JP6257035B2 - ガスタービンの燃焼制御装置および燃焼制御方法並びにプログラム - Google Patents
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Description
入口案内翼を備えた圧縮機と、複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、タービンと、車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、を備えるガスタービンに装備され、前記燃焼器に供給される燃料の燃料回路の燃料配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置であって、
入力データに基づき、タービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数を設定し、前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に基づいて前記燃料配分比率を設定する燃料配分設定部と、前記燃料配分比率に基づき前記燃焼器に供給する前記燃料の燃料制御弁の弁開度を設定する弁開度設定部と、を備え、前記燃料配分設定部は、前記抽気空気の抽気量に基づき前記燃料配分比率を修正する補正手段を含んでいる。
入口案内翼を備えた圧縮機と、複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、タービンと、車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、前記燃焼器に供給する燃料回路の流量配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、
第1運転モードにおける入力データに基づき、前記第1運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データを算出するステップと、第2運転モードにおける入力データに基づき、前記第2運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データを算出するステップと、所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記所定運転モードにおける修正タービン入口温度または修正タービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、前記修正タービン入口温度または前記修正タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードにおける前記燃料回路ごとの燃料配分比率を算出するステップと、前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含んでいる。
入口案内翼を備えた圧縮機と、複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、タービンと、車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、前記燃焼器に供給する燃料回路の燃料配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、第1運転モードにおける入力データに基づき、無負荷運転時出力に係るタービン入口温度に対応する第1出力補間データを算出するステップと、前記第1運転モードにおける入力データに基づき、定格負荷運転時出力に係るタービン入口温度に対応する第2出力補間データを算出するステップと、所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、出力補正係数を算出するステップと、前記出力補正係数に基づき前記第1出力補間データを修正して、第1修正出力補間データを算出するステップと、前記出力補正係数に基づき前記第2出力補間データを修正して、第2修正出力補間データを算出するステップと、前記第1修正出力補間データおよび前記第2修正出力補間データを用いて、前記所定運転モードにおけるタービン出力に基づきタービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、前記タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードにおける前記燃料回路ごとの前記燃料配分比率を算出するステップと、前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含んでいる。
入口案内翼を備えた圧縮機と、複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、タービンと、車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、前記燃焼器に供給する燃料回路の流量配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、
第1運転モードおよび第2運転モードにおける入力データに基づきデータベースを作成するステップと、前記データベースに基づき、前記第1運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データを算出するステップと、前記データベースに基づき、前記第2運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データを算出するステップと、所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記所定運転モードにおける修正タービン入口温度または修正タービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、前記修正タービン入口温度または前記修正タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードにおける前記燃料回路ごとの燃料配分比率を算出するステップと、前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含んでいる。
なお、以下に説明する実施形態において、ガスタービンの運転条件の違いにより、第1運転モード、第2運転モードおよび所定運転モードの3つの運転モードに区分けして説明する。第1運転モードは、ガスタービンがアンチアイシング運転を行わない通常運転の場合の運転モードを言う。第2運転モードは、一定の抽気量を設定して、車室空気の一部を吸気設備に抽気循環するアンチアイシング運転の標準的な運転モードを言う。所定運転モードは、アンチアイシング運転において、ガスタービンの運転状況から判断して、安定燃焼に必要な抽気量を選定して吸気設備に抽気循環する運転モードであって、アンチアイシング運転に最適な運転条件を設定する運転モードを言う。
本発明に係る実施形態1のガスタービンの燃焼制御装置および燃焼制御方法について、図1から図9を参照して説明する。
