JP3854556B2 - ガスタービンプラント制御機構 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンプラント制御機構に関し、負荷遮断や負荷脱落が発生しても、ガスタービンに供給する燃料ガスの上昇を抑えることができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンプラントでは、図４に示すように、発電機１を回転駆動するガスタービン２には、燃料ガス配管３を介してガスコンプレッサ４から燃料ガスが供給される。つまり、ガスタービン２で使用する燃料ガスは、ガスコンプレッサー４により、ガスタービン２にとって適切な圧力にまで昇圧されている。
【０００３】
ガスタービン２で消費される燃料量は、ガスタービン２に要求される発電機負荷によって変化する。即ち、ガスタービン発電機出力が増大すると、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は低下して、ガスコンプレッサー４はさらに燃料ガスを昇圧することが要求される。逆に、ガスタービン発電機出力が減少すると、ガスタービン入口の燃料ガス圧力Ｐ2 は増大して、ガスコンプレッサー４は燃料ガスを減圧することが要求される。
【０００４】
ここで、ガスタービン２及びガスコンプレッサー４を制御する従来の具体的制御手法を説明する。
【０００５】
図４に示すように、燃料ガス配管３には、圧力制御弁５と流量制御弁６が介装されている。圧力制御弁５は上流側（ガスコンプレッサー４側）に、流量制御弁６は下流側（ガスタービン２側）に配置されている。
【０００６】
ガスタービン制御装置１０は、実発電機出力Ｗ1 と予め設定した目標発電機負荷設定値Ｗ0 との偏差がゼロになるように、流量制御弁６の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。また、流量制御弁６の上流側の燃料ガス圧力と下流側の燃料ガス圧力の差である流量制御弁差圧ΔＰ1 と、予め設定した流量制御弁差圧設定値ΔＰ0 との偏差がゼロとなるように、圧力制御弁５の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。
【０００７】
一方、ガスコンプレッサー４には、燃料ガスをガスコンプレッサー出口からガスコンプレッサー入口に戻すリサイクル管７と、このリサイクル管７に介装されたリサイクル弁８と、ガスコンプレッサー４への取込空気量を制御するＩＧＶ（inlet guide vane: 入口案内翼) ９が備えられている。
【０００８】
ガスコンプレッサー制御装置２０は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 と、予め設定した燃料ガス供給圧力設定値Ｐ0 との偏差Ｐ0 −Ｐ1 を求める。そして、リサイクル弁８用の制御関数ＦＸ1 を用いて、偏差Ｐ0 −Ｐ1 に応じてリサイクル弁８の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）し、また、ＩＧＶ９用の制御関数ＦＸ2 を用いて、偏差Ｐ0 −Ｐ1 に応じてＩＧＶ９の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）している。
【０００９】
つまり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 が一定になるように、ガスコンプレッサー４のＩＧＶ９及びリサイクル制御弁８を動かすよう制御している。具体的には燃料ガス圧力Ｐ1 を上昇させる制御をするときには、リサイクル制御弁８の開度を小さくするともにＩＧＶ９の開度を大きくし、燃料ガス圧力Ｐ1 を下降させる制御をするときには、リサイクル制御弁８の開度を大きくするともにＩＧＶ９の開度を小さくするように、開度制御をする。
【００１０】
一般に、ガスタービン２とガスコンプレッサー４は、別のメーカーが製作することが多く、従来ではガスタービン２とガスコンプレッサー４が協調制御をとることはなかった。
なお、ガスタービンと発電機とを接続したガスタービン発電設備において、燃焼不安定による燃焼器の失火または逆火を防止するために、先行的な制御をする技術は存在した（例えば特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−２４１０６２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガスタービン２の負荷が急落したとき、即ち負荷遮断（主遮断器開）が発生したときや、ガスタービン負荷脱落が発生したときには、ガスタービン入口（ガスコンプレッサー出口）での燃料ガス圧力Ｐ2 （Ｐ1 ）は急上昇するが、従来から取られている図４に示すようなガスコンプレッサー４の圧力に対する単純１ループフィードバック制御では、制御が追いつかず、一旦、燃料ガス圧力Ｐ2 （Ｐ1 ）が大幅に上昇してから、目的の圧力まで下降してくる。
【００１３】
このため、ガスタービン側の差圧制御が追いつかず、ガスタービン２に過大な燃料が投入され、燃焼器の破損、燃焼振動が発生することが考えられる。
【００１４】
そこで従来では、ガスタービン２とガスコンプレッサー４との間を大きく離し、燃料ガス配管３を長くして十分大きな配管ボリュームをとることによって、ガスタービンの負荷急落（負荷遮断，負荷脱落）による燃料ガス圧力の増大を吸収をしていた。
【００１５】
しかし、最近では経済性追求の考えから、小さい敷地面積で発電所を建設することが要求されており、限られた敷地面積では、従来とられていたガスタービンとガスコンプレッサーとの間の配管長を長くとる方法は、限界に近づきつつある。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ガスタービンとガスコンプレッサとを接続する燃料ガス配管を短くしていても、負荷急落（負荷遮断や負荷脱落）が発生した際における、燃料ガス配管内の燃料ガス圧力の過大な増加を防止することができるガスタービンプラント制御機構を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明にかかるガスタービンプラント制御機構の構成は、ガスコンプレッサーの出口からガスコンプレッサーの入口に燃料ガスを戻すリサイクル管に介装されたリサイクル弁の開度制御と、前記ガスコンプレッサーに備えた入口案内翼の開度制御をするガスコンプレッサー制御装置と、
前記ガスコンプレッサーからガスタービンに燃料ガスを送るガス配管に介装された圧力制御弁と流量制御弁の開度制御をするガスタービン制御装置とを備えたガスタービンプラント制御機構であって、
前記ガスタービン制御装置は、前記ガスタービンにより回転駆動される発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）を前記ガスコンプレッサー制御装置に送ると共に、負荷脱落や負荷遮断が発生するとこの負荷脱落や負荷遮断が発生した後にガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力及びガスタービン入口での燃料ガス圧力が予め決めた規定値にまで静定するまでの時間として各プラントに応じて設定した期間だけ負荷急落信号を前記ガスコンプレッサー制御装置に送る機能部を有しており、
前記ガスコンプレッサー制御装置は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力（Ｐ1 ）と予め設定した燃料ガス供給圧力設定値（Ｐ0 ）との偏差を基に、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）と入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）を演算する演算機能部と、
