JP2018178803A - ガスタービン制御装置、ガスタービン、及びガスタービン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】急速に負荷が低下した場合であっても燃焼器における失火を回避可能なガスタービン制御装置を提供する。
【解決手段】ガスタービンの制御装置２は、メインノズル火炎温度及びパイロットノズル火炎温度を取得する温度取得部と、失火が生じる条件を満たすメインノズル火炎温度とパイロットノズル火炎温度との関係を示す情報に基づいて、取得したメインノズル火炎温度に基づく失火限界パイロットノズル火炎温度を特定する失火限界特定部と、取得したパイロットノズル火炎温度と、失火限界パイロットノズル火炎温度に基づく失火予防パイロットノズル火炎温度との偏差を演算する偏差演算部と、その偏差に応じた値であって、パイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするための補償値を取得する補償値取得部と、取得した補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスタービン制御装置、ガスタービン、及びガスタービン制御方法に関する。

ガスタービンの燃焼器は、パイロットノズルから供給されたパイロット燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させると共に、メインノズルから供給されたメイン燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させる。そして、全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比であるパイロット比（ＰＰＬ比）の計画値は、一例として、タービン入口の燃焼ガス温度を無次元化した燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）に対して設定されている。
しかしながら、ガスタービンに対して、ある一定の負荷から急速に負荷を低下させる運転であるランバック運転が行われた場合、実際のＰＰＬ比が予め定められた計画値を過度に下回る場合がある。これに対し、特許文献１には、ランバック運転が行われても（急速に負荷が低下しても）、パイロット比が本来の計画値からずれることを抑制できるガスタービンの制御装置が開示されている。

現在、更なる低ＮＯｘ化を目的として、予混合型パイロットノズル（予混パイロット）の採用が進められている。

特開２０１２−０７７６６２号公報

予混パイロットを採用することで低ＮＯｘ化を実現可能だが、予混パイロットでは、低負荷帯での保炎裕度が低い、という特徴がある。そうすると、急速に負荷が低下した際に、パイロットノズル火炎温度及びメインノズル火炎温度の両方が低下して、失火限界を割り込み、失火することが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、急速に負荷が低下した場合であっても燃焼器における失火を回避可能なガスタービン制御装置、ガスタービン及びガスタービン制御方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、ガスタービン制御装置は、第１ノズル火炎温度及び第２ノズル火炎温度を取得する温度取得部と、失火が生じる条件を満たす第１ノズル火炎温度と第２ノズル火炎温度との関係を示す情報に基づいて、取得した前記第１ノズル火炎温度に基づく失火限界第２ノズル火炎温度を特定する失火限界特定部と、取得した前記第２ノズル火炎温度と、前記失火限界第２ノズル火炎温度に基づく失火予防第２ノズル火炎温度との偏差を演算する偏差演算部と、前記偏差に応じた値であって、前記第２ノズル火炎温度を前記失火予防第２ノズル火炎温度以上とするための補償値を取得する補償値取得部と、取得した前記補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整部と、を備える。

また、本発明の第２の態様によれば、上述のガスタービン制御装置における前記補償値取得部は、前記偏差に応じた、全燃料流量に対する第２ノズルへの燃料流量の比である第２ノズル流量比の補償値を取得し、前記流量調整部は、第２ノズル流量比が、現在の第２ノズル流量比に前記補償値を加算した目標第２ノズル流量比となるように燃料の流量を調整する。

また、本発明の第３の態様によれば、上述のガスタービン制御装置における前記補償値取得部は、前記偏差と、前記第２ノズル流量比の補償値との関係を予め規定した情報に基づいて前記補償値を取得する。

また、本発明の第４の態様によれば、上述のガスタービン制御装置における前記補償値取得部は、前記偏差に応じた前記第２ノズル流量比の補償値を、フィードバック制御を通じて取得する。

また、本発明の第５の態様によれば、上述のガスタービン制御装置における前記補償値取得部は、前記偏差に応じた、燃焼負荷指令値の補償値を取得し、前記流量調整部は、現在の燃焼負荷指令値に前記補償値を加算した目標燃焼負荷指令値に従って燃料の流量を調整する。

