JP6754213B2 - 燃料流量／排出量パラメータのためのガスタービンの調整における確率制御の適用、関連する制御システム、コンピュータプログラム製品、および方法 - Google Patents
燃料流量／排出量パラメータのためのガスタービンの調整における確率制御の適用、関連する制御システム、コンピュータプログラム製品、および方法 Download PDFInfo
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Description
本明細書で開示される主題は、調整および制御システムに関する。より詳細には、本明
細書で開示される主題は、ガスタービン用の調整および制御システムに関する。
細書で開示される主題は、ガスタービン用の調整および制御システムに関する。
少なくとも一部の知られているガスタービンエンジンは、その動作を監視し制御するコ
ントローラを備えている。知られているコントローラは、エンジンの動作パラメータを用
いて、ガスタービンエンジンの燃焼システム、およびガスタービンエンジンの他の動作態
様を管理する。少なくとも一部の知られているコントローラは、ガスタービンエンジンの
現在の動作状態を示す動作パラメータを受け取って、物理学ベースのモデルまたは伝達関
数を介して動作境界を定義し、動作パラメータを動作境界のモデルに適用する。また、少
なくとも一部の知られているコントローラは、動作パラメータをスケジューリングアルゴ
リズムにも適用して、誤差項を決定し、１つ以上のガスタービンエンジン制御エフェクタ
を調節することによって境界を制御する。しかしながら、少なくとも一部の動作パラメー
タは、センサを用いて測定することが実用的でないパラメータ等の、測定されないパラメ
ータの場合がある。そのような一部のパラメータには、点火温度（すなわち１段目のター
ビンベーンの出口温度）、燃焼器出口温度、および／またはタービン１段目ノズルの入口
温度が含まれる。
ントローラを備えている。知られているコントローラは、エンジンの動作パラメータを用
いて、ガスタービンエンジンの燃焼システム、およびガスタービンエンジンの他の動作態
様を管理する。少なくとも一部の知られているコントローラは、ガスタービンエンジンの
現在の動作状態を示す動作パラメータを受け取って、物理学ベースのモデルまたは伝達関
数を介して動作境界を定義し、動作パラメータを動作境界のモデルに適用する。また、少
なくとも一部の知られているコントローラは、動作パラメータをスケジューリングアルゴ
リズムにも適用して、誤差項を決定し、１つ以上のガスタービンエンジン制御エフェクタ
を調節することによって境界を制御する。しかしながら、少なくとも一部の動作パラメー
タは、センサを用いて測定することが実用的でないパラメータ等の、測定されないパラメ
ータの場合がある。そのような一部のパラメータには、点火温度（すなわち１段目のター
ビンベーンの出口温度）、燃焼器出口温度、および／またはタービン１段目ノズルの入口
温度が含まれる。
少なくとも一部の知られているガスタービンエンジン制御システムは、圧縮機入口の圧
力および温度、圧縮機出口の圧力および温度、タービン排気の圧力および温度、燃料の流
量および温度、周囲状態、ならびに／あるいは発電機電力等の測定されたパラメータを使
用して、測定されない動作パラメータを間接的に制御または監視する。しかしながら、間
接的なパラメータの値には不確実性が存在し、関連するガスタービンエンジンは、燃焼ダ
イナミックスおよび排出量を削減するために、調整を必要とする場合がある。測定されな
いパラメータの不確実性のため、このような知られている制御システムを備えるガスター
ビンエンジンには、設計マージンが用いられる。このような設計マージンを用いると、最
悪の場合の動作境界から保護し、これに適応しようとする中で、多くの動作状態において
、ガスタービンエンジンの性能が低下する場合がある。さらに、このような知られている
制御システムの多くは、ガスタービンエンジンの点火温度または排気温度を正確に推定す
ることができず、結果としてエンジンの効率が悪くなり、２つ以上のガスタービンエンジ
ンを有する設備において、機械間でばらつきが生じることになる。
力および温度、圧縮機出口の圧力および温度、タービン排気の圧力および温度、燃料の流
量および温度、周囲状態、ならびに／あるいは発電機電力等の測定されたパラメータを使
用して、測定されない動作パラメータを間接的に制御または監視する。しかしながら、間
接的なパラメータの値には不確実性が存在し、関連するガスタービンエンジンは、燃焼ダ
イナミックスおよび排出量を削減するために、調整を必要とする場合がある。測定されな
いパラメータの不確実性のため、このような知られている制御システムを備えるガスター
ビンエンジンには、設計マージンが用いられる。このような設計マージンを用いると、最
悪の場合の動作境界から保護し、これに適応しようとする中で、多くの動作状態において
、ガスタービンエンジンの性能が低下する場合がある。さらに、このような知られている
制御システムの多くは、ガスタービンエンジンの点火温度または排気温度を正確に推定す
ることができず、結果としてエンジンの効率が悪くなり、２つ以上のガスタービンエンジ
ンを有する設備において、機械間でばらつきが生じることになる。
産業用ガスタービンの機械間の点火温度のばらつきを低減することは、困難なことが判
明している。例えば、点火温度は、ガスタービンおよびその組立体の構成部品のばらつき
を含む、多くの異なる変数の関数である。これらのばらつきは、ガスタービン部品の製造
、取り付け、および組み立てに必要な許容誤差に起因する。また、ガスタービンの動作パ
ラメータを測定するために使用される制御およびセンサは、その測定値に一定の不確実性
を含む。これは、測定された動作パラメータの値、および機械部品のばらつきを感知する
ために用いられる測定システムの不確実性であり、必然的に、点火温度等の、ガスタービ
ンエンジンの測定されない動作パラメータのばらつきをもたらす。このような固有の不正
確さが組み合わさって、知られている所定の周囲状態において、ガスタービンエンジンの
設計点火温度に達することが困難になり、機械間で点火温度がばらつく結果となる。
明している。例えば、点火温度は、ガスタービンおよびその組立体の構成部品のばらつき
を含む、多くの異なる変数の関数である。これらのばらつきは、ガスタービン部品の製造
、取り付け、および組み立てに必要な許容誤差に起因する。また、ガスタービンの動作パ
ラメータを測定するために使用される制御およびセンサは、その測定値に一定の不確実性
を含む。これは、測定された動作パラメータの値、および機械部品のばらつきを感知する
ために用いられる測定システムの不確実性であり、必然的に、点火温度等の、ガスタービ
ンエンジンの測定されない動作パラメータのばらつきをもたらす。このような固有の不正
確さが組み合わさって、知られている所定の周囲状態において、ガスタービンエンジンの
設計点火温度に達することが困難になり、機械間で点火温度がばらつく結果となる。
システムを含む様々な実施形態であって、システムは、動作を行うことによって、１組のガスタービン（ＧＴ）を調整するように構成された、少なくとも１つのコンピュータ装置を有し、動作は、各ＧＴについて測定された周囲状態に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴにベース負荷レベルを命令するプロセスと、１組のＧＴの各ＧＴに、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致するように調節することを命令し、その後、各ＧＴの実排出量を測定するプロセスと、各測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との間の相違に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴの動作状態を調節するプロセスとを含む。
システムを含む第１の態様であって、システムは、動作を行うことによって、１組のガスタービン（ＧＴ）を調整するように構成された、少なくとも１つのコンピュータ装置を有し、動作は、各ＧＴについて測定された周囲状態に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴにベース負荷レベルを命令するプロセスと、１組のＧＴの各ＧＴに、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致するように調節することを命令し、その後、各ＧＴの実排出量を測定するプロセスと、各測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との間の相違に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴの動作状態を調節するプロセスとを含む。
プログラムコードを有するコンピュータプログラム製品を含む第２の態様であって、少なくとも１つのコンピュータ装置によって実行されると、少なくとも１つのコンピュータ装置が、動作を行うことによって１組のガスタービン（ＧＴ）を調整し、動作は、各ＧＴについて測定された周囲状態に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴにベース負荷レベルを命令するプロセスと、１組のＧＴの各ＧＴに、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致するように調節することを命令し、その後、各ＧＴの実排出量を測定するプロセスと、各測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との間の相違に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴの動作状態を調節するプロセスとを含む。
少なくとも１つのコンピュータ装置を用いて行われる、１組のガスタービン（ＧＴ）を調整する、コンピュータに実装される方法を含む、第３の態様であって、方法は、各ＧＴについて測定された周囲状態に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴにベース負荷レベルを命令するプロセスと、１組のＧＴの各ＧＴに、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致するように調節することを命令し、その後、各ＧＴの実排出量を測定するプロセスと、各測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との間の相違に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴの動作状態を調節するプロセスとを含む。
本発明のこれらその他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付の図面と併せて、
本発明の様々な態様の以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解される
であろう。
本発明の様々な態様の以下の詳細な説明を参照することによって、より容易に理解される
であろう。
本発明の図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。図面は、本発明の代表
的な態様のみを示すことを意図しており、したがって、本発明の範囲を限定するものと考
えるべきではない。図面では、複数の図面を通じて、同一の番号は同一の要素を表してい
る。
的な態様のみを示すことを意図しており、したがって、本発明の範囲を限定するものと考
