JP2017145701A - Gas turbine control device, gas turbine control method, and gas turbine - Google Patents

Gas turbine control device, gas turbine control method, and gas turbine Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas turbine control device, a gas turbine control method, and a gas turbine capable of performing an appropriate control in response to a scale of risk of over-speed of the gas turbine while establishing both reduction in risk of over-speed and a prevention of flame failure at the time of load blockage.SOLUTION: A gas turbine control device comprising a compressor for generating compressed air, a combustor for igniting fuel under application of compressed air to generate combustion gas, a turbine constituted to be driven with combustion gas and a regulating valve for regulating a flow rate of extraction steam extracted from the compressor is constituted in such a way that the regulating valve is opened when the load of the gas turbine is blocked and an opening of the regulating valve is controlled on the basis of an index having correlation with an output of the gas turbine just before the time of load blockage of the gas turbine.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、ガスタービンの制御装置および制御方法、並びにガスタービンに関する。   The present disclosure relates to a control apparatus and control method for a gas turbine, and a gas turbine.

一般に、ガスタービンでは、負荷運転中に負荷を切り離す運用(負荷遮断)を実施することがある。負荷遮断に際しては、負荷遮断後に燃焼器において失火が発生せず、且つ、タービン回転数が過回転とならないような制御が要求される。   Generally, in a gas turbine, there is a case where an operation (load interruption) for separating a load is performed during a load operation. When the load is interrupted, control is required so that no misfire occurs in the combustor after the load is interrupted, and the turbine speed does not become excessive.

例えば、特許文献1には、燃焼安定性を維持し得るパイロット比と燃空比の限界バランスを示す燃焼維持限界情報から求めた目標とすべき燃空比を実現するための燃料指令値(最低燃料指令)を算出し、燃料流量指令と最低燃料指令とのうち高値に基づいて燃料弁開度を決定することが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a fuel command value (minimum value for realizing a target fuel / air ratio obtained from combustion maintenance limit information indicating a limit balance between a pilot ratio and a fuel / air ratio that can maintain combustion stability. It is disclosed that the fuel valve opening is determined based on a high value of the fuel flow rate command and the minimum fuel command.

また、特許文献2には、ガスタービンの負荷遮断時、圧縮機から圧縮空気を抽気する抽気弁を全開となるように制御し、圧縮機の入口案内翼が中間開度となるように入口案内翼を閉側へ制御することが記載されている。   Further, in Patent Document 2, when the load of the gas turbine is shut off, the extraction valve for extracting compressed air from the compressor is controlled to be fully opened, and the inlet guide vanes of the compressor have an intermediate opening degree. It is described that the wing is controlled to the closed side.

特開2011−85105号公報JP 2011-85105 A 特開2010−216441号公報JP 2010-216441 A

しかしながら、特許文献1に記載されるガスタービンの制御は、安定燃焼性を維持するために必要な最低燃料流量に基づいて燃料弁開度を決定するものであり、かかる構成のみによって、負荷遮断時において過回転のリスク低減と失火防止とを両立することが難しい場合がある。   However, the control of the gas turbine described in Patent Document 1 determines the fuel valve opening based on the minimum fuel flow rate necessary for maintaining stable combustibility. In some cases, it is difficult to achieve both reduction in the risk of overspeed and prevention of misfire.

また、特許文献2に記載されるガスタービンでは、負荷遮断時、ガスタービンの過回転のリスクの大きさにかかわらず、圧縮機から圧縮空気を抽気する抽気弁を全開となるように制御している。このため、過回転を防止するために必要な程度以上に抽気してしまい、例えばガスタービン高温部の冷却のために圧縮空気を利用しているような場合に、ガスタービン高温部の冷却が不十分になってしまうことが考えられる。   Further, in the gas turbine described in Patent Document 2, when the load is shut off, the extraction valve for extracting compressed air from the compressor is controlled to be fully opened regardless of the risk of over-rotation of the gas turbine. Yes. For this reason, the air is extracted more than necessary to prevent over-rotation. For example, when compressed air is used to cool the gas turbine hot section, the gas turbine hot section is not cooled. It may be enough.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも幾つかの実施形態は、負荷遮断時において過回転のリスク低減と失火防止とを両立しながら、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて適切な制御を行うことができるガスタービンの制御装置および制御方法、並びにガスタービンを提供することを目的とする。   In view of the above-described circumstances, at least some embodiments of the present invention are suitable according to the magnitude of the risk of over-rotation of the gas turbine while simultaneously reducing the risk of over-rotation and preventing misfire at the time of load interruption. It is an object of the present invention to provide a gas turbine control device and control method, and a gas turbine capable of performing simple control.

(1)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るガスタービンの制御装置は、
圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、前記圧縮機から抽気される抽気空気の流量を調整する調整弁と、を備えたガスタービンの制御装置であって、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記調整弁を開くとともに、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力と相関のある指標に基づいて前記調整弁の開度を制御するように構成される。
(1) A gas turbine control device according to at least some embodiments of the present invention includes:
A compressor for generating compressed air; a combustor for generating combustion gas by burning fuel using the compressed air; a turbine configured to be driven by the combustion gas; and the compression A control valve for adjusting the flow rate of the extraction air extracted from the machine, and a control device for the gas turbine,
When the load of the gas turbine is cut off, the adjustment valve is opened, and the opening of the adjustment valve is controlled based on an index correlated with the output of the gas turbine immediately before the load cut off of the gas turbine. .

上記(1)の構成によれば、ガスタービンの負荷遮断時に調整弁を開くことで、圧縮機からの抽気空気の流量が増加するので、燃焼器に供給される圧縮空気の流量が減少する。これにより、燃焼器における燃空比が高くなり、過回転を抑制しながら燃焼器での失火を防止できる。なお、燃空比とは、燃焼器に供給される圧縮空気に対する燃料の比率である。
ところで、負荷遮断直前のガスタービン出力が大きいほど、負荷遮断時にガスタービンが過回転に陥るリスクが大きくなる。この点、上記(1)の構成では、ガスタービンの負荷遮断直前におけるガスタービン出力と相関のある指標に基づいて調整弁の開度を制御するようにしたので、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁の開度制御を適切に行うことができる。
According to the configuration of (1) above, the flow rate of the compressed air supplied to the combustor decreases because the flow rate of the extracted air from the compressor increases by opening the regulating valve when the load of the gas turbine is shut off. Thereby, the fuel-air ratio in a combustor becomes high, and misfire in a combustor can be prevented, suppressing an overspeed. The fuel / air ratio is the ratio of fuel to compressed air supplied to the combustor.
By the way, the larger the gas turbine output immediately before the load is interrupted, the greater the risk that the gas turbine will over-rotate when the load is interrupted. In this regard, in the configuration of (1) above, since the opening degree of the regulating valve is controlled based on an index that correlates with the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine, the risk of over-rotation of the gas turbine is reduced. The opening degree of the regulating valve can be appropriately controlled according to the size.

(2)幾つかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標の増加に伴って前記調整弁の前記開度を大きくするように構成される。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The load opening of the gas turbine is configured to increase the opening of the regulating valve as the index increases.

例えば、ガスタービンの負荷遮断前に高出力で運転している場合、負荷遮断時の回転数上昇は大きく、過回転のリスクは大きくなる。この場合、上記(2)の構成によれば、回転数の大幅上昇に対応し得るように、調整弁は比較的大きな開度で開かれ、圧縮機からの抽気量は多くなる。そのため、失火しないような燃空比を維持しながら負荷運転時に比べて燃料流量を大幅に低減することも可能となる。これにより、燃焼器で生成されタービンに流入する燃焼ガスのエネルギーを大幅に低減することができ、負荷遮断後の過回転を確実に防止できる。
一方、ガスタービンの負荷遮断前に低出力で運転している場合、負荷遮断時の回転数上昇は小さく、過回転のリスクは小さい。この場合、回転数の上昇幅は小さいため、調整弁は比較的小さな開度で開かれ、圧縮機からの抽気量は少ない。これにより、ガスタービンの運転状態の急激な変化を回避しながら、負荷遮断後の過回転を防止できる。
For example, when the gas turbine is operated at a high output before the load is cut off, the increase in the number of revolutions at the time of load cut is large, and the risk of overspeeding is increased. In this case, according to the configuration of (2) above, the adjustment valve is opened with a relatively large opening so as to cope with a significant increase in the rotational speed, and the amount of extraction from the compressor increases. Therefore, it is possible to significantly reduce the fuel flow rate as compared with the load operation while maintaining a fuel-air ratio that does not cause misfire. Thereby, the energy of the combustion gas produced | generated with a combustor and flowing into a turbine can be reduced significantly, and the excessive rotation after load interruption can be prevented reliably.
On the other hand, when the gas turbine is operated at a low output before the load is cut off, the increase in the number of revolutions at the time of load cut is small, and the risk of overspeed is small. In this case, since the increase range of the rotation speed is small, the adjustment valve is opened with a relatively small opening, and the amount of bleed from the compressor is small. As a result, it is possible to prevent over-rotation after load interruption while avoiding a sudden change in the operating state of the gas turbine.

(3)幾つかの実施形態では、上記(1)又は(2)の構成において、
前記指標が、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力、または、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記圧縮機の入口案内翼の開度である。
(3) In some embodiments, in the above configuration (1) or (2),
The index is the output of the gas turbine immediately before the load interruption of the gas turbine or the opening degree of the inlet guide blade of the compressor immediately before the load interruption of the gas turbine.

上記(3)の構成によれば、ガスタービンの出力そのものの値、または、ガスタービンの出力に相関のある入口案内翼の開度を指標として用いることにより、過回転リスクの大きさに応じた調整弁の開度制御を精度よく行うことができる。   According to the configuration of the above (3), the value of the output of the gas turbine itself or the opening degree of the inlet guide vane correlated with the output of the gas turbine is used as an index, so that it corresponds to the magnitude of the overspeed risk. It is possible to accurately control the opening degree of the regulating valve.