タービン入口温度相当制御変数(CLCSO)は、定格負荷運転時の発電機出力YMWをCLCSO=100%とし、無負荷運転時の発電機出力XMWをCLCSO=0(零)%として、実運転時の発電機出力をパーセント(%)で表示したものである。すなわち、入力部60で入力された実運転時の発電機出力61aをAMWとすれば、発電機出力とCLCSOの関係は、式(1)で示される。
CLCSO=(AMW−XMW)/(YMW−XMW)×100 ・・・・(1)
次に、実施形態2について、図10から図12を参照しながら説明する。
本実施形態においては、第1運転モードに係る第1データベース90aと第2運転モードに係る第2データベース90bを準備して、これらのデータベースから所定運転(実運転)モードにおける修正タービン入口温度相当制御変数(MCLCSO)を算出する点が、実施形態1とは異なっている。
すなわち、実施形態1では、データベース70aは第1運転モードのみを参照したが、実施形態2では、第1運転モードと第2運転モードの両方のデータベース90a、90bを参照する点が、異なっている。
CLCSOS=CLCSO1+(CLCSO2−CLCSO1)×(CPS−CP1)/(CP2−CP1) ・・・・・(2)
次に、実施形態3について、図13を参照しながら説明する。
実施形態1および実施形態2は、いずれも、入力部60から送信された入力データ61に基づき、タービン出力(発電機出力MW)又はタービン入口温度と管理パラメータの関係をデータベース化し、このデータベースに基づき、燃料回路の燃料配分比率を設定し、弁開度を設定していた。一方、実施形態3では、管理パラメータを用いずに、タービン入口温度(TIT)と入力データ61との関係をデータベース化して、このデータベースに基づき各弁の弁開度を設定する点が、実施形態1および実施形態2とは異なっている。
2 圧縮機
3 燃焼器
4 タービン
5 発電機
6 車室
7 吸気設備
8 回転軸
11 吸気ダクト
12 抽気配管
13 排気ダクト
14 タービンバイパス配管
15 パイロットノズル
16 メインノズル
17 燃料主回路
18 第1燃料回路
19 第2燃料回路
20 入口案内翼(IGV)
21 IGV駆動部
22 抽気弁
23 パイロット燃料調整弁
24 メイン燃料調整弁
25 タービンバイパス弁
30 車室温度計
31 車室圧計
32 大気温度計
33 大気圧計
34 吸気温度計
35 吸気圧計
36 抽気流量計
37 燃料流量計
38 燃料温度計
39 排気ガス温度計
40 発電機出力検出部
50 燃焼制御装置
60 入力部
61 入力データ
61a 発電機出力
61b IGV開度
61c 吸気温度
61d 吸気流量
61e タービンバイパス流量
61f、ΔT 吸気温度差
61g 大気温度
61h、CPR 車室圧比
61i 抽気量
61j 吸気圧力
61k 大気圧
61m 抽気弁開度
61p 車室圧力
70、90、100 燃料配分設定部
80 弁開度設定部
70a、90a、90b、100a、100b データベース
71 出力補間データ算出部
71a、91a 第1出力補間データ
71b、91b 第2出力補間データ
72 出力補間データ補正部
73 補正係数算出部
74 出力補間データ修正部
74a 第1修正出力補間データ
74b 第2修正出力補間データ
75 制御変数算出部
76、94、104 燃料配分算出部
81 燃料弁開度設定部
91、101 タービン入口温度相当制御変数設定部
91c 第3出力補間データ
91d 第4出力補間データ
91e、101a 第1補間データ
91f、101b 第2補間データ
92、102 燃料配分補正部
93、103 制御変数補間部
AID アンチアイシング指令値
MW タービン出力指令値
F 出力補正係数
FDR 燃料配分比率
PR パイロット比
TIT タービン入口温度
MTIT 修正タービン入口温度
CLCSO タービン入口温度相当制御変数
MCLCSO 修正タービン入口温度相当制御変数
Claims (12)
- 入口案内翼を備えた圧縮機と、
複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、
タービンと、
車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、
前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、
を備えるガスタービンに装備され、
前記燃焼器に供給される燃料の燃料回路の燃料配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置であって、
入力データに基づき、タービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数を設定し、前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に基づいて前記燃料配分比率を設定する燃料配分設定部と、
前記燃料配分比率に基づき前記燃焼器に供給する前記燃料の燃料制御弁の弁開度を設定する弁開度設定部と、を備え、
前記燃料配分設定部は、前記抽気空気の抽気量に基づき前記燃料配分比率を修正する補正手段と、を含む、
ガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記燃料配分設定部は、
第1運転モードにおける前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データと、第2運転モードにおける前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データと、をそれぞれ算出するタービン入口温度相当制御変数設定部と、
所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記所定運転モードにおける燃料配分比率を修正する燃料配分補正部と、を含む、
請求項1に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記燃料配分設定部は、
第1運転モードにおける無負荷運転時出力に係る第1出力補間データと定格負荷運転時出力に係る第2出力補間データと、を算出する出力補間データ算出部と、
所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1出力補間データおよび前記第2出力補間データをそれぞれ修正する出力補間データ補正部と、
修正後の第1修正出力補間データおよび修正後の第2修正出力補間データに基づきタービン入口温度相当制御変数を算出する制御変数算出部と、
前記タービン入口温度相当制御変数に基づき前記燃料回路ごとの前記燃料配分比率を算出する燃料配分算出部と、を含む、
請求項1に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記出力補間データ補正部は、
前記特定パラメータに対応して変化する出力補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記出力補正係数を用いて前記第1出力補間データおよび前記第2出力補間データを修正する出力補間データ修正部と、を含む、
請求項3に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記燃料配分補正部は、
