JPH0783073A - ガスタービン設備の起動計画作成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排出ＮＯｘ濃度についての規制値を守れ、且
つガスタービン装置の起動時間の短い起動計画を作成す
る。 【構成】 ガスタービン装置の起動パターンを初期設定
する初期起動パターン設定部２１と、起動パターンに応
じて大気放出される排ガス中のＮＯｘ濃度を予測するＮ
Ｏｘ濃度予測部２４と、予測されたＮＯｘ濃度の変化傾
向からＮＯｘ濃度の規制値に対する評価量とＮＯｘ濃度
の観点から起動時間が短いか長いかを示す評価量とを抽
出する評価量抽出部２５と、ＮＯｘ濃度評価量と起動時
間評価量とから起動パターンが適切なものであるか否か
を判定する判定部２６と、起動パターンが適切でないと
判定されると、ＮＯｘ濃度評価量と起動時間評価量とか
ら補正量を求める補正量設定部２７と、この補正量で起
動パターンを補正する起動パターン補正部２７とを備え
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、排出ＮＯｘ濃度につい
ての規制値を守りながらガスタービン装置を起動させる
ための起動パターンを作成する起動計画作成方法、及び
これを実行する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービン設備は、例えば、図
１０に示すように、ガスタービン装置１と、ガスタービ
ン装置１を制御するガスタービン制御システム２と、ガ
スタービン装置１からの排ガス中に含まれるＮＯｘを取
り除く脱硝装置４と、脱硝装置４を制御する脱硝制御シ
ステム５とを有して構成されている。ガスタービン装置
１０は、図１１に示すように、一般的には、空気を圧縮
する圧縮機１１と、圧縮空気により燃料Ｆを燃焼させる
燃焼器１２と、燃焼器１２に供給する燃料量を調節する
燃料流量調節弁１３と、燃焼器１２からの燃焼ガスで駆
動するガスタービン１４と、ガスタービン１４の駆動で
駆動する発電機１５とを有して構成されている。ガスタ
ービン装置１を起動する場合、まず、起動前の停止期間
（以下、停止時間と呼ぶ）に応じて一義的に定まる起動
計画を運転員が作成する。ガスタービン制御システム２
は、この起動計画に基づいて、これを実行するための燃
料量の目標値Ｇ_Fを求めて、この値Ｇ_Fをガスタービン装
置１に与えている。即ち、ガスタービン制御システム２
０は、起動計画であるガスタービンの昇速と負荷（ここ
では、発電機１５の出力のこと）上昇の時間的目標パタ
ーンを作成し、これを実行するためにガスタービン１４
の速度信号Ｎと負荷信号Ｌをフィードバックし、必要と
なる燃料量の目標値Ｇ_Fを決定している。

【０００３】一方、脱硝制御システム５は、ガスタービ
ン装置１からの排ガスの流量信号Ｇ_G、温度信号Ｔ_G、Ｎ
Ｏｘ濃度信号Ｐ₁、及び脱硝装置４の出口における排気
ガスＮＯｘ濃度信号Ｐ₂を取り込み、脱硝装置４でのＮ
Ｏｘ還元効率が所定値以上となるように還元反応式に基
づいてアンモニア注入量の目標値Ｇ_NH3を決定してい
る。また、脱硝制御システム５は、脱硝装置４における
脱硝効率が排ガス温度に大きく依存するため、排ガス温
度が所定値に達した後にアンモニアを注入するように脱
硝装置４を制御している。そして、最終的に大気に放出
されるＮＯｘ濃度は、所定時間内（例えば一時間）の移
動平均値が規制値以下となるように管理される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ガスタ
ービン設備からのＮＯｘ排出値は下記のような複雑なプ
ロセスを経た後に決まるため、上記従来技術によるガス
タービン装置の起動時間は、不確定要素に対する余裕を
加味するため必要以上に長くなりがちであるという問題
点がある。

【０００５】まず、図４に示すように、ガスタービンか
ら排出されるＮＯｘ濃度Ｐ₁および排ガス温度Ｔ_Gはガス
タービン装置の起動パターン応じて複雑に変化する。さ
らに、脱硝装置出口ＮＯｘ濃度Ｐ₂は、アンモニア注入
後直に低下せず、アンモニアの拡散に必要な移動時間の
後に脱硝効果が現われて徐々に変化する。このため、前
述のように、所定時間内の移動平均値で管理される大気
放出ＮＯｘ濃度Ｐ_２ａは、その最大値が確実に規制値以
下となるようなガスタービンの昇速と負荷上昇の目標パ
ターンを作成しようとすると、上記複雑なプロセス特性
ゆえ、十分なマージンが必要になっている。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_２ａを規制
値以下に保ちつつ、最短時間でガスタービンを起動させ
る起動計画の作成方法、及びこれを実行する装置を提供
することを目的とする。

