JP2017061879A - ガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、ガスタービン - Google Patents

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Abstract

【課題】ガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、ガスタービンにおいて、圧縮機による最適な吸気流量を確保することで、一酸化炭素を減少してエミッションを保証すると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制する。【解決手段】圧縮機１１のサージ限界を除く要因から入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する第１開度設定部１０１と、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定すると共に圧縮機１１の圧力により第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正する第２開度設定部１０２と、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大の開度を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する開度選択部１０３と、開度選択部１０３により選択されたＩＧＶ開度指令値Ｓにより入口案内翼２２の開度を調整する開度制御部１０４とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機と燃焼器とタービンとを有するガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、そして、ガスタービンの制御装置を有するガスタービンに関するものである。
一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。
このようなガスタービンにて、圧縮機は、空気取入口に入口案内翼（ＩＧＶ）が設けられており、この入口案内翼は、ガスタービンの出力（負荷値）などに基づいてその開度が調整される。また、圧縮機は、このＩＧＶ開度が小さい場合、吸入される空気量が減少してサージング現象を発生することがあり、このＩＧＶ開度には下限値が設定されている。
一方で、外気温が低い状態でガスタービンの運転を行うと、ＩＧＶを流れる空気の温度が氷点下に下がり、空気中の湿分が氷結することがあり、圧縮機に流入する空気の温度を上昇させるアンチアイシング機能が設けられている。このアンチアイシング機能は、圧縮機で生成された高温の加圧空気の一部を抽気管により空気取入口に導くことで、空気取入口の氷結を防止するものである。また、アンチアイシング機能によりタービン入口温度を維持してガスタービンの部分負荷運転を可能とし、排気ガスにおける一酸化炭素（ＣＯ）を減少してエミッションを保証することができる。
そして、アンチアイシングの動作時に、圧縮機で生成された加圧空気の一部を抽気すると、燃焼器における燃焼用の加圧空気が減少することとなり、ＩＧＶ開度を大きい側に補正する必要がある。このような技術として、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１に記載されたガスタービンの運転方法は、ガスタービンに対する出力指令値に応じて入口案内翼の開度を算出すると共に、吸気温度及び吸気湿度に基づいて算出されたタービン動作顕在化開度のうち、大きな開度をＩＧＶ開度として選択するものである。
特開２０１１−０３２８６９号公報
アンチアイシングの動作時は、圧縮機で生成された加圧空気の一部を抽気すると、車室圧力が低下することから、サージング現象の発生が緩和される。ところが、ガスタービンの出力（負荷値）などに基づいたＩＧＶ開度制御では、そのことが反映されないため、必要以上にＩＧＶを開側に制御してしまう。この場合、加圧空気の抽気量を増加させることが考えられるが、抽気量の増加により抽気配管や弁の大型化を招き、製造コストが増加してしまうという課題がある。また、必要以上に吸気流量が多いと圧縮機の仕事量が増加し、発電効率が下がってしまう。
本発明は、上述した課題を解決するものであり、圧縮機による最適な吸気流量を確保することで、一酸化炭素を減少してエミッションを保証すると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制するガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、ガスタービンを提供することを目的とする。
上記の目的を達成するための本発明のガスタービンの制御装置は、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、を備えるガスタービンにおいて、前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定部と、前記第２開度設定部と異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定部と、前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択部と、前記開度選択部により選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御部と、を有することを特徴とするものである。
従って、第２開度設定部と異なる制御により入口案内翼の第１開度を設定すると共に、圧縮機のサージ限界から入口案内翼の第２開度を設定して圧縮機の圧力により第２開度を補正し、第１開度と第２開度のうち最大の開度を入口案内翼の開度として選択し、選択された入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する。そのため、圧縮機のサージ限界から求めた入口案内翼の第２開度を圧縮機の圧力により補正することが可能となり、抽気流路により圧縮機の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機の圧力が低下することから、圧縮機でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼の開度が圧縮機の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第１開度設定部は、前記圧縮機のサージ限界を除く要因から前記入口案内翼の第１開度を設定することを特徴としている。
従って、第１開度設定部が圧縮機のサージ限界を除く要因に基づいて入口案内翼の第１開度を高精度に設定することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記圧縮機の圧力は、前記圧縮機の車室圧、外気圧と車室圧とから算出される車室圧比、前記圧縮機における所定の位置の圧力から推定した推定車室圧または推定車室圧比の少なくともいずれか一つであることを特徴としている。
従って、圧縮機の圧力として、車室圧、車室圧比、推定車室圧または推定車室圧比を用いることで、第２開度を高精度に設定することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第２開度設定部は、前記圧縮機の圧力を除くパラメータから前記第２開度を設定し、前記第２開度設定部は、前記車室圧比から前記第２開度を補正することを特徴としている。
従って、第２開度設定部が圧縮比の圧力により第２開度を補正することで、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第２開度設定部は、前記抽気流路による所定の抽気流量が確保される第１状態のサージ限界から前記入口案内翼の第１最小開度を設定する第１計算部と、前記第１状態より前記抽気流路による抽気流量が多い第２状態のサージ限界から前記入口案内翼の第２最小開度を設定する第２計算部とを有することを特徴としている。