えるべきではない。図面では、複数の図面を通じて、同一の番号は同一の要素を表してい
る。
上述したように、本明細書で開示される主題は、調整および制御システムに関する。よ
り詳細には、本明細書で開示される主題は、ガスタービン用の調整および制御システムに
関する。
り詳細には、本明細書で開示される主題は、ガスタービン用の調整および制御システムに
関する。
確率制御は、測定された燃料流量（例えば、リットル毎秒またはキログラム毎秒等の、
体積率あるいは質量流量）と、集合的にＮＯX排出量と呼ばれる、一酸化窒素ＮＯ、およびＮＯ2（酸化窒素および二酸化窒素）に基づいて、ガスタービン（ＧＴ）の動作状態を設定するための方法論である。本明細書で説明されるように、様々な実施形態が、ＮＯXの測定にエラーがあるＧＴの調整および制御を提供する。測定誤差が存在する制御メカニズムを計算および調整するために、従来の手法が存在するが、従来の手法は、燃料流量およびＮＯX測定値の特定の観点で、ＧＴ制御機能を構成し調整するようには設計されていない。
体積率あるいは質量流量）と、集合的にＮＯX排出量と呼ばれる、一酸化窒素ＮＯ、およびＮＯ2（酸化窒素および二酸化窒素）に基づいて、ガスタービン（ＧＴ）の動作状態を設定するための方法論である。本明細書で説明されるように、様々な実施形態が、ＮＯXの測定にエラーがあるＧＴの調整および制御を提供する。測定誤差が存在する制御メカニズムを計算および調整するために、従来の手法が存在するが、従来の手法は、燃料流量およびＮＯX測定値の特定の観点で、ＧＴ制御機能を構成し調整するようには設計されていない。
本明細書で使用される、「Ｐ５０ＧＴ」または「Ｐ５０機」という用語は、平均的な（
または公称の）ガスタービン、またはフリートの同様の機械を指す。このＰ５０の基準に
関連したパラメータが理想とされており、実際のガスタービンで達成されたことはまずな
い。本明細書で使用される他の用語には、以下のものが含まれ得る。ａ）点火温度（Ｔ４
）とは、タービン（例えばＧＴ）で、第１段ノズルの下流で、第１の回転バケットの上流
の平均温度である。ｂ）Ｔ３．９とは、ガスタービン内の燃焼温度であり、点火温度より
も高くなる。当技術分野で知られているように、点火温度は、測定することはできないが
、他の測定値および既知のパラメータから推測される。本明細書で使用される 「表示点
火温度」という用語は、ＧＴ構成部品を監視および／または制御する制御システム等の、
制御装置の１つ以上の構成部品によって表示された点火温度を指す。「表示」点火温度と
は、ＧＴの制御システムに結合された従来の感知／試験装置からの、点火温度の最良の推
定値を表す。
または公称の）ガスタービン、またはフリートの同様の機械を指す。このＰ５０の基準に
関連したパラメータが理想とされており、実際のガスタービンで達成されたことはまずな
い。本明細書で使用される他の用語には、以下のものが含まれ得る。ａ）点火温度（Ｔ４
）とは、タービン（例えばＧＴ）で、第１段ノズルの下流で、第１の回転バケットの上流
の平均温度である。ｂ）Ｔ３．９とは、ガスタービン内の燃焼温度であり、点火温度より
も高くなる。当技術分野で知られているように、点火温度は、測定することはできないが
、他の測定値および既知のパラメータから推測される。本明細書で使用される 「表示点
火温度」という用語は、ＧＴ構成部品を監視および／または制御する制御システム等の、
制御装置の１つ以上の構成部品によって表示された点火温度を指す。「表示」点火温度と
は、ＧＴの制御システムに結合された従来の感知／試験装置からの、点火温度の最良の推
定値を表す。
また、本明細書で説明されるように、特定のガスタービンに対する「ベース負荷」とい
う用語は、定格点火温度でのガスタービンの最大出力を指すことができる。また、本明細
書で説明され、当技術分野で知られているように、所与のガスタービンのベース負荷は、
周囲の動作状態の変化に基づいて変化する。ベース負荷は、当技術分野で「全速全負荷」
と呼ばれることがある。また、ＮＯXは燃料組成に敏感であり、このことは、ガスタービンで行われる任意の調整プロセス（本明細書で説明される調整プロセスを含む）において考慮されることが理解されよう。
う用語は、定格点火温度でのガスタービンの最大出力を指すことができる。また、本明細
書で説明され、当技術分野で知られているように、所与のガスタービンのベース負荷は、
周囲の動作状態の変化に基づいて変化する。ベース負荷は、当技術分野で「全速全負荷」
と呼ばれることがある。また、ＮＯXは燃料組成に敏感であり、このことは、ガスタービンで行われる任意の調整プロセス（本明細書で説明される調整プロセスを含む）において考慮されることが理解されよう。
また、本明細書で説明されるように、「燃料流量」という用語は、ＧＴの燃焼室に入る
燃焼燃料の流れの特性（速度、体積等）を指す。この燃料流量は、ＧＴを流れる燃焼ガス
の量に直接関連し、他の動作パラメータ、例えば出力と相関させることができる。
燃焼燃料の流れの特性（速度、体積等）を指す。この燃料流量は、ＧＴを流れる燃焼ガス
の量に直接関連し、他の動作パラメータ、例えば出力と相関させることができる。
本明細書に記載された様々な実施形態により、ＧＴの燃料流量および排出量のパラメー
タを使用した、複数のＧＴ（例えば２つ以上のＧＴのフリート）の確率制御が可能になる
。あるシステム構成によって、特定のパラメータが、ＧＴの確率制御において、より効率
的になる場合がある。例えば、ＧＴが一軸発電システムの一部である場合（例えば、ＧＴ
が１つの軸で蒸気タービン（ＳＴ）に連結されている場合）には、ＧＴの出力（電力出力
）をＳＴの出力から分離することは、実用的ではない（あるいは非常に困難である）。こ
の場合には、パラメータとして出力を使用して、そのＧＴ（および／または一軸のＧＴの
フリート）に確率制御を行うことは、効率的でない可能性がある。このような事例では、
例えば燃料流量が制御パラメータとして使用される、本明細書で説明される手法が有用な
場合がある。燃料流量は、そのＧＴに連結されたＳＴに関係なく、多軸構成のＧＴに対し
て、正確に測定することができる。
タを使用した、複数のＧＴ（例えば２つ以上のＧＴのフリート）の確率制御が可能になる
。あるシステム構成によって、特定のパラメータが、ＧＴの確率制御において、より効率
的になる場合がある。例えば、ＧＴが一軸発電システムの一部である場合（例えば、ＧＴ
が１つの軸で蒸気タービン（ＳＴ）に連結されている場合）には、ＧＴの出力（電力出力
）をＳＴの出力から分離することは、実用的ではない（あるいは非常に困難である）。こ
の場合には、パラメータとして出力を使用して、そのＧＴ（および／または一軸のＧＴの
フリート）に確率制御を行うことは、効率的でない可能性がある。このような事例では、
例えば燃料流量が制御パラメータとして使用される、本明細書で説明される手法が有用な
場合がある。燃料流量は、そのＧＴに連結されたＳＴに関係なく、多軸構成のＧＴに対し
て、正確に測定することができる。
様々な実施形態によれば、手法は以下のプロセスを含むことができる。
１）測定された周囲状態に基づいて、（フリート等の）１つ以上のガスタービンに、設
計ベース負荷（ＭＷ値、ＮＯX値、燃料流量）を命令するプロセス。本明細書で説明されるように、理想的な状況において、（複数の）ＧＴは、理想的なシナリオでは、Ｐ５０燃料流量（公称燃料流量）値、およびＰ５０ＮＯX（排出量）の値を含む、Ｐ５０（公称）動作パラメータに収束すべきである。しかしながら、本明細書に示されているように、これは現実の動作では発生しない。
計ベース負荷（ＭＷ値、ＮＯX値、燃料流量）を命令するプロセス。本明細書で説明されるように、理想的な状況において、（複数の）ＧＴは、理想的なシナリオでは、Ｐ５０燃料流量（公称燃料流量）値、およびＰ５０ＮＯX（排出量）の値を含む、Ｐ５０（公称）動作パラメータに収束すべきである。しかしながら、本明細書に示されているように、これは現実の動作では発生しない。
２）公称燃料流量（Ｐ５０燃料流量）と一致するように燃料流量を調節するよう、１つ
以上のＧＴに命令し、かつ実ＮＯX値を測定するプロセス。本明細書で述べたように、このプロセスは、各ＧＴの実ＮＯX値をＰ５０ＮＯX値に近づけるのに役立つが、完全にはその目的を達成しない。また、この燃料流量の調節は、所望のレベルに応じて点火温度が上昇するという、別の懸念に対処していない。
以上のＧＴに命令し、かつ実ＮＯX値を測定するプロセス。本明細書で述べたように、このプロセスは、各ＧＴの実ＮＯX値をＰ５０ＮＯX値に近づけるのに役立つが、完全にはその目的を達成しない。また、この燃料流量の調節は、所望のレベルに応じて点火温度が上昇するという、別の懸念に対処していない。
３）測定された実ＮＯX値（プロセス２）と、周囲状態に対して予想されるＰ５０ＮＯX
値との差（デルタＮＯX）に基づいて、各ＧＴの動作状態を調節するプロセス。デルタＮＯX値は、従来の手法を用いて、各ＧＴに対する、（ＧＴの実燃料流量と、Ｐ５０燃料流量レベルでの燃料流量との差を表す）デルタ燃料流量に変換することができる。このプロセスでは、Ｐ５０燃料流量から逸脱した各ＧＴは、そのＧＴのデルタ燃料流量に接近してこれに到達するように、（デルタＮＯX値から変換された）デルタ燃料流量の固定割合によって調節された動作状態を有する。この調節により、各ＧＴは、そのＧＴのＰ５０燃料流量／Ｐ５０ＮＯX特性に直交する、燃料流量／ＮＯX空間の直線上に移動する。上述の通常のプロセスは、本明細書にさらに詳細に記載されている。
値との差（デルタＮＯX）に基づいて、各ＧＴの動作状態を調節するプロセス。デルタＮＯX値は、従来の手法を用いて、各ＧＴに対する、（ＧＴの実燃料流量と、Ｐ５０燃料流量レベルでの燃料流量との差を表す）デルタ燃料流量に変換することができる。このプロセスでは、Ｐ５０燃料流量から逸脱した各ＧＴは、そのＧＴのデルタ燃料流量に接近してこれに到達するように、（デルタＮＯX値から変換された）デルタ燃料流量の固定割合によって調節された動作状態を有する。この調節により、各ＧＴは、そのＧＴのＰ５０燃料流量／Ｐ５０ＮＯX特性に直交する、燃料流量／ＮＯX空間の直線上に移動する。上述の通常のプロセスは、本明細書にさらに詳細に記載されている。
以下の説明では、説明の一部をなす添付の図面を参照し、その中では、本教示を実施で
きる特定の例示的な実施形態が、例示を目的として示される。これらの実施形態は、当業
者が本教示を実施できるよう十分に詳細に記載されており、また、他の実施形態が使用さ
れてもよく、かつ本教示の範囲から逸脱することなく、変更がなされてもよいことが理解
されるべきである。以下の説明は、したがって、単なる例示である。
きる特定の例示的な実施形態が、例示を目的として示される。これらの実施形態は、当業
者が本教示を実施できるよう十分に詳細に記載されており、また、他の実施形態が使用さ
れてもよく、かつ本教示の範囲から逸脱することなく、変更がなされてもよいことが理解
されるべきである。以下の説明は、したがって、単なる例示である。
図１は、様々な実施形態による、制御システム１８を備えるガスタービンエンジン（Ｇ
Ｔ）１０の概略図を示す。様々な実施形態で、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２
、燃焼器１４、圧縮機１２に駆動連結されたタービン１６、およびコンピュータ制御シス
テムまたはコントローラ１８を備える。入口ダクト２０は、周囲空気を圧縮機１２に導き
、場合によっては、圧縮機１２に水を注入する。入口ダクト２０は、入口ダクト２０を通
って、圧縮機１２の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２１に流入する周囲空気の圧力を下げる