(4)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(3)の何れかの構成において、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標に応じて前記調整弁の開度を算出する弁開度算出部と、
前記弁開度算出部で算出された前記開度を大気温度により補正するように構成された弁開度補正部と、を備える。
(4) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (3),
A valve opening calculation unit that calculates the opening of the adjustment valve according to the index when the load of the gas turbine is interrupted;
A valve opening degree correction unit configured to correct the opening degree calculated by the valve opening degree calculation unit by an atmospheric temperature.

通常、大気温度によって圧縮機に流入する空気の質量流量は変化するので、上記(4)の構成のように弁開度算出部で算出された開度を大気温度により補正することで、大気温度によらず、過回転リスクに応じた所望の質量流量の抽気空気を圧縮機から排出することができる。   Normally, since the mass flow rate of air flowing into the compressor changes depending on the atmospheric temperature, the atmospheric temperature is corrected by correcting the opening calculated by the valve opening calculation unit with the atmospheric temperature as in the configuration of (4) above. Regardless of this, the extraction air having a desired mass flow rate corresponding to the risk of over-rotation can be discharged from the compressor.

(5)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(4)の何れかの構成において、
前記ガスタービンの高温部の温度測定値に対応した前記調整弁の要求開度と、前記指標に基づいて決定された前記調整弁の前記開度と、のうち最小開度を選択するように構成された最小開度選択部をさらに備える。
(5) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (4),
The minimum opening degree is selected from the required opening degree of the regulating valve corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part of the gas turbine and the opening degree of the regulating valve determined based on the index. The minimum opening selection unit is further provided.

上記(5)の構成によれば、ガスタービンの運転に際して最も優先すべき事項の一つである高温部の冷却(例えばタービン翼の冷却)に必要な空気流量を確保した上で、過回転および失火を抑制することができる。   According to the configuration of (5) above, after ensuring the air flow rate necessary for cooling the high temperature part (for example, cooling of the turbine blades), which is one of the most prioritized matters in the operation of the gas turbine, Misfire can be suppressed.

(6)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(5)の何れかの構成において、
前記調整弁は、前記抽気空気を前記圧縮機の吸気側に返送する循環ラインに設けられた循環弁、または、前記圧縮機からの前記抽気空気の前記タービンへの供給量を調節するための少なくとも一つの抽気弁のうち少なくとも何れかである。
(6) In some embodiments, in any one of the above configurations (1) to (5),
The regulating valve is a circulation valve provided in a circulation line for returning the extracted air to the intake side of the compressor, or at least for adjusting a supply amount of the extracted air from the compressor to the turbine It is at least one of one bleed valve.

(7)幾つかの実施形態では、上記(1)乃至(6)の何れかの構成において、
複数の前記調整弁の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁とは独立して制御するように構成される。
(7) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (6) above,
Each of the plurality of regulating valves is configured to control the opening / closing timing and the opening degree independently of the other regulating valves.

上記(7)の構成によれば、調整弁が複数設けられる場合、それぞれの調整弁の開閉タイミング及び開度が他の調整弁とは独立して制御されるので、ガスタービンの負荷遮断時の対応によるガスタービンの運転への影響を最小限に抑えることができる。   According to the configuration of the above (7), when a plurality of regulating valves are provided, the opening / closing timing and the opening degree of each regulating valve are controlled independently of the other regulating valves. The influence on the operation of the gas turbine due to the response can be minimized.

(8)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るガスタービンは、
圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記圧縮機から抽気される抽気空気の流量を調整する調整弁と、
前記調整弁の開度を制御するように構成された、上記(1)乃至(7)の何れかの制御装置と、
を備える。
(8) A gas turbine according to at least some embodiments of the present invention includes:
A compressor for generating compressed air;
A combustor for combusting fuel using the compressed air to generate combustion gas;
A turbine configured to be driven by the combustion gas;
An adjustment valve for adjusting the flow rate of the extracted air extracted from the compressor;
The control device according to any one of (1) to (7), configured to control an opening degree of the regulating valve;
Is provided.

上記(8)の構成によれば、過回転を抑制しながら燃焼器での失火を防止でき、且つ、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁の開度制御を適切に行うことができる制御装置を備えているので、信頼性の高いガスタービンを提供することができる。   According to the configuration of (8) above, misfire in the combustor can be prevented while suppressing overspeed, and the opening degree of the regulating valve is appropriately controlled according to the risk of overspeed of the gas turbine. Since the control apparatus which can be provided is provided, a reliable gas turbine can be provided.

(9)本発明の少なくとも幾つかの実施形態に係るガスタービンの制御方法は、
圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、前記圧縮機から抽気する抽気空気の流量を調整する調整弁と、を備えたガスタービンの制御方法であって、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記調整弁を開くとともに、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力と相関のある指標に基づいて前記調整弁の開度を制御する。
(9) A gas turbine control method according to at least some embodiments of the present invention includes:
A compressor for generating compressed air; a combustor for generating combustion gas by burning fuel using the compressed air; a turbine configured to be driven by the combustion gas; and the compression A control method for a gas turbine comprising: an adjustment valve for adjusting a flow rate of the extraction air extracted from the machine,
When the load of the gas turbine is cut off, the adjustment valve is opened, and the opening degree of the adjustment valve is controlled based on an index correlated with the output of the gas turbine immediately before the load cut off of the gas turbine.

上記(9)の方法によれば、ガスタービンの負荷遮断時に調整弁を開くことで、圧縮機からの抽気空気の流量が増加するので、燃焼器に供給される圧縮空気の流量が減少する。これにより、燃焼器における燃空比が高くなり、過回転を抑制しながら燃焼器での失火を防止できる。
また、ガスタービンの負荷遮断直前におけるガスタービン出力と相関のある指標に基づいて調整弁の開度を制御するようにしたので、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁の開度制御を適切に行うことができる。
According to the above method (9), the flow rate of the compressed air supplied to the combustor is reduced because the flow rate of the extracted air from the compressor is increased by opening the regulating valve when the load of the gas turbine is shut off. Thereby, the fuel-air ratio in a combustor becomes high, and misfire in a combustor can be prevented, suppressing an overspeed.
In addition, since the opening of the regulator valve is controlled based on an index that correlates with the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine, the regulator valve is opened according to the risk of over-rotation of the gas turbine. The degree control can be performed appropriately.

(10)幾つかの実施形態では、上記(9)の方法において、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標の増加に伴って前記調整弁の前記開度を大きくする。
(10) In some embodiments, in the method of (9) above,
When the load of the gas turbine is cut off, the opening degree of the regulating valve is increased as the index increases.

上記(10)の方法によれば、ガスタービンの出力と相関のある指標が大きい場合、調整弁を比較的大きな開度で開くことによって、燃焼器で生成されタービンに流入する燃焼ガスのエネルギーを大幅に低減することができ、負荷遮断後の過回転を確実に防止できる。これに対し、ガスタービンの出力と相関のある指標が小さい場合、調整弁は比較的小さな開度で開かれるので、ガスタービンの運転状態の急激な変化を回避しながら、負荷遮断後の過回転を防止できる。   According to the above method (10), when the index correlated with the output of the gas turbine is large, the energy of the combustion gas generated in the combustor and flowing into the turbine is reduced by opening the regulating valve at a relatively large opening. It can be greatly reduced, and over-rotation after load interruption can be reliably prevented. On the other hand, when the index correlated with the output of the gas turbine is small, the regulating valve is opened with a relatively small opening, so that overspeed after shutting off the load is avoided while avoiding a sudden change in the operating state of the gas turbine. Can be prevented.

(11)幾つかの実施形態では、上記(9)又は(10)の方法において、
前記指標が、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力、または、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記圧縮機の入口案内翼の開度である。
(11) In some embodiments, in the above method (9) or (10),
The index is the output of the gas turbine immediately before the load interruption of the gas turbine or the opening degree of the inlet guide blade of the compressor immediately before the load interruption of the gas turbine.

上記(11)の方法によれば、ガスタービンの出力そのものの値、または、ガスタービンの出力に相関のある入口案内翼の開度を指標として用いることにより、過回転リスクの大きさに応じた調整弁の開度制御を精度よく行うことができる。   According to the above method (11), the value of the output of the gas turbine itself or the opening degree of the inlet guide vane correlated with the output of the gas turbine is used as an index, so that the degree of over-rotation risk is met. It is possible to accurately control the opening degree of the regulating valve.

(12)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(11)の何れかの方法において、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標に応じて前記調整弁の開度を算出するステップと、
前記開度を算出するステップで算出された前記調整弁の前記開度を大気温度により補正するステップと、
を備える。
(12) In some embodiments, in any one of the above methods (9) to (11),
Calculating the opening of the regulating valve according to the index when the gas turbine is shut off from the load;
Correcting the opening of the regulating valve calculated in the step of calculating the opening by the atmospheric temperature;
Is provided.

上記(12)の方法によれば、ガスタービン出力と相関のある指標に基づいて算出された開度を大気温度により補正することで、大気温度によらず、過回転リスクに応じた所望の質量流量の抽気空気を圧縮機から排出することができる。   According to the method of (12) above, by correcting the opening calculated based on the index correlated with the gas turbine output by the atmospheric temperature, the desired mass corresponding to the over-rotation risk regardless of the atmospheric temperature. A flow of extracted air can be discharged from the compressor.

(13)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(12)の何れかの方法において、
前記ガスタービンの高温部の温度測定値に対応した前記調整弁の要求開度と、前記指標に基づいて決定された前記調整弁の開度と、のうち最小開度を選択するステップを備える。
(13) In some embodiments, in any one of the above methods (9) to (12),
Selecting a minimum opening among the required opening of the regulating valve corresponding to the temperature measurement value of the high temperature portion of the gas turbine and the opening of the regulating valve determined based on the index.

上記(13)の方法によれば、ガスタービンの運転に際して最も優先すべき事項の一つである高温部の冷却(例えばタービン翼の冷却)に必要な空気流量を確保した上で、過回転および失火を抑制することができる。   According to the method of (13) above, after ensuring the air flow rate necessary for cooling the high temperature part (for example, cooling of the turbine blades), which is one of the most priorities in the operation of the gas turbine, Misfire can be suppressed.