従って、抽気流量が少ないときのサージ限界から第１最小開度を設定し、抽気流量が多いときのサージ限界から第２最小開度を設定することで、抽気流量の大小にかかわらず、サージ限界を考慮した入口案内翼の開度を適正に設定することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第１計算部は、前記圧縮機の圧力を除くパラメータに基づいて前記第１最小開度を算出し、前記第２計算部は、前記圧縮機の圧力に基づいて前記第２最小開度を算出することを特徴としている。
従って、圧縮機の圧力を除くパラメータに基づいて第１最小開度を算出すると共に、圧縮機の圧力に基づいて第２最小開度を算出することで、抽気流量が多いときは、圧縮機の圧力とサージ限界から第２最小開度を設定するため、抽気流量が多いときに、吸気流量が必要以上に増加することを抑制することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第２開度設定部は、前記第１最小開度と前記第２最小開度との差分を算出する差分計算部と、前記差分計算部により算出された差分を前記第１計算部により算出された前記第１最小開度に加算する加算部とが設けられることを特徴としている。
従って、第１最小開度と第２最小開度との差分を第１最小開度に加算して圧縮機のサージ限界を考慮した入口案内翼の開度を設定するため、抽気流量の大小にかかわらず、サージ限界を考慮した入口案内翼の開度を適正に設定することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記差分計算部により算出された差分が予め設定された上限値と下限値との間の入るように補正する制限補正部が設けられることを特徴としている。
従って、第１最小開度と第２最小開度との差分に対して上限値と下限値を設定することで、差分が異常値になることが阻止され、入口案内翼の開度の異常な変化により吸気流量の大幅な増大や減少を抑制することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第２開度設定部は、前記第１最小開度と前記第２最小開度を前記圧縮機の圧力により補正する開度補正部と前記第１最小開度の補正値と、前記第２最小開度の補正値を加算する加算部とが設けられることを特徴としている。
従って、抽気流量が少ないときの第１最小開度と、抽気流量が多いときの第２最小開度を圧縮機の圧力によりそれぞれ補正して加算することで、圧縮機の圧力に応じた入口案内翼の開度を適正に設定することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記第１開度設定部は、前記タービンの入口温度に基づいて前記入口案内翼の最小開度を設定することを特徴としている。
従って、タービンの入口温度に基づいて入口案内翼の最小開度を設定することで、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記開度制御部は、前記入口案内翼の開度の開放側の調整速度は、前記入口案内翼の開度の閉止側の調整速度より速く設定することを特徴としている。
従って、入口案内翼の開度を大きくするときは速く開放し、入口案内翼の開度を小さくするときはゆっくりと閉止することで、排気ガス温度の急速な低下を抑制してエミッションを保証することができる。
本発明のガスタービンの制御装置では、前記抽気流路は、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取り、前記圧縮機の空気取入口に導くことを特徴としている。
従って、抽気流路により圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取って空気取入口に導くことで、空気取入口の氷結を防止するものである。
また、本発明のガスタービンの制御方法は、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、を備えるガスタービンにおいて、前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定ステップと、前記第２開度設定ステップと異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定ステップと、前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択ステップと、選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御ステップと、を有することを特徴とするものである。
従って、抽気流路により圧縮機の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機の圧力が低下することから、圧縮機でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼の開度が圧縮機の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
また、本発明のガスタービンの制御プログラムは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、を備えるガスタービンにおいて、前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定処理と、前記第２開度処理と異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定処理と、前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択処理と、選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とするものである。
従って、抽気流路により圧縮機の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機の圧力が低下することから、圧縮機でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼の開度が圧縮機の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
また、本発明のガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、前記ガスタービンの制御装置と、を備えることを特徴とするものである。
従って、抽気流路により圧縮機の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機の圧力が低下することから、圧縮機でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼の開度が圧縮機の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
本発明のガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、ガスタービンによれば、前記第２開度設定部と異なる制御により入口案内翼の第１開度を設定すると共に、圧縮機のサージ限界から入口案内翼の第２開度を設定して圧縮機の圧力により第２開度を補正し、第１開度と第２開度のうち最大の開度を入口案内翼の開度として選択し、選択された入口案内翼の開度により入口案内翼の開度を調整するので、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
図１は、第１実施形態のガスタービンの制御装置を表す構成図である。 図２は、第１実施形態のガスタービンの制御装置の具体的な構成を表す概略構成図である。 図３は、第１補正関数を表すグラフである。 図４は、第２補正関数を表すグラフである。 図５は、第３補正関数を表すグラフである。 図６は、第４補正関数を表すグラフである。 図７は、第５補正関数を表すグラフである。 図８は、第１実施形態のガスタービンを表す概略構成図である。 図９は、第２実施形態のガスタービンの制御装置を表す概略構成図である。 図１０は、第６補正関数を表すグラフである。 図１１は、第６補正関数からＩＧＶ開度を求めるためのグラフである。