のに役立つ、ダクト、フィルタ、スクリーン、または吸音装置を有することができる。ガ
スタービンエンジン１０からの燃焼ガスは、排気ダクト２２を介して導かれる。排気ダク
ト２２は、吸音材料および排出制御装置を有することができ、ガスタービンエンジン１０
に背圧を誘導する。入口圧力損失および背圧の量は、入口ダクト２０および排気ダクト２
２への構成部品の追加によって、ならびに／あるいは入口ダクト２０および排気ダクト２
２が、それぞれほこりや汚れで目詰まりした結果、時間の経過と共に変化する場合がある
。様々な実施形態で、ガスタービンエンジン１０は、電力を生成する発電機２４を駆動さ
せる。
Ｔ）１０の概略図を示す。様々な実施形態で、ガスタービンエンジン１０は、圧縮機１２
、燃焼器１４、圧縮機１２に駆動連結されたタービン１６、およびコンピュータ制御シス
テムまたはコントローラ１８を備える。入口ダクト２０は、周囲空気を圧縮機１２に導き
、場合によっては、圧縮機１２に水を注入する。入口ダクト２０は、入口ダクト２０を通
って、圧縮機１２の入口ガイドベーン（ＩＧＶ）２１に流入する周囲空気の圧力を下げる
のに役立つ、ダクト、フィルタ、スクリーン、または吸音装置を有することができる。ガ
スタービンエンジン１０からの燃焼ガスは、排気ダクト２２を介して導かれる。排気ダク
ト２２は、吸音材料および排出制御装置を有することができ、ガスタービンエンジン１０
に背圧を誘導する。入口圧力損失および背圧の量は、入口ダクト２０および排気ダクト２
２への構成部品の追加によって、ならびに／あるいは入口ダクト２０および排気ダクト２
２が、それぞれほこりや汚れで目詰まりした結果、時間の経過と共に変化する場合がある
。様々な実施形態で、ガスタービンエンジン１０は、電力を生成する発電機２４を駆動さ
せる。
１組のＧＴを測定、分析、および／または制御する様々な実施形態が説明され、これは
、１つ以上のガスタービンエンジン（ＧＴ）を、例えばフリートで含むことができる。こ
れらの手法は、２つ以上のＧＴと同様に、単一のＧＴに適用されることが理解されよう。
また、本明細書で使用される「組」という用語は、１つ以上を意味することが理解されよ
う。
、１つ以上のガスタービンエンジン（ＧＴ）を、例えばフリートで含むことができる。こ
れらの手法は、２つ以上のＧＴと同様に、単一のＧＴに適用されることが理解されよう。
また、本明細書で使用される「組」という用語は、１つ以上を意味することが理解されよ
う。
様々な実施形態で、複数の制御センサ２６は、ガスタービンエンジン１０の運転中に、
ガスタービンエンジン１０、発電機２４の様々な動作状態、および／または周囲環境を検
出する。多くの場合、複数の冗長制御センサ２６が、同一の動作状態を測定することがで
きる。例えば、冗長温度制御センサ２６のグループは、ガス流（図示せず）がガスタービ
ンエンジン１０を通る、周囲温度、圧縮機吐出温度、タービン排気温度、および／または
他の動作温度を監視することができる。同様に、他の冗長圧力制御センサ２６のグループ
は、ガスタービンエンジン１０の、周囲圧力、圧縮機１２での静的および動的圧力レベル
、タービン１６の排気、および／または他のパラメータを監視することができる。制御セ
ンサ２６は、これに限定されないが、流量センサ、圧力センサ、速度センサ、炎検出セン
サ、バルブ位置センサ、ガイドベーン角度センサ、および／またはガスタービンエンジン
１０の運転中に様々な動作パラメータを感知するために使用できる、他の任意の装置を含
むことができる。
ガスタービンエンジン１０、発電機２４の様々な動作状態、および／または周囲環境を検
出する。多くの場合、複数の冗長制御センサ２６が、同一の動作状態を測定することがで
きる。例えば、冗長温度制御センサ２６のグループは、ガス流（図示せず）がガスタービ
ンエンジン１０を通る、周囲温度、圧縮機吐出温度、タービン排気温度、および／または
他の動作温度を監視することができる。同様に、他の冗長圧力制御センサ２６のグループ
は、ガスタービンエンジン１０の、周囲圧力、圧縮機１２での静的および動的圧力レベル
、タービン１６の排気、および／または他のパラメータを監視することができる。制御セ
ンサ２６は、これに限定されないが、流量センサ、圧力センサ、速度センサ、炎検出セン
サ、バルブ位置センサ、ガイドベーン角度センサ、および／またはガスタービンエンジン
１０の運転中に様々な動作パラメータを感知するために使用できる、他の任意の装置を含
むことができる。
本明細書で使用される「パラメータ」という用語は、ガスタービンエンジン１０内で画
定された位置で、温度、圧力、および／またはガス流等の、ガスタービンエンジン１０の
運転状態を定義するために使用できる特性を指す。一部のパラメータは、測定すなわち感
知されて直接知られ、他のパラメータは、モデルによって計算されることにより、推定さ
れて間接的に知られる。いくつかのパラメータは、最初はユーザがコントローラ１８に入
力してもよい。測定されるか、推定されるか、またはユーザが入力するパラメータは、ガ
スタービンエンジン１０の所与の動作状態を表す。
定された位置で、温度、圧力、および／またはガス流等の、ガスタービンエンジン１０の
運転状態を定義するために使用できる特性を指す。一部のパラメータは、測定すなわち感
知されて直接知られ、他のパラメータは、モデルによって計算されることにより、推定さ
れて間接的に知られる。いくつかのパラメータは、最初はユーザがコントローラ１８に入
力してもよい。測定されるか、推定されるか、またはユーザが入力するパラメータは、ガ
スタービンエンジン１０の所与の動作状態を表す。
燃料制御システム２８は、燃料源（図示せず）から燃焼器１４への燃料流量、第１の燃
料ノズルと第２の燃料ノズル（図示せず）との間で分配される燃料流量 、および燃焼器
１４に流入する二次空気と混合される燃料流量を調節する。燃料制御システム２８はまた
、燃焼器１４で使用する燃料の種類を選択することができる。燃料制御システム２８は、
別のユニットであってもよいし、コントローラ１８の構成部品であってもよい。
料ノズルと第２の燃料ノズル（図示せず）との間で分配される燃料流量 、および燃焼器
１４に流入する二次空気と混合される燃料流量を調節する。燃料制御システム２８はまた
、燃焼器１４で使用する燃料の種類を選択することができる。燃料制御システム２８は、
別のユニットであってもよいし、コントローラ１８の構成部品であってもよい。
コントローラ（制御システム）１８は、少なくとも１つのプロセッサ（図示せず）、お
よび少なくとも１つのメモリ装置（図示せず）を含むコンピュータシステムであってもよ
く、少なくとも部分的に、制御センサ２６の入力、および人間のオペレータからの指示に
基づいて、ガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作を実行する。コントローラは
、例えば、ガスタービンエンジン１０のモデルを含むことができる。コントローラ１８に
よって実行される動作は、動作パラメータの感知またはモデル化、動作境界のモデル化、
動作境界モデルの適用、または燃焼器１４への燃料流量の調節等による、ガスタービンエ
ンジン１０の動作を制御するスケジューリングアルゴリズムの適用を含むことができる。
コントローラ１８は、ガスタービンエンジン１０の動作パラメータを、これに限定するも
のではないが、点火温度等の制御出力を生成するためにガスタービンエンジン１０によっ
て使用される、動作境界モデルまたはスケジューリングアルゴリズムと比較する。コント
ローラ１８によって生成されたコマンドによって、ガスタービンエンジン１０の燃料アク
チュエータ２７は、燃料流量、燃料分配、および／または燃料源と燃焼器１４との間に送
られる燃料の種類を選択的に調節することができる。アクチュエータ２９が、ＩＧＶ２１
の相対位置を調節したり、入口抽気熱を調節したり、あるいはガスタービンエンジン１０
の他の制御設定を作動させたりするように、他のコマンドが生成されてもよい。
よび少なくとも１つのメモリ装置（図示せず）を含むコンピュータシステムであってもよ
く、少なくとも部分的に、制御センサ２６の入力、および人間のオペレータからの指示に
基づいて、ガスタービンエンジン１０の動作を制御する動作を実行する。コントローラは
、例えば、ガスタービンエンジン１０のモデルを含むことができる。コントローラ１８に
よって実行される動作は、動作パラメータの感知またはモデル化、動作境界のモデル化、
動作境界モデルの適用、または燃焼器１４への燃料流量の調節等による、ガスタービンエ
ンジン１０の動作を制御するスケジューリングアルゴリズムの適用を含むことができる。
コントローラ１８は、ガスタービンエンジン１０の動作パラメータを、これに限定するも
のではないが、点火温度等の制御出力を生成するためにガスタービンエンジン１０によっ
て使用される、動作境界モデルまたはスケジューリングアルゴリズムと比較する。コント
ローラ１８によって生成されたコマンドによって、ガスタービンエンジン１０の燃料アク
チュエータ２７は、燃料流量、燃料分配、および／または燃料源と燃焼器１４との間に送
られる燃料の種類を選択的に調節することができる。アクチュエータ２９が、ＩＧＶ２１
の相対位置を調節したり、入口抽気熱を調節したり、あるいはガスタービンエンジン１０
の他の制御設定を作動させたりするように、他のコマンドが生成されてもよい。
動作パラメータは、通常、ガスタービンエンジン１０内で画定された位置、かつ所定の
動作状態での、温度、圧力、ガス流等のガスタービンエンジン１０の動作状態を示してい
る。一部の動作パラメータは、測定すなわち感知されて直接知られ、他の動作パラメータ
は、モデルによって推定されて間接的に知られる。推定またはモデル化された動作パラメ
ータは、推定動作パラメータと言うこともでき、例えば、これに限定されないが、点火温
度および／または排気温度を含んでいてもよい。動作境界モデルは、ガスタービンエンジ
ン１０の１つ以上の物理的境界によって定義することができるので、各境界でのガスター
ビンエンジン１０の最適な状態を表すことができる。また、動作境界のモデルは、他の境
界や動作状態から独立していてもよい。スケジューリングアルゴリズムは、ガスタービン
エンジン１０を所定の範囲内で動作させるために、タービン制御アクチュエータ２７、２
９の設定を決定するために使用することができる。通常、スケジューリングアルゴリズム
は、最悪のシナリオから保護し、かつ所定の動作状態に基づいた、固有の前提を有する。
境界制御は、ガスタービンエンジン１０が好ましい状態で動作するように、コントローラ
１８等のコントローラが、タービン制御アクチュエータ２７、２９を調節できるプロセス
である。
動作状態での、温度、圧力、ガス流等のガスタービンエンジン１０の動作状態を示してい
る。一部の動作パラメータは、測定すなわち感知されて直接知られ、他の動作パラメータ
は、モデルによって推定されて間接的に知られる。推定またはモデル化された動作パラメ
ータは、推定動作パラメータと言うこともでき、例えば、これに限定されないが、点火温
度および／または排気温度を含んでいてもよい。動作境界モデルは、ガスタービンエンジ
ン１０の１つ以上の物理的境界によって定義することができるので、各境界でのガスター
ビンエンジン１０の最適な状態を表すことができる。また、動作境界のモデルは、他の境
界や動作状態から独立していてもよい。スケジューリングアルゴリズムは、ガスタービン
エンジン１０を所定の範囲内で動作させるために、タービン制御アクチュエータ２７、２
９の設定を決定するために使用することができる。通常、スケジューリングアルゴリズム
は、最悪のシナリオから保護し、かつ所定の動作状態に基づいた、固有の前提を有する。
境界制御は、ガスタービンエンジン１０が好ましい状態で動作するように、コントローラ
