JP2024076164A

JP2024076164A - GAS TURBINE CONTROL DEVICE, GAS TURBINE INSTALLATION, AND GAS TURBINE CONTROL METHOD

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Publication number: JP2024076164A
Application number: JP2022187586A
Authority: JP
Inventors: 崇白岩; 照弘松本; 大輝藤村; 喜則古田; 宏太郎宮内
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-06-05
Also published as: AU2023241294A1

Abstract

A gas turbine control device, gas turbine equipment, and gas turbine control method are provided that are capable of effectively preventing the turbine inlet temperature from exceeding a limit value when the rotation speed of the gas turbine is suddenly reduced.
[Solution] A control device for a gas turbine includes a fuel command value calculation unit for calculating a fuel command value to be given to the gas turbine, and the fuel command value calculation unit includes a sudden rotation speed decrease detection unit configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change in the rotation speed of the gas turbine, and a fuel command value limiting unit configured to limit the fuel command value to correspond to the decrease in rotation speed when a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine is detected by the sudden rotation speed decrease detection unit.
[Selected figure] Figure 3

Description

本開示は、ガスタービン用の制御装置、ガスタービン設備及びガスタービンの制御方法に関する。 The present disclosure relates to a control device for a gas turbine, a gas turbine facility, and a method for controlling a gas turbine.

ガスタービンの所定負荷（例えば定格負荷）での運転中に、例えばガスタービンに接続される発電機が連系する電力系統の系統周波数の急激な低下等により、ガスタービンの回転数が急減することがある。ガスタービンの回転数が急減すると、ガスタービンの圧縮機の吸気量が低下するため、ガスタービン出力に対応する燃料供給量の割合が急激に増加し、タービン入口温度が制限値を超過するおそれがある。タービン入口温度が過度に高いとガスタービンの部品の損傷につながり得る。そこで、ガスタービンの回転数の急減時にタービン入口温度が過度に上昇しないようにするための技術が提案されている。 When a gas turbine is operating at a specified load (e.g., rated load), the gas turbine speed may suddenly decrease due to, for example, a sudden drop in the system frequency of the power system to which the generator connected to the gas turbine is connected. When the gas turbine speed suddenly decreases, the intake air volume of the gas turbine compressor decreases, causing a sudden increase in the ratio of the fuel supply volume corresponding to the gas turbine output, and there is a risk that the turbine inlet temperature will exceed the limit value. If the turbine inlet temperature is excessively high, it may lead to damage to gas turbine components. Therefore, technology has been proposed to prevent the turbine inlet temperature from rising excessively when the gas turbine speed suddenly decreases.

特許文献１には、ガスタービンの回転数の急減時等においてタービン入口温度が制限値を超える可能性を低減するためのガスタービンの制御装置が記載されている。この制御装置では、パラメータ（計測値）から算出されるタービン入口温度の推定値と、タービン入口温度の上限値との偏差に基づいて、ガスタービンに与えられる燃料指令値（燃焼器への燃料供給量を示す制御指令値）の上限値を算出し、この上限値を用いて燃料指令値を制限するようになっている。 Patent Document 1 describes a gas turbine control device that reduces the possibility of the turbine inlet temperature exceeding a limit value when the gas turbine speed suddenly decreases. This control device calculates an upper limit for the fuel command value (control command value indicating the amount of fuel supplied to the combustor) given to the gas turbine based on the deviation between an estimated value of the turbine inlet temperature calculated from parameters (measured values) and an upper limit value of the turbine inlet temperature, and uses this upper limit value to limit the fuel command value.

特開２０１８－９６３１９号公報JP 2018-96319 A

しかし、例えば特許文献１に記載されるような従来の制御方法では、以下の理由から、ガスタービンの回転数急減時にタービン入口温度が制限値を超過する可能性がある。 However, in conventional control methods such as that described in Patent Document 1, the turbine inlet temperature may exceed the limit value when the gas turbine speed suddenly decreases for the following reasons:

従来の制御では、例えばガスタービンから排出される排ガスの温度が排ガス温度制限値を超過しないように燃料指令値を制御することで、タービン入口温度がタービン入口温度制限値を超過しないようにしている。しかし、タービン入口温度の変化が排ガス温度の変化として現れるまでの時間遅れがあるため、ガスタービン回転数の急減時には、制御に遅れが生じ、タービン入口温度が制限値を超過してしまう場合があると考えられる。 In conventional control, for example, the fuel command value is controlled so that the temperature of the exhaust gas discharged from the gas turbine does not exceed the exhaust gas temperature limit value, thereby preventing the turbine inlet temperature from exceeding the turbine inlet temperature limit value. However, because there is a time lag before a change in the turbine inlet temperature appears as a change in the exhaust gas temperature, when the gas turbine speed suddenly decreases, a delay in control occurs, and it is thought that there may be cases where the turbine inlet temperature exceeds the limit value.

また、ガスタービン回転数が急低下すると、ガスタービンの圧縮機の吸気量が急低下し、これにより車室圧が急低下する。そうすると、燃料供給ノズルの差圧が拡大することにより燃料供給量が増加してしまい、これによりタービン入口温度がより大きく上昇しやすい。 In addition, when the gas turbine speed suddenly drops, the amount of intake air into the gas turbine compressor suddenly drops, causing a sudden drop in casing pressure. This then increases the pressure difference in the fuel supply nozzle, increasing the amount of fuel supply, which makes it easier for the turbine inlet temperature to rise more significantly.

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することが可能なガスタービン用の制御装置、ガスタービン設備及びガスタービンの制御方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, at least one embodiment of the present invention aims to provide a control device for a gas turbine, a gas turbine facility, and a method for controlling a gas turbine that can effectively prevent the turbine inlet temperature from exceeding a limit value when the rotation speed of the gas turbine suddenly decreases.

本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン用の制御装置は、
ガスタービンを制御するための制御装置であって、
前記ガスタービンに与えられる燃料指令値を算出するための燃料指令値算出部を備え、
前記燃料指令値算出部は、
前記ガスタービンの回転数の時間変化量に基づいて前記ガスタービンの回転数の急減を検知するように構成された回転数急減検知部と、
前記回転数急減検知部により前記ガスタービンの回転数の急減が検知されたとき、前記回転数の低下に対応するように前記燃料指令値を制限するように構成された燃料指令値制限部と、
を含む。 A control device for a gas turbine according to at least one embodiment of the present invention includes:
A control device for controlling a gas turbine, comprising:
a fuel command value calculation unit for calculating a fuel command value to be given to the gas turbine,
The fuel command value calculation unit
a rotation speed sudden decrease detection unit configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
a fuel command value limiting unit configured to limit the fuel command value in response to a decrease in the rotation speed of the gas turbine when the rotation speed sudden decrease detection unit detects a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine;
including.

また、本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン設備は、
ガスタービンと、
前記ガスタービンを制御するように構成された上述の制御装置と、
を備える。 Further, a gas turbine facility according to at least one embodiment of the present invention includes:
A gas turbine;
a controller as described above configured to control the gas turbine;
Equipped with.

また、本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービンの制御方法は、
前記ガスタービンに与えられる燃料指令値を算出するステップを備え、
前記燃料指令値を算出するステップは、
前記ガスタービンの回転数の時間変化量に基づいて前記ガスタービンの回転数の急減を検知するステップと、
前記ガスタービンの回転数の急減が検知されたとき、前記回転数の低下に対応するように前記燃料指令値を制限するステップと、
を含む。 Further, a method for controlling a gas turbine according to at least one embodiment of the present invention includes the steps of:
calculating a fuel command value to be provided to the gas turbine;
The step of calculating the fuel command value includes:
detecting a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
when a sudden decrease in a rotation speed of the gas turbine is detected, limiting the fuel command value so as to correspond to the decrease in the rotation speed;
including.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することが可能なガスタービン用の制御装置、ガスタービン設備及びガスタービンの制御方法が提供される。 According to at least one embodiment of the present invention, a control device for a gas turbine, a gas turbine facility, and a method for controlling a gas turbine are provided that can effectively prevent the turbine inlet temperature from exceeding a limit value when the rotation speed of the gas turbine suddenly decreases.

一実施形態に係るガスタービン設備の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine facility according to an embodiment. FIG. 一実施形態に係る制御装置の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a control device according to an embodiment. 一実施形態に係る制御装置の演算ロジックを示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the calculation logic of a control device according to an embodiment. ガスタービンの回転数と後述する負荷係数との相関関係の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a correlation between the rotation speed of a gas turbine and a load factor, which will be described later. 負荷係数と燃料指令値との相関関係の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a correlation between a load coefficient and a fuel command value. 燃焼ガスの上限基準温度の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of an upper limit reference temperature of combustion gas.