(14)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(13)の何れかの方法において、
前記調整弁は、前記抽気空気を前記圧縮機の吸気側に返送する循環ラインに設けられた循環弁、または、前記圧縮機からの前記抽気空気の前記タービンへの供給量を調節するための少なくとも一つの抽気弁のうち少なくとも何れかである。
(14) In some embodiments, in any one of the above methods (9) to (13),
The regulating valve is a circulation valve provided in a circulation line for returning the extracted air to the intake side of the compressor, or at least for adjusting a supply amount of the extracted air from the compressor to the turbine It is at least one of one bleed valve.

(15)幾つかの実施形態では、上記(9)乃至(14)の何れかの方法において、
複数の前記調整弁の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁とは独立して制御する。
(15) In some embodiments, in any one of the methods (9) to (14),
The opening / closing timing and the opening degree of each of the plurality of regulating valves are controlled independently of the other regulating valves.

上記(15)の方法によれば、調整弁が複数設けられる場合、それぞれの調整弁の開閉タイミング及び開度が他の調整弁とは独立して制御されるので、ガスタービンの負荷遮断時の対応によるガスタービンの運転への影響を最小限に抑えることができる。   According to the above method (15), when a plurality of regulating valves are provided, the opening / closing timing and opening degree of each regulating valve are controlled independently of the other regulating valves. The influence on the operation of the gas turbine due to the response can be minimized.

本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガスタービンの負荷遮断時に調整弁を開くことで、圧縮機からの抽気空気の流量が増加するので、燃焼器に供給される圧縮空気の流量が減少する。これにより、燃焼器における燃空比が高くなり、過回転を抑制しながら燃焼器での失火を防止できる。
また、ガスタービンの負荷遮断直前におけるガスタービン出力と相関のある指標に基づいて調整弁の開度を制御するようにしたので、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁の開度制御を適切に行うことができる。
According to at least some embodiments of the present invention, the flow rate of the compressed air supplied to the combustor is increased because the flow rate of the bleed air from the compressor is increased by opening the regulating valve when the load of the gas turbine is shut off. Decrease. Thereby, the fuel-air ratio in a combustor becomes high, and misfire in a combustor can be prevented, suppressing an overspeed.
In addition, since the opening of the regulator valve is controlled based on an index that correlates with the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine, the regulator valve is opened according to the risk of over-rotation of the gas turbine. The degree control can be performed appropriately.

一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す図である。It is a figure showing a schematic structure of a gas turbine concerning one embodiment. 一実施形態に係るガスタービンの制御装置の構成図である。It is a block diagram of the control apparatus of the gas turbine which concerns on one Embodiment. 一実施形態における調整弁の基本的な制御を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the basic control of the regulating valve in one Embodiment. ガスタービン出力と調整弁開度との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with a gas turbine output and an adjustment valve opening degree. 一実施形態の変形例における調整弁の基本的な制御を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows the basic control of the regulating valve in the modification of one Embodiment. IGV開度と調整弁開度との相関関係を示す図である。It is a figure which shows the correlation with an IGV opening and an adjustment valve opening. 他の実施形態における調整弁の制御を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows control of the regulating valve in other embodiment. さらに他の実施形態における調整弁の制御を示すブロック線図である。It is a block diagram which shows control of the regulating valve in other embodiment. 各調整弁の開閉タイミング及び開度を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the opening / closing timing and opening degree of each adjustment valve.

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Absent.

最初に、図1を例示しながら幾つかの実施形態に係るガスタービン1の全体構成について説明する。ここで、図1は、一実施形態に係るガスタービン1の概略構成を示す図である。   First, the overall configuration of the gas turbine 1 according to some embodiments will be described with reference to FIG. Here, FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a gas turbine 1 according to an embodiment.

幾つかの実施形態に係るガスタービン1は、圧縮空気を生成するための圧縮機3と、圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器4と、燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービン5と、を備える。
また、このガスタービン1は、圧縮機3から抽気される抽気空気の流量を調整する調整弁10と、をさらに備える。
A gas turbine 1 according to some embodiments includes a compressor 3 for generating compressed air, a combustor 4 for generating fuel gas by burning fuel using the compressed air, and driven by the combustion gas. A turbine 5 configured to be configured.
The gas turbine 1 further includes an adjustment valve 10 that adjusts the flow rate of the extracted air extracted from the compressor 3.

上記ガスタービン1において、圧縮機3に取り込まれた空気は、圧縮機車室内に設けられた入口案内翼2、複数の静翼及び動翼を通過して圧縮され、これによって高温高圧の空気(圧縮空気)が生成される。
燃焼器4には、燃料と、圧縮機3からの高温高圧の空気とが供給される。この燃焼器4では、燃焼器車室内で燃料および空気を混合して燃焼させることで燃焼ガスを発生させる。ガスタービン1の部分負荷運転時または全負荷運転時、燃焼器4に供給される燃料の流量はガスタービン1の運転状態や負荷などによって決定される。例えば燃料流量は、ガスタービン1の負荷、回転数(回転速度)、あるいは燃焼ガス温度の少なくとも何れかに基づいて決定される。
タービン5には燃焼器4からの燃焼ガスが導入される。この燃焼ガスが、タービン車室内に配置された複数の静翼及び動翼を通過することで、タービン車室および圧縮機車室を貫通するように設けられたロータが回転するようになっている。ガスタービン1が発電に用いられる場合には、ロータの回転によって、ロータに連結された発電機(不図示)で発電が行われる。
タービン5の下流側には、タービン車室に連通する排気ダクト6が接続されている。タービン5を駆動した後の排ガスは、排気ダクト6を通って外部へ排出されるようになっている。
In the gas turbine 1, the air taken into the compressor 3 is compressed by passing through the inlet guide blades 2, the plurality of stationary blades and the moving blades provided in the compressor casing, thereby causing high-temperature and high-pressure air (compression Air).
The combustor 4 is supplied with fuel and high-temperature and high-pressure air from the compressor 3. In the combustor 4, combustion gas is generated by mixing and burning fuel and air in the combustor cabin. During partial load operation or full load operation of the gas turbine 1, the flow rate of the fuel supplied to the combustor 4 is determined by the operation state of the gas turbine 1, the load, and the like. For example, the fuel flow rate is determined based on at least one of the load of the gas turbine 1, the rotational speed (rotational speed), and the combustion gas temperature.
The combustion gas from the combustor 4 is introduced into the turbine 5. The combustion gas passes through a plurality of stationary blades and moving blades arranged in the turbine casing, so that a rotor provided so as to penetrate the turbine casing and the compressor casing is rotated. When the gas turbine 1 is used for power generation, power is generated by a generator (not shown) connected to the rotor by rotation of the rotor.
An exhaust duct 6 communicating with the turbine casing is connected to the downstream side of the turbine 5. The exhaust gas after driving the turbine 5 is discharged to the outside through the exhaust duct 6.

上記ガスタービン1は、圧縮機3から抽気する少なくとも一つの抽気ライン20(20a〜20c)と、圧縮機3から抽気される抽気空気の流量を調整するための調整弁10と、をさらに備えている。   The gas turbine 1 further includes at least one extraction line 20 (20a to 20c) for extracting air from the compressor 3 and an adjusting valve 10 for adjusting the flow rate of the extracted air extracted from the compressor 3. Yes.

抽気ライン20は、冷却ライン21(21a〜21c)に接続されている。冷却ライン21は、抽気ライン20を介して圧縮機3からの抽気空気の少なくとも一部を、冷却用空気としてタービン5に導くように配設される。この冷却ライン21には、オリフィス22(22a〜22c)が設けられている。   The extraction line 20 is connected to the cooling line 21 (21a to 21c). The cooling line 21 is disposed so as to guide at least part of the extracted air from the compressor 3 to the turbine 5 as cooling air via the extraction line 20. The cooling line 21 is provided with orifices 22 (22a to 22c).

また、抽気ライン20は、循環ライン23又は排気ライン24(24a〜24c)の少なくとも一方に接続されている。
循環ライン23は、圧縮機3からの抽気空気の少なくとも一部を圧縮機3の入口側に返送するように配設される。
排気ライン24は、圧縮機3から抽気された空気の少なくとも一部をタービン5の下流側、すなわち図1では排気ダクト6に導くように配設される。
In addition, the extraction line 20 is connected to at least one of the circulation line 23 or the exhaust lines 24 (24a to 24c).
The circulation line 23 is disposed so as to return at least a part of the extracted air from the compressor 3 to the inlet side of the compressor 3.
The exhaust line 24 is arranged to guide at least a part of the air extracted from the compressor 3 to the downstream side of the turbine 5, that is, the exhaust duct 6 in FIG.

調整弁10は、循環ライン23に設けられた循環弁11、または、排気ライン24に設けられた抽気弁12(12a〜12c)の少なくとも何れかを含む。
循環弁11は、循環ライン23を通って圧縮機3の入口側に返送される抽気空気の循環量を調整するように構成される。
抽気弁12は、抽気ライン10の圧力を調節することによって、オリフィス22の前後差圧を調整し、タービン5に供給される冷却用空気の流量を調整するようになっている。
これらの循環弁11又は抽気弁12は、ガスタービン1の負荷遮断時、圧縮機3からの抽気流量を調整するための調整弁10として用いることもできる。なお、ガスタービン1の負荷運転時には、通常、循環弁11および抽気弁12(12a〜12c)は閉じられており、所定流量の冷却空気がオリフィス22を介してタービン5に送られるようになっている。この冷却空気の流量を変更する際には、循環弁11又は抽気弁12の少なくとも一方を開度制御することによって、冷却ライン21上のオリフィス22の前後差圧が変化してタービン5に供給される冷却用空気の流量が調節される。
The regulating valve 10 includes at least one of the circulation valve 11 provided in the circulation line 23 or the extraction valve 12 (12a to 12c) provided in the exhaust line 24.
The circulation valve 11 is configured to adjust the circulation amount of the extracted air that is returned to the inlet side of the compressor 3 through the circulation line 23.
The extraction valve 12 adjusts the flow rate of the cooling air supplied to the turbine 5 by adjusting the differential pressure across the orifice 22 by adjusting the pressure of the extraction line 10.
The circulation valve 11 or the extraction valve 12 can also be used as an adjustment valve 10 for adjusting the extraction flow rate from the compressor 3 when the load of the gas turbine 1 is interrupted. During the load operation of the gas turbine 1, the circulation valve 11 and the bleed valve 12 (12 a to 12 c) are normally closed, and a predetermined amount of cooling air is sent to the turbine 5 via the orifice 22. Yes. When changing the flow rate of the cooling air, the differential pressure across the orifice 22 on the cooling line 21 is changed and supplied to the turbine 5 by controlling the opening of at least one of the circulation valve 11 or the extraction valve 12. The flow rate of cooling air is adjusted.

