスの温度を計測し温度推定装置３０に出力する。
発電機１６には、電力計２１が備えられており、発電機１６による発電電力を計測し、温度推定装置３０へ出力する。
温度推定装置３０は、タービン入口温度を推定する。上述のとおりタービン入口温度は、高温・高圧のため計測するのが困難である。温度推定装置３０は、各燃料供給系統への燃料配分比を決定するために必要なタービン入口温度を推定し、推定したタービン入口温度を燃料制御装置２６へ出力する。以下、タービン入口温度をＴ１Ｔと称する場合がある。
温度推定装置３０は、タービン入口温度を推定する。上述のとおりタービン入口温度は、高温・高圧のため計測するのが困難である。温度推定装置３０は、各燃料供給系統への燃料配分比を決定するために必要なタービン入口温度を推定し、推定したタービン入口温度を燃料制御装置２６へ出力する。以下、タービン入口温度をＴ１Ｔと称する場合がある。
次に、各部を流れる気体の流量［ｋｇ／ｓ］や温度［℃］、比エンタルピ［ｋｃａｌ／ｋｇ］などの表記について説明する。圧縮機への空気の吸気流量をＧ１、燃焼器への空気の流量をＧａ、圧縮機からタービンへの抽気流量をＧｃ、燃焼器への燃料流量をＧｆ、タービンへの燃焼ガスの流量をＧｇと表記する。また、車室における空気の比エンタルピをｈｃｓ、燃焼器への燃料の比エンタルピをｈｆ、タービンへの燃焼ガスの比エンタルピをｈｇ、タービンから排出されるガスの比エンタルピをｈＥＸと表記する。また、吸気の大気温度をＴ１、車室の空気温度をＴｃｓ、排ガスの排気温度をＴＥＸと表記する。
また、温度から比エンタルピへの変換関数をｆで表し、例えば、ｈｃｓ＝ｆ（Ｔｃｓ）や、Ｔｃｓ＝ｆ−１（ｈｃｓ）が成り立つ。また、Ｇｇ＝Ｇａ＋Ｇｆが成り立つ。
また、温度から比エンタルピへの変換関数をｆで表し、例えば、ｈｃｓ＝ｆ（Ｔｃｓ）や、Ｔｃｓ＝ｆ−１（ｈｃｓ）が成り立つ。また、Ｇｇ＝Ｇａ＋Ｇｆが成り立つ。
図２は、本発明に係る第一実施形態における温度推定装置の一例を示すブロック図である。
温度推定装置３０は、パラメータ取得部３１、タービン入口温度推定部３２、記憶部３３を有している。
パラメータ取得部３１は、電力計２１から定期的にガスタービン出力の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計１８から定期的に大気温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計１９から定期的に車室温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計２０から定期的に排気温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、ＩＧＶ制御装置からＩＧＶ開度指令値を定期的に取得し、記憶部３３へ記録する。
温度推定装置３０は、パラメータ取得部３１、タービン入口温度推定部３２、記憶部３３を有している。
パラメータ取得部３１は、電力計２１から定期的にガスタービン出力の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計１８から定期的に大気温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計１９から定期的に車室温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、温度計２０から定期的に排気温度の計測値を取得し、記憶部３３へ記録する。また、パラメータ取得部３１は、ＩＧＶ制御装置からＩＧＶ開度指令値を定期的に取得し、記憶部３３へ記録する。
タービン入口温度推定部３２は、パラメータ取得部３１が取得した各温度などのパラメータを用いてタービン１３の入口における燃料ガスの温度を推定する。燃焼器１２で燃焼させられた燃料ガスの温度は、１５００℃を超える高温となる為、温度計などで計測することができない。従って、タービン入口温度推定部３２は、取得したパラメータを用いて、タービン入口温度を推定する。具体的な推定方法については後述する。
記憶部３３は、ガスタービン設計時にシミュレーションなどで定められたガスタービンの熱収支を表すヒートバランスデータを記憶している。このヒートバランスデータは、例えばガスタービン出力計測値（以下、ＧＴ出力計測値）または燃料流量指令値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値とする関数であって、ヒートバランスデータを用いると、これら３つの入力値の条件を満たす、タービン入口温度、ＧＴ出力値、車室温度、排気温度、吸気流量、抽気流量、燃料流量などの設計値を得ることができる。また、記憶部３３は、タービン入口温度推定の計算に用いるプログラムや、パラメータ取得部３１が取得した各種パラメータを記憶している。また、記憶部３３は、温度から比エンタルピを求める関数ｆやその逆関数ｆ−１を記憶している。
次にタービン入口温度の推定方法について説明する。まず、従来の推定方法とその問題点について図１４〜１６を用いて説明する。
図１４は、従来の温度推定方法の一例を示す図である。図１４が示すように、従来は、ＧＴ出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値とし、ヒートバランスデータを用いて、タービン入口温度の設計値（Ｔ１Ｔ推定値）を算出していた。このＴ１Ｔ推定値は、ガスタービンの設計時のデータを基に算出された値であるため、運転状況の変化が生じると、実際のタービン入口温度とずれが生じる。運転状況を示す指標には、燃料カロリー、燃焼効率、タービン効率、圧縮機効率などがある。これらの指標が経年劣化などによって変化すると、実際のタービン入口温度も変化する。しかし、従来の方法でガスタービン入口温度を推定すると、運転状況の変化に関わらず、設計時に設定されたＴ１Ｔ推定値となる。
図１４は、従来の温度推定方法の一例を示す図である。図１４が示すように、従来は、ＧＴ出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値とし、ヒートバランスデータを用いて、タービン入口温度の設計値（Ｔ１Ｔ推定値）を算出していた。このＴ１Ｔ推定値は、ガスタービンの設計時のデータを基に算出された値であるため、運転状況の変化が生じると、実際のタービン入口温度とずれが生じる。運転状況を示す指標には、燃料カロリー、燃焼効率、タービン効率、圧縮機効率などがある。これらの指標が経年劣化などによって変化すると、実際のタービン入口温度も変化する。しかし、従来の方法でガスタービン入口温度を推定すると、運転状況の変化に関わらず、設計時に設定されたＴ１Ｔ推定値となる。
図１５は、従来の方法による温度推定値の推移の一例を示す第一の図である。
図１５は、運転状況変化時におけるＴ１Ｔ推定値と、実際のタービン入口温度の関係を示している。図１５の縦軸はタービン入口温度（Ｔ１Ｔ）であり、横軸は時間である。図１５において符号４１は、実際のタービン入口温度（実Ｔ１Ｔ値）の時間的推移を示している。符号４２は、Ｔ１Ｔ推定値の時間的推移を示している。運転状況が変化しガスタービンの性能が低下すると、ガスタービンの出力計測値も低下する。符号４２は、その低下したガスタービン出力計測値を入力値としてヒートバランスデータから算出したＴ１Ｔ推定値を示している。図１５が示すようにガスタービンの稼働状態が定常状態であるか過渡状態であるかに関わらず、Ｔ１Ｔ推定値４２は、実Ｔ１Ｔ値４１から乖離している。図１５から、従来の方法によるＴ１Ｔ推定値の信頼性は、運転状況に変化によって低下することがわかる。
図１５は、運転状況変化時におけるＴ１Ｔ推定値と、実際のタービン入口温度の関係を示している。図１５の縦軸はタービン入口温度（Ｔ１Ｔ）であり、横軸は時間である。図１５において符号４１は、実際のタービン入口温度（実Ｔ１Ｔ値）の時間的推移を示している。符号４２は、Ｔ１Ｔ推定値の時間的推移を示している。運転状況が変化しガスタービンの性能が低下すると、ガスタービンの出力計測値も低下する。符号４２は、その低下したガスタービン出力計測値を入力値としてヒートバランスデータから算出したＴ１Ｔ推定値を示している。図１５が示すようにガスタービンの稼働状態が定常状態であるか過渡状態であるかに関わらず、Ｔ１Ｔ推定値４２は、実Ｔ１Ｔ値４１から乖離している。図１５から、従来の方法によるＴ１Ｔ推定値の信頼性は、運転状況に変化によって低下することがわかる。
図１６は、従来の方法による温度推定値の推移の一例を示す第二の図である。