【０００７】なお、関連する従来技術としては、図１０
を用いて説明したものの他に、特開昭６１−１３５９０
７号公報に記載されているもののように、複数の発電プ
ラントを有する場合、排出ＮＯｘ濃度が規制値を超えな
いよう各プラントの起動順序を指定するものや、特開昭
６１−１０４１０７号公報に記載されているもののよう
に、起動計画に応じて発電プラントを起動させることが
できるか否かを排出ＮＯｘ濃度の観点から判断するもの
等がある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
のガスタービン設備の起動計画作成装置は、ガスタービ
ン装置の起動パターンを初期設定する起動パターン初期
設定手段と、該起動パターンに応じて、ガスタービンか
ら排気され、大気に放出される排気ガス中のＮＯｘ濃度
を予測するＮＯｘ濃度予測手段と、前記起動パターンに
よって規定される起動時間（ガスタービン昇速開始から
ガスタービン装置が目標負荷を出力できるようになるま
での時間）中の前記ＮＯｘ濃度の変化傾向から、ＮＯｘ
濃度の規制値に対する評価量（以下、ＮＯｘ濃度評価量
とする。）とＮＯｘ濃度の観点から起動時間が短いか長
いかを示す評価量（以下、起動時間評価量とする。）と
を抽出する評価量抽出手段と、前記ＮＯｘ濃度評価量と
前記起動時間評価量とから、前記起動パターンが適切な
ものであるか否かを判定する判定手段と、該判定手段に
より前記起動パターンが適切でないと判定されると、前
記ＮＯｘ濃度評価量と前記起動時間評価量とから、該起
動パターンに対する補正量を求める補正量設定手段と、
該補正量設定手段により定められた前記補正量で、前記
起動パターンを補正する起動パターン補正手段とを備
え、 前記判定手段により前記起動パターンが適切であると判
定される迄、前記ＮＯｘ濃度予測手段、前記評価量抽出
手段、前記判定手段、前記補正量設定手段、前記補正手
段は、それぞれ、該起動パターンに対して、ＮＯｘ濃度
予測、各評価量の抽出、判定、補正量設定、補正を実行
することを特徴とするものである。

【０００９】ここで、前記ＮＯｘ濃度評価量は、前記起
動時間中における前記ＮＯｘ濃度の移動平均の最大値で
あり、前記起動時間評価量は、前記ＮＯｘ濃度の移動平
均の最大値を示す時刻であることが好ましい。また、前
記補正量又は該補正量で補正された前記起動パターンを
表示する表示手段を前記起動計画作成装置に設けるよう
にしてもよい。

【００１０】

【作用】起動パターン初期設定手段により、起動パター
ンが初期設定される。この起動パターンは、装置自体が
予め準備してあったものであっても、運転員が入力した
ものであってもよい。ＮＯｘ濃度予測手段は、初期設定
された起動パターンに従って、ガスタービン装置を運転
した場合に大気に放出されるＮＯｘ濃度を予測する。こ
の場合、ガスタービン装置の下流に、ガスタービンから
の排気ガス中のＮＯｘを取り除く脱硝装置があるときに
は、ガスタービンからの排気ガス中のＮＯｘ濃度を予測
し、その後、このＮＯｘ濃度に基づき、脱硝装置を通過
して大気に放出される排ガス中のＮＯｘ濃度を予測す
る。

【００１１】評価量抽出手段は、起動パターンによって
規定される起動時間中の前記ＮＯｘ濃度の変化傾向か
ら、ＮＯｘ濃度の規制値に対する評価量（ＮＯｘ濃度評
価量）とＮＯｘ濃度の観点から起動時間が短いか長いか
を示す評価量（起動時間評価量）とを抽出する。判定手
段は、これら評価量に基づいて、起動パターンが適切な
ものであるか否かを判定する。ここで、起動パターンが
適切なものであるためには、この起動パターンを実行す
ると、ＮＯｘ濃度が規制値以下に収まり且つ起動時間が
比較的短くなる必要がある。判定手段により、起動パタ
ーンが適切でないと判定されると、補正量設定手段がＮ
Ｏｘ濃度評価量と起動時間評価量とから起動パターンに
対する補正量を求め、補正手段がこの補正量で起動パタ
ーンを補正する。以上の動作、即ち、起動パターンに対
する、ＮＯｘ濃度予測、各評価量の抽出、判定、補正量
設定、補正は、判定手段により起動パターンが適切であ
ると判定される迄繰り返される。

【００１２】このように、本発明では、単にＮＯｘ濃度
が規制値内に収まるか否かのみならず、ＮＯｘ濃度の観
点から起動時間が短いか長いかを考慮して、起動パター
ンを作成しているので、大気放出ＮＯｘ濃度を規制値以
下に保ちつつ、短時間でガスタービン装置を起動させる
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る一実施例について説明す
る。図１は、本実施例のガスタービン設備の基本構成を
示している。本実施例のガスタービン設備は、従来のガ
スタービン設備（図１０に示す。）にガスタービン装置
１の最適起動計画を作成する最適起動計画システム７を
追加されたものでる。ここで、ガスタービン装置１、脱
硝装置４および脱硝制御システム５は従来技術と同じも
のである。また、ガスタービン制御システム６は、上位
の最適起動計画システム７から渡される最適起動パラメ
ータであるｔ_1OPTとｔ_2OPTとで規定される起動スケジュ
ールを実行するためのガスタービン１４の燃料量の目標
値Ｇ_Fを生成する。