１８等のコントローラが、タービン制御アクチュエータ２７、２９を調節できるプロセス
である。
図２は、ガスタービンエンジン１０（図１に示す）の動作を制御するために、制御装置
１８（図１に示す）で使用できる、例示的な制御アーキテクチャ２００の概略図を示して
いる。より具体的には、様々な実施形態で、制御アーキテクチャ２００はコントローラ１
８に実装され、モデルベース制御（ＭＢＣ）モジュール５６を含む。ＭＢＣモジュール５
６は、強固で忠実度の高い、ガスタービンエンジン１０の物理モデルである。ＭＢＣモジ
ュール５６は、測定された状態を、入力動作パラメータ４８として受け取る。このような
パラメータ４８は、これに限定されないが、周囲の圧力および温度、燃料の流量および温
度、入口抽気熱、ならびに／または発電機の電力損失を含むことができる。ＭＢＣモジュ
ール５６は、公称点火温度５０（または公称動作状態４２８）を決定するために、入力動
作パラメータ４８をガスタービンのモデルに適用する。ＭＢＣモジュール５６は、本明細
書で説明されるように、制御アーキテクチャ２００、およびガスタービンエンジン１０の
動作を可能にする、任意のプラットフォームで実装することができる。
１８（図１に示す）で使用できる、例示的な制御アーキテクチャ２００の概略図を示して
いる。より具体的には、様々な実施形態で、制御アーキテクチャ２００はコントローラ１
８に実装され、モデルベース制御（ＭＢＣ）モジュール５６を含む。ＭＢＣモジュール５
６は、強固で忠実度の高い、ガスタービンエンジン１０の物理モデルである。ＭＢＣモジ
ュール５６は、測定された状態を、入力動作パラメータ４８として受け取る。このような
パラメータ４８は、これに限定されないが、周囲の圧力および温度、燃料の流量および温
度、入口抽気熱、ならびに／または発電機の電力損失を含むことができる。ＭＢＣモジュ
ール５６は、公称点火温度５０（または公称動作状態４２８）を決定するために、入力動
作パラメータ４８をガスタービンのモデルに適用する。ＭＢＣモジュール５６は、本明細
書で説明されるように、制御アーキテクチャ２００、およびガスタービンエンジン１０の
動作を可能にする、任意のプラットフォームで実装することができる。
また、様々な実施形態で、制御アーキテクチャ２００は、ガスタービンエンジン１０の
特定の動作パラメータを推定する、適応型リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲ
ＥＳ）モジュール５８を含む。例えば、１つの実施形態において、ＡＲＥＳモジュール５
８は、制御アルゴリズムで使用するために制御センサ２６によって生成されたもの等の、
直接感知されていない動作パラメータを推定する。ＡＲＥＳモジュール５８はまた、動作
パラメータを推定し、動作パラメータは、推定された状態と測定された状態とを比較でき
るように測定される。この比較は、ガスタービンエンジン１０の動作を中断することなく
、ＡＲＥＳモジュール５８を自動的に調整するために使用される。
特定の動作パラメータを推定する、適応型リアルタイムエンジンシミュレーション（ＡＲ
ＥＳ）モジュール５８を含む。例えば、１つの実施形態において、ＡＲＥＳモジュール５
８は、制御アルゴリズムで使用するために制御センサ２６によって生成されたもの等の、
直接感知されていない動作パラメータを推定する。ＡＲＥＳモジュール５８はまた、動作
パラメータを推定し、動作パラメータは、推定された状態と測定された状態とを比較でき
るように測定される。この比較は、ガスタービンエンジン１０の動作を中断することなく
、ＡＲＥＳモジュール５８を自動的に調整するために使用される。
ＡＲＥＳモジュール５８は、これに限定されないが、周囲の圧力および温度、圧縮機の
入口ガイドベーンの位置、燃料流量、入口抽気熱流、発電機の電力損失、吸気ダクトおよ
び排気ダクトの圧力損失、ならびに／または圧縮機入口温度等の、入力動作パラメータ４
８を受信する。ＡＲＥＳモジュール５８は、次に、これに限定されないが、排気ガス温度
６２、圧縮機吐出圧力、および／または圧縮機吐出温度等の推定動作パラメータ６０を生
成する。様々な実施形態で、ＡＲＥＳモジュール５８は、例えば、計算された点火温度６
４等の出力を生成するように、ガスタービンモデルに入力される入力動作パラメータ４８
と組み合わせて、推定動作パラメータ６０を使用する。
入口ガイドベーンの位置、燃料流量、入口抽気熱流、発電機の電力損失、吸気ダクトおよ
び排気ダクトの圧力損失、ならびに／または圧縮機入口温度等の、入力動作パラメータ４
８を受信する。ＡＲＥＳモジュール５８は、次に、これに限定されないが、排気ガス温度
６２、圧縮機吐出圧力、および／または圧縮機吐出温度等の推定動作パラメータ６０を生
成する。様々な実施形態で、ＡＲＥＳモジュール５８は、例えば、計算された点火温度６
４等の出力を生成するように、ガスタービンモデルに入力される入力動作パラメータ４８
と組み合わせて、推定動作パラメータ６０を使用する。
様々な実施形態で、コントローラ１８は、計算された点火温度５２を入力として受信す
る。コントローラ１８は、補正係数５４を生成するために、計算された点火温度５２を公
称点火温度５０と比較する、比較器７０を使用する。補正係数５４は、補正された点火温
度６６を生成するために、ＭＢＣモジュール５６で公称点火温度５０を調節するために使
用される。コントローラ１８は、差分値を生成するために、ＡＲＥＳモジュール５８から
の制御出力と、ＭＢＣモジュール５６からの制御出力とを比較する、比較器７４を使用す
る。この差分値は、次に、ＡＲＥＳモジュール５８の制御モデルの調整に継続的に使用す
るためにコントローラ１８に供給される、正規化された補正係数を生成するために、カル
マンフィルタのゲイン行列（図示せず）に入力され、ガスタービンエンジン１０の制御の
向上を容易にする。代替実施形態では、コントローラ１８は、排気温度補正係数６８を入
力として受信する。排気温度補正係数６８は、ＡＲＥＳモジュール５８で、排気温度６２
を調節するために使用することができる。
る。コントローラ１８は、補正係数５４を生成するために、計算された点火温度５２を公
称点火温度５０と比較する、比較器７０を使用する。補正係数５４は、補正された点火温
度６６を生成するために、ＭＢＣモジュール５６で公称点火温度５０を調節するために使
用される。コントローラ１８は、差分値を生成するために、ＡＲＥＳモジュール５８から
の制御出力と、ＭＢＣモジュール５６からの制御出力とを比較する、比較器７４を使用す
る。この差分値は、次に、ＡＲＥＳモジュール５８の制御モデルの調整に継続的に使用す
るためにコントローラ１８に供給される、正規化された補正係数を生成するために、カル
マンフィルタのゲイン行列（図示せず）に入力され、ガスタービンエンジン１０の制御の
向上を容易にする。代替実施形態では、コントローラ１８は、排気温度補正係数６８を入
力として受信する。排気温度補正係数６８は、ＡＲＥＳモジュール５８で、排気温度６２
を調節するために使用することができる。
図３は、コントローラ１８によって使用されるガスタービンエンジンのモデルを使用す
る、図１の統計的に有意な数のガスタービンエンジン１０の、動作状態の確率的シミュレ
ーションのグラフを示す。グラフは、ガスタービンエンジン１０の、点火温度に対する出
力を表す。直線３００は、複数のデータ点３０８の線形回帰モデルである。直線３０２は
、データ点３０８に対応する、９９％の予測区間を表す。また、直線３０４は、ガスター
ビンエンジン１０の公称すなわち設計点火温度５０を表し、直線３０６は、ガスタービン
エンジン１０の公称または設計出力を表す。様々な実施形態で、図３に示す確率的シミュ
レーションは、８０個のユニットの点火温度のおおよその差異を示している。この差異は
、ガスタービンエンジン１０の構成部品の許容誤差、ならびにコントローラ１８および制
御センサ２６の、測定の不確実性に起因する場合がある。
る、図１の統計的に有意な数のガスタービンエンジン１０の、動作状態の確率的シミュレ
ーションのグラフを示す。グラフは、ガスタービンエンジン１０の、点火温度に対する出
力を表す。直線３００は、複数のデータ点３０８の線形回帰モデルである。直線３０２は
、データ点３０８に対応する、９９％の予測区間を表す。また、直線３０４は、ガスター
ビンエンジン１０の公称すなわち設計点火温度５０を表し、直線３０６は、ガスタービン
エンジン１０の公称または設計出力を表す。様々な実施形態で、図３に示す確率的シミュ
レーションは、８０個のユニットの点火温度のおおよその差異を示している。この差異は
、ガスタービンエンジン１０の構成部品の許容誤差、ならびにコントローラ１８および制
御センサ２６の、測定の不確実性に起因する場合がある。
本明細書で説明されるのは、点火温度および／または排気温度等の、実際のガスタービ
ンエンジン１０の運転状態のばらつきの削減を容易にする、ガスタービンエンジン１０を
調整するための手法であり、これによって、ガスタービンエンジン１０の出力、排出、お
よび寿命のばらつきを削減する。本明細書で説明される確率制御の手法は、取り付け中お
よび様々な時期に、ガスタービンエンジン１０を調整するための個別のプロセスとして実
施されてもよく、あるいはガスタービンエンジン１０の運転中に、所定の間隔で定期的に
、かつ／あるいは連続的に実行するために、コントローラ１８内で実施されてもよい。前
述したように、点火温度は推定パラメータなので、これらの手法では、ガスタービンの点
火温度を直接測定しない。しかしながら、これらの確率制御の手法では、ガスタービンエ
ンジン１０の点火温度の有力な指標である、直接測定されたパラメータを取得することが
でき、ガスタービンエンジン１０の点火温度に対する制御を向上させることができる。
ンエンジン１０の運転状態のばらつきの削減を容易にする、ガスタービンエンジン１０を
調整するための手法であり、これによって、ガスタービンエンジン１０の出力、排出、お
よび寿命のばらつきを削減する。本明細書で説明される確率制御の手法は、取り付け中お
よび様々な時期に、ガスタービンエンジン１０を調整するための個別のプロセスとして実
施されてもよく、あるいはガスタービンエンジン１０の運転中に、所定の間隔で定期的に
、かつ／あるいは連続的に実行するために、コントローラ１８内で実施されてもよい。前
述したように、点火温度は推定パラメータなので、これらの手法では、ガスタービンの点
火温度を直接測定しない。しかしながら、これらの確率制御の手法では、ガスタービンエ
ンジン１０の点火温度の有力な指標である、直接測定されたパラメータを取得することが
でき、ガスタービンエンジン１０の点火温度に対する制御を向上させることができる。
図４は、様々な実施形態によって行われる方法を示すフロー図である。本明細書で説明
されるように、この方法は、少なくとも１つのコンピュータ装置を使用して行う（実行す
る）ことができ、コンピュータプログラム製品（例えば、非一時的なコンピュータプログ
ラム製品）として実装されるか、あるいは以下のプロセスを含む。
されるように、この方法は、少なくとも１つのコンピュータ装置を使用して行う（実行す
る）ことができ、コンピュータプログラム製品（例えば、非一時的なコンピュータプログ
ラム製品）として実装されるか、あるいは以下のプロセスを含む。