図１６は、ガスタービンの稼働状態が過渡状態におけるＴ１Ｔ推定値と、実際のタービン入口温度の関係を示している。図１６の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１６は、図１５と異なり、運転状況の変化があまり生じていない場合のグラフである。この場合、定常状態においては、Ｔ１Ｔ推定値４２が、実Ｔ１Ｔ値４１に近い値となっている。しかし、ヒートバランスデータは、定常状態の状態量に基づく大気温度等とＴ１Ｔ推定値４２との関係性を定めたものである。従ってヒートバランスデータを用いて算出したＴ１Ｔ推定値４２の過渡状態における推定精度は低くなってしまう。その結果、図１６が示すように過渡状態においては、Ｔ１Ｔ推定値４２と実Ｔ１Ｔ値４１とが乖離してしまう。図１６から、従来の方法によるＴ１Ｔ推定値４２の信頼性は、過渡状態において低下することがわかる。
このように従来のＴ１Ｔ推定値４２には、運転状況が変化した状態や過渡状態においては実際のＴ１Ｔ値からずれが生じてしまうという問題があった。
図１６は、ガスタービンの稼働状態が過渡状態におけるＴ１Ｔ推定値と、実際のタービン入口温度の関係を示している。図１６の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１６は、図１５と異なり、運転状況の変化があまり生じていない場合のグラフである。この場合、定常状態においては、Ｔ１Ｔ推定値４２が、実Ｔ１Ｔ値４１に近い値となっている。しかし、ヒートバランスデータは、定常状態の状態量に基づく大気温度等とＴ１Ｔ推定値４２との関係性を定めたものである。従ってヒートバランスデータを用いて算出したＴ１Ｔ推定値４２の過渡状態における推定精度は低くなってしまう。その結果、図１６が示すように過渡状態においては、Ｔ１Ｔ推定値４２と実Ｔ１Ｔ値４１とが乖離してしまう。図１６から、従来の方法によるＴ１Ｔ推定値４２の信頼性は、過渡状態において低下することがわかる。
このように従来のＴ１Ｔ推定値４２には、運転状況が変化した状態や過渡状態においては実際のＴ１Ｔ値からずれが生じてしまうという問題があった。
次に第一実施形態におけるＴ１Ｔの推定方法について図３を用いて説明する。
図３は、本発明に係る第一実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
本実施形態によるＴ１Ｔ推定方法でも、従来と同様にＧＴ出力計測値または燃料流量指令値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値としてヒートバランスデータによってＴ１Ｔ推定値を算出する。本実施形態においては、このＴ１Ｔ推定値を補正前のＴ１Ｔ推定値として、このＴ１Ｔ推定値（補正前）に対して補正を行う。この補正を行うために、ＧＴ出力の設計値、車室温度の設計値、排気温度の設計値、吸気温度の設計値、抽気温度の設計値、燃料流量の設計値、ＧＴ出力計測値、車室温度計測値、排気温度計測値などを用いる。ＧＴ出力の設計値、車室温度の設計値、排気温度の設計値、吸気温度の設計値、抽気温度の設計値、燃料流量などの設計値は、ＧＴ出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値として、ヒートバランスデータを用いてタービン入口温度推定部３２が算出した値である。なお、タービン入口温度推定部３２は、ヒートバランスデータを用いてＴ１Ｔ推定値だけではなく、ここで例示したガスタービンに関する各状態量の設計値を算出することができる。また、ＧＴ出力計測値は、電力計２１の計測値である。車室温度計測値は、温度計１９の計測値である。排気温度計測値は、温度計２０の計測値である。
図３は、本発明に係る第一実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
本実施形態によるＴ１Ｔ推定方法でも、従来と同様にＧＴ出力計測値または燃料流量指令値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値としてヒートバランスデータによってＴ１Ｔ推定値を算出する。本実施形態においては、このＴ１Ｔ推定値を補正前のＴ１Ｔ推定値として、このＴ１Ｔ推定値（補正前）に対して補正を行う。この補正を行うために、ＧＴ出力の設計値、車室温度の設計値、排気温度の設計値、吸気温度の設計値、抽気温度の設計値、燃料流量の設計値、ＧＴ出力計測値、車室温度計測値、排気温度計測値などを用いる。ＧＴ出力の設計値、車室温度の設計値、排気温度の設計値、吸気温度の設計値、抽気温度の設計値、燃料流量などの設計値は、ＧＴ出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値を入力値として、ヒートバランスデータを用いてタービン入口温度推定部３２が算出した値である。なお、タービン入口温度推定部３２は、ヒートバランスデータを用いてＴ１Ｔ推定値だけではなく、ここで例示したガスタービンに関する各状態量の設計値を算出することができる。また、ＧＴ出力計測値は、電力計２１の計測値である。車室温度計測値は、温度計１９の計測値である。排気温度計測値は、温度計２０の計測値である。
次に、Ｔ１Ｔ推定値（補正前）に対する補正の方法について説明する。本実施形態では、
圧縮機仕事、タービン仕事、ＧＴ出力値の関係、及び設計値を用いて表した仕事と実機で計測した仕事の差を用いて補正後のＴ１Ｔ推定値（補正後）を求める。
＜圧縮機仕事＞
圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐとし、圧縮機に入る空気流量をＧｉｎｃｏｍｐ、比エンタルピをｈｉｎｃｏｍｐ、圧縮機から出る空気流量をＧｏｕｔｃｏｍｐ、比エンタルピをｈｏｕｔｃｏｍｐとすると、圧縮機仕事は、圧縮機に入るエネルギーと出るエネルギーの差であるから以下の式で表すことができる。
ＭＷｃｏｍｐ ＝ Ｇｉｎｃｏｍｐ × ｈｉｎｃｏｍｐ
− Ｇｏｕｔｃｏｍｐ × ｈｏｕｔｃｏｍｐ
・・・・（１）
また、実際の圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐｃ、設計値によって想定する圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐｒｅｆとすると、実際と想定の圧縮機仕事の差は以下の式で表すことができる。
ΔＭＷｃｏｍｐ ＝ ＭＷｃｏｍｐｃ − ＭＷｃｏｍｐｒｅｆ ・・・・（２）
圧縮機仕事、タービン仕事、ＧＴ出力値の関係、及び設計値を用いて表した仕事と実機で計測した仕事の差を用いて補正後のＴ１Ｔ推定値（補正後）を求める。
＜圧縮機仕事＞
圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐとし、圧縮機に入る空気流量をＧｉｎｃｏｍｐ、比エンタルピをｈｉｎｃｏｍｐ、圧縮機から出る空気流量をＧｏｕｔｃｏｍｐ、比エンタルピをｈｏｕｔｃｏｍｐとすると、圧縮機仕事は、圧縮機に入るエネルギーと出るエネルギーの差であるから以下の式で表すことができる。
ＭＷｃｏｍｐ ＝ Ｇｉｎｃｏｍｐ × ｈｉｎｃｏｍｐ
− Ｇｏｕｔｃｏｍｐ × ｈｏｕｔｃｏｍｐ
・・・・（１）
また、実際の圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐｃ、設計値によって想定する圧縮機仕事をＭＷｃｏｍｐｒｅｆとすると、実際と想定の圧縮機仕事の差は以下の式で表すことができる。
ΔＭＷｃｏｍｐ ＝ ＭＷｃｏｍｐｃ − ＭＷｃｏｍｐｒｅｆ ・・・・（２）
＜タービン仕事＞
タービン仕事についても圧縮機と同様である。ただし、タービン入口温度（Ｔｇ）は計測困難なため、タービン仕事とタービンに入る流体の比エンタルピは、タービン入口温度（Ｔｇ）の関数として表す。タービン仕事をＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］とし、タービンに入る燃焼ガスの流量をＧｉｎｔｕｒｂ、比エンタルピをｈｉｎｔｕｒｂ、タービンから出る排ガスの流量をＧｏｕｔｔｕｒｂ、比エンタルピをｈｏｕｔｔｕｒｂとすると、タービン仕事は、以下の式で表すことができる。
ＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ ＝ Ｇｉｎｔｕｒｂ × ｈｉｎｔｕｒｂ
− Ｇｏｕｔｔｕｒｂ × ｈｏｕｔｔｕｒｂ
・・・・（３）