【００１４】次に、上記の最適起動パラメータｔ_1OPTと
ｔ_2OPTの意味を説明する。ここで、ガスタービン装置１
の起動パターンは、図４に示すように、速度保持時間ｔ
₁と負荷上昇時間ｔ₂との２つのパラメータで定義される
とする。即ち、速度保持の前後でのガスタービン昇速率
は一定とする。これら速度保持時間ｔ₁及び負荷上昇時
間ｔ₂の最適値が、それぞれ、最適起動パラメータｔ
_1OPT、ｔ_2OPTである。

【００１５】この最適起動パラメータｔ_1OPTとｔ_2OPTを
求めるのが最適起動計画システム７である。最適起動計
画システム７は、図２に示すように、まず、初期起動パ
ターン設定部２１において、ガスタービン装置１の初期
起動パターンを規定するｔ₁₀とｔ₂₀（上記ｔ₁とｔ₂に対
応するもので、これらの値の初期値である。）をガスタ
ービン１４の停止時間の関数として出力する。ここで、
初期起動パターン設定部２１が出力する初期起動パラメ
ータｔ₁₀，ｔ₂₀は、初期起動パターン設定部２１自身に
予め記憶されていたものであっても、また、運転員が後
述するキーボード等を用いてシステム７内に入力したも
のであってもよい。ｔ₁₀とｔ₂₀は、そのままｔ₁とｔ₂の
値としてＮＯｘ濃度予測部２４に渡たされる。ＮＯｘ濃
度予測部２４は、このｔ₁とｔ₂の値によって規定される
起動パターンに対応して、全起動過程（タービン昇速開
始から目的の負荷に達するまで）にわたる大気放出ＮＯ
ｘ濃度Ｐ_2aを予測する。

【００１６】ここで、ＮＯｘ濃度予測部２４における大
気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2a手順に関して、図３を用いて説明
する。ＮＯｘ濃度予測部２４は、同図に示すように、ガ
スタービン装置モデル３０と、脱硝装置モデル３４と、
脱硝制御システムモデル４０とを有している。ガスター
ビン装置モデル３０では、予め準備されている関数Ｔ
（ｔ₁，ｔ₂）３１，Ｇ（ｔ₁，ｔ₂，Ｔ_G）３２，Ｔ
（ｔ₁，ｔ₂，Ｔ_G，Ｇ_G）を用いて、起動パラメータに応
じた、ガスタービン装置１の出口（＝脱硝装置の入口）
排ガスの温度Ｔ_G、ガス流量Ｇ_G、並びにＮＯｘ濃度Ｐ₁
を推定する。

【００１７】脱硝制御システムモデル４０では、これら
の値Ｐ₁，Ｔ_G，Ｇ_G、最終的に求められた大気放出ＮＯ
ｘ濃度Ｐ_2a（移動平均値）、大気放出ＮＯｘ濃度規制値
Ｐ_2R等を用いて、脱硝装置４に対するアンモニア注入量
の指示値Ｇ_NH3を推定する。具体的には、まず、減算器
４１で、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aと大気放出ＮＯｘ濃度
規制値Ｐ_2Rとの偏差を求め、この偏差をＰＩ制御量変換
部４２でＰＩ制御の制御量（アンモニア注入量Ｇ_NH3B）
に変換する。また、ＮＯｘ濃度予測部２４で推定された
ＮＯｘ濃度Ｐ₁とガス流量Ｇ_Gとを乗算器４３で掛け合わ
せて、ガスタービン装置１の出口排ガス中のＮＯｘ量Ｘ
を求め、これに対して必要なアンモニア注入量Ｇ_NH3Aを
関数ｆ（Ｘ）４４を用いて求める。そして、このアンモ
ニア注入量Ｇ_NH3AとＰＩ制御量変換部４２で求められた
アンモニア注入量Ｇ_NH3Bとが、加算器４５で加算された
後、この加算された値Ｇ_NH3Cに脱硝能率Ｋが乗算器４６
で掛けられて、アンモニア注入量の指示値Ｇ_NH3が推定
される。