以下に添付図面を参照して、本発明のガスタービンの制御装置及び方法、ガスタービンの制御プログラム、ガスタービンの好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。
［第１実施形態］
図８は、第１実施形態のガスタービンを表す概略構成図である。
第１実施形態において、図８に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３により構成されている。このガスタービン１０は、同軸上に図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。
圧縮機１１は、空気を取り込む空気取入口２０を有し、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されてなり、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に連続する排気ディフューザ３１を有している。
また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（回転軸）３２が位置している。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたディスクが複数重ねられて固定され、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたディスクが複数重ねられて固定されており、排気室３０側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。
そして、このガスタービン１０は、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３５に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３６により支持され、排気室３０が脚部３７により支持されている。
従って、圧縮機１１の空気取入口２０から取り込まれた空気が、入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼する。そして、この燃焼器１２で生成された作動流体である高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された発電機を駆動する。一方、タービン１３を駆動した燃焼ガスは、排気ガスとして大気に放出される。
このように構成されたガスタービン１０にて、圧縮機１１は、空気取入口２０に入口案内翼（ＩＧＶ）２２が設けられており、この入口案内翼２２は、ガスタービン１０の負荷値や吸気温度などに基づいてその開度が調整される。また、圧縮機１１は、取り込む空気の温度が低いと空気中の湿分が氷結することから、圧縮機の加圧空気の一部を空気取入口２０に導いて吸気温度を上昇させるアンチアイシング（ＡＩ）機能が設けられている。ところが、アンチアイシングの動作時、圧縮機１１の加圧空気が抽気されると、車室圧力が低下してサージング現象の発生が緩和される。一方で、高温の加圧空気が圧縮機１１に導入されることから、吸気温度が上昇して入口案内翼２２の開度が大きくなり、サージング現象を抑制する吸気流量が必要以上に導入されてしまう。
第１実施形態のガスタービンの制御装置は、アンチアイシングの動作時であっても、入口案内翼２２の開度を適正開度とすることで、圧縮機１１の吸気流量を最適値に調整するものである。
図１は、第１実施形態のガスタービンの制御装置を表す構成図、図２は、第１実施形態のガスタービンの制御装置の具体的な構成を表す概略構成図である。
第１実施形態において、図１に示すように、ガスタービン１０の制御装置１００は、第１開度設定部１０１と、第２開度設定部１０２と、開度選択部１０３と、開度制御部１０４とを有している。そして、第２開度設定部１０２は、第１計算部１１１と、第２計算部１１２とを有している。
図２に示すように、ガスタービン１０は、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、発電機１４、制御装置１００より構成されている。
圧縮機１１は、その上流側にダクト４１が接続されており、ダクト４１の内部に温度センサ４２が設けられている。温度センサ４２は、ダクト４１に吸気される空気の温度を検出し、吸気温度値Ｔとして制御装置１００に出力する。また、圧縮機１１は、抽気流路４３が設けられている。抽気流路４３は、圧縮機１１で加圧された加圧空気の一部を圧縮機１１の上流側のダクト４１へ戻すものである。抽気流路４３は、中途部に流量調整弁４４が設けられている。流量調整弁４４は、制御装置から出力された弁開度指令値Ｖによりその開度が制御される。
また、圧縮機１１は、圧縮機車室２１（図８参照）の内部に車室圧センサ４５が設けられている。車室圧センサ４５は、検出した車室圧を車室圧Ｐとして制御装置１００に出力する。圧縮機１１は、前述したように、空気取入口２０に入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane）２２が設けられている。入口案内翼２２は、ガスタービン１０の出力（負荷）に応じて圧縮機１１に吸入される空気量（吸気流量）を調整する可変翼であり、ＩＧＶ駆動部４６により駆動制御される。ガスタービン１０の負荷は、発電機１４に設けられた発電機出力検出器４７が検出し、発電機出力検出器４７は、検出値を負荷値Ｗとして制御装置１００に出力する。
また、ガスタービンの周囲に大気圧センサ４８が設けられている。大気圧センサ４８は、大気圧を検出し、大気圧Ｐ０として制御装置１００に出力する。
図１及び図２に示すように、第１開度設定部１０１は、圧縮機１１のサージ限界を除く要因から入口案内翼２２の第１開度を設定するものである。この第１開度は、タービン１３の入口温度に基づいて設定される入口案内翼２２の最小開度である。即ち、入口案内翼２２の開度を大きくすると、タービン１３の入口温度が上昇し、入口案内翼２２の開度を小さくすると、タービン１３の入口温度が下降する。この場合、タービン１３の入口温度は、タービン１３の構成材料の融点により上限値を設定する必要がある。そのため、第１開度設定部１０１は、タービン１３の入口温度がこの上限値を超えないように一定のマージンをとって第１開度を設定する必要がある。
第２開度設定部１０２は、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２開度を設定すると共に圧縮機１１の圧力により第２開度を補正するものである。この第２開度は、圧縮機１１のサージングの発生を抑制するために設定される入口案内翼２２の最小開度である。言い換えると、第２開度は、サージングが発生しない最小開度に一定のマージンをとった開度である。開度選択部１０３は、第１開度と第２開度のうち最大の開度を入口案内翼２２の開度として選択するものである。開度制御部１０４は、開度選択部１０３により選択された入口案内翼２２の開度により入口案内翼２２の開度を調整するものである。
具体的に、第１開度設定部１０１は、温度センサ４２から吸気温度値Ｔが入力されると共に、発電機出力検出器４７から負荷値Ｗが入力され、この吸気温度値Ｔと負荷値Ｗに基づいて入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する。第２開度設定部１０２にて、第１計算部１１１は、温度センサ４２から吸気温度値Ｔが入力されると共に、発電機出力検出器４７から負荷値Ｗが入力され、この吸気温度値Ｔと負荷値Ｗに基づいて圧縮機１１のサージ限界とアンチアイシング動作を考慮して入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定する。また、第２計算部１１２は、圧縮機１１の圧力としての車室圧比ＰＲに基づいて第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正する。開度選択部１０３は、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大のＩＧＶ開度指令値Ｓを入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択し、開度制御部１０４は、開度選択部１０３により選択された入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値ＳによりＩＧＶ駆動部４６を制御して入口案内翼２２の開度を調整する。