前記発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）と、この実発電機出力（Ｗ1 ）を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力（Ｗ1 '）との偏差を基に、リサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）と入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を演算する演算機能部とを有しており、
前記負荷急落信号が入力されていないときには、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）の値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）の値を基に前記入口案内翼の開度制御をし、
前記負荷急落信号が入力されている時には、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）にリサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）を加えた値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）に入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を加えた値を基に前記入口案内翼の開度制御をすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態ならびに本発明の作用を説明する。
【００２０】
本発明では、実発電機出力、解列及び負荷脱落（急速に発電機出力が低下）の信号をガスタービン制御装置から、ガスコンプレッサー制御装置に送り、ガスタービンにおいて負荷遮断または負荷脱落が発生すると、ガスコンプレッサー制御装置において、先行的にガスコンプレッサーのＩＧＶやリサイクル弁を動かして、ガスタービン入口での燃料ガス圧力の上昇を防止する。
【００２１】
ガスコンプレッサー出口での燃料ガス流速Ｖ1 ，燃料ガス圧力Ｐ1 と、ガスタービン入口での燃料ガス流速Ｖ2 ，燃料ガス圧力Ｐ2 との間には、下記のベルヌーイの式（１）が成立する。このベルヌーイの式（１）から式（２）が求められる。
【００２２】
【数１】
【００２３】
また、ガスタービンで消費される燃料ガス流速Ｖと、発電機出力ＭＷとの間には、静的に下記の関係式（３）が成立する。
【００２４】
【数２】
【００２５】
即ち、負荷遮断または負荷脱落が発生するとガスタービン入口での燃料ガス流速（燃料消費量）Ｖ2 が下がり、このときガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 及び燃料ガス流速（排出量）Ｖ1 が変化しないと、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は上昇する。
【００２６】
ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が上昇した後、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス流速（燃料ガス流量）Ｖ1 は、ガスタービン入口での燃料ガス流速（燃料消費量）Ｖ2 に追従してＶ1 ＝Ｖ2 となり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 も上昇する。
【００２７】
最終的には、ガスタービン入口での燃料ガス圧力制御及びガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力制御でもって、燃料ガス圧力は規定値に制御されるので、燃料ガス圧力Ｐ1,Ｐ2 とも規定値に戻って静定するが、それまでの間にガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が変動してガスタービンの燃焼に異常をきたして燃焼振動の発生に至ることになる。
【００２８】
仮に、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が長いと、Ｖ1 ＝Ｖ2 となるまでに時間がかかり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力は殆ど変動しないので、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は早いうちに規定値に戻ってきてガスタービン燃焼への影響を小さくすることができるので、従来では、燃料ガス配管を長くしていた。
【００２９】
しかし、上記現象は、負荷遮断または負荷脱落が発生したときに、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 を先行的に下げるように制御すれば、仮に、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が短くても、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇を抑えることができることを意味する。
【００３０】
負荷遮断及び負荷脱落のときの動特性は、ブロック線図を使って、図２に示す通りに表される。ただし図２において、Ｔ1 は、ガスタービンにおいて、燃料が投入されて出力に反映されるまでの遅れ時間であり、Ｔ2 は、ガスタービン入口での燃料流速が変化して、それがガスコンプレッサー出口までに反映されるまでの時間である。
【００３１】
図２に示すブロック図において、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が長ければ、遅れ時間Ｔ2 が大きくなり、負荷遮断時や負荷脱落時におけるＶ1 2−Ｖ2 2の計算結果は、マイナス側に大きな値となり、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が大きな値となっても、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 はさほど大きくならない。
また、最終的には、Ｖ1 ＝Ｖ2 となり、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力Ｐ1 ＝ガスタービン入口燃料ガス圧力Ｐ2 となる。
【００３２】
図２に示すロック図は、図３に示すブロック図のように簡略化して表すことができる。
【００３３】
負荷遮断及び負荷脱落が発生する前は、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力Ｐ1 ＝ガスタービン入口燃料ガス圧力Ｐ2 であるので、負荷脱落及び負荷遮断が発生したとき、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力の昇圧は、負荷遮断及び負荷脱落が発生する前の値、及びどのようなスピードで降下したかによることが分かる。
【００３４】
【実施例】
次に本発明の実施例を図１を参照しつつ説明する。なお、図４に示す従来技術と同様な機能部分には同一符号を付し、その部分についての説明は簡略的に行う。
【００３５】
図１に示すように、ガスコンプレッサー４には、リサイクル管７と、リサイクル弁８と、ＩＧＶ（inlet guide vane: 入口案内翼) ９が備えられている。燃料ガス配管３Ａには、圧力制御弁５と流量制御弁６が介装されており、ガスコンプレッサー４により昇圧された燃料ガスは燃料ガス配管３Ａを通ってガスタービン２に供給される。そしてガスタービン２により発電機１を回転駆動して発電が行われる。
