JP6706936B2 - ガスタービンの制御装置及びガスタービンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンの制御装置及びガスタービンの制御方法に関する。

ガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンとにより構成されている。そして、空気取入口から取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。タービンを駆動させた燃焼ガスは、タービンの排気側から排ガスとして排出される。

このようなガスタービンを制御する制御装置は、燃料の供給量などを調整して、タービンに流入する燃焼ガスの温度が、予め設定された上限温度を超えないように、ガスタービンの運転を制御する温調制御を実行している。燃焼ガスは高温高圧であるため、その温度を直接測定することは困難である。従って、例えば特許文献１に記載されているように、燃焼ガスの温度は、排ガスの温度の検出値などに基づき、推定値として算出される。制御装置は、この算出した推定値を燃焼ガスの温度として、温調制御を実行する。

特開２００６−０２９１６２号公報

排ガス温度の検出値から算出した燃焼ガス温度の推定値は、実際の燃焼ガスの温度との誤差が比較的少なく、算出精度が高いものとなっている。しかし、排ガス温度は、燃焼ガス温度の変位に対して時間的な遅れが大きく、応答性が低い。一方、燃料の供給量などからも、燃焼ガスの温度の推定値を算出することが可能である。燃料の供給量から算出した燃焼ガスの温度の推定値は、実際の燃焼ガス温度の変位に対する応答性は高いが、算出精度が低くなる。従って、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガス温度の推定値を算出することが求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガス温度の推定値を算出するガスタービンの制御装置及びガスタービンの制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るガスタービンの制御装置は、空気供給ラインから供給される空気を圧縮する圧縮機と、燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記タービンを回転させた後の燃焼ガスである排ガスを排出する排ガス排出ラインと、前記タービンの回転により発電する発電機と、を有するガスタービンの制御装置であって、前記燃料の供給量、前記圧縮空気の圧力、及び前記発電機の発電電力のうち少なくとも一つの検出値を取得する検出値取得部と、前記排ガスの温度の検出値である排ガス温度検出値を取得する排ガス温度取得部と、前記検出値取得部が取得した検出値に基づき、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度推定値を算出する燃焼ガス温度推定値算出部と、前記燃焼ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記燃焼ガス温度推定値を補正する補正項を算出する補正項取得部と、前記燃焼ガス温度推定値を前記補正項で補正して、補正燃焼ガス温度推定値を算出する補正燃焼ガス温度推定値算出部と、前記補正燃焼ガス温度推定値に基づき、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、を有する。

この制御装置は、温度変位に対する応答性が高い燃焼ガス温度推定値を、算出精度が高い排ガス温度検出値に基づき算出された補正項で補正して、補正燃焼ガス温度推定値を算出する。従って、この制御装置は、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガスの温度推定値（補正燃焼ガス温度推定値）を算出することができる。

前記ガスタービンの制御装置は、前記燃焼ガス温度推定値に基づき、前記排ガスの推定温度である排ガス温度推定値を算出する排ガス温度推定値取得部を更に有し、前記補正項取得部は、前記排ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記補正項を算出することが好ましい。この制御装置は、排ガスの温度同士に基づき、補正項を算出するため、補正項を精度よく算出することが可能となる。

前記ガスタービンの制御装置において、前記補正項取得部は、前記排ガス温度推定値に対する前記排ガス温度検出値の比率を前記補正項として算出し、前記補正燃焼ガス温度推定値算出部は、前記燃焼ガス温度推定値に前記補正項を乗じて、前記補正燃焼ガス温度推定値を算出することが好ましい。この制御装置は、このように補正項及び補正燃焼ガス温度推定値を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値の算出精度をより向上させることが可能となる。

前記ガスタービンの制御装置において、前記補正項取得部は、前記排ガス温度推定値に対する前記排ガス温度検出値の比率を算出する比率算出部と、前記比率に対する調整係数を、０より大きく１以下の値のうちから設定する調整係数設定部と、前記比率に前記調整係数を乗じて調整比率を算出する調整比率算出部と、１から前記調整係数を差し引いた値を、前回算出した前記補正項に乗じて、過去調整比率を算出する過去調整比率算出部と、前記調整比率に前記過去調整比率を加えて、前記補正項を算出する補正項算出部と、を有することが好ましい。この制御装置は、過去の値を用いて補正項を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値の算出精度をより向上させることが可能となる。

前記ガスタービンの制御装置において、前記排ガス温度推定値取得部は、前記燃焼ガス温度推定値を予め定められた所定の算出式に入力して、仮排ガス温度推定値を算出する仮排ガス温度推定値取得部と、前記仮排ガス温度推定値に対し、時間毎の値の変化を遅れさせる一次遅れ処理を行って、前記排ガス温度推定値を算出する排ガス温度推定値算出部と、を有することが好ましい。この制御装置は、一次遅れの関係を反映して排ガス温度推定値を算出するため、補正項Ｘをより精度よく算出することが可能となる。

前記ガスタービンの制御装置において、前記排ガス温度取得部は、前記タービンの直後における前記排ガスの温度である上流排ガス温度検出値と、前記上流排ガス温度検出値を検出した箇所よりも下流における前記排ガスの温度である下流排ガス温度検出値と、を取得し、さらに、前記上流排ガス温度検出値に基づき、前記下流における排ガスの温度の推定値である下流排ガス温度推定値を取得する下流排ガス温度推定値取得部と、前記下流排ガス温度推定値と前記下流排ガス温度検出値との比率に基づき、前記上流排ガス温度検出値を補正する上流補正項を算出する上流補正項取得部と、前記上流排ガス温度検出値を前記上流補正項で補正して、補正上流排ガス温度検出値を算出する補正上流排ガス温度検出値算出部と、を有し、前記補正項取得部は、前記排ガス温度検出値として、前記補正上流排ガス温度検出値を用いて前記補正項を算出することが好ましい。この制御装置は、上流補正項を用いて補正燃焼ガス温度推定値を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値の応答性及び算出精度をより適切に向上させることができる。

前記ガスタービンの制御装置は、前記排ガス温度検出値を用いてヒートバランス計算を行うことで、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度比較値を算出する燃焼ガス温度比較値取得部を更に有し、前記補正項取得部は、前記燃焼ガス温度推定値と前記燃焼ガス温度比較値との比率に基づき、前記補正項を算出することが好ましい。この制御装置は、算出精度が高い燃焼ガス温度比較値を用いて補正燃焼ガス温度推定値を算出する。従って、この制御装置は、算出精度が高く、かつ、応答性がより高い補正燃焼ガス温度推定値を算出することが可能となる。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るガスタービンの制御方法は、空気供給ラインから供給される空気を圧縮する圧縮機と、燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記タービンを回転させた後の燃焼ガスである排ガスを排出する排ガス排出ラインと、前記タービンの回転により発電する発電機と、を有するガスタービンの制御方法であって、前記燃料の供給量、前記圧縮空気の圧力、及び前記発電機の発電電力の少なくともいずれか一つの検出値を取得する検出値取得ステップと、前記排ガスの温度の検出値である排ガス温度検出値を取得する排ガス温度取得ステップと、前記検出値取得ステップにおいて取得した検出値に基づき、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度推定値を算出する燃焼ガス温度推定値算出ステップと、前記燃焼ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記燃焼ガス温度推定値を補正する補正項を算出する補正項取得ステップと、前記燃焼ガス温度推定値を前記補正項で補正して、補正燃焼ガス温度推定値を算出する補正燃焼ガス温度推定値算出ステップと、前記補正燃焼ガス温度推定値に基づき、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御ステップと、を有することが好ましい。この制御方法を用いると、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガスの温度推定値（補正燃焼ガス温度推定値）を算出することができる。