この場合、第１開度設定部１０１と、第２開度設定部１０２の第１計算部１１１は、車室圧比ＰＲを除くパラメータから第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１及び第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定し、第２開度設定部１０２の第２計算部１１２は、車室圧比ＰＲから第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正する。
ここで、第１計算部１１１は、抽気流路４３による抽気流量が少ない第１状態のサージ限界から車室圧比ＰＲを除くパラメータ（本実施形態では、吸気温度と出力）に基づいて入口案内翼２２の第１最小ＩＧＶ開度指令値Ｓ１１を設定し、第２計算部１１２は、第１状態の抽気流路４３による抽気流量が多い第２状態のサージ限界から車室圧比ＰＲに基づいて入口案内翼２２の第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を設定する。ここで、第１状態とは、流量調整弁４４を閉止してアンチアイシングを動作させず、抽気空気をタービン１３の高温部の冷却のみに使用している状態である。また、第２状態とは、流量調整弁４４を開放してアンチアイシングを動作させ、抽気空気を圧縮機１１の空気取入口２０とタービン１３の高温部の両方に供給している状態である。そして、第２開度設定部１０２は、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２との差分ΔＳを算出する差分計算部と、差分計算部により算出された差分ΔＳを第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１に加算する加算部とが設けられている。また、ここで、差分計算部により算出された差分ΔＳが予め設定された上限値と下限値との間の入るように補正する制限補正部が設けられている。更に、開度制御部１０４は、入口案内翼２２の開度の開放側の調整速度を入口案内翼２２の開度の閉止側の調整速度より速く設定している。
なお、制御装置１００は、入口案内翼２２の開度を制御するためのＩＧＶ開度指令値Ｓを設定するだけでなく、アンチアイシング動作のための流量調整弁４４の弁開度を制御するための弁開度指令値Ｖを設定する。この弁開度指令値Ｖは、吸気温度値Ｔに基づいて算出されるものである。
具体的に、制御装置１００は、第１補正関数ＦＸ１、第２補正関数ＦＸ２、第３補正関数ＦＸ３、第４補正関数ＦＸ４、第５補正関数ＦＸ５を用いて入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓを設定している。
以下、補正関数ＦＸ１〜ＦＸ５の機能について説明する。図３は、第１補正関数を表すグラフ、図４は、第２補正関数を表すグラフ、図５は、第３補正関数を表すグラフ、図６は、第４補正関数を表すグラフ、図７は、第５補正関数を表すグラフである。
第１補正関数ＦＸ１は、ガスタービン１０の負荷に応じた量の燃焼用空気が生成できるような入口案内翼２２の開度（ＩＧＶ開度）を求める関数である。例えば、小負荷時にＩＧＶ開度を小さくすることで圧縮機１１の吸気流量を減らし、大負荷時にＩＧＶ開度を大きくすることで圧縮機１１の吸気流量を増やす機能を持たせている。この第１補正関数ＦＸ１は、基本的に、図３に示すように、入力される負荷値Ｗに対する増加関数である。即ち、小さい負荷に対しては小さいＩＧＶ開度指令値Ｓ１を出力し、大きい負荷に対しては大きいＩＧＶ開度指令値Ｓ１を出力する。
第２補正関数ＦＸ２は、圧縮機１１の吸気温度に変化があった場合でも、圧縮機１１に吸気される空気の質量流量を設計基準温度時と同等にする機能を持たせる関数である。第２補正関数ＦＸ２は、基本的に、図４に示すように、入力される吸気温度値Ｔに対する増加関数である。即ち、低い吸気温度に対しては小さい係数値Ｎを出力し、高い吸気温度に対しては大きい係数値Ｎを出力する。図２に示すように、第１乗算器１２１において、入力される負荷値Ｗに第２補正関数ＦＸ２から出力された係数値Ｎを乗算することで、例えば、低気温時は、負荷を見かけ上小さくしてＩＧＶ開度を閉まり気味とする。これにより、気温低下による空気密度の増加に伴う空気の質量流量の増加を抑え、圧縮機１１に吸気される空気の質量流量を設計基準温度時と同等となるようにしている。反対に、例えば、高気温時は、負荷を見かけ上大きくしてＩＧＶ開度を開き気味とする。これにより、気温上昇による空気密度の低下に伴う空気の質量流量の低下を補い、圧縮機１１に吸気される空気の質量流量を設計基準温度時と同等となるようにしている。
第３補正関数ＦＸ３は、ガスタービン１０の負荷に応じた量の燃焼用空気が生成できるような入口案内翼２２の開度（ＩＧＶ開度）を求める関数である。圧縮機１１は、ＩＧＶ開度が大きい場合に、多量の空気が吸気されて空気密度が増大することによるサージング現象（圧縮機失速）が発生することがある。この第３補正関数ＦＸ３は、このサージング現象を抑制するために機能する。この第３補正関数ＦＸ３は、基本的に、図５に示すように、入力される負荷値Ｗに対する増加関数である。即ち、小さい負荷に対しては小さいＩＧＶ開度指令値Ｓ１１を出力し、大きい負荷に対しては大きいＩＧＶ開度指令値Ｓ１１を出力する。
第４補正関数ＦＸ４は、アンチアイシング動作時に抽気流路４３を介して圧縮機１１の上流側に戻される加圧空気流量を補うようにＩＧＶ開度を制御するのに使う関数である。基本的に、図６に示すように、入力される弁開度指令値Ｖに対する増加関数である。即ち、小さい弁開度指令値Ｖに対しては小さい係数値Ｍを出力し、大きい弁開度指令値Ｖに対しては大きい係数値Ｍを出力する。図２に示すように、第２乗算器１２２において、入力される負荷値Ｗに第４補正関数ＦＸ４から出力された係数値Ｍを乗算する。これにより、入口案内翼２２は、抽気量の多い低気温時は開き気味となるように制御され、燃焼器１２に供給される燃焼用空気が補われる。つまりアンチアイシングのために抽気されて減った加圧空気量が補われる。なお、第４補正関数ＦＸ４は、吸気温度値Ｔに対する増加関数となっている。
第５補正関数ＦＸ５は、アンチアイシング動作時に、車室圧比ＰＲに応じたＩＧＶ開度を設定するための関数である。アンチアイシングの動作時、圧縮機１１の加圧空気が抽気されると、車室圧比ＰＲが低下してサージング現象の発生が緩和されるが、高温の加圧空気が圧縮機１１に導入されることから、吸気温度が上昇して入口案内翼２２の開度が大きくなり、サージング現象を抑制する吸気流量が必要以上に増加してしまう。第５補正関数ＦＸ５は、この現象を抑制するための関数である。第５補正関数ＦＸ５は、基本的に、図７に示すように、入力される車室圧比ＰＲに対する増加関数である。車室圧比ＰＲが低いと、流入する加圧空気流量が少なくて済むことから、これを補うように入口案内翼２２を閉止側に調整してアンチアイシング動作の影響により吸入空気量が増加しないようにしている。即ち、小さい車室圧比ＰＲに対しては小さいＩＧＶ開度指令値Ｓ１２を出力し、大きい車室圧比ＰＲに対しては大きいＩＧＶ開度指令値Ｓ１２を出力する。
ここで、ガスタービン１０における具体的な制御について説明する。
図２に示すように、温度センサ４２は、ダクト４１内の温度を検出し、吸気温度値Ｔとして制御装置１００に出力する。発電機出力検出器４７は、発電機１４の出力を検出し、負荷値Ｗとして制御装置１００に出力する。車室圧センサ４５は、圧縮機１１における圧縮機車室２１内の圧力を検出し、車室圧Ｐとして制御装置１００に出力する。大気圧センサ４８は、大気圧を検出し、大気圧Ｐ０として制御装置１００に出力する。