なお、燃料ガス配管３Ａは従来の燃料ガス配管３に比べて短くなっている。燃料ガス配管３Ａが短くなっている他は、上述した機械的な配置構成は、従来技術（図４参照）と同じである。
【００３６】
ガスタービン制御装置１００は、実発電機出力Ｗ1 と予め設定した目標発電機負荷設定値Ｗ0 との偏差がゼロになるように、流量制御弁６の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。また、流量制御弁６の上流側の燃料ガス圧力と下流側の燃料ガス圧力の差である流量制御弁差圧ΔＰ1 と、予め設定した流量制御弁差圧設定値ΔＰ0 との偏差がゼロとなるように、圧力制御弁５の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。この制御機能は従来のガスタービン制御装置１０（図４参照）と同じである。
【００３７】
更に、本実施例では、ガスタービン制御装置１００は、従来技術には無い新たな機能として次のような機能（１）（２）を有している。
（１）負荷急落、即ち負荷脱落または負荷遮断の少なくとも一方が発生したときに、予め設定した期間に亘り、ワンショットパルスである負荷急落信号ＳＷを、ガスコンプレッサー制御装置２００に送る機能。この場合、負荷急落信号ＳＷが出力されている期間（ワンショットパルスがハイレベルになっている期間）は、負荷脱落または負荷遮断が発生した後に、燃料ガス圧力Ｐ1 ，Ｐ2 が規定値にまで静定するまでの時間であり、各プラントに応じて設定されている。
（２）実発電機出力Ｗ1 をガスコンプレッサ制御装置２００に送る機能。
【００３８】
ガスコンプレッサー制御装置２００はリサイクル弁８及びＩＧＶ９の弁開度を制御する機能を有しているが、通常運転時（負荷脱落または負荷遮断が発生していない状態での運転時）と、負荷脱落または負荷遮断が発生したときとでは、異なる制御をする。
そこで、ガスコンプレッサー制御装置２００の各演算機能を先に説明し、その後に、通常運転時と負荷急落時（負荷脱落時または負荷遮断時）の制御状態を説明する。
【００３９】
ガスコンプレッサー制御装置２００の偏差演算機能２０１は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 と、予め設定した燃料ガス供給圧力設定値Ｐ0 との偏差である燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を求める。
ＰＩＤ制御機能２０２は、燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を基にリサイクル弁用通常開度指令ｒ１を求め、ＰＩＤ制御機能２０３は、燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を基にＩＧＶ用通常開度指令ｉ１を求める。
加算機能２０４は、リサイクル弁用通常開度指令ｒ１とリサイクル弁用先行開度指令ｒ２（後述）とを加算して、リサイクル弁用指令ｒ３を求め、加算機能２０５は、ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１とＩＧＶ用先行開度指令ｉ２（後述）とを加算して、ＩＧＶ用指令ｉ３を求める。
【００４０】
リサイクル弁用制御関数機能（Ｆｘ1 ）２０６は、リサイクル弁用指令ｒ３に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。また、ＩＧＶ用制御関数機能（Ｆｘ2 ）２０７は、ＩＧＶ用指令ｉ３に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４１】
一方、１次遅れ関数機能２０８は、負荷急落信号ＳＷが入力されていない期間では、実発電機出力Ｗ1 をそのまま出力し、負荷急落信号ＳＷが入力されている期間では、実発電機出力Ｗ1 を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’を出力する。
偏差演算機能２０９は、１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’と実発電機出力Ｗ1 との偏差である実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を求める。
リサイクル弁用先行制御関数機能２１０（Ｆｘ4 ）は、実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を基に、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２を求める。ＩＧＶ用先行制御関数機能（Ｆｘ3 ）２１１は、実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を基に、ＩＧＶ用先行開度指令ｒ２を求める。
【００４２】
なお、負荷急落信号ＳＷが入力されていないときには、偏差演算機能２０９の出力はゼロとなり、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２及びＩＧＶ用先行開度指令ｒ２はゼロとなる。一方、負荷急落信号ＳＷが入力されたときには、１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’と実発電機出力Ｗ1 との偏差が大きくなり、偏差演算機能２０９から出力される実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 の値に応じた指令値となっている、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２及びＩＧＶ用先行開度指令ｒ２が出力される。
【００４３】
上記機能を持つガスコンプレッサー制御装置２００では、通常時には、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２がゼロとなっているため、リサイクル弁用指令ｒ３＝リサイクル弁用通常開度指令ｒ１となり、リサイクル弁用制御関数機能２０６では、このリサイクル弁用指令ｒ３（＝ｒ１）に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。
【００４４】
また、通常時には、ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２がゼロとなっているため、ＩＧＶ用指令ｉ３＝ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１となり、ＩＧＶ用制御関数機能２０７では、ＩＧＶ用指令ｉ３（＝ｉ１）に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４５】
この結果、燃料ガス圧力Ｐ1 が高いときには、リサイクル弁８の弁開度が大きくなると共にＩＧＶの開度が小さくなり、逆に、燃料ガス圧力Ｐ1 が低いときには、リサイクル弁８の弁開度が小さくなると共にＩＧＶの開度が大きくなる。
【００４６】
上記機能を持つガスコンプレッサー制御装置２００では、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２の値が出てくるため、リサイクル弁用指令ｒ３＝リサイクル弁用通常開度指令ｒ１＋リサイクル弁用先行開度指令ｒ２となり、リサイクル弁用制御関数機能２０６では、このリサイクル弁用指令ｒ３（＝ｒ１＋ｒ２）に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。
【００４７】