本発明によれば、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガス温度の推定値を算出することができる。

図１は、第１実施形態に係るガスタービンを表す模式図である。 図２は、第１実施形態に係る制御部のブロック図である。 図３は、燃焼ガス温度制御部の疑似的な回路図である。 図４は、一次遅れの例を示すグラフである。 図５は、第１実施形態に係る燃焼ガス温度制御部の制御フローを説明するフローチャートである。 図６は、第２実施形態に係る制御部のブロック図である。 図７は、第２実施形態に係る燃焼ガス温度制御部の疑似的な回路図である。 図８は、第２実施形態に係る補正上流排ガス温度取得部のブロック図である。 図９は、第２実施形態に係る補正上流排ガス温度取得部の疑似的な回路図である。 図１０は、第３実施形態に係る制御部のブロック図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。

（第１実施形態）
（ガスタービンの構成）
図１は、第１実施形態に係るガスタービンを表す模式図である。図１に示すように、第１実施形態に係るガスタービン１は、圧縮機１１と、燃焼器１２と、タービン１３と、発電機１７と、を備えている。圧縮機１１、燃焼器１２およびタービン１３の中心部には、ロータ１５が貫通して配置され、圧縮機１１とタービン１３とは、ロータ１５により一体回転可能に連結されている。ロータ１５は、軸方向の両端部が図示しない軸受部により回転自在に支持されており、軸心を中心として回転自在に設けられている。そして、ロータ１５の圧縮機１１側の端部には、発電機１７の駆動軸が連結されている。発電機１７は、タービン１３と同軸上に設けられ、タービン１３の回転により発電する。このガスタービン１は、制御装置としての制御部５０によって制御されている。

圧縮機１１は、空気供給ライン２０から取り込んだ空気Ａを圧縮して圧縮空気Ａ１とする。この圧縮機１１には、空気供給ライン２０から取り込む空気Ａの吸気量を調整する入口案内翼（ＩＧＶ：Inlet Guide Vane：吸気弁）２２が配置される。空気供給ライン２０から取り込まれた空気Ａは、入口案内翼２２を経て圧縮機１１の内部を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気Ａ１となる。入口案内翼２２は、開度調整部２３によりその開度が調整されることで、空気Ａの吸気量が調整される。入口案内翼２２は、その開度が大きくなると、空気Ａの吸気量が多くなり、圧縮機１１の圧力比が増加する。一方で、入口案内翼２２は、その開度が小さくなることで、空気Ａの吸気量が少なくなり、圧縮機１１の圧力比が低下する。本実施形態では、開度調整部２３は、制御部５０の指令に基づき、入口案内翼２２の開度を調整する。

燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気Ａ１に対して燃料Ｆを供給し、圧縮空気Ａ１と燃料Ｆとを混合して燃焼することで、燃焼ガスを生成する。燃焼器１２は、圧縮空気導通ライン２４を介して圧縮機１１に接続されており、圧縮空気導通ライン２４を通って、圧縮機１１から圧縮空気Ａ１が供給される。また、燃焼器１２には、燃料供給ライン２６から、燃料Ｆが供給される。燃焼器１２は、内部に供給された圧縮空気Ａ１と燃料Ｆとが混合され燃焼することで、高温・高圧の燃焼ガスＩを生成する。なお、燃料供給ライン２６には、燃料供給弁２７が設けられている。燃料供給弁２７は、開度を調整することで、圧縮機１１への燃料Ｆの供給量を調整する。本実施形態では、制御部５０が燃料供給弁２７の開度を操作して、圧縮機１１への燃料Ｆの供給量を調整する。

タービン１３には、燃焼ガス供給ライン２８を通して、燃焼器１２から燃焼ガスＩが供給される。燃焼ガスＩは、タービン１３の内部を通過することにより、タービン１３を作動（回転）させてロータ１５を駆動回転し、このロータ１５に連結された発電機１７を駆動する。これにより、ロータ１５に連結された発電機１７は、回転駆動されることで発電を行う。排ガス排出ライン２９は、タービン１３の後段（燃焼ガス供給ライン２８と反対側）に接続されている管である。タービン１３を駆動した燃焼ガスＩは、排ガスＯとして、排ガス排出ライン２９を通って大気に放出される。

また、図１に示すように、ガスタービン１には、吸気検出部３２と、車室検出部３４と、燃料検出部３６と、ブレードパス温度計３７と、排ガス温度計３８と、出力計３９が設けられている。吸気検出部３２は、空気供給ライン２０に設けられ、圧縮機１１に取り込まれる空気Ａの吸気温度と吸気圧力とを検出する。車室検出部３４は、圧縮空気導通ライン２４、すなわち燃焼器１２の車室内部に設けられ、圧縮空気Ａ１の圧力（車室圧力）と、圧縮空気Ａ１の温度（車室温度）とを計測する。燃料検出部３６は、燃料供給ライン２６であって、燃料供給弁２７よりも燃焼器１２側に設けられ、圧縮機１１への燃料Ｆの供給量、及び燃料Ｆの温度を検出する。ただし、燃料検出部３６は、必ずしも燃料Ｆの供給量を検出しなくてもよく、制御部５０が、現在の燃料供給弁２７の開度に基づき、圧縮機１１への燃料Ｆの供給量を算出してもよい。

ブレードパス温度計３７は、排ガス排出ライン２９に設けられ、タービン１３の排ガスＯの流れ方向の下流側に設けられる最終段のブレードを通過した直後の排ガスＯの温度（ブレードパス温度）を計測する。排ガス温度計３８は、排ガス排出ライン２９であって、ブレードパス温度計３７の下流側に設けられ、ブレードパス温度計３７よりも下流側を流れる排ガスＯの温度を計測する。排ガス温度計３８は、排ガスＯの温度分布が均一化している箇所であることが好ましく、タービン翼の回転の影響を受けず、排ガスＯの温度分布が均一化する程度、ブレードバス温度計３７よりも下流側に設けられていることが好ましい。ただし、排ガス温度計３８は、ブレードパス温度計３７の下流側であれば、その位置は任意であってよい。出力計３９は、発電機１７の出力、すなわち発電機１７の発電する系統電力を検出する。吸気検出部３２と、車室検出部３４と、燃料検出部３６と、ブレードパス温度計３７と、排ガス温度計３８と、出力計３９とは、検出した値を制御部５０に伝達する。

以下、排ガス温度計３８が検出した排ガスＯの温度を、排ガス温度検出値Ｏ１とする。また、車室検出部３４が検出した圧縮空気Ａ１の圧力及び圧縮空気Ａ１の温度と、燃料検出部３６が検出した燃料Ｆの供給量及び燃料Ｆの温度とは、特に区別しない場合、検出値Ｉ１と記載する。