また、本発明の第６の態様によれば、上述のガスタービン制御装置における前記失火予防第２ノズル火炎温度は、前記失火限界第２ノズル火炎温度に予め規定された定数を加算した値である。

また、本発明の第７の態様によれば、ガスタービンは、上述のガスタービン制御装置を備える。

また、本発明の第８の態様によれば、ガスタービン制御方法は、第１ノズル火炎温度及び第２ノズル火炎温度を取得する温度取得ステップと、失火が生じる条件を満たす第１ノズル火炎温度と第２ノズル火炎温度との関係を示す情報に基づいて、取得した前記第１ノズル火炎温度に基づく失火限界第２ノズル火炎温度を特定する失火限界特定ステップと、取得した前記第２ノズル火炎温度と、前記失火限界第２ノズル火炎温度に基づく失火予防第２ノズル火炎温度との偏差を演算する偏差演算ステップと、前記偏差に応じた値であって、前記第２ノズル火炎温度を前記失火予防第２ノズル火炎温度以上とするための補償値を取得する補償値取得ステップと、取得した前記補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整ステップと、を有する。

上述のガスタービン制御装置、ガスタービン及びガスタービン制御方法によれば、急速に負荷が低下した場合であっても燃焼器における失火を回避できる。

第１の実施形態に係るガスタービンの全体構成を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第１の図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第２の図である。 第１の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第３の図である。 第２の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。 第３の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。 第３の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第１の図である。 第３の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第２の図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。すべての図面において同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。

（ガスタービンの全体構成）
図１は、第１の実施形態に係るガスタービンの全体構成を示す図である。
図１に示すように、ガスタービン１は、燃料供給系統１ａと、制御装置２（ガスタービン制御装置）と、圧縮機３と、タービン４と、燃焼器５とを備えている。

燃料供給系統１ａは、燃料供給源（図示せず）から供給される燃料を燃焼器５へ供給するための系統である。本実施形態に係る燃料供給系統１ａは、パイロットノズルＮａ、メインノズルＮｂ、トップハットノズルＮｃの三種類のノズルの各々へ燃料を供給する。即ち、図１に示すように、燃料供給系統１ａは、燃料供給源から圧力調整弁１０を介して３本の流路に分かれており、それぞれ、パイロットノズルＮａ、メインノズルＮｂ、トップハットノズルＮｃへ燃料を案内するように構成されている。
パイロットノズルＮａへの流路上には、流量調整弁１１ａが設けられている。また、メインノズルＮｂへの流路上には、流量調整弁１１ｂが設けられている。また、トップハットノズルＮｃへの流路上には、流量調整弁１１ｃが設けられている。
また、パイロットノズルＮａへの流路、メインノズルＮｂへの流路、トップハットノズルＮｃへの流路には、それぞれ、圧力計Ｐが設けられている。

制御装置２は、ガスタービン１全体の動作の制御を司る。制御装置２は、例えば、ＣＰＵであって、予め読み込まれたプログラムにしたがって動作することで後述の各種機能を発揮する。図２に示すように、制御装置２は、燃料供給系統１ａの各所に設けられた圧力計Ｐ、及び、燃焼器５に設けられた圧力計Ｐの圧力計測値を取得する。また、制御装置２は、運転状況に応じて、燃料供給系統１ａの各所に設けられた圧力調整弁１０、流量調整弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ及びＩＧＶ１２の開度を調整する。
記録媒体２ａは、予め用意された各種情報テーブルが記録された情報記録媒体であって、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等である。なお、記録媒体２ａは、制御装置２に対しローカルに設置されていてもよいし、インターネット回線などの広域通信網を通じて遠隔地に設置される態様であってもよい。

圧縮機３は、外部から大気を吸入しながら圧縮して燃焼器５に送る。圧縮機３に吸入される大気の流量は、ＩＧＶ（インレットガイドベーン）１２の開度によって所望に調整可能とされている。
タービン４は、燃焼器５から送出される燃焼空気に基づいて回転駆動する。タービン４が回転駆動することで図示しない発電装置から電力が生成される。
燃焼器５は、パイロットノズルから供給されたパイロット燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させると共に、メインノズルから供給されたメイン燃料と圧縮空気とを混合させて燃焼させる。燃焼により生じた高温高圧ガスがタービン４に送出されることで、タービン４が回転駆動する。