また、負荷脱落時または負荷遮断時には、ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２の値が出てくるため、ＩＧＶ用指令ｉ３＝ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１＋ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２となり、ＩＧＶ用制御関数機能２０７では、ＩＧＶ用指令ｉ３（＝ｉ１＋ｉ２）に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４８】
この結果、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁８を先行的に開くと共に、ＩＧＶを先行的に閉めることができる。これにより、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 を下げて、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇を抑えることができる。
【００４９】
このような制御をするため、燃料ガス配管３Ａを短くしていても、負荷脱落時または負荷遮断時において、燃料圧力Ｐ1 ，Ｐ2 が過剰に増加することを防止でき、燃焼器の破損や燃焼振動の発生を防止でき、安定した運転ができる。
【００５０】
なお実際には、負荷遮断，負荷脱落が発生したときに、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇が抑えられれば良いので、図１に示す先行制御関数機能２１０，２１１で用いる関数Ｆｘ3 ，Ｆｘ4 は、図２，図３のブロック図に示す計算によって厳密に求められる値をいれるのではなく、最初は計算によって与えられる値より十分小さな値を入れておき、負荷変動時のガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の変動をみながら調節する。
また、１次遅れ関数機能２０８で用いる時定数Ｔ2 も、実際にプラントを動かしてみて、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の変動に対するガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 の変動遅れをみながら決める。
【００５２】
【発明の効果】
以上、実施の形態及び実施例を基に具体的に説明したように、本発明にかかるガスタービンプラント制御機構の構成は、ガスコンプレッサーの出口からガスコンプレッサーの入口に燃料ガスを戻すリサイクル管に介装されたリサイクル弁の開度制御と、前記ガスコンプレッサーに備えた入口案内翼の開度制御をするガスコンプレッサー制御装置と、
前記ガスコンプレッサーからガスタービンに燃料ガスを送るガス配管に介装された圧力制御弁と流量制御弁の開度制御をするガスタービン制御装置とを備えたガスタービンプラント制御機構であって、
前記ガスタービン制御装置は、前記ガスタービンにより回転駆動される発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）を前記ガスコンプレッサー制御装置に送ると共に、負荷脱落や負荷遮断が発生するとこの負荷脱落や負荷遮断が発生した後にガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力及びガスタービン入口での燃料ガス圧力が予め決めた規定値にまで静定するまでの時間として各プラントに応じて設定した期間だけ負荷急落信号を前記ガスコンプレッサー制御装置に送る機能部を有しており、
前記ガスコンプレッサー制御装置は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力（ Ｐ1 ）と予め設定した燃料ガス供給圧力設定値（Ｐ0 ）との偏差を基に、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）と入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）を演算する演算機能部と、
前記発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）と、この実発電機出力（Ｗ1 ）を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力（Ｗ1 '）との偏差を基に、リサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）と入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を演算する演算機能部とを有しており、
前記負荷急落信号が入力されていないときには、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）の値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）の値を基に前記入口案内翼の開度制御をし、
前記負荷急落信号が入力されている時には、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）にリサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）を加えた値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）に入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を加えた値を基に前記入口案内翼の開度制御をする。
このように、ガスタービン制御装置とガスコンプレッサー制御装置とが協調制御することにより、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁を先行的に開くと共に、入口案内翼（ＩＧＶ）を先行的に閉めることができ、ガスコンプレッサ出口での燃料ガス圧力を下げてガスタービン入口での燃料ガス圧力の上昇を抑えることができ、安定した運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置及び制御機構を組み込んだガスタービンプラントを示すブロック構成図。
【図２】負荷遮断及び負荷脱落のときにおけるガスタービンプラントの動特性を示すブロック線図。
【図３】負荷遮断及び負荷脱落のときにおけるガスタービンプラントの動特性を示すブロック線図。
【図４】従来の制御装置を組み込んだガスタービンプラントを示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ 発電機
２ ガスタービン
３，３Ａ 燃料ガス配管
４ ガスコンプレッサー
５ 圧力制御弁
６ 流量制御弁
７ リサイクル管
８ リサイクル弁
９ ＩＧＶ（入口案内翼）
１０，１００ ガスタービン制御装置
２０，２００ ガスコンプレッサー制御装置
【発明の属する技術分野】
本発明はガスタービンプラント制御機構に関し、負荷遮断や負荷脱落が発生しても、ガスタービンに供給する燃料ガスの上昇を抑えることができるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンプラントでは、図４に示すように、発電機１を回転駆動するガスタービン２には、燃料ガス配管３を介してガスコンプレッサ４から燃料ガスが供給される。つまり、ガスタービン２で使用する燃料ガスは、ガスコンプレッサー４により、ガスタービン２にとって適切な圧力にまで昇圧されている。
【０００３】
ガスタービン２で消費される燃料量は、ガスタービン２に要求される発電機負荷によって変化する。即ち、ガスタービン発電機出力が増大すると、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は低下して、ガスコンプレッサー４はさらに燃料ガスを昇圧することが要求される。逆に、ガスタービン発電機出力が減少すると、ガスタービン入口の燃料ガス圧力Ｐ2 は増大して、ガスコンプレッサー４は燃料ガスを減圧することが要求される。