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。 Below, several embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative positions, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention and are merely illustrative examples.

（ガスタービン設備の構成）
図１は、幾つかの実施形態に係る制御装置が適用されるガスタービン設備の概略構成図である。図１に示すように、ガスタービン設備１００は、ガスタービン１と、ガスタービン１の運転を制御するための制御装置２０と、を含む。 (Gas turbine equipment configuration)
Fig. 1 is a schematic configuration diagram of a gas turbine facility to which a control device according to some embodiments is applied. As shown in Fig. 1, the gas turbine facility 100 includes a gas turbine 1 and a control device 20 for controlling the operation of the gas turbine 1.

ガスタービン１は、空気を圧縮するための圧縮機２と、燃料（例えば天然ガス等）を燃焼させて燃焼ガスを発生させるための燃焼器３と、燃焼器３で発生した燃焼ガスにより回転駆動されるように構成されたタービン４と、を含む。圧縮機２とタービン４とは、回転シャフト５を介して接続されている。 The gas turbine 1 includes a compressor 2 for compressing air, a combustor 3 for burning fuel (e.g., natural gas) to generate combustion gas, and a turbine 4 configured to be rotationally driven by the combustion gas generated in the combustor 3. The compressor 2 and the turbine 4 are connected via a rotating shaft 5.

燃焼器３には、燃料供給ライン９を介して燃料（天然ガス等）が供給されるとともに圧縮機２からの圧縮空気が送り込まれるようになっており、この圧縮空気を酸化剤として燃料が燃焼され、燃焼ガスが発生するようになっている。燃焼器３に供給される燃料の流量は、燃料供給ライン９に設けられた燃料バルブ７によって調整可能になっている。 The combustor 3 is supplied with fuel (natural gas, etc.) via a fuel supply line 9, and compressed air is sent to it from the compressor 2. The fuel is burned using this compressed air as an oxidizer, generating combustion gas. The flow rate of the fuel supplied to the combustor 3 can be adjusted by a fuel valve 7 provided on the fuel supply line 9.

燃焼器３で発生した燃焼ガスはタービン４に導かれ、タービン４を回転駆動させる。タービン４で仕事を終えた燃焼ガスは、排ガスとしてタービン４から排出されるようになっている。図１に示すように、タービン４には回転シャフト５を介して発電機６が連結され、タービン４によって発電機６が駆動されて電力が生成されるようになっていてもよい。
発電機６で生成された電力は、図示しない遮断機又は変圧器等を介して電力系統へと送電されるようになっていてもよい。 The combustion gas generated in the combustor 3 is guided to the turbine 4 to rotate and drive the turbine 4. After completing its work in the turbine 4, the combustion gas is discharged as exhaust gas from the turbine 4. As shown in Fig. 1, a generator 6 may be connected to the turbine 4 via a rotating shaft 5, and the generator 6 may be driven by the turbine 4 to generate electric power.
The electric power generated by the generator 6 may be transmitted to a power grid via a circuit breaker, a transformer, or the like (not shown).

図１に示すガスタービン設備１００は、ガスタービン１の回転シャフト５の回転数（ガスタービン１のロータの回転数）を計測するように構成された回転数計測部８を含む。回転数計測部８は、エンコーダ等の回転数センサを含んでもよい。 The gas turbine equipment 100 shown in FIG. 1 includes a rotation speed measurement unit 8 configured to measure the rotation speed of the rotating shaft 5 of the gas turbine 1 (the rotation speed of the rotor of the gas turbine 1). The rotation speed measurement unit 8 may include a rotation speed sensor such as an encoder.

また、図１に示すガスタービン設備１００は、ガスタービン１に駆動される発電機６での発電電力（有効電力；ガスタービンの出力）を計測するように構成された出力計測部１０を含む。 The gas turbine equipment 100 shown in FIG. 1 also includes an output measurement unit 10 configured to measure the generated power (active power; gas turbine output) of the generator 6 driven by the gas turbine 1.

また、図１に示すガスタービン設備１００は、ガスタービン１の所定部位における燃焼ガスの温度を計測するための温度計測部を含む。図１に示すように、温度計測部は、タービン４から排出された排ガスの温度（排ガス温度；ＥＸＴ）を計測するための排ガス温度計測部１２を含んでもよい。排ガス温度計測部１２は、タービン４からの排ガスが導かれる排熱回収ボイラ等のダクトにおける排ガスの温度を計測するように構成されていてもよい。あるいは、温度計測部は、タービン４内においてタービン翼列の下流側の位置における燃焼ガスの温度（ブレードパス温度；ＢＰＴ）を計測するためのブレードパス温度計測部１４を含んでもよい。 The gas turbine equipment 100 shown in FIG. 1 also includes a temperature measurement unit for measuring the temperature of the combustion gas at a predetermined location of the gas turbine 1. As shown in FIG. 1, the temperature measurement unit may include an exhaust gas temperature measurement unit 12 for measuring the temperature of the exhaust gas discharged from the turbine 4 (exhaust gas temperature; EXT). The exhaust gas temperature measurement unit 12 may be configured to measure the temperature of the exhaust gas in a duct such as a heat recovery boiler to which the exhaust gas from the turbine 4 is guided. Alternatively, the temperature measurement unit may include a blade path temperature measurement unit 14 for measuring the temperature of the combustion gas at a position downstream of the turbine blade row in the turbine 4 (blade path temperature; BPT).

回転数計測部８、出力計測部１０及び温度計測部（排ガス温度計測部１２及び／又はブレードパス温度計測部１４）によって取得された計測値を示す信号は、制御装置２０に送られるようになっている。 Signals indicating the measurement values obtained by the rotation speed measurement unit 8, the output measurement unit 10, and the temperature measurement unit (exhaust gas temperature measurement unit 12 and/or blade path temperature measurement unit 14) are sent to the control device 20.

（制御装置及び制御のフロー）
図２は、一実施形態に係る制御装置２０の概略構成図である。図２に示すように、制御装置２０は、燃料指令値算出部２２及び記憶部２３を備えている。制御装置２０は、回転数計測部８、出力計測部１０及び／又は温度計測部（排ガス温度計測部１２及び／又はブレードパス温度計測部１４）から、各種計測値を示す信号を受け取り、該信号を処理するように構成される。制御装置２０での演算結果は、燃料バルブ７に送られ、燃料バルブ７は該演算結果に基づき動作するようになっていてもよい。 (Control device and control flow)
Fig. 2 is a schematic diagram of a control device 20 according to an embodiment. As shown in Fig. 2, the control device 20 includes a fuel command value calculation unit 22 and a storage unit 23. The control device 20 is configured to receive signals indicating various measurement values from the rotation speed measurement unit 8, the output measurement unit 10 and/or the temperature measurement unit (the exhaust gas temperature measurement unit 12 and/or the blade path temperature measurement unit 14) and process the signals. The calculation result in the control device 20 is sent to the fuel valve 7, and the fuel valve 7 may be configured to operate based on the calculation result.

燃料指令値算出部２２は、ガスタービン１に与えられる燃料指令値ＦＩを算出するように構成される。燃料指令値ＦＩは、燃焼器３への燃料供給量を示す制御指令値である。この燃料指令値ＦＩに基づいて、燃料バルブ７の開度が調節されるようになっている。制御装置２０は、燃焼器３への燃料供給量が燃料指令値ＦＩに合致するように、燃料バルブ７の開度を調節するように構成されていてもよい。 The fuel command value calculation unit 22 is configured to calculate a fuel command value FI to be given to the gas turbine 1. The fuel command value FI is a control command value that indicates the amount of fuel supplied to the combustor 3. The opening of the fuel valve 7 is adjusted based on this fuel command value FI. The control device 20 may be configured to adjust the opening of the fuel valve 7 so that the amount of fuel supplied to the combustor 3 matches the fuel command value FI.

記憶部２３は、制御装置２０への入出力や制御装置２０での演算結果等を記憶するように構成される。記憶部２３は、制御装置２０を構成する計算機の主記憶装置又は補助記憶装置を含んでもよい。 The memory unit 23 is configured to store inputs and outputs to the control device 20, calculation results in the control device 20, etc. The memory unit 23 may include a main memory device or an auxiliary memory device of the computer that constitutes the control device 20.

