JP2017129121A - スケーリングファクタを用いてパワー出力／放出パラメータを調節するガスタービンにおける複合確率的制御の応用、関連した制御システム、コンピュータプログラム製品、および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスタービンのための調節／制御システムを提供する。
【解決手段】一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成された少なくとも１つの計算装置を有するシステムであって、この少なくとも１つの計算装置は、一組のＧＴの各ＧＴを、ＧＴごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令することと、一組のＧＴの各ＧＴにそれぞれのパワー出力をそれぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、それぞれのパワー出力の調整中にＧＴについての放出値をモデル化することと、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴの動作条件を調整することとを含む動作を行うことによって一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成されている、システムを含む。
【選択図】図１

Description

本明細書中に開示された主題は、調節／制御システムに関する。より詳細には、本明細書中に開示された主題は、ガスタービンのための調節／制御システムに関する。

少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジンは、ガスタービンエンジンの動作を監視し制御するコントローラを備える。知られているコントローラは、ガスタービンエンジンの燃焼システムおよび他のガスタービンエンジンの動作態様をエンジンの動作パラメータを用いて制御する。少なくともいくつかの知られているコントローラは、ガスタービンエンジンの現在の動作状態を示す動作パラメータを受信し、物理学ベースのモデルまたは伝達関数によって動作境界を規定し、動作パラメータを動作境界モデルに適用する。さらに、同様に、少なくともいくつかの知られているコントローラは、動作パラメータをスケジューリングアルゴリズムに適用し、誤差項を決定し、１つまたは複数のガスタービンエンジン制御エフェクタを調整することによって境界を制御する。しかしながら、少なくともいくつかの動作パラメータは、センサを用いて測定するのが実際的でないものであり得るパラメータなどの測定されないパラメータであり得る。そのようなパラメータのいくつかは、入口温度（すなわち、段１のタービン静翼出口温度）、燃焼器出口温度、および／またはタービン段１のノズル入口温度を含む。

少なくともいくつかの知られているガスタービンエンジン制御システムは、圧縮機入口圧力および入口温度、圧縮機出口圧力および出口温度、タービン排気圧力および排気温度、燃料流量および燃料温度、環境条件、および／または発電機パワーなどの測定したパラメータを用いて測定されない動作パラメータを間接的に制御しまたは監視する。しかしながら、間接パラメータの値に不確実性が存在し、関連したガスタービンエンジンは、燃焼ダイナミックスおよび燃焼排出物を減少させるための調節を必要とし得る。測定されないパラメータの不確実性のため、設計余裕は、そうした知られている制御システムを備えたガスタービンエンジンに用いられる。最悪の動作境界から保護し最悪の動作境界に対応しようとして、そのような設計余裕を使用することにより、多くの動作条件でガスタービンエンジンの性能を低下させ得る。また、知られているそのような制御システムの多くは、ガスタービンエンジンの入口温度または排気温度を正確に評価することができず、その結果、あまり効率のよくないエンジンとなるとともに、２つ以上のガスタービンエンジンを用いた設備において機械ごとのばらつきになる。

工業用ガスタービンについて機械ごとの入口温度の変化を減少させることは難しいことが分かっている。例えば、入口温度は、ガスタービンおよびその組立体の構成要素のばらつきを含む多くの異なる変数の関数である。これらのばらつきは、ガスタービン部品の製造、取り付け、および組み立ての必然的な公差によるものである。加えて、ガスタービンの動作パラメータを測定するために使用される制御装置およびセンサは、その測定において一定量の不確実性を含む。それは、測定した動作パラメータの値と入口温度などのガスタービンエンジンの測定されない動作パラメータの変化に必然的になる機械構成要素のばらつきの値とを検出するのに使用される測定システムの不確実性である。これらの固有の不正確の組み合わせは、知られた環境条件設定でガスタービンエンジンの設計入口温度を実現することを難しくさせ、結果として機械ごとの入口温度の変化になる。

米国特許出願公開第２０１５／０００７５７４号明細書

様々な実施形態は、一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成された少なくとも１つの計算装置を有するシステムであって、この少なくとも１つの計算装置は、一組のＧＴの各ＧＴを、ＧＴごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令することと、一組のＧＴの各ＧＴにそれぞれのパワー出力（メガワット（ＭＷ）のパワー出力）をそれぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、それぞれのパワー出力の調整中にＧＴについての放出値をモデル化することと、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴの動作条件を調整することとを含む動作を行うことによって一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成されている、システムを含む。

第１の態様は、一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成された少なくとも１つの計算装置を有するシステムであって、この少なくとも１つの計算装置は、一組のＧＴの各ＧＴを、ＧＴごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令することと、一組のＧＴの各ＧＴにそれぞれのパワー出力（ＭＷのパワー出力）をそれぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、それぞれのパワー出力の調整中にＧＴについての放出値をモデル化することと、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴの動作条件を調整することとを含む動作を行うことによって一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するように構成されている、システムを含む。

第２の態様は、少なくとも１つの計算装置によって実行されるときに、少なくとも１つの計算装置に一組のガスタービン（ＧＴ）を調節させるプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品であって、このプログラムコードは、一組のＧＴの各ＧＴを、ＧＴごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令することと、一組のＧＴの各ＧＴにそれぞれのパワー出力（ＭＷパワー出力）をそれぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、それぞれのパワー出力の調整中にＧＴについての放出値をモデル化することと、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴの動作条件を調整することとを含む動作を行うことによって少なくとも１つの計算装置に一組のガスタービン（ＧＴ）を調節させる、コンピュータプログラム製品を含む。

第３の態様は、少なくとも１つの計算装置を用いて行われる一組のガスタービン（ＧＴ）を調節するコンピュータによって実施される方法であって、一組のＧＴの各ＧＴを、ＧＴごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令するステップと、一組のＧＴの各ＧＴにそれぞれのパワー出力（ＭＷパワー出力）をそれぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、それぞれのパワー出力の調整中にＧＴについての放出値をモデル化するステップと、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴの動作条件を調整するステップとを含む方法を含む。

本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面と合わせてみることで本発明の様々な態様の後述の詳細な説明からより容易に理解されよう。

本発明の様々な実施形態による制御システムを備えたガスタービンエンジン（ＧＴ）の概略図である。 本発明の様々な実施形態によるＧＴの動作を制御するための図１の制御システムとともに使用することができる制御アーキテクチャの概略図である。 図１の制御システムによって使用されるＧＴのモデルを用いた統計的に有意な個数の図１のＧＴエンジンの動作状態の確率論的シミュレーションを示すグラフである。 本発明の様々な実施形態による方法を示す流れ図である。 ２次元パワー出力（ＭＷ）対放出（ＮＯ_x）のグラフにおける図４の流れ図に示されたプロセスのグラフである。 ２次元パワー出力（ＭＷ）対放出（ＮＯ_x）のグラフにおける図４の流れ図に示されたプロセスのグラフである。 ３次元パワー出力（ＭＷ）対放出（ＮＯ_x）対入口温度（Ｔ４）のグラフにおける図４の流れ図に示されたプロセスのグラフである。 本発明の様々な実施形態による誤差信号対パワー出力（ＭＷ）のグラフにおけるガスタービンの調整の例示的グラフである。 本発明の様々な実施形態による制御システムを含む例示的な環境を示す図である。