【００１８】脱硝装置モデル３４では、ガスタービン装
置１の出口排ガスのＮＯｘ濃度Ｐ₁、排ガス温度Ｔ_G、ガ
ス流量Ｇ_G、および脱硝制御システムモデル４０で求め
られたアンモニア注入量の指示値の推定値Ｇ_NH3を用い
て、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ₂を推定する。具体的には、
まず、推定された排ガス温度Ｔ_Gから脱硝能率Ｋに影響
を与える触媒温度Ｔ_Cを一次遅れ関数（1/(1+T₁S)）３６
を用いて求める。ところで、一次遅れ関数（1/(1+T
₁S)）３６の時定数Ｔ₁は、排ガス流量Ｇ_Gに影響を受け
る。そこで、関数ｆ（Ｇ_G）３５を用いて排ガス流量Ｇ_G
に応じた時定数Ｔ₁を求め、この時定数Ｔ₁で定められる
一次遅れ関数（1/(1+T₁S)）３６で、触媒温度Ｔ_Cを求め
る。この触媒温度Ｔ_Cは、予め準備されている関数ｆ
（Ｔ_C）３７により脱硝能率Ｋに変換される。大気放出
ＮＯｘ濃度Ｐ₂は、アンモニアが注入されると、従来技
術で述べたように、直ちに低下するのではなく、一定の
時間遅れがある。そこで、脱硝制御システムモデル４０
で求められたアンモニア注入量の指示値の推定値Ｇ_NH3
に対する脱硝率αを一次遅れ関数（K/(1+T₂S)）３８を
用いて求める。この際、一次遅れ関数（K/(1+T₂S)）３
８のゲインとして、脱硝能率Ｋが用いられる。このよう
に求められた脱硝率αとガスタービン装置１の出口排ガ
スのＮＯｘ濃度Ｐ₁とから、大気放出ＮＯｘ濃度演算部
３９において、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ₂が推定される。

【００１９】脱硝装置モデル３４で推定された大気放出
ＮＯｘ濃度Ｐ₂は、移動平均演算部４９で、例えば、１
時間当たりの移動平均に変換され、この値が評価量抽出
部２５（図２に示す。）に出力される。

【００２０】評価量抽出部２５は、図４に示すように、
大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ₂の曲線から、予測した大気放出
ＮＯｘ濃度Ｐ_2aの最大値が現われる時刻ｔ_Mと大気放出
ＮＯｘ濃度の規制値Ｒに対する余裕値Ｍ_P2aとを評価量
として抽出する。なお、同図において、時刻ｔ_Fは、ガ
スタービン１４の負荷が増加してきて、燃焼器１２が拡
散燃焼から予混合燃焼に切り替わった時刻である。一般
的に、燃料Ｆと空気Ａとをそれぞれ別のノズルから噴出
して、燃料Ｆを燃焼させる拡散燃焼では、燃焼領域にお
いて、局所的に空気量に対する燃料量が多い箇所が形成
されるため、ＮＯｘ濃度は高くなってしまう。これに対
して、予混合燃焼では、予め燃料Ｆと空気Ａとを混合さ
せて、この混合気体を燃焼させるので、拡散燃焼で見ら
れるようなＮＯｘ濃度増加という現象を防ぐことができ
る一方で、燃焼安定性が劣っている。このため、近年に
おいては、起動時等の負荷の小さい場合には、拡散燃焼
のみを行い、負荷が大きい場合には、拡散燃焼と共に予
混合燃焼を行い、ＮＯｘの低減を図っている。従って、
本実施例の燃焼器１２のように、拡散燃焼及び予混合燃
焼を行う燃焼器では、時刻ｔ_Fで拡散燃焼から予混合燃
焼に切り替わると、ガスタービン出口ＮＯｘ濃度Ｐ₁が
この時点ｔ_Fで急激に低下する。

【００２１】次に、最適起動パターン判定部２６におい
て、初期起動パラメータで規定される起動パターンの最
適性を判定する。ここで、起動パターンの最適性とは、
大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aを規制値Ｒ以下に保ちつつ、大
気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aの最大値が現われる時刻ｔ_Mがで
きるかぎりタービン昇速開始時刻ｔ₀に近い（（ｔ_F−ｔ
_M）が大きい）、すなわち最短時間でガスタービン装置
１を起動できることである。ここで、最適起動パターン
判定部２６は、初期起動パラメータで規定される起動パ
ターンが最適ではないと判定したとする。この場合、起
動パターン補正量設定部２７で、起動パラメータの補正
量Δｔ₁，Δｔ₂を決定する。この補正量Δｔ₁，Δｔ
₂は、本実施例においてはファジィ推論により求めるの
であるが、そのために用いる調整ルールやメンバーシッ
プ関数は、知識ベース２８に記憶されている。

【００２２】ファジィ推論による補正量Δｔ₁，Δｔ₂の
求め方について、以下に説明する。知識ベース２８に
は、図６に示すように、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aの評価
量（t_F-t_M），Ｍ_P2aに対する定性的な度合いを示す条件
部メンバーシップ関数５２，５３と、この定性的な度合
いに対する補正量Δｔ₁，Δｔ₂を示す結論部メンバーシ
ップ関数５４，５５と、図５に示すように、条件部メン
バーシップ関数５２，５３と結論部メンバーシップ関数
５４，５５とを結び付けるための調整ルール５１とが記
憶されている。なお、図６において、評価量（ｔ_F−
ｔ_M）は、ガスタービン排ガスのＮＯｘ濃度Ｐ₁が急激に
変化する時刻ｔ_Fと予測した大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aの
最大値が現われる時刻ｔ_Mとの時間差を示し、評価量Ｍ
_P2aは、前記のように予測した大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2a
の最大値の規制値Ｒに対する余裕値を示している。ま
た、同図におけるＰ、Ｚ０、Ｎは、それぞれ、Positiv
e、Zero、Negativeを意味するメンバーシップ関数に付
けられた名称で、ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ、ＮＳ、ＮＭ、ＮＢ
は、それぞれ、Positive Big、Positive Medium、Posit
ive Small、Negative Small、Negative Medium、Negati
ve Bigを意味するメンバーシップ関数に付けられた名称
である。