図1に示す実施形態では、抽気ライン20は、圧縮機3の高圧段(出口側)から抽気する高圧抽気ライン20aと、圧縮機3の中圧段(中間)から抽気する中圧抽気ライン20bと、圧縮機3の低圧段(入口側)から抽気する低圧抽気ライン20cと、を含む。
また、冷却ライン21は、高圧抽気ライン20aに接続され、タービン5の高圧段(入口側)に空気を導入する高圧冷却ライン21aと、中圧抽気ライン20bに接続され、タービン5の中圧段(中間)に空気を導入する中圧冷却ライン21bと、低圧抽気ライン20cに接続され、タービン5の低圧段(出口側)に空気を導入する低圧冷却ライン21cと、を含む。これらの各冷却ライン21a〜21cには、それぞれ、高圧オリフィス22a、中圧オリフィス22b、低圧オリフィス22cが設けられている。
循環ライン23は、高圧抽気ライン20a、中圧抽気ライン20bおよび低圧抽気ライン20cの全てに接続されている。
排気ライン24は、高圧抽気ライン20aおよび高圧冷却ライン21aに接続された高圧排気ライン24aと、中圧抽気ライン20bおよび中圧冷却ライン21bに接続された中圧排気ライン24bと、低圧抽気ライン20cおよび低圧冷却ライン21cに接続された低圧排気ライン24cと、を含む。この場合、高圧排気ライン24a、中圧排気ライン24bおよび低圧排気ライン24cのそれぞれに、高圧抽気弁12a、中圧抽気弁12bおよび低圧抽気弁12cが設けられている。
In the embodiment shown in FIG. 1, the bleed line 20 includes a high pressure bleed line 20 a that bleeds from the high pressure stage (exit side) of the compressor 3 and an intermediate pressure bleed line 20 b that bleeds from the medium pressure stage (intermediate) of the compressor 3. And a low-pressure extraction line 20c that extracts air from the low-pressure stage (inlet side) of the compressor 3.
The cooling line 21 is connected to the high pressure bleed line 20 a and is connected to the high pressure cooling line 21 a that introduces air into the high pressure stage (inlet side) of the turbine 5 and the medium pressure bleed line 20 b. An intermediate pressure cooling line 21b that introduces air into the (middle) and a low pressure cooling line 21c that is connected to the low pressure extraction line 20c and that introduces air into the low pressure stage (outlet side) of the turbine 5 is included. Each of these cooling lines 21a to 21c is provided with a high-pressure orifice 22a, a medium-pressure orifice 22b, and a low-pressure orifice 22c.
The circulation line 23 is connected to all of the high pressure bleed line 20a, the medium pressure bleed line 20b, and the low pressure bleed line 20c.
The exhaust line 24 includes a high-pressure exhaust line 24a connected to the high-pressure extraction line 20a and the high-pressure cooling line 21a, an intermediate-pressure exhaust line 24b connected to the intermediate-pressure extraction line 20b and the intermediate-pressure cooling line 21b, and a low-pressure extraction line 20c. And a low-pressure exhaust line 24c connected to the low-pressure cooling line 21c. In this case, a high pressure bleed valve 12a, an intermediate pressure bleed valve 12b, and a low pressure bleed valve 12c are provided in each of the high pressure exhaust line 24a, the intermediate pressure exhaust line 24b, and the low pressure exhaust line 24c.

上述したようなガスタービン1では、負荷運転中に負荷を切り離す運用(負荷遮断)を実施することがある。この場合、負荷遮断後に、燃焼器4において失火せず、且つ、ガスタービン1の回転数がオーバースピードトリップ規定値(例えば110%)以下であれば、負荷遮断が適切に実施されたとみなせる。   In the gas turbine 1 as described above, an operation (load interruption) for separating the load may be performed during the load operation. In this case, after the load is interrupted, if the misfire does not occur in the combustor 4 and the rotation speed of the gas turbine 1 is equal to or less than the overspeed trip specified value (for example, 110%), it can be considered that the load is interrupted appropriately.

しかしながら、負荷遮断後における失火防止と過回転のリスク低減はトレードオフの関係にあり、これらを両立することが難しい場合がある。一般的なガスタービン1では、負荷遮断時、例えば燃焼器4への燃料を絞ることにより回転数の上昇を抑制する。すなわち、燃焼器4では、無負荷運転においてもガスタービン1の回転数が設定範囲内に維持されるような燃料流量に設定される。しかしながら、ガスタービン1によっては、過回転を抑制可能な程度の燃料流量に設定された場合、燃空比が大きくなりすぎて燃焼器4の失火によりガスタービン1が停止してしまう可能性がある。なお、燃空比とは、燃焼器4に供給される圧縮空気に対する燃料の比率である。通常、燃焼器4に供給される空気流量は、回転数と入口案内翼2の開度(IGV開度)で決まるが、圧縮機3はタービン5と同軸となっており、回転数で空気流量を操作することは難しい。一方、IGV開度は通常、負荷遮断時に全閉に制御されるが、既に入口案内翼2を通過して圧縮された空気は燃焼器4に投入されてしまう。そのため、燃焼器4の燃料流量を増加させずに燃空比を増大させることは難しい。   However, there is a trade-off relationship between prevention of misfire after load interruption and risk reduction of overspeed, and it may be difficult to achieve both. In the general gas turbine 1, when the load is cut off, for example, the fuel to the combustor 4 is throttled to suppress the increase in the rotational speed. That is, in the combustor 4, the fuel flow rate is set such that the rotational speed of the gas turbine 1 is maintained within the set range even in no-load operation. However, depending on the gas turbine 1, when the fuel flow rate is set so as to suppress over-rotation, the fuel / air ratio becomes too large, and the gas turbine 1 may stop due to misfire of the combustor 4. . The fuel / air ratio is the ratio of fuel to compressed air supplied to the combustor 4. Normally, the air flow rate supplied to the combustor 4 is determined by the rotational speed and the opening degree of the inlet guide vane 2 (IGV opening degree), but the compressor 3 is coaxial with the turbine 5, and the air flow rate at the rotational speed. It is difficult to operate. On the other hand, the IGV opening is normally controlled to be fully closed when the load is interrupted, but the air that has already been compressed after passing through the inlet guide vanes 2 is thrown into the combustor 4. Therefore, it is difficult to increase the fuel-air ratio without increasing the fuel flow rate of the combustor 4.

そこで、以下の実施形態では、負荷遮断時において過回転のリスク低減と失火防止とを両立し、さらにはガスタービン1の過回転のリスクの大きさに応じて適切な制御を行うことができる制御装置30について説明する。
図2は、一実施形態に係るガスタービン1の制御装置30の構成図である。
なお、以下の説明において、ガスタービン1の各部位については図1に示した符号を付している。
Therefore, in the following embodiment, control that can both reduce the risk of over-rotation and prevent misfire at the time of load interruption, and can perform appropriate control according to the magnitude of the over-rotation risk of the gas turbine 1. The device 30 will be described.
FIG. 2 is a configuration diagram of the control device 30 of the gas turbine 1 according to an embodiment.
In the following description, each part of the gas turbine 1 is denoted by the reference numerals shown in FIG.

図2に例示するように、幾つかの実施形態に係る制御装置30は、主としてガスタービン1の調整弁10の開度を制御するものであって、ガスタービン1の負荷遮断時、調整弁10を開くとともに、ガスタービン1の負荷遮断直前におけるガスタービン1の出力と相関のある指標(以下、出力指標と称する)に基づいて調整弁10の開度を制御するように構成される。
この制御装置30は、ガスタービン1の負荷遮断時、出力指標の増加に伴って調整弁10の開度を大きくするように構成されてもよい。
なお、出力指標として、ガスタービン1の負荷遮断直前におけるガスタービン出力、または、ガスタービン1の負荷遮断直前における圧縮機3の入口案内翼2の開度を用いてもよい。
As illustrated in FIG. 2, the control device 30 according to some embodiments mainly controls the opening degree of the regulating valve 10 of the gas turbine 1. When the load of the gas turbine 1 is interrupted, the regulating valve 10 is controlled. And the opening degree of the regulating valve 10 is controlled based on an index correlated with the output of the gas turbine 1 immediately before the load interruption of the gas turbine 1 (hereinafter referred to as an output index).
The control device 30 may be configured to increase the opening of the regulating valve 10 as the output index increases when the load of the gas turbine 1 is interrupted.
As the output index, the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine 1 or the opening degree of the inlet guide blade 2 of the compressor 3 immediately before the load interruption of the gas turbine 1 may be used.

上記構成によれば、ガスタービン1の負荷遮断時に調整弁10を開くことで、圧縮機3からの抽気空気の流量が増加するので、燃焼器4に供給される圧縮空気の流量が減少する。これにより、燃焼器4への燃料投入量を増加させることなく、燃焼器4における燃空比を高めることができ、過回転を抑制しながら燃焼器4での失火を防止できる。
ところで、負荷遮断直前のガスタービン出力が大きいほど、負荷遮断時にガスタービン1が過回転に陥るリスクが大きくなる。この点、上記構成では、ガスタービン1の負荷遮断直前における出力指標に基づいて調整弁10の開度を制御するようにしたので、ガスタービン1の過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。
According to the above configuration, the flow rate of the compressed air supplied to the combustor 4 decreases because the flow rate of the extracted air from the compressor 3 increases by opening the adjustment valve 10 when the load of the gas turbine 1 is shut off. Thereby, the fuel-air ratio in the combustor 4 can be increased without increasing the amount of fuel input to the combustor 4, and misfire in the combustor 4 can be prevented while suppressing over-rotation.
By the way, the larger the gas turbine output just before the load is interrupted, the greater the risk that the gas turbine 1 will over-rotate when the load is interrupted. In this regard, in the above configuration, since the opening degree of the regulating valve 10 is controlled based on the output index immediately before the load interruption of the gas turbine 1, the regulating valve is adjusted according to the risk of over-rotation of the gas turbine 1. 10 opening degree control can be performed appropriately.