本発明の図面は必ずしも原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様を単に示すことが意図されるものであり、したがって本発明の範囲の限定とみなされるべきでない。図面では、同じ番号の付与によって図面間で同じ要素を示す。

上述したように、本明細書中に開示した主題は、調節／制御システムに関する。より詳細には、本明細書中に開示した主題は、ガスタービンのための調節／制御システムに関する。

確率的制御は、測定した出力（メガワット（ＭＷ）単位）ならびにまとめてＮＯ_x放出と呼ばれる単窒素酸化物ＮＯおよびＮＯ₂（一酸化窒素および二酸化窒素）に基づいてガスタービン（ＧＴ）の動作状態を設定するための方法論である。本明細書中に説明されるように、様々な実施形態は、測定誤差が存在する場合にＧＴの調節および制御を行う。従来の手法は、測定誤差が存在する場合に制御機構を計算し調節するように存在したが、従来の手法には、パワー出力およびＮＯ_x測定値を特別に考慮してＧＴ制御機能を考慮し調節するように設計されたものはなかった。

本明細書中に使用されるとき、用語Ｐ５０ＧＴまたはＰ５０機械は、平均（または公称）ガスタービンまたはフリートの同様の機械を指す。このＰ５０の測定に関連したパラメータは理想と考えられ、実際のガスタービンにおいて達成されることはあるにしても滅多にない。本明細書中に使用される他の用語は、ａ）第１段ノズルの下流であるがタービン（例えば、ＧＴ）中の第１の回転バケットの上流における平均温度である入口温度（Ｔ４）、およびｂ）ガスタービンにおける燃焼温度であるが入口温度よりも高いＴ３．９を含み得る。当業界で知られているように、入口温度は測定することができないが、他の測定値および知れているパラメータから推測される。本明細書中に使用されるとき、用語「示された入口温度」は、制御装置、例えばＧＴ構成要素を監視しおよび／または制御する制御システムの１つまたは複数の構成要素によって示される入口温度を指す。「示された」入口温度は、ＧＴ制御システムと接続された従来の検出／試験装置からの入口温度の最良の推定を表す。

加えて、本明細書中に説明されるように、特定のガスタービンについての用語「ベース負荷」は、定格入口温度におけるガスタービンの最大出力を指し得る。さらに、本明細書中に説明されかつ当業界で知られているように、所与のガスタービンについてのベース負荷は、周囲の動作条件の変化に基づいて変化する。場合によっては、ベース負荷は、当業界において「フル速度フル負荷」とも呼ばれる。さらに、ＮＯ_xは燃料組成に敏感であることが理解されており、したがって、それは、（本明細書中に記載した調節プロセスを含む）ガスタービン内で実施される任意の調節プロセスにおいて説明される。

さらに、本明細書中に説明されるように、用語「排気エネルギー」は、ＧＴ内に存在する排気ガス内に包含されるエネルギーを指し、これは、ＧＴの排気区域（出口）における排気ガスの温度測定値および圧力測定値に基づいて決定することができる。この排気エネルギーは、ＧＴを通じて流れる燃焼ガスの量に直接関連し、他の動作パラメータ、例えば、パワー出力に関連し得る。

本明細書中に記載した様々な実施形態は、ＧＴのパワー出力および放出パラメータを用いてＧＴ（例えば、２つ以上のＧＴのフリート）の確率的制御を可能にする。様々な実施形態によれば、ある手法は、以下のプロセスを含むことができる。

１）（例えば、フリート内の）１つまたは複数のガスタービンを、測定した環境条件に基づいて設計されたベース負荷（ＭＷ値、ＮＯ_x値、燃料流量値、排気エネルギー値）へ指令すること。本明細書中に説明されるように、理想的な状況において、ＧＴは、理想的なシナリオにおいて、Ｐ５０のパワー出力（公称パワー出力）値およびＰ５０ＮＯ_x（放出）値を含むＰ５０（公称）動作パラメータに集まるはずである。しかしながら、本明細書中に示されるように、これは、現実世界の動作では起こらない。

２）１つまたは複数のＧＴにそのパワー出力（ＭＷ）をそれぞれのパワー出力（ＭＷ）と公称パワー出力（Ｐ５０のパワー出力）の値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、その調整中、ＮＯ_x値をモデル化すること。ＮＯ_x値をモデル化することは、１つまたは複数のＧＴがそのパワー出力を調整している間に、すなわち定常状態動作前に行うことができる。本明細書中に説明されるように、このモデル化したＮＯ_x値は、パワー出力がスケールドパワー出力値に近づくように調整されている間に決定することができ、ＧＴを所望の状態により近づけるために１つまたは複数のＧＴの動作条件を繰り返し改善するために使用される。スケールドパワー出力値は、ゼロより大きくかつ１以下の数字であり得るパワースケールファクタを用いて得ることができる。すなわち、各ＧＴのパワー出力がいくらかの値（例えば、ｘＭＷ）だけ公称パワー出力と異なる場合、このプロセスは、各ＧＴにそのパワー出力をＧＴのパワー出力と公称出力した例えば０．７ｘとの間の差の割合に等しい値に一致させるように調整するように指令することを含む。本明細書中に示されるように、このプロセスは、各ＧＴの実際のＮＯｘ値をＰ５０のＮＯ_x値のより近くにするのを助ける可能性があるが、十分にこの目標を成功していない。さらに、このパワー出力調整は、その所望のレベルに対する上昇入口温度という別の問題に対処しない。

３）モデル化したＮＯｘ値（プロセス２）と、環境条件について予期されたＰ５０のＮＯ_x値と、放出スケールファクタ（例えば、パワースケールファクタと同様または異なるゼロと１以下との間の値）との間のその差（デルタＮＯ_x）に基づいて各ＧＴの動作条件を調整すること。デルタＮＯ_x値は、従来の手法を用いて各ＧＴについての（ＧＴの実際のパワー出力とＰ５０のパワー出力レベルにおけるパワー出力との間の差を表す）デルタパワー出力（ＭＷ）値へ変換することができる。このプロセスでは、Ｐ５０のパワー出力値から逸れる各ＧＴは、放出スケールファクタにより調整された（デルタＮＯ_x値から変換されるような）デルタパワー出力値の一定の割合によって調整された各ＧＴの動作条件を有し、それがこのＧＴについてのデルタパワー出力（ＭＷ）に近づく（そして到達またはほぼ到達する）ようになっている。この調整は、このＧＴについてのＰ５０のパワー出力／Ｐ５０のＮＯ_x特性にほぼ直交するパワー出力／ＮＯ_x空間内の線へ各ＧＴを移動させる。上述の概略的なプロセスは、本明細書中にさらに詳細に説明される。

以下の明細書において、その一部を構成し、本教示を実施できる特定の例示の実施形態の図示によって示された添付図面の参照が行われる。これらの実施形態は、当業者が本教示を実施することを可能にするように十分詳細に説明され、本教示の範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用されてもよく、変更が行われてもよいことを理解されたい。したがって、以下の説明は、例示に過ぎない。