（制御装置の機能構成）
図２は、第１の実施形態に係る制御装置の機能構成を示す図である。
図２に示すように、本実施形態に係る制御装置２は、温度取得部２０、失火限界特定部２１、偏差演算部２２、補償値取得部２３及び流量調整部２４としての機能を発揮する。

温度取得部２０は、メインノズル火炎温度（第１ノズル火炎温度）及びパイロットノズル火炎温度（第２ノズル火炎温度）を取得する。ここで、メインノズル火炎温度とは、メインノズルＮｂからの燃料供給に基づく火炎温度である。また、パイロットノズル火炎温度とは、パイロットノズルＮａからの燃料供給に基づく火炎温度である。

失火限界特定部２１は、失火が生じる条件を満たすメインノズル火炎温度とパイロットノズル火炎温度との関係を示す情報（後述する失火条件テーブルＴ２）に基づいて、温度取得部２０が取得したメインノズル火炎温度に基づく失火限界パイロットノズル火炎温度（失火限界第２ノズル火炎温度）を特定する。

偏差演算部２２は、温度取得部２０が取得したパイロットノズル火炎温度が、失火限界パイロットノズル火炎温度に基づく失火予防パイロットノズル火炎温度（失火予防第２ノズル火炎温度）を下回っていた場合に、取得したパイロットノズル火炎温度と、失火予防パイロットノズル火炎温度との偏差を演算する。

補償値取得部２３は、偏差演算部２２によって演算された上記偏差に応じた値であって、パイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするために必要な補償値を取得する。より具体的には、補償値取得部２３は、上記偏差に応じた、全燃料流量に対するパイロットノズルＮａへの燃料流量の比であるパイロットノズル流量比（第２ノズル流量比）の補償値を取得する。以下、このパイロットノズル流量比を「ＰＰＬ比」とも記載する。また、「全燃料流量」とは、パイロットノズルＮａに供給される燃料流量と、メインノズルＮｂに供給される燃料流量と、トップハットノズルＮｃに供給される燃料流量の総和である。
本実施形態に係る補償値取得部２３は、上記偏差と、パイロットノズル流量比の補償値との関係を予め規定した情報（後述する補償値テーブルＴ３）に基づいて補償値を取得する。

流量調整部２４は、ガスタービン１の運転状況に応じて流量調整弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃ等を制御して、各ノズルに供給される燃料の流量を個別に調整する。基本的には、流量調整部２４は、燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）に基づいて全燃料流量を増減させる。ここで、燃焼負荷指令値とは、ガスタービン１の負荷（発電機出力）に対応する指令値であって、タービン４の入口の燃焼ガス温度（即ち、燃焼器５が送出する燃焼ガスの温度）と比例関係にある。例えば、ある一定の負荷から急速に負荷を低下させるランバック運転が行われた場合、流量調整部２４は、急速に低減する燃焼負荷指令値に基づいて流量調整弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃを絞り、全燃料流量を速やかに低減させる。
また、本実施形態に係る流量調整部２４は、予め用意された、燃焼負荷指令値とパイロットノズル流量比との関係を示す情報（後述するＰＰＬ比テーブルＴ１）に基づいて、燃料の流量を調整する。
更に、本実施形態に係る流量調整部２４は、補償値取得部２３が取得した補償値に基づいて燃料の流量を調整する。流量調整部２４は、パイロットノズル流量比が、現在のパイロットノズル流量比に上記補償値を加算した目標パイロットノズル流量比（目標第２ノズル流量比）となるように燃料の流量を調整する。

記録媒体２ａには、予めＰＰＬ比テーブルＴ１、失火条件テーブルＴ２及び補償値テーブルＴ３が記録されている。これらの各種テーブルの詳細については後述する。

（処理フロー）
図３は、第１の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。
また、図４〜図６は、それぞれ、第１の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第１の図〜第３の図である。
以下、図３を参照しながら、制御装置２の処理フローについて順を追って説明する。

まず、制御装置２の流量調整部２４は、ガスタービン１の運転態様（定格運転、ランバック運転等）を制御する上位装置より逐次入力される燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）を取得する（ステップＳ０１）。
次に、流量調整部２４は、ＰＰＬ比テーブルＴ１を参照して、燃焼負荷指令値に応じたＰＰＬ比を取得する（ステップＳ０２）。