【０００４】
ここで、ガスタービン２及びガスコンプレッサー４を制御する従来の具体的制御手法を説明する。
【０００５】
図４に示すように、燃料ガス配管３には、圧力制御弁５と流量制御弁６が介装されている。圧力制御弁５は上流側（ガスコンプレッサー４側）に、流量制御弁６は下流側（ガスタービン２側）に配置されている。
【０００６】
ガスタービン制御装置１０は、実発電機出力Ｗ1 と予め設定した目標発電機負荷設定値Ｗ0 との偏差がゼロになるように、流量制御弁６の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。また、流量制御弁６の上流側の燃料ガス圧力と下流側の燃料ガス圧力の差である流量制御弁差圧ΔＰ1 と、予め設定した流量制御弁差圧設定値ΔＰ0 との偏差がゼロとなるように、圧力制御弁５の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。
【０００７】
一方、ガスコンプレッサー４には、燃料ガスをガスコンプレッサー出口からガスコンプレッサー入口に戻すリサイクル管７と、このリサイクル管７に介装されたリサイクル弁８と、ガスコンプレッサー４への取込空気量を制御するＩＧＶ（inlet guide vane: 入口案内翼) ９が備えられている。
【０００８】
ガスコンプレッサー制御装置２０は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 と、予め設定した燃料ガス供給圧力設定値Ｐ0 との偏差Ｐ0 −Ｐ1 を求める。そして、リサイクル弁８用の制御関数ＦＸ1 を用いて、偏差Ｐ0 −Ｐ1 に応じてリサイクル弁８の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）し、また、ＩＧＶ９用の制御関数ＦＸ2 を用いて、偏差Ｐ0 −Ｐ1 に応じてＩＧＶ９の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）している。
【０００９】
つまり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 が一定になるように、ガスコンプレッサー４のＩＧＶ９及びリサイクル制御弁８を動かすよう制御している。具体的には燃料ガス圧力Ｐ1 を上昇させる制御をするときには、リサイクル制御弁８の開度を小さくするともにＩＧＶ９の開度を大きくし、燃料ガス圧力Ｐ1 を下降させる制御をするときには、リサイクル制御弁８の開度を大きくするともにＩＧＶ９の開度を小さくするように、開度制御をする。
【００１０】
一般に、ガスタービン２とガスコンプレッサー４は、別のメーカーが製作することが多く、従来ではガスタービン２とガスコンプレッサー４が協調制御をとることはなかった。
なお、ガスタービンと発電機とを接続したガスタービン発電設備において、燃焼不安定による燃焼器の失火または逆火を防止するために、先行的な制御をする技術は存在した（例えば特許文献１参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平６−２４１０６２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ガスタービン２の負荷が急落したとき、即ち負荷遮断（主遮断器開）が発生したときや、ガスタービン負荷脱落が発生したときには、ガスタービン入口（ガスコンプレッサー出口）での燃料ガス圧力Ｐ2 （Ｐ1 ）は急上昇するが、従来から取られている図４に示すようなガスコンプレッサー４の圧力に対する単純１ループフィードバック制御では、制御が追いつかず、一旦、燃料ガス圧力Ｐ2 （Ｐ1 ）が大幅に上昇してから、目的の圧力まで下降してくる。
【００１３】
このため、ガスタービン側の差圧制御が追いつかず、ガスタービン２に過大な燃料が投入され、燃焼器の破損、燃焼振動が発生することが考えられる。
【００１４】
そこで従来では、ガスタービン２とガスコンプレッサー４との間を大きく離し、燃料ガス配管３を長くして十分大きな配管ボリュームをとることによって、ガスタービンの負荷急落（負荷遮断，負荷脱落）による燃料ガス圧力の増大を吸収をしていた。
【００１５】
しかし、最近では経済性追求の考えから、小さい敷地面積で発電所を建設することが要求されており、限られた敷地面積では、従来とられていたガスタービンとガスコンプレッサーとの間の配管長を長くとる方法は、限界に近づきつつある。
【００１６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ガスタービンとガスコンプレッサとを接続する燃料ガス配管を短くしていても、負荷急落（負荷遮断や負荷脱落）が発生した際における、燃料ガス配管内の燃料ガス圧力の過大な増加を防止することができるガスタービンプラント制御機構を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明にかかるガスタービンプラント制御機構の構成は、ガスコンプレッサーの出口からガスコンプレッサーの入口に燃料ガスを戻すリサイクル管に介装されたリサイクル弁の開度制御と、前記ガスコンプレッサーに備えた入口案内翼の開度制御をするガスコンプレッサー制御装置と、
前記ガスコンプレッサーからガスタービンに燃料ガスを送るガス配管に介装された圧力制御弁と流量制御弁の開度制御をするガスタービン制御装置とを備えたガスタービンプラント制御機構であって、
前記ガスタービン制御装置は、前記ガスタービンにより回転駆動される発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）を前記ガスコンプレッサー制御装置に送ると共に、負荷脱落や負荷遮断が発生するとこの負荷脱落や負荷遮断が発生した後にガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力及びガスタービン入口での燃料ガス圧力が予め決めた規定値にまで静定するまでの時間として各プラントに応じて設定した期間だけ負荷急落信号を前記ガスコンプレッサー制御装置に送る機能部を有しており、
前記ガスコンプレッサー制御装置は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力（Ｐ1 ）と予め設定した燃料ガス供給圧力設定値（Ｐ0 ）との偏差を基に、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）と入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）を演算する演算機能部と、
前記発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）と、この実発電機出力（Ｗ1 ）を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力（Ｗ1 '）との偏差を基に、リサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）と入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を演算する演算機能部とを有しており、
前記負荷急落信号が入力されていないときには、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）の値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）の値を基に前記入口案内翼の開度制御をし、