プロセスＰ１：各ＧＴ（１０）について測定された周囲状態に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴ１０に、ベース負荷レベル（例えば目標表示点火温度）を命令する。本明細書に記載されるように、（目標指示点火温度での）ベース負荷は、燃料流量および測定された周囲状態での排出量に関連する。本明細書にさらに記載されるように、１組のＧＴの各ＧＴ１０に対するベース負荷レベルの命令に応答して、各ＧＴ１０は、公称燃料流量（Ｐ５０燃料流量）または公称排出量（Ｐ５０ＮＯＸ）のうちの少なくとも１つに到達しない。様々な実施形態によれば、１組のＧＴの各ＧＴ１０に、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致するように調節することを命令するプロセスにより、各ＧＴ１０の実排出量を、公称排出量と一致させることなく、公称排出量に近づけるように動かす。
プロセスＰ２：１組のＧＴの各ＧＴ１０に、それぞれの燃料流量を公称燃料流量と一致
するように調節することを命令し、その後、各ＧＴ１０の実排出量を測定する。様々な実
施形態において、プロセスＰ２は、各ＧＴ１０のそれぞれの測定された実排出量と、公称
排出量との差を、各ＧＴ１０の周囲状態の値における、各燃料流量と公称燃料流量との差
に変換することをさらに含むことができる。
するように調節することを命令し、その後、各ＧＴ１０の実排出量を測定する。様々な実
施形態において、プロセスＰ２は、各ＧＴ１０のそれぞれの測定された実排出量と、公称
排出量との差を、各ＧＴ１０の周囲状態の値における、各燃料流量と公称燃料流量との差
に変換することをさらに含むことができる。
プロセスＰ３：それぞれの測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との差に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴ１０の動作状態を調節する。様々な実施形態による、各ＧＴ１０の動作状態を調節するプロセスは、各ＧＴ１０の燃料流量が、各公称燃料流量に接近して到達するように、それぞれの燃料流量と公称燃料流量との差の固定割合によって１組のＧＴの各ＧＴ１０の動作状態を調節することを含む。様々な実施形態による、それぞれの燃料流量と公称燃料流量との差の固定割合によって、１組のＧＴの各ＧＴ１０の動作状態を調節することによって、各ＧＴ１０は、各ＧＴ１０の公称燃料流量／公称排出量特性に直交する、燃料流量対排出量をプロットするグラフ空間の直線上に整列する。
図５〜図７は、（ＧＴ１０と同様の）１組の（複数の）ＧＴを表す例示的なデータセッ
トに対して、燃料流量対排出量（ＮＯX）のグラフを介した、図４で説明されたプロセスのグラフを示す。図５〜図６に示されている全てのデータ点は、表示点火温度での燃料流量対排出量（ＮＯX）を表し、ここで「表示」点火温度とは、ＧＴ１０のコントローラによって表示されている通りの、あるいは出力された通りの点火温度である。すなわち、「表示」点火温度は、必ずしも実点火温度ではない（本明細書で説明されるように、正確に測定することができない）が、その代わりに、ＧＴ１０のコントローラ（および関連する装置）によって推定された点火温度である。
トに対して、燃料流量対排出量（ＮＯX）のグラフを介した、図４で説明されたプロセスのグラフを示す。図５〜図６に示されている全てのデータ点は、表示点火温度での燃料流量対排出量（ＮＯX）を表し、ここで「表示」点火温度とは、ＧＴ１０のコントローラによって表示されている通りの、あるいは出力された通りの点火温度である。すなわち、「表示」点火温度は、必ずしも実点火温度ではない（本明細書で説明されるように、正確に測定することができない）が、その代わりに、ＧＴ１０のコントローラ（および関連する装置）によって推定された点火温度である。
例えば図５の例に示されているように、直線ＧＬの中心点は、１組のＧＴの平均点火温
度（Ｔ４）の関数である。平均燃焼温度（Ｔ３．９）は、平均点火温度の関数であり、平
均点火温度よりも高い。本明細書に記載されているが、平均点火温度が上昇するにつれて
平均燃焼温度も上昇し、これは、直線ＧＬが、直線ＲＬに直交したまま、より大きい燃料
流量／ＮＯX値の方へ移動することを意味し、これは、ベース負荷における、組になっている平均ＧＴの燃料流量／ＮＯX特性を定義する。ＢＬと標識された２本の直線は、直線ＧＬの境界を示し、平均線ＲＬから２つのシグマ（Σ）までの、１組のＧＴの中の統計的なばらつきを定義する。本発明者は、直線ＢＬは、直線ＲＬに直交する所与の直線に沿って測定されたときに、実点火温度（Ｔ４）で、直線ＲＬから＋／−１０度の範囲を表すことを、経験的テストを通じて発見した。図６は、ＲＬ（燃料流量／ＮＯX特性）および直線ＢＬに直交する直線に沿って、ＧＴのフリートの異なる例示的な燃料流量／ＮＯX値での、平均Ｔ４（点火温度）の指標を追加した、図５のグラフを示す。この例で、平均Ｔ４（Ｂ）および平均Ｔ４（Ｐ）はそれぞれ、Ｔ４＝華氏２，４１０度、およびＴ４＝華氏２，４３０度での例示的なフリートを示す。図６はまた、点火温度（Ｔ４）の「掃引」、または燃料流量／ＮＯX特性線に直交するばらつきに沿った、単一のＧＴの一例である、直線ＰＬを示している。ＰＬは、燃料流量／ＮＯXが、変化する点火温度（Ｔ４）によってどのように変化するかを示している。
度（Ｔ４）の関数である。平均燃焼温度（Ｔ３．９）は、平均点火温度の関数であり、平
均点火温度よりも高い。本明細書に記載されているが、平均点火温度が上昇するにつれて
平均燃焼温度も上昇し、これは、直線ＧＬが、直線ＲＬに直交したまま、より大きい燃料
流量／ＮＯX値の方へ移動することを意味し、これは、ベース負荷における、組になっている平均ＧＴの燃料流量／ＮＯX特性を定義する。ＢＬと標識された２本の直線は、直線ＧＬの境界を示し、平均線ＲＬから２つのシグマ（Σ）までの、１組のＧＴの中の統計的なばらつきを定義する。本発明者は、直線ＢＬは、直線ＲＬに直交する所与の直線に沿って測定されたときに、実点火温度（Ｔ４）で、直線ＲＬから＋／−１０度の範囲を表すことを、経験的テストを通じて発見した。図６は、ＲＬ（燃料流量／ＮＯX特性）および直線ＢＬに直交する直線に沿って、ＧＴのフリートの異なる例示的な燃料流量／ＮＯX値での、平均Ｔ４（点火温度）の指標を追加した、図５のグラフを示す。この例で、平均Ｔ４（Ｂ）および平均Ｔ４（Ｐ）はそれぞれ、Ｔ４＝華氏２，４１０度、およびＴ４＝華氏２，４３０度での例示的なフリートを示す。図６はまた、点火温度（Ｔ４）の「掃引」、または燃料流量／ＮＯX特性線に直交するばらつきに沿った、単一のＧＴの一例である、直線ＰＬを示している。ＰＬは、燃料流量／ＮＯXが、変化する点火温度（Ｔ４）によってどのように変化するかを示している。
図７は、プロセスＰ３（図４）の三次元のグラフを示しており、すなわち、それぞれの測定された実排出量と周囲状態における公称排出量との差に基づいて、１組のＧＴの各ＧＴ１０の動作状態を調節する。つまり、図７に示すように、点火温度（Ｔ４）空間を横切るＧＬ（図５〜図６）の面で画定されたＧＬ面は、１組のＧＴが点火温度（Ｔ４）空間で動作するモデルを示す。つまり、１組のＧＴの各ＧＴについて、実点火温度（Ｔ４）を直接測定することはできないが、ＧＬ面は、１組のＧＴの中の、ＧＴの点火温度の最も正確なモデルを表す。様々な実施形態によれば、プロセスＰ３は、各ＧＴのそれぞれの測定された実排出量（ＮＯＸ値）と、公称（平均）排出量（ＮＯＸ値）との差に基づいて、各ＧＴの動作状態を調節することを含む。つまり、様々な実施形態によれば、各ＧＴの動作状態は、燃料流量／ＮＯＸ値が、二次元空間内のＧＬ（図５〜図６）、および三次元空間内のＧＬ面（図７）と交差するように調節される。公称（Ｐ５０）燃料流量／ＮＯＸ直線と、ＧＬ面との交点は、望ましい平均実点火温度（Ｐ４）の最も正確なモデルを表し、このＧＬ面に接近するように各ＧＴ１０を調整することによって、フリート全体の点火温度のばらつきを削減し、フリートの寿命を延ばす。
ＧＬ（およびＧＬ面）は、ガスタービンの設計および構築による特性であり、燃料流量
／ＮＯX空間では、その中心は、フリートの特定の型のＧＴ１０の、Ｐ５０燃料流量とＰ５０ＮＯXとの交点にある。二次元空間でのＧＬの長さ（例えば、図５〜図６のＢＬ同士の間の空間）は、所与の型のＧＴのＧＴ―ＧＴハードウェアのばらつき（例えば、２つの機械の同一仕様での製造における物理的な差異）によって定義される。ＧＴ１０の燃料流量／ＮＯX値を、ＧＬ（およびＧＬ面）と一致させるために、ＧＴ１０の運転状態を変更することによって、実点火温度（Ｔ４）のばらつきが最小化される。
／ＮＯX空間では、その中心は、フリートの特定の型のＧＴ１０の、Ｐ５０燃料流量とＰ５０ＮＯXとの交点にある。二次元空間でのＧＬの長さ（例えば、図５〜図６のＢＬ同士の間の空間）は、所与の型のＧＴのＧＴ―ＧＴハードウェアのばらつき（例えば、２つの機械の同一仕様での製造における物理的な差異）によって定義される。ＧＴ１０の燃料流量／ＮＯX値を、ＧＬ（およびＧＬ面）と一致させるために、ＧＴ１０の運転状態を変更することによって、実点火温度（Ｔ４）のばらつきが最小化される。
図８は、少なくとも一つのコンピュータ装置８１４を介してＧＴ１０に連結されたコン
トローラ（制御システム１８）を示す、例示的な環境８０２を示す。本明細書で説明する
ように、制御システム１８は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）の制御に使用される、任意
の従来の制御システムの構成部品を含むことができる。例えば、制御システム１８は、（
複数の）ＧＴ１０の１つ以上の構成部品を作動させるための、電気的および／または電気
機械的構成部品を含むことができる。制御システム１８は、プロセッサ、メモリ、入出力
バス等の、従来のコンピュータの従属部品を含むことができる。制御システム１８は、（
例えば、プログラムされた）外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピュータ装置８
１４）からの動作状態に基づいて機能を行うように構成する（例えばプログラムする）こ
とができ、かつ／あるいは（複数の）ＧＴ１０のパラメータに基づいて、予めプログラム
された（エンコードされた）命令を含むことができる。
トローラ（制御システム１８）を示す、例示的な環境８０２を示す。本明細書で説明する
ように、制御システム１８は、ガスタービンエンジン（ＧＴ）の制御に使用される、任意
の従来の制御システムの構成部品を含むことができる。例えば、制御システム１８は、（
複数の）ＧＴ１０の１つ以上の構成部品を作動させるための、電気的および／または電気
機械的構成部品を含むことができる。制御システム１８は、プロセッサ、メモリ、入出力
バス等の、従来のコンピュータの従属部品を含むことができる。制御システム１８は、（
例えば、プログラムされた）外部ソース（例えば、少なくとも１つのコンピュータ装置８
１４）からの動作状態に基づいて機能を行うように構成する（例えばプログラムする）こ
とができ、かつ／あるいは（複数の）ＧＴ１０のパラメータに基づいて、予めプログラム
された（エンコードされた）命令を含むことができる。
システム８０２はまた、制御システム１８、および（複数の）ＧＴ１０に、（例えば配
線で、および／または無線で）接続された、少なくとも１つのコンピュータ装置８１４を
含むことができる。本明細書で説明されるように、様々な実施形態で、コンピュータ装置
８１４は、流量計、温度センサ等の従来の複数のセンサを介して、（複数の）ＧＴ１０に
動作可能に接続されている。コンピュータ装置８１４は、例えば従来の配線および／また
は無線手段を介して、制御システム１８に通信可能に接続することができる。様々な実施
形態によれば、制御システム１８は、動作中に（複数の）ＧＴ１０を監視するように構成
される。
線で、および／または無線で）接続された、少なくとも１つのコンピュータ装置８１４を
含むことができる。本明細書で説明されるように、様々な実施形態で、コンピュータ装置
８１４は、流量計、温度センサ等の従来の複数のセンサを介して、（複数の）ＧＴ１０に