ここで、ステップＳ０２の処理について、図４を参照しながら詳細に説明する。
図４には、ＰＰＬ比テーブルＴ１の例を図示している。図４に示すように、ＰＰＬ比テーブルＴ１は、燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）とＰＰＬ比との関係を規定している。具体的には、ＰＰＬ比テーブルＴ１では、燃焼負荷指令値（ガスタービン１の負荷）が小さくなるほどＰＰＬ比が増加するように規定されている。このように、燃焼負荷指令値が小さい場合（即ち、全燃料流量が小さい場合）には、相対的にＰＰＬ比が大きくなる（即ち、パイロットノズルＮａへの燃料流量が占める割合が大きくなる）ようにすることで、燃焼器５における燃焼を安定化させることができる。
例えば、ステップＳ０１で取得した燃焼負荷指令値が“Ｃ＿Ａ”であった場合、流量調整部２４は、ＰＰＬ比テーブルＴ１に従い、ＰＰＬ比“ＰＰＬ＿Ａ”を特定する。
ただし、負荷が急速に変動する運転時（特に、負荷を急速に低減するランバック運転時）においては、流量調整部２４がＰＰＬ比テーブルＴ１に従ってＰＰＬ比を調整したとしても、後述する失火条件を満たしてしまい、失火が生じる可能性がある。そこで、本実施形態に係る燃料供給系統１ａは、失火を回避するためのＰＰＬ比を決定するにあたり、更に以下の処理を行う。

図３において、制御装置２の温度取得部２０は、メインノズル火炎温度（ＭＡ火炎温度）を取得する（ステップＳ１１）。ここで、温度取得部２０は、式（１）に基づいてメインノズル火炎温度を取得する。なお、式（１）において、「ＭＡＴ」はメインノズル火炎温度、「Ｆｍ」はメインノズルＮｂへの燃料流量、「Ａｍ」はメインノズルＮｂに対応する空気の流量、「α」、「β」は予め規定された係数である。

温度取得部２０は、例えば、メインノズルＮｂ前の圧力計Ｐによる検出値とメインノズルＮｂ後（燃焼器５）の圧力計Ｐによる検出値との差に基づいて、メインノズルＮｂへの燃料流量「Ｆｍ」を演算する。また、温度取得部２０は、ＩＧＶ１２（図１）の開度、大気圧、大気温度等に基づいて、メインノズルＮｂに対応する空気の流量「Ａｍ」を演算する。そして、温度取得部２０は、式（１）に基づいてメインノズル火炎温度「ＭＡＴ」を演算して取得する。

更に、制御装置２の温度取得部２０は、パイロットノズル火炎温度（ＰＰＬ火炎温度）を取得する（ステップＳ２１）。ここで、温度取得部２０は、式（２）に基づいてパイロットノズル火炎温度を取得する。なお、式（２）において、「ＰＰＬＴ」はパイロットノズル火炎温度、「Ｆｐ」はパイロットノズルＮａへの燃料流量、「Ａｐ」はパイロットノズルＮａに対応する空気の流量、「α」、「β」は予め規定された係数（式（１）と同様）である。

温度取得部２０は、例えば、パイロットノズルＮａ前の圧力計Ｐによる検出値とパイロットノズルＮａ後（燃焼器５）の圧力計Ｐによる検出値との差に基づいて、パイロットノズルＮａへの燃料流量「Ｆｐ」を演算する。また、温度取得部２０は、ＩＧＶ１２（図１）の開度、大気圧、大気温度等に基づいて、パイロットノズルＮａに対応する空気の流量「Ａｐ」を演算する。そして、温度取得部２０は、式（２）に基づいてパイロットノズル火炎温度「ＰＰＬＴ」を演算して取得する。

次に、制御装置２の失火限界特定部２１は、ステップＳ１１で取得されたメインノズル火炎温度と失火条件テーブルＴ２とに基づいて、失火限界パイロットノズル火炎温度を特定する（ステップＳ１２）。