図１は、様々な実施形態による制御システム１８を含むガスタービンエンジン（ＧＴ）１０の概略図を示す。様々な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２と、燃焼器１４と、圧縮機１２に駆動結合されたタービン１６と、コンピュータ制御システムまたはコントローラ１８とを備える。圧縮機１２への入口ダクト２０は、周囲空気、および場合によっては圧縮機１２へ噴射した水を流す。ダクト２０には、入口ダクト２０を通じて圧縮機１２の入口案内静翼（ＩＧＶ：ｉｎｌｅｔ ｇｕｉｄｅ ｖａｎｅ）２１の中に流れる周囲空気の圧力損失に寄与するダクト、フィルタ、スクリーン、または吸音デバイスを備えることができる。ガスタービンエンジン１０からの燃焼ガスは、排気ダクト２２を通じて向けられる。排気ダクト２２は、ガスタービンエンジン１０に背圧を引き起こす吸音材と放出制御デバイスとを備えることができる。入口圧力損失量および背圧は、入口ダクト２０および排気ダクト２２にコンポーネントを追加することにより、および／または塵または砂埃が詰まっている入口ダクト２０および排気ダクト２２のそれぞれの結果として経時的に変化し得る。様々な実施形態では、ガスタービンエンジン１０は、電力を発生させる発電機２４を駆動する。

例えばフリート内に１つまたは複数のガスタービンエンジン（ＧＴ）を備えることができる一組のＧＴを測定、分析および／または制御する様々な実施形態が説明される。これらの手法は２つ以上のＧＴと同様に単一のＧＴに適用されることが理解される。本明細書中に使用されるとき、用語「セット」は、１つまたは複数を意味し得ることがさらに理解されよう。

様々な実施形態では、複数の制御センサ２６は、ガスタービンエンジン１０の動作中に、ガスタービンエンジン１０、発電機２４、および／または周囲環境の様々な動作条件を検出する。多くの例では、複数の冗長な制御センサ２６は、同じ動作条件を測定することができる。例えば、冗長な温度制御センサ２６の群は、周囲温度、圧縮機排出温度、タービン排気ガス温度、および／またはガスタービンエンジン１０を通るガス流（図示せず）の他の動作温度を監視することができる。同様に、他の冗長の圧力制御センサ２６の群は、周囲圧力、圧縮機１２における静的および動的な圧力レベル、タービン１６の排気、および／またはガスタービンエンジン１０の他のパラメータを監視することができる。制御センサ２６には、限定するものではないが、流量センサ、圧力センサ、速度センサ、火炎検出器センサ、弁位置センサ、案内静翼角度センサ、および／またはガスタービンエンジン１０の動作中に様々な動作パラメータを検出するのに使用することができる任意の他のデバイスが含まれ得る。

本明細書中に使用されるとき、用語「パラメータ」は、ガスタービンエンジン１０内の定位置における温度、圧力、および／またはガス流量などのガスタービンエンジン１０の動作条件を定めるために使用することができる特性を指す。いくつかのパラメータは、測定されすなわち検出され直接知られ、一方、他のパラメータは、モデルによって計算されしたがって推定されおよび間接的に知られる。いくつかのパラメータは、最初にユーザによってコントローラ１８へ入力され得る。測定、推定、またはユーザ入力されたパラメータは、ガスタービンエンジン１０の所与の動作状態を表す。

燃料制御システム２８は、燃料供給源（図示せず）から燃焼器１４への燃料流量、一次燃料ノズルと二次燃料ノズル（図示せず）の間で分割された量、および燃焼器１４に流れ込む二次空気と混合される量を加減する。燃料制御システム２８は、燃焼器１４に使用するための燃料のタイプを選択することもできる。燃料制御システム２８は、別個のユニットであってもよく、またはコントローラ１８のコンポーネントであってもよい。

コントローラ（制御システム）１８は、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）と、少なくとも１つのメモリデバイス（図示せず）とを備えたコンピュータシステムとすることができき、これは、制御センサ２６の入力および人間のオペレータからの指令に少なくとも基づいてガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作を実行する。例えば、コントローラは、ガスタービンエンジン１０のモデルを含むことができる。コントローラ１８によって実行される動作は、燃焼器１４への燃料流量を加減すること等によってガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作パラメータの検出またはモデル化、動作境界のモデル化、動作境界モデルの適用、またはスケジューリングアルゴリズムの適用を含み得る。コントローラ１８は、ガスタービンエンジン１０の動作パラメータをガスタービンエンジン１０によって使用される動作境界モデルまたはスケジューリングアルゴリズムと比較して限定するものではないが入口温度などの制御出力を生成する。コントローラ１８によって生成された指令は、ガスタービンエンジン１０上の燃料アクチュエータ２７に燃料流量、燃料分割、および／または燃料供給源と燃焼器１４の間を流れた燃料のタイプを選択的に加減させることができる。他の指令は、アクチュエータ２９にＩＧＶ２１の相対位置を調整させる、入口抽気熱を調整させる、またはガスタービンエンジン１０に関する他の制御セッティングを作動させるように生成することができる。

動作パラメータは、全体的に、ガスタービンエンジン１０の定位置におけるかつ所与の動作状態における温度、圧力、およびガス流量などのガスタービンエンジン１０の動作条件を示す。いくつかの動作パラメータは、測定されすなわち検出され直接知られ、一方、他のパラメータは、モデルによって推定されおよび間接的に知られる。推定またはモデル化される動作パラメータは、推定された動作パラメータとも呼ばれ得、例えば、限定するものではないが、入口温度および／または排気温度を含むことができる。動作境界モデルは、ガスタービンエンジン１０の１つまたは複数の物理的境界によって定めることができ、したがって、各境界におけるガスタービンエンジン１０の最適条件の代表であり得る。さらに、動作境界モデルは、任意の他の境界または動作条件から独立であり得る。スケジューリングアルゴリズムは、ガスタービンエンジン１０に予め定められた限界内で動作させるようにタービン制御アクチュエータ２７、２９のための設定を決定するために使用することができる。典型的には、スケジューリングアルゴリズムは、最悪のシナリオから保護し、ある動作状態に基づいて固有の仮定を有する。境界制御はプロセスであり、これによってコントローラ１８などのコントローラは、タービン制御アクチュエータ２７、２９を調整してガスタービンエンジン１０を好ましい状態で動作させることができる
図２は、（図１に示した）ガスタービンエンジン１０の動作を制御するための（図１に示した）コントローラ１８とともに使用することができる制御アーキテクチャ２００の一例の概略図を示す。より具体的には、様々な実施形態では、制御アーキテクチャ２００は、コントローラ１８に実装することができ、モデルベースの制御（ＭＢＣ：ｍｏｄｅｌ−ｂａｓｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ）モジュール５６を備える。ＭＢＣモジュール５６は頑強で高忠実度のガスタービンエンジン１０の物理学ベースのモデルである。ＭＢＣモジュール５６は、測定状態を入力動作パラメータ４８として受信する。そのようなパラメータ４８は、限定するものではないが、周囲圧力および温度、燃料流量および温度、入口抽気熱、ならびに／または発電機パワー損失を含み得る。ＭＢＣモジュール５６は、公称入口温度５０（または公称動作状態４２８）を決定するために入力動作パラメータ４８をガスタービンモデルへ適用する。ＭＢＣモジュール５６は、本明細書中に記載されたように制御アーキテクチャ２００およびガスタービンエンジン１０の動作を可能にする任意のプラットフォームに実装することができる。

