JP4650425B2 - プロセス量計測方法及び装置 - Google Patents

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Description

本発明は、原動機の出力やガスタービン入口空気流量等のプロセス量を計測するプロセス量計測方法及び装置に関する。
火力発電プラントは、発電コストの低減を図る上で熱効率の向上が図れており、高効率および高運用性を図る立場からコンバインドサイクル発電プラントが採用されている。コンバインドサイクル発電プラントでは、原動機としてガスタービンと蒸気タービンとを有し、ガスタービンと蒸気タービンとの双方で発電機を駆動するように構成されている。すなわち、燃焼器で燃料を燃焼させてガスタービンを駆動し、ガスタービンで仕事を終えた排ガスを排熱回収ボイラに導き、排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを駆動するようにして高効率化が図られている。通常、コンバインドサイクル発電プラントは複数のユニットで構成され、各ユニットはそれぞれガスタービンと蒸気タービンとを有し、1台の発電機に接続される一軸型の構成になっている。
このような高効率のコンバインドサイクル発電プラントにおいても、熱効率管理上、熱効率が低下した原因を究明することは重要なことである。この場合、熱効率低下の原因がガスタービン側にあるのか蒸気タービン側にあるのか、あるいは他の主要構成機器にあるのかを把握することが必要となる。
コンバインドサイクル発電プラントの熱効率の変化原因を特定するために、ガスタービンや蒸気タービンのような原動機の駆動軸(回転体)のトルクを検出する光学的なトルク計測装置が開発されている。このトルク計測装置は、回転体の表面の軸方向に間隔を保って一対の反射体を配置し、一対の反射体が配置された回転体の表面にレーザ光を照射して反射光を受信し、一対の反射体からの反射光の遅れ時間を計測し、その一対の反射体からの反射光の遅れ時間に基づいて回転体のねじれ量を検出する。そして、さらに、このねじれ量に基づいて回転体のトルクを計測するものである(例えば、特許文献1参照)。
トルク計測装置で計測されたトルクは精度がよく、また、原動機のトルクは原動機出力に相当することから、ガスタービン出力や蒸気タービン出力等の原動機出力を精度よく測定できる。
特開2002−22564号公報(図1)
しかし、トルク計測装置は高価であることから、すべての原動機に設置するというわけにはいかない。そこで、トルク計測装置を設置した原動機からトルク計測装置を取り外し、別の原動機に取り付けて原動機のトルクを計測するようにしているが、トルク計測装置の着脱作業を伴うことから、すべての原動機のトルクを計測して原動機出力を得ることは大変な作業となる。
一方、火力発電プラントには運転データ計算機が設置されており、各種のプラントデータを収集している。例えば、ガスタービンに投入する燃料流量や空気流量、ガスタービンに連結された発電機の出力等のプロセス量を計測し、その計測したプロセス量に基づいて原動機の入出熱量を演算し、その原動機の入出熱量に基づいて原動機出力を計算して求めることも行われている。
しかし、この運転データ計算機により計算される原動機出力は、入出熱量の演算に必要となるプロセス量の計測精度が劣ることから精度に問題がある。例えば、原動機がガスタービンである場合には、ガスタービンに供給される空気流量の計測精度が劣ることから、ガスタービンの排ガスの熱量の演算に少なからずの誤差を生じ、原動機であるガスタービンの出力にも少なからずの誤差を含むことになる。従って、運転データ計算機により計算される原動機出力を、信頼性の高い値として採用することは好ましいことではない。
本発明の目的は、原動機出力やガスタービン入口空気流量を比較的簡単に精度よく計測できるプロセス量計測方法及び装置を提供することである。
請求項1の発明に係わるプロセス量計測方法は、原動機の出力軸の軸ねじれ量に基づいて原動機のトルクを計測し、計測したトルクに基づいて原動機出力を求め、一方、原動機の入出熱量に基づいて原動機出力を計算して求め、トルクに基づく原動機出力と入出熱量に基づく原動機出力との差分を予め求めておき、前記原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力に前記差分を加算して原動機出力を求めることを特徴とする。