制御装置２０は、プロセッサ（ＣＰＵ等）、主記憶装置（メモリデバイス；ＲＡＭ等）、補助記憶装置及びインターフェース等を備えた計算機を含む。制御装置２０は、インターフェースを介して、回転数計測部８、出力計測部１０及び／又は温度計測部（排ガス温度計測部１２及び／又はブレードパス温度計測部１４）から信号を受け取るようになっている。プロセッサは、このようにして受け取った信号を処理するように構成される。また、プロセッサは、主記憶装置に展開されるプログラムを処理するように構成される。これにより、上述の燃料指令値算出部２２の機能が実現される。 The control device 20 includes a computer equipped with a processor (CPU, etc.), a main memory device (memory device; RAM, etc.), an auxiliary memory device, an interface, etc. The control device 20 receives signals from the rotation speed measurement unit 8, the output measurement unit 10, and/or the temperature measurement unit (exhaust gas temperature measurement unit 12 and/or blade path temperature measurement unit 14) via the interface. The processor is configured to process the signals received in this manner. The processor is also configured to process a program deployed in the main memory device. This realizes the function of the fuel command value calculation unit 22 described above.

制御装置２０での処理内容は、プロセッサにより実行されるプログラムとして実装される。プログラムは、例えば補助記憶装置に記憶されていてもよい。プログラム実行時には、これらのプログラムは主記憶装置に展開される。プロセッサは、主記憶装置からプログラムを読み出し、プログラムに含まれる命令を実行するようになっている。 The processing contents in the control device 20 are implemented as programs executed by the processor. The programs may be stored in, for example, an auxiliary storage device. When the programs are executed, they are deployed in the main storage device. The processor reads the programs from the main storage device and executes the instructions contained in the programs.

図３は、一実施形態に係る制御装置２０の燃料指令値算出部２２の演算ロジックを示すブロック図である。図３に示す燃料指令値算出部２２は、第１～第４指令値（ＦＩ＿１～ＦＩ＿４）をそれぞれ算出するように構成された第１指令値算出部３０、第２指令値算出部３８、第３指令値算出部４０及び第４指令値算出部４２と、第１～第４指令値（ＦＩ＿１～ＦＩ＿４）から最小値を選択して燃料指令値ＦＩとして出力するように構成された最小値選択部４４と、を含む。 Figure 3 is a block diagram showing the calculation logic of the fuel command value calculation unit 22 of the control device 20 according to one embodiment. The fuel command value calculation unit 22 shown in Figure 3 includes a first command value calculation unit 30, a second command value calculation unit 38, a third command value calculation unit 40, and a fourth command value calculation unit 42 configured to calculate first to fourth command values (FI_1 to FI_4), respectively, and a minimum value selection unit 44 configured to select the minimum value from the first to fourth command values (FI_1 to FI_4) and output it as the fuel command value FI.

第１指令値算出部３０は、出力計測部１０で計測されるガスタービン１の実出力値である現在出力値Ｐ_Ａ、及び、ガスタービン１の目標出力値Ｐ_Ｔ等を受け取り、これらの値に基づく燃料指令値である第１指令値ＦＩ＿１を算出するように構成される。 The first command value calculation unit 30 is configured to receive a present output value P _A which is an actual output value of the gas turbine 1 measured by the output measurement unit 10, a target output value P _T of the gas turbine 1, and the like, and to calculate a first command value FI_1 which is a fuel command value based on these values.

第１指令値算出部３０は、ガスタービン１の現在出力値Ｐ_Ａと目標出力値Ｐ_Ｔとの偏差（Ｐ_Ａ－Ｐ_Ｔ）に基づいて、例えば比例演算及び／又は積分演算を行うことにより、第１指令値ＦＩ＿１を算出してもよい。 The first command value calculation unit 30 _may calculate the first command value FI_1 by performing, for example, a proportional calculation and/or an integral calculation based on the deviation (P _A -P _T ) between the current output value P _A and the target output value P T of the gas turbine 1.

目標出力値Ｐ_Ｔは、燃料指令値算出部２２を構成する目標出力値算出部２４で算出されてもよい。目標出力値算出部２４は、上位制御装置等から、ガスタービン１に要求される負荷（例えば定格負荷等）に対応する設定負荷値Ｌ_Ｄを取得し、該設定負荷値Ｌ_Ｄ等に基づいて上述の目標出力値Ｐ_Ｔを算出するように構成される。 The target output value P _T may be calculated by a target output value calculation unit 24 constituting the fuel command value calculation unit 22. The target output value calculation unit 24 is configured to acquire a set load value L _D corresponding to a load (e.g., a rated load, etc.) required for the gas turbine 1 from a higher-level control device or the like, and calculate the above-mentioned target output value P _T based on the set load value L _D , etc.

第２指令値算出部３８は、回転数計測部８で計測されるガスタービン１の回転数（現在回転数）ｒ_Ａ、及び、目標回転数ｒ_Ｔを受け取り、これらの値に基づく燃料指令値である第２指令値ＦＩ＿２を算出するように構成される。目標回転数ｒ_Ｔは、目標出力値Ｐ_Ｔ等に基づいて算出されたものであってもよい。 The second command value calculation unit 38 is configured to receive the rotation speed (current rotation speed) _rA of the gas turbine 1 measured by the rotation speed measurement unit 8 and the target rotation speed _rT , and calculate a second command value FI_2 that is a fuel command value based on these values. The target rotation speed _rT may be calculated based on the target output value P _T , etc.

第３指令値算出部４０は、排ガス温度計測部１２で計測される排ガス温度（ＥＸＴ）の現在値、及び、予め設定される該排ガス温度の制限値を受け取り、これらの値に基づく燃料指令値である第３指令値ＦＩ＿３を算出するように構成される。排ガス温度の制限値は、予め記憶部２３に記憶されていてもよい。 The third command value calculation unit 40 is configured to receive the current value of the exhaust gas temperature (EXT) measured by the exhaust gas temperature measurement unit 12 and a preset limit value for the exhaust gas temperature, and to calculate the third command value FI_3, which is a fuel command value based on these values. The limit value for the exhaust gas temperature may be stored in advance in the memory unit 23.

第４指令値算出部４２は、ブレードパス温度計測部１４で計測されるブレードパス温度（ＢＰＴ）の現在値、及び、予め設定される該ブレードパス温度の制限値を受け取り、これらの値に基づく燃料指令値である第４指令値ＦＩ＿４を算出するように構成される。ブレードパス温度の制限値は、予め記憶部２３に記憶されていてもよい。 The fourth command value calculation unit 42 is configured to receive the current value of the blade path temperature (BPT) measured by the blade path temperature measurement unit 14 and a preset limit value for the blade path temperature, and to calculate a fourth command value FI_4, which is a fuel command value based on these values. The limit value for the blade path temperature may be stored in advance in the memory unit 23.

最小値選択部４４は、第１～第４指令値算出部３０，３８，４０，４２で算出された第１～第４指令値（ＦＩ＿１～ＦＩ＿４）を入力として受け取り、これらの第１～第４指令値（ＦＩ＿１～ＦＩ＿４）から最小値を選択して、燃料指令値ＦＩとして出力するように構成される。燃料指令値ＦＩは、燃料指令値算出部２２からの出力として、ガスタービン１に与えられるようになっている。 The minimum value selection unit 44 is configured to receive as input the first to fourth command values (FI_1 to FI_4) calculated by the first to fourth command value calculation units 30, 38, 40, and 42, select the minimum value from these first to fourth command values (FI_1 to FI_4), and output it as the fuel command value FI. The fuel command value FI is provided to the gas turbine 1 as an output from the fuel command value calculation unit 22.

幾つかの実施形態では、燃料指令値算出部２２は、ガスタービン１の回転数の急減を検知するための回転数急減検知部２８と、ガスタービン１の回転数の急減が検知されたときに燃料指令値ＦＩを制限するための燃料指令値制限部３１と、をさらに含む。 In some embodiments, the fuel command value calculation unit 22 further includes a sudden decrease in rotation speed detection unit 28 for detecting a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1, and a fuel command value limiting unit 31 for limiting the fuel command value FI when a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 is detected.