さらに、様々な実施形態では、制御アーキテクチャ２００は、ガスタービンエンジン１０のいくつかの動作パラメータを推定する適応リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ：ａｄａｐｔｉｖｅ ｒｅａｌ−ｔｉｍｅ ｅｎｇｉｎｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）モジュール５８を備える。例えば、一実施形態では、ＡＲＥＳモジュール５８は、制御アルゴリズムに使用するために制御センサ２６によって生成されるものように直接検出されない動作パラメータを推定する。ＡＲＥＳモジュール５８は、推定した条件および測定した条件が比較できるように測定される動作パラメータを推定もする。比較を使用してガスタービンエンジン１０の動作を中断することなくＡＲＥＳモジュール５８を自動的に調節する。

ＡＲＥＳモジュール５８は、限定するものではないが、周囲圧力および温度、圧縮機入口案内静翼位置、燃料流量、入口抽気熱流量、発電機パワー損失、入口および排気ダクト圧力損失、および／または圧縮機入口温度などの入力動作パラメータ４８を受信する。次いで、ＡＲＥＳモジュール５８は、限定するものではないが、排気ガス温度６２、圧縮機排出圧力、および／または圧縮機排出温度などの推定された動作パラメータ６０を生成する。様々な実施形態では、ＡＲＥＳモジュール５８は、例えば、計算された入口温度６４などの出力を生成するために入力動作パラメータ４８と組み合わせて推定された動作パラメータ６０をガスタービンモデルへの入力として使用する。

様々な実施形態では、コントローラ１８は、計算された入口温度５２を入力として受信する。コントローラ１８は、比較器７０を使用して計算された入口温度５２を称入口温度５０と比較し、それによって補正係数５４を生成する。補正係数５４は、補正入口温度６６を生成するためにＭＢＣモジュール５６において公称入口温度５０を調整するように使用される。コントローラ１８は、比較器７４を使用してＡＲＥＳモジュール５８からの制御出力およびＭＢＣモジュール５６からの制御出力を比較し、それによって差の値を発生する。次いで、この差の値は、ＡＲＥＳモジュール５８の制御モデルを連続的に調節しこれによってガスタービンエンジン１０の制御改善を助けるのに使用するために、カルマンフィルタ利得行列（図示せず）に入力されて、コントローラ１８へ供給される正規化された補正係数を生成する。代替実施形態では、コントローラ１８は、排気温度補正係数６８を入力として受信する。排気温度補正係数６８は、ＡＲＥＳモジュール５８内の排気温度６２を調整するために使用することができる。

図３は、コントローラ１８によって使用されるガスタービンエンジンのモデルを用いて統計的に有意な個数の図１のガスタービンエンジン１０の動作状態の確率論的シミュレーションを示すグラフである。このグラフは、ガスタービンエンジン１０のパワー出力対入口温度を示す。線３００は、複数のデータ点３０８についての線形回帰モデルである。線３０２は、データ点３０８に対応する９９％の予想間隔を示す。さらに、線３０４は、ガスタービンエンジン１０の公称または設計入口温度５０を示し、線３０６は、ガスタービンエンジン１０の公称または設計パワー出力を示す。様々な実施形態では、図３に示された確率論的シミュレーションは、８０個のユニットの入口温度のおおよその分散を示す。この分散は、ガスタービンエンジン１０のコンポーネント公差およびコントローラ１８および制御センサ２６の測定の不確実性に起因し得る。

実際のガスタービンエンジン１０の動作状態、例えば、入口温度および／または排気温度の変化を減少させるのを助けるガスタービンエンジン１０を調節する手法が本明細書中に説明され、これは、ガスタービンエンジン１０のパワー出力、放出、および寿命の変化の減少を助ける。本明細書中に説明した確率的制御手法は、取り付け中および様々な期間にガスタービンエンジン１０を調節する離散的なプロセスとして実施することができ、あるいは予め定められた間隔で定期的におよび／またはガスタービンエンジン１０の動作中連続的に実行するようにコントローラ１８内に実装することができる。これらの手法は、前述したように入口温度は推定したパラメータであるのでガスタービン入口温度を直接測定しない。しかしながら、これらの確率的制御手法は、ガスタービンエンジン１０の入口温度の強力なインジケータである直接測定したパラメータをもたらすことができ、ガスタービンエンジン１０の入口温度について改善された制御を可能にする。

図４は、様々な実施形態により行われる方法を例示する流れ図を示す。本明細書中に説明されるように、この方法は、コンピュータプログラム製品（例えば、非一時的なコンピュータプログラム製品）として実施された少なくとも１つの計算装置を用いて行う（例えば、実行する）ことができ、またはさもなければ以下のプロセスを含むことができる。

プロセスＰ１：一組のＧＴの各ＧＴ１０を、ＧＴ１０ごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベル（例えば、ターゲットを示した入口温度）へ指令する。本明細書中に示されるように、（ターゲットを示した入口温度に関する）ベース負荷は、測定した環境条件に対するパワー出力（ＭＷ）値および放出値に関連している。本明細書中にさらに示されるように、一組のＧＴの各ＧＴ１０をベース負荷レベルへ指令することに応じて、各ＧＴ１０は、公称パワー出力値（Ｐ５０のパワー出力）または公称放出値（Ｐ５０のＮＯ_x）の少なくとも１つを達成しない。様々な実施形態によれば、一組のＧＴの各ＧＴ１０を公称パワー出力値に一致させるようにそれぞれのパワー出力を調整するように指令するプロセスは、公称放出値に一致させることなくＧＴ１０ごとの実際の放出値をより公称放出値に近づける。

プロセスＰ２：一組のＧＴの各ＧＴ１０にそれぞれのパワー出力と公称パワー出力（Ｐ５０のパワー出力）の値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるようにそれぞれのパワー出力を調整するように指令し、（それぞれのパワー出力の調整中にまたはその後に）各ＧＴ１０についての放出値をモデル化する。場合によっては、実際の放出値をモデル化することは、各ＧＴ１０がそのパワー出力を（例えば、スナップショットとして徐々にまたは繰り返し）調整している間に、すなわち定常状態動作前に行われる。本明細書中に説明されるように、このモデル化した放出値は、各ＧＴ１０のパワー出力がスケールドパワー出力値に近づくように調整される間に（モデル化された更新値を用いて）決定することができ、（プロセスＰ３を参照して説明されるように）ＧＴ１０を所望の状態により近くづけるように各ＧＴ１０の動作条件を繰り返し改善するために使用される。モデル化した放出値は、プロセスＰ１からの知られているパワー出力値（ＭＷ）と、ＧＴ１０のフリートに存在する変化の量が与えられる公称（Ｐ５０）放出値からＧＴ１０の放出値（ＮＯ_x）の変化を説明する統計的モデルとに基づいて決定することができる。すなわち、プロセス２でモデル化された放出値は、その現在のパワー出力値（ＭＷ）からスケールドパワー出力値へのＧＴ１０の調整中（調整後）に統計的にモデル化されたＧＴ１０についての予期される放出値を表す。スケールドパワー出力値は、ゼロより大きくかつ１未満の数字であり得るパワースケールファクタを用いて得ることができる。すなわち、各ＧＴのパワー出力がいくらかの値（例えば、ｘＭＷ）だけ公称パワー出力と異なる場合、このプロセスは、各ＧＴにそのパワー出力をＧＴのパワー出力と公称出力した例えば０．６ｘまたは０．７ｘとの間の差の割合に等しい値に一致させるように調整するように指令することを含む。パワースケールファクタ（ＳＭＷ）は、別個のＭＷ／ＮＯ_x条件で動作させられるとき、どのようにＧＴ１０のフリートが実行するのか予測するために、１つまたは複数のモデリングプロセスを用いて生成することができる。様々な実施形態では、パワースケールファクタは、様々な条件の下で、特定のＧＴ１０の繰り返しの試験および／またはモデル化を用いて得ることができる。場合によっては、パワースケールファクタ（ＳＭＷ）は、ＧＴ１０のフリートについての所望の標準偏差に基づいて、例えば、１つまたは複数のモデルに基づいて選択され、パワースケールファクタは、ＧＴ１０が公称ＧＴのいくらかの標準偏差帯内のままであることを示す。様々な実施形態では、プロセスＰ２は、ＧＴ１０ごとに（過渡的状態中に、場合によっては繰り返しモデル化された、またはそれぞれのパワー出力の調整後にモデル化された）それぞれのモデル化した放出値と公称放出値との間の差を各ＧＴ１０についてのそれぞれのパワー出力値と環境条件値における公称パワー出力値との間の差に変換することをさらに含むことができる。