前記負荷急落信号が入力されている時には、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）にリサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）を加えた値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）に入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を加えた値を基に前記入口案内翼の開度制御をすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態ならびに本発明の作用を説明する。
【００２０】
本発明では、実発電機出力、解列及び負荷脱落（急速に発電機出力が低下）の信号をガスタービン制御装置から、ガスコンプレッサー制御装置に送り、ガスタービンにおいて負荷遮断または負荷脱落が発生すると、ガスコンプレッサー制御装置において、先行的にガスコンプレッサーのＩＧＶやリサイクル弁を動かして、ガスタービン入口での燃料ガス圧力の上昇を防止する。
【００２１】
ガスコンプレッサー出口での燃料ガス流速Ｖ1 ，燃料ガス圧力Ｐ1 と、ガスタービン入口での燃料ガス流速Ｖ2 ，燃料ガス圧力Ｐ2 との間には、下記のベルヌーイの式（１）が成立する。このベルヌーイの式（１）から式（２）が求められる。
【００２２】
【数１】
また、ガスタービンで消費される燃料ガス流速Ｖと、発電機出力ＭＷとの間には、静的に下記の関係式（３）が成立する。
【００２４】
【数２】
即ち、負荷遮断または負荷脱落が発生するとガスタービン入口での燃料ガス流速（燃料消費量）Ｖ2 が下がり、このときガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 及び燃料ガス流速（排出量）Ｖ1 が変化しないと、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は上昇する。
【００２６】
ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が上昇した後、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス流速（燃料ガス流量）Ｖ1 は、ガスタービン入口での燃料ガス流速（燃料消費量）Ｖ2 に追従してＶ1 ＝Ｖ2 となり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 も上昇する。
【００２７】
最終的には、ガスタービン入口での燃料ガス圧力制御及びガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力制御でもって、燃料ガス圧力は規定値に制御されるので、燃料ガス圧力Ｐ1,Ｐ2 とも規定値に戻って静定するが、それまでの間にガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が変動してガスタービンの燃焼に異常をきたして燃焼振動の発生に至ることになる。
【００２８】
仮に、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が長いと、Ｖ1 ＝Ｖ2 となるまでに時間がかかり、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力は殆ど変動しないので、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 は早いうちに規定値に戻ってきてガスタービン燃焼への影響を小さくすることができるので、従来では、燃料ガス配管を長くしていた。
【００２９】
しかし、上記現象は、負荷遮断または負荷脱落が発生したときに、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 を先行的に下げるように制御すれば、仮に、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が短くても、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇を抑えることができることを意味する。
【００３０】
負荷遮断及び負荷脱落のときの動特性は、ブロック線図を使って、図２に示す通りに表される。ただし図２において、Ｔ1 は、ガスタービンにおいて、燃料が投入されて出力に反映されるまでの遅れ時間であり、Ｔ2 は、ガスタービン入口での燃料流速が変化して、それがガスコンプレッサー出口までに反映されるまでの時間である。
【００３１】
図２に示すブロック図において、ガスタービンとガスコンプレッサーとの間の燃料ガス配管が長ければ、遅れ時間Ｔ2 が大きくなり、負荷遮断時や負荷脱落時におけるＶ1 2−Ｖ2 2の計算結果は、マイナス側に大きな値となり、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 が大きな値となっても、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 はさほど大きくならない。
また、最終的には、Ｖ1 ＝Ｖ2 となり、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力Ｐ1 ＝ガスタービン入口燃料ガス圧力Ｐ2 となる。
【００３２】
図２に示すロック図は、図３に示すブロック図のように簡略化して表すことができる。
【００３３】
負荷遮断及び負荷脱落が発生する前は、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力Ｐ1 ＝ガスタービン入口燃料ガス圧力Ｐ2 であるので、負荷脱落及び負荷遮断が発生したとき、ガスコンプレッサー出口燃料ガス圧力の昇圧は、負荷遮断及び負荷脱落が発生する前の値、及びどのようなスピードで降下したかによることが分かる。
【００３４】
【実施例】
次に本発明の実施例を図１を参照しつつ説明する。なお、図４に示す従来技術と同様な機能部分には同一符号を付し、その部分についての説明は簡略的に行う。
【００３５】
図１に示すように、ガスコンプレッサー４には、リサイクル管７と、リサイクル弁８と、ＩＧＶ（inlet guide vane: 入口案内翼) ９が備えられている。燃料ガス配管３Ａには、圧力制御弁５と流量制御弁６が介装されており、ガスコンプレッサー４により昇圧された燃料ガスは燃料ガス配管３Ａを通ってガスタービン２に供給される。そしてガスタービン２により発電機１を回転駆動して発電が行われる。
なお、燃料ガス配管３Ａは従来の燃料ガス配管３に比べて短くなっている。燃料ガス配管３Ａが短くなっている他は、上述した機械的な配置構成は、従来技術（図４参照）と同じである。
【００３６】
ガスタービン制御装置１００は、実発電機出力Ｗ1 と予め設定した目標発電機負荷設定値Ｗ0 との偏差がゼロになるように、流量制御弁６の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。また、流量制御弁６の上流側の燃料ガス圧力と下流側の燃料ガス圧力の差である流量制御弁差圧ΔＰ1 と、予め設定した流量制御弁差圧設定値ΔＰ0 との偏差がゼロとなるように、圧力制御弁５の弁開度を制御（ＰＩＤ制御）する。この制御機能は従来のガスタービン制御装置１０（図４参照）と同じである。
【００３７】
更に、本実施例では、ガスタービン制御装置１００は、従来技術には無い新たな機能として次のような機能（１）（２）を有している。
（１）負荷急落、即ち負荷脱落または負荷遮断の少なくとも一方が発生したときに、予め設定した期間に亘り、ワンショットパルスである負荷急落信号ＳＷを、ガスコンプレッサー制御装置２００に送る機能。この場合、負荷急落信号ＳＷが出力されている期間（ワンショットパルスがハイレベルになっている期間）は、負荷脱落または負荷遮断が発生した後に、燃料ガス圧力Ｐ1 ，Ｐ2 が規定値にまで静定するまでの時間であり、各プラントに応じて設定されている。