（制御部）
次に、制御部５０について説明する。図２は、第１実施形態に係る制御部のブロック図である。図２に示すように、制御部５０は、検出値取得部５２と、排ガス温度取得部５４と、出力取得部５５と、燃焼ガス温度制御部５６と、ガバナ制御部５７と、ガスタービン制御部５８とを有する。検出値取得部５２は、吸気検出部３２と車室検出部３４と燃料検出部３６とから、検出値Ｉ１を取得する。排ガス温度取得部５４は、排ガス温度計３８から排ガス温度検出値Ｏ１を取得する。出力取得部５５は、出力計３９から、発電機１７の発電する系統電力、より詳しくは系統電力の周波数を取得する。燃焼ガス温度制御部５６は、温調制御を実行するものであり、燃焼ガスＩの温度の推定値を算出し、燃焼ガスＩの温度の推定値が温度閾値より高いかを判断する。ガバナ制御部５７は、出力取得部５５から系統電力の周波数を取得し、この系統周波数に基づき、ガスタービン１の運転条件を決定する。ガスタービン制御部５８は、燃焼ガス温度制御部５６からの判断結果と、ガバナ制御部５７からの運転条件の情報を取得して、圧縮機１１への燃料Ｆの供給量を決定し、決定した供給量となるように、燃料供給弁２７の開度を操作する。ただし、ガスタービン制御部５８は、ガスタービン１の制御を行えば、燃料供給弁２７の開度を調整しなくてもよく、例えば空気Ａの吸気量などを制御してもよい。

図３は、燃焼ガス温度制御部の疑似的な回路図である。以下、図２及び図３を基に、燃焼ガス温度制御部５６の構成について説明する。具体的には、燃焼ガス温度制御部５６は、図２に示すように、燃焼ガス温度推定値算出部６０と、排ガス温度推定値取得部６２と、補正項取得部６４と、補正燃焼ガス温度推定値算出部６６と、燃焼ガス温度判定部６８とを有する。

燃焼ガス温度推定値算出部６０は、検出値取得部５２が取得した検出値Ｉ１に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する。燃焼ガス温度推定値Ｉ２は、燃焼ガスＩの温度の推定値であり、より詳しくは、タービン１３に入る直前の燃焼ガスＩの推定温度である。具体的には、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、検出値Ｉ１のうちの圧縮空気Ａ１の圧力に基づき、圧縮空気Ａ１の流量を算出する。そして、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、圧縮空気Ａ１の流量と、検出値Ｉのうちの圧縮空気Ａ１の温度と、燃料Ｆの供給量と、燃料Ｆの温度とに対し、遅れ補償を行う。燃焼ガス温度推定値算出部６０は、遅れ補償を行った圧縮空気Ａ１の流量と、圧縮空気Ａ１の温度と、燃料Ｆの供給量と、燃料Ｆの温度とを用いて、以下の式（１）により、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する。

ｃ_Ｐ４・Ｖ_ｃｂ・γ_４（ｄＩ２／ｄｔ）＝ｃ_ｐｆ・Ｇ_ｆ・Ｔ_ｆ＋ｃ_Ｐ３・Ｇ_３・Ｔ_３＋η・Ｈ_ｆ・Ｇ_ｆ−ｃ_Ｐ４・Ｇ_４・Ｔ_４ ・・・（１）

ここで、Ｔ_３は、遅れ補償を行った圧縮空気Ａ１の温度（車室温度）であり、Ｔ_ｆは、遅れ補償を行った燃料Ｆの温度であり、Ｇ_３は、遅れ補償を行った圧縮空気Ａ１の流量であり、Ｇ_ｆは、遅れ補償を行った燃料Ｆの供給量である。すなわち、これらは、検出値Ｉ１に基づいた値である。また、Ｇ_４は、燃焼ガスＩの流量であり、Ｇ_３＋Ｇ_ｆである。ｃ_Ｐ３は、車室比熱であり、ｃ_ｐｆは、燃料比熱であり、ｃ_Ｐ４は、燃焼ガス比熱であり、Ｈ_ｆは、発熱量であり、ηは、燃焼器１２の熱効率であり、Ｖ_ｃｂは、車室から尾筒の容積であり、γ_４は、燃焼ガス比重である。ｃ_Ｐ３とｃ_ｐｆとｃ_Ｐ４とＨ_ｆとηとＶ_ｃｂとγ_４とは、物性値又は設計値であり、予め定められた値である。

このように、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、検出値Ｉ１である圧縮空気Ａ１の流量と、圧縮空気Ａ１の温度と、燃料Ｆの供給量と、燃料Ｆの温度との検出値に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する。ただし、燃焼ガス温度推定値算出部６０による燃焼ガス温度推定値Ｉ２の算出方法は、これに限られない。燃焼ガス温度推定値算出部６０は、燃料Ｆの供給量の検出値、及び圧縮空気Ａ１の圧力のうち、少なくとも一つに基づき燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出すればよい。また、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、検出値Ｉ１を、出力計３９が検出した発電機１７の発電する系統電力、すなわち発電機１７の出力である電力（ＭＷ）としてもよい。すなわち、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、系統電力である検出値Ｉ１に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出してもよい。ただし、燃焼ガス温度推定値算出部６０は、排ガスＯの温度の検出値に基づいては、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出しない。

排ガス温度推定値取得部６２は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に基づき、排ガス温度推定値Ｏ３を算出する。排ガス温度推定値Ｏ３は、タービン１３の入口の燃焼ガスＩの温度を燃焼ガス温度推定値Ｉ２と仮定した場合の、排ガスＯの温度の推定値である。図２に示すように、排ガス温度推定値取得部６２は、仮排ガス温度推定値取得部７０と、排ガス温度推定値算出部７４とを有する。

仮排ガス温度推定値取得部７０は、燃焼ガス温度推定値算出部６０から燃焼ガス温度推定値Ｉ２を取得し、予め定められた所定の算出式に燃焼ガス温度推定値Ｉ２を入力して、仮排ガス温度推定値Ｏ２を算出する。この算出式は、タービン１３の入口の燃焼ガスＩの温度を、出口の排ガスＯの温度に換算するための式である。例えば、仮排ガス温度推定値取得部７０は、次の式（２）のように、断熱膨張を仮定した算出式を用いて、仮排ガス温度推定値Ｏ２を算出する。

Ｏ２＝Ｉ２・Ｐｒ^{｛（１−ｎ）／ｎ｝} ・・・（２）

ここで、Ｐｒは圧力比であり、ｎは、ポリトロープ指数である。

ただし、仮排ガス温度推定値取得部７０は、上述の式（２）に限られず、タービン１３の入口の燃焼ガスＩの温度を燃焼ガス温度推定値Ｉ２とした場合の、排ガスＯの温度（仮排ガス温度推定値Ｏ２）を算出するものであれば、任意の方法で、仮排ガス温度推定値Ｏ２を算出してもよい。

排ガス温度推定値算出部７４は、仮排ガス温度推定値Ｏ２に対し、時間毎の値の変化を遅れさせる一次遅れ処理を行って、排ガス温度推定値Ｏ３を算出する。具体的には、排ガス温度推定値算出部７４は、燃焼ガスＩの温度と排ガスＯの温度との時間毎の関係を示す温度関係式を記憶している。この温度関係式は、燃焼ガスＩの温度変化に対して、排ガスＯの温度変化が遅れる一次遅れ系の関係式である。

図４は、一次遅れの例を示すグラフである。図４の横軸は時間であり、縦軸は温度である。図４の線分Ｌ１は、燃焼ガスＩの時間毎の温度の一例を示している。図４の線分Ｌ２は、燃焼ガスＩの温度が線分Ｌ１のように変化した場合の排ガスＯの時間毎の温度の一例を示している。線分Ｌ２に示すように、排ガスＯの温度は、燃焼ガスＩの温度変化に対して、時間的に遅れて変化する。すなわち、排ガスＯの温度は、燃焼ガスＩの温度に対して一次遅れの関係を有している。温度関係式は、このような一次遅れの関係を反映させるために、燃焼ガスＩの温度変化に対して排ガスＯの温度変化を遅れさせる関係式である。仮排ガス温度推定値Ｏ２は、燃焼ガスＩの温度である燃焼ガス温度推定値Ｉ２に基づき算出されたものであるため、実際の排ガスＯのような一次遅れの関係が反映されていない。排ガス温度推定値算出部７４は、仮排ガス温度推定値Ｏ２を、この温度関係式に入力することで、一次遅れ処理を行って、排ガス温度推定値Ｏ３を算出する。排ガス温度推定値Ｏ３は、一次遅れ処理が行われたものなので、一次遅れの関係が反映されたものになる。すなわち、排ガス温度推定値算出部７４は、図３に示すように、一次遅れ回路としての機能を有するものである。