回転数急減検知部２８は、ガスタービン１の回転数の時間変化量に基づいてガスタービン１の回転数の急減を検知するように構成される。回転数急減検知部２８は、回転数計測部８によるガスタービン１の回転数の計測値（現在回転数ｒ_Ａ）を受け取り、該計測値に基づいて、ガスタービン１の回転数の時間変化量を算出してもよい。回転数急減検知部２８は、規定時間内のガスタービン１の回転数低下量が規定値以上であるときに、ガスタービン１の回転数が急減したことを検知するように構成されてもよい。回転数急減検知部２８は、例えば、ガスタービン１の回転数の規定時間前（例えば１０秒前）の計測値ｒ_Ａ＿１と、最新の計測値ｒ_Ａ＿２との差分（ｒ_Ａ＿１－ｒ_Ａ＿２）が規定値以上である場合に、ガスタービン１の回転数が急減したことを検知するようになっていてもよい。回転数急減検知部２８は、ガスタービン１の回転数の急減を検知したら、該回転数の急減を示す回転数急減信号ＳＩＧを出力するようになっていてもよい。 The rotation speed sudden decrease detection unit 28 is configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 based on the amount of change over time of the rotation speed of the gas turbine 1. The rotation speed sudden decrease detection unit 28 may receive a measurement value (current rotation speed r _A ) of the rotation speed of the gas turbine 1 by the rotation speed measurement unit 8, and calculate the amount of change over time of the rotation speed of the gas turbine 1 based on the measurement value. The rotation speed sudden decrease detection unit 28 may be configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 when an amount of decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 within a specified time is equal to or greater than a specified value. The rotation speed sudden decrease detection unit 28 may detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1, for example, when a difference (r _{A_} 1 - r _{A_} 2) between a measurement value r _{A_} 1 of the rotation speed of the gas turbine 1 a specified time ago (for example, 10 seconds ago) and a latest measurement value r _{A_} 2 is equal to or greater than a specified value. The rotation speed sudden decrease detection unit 28 may be configured to output a rotation speed sudden decrease signal SIG indicating the sudden decrease in the rotation speed when the rotation speed sudden decrease detection unit 28 detects the sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 .

燃料指令値制限部３１は、回転数急減検知部２８によりガスタービン１の回転数の急減が検知されたとき（すなわち、回転数急減検知部２８から回転数急減信号ＳＩＧを受け取ったら）、ガスタービン１の回転数の低下に対応するように燃料指令値ＦＩを制限するように構成される。 The fuel command value limiting unit 31 is configured to limit the fuel command value FI to correspond to the decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 when the sudden decrease in rotation speed detection unit 28 detects a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 (i.e., when the sudden decrease in rotation speed signal SIG is received from the sudden decrease in rotation speed detection unit 28).

図３に示す例示的な実施形態では、燃料指令値算出部２２は、燃料指令値制限部３１としての第１指令値制限部３２を含む。第１指令値制限部３２は、回転数急減検知部２８によりガスタービン１の回転数の急減が検知されたとき、ガスタービン１の回転数の低下に対応するように第１指令値ＦＩ＿１を制限するように構成される。 In the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the fuel command value calculation unit 22 includes a first command value limiting unit 32 as the fuel command value limiting unit 31. The first command value limiting unit 32 is configured to limit the first command value FI_1 to correspond to the decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 when the rotation speed sudden decrease detection unit 28 detects a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1.

第１指令値制限部３２は、第１指令値ＦＩ＿１（燃料指令値）を制限するための第１指令上限値算出部３４（燃料指令上限値算出部）を含んでもよい。第１指令上限値算出部３４は、ガスタービン１の回転数に基づいて、第１指令値ＦＩ＿１（燃料指令値）を制限するための第１指令上限値（燃料指令上限値）を算出するように構成されてもよい。 The first command value limiting unit 32 may include a first command upper limit value calculation unit 34 (fuel command upper limit value calculation unit) for limiting the first command value FI_1 (fuel command value). The first command upper limit value calculation unit 34 may be configured to calculate the first command upper limit value (fuel command upper limit value) for limiting the first command value FI_1 (fuel command value) based on the rotation speed of the gas turbine 1.

第１指令上限値算出部３４は、例えば以下のようにして第１指令上限値（燃料指令上限値）を算出するようにしてもよい。ここで、図４は、ガスタービンの回転数と、後述する負荷係数との相関関係（第１相関関係）の一例を示すグラフである。図５は、上述の負荷係数と燃料指令値との相関関係（第２相関関係）の一例を示すグラフである。 The first command upper limit calculation unit 34 may calculate the first command upper limit (fuel command upper limit) as follows, for example. Here, FIG. 4 is a graph showing an example of the correlation (first correlation) between the gas turbine rotation speed and a load coefficient described below. FIG. 5 is a graph showing an example of the correlation (second correlation) between the load coefficient and the fuel command value described above.

まず、第１指令上限値算出部３４は、ガスタービン１の回転数（現在回転数ｒ_Ａ；回転数計測部８による計測値）を取得するとともに、ガスタービン１の回転数と、設定負荷値Ｌ_Ｄ（定格負荷等）に対する負荷の割合を示す負荷係数との相関関係である第１相関関係を取得する（図４参照）。第１相関関係は、ガスタービン１の回転数と上述の負荷係数との相関関係を示すマップ、テーブル、又は関数であってもよい。なお、図４に示すグラフでは、負荷係数は、設定負荷値Ｌ_Ｄ（全負荷；定格負荷等）における負荷係数が１であり、かつ、無負荷における負荷係数がゼロとなるように、設定されている。第１相関関係は、予め取得されて記憶部２３に記憶されたものであってもよい。そして、第１相関関係に、ガスタービン１の現在回転数ｒ_Ａを適用することで、現在回転数ｒ_Ａに対応する負荷係数ｂ_Ｌが取得される。 First, the first command upper limit value calculation unit 34 acquires the rotation speed of the gas turbine 1 (current rotation speed r _A ; measured value by the rotation speed measurement unit 8), and acquires a first correlation between the rotation speed of the gas turbine 1 and a load coefficient indicating a ratio of the load to a set load value L _D (rated load, etc.) (see FIG. 4 ). The first correlation may be a map, a table, or a function indicating the correlation between the rotation speed of the gas turbine 1 and the above-mentioned load coefficient. In the graph shown in FIG. 4 , the load coefficient is set so that the load coefficient at the set load value L _D (full load; rated load, etc.) is 1 and the load coefficient at no load is zero. The first correlation may be one that has been acquired in advance and stored in the storage unit 23. Then, the current rotation speed r _A of the gas turbine 1 is applied to the first correlation, whereby a load coefficient b _L corresponding to the current rotation speed r _A is acquired.

次に、第１指令上限値算出部３４は、上述の負荷係数と、燃料指令値（ここでは第１指令値ＦＩ＿１）との相関関係である第２相関関係を取得する。第２相関関係は、上述の負荷係数と燃料指令値との相関関係を示すマップ、テーブル、又は関数であってもよい。なお、図５に示すグラフでは、設定負荷値Ｌ_Ｄ（全負荷；定格負荷等）に対応する第１指令値がＦＩ＿１＿１００％であり、無負荷に対応する第１指令値がＦＩ＿１＿０％である。第２相関関係は、予め取得されて記憶部２３に記憶されたものであってもよい。そして、第２相関関係に、上述の第１相関関係から取得された負荷係数ｂ_Ｌを適用することで、現在回転数ｒ_Ａに対応する第１指令値（燃料指令値）ＦＩ＿１＿ｂ_Ｌが取得される。 Next, the first command upper limit calculation unit 34 acquires a second correlation which is a correlation between the load coefficient and the fuel command value (here, the first command value FI_1). The second correlation may be a map, a table, or a function indicating the correlation between the load coefficient and the fuel command value. In the graph shown in FIG. 5, the first command value corresponding to the set load value L _D (full load; rated load, etc.) is FI_1_100%, and the first command value corresponding to no load is FI_1_0%. The second correlation may be acquired in advance and stored in the storage unit 23. Then, the load coefficient b _L acquired from the first correlation is applied to the second correlation, whereby the first command value (fuel command value) FI_1_b _L corresponding to the current rotation speed r _A is acquired.

第１指令上限値算出部３４は、このように取得された第１指令値（燃料指令値）ＦＩ＿１＿ｂ_Ｌを、第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ（燃料指令上限値）として算出して出力する。 The first command upper limit calculation unit 34 calculates and outputs the first command value (fuel command value) _{FI_1_bL} acquired in this manner as a first command upper limit value FI_1_max (fuel command upper limit value).

第１指令値制限部３２は、ガスタービン１の現在出力値Ｐ_Ａ及び目標出力値Ｐ_Ｔに基づき算出された第１指令値ＦＩ＿１が第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ未満であるときは、第１指令値ＦＩ＿１をそのまま第１指令値ＦＩ＿１として算出及び出力するとともに、ガスタービン１の現在出力値Ｐ_Ａ及び目標出力値Ｐ_Ｔに基づき算出された第１指令値ＦＩ＿１が第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ以上であるときは、第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘを第１指令値ＦＩ＿１として算出及び出力する。 When the first command value FI_1 calculated based on the current output value P _A and the target output value P _T of the gas turbine 1 is less than the first command upper limit value FI_1_max, the first command value limiting unit 32 calculates and outputs the first command value FI_1 as it is as the first command value FI_1, and when the first command value FI_1 calculated based on the current output value P _A and the target output value P _T of the gas turbine 1 is equal to or greater than the first command upper limit value FI_1_max, the first command value limiting unit 32 calculates and outputs the first command upper limit value FI_1_max as the first command value FI_1.