請求項2の発明に係わるプロセス量計測方法は、ガスタービンの出力軸の軸ねじれ量に基づいてガスタービンのトルクを計測し、計測したトルクに基づいてガスタービン出力を求め、トルクに基づくガスタービン出力に基づいてガスタービン入口空気流量を演算し、一方、ガスタービン入口空気流量を計測し、演算して求めたガスタービン入口空気流量と計測して得られたガスタービン入口空気流量との差分を予め求めておき、前記ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量に前記差分を加算してガスタービン入口空気流量を求めることを特徴とする。
請求項3の発明に係わるプロセス量計測装置は、原動機のトルクを計測するトルク計測装置で計測したトルクを換算して得られた原動機出力と原動機の入出熱量に基づいて計算して得られた原動機出力との差分を予め記憶した記憶装置と、前記原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力に前記差分を加算して原動機出力を求める原動機出力演算手段とを備えたことを特徴とする。
請求項4の発明に係わるプロセス量計測装置は、ガスタービンのトルクを計測するトルク計測装置で計測したトルクを換算して得られたガスタービン出力に基づいて求めたガスタービン入口空気流量と計測して得られたガスタービン入口空気流量との差分を予め記憶した記憶装置と、前記ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量に前記差分を加算してガスタービン入口空気流量を求めるガスタービン入口空気流量演算手段を備えたことを特徴とする。
請求項1及び請求項3の発明によれば、原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力に、トルクに基づく精度のよい原動機出力と入出熱量に基づく原動機出力との差分を加算して原動機出力を求めるので、比較的簡単に原動機出力を精度よく計測できる。これにより、原動機の性能解析の精度向上が可能となり、的確な補修に役立つと期待される。
請求項2及び請求項4の発明によれば、ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量に、演算して求めた精度のよいガスタービン入口空気流量と計測して得られたガスタービン入口空気流量との差分を加算してガスタービン入口空気流量を求めるので、ガスタービン入口空気流量を精度よく計測できる。特に、ガスタービンがコンバインドサイクル発電プラントのガスタービンである場合には、ガスタービンの排ガス流量も精度よく演算できるので、次段の排熱回収ボイラの効率も精度よく計算できる。
本発明の第1の実施の形態に係わるプロセス量計測方法を実現するためのプロセス量計測装置のブロック構成図。 本発明の第1の実施の形態におけるトルク計測装置で予め計測した原動機出力Wt(トルクに基づく原動機出力Wt)の一例を示すグラフ。 本発明の第1の実施の形態における運転データ計算機で原動機の入熱量に基づいて計算して求めた原動機出力Wc(入出熱量に基づく原動機出力Wc)の一例を示すグラフ。 本発明の第1の実施の形態におけるトルクに基づく原動機出力Wtと入出熱量に基づく原動機出力Wcとを重ねて表示したグラフ。 本発明の第1の実施の形態における入出熱量に基づく原動機出力Wcにその差分ΔWを加算して原動機出力Wを得た場合のグラフ。 本発明の第2の実施の形態に係わるプロセス量計測方法を実現するためのプロセス量計測装置のブロック構成図。
符号の説明
11…トルク計測装置、12…運転データ計算機、13…差分演算手段、14…記憶装置、15…原動機出力演算手段、16…換算手段、17…ガスタービン入口空気流量検出器、18…差分演算手段、19…記憶装置、20…ガスタービン入口空気流量演算手段
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係わるプロセス量計測方法を実現するためのプロセス量計測装置のブロック構成図である。トルク計測装置11は原動機のトルクを計測し、その計測したトルクに基づいて原動機出力Wtを得るものである。このトルク計測装置11による原動機出力Wtの誤差は約±0.5%であり、精度よく原動機出力Wtを計測できる。本発明の第1の実施の形態では、原動機の運転中にトルク計測装置11を用いて予め原動機出力Wtを測定しておく。なお、このトルク計測装置11による原動機出力Wtを計測した後は、トルク計測装置11を原動機から取り外す。