【００２３】例えば、図７に示すように、評価量抽出部
２５で抽出された評価量（ｔ_F−ｔ_M）の値がｔ_X（＞
０、ＮＯｘ濃度の観点から起動時間が短いことを意味し
ている。）で、評価量Ｍ_P2aの値がｍ_X（＜０、ＮＯｘ濃
度が規制値Ｒを超えていることを意味している。）であ
ったとする。この場合、ｔ_Xに対する定性的な度合い
は、条件部メンバーシップ関数５２のＰ関数ではａとい
う値になり、条件部メンバーシップ関数５２のＺＯ関数
ではｃという値になる。また、ｍ_Xに対する定性的な度
合いは、条件部メンバーシップ関数５３のＮ関数でｂ
（ａ＞ｂ＞ｃ）という値になる。これら定性的な度合い
ａ，ｂ，ｃを結論部メンバーシップ関数５４，５５に適
用するために、調整ルール５１を参照する。調整ルール
５１には、「（ｔ_F−ｔ_M）の値ｔ_Xに対してＰ関数が適
用され、且つＭ_P2aの値ｍ_Xに対してＮ関数が適用された
場合には、補正量Δｔ₁を定めるための結論部メンバー
シップ関数５４ではＰＢ関数を適用する」旨が規定され
ているため、度合いａと度合いｂとのうちで、小さい方
のｂに関して、結論部メンバーシップ関数５４のＰＢ関
数に対する重み（同図中の斜線部分）を求める。また、
調整ルール５１には、「（ｔ_F−ｔ_M）の値ｔ_Xに対して
ＺＯ関数が適用され、且つＭ_P2aの値ｍ_Xに対してＮ関数
が適用された場合には、補正量Δｔ₁を定めるための結
論部メンバーシップ関数５４ではＰＭ関数を適用する」
旨が規定されているため、度合いｃと度合いｂとのうち
で、小さい方のｃに関して、結論部メンバーシップ関数
５４のＰＭ関数に対する重み（同図中の斜線部分）を求
める。そして、各重みの和集合を求めて、この和集合の
重心Ｇ_Δt1を補正量Δｔ₁（＞０）とする。同様に、補
正量Δｔ₂に関しても、調整ルール５１に従って、度合
いｂに関して結論部メンバーシップ関数５５のＰＳ関数
に対する重み（同図中の斜線部分）を求め、度合いｃに
関して結論部メンバーシップ関数５５のＰＭ関数に対す
る重み（同図中の斜線部分）を求めて、各重みの和集合
の重心Ｇ_Δt2を補正量Δｔ₂（＞０）とする。

【００２４】すなわち、以上のように、評価量（ｔ_F−
ｔ_M）の値がｔ_Xのように、評価量（ｔ_F−ｔ_M）が正の値
で比較的大きな値（起動時間が比較的短い。）で、且
つ、評価量Ｍ_P2aの値がｍ_Xのように、評価量Ｍ_P2aの値
が負の値で比較的大きな値（ＮＯｘ濃度が規制値Ｒを比
較的大きく超えている。）である場合には、起動時間が
多少長くなっても、ＮＯｘ濃度が規制値以下になるよう
に、起動パラメータｔ₁，ｔ₂を長くすべく、補正量Δｔ
₁，Δｔ₂は、いずれも正の値になる。

【００２５】また、逆に、評価量（ｔ_F−ｔ_M）の値が負
の値で比較的大きな値（起動時間が比較的長い。）で、
且つ、評価量Ｍ_P2aの値が正の値で比較的大きな値（Ｎ
Ｏｘ濃度が規制値Ｒに対して十分な余裕がある。）であ
る場合には、ＮＯｘ濃度が多少増加しても、起動時間が
短くなるように、起動パラメータｔ₁，ｔ₂を短くすべ
く、補正量Δｔ₁，Δｔ₂は、いずれも負の値になる。

【００２６】以上のように求められた補正量Δｔ₁，Δ
ｔ₂は、それぞれ起動パターン補正部２２，２３に出力
され、そこで、先に設定された起動パターンのパラメー
タｔ₁₀，ｔ₂₀に加算される。補正量Δｔ₁，Δｔ₂が加算
されて補正された起動パラメータｔ₁，ｔ₂は、再び、Ｎ
Ｏｘ濃度予測部２４に渡たされて、起動パラメータ
ｔ₁，ｔ₂によって規制される起動パターンを実行した場
合に、大気放出される排ガス中のＮＯｘ濃度が予測され
る。そして、評価量の抽出、起動パターンの最適性の判
定、当該起動パターンが最適でなければ、再度、起動パ
ターンの補正が行われる。すなわち、起動パターンが最
適であると判定される迄、起動パターンの補正等が繰り
返して実行される。最適起動パターン判定部２６におい
て、起動パラメータで規定される起動パターンが最適で
あると判定されると、最適起動パラメータ出力部２９か
ら、最適であると判定された起動パターンの起動パラメ
ータｔ₁，ｔ₂が最適起動パラメータｔ_1OPT，ｔ_2OPTとし
て、ガスタービン制御システム６に出力される。