ここで、ステップＳ１２の処理について、図５を参照しながら詳細に説明する。
図５には、失火条件テーブルＴ２の例を図示している。図５に示すように、失火条件テーブルＴ２は、失火が生じる条件を満たすメインノズル火炎温度ＭＡＴとパイロットノズル火炎温度ＰＰＬＴとの関係を示している。具体的には、失火条件テーブルＴ２は、メインノズル火炎温度ＭＡＴとパイロットノズル火炎温度ＰＰＬＴとの組み合わせが、曲線（Ｔ２）の内側の領域Ｑに属する場合に失火が生じることを示している。このような失火条件テーブルＴ２は、過去の実機データや事前実験等によって予め用意されている。

失火限界特定部２１は、失火条件テーブルＴ２を参照して、ステップＳ１１で取得されたメインノズル火炎温度に対応する失火限界パイロットノズル火炎温度を特定する。「失火限界パイロットノズル火炎温度」とは、失火が生じないパイロットノズル火炎温度のうち最も小さい温度である。例えば、ステップＳ１１で取得されたメインノズル火炎温度が“ＭＡＴ＿１”であった場合、失火条件テーブルＴ２に基づいて、当該メインノズル火炎温度（ＭＡＴ＿１）に対応する失火限界パイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿ｎ”を特定する。

次に、図３において、制御装置２の偏差演算部２２は、ステップＳ２１で取得されたパイロットノズル火炎温度と、ステップＳ１２で特定された失火限界パイロットノズル火炎温度に基づく失火予防パイロットノズル火炎温度とを対比して、その偏差Δを演算する（ステップＳ２２）。
ここで、図５に示すように、本実施形態において、失火予防パイロットノズル火炎温度（失火予防ＰＰＬ温度）とは、ステップＳ１２で特定された失火限界パイロットノズル火炎温度に所定の定数ＳＧ（例えば、１００℃等の固定値）を加算した値である。例えば、ステップＳ１１で取得されたメインノズル火炎温度が“ＭＡＴ＿１”であった場合、失火予防パイロットノズル火炎温度は、失火限界パイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿ｎ”に定数ＳＧを加算した値“ＰＰＬＴ＿ｔ”（＝ＰＰＬＴ＿ｎ＋ＳＧ）となる。
この場合、偏差演算部２２は、失火予防パイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿ｔ”からパイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿１”を差し引いて偏差Δを算出する（Δ＝ＰＰＬＴ＿ｔ−ＰＰＬＴ＿１）。

次に、制御装置２の補償値取得部２３は、ステップＳ２２で算出された偏差Δに基づいて、パイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするために必要な補償値を取得する（ステップＳ２３）。
ここで、偏差Δが負の値であった場合、パイロットノズル火炎温度は失火予防パイロットノズル火炎温度を下回っていないことになる（図５のプロットｑ０を参照）。したがって、この時点で失火のリスクはない（パイロットノズル火炎温度が失火限界パイロットノズル火炎温度を下回らない）ものと考え、補償値取得部２３は補償値を演算する処理を行わない。
他方、偏差Δが正の値であった場合、パイロットノズル火炎温度は失火予防パイロットノズル火炎温度を下回っていることになるので、パイロットノズル火炎温度が失火限界パイロットノズル火炎温度を下回るリスクが高い（図５のプロットｑ１を参照）。そのため、補償値取得部２３は、現時点におけるパイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度（プロットｑ１’の位置）にまで上昇させるための補償値を演算する。

ここで、補償値取得部２３は、図６に示す補償値テーブルＴ３を参照する。図６に示すように、補償値テーブルＴ３は、偏差ΔとＰＰＬ比補償値との関係を示している。ＰＰＬ比補償値とは、現時点のパイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするために必要なＰＰＬ比の上乗せ分である。具体的には、補償値テーブルＴ３では、偏差Δが大きくなるほど、適用すべきＰＰＬ比補償値が大きくなるように規定されている。
例えば、ステップＳ２２の結果、偏差Δが“Δ＿１”であったとすると、補償値取得部２３は、補償値テーブルＴ３を参照して、“Δ＿１”に対応するＰＰＬ比補償値である“ＰＰＬ＿Ｂ”を取得する。