プロセスＰ３：それぞれのモデル化した放出値と、環境条件における公称放出値と、放出スケールファクタ（例えば、パワースケールファクタと同様または異なるゼロと１との間の値）との間の差に基づいて一組のＧＴの各ＧＴ１０の動作条件を調整すること。様々な実施形態によれば、各ＧＴ１０の動作条件を調整するプロセスは、放出スケールファクタにより調整されたそれぞれのパワー出力値と公称パワー出力値との間の差の一定の割合によって一組のＧＴの各ＧＴ１０の動作条件を調整することを含み、各ＧＴ１０のパワー出力がそれぞれの公称パワー出力値に近づく（そして場合によっては到達またはほぼ到達する）ようになっている。様々な実施形態によれば、放出スケールファクタ（例えば、０．７、０．８、０．９）によって調整されたそれぞれのパワー出力値と公称パワー出力値との間の差の一定の割合によって一組のＧＴの各ＧＴ１０の動作条件を調整することにより、各ＧＴ１０についての公称パワー出力／公称放出特性に直交するパワー出力対放出を表すグラフ空間内の線上へ各ＧＴ１０を一直線に合わせる。

プロセスＰ２中に得られる対応するＧＴ１０の実際の放出値の更新測定値に基づいて、プロセスＰ３を参照して説明したように、各ＧＴ１０の動作条件の調整は、繰り返し（例えば、２回以上）行うことができることが理解される。すなわち、過渡的な状態（例えば、定常状態でない）の測定値を用いることは、ＭＷ／ＮＯ_x空間内のそのターゲット位置に各ＧＴ１０をより近づけるために、動作条件の繰り返しの修正を可能にする。

図５〜図７は、（ＧＴ１０と同様の）ＧＴのセット（複数）を表すデータセットの一例を参照して、図４に説明したプロセスについてのパワー出力対放出（ＮＯ_x）のグラフを介してのグラフを示す。図５〜図６に示された全てのデータ点は、示された入口温度におけるパワー出力対放出（ＮＯ_x）を示し、ここで「示された」入口温度は、ＧＴ１０のコントローラによって表示されるまたはさもなければ出力される入口温度である。すなわち、「示された」入口温度は、必ずしも実際の入口温度ではないが（本明細書中に説明されるように、これは正確に測定することができない）、代わりに、入口温度は、ＧＴ１０のコントローラ（および関連した装置）によって推定される。

例えば図５中のこの例に示されるように、線ＧＬの中心点は、一組のＧＴの平均口温度（Ｔ４）の関数である。平均焼温度（Ｔ３．９）は、平均入口温度の関数であり、平均入口温度よりも大きい。平均入口温度が増加するにつれて、それは平均燃焼温度となり、より大きいパワー出力／ＮＯ_x値へ線ＧＬがずれることを意味し、一方、残りは線ＲＬに直交しており、これはベース負荷におけるセットの平均ＧＴについてのパワー出力／ＮＯ_x特性を定めることに本明細書中で留意されたい。２本の線は、ＢＬ境界線ＧＬと名付けられ、一組のＧＴの間の統計的変化を平均線ＲＬから２つのシグマ（Σ）へ定める。発明者は、線ＲＬに直交する所与の線に沿って測定するとき、線ＢＬは線ＲＬから実際の入口温度（Ｔ４）において＋／−１０度のスパンを示すことを実験的な試験を通じて発見した。図６は、ＲＬ（パワー出力／ＮＯ_x特性）および線ＢＬに直交する線に沿って、ＧＴのフリートについてのパワー出力／ＮＯ_x値の別個の例で平均Ｔ４（入口温度）についてのインジケータの追加を伴って図５のグラフを示す。この例における平均Ｔ４（Ｂ）および平均Ｔ４（Ｐ）は、それぞれＴ４＝２，４１０度ＦおよびＴ４＝２，４３０度Ｆにおけるフリートの例を示す。図６は、線ＰＬも示し、この線ＰＬは、パワー出力／ＮＯ_x特徴線と直交する入口温度（Ｔ４）「スイープ（ｓｗｅｅｐ）」または変化に沿った単一のＧＴの一例である。ＰＬは、変化する入口温度（Ｔ４）によってパワー出力／ＮＯ_xがどのように変化するのかを示す。

図７は、それぞれのモデル化した放出値と環境条件における公称放出値と間の差に基づくプロセスＰ３（図４）、すなわち、一組のＧＴにおける各ＧＴの動作条件の調整の３次元グラフを示す。すなわち、図７に示されるように、（適用された放出スケールファクタに従って変倍された）入口温度（Ｔ４）空間を横切るＧＬ平面（図５〜図６）によって定義されたＧＬ平面は、一組のＧＴが入口温度（Ｔ４）空間内で動作する場合のモデルを示す。すなわち、実際の入口温度（Ｔ４）は、一組のＧＴにおける各ＧＴについて直接測定することができないが、ＧＬ平面は、一組のＧＴ内のＧＴの入口温度の最も正確なモデルを表す。様々な実施形態によれば、プロセスＰ３は、放出スケールファクタにおけるそのそれぞれの測定した実際の放出値（ＮＯ_x値）と各ＧＴについての公称（平均）放出値（ＮＯ_x値）との間の差に基づいて各ＧＴの動作条件を調整することを含む。すなわち、様々な実施形態によれば、各ＧＴの動作条件は、そのパワー出力／ＮＯ_x値が２次元空間内のＧＬ（図５〜図６）および３次元空間内のＧＬ平面（図７）に交差するように調整される。公称（Ｐ５０）パワー出力／ＮＯｘ線とＧＬ平面の交差は、所望の平均の実際の入口温度（Ｐ４）の最も正確なモデルを表し、各ＧＴ１０をこのＧＬ平面に近づけるように調節することによって、入口温度の変化がフリートにわたって減少し、フリートの寿命を増加させる。