【００２７】ガスタービン制御システム６は、最適起動
パラメータｔ_1OPT，ｔ_2OPTで規制される起動パターンを
実行できる燃料量の目標値Ｇ_Fを決定して、この値Ｇ_Fを
燃料流量調節弁１３に出力する。この結果、ガスタービ
ン装置１は、最適起動パラメータｔ_1OPT，ｔ_2OPTで規制
される起動パターンで起動する。

【００２８】図８は、最適起動計画システム７のハード
ウェアー的構成を示している。本実施例の最適起動計画
システム７は、最適起動計画システム本体７０と、表示
装置（ＣＲＴ）８１と、キーボード８２と、ハードディ
スク装置８３と、フロッピーディスク装置８４とを有し
て構成されている。最適起動計画システム本体７０は、
各種演算を実行するＣＰＵ７１と、各種演算を実行する
ためのプログラムやデータ等が記憶されているＲＯＭ７
２及びＲＡＭ７３と、ガスタービン制御システム６との
データ交換を行うためのＩ／Ｏ７４と、表示装置８１を
制御する表示装置コントローラ７７と、キーボード８２
を制御するキーボードコントローラ７６と、ハードディ
スク装置８３を制御するハードディスクコントローラ７
７と、フロッピーディスク装置８４を制御するフロッピ
ーディスクコントローラ７８とを有している。図２に示
す最適起動計画システム７の諸機能は、ＣＰＵ７１がＲ
ＯＭ７２等に記憶されているプログラムを実行すること
で達成される。また、ＮＯｘ濃度規制値Ｐ_2Rの設定入力
や、前述した初期起動パラメータｔ₁₀，ｔ_２０の設定入
力は、キーボード８２によって行われる。また、表示装
置８１には、最適であると判定された起動パターン及び
この起動パターンの起動パラメータと共に、この起動パ
ターンを作成する過程で求められた補正量等が表示され
る。

【００２９】図９は、最適起動計画システム７により順
次作成された起動パターンと、これら起動パターンを実
行した場合に大気放出される排ガス中のＮＯｘ濃度との
関係を示している。例えば、初期起動パラメータ
ｔ_１０，ｔ₂₀で規定される初期起動パターンに対し
て、起動時間ｔ_C1は比較的短いものの、ＮＯｘ濃度が規
制値Ｒを比較的大きく超えてしまうと予測される場合に
は、前述したように、起動時間が多少長くなっても、Ｎ
Ｏｘ濃度が規制値以下になるように、初期起動パラメー
タが補正される。次に、補正された起動パターンに
対して、ＮＯｘ濃度は規制値Ｒに対して十分な余裕が生
まれたものの、逆に起動時間ｔ_C2が長くなり過ぎると予
測される場合には、同じく前述したように、ＮＯｘ濃度
が多少増加しても、起動時間が短くなるように起動パラ
メータが補正される。そして、補正によって最終的に
得られた起動パターンでは、起動時間ｔ_C3が起動パタ
ーンのときよりも僅かに長くなるものの、比較的短
く、且つＮＯｘ濃度を規制値Ｒ以下に抑えることができ
る。

【００３０】以上のように、本実施例では、大気放出Ｎ
Ｏｘ濃度を規制値以下に抑えつつ、ガスタービン装置１
の起動時間を短くすることができる。この結果、ガスタ
ービン起動時間の大幅な短縮により、設備の稼働率を向
上させることができると共に、運転員の拘束時間を短く
することができる。また、ガスタービン起動過程でアン
モニアを必要以上に注入する必要が無くなるため、アン
モニアの消費量を最小にでき、運用経費を削減できる。
さらに、ＮＯｘ濃度を規制値以下に抑えることができる
と共に、過剰分のアンモニアが大気中にリークしなくな
るため、環境適合性を向上させることができる。