例えば、ガスタービン1の負荷遮断前に高出力で運転している場合、負荷遮断時の回転数上昇は大きく、過回転のリスクは大きくなる。この場合、上記構成によれば、回転数の大幅上昇に対応し得るように、調整弁10は比較的大きな開度で開かれ、圧縮機3からの抽気量は多くなる。そのため、失火しないような燃空比を維持しながら負荷運転時に比べて燃料流量を大幅に低減することも可能となる。これにより、燃焼器4で生成されタービンに流入する燃焼ガスのエネルギーを大幅に低減することができ、負荷遮断後の過回転を確実に防止できる。
一方、ガスタービン1の負荷遮断前に低出力で運転している場合、負荷遮断時の回転数上昇は小さく、過回転のリスクは小さい。この場合、回転数の上昇幅は小さいため、調整弁10は比較的小さな開度で開かれ、圧縮機3からの抽気量は少ない。これにより、ガスタービン1の運転状態の急激な変化を回避しながら、負荷遮断後の過回転を防止できる。
For example, when the gas turbine 1 is operated at a high output before the load is cut off, the increase in the number of rotations at the time of load cut is large, and the risk of overspeeding is increased. In this case, according to the above configuration, the regulating valve 10 is opened with a relatively large opening so as to cope with a significant increase in the rotational speed, and the amount of air extracted from the compressor 3 increases. Therefore, it is possible to significantly reduce the fuel flow rate as compared with the load operation while maintaining a fuel-air ratio that does not cause misfire. Thereby, the energy of the combustion gas produced | generated by the combustor 4 and flowing into a turbine can be reduced significantly, and the excessive rotation after load interruption can be prevented reliably.
On the other hand, when the gas turbine 1 is operated at a low output before the load is cut off, the increase in the number of revolutions at the time of load cut is small, and the risk of overspeed is small. In this case, since the speed increase is small, the regulating valve 10 is opened with a relatively small opening, and the amount of air extracted from the compressor 3 is small. As a result, it is possible to prevent over-rotation after load interruption while avoiding a sudden change in the operating state of the gas turbine 1.

なお、上述した実施形態において、制御装置30は、負荷遮断時から設定時間(例えば数秒〜十数秒)が経過した後、調整弁10の開度を負荷遮断前の開度(例えば全閉)に戻すように制御する構成としてもよい(図7参照)。この場合、設定時間は、過回転及び失火のリスクが大きい負荷遮断直後の時間帯に対応していてもよい。例えば、設定時間は、シミュレーションや燃焼器単体試験の結果等から設定することができる。
このように、過回転及び失火のリスクが大きい負荷遮断直後の時間帯は調整弁10を開く制御を行い、負荷遮断後に時間が経過して無負荷運転の状態が安定し、過回転及び失火のリスクが小さくなったら調整弁10の開度を戻す。これにより、負荷遮断後におけるガスタービン1の安定運転が可能となる。例えば、負荷遮断直後に調整弁10を開くことで冷却用空気が減少してしまう場合であっても、設定時間経過後に調整弁10の開度を戻すことにより、タービン5の冷却に与える影響を抑えることができる。
In the embodiment described above, the control device 30 sets the opening of the regulating valve 10 to the opening before the load is interrupted (for example, fully closed) after a set time (for example, several seconds to several tens of seconds) has elapsed since the load is interrupted. It is good also as a structure controlled to return (refer FIG. 7). In this case, the set time may correspond to a time zone immediately after the load is interrupted with a high risk of overspeed and misfire. For example, the set time can be set from a result of a simulation or a combustor unit test.
In this way, control is performed to open the regulating valve 10 during the time period immediately after the load is shut off where there is a high risk of overspeed and misfire. When the risk decreases, the opening degree of the regulating valve 10 is returned. Thereby, the stable operation of the gas turbine 1 after load interruption becomes possible. For example, even if the cooling air is reduced by opening the regulating valve 10 immediately after the load is cut off, returning the opening degree of the regulating valve 10 after the set time has elapsed will affect the cooling of the turbine 5. Can be suppressed.

ここで、図2〜図6を参照して、制御装置30の具体的な構成について説明する。
図2に例示するように、幾つかの実施形態に係る制御装置30は、調整弁10の開度を算出するための弁開度算出部31と、弁開度指令を生成するための弁開度指令出力部34と、を備えている。
この制御装置30は、弁開度補正部32または最小開度選択部33の少なくとも一方をさらに備えていてもよい。
Here, a specific configuration of the control device 30 will be described with reference to FIGS.
As illustrated in FIG. 2, the control device 30 according to some embodiments includes a valve opening calculation unit 31 for calculating the opening of the regulating valve 10 and a valve opening for generating a valve opening command. Degree command output unit 34.
The control device 30 may further include at least one of a valve opening correction unit 32 or a minimum opening selection unit 33.

弁開度算出部31は、ガスタービン1の負荷遮断時、負荷遮断直前における出力指標に応じて調整弁10の開度を算出するように構成される。
弁開度指令出力部34は、弁開度算出部31で算出された調整弁10の開度に基づく弁開度指令を生成し、この弁開度指令を調整弁10に出力するように構成される。
The valve opening calculation unit 31 is configured to calculate the opening of the adjustment valve 10 according to the output index immediately before the load interruption when the load of the gas turbine 1 is interrupted.
The valve opening command output unit 34 is configured to generate a valve opening command based on the opening of the adjustment valve 10 calculated by the valve opening calculation unit 31 and to output the valve opening command to the adjustment valve 10. Is done.

図3Aは、一実施形態における調整弁10の基本的な制御を示すブロック線図である。図3Bは、ガスタービン出力と調整弁開度との相関関係を示す図である。これらの図は、出力指標としてガスタービン1の負荷遮断直前におけるガスタービン出力を用いた場合の制御に関連した図である。
図3Aに示す実施形態において、弁開度算出部31(図2参照)は、スイッチ311、関数演算器312、及びスイッチ313を有する。
スイッチ311には、ガスタービン出力の現在値が入力されるとともに、ガスタービン出力の前回値が入力される。スイッチ311が負荷遮断信号を検出しない場合には、ガスタービン出力の現在値は前回値としてスイッチ311に再度入力される。一方、スイッチ311が負荷遮断信号を検出した場合には、ガスタービン出力の前回値が関数演算器312に入力される。
関数演算器312では、図3Bに示すようなガスタービン出力と調整弁開度との相関関係に基づいて、ガスタービン出力の前回値から調整弁10の開度を算出する。
スイッチ313には、関数演算器312で算出された調整弁10の開度が入力される。スイッチ313が負荷遮断信号を検出しない場合には、スイッチ313から開度をゼロとする開弁指令が出力される。スイッチ313が負荷遮断信号を検出した場合には、関数演算器312で算出された調整弁10の開度が出力され、弁開度指令出力部34(図2参照)においてこの開度に基づいた開弁指令が生成される。
FIG. 3A is a block diagram showing basic control of the regulating valve 10 in one embodiment. FIG. 3B is a diagram showing a correlation between the gas turbine output and the adjustment valve opening. These figures are related to control when the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine 1 is used as an output index.
In the embodiment shown in FIG. 3A, the valve opening calculation unit 31 (see FIG. 2) includes a switch 311, a function calculator 312, and a switch 313.
The switch 311 receives the current value of the gas turbine output and the previous value of the gas turbine output. When the switch 311 does not detect the load cutoff signal, the current value of the gas turbine output is input again to the switch 311 as the previous value. On the other hand, when the switch 311 detects the load cutoff signal, the previous value of the gas turbine output is input to the function calculator 312.
The function calculator 312 calculates the opening of the regulating valve 10 from the previous value of the gas turbine output based on the correlation between the gas turbine output and the regulating valve opening as shown in FIG. 3B.
The opening of the regulating valve 10 calculated by the function calculator 312 is input to the switch 313. When the switch 313 does not detect the load cutoff signal, the switch 313 outputs a valve opening command for setting the opening degree to zero. When the switch 313 detects a load cutoff signal, the opening degree of the regulating valve 10 calculated by the function calculator 312 is output, and the valve opening degree command output unit 34 (see FIG. 2) based on this opening degree. A valve opening command is generated.

上記構成によれば、ガスタービン出力の前回値に基づいて調整弁10の開度を決定するようにしたので、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。
また、ガスタービン1の出力そのものの値を指標として用いることにより、過回転リスクの大きさに応じた調整弁10の開度制御を精度よく行うことができる。
なお、ガスタービン1のタービン5が発電機を駆動するように構成されている場合、発電機出力をガスタービン出力として用いてもよい。
According to the above configuration, since the opening degree of the regulating valve 10 is determined based on the previous value of the gas turbine output, the opening degree control of the regulating valve 10 is controlled according to the risk of over-rotation of the gas turbine. Can be done appropriately.
Further, by using the value of the output itself of the gas turbine 1 as an index, the opening degree control of the regulating valve 10 according to the magnitude of the over-rotation risk can be accurately performed.
In addition, when the turbine 5 of the gas turbine 1 is configured to drive the generator, the generator output may be used as the gas turbine output.