ＧＬ（およびＧＬ平面）は、ガスタービンの設計および建設の仕方の特性であり、パワー出力／ＮＯ_x空間において、その中心は、フリート内の特定のタイプのＧＴ１０についてのＰ５０のパワー出力とＰ５０のＮＯ_xの交差である。２次元空間（例えば、ＢＬ間の空間、図５〜図６）内のＧＬの長さは、所与のタイプのＧＴについてのＧＴからＧＴのハードウェアの変化（例えば、同じ仕様書の２つの機械の製造の物理的ばらつき）によって定められる。このＧＴ１０についてのパワー出力／ＮＯ_x値をＧＬ（およびＧＬ平面）と一直線に合わせるためにＧＴ１０の動作条件を変えることによって、実際の入口温度（Ｔ４）の変化は最小にされる。

様々な実施形態によれば、図５〜図７に示されたグラフは、ＧＴ１０の動作状態の変化（Δ動作状態）とともに実際の入口温度の変化（ΔＴ₄）についての解を与える式１〜式４から得ることができる。図示のように、式１〜式４は以下の通りである。

ここで、ステップ１＝プロセスＰ１、ステップ２＝プロセスＰ２、ステップ３＝プロセスＰ３、変数１＝ＧＴ１０上の外部センサ（例えば、メガワット出力）から測定することができる第１の性能変数、変数２＝ＧＴ１０上の外部センサから測定することができる（数１とは異なるが独立していない）第２の性能変数（例えば、放出）（例えば、排気温度、排気ガス流量など）、Ｓ_V1＝変数１についてのスケールファクタ（例えば、ＭＷスケールファクタ）、Ｓ_V2＝変数２についてのスケールファクタ（例えば、ＮＯ_xスケールファクタ）である。以下表１に示されるように、スケールファクタの例は、実際の入口温度、放出、メガワット出力などを操作するように様々な実施形態により選ぶことができる。本明細書中に示されるように、用語「ステップ１」、「ステップ２」、および「ステップ３」は、それぞれプロセスＰ１、Ｐ２、およびＰ３を指すために使用することができる。

表１のスケールファクタの例から明らかであるように、ＭＷについてのスケールファクタ（ステップ２、またはプロセスＰ２）およびＮＯ_x（ステップ３、またはプロセスＰ３）は、特定のＧＴ１０またはＧＴ１０のフリートについて所望の成果を高めるために、実験によるデータおよび／またはモデルベースのデータに従って選択することができる。例えば、目的がＭＷまたはＮＯ_xの変化を最小にすることである場合、スケールファクタは、「最小ＭＷ」または「ＮＯ_x最小」の交差が選択されるように選ぶことができる。（ＮＯ_xスケールファクタを増加させる）「最小ＭＷ」の箱から右への移動は、ＭＷおよび燃料の変化をＮＯｘおよびＴ４の変化と交換する。「バランスのとれた変化」と名付けられた帯は、４次元ＭＷ／ＮＯ_x／Ｔ４／燃料空間の最小領域を表す（図７）。１つのＧＴ１０の場合、ＮＯｘのスケールファクタが０．８７５であるところでＴ４の変化が最小である。そのような最小が生じる値は、ＧＴの燃焼器（例えば、乾燥した低ＮＯ_x燃焼器）のＮＯ_x対Ｔ４の特性の関数である。２つのスケールファクタ（ＭＷスケールファクタおよびＮＯ_xスケールファクタ）が適用される場合、０．４のＭＷスケールファクタは、前に開示した（非変倍の）手法とほぼ同等であり得る変化を与える。しかしながら、この例の表に見られるように、ＭＷスケールファクタとして０．７とＮＯ_xスケールファクタとして０．９２５の組み合わせは、ＧＴ１０のフリートについてＴ４の最小変化を与える。

様々な実施形態によれば、本明細書中に示された式１〜式４は、測定された過渡的な放出（プロセスＰ２）と環境条件における公称放出値との間の差に基づいてプロセスＰ１〜Ｐ３を繰り返し行うことを説明するために修正されてもよい。すなわち、各ＧＴ１０がそのターゲットパワー出力値および／または放出値に近づくとき、その現在の値（過渡的なＭＷおよび／または過渡的なＮＯ_x値）とターゲット値（例えば、Ｐ５０ＭＷ、Ｐ５０のＮＯ_x）との間の差は、誤差信号としての式の形態で表すことができる（例えば、誤差信号＝所望の状態₃−現在の状態₁であり、ただし、数字の指標はプロセスＰ１〜Ｐ３に相関する）。誤差信号がゼロに近づくとき、実際のＧＴ１０の動作条件とそのターゲットの動作条件との間の差は減少する（ただし、ゼロ誤差信号が望ましい）。

図８は、本明細書中に記載されたように、プロセスＰ１〜Ｐ３を受けるＧＴ（例えば、ＧＴ１０）についての誤差信号対ＭＷの推移の一例の例示的グラフを示す。Ｐ１によって強調表示されたデータ点は、低い（相対的）パワー出力（ＭＷ）に関連したより高い誤差信号を示し、Ｐ２によって強調表示されたデータ点は、パワー出力（ＭＷ）を増大させることによって少なくとも一部生成されたこの高い誤差信号におけるいくらかの補正を示す。しかしながら、この例では、プロセスＰ２は、ＧＴ１０のパワー出力をあまりに大きく増大させ、結果として比較的高い負の誤差信号値になる。しかしながら、データ点Ｐ２からデータ点Ｐ３への遷移は、望ましくない（例えば、低いまたは高い）誤差信号からゼロ誤差信号に向かう漸進的移動を可能にする本開示の様々な特徴を強調表示する。すなわち、本明細書中に説明したプロセスＰ２で得られる過渡的な放出値を用いて、ＧＴ１０についての誤差信号は、所望のレベル（例えば、０．０の許容可能な公差内）に到達するまで徐々に減少する。図８のこの例の描写は、本開示の様々な態様により、ＧＴ１０がその関連した誤差信号を最小にするように調整することができる一例を示しており、他の調整（例えば、より大きい負の誤差信号からより小さい正の信号へ、さらにより小さい負の誤差信号の調整）が可能であることが理解される。本明細書中の様々な実施形態により説明されるように、過渡的な測定値を利用してプロセスＰ２からＰ３へＧＴ１０を徐々に調整することを示すために、図８のグラフは誤差信号対放出（ＮＯ_x）について同様に示すことができと理解される。

図９は、少なくとも１つの計算装置８１４を介してＧＴ１０と結合されたコントローラ（制御システム１８）を説明する例示的な環境８０２を示す。本明細書中に説明されるように、制御システム１８は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）の制御に使用される任意の従来の制御システムコンポーネントを含むことができる。例えば、制御システム１８は、ＧＴ１０内の１つまたは複数のコンポーネントを作動させるために電気的コンポーネントおよび／または電気機械的コンポーネントを含むことができる。制御システム１８は、プロセッサ、メモリ、入出力、バス等などの従来のコンピュータ化されたサブコンポーネントを含むことができる。制御システム１８は、外部ソース（例えば、少なくとも１つの計算装置８１４）からの動作条件に基づいて機能を実行するように構成（例えば、プログラム）することができ、および／またはＧＴ１０のパラメータに基づいて事前にプログラムされた（符号化された）指令を含むことができる。