また、実際のタービン仕事をＭＷｔｕｒｂｃ、想定上のタービン仕事をＭＷｔｕｒｂｒｅｆとすると、実際と想定のタービン仕事の差は以下の式で表すことができる。
ΔＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ ＝ ＭＷｔｕｒｂｃ［Ｔｇ］ − ＭＷｔｕｒｂｒｅｆ
・・・・（４）
タービン仕事についても圧縮機と同様である。ただし、タービン入口温度（Ｔｇ）は計測困難なため、タービン仕事とタービンに入る流体の比エンタルピは、タービン入口温度（Ｔｇ）の関数として表す。タービン仕事をＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］とし、タービンに入る燃焼ガスの流量をＧｉｎｔｕｒｂ、比エンタルピをｈｉｎｔｕｒｂ、タービンから出る排ガスの流量をＧｏｕｔｔｕｒｂ、比エンタルピをｈｏｕｔｔｕｒｂとすると、タービン仕事は、以下の式で表すことができる。
ＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ ＝ Ｇｉｎｔｕｒｂ × ｈｉｎｔｕｒｂ
− Ｇｏｕｔｔｕｒｂ × ｈｏｕｔｔｕｒｂ
・・・・（３）
また、実際のタービン仕事をＭＷｔｕｒｂｃ、想定上のタービン仕事をＭＷｔｕｒｂｒｅｆとすると、実際と想定のタービン仕事の差は以下の式で表すことができる。
ΔＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ ＝ ＭＷｔｕｒｂｃ［Ｔｇ］ − ＭＷｔｕｒｂｒｅｆ
・・・・（４）
＜ガスタービン出力＞
実際のＧＴ出力計測値をＧＴＭＷｃ、ヒートバランスデータから求めた各種パラメータを用いて算出した想定上のタービン仕事をＧＴＭＷｒｅｆとすると、実際のＧＴ出力と想定上のＧＴ出力の差は以下の式で表すことができる。
ΔＧＴＭＷ ＝ ＧＴＭＷｃ − ＧＴＭＷｒｅｆ ・・・・（５）
また、ＧＴ出力値は、タービン仕事と圧縮機仕事の差である。従って以下の式が成り立つ。
ＧＴＭＷ ＝ ＭＷｔｕｒｂ − ＭＷｃｏｍｐ ・・・・（６）
実際のＧＴ出力計測値をＧＴＭＷｃ、ヒートバランスデータから求めた各種パラメータを用いて算出した想定上のタービン仕事をＧＴＭＷｒｅｆとすると、実際のＧＴ出力と想定上のＧＴ出力の差は以下の式で表すことができる。
ΔＧＴＭＷ ＝ ＧＴＭＷｃ − ＧＴＭＷｒｅｆ ・・・・（５）
また、ＧＴ出力値は、タービン仕事と圧縮機仕事の差である。従って以下の式が成り立つ。
ＧＴＭＷ ＝ ＭＷｔｕｒｂ − ＭＷｃｏｍｐ ・・・・（６）
＜Ｔ１Ｔ推定値（補正後）＞
（６）式の関係を、実際と想定の差の式として表すと以下の式が得られる。
ΔＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ = ΔＭＷｃｏｍｐ ＋ ΔＧＴＭＷ ・・・・（７）
ここで、式（７）に式（２）、式（４）、式（５）を代入してタービン入口温度（Ｔｇ）について解く。そこで得られたＴｇが、本実施形態における補正後のタービン入口温度（Ｔ１Ｔ推定値（補正後））である。
（６）式の関係を、実際と想定の差の式として表すと以下の式が得られる。
ΔＭＷｔｕｒｂ［Ｔｇ］ = ΔＭＷｃｏｍｐ ＋ ΔＧＴＭＷ ・・・・（７）
ここで、式（７）に式（２）、式（４）、式（５）を代入してタービン入口温度（Ｔｇ）について解く。そこで得られたＴｇが、本実施形態における補正後のタービン入口温度（Ｔ１Ｔ推定値（補正後））である。
ここで、圧縮機１１について例えば、式（１）を図１で説明した記号を用いて表すと以下の式になる。
ＭＷｃｏｍｐ ＝ Ｇ１ × ｆ（Ｔ１）
− （ Ｇａ × ｆ（Ｔｃｓ）＋ Ｇｃ × ｆ（Ｔｃｓ））
・・・・（１´）
また、式（２）は、以下の式で表すことができる。
ＭＷｃｏｍｐ ＝ Ｇ１ × ｆ（Ｔ１）
− （ Ｇａ × ｆ（Ｔｃｓ）＋ Ｇｃ × ｆ（Ｔｃｓ））
・・・・（１´）
また、式（２）は、以下の式で表すことができる。
なお、添字ｃは実際の値を表し、添字ｒｅｆは設計値を用いた想定値を表す。
また、タービン１３について例えば、式（３）は以下の式で表すことができる。
ここで式（７）の左辺に式（４）を代入して整理すると以下の式が得られる。
ＭＷｔｕｒｂｃ［Ｔｇ］ ＝ ΔＭＷｃｏｍｐ ＋ ΔＧＴＭＷ
＋ ＭＷｔｕｒｂｒｅｆ
・・・・（７´）
この式（７´）にさらに、式（３）を代入すると以下の式が得られる。
ＭＷｔｕｒｂｃ［Ｔｇ］ ＝ ΔＭＷｃｏｍｐ ＋ ΔＧＴＭＷ
＋ ＭＷｔｕｒｂｒｅｆ
・・・・（７´）
この式（７´）にさらに、式（３）を代入すると以下の式が得られる。
ここで、Ｇｉｎｔｕｒｂは、Ｇｇである。また、ｈｉｎ［Ｔｇ］は、関数ｆを用いて表せばｆ（Ｔｇ）である。この式（７´´）に、式（１´）などを代入してＴｇについて解くと、次の式（８）が得られる。
この式に、温度計１９で計測した車室温度、温度計２０で計測した排気温度、ヒートバランスデータから算出した圧縮機への吸気流量、燃焼器に流入する空気流量、抽気流量、燃料流量、車室温度、排気温度の設計値、Ｔ１Ｔ推定値（補正前）などを代入し、温度から比エンタルピへ変換する関数ｆの逆関数によってＴｇを求めることができる。求めたＴｇがＴ１Ｔ推定値（補正後）である。式（８）により、従来からＴ１Ｔ推定に使用していたＧＴ出力計測値、大気温度計測値、ＩＧＶ開度指令値に加え、車室温度と排気温度の計測値が取得できれば、後はヒートバランスデータを用いて取得できる各種状態量と、逆関数ｆ−１によってＴ１Ｔ推定値（補正後）を求めることができる。
次に図４を用いて本実施形態におけるタービン入口温度の推定処理について説明する。
図４は、本発明に係る第一実施形態における温度推定処理のフローチャートである。
まず、温度推定装置３０のパラメータ取得部３１が、電力計２１からＧＴ出力計測値、温度計１８から大気温度の計測値、温度計１９から車室温度の計測値、温度計２０から排気温度の計測値、ＩＧＶ制御装置からＩＧＶ開度指令値を取得し、取得したそれぞれの値を記憶部３３へ記録する（ステップＳ１）。次にタービン入口温度推定部３２が、取得したＧＴ出力計測値、大気温度の計測値、ＩＧＶ開度指令値を記憶部３３から読み出して、これらの値を入力値として、記憶部３３に格納されたヒートバランスデータを用いて、Ｔ１Ｔ推定値（補正前）、車室温度、吸気流量など各種状態量の設計値を算出する（ステップＳ２）。次にタービン入口温度推定部３２は、圧縮機仕事、タービン仕事、ＧＴ出力値の関係性（式（６））及び、圧縮機の実仕事と想定上仕事の差（式（２））、タービンの実仕事と想定上仕事の差（式（４））、ガスタービンの出力計測値と設計値の差（式（５））の関係式に基づいてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出する（ステップＳ３）。具体的な算出方法は上述のとおりである。タービン入口温度推定部３２は、算出したＴ１Ｔ推定値（補正後）を記憶部３３に記録し、また、燃料制御装置２６に出力する。なお、ヒートバランスデータの入力値として燃料流量指令値を用いることが可能である。
図４は、本発明に係る第一実施形態における温度推定処理のフローチャートである。
まず、温度推定装置３０のパラメータ取得部３１が、電力計２１からＧＴ出力計測値、温度計１８から大気温度の計測値、温度計１９から車室温度の計測値、温度計２０から排気温度の計測値、ＩＧＶ制御装置からＩＧＶ開度指令値を取得し、取得したそれぞれの値を記憶部３３へ記録する（ステップＳ１）。次にタービン入口温度推定部３２が、取得したＧＴ出力計測値、大気温度の計測値、ＩＧＶ開度指令値を記憶部３３から読み出して、これらの値を入力値として、記憶部３３に格納されたヒートバランスデータを用いて、Ｔ１Ｔ推定値（補正前）、車室温度、吸気流量など各種状態量の設計値を算出する（ステップＳ２）。次にタービン入口温度推定部３２は、圧縮機仕事、タービン仕事、ＧＴ出力値の関係性（式（６））及び、圧縮機の実仕事と想定上仕事の差（式（２））、タービンの実仕事と想定上仕事の差（式（４））、ガスタービンの出力計測値と設計値の差（式（５））の関係式に基づいてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出する（ステップＳ３）。具体的な算出方法は上述のとおりである。タービン入口温度推定部３２は、算出したＴ１Ｔ推定値（補正後）を記憶部３３に記録し、また、燃料制御装置２６に出力する。なお、ヒートバランスデータの入力値として燃料流量指令値を用いることが可能である。