一方、運転データ計算機12は原動機の入出熱量に基づいて原動機出力Wcを計算して求めるものであり、本発明の第1の実施の形態では、この運転データ計算機12により原動機の運転中の原動機出力Wc0を予め求めておく。この計算による原動機Wc0の誤差は約±7%であり、トルク計測装置11により得られた原動機出力Wtよりも精度は劣るものである。そして、差分演算手段13により、トルク計測装置11で予め計測した原動機出力Wtと、運転データ計算機で予め計算して求めた原動機出力Wc0との差分ΔW(ΔW=Wt−Wc0)を演算しておき、記憶装置14にその差分ΔWを予め記憶しておく。
この状態で、原動機の次の運転以降において、その運転の際に運転データ計算機12で原動機の入出熱量に基づいて原動機出力Wcを計算する。原動機出力演算手段15は、運転データ計算機12で計算により求められた原動機出力Wcと、記憶装置14に記憶された差分ΔWとを加算して原動機出力Wを演算する。
図2は、トルク計測装置11で予め計測した原動機出力Wt(トルクに基づく原動機出力Wt)の一例を示すグラフである。縦軸は原動機出力W[MW]、横軸は温度[℃]である。図2中の直線L1は原動機出力の設計値、直線L2はトルクに基づく原動機出力Wtの近似直線である。図2に示すように、原動機出力Wは温度とともに出力が低下する特性を有し、トルクに基づく原動機出力Wtの近似曲線L2は設計値L1に近い特性を示している。すなわち、温度に対して設計値L1とほぼ同じ傾きの特性を示しており、偏差(5MW)でマイナス方向にほぼ平行移動した特性を示している。
設計値L1が原動機出力Wの真値を表しているわけではないが、設計値L1に対し実際の原動機出力Wが所定比率以上の偏差が生じると、原動機の異常の可能性が高いと判断することにしているので、トルクに基づく原動機出力Wtが設計値L1に近い特性を示していることは、トルクに基づく原動機出力Wtが原動機出力の真値に近い値を示していることになる。
図3は、運転データ計算機12で原動機の入熱量に基づいて計算して求めた原動機出力Wc(入出熱量に基づく原動機出力Wc)の一例を示すグラフであり、縦軸は原動機出力W[MW]、横軸は温度[℃]である。図3中の直線L1は原動機出力の設計値、直線L3は入出熱量に基づく原動機出力Wcの近似直線である。
図3から分かるように、入出熱量に基づく原動機出力Wcの近似直線L3は、温度に対して設計値L1とほぼ同じ傾きの特性を示しており、マイナス方向に偏差(16MW)でほぼ平行移動した特性を示している。すなわち、入出熱量に基づく原動機出力Wcは、図2に示したトルクに基づく原動機出力Wtに対して、偏差が大きく傾きはほぼ同じ特性を示している。偏差の大きさが異なるのは、トルクに基づく原動機出力Wtの誤差は約±0.5%であり、入出熱量に基づく原動機出力Wcの誤差は約±7%であることによるものと考えられる。
図4は、トルクに基づく原動機出力Wtと入出熱量に基づく原動機出力Wcとを重ねて表示したグラフである。図4に示すように、入出熱量に基づく原動機出力Wcは大きな誤差を含むが、温度を関数とした場合には、トルクに基づく原動機出力Wtに対し、ほぼ一定量の誤差分をバイアスした形で得られる。近似直線L2、L3だけでなく、部分的な変化特性もほぼ同様であることが判明した。
そこで、本発明の第1の実施の形態では、ある一つの温度での、トルクに基づく原動機出力Wtと入出熱量に基づく原動機出力Wcとの差分ΔWを取り、それ以降は、入出熱量に基づく原動機出力Wcにその差分ΔWを加算して原動機出力Wを得るようにする。図4では、温度が16℃近傍で得られたトルクに基づく原動機出力Wtと入出熱量に基づく原動機出力Wcとの差分ΔWを求める場合を示している。
なお、一つ温度での差分ΔWだけでなく、複数の異なる温度での差分ΔWを取り、その平均差分ΔWavを求め、その平均差分ΔWavを入出熱量に基づく原動機出力Wcに加算し、原動機出力Wを得るようにしてもよい。この場合には、より真値に近い原動機出力を得ることができる。
図5は、入出熱量に基づく原動機出力Wcにその差分ΔWを加算して原動機出力Wを得た場合のグラフである。入出熱量に基づく原動機出力Wcに差分ΔWを加算して得られた原動機出力Wは、精度のよいトルクに基づく原動機出力Wtとほぼ同様の特性を示すので、運転データ計算機12で計算して得られた原動機出力Wcに、予め求めておいた差分ΔWを加算するだけで、精度のよい原動機出力Wを得ることができる。