システム８０２は、制御システム１８およびＧＴ１０と（例えば、有線および／または無線で）接続された少なくとも１つの計算装置８１４を含むこともできる。様々な実施形態では、計算装置８１４は、例えば本明細書中に記載されたように流量計、温度センサ等などの複数の従来のセンサを介して、ＧＴ１０と動作可能に接続される。計算装置８１４は、例えば、従来の有線手段および／または無線手段を介して制御システム１８と通信可能に接続することができる。制御システム１８は、様々な実施形態による動作中にＧＴ１０を監視するように構成されている。

さらに、ユーザ８３６と通信する計算装置８１４が示されている。例えば、ユーザ８３６は、プログラマまたはオペレータであり得る。これらのコンポーネントと計算装置８１４の間の交信は、本出願の他のところで説明される。

本明細書中に示されるように、本明細書中に説明したプロセスのうちの１つまたは複数は、本明細書中に記載されたように、例えば、計算装置８１４などの少なくとも１つの計算装置によって実行することができる。他の場合には、これらのプロセスのうちの１つまたは複数は、コンピュータによって実施される方法に従って実施することができる。さらに他の実施形態では、これらのプロセスのうちの１つまたは複数は、少なくとも１つの計算装置（例えば、計算装置８１４）上でコンピュータプログラムコード（例えば、制御システム１８）を実行し、少なくとも１つの計算装置に本明細書中に説明した手法に従ってプロセスを実施させる、例えば少なくとも１つのＧＴ１０を調節させることによって実施することができる。

さらに詳細には、処理部１２２（例えば、１つまたは複数のプロセッサ）と、記憶部１２４（例えば、記憶階層）と、入出力（Ｉ／Ｏ）部１２６（例えば、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／またはデバイス）と、通信経路１２８とを備えた計算装置８１４が示されている。一実施形態では、処理部１２２は、記憶部１２４に少なくとも一部具体化される制御システム１８などのプログラムコードを実行する。プログラムコードを実行している間、処理部１２２は、データを処理することができ、この結果としてさらなる処理のために記憶部１２４および／またはＩ／Ｏ部１２６からデータを読み込むおよび／またはそこへ書き込むことができる。経路１２８は、計算装置８１４内の各部間に通信リンクを与える。Ｉ／Ｏ部１２６は１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスまたは記憶デバイスを備えることができ、これによってユーザ８３６は計算装置８１４と交信することを可能にしおよび／または１つまたは複数の通信デバイスはユーザ１３６および／またはＣＳ１３８が任意のタイプの通信リンクを用いて計算装置８１４と通信することを可能にする。この点で、制御システム１８は、人間および／またはシステムが制御システム１８と交信することを可能にするインターフェースのセット（例えば、グラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェース、および／またはそのようなもの）を管理することができる。

いずれにしても、計算装置８１４は、そこにインストールされたプログラムコード実行することができる１つまたは複数の汎用コンピュータ製品（例えば、計算装置）を備えることができる。本明細書中に使用されるとき、「プログラムコード」は、情報処理能力を有する計算装置に特定の機能を直接または以下の（ａ）別の言語、コード、または表記法への変換、（ｂ）異なる材料形態における再現、および／または（ｃ）解凍の任意の組み合わせの後に実行させる何らかの言語、コードまたは表記法における任意の指令の集合を意味することが理解される。この点で、制御システム１８は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組み合わせとして具体化することができる。いずれにしても、計算装置８１４の技術的効果は、本明細書中の様々な実施形態による少なくとも１つのＧＴ１０を調節することである。

さらに、制御システムは、モジュール１３２のセットを用いて実装することができる。この場合には、モジュール１３２は、制御システム１８によって使用されるタスクのセットを計算装置８１４が実行することを可能にすることができるとともに、制御システム１８の他の部分から離れて別個に展開および／または実施することができる。制御システム１８は、特殊用途の機械／ハードウェアおよび／またはソフトウェアを備えたモジュール１３２を含むことができる。それにもかかわらず、２つ以上のモジュールおよび／またはシステムは、そのそれぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアの一部／全部を共有することができることが理解される。さらに、本明細書中に説明した機能の一部は実施されなくてもよく、またはさらなる機能が計算装置８１４の一部として含まれてもよいことが理解される
計算装置８１４が複数の計算装置を備えるとき、各計算装置は、そこに具体化された制御システム１８の一部（例えば、１つまたは複数のモジュール１３２）だけを有することができる。しかしながら、計算装置８１４および制御システム１８は本明細書中に説明したプロセスを実行することができる様々な可能性のある同等のコンピュータシステムを代表するものに過ぎないことが理解される。この点で、他の実施形態では、計算装置８１４および制御システム１８によって与えられる機能は、汎用および／または専用のハードウェアとプログラムコードの任意の組み合わせまたはプログラムコードのない汎用および／または専用のハードウェアを備える１つまたは複数の計算装置によって少なくとも一部実行することができる。各実施形態において、ハードウェアおよびプログラムコードは、含まれていれば、それぞれ標準的なエンジニアリング技法およびプログラミング技法を用いて作製することができる。

それにもかかわらず、計算装置８１４が複数の計算装置を備えるとき、計算装置は、任意のタイプの通信リンクを介して通信することができる。さらに、本明細書中に説明したプロセスを実行する間、計算装置８１４は、任意のタイプの通信リンクを用いて１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれにしても、通信リンクは、様々なタイプの有線リンクおよび／または無線リンクの任意の組み合わせを備えることができ、１つまたは複数のタイプのネットワークの任意の組み合わせを備えることができ、および／または様々なタイプの伝送技法およびプロトコルの組み合わせを利用することができる。

本明細書中に述べられるように、制御システム１８は、計算装置８１４が少なくとも１つのＧＴ１０を制御および／または調節することを可能にする。制御システム１８は、本明細書中に説明した１つまたは複数の動作を実行するための論理を含むことができる。一実施形態では、制御システム１８は、上述の機能を実行するための論理を含むことができる。構造上、論理は、本明細書中に説明した機能を実行できるフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、または任意の他の特殊用途の機械構造などの様々な形態のいずれかをとることができる。論理は、ソフトウェアおよび／またはハードウェアなどの様々な形態のいずれかをとってもよい。しかしながら、例示のために、本明細書中に含まれた制御システム１８および論理は、特殊用途の機械として本明細書中に説明される。本明細書から理解されように、上述の各機能を含むように論理は示されるが、添付の特許請求の範囲に挙げられた本発明の教示に従って全ての機能が必要というわけではない。

様々な実施形態では、制御システム１８は、本明細書中に記載されたように１つまたは複数のＧＴ１０の動作パラメータを監視するように構成することができる。さらに、制御システム１８は、本明細書中に説明した制御機能および／または調節機能を実現するために、動作パラメータを修正するように１つまたは複数のＧＴ１０を指令するように構成される。

本明細書中に図示し説明した流れ図では、図示されていないが、他のプロセスが実行されてもよく、プロセスの順序は様々な実施形態により並べ替えられてもよいことが理解される。さらに、中間プロセスが、１つまたは複数の説明したプロセスの間に実行されてもよい。本明細書中に図示し説明したプロセスの流れは、様々な実施形態の限定と解釈されるべきでない。