図５は、本発明に係る第一実施形態による温度推定値の推移の一例を示す図である。
図５は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後）４２と実Ｔ１Ｔ値４１の関係を示している。図５の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１５と異なり、Ｔ１Ｔ推定値（補正後）４２は、定常状態においては実Ｔ１Ｔとほぼ同じ値となっている。これは、本実施形態による実際の温度計測値を用いた補正により、運転状況の変化による推定精度の劣化を防ぐことができたためである。また、従来の方法によれば、例えば運転開始からあまり時間が経過していない場合など、運転状況に変化がないときには図１６のグラフで表されたようなＴ１Ｔを推定することができたが、本実施形態によれば、運転状況に変化が生じた後もＴ１Ｔ推定値の推定精度を保つことができる。
図５は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後）４２と実Ｔ１Ｔ値４１の関係を示している。図５の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１５と異なり、Ｔ１Ｔ推定値（補正後）４２は、定常状態においては実Ｔ１Ｔとほぼ同じ値となっている。これは、本実施形態による実際の温度計測値を用いた補正により、運転状況の変化による推定精度の劣化を防ぐことができたためである。また、従来の方法によれば、例えば運転開始からあまり時間が経過していない場合など、運転状況に変化がないときには図１６のグラフで表されたようなＴ１Ｔを推定することができたが、本実施形態によれば、運転状況に変化が生じた後もＴ１Ｔ推定値の推定精度を保つことができる。
本実施形態によれば、タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を減じた値に、ＧＴ出力の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が等しいことの関係（式（６））と、ガスタービンの各構成要素における計測可能な温度及びガスタービン出力値の計測値を用いて、従来の方法によるＴ１Ｔ推定値を補正することで、燃焼カロリー、燃焼効率、タービン効率、圧縮機効率などの運転状況が変化しても、精度の高いＴ１Ｔ推定値を求めることが可能である。
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による燃料制御装置を図６〜図８を参照して説明する。
図６は、本発明に係る第二実施形態における温度推定装置の一例を示すブロック図である。
図６で示すように、本実施形態において温度推定装置３０は、定常状態判定部３４と、第１補正部３５を備えている点が第一の実施形態とは異なる。他の構成は第一の実施形態と同様である。
定常状態判定部３４は、ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する。定常状態の判定には、例えば燃料温度、排気温度、ＧＴ出力値など定常状態で収束する値を用いて判定する。例えば、定常状態判定部３４は、パラメータ取得部３１が取得したＧＴ出力計測値を確認して所定の期間におけるＧＴ出力計測値が所定の範囲に収まっている場合、定常状態であると判定する。
以下、本発明の第二実施形態による燃料制御装置を図６〜図８を参照して説明する。
図６は、本発明に係る第二実施形態における温度推定装置の一例を示すブロック図である。
図６で示すように、本実施形態において温度推定装置３０は、定常状態判定部３４と、第１補正部３５を備えている点が第一の実施形態とは異なる。他の構成は第一の実施形態と同様である。
定常状態判定部３４は、ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する。定常状態の判定には、例えば燃料温度、排気温度、ＧＴ出力値など定常状態で収束する値を用いて判定する。例えば、定常状態判定部３４は、パラメータ取得部３１が取得したＧＴ出力計測値を確認して所定の期間におけるＧＴ出力計測値が所定の範囲に収まっている場合、定常状態であると判定する。
第１補正部３５は、第一実施形態で算出したＴ１Ｔ推定値（補正後）（以下、Ｔ１Ｔｓとする）に対してさらに補正を行う。具体的には第１補正部３５は、ガスタービン稼働状態が定常状態である場合に、非定常時における燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルを用いて算出した第２タービン入口温度推定値（Ｔ１Ｔｔ）に対するタービン入口温度推定部３２の推定した第１タービン入口温度推定値（第一実施形態によるＴ１Ｔｓ）の比を示す第１係数（ε）を計算して記録する。また、第１補正部３５は、ガスタービン稼働状態にかかわらず、第２タービン入口温度推定値に記録した第１係数（ε）を乗じて補正後の新たなタービン入口温度を推定する。本実施形態による補正後のタービン入口温度推定値を以下、Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）と称する。
図７は、本発明に係る第二実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
図７を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
まず、符号５１で示した、第１補正部３５が過渡モデルを用いてＴ１Ｔｔを算出する処理について説明する。過渡モデルは、燃焼器回りの非定常物理式である以下の式で表される。
Ｍ・ｄｈｇ／ｄｔ＝Ｇｆ・ｈｆ ＋ Ｇａ・ｈａ ＋ η・Ｇｆ・ＨＶ
− （Ｇａ + Ｇｆ）・ｈｇ ・・・・・（９）
第１補正部３５は、この式を用いてタービン入口での比エンタルピｈｇを算出し、次式からＴ１Ｔｔを算出する。
Ｔ１Ｔｔ＝ｆｇ −１（ｈｇ） ・・・・・（１０）
ここで、Ｍは保有重量［ｋｇ］であり、ηは燃焼効率であり、ＨＶは燃料ガスの単位あたりの発熱量［ｋｃａｌ／ｋｇ］である。また、ｆｇは、タービン入口における温度から比エンタルピへの変換関数であり、ｆｇ −１はその逆関数である。これら、η、ＨＶ、ｆｇ −１は、予め記憶部３３に格納されているものとする。また、Ｇａ、Ｇｆは、ヒートバランスデータから算出し、ｈｆ、ｈａは、Ｔｆ、Ｔａからｆ−１を用いて算出した値である。第１補正部３５は、式（９）を用いて過渡状態におけるタービン入口温度Ｔ１Ｔｔを算出する。
図７を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
まず、符号５１で示した、第１補正部３５が過渡モデルを用いてＴ１Ｔｔを算出する処理について説明する。過渡モデルは、燃焼器回りの非定常物理式である以下の式で表される。
Ｍ・ｄｈｇ／ｄｔ＝Ｇｆ・ｈｆ ＋ Ｇａ・ｈａ ＋ η・Ｇｆ・ＨＶ
− （Ｇａ + Ｇｆ）・ｈｇ ・・・・・（９）
第１補正部３５は、この式を用いてタービン入口での比エンタルピｈｇを算出し、次式からＴ１Ｔｔを算出する。
Ｔ１Ｔｔ＝ｆｇ −１（ｈｇ） ・・・・・（１０）
ここで、Ｍは保有重量［ｋｇ］であり、ηは燃焼効率であり、ＨＶは燃料ガスの単位あたりの発熱量［ｋｃａｌ／ｋｇ］である。また、ｆｇは、タービン入口における温度から比エンタルピへの変換関数であり、ｆｇ −１はその逆関数である。これら、η、ＨＶ、ｆｇ −１は、予め記憶部３３に格納されているものとする。また、Ｇａ、Ｇｆは、ヒートバランスデータから算出し、ｈｆ、ｈａは、Ｔｆ、Ｔａからｆ−１を用いて算出した値である。第１補正部３５は、式（９）を用いて過渡状態におけるタービン入口温度Ｔ１Ｔｔを算出する。
次に、符号５２で示した処理について説明する。この処理ではタービン入口温度推定部３２が、第一実施形態で説明した方法でＴ１Ｔｓを算出する。タービン入口温度推定部３２は、Ｔ１Ｔｓを第１補正部へ出力する。
次に、符号５３で示した処理について説明する。この処理では定常状態判定部３４がガスタービンの稼働状態が定常状態か否かを判定する。定常状態判定部３４は、例えば温度計２０が計測した排気温度や電力計２１が計測したＧＴ出力値の時系列での分散を算出し、所定の値に収束すると定常状態と判定する。また、定常状態判定部３４は、ガスタービンが定常状態であるか否かを示すフラグを第１補正部３５へ出力する。
次に、符号５４で示した処理について説明する。この処理では、定常状態判定部３４から取得したフラグが定常状態を示しているときに、第１補正部３５が、第１係数（ε）を計算し、その値を記憶部３３に記録する。第１係数（ε）は、以下の式で表すことができる。