次に、流量調整部２４は、ステップＳ０２で求めたＰＰＬ比（例えば、“ＰＰＬ＿Ａ”）に、ステップＳ２３で求めたＰＰＬ比補償値（例えば、“ＰＰＬ＿Ｂ”）を加算して、目標パイロットノズル流量比（目標ＰＰＬ比＝ＰＰＬ＿Ａ＋ＰＰＬ＿Ｂ）を算出する（ステップＳ２４）。そして、流量調整部２４は、ＰＰＬ比が、ステップＳ２４の演算結果である目標ＰＰＬ比となるように、流量調整弁１１ａ、１１ｂ、１１ｃの開度を制御し、流量調整を行う。

（作用、効果）
以上のとおり、本実施形態に係る制御装置２は、メインノズル火炎温度及びパイロットノズル火炎温度を取得する温度取得部２０と、失火条件テーブルＴ２に基づいて、取得したメインノズル火炎温度に基づく失火限界パイロットノズル火炎温度を特定する失火限界特定部２１と、取得したパイロットノズル火炎温度と、失火限界パイロットノズル火炎温度に基づく失火予防パイロットノズル火炎温度との偏差Δを演算する偏差演算部２２と、偏差Δに応じた値であって、パイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするために必要なＰＰＬ比補償値を取得する補償値取得部２３と、取得したＰＰＬ比補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整部２４とを備える。

このようにすることで、（ランバック運転中のため）全燃料流量を急速に減少させていく中で、ステップＳ２４で算出された目標ＰＰＬ比（ＰＰＬ比補償値が加算されたＰＰＬ比）で流量調整されることになる。そうすると、ＰＰＬ比補償値分だけＰＰＬ比が増加することで、図５におけるパイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿１”（プロットｑ１の位置）が、失火予防パイロットノズル火炎温度である“ＰＰＬＴ＿ｔ”（プロットｑ１’の位置）まで上昇する。これにより、ランバック運転中においてパイロットノズル火炎温度が失火限界パイロットノズル火炎温度を下回らなくなり、失火が回避される。
以上より、第１の実施形態に係る制御装置２及びガスタービン１によれば、急速に負荷が低下した場合であっても燃焼器５における失火を回避できる。

また、本実施形態に係る補償値取得部２３は、偏差Δと、ＰＰＬ比補償値との関係を予め規定した情報（補償値テーブルＴ３）に基づいてＰＰＬ比補償値を取得する。
このようにすることで、偏差Δに応じたＰＰＬ比補償値がフィードフォワード制御により決定されるため、パイロットノズル火炎温度の上昇が迅速に行われる。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について、図７を参照して説明する。

図７は、第２の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。
第２の実施形態は、第１の実施形態に係る制御装置２のステップＳ２３（図３）の処理に替えて、ＰＩ制御（ステップＳ２３１）を行う点で第１の実施形態と異なる。
即ち、第２の実施形態に係る補償値取得部２３は、ステップＳ２２で取得した偏差Δに基づく比例制御及び積分制御を行い（ステップＳ２３１）、当該偏差Δを小さくするためのＰＰＬ比補償値を算出する。流量調整部２４は、ステップＳ０２で特定されたＰＰＬ比に、ステップＳ２３１で算出されたＰＰＬ比補償値を加算し（ステップＳ２４）、ＰＰＬ比がその演算結果となるように燃料流量を制御する。
このようにすることで、偏差Δをゼロに近づけるようなフィードバック制御により、ＰＰＬ比補償値が逐次決定されるため、パイロットノズル火炎温度が失火予防パイロットノズル火炎温度に精度良く一致する。

なお、他の実施形態に係る制御装置２は、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせた態様であってもよい。即ち、他の実施形態に係る補償値取得部２３は、補償値テーブルＴ３に基づくフィードフォワード制御でＰＰＬ比補償値を適用するとともに、その後において引き続き生じている偏差ΔについてＰＩ制御（フィードバック制御）を行う態様であってもよい。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について、図８〜図１０を参照して説明する。

図８は、第３の実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。
また、図９〜図１０は、それぞれ、第３の実施形態に係る制御装置の機能を説明するための第１の図〜第２の図である。

第３の実施形態に係る制御装置２は、燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ）の補償値に基づいて、ランバック運転時における失火を回避する制御を行う。