図２に示す補正項取得部６４は、排ガス温度検出値Ｏ１と燃焼ガス温度推定値Ｉ２との比率に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を補正する補正項Ｘ４を算出する。本実施形態では、補正項取得部６４は、排ガス温度検出値Ｏ１と、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に基づき算出された排ガス温度推定値Ｏ３との比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。具体的には、補正項取得部６４は、図２に示すように、比率算出部８０と、調整係数設定部８１と、調整比率算出部８２と、過去調整比率算出部８４と、補正項算出部８６とを有する。

比率算出部８０は、排ガス温度推定値Ｏ３に対する排ガス温度検出値Ｏ１の比率Ｘ１を算出する。すなわち、比率算出部８０は、図３に示すように、次の式（３）のように排ガス温度検出値Ｏ１を排ガス温度推定値Ｏ３で除して、比率Ｘ１を算出する。

Ｘ１＝Ｏ１／Ｏ３ ・・・（３）

調整係数設定部８１は、比率に対する調整係数αを、０より大きく１以下の値のうちから設定する。調整係数設定部８１は、例えば操作者の設定により、０より大きく１以下の所定の値を、調整係数αとして設定する。調整比率算出部８２は、比率算出部８０から比率Ｘ１を取得し、調整係数設定部８１から調整係数αを取得する。調整比率算出部８２は、図３に示すように、次の式（４）のように比率Ｘ１に調整係数αを乗じて、調整比率Ｘ２を算出する。

Ｘ２＝α・Ｘ１ ・・・（４）

過去調整比率算出部８４は、前回算出された補正項Ｘ４である過去補正項Ｘ４’を記憶する。また、過去調整比率算出部８４は、１から調整係数αを差し引いた値、すなわち１−αの値の情報を取得する。過去調整比率算出部８４は、次の式（５）のように過去補正項Ｘ４’に、１−αを乗じて、過去調整比率Ｘ３を算出する。

Ｘ３＝（１−α）・Ｘ４’ ・・・（５）

補正項算出部８６は、調整比率Ｘ２に基づき、補正項Ｘ４を算出する。具体的には、補正項算出部８６は、図３に示すように、次の式（６）のように調整比率Ｘ２に過去調整比率Ｘ３を加えて、補正項Ｘ４を算出する。

Ｘ４＝Ｘ２＋Ｘ３ ・・・（６）

このように算出された補正項Ｘ４は、排ガス温度検出値Ｏ１と燃焼ガス温度推定値Ｉ２との比率に基づいた値であり、燃焼ガスＩの温度の推定値を、排ガスＯの温度の検出値で補正するための補正項であるということができる。

補正燃焼ガス温度推定値算出部６６は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を補正項Ｘ４で補正して、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。具体的には、補正燃焼ガス温度推定値算出部６６は、図３に示すように、次の式（７）のように燃焼ガス温度推定値Ｉ２に補正項Ｘ４を乗じて、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。

Ｉ３＝Ｘ４・Ｉ２ ・・・（７）

燃焼ガス温度判定部６８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が、温度閾値Ｉ_ｔｈより高いかを判定する。温度閾値Ｉ_ｔｈは、予め定められた燃焼ガスＩの温度の上限値である。燃焼ガス温度判定部６８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈより低い場合は、ガスタービン制御部５８に対し、通常信号を送信する。ガスタービン制御部５８は、通常信号を取得した場合、ガバナ制御部５７からの運転条件に従った通常運転を選択し、通常運転を行うための燃料Ｆの供給量を決定する。ガスタービン制御部５８は、決定した供給量となるように、燃料供給弁２７の開度を操作する。

燃焼ガス温度判定部６８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈより高い場合は、ガスタービン制御部５８に対し、出力制限信号を送信する。ガスタービン制御部５８は、出力制限信号を取得した場合、通常運転よりも出力を低下させる出力制限運転を選択し、出力制限運転を行うための燃料Ｆの供給量を決定する。ガスタービン制御部５８は、決定した供給量となるように、燃料供給弁２７の開度を操作する。出力制限運転を行うための燃料Ｆの供給量は、通常運転を行うための燃料Ｆの供給量より少ない。これにより、制御部５０は、燃焼ガスＩの温度の上昇を抑制することができる。

次に、以上説明した燃焼ガス温度制御部５６の制御フローを、フローチャートに基づき説明する。図５は、第１実施形態に係る燃焼ガス温度制御部の制御フローを説明するフローチャートである。図５に示すように、最初に、燃焼ガス温度制御部５６は、燃焼ガス温度推定値算出部６０により、検出値取得部５２が取得した検出値Ｉ１に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する（ステップＳ１２）。

燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出した後、燃焼ガス温度制御部５６は、仮排ガス温度推定値取得部７０により、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に基づき、仮排ガス温度推定値Ｏ２を算出し（ステップＳ１４）、排ガス温度推定値算出部７４により、仮排ガス温度推定値Ｏ２と温度関係式とに基づき、排ガス温度推定値Ｏ３を算出する（ステップＳ１６）。

排ガス温度推定値Ｏ３を算出した後、燃焼ガス温度制御部５６は、比率算出部８０により、排ガス温度推定値Ｏ３と排ガス温度検出値Ｏ１とに基づき、比率Ｘ１を算出し（ステップＳ１８）、調整比率算出部８２により、比率Ｘ１と調整係数αとに基づき、調整比率Ｘ２を算出し（ステップＳ２０）、過去調整比率算出部８４により、過去補正項Ｘ４’と調整係数α（具体的には１−α）とに基づき、過去調整比率Ｘ３を算出する（ステップＳ２２）。調整比率Ｘ２と過去調整比率Ｘ３とを算出した後、燃焼ガス温度制御部５６は、補正項算出部８６により、調整比率Ｘ２と過去調整比率Ｘ３とに基づき、補正項Ｘ４を算出する（ステップＳ２４）。補正項Ｘ４は、燃焼ガスＩの温度の推定値を、排ガスＯの温度の検出値で補正するための補正項である。

補正項Ｘ４を算出した後、燃焼ガス温度制御部５６は、補正燃焼ガス温度推定値算出部６６により、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と補正項Ｘ４とに基づき、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する（ステップＳ２６）。具体的には、燃焼ガス温度制御部５６は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に補正項Ｘ４を乗じて、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を補正項Ｘ４で補正した値である。

補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出した後、燃焼ガス温度制御部５６は、燃焼ガス温度判定部６８により、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈより高いかを判定し（ステップＳ２８）、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈより高い場合（ステップＳ２８；Ｙｅｓ）、ガスタービン制御部５８に対し、出力制限信号を送信する（ステップＳ３０）。ガスタービン制御部５８は、出力制限信号を取得した場合、通常運転よりも出力を低下させる出力制限運転を選択し、出力制限運転を行うための燃料Ｆの供給量を決定する。燃焼ガス温度判定部６８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈより高くない場合（ステップＳ２８；Ｎｏ）、すなわち補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３が温度閾値Ｉ_ｔｈを超えない場合、ガスタービン制御部５８に対し、通常信号を送信する（ステップＳ３２）。ガスタービン制御部５８は、通常信号を取得した場合、ガバナ制御部５７からの運転条件に従った通常運転を選択し、通常運転を行うための燃料Ｆの供給量を決定する。ステップＳ３０又はステップＳ３２を実行した後は、ステップＳ３４に移動し、制御を終了しない場合（ステップＳ３４；Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻り、次のタイミングで取得された検出値Ｉ１に基づき、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出し、その後の処理を繰り返す。制御を終了する場合（ステップＳ３４；Ｙｅｓ）、この制御を終了する。