このように、第１指令値算出部３０では、第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ以下の範囲内の値として第１指令値ＦＩ＿１が算出され（すなわち、第１指令値ＦＩ＿１が第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ以下に制限され）、最小値選択部４４に出力される。 In this way, the first command value calculation unit 30 calculates the first command value FI_1 as a value within a range not exceeding the first command upper limit value FI_1_max (i.e., the first command value FI_1 is limited to not exceeding the first command upper limit value FI_1_max), and outputs it to the minimum value selection unit 44.

最小値選択部４４では、上述のように制限された第１指令値ＦＩ＿１を含む燃料指令値の選択肢（第１～第４指令値（ＦＩ＿１～ＦＩ＿４））のうち最小値が、最終的な燃料指令値ＦＩとして選択される。したがって、このように取得される燃料指令値ＦＩは、ガスタービン１の回転数の低下に対応するように制限されたものである。 In the minimum value selection unit 44, the minimum value of the fuel command value options (first to fourth command values (FI_1 to FI_4)) including the first command value FI_1 limited as described above is selected as the final fuel command value FI. Therefore, the fuel command value FI obtained in this manner is limited to correspond to the decrease in the rotation speed of the gas turbine 1.

上述の実施形態では、ガスタービン１の回転数の急減が検知された場合に、排ガスの温度計測値等に依らず、回転数の低下に対応して燃料指令値（燃焼器への燃料供給量を示す制御指令値；具体的には第１指令値ＦＩ＿１）を制限するようにしたので、ガスタービン１の回転数の急減時に、迅速に燃料指令値（第１指令値ＦＩ＿１）を制限することができる。よって、ガスタービン１の回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 In the above-described embodiment, when a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1 is detected, the fuel command value (control command value indicating the amount of fuel supplied to the combustor; specifically, the first command value FI_1) is limited in response to the decrease in rotation speed, regardless of the exhaust gas temperature measurement value, etc., so that the fuel command value (first command value FI_1) can be quickly limited when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases. Therefore, when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases, the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

幾つかの実施形態では、例えば図３に示すように、燃料指令値算出部２２は、ガスタービン１の所定部位における燃焼ガスの温度（例えば、上述の排ガス温度又はブレードパス温度）が該所定部位における燃焼ガスの上限基準温度Ｔｓよりも低い規定温度Ｔｔｈより高いか否かを判定するように構成された温度条件判定部３６を備える。 In some embodiments, as shown in FIG. 3, for example, the fuel command value calculation unit 22 includes a temperature condition determination unit 36 configured to determine whether the temperature of the combustion gas (e.g., the above-mentioned exhaust gas temperature or blade path temperature) at a specific location of the gas turbine 1 is higher than a specified temperature Tth that is lower than the upper limit reference temperature Ts of the combustion gas at the specific location.

ここで、図６は、燃焼ガスの上限基準温度Ｔｓの一例を示すグラフである。図６のグラフは、車室圧（横軸）と燃焼ガス温度（ここでは一例として排ガス温度；縦軸）との関係を示すものである。上限基準温度Ｔｓは、例えば図６に示すように、車室圧によって変化してもよい。また、規定温度Ｔｔｈは、上限基準温度Ｔｓから一定の温度Ｔａだけ低い温度（Ｔｓ－Ｔａ）として定義されてもよく、上限基準温度Ｔｓと同様に、車室圧によって変化してもよい。 Here, FIG. 6 is a graph showing an example of the upper reference temperature Ts of the combustion gas. The graph in FIG. 6 shows the relationship between the vehicle compartment pressure (horizontal axis) and the combustion gas temperature (here, exhaust gas temperature is taken as an example; vertical axis). The upper reference temperature Ts may vary depending on the vehicle compartment pressure, for example, as shown in FIG. 6. In addition, the specified temperature Tth may be defined as a temperature (Ts-Ta) that is a certain temperature Ta lower than the upper reference temperature Ts, and may vary depending on the vehicle compartment pressure, similar to the upper reference temperature Ts.

燃料指令値制限部３１（図３では第１指令値制限部３２）は、温度条件判定部３６により燃焼ガスの温度が規定温度Ｔｔｈよりも高いと判定され、かつ、回転数急減検知部２８によりガスタービン１の回転数の急減が検知されたときに、燃料指令値（図３では第１指令値ＦＩ＿１）を、例えば既に述べた手順で制限するように構成される。 The fuel command value limiting unit 31 (first command value limiting unit 32 in FIG. 3) is configured to limit the fuel command value (first command value FI_1 in FIG. 3) by, for example, the procedure already described, when the temperature condition determining unit 36 determines that the temperature of the combustion gas is higher than the specified temperature Tth and the sudden decrease in rotation speed detecting unit 28 detects a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine 1.

ガスタービン１の所定部位における燃焼ガスの温度が上限基準温度Ｔｓよりもある程度低い場合には、仮にガスタービン１の回転数が急減して、これによりタービン入口温度がある程度上昇したとしても、タービン入口温度が制限値を超えることは考えにくい。この点、上述の実施形態によれば、ガスタービン１の所定部位における燃焼ガス温度が、上限基準温度Ｔｓに対応するととともに上限基準温度Ｔｓよりも低い規定温度Ｔｔｈよりも高いときに限り、ガスタービン１の回転数の急減時に燃料指令値（例えば第１指令値ＦＩ＿１）を制限し、該燃焼ガス温度が上述の規定温度Ｔｔｈ以下である場合（即ち、燃焼ガス温度が上限基準温度Ｔｓよりもある程度低い場合）には、ガスタービン１の回転数が急減したとしても、これにより燃料指令値（例えば第１指令値ＦＩ＿１）を制限しない。このように、不要なときにまで燃料指令値を制限しないので、ガスタービン１に要求される出力を達成しやすくなるとともに、上述したようにタービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 When the temperature of the combustion gas at a specific portion of the gas turbine 1 is somewhat lower than the upper reference temperature Ts, even if the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases and the turbine inlet temperature rises to a certain degree, it is unlikely that the turbine inlet temperature will exceed the limit value. In this regard, according to the above-mentioned embodiment, only when the combustion gas temperature at a specific portion of the gas turbine 1 corresponds to the upper reference temperature Ts and is higher than a specified temperature Tth that is lower than the upper reference temperature Ts, the fuel command value (e.g., the first command value FI_1) is limited when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases, and when the combustion gas temperature is equal to or lower than the above-mentioned specified temperature Tth (i.e., when the combustion gas temperature is somewhat lower than the upper reference temperature Ts), the fuel command value (e.g., the first command value FI_1) is not limited even if the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases. In this way, since the fuel command value is not limited even when it is unnecessary, it is easier to achieve the output required of the gas turbine 1, and as described above, it is possible to effectively suppress the turbine inlet temperature from exceeding the limit value.

幾つかの実施形態では、燃料指令値算出部２２は、ガスタービン１の回転数（回転数計測部８により取得される現在回転数ｒ_Ａ）に基づき目標出力値Ｐ_Ｔの上限値である目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘを算出するように構成された目標出力上限値算出部２６を含む。そして、目標出力値算出部２４は、ガスタービン１の上述の設定負荷値Ｌ_Ｄ、及び、目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘに基づいて目標出力値Ｐ_Ｔを算出するように構成される。 In some embodiments, the fuel command value calculation unit 22 includes a target output upper limit calculation unit 26 configured to calculate a target output upper limit value P _T _max that is an upper limit value of the target output value P _T based on the rotational speed (current rotational speed r _A acquired by the rotational speed measurement unit 8) of the gas turbine 1. Then, the target output value calculation unit 24 is configured to calculate the target output value P _T based on the above-mentioned set load value L _D of the gas turbine 1 and the target output upper limit value P _T _max.

目標出力上限値算出部２６は、例えば以下のようにして目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘを算出するようにしてもよい。 The target output upper limit calculation section 26 may calculate the target output upper limit P _T _max, for example, in the following manner.

まず、第１指令上限値算出部３４は、ガスタービン１の回転数（現在回転数ｒ_Ａ；回転数計測部８による計測値）を取得するとともに、記憶部２３等から上述の第１相関関係（即ち、ガスタービン１の回転数と、設定負荷値Ｌ_Ｄ（定格負荷等）に対する負荷の割合を示す負荷係数との相関関係；図４参照）を取得する。そして、第１相関関係に、ガスタービン１の現在回転数ｒ_Ａを適用し、現在回転数ｒ_Ａに対応する負荷係数ｂ_Ｌを取得する。 First, the first command upper limit calculation unit 34 acquires the rotation speed of the gas turbine 1 (current rotation speed _rA ; a value measured by the rotation speed measurement unit 8), and acquires the above-mentioned first correlation (i.e., the correlation between the rotation speed of the gas turbine 1 and a load coefficient indicating the ratio of the load to a set load value L _D (rated load, etc.); see FIG. 4 ) from the storage unit 23, etc. Then, the first command upper limit calculation unit 34 applies the current rotation speed _rA of the gas turbine 1 to the first correlation, and acquires the load coefficient _bL corresponding to the current rotation speed _rA .