図4Aは、一実施形態の変形例における調整弁10の基本的な制御を示すブロック線図である。図4Bは、IGV開度と調整弁開度との相関関係を示す図である。これらの図は、出力指標として、ガスタービン1の負荷遮断直前における圧縮機3の入口案内翼2の開度(IGV開度)を用いた場合の制御に関連した図である。
スイッチ311には、IGV開度の現在値が入力されるとともに、IGV開度の前回値が入力される。スイッチ311が負荷遮断信号を検出しない場合には、IGV開度の現在値は前回値としてスイッチ311に再度入力される。一方、スイッチ311が負荷遮断信号を検出した場合には、IGV開度の前回値が関数演算器312に入力される。
関数演算器312では、図4Bに示すようなIGV開度と調整弁開度との相関関係に基づいて、IGV開度の前回値から調整弁10の開度を算出する。
スイッチ313には、関数演算器312で算出された調整弁10の開度が入力される。スイッチ313が負荷遮断信号を検出しない場合には、スイッチ313から開度をゼロとする開弁指令が出力される。スイッチ313が負荷遮断信号を検出した場合には、関数演算器312で算出された調整弁10の開度が出力され、弁開度指令出力部34(図2参照)においてこの開度に基づいた開弁指令が生成される。
FIG. 4A is a block diagram showing basic control of the regulating valve 10 in a modification of the embodiment. FIG. 4B is a diagram illustrating a correlation between the IGV opening and the adjustment valve opening. These drawings are diagrams related to control when the opening degree (IGV opening degree) of the inlet guide vane 2 of the compressor 3 immediately before the load interruption of the gas turbine 1 is used as an output index.
The switch 311 receives the current value of the IGV opening and the previous value of the IGV opening. When the switch 311 does not detect the load cutoff signal, the current value of the IGV opening is input again to the switch 311 as the previous value. On the other hand, when the switch 311 detects the load cutoff signal, the previous value of the IGV opening is input to the function calculator 312.
The function calculator 312 calculates the opening of the adjustment valve 10 from the previous value of the IGV opening based on the correlation between the IGV opening and the adjustment valve opening as shown in FIG. 4B.
The opening of the regulating valve 10 calculated by the function calculator 312 is input to the switch 313. When the switch 313 does not detect the load cutoff signal, the switch 313 outputs a valve opening command for setting the opening degree to zero. When the switch 313 detects a load cutoff signal, the opening degree of the regulating valve 10 calculated by the function calculator 312 is output, and the valve opening degree command output unit 34 (see FIG. 2) based on this opening degree. A valve opening command is generated.

上記構成によれば、IGV開度の前回値に基づいて調整弁10の開度を決定するようにしたので、ガスタービンの過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。
また、タービン出力に相関のあるIGV開度を出力指標として用いることにより、過回転リスクの大きさに応じた調整弁10の開度制御を精度よく行うことができる。
According to the above configuration, since the opening degree of the regulating valve 10 is determined based on the previous value of the IGV opening degree, the opening degree control of the regulating valve 10 is controlled according to the risk of over-rotation of the gas turbine. Can be done appropriately.
Moreover, the opening degree control of the regulating valve 10 according to the magnitude of the over-rotation risk can be accurately performed by using the IGV opening degree correlated with the turbine output as the output index.

図5は、他の実施形態における調整弁10の制御を示すブロック線図であり、図3A及び図4Aの基本制御に加えて、弁開度補正部32(図2参照)による演算が付加された制御を示している。なお、図5において弁開度算出部31(図2参照)の制御は図3A及び図4Aと同じであるため、説明を省略する。   FIG. 5 is a block diagram showing the control of the regulating valve 10 in another embodiment. In addition to the basic control of FIGS. 3A and 4A, a calculation by the valve opening correction unit 32 (see FIG. 2) is added. Control. In FIG. 5, the control of the valve opening calculation unit 31 (see FIG. 2) is the same as that in FIGS.

図2に示すように、弁開度補正部32は、弁開度算出部31で算出された調整弁10の開度を大気温度により補正するように構成される。
図5に示す実施形態では、弁開度補正部32は、関数演算器321及び乗算器322を有する。
関数演算器321には大気温度が入力される。そして、関数演算器321は、大気温度と調整弁10の開度の補正係数との相関関係に基づいて、大気温度から補正係数を算出する。通常、圧縮機3に流入する空気の質量流量は大気温度によって変化する。そのため、関数演算器321では、例えば状態方程式を用いて、大気温度による質量流量の変動を吸収するような調整弁10の開度の補正係数を算出する。
負荷制御指令を検出したとき、乗算器322では、上述したスイッチ312から入力される調整弁10の開度と、関数演算器321から入力される補正係数とを乗算し、大気温度により補正された調整弁10の開度を出力する。そして、この補正された調整弁10の開度に基づいて、弁開度指令出力部34(図2参照)において開弁指令が生成される。
As shown in FIG. 2, the valve opening correction unit 32 is configured to correct the opening of the adjustment valve 10 calculated by the valve opening calculation unit 31 with the atmospheric temperature.
In the embodiment illustrated in FIG. 5, the valve opening correction unit 32 includes a function calculator 321 and a multiplier 322.
An atmospheric temperature is input to the function calculator 321. Then, the function calculator 321 calculates a correction coefficient from the atmospheric temperature based on the correlation between the atmospheric temperature and the correction coefficient of the opening degree of the regulating valve 10. Usually, the mass flow rate of air flowing into the compressor 3 varies depending on the atmospheric temperature. For this reason, the function calculator 321 calculates a correction coefficient for the opening degree of the regulating valve 10 so as to absorb the variation of the mass flow rate due to the atmospheric temperature, for example, using a state equation.
When the load control command is detected, the multiplier 322 multiplies the opening degree of the regulating valve 10 input from the switch 312 described above by the correction coefficient input from the function calculator 321, and is corrected by the atmospheric temperature. The opening degree of the regulating valve 10 is output. Based on the corrected opening of the regulating valve 10, a valve opening command is generated in the valve opening command output unit 34 (see FIG. 2).

上記構成によれば、弁開度算出部31で算出された開度を大気温度により補正することで、大気温度によらず、過回転リスクに応じた所望の質量流量の抽気空気を圧縮機3から排出することができる。これにより、年間を通して大気温度差が大きいガスタービンプラントにおいても、調整弁10の開度設定の仕様を変更する必要がなくなり、調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。   According to the above configuration, by correcting the opening calculated by the valve opening calculation unit 31 with the atmospheric temperature, the bleed air having a desired mass flow rate corresponding to the over-rotation risk is supplied to the compressor 3 regardless of the atmospheric temperature. Can be discharged from. Thereby, even in a gas turbine plant having a large atmospheric temperature difference throughout the year, it is not necessary to change the specification of the opening degree setting of the regulating valve 10, and the opening degree control of the regulating valve 10 can be appropriately performed.

図6は、さらに他の実施形態における調整弁10の制御を示すブロック線図であり、図3A及び図4Aの基本制御に加えて、最小開度選択部33(図2参照)による演算が付加された制御を示している。なお、図6において弁開度算出部31(図2参照)の制御は図3A及び図4Aと同じであるため、説明を省略する。   FIG. 6 is a block diagram showing the control of the regulating valve 10 in still another embodiment. In addition to the basic control in FIGS. 3A and 4A, a calculation by the minimum opening selector 33 (see FIG. 2) is added. Control is shown. In FIG. 6, the control of the valve opening calculation unit 31 (see FIG. 2) is the same as that in FIGS.

図2に示すように、最小開度選択部33は、ガスタービン1の高温部の温度測定値に対応した調整弁10の要求開度と、出力指標に基づいて決定された調整弁10の開度と、のうち最小開度を選択するように構成される。
図6に示す実施形態では、最小開度選択部33は、関数演算器331及び比較器332を有する。
関数演算器331には、ガスタービン1の高温部の温度測定値が入力される。ここでいう高温部とは、圧縮機3からの抽気空気によって冷却されるガスタービン1の冷却対象部位であって、特に、負荷遮断時の燃空比確保よりも優先されるべき冷却対象部位であってもよい。例えば、高温部はタービン翼である。この場合、高温部の温度測定値は、タービン5の翼温度に相関のある温度であってもよい。翼温度に相関のある温度としては、ディスクキャビティ温度、ブレードパス温度、あるいは排ガス温度等が挙げられる。そして、関数演算器331は、高温部の温度測定値に対応した調整弁10の要求開度、すなわち高温部の冷却に必要とされる冷却空気を供給可能な調整弁10の要求開度を算出する。
負荷制御指令を検出したとき、比較器332では、上述したスイッチ312から入力される調整弁10の開度と、関数演算器331から入力される調整弁10の要求開度とを比較し、これらのうち最小の開度を出力する。なお、比較器332では、スイッチ312から入力される開度の代わりに、図5に示した乗算器322から出力される補正された開度が入力されてもよい。
As shown in FIG. 2, the minimum opening selection unit 33 opens the adjustment valve 10 determined based on the required opening of the adjustment valve 10 corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part of the gas turbine 1 and the output index. The minimum opening degree is selected from the degrees.
In the embodiment shown in FIG. 6, the minimum opening selector 33 has a function calculator 331 and a comparator 332.
The function calculator 331 receives a temperature measurement value of the high temperature portion of the gas turbine 1. The high temperature part here is a part to be cooled of the gas turbine 1 cooled by the bleed air from the compressor 3, and particularly a part to be cooled that should be prioritized over ensuring the fuel-air ratio at the time of load interruption. There may be. For example, the high temperature part is a turbine blade. In this case, the temperature measurement value of the high temperature part may be a temperature correlated with the blade temperature of the turbine 5. Examples of the temperature having a correlation with the blade temperature include a disk cavity temperature, a blade path temperature, and an exhaust gas temperature. Then, the function calculator 331 calculates the required opening of the regulating valve 10 corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part, that is, the required opening of the regulating valve 10 capable of supplying the cooling air required for cooling the high temperature part. To do.
When the load control command is detected, the comparator 332 compares the opening degree of the adjusting valve 10 input from the switch 312 described above with the required opening degree of the adjusting valve 10 input from the function calculator 331, and The smallest opening is output. In the comparator 332, the corrected opening degree output from the multiplier 322 shown in FIG. 5 may be input instead of the opening degree input from the switch 312.

上記構成によれば、ガスタービン1の運転に際して最も優先すべき事項の一つである高温部の冷却(例えばタービン翼の冷却)に必要な空気流量を確保した上で、過回転および失火のリスクを低減することができる。   According to the above configuration, the air flow necessary for cooling the high temperature part (for example, cooling of the turbine blades), which is one of the most prioritized matters in the operation of the gas turbine 1, is secured, and the risk of overspeed and misfire. Can be reduced.