ε ＝ Ｔ１Ｔｓ ÷ Ｔ１Ｔｔ ・・・（１１）
第１補正部３５は、ガスタービンが定常状態のときのみ、この第１係数（ε）を学習する。εの算出に用いるＴ１Ｔｓは、定常状態のときにタービン入口温度推定部３２が推定した値である。また、Ｔ１Ｔｔは、定常状態のときに第１補正部が式（９）、式（１０）を用いて算出した値である。定常状態時の値を用いて計算したεは、定常状態で推定精度の高いＴ１Ｔｓを信頼性のある参照データとした場合のＴ１Ｔｔの値を補正するための係数という意味を持つ。つまり、式（９）を用いて算出したＴ１Ｔｔの値の大きさをεによって補正する。第１補正部３５は、εを計算するとその値を記憶部３３に記録する。
ε ＝ Ｔ１Ｔｓ ÷ Ｔ１Ｔｔ ・・・（１１）
第１補正部３５は、ガスタービンが定常状態のときのみ、この第１係数（ε）を学習する。εの算出に用いるＴ１Ｔｓは、定常状態のときにタービン入口温度推定部３２が推定した値である。また、Ｔ１Ｔｔは、定常状態のときに第１補正部が式（９）、式（１０）を用いて算出した値である。定常状態時の値を用いて計算したεは、定常状態で推定精度の高いＴ１Ｔｓを信頼性のある参照データとした場合のＴ１Ｔｔの値を補正するための係数という意味を持つ。つまり、式（９）を用いて算出したＴ１Ｔｔの値の大きさをεによって補正する。第１補正部３５は、εを計算するとその値を記憶部３３に記録する。
次に、符号５５で示した処理について説明する。この処理では、第１補正部３５が、εを記憶部３３から読み出し、Ｔ１Ｔｔに乗算してＴ１Ｔ推定値（補正後２）を算出する。
Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）＝ Ｔ１Ｔｔ × ε ・・・・（１２）
このＴ１Ｔ推定値（補正後２）が本実施形態で算出する最終的なＴ１Ｔ推定値である。本実施形態では、過渡状態及び定常状態を通じたタービン入口温度の変動を式（９）を用いて算出し、第一実施形態で求めたＴ１Ｔｓを用いてタービン入口温度の大きさを調整してＴ１Ｔ推定値（補正後２）を求める。なお、式（１２）によれば定常状態においては、Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）はＴ１Ｔｓと等しくなる。
以上の処理全体の流れについて説明する。まず、符号５１〜５３の処理を並行して行い、次にこれらの処理の結果を用いて第１補正部３５が符号５４の第１係数の学習を行う。続いて第１補正部３５が符号５５の処理を行ってＴ１Ｔ推定値（補正後２）を算出する。
Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）＝ Ｔ１Ｔｔ × ε ・・・・（１２）
このＴ１Ｔ推定値（補正後２）が本実施形態で算出する最終的なＴ１Ｔ推定値である。本実施形態では、過渡状態及び定常状態を通じたタービン入口温度の変動を式（９）を用いて算出し、第一実施形態で求めたＴ１Ｔｓを用いてタービン入口温度の大きさを調整してＴ１Ｔ推定値（補正後２）を求める。なお、式（１２）によれば定常状態においては、Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）はＴ１Ｔｓと等しくなる。
以上の処理全体の流れについて説明する。まず、符号５１〜５３の処理を並行して行い、次にこれらの処理の結果を用いて第１補正部３５が符号５４の第１係数の学習を行う。続いて第１補正部３５が符号５５の処理を行ってＴ１Ｔ推定値（補正後２）を算出する。
図８は、本発明に係る第二実施形態による温度推定値の推移の一例を示す図である。
図８は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）と実Ｔ１Ｔ値の関係を示している。図８の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図８には、実Ｔ１Ｔ値の時間的推移（符号４１）と、Ｔ１Ｔｓの時間的推移（符号４２）に加え、本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）の時間的推移（符号４３）が示されている。この図によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）は、定常状態だけではなく過渡状態においても実Ｔ１Ｔ値に近い値となっていることがわかる。
図８は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）と実Ｔ１Ｔ値の関係を示している。図８の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図８には、実Ｔ１Ｔ値の時間的推移（符号４１）と、Ｔ１Ｔｓの時間的推移（符号４２）に加え、本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）の時間的推移（符号４３）が示されている。この図によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後２）は、定常状態だけではなく過渡状態においても実Ｔ１Ｔ値に近い値となっていることがわかる。
本実施形態によれば、第一実施形態のＴ１Ｔ推定値（補正後）を参照データとして推定精度の確保を図りつつ、外乱に対する応答を考慮することで、第一実施形態の効果に加えて過渡状態におけるタービン入口温度の推定精度も向上することができる。
＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による温度推定装置を図９〜図１１を参照して説明する。
図９は、本発明に係る第三実施形態における温度推定装置の一例を示すブロック図である。
図９で示すように、本実施形態において温度推定装置３０は、第１補正部３５に代えて第２補正部３６を備えている。他の構成は第二の実施形態と同様である。
第２補正部３６は、第一実施形態で算出したＴ１Ｔｓに対してさらに補正を行う。具体的には、第２補正部３６は、ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルに用いる第２係数（ηまたはＨＶ）を計算して記録する。また、第２補正部３６は、ガスタービン稼働状態にかかわらず、記録した第２係数を適用した過渡モデルを用いてタービン入口温度を推定する。本実施形態による補正後のタービン入口温度推定値を以下、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）と表記する。
以下、本発明の第三実施形態による温度推定装置を図９〜図１１を参照して説明する。
図９は、本発明に係る第三実施形態における温度推定装置の一例を示すブロック図である。
図９で示すように、本実施形態において温度推定装置３０は、第１補正部３５に代えて第２補正部３６を備えている。他の構成は第二の実施形態と同様である。
第２補正部３６は、第一実施形態で算出したＴ１Ｔｓに対してさらに補正を行う。具体的には、第２補正部３６は、ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルに用いる第２係数（ηまたはＨＶ）を計算して記録する。また、第２補正部３６は、ガスタービン稼働状態にかかわらず、記録した第２係数を適用した過渡モデルを用いてタービン入口温度を推定する。本実施形態による補正後のタービン入口温度推定値を以下、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）と表記する。
図１０は、本発明に係る第三実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
図１０を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
まず、符号６１で示した処理について説明する。この処理ではタービン入口温度推定部３２が、第一実施形態と同様にＴ１Ｔｓを算出し、Ｔ１Ｔｓを第２補正部３６へ出力する。
次に、符号６２で示した処理について説明する。この処理では第二実施形態と同様に定常状態判定部３４がガスタービンの稼働状態が定常状態か否かを判定し、ガスタービンが定常状態であるか否かを示すフラグを第２補正部３６へ出力する。
図１０を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