ここで、原動機がコンバインドサイクル発電プラントのガスタービンや蒸気タービンである場合には、双方の原動機で1台の発電機を駆動するので、発電機出力からだけではいずれの原動機により駆動された出力であるのか明確に分からない。本発明の第1の実施の形態では、ガスタービン軸や蒸気タービン軸に予めトルク計測装置11を設置して、ガスタービン出力や蒸気タービン出力を計測しておき、また、運転データ計算機12でガスタービン出力や蒸気タービン出力を入出熱量に基づいて計算しておき、それらの差分ΔWを記憶しておく。
そして、コンバインドサイクル発電プラントの運転の際に、ガスタービン出力や蒸気タービン出力を入出熱量に基づいて計算し、その計算により求めたガスタービン出力や蒸気タービン出力に各々の差分ΔWを加算して、ガスタービン出力や蒸気タービン出力を求める。これにより、ガスタービン出力や蒸気タービン出力を精度よく得ることができる。また、原動機がエンジンである場合にも適用できる。
第1の実施の形態によれば、予めトルクに基づく精度のよい原動機出力Wtと入出熱量に基づく原動機出力Wc0との差分ΔWを予め求めておき、原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力Wcにその差分ΔWを加算して原動機出力Wを求めるので、比較的簡単に原動機出力Wを精度よく計測できる。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。図6は本発明の第2の実施の形態に係わるプロセス量計測方法を実現するためのプロセス量計測装置のブロック構成図である。この第2の実施の形態は、第1の実施の形態における原動機出力に代えて、プロセス量としてガスタービン入口空気流量を求めるものである。
トルク計測装置11は、前述したようにガスタービンのトルクを計測し、その計測したトルクに基づいてガスタービン出力Wgtを得るものである。このトルク計測装置11によるガスタービン出力Wgtの誤差は約±0.5%であり、精度よくガスタービン出力Wgtを計測できる。本発明の第2の実施の形態では、ガスタービンの運転中にトルク計測装置11を用いて予めガスタービン出力Wgtを測定しておき、計測した後は、トルク計測装置11をガスタービンから取り外す。
そして、ガスタービン入口空気流量Gaircは、ガスタービン出力Wgtの関数で示されるので、換算手段16により、トルク計測装置11で測定されたガスタービン出力Wgtをガスタービン入口空気流量Gaircに換算し、予めガスタービン入口空気流量Gaircを求めておく。
一方、ガスタービンの運転中に、ガスタービン入口に設けられたガスタービン入口空気流量検出器17により、ガスタービン入口空気流量Gairm0を予め求めておく。ガスタービン入口空気流量検出器17により検出されたガスタービン入口空気流量Gairm0の誤差は約±3%以上であり、演算されたガスタービン入口空気流量Gaircよりも精度は劣るものである。これは、ガスタービン入口空気流量検出器17は、ガスタービンの空気圧縮機の入口のベルマウス部分の差圧をガスタービン入口空気流量Gairとして検出しているからである。
そして、差分演算手段18により、演算されたガスタービン入口空気流量Gaircと、検出されたガスタービン入口空気流量Gairm0との差分ΔGair(ΔGair=Gairc−Gairm0)を予め演算しておき、記憶装置19にその差分ΔGairを予め記憶しておく。
この状態で、ガスタービンの次の運転以降において、その運転の際にガスタービン入口空気流量検出器17でガスタービン入口空気流量Gairmを検出する。ガスタービン入口空気流量演算手段20は、検出されたガスタービン入口空気流量Gairmと記憶装置19に記憶された差分ΔGairとを加算してガスタービン入口空気流量Gairを演算する。
次に、換算手段16で演算されるガスタービン入口空気流量Gaircについて説明する。まず、ガスタービンのエネルギーの収支、すなわち、ガスタービン出力Wgtは(1)式で示される。
Wgt=Wfuel+Wair−Wgas …(1)
Wfuel:燃料流量の発電出力換算値
Wair:空気流量の発電出力換算値
Wgas:排熱ガスの発電出力換算値
Wgt:ガスタービン出力
また、燃料流量の発電出力換算値Wfuelは(2)式、ガスタービン入口空気流量Gairの発電出力換算値Wairは(3)式、ガスタービンの排熱ガス流量の発電出力換算値Wgasは(4)式、ガスタービンの排ガス流量Ggasは(5)式で示される。
Wfuel=Gfuel・Tfuel・Cfuel …(2)