そして、設定負荷値Ｌ_Ｄに対して負荷係数ｂ_Ｌ（ガスタービン１の回転数に応じたバイアス値）を乗算することで、目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘを算出する。 Then, the target output upper limit value P _T _max is calculated by multiplying the set load value L _D by a load coefficient b _L (a bias value according to the rotation speed of the gas turbine 1).

目標出力値算出部２４は、設定負荷値Ｌ_Ｄが目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘ未満であるときは、設定負荷値Ｌ_Ｄをそのまま目標出力値Ｐ_Ｔとして算出及び出力するとともに、設定負荷値Ｌ_Ｄが目標出力上限値ＰＴ＿ｍａｘ以上であるときは、目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘを目標出力値Ｐ_Ｔとして算出及び出力するようにしてもよい。 When the set load value _LD is less than the target output upper limit value _{PT_max} , the target output value calculation unit 24 may calculate and output the set load value _LD as the target output value _PT as is, and when the set load value _LD is equal to or greater than the target output upper limit value PT_max, the target output value calculation unit 24 may calculate and output the target output upper limit value _{PT_max} as the target output value _PT .

上述の実施形態によれば、ガスタービン１の回転数に基づき目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘが算出され、該目標出力上限値によって制限された目標出力値Ｐ_Ｔを用いて燃料指令値（例えば第１指令値ＦＩ＿１）が算出される。したがって、ガスタービン１の回転数が急減した場合において、目標出力値Ｐ_Ｔをこのように制限しない場合に比べて、ガスタービン１の出力値と目標出力値Ｐ_Ｔとの偏差の絶対値を小さくすることができ、これにより、該偏差に基づく燃料指令値（第１指令値ＦＩ＿１）の急増を抑制することができる。よって、ガスタービン１の回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過をより効果的に抑制することができる。 According to the above-described embodiment, the target output upper limit value P _T _max is calculated based on the rotation speed of the gas turbine 1, and the fuel command value (e.g., the first command value FI_1) is calculated using the target output value P _T limited by the target output upper limit value. Therefore, when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases, the absolute value of the deviation between the output value of the gas turbine 1 and the target output value P _T can be made smaller than when the target output value P _T is not limited in this manner, and this makes it possible to suppress a sudden increase in the fuel command value (the first command value FI_1) based on the deviation. Therefore, when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases, it is possible to more effectively suppress the turbine inlet temperature from exceeding the limit value.

幾つかの実施形態では、目標出力値算出部２４は、目標出力値Ｐ_Ｔが減少する場合には、目標出力値Ｐ_Ｔが増加する場合に比べて大きな変化率で目標出力値Ｐ_Ｔを変化させるように構成される。 In some embodiments, the target output value calculation section 24 is configured to change the target output value _PT at a larger rate of change when the target output value _PT decreases than when the target output value _PT increases.

上述の実施形態では、算出される目標出力値Ｐ_Ｔが減少する場合には、算出される目標出力値Ｐ_Ｔが増大する場合に比べて大きい変化率で目標出力値Ｐ_Ｔを変化させるようにしたので、ガスタービン１の回転数の急減時において、目標出力値Ｐ_Ｔを比較的迅速に減少させることができる。これにより、目標出力値Ｐ_Ｔに基づいて算出される燃料指令値（例えば第１指令値ＦＩ＿１）も比較的迅速に減少するため、ガスタービン１の回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過をより効果的に抑制することができる。 In the above-described embodiment, when the calculated target output value _PT decreases, the target output value PT is changed at a rate of change that is greater than that when the calculated target output value _PT increases, so that the target output value _PT can be _reduced relatively quickly when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases. As a result, the fuel command value (e.g., the first command value FI_1) calculated based on the target output value _PT also decreases relatively quickly, so that the turbine inlet temperature can be more effectively prevented from exceeding the limit value when the rotation speed of the gas turbine 1 suddenly decreases.

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。 The contents described in each of the above embodiments can be understood, for example, as follows:

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン用の制御装置（２０）は、
ガスタービン（１）を制御するための制御装置であって、
前記ガスタービンに与えられる燃料指令値（上述の燃料指令値ＦＩ及び／又は第１指令値ＦＩ＿１）を算出するための燃料指令値算出部（２２）を備え、
前記燃料指令値算出部は、
前記ガスタービンの回転数の時間変化量に基づいて前記ガスタービンの回転数の急減を検知するように構成された回転数急減検知部（２８）と、
前記回転数急減検知部により前記ガスタービンの回転数の急減が検知されたとき、前記回転数の低下に対応するように前記燃料指令値を制限するように構成された燃料指令値制限部（３１）と、
を含む。 (1) At least one embodiment of a control device (20) for a gas turbine according to the present invention comprises:
A control device for controlling a gas turbine (1), comprising:
a fuel command value calculation unit (22) for calculating a fuel command value (the above-mentioned fuel command value FI and/or the first command value FI_1) to be given to the gas turbine,
The fuel command value calculation unit
a rotation speed sudden decrease detection unit (28) configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
a fuel command value limiting unit (31) configured to limit the fuel command value so as to correspond to the decrease in the rotation speed when the sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine is detected by the sudden decrease in the rotation speed detection unit;
including.

上記（１）の構成によれば、ガスタービンの回転数の急減が検知された場合に、排ガスの温度計測値等に依らず、回転数の低下に対応して燃料指令値（燃焼器への燃料供給量を示す制御指令値）を制限するようにしたので、ガスタービンの回転数の急減時に、迅速に燃料指令値を制限することができる。よって、ガスタービンの回転数が急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 According to the configuration of (1) above, when a sudden decrease in the gas turbine speed is detected, the fuel command value (control command value indicating the amount of fuel supplied to the combustor) is limited in response to the decrease in the speed, regardless of the exhaust gas temperature measurement value, etc., so that the fuel command value can be quickly limited when the gas turbine speed suddenly decreases. Therefore, when the gas turbine speed suddenly decreases, the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記制御装置は、
前記ガスタービンの所定部位における燃焼ガスの温度が、前記所定部位における前記燃焼ガスの上限基準温度（Ｔｓ）に対応するように決定されるとともに該上限基準温度よりも低い規定温度（Ｔｔｈ）より高いか否かを判定するように構成された温度条件判定部（３６）を備え、
前記燃料指令値制限部は、前記温度条件判定部により前記燃焼ガスの温度が前記規定温度よりも高いと判定され、かつ、前記回転数急減検知部により前記回転数の急減が検知されたとき、前記燃料指令値を制限するように構成される。 (2) In some embodiments, in the configuration of (1),
The control device includes:
a temperature condition determination unit (36) configured to determine whether or not a temperature of the combustion gas at a predetermined portion of the gas turbine is higher than a specified temperature (Tth) that is determined to correspond to an upper limit reference temperature (Ts) of the combustion gas at the predetermined portion and is lower than the upper limit reference temperature,
The fuel command value limiting unit is configured to limit the fuel command value when the temperature condition determination unit determines that the temperature of the combustion gas is higher than the specified temperature and when the rotation speed sudden decrease detection unit detects a sudden decrease in the rotation speed.

燃焼ガスの温度が上限基準温度よりもある程度低い場合には、仮にガスタービンの回転数が急減して、これによりタービン入口温度がある程度上昇したとしても、タービン入口温度が制限値を超えることは考えにくい。この点、上記（２）の構成によれば、燃焼ガス温度が、上限基準温度に対応するととともに上限基準温度よりも低い規定温度よりも高いときに限り、ガスタービンの回転数の急減時に燃料指令値を制限し、燃焼ガス温度が上述の規定温度以下である場合（即ち、燃焼ガス温度が上限基準温度よりもある程度低い場合）には、ガスタービンの回転数が急減したとしても、これにより燃料指令値を制限しない。このように、不要なときにまで燃料指令値を制限しないので、ガスタービンに要求される出力を達成しやすくなるとともに、上記（１）で述べたようにタービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 When the temperature of the combustion gas is somewhat lower than the upper reference temperature, even if the gas turbine speed suddenly decreases and the turbine inlet temperature rises to a certain degree, it is unlikely that the turbine inlet temperature will exceed the limit value. In this regard, according to the configuration of (2) above, the fuel command value is limited when the gas turbine speed suddenly decreases only when the combustion gas temperature is higher than a specified temperature that corresponds to the upper reference temperature and is lower than the upper reference temperature, and when the combustion gas temperature is equal to or lower than the above-mentioned specified temperature (i.e., when the combustion gas temperature is somewhat lower than the upper reference temperature), the fuel command value is not limited even if the gas turbine speed suddenly decreases. In this way, since the fuel command value is not limited even when it is not necessary, it is easier to achieve the output required of the gas turbine, and as described in (1) above, it is possible to effectively suppress the turbine inlet temperature from exceeding the limit value.