【００３１】以上、本発明の実施例の説明では、簡単の
ためにガスタービン装置１の形式に関して、最も基本的
な形式を示したが、１軸型でも多軸型でも、あるいは再
熱型でも非再熱型でも、さらには発電用でも機械駆動用
でも、本発明はその本質を曲げることなく適用可能なこ
とは明らかである。また、ガスタービンの起動パターン
を規定するパラメータについても、本実施例ではｔ₁と
ｔ₂の２つに限定して説明したが、パラメータの数を増
やして更にきめ細かな起動パターンとする場合でも、本
発明の基本的な構成を何ら変えることなく適用可能なこ
とは明らかである。さらに、大気放出ＮＯｘ濃度Ｐ_2aの
特徴量としてＭ_P2aとｔ_F−ｔ_Mとを抽出して、この特徴
量を利用しているが、必ずしもこれらにこだわる必要は
なく、例えば、Ｍ_P2aの代りにＰ_2aの絶対値を用いた
り、ｔ_Fの代りに他の代表時刻を選定しても本発明の本
質を何ら変えるものではない。また、ファジィ推論にお
けるメンバシップ関数や調整ルールを変更しても、結果
として、起動パターンが最適な方向へ進むような修正量
を求めることができれば、何ら問題の無いことは言うま
でもない。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、単にＮＯｘ濃度が規制
値内に収まるか否かのみならず、ＮＯｘ濃度の観点から
起動時間が短いか長いかを考慮して、起動パターンを作
成しているので、大気放出ＮＯｘ濃度を規制値以下に保
ちつつ、短時間でガスタービン装置を起動させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のガスタービン設備のブ
ロック図である。

【図２】本発明に係る一実施例の最適起動計画システム
の機能ブロック図である。

【図３】本発明に係る一実施例のＮＯｘ濃度予測部の機
能ブロック図である。

【図４】ガスタービン装置の起動パターンとＮＯｘ濃度
との関係を示す説明図である。

【図５】本発明に係る一実施例の補正量のファジィ推論
に用いる調整ルールを示す説明図である。

【図６】本発明に係る一実施例の補正量のファジィ推論
に用いるメンバシップ関数を示す説明図である。

【図７】本発明に係る一実施例の補正量のファジィ推論
方法を説明するための説明図である。

【図８】本発明に係る一実施例の最適起動計画システム
の回路ブロック図である。

【図９】本発明に係る一実施例の最適起動計画システム
により順次作成された起動パターンと、これら起動パタ
ーンを実行した場合に大気放出される排ガス中のＮＯｘ
濃度との関係を示す説明図である。