まず、符号６１で示した処理について説明する。この処理ではタービン入口温度推定部３２が、第一実施形態と同様にＴ１Ｔｓを算出し、Ｔ１Ｔｓを第２補正部３６へ出力する。
次に、符号６２で示した処理について説明する。この処理では第二実施形態と同様に定常状態判定部３４がガスタービンの稼働状態が定常状態か否かを判定し、ガスタービンが定常状態であるか否かを示すフラグを第２補正部３６へ出力する。
次に、符号６３で示した処理について説明する。この処理では第２補正部３６が、定常状態判定部３４から取得したフラグが定常状態を示しているときに、第二実施形態で示した過渡モデルの式（９）とＴ１Ｔｓとを用いて、式（９）の燃焼効率（η）または燃料ガス発熱量（ＨＶ）を計算し、記憶部３３に記録する。以下、燃焼効率（η）を計算する場合を例にして説明を行う。定常状態の場合、式（９）の左辺は０である。従って、式（９）は、以下で表すことができる。
０ ＝Ｇｆ・ｈｆ ＋ Ｇａ・ｈａ ＋ η・Ｇｆ・ＨＶ
− （Ｇａ + Ｇｆ）・ｈｇ ・・・・・（９´）
この式の右辺のｈｇに、Ｔ１Ｔｓを関数ｆで比エンタルピに変換した値を代入する。また、予め記憶部３３に格納されたまたは外部から与えられた燃料ガス発熱量（ＨＶ）の値やヒートバランスデータから算出したＧａ、Ｇｆ及び温度の設計値から関数ｆを用いて求めたｈａ、ｈｆをそれぞれ式（９´）に代入する。すると熱効率ηの方程式となるので、ηを算出することができる。式（９´）より、ηは、以下の式で求めることができる。
η ＝ ｛（Ｇａ ＋ Ｇｆ）× ｈｇ − Ｇｆ×ｈｆ − Ｇａ×ｈａ｝
÷ （ Ｇｆ× ＨＶ ） ・・・・（１３）
０ ＝Ｇｆ・ｈｆ ＋ Ｇａ・ｈａ ＋ η・Ｇｆ・ＨＶ
− （Ｇａ + Ｇｆ）・ｈｇ ・・・・・（９´）
この式の右辺のｈｇに、Ｔ１Ｔｓを関数ｆで比エンタルピに変換した値を代入する。また、予め記憶部３３に格納されたまたは外部から与えられた燃料ガス発熱量（ＨＶ）の値やヒートバランスデータから算出したＧａ、Ｇｆ及び温度の設計値から関数ｆを用いて求めたｈａ、ｈｆをそれぞれ式（９´）に代入する。すると熱効率ηの方程式となるので、ηを算出することができる。式（９´）より、ηは、以下の式で求めることができる。
η ＝ ｛（Ｇａ ＋ Ｇｆ）× ｈｇ − Ｇｆ×ｈｆ − Ｇａ×ｈａ｝
÷ （ Ｇｆ× ＨＶ ） ・・・・（１３）
燃料ガス発熱量（ＨＶ）を計算する場合も同様である。式（９´）より、ＨＶは、以下の式で求めることができる。
ＨＶ ＝ ｛（Ｇａ ＋ Ｇｆ）× ｈｇ − Ｇｆ×ｈｆ − Ｇａ×ｈａ｝
÷ （ Ｇｆ× η ） ・・・・（１４）
燃焼効率（η）や燃料ガス発熱量（ＨＶ）を計算して学習するのは、運転状況の変化の影響や燃料カロリーの変動が表れるのは、式（９）における第３項であるため、これらの物性値の精度を向上させることによりＴ１Ｔ推定値の推定精度も高まると考えられるからである。また、定常状態における状態量を用いて計算することで第一実施形態による精度の高いＴ１Ｔ推定値（補正後）に基づいた係数（ηまたはＨＶ）を計算することができる。第２補正部３６は、計算した係数（ηまたはＨＶ）を記憶部３３に記録する。
ＨＶ ＝ ｛（Ｇａ ＋ Ｇｆ）× ｈｇ − Ｇｆ×ｈｆ − Ｇａ×ｈａ｝
÷ （ Ｇｆ× η ） ・・・・（１４）
燃焼効率（η）や燃料ガス発熱量（ＨＶ）を計算して学習するのは、運転状況の変化の影響や燃料カロリーの変動が表れるのは、式（９）における第３項であるため、これらの物性値の精度を向上させることによりＴ１Ｔ推定値の推定精度も高まると考えられるからである。また、定常状態における状態量を用いて計算することで第一実施形態による精度の高いＴ１Ｔ推定値（補正後）に基づいた係数（ηまたはＨＶ）を計算することができる。第２補正部３６は、計算した係数（ηまたはＨＶ）を記憶部３３に記録する。
次に、符号６４で示した処理について説明する。この処理では第２補正部３６が、上述の処理で計算した係数を適用した式（９）、式（１０）を用いて、タービン入口温度を算出する。この値が本実施形態で算出する最終的なＴ１Ｔ推定値（補正後３）である。第二実施形態で説明したように式（９）のＧａなどの流量を示す値や比エンタルピに対応する温度は、ヒートバランスデータから算出した値を用いる。また、比エンタルピを求める逆関数ｆ−１や係数ηまたはＨＶなどは、予め記憶部３３に記録されているものとする。
以上の処理全体の流れについて説明する。まず、符号６１〜６２の処理を並行して行い、次にこれらの処理の結果を用いて第２補正部３６が符号６３の第２係数の学習を行う。続いて第２補正部３６が符号６４の処理を行ってＴ１Ｔ推定値（補正後３）を算出する。
以上の処理全体の流れについて説明する。まず、符号６１〜６２の処理を並行して行い、次にこれらの処理の結果を用いて第２補正部３６が符号６３の第２係数の学習を行う。続いて第２補正部３６が符号６４の処理を行ってＴ１Ｔ推定値（補正後３）を算出する。
図１１は、本発明に係る第三実施形態による温度推定値の推移の一例を示す図である。
図１１は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後３）と実Ｔ１Ｔ値の関係を示したグラフである。図１１の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１１には、実Ｔ１Ｔ値の時間的推移（符号４１）と、Ｔ１Ｔｓの時間的推移（符号４２）に加え、本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後３）の時間的推移（符号４３）が示されている。この図によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）は、定常状態だけではなく過渡状態においても実Ｔ１Ｔ値にほぼ等しい値となっていることが分かる。図１１によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）は、図８で示した第二実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）よりも過渡状態においてより実Ｔ１Ｔに近い値を取っていることが分かる。これは、第二実施形態においては、過渡モデルの出力値全体に係数εをかけている為、過渡状態におけるＴ１Ｔ推定値の推定精度が上がるとはいえ、ある程度のずれが生じ得ると考えられるに対し、本実施形態では、運転状況の変化に関する係数に絞って補正を行うことでより推定精度を高めることができるためと考えられる。
図１１は、ガスタービンの運転状況が経年劣化などにより変化した後の本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後３）と実Ｔ１Ｔ値の関係を示したグラフである。図１１の縦軸はＴ１Ｔであり、横軸は時間である。図１１には、実Ｔ１Ｔ値の時間的推移（符号４１）と、Ｔ１Ｔｓの時間的推移（符号４２）に加え、本実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後３）の時間的推移（符号４３）が示されている。この図によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）は、定常状態だけではなく過渡状態においても実Ｔ１Ｔ値にほぼ等しい値となっていることが分かる。図１１によれば、Ｔ１Ｔ推定値（補正後３）は、図８で示した第二実施形態によるＴ１Ｔ推定値（補正後２）よりも過渡状態においてより実Ｔ１Ｔに近い値を取っていることが分かる。これは、第二実施形態においては、過渡モデルの出力値全体に係数εをかけている為、過渡状態におけるＴ１Ｔ推定値の推定精度が上がるとはいえ、ある程度のずれが生じ得ると考えられるに対し、本実施形態では、運転状況の変化に関する係数に絞って補正を行うことでより推定精度を高めることができるためと考えられる。
本実施形態によれば、過渡モデル内の運転状況の変化に関係する係数に補正を加えることで、第一実施形態、第二実施形態の効果に加えて、さらに過渡状態におけるタービン入口温度の推定精度を向上することができる。
なお、係数ＨＶを予め定められた値として補正後の係数ηをまず求め、その係数ηを用いて補正後の係数ＨＶを算出してもよい。
なお、係数ＨＶを予め定められた値として補正後の係数ηをまず求め、その係数ηを用いて補正後の係数ＨＶを算出してもよい。
＜第四実施形態＞
以下、本発明の第四実施形態による温度推定装置３０を図１２を参照して説明する。
本実施形態の温度推定装置３０は、第二実施形態の構成と同様である。但し、第１補正部３５が計算したεを、ＧＴ出力値ごとに記憶部３３に記録する点が第二実施形態と異なる。
以下、本発明の第四実施形態による温度推定装置３０を図１２を参照して説明する。
本実施形態の温度推定装置３０は、第二実施形態の構成と同様である。但し、第１補正部３５が計算したεを、ＧＴ出力値ごとに記憶部３３に記録する点が第二実施形態と異なる。
図１２は、本発明に係る第四実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
図１２を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
符号５１〜５５を付した処理は第二実施形態と同様である。つまり、第１補正部３５は、過渡モデル式（９）、式（１０）を用いてＴ１Ｔｔを算出する（符号５１）。また、並行してタービン入口温度推定部３２は、第一実施形態の方法を用いてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出し、その値を第１補正部３５へ出力する（符号５２）。また、定常状態判定部３４は、ガスタービンが定常状態か否かを判定しその結果を第１補正部３５へ出力する（符号５３）。次に第１補正部３５は、定常状態判定部３４の判定結果が定常状態を示すときに入力したＴ１ＴｔとＴ１Ｔｓを用いてε＝Ｔ１Ｔｓ÷Ｔ１Ｔｔを計算する。次に第１補正部３５は、今回のヒートバランスデータの入力値として用いたＧＴ出力計測値をパラメータ取得部３１から取得し、ＧＴ出力値とεを対応付けて記憶部３３に記録する（符号５６）。次に第１補正部３５は、パラメータ取得部３１から最新のＧＴ出力計測値を取得し、記憶部３３からＧＴ出力計測値に対応するεを読み出して、Ｔ１Ｔｔにεを乗じてＴ１Ｔ推定値（補正後４）を算出する。なお、このＴ１Ｔ推定値（補正後４）は、本実施形態によって推定するタービン入口温度である。
図１２を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
符号５１〜５５を付した処理は第二実施形態と同様である。つまり、第１補正部３５は、過渡モデル式（９）、式（１０）を用いてＴ１Ｔｔを算出する（符号５１）。また、並行してタービン入口温度推定部３２は、第一実施形態の方法を用いてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出し、その値を第１補正部３５へ出力する（符号５２）。また、定常状態判定部３４は、ガスタービンが定常状態か否かを判定しその結果を第１補正部３５へ出力する（符号５３）。次に第１補正部３５は、定常状態判定部３４の判定結果が定常状態を示すときに入力したＴ１ＴｔとＴ１Ｔｓを用いてε＝Ｔ１Ｔｓ÷Ｔ１Ｔｔを計算する。次に第１補正部３５は、今回のヒートバランスデータの入力値として用いたＧＴ出力計測値をパラメータ取得部３１から取得し、ＧＴ出力値とεを対応付けて記憶部３３に記録する（符号５６）。次に第１補正部３５は、パラメータ取得部３１から最新のＧＴ出力計測値を取得し、記憶部３３からＧＴ出力計測値に対応するεを読み出して、Ｔ１Ｔｔにεを乗じてＴ１Ｔ推定値（補正後４）を算出する。なお、このＴ１Ｔ推定値（補正後４）は、本実施形態によって推定するタービン入口温度である。
本実施形態によれば、ＧＴ出力値ごとに第１係数εを学習し記録することによって、例えば負荷が変化したような場合に、その負荷の変化に応じたεを用いてタービン入口温度を推定する。それにより、第一実施形態、第二実施形態の効果に加え、タービン入口温度の推定精度をより高める効果を得ることができる。なお、εと対応付けて記憶する値はＧＴ出力値計測に限らない、ＧＴ出力の設計値や燃料流量指令値であってもよい。
＜第五実施形態＞
以下、本発明の第五実施形態による温度推定装置３０を図１３を参照して説明する。
本実施形態の温度推定装置３０は、第三実施形態の構成と同様である。但し、第２補正部３６は、計算した係数（ηまたはＨＶ）を、ＧＴ出力値ごとに記憶部３３に記録する点が第三実施形態と異なる。
以下、本発明の第五実施形態による温度推定装置３０を図１３を参照して説明する。
本実施形態の温度推定装置３０は、第三実施形態の構成と同様である。但し、第２補正部３６は、計算した係数（ηまたはＨＶ）を、ＧＴ出力値ごとに記憶部３３に記録する点が第三実施形態と異なる。
図１３は、本発明に係る第五実施形態における温度推定方法の一例を示す図である。
図１３を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
符号６１〜６４を付した処理は第二実施形態と同様である。つまり、タービン入口温度補正部３２は、第一実施形態の方法を用いてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出し、その値を第２補正部３６へ出力する（符号６１）。また、定常状態判定部３４は、ガスタービンが定常状態か否かを判定しその結果を第２補正部３６へ出力する（符号６２）。次に第２補正部３６は、定常状態判定部３４の判定結果が定常状態を示すときに過渡モデル式（９）を用いて第２係数ηまたはＨＶを算出する（符号６３）。次に第２補正部３６は、今回のヒートバランスデータの入力値として用いたＧＴ出力計測値をパラメータ取得部３１から取得し、ＧＴ出力値と第２係数ηまたはＨＶを対応付けて記憶部３３に記録する（符号６４）。次に第２補正部３６は、パラメータ取得部３１から最新のＧＴ出力計測値を取得し、記憶部３３からＧＴ出力計測値に対応する第２係数ηまたはＨＶを読み出して、式（９）、式（１０）よりＴ１Ｔ推定値（補正後５）を算出する。なお、このＴ１Ｔ推定値（補正後５）は、本実施形態によって推定するタービン入口温度である。
図１３を用いて本実施形態のＴ１Ｔの推定方法について説明する。
符号６１〜６４を付した処理は第二実施形態と同様である。つまり、タービン入口温度補正部３２は、第一実施形態の方法を用いてＴ１Ｔ推定値（補正後）を算出し、その値を第２補正部３６へ出力する（符号６１）。また、定常状態判定部３４は、ガスタービンが定常状態か否かを判定しその結果を第２補正部３６へ出力する（符号６２）。次に第２補正部３６は、定常状態判定部３４の判定結果が定常状態を示すときに過渡モデル式（９）を用いて第２係数ηまたはＨＶを算出する（符号６３）。次に第２補正部３６は、今回のヒートバランスデータの入力値として用いたＧＴ出力計測値をパラメータ取得部３１から取得し、ＧＴ出力値と第２係数ηまたはＨＶを対応付けて記憶部３３に記録する（符号６４）。次に第２補正部３６は、パラメータ取得部３１から最新のＧＴ出力計測値を取得し、記憶部３３からＧＴ出力計測値に対応する第２係数ηまたはＨＶを読み出して、式（９）、式（１０）よりＴ１Ｔ推定値（補正後５）を算出する。なお、このＴ１Ｔ推定値（補正後５）は、本実施形態によって推定するタービン入口温度である。
本実施形態によれば、ＧＴ出力値ごとに第２係数（燃焼効率：ηまたは燃料ガス発熱量：ＨＶ）を学習し記録することによって、例えば負荷が変化したような場合に、その負荷の変化に応じた第２係数を用いた応答モデルからタービン入口温度を推定する。それにより、第一実施形態、第三実施形態の効果に加え、タービン入口温度の推定精度をより高める効果を得ることができる。なお、第２係数と対応付けて記憶する値はＧＴ出力値計測に限らない、ＧＴ出力の設計値や燃料流量指令値であってもよい。
なお、ガスタービンは、熱機関の一例であり、タービンは、熱機関を構成する第一機器の一例であり、圧縮機は、熱機関を構成する第二機器の一例である。また、式（６）は、
熱機関の出力値の計測値と推定値の差分を示す熱機関出力差が、前記熱機関を構成する第一機器による仕事の実際値であって、当該第一機器に関する温度の関数で示される実際値と前記第一機器による仕事の推定値との差分を示す第一機器仕事差から、前記熱機関を構成する第二機器による仕事の実際値と前記第二機器による仕事の推定値との差分を示す第二機器仕事差を減じた値に等しいことを示す関係式の一例である。タービン入口温度推定部３２は、温度推定部の一例であり、定常状態判定部３４は、状態判定部の一例である。
熱機関の出力値の計測値と推定値の差分を示す熱機関出力差が、前記熱機関を構成する第一機器による仕事の実際値であって、当該第一機器に関する温度の関数で示される実際値と前記第一機器による仕事の推定値との差分を示す第一機器仕事差から、前記熱機関を構成する第二機器による仕事の実際値と前記第二機器による仕事の推定値との差分を示す第二機器仕事差を減じた値に等しいことを示す関係式の一例である。タービン入口温度推定部３２は、温度推定部の一例であり、定常状態判定部３４は、状態判定部の一例である。