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記燃料指令値算出部は、前記ガスタービンの出力値（Ｐ_Ａ）と目標出力値（Ｐ_Ｔ）との偏差に基づいて前記燃料指令値を算出するように構成され、
前記燃料指令値制限部は、前記偏差に基づき算出された前記燃料指令値を制限するように構成される。 (3) In some embodiments, in the configuration of (1) or (2),
the fuel command value calculation unit is configured to calculate the fuel command value based on a deviation between an output value (P _A ) of the gas turbine and a target output value (P _T );
The fuel command value limiting unit is configured to limit the fuel command value calculated based on the deviation.

ガスタービンの回転数が急減するとき、ガスタービンの出力値と目標出力値との偏差に基づく燃料指令値は急増する傾向がある。この点、上記（３）の構成によれば、ガスタービンの回転数が急減するときに、ガスタービンの出力値と目標出力値との偏差に基づく燃料指令値を迅速に制限するようにしたので、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 When the gas turbine speed suddenly decreases, the fuel command value based on the deviation between the gas turbine output value and the target output value tends to increase rapidly. In this regard, according to the configuration of (3) above, when the gas turbine speed suddenly decreases, the fuel command value based on the deviation between the gas turbine output value and the target output value is quickly limited, so that the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記制御装置は、
前記ガスタービンの回転数に基づき前記目標出力値の上限値（例えば上述の目標出力上限値Ｐ_Ｔ＿ｍａｘ）を算出するように構成された目標出力上限値算出部（２６）と、
前記ガスタービンの設定負荷値（Ｌ_Ｄ）、及び、前記目標出力値の前記上限値に基づいて前記目標出力値を算出するように構成された目標出力値算出部（２４）と、
を備える。 (4) In some embodiments, in the configuration of (3),
The control device includes:
a target output upper limit calculation unit (26) configured to calculate an upper limit of the target output value (for example, the above-mentioned target output upper limit value P _T _max) based on a rotation speed of the gas turbine;
a target output value calculation unit (24) configured to calculate the target output value based on a set load value (L _D ) of the gas turbine and the upper limit value of the target output value;
Equipped with.

上記（４）の構成によれば、ガスタービンの回転数に基づき目標出力値の上限値を算出し、該上限値によって制限された目標出力値を用いて燃料指令値を算出する。したがって、ガスタービンの回転数が急減した場合において、目標出力値を上述のように制限しない場合に比べて、ガスタービンの出力値と目標出力値との偏差の絶対値を小さくすることができ、これにより、該偏差に基づく燃料指令値の急増を抑制することができる。よって、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過をより効果的に抑制することができる。 According to the above configuration (4), an upper limit value of the target output value is calculated based on the gas turbine rotation speed, and the fuel command value is calculated using the target output value limited by the upper limit value. Therefore, when the gas turbine rotation speed suddenly decreases, the absolute value of the deviation between the gas turbine output value and the target output value can be made smaller than when the target output value is not limited as described above, and this makes it possible to suppress a sudden increase in the fuel command value based on the deviation. Therefore, when the gas turbine rotation speed suddenly decreases, it is possible to more effectively suppress the turbine inlet temperature from exceeding the limit value.

（５）幾つかの実施形態では、上記（４）の構成において、
前記目標出力上限値算出部は、前記設定負荷値に、前記ガスタービンの回転数に応じたバイアス値（例えば上述の負荷係数ｂ_Ｌ）を乗算することで、前記目標出力値の前記上限値を算出するように構成される。 (5) In some embodiments, in the configuration of (4),
The target output upper limit value calculation unit is configured to calculate the upper limit value of the target output value by multiplying the set load value by a bias value (for example, the above-mentioned load coefficient b _L ) according to the rotation speed of the gas turbine.

上記（５）の構成によれば、ガスタービンの設定負荷値に、回転数に応じたバイアス値を乗算することで、回転数に応じた目標出力値の上限値を算出することができる。よって、このように算出した上限値によって制限された目標出力値を用いて、燃料指令値を適切に算出することができる。 According to the configuration of (5) above, the upper limit of the target output value corresponding to the rotation speed can be calculated by multiplying the set load value of the gas turbine by a bias value corresponding to the rotation speed. Therefore, the fuel command value can be appropriately calculated using the target output value limited by the upper limit value calculated in this way.

（６）幾つかの実施形態では、上記（５）の構成において、
前記目標出力値算出部は、前記目標出力値が減少する場合には、前記目標出力値が増加する場合に比べて大きな変化率で前記目標出力値を変化させるように構成される。 (6) In some embodiments, in the configuration of (5),
The target output value calculation section is configured to change the target output value at a larger rate of change when the target output value decreases than when the target output value increases.

上記（６）の構成によれば、算出される目標出力値が減少する場合には、算出される目標出力値が増大する場合に比べて大きい変化率で目標出力値を変化させるようにしたので、ガスタービンの回転数の急減時において、目標出力値を比較的迅速に減少させることができる。これにより、目標出力値に基づいて算出される燃料指令値も比較的迅速に減少するため、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過をより効果的に抑制することができる。 According to the above configuration (6), when the calculated target output value decreases, the target output value is changed at a rate of change that is greater than when the calculated target output value increases. This allows the target output value to be reduced relatively quickly when the gas turbine speed suddenly decreases. As a result, the fuel command value calculated based on the target output value also decreases relatively quickly, making it possible to more effectively prevent the turbine inlet temperature from exceeding the limit value when the gas turbine speed suddenly decreases.

（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、
前記燃料指令値制限部は、前記ガスタービンの回転数が急減したときにおける前記燃料指令値の上限値（例えば上述の第１指令上限値ＦＩ＿１＿ｍａｘ）を算出するように構成された燃料指令上限値算出部（例えば上述の第１指令上限値算出部３４）を含み、
前記燃料指令上限値算出部は、
前記ガスタービンの回転数と、前記ガスタービンの設定負荷値（Ｌ_Ｄ）に対する負荷の割合を示す負荷係数（ｂ_Ｌ）との相関関係に基づいて、前記ガスタービンの現在の回転数に対応する前記負荷係数を取得し、
前記設定負荷値に対応する燃料指令値及び前記負荷係数に基づいて、前記燃料指令値の前記上限値を算出する
ように構成される。 (7) In some embodiments, in any one of the configurations (1) to (6) above,
the fuel command value limiting unit includes a fuel command upper limit value calculation unit (e.g., the above-described first command upper limit value calculation unit 34) configured to calculate an upper limit value of the fuel command value when the rotation speed of the gas turbine is suddenly decreased (e.g., the above-described first command upper limit value FI_1_max),
The fuel command upper limit value calculation unit
acquiring a load coefficient corresponding to a current rotation speed of the gas turbine based on a correlation between the rotation speed of the gas turbine and a load coefficient (b _L ) indicating a ratio of a load to a set load value (L _D ) of the gas turbine;
The upper limit value of the fuel command value is calculated based on the fuel command value corresponding to the set load value and the load coefficient.

上記（７）の構成によれば、ガスタービンの回転数と、設定負荷値に対する負荷の割合を示す負荷係数との相関関係に基づいて、ガスタービンの現在の回転数に対応する負荷係数を取得するとともに、設定負荷値に対応する燃料指令値及び上述の負荷係数に基づいて燃料指令値の上限値を算出する。よって、このように算出した上限値に基づいて燃料指令値が制限されるので、ガスタービンの回転数の急減時に、迅速に燃料指令値を制限することができる。よって、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 According to the above configuration (7), a load coefficient corresponding to the current rotation speed of the gas turbine is obtained based on the correlation between the rotation speed of the gas turbine and a load coefficient indicating the ratio of the load to the set load value, and an upper limit value of the fuel command value is calculated based on the fuel command value corresponding to the set load value and the above-mentioned load coefficient. Therefore, since the fuel command value is limited based on the upper limit value calculated in this manner, the fuel command value can be quickly limited when the rotation speed of the gas turbine suddenly decreases. Therefore, when the rotation speed of the gas turbine suddenly decreases, the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

（８）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン設備（１００）は、
ガスタービン（１）と、
前記ガスタービンを制御するように構成された上記（１）乃至（７）の何れか一項に記載の制御装置（２０）と、
を備える。 (8) A gas turbine facility (100) according to at least one embodiment of the present invention comprises:
A gas turbine (1);
A control device (20) according to any one of (1) to (7) above, configured to control the gas turbine;
Equipped with.