（２）実発電機出力Ｗ1 をガスコンプレッサ制御装置２００に送る機能。
【００３８】
ガスコンプレッサー制御装置２００はリサイクル弁８及びＩＧＶ９の弁開度を制御する機能を有しているが、通常運転時（負荷脱落または負荷遮断が発生していない状態での運転時）と、負荷脱落または負荷遮断が発生したときとでは、異なる制御をする。
そこで、ガスコンプレッサー制御装置２００の各演算機能を先に説明し、その後に、通常運転時と負荷急落時（負荷脱落時または負荷遮断時）の制御状態を説明する。
【００３９】
ガスコンプレッサー制御装置２００の偏差演算機能２０１は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 と、予め設定した燃料ガス供給圧力設定値Ｐ0 との偏差である燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を求める。
ＰＩＤ制御機能２０２は、燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を基にリサイクル弁用通常開度指令ｒ１を求め、ＰＩＤ制御機能２０３は、燃料ガス圧力偏差Ｐ1 −Ｐ0 を基にＩＧＶ用通常開度指令ｉ１を求める。
加算機能２０４は、リサイクル弁用通常開度指令ｒ１とリサイクル弁用先行開度指令ｒ２（後述）とを加算して、リサイクル弁用指令ｒ３を求め、加算機能２０５は、ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１とＩＧＶ用先行開度指令ｉ２（後述）とを加算して、ＩＧＶ用指令ｉ３を求める。
【００４０】
リサイクル弁用制御関数機能（Ｆｘ1 ）２０６は、リサイクル弁用指令ｒ３に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。また、ＩＧＶ用制御関数機能（Ｆｘ2 ）２０７は、ＩＧＶ用指令ｉ３に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４１】
一方、１次遅れ関数機能２０８は、負荷急落信号ＳＷが入力されていない期間では、実発電機出力Ｗ1 をそのまま出力し、負荷急落信号ＳＷが入力されている期間では、実発電機出力Ｗ1 を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’を出力する。
偏差演算機能２０９は、１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’と実発電機出力Ｗ1 との偏差である実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を求める。
リサイクル弁用先行制御関数機能２１０（Ｆｘ4 ）は、実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を基に、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２を求める。ＩＧＶ用先行制御関数機能（Ｆｘ3 ）２１１は、実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 を基に、ＩＧＶ用先行開度指令ｒ２を求める。
【００４２】
なお、負荷急落信号ＳＷが入力されていないときには、偏差演算機能２０９の出力はゼロとなり、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２及びＩＧＶ用先行開度指令ｒ２はゼロとなる。一方、負荷急落信号ＳＷが入力されたときには、１次遅れ実発電機出力Ｗ1 ’と実発電機出力Ｗ1 との偏差が大きくなり、偏差演算機能２０９から出力される実発電機出力偏差Ｗ1 ’−Ｗ1 の値に応じた指令値となっている、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２及びＩＧＶ用先行開度指令ｒ２が出力される。
【００４３】
上記機能を持つガスコンプレッサー制御装置２００では、通常時には、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２がゼロとなっているため、リサイクル弁用指令ｒ３＝リサイクル弁用通常開度指令ｒ１となり、リサイクル弁用制御関数機能２０６では、このリサイクル弁用指令ｒ３（＝ｒ１）に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。
【００４４】
また、通常時には、ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２がゼロとなっているため、ＩＧＶ用指令ｉ３＝ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１となり、ＩＧＶ用制御関数機能２０７では、ＩＧＶ用指令ｉ３（＝ｉ１）に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４５】
この結果、燃料ガス圧力Ｐ1 が高いときには、リサイクル弁８の弁開度が大きくなると共にＩＧＶの開度が小さくなり、逆に、燃料ガス圧力Ｐ1 が低いときには、リサイクル弁８の弁開度が小さくなると共にＩＧＶの開度が大きくなる。
【００４６】
上記機能を持つガスコンプレッサー制御装置２００では、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁用先行開度指令ｒ２の値が出てくるため、リサイクル弁用指令ｒ３＝リサイクル弁用通常開度指令ｒ１＋リサイクル弁用先行開度指令ｒ２となり、リサイクル弁用制御関数機能２０６では、このリサイクル弁用指令ｒ３（＝ｒ１＋ｒ２）に応じた値のリサイクル弁開度制御信号Ｒを求め、このリサイクル弁開度制御信号Ｒの値に応じてリサイクル弁８の開度制御が行われる。
【００４７】
また、負荷脱落時または負荷遮断時には、ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２の値が出てくるため、ＩＧＶ用指令ｉ３＝ＩＧＶ用通常開度指令ｉ１＋ＩＧＶ用先行開度指令ｉ２となり、ＩＧＶ用制御関数機能２０７では、ＩＧＶ用指令ｉ３（＝ｉ１＋ｉ２）に応じた値のＩＧＶ開度制御信号Ｉを求め、このＩＧＶ開度制御信号Ｉの値に応じてＩＧＶ９の開度制御が行われる。
【００４８】
この結果、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁８を先行的に開くと共に、ＩＧＶを先行的に閉めることができる。これにより、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 を下げて、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇を抑えることができる。
【００４９】
このような制御をするため、燃料ガス配管３Ａを短くしていても、負荷脱落時または負荷遮断時において、燃料圧力Ｐ1 ，Ｐ2 が過剰に増加することを防止でき、燃焼器の破損や燃焼振動の発生を防止でき、安定した運転ができる。
【００５０】
なお実際には、負荷遮断，負荷脱落が発生したときに、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の上昇が抑えられれば良いので、図１に示す先行制御関数機能２１０，２１１で用いる関数Ｆｘ3 ，Ｆｘ4 は、図２，図３のブロック図に示す計算によって厳密に求められる値をいれるのではなく、最初は計算によって与えられる値より十分小さな値を入れておき、負荷変動時のガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の変動をみながら調節する。
また、１次遅れ関数機能２０８で用いる時定数Ｔ2 も、実際にプラントを動かしてみて、ガスタービン入口での燃料ガス圧力Ｐ2 の変動に対するガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力Ｐ1 の変動遅れをみながら決める。
【００５２】
【発明の効果】
以上、実施の形態及び実施例を基に具体的に説明したように、本発明にかかるガスタービンプラント制御機構の構成は、ガスコンプレッサーの出口からガスコンプレッサーの入口に燃料ガスを戻すリサイクル管に介装されたリサイクル弁の開度制御と、前記ガスコンプレッサーに備えた入口案内翼の開度制御をするガスコンプレッサー制御装置と、
前記ガスコンプレッサーからガスタービンに燃料ガスを送るガス配管に介装された圧力制御弁と流量制御弁の開度制御をするガスタービン制御装置とを備えたガスタービンプラント制御機構であって、
前記ガスタービン制御装置は、前記ガスタービンにより回転駆動される発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）を前記ガスコンプレッサー制御装置に送ると共に、負荷脱落や負荷遮断が発生するとこの負荷脱落や負荷遮断が発生した後にガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力及びガスタービン入口での燃料ガス圧力が予め決めた規定値にまで静定するまでの時間として各プラントに応じて設定した期間だけ負荷急落信号を前記ガスコンプレッサー制御装置に送る機能部を有しており、
前記ガスコンプレッサー制御装置は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力（ Ｐ1 ）と予め設定した燃料ガス供給圧力設定値（Ｐ0 ）との偏差を基に、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）と入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）を演算する演算機能部と、
前記発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）と、この実発電機出力（Ｗ1 ）を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力（Ｗ1 '）との偏差を基に、リサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）と入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を演算する演算機能部とを有しており、
前記負荷急落信号が入力されていないときには、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）の値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）の値を基に前記入口案内翼の開度制御をし、
前記負荷急落信号が入力されている時には、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）にリサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）を加えた値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）に入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を加えた値を基に前記入口案内翼の開度制御をする。
このように、ガスタービン制御装置とガスコンプレッサー制御装置とが協調制御することにより、負荷脱落時または負荷遮断時には、リサイクル弁を先行的に開くと共に、入口案内翼（ＩＧＶ）を先行的に閉めることができ、ガスコンプレッサ出口での燃料ガス圧力を下げてガスタービン入口での燃料ガス圧力の上昇を抑えることができ、安定した運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る制御装置及び制御機構を組み込んだガスタービンプラントを示すブロック構成図。
【図２】負荷遮断及び負荷脱落のときにおけるガスタービンプラントの動特性を示すブロック線図。
【図３】負荷遮断及び負荷脱落のときにおけるガスタービンプラントの動特性を示すブロック線図。
【図４】従来の制御装置を組み込んだガスタービンプラントを示すブロック構成図。
【符号の説明】
１ 発電機
２ ガスタービン
３，３Ａ 燃料ガス配管
４ ガスコンプレッサー
５ 圧力制御弁
６ 流量制御弁
７ リサイクル管
８ リサイクル弁
９ ＩＧＶ（入口案内翼）
１０，１００ ガスタービン制御装置
２０，２００ ガスコンプレッサー制御装置
Claims (1)
- ガスコンプレッサーの出口からガスコンプレッサーの入口に燃料ガスを戻すリサイクル管に介装されたリサイクル弁の開度制御と、前記ガスコンプレッサーに備えた入口案内翼の開度制御をするガスコンプレッサー制御装置と、
前記ガスコンプレッサーからガスタービンに燃料ガスを送るガス配管に介装された圧力制御弁と流量制御弁の開度制御をするガスタービン制御装置とを備えたガスタービンプラント制御機構であって、
前記ガスタービン制御装置は、前記ガスタービンにより回転駆動される発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）を前記ガスコンプレッサー制御装置に送ると共に、負荷脱落や負荷遮断が発生するとこの負荷脱落や負荷遮断が発生した後にガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力及びガスタービン入口での燃料ガス圧力が予め決めた規定値にまで静定するまでの時間として各プラントに応じて設定した期間だけ負荷急落信号を前記ガスコンプレッサー制御装置に送る機能部を有しており、
前記ガスコンプレッサー制御装置は、ガスコンプレッサー出口での燃料ガス圧力（Ｐ1 ）と予め設定した燃料ガス供給圧力設定値（Ｐ0 ）との偏差を基に、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）と入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）を演算する演算機能部と、
前記発電機の実際の出力である実発電機出力（Ｗ1 ）と、この実発電機出力（Ｗ1 ）を１次遅れ演算した１次遅れ実発電機出力（Ｗ1 '）との偏差を基に、リサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）と入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を演算する演算機能部とを有しており、
前記負荷急落信号が入力されていないときには、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）の値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）の値を基に前記入口案内翼の開度制御をし、
前記負荷急落信号が入力されている時には、リサイクル弁用通常開度指令（ｒ1 ）にリサイクル弁用先行開度指令（ｒ2 ）を加えた値を基に前記リサイクル弁の開度制御を行うと共に、入口案内翼用通常開度指令（ｉ1 ）に入口案内翼用先行開度指令（ｉ2 ）を加えた値を基に前記入口案内翼の開度制御をすることを特徴とするガスタービンプラント制御機構。
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