いずれの場合でも、例えば、制御システム１８を含む本発明の様々な実施形態の技術的効果は、本明細書中に記載されたように、１つまたは複数のＧＴ１０を制御および／または調節することである。

様々な実施形態では、互いに「結合される」と説明された構成要素は、１つまたは複数のインターフェースに沿って接合することができる。いくつかの実施形態では、これらのインターフェースは、別個のコンポーネント同士の間に接合を備えることができ、他の場合には、これらのインターフェースは、固体でおよび／または集積的に形成された相互接続を含むことができる。すなわち、場合によっては、互いに「結合」されたコンポーネントは、単一の連続部材を定めるように同時に形成されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、コンポーネントに結合されたこれらは、別個の部材として形成されてもよく、後で知られているプロセス（例えば、締結、超音波溶接、接着）を通じて接合されてもよい。

要素または層は、別の要素または層の「上」にある、「と係合される」、「と接続される」、または「と結合される」と呼ばれるとき、要素または層は、他の要素または層の直接上にあって、それと直接係合されても、それと直接接続されても、またはそれと直接結合されてもよく、あるいは要素または層の介在が存在してもよい。対照的に、要素が別の要素または層の「直接上にある」、「と直接係合される」、「と直接接続される」、または「と直接結合される」と呼ばれるとき、介在する要素または層の存在がない可能性がある。要素間の関係を説明するのに使用される他の単語（例えば、「間に」と「直接間に」、「隣接して」と「直接隣接して」など）は、同様のやり方で解釈されるべきである。本明細書中に使用されるとき、用語「および／または」は、関連して挙げられた項目の１つまたは複数の組み合わせのいずれかまたは全てを含む。

本明細書中に使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、本開示の限定であることが意図されない。本明細書中に使用されるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上他のものを明らかに示すのでない限り、複数形も含むことが意図される。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書に使用されるとき、挙げた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／またはコンポーネントの存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、コンポーネント、および／またはそれらのグループの存在または追加を除外しないことをさらに理解されよう。

本明細書は、例を用いて本発明を最良の形態を含めて開示するとともに、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど本発明を当業者が実施することも可能にする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思い付く他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。

１０ ガスタービンエンジン
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン
１８ コントローラ
２０ ダクト
２１ 入口案内静翼、ＩＧＶ
２２ 排気ダクト
２４ 発電機
２６ 制御センサ
２７ アクチュエータ
２８ 燃料制御システム
２９ タービン制御アクチュエータ
２９ アクチュエータ
４８ 入力動作パラメータ
５０ 公称入口温度
５０ 計算された入口温度
５２ 入口温度
５４ 補正係数
５６ モデルベース制御ＭＢＣモジュール
５８ 最適リアルタイムエンジンシミュレーションＡＲＥＳモジュール
６０ 動作パラメータ
６２ 排気ガス温度
６４ 入口温度
６６ 補正入口温度
６８ 排気温度補正係数
７０ 比較器
１２２ 処理部
１２４ 記憶部
１２６ 入出力Ｉ／Ｏ部
１２８ 経路
１３２ モジュール
１３６ ユーザ
１３８ ＣＳ
２００ 制御アーキテクチャ
３００ 線
３０２ 線
３０４ 線
３０６ 線
３０８ データ点
４２８ 公称動作状態
８０２ システム
８１４ 計算装置
８３６ ユーザ

Claims (10)

1. 一組のガスタービン（ＧＴ）（１０）を調節するように構成された少なくとも１つの計算装置（８１４）を備えたシステム（８０２）であって、
   少なくとも１つの計算装置（８１４）は、
   前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）を、ＧＴ（１０）ごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令することと、
   前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）にそれぞれのパワー出力を前記それぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、前記それぞれのパワー出力の前記調整中にＧＴ（１０）ごとの実際の放出値を測定することと、
   それぞれの測定した前記実際の放出値と前記環境条件における公称放出値と放出スケールファクタとの間の差に基づいて前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）の動作条件を調整することと
   を含む動作を行うことによって一組のガスタービン（ＧＴ）（１０）を調節するように構成されている、システム（８０２）。
2. 前記ベース負荷レベルは、前記測定した環境条件に対するパワー出力値および放出値に関連し、前記スケールドパワー出力値は、パワースケールファクタを用いて得られる、請求項１記載のシステム（８０２）。
3. 前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）を前記ベース負荷レベルへ指令することに応じて、各ＧＴ（１０）は、前記公称パワー出力値または前記公称放出値の少なくとも１つを達成しない、請求項１記載のシステム（８０２）。
4. 前記少なくとも１つの計算装置（８１４）は、各ＧＴ（１０）についての前記それぞれの測定した実際の放出値と前記公称放出値との間の差を各ＧＴ（１０）についての前記環境条件値におけるそれぞれのパワー出力値と前記公称パワー出力値との間の差に変換するようにさらに構成されている、請求項１記載のシステム（８０２）。
5. 各ＧＴ（１０）の前記動作条件を前記調整することは、各ＧＴ（１０）の前記パワー出力がそれぞれの公称パワー出力値に近づきそして到達するように前記それぞれのパワー出力値と前記公称パワー出力値との間の差の一定の割合によって前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）の前記動作条件を調整することを含む、請求項４記載のシステム（８０２）。
6. 前記それぞれのパワー出力値と前記公称パワー出力値との間の差の一定の割合によって前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）の前記動作条件を前記調整することによって、前記各ＧＴ（１０）についての公称パワー出力／公称放出特性に直交するパワー出力対放出を表すグラフ空間内の線（３００、３０２、３０４、３０６）に各ＧＴ（１０）を一直線に合わせる、請求項５記載のシステム（８０２）。
7. 前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）を前記それぞれのパワー出力と前記公称パワー出力値との間の差の割合に等しい前記スケールドパワー出力値に一致させるようにそれぞれのパワー出力を調整するように前記指令することによって、前記公称放出値に一致させることなくＧＴ（１０）ごとの実際の放出値を前記公称放出値により近づける、請求項１記載のシステム（８０２）。
8. 少なくとも１つの計算装置（８１４）を用いて行われる一組のガスタービン（ＧＴ）（１０）を調節するコンピュータによって実施される方法であって、
   前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）を、ＧＴ（１０）ごとに測定した環境条件に基づいてベース負荷レベルへ指令するステップと、
   前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）にそれぞれのパワー出力を前記それぞれのパワー出力と公称パワー出力値との間の差の割合に等しいスケールドパワー出力値に一致させるように調整するように指令し、前記それぞれのパワー出力の調整中にＧＴ（１０）ごとの実際の放出値を測定するステップと、
   前記それぞれの測定した実際の放出値と前記環境条件における公称放出値との間の差に基づいて前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）の動作条件を調整するステップと
   を含む方法。
9. 前記ベース負荷レベルは、前記測定した環境条件に対するパワー出力値および放出値に関連し、前記スケールドパワー出力値は、パワースケールファクタを用いて得られる、請求項８記載の方法。
10. 前記一組のＧＴ（１０）の各ＧＴ（１０）を前記ベース負荷レベルへ指令することに応じて、各ＧＴ（１０）は、前記公称パワー出力値または前記公称放出値の少なくとも１つを達成しない、請求項９記載の方法。