制御装置１００にて、温度センサ４２からの吸気温度値Ｔに対して第２補正関数ＦＸ２を用いて係数値Ｎを求め、第１乗算器１２１は、発電機出力検出器４７からの負荷値Ｗに係数値Ｎを乗算し、第１補正関数ＦＸ１により第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を算出する（第１開度設定部１０１）。また、制御装置１００にて、温度センサ４２からの吸気温度値Ｔに対して第４補正関数ＦＸ４を用いて係数値Ｍを求め、第２乗算器１２２は、発電機出力検出器４７からの負荷値Ｗに係数値Ｍを乗算し、第３補正関数ＦＸ３により第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１を算出する（第２開度設定部１０２の第１計算部１１１）。
また、制御装置１００にて、第１加算器１２３は、車室圧センサ４５からの車室圧Ｐに大気圧センサ４８からの大気圧Ｐ０を加算し、除算器１２４は、車室圧Ｐと大気圧Ｐ０との加算値を大気圧Ｐ０で除算して車室圧比ＰＲを算出する（第２開度設定部１０２の第２計算部１１２）。この車室圧比ＰＲに対して第５補正関数ＦＸ５を用いて第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を求める。判定器１２５は、アンチアイシングのＯＮ信号に応じて採用するＩＧＶ開度指令値Ｓ１１，Ｓ１２を選択する（開度選択部１０３）。
即ち、制御装置１００は、アンチアイシングのＯＮ信号の入力がなく、アンチアイシング動作がない状態（ＯＦＦ）のとき、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１を選択する。そして、差分計算機１２６は、選択された第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１との差分ΔＳを算出する（差分計算部）。ここで、選択された第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１は、比較対象となる第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と同一であることから、差分ΔＳは、０となる。
一方、アンチアイシングのＯＮ信号の入力があって、アンチアイシング動作がある状態（ＯＮ）のとき、差分計算機１２６は、第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を選択する。そして、選択された第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２と第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１との差分ΔＳを算出する（差分計算部）。速度制限器１２７は、ＩＧＶ開度を変更する場合、増加側は速く変更し、減少側はゆっくり（遅く）変更するように設定する。開度制限器１２８は、差分ΔＳが上限値と下限値との間の入るように補正する（制限補正部）。
第２加算器１２９は、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１に差分ΔＳを加算することで、第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を算出する。高値選択部１３０は、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２とを比較し、高い方のＩＧＶ開度指令値を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する（開度選択部１０３）。
このように第１実施形態のガスタービンの制御装置にあっては、第２開度設定部１０２と異なる制御により入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する第１開度設定部１０１と、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定すると共に圧縮機１１の圧力により第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正する第２開度設定部１０２と、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大の開度を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する開度選択部１０３と、開度選択部１０３により選択されたＩＧＶ開度指令値Ｓにより入口案内翼２２の開度を調整する開度制御部１０４とを設けている。
従って、第２開度設定部１０２と異なる制御、例えば、圧縮機１１のサージ限界を除く要因から入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定すると共に、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定して圧縮機１１の圧力により補正し、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大の開度を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択し、選択された入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓにより入口案内翼２２の開度を調整する。そのため、圧縮機１１のサージ限界から求めた入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を圧縮機１１の圧力により補正することが可能となり、抽気流路４３により圧縮機１１の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機１１の圧力が低下することから、圧縮機１１でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼２２の開度が圧縮機１１の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機１１による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、圧縮機１１の圧力は、圧縮機１１の車室圧、外気圧と車室圧とから算出される車室圧比、圧縮機１１における所定の位置の圧力から推定した推定車室圧または推定車室圧比の少なくともいずれか一つとしている。
従って、圧縮機１１の圧力として、車室圧、車室圧比、推定車室圧または推定車室圧比を用いることで、第２開度を高精度に設定することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、第２開度設定部１０２は、圧縮機１１の圧力を除くパラメータから第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定し、第２開度設定部１０２は、車室圧比ＰＲから第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正する。従って、第２開度設定部１０２が車室圧比ＰＲにより第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を補正することで、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機１１による最適な吸気流量を確保することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、第２開度設定部１０２は、抽気流路４３による所定の抽気流量が確保される第１状態のサージ限界から入口案内翼２２の第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１を設定する第１計算部１１１と、第１状態より抽気流路４３による抽気流量が多い第２状態のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を設定する第２計算部１１２とを設けている。