【図１０】従来のガスタービン設備のブロック図であ
る。

【図１１】ガスタービン装置の系統図である。

【符号の説明】

１…ガスタービン装置、２，６…ガスタービン制御シス
テム、４…脱硝装置、５…脱硝制御システム、７…最適
起動計画システム、１２…燃焼器、１３…燃料流量調節
弁、１４…ガスタービン、１５…発電機、２１…初期起
動パターン設定部、２２，２３…起動パターン補正部、
２４…ＮＯｘ濃度予測部、２５…評価量抽出部、２６…
判定部、２７…起動パターン補正量設定部、２８…知識
ベース、２９…最適起動パラメータ出力部、３０…ガス
タービン装置モデル、３４…脱硝装置モデル、４０…脱
硝制御モデル、５１…調整ルール、５２，５３…条件部
メンバシップ関数、５４，５５…結論部メンバシップ関
数、７０…最適起動計画システム本体、７１…ＣＰＵ、
７２…ＲＯＭ、７３…ＲＡＭ、８１…表示装置、８２…
キーボード。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスで駆動
   するガスタービンとを備えているガスタービン装置の起
   動パターンを作成するガスタービン設備の起動計画作成
   装置において、 前記ガスタービン装置の起動パターンを初期設定する起
   動パターン初期設定手段と、 前記起動パターンに応じて、前記ガスタービンから排気
   され、大気に放出される排気ガス中のＮＯｘ濃度を予測
   するＮＯｘ濃度予測手段と、 前記起動パターンによって規定される起動時間（ガスタ
   ービン昇速開始からガスタービン装置が目標負荷を出力
   できるようになるまでの時間）中の前記ＮＯｘ濃度の変
   化傾向から、ＮＯｘ濃度の規制値に対する評価量（以
   下、ＮＯｘ濃度評価量とする。）とＮＯｘ濃度の観点か
   ら起動時間が短いか長いかを示す評価量（以下、起動時
   間評価量とする。）とを抽出する評価量抽出手段と、 前記ＮＯｘ濃度評価量と前記起動時間評価量とから、前
   記起動パターンは、該起動パターンを実行すると前記Ｎ
   Ｏｘ濃度が前記規制値以下に収まり且つ前記起動時間が
   比較的短くなる適切なものであるか否かを判定する判定
   手段と、 前記判定手段により前記起動パターンが適切でないと判
   定されると、前記ＮＯｘ濃度評価量と前記起動時間評価
   量とから、該起動パターンに対する補正量を求める補正
   量設定手段と、 前記補正量設定手段により定められた前記補正量で、前
   記起動パターンを補正する起動パターン補正手段と、 を備え、 前記判定手段により前記起動パターンが適切であると判
   定される迄、前記ＮＯｘ濃度予測手段、前記評価量抽出
   手段、前記判定手段、前記補正量設定手段、前記補正手
   段は、それぞれ、該起動パターンに対して、ＮＯｘ濃度
   予測、各評価量の抽出、判定、補正量設定、補正を実行
   することを特徴とするガスタービン設備の起動計画作成
   装置。
2. 【請求項２】前記ＮＯｘ濃度評価量は、前記起動時間中
   における前記ＮＯｘ濃度の移動平均の最大値であり、 前記起動時間評価量は、前記ＮＯｘ濃度の移動平均の最
   大値を示す時刻であることを特徴とする請求項１記載の
   ガスタービン設備の起動計画作成装置。
3. 【請求項３】前記補正量は、前記起動パターンを規定す
   るパラメータに対する補正量であることを特徴とする請
   求項１又は２記載のガスタービン設備の起動計画作成装
   置。
4. 【請求項４】前記ＮＯｘ濃度評価量に関する定性的な度
   合いを定めるためのＮＯｘ濃度用条件部メンバシップ関
   数と、前記起動時間評価量に関する定性的な度合いを定
   めるための起動時間用条件部メンバシップ関数と、該Ｎ
   Ｏｘ濃度評価量に関する定性的な度合い及び該起動時間
   評価量に関する定性的な度合いに対する前記補正量を定
   めるための結論部メンバシップ関数と、該ＮＯｘ濃度用
   条件部メンバシップ関数及び該起動時間用条件部メンバ
   シップ関数と該結論部メンバシップ関数とを関係付ける
   調整ルールとを記憶する記憶手段を備え、 前記補正量設定手段は、前記ＮＯｘ濃度用条件部メンバ
   シップ関数を用いて前記ＮＯｘ濃度評価量に関する定性
   的な度合いを求めると共に、前記起動時間用条件部メン
   バシップ関数を用いて前記起動時間評価量に関する定性
   的な度合いを求め、前記調整ルールに従って前記結論部
   メンバーシップ関数を用いて、該ＮＯｘ濃度評価量に関
   する定性的な度合い及び該起動時間評価量に関する定性
   的な度合いに応じた前記補正量を求めることを特徴とす
   る請求項１、２又は３記載のガスタービン設備の起動計
   画作成装置。
5. 【請求項５】前記補正量又は該補正量で補正された前記
   起動パターンを表示する表示手段を備えていることを特
   徴とする請求項１、２、３又は４記載のガスタービン設
   備の起動計画作成装置。
6. 【請求項６】前記ガスタービン設備が、前記ガスタービ
   ン装置の他に、前記ガスタービンからの排気ガス中にア
   ンモニアを注入してＮＯｘ濃度を低減させる脱硝装置を
   備えている場合、 前記ＮＯｘ濃度予測手段は、前記ガスタービンからの排
   気ガス中のＮＯｘ濃度を予測し、さらに、該ＮＯｘ濃度
   に基づき、該排気ガスが前記脱硝装置を通過して大気に
   放出される排気ガス中のＮＯｘを予測することを特徴と
   する請求項１、２、３、４又は５記載のガスタービン設
   備の起動計画作成装置。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５又は６記載の起
   動計画作成装置と、 前記起動計画作成装置の前記判定手段により、適切であ
   ると判定されることになった前記起動パターンに応じ
   て、前記ガスタービン装置の前記燃焼器に供給する燃料
   量の目標値を定め、該目標値を該ガスタービン装置に出
   力するガスタービン制御装置と、 を備えていることを特徴とするガスタービン設備の制御
   装置。
8. 【請求項８】燃焼器と、該燃焼器からの燃焼ガスで駆動
   するガスタービンとを備えているガスタービン装置の起
   動パターンを作成するガスタービン設備の起動計画作成
   方法において、 前記ガスタービン装置の起動パターンを適宜初期設定
   し、 前記起動パターンに応じて、前記ガスタービンから排気
   され、大気に放出される排気ガス中のＮＯｘ濃度を予測
   し、 前記起動パターンによって規定される起動時間（ガスタ
   ービン昇速開始からガスタービン装置が目標負荷を出力
   できるようになるまでの時間）中の前記ＮＯｘ濃度の変
   化傾向から、ＮＯｘ濃度の規制値に対する評価量（以
   下、ＮＯｘ濃度評価量とする。）とＮＯｘ濃度の観点か
   ら起動時間が短いか長いかを示す評価量（以下、起動時
   間評価量とする。）とを抽出し、 前記ＮＯｘ濃度評価量と前記起動時間評価量とから、前
   記起動パターンは、該起動パターンを実行すると前記Ｎ
   Ｏｘ濃度が前記規制値以下に収まり且つ前記起動時間が
   比較的短くなる適切なものであるか否かを判定し、 前記起動パターンが適切でないと判定すると、前記ＮＯ
   ｘ濃度評価量と前記起動時間評価量とから、該起動パタ
   ーンに対する補正量を求めて、該起動パターンを該補正
   量で補正し、 前記起動パターンが適切であると判定される迄、該起動
   パターンに対して、ＮＯｘ濃度予測、各評価量の抽出、
   判定、補正を繰り返して実行することを特徴とするガス
   タービン設備の起動計画作成方法。
9. 【請求項９】前記ＮＯｘ濃度評価量は、前記起動時間中
   における前記ＮＯｘ濃度の移動平均の最大値であり、 前記起動時間評価量は、前記ＮＯｘ濃度の移動平均の最
   大値を示す時刻であることを特徴とする請求項８記載の
   ガスタービン設備の起動計画作成方法。