動作可能に接続されている。コンピュータ装置８１４は、例えば従来の配線および／また
は無線手段を介して、制御システム１８に通信可能に接続することができる。様々な実施
形態によれば、制御システム１８は、動作中に（複数の）ＧＴ１０を監視するように構成
される。
また、コンピュータ装置８１４は、ユーザ８３６と通信することが示されている。例え
ば、ユーザ８３６は、プログラマまたはオペレータであってもよい。これらの構成要素と
コンピュータ装置８１４との間の相互作用については、本出願の他の箇所で説明されてい
る。
ば、ユーザ８３６は、プログラマまたはオペレータであってもよい。これらの構成要素と
コンピュータ装置８１４との間の相互作用については、本出願の他の箇所で説明されてい
る。
本明細書で述べたように、本明細書に記載されるプロセスの１つ以上は、例えば、本明
細書に記載されているようなコンピュータ装置８１４等の、少なくとも１つのコンピュー
タ装置によって行うことができる。場合によっては、これらのプロセスの１つ以上は、コ
ンピュータに実装される方法に従って行うことができる。さらに他の実施形態では、これ
らのプロセスの１つ以上は、少なくとも１つのコンピュータ装置（例えばコンピュータ装
置８１４）でコンピュータプログラムコード（例えば、制御システム１８）を実行するこ
とによって行うことができ、少なくとも１つのコンピュータ装置に、例えば、本明細書に
記載の手法に従って、少なくとも１つのＧＴ１０を調整するプロセスを行わせる。
細書に記載されているようなコンピュータ装置８１４等の、少なくとも１つのコンピュー
タ装置によって行うことができる。場合によっては、これらのプロセスの１つ以上は、コ
ンピュータに実装される方法に従って行うことができる。さらに他の実施形態では、これ
らのプロセスの１つ以上は、少なくとも１つのコンピュータ装置（例えばコンピュータ装
置８１４）でコンピュータプログラムコード（例えば、制御システム１８）を実行するこ
とによって行うことができ、少なくとも１つのコンピュータ装置に、例えば、本明細書に
記載の手法に従って、少なくとも１つのＧＴ１０を調整するプロセスを行わせる。
さらに詳細には、コンピュータ装置８１４は、処理構成部品１２２（例えば１つ以上の
プロセッサ）、記憶構成部品１２４（例えば記憶階層）、入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品１２
６（例えば１つ以上のＩ／Ｏインターフェースおよび／または装置）、ならびに通信経路
１２８を含むことが示されている。１つの実施形態において、処理構成部品１２２は、記
憶構成部品１２４に少なくとも部分的に具体化された、制御システム１８等のプログラム
コードを実行する。処理構成部品１２２は、プログラムコードを実行しながらデータを処
理することができ、これによって、さらなる処理のために、記憶構成部品１２４および／
またはＩ／Ｏ構成部品１２６に対して、データの読み取りおよび／または書き込みを行う
ことができる。経路１２８は、コンピュータ装置８１４の各構成部品間の通信リンクを提
供する。Ｉ／Ｏ構成部品１２６は、ユーザ１３６がコンピュータ装置８１４と対話するこ
とを可能にする、１つ以上の人による入出力装置または記憶装置、ならびに／あるいは、
ユーザ８３６および／またはＣＳ１３８が、各種の通信リンクを使用して、コンピュータ
装置８１４と通信することを可能にする、１つ以上の通信装置を備えることができる。こ
の点で、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、１組のインターフェース（例えば（複数
の）グラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェー
ス等）を管理することができ、これは、人および／またはシステムの、制御システム１８
との対話を可能にする。
プロセッサ）、記憶構成部品１２４（例えば記憶階層）、入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品１２
６（例えば１つ以上のＩ／Ｏインターフェースおよび／または装置）、ならびに通信経路
１２８を含むことが示されている。１つの実施形態において、処理構成部品１２２は、記
憶構成部品１２４に少なくとも部分的に具体化された、制御システム１８等のプログラム
コードを実行する。処理構成部品１２２は、プログラムコードを実行しながらデータを処
理することができ、これによって、さらなる処理のために、記憶構成部品１２４および／
またはＩ／Ｏ構成部品１２６に対して、データの読み取りおよび／または書き込みを行う
ことができる。経路１２８は、コンピュータ装置８１４の各構成部品間の通信リンクを提
供する。Ｉ／Ｏ構成部品１２６は、ユーザ１３６がコンピュータ装置８１４と対話するこ
とを可能にする、１つ以上の人による入出力装置または記憶装置、ならびに／あるいは、
ユーザ８３６および／またはＣＳ１３８が、各種の通信リンクを使用して、コンピュータ
装置８１４と通信することを可能にする、１つ以上の通信装置を備えることができる。こ
の点で、ＣＣプラント負荷監視システム１６は、１組のインターフェース（例えば（複数
の）グラフィカルユーザインターフェース、アプリケーションプログラムインターフェー
ス等）を管理することができ、これは、人および／またはシステムの、制御システム１８
との対話を可能にする。
いずれにせよ、コンピュータ装置８１４は、インストールされたプログラムコードを実
行可能な、１つ以上の汎用コンピュータ製品（例えばコンピュータ装置）を備えることが
できる。本明細書で用いられる「プログラムコード」とは、情報処理能力を有するコンピ
ュータ装置に、直接的に、または以下に記載したことを任意に組み合わせた後に、特定の
機能を実行させる、任意の言語、コード、または表記での任意の命令の集合を意味するこ
とが理解されよう。（ａ）別の言語、コード、または表記への変換。（ｂ）異なる材料形
式での再生産。および／または、（ｃ）圧縮。この点で、ＣＣプラント負荷監視システム
１６は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組
み合わせとして具体化することができる。いずれにせよ、本明細書の様々な実施形態によ
れば、コンピュータ装置８１４の技術的効果は、少なくとも１つのＧＴ１０を調整するこ
とである。
行可能な、１つ以上の汎用コンピュータ製品（例えばコンピュータ装置）を備えることが
できる。本明細書で用いられる「プログラムコード」とは、情報処理能力を有するコンピ
ュータ装置に、直接的に、または以下に記載したことを任意に組み合わせた後に、特定の
機能を実行させる、任意の言語、コード、または表記での任意の命令の集合を意味するこ
とが理解されよう。（ａ）別の言語、コード、または表記への変換。（ｂ）異なる材料形
式での再生産。および／または、（ｃ）圧縮。この点で、ＣＣプラント負荷監視システム
１６は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組
み合わせとして具体化することができる。いずれにせよ、本明細書の様々な実施形態によ
れば、コンピュータ装置８１４の技術的効果は、少なくとも１つのＧＴ１０を調整するこ
とである。
また、制御システムは、１組のモジュール１３２を使用して実装することができる。こ
の場合、モジュール１３２は、コンピュータ装置８１４が、制御システム１８によって使
用される一連のタスクを実行することを可能にし、制御システム１８の他の部分とは別に
、個別に開発および／または実装することができる。制御システム１８は、特定用途の機
械／ハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む、モジュール１３２を備えることが
できる。いずれにせよ、２つ以上のモジュールおよび／またはシステムは、それぞれのハ
ードウェアおよび／またはソフトウェアの、一部／全てを共有できることが理解されよう
。また、本明細書に記載されている機能の一部は実装されない場合があり、あるいは、コ
ンピュータ装置８１４の一部として、付加的な機能が含まれ得ることが理解されよう。
の場合、モジュール１３２は、コンピュータ装置８１４が、制御システム１８によって使
用される一連のタスクを実行することを可能にし、制御システム１８の他の部分とは別に
、個別に開発および／または実装することができる。制御システム１８は、特定用途の機
械／ハードウェアおよび／またはソフトウェアを含む、モジュール１３２を備えることが
できる。いずれにせよ、２つ以上のモジュールおよび／またはシステムは、それぞれのハ
ードウェアおよび／またはソフトウェアの、一部／全てを共有できることが理解されよう
。また、本明細書に記載されている機能の一部は実装されない場合があり、あるいは、コ
ンピュータ装置８１４の一部として、付加的な機能が含まれ得ることが理解されよう。
コンピュータ装置８１４が複数のコンピュータ装置を含むときは、それぞれのコンピュ
ータ装置が、具体化された制御システム１８の一部のみ（例えば、１つ以上のモジュール
１３２）を有していてもよい。しかしながら、コンピュータ装置８１４および制御システ
ム１８は、本明細書に記載のプロセスを行うことができる、種々の考えられる同等のコン
ピュータシステムの、単に代表的なものであることが理解されよう。この点で、他の実施
形態では、コンピュータ装置８１４および制御システム１８によって提供される機能は、
１つ以上のコンピュータ装置によって、少なくとも部分的に実装されてもよく、これは、
プログラムコードを有するかまたは有していない、一般的な、および／または特定の目的
のハードウェアの任意の組み合わせを含む。各実施形態で、ハードウェアおよびプログラ
ムコードが含まれている場合は、それぞれ、標準的な技術およびプログラミング技術を用
いて作成することができる。
ータ装置が、具体化された制御システム１８の一部のみ（例えば、１つ以上のモジュール
１３２）を有していてもよい。しかしながら、コンピュータ装置８１４および制御システ
ム１８は、本明細書に記載のプロセスを行うことができる、種々の考えられる同等のコン
ピュータシステムの、単に代表的なものであることが理解されよう。この点で、他の実施
形態では、コンピュータ装置８１４および制御システム１８によって提供される機能は、
１つ以上のコンピュータ装置によって、少なくとも部分的に実装されてもよく、これは、
プログラムコードを有するかまたは有していない、一般的な、および／または特定の目的
のハードウェアの任意の組み合わせを含む。各実施形態で、ハードウェアおよびプログラ
ムコードが含まれている場合は、それぞれ、標準的な技術およびプログラミング技術を用
いて作成することができる。
いずれにせよ、コンピュータ装置８１４が複数のコンピュータ装置を含むときは、コン
ピュータ装置は、任意の種類の通信リンクを介して通信することができる。また、コンピ
ュータ装置８１４は、本明細書に記載のプロセスを実行しながら、各種の通信リンクを使
用して、１つ以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合に
おいても、通信リンクは、各種の有線および／または無線リンクの任意の組み合わせを含
み、１種以上のネットワークの任意の組み合わせを含み、ならびに／あるいは各種の送信
技術およびプロトコルの任意の組み合わせを使用することができる。
ピュータ装置は、任意の種類の通信リンクを介して通信することができる。また、コンピ
ュータ装置８１４は、本明細書に記載のプロセスを実行しながら、各種の通信リンクを使
用して、１つ以上の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれの場合に