前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記特定パラメータに基づき前記所定運転モードにおける修正タービン入口温度または修正タービン入口温度相当制御変数を算出する制御変数補間部と、
前記修正タービン入口温度または前記修正タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記燃料回路ごとの前記燃料配分比率を算出する燃料配分算出部と、を含む、
請求項2に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記タービン入口温度相当制御変数設定部は、
前記第1運転モードにおける無負荷運転時出力に係る第1出力補間データと定格負荷運転時出力に係る第2出力補間データを算出する手段と、
前記第1出力補間データおよび前記第2出力補間データを用いて、前記第1運転モードにおける前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データを算出する手段と、
前記第2運転モードにおける無負荷運転時出力に係る第3出力補間データと定格運転時出力に係る第4出力補間データを算出する手段と、
前記第3出力補間データおよび前記第4出力補間データを用いて、前記第2運転モードにおける前記タービン入口温度または前記タービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データを算出する手段と、
を含む請求項2または請求項5のいずれか1項に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 前記特定パラメータは、吸気温度差または車室圧比または前記抽気量または前記抽気弁の弁開度のいずれか一つである、
請求項2から請求項5のいずれか1項に記載のガスタービンの燃焼制御装置。 - 入口案内翼を備えた圧縮機と、
複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、
タービンと、
車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、
前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、
前記燃焼器に供給する燃料回路の流量配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、
第1運転モードにおける入力データに基づき、前記第1運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データを算出するステップと、
第2運転モードにおける入力データに基づき、前記第2運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データを算出するステップと、
所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記所定運転モードにおける修正タービン入口温度または修正タービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、
前記修正タービン入口温度または前記修正タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードにおける前記燃料回路ごとの燃料配分比率を算出するステップと、
前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含む、
ガスタービンの燃焼制御方法。 - 入口案内翼を備えた圧縮機と、
複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、
タービンと、
車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、
前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、
前記燃焼器に供給する燃料回路の燃料配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、
第1運転モードにおける入力データに基づき、無負荷運転時出力に係るタービン入口温度に対応する第1出力補間データを算出するステップと、
前記第1運転モードにおける入力データに基づき、定格負荷運転時出力に係るタービン入口温度に対応する第2出力補間データを算出するステップと、
所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、出力補正係数を算出するステップと、
前記出力補正係数に基づき前記第1出力補間データを修正し、第1修正出力補間データを算出するステップと、
前記出力補正係数に基づき前記第2出力補間データを修正し、第2修正出力補間データを算出するステップと、
前記第1修正出力補間データおよび前記第2修正出力補間データを用いて、前記所定運転モードにおけるタービン出力に基づきタービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、
前記タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードの前記燃料回路ごとの前記燃料配分比率を算出するステップと、
前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含む、
ガスタービンの燃焼制御方法。 - 入口案内翼を備えた圧縮機と、
複数の燃料ノズルを備えた燃焼器と、
タービンと、
車室からの抽気空気を吸気設備の入口に戻す抽気配管と、
前記抽気配管に設置され、前記抽気空気の抽気量を調節する抽気弁と、
前記燃焼器に供給する燃料回路の流量配分比率を設定するガスタービンの燃焼制御装置と、を備えるガスタービンの燃焼制御方法であって、
第1運転モードおよび第2運転モードにおける入力データに基づきデータベースを作成するステップと、
前記データベースに基づき、前記第1運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第1補間データを算出するステップと、
前記データベースに基づき、前記第2運転モードにおけるタービン入口温度またはタービン入口温度相当制御変数に相当する第2補間データを算出するステップと、
所定運転モードにおける前記抽気空気の抽気量により定まる特定パラメータに基づき、前記第1補間データおよび前記第2補間データを用いて、前記所定運転モードにおける修正タービン入口温度または修正タービン入口温度相当制御変数を算出するステップと、
前記修正タービン入口温度または前記修正タービン入口温度相当制御変数に基づき、前記所定運転モードにおける前記燃料回路ごとの燃料配分比率を算出するステップと、
前記燃料配分比率に基づき、前記燃料回路ごとの弁開度を設定するステップと、を含む、
ガスタービンの燃焼制御方法。 - 前記特定パラメータは、吸気温度差または車室圧比または前記抽気量または前記抽気弁の弁開度のいずれか一つである、
請求項8から請求項10のいずれか1項に記載のガスタービンの燃焼制御方法。 - 請求項8から11のいずれか1項に記載のガスタービンの燃焼制御方法を実行するプログラム。
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