従って、抽気流量の大小にかかわらず、サージ限界を考慮した入口案内翼２２の開度を適正に設定することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、第１計算部１１１は、車室圧比ＰＲを除くパラメータに基づいて第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１を算出し、第２計算部１１２は、車室圧比ＰＲに基づいて第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を算出している。従って、抽気流量が多いときは、車室圧比ＰＲとサージ限界から第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を設定するため、抽気流量が多いときに吸気流量が必要以上に増加することを抑制することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、第２開度設定部１０２は、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２との差分ΔＳを算出する差分計算部と、差分計算部により算出された差分を第１計算部１１１により算出された第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１に加算する加算部とを設けている。従って、抽気流量の大小にかかわらず、サージ限界を考慮した入口案内翼２２の開度を適正に設定することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、差分計算部により算出された差分ΔＳが予め設定された上限値と下限値との間の入るように補正する制限補正部を設けている。従って、差分ΔＳが異常値になることが阻止され、入口案内翼２２の開度の異常な変化により吸気流量の大幅な増大や減少を抑制することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、第１開度設定部１０１は、タービン１３の入口温度に基づいて入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定している。従って、排ガス温度の低下を抑制して排ガス中の一酸化炭素の増加を抑制することで、エミッションを保証することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、開度制御部１０４は、入口案内翼２２の開度の開放側の調整速度を閉止側の調整速度より速く設定している。従って、入口案内翼２２の開度を大きくするときは速く開放し、入口案内翼２２の開度を小さくするときはゆっくりと閉止することで、排気ガス温度の急速な低下を抑制してエミッションを保証することができる。
第１実施形態のガスタービンの制御装置では、抽気流路４３は、圧縮機１１で加圧された空気の一部を抜き取って圧縮機１１の空気取入口２０に導くアンチアイシング動作を可能としている。従って、空気取入口２０の氷結を防止するものである。
また、第１実施形態のガスタービンの制御方法にあっては、第２開度設定ステップと異なる制御により入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する第１開度設定ステップと、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定すると共に圧縮機１１の圧力により補正する第２開度設定ステップと、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大の開度を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する開度選択ステップと、選択された入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓにより入口案内翼２２の開度を調整する開度制御ステップとを設けている。従って、抽気流路４３により圧縮機１１の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機１１の圧力が低下することから、圧縮機１１でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼２２の開度が圧縮機１１の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機１１による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
また、ガスタービンの制御プログラムにあって、第２開度設定処理と異なる制御により入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する第１開度設定処理と、圧縮機１１のサージ限界から入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定すると共に圧縮機１１の圧力により補正する第２開度設定処理と、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２のうち最大の開度を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する開度選択処理と、選択された入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓにより入口案内翼２２の開度を調整する開度制御処理とをコンピュータに実行させる。従って、抽気流路４３により圧縮機１１の加圧空気の一部が抽気されると、圧縮機１１の圧力が低下することから、圧縮機１１でのサージング現象の発生が緩和され、このとき、入口案内翼２２の開度が圧縮機１１の圧力に応じて補正されることから、吸気流量が必要以上に増加することが抑制され、圧縮機１１による最適な吸気流量を確保することができ、その結果、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
また、ガスタービンにあって、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３と、圧縮機１１の入口に設けられて流入する空気量を調整する入口案内翼２２と、圧縮機１１で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路４３と、制御装置１００とを設けている。従って、排ガス中の一酸化炭素を減少してエミッションを保証することができると共に、設備の増大による製造コストの増加を抑制することができる。
なお、上述した第１実施形態にて、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２との差分ΔＳを算出し、この差分ΔＳを第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１に加算して第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定したが、この構成に限定されるものではない。例えば、弁開度指令値Ｖ＝０のときは、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を選択し、開度指令値Ｖ＞０のときは、第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を選択するようにしてもよい。
［第２実施形態］
図９は、第２実施形態のガスタービンの制御装置を表す概略構成図、図１０は、第６補正関数を表すグラフ、図１１は、第６補正関数からＩＧＶ開度を求めるためのグラフである。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