制御部５０は、タービン１３に流入する燃焼ガスＩの温度が、予め定められた上限値を超えないようにするため、温度が上がり過ぎた場合に、出力制限運転を行う。出力制限運転は、通常運転よりも出力を制限する運転であるため、燃料Ｆの供給量が抑えられ、燃焼ガスＩの温度上昇を抑制することができる。しかし、燃焼ガスＩは、高温・高圧であるため、直接測定することは困難である。従って、制御部５０は、燃焼ガスＩの温度を、推定値として算出している。ここで、燃焼ガスＩの温度推定値を排ガスＯの温度検出値から算出した場合、燃焼ガスＩの温度推定値は、実際の燃焼ガスＩの温度との誤差が比較的少なく、算出精度が高い。しかし、排ガスＯの温度は、燃焼ガスＩの温度変位に対して時間的な遅れが大きく、応答性が低い。燃料Ｆの供給量や圧縮空気Ａ１の圧力などの検出値Ｉから算出した燃焼ガスの温度の推定値は、実際の燃焼ガスＩの温度変位に対する応答性は高いが、算出精度が低くなる。

第１実施形態に係る制御部５０は、検出値Ｉから算出した燃焼ガスＩの温度推定値である燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する。この燃焼ガス温度推定値Ｉ２は、実際の燃焼ガスＩの温度変位に対する応答性は高い値である。さらに、制御部５０は、燃焼ガスＩの温度が燃焼ガス温度推定値Ｉ２であると仮定した場合の排ガスＯの推定温度を、排ガス温度推定値Ｏ３として算出する。そして、制御部５０は、排ガス温度推定値Ｏ３に対する排ガス温度検出値Ｏ１の比率である補正項Ｘ４を算出する。制御部５０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２にこの補正項Ｘ４を乗じて、燃焼ガスＩの温度推定値である補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。補正項Ｘ４は、排ガス温度推定値Ｏ３に対する排ガス温度検出値Ｏ１の比率であるため、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に対して補正項Ｘ４が乗じられることで、応答性に加えて、算出精度が高い値になっている。制御部５０は、応答性と算出精度とが高い補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３に基づき、燃焼ガスＩの温度を判断する。従って、制御部５０は、温調制御を精度よく行うことが可能となる。

以上説明したように、第１実施形態に係る制御部５０（制御装置）は、ガスタービン１の制御装置である。ガスタービン１は、空気供給ライン２０から供給される空気Ａを圧縮する圧縮機１１と、燃料Ｆが供給され圧縮機１１で圧縮された圧縮空気Ａ１を燃焼させる燃焼器１２と、燃焼器１２で生じた燃焼ガスＩにより回転するタービン１３と、タービン１３を回転させた後の燃焼ガスＩである排ガスＯを排出する排ガス排出ライン２９と、タービン１３の回転により発電する発電機１７と、を有する。制御部５０は、検出値取得部５２と、排ガス温度取得部５４と、燃焼ガス温度推定値算出部６０と、補正項取得部６４と、補正燃焼ガス温度推定値算出部６６と、ガスタービン制御部５８とを有する。検出値取得部５２は、燃料Ｆの供給量、圧縮空気Ａ１の圧力、及び発電機１７の発電電力のうち少なくとも一つの検出値Ｉ１を取得する。排ガス温度取得部５４は、排ガスＯの温度の検出値である排ガス温度検出値Ｏ１を取得する。燃焼ガス温度推定値算出部６０は、検出値Ｉ１に基づき、燃焼ガスＩの推定温度である燃焼ガス温度推定値Ｉ２を算出する。補正項取得部６４は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と排ガス温度検出値Ｏ１との比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。補正燃焼ガス温度推定値算出部６６は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を補正項Ｘ４で補正して、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。ガスタービン制御部５８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３に基づき、ガスタービン１を制御する。

この制御部５０は、温度変位に対する応答性が高い燃焼ガス温度推定値Ｉ２を、算出精度が高い排ガス温度検出値Ｏ１に基づき算出された補正項Ｘ４で補正して、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。従って、この補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３は、応答性及び算出精度が高いものとなる。従って、この制御部５０は、応答性が高く、かつ、算出精度も高い燃焼ガスＩの温度推定値（補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３）を算出することができる。制御部５０は、この補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を用いて燃料Ｆの供給量を制御するため、温調制御の精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、ガスタービン制御部５８は、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３に基づき燃料Ｆの供給量を制御する(温調制御を行う)が、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３に基づきガスタービン１を制御すれば、その制御対象は燃料Ｆの供給量に限られず、例えば、空気Ａの吸気量を制御してもよい。また、ガスタービン制御部５８は、例えば、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３に基づき、各燃料系統へ振り分ける燃料の配分を制御する燃料配分制御を行ってもよい。

なお、本実施形態における排ガス温度検出値Ｏ１は、排ガス温度計３８が検出した排ガスＯの温度であるが、ブレードパス温度計３７が検出した排ガスＯの温度であってもよい。すなわち、排ガス温度検出値Ｏ１は、排ガスＯの温度の検出値であれば、排ガス排出ライン２９のどの位置での検出値であってもよい。ブレードパス温度計３７は、タービン１３を追加した直後の排ガスＯの温度であるため、ブレードパス温度計３７の検出した排ガスＯの温度は、排ガス温度計３８が検出した排ガスＯの温度よりも算出精度は低いが、燃焼ガス温度推定値Ｉ２よりも算出精度は高い。さらに、ブレードパス温度計３７の検出した排ガスＯの温度は、それより後段の排ガス温度計３８が検出した排ガスＯの温度よりも、応答性が高くなる。従って、ブレードパス温度計３７が検出した排ガスＯの温度を排ガス温度検出値Ｏ１として用いることで、算出精度が高く、かつ、応答性がより高い補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出することが可能となる。

また、制御部５０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に基づき、排ガスＯの推定温度である排ガス温度推定値Ｏ３を算出する排ガス温度推定値取得部６２を更に有する。補正項取得部６４は、排ガス温度推定値Ｏ３と排ガス温度検出値Ｏ１との比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。この制御部５０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を排ガス温度推定値Ｏ３に換算して、この換算した排ガス温度推定値Ｏ３と、排ガス温度検出値Ｏ１との比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。この制御部５０は、排ガスＯの温度同士に基づき、補正項Ｘ４を算出するため、補正項Ｘ４を精度よく算出することが可能となる。

補正項取得部６４は、排ガス温度推定値Ｏ３に対する排ガス温度検出値Ｏ１の比率を補正項Ｘ４として算出し、補正燃焼ガス温度推定値算出部６６は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２に補正項Ｘ４を乗じて、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。この制御部５０は、このように補正項Ｘ４及び補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３の算出精度をより向上させることが可能となる。