Wair=Gair・Tair・Cair …(3)
Wgas=Ggas・Tgas・Cgas …(4)
Ggas=Gair+Gfuel …(5)
Gfuel:燃料流量
Tfuel:燃料の温度
Cfuel:燃料の比熱
Gair:ガスタービン入口空気流量
Tair:空気温度
Cair:空気の比熱
Ggas:排ガス流量
Tgas:排ガス温度
Cgas:排ガスの比熱
次に、ガスタービン入口空気流量Gairを求める。(4)式に(5)式を代入し、さらに、(2)式、(3)式及び(4)式を(1)式に代入し、ガスタービン入口空気流量Gairを求めると(6)式が得られる。
Gair={Wgt−(Tgas・Cgas+Tfuel・Cfuel)・Gfuel}/
(Tgas・Cgas−Tair・Cair) …(6)
この(6)式で得られたガスタービン入口空気流量Gairをガスタービン入口空気流量Gaircとして予め得ておく。
ここで、(5)式から分かるように、ガスタービンの排ガス流量Ggasは、空気流量Gairと燃料流量Gfuelとの合計であり、その比率は、空気流量Gairが約95%、燃料流量Gfuelが約5%である。従って、排ガス流量Ggasは比率が約95%の空気流量Gairに支配されているので、ガスタービンの排ガス流量Ggasは、空気流量Gairの誤差により大きな誤差を生じる。
また、ガスタービンの効率は約30%であり、残りの約70%は排ガスとして排出される。つまり、排熱ガスの発電出力換算値Wgasとタービン出力Wgtの比率は、約70%対約30%であることから、排ガス流量Ggasの誤差は、排熱ガスの発電出力換算値Wgasの誤差に大きく影響を与える。従って、ガスタービン入口空気流量Gairを精度よく得ておくことは、排ガス流量Ggasや排熱ガスの発電出力換算値Wgasを得る上で重要である。
特に、ガスタービンがコンバインドサイクル発電プラントのガスタービンである場合には、ガスタービンで仕事を終えた蒸気を排熱回収ボイラに供給して蒸気を発生させ、その蒸気で蒸気タービンを駆動するので、排熱ガスの発電出力換算値Wgasを精度よく得ることで、次段の排熱回収ボイラの効率も精度よく計算できる。
第2の実施の形態によれば、予め演算して求めた精度のよいガスタービン入口空気流量Gaircと、計測して得られたガスタービン入口空気流量Gairm0との差分ΔGairを予め用意しておき、ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量Gairmに差分ΔGairを加算してガスタービン入口空気流量Gairを求めるので、比較的簡単にガスタービン入口空気流量Gairを精度よく計測できる。特に、ガスタービンがコンバインドサイクル発電プラントのガスタービンである場合には、ガスタービンの排ガス流量も精度よく演算できるので、次段の排熱回収ボイラの効率も精度よく計算できる。
産業上の利用分野
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントのガスタービンや蒸気タービン、ガスタービンプラントのガスタービン等の原動機の熱機関の原動機の出力や入口空気流量等のプロセス量に適用できる。

Claims (4)

  1. 原動機の出力軸の軸ねじれ量に基づいて原動機のトルクを計測し、計測したトルクに基づいて原動機出力を求め、一方、原動機の入出熱量に基づいて原動機出力を計算して求め、トルクに基づく原動機出力と入出熱量に基づく原動機出力との差分を予め求めておき、前記原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力に前記差分を加算して原動機出力を求めることを特徴とするプロセス量計測方法。
  2. ガスタービンの出力軸の軸ねじれ量に基づいてガスタービンのトルクを計測し、計測したトルクに基づいてガスタービン出力を求め、トルクに基づくガスタービン出力に基づいてガスタービン入口空気流量を演算し、一方、ガスタービン入口空気流量を計測し、演算して求めたガスタービン入口空気流量と計測して得られたガスタービン入口空気流量との差分を予め求めておき、前記ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量に前記差分を加算してガスタービン入口空気流量を求めることを特徴とするプロセス量計測方法。