第２実施形態のガスタービンの制御装置は、アンチアイシングの動作時であっても、入口案内翼２２の開度を適正開度とすることで、圧縮機１１の吸気流量を最適値に調整するものである。図９に示すように、ガスタービン１０の制御装置２００は、第１実施形態と同様に、第１開度設定部１０１と、第２開度設定部１０２と、開度選択部１０３と、開度制御部１０４とを有し、第２開度設定部１０２は、第１計算部１１１と、第２計算部１１２（図１参照）とを有している。
ここで、具体的に、図１に示すように、第１開度設定部１０１は、第１実施形態と同様に、吸気温度値Ｔと負荷値Ｗに基づいて入口案内翼２２の第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を設定する。第１計算部１１１は、吸気温度値Ｔと負荷値Ｗに基づいて車室圧比ＰＲにより圧縮機１１のサージ限界を考慮し、アンチアイシングの非動作時における入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定する。第２計算部１１２は、吸気温度値Ｔと負荷値Ｗに基づいて車室圧比ＰＲにより圧縮機１１のサージ限界を考慮し、アンチアイシングの動作時における入口案内翼２２の第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定する。そして、第２開度設定部１０２は、アンチアイシングの動作度合（ＡＩ度合）に応じて第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定する。
第２実施形態の制御装置２００は、第１実施形態の第１補正関数ＦＸ１、第２補正関数ＦＸ２、第３補正関数ＦＸ３、第４補正関数ＦＸ４を用いると共に、第５補正関数ＦＸ５に代えて第６補正関数ＦＸ６を用い、入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓを設定している。
第６補正関数ＦＸ６は、アンチアイシング動作時に、車室圧比ＰＲに応じたＩＧＶ開度を設定するための関数である。第６補正関数ＦＸ６は、アンチアイシングの動作時、入口案内翼２２の開度が大きくなって吸気流量が必要以上に増加する現象を抑制するための関数である。ここで、アンチアイシングの動作度合は、車室圧比ＰＲに応じて設定される。即ち、流量調整弁４４の開度に応じて車室圧Ｐが変化することから、流量調整弁４４の開度と車室圧Ｐとの関係が予め設定されている。流量調整弁４４の開度が０であって所定の車室圧Ｐであるとき、アンチアイシングの動作度合は０である。一方、流量調整弁４４の開度が最大であって所定の車室圧Ｐであるとき、アンチアイシングの動作度合はＭＡＸである。第６補正関数ＦＸ６は、基本的に、図１０に示すように、入力される車室圧比ＰＲに応じたＡＩ度合の関数であり、ＡＩ度合（車室圧比ＰＲ）に対して計数値Ｙ（０〜１．０）を出力する。
ここで、ガスタービン１０における具体的な制御について説明する。
図９に示すように、制御装置２００にて、温度センサ４２からの吸気温度値Ｔに対して第２補正関数ＦＸ２を用いて係数値Ｎを求め、第１乗算器１２１は、発電機出力検出器４７からの負荷値Ｗに係数値Ｎを乗算し、第１補正関数ＦＸ１により第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１を算出する（第１開度設定部１０１）。また、制御装置２００にて、温度センサ４２からの吸気温度値Ｔに対して第４補正関数ＦＸ４を用いて係数値Ｍを求め、第２乗算器１２２は、発電機出力検出器４７からの負荷値Ｗに係数値Ｍを乗算し、第３補正関数ＦＸ３により第２ＩＧＶ開度指令基準値Ｓ１１を算出する（第２開度設定部１０２）。
また、制御装置２００にて、第１加算器１２３は、車室圧センサ４５からの車室圧Ｐに大気圧センサ４８からの大気圧Ｐ０を加算し、第１除算器１２４は、車室圧Ｐと大気圧Ｐ０との加算値を大気圧Ｐ０で除算して車室圧比ＰＲを算出する（第２開度設定部１０２）。そして、第２乗算器１２２が負荷値Ｗに係数値Ｍを乗算した値に対して、車室圧比ＰＲと第６補正関数ＦＸ６によりアンチアイシングの動作度合に応じた計数値Ｙを設定し、図１１に示すような負荷値Ｗに対するＩＧＶ開度のマップを用いて第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ１３を求める。ここで、図１１に示すような負荷値Ｗに対するＩＧＶ開度のマップは、アンチアイシング動作がないＡＩ＝０と、アンチアイシング動作があるＡＩ＝ｍａｘの２種類が予め設定されており、第６補正関数ＦＸ６の計数値Ｙを用いて出力する。
そして、判定器１２５は、アンチアイシングのＯＮ信号に応じて採用するＩＧＶ開度指令値Ｓ１１，Ｓ１３を選択する（開度選択部１０３）。
即ち、制御装置２００は、アンチアイシングのＯＮ信号の入力がない（ＯＦＦ）とき、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１を選択する。一方、アンチアイシングのＯＮ信号の入力があって、アンチアイシング動作がある（ＯＮ）とき、差分計算機１２６は、第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１２を選択する。そして、選択された第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１３と第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１との差分ΔＳを算出する。速度制限器１２７は、ＩＧＶ開度を変更する場合、増加側は速く変更し、減少側はゆっくり（遅く）変更するように設定する。開度制限器１２８は、差分ΔＳが上限値と下限値との間の入るように補正する。第２加算器１２９は、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１に差分ΔＳを加算することで、第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を算出する。
高値選択部１３０は、第１ＩＧＶ開度指令値Ｓ１と第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２とを比較し、高い方のＩＧＶ開度指令値を入口案内翼２２のＩＧＶ開度指令値Ｓとして選択する（開度選択部１０３）。
このように第２実施形態のガスタービンの制御装置にあっては、第２開度設定部１０２は、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１３を車室圧比ＰＲにより補正する開度補正部と、第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１の補正値と第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１３の補正値を加算する加算部とを設けている。
従って、抽気流量が少ないときの第１ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１１と、抽気流量が多いときの第２ＩＧＶ最小開度指令値Ｓ１３を車室圧比ＰＲによりそれぞれ補正して加算することで、車室圧比ＰＲに応じた入口案内翼２２の開度を適正に設定することができる。この場合、車室圧比ＰＲに応じてアンチアイシング動作度合を算出し、アンチアイシング動作度合に応じて第６補正関数ＦＸ６を用いて第２ＩＧＶ開度指令値Ｓ２を設定することで、既存のセンサを用いて容易に入口案内翼２２の開度を適正に設定することができる。
なお、上述した実施形態では、圧縮機のサージ限界から入口案内翼の第２開度を補正する圧縮機の圧力として車室圧比を適用したが、これに限定されるものではない。例えば、車室圧であってもよく、また、圧縮機における各段や入口部、出口部の圧力に基づいて車室圧や車室圧比を算出、推定してもよい。
また、上述した実施形態では、第１開度設定部及び第２開度設定部が吸気温度値と負荷値を用いて入口案内翼のＩＧＶ開度指令値を設定したが、この構成に限定されるものではない。例えば、排気ガス温度に基づいて入口案内翼のＩＧＶ開度指令値を設定してもよい。
また、上述した実施形態では、加圧空気を圧縮機の空気取込口に戻すアンチアイシング機能を構成する抽気流路として適用したが、この構成に限定されるものではない。例えば、加圧空気を排気ダクトに排出する抽気流路として適用してもよい。