補正項取得部６４は、比率算出部８０と、調整係数設定部８１と、調整比率算出部８２と、過去調整比率算出部８４と、補正項算出部８６とを有する。比率算出部８０は、排ガス温度推定値Ｏ３に対する排ガス温度検出値Ｏ１の比率Ｘ１を算出する。調整係数設定部８１は、比率Ｘ１に対する調整係数αを、０より大きく１以下の値のうちから設定する。調整比率算出部８２は、比率Ｘ１に調整係数αを乗じて調整比率Ｘ２を算出する。過去調整比率算出部８４は、１から調整係数αを差し引いた値（１−α）を、前回算出した補正項Ｘ４（過去補正項Ｘ４’）に乗じて、過去調整比率Ｘ３を算出する。補正項算出部８６は、調整比率Ｘ２に過去調整比率Ｘ３を加えて、補正項Ｘ４を算出する。この補正項取得部６４は、調整比率Ｘ２と過去調整比率Ｘ３とを用いて補正項Ｘ４を算出することで、現在の値だけでなく、過去の値を用いて補正項Ｘ４を算出している。過去の値も用いることで、例えばノイズなどの特異的な温度変化があり、その温度変化はすぐに元に戻るものであった場合に、その温度変化の補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３への寄与度を小さくすることができる。このように、過去の値を用いて補正項Ｘ４を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３の算出精度をより向上させることが可能となる。

ただし、補正項取得部６４は、過去の値を用いること、すなわち過去調整比率Ｘ３を用いて補正項Ｘ４を算出しなくてもよい。この場合、比率Ｘ１を補正項Ｘ４としてもよいし、調整比率Ｘ２を補正項Ｘ４としてもよい。

また、調整係数設定部８１は、調整係数αを、一定の値として設定していたが、時間経過毎に調整係数αを変化させてもよい。例えば、調整係数設定部８１は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の所定時間の間の変化量に基づき、調整係数αを設定してもよい。この場合、調整係数設定部８１は、例えば、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の所定時間の間の変化量が小さいほど、調整係数αの値を小さく設定し、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の所定時間の間の変化量が大きいほど、調整係数αの値を大きく設定する。燃焼ガス温度推定値Ｉ２の変化量が小さい場合は、燃焼ガスＩの温度が安定しているといえる。燃焼ガスＩの温度が安定している場合、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の精度低下は抑制される。調整係数設定部８１は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の変化量が小さく温度が安定している場合に、調整係数αの値を小さくして、補正燃焼ガス温度推定値に対する燃焼ガス温度推定値Ｉ２の寄与度を大きくすることで、燃焼ガスＩの温度変化に対する応答性をより高くすることができる。調整係数設定部８１は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２の変化量が大きく温度が安定してない場合に、調整係数αの値を大きくして、補正燃焼ガス温度推定値に対する排ガス温度検出値Ｏ１の寄与度を大きくすることで、燃焼ガスＩの温度変化に対する精度をより高くすることができる。

また、排ガス温度推定値取得部６２は、仮排ガス温度推定値取得部７０と、排ガス温度推定値算出部７４とを有する。仮排ガス温度推定値取得部７０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２を予め定められた所定の算出式に入力して、仮排ガス温度推定値Ｏ２を算出する。排ガス温度推定値算出部７４は、仮排ガス温度推定値Ｏ２に対し、時間毎の値の変化を遅れさせる一次遅れ処理を行って、排ガス温度推定値Ｏ３を算出する。この排ガス温度推定値取得部６２は、一次遅れ処理を行って、排ガス温度推定値Ｏ３を算出するため、排ガスＯの温度変化が燃焼ガスＩの温度変化に対して遅れる一次遅れの関係を反映して、排ガス温度推定値Ｏ３を算出することができる。そのため、排ガス温度推定値取得部６２は、補正項Ｘ４をより精度よく算出することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る制御部５０ａは、補正上流排ガス温度検出値を用いて補正項を算出する点で、第１実施形態と異なる。第２実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図６は、第２実施形態に係る制御部のブロック図である。図７は、第２実施形態に係る燃焼ガス温度制御部の疑似的な回路図である。図６に示すように、第２実施形態に係る燃焼ガス温度制御部５６ａは、補正上流排ガス温度取得部６３ａを有する。補正上流排ガス温度取得部６３ａは、排ガス温度取得部５４から、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａと、下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂとを取得する。上流排ガス温度検出値Ｏ１ａは、タービン１３の直後における排ガスＯの温度の検出値である。すなわち、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａは、ブレードパス温度計３７が検出した排ガスＯの温度である。下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂは、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを検出した箇所よりも排ガスＯの下流における排ガスＯの温度の検出値である。すなわち、下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂは、排ガス温度計３８が検出した排ガスＯの温度である。以下、ブレードパス温度計３７の位置における排ガスＯを、上流排ガスＯａとし、排ガス温度計３８の位置における排ガスＯを、下流排ガスＯｂと記載する。

補正上流排ガス温度取得部６３ａは、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａと下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂとに基づき補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を算出する。図６及び図７に示すように、第２実施形態に係る比率算出部８０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と補正上流排ガス温度検出値Ｏ５とに基づき、比率Ｘ１を算出する。すなわち、第２実施形態に係る比率算出部８０は、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を排ガス温度検出値Ｏ１として用いて、比率Ｘ１を算出する点で、第１実施形態とは異なる。その他の燃焼ガス温度制御部５６ａの制御は、第１実施形態に係る燃焼ガス温度制御部５６と同様である。

以下、補正上流排ガス温度取得部６３ａについて詳細に説明する。図８は、第２実施形態に係る補正上流排ガス温度取得部のブロック図である。図９は、第２実施形態に係る補正上流排ガス温度取得部の疑似的な回路図である。図８に示すように、補正上流排ガス温度取得部６３ａは、下流排ガス温度推定値取得部９０と、上流補正項取得部９２と、補正上流排ガス温度検出値算出部９４とを有する。

下流排ガス温度推定値取得部９０は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに基づき、下流排ガス温度推定値Ｏ４を算出する。下流排ガス温度推定値Ｏ４は、下流排ガスＯｂの温度の推定値である。下流排ガス温度推定値取得部９０は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに対し、時間毎の値の変化を遅れさせる一次遅れ処理を行って、下流排ガス温度推定値Ｏ４を算出する。具体的には、下流排ガス温度推定値取得部９０は、上流排ガスＯａの温度と下流排ガスＯｂの温度との時間毎の関係を示す温度関係式を記憶している。この温度関係式は、上流排ガスＯａの温度変化に対して、下流排ガスＯｂの温度変化が遅れる一次遅れ系の関係式である。下流排ガスＯｂは、上流排ガスＯａよりも下流であるため、上流排ガスＯａに対して温度変化が遅れる。すなわち、下流排ガスＯｂの温度は、上流排ガスＯａの温度に対して一次遅れの関係を有している。下流排ガス温度推定値取得部９０は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａをこの温度関係式に入力することで、一次遅れ処理を行って、下流排ガス温度推定値Ｏ４を算出する。すなわち、下流排ガス温度推定値Ｏ４は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに対して一次遅れ処理を行わせた値である。

上流補正項取得部９２は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａと下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂとの比率に基づき、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを補正する上流補正項Ｘ４ａを算出する。本実施形態では、上流補正項取得部９２は、下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂと、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに基づき算出された下流排ガス温度推定値Ｏ４との比率に基づき、上流補正項Ｘ４ａを算出する。具体的には、上流補正項取得部９２は、図８に示すように、上流比率算出部１００と、上流調整係数設定部１０１と、上流調整比率算出部１０２と、過去上流調整比率算出部１０４と、上流補正項算出部１０６とを有する。