おいても、通信リンクは、各種の有線および／または無線リンクの任意の組み合わせを含
み、１種以上のネットワークの任意の組み合わせを含み、ならびに／あるいは各種の送信
技術およびプロトコルの任意の組み合わせを使用することができる。
本明細書で説明されるように、制御システム１８は、コンピュータ装置８１４が、少な
くとも１つのＧＴ１０を制御および／または調整できるようにする。制御システム１８は
、本明細書に記載の１つ以上の動作を実行するためのロジックを含むことができる。１つ
の実施形態において、制御システム１８は、上述の機能を行うためのロジックを含むこと
ができる。構造的には、このロジックは、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂ
ｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用
途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、その他本明細書に記載する機能を実施することが可能な、
特定用途の機械構造等の、種々の形態をとることができる。ロジックは、ソフトウェアお
よび／またはハードウェア等の、様々な形態をとることができる。しかしながら、例示の
目的のために、そこに含まれる制御装置１８およびロジックは、本明細書では特定用途の
機械として説明される。この説明から分かるように、このロジックは、上述の機能のそれ
ぞれを含むものとして示されているが、添付の特許請求の範囲に記載されているように、
本発明の教示によれば、全ての機能が必要なわけではない。
くとも１つのＧＴ１０を制御および／または調整できるようにする。制御システム１８は
、本明細書に記載の１つ以上の動作を実行するためのロジックを含むことができる。１つ
の実施形態において、制御システム１８は、上述の機能を行うためのロジックを含むこと
ができる。構造的には、このロジックは、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂ
ｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ）、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、特定用
途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、その他本明細書に記載する機能を実施することが可能な、
特定用途の機械構造等の、種々の形態をとることができる。ロジックは、ソフトウェアお
よび／またはハードウェア等の、様々な形態をとることができる。しかしながら、例示の
目的のために、そこに含まれる制御装置１８およびロジックは、本明細書では特定用途の
機械として説明される。この説明から分かるように、このロジックは、上述の機能のそれ
ぞれを含むものとして示されているが、添付の特許請求の範囲に記載されているように、
本発明の教示によれば、全ての機能が必要なわけではない。
様々な実施形態で、制御システム１８は、本明細書で説明されるように、１つ以上のＧ
Ｔ１０の動作パラメータを監視するように構成することができる。また、制御システム１
８は、本明細書で説明される制御および／または調整機能を達成するために、これらの動
作パラメータを修正するよう、１つ以上のＧＴ１０に命令するように構成される。
Ｔ１０の動作パラメータを監視するように構成することができる。また、制御システム１
８は、本明細書で説明される制御および／または調整機能を達成するために、これらの動
作パラメータを修正するよう、１つ以上のＧＴ１０に命令するように構成される。
様々な実施形態によれば、本明細書に図示され説明されているフロー図において、示さ
れていない他のプロセスを実行できること、およびプロセスの順序は並べ替えてもよいこ
とが理解されよう。また、中間のプロセスは、１つ以上の説明されているプロセス同士の
間で行われてもよい。本明細書で図示され説明されるプロセスのフローは、様々な実施形
態を限定するものと解釈されるべきではない。
れていない他のプロセスを実行できること、およびプロセスの順序は並べ替えてもよいこ
とが理解されよう。また、中間のプロセスは、１つ以上の説明されているプロセス同士の
間で行われてもよい。本明細書で図示され説明されるプロセスのフローは、様々な実施形
態を限定するものと解釈されるべきではない。
いずれの場合も、例えば制御システム１８を含む、本発明の様々な実施形態の技術的効
果は、本明細書に記載されているように、１つ以上のＧＴ１０を制御および／または調整
することである。
果は、本明細書に記載されているように、１つ以上のＧＴ１０を制御および／または調整
することである。
様々な実施形態において、互いに「連結される」と説明した構成部品は、１つ以上の境
界面に沿って結合することができる。いくつかの実施形態では、このような境界面は、別
個の構成部品間の結合部を含んでいてもよく、それ以外の場合は、このような境界面は、
強固かつ／または一体的に形成された相互連結を含んでいてもよい。すなわち、場合によ
っては、互いに「連結」されている構成部品は、単一の連続した部材を画定するように同
時に形成されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、このような連結された構成部
品は別の部材として形成することができ、その後で、知られている方法（締結、超音波溶
接、接着等）を介して結合されてもよい。
界面に沿って結合することができる。いくつかの実施形態では、このような境界面は、別
個の構成部品間の結合部を含んでいてもよく、それ以外の場合は、このような境界面は、
強固かつ／または一体的に形成された相互連結を含んでいてもよい。すなわち、場合によ
っては、互いに「連結」されている構成部品は、単一の連続した部材を画定するように同
時に形成されてもよい。しかしながら、他の実施形態では、このような連結された構成部
品は別の部材として形成することができ、その後で、知られている方法（締結、超音波溶
接、接着等）を介して結合されてもよい。
部品または層が、他の部品または層の「上に」置かれたり、これらと「係合」したり、
これらに「結合」または「連結」されたと言うときは、直接的に別の部品または層の上に
置かれ、係合し、結合または連結されるか、あるいは介在する部品または層が存在する場
合がある。これとは対照的に、部品が他の部品または層の「直接上に」置かれたり、これ
らと「直接係合」したり、「直接結合」または「直接連結」されたと言うときは、介在す
る部品または層が存在しない場合がある。部品間の関係を説明するために使用される他の
言葉（「〜の間」と「直接〜の間に」、「隣接する」と「直接隣接する」等）は、同様に
解釈されるべきである。本明細書で使用する「および／または（ならびに／あるいは）、
（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の、いずれ
かの組み合わせ、および全ての組み合わせを含む。
これらに「結合」または「連結」されたと言うときは、直接的に別の部品または層の上に
置かれ、係合し、結合または連結されるか、あるいは介在する部品または層が存在する場
合がある。これとは対照的に、部品が他の部品または層の「直接上に」置かれたり、これ
らと「直接係合」したり、「直接結合」または「直接連結」されたと言うときは、介在す
る部品または層が存在しない場合がある。部品間の関係を説明するために使用される他の
言葉（「〜の間」と「直接〜の間に」、「隣接する」と「直接隣接する」等）は、同様に
解釈されるべきである。本明細書で使用する「および／または（ならびに／あるいは）、
（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つ以上の、いずれ
かの組み合わせ、および全ての組み合わせを含む。
本明細書で使用される用語は、単に特定の実施形態を説明するためのものであり、開示
を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、
「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈で特に明記しない限り、複数形も含むことを意図し
ている。また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」
という用語は、本明細書で使用されるときは、記載された特徴、整数、ステップ、動作、
部品、および／または構成要素が存在することを明記するものであるが、１つ以上の他の
特徴、整数、ステップ、動作、部品、構成要素、および／またはグループの存在または追
加を除外するものではないことが理解されよう。
を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形の「ａ」、
「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈で特に明記しない限り、複数形も含むことを意図し
ている。また、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓおよび／またはｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」
という用語は、本明細書で使用されるときは、記載された特徴、整数、ステップ、動作、
部品、および／または構成要素が存在することを明記するものであるが、１つ以上の他の
特徴、整数、ステップ、動作、部品、構成要素、および／またはグループの存在または追
加を除外するものではないことが理解されよう。
ここに記載された説明は、最良の態様を含む本発明を開示するため、また、任意の装置
またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、
当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は
、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。このような他
の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、または特許請求の範
囲の文言とごくわずかしか異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲内で
あることが意図される。
またはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み合わせられた方法の実行を含み、
当業者が本発明を実施できるようにするために例を用いる。本発明の特許性のある範囲は
、特許請求の範囲によって定義され、当業者が思いつく他の例を含み得る。このような他
の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、または特許請求の範
囲の文言とごくわずかしか異ならない同等の構成要素を含む場合は、特許請求の範囲内で
あることが意図される。
１０ ガスタービンエンジン（ＧＴ）
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン、ＣＣプラント負荷監視システム
１８ コントローラ、制御システム、制御装置
２０ ダクト、入口ダクト
２１ 入口ガイドベーン（ＩＧＶ）
２２ 排気ダクト
２４ 発電機
２６ 制御センサ、冗長制御センサ、冗長温度制御センサ、温度制御センサ
２７ タービン制御アクチュエータ、燃料アクチュエータ
２８ 燃料制御システム