  3. 原動機のトルクを計測するトルク計測装置で計測したトルクを換算して得られた原動機出力と原動機の入出熱量に基づいて計算して得られた原動機出力との差分を予め記憶した記憶装置と、前記原動機の運転の際に、計算して求めた入出熱量に基づく原動機出力に前記差分を加算して原動機出力を求める原動機出力演算手段とを備えたことを特徴とするプロセス量計測装置。
  4. ガスタービンのトルクを計測するトルク計測装置で計測したトルクを換算して得られたガスタービン出力に基づいて求めたガスタービン入口空気流量と計測して得られたガスタービン入口空気流量との差分を予め記憶した記憶装置と、前記ガスタービンの運転の際に、計測して得られたガスタービン入口空気流量に前記差分を加算してガスタービン入口空気流量を求めるガスタービン入口空気流量演算手段を備えたことを特徴とするプロセス量計測装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090288499A1 (en) * 2006-07-13 2009-11-26 Shuichi Umezawa Torque measurement device and program
DE102007062170A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug und Steuer- oder Regeleinrichtung für eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
KR101757986B1 (ko) * 2015-10-19 2017-07-14 한국기계연구원 가스터빈 시험장치 및 이를 이용한 가스터빈 시험방법
CN107167274B (zh) * 2017-06-28 2019-10-11 中国航发南方工业有限公司 发动机外测功装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04232823A (ja) * 1990-07-13 1992-08-21 General Electric Co <Ge> 軸トルク測定方法および装置
JP2002022564A (ja) * 2000-07-07 2002-01-23 Toshiba Corp トルク計測装置
JP2002122005A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Tokyo Electric Power Co Inc:The 火力発電プラントの熱効率診断方法および装置
JP2002333376A (ja) * 2001-05-07 2002-11-22 Tokyo Electric Power Co Inc:The トルク計測装置
JP2003138911A (ja) * 2001-10-30 2003-05-14 Toshiba Corp コンバインドサイクル発電プラントのガスタービン出力制御装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6935313B2 (en) * 2002-05-15 2005-08-30 Caterpillar Inc System and method for diagnosing and calibrating internal combustion engines

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04232823A (ja) * 1990-07-13 1992-08-21 General Electric Co <Ge> 軸トルク測定方法および装置
JP2002022564A (ja) * 2000-07-07 2002-01-23 Toshiba Corp トルク計測装置
JP2002122005A (ja) * 2000-10-13 2002-04-26 Tokyo Electric Power Co Inc:The 火力発電プラントの熱効率診断方法および装置
JP2002333376A (ja) * 2001-05-07 2002-11-22 Tokyo Electric Power Co Inc:The トルク計測装置
JP2003138911A (ja) * 2001-10-30 2003-05-14 Toshiba Corp コンバインドサイクル発電プラントのガスタービン出力制御装置

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