上流比率算出部１００は、下流排ガス温度推定値Ｏ４に対する下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂの比率である上流比率Ｘ１ａを算出する。すなわち、比率算出部８０は、図９に示すように、次の式（８）のように下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂを下流排ガス温度推定値Ｏ４で除して、上流比率Ｘ１ａを算出する。

Ｘ１ａ＝Ｏ１ｂ／Ｏ４ ・・・（８）

上流調整係数設定部１０１は、上流比率に対する調整係数αａを、０より大きく１以下の値のうちから設定する。上流調整係数設定部１０１は、例えば操作者の設定により、０より大きく１以下の所定の値を、調整係数αａとして設定する。なお、調整係数αａは、第１実施形態の調整係数αであってもよいし、別に設定されてもよい。上流調整比率算出部１０２は、図９に示すように、次の式（９）のように上流比率Ｘ１ａに調整係数αａを乗じて、上流調整比率Ｘ２ａを算出する。

Ｘ２ａ＝αａ・Ｘ１ａ ・・・（９）

過去上流調整比率算出部１０４は、前回算出された上流補正項Ｘ４ａである過去上流補正項Ｘ４ａ’を記憶する。過去上流調整比率算出部１０４は、次の式（１０）のように過去上流補正項Ｘ４’ａに、１から調整係数αａを差し引いた値、すなわち１−αａを乗じて、過去上流調整比率Ｘ３ａを算出する。

Ｘ３ａ＝（１−αａ）・Ｘ４ａ’ ・・・（１０）

上流補正項算出部１０６は、上流調整比率Ｘ２ａに基づき、上流補正項Ｘ４ａを算出する。具体的には、上流補正項算出部１０６は、図９に示すように、次の式（１１）のように上流調整比率Ｘ２ａに過去上流調整比率Ｘ３ａを加えて、上流補正項Ｘ４ａを算出する。

Ｘ４ａ＝Ｘ２ａ＋Ｘ３ａ ・・・（１１）

このように算出された上流補正項Ｘ４ａは、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａと下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂの比率に基づいた値であり、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを、下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂで補正するための補正項であるということができる。

補正上流排ガス温度検出値算出部９４は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを上流補正項Ｘ４ａで補正して、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を算出する。具体的には、補正上流排ガス温度検出値算出部９４は、図９に示すように、次の式（１２）のように上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに上流補正項Ｘ４ａを乗じて、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を算出する。

Ｏ５＝Ｘ４ａ・Ｏ１ａ ・・・（１２）

第２実施形態に係る上流比率算出部１００は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と補正上流排ガス温度検出値Ｏ５とに基づき、比率Ｘ１を算出する。以下の処理は第１実施形態と同様である。

第２実施形態に係る制御部５０ａは、排ガス温度検出値Ｏ１の代わりに補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を用いて、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。ブレードパス温度計３７の検出した上流排ガス温度検出値Ｏ１ａは、排ガス温度計３８が検出した下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂよりも算出精度は低い。ただし、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａは、下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂよりも応答性は高くなる。補正上流排ガス温度検出値Ｏ５は、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を算出するにあたり、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂ、すなわち上流補正項Ｘ４ａで補正している。従って、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５は、応答性が高く、かつ、算出精度が高い値であるということができる。第２実施形態に係る制御部５０ａは、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と補正上流排ガス温度検出値Ｏ５とを用いて、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。従って、第２実施形態に係る制御部５０ａは、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３の応答性及び算出精度を、より適切に向上させることができる。

以上説明したように、第２実施形態に係る制御部５０ａは、排ガス温度取得部５４が、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａと下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂとを取得する。そして、制御部５０ａは、下流排ガス温度推定値取得部９０と、上流補正項取得部９２と、補正上流排ガス温度検出値算出部９４とを有する。下流排ガス温度推定値取得部９０は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａに基づき、下流排ガスＯｂの温度の推定値である下流排ガス温度推定値Ｏ４を取得する。上流補正項取得部９２は、下流排ガス温度推定値Ｏ４と下流排ガス温度検出値Ｏ１ｂとの比率に基づき、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを補正する上流補正項Ｘ４ａを算出する。補正上流排ガス温度検出値算出部９４は、上流排ガス温度検出値Ｏ１ａを上流補正項Ｘ４ａで補正して、補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を算出する。補正項取得部６４は、排ガス温度検出値Ｏ１として補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を用いて、補正項Ｘ４を算出する。この制御部５０ａは、上流補正項Ｘ４ａを用いて補正した補正上流排ガス温度検出値Ｏ５を、排ガス温度検出値Ｏ１として用いることで、補正項Ｘ４を算出する。制御部５０ａは、この補正項Ｘ４を用いて補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出することで、補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３の応答性及び算出精度をより適切に向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態に係る制御部５０ｂは、燃焼ガス温度比較値Ｉｂを用いて補正項Ｘ４を算出する点で、第１実施形態と異なる。第３実施形態において、第１実施形態と構成が共通する箇所は、説明を省略する。

図１０は、第３実施形態に係る制御部のブロック図である。図１０に示すように、第３実施形態に係る燃焼ガス温度制御部５６ｂは、第１実施形態の排ガス温度推定値取得部６２を有さず、代わりに燃焼ガス温度比較値取得部６２ｂを有する。燃焼ガス温度比較値取得部６２ｂは、排ガス温度検出値Ｏ１を用いてヒートバランス計算を行うことで、燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂを算出する。燃焼ガス温度推定値Ｉ２は、検出値Ｉ１を用いて算出された燃焼ガスＩの温度推定値であるのに対し、燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂは、排ガス温度検出値Ｏ１を用いて算出された燃焼ガスＩの温度の推定値である。燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂは、排ガス温度検出値Ｏ１を用いて算出された値であるため、燃焼ガス温度推定値Ｉ２よりも算出精度が高い。

第３実施形態における比率算出部８０は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂとを用いて比率Ｘ１を算出する。つまり、第３実施形態に係る補正項取得部６４は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂとの比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。第３実施形態に係る補正項取得部６４は、排ガス温度検出値Ｏ１の代わりに燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂを用いる他は、第１実施形態と同様の方法で補正項Ｘ４を算出する。

このように、第３実施形態に係る制御部５０ｂは、排ガス温度検出値Ｏ１を用いてヒートバランス計算を行うことで燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂを算出する燃焼ガス温度比較値取得部６２ｂを有する。第３実施形態に係る補正項取得部６４は、燃焼ガス温度推定値Ｉ２と燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂとの比率に基づき、補正項Ｘ４を算出する。第３実施形態に係る制御部５０ｂは、算出精度が高い燃焼ガス温度比較値Ｉ２ｂを用いて算出された補正項Ｘ４を用いて補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出する。従って、第３実施形態に係る制御部５０ｂは、算出精度が高く、かつ、応答性がより高い補正燃焼ガス温度推定値Ｉ３を算出することが可能となる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