上述した実施形態において、開度制御される調整弁10は、図1において既に説明した循環弁11、または、少なくとも一つの抽気弁12a〜12cのうち少なくとも何れかであってもよい。
典型的なガスタービンプラントには、例えば圧縮機3のサージを防止する目的で圧縮機3の吸入側への抽気空気の返送量を調節するための循環弁10や、例えばタービン5の高温部の冷却を行うための抽気量を調整するための抽気弁12a〜12cが設けられたものがある。
そこで、負荷遮断時において過回転防止と失火防止とを両立するために用いる調整弁10として、ガスタービンプラントにおいて典型的に設けられている循環弁11や抽気弁12a〜12cを利用することで、既設のガスタービンプラントに対して上述した実施形態の構成を容易に適用できる。
In the embodiment described above, the adjustment valve 10 whose opening degree is controlled may be the circulation valve 11 already described in FIG. 1 or at least one of the at least one extraction valves 12a to 12c.
In a typical gas turbine plant, for example, a circulation valve 10 for adjusting the return amount of the extracted air to the suction side of the compressor 3 in order to prevent a surge of the compressor 3, Some of them are provided with extraction valves 12a to 12c for adjusting the amount of extraction for cooling.
Therefore, by using the circulation valve 11 and the bleed valves 12a to 12c that are typically provided in the gas turbine plant as the regulating valve 10 used to achieve both over-rotation prevention and misfire prevention at the time of load interruption, The configuration of the above-described embodiment can be easily applied to an existing gas turbine plant.

図7は、各調整弁10の開閉タイミング及び開度を説明するための図である。
図1及び図7を参照して、一実施形態に係る制御装置30は、複数の調整弁10の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁10とは独立して制御するように構成されてもよい。
図1に示すように、調整弁10として循環弁11及び複数の抽気弁12a〜12cが用いられる場合、個々に弁開度決定基準を設け、それぞれの弁の開閉タイミング及び開度を制御可能とする。例えば、図7に示すように、高圧系統ほど冷却要求が厳しいことから高圧抽気弁12aについては開時間を短くし、冷却空気の流量を大きくしてもよい。また、高圧抽気弁12aを閉じるタイミングで中圧抽気弁12bを開け、次いで低圧抽気弁12cを開けるようにしてもよい。また、循環弁11、高圧抽気弁12aおよび中圧抽気弁12bは所定時間経過後に閉じ、低圧抽気弁12cは開けた状態を維持してもよい。
FIG. 7 is a diagram for explaining the opening / closing timing and the opening degree of each regulating valve 10.
With reference to FIG.1 and FIG.7, the control apparatus 30 which concerns on one Embodiment is comprised so that the opening / closing timing and opening degree of each of the some regulating valve 10 may be controlled independently of the other regulating valve 10. FIG. May be.
As shown in FIG. 1, when a circulation valve 11 and a plurality of extraction valves 12 a to 12 c are used as the regulating valve 10, a valve opening determination criterion is individually provided, and the opening / closing timing and opening of each valve can be controlled. To do. For example, as shown in FIG. 7, the cooling requirement is more severe in the high pressure system, so that the opening time of the high pressure extraction valve 12a may be shortened and the flow rate of the cooling air may be increased. Alternatively, the intermediate pressure bleed valve 12b may be opened at the timing when the high pressure bleed valve 12a is closed, and then the low pressure bleed valve 12c may be opened. Further, the circulation valve 11, the high pressure bleed valve 12a, and the intermediate pressure bleed valve 12b may be closed after a predetermined time has elapsed, and the low pressure bleed valve 12c may be kept open.

上記構成によれば、調整弁10が複数設けられる場合、それぞれの調整弁10の開閉タイミング及び開度が他の調整弁10とは独立して制御されるので、ガスタービン1の負荷遮断時の対応によるガスタービン1の運転への影響を最小限に抑えることができる。   According to the above configuration, when a plurality of regulating valves 10 are provided, the opening / closing timing and the opening degree of each regulating valve 10 are controlled independently from the other regulating valves 10. The influence of the response on the operation of the gas turbine 1 can be minimized.

図1に例示するように、幾つかの実施形態に係るガスタービン1は、圧縮機3と、燃焼器4と、タービン5と、調整弁10(例えば循環弁11又は抽気弁12a〜12c)と、上述した何れかの実施形態に記載の制御装置30と、を備える。
この構成により、過回転を抑制しながら燃焼器4での失火を防止でき、且つ、ガスタービン1の過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる制御装置30を備えているので、信頼性の高いガスタービン1を提供することができる。
As illustrated in FIG. 1, a gas turbine 1 according to some embodiments includes a compressor 3, a combustor 4, a turbine 5, and a regulating valve 10 (for example, a circulation valve 11 or extraction valves 12 a to 12 c). And the control device 30 described in any of the above-described embodiments.
With this configuration, misfire in the combustor 4 can be prevented while suppressing overspeed, and the opening control of the regulating valve 10 can be appropriately performed according to the risk of overspeed of the gas turbine 1. Since the control apparatus 30 is provided, the gas turbine 1 with high reliability can be provided.

次に、図1を参照しながら、幾つかの実施形態に係るガスタービン1の制御方法について説明する。なお、ガスタービン1の構成については上述した構成と同じであるため省略する。
幾つかの実施形態に係るガスタービン1の制御方法は、ガスタービン1の負荷遮断時、調整弁10を開くとともに、ガスタービン1の負荷遮断直前における出力指標に基づいて調整弁10の開度を制御する。
この方法において、ガスタービン1の負荷遮断時、出力指標の増加に伴って調整弁10の開度を大きくしてもよい。
Next, a method for controlling the gas turbine 1 according to some embodiments will be described with reference to FIG. Note that the configuration of the gas turbine 1 is the same as the configuration described above, and is omitted.
In the control method of the gas turbine 1 according to some embodiments, when the load of the gas turbine 1 is cut off, the adjustment valve 10 is opened, and the opening degree of the adjustment valve 10 is set based on the output index immediately before the load interruption of the gas turbine 1. Control.
In this method, when the load of the gas turbine 1 is interrupted, the opening degree of the regulating valve 10 may be increased as the output index increases.

上記方法によれば、ガスタービン1の負荷遮断時に調整弁10を開くことによって、燃焼器4への燃料投入量を増加させることなく、燃焼器4における燃空比を高めることができ、過回転を抑制しながら燃焼器4での失火を防止できる。
また、ガスタービン1の負荷遮断直前における出力指標づいて調整弁10の開度を制御することで、ガスタービン1の過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。
According to the above method, the fuel-air ratio in the combustor 4 can be increased without increasing the amount of fuel input to the combustor 4 by opening the regulating valve 10 when the load of the gas turbine 1 is shut off, and the overspeed It is possible to prevent misfire in the combustor 4 while suppressing the above.
Further, by controlling the opening degree of the regulating valve 10 based on the output index immediately before the load interruption of the gas turbine 1, the opening degree control of the regulating valve 10 is appropriately performed according to the risk of over-rotation of the gas turbine 1. It can be carried out.

一実施形態に係るガスタービン1の制御方法は、ガスタービン1の負荷遮断時、出力指標に応じて調整弁10の開度を算出するステップと、開度を算出するステップで算出された調整弁10の開度を大気温度により補正するステップと、を備える。
この方法によれば、出力指標に応じて算出された開度を大気温度により補正することで、大気温度によらず、過回転リスクに応じた所望の質量流量の抽気空気を圧縮機3から排出することができる。
The control method of the gas turbine 1 which concerns on one Embodiment is the adjustment valve calculated by the step which calculates the opening degree of the adjustment valve 10 according to an output parameter | index at the time of load interruption of the gas turbine 1, and the step which calculates an opening degree And a step of correcting the opening degree of 10 by the atmospheric temperature.
According to this method, the opening calculated in accordance with the output index is corrected by the atmospheric temperature, so that the extraction air having a desired mass flow rate corresponding to the over-rotation risk is discharged from the compressor 3 regardless of the atmospheric temperature. can do.

他の実施形態に係るガスタービン1の制御方法は、ガスタービン1の高温部の温度測定値に対応した調整弁10の要求開度と、出力指標に基づいて決定された調整弁10の開度と、のうち最小開度を選択するステップを備える。
この方法によれば、ガスタービン1の運転に際して最も優先すべき事項の一つである高温部の冷却(例えばタービン翼の冷却)に必要な空気流量を確保した上で、過回転および失火のリスクを低減することができる。
The control method of the gas turbine 1 which concerns on other embodiment is the opening degree of the regulating valve 10 determined based on the required opening degree of the regulating valve 10 corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part of the gas turbine 1, and the output index. And a step of selecting a minimum opening degree.
According to this method, the air flow rate necessary for cooling the high temperature part (for example, cooling of the turbine blades), which is one of the most prioritized matters in the operation of the gas turbine 1, is secured, and the risk of over-rotation and misfire. Can be reduced.

上述した何れかの実施形態において、複数の調整弁10の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁10とは独立して制御してもよい。
この方法によれば、調整弁10が複数設けられる場合、それぞれの調整弁10の開閉タイミング及び開度が他の調整弁10とは独立して制御されるので、ガスタービン1の負荷遮断時の対応によるガスタービン1の運転への影響を最小限に抑えることができる。
In any of the above-described embodiments, the opening / closing timing and the opening degree of each of the plurality of regulating valves 10 may be controlled independently of the other regulating valves 10.
According to this method, when a plurality of regulating valves 10 are provided, the opening / closing timing and the opening degree of each regulating valve 10 are controlled independently of the other regulating valves 10. The influence of the response on the operation of the gas turbine 1 can be minimized.