なお上述の温度推定装置３０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した温度推定装置３０における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
パラメータ取得部３１、タービン入口温度推定部３２、定常状態判定部３４、第１補正部３５、第２補正部３６は、コンピュータがプログラムを実行することにより備わる機能である。また、温度推定装置３０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
パラメータ取得部３１、タービン入口温度推定部３２、定常状態判定部３４、第１補正部３５、第２補正部３６は、コンピュータがプログラムを実行することにより備わる機能である。また、温度推定装置３０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、ガスタービンの他にも、航空機用エンジン、ボイラ、蒸気タービンなど他の熱機関においても熱機関全体の仕事と熱機関を構成する各要素機器の仕事との間で成り立つ関係を用いて、ある要素機器（第一機器）に関する温度を推定する用途で用いることができる。例えば、ジェットエンジン等において、エンジンの仕事と、圧縮機の仕事と、タービン等のエンジンの出力を取り出すための機構を備えた出力機関の仕事との間で、エンジン出力値の計測値と推定値との差分を示すエンジン出力差が、出力機関入口温度の関数で示される出力機関仕事の実際値と出力機関仕事の推定値との差分を示す出力機関仕事差から、圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、減じた値に等しいことの関係式が成立する場合、出力機関の入口温度を推定するために本発明を用いることが可能である。
１０・・・ガスタービン
１１・・・圧縮機
１２・・・燃焼器
１３・・・タービン
１４・・・ＩＧＶ
１５・・・ロータ
１６・・・発電機
１８、１９、２０・・・温度計
２１・・・電力計
２２・・・燃料供給装置
２３、２４、２５・・・弁
２６・・・燃料制御装置
３０・・・温度推定装置
３１・・・パラメータ取得部
３２・・・タービン入口温度推定部
３３・・・記憶部
３４・・・定常状態判定部
３５・・・第１補正部
３６・・・第２補正部
１１・・・圧縮機
１２・・・燃焼器
１３・・・タービン
１４・・・ＩＧＶ
１５・・・ロータ
１６・・・発電機
１８、１９、２０・・・温度計
２１・・・電力計
２２・・・燃料供給装置
２３、２４、２５・・・弁
２６・・・燃料制御装置
３０・・・温度推定装置
３１・・・パラメータ取得部
３２・・・タービン入口温度推定部
３３・・・記憶部
３４・・・定常状態判定部
３５・・・第１補正部
３６・・・第２補正部
Claims (13)
- ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、
タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、
圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、
減じた値に等しいことの関係式、
を用いて、前記タービン入口温度を推定する温度推定部、
を備えることを特徴とする温度推定装置。 - 前記温度推定部は、前記関係式に、ガスタービン出力値若しくは燃料流量と圧縮機に流入する空気の流量及び温度とからガスタービンのヒートバランスデータを用いて得られたガスタービンの複数の状態量の設計値と、当該状態量に含まれる所定の温度の設計値に対応する計測可能な温度の計測値とを代入して前記タービン入口温度を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の温度推定装置。 - ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する状態判定部と、
前記ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、前記温度推定部の推定した第１タービン入口温度推定値の、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルを用いて算出した第２タービン入口温度推定値に対する比を示す第１係数を計算して記録し、前記ガスタービンの稼働状態にかかわらず、前記第２タービン入口温度推定値に前記記録した第１係数を乗じて前記タービン入口温度を推定する第１補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度推定装置。 - ガスタービンの稼働状態が定常状態かどうかを判定する状態判定部と、
前記ガスタービンの稼働状態が定常状態である場合に、非定常時の燃焼器のエネルギー収支を表した過渡モデルに用いる第２係数を計算して記録し、前記ガスタービンの稼働状態にかかわらず、前記記録した第２係数を適用した前記過渡モデルを用いて前記タービン入口温度を推定する第２補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の温度推定装置。 - 前記第２係数は、燃焼効率または燃料ガスの単位あたりの発熱量である
ことを特徴とする請求項４に記載の温度推定装置。 - 前記第１補正部は、前記ガスタービン出力値ごとに前記第１係数を計算し、当該ガスタービン出力値に対応付けて計算した前記第１係数を記録する
ことを特徴とする請求項３に記載の温度推定装置。 - 前記第２補正部は、前記ガスタービン出力値ごとに前記第２係数を計算し、当該ガスタービン出力値に対応付けて計算した前記第２係数を記録する
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の温度推定装置。 - エンジンの出力値の計測値と推定値との差分を示すエンジン出力差が、
エンジンの出力を取り出すための機構を備えた出力機関の入口温度の関数で示される出力機関仕事の実際値と前記出力機関仕事の推定値との差分を示す出力機関仕事差から、
圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、
減じた値に等しいことの関係式、
を用いて、前記出力機関の入口温度を推定する温度推定部、
を備えることを特徴とする温度推定装置。 - 熱機関の出力値の計測値と推定値の差分を示す熱機関出力差が、
前記熱機関を構成する第一機器による仕事の実際値であって、当該第一機器に関する温度の関数で示される実際値と前記第一機器による仕事の推定値との差分を示す第一機器仕事差から、
前記熱機関を構成する第二機器による仕事の実際値と前記第二機器による仕事の推定値との差分を示す第二機器仕事差を減じた値に等しいことを示す関係式、
を用いて、前記第一機器に関する温度を推定する温度推定部、
を備えることを特徴とする温度推定装置。 - 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の温度推定装置を備えることを特徴とする燃焼器。
- 請求項１０に記載の燃焼器を備えることを特徴とするガスタービン。
- ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、
タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、
圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、
減じた値に等しいことの関係式、
を用いて、前記タービン入口温度を推定する
ことを特徴とする温度推定方法。 - 温度推定装置のコンピュータを、
ガスタービン出力値の計測値と推定値との差分を示すガスタービン出力差が、
タービン入口温度の関数で示されるタービン仕事の実際値と前記タービン仕事の推定値との差分を示すタービン仕事差から、
圧縮機仕事の実際値と推定値との差分を示す圧縮機仕事差を、
減じた値に等しいことの関係式、
を用いて、前記タービン入口温度を推定する手段
として機能させるためのプログラム。
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