２９ タービン制御アクチュエータ、アクチュエータ
４８ 入力動作パラメータ、パラメータ
５０ 公称点火温度、設計点火温度
５２ 点火温度
５４ 補正係数
５６ ＭＢＣモジュール、制御ＭＢＣモジュール
５８ ＡＲＥＳモジュール、エンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール
６０ 動作パラメータ
６２ 排気ガス温度、排気温度
６４、６６ 点火温度
６８ 入力排気温度補正係数、排気温度補正係数
７０、７４ 比較器
１２２ 処理構成部品
１２４ 記憶構成部品
１２６ Ｉ／Ｏ構成部品、入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品
１２８ 経路、通信経路
１３２ モジュール
１３６ ユーザ
１３８ ＣＳ
２００ 制御アーキテクチャ
３００、３０２、３０４、３０６ 直線
３０８ データ点
４２８ 公称動作状態
８０２ 例示的な環境、システム
８１４ コンピュータ装置
８３６ ユーザ
Ｂ、Ｐ 平均Ｔ４
Ｔ４ 点火温度
ＢＬ、ＰＬ、ＲＬ 直線
ＧＬ 直線（図５、図６）
ＧＬ 面（図７）
１２ 圧縮機
１４ 燃焼器
１６ タービン、ＣＣプラント負荷監視システム
１８ コントローラ、制御システム、制御装置
２０ ダクト、入口ダクト
２１ 入口ガイドベーン（ＩＧＶ）
２２ 排気ダクト
２４ 発電機
２６ 制御センサ、冗長制御センサ、冗長温度制御センサ、温度制御センサ
２７ タービン制御アクチュエータ、燃料アクチュエータ
２８ 燃料制御システム
２９ タービン制御アクチュエータ、アクチュエータ
４８ 入力動作パラメータ、パラメータ
５０ 公称点火温度、設計点火温度
５２ 点火温度
５４ 補正係数
５６ ＭＢＣモジュール、制御ＭＢＣモジュール
５８ ＡＲＥＳモジュール、エンジンシミュレーション（ＡＲＥＳ）モジュール
６０ 動作パラメータ
６２ 排気ガス温度、排気温度
６４、６６ 点火温度
６８ 入力排気温度補正係数、排気温度補正係数
７０、７４ 比較器
１２２ 処理構成部品
１２４ 記憶構成部品
１２６ Ｉ／Ｏ構成部品、入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品
１２８ 経路、通信経路
１３２ モジュール
１３６ ユーザ
１３８ ＣＳ
２００ 制御アーキテクチャ
３００、３０２、３０４、３０６ 直線
３０８ データ点
４２８ 公称動作状態
８０２ 例示的な環境、システム
８１４ コンピュータ装置
８３６ ユーザ
Ｂ、Ｐ 平均Ｔ４
Ｔ４ 点火温度
ＢＬ、ＰＬ、ＲＬ 直線
ＧＬ 直線（図５、図６）
ＧＬ 面（図７）
Claims (10)
- コンピュータシステムであって、当該コンピュータシステムが、
少なくとも１つのコントローラ（１８）を有する少なくとも１つのコンピュータ装置（８１４）であって、燃料流量パラメータ及びＮＯｘ排出量パラメータに基づいて、複数のガスタービンからなる組の各ガスタービン（１０）を調整するように構成された少なくとも１つのコンピュータ装置（８１４）
を備えており、前記少なくとも１つのコンピュータ装置（８１４）が、
前記組の各ガスタービン（１０）に対して、それぞれの測定された周囲状態に基づいて、それぞれのベース負荷レベルを命令し、
前記組の各ガスタービン（１０）に、前記組の各ガスタービンの燃料流量パラメータのそれぞれの実測値が前記組の燃料流量パラメータの公称値と一致するように調節することを命令し、その後、前記組の各ガスタービン（１０）のＮＯｘ排出量パラメータのそれぞれの実測値を測定し、
前記組の各ガスタービンについてＮＯｘ排出量パラメータのそれぞれの実測値とそれぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値との差に基づいて、前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータの調節を実行する
ように構成されており、前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータの調節は、燃料流量パラメータ／ＮＯｘ排出量パラメータをプロットしたグラフ空間の第１の直線（ＧＬ）上に前記組の各ガスタービン（１０）を整列させ、前記第１の直線（ＧＬ）が、前記グラフ空間における特性線（ＲＬ）に直交し、前記特性線（ＲＬ）が、前記組の各ガスタービンのそれぞれのベース負荷レベルで燃料流量パラメータ／ＮＯｘ排出量パラメータをプロットしたときの前記組の複数のガスタービンすべての平均特性線である、コンピュータシステム。 - 前記それぞれのベース負荷レベルが、前記燃料流量パラメータのベース負荷値及び前記それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータのベース負荷値に関連している、請求項１に記載のコンピュータシステム。
- 前記組の各ガスタービン（１０）に対するそれぞれのベース負荷レベルの命令に応答して、前記組の各ガスタービン（１０）が、前記組の燃料流量パラメータの公称値又は前記それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値のうちの少なくとも１つに到達しない、請求項１又は請求項２に記載のコンピュータシステム。
- 前記少なくとも１つのコンピュータ装置（８１４）が、前記組の各ガスタービン（１０）についてＮＯｘ排出量パラメータのそれぞれの実測値とそれぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値との差を、前記組の各ガスタービン（１０）について前記第１の直線に沿った燃料流量パラメータのそれぞれの値と前記組の燃料流量パラメータの公称値との差に変換するようにさらに構成されている、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のコンピュータシステム。
- 前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータの調節が、前記組の各ガスタービン（１０）の燃料流量パラメータが前記第１の直線に沿って燃料流量パラメータの公称値に接近して到達するように、前記第１の直線に沿った燃料流量パラメータのそれぞれの値と前記組の燃料流量パラメータの公称値との差の割合によって、前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータを調節することを含む、請求項４に記載のコンピュータシステム。
- 前記組の各ガスタービン（１０）に、前記組の各ガスタービンの燃料流量パラメータのそれぞれの実測値が前記組の燃料流量パラメータの公称値と一致するように調節することを命令することが、前記組の各ガスタービン（１０）のＮＯｘ排出量パラメータを、それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値と一致させることなく、それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値に近づくように動かす、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のコンピュータシステム。
- 少なくとも１つのコントローラ（１８）を有する少なくとも１つのコンピュータ装置（８１４）を用いて実行される、燃料流量パラメータ及びＮＯｘ排出量パラメータに基づいて、複数のガスタービンからなる組の各ガスタービン（１０）を調整するための、コンピュータに実装された方法であって、当該方法が、
前記組の各ガスタービン（１０）に対して、それぞれの測定された周囲状態に基づいて、それぞれのベース負荷レベルを命令するステップと、
前記組の各ガスタービン（１０）に、前記組の各ガスタービンの燃料流量パラメータのそれぞれの実測値が前記組の燃料流量パラメータの公称値と一致するように調節することを命令し、その後、前記組の各ガスタービン（１０）のＮＯｘ排出量パラメータの実測値を測定するステップと、
前記組の各ガスタービンについてＮＯｘ排出量パラメータのそれぞれの実測値とそれぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値との差に基づいて、前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータを調節するステップと
を含んでおり、前記組の各ガスタービン（１０）のそれぞれの動作パラメータを調節するステップが、燃料流量パラメータ／ＮＯｘ排出量パラメータをプロットしたグラフ空間の第１の直線（ＧＬ）上に前記組の各ガスタービン（１０）を整列させ、前記第１の直線（ＧＬ）が、前記グラフ空間における特性線（ＲＬ）に直交し、前記特性線（ＲＬ）が、前記組の各ガスタービンのそれぞれのベース負荷レベルで燃料流量パラメータ／ＮＯｘ排出量パラメータをプロットしたときの前記組の複数のガスタービンすべての平均特性線である、方法。 - 前記それぞれのベース負荷レベルが、前記燃料流量パラメータのベース負荷値及び前記それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータのベース負荷値に関連する、請求項７に記載の方法。
- 前記組の各ガスタービン（１０）に対するそれぞれのベース負荷レベルの命令に応答して、前記組の各ガスタービン（１０）が、前記組の燃料流量パラメータの公称値又は前記それぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値のうちの少なくとも１つに到達しない、請求項８に記載の方法。
- 前記組の各ガスタービン（１０）についてそれぞれのＮＯｘ排出量パラメータの実測値とそれぞれの測定された周囲状態でのＮＯｘ排出量パラメータの公称値との差を、前記組の各ガスタービン（１０）について前記第１の直線に沿った燃料流量パラメータのそれぞれの値と前記組の燃料流量パラメータの公称値との差に変換するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
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|---|---|---|---|
| US14/686,126 US9599029B2 (en) | 2015-04-14 | 2015-04-14 | Application of probabilistic control in gas turbine tuning for fuel flow-emissions parameters, related control systems, computer program products and methods |
| US14/686,126 | 2015-04-14 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016200147A JP2016200147A (ja) | 2016-12-01 |
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ID=55806138
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|---|---|
| US (1) | US9599029B2 (ja) |
| EP (1) | EP3081787B1 (ja) |
| JP (1) | JP6754213B2 (ja) |
| CN (1) | CN106050435B (ja) |
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