上述したように、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によれば、ガスタービン1の負荷遮断時に調整弁10を開くことで、圧縮機3からの抽気空気の流量が増加するので、燃焼器4に供給される圧縮空気の流量が減少する。これにより、燃焼器4における燃空比が高くなり、過回転を抑制しながら燃焼器4での失火を防止できる。
また、ガスタービン1の負荷遮断直前におけるガスタービン出力と相関のある指標に基づいて調整弁10の開度を制御するようにしたので、ガスタービン1の過回転のリスクの大きさに応じて調整弁10の開度制御を適切に行うことができる。
As described above, according to at least some embodiments of the present invention, the flow rate of the bleed air from the compressor 3 is increased by opening the regulating valve 10 when the load of the gas turbine 1 is shut off. The flow rate of the compressed air supplied to is reduced. Thereby, the fuel-air ratio in the combustor 4 becomes high, and misfire in the combustor 4 can be prevented while suppressing excessive rotation.
Moreover, since the opening degree of the regulating valve 10 is controlled based on an index correlated with the gas turbine output immediately before the load interruption of the gas turbine 1, the adjustment is made according to the magnitude of the risk of over-rotation of the gas turbine 1. The opening degree control of the valve 10 can be appropriately performed.

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
例えば、上述した実施形態では、発電用ガスタービンプラント等において発電用に用いられるガスタービン1について具体的に説明したが、ガスタービン1の用途はこれに限定されるものではなく、他のプラントに適用されてもよいし、あるいはガスタービン単独で運用されてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes forms obtained by modifying the above-described embodiments and forms obtained by appropriately combining these forms.
For example, in the above-described embodiment, the gas turbine 1 used for power generation in a power generation gas turbine plant or the like has been specifically described. However, the use of the gas turbine 1 is not limited to this, and may be applied to other plants. It may be applied or it may be operated by a gas turbine alone.

例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expression “comprising”, “including”, or “having” one constituent element is not an exclusive expression that excludes the presence of the other constituent elements.

1 ガスタービン
2 入口案内翼
3 圧縮機
4 燃焼器
5 タービン
6 排ガスダクト
10 調整弁
11 循環弁
12 抽気弁
12a 高圧抽気弁
12b 中圧抽気弁
12c 低圧抽気弁
20 抽気ライン
20a 高圧抽気ライン
20b 中圧抽気ライン
20c 低圧抽気ライン
21 冷却ライン
21a 高圧冷却ライン
21b 中圧冷却ライン
21c 低圧冷却ライン
22(22a〜22c) オリフィス
23 循環ライン
24 排気ライン
24a 高圧排気ライン
24b 中圧排気ライン
24c 低圧排気ライン
30 制御装置
31 弁開度算出部
32 弁開度補正部
33 最小開度選択部
34 弁開度指令出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine 2 Inlet guide vane 3 Compressor 4 Combustor 5 Turbine 6 Exhaust gas duct 10 Regulating valve 11 Circulation valve 12 Extraction valve 12a High pressure extraction valve 12b Medium pressure extraction valve 12c Low pressure extraction valve 20 Extraction line 20a High pressure extraction line 20b Medium pressure Extraction line 20c Low pressure extraction line 21 Cooling line 21a High pressure cooling line 21b Medium pressure cooling line 21c Low pressure cooling line 22 (22a-22c) Orifice 23 Circulation line 24 Exhaust line 24a High pressure exhaust line 24b Medium pressure exhaust line 24c Low pressure exhaust line 30 Control Device 31 Valve opening calculation unit 32 Valve opening correction unit 33 Minimum opening selection unit 34 Valve opening command output unit

Claims (15)

圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、前記圧縮機から抽気される抽気空気の流量を調整する調整弁と、を備えたガスタービンの制御装置であって、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記調整弁を開くとともに、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力と相関のある指標に基づいて前記調整弁の開度を制御するように構成された
ことを特徴とするガスタービンの制御装置。
A compressor for generating compressed air; a combustor for generating combustion gas by burning fuel using the compressed air; a turbine configured to be driven by the combustion gas; and the compression A control valve for adjusting the flow rate of the extraction air extracted from the machine, and a control device for the gas turbine,
When the load of the gas turbine is cut off, the adjustment valve is opened, and the opening degree of the adjustment valve is controlled based on an index correlated with the output of the gas turbine immediately before the load cut off of the gas turbine. A control device for a gas turbine.
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標の増加に伴って前記調整弁の前記開度を大きくするように構成された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。   2. The gas turbine control device according to claim 1, wherein when the load of the gas turbine is interrupted, the opening degree of the regulating valve is increased as the index increases. 前記指標が、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力、または、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記圧縮機の入口案内翼の開度であることを特徴とする請求項1又は2に記載のガスタービンの制御装置。   3. The index is an output of the gas turbine immediately before a load interruption of the gas turbine or an opening degree of an inlet guide blade of the compressor immediately before the load interruption of the gas turbine. The control apparatus of the gas turbine described in 2. 前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標に応じて前記調整弁の開度を算出する弁開度算出部と、
前記弁開度算出部で算出された前記開度を大気温度により補正するように構成された弁開度補正部と、を備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。
A valve opening calculation unit that calculates the opening of the adjustment valve according to the index when the load of the gas turbine is interrupted;
The valve opening degree correction | amendment part comprised so that the said opening degree calculated by the said valve opening degree calculation part was correct | amended by atmospheric temperature, It is provided with any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Gas turbine control device.
前記ガスタービンの高温部の温度測定値に対応した前記調整弁の要求開度と、前記指標に基づいて決定された前記調整弁の前記開度と、のうち最小開度を選択するように構成された最小開度選択部をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。   The minimum opening degree is selected from the required opening degree of the regulating valve corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part of the gas turbine and the opening degree of the regulating valve determined based on the index. The gas turbine control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a minimum opening selection unit. 前記調整弁は、前記抽気空気を前記圧縮機の吸気側に返送する循環ラインに設けられた循環弁、または、前記圧縮機からの前記抽気空気の前記タービンへの供給量を調節するための少なくとも一つの抽気弁のうち少なくとも何れかであることを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。   The regulating valve is a circulation valve provided in a circulation line for returning the extracted air to the intake side of the compressor, or at least for adjusting a supply amount of the extracted air from the compressor to the turbine The control device for a gas turbine according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device is at least one of a single bleed valve. 複数の前記調整弁の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁とは独立して制御するように構成されたことを特徴とする請求項1乃至6の何れか一項に記載のガスタービンの制御装置。   The gas turbine according to any one of claims 1 to 6, wherein each of the plurality of regulating valves is configured to control the opening / closing timing and the opening degree independently of other regulating valves. Control device. 圧縮空気を生成するための圧縮機と、
前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、
前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、
前記圧縮機から抽気される抽気空気の流量を調整する調整弁と、
前記調整弁の開度を制御するように構成された、請求項1乃至7の何れか一項の制御装置と、
を備えることを特徴とするガスタービン。
A compressor for generating compressed air;
A combustor for combusting fuel using the compressed air to generate combustion gas;
A turbine configured to be driven by the combustion gas;
An adjustment valve for adjusting the flow rate of the extracted air extracted from the compressor;
The control device according to any one of claims 1 to 7, which is configured to control an opening degree of the regulating valve;
A gas turbine comprising:
圧縮空気を生成するための圧縮機と、前記圧縮空気を用いて燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成するための燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動されるように構成されたタービンと、前記圧縮機から抽気する抽気空気の流量を調整する調整弁と、を備えたガスタービンの制御方法であって、
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記調整弁を開くとともに、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力と相関のある指標に基づいて前記調整弁の開度を制御する
ことを特徴とするガスタービンの制御方法。
A compressor for generating compressed air; a combustor for generating combustion gas by burning fuel using the compressed air; a turbine configured to be driven by the combustion gas; and the compression A control method for a gas turbine comprising: an adjustment valve for adjusting a flow rate of the extraction air extracted from the machine,
When the load of the gas turbine is cut off, the adjustment valve is opened, and the opening of the adjustment valve is controlled based on an index correlated with the output of the gas turbine immediately before the load interruption of the gas turbine. Gas turbine control method.
前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標の増加に伴って前記調整弁の前記開度を大きくすることを特徴とする請求項9に記載のガスタービンの制御方法。   The gas turbine control method according to claim 9, wherein when the load of the gas turbine is interrupted, the opening degree of the regulating valve is increased as the index increases. 前記指標が、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記ガスタービンの出力、または、前記ガスタービンの負荷遮断直前における前記圧縮機の入口案内翼の開度であることを特徴とする請求項9又は10に記載のガスタービンの制御方法。   The index is an output of the gas turbine immediately before a load interruption of the gas turbine or an opening degree of an inlet guide blade of the compressor immediately before the load interruption of the gas turbine. The control method of the gas turbine as described in Claim 1. 前記ガスタービンの負荷遮断時、前記指標に応じて前記調整弁の開度を算出するステップと、
前記開度を算出するステップで算出された前記調整弁の前記開度を大気温度により補正するステップと、
を備えることを特徴とする請求項9乃至11の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。
Calculating the opening of the regulating valve according to the index when the gas turbine is shut off from the load;
Correcting the opening of the regulating valve calculated in the step of calculating the opening by the atmospheric temperature;
The method for controlling a gas turbine according to any one of claims 9 to 11, further comprising:
前記ガスタービンの高温部の温度測定値に対応した前記調整弁の要求開度と、前記指標に基づいて決定された前記調整弁の前記開度と、のうち最小開度を選択するステップを備えることを特徴とする請求項9乃至12の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。   Selecting a minimum opening among the required opening of the regulating valve corresponding to the temperature measurement value of the high temperature part of the gas turbine and the opening of the regulating valve determined based on the index. The method for controlling a gas turbine according to any one of claims 9 to 12, wherein: 前記調整弁は、前記抽気空気を前記圧縮機の吸気側に返送する循環ラインに設けられた循環弁、または、前記圧縮機からの前記抽気空気の前記タービンへの供給量を調節するための少なくとも一つの抽気弁のうち少なくとも何れかであることを特徴とする請求項9乃至13の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。   The regulating valve is a circulation valve provided in a circulation line for returning the extracted air to the intake side of the compressor, or at least for adjusting a supply amount of the extracted air from the compressor to the turbine The gas turbine control method according to any one of claims 9 to 13, wherein the control method is at least one of one bleed valve. 複数の前記調整弁の各々の開閉タイミング及び開度を他の調整弁とは独立して制御することを特徴とする請求項9乃至14の何れか一項に記載のガスタービンの制御方法。   The method for controlling a gas turbine according to any one of claims 9 to 14, wherein the opening / closing timing and the opening degree of each of the plurality of regulating valves are controlled independently of the other regulating valves.
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