１ ガスタービン
１１ 圧縮機
１２ 燃焼器
１３ タービン
１５ ロータ
１７ 発電機
２０ 空気供給ライン
２２ 入口案内翼
２３ 開度調整部
２４ 圧縮空気導通ライン
２６ 燃料供給ライン
２７ 燃料供給弁
２８ 燃焼ガス供給ライン
２９ 排ガス排出ライン
３２ 吸気検出部
３４ 車室検出部
３６ 燃料検出部
３７ ブレードパス温度計
３８ 排ガス温度計
３９ 出力計
５０、５０ａ、５０ｂ 制御部
５２ 検出値取得部
５４ 排ガス温度取得部
５５ 出力取得部
５６、５６ａ、５６ｂ 燃焼ガス温度制御部
５７ ガバナ制御部
５８ ガスタービン制御部
６０ 燃焼ガス温度推定値算出部
６２ 排ガス温度推定値取得部
６２ｂ 燃焼ガス温度比較値取得部
６３ａ 補正上流排ガス温度取得部
６４ 補正項取得部
６６ 補正燃焼ガス温度推定値算出部
６８ 燃焼ガス温度判定部
７０ 仮排ガス温度推定値取得部
７４ 排ガス温度推定値算出部
８０ 比率算出部
８１ 調整係数設定部
８２ 調整比率算出部
８４ 過去調整比率算出部
８６ 補正項算出部
９０ 下流排ガス温度推定値取得部
９２ 上流補正項取得部
９４ 補正上流排ガス温度検出値算出部
１００ 上流比率算出部
１０１ 上流調整係数設定部
１０２ 上流調整比率算出部
１０４ 過去上流調整比率算出部
１０６ 上流補正項算出部
Ａ 空気
Ａ１ 圧縮空気
Ｆ 燃料
Ｉ 燃焼ガス
Ｉ１ 検出値
Ｉ２ 燃焼ガス温度推定値
Ｉ２ｂ 燃焼ガス温度比較値
Ｉ３ 補正燃焼ガス温度推定値
Ｉ_ｔｈ 温度閾値
Ｏ 排ガス
Ｏ１ 排ガス温度検出値
Ｏ１ａ 上流排ガス温度検出値
Ｏ１ｂ 下流排ガス温度検出値
Ｏ２ 仮排ガス温度推定値
Ｏ３ 排ガス温度推定値
Ｏ４ 下流排ガス温度推定値
Ｏ５ 補正上流排ガス温度検出値
Ｏａ 上流排ガス
Ｏｂ 下流排ガス
Ｘ１ 比率
Ｘ１ａ 上流比率
Ｘ２ 調整比率
Ｘ２ａ 上流調整比率
Ｘ３ 過去調整比率
Ｘ３ａ 過去上流調整比率
Ｘ４’ 過去補正項
Ｘ４ 補正項
Ｘ４ａ’ 過去上流補正項
Ｘ４ａ 上流補正項
α、αａ 調整係数

Claims (8)

1. 空気供給ラインから供給される空気を圧縮する圧縮機と、燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記タービンを回転させた後の燃焼ガスである排ガスを排出する排ガス排出ラインと、前記タービンの回転により発電する発電機と、を有するガスタービンの制御装置であって、
   前記燃料の供給量、前記圧縮空気の圧力、及び前記発電機の発電電力のうち少なくとも一つの検出値を取得する検出値取得部と、
   前記排ガスの温度の検出値である排ガス温度検出値を取得する排ガス温度取得部と、
   前記検出値取得部が取得した検出値に基づき、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度推定値を算出する燃焼ガス温度推定値算出部と、
   前記燃焼ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記燃焼ガス温度推定値を補正する補正項を算出する補正項取得部と、
   前記燃焼ガス温度推定値を前記補正項で補正して、補正燃焼ガス温度推定値を算出する補正燃焼ガス温度推定値算出部と、
   前記補正燃焼ガス温度推定値に基づき、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御部と、を有する、ガスタービンの制御装置。
2. 前記燃焼ガス温度推定値に基づき、前記排ガスの推定温度である排ガス温度推定値を算出する排ガス温度推定値取得部を更に有し、
   前記補正項取得部は、前記排ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記補正項を算出する、請求項１に記載のガスタービンの制御装置。
3. 前記補正項取得部は、前記排ガス温度推定値に対する前記排ガス温度検出値の比率を前記補正項として算出し、前記補正燃焼ガス温度推定値算出部は、前記燃焼ガス温度推定値に前記補正項を乗じて、前記補正燃焼ガス温度推定値を算出する、請求項２に記載のガスタービンの制御装置。
4. 前記補正項取得部は、
   前記排ガス温度推定値に対する前記排ガス温度検出値の比率を算出する比率算出部と、
   前記比率に対する調整係数を、０より大きく１以下の値のうちから設定する調整係数設定部と、
   前記比率に前記調整係数を乗じて調整比率を算出する調整比率算出部と、
   １から前記調整係数を差し引いた値を、前回算出した前記補正項に乗じて、過去調整比率を算出する過去調整比率算出部と、
   前記調整比率に前記過去調整比率を加えて、前記補正項を算出する補正項算出部と、を有する、請求項３に記載のガスタービンの制御装置。
5. 前記排ガス温度推定値取得部は、前記燃焼ガス温度推定値を予め定められた所定の算出式に入力して、仮排ガス温度推定値を算出する仮排ガス温度推定値取得部と、
   前記仮排ガス温度推定値に対し、時間毎の値の変化を遅れさせる一次遅れ処理を行って、前記排ガス温度推定値を算出する排ガス温度推定値算出部と、を有する、請求項２に記載のガスタービンの制御装置。
6. 前記排ガス温度取得部は、前記タービンの直後における前記排ガスの温度である上流排ガス温度検出値と、前記上流排ガス温度検出値を検出した箇所よりも下流における前記排ガスの温度である下流排ガス温度検出値と、を取得し、
   さらに、前記上流排ガス温度検出値に基づき、前記下流における排ガスの温度の推定値である下流排ガス温度推定値を取得する下流排ガス温度推定値取得部と、
   前記下流排ガス温度推定値と前記下流排ガス温度検出値との比率に基づき、前記上流排ガス温度検出値を補正する上流補正項を算出する上流補正項取得部と、
   前記上流排ガス温度検出値を前記上流補正項で補正して、補正上流排ガス温度検出値を算出する補正上流排ガス温度検出値算出部と、を有し、
   前記補正項取得部は、前記排ガス温度検出値として、前記補正上流排ガス温度検出値を用いて前記補正項を算出する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のガスタービンの制御装置。
7. 前記排ガス温度検出値を用いてヒートバランス計算を行うことで、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度比較値を算出する燃焼ガス温度比較値取得部を更に有し、
   前記補正項取得部は、前記燃焼ガス温度推定値と前記燃焼ガス温度比較値との比率に基づき、前記補正項を算出する、請求項１に記載のガスタービンの制御装置。
8. 空気供給ラインから供給される空気を圧縮する圧縮機と、燃料が供給され前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器で生じた燃焼ガスにより回転するタービンと、前記タービンを回転させた後の燃焼ガスである排ガスを排出する排ガス排出ラインと、前記タービンの回転により発電する発電機と、を有するガスタービンの制御方法であって、
   前記燃料の供給量、前記圧縮空気の圧力、及び前記発電機の発電電力の少なくともいずれか一つの検出値を取得する検出値取得ステップと、
   前記排ガスの温度の検出値である排ガス温度検出値を取得する排ガス温度取得ステップと、
   前記検出値取得ステップにおいて取得した検出値に基づき、前記燃焼ガスの推定温度である燃焼ガス温度推定値を算出する燃焼ガス温度推定値算出ステップと、
   前記燃焼ガス温度推定値と前記排ガス温度検出値との比率に基づき、前記燃焼ガス温度推定値を補正する補正項を算出する補正項取得ステップと、
   前記燃焼ガス温度推定値を前記補正項で補正して、補正燃焼ガス温度推定値を算出する補正燃焼ガス温度推定値算出ステップと、
   前記補正燃焼ガス温度推定値に基づき、前記ガスタービンを制御するガスタービン制御ステップと、を有する、ガスタービンの制御方法。
   

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