上記（８）の構成によれば、ガスタービンの回転数の急減が検知された場合に、排ガスの温度計測値等に依らず、回転数の低下に対応して燃料指令値（燃焼器への燃料供給量を示す制御指令値）を制限するようにしたので、ガスタービンの回転数の急減時に、迅速に燃料指令値を制限することができる。よって、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 According to the configuration of (8) above, when a sudden decrease in the gas turbine speed is detected, the fuel command value (control command value indicating the amount of fuel supplied to the combustor) is limited in response to the decrease in the speed, regardless of the exhaust gas temperature measurement value, etc., so that the fuel command value can be quickly limited when the gas turbine speed suddenly decreases. Therefore, when the gas turbine speed suddenly decreases, the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

（９）本発明の少なくとも一実施形態に係るガスタービン（１）の制御方法は、
前記ガスタービンに与えられる燃料指令値（例えば上述の燃料指令値ＦＩ及び／又は第１指令値ＦＩ＿１）を算出するステップを備え、
前記燃料指令値を算出するステップは、
前記ガスタービンの回転数の時間変化量に基づいて前記ガスタービンの回転数の急減を検知するステップと、
前記ガスタービンの回転数の急減が検知されたとき、前記回転数の低下に対応するように前記燃料指令値を制限するステップと、
を含む。 (9) A method for controlling a gas turbine (1) according to at least one embodiment of the present invention,
Calculating a fuel command value to be provided to the gas turbine (e.g., the above-mentioned fuel command value FI and/or the first command value FI_1),
The step of calculating the fuel command value includes:
detecting a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
when a sudden decrease in a rotation speed of the gas turbine is detected, limiting the fuel command value so as to correspond to the decrease in the rotation speed;
including.

上記（９）の方法によれば、ガスタービンの回転数の急減が検知された場合に、排ガスの温度計測値等に依らず、回転数の低下に対応して燃料指令値（燃焼器への燃料供給量を示す制御指令値）を制限するようにしたので、ガスタービンの回転数の急減時に、迅速に燃料指令値を制限することができる。よって、ガスタービンの回転数の急減時において、タービン入口温度の制限値超過を効果的に抑制することができる。 According to the method of (9) above, when a sudden decrease in the gas turbine speed is detected, the fuel command value (control command value indicating the amount of fuel supplied to the combustor) is limited in response to the decrease in the speed, regardless of the exhaust gas temperature measurement value, etc., so that the fuel command value can be quickly limited when the gas turbine speed suddenly decreases. Therefore, when the gas turbine speed suddenly decreases, the turbine inlet temperature can be effectively prevented from exceeding the limit value.

以上、本発明の実施形態について説明したが、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。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and also includes variations on the above-described embodiments and appropriate combinations of these embodiments.

本明細書において、「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。
また、本明細書において、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。
また、本明細書において、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。 In this specification, expressions expressing relative or absolute configuration, such as "in a certain direction,""along a certain direction,""parallel,""orthogonal,""center,""concentric," or "coaxial," do not only strictly express such a configuration, but also express a state in which there is a relative displacement with a tolerance or an angle or distance to the extent that the same function is obtained.
For example, expressions indicating that things are in an equal state, such as "identical,""equal," and "homogeneous," not only indicate a state of strict equality, but also indicate a state in which there is a tolerance or a difference to the extent that the same function is obtained.
Furthermore, in this specification, expressions describing shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape do not only refer to shapes such as a rectangular shape or a cylindrical shape in the strict geometric sense, but also refer to shapes that include uneven portions, chamfered portions, etc., to the extent that the same effect can be obtained.
In addition, in this specification, the expressions "comprise,""include," or "have" a certain element are not exclusive expressions that exclude the presence of other elements.

１ガスタービン
２圧縮機
３燃焼器
４タービン
５回転シャフト
６発電機
７燃料バルブ
８回転数計測部
９燃料供給ライン
１０出力計測部
１２排ガス温度計測部
１４ブレードパス温度計測部
２０制御装置
２２燃料指令値算出部
２３記憶部
２４目標出力値算出部
２６目標出力上限値算出部
２８回転数急減検知部
３０第１指令値算出部
３１燃料指令値制限部
３２第１指令値制限部
３４第１指令上限値算出部
３６温度条件判定部
３８第２指令値算出部
４０第３指令値算出部
４２第４指令値算出部
４４最小値選択部
１００ガスタービン設備 Reference Signs List 1 Gas turbine 2 Compressor 3 Combustor 4 Turbine 5 Rotating shaft 6 Generator 7 Fuel valve 8 Rotational speed measurement unit 9 Fuel supply line 10 Output measurement unit 12 Exhaust gas temperature measurement unit 14 Blade path temperature measurement unit 20 Control device 22 Fuel command value calculation unit 23 Memory unit 24 Target output value calculation unit 26 Target output upper limit value calculation unit 28 Rotational speed sudden decrease detection unit 30 First command value calculation unit 31 Fuel command value limiting unit 32 First command value limiting unit 34 First command upper limit value calculation unit 36 Temperature condition determination unit 38 Second command value calculation unit 40 Third command value calculation unit 42 Fourth command value calculation unit 44 Minimum value selection unit 100 Gas turbine equipment

Claims

A control device for controlling a gas turbine, comprising:
a fuel command value calculation unit for calculating a fuel command value to be given to the gas turbine,
The fuel command value calculation unit
a rotation speed sudden decrease detection unit configured to detect a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
a fuel command value limiting unit configured to limit the fuel command value so as to correspond to the decrease in the rotation speed when the rotation speed sudden decrease detection unit detects a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine;
A control device for a gas turbine comprising:

a temperature condition determination unit configured to determine whether a temperature of the combustion gas at a predetermined portion of the gas turbine is higher than a specified temperature that is determined to correspond to an upper limit reference temperature of the combustion gas at the predetermined portion and is lower than the upper limit reference temperature,
2. The control device for a gas turbine according to claim 1, wherein the fuel command value limiting unit is configured to limit the fuel command value when the temperature condition determining unit determines that the temperature of the combustion gas is higher than the specified temperature and when the rotation speed sudden decrease detecting unit detects the sudden decrease in the rotation speed.

the fuel command value calculation unit is configured to calculate the fuel command value based on a deviation between an output value of the gas turbine and a target output value,
3. The gas turbine control device according to claim 1, wherein the fuel command value limiting unit is configured to limit the fuel command value calculated based on the deviation.

a target output upper limit calculation unit configured to calculate an upper limit of the target output value based on a rotation speed of the gas turbine;
a target output value calculation unit configured to calculate the target output value based on a set load value of the gas turbine and the upper limit value of the target output value;
The control system for a gas turbine according to claim 3 , comprising:

5. The control device for a gas turbine according to claim 4, wherein the target output upper limit value calculation unit is configured to calculate the upper limit value of the target output value by multiplying the set load value by a bias value corresponding to a rotation speed of the gas turbine.

6. The control device for a gas turbine according to claim 5, wherein the target output value calculation unit is configured to change the target output value at a larger rate of change when the target output value decreases than when the target output value increases.

the fuel command value limiting unit includes a fuel command upper limit value calculation unit configured to calculate an upper limit value of the fuel command value when a rotation speed of the gas turbine is suddenly decreased,
The fuel command upper limit value calculation unit
acquiring a load coefficient corresponding to a current rotation speed of the gas turbine based on a correlation between a rotation speed of the gas turbine and a load coefficient indicating a ratio of a load to a set load value of the gas turbine;
3. The control device for a gas turbine according to claim 1, further comprising: a control unit configured to calculate the upper limit value of the fuel command value based on the fuel command value corresponding to the set load value and the load coefficient.

A gas turbine;
A control device according to claim 1 or 2, configured to control the gas turbine;
A gas turbine facility comprising:

1. A method for controlling a gas turbine, comprising:
calculating a fuel command value to be provided to the gas turbine;
The step of calculating the fuel command value includes:
detecting a sudden decrease in the rotation speed of the gas turbine based on a time change amount of the rotation speed of the gas turbine;
when a sudden decrease in a rotation speed of the gas turbine is detected, limiting the fuel command value so as to correspond to the decrease in the rotation speed;
A method for controlling a gas turbine comprising: