JP3999467B2 - 燃焼振動予測装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼振動予測装置に関し、特に、事業用や航空機用のガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を予測する燃焼振動予測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
制御系の調整に関しては、従来よりカルマンフィルタやニューラルネットワークなどによるさまざまな取り組みがなされてきた。しかし、ガスタービンの燃焼振動に関しては、現象が複雑で、現地試運転調整は、依然として運転員の経験とノウハウに基づき調整されているのが現状である。
【０００３】
運転中の燃焼振動監視に関しては、燃焼器に設置された圧力センサによりデータを収集し、そのデータより燃焼振動の周波数分析をすることにより、燃焼振動が異常であることを早期に捉え、健全性を重視して燃焼器の運転状態を監視する技術が知られている。
【０００４】
図１９は従来例として、特開平１１−３２４７２５号公報に示された燃焼異常監視装置（ガスタービン異常監視装置）を示している。この監視装置は、ガスタービン燃焼器に設置された圧力センサ１００と、圧力センサ１００からの検出信号をデジタルデータに変換して受けるＡ／Ｄ変換器１０１と、そのデジタルデータを周波数成分に分解して解析する周波数解析装置１０２と、ガスタービン燃焼器出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに基づいて監視対象の周波数成分に関する基準データを可変設定する判定条件設定部１０３と、その基準データに基づいて周波数成分の解析データから燃焼振動現象に起因する周波数成分を抽出し、その周波数成分の振幅値と監視対象の周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比較によりガスタービンの燃焼振動状態を判定する判定処理部１０４と、この判定結果に関するデータを表示する結果表示部１０５とを有している。
【０００５】
上述の監視装置では、圧力センサ１００よりのデータにより燃焼振動の周波数分析をし、周波数毎の正常時の振動の振幅値と実際値との比較によって燃焼振動が異常であるか否かを判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の監視装置では、燃焼振動の正常時の振幅値を周波数毎に事前に入力しておく必要があり、この正常時の値は、実質的にはアラームなどの管理値となり、燃焼振動を早期に検知することができない。
【０００７】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を数式モデルにより予測することにより燃焼制御系調整を容易化すると共に、運転中においては燃焼振動発生を早期に検知し、設備破損の回避と、設備利用率の向上、安全性の向上を図ることができる燃焼振動予測装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおける燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求めることが可能な燃焼振動領域推定手段と、前記燃焼振動領域推定手段による燃焼振動領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００１１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、燃焼振動領域推定手段が数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求め、その燃焼振動領域推定結果が出力手段から出力される。
【００１２】
また、請求項２の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記入力手段により入力されたプラントデータ及び気象データを時系列に格納するデータベースを有し、前記内圧変動特性把握手段は前記データベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化するものである。
【００１３】
この構成によれば、入力手段により入力されたプラントデータや気象データなどがデータベースに時系列に格納され、内圧変動特性把握手段はそのデータベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化する。
【００２０】
また、請求項３の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が数式モデルの係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値に基づいて、燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２４】
また、請求項４の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＣＯ排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値、前記ＣＯ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２５】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＣＯ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２６】
また、請求項５の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス設定手段と、選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２７】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２８】
また、請求項６の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記フォーカス設定手段が、前記入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、前記入力手段から入力されたプラントデータ、気象データを選択するものである。
【００２９】
この構成によれば、入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、フォーカス設定手段は、入力手段から入力されたプラントデータ、気象データの選択をおこなう。
【００３０】
また、請求項７の発明による燃焼振動予測装置は、計測されたプラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス決定手段と、選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求める調整案生成手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果および前記調整案生成手段による計測するべきポイントを出力する出力手段と、を有しているものである。
【００３１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、調整案生成手段が、安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求め、また、安全領域推定手段による安全領域推定結果と調整案生成手段による次に計測すべきポイントが出力手段から出力される。
【００３２】
また、請求項８の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記フォーカス決定手段が、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスを決定するものである。
【００３３】
この構成によれば、フォーカス決定手段は、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスの決定をおこなう。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明の燃焼振動予測装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００３５】
実施の形態１
図１は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態１の構成を示している。図１において、符号１０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置１０は、燃焼器の内圧変動をモデル化する内圧変動特性把握手段１と、燃焼振動の発生し易い領域を求める燃焼振動領域推定手段２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値などを入力する入力手段４と、燃焼振動領域推定結果を出力する出力手段５とを有し、入力手段４には燃焼振動予測対象のプラント３０が接続されている。
【００３６】
内圧変動特性把握手段１は、データベース３に格納されたデータを用いて、内圧変動を説明する数式モデルを構築する。例えば、燃焼器数をｎl 、モデル化すべき周波数帯数をｎ2 とすると、次式（１）のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。
Ｙij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ11＋ａij,2×Ｘ12＋ａij,3×Ｘ21＋ａij,4×Ｘ22…（１）
【００３７】
ここで、
Ｙij：第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動値（ｉ＝１…ｎ1 、ｊ＝１…ｎ2 ）
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4：係数パラメータ
である。
【００３８】
内圧変動特性把握手段１は、データベース３に時刻ごとに整理して格納された内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて（１）式の係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4を求め、これを燃焼振動領域推定手段２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００３９】
ここで云う内圧変動値とは、プラント３０に設置された圧力センサ（内圧センサ）３１から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００４０】
燃焼振動領域推定手段２は、内圧変動特性把握手段１により求められた数式モデルを用いて燃焼振動の発生し易い領域を求める。
【００４１】
例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22の時の第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ'ijは次式（２）で求める。
Ｙ'ij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22…（２）
【００４２】
ここで、ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4は、内圧変動特性把握手段１から送られた係数パラメータである。
【００４３】
第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動には、燃焼器や周囲の設備の構造面から制限値が設けられている。入力手段４から送信された第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値をＺijとすると、
Ｚij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22
…（３）
となるＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22が存在することになる。
【００４４】
今、仮に、入力手段４において操作できない状態量１及び操作できない状態量２の値が入力され、これら入力値が燃焼振動領域推定手段２に送信されたとすると、（３）式のうち、Ｘ'11、Ｘ'12以外は定数となり、（３）式を満たす（Ｘ'11、Ｘ'12）を容易に求めることができる。入力手段４から送信されたαｋ（ｋ＝１…ｎ3）なるゲインにより、
αｋ×Ｚij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22
…（４）
として（Ｘ'11、Ｘ'12）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯毎にｎ3本の線を求めることができる。図２は、これを示したものである。ここで、係数パラメータａij,2が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａij,2が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００４５】
燃焼振動領域推定手段２は、入力手段４から送信される第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）及び特定の２つを除く変数の値と、内圧変動特性把握手段１から送信される係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）から、全ての燃焼器の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求めて出力手段５に送信する。
【００４６】
データベース３には、内圧変動値、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段４からこれらのデータが送信されると、このデータベース３内部に追加記憶される。
【００４７】
入力手段４は、燃焼振動予測装置１０外部のプラント３０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を含むものである。また、本入力手段４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）及び特定の２つを除く変数の値を入力し、燃焼振動領域推定手段２へ送信する。
【００４８】
出力手段５は燃焼振動領域推定手段２より送信された推定結果を出力する。図３は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として燃焼振動領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋごとに等高線のように燃焼振動領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００４９】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置１０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を数式モデルにより予測することが行われ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【００５０】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント３０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよい。また、プラント３０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００５１】
実施の形態２
図４は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態２の構成を示している。図４において、符号２０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置２０は、燃焼器の内圧変動を推定する内圧変動推定手段１２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース１３と、プラントデータや気象データなどを入力する入力手段１４と、内圧変動推定結果を出力する出力手段１５とを有し、入力手段１４には燃焼振動予測対象のプラント３０が接続されている。
【００５２】
内圧変動推定手段１２は、データベース１３に格納されている最新時刻の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて内圧変動の予想値を推定し、内圧変動予想値をデータベース１３に送信する。例えば、燃焼器数をｎl 、周波数帯数をｎ2 とすると、次式（５）のような重回帰モデルで内圧変動予測値を推定する。
Ｙ'ij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ11＋ａij,2×Ｘ12＋ａij,3×Ｘ21＋ａij,4×Ｘ22…（５）
【００５３】
ここで、
Ｙ'ij：第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4：係数パラメータ
である。
【００５４】
係数パラメータは事前解析により求められており、内圧変動推定手段１２内部に記憶している。ここで云う内圧変動値も、プラント３０に設置された圧力センサ（内圧センサ）３１から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。
【００５５】
なお、上記では説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、この場合も、特に２変数に限るものではない。また、モデル構造として線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルやニューラルネットワークなどの非線形モデルとしてもよい。また、プラント３０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、質量収支などの法則に基づいて変換した値を用いてもよい。
【００５６】
データベース１３には、内圧変動値、操作量、操作できない状態量と、内圧変動予想値が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段１４や内圧変動推定手段１２からデータが送信されると、データベース１３内部に追加記憶される。
【００５７】
入力手段１４は、燃焼振動予測装置２０外部のプラント３０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース１３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を含むものである。
【００５８】
出力手段１５はデータベース１３内部に格納されたデータを出力する。図５は横軸を時刻、縦軸を第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動実測値Ｙijとその予想値Ｙ'ijとして出力した例を示している。出力先は出力手段に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００５９】
上述したように、この実施の形態によれば、内圧変動推定値と実測値を同時に出力することができ、ガスタービン燃焼器の内圧変動が予定通りのレベルなのかどうかを判断できるようになり、燃焼振動発生を早期に検知することが可能で、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【００６０】
実施の形態３
図６は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態３の構成を示している。図６において、符号４０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置４０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段４１と、ＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段４２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース４３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値やＮＯｘの規制値などを入力する入力手段４４と、安全領域推定結果を出力する出力手段４５と、ＮＯｘ排出量を数式モデル化するＮＯｘ排出量特性把握手段４６とを有し、入力手段４４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。なお、図６において符号４９は、各手段を相互に接続する接続部を示す（他の図においても同じ）。
【００６１】
内圧変動特性把握手段４１は、データベース４３に格納されたデータを用いて、内圧変動を説明する数式モデルを構築する。例えば、燃焼器数をｎl 、モデル化すべき周波数帯数をｎ2 とすると、前記（１）式のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。
【００６２】
内圧変動特性把握手段４１は、データベース４３に時刻ごとに整理して格納された内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて前記（１）式の係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4を求め、これを安全領域推定手段４２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００６３】
ここで云う内圧変動値とは、プラント５０に設置された図示しない圧力センサ（内圧センサ）から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００６４】
ＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、データベース４３に格納されたデータを用いて、ＮＯｘ排出量を説明する数式モデルを構築する。例えば、つぎの（６）式であらわされるような重回帰モデルでＮＯｘ排出量をモデル化する。
Ｅ＝ｂ0＋ｂ1×Ｘ11＋ｂ2×Ｘ12＋ｂ3×Ｘ21＋ｂ4×Ｘ22…（６）
【００６５】
ここで、
Ｅ：ＮＯｘ排出量
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4：係数パラメータ
である。
【００６６】
ＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、データベース４３に時刻ごとに整理して格納されたＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量を用いて前記（６）式の係数パラメータｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4を求め、これを安全領域推定手段４２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００６７】
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００６８】
安全領域推定手段４２は、内圧変動特性把握手段４１とＮＯｘ排出量特性把握手段４６により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【００６９】
例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22の時の第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ'ijは前記（２）で求める。このとき、前記（２）式のａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4は、内圧変動特性把握手段４１から送られた係数パラメータである。
【００７０】
第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動には、燃焼器や周囲の設備の構造面から制限値が設けられている。入力手段４４から送信された第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値をＺijとすると、前記（３）式を満たすＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22が存在することになる。
【００７１】
今、仮に、入力手段４４において操作できない状態量１および操作できない状態量２の値が入力され、これら入力値が安全領域推定手段４２に送信されたとすると、前記（３）式のうち、Ｘ'11、Ｘ'12以外は定数となり、前記（３）式を満たす（Ｘ'11、Ｘ'12）を容易に求めることができる。入力手段４４から送信されたαｋ（ｋ＝１…ｎ3）なるゲインを用いて、前記（４）式より（Ｘ'11、Ｘ'12）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯毎にｎ3本の線を求めることができる。図７は、これを示したものである。ここで、係数パラメータａij,2が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａij,2が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００７２】
安全領域推定手段４２は、入力手段４４から送信される第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、内圧変動特性把握手段４１から送信される係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）から、全ての燃焼器の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。図８は、これを示したものである。
【００７３】
また、安全領域推定手段４２は、上述した処理と同様の処理により、入力手段４４から送信されるＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ゲインβｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、ＮＯｘ排出量特性把握手段４６から送信される係数パラメータｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4から、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。図９は、これを示したものである。ここで、係数パラメータｂ2が正であれば、直線の上側がＮＯｘの発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータｂ2が負であれば、直線の下側がＮＯｘの発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００７４】
そして、安全領域推定手段４２は、燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域とについて、線形計画法の手順に基づき、ＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、出力手段４５に送信する。図１０は、これを示したものである。
【００７５】
データベース４３には、内圧変動値、ＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段４４からこれらのデータが送信されると、このデータベース４３内部に追加記憶される。
【００７６】
入力手段４４は、燃焼振動予測装置４０外部のプラント５０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース４３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、ＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量を含むものである。また、本入力手段４４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ゲインαｋ、βｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値を入力し、安全領域推定手段４２へ送信する。
【００７７】
例えば、図１１に示す構成のガスタービン５１において、プラントデータとは内圧変動値およびＮＯｘ排出量に加えて、吸気温度、吸気圧力、吸気流量、圧縮機出口温度、圧縮機出口圧力、燃料流量、燃料温度、燃料圧力、排ガス温度、入口案内翼角度、燃焼器バイパス弁開度、燃料流量制御弁開度などがある。燃料流量、燃料圧力、燃料流量制御弁は、燃焼の主となるメイン火炎用と、メイン火炎保炎のためのパイロット火炎用がある。また、気象データには大気温度、大気圧力、湿度などがある。前記重回帰モデルに用いる操作量および操作できない状態量は、これらの中から選定されている。なお、図１１において、符号５３は圧縮機、符号５４はタービン、符号５５は燃焼器、符号５６はメイン燃料流量制御弁、符号５７はパイロット燃料流量制御弁、符号５８は燃焼器バイパス弁、符号５９は入口案内翼である。
【００７８】
出力手段４５は安全領域推定手段４２より送信された推定結果を出力する。図１０は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段４５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００７９】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置４０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量を数式モデルにより予測することがおこなわれ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。したがって、燃焼振動予測装置４０を用いることによって、たとえば従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。ここで、図１２に、ガスタービンの燃焼制御系調整に適用可能な出力結果の一例を具体的に示す。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段４４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００８１】
実施の形態４
図１３は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態４の構成を示している。図１３において、符号６０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置６０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段４１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段６２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段６４と、安全領域推定結果を出力する出力手段６５と、ＮＯｘ排出量を数式モデル化するＮＯｘ排出量特性把握手段４６と、ＣＯ排出量を数式モデル化するＣＯ排出量特性把握手段６７とを有し、入力手段６４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【００８２】
内圧変動特性把握手段４１およびＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、ともに実施の形態３と同じである。以下には、重複する説明を省略し、実施の形態３と異なる点についてのみ説明する。
【００８３】
ＣＯ排出量特性把握手段６７は、データベース６３に格納されたデータを用いて、ＣＯ排出量を説明する数式モデルを構築する。例えば、つぎの（７）式であらわされるような重回帰モデルでＣＯ排出量をモデル化する。
Ｇ＝ｃ0＋ｃ1×Ｘ11＋ｃ2×Ｘ12＋ｃ3×Ｘ21＋ｃ4×Ｘ22…（７）
【００８４】
ここで、
Ｇ：ＣＯ排出量
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4：係数パラメータ
である。
【００８５】
ＣＯ排出量特性把握手段６７は、データベース６３に時刻ごとに整理して格納されたＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量を用いて前記（７）式の係数パラメータｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4を求め、これを安全領域推定手段６２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００８６】
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００８７】
安全領域推定手段６２は、内圧変動特性把握手段４１とＮＯｘ排出量特性把握手段４６とＣＯ排出量特性把握手段６７により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【００８８】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域の求め方は、いずれも実施の形態３と同じである。したがって、以下にはＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域の求め方について説明する。
【００８９】
安全領域推定手段６２は、燃焼振動やＮＯｘの場合と同様の処理により、入力手段６４から送信されるＣＯ排出量の規制値Ｈ、ゲインγｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、ＣＯ排出量特性把握手段６７から送信される係数パラメータｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4から、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。
【００９０】
そして、安全領域推定手段６２は、燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、さらにＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域とについて、線形計画法の手順に基づき、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、出力手段６５に送信する。図１４は、これを示したものである。図１４において、係数パラメータｃ2が正であれば、直線の上側がＣＯの発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータｃ2が負であれば、直線の下側がＣＯ発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００９１】
データベース６３には、内圧変動値、ＮＯｘ排出量、ＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段６４からこれらのデータが送信されると、このデータベース６３内部に追加記憶される。
【００９２】
入力手段６４は、燃焼振動予測装置６０外部のプラント５０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース６３へ送信する。また、本入力手段６４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ＣＯ排出量の規制値Ｈ、ゲインαｋ、βｋ、γｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値を入力し、安全領域推定手段６２へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、ＮＯｘ排出量、ＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量を含むものであり、例えば、実施の形態３において図１１に関連して説明した各種データにＣＯ排出量を加えたものである。
【００９３】
出力手段６５は安全領域推定手段６２より送信された推定結果を出力する。図１４は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段６５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００９４】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置６０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測することがおこなわれ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。したがって、燃焼振動予測装置６０を用いることによって、たとえば従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【００９５】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段６４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００９６】
実施の形態５
図１５は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態５の構成を示している。図１５において、符号７０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置７０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段７１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段７２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段７４と、安全領域推定結果を出力する出力手段６５と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量を数式モデル化する排出量特性把握手段７６と、数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス設定手段７８とを有し、入力手段７４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【００９７】
内圧変動特性把握手段７１は、データベース６３のしかるべきエリアに記された選択結果に基づいて、数式モデル化に用いるデータベースの選択をおこなう機能を有する。内圧変動特性把握手段７１のその他の構成および機能等は実施の形態３の内圧変動特性把握手段４１と同じであるため、重複する説明を省略する。
【００９８】
排出量特性把握手段７６は、データベース６３のしかるべきエリアに記された選択結果に基づいて、数式モデル化に用いるデータベースの選択をおこなう機能を有する。排出量特性把握手段７６のその他の構成および機能等は、実施の形態３のＮＯｘ排出量特性把握手段４６および実施の形態４のＣＯ排出量特性把握手段６７の各構成および機能等を兼ね備えたものと同じであるため、重複する説明を省略する。
【００９９】
安全領域推定手段７２は、内圧変動特性把握手段７１と排出量特性把握手段７６により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【０１００】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域のそれぞれの求め方は、いずれも実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０１】
フォーカス設定手段７８は、データベース６３に格納されたデータの中から、入力手段７４により入力されたフォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。ここで、フォーカス設定情報とは、特に限定しないが、たとえば各変数の上限値および下限値や、選択範囲とする中心点とその中心点からの最大距離などの情報である。
【０１０２】
入力手段７４は、備えつけのキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、数式モデル化に用いるデータを選択するためのフォーカス設定情報を入力し、フォーカス設定手段７８に送信する。入力手段７４のその他の構成および機能等は、キーボードやタッチスクリーンなどの装置から入力された各種データ等の送信先が安全領域推定手段７２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４の入力手段６４と同じであるため、重複する説明を省略する。また、プラントデータや気象データについても実施の形態４と同じである。
【０１０３】
出力手段６５は、安全領域の推定結果の供給元が安全領域推定手段７２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。図１６は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。
【０１０４】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置７０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測し、燃焼振動の発生しにくい安全領域をマクロ的に広く求めたり、ミクロ的に高い精度で求めることがおこなわれる。したがって、燃焼振動特性の把握が容易となる。また、燃焼振動特性を把握することによって、燃焼制御系調整を容易におこなうことが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。たとえば、燃焼振動予測装置７０を用いることによって、従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【０１０５】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段７４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【０１０６】
実施の形態６
図１７は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態６の構成を示している。図１７において、符号８０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置８０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段７１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段８２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段８４と、安全領域推定結果および計測すべきポイントを出力する出力手段８５と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量を数式モデル化する排出量特性把握手段７６と、数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス決定手段８８と、安全領域推定結果を用いてつぎに計測するべきポイントを求める調整案生成手段８９とを有し、入力手段８４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【０１０７】
内圧変動特性把握手段７１および排出量特性把握手段７６は、ともに実施の形態５と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０８】
安全領域推定手段８２は、線形計画法の手順に基づいて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動発生レベルの最も小さい予想最適点を求め、それをフォーカス決定手段８８および出力手段８５に送信する。安全領域推定手段８２のその他の構成および機能等は、実施の形態５の安全領域推定手段７２と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０９】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域のそれぞれの求め方は、いずれも実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１１０】
フォーカス決定手段８８は、調整初期の段階においてはデータベース６３に格納されたデータの中から、入力手段８４により入力された初期フォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。ここで、フォーカス設定情報とは、特に限定しないが、たとえば各変数の上限値および下限値や、フォーカスの中心点座標などの情報である。
【０１１１】
フォーカス決定手段８８は、初期フォーカス設定情報に対して、安全領域推定手段８２により求められた予想最適点に基づく変更をおこない、新たなフォーカス設定情報とする。また、フォーカス決定手段８８は、現在のフォーカス設定情報に対して、安全領域推定手段８２により求められた予想最適点に基づく変更をおこない、新たなフォーカス設定情報とする。そして、フォーカス決定手段８８は、データベース６３に格納されたデータの中から、その変更後のフォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。予想最適点が現在のフォーカスの外側に位置する場合には、予想最適点の方向にフォーカスが移動することになる。また、予想最適点がフォーカスの内側に位置していても、その位置がフォーカスの周辺部である場合には、移動量を小さくしてフォーカスの位置を設定し直す。図１８はフォーカスの移動の様子を一例として示したものである。この例ではフォーカスの一部が重なりながら移動するようになっているが、移動量はこれに限るものではない。
【０１１２】
調整案生成手段８９は、フォーカス決定手段８８により新たに設定されたフォーカス内で、たとえばガスタービン実機のデータ計測がまばらなポイントを探索し、そのまばらなポイントを追加計測するポイントとして出力手段８５に送信する。図１８にはこの様子が示されている。たとえば現在のフォーカスが図１８中のフォーカス１のエリアに設定されていて、既に×印で示すポイントのデータが計測されており、かつ予想最適点が図１８中の右上方向であると仮定する。この場合、フォーカスが予想最適点方向（図１８中、右上方向）に移動し、フォーカス１よりも図１８中の右上方向に位置するエリアが新たにフォーカス２として決定される。その際、調整案生成手段８９は、新たにフォーカス２内に含まれことになった、たとえば図１８中に△印で示すポイントについて、データ計測をおこなうことを提案する。
【０１１３】
入力手段８４は、備えつけのキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、数式モデル化に用いるデータを選択するための初期フォーカス設定情報を入力し、フォーカス決定手段８８に送信する。入力手段８４のその他の構成および機能等は、キーボードやタッチスクリーンなどの装置から入力された各種データ等の送信先が安全領域推定手段８２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４の入力手段６４と同じであるため、重複する説明を省略する。また、プラントデータや気象データについても実施の形態４と同じである。
【０１１４】
出力手段８５は、安全領域推定手段８２より送信された推定結果、フォーカス決定手段８８により設定されたフォーカスエリア、調整案生成手段８９より送信された計測ポイントを出力する。出力先は出力手段８５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。図１８は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。図１８において、フォーカス１、フォーカス２およびフォーカス３で示す矩形領域は、フォーカスが順次移動していく様子を示したものである。また、×印はフォーカス１でのデータ計測済みのポイント、△印および○印はそれぞれフォーカス２およびフォーカス３でのデータ追加計測ポイント案を示す。
【０１１５】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置８０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測し、燃焼振動の発生しにくい安全領域を高い精度で求めるとともに、より安全な運転ポイントを探索するために新たな計測ポイントを提示することがおこなわれる。したがって、ＮＯｘ排出量とＣＯ排出量の規制値以下で、かつ燃焼振動が最も発生しにくいポイント、すなわち最適運転ポイントを求めることが可能となる。これによって、燃焼制御系の調整が容易となり、従来よりも短い期間で調整することが可能となる。また、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。たとえば、燃焼振動予測装置８０を用いることによって、従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動が最も発生しにくい運転ポイントが提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【０１１６】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段８４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による燃焼振動予測装置（請求項１）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段より入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、燃焼振動領域推定手段が数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおける燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求め、その燃焼振動領域推定結果が出力手段に出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１１９】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項２）によれば、入力手段により入力されたプラントデータ及び気象データがデータベースに時系列に格納され、内圧変動特性把握手段はそのデータベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化するから、より的確に、燃焼振動の発生し易い領域を求めることが行われる。
【０１２３】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項３）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が数式モデルの係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２５】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項４）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＣＯ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２６】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項５）によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が前記制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２７】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項６）によれば、入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、フォーカス設定手段は、入力手段から入力されたプラントデータ、気象データの選択をおこなうため、燃焼振動の発生しにくい安全領域をマクロ的に広く求めたり、ミクロ的に高い精度で求めることが可能となる。
【０１２８】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項７）によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、調整案生成手段が、安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求め、また、安全領域推定手段による安全領域推定結果及び調整案生成手段による計測すべきポイントが出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２９】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項８）によれば、フォーカス決定手段は、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスの決定をおこなうため、最適運転ポイントの探索が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置における燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。
【図３】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置における燃焼振動領域の出力例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に関する燃焼振動予測装置における出力例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の推定法に関する原理図である。
【図８】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の推定法に関する原理図である。
【図９】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置におけるＮＯｘ規制レベルの推定法に関する原理図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１１】本発明を適用可能なガスタービンの系統構成の一例を模式的に示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置の具体的な適用例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態４に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態５に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態６に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１９】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 燃焼振動予測装置
１ 内圧変動特性把握手段
２ 燃焼振動領域推定手段
３ データベース
４ 入力手段
５ 出力手段
２０ 燃焼振動予測装置
１２ 内圧変動推定手段
１３ データベース
１４ 入力手段
１５ 出力手段
３０ プラント
４０ 燃焼振動予測装置
４１ 内圧変動特性把握手段
４２ 安全領域推定手段
４３ データベース
４４ 入力手段
４５ 出力手段
４６ ＮＯｘ排出量特性把握手段
５０ プラント
６０ 燃焼振動予測装置
６２ 安全領域推定手段
６３ データベース
６４ 入力手段
６５ 出力手段
６７ ＣＯ排出量特性把握手段
７０ 燃焼振動予測装置
７１ 内圧変動特性把握手段
７２ 安全領域推定手段
７４ 入力手段
７６ 排出量特性把握手段
７８ フォーカス設定手段
８０ 燃焼振動予測装置
８２ 安全領域推定手段
８４ 入力手段
８５ 出力手段
８８ フォーカス決定手段
８９ 調整案生成手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼振動予測装置に関し、特に、事業用や航空機用のガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を予測する燃焼振動予測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
制御系の調整に関しては、従来よりカルマンフィルタやニューラルネットワークなどによるさまざまな取り組みがなされてきた。しかし、ガスタービンの燃焼振動に関しては、現象が複雑で、現地試運転調整は、依然として運転員の経験とノウハウに基づき調整されているのが現状である。
【０００３】
運転中の燃焼振動監視に関しては、燃焼器に設置された圧力センサによりデータを収集し、そのデータより燃焼振動の周波数分析をすることにより、燃焼振動が異常であることを早期に捉え、健全性を重視して燃焼器の運転状態を監視する技術が知られている。
【０００４】
図１９は従来例として、特開平１１−３２４７２５号公報に示された燃焼異常監視装置（ガスタービン異常監視装置）を示している。この監視装置は、ガスタービン燃焼器に設置された圧力センサ１００と、圧力センサ１００からの検出信号をデジタルデータに変換して受けるＡ／Ｄ変換器１０１と、そのデジタルデータを周波数成分に分解して解析する周波数解析装置１０２と、ガスタービン燃焼器出力及びその燃料供給量で規定されるパラメータに基づいて監視対象の周波数成分に関する基準データを可変設定する判定条件設定部１０３と、その基準データに基づいて周波数成分の解析データから燃焼振動現象に起因する周波数成分を抽出し、その周波数成分の振幅値と監視対象の周波数成分に関するデータの正常時の振幅値との比較によりガスタービンの燃焼振動状態を判定する判定処理部１０４と、この判定結果に関するデータを表示する結果表示部１０５とを有している。
【０００５】
上述の監視装置では、圧力センサ１００よりのデータにより燃焼振動の周波数分析をし、周波数毎の正常時の振動の振幅値と実際値との比較によって燃焼振動が異常であるか否かを判定することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような従来の監視装置では、燃焼振動の正常時の振幅値を周波数毎に事前に入力しておく必要があり、この正常時の値は、実質的にはアラームなどの管理値となり、燃焼振動を早期に検知することができない。
【０００７】
本発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を数式モデルにより予測することにより燃焼制御系調整を容易化すると共に、運転中においては燃焼振動発生を早期に検知し、設備破損の回避と、設備利用率の向上、安全性の向上を図ることができる燃焼振動予測装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおける燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求めることが可能な燃焼振動領域推定手段と、前記燃焼振動領域推定手段による燃焼振動領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００１１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、燃焼振動領域推定手段が数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求め、その燃焼振動領域推定結果が出力手段から出力される。
【００１２】
また、請求項２の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記入力手段により入力されたプラントデータ及び気象データを時系列に格納するデータベースを有し、前記内圧変動特性把握手段は前記データベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化するものである。
【００１３】
この構成によれば、入力手段により入力されたプラントデータや気象データなどがデータベースに時系列に格納され、内圧変動特性把握手段はそのデータベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化する。
【００２０】
また、請求項３の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が数式モデルの係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値に基づいて、燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２４】
また、請求項４の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＣＯ排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値、前記ＣＯ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２５】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＣＯ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２６】
また、請求項５の発明による燃焼振動予測装置は、プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス設定手段と、選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、を有しているものである。
【００２７】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力される。
【００２８】
また、請求項６の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記フォーカス設定手段が、前記入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、前記入力手段から入力されたプラントデータ、気象データを選択するものである。
【００２９】
この構成によれば、入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、フォーカス設定手段は、入力手段から入力されたプラントデータ、気象データの選択をおこなう。
【００３０】
また、請求項７の発明による燃焼振動予測装置は、計測されたプラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス決定手段と、選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求める調整案生成手段と、前記安全領域推定手段による安全領域推定結果および前記調整案生成手段による計測するべきポイントを出力する出力手段と、を有しているものである。
【００３１】
この構成によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、ＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、調整案生成手段が、安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求め、また、安全領域推定手段による安全領域推定結果と調整案生成手段による次に計測すべきポイントが出力手段から出力される。
【００３２】
また、請求項８の発明による燃焼振動予測装置は、さらに、前記フォーカス決定手段が、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスを決定するものである。
【００３３】
この構成によれば、フォーカス決定手段は、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスの決定をおこなう。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照して、本発明の燃焼振動予測装置の実施の形態について詳細に説明する。
【００３５】
実施の形態１
図１は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態１の構成を示している。図１において、符号１０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置１０は、燃焼器の内圧変動をモデル化する内圧変動特性把握手段１と、燃焼振動の発生し易い領域を求める燃焼振動領域推定手段２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値などを入力する入力手段４と、燃焼振動領域推定結果を出力する出力手段５とを有し、入力手段４には燃焼振動予測対象のプラント３０が接続されている。
【００３６】
内圧変動特性把握手段１は、データベース３に格納されたデータを用いて、内圧変動を説明する数式モデルを構築する。例えば、燃焼器数をｎl 、モデル化すべき周波数帯数をｎ2 とすると、次式（１）のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。
Ｙij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ11＋ａij,2×Ｘ12＋ａij,3×Ｘ21＋ａij,4×Ｘ22…（１）
【００３７】
ここで、
Ｙij：第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動値（ｉ＝１…ｎ1 、ｊ＝１…ｎ2 ）
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4：係数パラメータ
である。
【００３８】
内圧変動特性把握手段１は、データベース３に時刻ごとに整理して格納された内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて（１）式の係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4を求め、これを燃焼振動領域推定手段２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００３９】
ここで云う内圧変動値とは、プラント３０に設置された圧力センサ（内圧センサ）３１から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００４０】
燃焼振動領域推定手段２は、内圧変動特性把握手段１により求められた数式モデルを用いて燃焼振動の発生し易い領域を求める。
【００４１】
例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22の時の第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ'ijは次式（２）で求める。
Ｙ'ij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22…（２）
【００４２】
ここで、ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4は、内圧変動特性把握手段１から送られた係数パラメータである。
【００４３】
第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動には、燃焼器や周囲の設備の構造面から制限値が設けられている。入力手段４から送信された第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値をＺijとすると、
Ｚij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22
…（３）
となるＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22が存在することになる。
【００４４】
今、仮に、入力手段４において操作できない状態量１及び操作できない状態量２の値が入力され、これら入力値が燃焼振動領域推定手段２に送信されたとすると、（３）式のうち、Ｘ'11、Ｘ'12以外は定数となり、（３）式を満たす（Ｘ'11、Ｘ'12）を容易に求めることができる。入力手段４から送信されたαｋ（ｋ＝１…ｎ3）なるゲインにより、
αｋ×Ｚij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ'11＋ａij,2×Ｘ'12＋ａij,3×Ｘ'21＋ａij,4×Ｘ'22
…（４）
として（Ｘ'11、Ｘ'12）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯毎にｎ3本の線を求めることができる。図２は、これを示したものである。ここで、係数パラメータａij,2が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａij,2が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００４５】
燃焼振動領域推定手段２は、入力手段４から送信される第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）及び特定の２つを除く変数の値と、内圧変動特性把握手段１から送信される係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）から、全ての燃焼器の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求めて出力手段５に送信する。
【００４６】
データベース３には、内圧変動値、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段４からこれらのデータが送信されると、このデータベース３内部に追加記憶される。
【００４７】
入力手段４は、燃焼振動予測装置１０外部のプラント３０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を含むものである。また、本入力手段４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）及び特定の２つを除く変数の値を入力し、燃焼振動領域推定手段２へ送信する。
【００４８】
出力手段５は燃焼振動領域推定手段２より送信された推定結果を出力する。図３は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として燃焼振動領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋごとに等高線のように燃焼振動領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００４９】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置１０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を数式モデルにより予測することが行われ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【００５０】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント３０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよい。また、プラント３０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００５１】
実施の形態２
図４は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態２の構成を示している。図４において、符号２０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置２０は、燃焼器の内圧変動を推定する内圧変動推定手段１２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース１３と、プラントデータや気象データなどを入力する入力手段１４と、内圧変動推定結果を出力する出力手段１５とを有し、入力手段１４には燃焼振動予測対象のプラント３０が接続されている。
【００５２】
内圧変動推定手段１２は、データベース１３に格納されている最新時刻の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて内圧変動の予想値を推定し、内圧変動予想値をデータベース１３に送信する。例えば、燃焼器数をｎl 、周波数帯数をｎ2 とすると、次式（５）のような重回帰モデルで内圧変動予測値を推定する。
Ｙ'ij＝ａij,0＋ａij,1×Ｘ11＋ａij,2×Ｘ12＋ａij,3×Ｘ21＋ａij,4×Ｘ22…（５）
【００５３】
ここで、
Ｙ'ij：第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4：係数パラメータ
である。
【００５４】
係数パラメータは事前解析により求められており、内圧変動推定手段１２内部に記憶している。ここで云う内圧変動値も、プラント３０に設置された圧力センサ（内圧センサ）３１から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。
【００５５】
なお、上記では説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、この場合も、特に２変数に限るものではない。また、モデル構造として線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルやニューラルネットワークなどの非線形モデルとしてもよい。また、プラント３０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、質量収支などの法則に基づいて変換した値を用いてもよい。
【００５６】
データベース１３には、内圧変動値、操作量、操作できない状態量と、内圧変動予想値が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段１４や内圧変動推定手段１２からデータが送信されると、データベース１３内部に追加記憶される。
【００５７】
入力手段１４は、燃焼振動予測装置２０外部のプラント３０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース１３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、操作量、操作できない状態量を含むものである。
【００５８】
出力手段１５はデータベース１３内部に格納されたデータを出力する。図５は横軸を時刻、縦軸を第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動実測値Ｙijとその予想値Ｙ'ijとして出力した例を示している。出力先は出力手段に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００５９】
上述したように、この実施の形態によれば、内圧変動推定値と実測値を同時に出力することができ、ガスタービン燃焼器の内圧変動が予定通りのレベルなのかどうかを判断できるようになり、燃焼振動発生を早期に検知することが可能で、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【００６０】
実施の形態３
図６は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態３の構成を示している。図６において、符号４０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置４０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段４１と、ＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段４２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース４３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値やＮＯｘの規制値などを入力する入力手段４４と、安全領域推定結果を出力する出力手段４５と、ＮＯｘ排出量を数式モデル化するＮＯｘ排出量特性把握手段４６とを有し、入力手段４４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。なお、図６において符号４９は、各手段を相互に接続する接続部を示す（他の図においても同じ）。
【００６１】
内圧変動特性把握手段４１は、データベース４３に格納されたデータを用いて、内圧変動を説明する数式モデルを構築する。例えば、燃焼器数をｎl 、モデル化すべき周波数帯数をｎ2 とすると、前記（１）式のような重回帰モデルで内圧変動をモデル化する。
【００６２】
内圧変動特性把握手段４１は、データベース４３に時刻ごとに整理して格納された内圧変動値、操作量、操作できない状態量を用いて前記（１）式の係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4を求め、これを安全領域推定手段４２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００６３】
ここで云う内圧変動値とは、プラント５０に設置された図示しない圧力センサ（内圧センサ）から得られたデータをＡ／Ｄ変換し、周波数解析した結果をｎ2 個の周波数帯に区切り、夫々の周波数帯においてある時間内に得られた最大振幅値である。なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００６４】
ＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、データベース４３に格納されたデータを用いて、ＮＯｘ排出量を説明する数式モデルを構築する。例えば、つぎの（６）式であらわされるような重回帰モデルでＮＯｘ排出量をモデル化する。
Ｅ＝ｂ0＋ｂ1×Ｘ11＋ｂ2×Ｘ12＋ｂ3×Ｘ21＋ｂ4×Ｘ22…（６）
【００６５】
ここで、
Ｅ：ＮＯｘ排出量
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4：係数パラメータ
である。
【００６６】
ＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、データベース４３に時刻ごとに整理して格納されたＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量を用いて前記（６）式の係数パラメータｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4を求め、これを安全領域推定手段４２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００６７】
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００６８】
安全領域推定手段４２は、内圧変動特性把握手段４１とＮＯｘ排出量特性把握手段４６により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【００６９】
例えば、操作量１、操作量２、操作できない状態量１、操作できない状態量２が、それぞれＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22の時の第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動予測値Ｙ'ijは前記（２）で求める。このとき、前記（２）式のａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4は、内圧変動特性把握手段４１から送られた係数パラメータである。
【００７０】
第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動には、燃焼器や周囲の設備の構造面から制限値が設けられている。入力手段４４から送信された第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値をＺijとすると、前記（３）式を満たすＸ'11、Ｘ'12、Ｘ'21、Ｘ'22が存在することになる。
【００７１】
今、仮に、入力手段４４において操作できない状態量１および操作できない状態量２の値が入力され、これら入力値が安全領域推定手段４２に送信されたとすると、前記（３）式のうち、Ｘ'11、Ｘ'12以外は定数となり、前記（３）式を満たす（Ｘ'11、Ｘ'12）を容易に求めることができる。入力手段４４から送信されたαｋ（ｋ＝１…ｎ3）なるゲインを用いて、前記（４）式より（Ｘ'11、Ｘ'12）を求めれば、各燃焼器の各周波数帯毎にｎ3本の線を求めることができる。図７は、これを示したものである。ここで、係数パラメータａij,2が正であれば、直線の上側が燃焼振動の発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータａij,2が負であれば、直線の下側が燃焼振動の発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００７２】
安全領域推定手段４２は、入力手段４４から送信される第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ゲインαｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、内圧変動特性把握手段４１から送信される係数パラメータａij,0、ａij,1、ａij,2、ａij,3、ａij,4（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）から、全ての燃焼器の全ての周波数帯について上記の直線を求め、線形計画法の手順に基づき、最終的に燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。図８は、これを示したものである。
【００７３】
また、安全領域推定手段４２は、上述した処理と同様の処理により、入力手段４４から送信されるＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ゲインβｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、ＮＯｘ排出量特性把握手段４６から送信される係数パラメータｂ0、ｂ1、ｂ2、ｂ3、ｂ4から、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。図９は、これを示したものである。ここで、係数パラメータｂ2が正であれば、直線の上側がＮＯｘの発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータｂ2が負であれば、直線の下側がＮＯｘの発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００７４】
そして、安全領域推定手段４２は、燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域とについて、線形計画法の手順に基づき、ＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、出力手段４５に送信する。図１０は、これを示したものである。
【００７５】
データベース４３には、内圧変動値、ＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段４４からこれらのデータが送信されると、このデータベース４３内部に追加記憶される。
【００７６】
入力手段４４は、燃焼振動予測装置４０外部のプラント５０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース４３へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、ＮＯｘ排出量、操作量、操作できない状態量を含むものである。また、本入力手段４４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ゲインαｋ、βｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値を入力し、安全領域推定手段４２へ送信する。
【００７７】
例えば、図１１に示す構成のガスタービン５１において、プラントデータとは内圧変動値およびＮＯｘ排出量に加えて、吸気温度、吸気圧力、吸気流量、圧縮機出口温度、圧縮機出口圧力、燃料流量、燃料温度、燃料圧力、排ガス温度、入口案内翼角度、燃焼器バイパス弁開度、燃料流量制御弁開度などがある。燃料流量、燃料圧力、燃料流量制御弁は、燃焼の主となるメイン火炎用と、メイン火炎保炎のためのパイロット火炎用がある。また、気象データには大気温度、大気圧力、湿度などがある。前記重回帰モデルに用いる操作量および操作できない状態量は、これらの中から選定されている。なお、図１１において、符号５３は圧縮機、符号５４はタービン、符号５５は燃焼器、符号５６はメイン燃料流量制御弁、符号５７はパイロット燃料流量制御弁、符号５８は燃焼器バイパス弁、符号５９は入口案内翼である。
【００７８】
出力手段４５は安全領域推定手段４２より送信された推定結果を出力する。図１０は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段４５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００７９】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置４０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量を数式モデルにより予測することがおこなわれ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。したがって、燃焼振動予測装置４０を用いることによって、たとえば従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。ここで、図１２に、ガスタービンの燃焼制御系調整に適用可能な出力結果の一例を具体的に示す。
【００８０】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段４４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００８１】
実施の形態４
図１３は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態４の構成を示している。図１３において、符号６０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置６０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段４１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段６２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段６４と、安全領域推定結果を出力する出力手段６５と、ＮＯｘ排出量を数式モデル化するＮＯｘ排出量特性把握手段４６と、ＣＯ排出量を数式モデル化するＣＯ排出量特性把握手段６７とを有し、入力手段６４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【００８２】
内圧変動特性把握手段４１およびＮＯｘ排出量特性把握手段４６は、ともに実施の形態３と同じである。以下には、重複する説明を省略し、実施の形態３と異なる点についてのみ説明する。
【００８３】
ＣＯ排出量特性把握手段６７は、データベース６３に格納されたデータを用いて、ＣＯ排出量を説明する数式モデルを構築する。例えば、つぎの（７）式であらわされるような重回帰モデルでＣＯ排出量をモデル化する。
Ｇ＝ｃ0＋ｃ1×Ｘ11＋ｃ2×Ｘ12＋ｃ3×Ｘ21＋ｃ4×Ｘ22…（７）
【００８４】
ここで、
Ｇ：ＣＯ排出量
Ｘ11：操作量１の値
Ｘ12：操作量２の値
Ｘ21：操作できない状態量１の値
Ｘ22：操作できない状態量２の値
ｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4：係数パラメータ
である。
【００８５】
ＣＯ排出量特性把握手段６７は、データベース６３に時刻ごとに整理して格納されたＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量を用いて前記（７）式の係数パラメータｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4を求め、これを安全領域推定手段６２に送信する。係数パラメータの解法には、例えば最小二乗法が用いられる。
【００８６】
なお、上記では、説明の都合上、操作量を２変数、操作できない状態量を２変数としてモデル式を記述しているが、特に２変数に限るものではない。
【００８７】
安全領域推定手段６２は、内圧変動特性把握手段４１とＮＯｘ排出量特性把握手段４６とＣＯ排出量特性把握手段６７により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【００８８】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域の求め方は、いずれも実施の形態３と同じである。したがって、以下にはＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域の求め方について説明する。
【００８９】
安全領域推定手段６２は、燃焼振動やＮＯｘの場合と同様の処理により、入力手段６４から送信されるＣＯ排出量の規制値Ｈ、ゲインγｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値と、ＣＯ排出量特性把握手段６７から送信される係数パラメータｃ0、ｃ1、ｃ2、ｃ3、ｃ4から、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域を求める。
【００９０】
そして、安全領域推定手段６２は、燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、さらにＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域とについて、線形計画法の手順に基づき、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、出力手段６５に送信する。図１４は、これを示したものである。図１４において、係数パラメータｃ2が正であれば、直線の上側がＣＯの発生し易い領域、下側が発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータｃ2が負であれば、直線の下側がＣＯ発生し易い領域、上側が発生しにくい領域となる。
【００９１】
データベース６３には、内圧変動値、ＮＯｘ排出量、ＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量が時刻ごとに整理されて時系列に格納されており、入力手段６４からこれらのデータが送信されると、このデータベース６３内部に追加記憶される。
【００９２】
入力手段６４は、燃焼振動予測装置６０外部のプラント５０から送信されるプラントデータ、気象データを受信し、データベース６３へ送信する。また、本入力手段６４に備え付けられたキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、第ｉ燃焼器の第ｊ周波数帯の内圧変動の制限値Ｚij（ｉ＝１…ｎ1、ｊ＝１…ｎ2）、ＮＯｘ排出量の規制値Ｆ、ＣＯ排出量の規制値Ｈ、ゲインαｋ、βｋ、γｋ（ｋ＝１…ｎ3）および特定の２つを除く変数の値を入力し、安全領域推定手段６２へ送信する。プラントデータ、気象データとは、上述の内圧変動値、ＮＯｘ排出量、ＣＯ排出量、操作量、操作できない状態量を含むものであり、例えば、実施の形態３において図１１に関連して説明した各種データにＣＯ排出量を加えたものである。
【００９３】
出力手段６５は安全領域推定手段６２より送信された推定結果を出力する。図１４は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。出力先は出力手段６５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。
【００９４】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置６０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測することがおこなわれ、これに基づき、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。したがって、燃焼振動予測装置６０を用いることによって、たとえば従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【００９５】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段６４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【００９６】
実施の形態５
図１５は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態５の構成を示している。図１５において、符号７０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置７０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段７１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段７２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段７４と、安全領域推定結果を出力する出力手段６５と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量を数式モデル化する排出量特性把握手段７６と、数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス設定手段７８とを有し、入力手段７４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【００９７】
内圧変動特性把握手段７１は、データベース６３のしかるべきエリアに記された選択結果に基づいて、数式モデル化に用いるデータベースの選択をおこなう機能を有する。内圧変動特性把握手段７１のその他の構成および機能等は実施の形態３の内圧変動特性把握手段４１と同じであるため、重複する説明を省略する。
【００９８】
排出量特性把握手段７６は、データベース６３のしかるべきエリアに記された選択結果に基づいて、数式モデル化に用いるデータベースの選択をおこなう機能を有する。排出量特性把握手段７６のその他の構成および機能等は、実施の形態３のＮＯｘ排出量特性把握手段４６および実施の形態４のＣＯ排出量特性把握手段６７の各構成および機能等を兼ね備えたものと同じであるため、重複する説明を省略する。
【００９９】
安全領域推定手段７２は、内圧変動特性把握手段７１と排出量特性把握手段７６により求められた数式モデルを用いてＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める。
【０１００】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域のそれぞれの求め方は、いずれも実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０１】
フォーカス設定手段７８は、データベース６３に格納されたデータの中から、入力手段７４により入力されたフォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。ここで、フォーカス設定情報とは、特に限定しないが、たとえば各変数の上限値および下限値や、選択範囲とする中心点とその中心点からの最大距離などの情報である。
【０１０２】
入力手段７４は、備えつけのキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、数式モデル化に用いるデータを選択するためのフォーカス設定情報を入力し、フォーカス設定手段７８に送信する。入力手段７４のその他の構成および機能等は、キーボードやタッチスクリーンなどの装置から入力された各種データ等の送信先が安全領域推定手段７２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４の入力手段６４と同じであるため、重複する説明を省略する。また、プラントデータや気象データについても実施の形態４と同じである。
【０１０３】
出力手段６５は、安全領域の推定結果の供給元が安全領域推定手段７２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。図１６は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。
【０１０４】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置７０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測し、燃焼振動の発生しにくい安全領域をマクロ的に広く求めたり、ミクロ的に高い精度で求めることがおこなわれる。したがって、燃焼振動特性の把握が容易となる。また、燃焼振動特性を把握することによって、燃焼制御系調整を容易におこなうことが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。たとえば、燃焼振動予測装置７０を用いることによって、従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動の発生しにくい安全領域が提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【０１０５】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段７４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【０１０６】
実施の形態６
図１７は本発明による燃焼振動予測装置の実施の形態６の構成を示している。図１７において、符号８０は燃焼振動予測装置の全体を示している。燃焼振動予測装置８０は、燃焼器の内圧変動を数式モデル化する内圧変動特性把握手段７１と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求める安全領域推定手段８２と、プラントデータや気象データを時系列に格納するデータベース６３と、プラントデータや気象データ、内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値、ＣＯの規制値などを入力する入力手段８４と、安全領域推定結果および計測すべきポイントを出力する出力手段８５と、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量を数式モデル化する排出量特性把握手段７６と、数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス決定手段８８と、安全領域推定結果を用いてつぎに計測するべきポイントを求める調整案生成手段８９とを有し、入力手段８４には燃焼振動予測対象のプラント５０が接続されている。
【０１０７】
内圧変動特性把握手段７１および排出量特性把握手段７６は、ともに実施の形態５と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０８】
安全領域推定手段８２は、線形計画法の手順に基づいて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量がともに規制値以下でかつ燃焼振動発生レベルの最も小さい予想最適点を求め、それをフォーカス決定手段８８および出力手段８５に送信する。安全領域推定手段８２のその他の構成および機能等は、実施の形態５の安全領域推定手段７２と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１０９】
燃焼振動の発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＮＯｘの発生しにくい領域、発生し易い領域と、ＣＯの発生しにくい領域、発生し易い領域のそれぞれの求め方は、いずれも実施の形態４と同じであるため、重複する説明を省略する。
【０１１０】
フォーカス決定手段８８は、調整初期の段階においてはデータベース６３に格納されたデータの中から、入力手段８４により入力された初期フォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。ここで、フォーカス設定情報とは、特に限定しないが、たとえば各変数の上限値および下限値や、フォーカスの中心点座標などの情報である。
【０１１１】
フォーカス決定手段８８は、初期フォーカス設定情報に対して、安全領域推定手段８２により求められた予想最適点に基づく変更をおこない、新たなフォーカス設定情報とする。また、フォーカス決定手段８８は、現在のフォーカス設定情報に対して、安全領域推定手段８２により求められた予想最適点に基づく変更をおこない、新たなフォーカス設定情報とする。そして、フォーカス決定手段８８は、データベース６３に格納されたデータの中から、その変更後のフォーカス設定情報に対応するデータを選択し、その選択結果をデータベース６３のしかるべきメモリに記す。予想最適点が現在のフォーカスの外側に位置する場合には、予想最適点の方向にフォーカスが移動することになる。また、予想最適点がフォーカスの内側に位置していても、その位置がフォーカスの周辺部である場合には、移動量を小さくしてフォーカスの位置を設定し直す。図１８はフォーカスの移動の様子を一例として示したものである。この例ではフォーカスの一部が重なりながら移動するようになっているが、移動量はこれに限るものではない。
【０１１２】
調整案生成手段８９は、フォーカス決定手段８８により新たに設定されたフォーカス内で、たとえばガスタービン実機のデータ計測がまばらなポイントを探索し、そのまばらなポイントを追加計測するポイントとして出力手段８５に送信する。図１８にはこの様子が示されている。たとえば現在のフォーカスが図１８中のフォーカス１のエリアに設定されていて、既に×印で示すポイントのデータが計測されており、かつ予想最適点が図１８中の右上方向であると仮定する。この場合、フォーカスが予想最適点方向（図１８中、右上方向）に移動し、フォーカス１よりも図１８中の右上方向に位置するエリアが新たにフォーカス２として決定される。その際、調整案生成手段８９は、新たにフォーカス２内に含まれことになった、たとえば図１８中に△印で示すポイントについて、データ計測をおこなうことを提案する。
【０１１３】
入力手段８４は、備えつけのキーボードやタッチスクリーンなどの装置から、数式モデル化に用いるデータを選択するための初期フォーカス設定情報を入力し、フォーカス決定手段８８に送信する。入力手段８４のその他の構成および機能等は、キーボードやタッチスクリーンなどの装置から入力された各種データ等の送信先が安全領域推定手段８２（実施の形態４では安全領域推定手段６２）であることを除いて、実施の形態４の入力手段６４と同じであるため、重複する説明を省略する。また、プラントデータや気象データについても実施の形態４と同じである。
【０１１４】
出力手段８５は、安全領域推定手段８２より送信された推定結果、フォーカス決定手段８８により設定されたフォーカスエリア、調整案生成手段８９より送信された計測ポイントを出力する。出力先は出力手段８５に備え付けられたＣＲＴなどの表示装置や印刷装置などである。図１８は横軸をＸ11、縦軸をＸ12として安全領域を出力した出力例を示している。この例では、ゲインαｋ、βｋ、γｋごとに等高線のように安全領域を表現しており、中央部が燃焼振動の発生しにくい領域、周辺部ほど発生し易い領域である。図１８において、フォーカス１、フォーカス２およびフォーカス３で示す矩形領域は、フォーカスが順次移動していく様子を示したものである。また、×印はフォーカス１でのデータ計測済みのポイント、△印および○印はそれぞれフォーカス２およびフォーカス３でのデータ追加計測ポイント案を示す。
【０１１５】
以上に説明したように、燃焼振動予測装置８０によれば、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動とＮＯｘ排出量とＣＯ排出量を数式モデルにより予測し、燃焼振動の発生しにくい安全領域を高い精度で求めるとともに、より安全な運転ポイントを探索するために新たな計測ポイントを提示することがおこなわれる。したがって、ＮＯｘ排出量とＣＯ排出量の規制値以下で、かつ燃焼振動が最も発生しにくいポイント、すなわち最適運転ポイントを求めることが可能となる。これによって、燃焼制御系の調整が容易となり、従来よりも短い期間で調整することが可能となる。また、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。たとえば、燃焼振動予測装置８０を用いることによって、従来、熟練した調整員の経験に基づいて調整していたガスタービンの燃焼制御パラメータについて、ＮＯｘ排出量およびＣＯ排出量が規制値以下で、かつ燃焼振動が最も発生しにくい運転ポイントが提示されるので、たとえばガスタービンの現地調整期間の短縮が可能であり、また熟練者でなくても現地調整を容易におこなうことができる。
【０１１６】
なお、上述の実施の形態では、プラントデータ、気象データをプラント５０から入力する構成としているが、これらデータは入力手段８４に備え付けられたキーボードなどから直接手入力しても構わない。また、モデル構造として、線形の一次式として記述しているが、２次以上の高次モデルとしてもよいし、あるいは操作量や操作できない状態量を乗除した相互項を加えたモデルとしてもよい。また、プラント５０から入力された操作量や操作できない状態量を用いたモデル式として記述しているが、物理特性などに基づいて変換した値を用いてもよい。
【０１１８】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による燃焼振動予測装置（請求項１）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段より入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、燃焼振動領域推定手段が数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおける燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求め、その燃焼振動領域推定結果が出力手段に出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１１９】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項２）によれば、入力手段により入力されたプラントデータ及び気象データがデータベースに時系列に格納され、内圧変動特性把握手段はそのデータベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化するから、より的確に、燃焼振動の発生し易い領域を求めることが行われる。
【０１２３】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項３）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が数式モデルの係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２５】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項４）によれば、内圧変動特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＮＯｘ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、ＣＯ排出量特性把握手段が入力手段により入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２６】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項５）によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス設定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が前記制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃燃焼振動の発生しにくい領域を求め、その安全領域推定結果が出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２７】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項６）によれば、入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、フォーカス設定手段は、入力手段から入力されたプラントデータ、気象データの選択をおこなうため、燃焼振動の発生しにくい安全領域をマクロ的に広く求めたり、ミクロ的に高い精度で求めることが可能となる。
【０１２８】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項７）によれば、内圧変動特性把握手段が、入力手段により入力され、かつフォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、排出量特性把握手段が、フォーカス決定手段により選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘおよびＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求め、安全領域推定手段が、数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、ＮＯｘ、ＣＯの規制値に基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての内圧変動の周波数帯について、内圧変動が制限値に達することなく、プラントデータにおけるＮＯｘおよびＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求め、調整案生成手段が、安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求め、また、安全領域推定手段による安全領域推定結果及び調整案生成手段による計測すべきポイントが出力手段から出力されるから、燃焼制御系調整を容易とすることが可能となり、設備破損の回避と設備利用率の向上、安全性の向上が可能となる。
【０１２９】
また、本発明による燃焼振動予測装置（請求項８）によれば、フォーカス決定手段は、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスの決定をおこなうため、最適運転ポイントの探索が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置における燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。
【図３】本発明の実施の形態１に関する燃焼振動予測装置における燃焼振動領域の出力例を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態２に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に関する燃焼振動予測装置における出力例を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の推定法に関する原理図である。
【図８】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の推定法に関する原理図である。
【図９】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置におけるＮＯｘ規制レベルの推定法に関する原理図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１１】本発明を適用可能なガスタービンの系統構成の一例を模式的に示す構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に関する燃焼振動予測装置の具体的な適用例を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の形態４に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態５に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１６】本発明の実施の形態５に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態６に関する燃焼振動予測装置の構成図である。
【図１８】本発明の実施の形態６に関する燃焼振動予測装置における安全領域の出力例を示すグラフである。
【図１９】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ 燃焼振動予測装置
１ 内圧変動特性把握手段
２ 燃焼振動領域推定手段
３ データベース
４ 入力手段
５ 出力手段
２０ 燃焼振動予測装置
１２ 内圧変動推定手段
１３ データベース
１４ 入力手段
１５ 出力手段
３０ プラント
４０ 燃焼振動予測装置
４１ 内圧変動特性把握手段
４２ 安全領域推定手段
４３ データベース
４４ 入力手段
４５ 出力手段
４６ ＮＯｘ排出量特性把握手段
５０ プラント
６０ 燃焼振動予測装置
６２ 安全領域推定手段
６３ データベース
６４ 入力手段
６５ 出力手段
６７ ＣＯ排出量特性把握手段
７０ 燃焼振動予測装置
７１ 内圧変動特性把握手段
７２ 安全領域推定手段
７４ 入力手段
７６ 排出量特性把握手段
７８ フォーカス設定手段
８０ 燃焼振動予測装置
８２ 安全領域推定手段
８４ 入力手段
８５ 出力手段
８８ フォーカス決定手段
８９ 調整案生成手段
Claims (8)
- プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値を入力する入力手段と、
入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、
前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値とに基づいて全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおける燃焼振動の発生し易い領域、発生しにくい領域を求めることが可能な燃焼振動領域推定手段と、
前記燃焼振動領域推定手段による燃焼振動領域推定結果を出力する出力手段と、
を有していることを特徴とする燃焼振動予測装置。 - 前記入力手段により入力されたプラントデータ及び気象データを時系列に格納するデータベースを有し、前記内圧変動特性把握手段は前記データベースよりデータを取得して燃焼器の内圧変動を数式モデル化することを特徴とする請求項１に記載の燃焼振動予測装置。
- プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘの規制値を入力する入力手段と、
入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、
入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、
前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、
前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、
を有していることを特徴とする燃焼振動予測装置。 - プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、
入力されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、
入力されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＮＯｘ排出量特性把握手段と、
入力されたプラントデータ、気象データからＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求めるＣＯ排出量特性把握手段と、
前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記ＮＯｘ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘの規制値、前記ＣＯ排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ及びＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、
前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、
を有していることを特徴とする燃焼振動予測装置。 - プラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、
入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス設定手段と、
選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、
選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ及びＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、
前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ及びＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、
前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を出力する出力手段と、
を有していることを特徴とする燃焼振動予測装置。 - 前記フォーカス設定手段は、前記入力手段により指定された領域、または設定モードに基づいて、前記入力手段から入力されたプラントデータ、気象データを選択することを特徴とする請求項５に記載の燃焼振動予測装置。
- 計測されたプラントデータ及び気象データ、内圧変動の制限値及びＮＯｘ、ＣＯの規制値を入力する入力手段と、
入力されたプラントデータ、気象データから数式モデル化に用いるデータを選択するフォーカス決定手段と、
選択されたプラントデータ、気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める内圧変動特性把握手段と、
選択されたプラントデータ、気象データからＮＯｘ及びＣＯ排出量を数式モデル化し、時刻毎のデータに基づいて前記数式の係数パラメータを求める排出量特性把握手段と、
前記内圧変動特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータと内圧変動の制限値、前記排出量特性把握手段により求められた数式モデルの前記係数パラメータとＮＯｘ及びＣＯの規制値とに基づいて、全ての燃焼器の予め定められた全ての前記内圧変動の周波数帯について、前記内圧変動が前記制限値に達することなく、前記プラントデータにおけるＮＯｘ及びＣＯ排出量が規制値以下でかつ燃焼振動の発生しにくい領域を求めることが可能な安全領域推定手段と、
前記安全領域推定手段による安全領域推定結果を用いて、次に計測するべきポイントを求める調整案生成手段と、
前記安全領域推定手段による安全領域推定結果及び前記調整案生成手段による計測するべきポイントを出力する出力手段と、
を有していることを特徴とする燃焼振動予測装置。 - 前記フォーカス決定手段は、前回のフォーカス決定により選択されたプラントデータ、気象データに基づいて得られた数式モデルに基づいて、次のフォーカスを決定することを特徴とする請求項７に記載の燃焼振動予測装置。
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