具体的に説明すると、本実施形態に係る補償値取得部２３は、ステップＳ２２（図８）で算出した偏差Δに応じた、燃焼負荷指令値の補償値（ＣＬＣＳＯ補償値）を取得する（ステップＳ２３２）。
ここで、補償値取得部２３は、図９に示す補償値テーブルＴ３’を参照する。図９に示すように、補償値テーブルＴ３’は、偏差ΔとＣＬＣＳＯ補償値との関係を示している。ＣＬＣＳＯ補償値とは、現時点のパイロットノズル火炎温度を失火予防パイロットノズル火炎温度以上とするために必要な燃焼負荷指令値の上乗せ分である。具体的には、補償値テーブルＴ３’では、偏差Δが大きくなるほど、適用すべきＣＬＣＳＯ補償値が大きくなるように規定されている。
例えば、ステップＳ２２の結果、偏差Δが“Δ＿１”であったとすると、補償値取得部２３は、補償値テーブルＴ３’を参照して、“Δ＿１”に対応するＣＬＣＳＯ補償値である“Ｃ＿Ｂ”を取得する。

また、本実施形態に係る流量調整部２４は、現在の燃焼負荷指令値に上記ＣＬＣＳＯ補償値を加算した目標燃焼負荷指令値に従って燃料の流量を調整する。例えば、ステップＳ０１で流量調整部２４が取得した燃焼負荷指令値が“Ｃ＿Ａ”であって、ステップＳ２３２で補償値取得部２３が取得したＣＬＣＳＯ補償値が“Ｃ＿Ｂ”であった場合、流量調整部２４は、目標燃焼負荷指令値（＝Ｃ＿Ａ＋Ｃ＿Ｂ）を算出する（ステップＳ２４２）。そして、流量調整部２４は、ステップＳ２４２で算出された目標燃焼負荷指令値に従って全燃料流量を調整する。

（作用、効果）
このようにすることで、（ランバック運転中のため）全燃料流量を急速に減少させていく中で、ステップＳ２４２で算出された目標燃焼負荷指令値（ＣＬＣＳＯ補償値が加算された燃焼負荷指令値）に従って流量調整されることになる。そうすると、ＣＬＣＳＯ補償値分だけ燃焼負荷指令値が増加することで全燃料流量が上昇するため、図１０におけるパイロットノズル火炎温度“ＰＰＬＴ＿１”（プロットｑ１の位置）が、失火予防パイロットノズル火炎温度である“ＰＰＬＴ＿ｔ”（プロットｑ１’の位置）まで上昇する。即ち、制御装置２は、ランバック運転のため全燃料流量を急速に減少させていきながらも、パイロットノズル火炎温度が失火限界パイロットノズル火炎温度を下回りそうになった時点で少しだけ全燃料流量を増加させる。これにより、メインノズル火炎温度とパイロットノズル火炎温度との両方が上昇するので（図１０参照）、ランバック運転中においてパイロットノズル火炎温度が失火限界パイロットノズル火炎温度を下回らなくなり、失火が回避される。
以上より、第３の実施形態に係る制御装置２及びガスタービン１によれば、急速に負荷が低下した場合であっても燃焼器５における失火を回避できる。

なお、上述の第３の実施形態では、補償値取得部２３は、図９に示す補償値テーブルＴ３’に基づいて、フィードフォワード制御によりＣＬＣＳＯ補償値を取得するものとして説明した。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されず、例えば、第２の実施形態のごとく、ＰＩ制御（フィードバック制御）によりＣＬＣＳＯ補償値を取得するものとしてもよい。

（その他の実施形態）
第１〜第３の実施形態において、失火予防パイロットノズル火炎温度は、失火限界第２ノズル火炎温度に予め規定された定数ＳＧを加算した値であるものとして説明した。しかし、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。
即ち、他の実施形態において、定数ＳＧは単なる固定値である必要はなく、例えば、メインノズル火炎温度ＭＡＴ、パイロットノズル火炎温度の関数として規定されるものであってもよい。