また、上述した実施形態では、各開度設定部１０１，１０２が圧縮機１１の吸気温度に基づいて入口案内翼２２の開度を調整するように構成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、外気温に基づいて入口案内翼２２の開度を調整してもよい。
また、上述した第２実施形態では、車室圧比ＰＲに応じて第６補正関数ＦＸ６を設定したが、この構成に限定されるものではない。例えば、流量調整弁４４の開度、抽気流路４３の流量に基づいて第６補正関数ＦＸ６を設定してもよい。
１０ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１４ 発電機
２２ 入口案内翼（ＩＧＶ）
４２ 温度センサ
４３ 抽気流路
４４ 流量調整弁
４５ 車室圧センサ
４６ ＩＧＶ駆動部
４７ 発電機出力検出器
４８ 大気圧センサ
１００，２００ 制御装置
１０１ 第１開度設定部
１０２ 第２開度設定部
１０３ 開度選択部
１０４ 開度制御部
１１１ 第１計算部
１１２ 第２計算部

Claims (15)

  1. 圧縮機と、
    燃焼器と、
    タービンと、
    前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、
    前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、
    を備えるガスタービンにおいて、
    前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定部と、
    前記第２開度設定部と異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定部と、
    前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択部と、
    前記開度選択部により選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御部と、
    を有することを特徴とするガスタービンの制御装置。
  2. 前記第１開度設定部は、前記圧縮機のサージ限界を除く要因から前記入口案内翼の第１開度を設定することを特徴とする請求項１に記載のガスタービンの制御装置。
  3. 前記圧縮機の圧力は、前記圧縮機の車室圧、外気圧と車室圧とから算出される車室圧比、前記圧縮機における所定の位置の圧力から推定した推定車室圧または推定車室圧比の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項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開度設定部は、前記圧縮機の圧力を除くパラメータから前記第２開度を設定し、前記第２開度設定部は、前記車室圧比から前記第２開度を補正することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  5. 前記第２開度設定部は、前記抽気流路による所定の抽気流量が確保される第１状態のサージ限界から前記入口案内翼の第１最小開度を設定する第１計算部と、前記第１状態より前記抽気流路による抽気流量が多い第２状態のサージ限界から前記入口案内翼の第２最小開度を設定する第２計算部とを有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  6. 前記第１計算部は、前記圧縮機の圧力を除くパラメータに基づいて前記第１最小開度を算出し、前記第２計算部は、前記圧縮機の圧力に基づいて前記第２最小開度を算出することを特徴とする請求項５に記載のガスタービンの制御装置。
  7. 前記第２開度設定部は、前記第１最小開度と前記第２最小開度との差分を算出する差分計算部と、前記差分計算部により算出された差分を前記第１計算部により算出された前記第１最小開度に加算する加算部とが設けられることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のガスタービンの制御装置。
  8. 前記差分計算部により算出された差分が予め設定された上限値と下限値との間の入るように補正する制限補正部が設けられることを特徴とする請求項７に記載のガスタービンの制御装置。
  9. 前記第２開度設定部は、前記第１最小開度と前記第２最小開度を前記圧縮機の圧力により補正する開度補正部と、前記第１最小開度の補正値と前記第２最小開度の補正値を加算する加算部とが設けられることを特徴とする請求項５に記載のガスタービンの制御装置。
  10. 前記第１開度設定部は、前記タービンの入口温度に基づいて前記入口案内翼の最小開度を設定することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  11. 前記開度制御部は、前記入口案内翼の開度の開放側の調整速度は、前記入口案内翼の開度の閉止側の調整速度より速く設定することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  12. 前記抽気流路は、前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取り、前記圧縮機の空気取入口に導くことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置。
  13. 圧縮機と、
    燃焼器と、
    タービンと、
    前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、
    前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、
    を備えるガスタービンにおいて、
    前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定ステップと、
    前記第２開度設定ステップと異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定ステップと、
    前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択ステップと、
    選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御ステップと、
    を有することを特徴とするガスタービンの制御方法。
  14. 圧縮機と、
    燃焼器と、
    タービンと、
    前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、
    前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、
    を備えるガスタービンにおいて、
    前記圧縮機のサージ限界から前記入口案内翼の第２開度を設定すると共に前記圧縮機の圧力により前記第２開度を補正する第２開度設定処理と、
    前記第２開度設定処理と異なる制御により前記入口案内翼の第１開度を設定する第１開度設定処理と、
    前記第１開度と前記第２開度のうち最大の開度を前記入口案内翼の開度として選択する開度選択処理と、
    選択された前記入口案内翼の開度により前記入口案内翼の開度を調整する開度制御処理と、
    をコンピュータに実行させることを特徴とするガスタービンの制御プログラム。
  15. 圧縮機と、
    燃焼器と、
    タービンと、
    前記圧縮機の入口に設けられて前記圧縮機に流入する空気量を調整する入口案内翼と、
    前記圧縮機で加圧された空気の一部を抜き取る抽気流路と、
    請求項１から請求項１２のいずれか一項に記載のガスタービンの制御装置と、
    を備えることを特徴とするガスタービン。
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