また、第１〜第３の実施形態において、メインノズルＮｂへの燃料供給は、流量調整弁１１ｂを通じて成されるものとして説明したが、他の実施形態についてはこの態様に限定されない。
即ち、他の実施形態に係るメインノズルＮｂは、Ａ系統（メインノズルＮｂＡ）、Ｂ系統（メインノズルＮｂＢ）の２つに分割されるとともに、それぞれに対応する流量調整弁によって別個独立に燃料供給がなされる態様であってもよい。この場合、失火条件テーブルＴ２は、Ａ系統用、Ｂ系統用のそれぞれについて用意されるとともに、それぞれの失火条件テーブルＴ２に基づいて、失火限界パイロットノズル火炎温度を割り込まないように各実施形態の制御がなされる。

また、上述の各実施形態においては、上述した制御装置２の各種処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって上記各種処理が行われる。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。更に、制御装置２は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ ガスタービン
１０ 圧力調整弁
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 流量調整弁
１２ インレットガイドベーン（ＩＧＶ）
２ 制御装置（ガスタービン制御装置）
２ａ 記録媒体
２０ 温度取得部
２１ 失火限界特定部
２２ 偏差演算部
２３ 補償値取得部
２４ 流量調整部
３ 圧縮機
４ タービン
５ 燃焼器
Ｎａ パイロットノズル
Ｎｂ メインノズル
Ｎｃ トップハットノズル
Ｐ 圧力計
Ｔ１ ＰＰＬ比テーブル
Ｔ２ 失火条件テーブル
Ｔ３、Ｔ３’ 補償値テーブル

Claims (8)

1. 第１ノズル火炎温度及び第２ノズル火炎温度を取得する温度取得部と、
   失火が生じる条件を満たす第１ノズル火炎温度と第２ノズル火炎温度との関係を示す情報に基づいて、取得した前記第１ノズル火炎温度に基づく失火限界第２ノズル火炎温度を特定する失火限界特定部と、
   取得した前記第２ノズル火炎温度と、前記失火限界第２ノズル火炎温度に基づく失火予防第２ノズル火炎温度との偏差を演算する偏差演算部と、
   前記偏差に応じた値であって、前記第２ノズル火炎温度を前記失火予防第２ノズル火炎温度以上とするための補償値を取得する補償値取得部と、
   取得した前記補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整部と、
   を備えるガスタービン制御装置。
2. 前記補償値取得部は、前記偏差に応じた、全燃料流量に対する第２ノズルへの燃料流量の比である第２ノズル流量比の補償値を取得し、
   前記流量調整部は、第２ノズル流量比が、現在の第２ノズル流量比に前記補償値を加算した目標第２ノズル流量比となるように燃料の流量を調整する、
   請求項１に記載のガスタービン制御装置。
3. 前記補償値取得部は、前記偏差と、前記第２ノズル流量比の補償値との関係を予め規定した情報に基づいて前記補償値を取得する
   請求項２に記載のガスタービン制御装置。
4. 前記補償値取得部は、前記偏差に応じた前記第２ノズル流量比の補償値を、フィードバック制御を通じて取得する
   請求項２又は請求項３に記載のガスタービン制御装置。
5. 前記補償値取得部は、前記偏差に応じた、燃焼負荷指令値の補償値を取得し、
   前記流量調整部は、現在の燃焼負荷指令値に前記補償値を加算した目標燃焼負荷指令値に従って燃料の流量を調整する、
   請求項１に記載のガスタービン制御装置。
6. 前記失火予防第２ノズル火炎温度は、
   前記失火限界第２ノズル火炎温度に予め規定された定数を加算した値である
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
7. 請求項１から請求項６の何れか一項に記載のガスタービン制御装置
   を備えるガスタービン。
8. 第１ノズル火炎温度及び第２ノズル火炎温度を取得する温度取得ステップと、
   失火が生じる条件を満たす第１ノズル火炎温度と第２ノズル火炎温度との関係を示す情報に基づいて、取得した前記第１ノズル火炎温度に基づく失火限界第２ノズル火炎温度を特定する失火限界特定ステップと、
   取得した前記第２ノズル火炎温度と、前記失火限界第２ノズル火炎温度に基づく失火予防第２ノズル火炎温度との偏差を演算する偏差演算ステップと、
   前記偏差に応じた値であって、前記第２ノズル火炎温度を前記失火予防第２ノズル火炎温度以上とするための補償値を取得する補償値取得ステップと、
   取得した前記補償値に基づいて燃料の流量を調整する流量調整ステップと、
   を有するガスタービン制御方法。

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