JPH0842361A - ガスタービンを運転する方法及びガスタービン制御システム - Google Patents
ガスタービンを運転する方法及びガスタービン制御システムInfo
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- JPH0842361A JPH0842361A JP7095757A JP9575795A JPH0842361A JP H0842361 A JPH0842361 A JP H0842361A JP 7095757 A JP7095757 A JP 7095757A JP 9575795 A JP9575795 A JP 9575795A JP H0842361 A JPH0842361 A JP H0842361A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/08—Purpose of the control system to produce clean exhaust gases
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 望ましくない放出物及び音圧振動を低減させ
ることのできるガスタービンを運転する方法を提供す
る。 【構成】 本発明に係るガスタービン５０を運転する方
法は、燃料空気比を選択された範囲内に維持するように
タービン５０への燃料供給信号及び空気供給信号の変調
を協調させる工程を含んでいる。この協調させる工程
は、タービン速度誤差信号に従ってタービン燃料供給制
御信号を生成する工程と、予備タービン排気温度誤差信
号を速度誤差信号に従って修正することにより協調した
タービン排気温度誤差信号を発生する工程と、協調した
タービン排気温度誤差信号からタービン空気供給制御信
号を生成する工程とを含んでいる。協調したタービン排
気温度誤差信号を用いて、タービン燃料供給信号とター
ビン空気供給信号との協調をとり、こうしてガスタービ
ン５０に供給される可燃混合物の燃料空気比を選択され
た範囲内に維持する。
ることのできるガスタービンを運転する方法を提供す
る。 【構成】 本発明に係るガスタービン５０を運転する方
法は、燃料空気比を選択された範囲内に維持するように
タービン５０への燃料供給信号及び空気供給信号の変調
を協調させる工程を含んでいる。この協調させる工程
は、タービン速度誤差信号に従ってタービン燃料供給制
御信号を生成する工程と、予備タービン排気温度誤差信
号を速度誤差信号に従って修正することにより協調した
タービン排気温度誤差信号を発生する工程と、協調した
タービン排気温度誤差信号からタービン空気供給制御信
号を生成する工程とを含んでいる。協調したタービン排
気温度誤差信号を用いて、タービン燃料供給信号とター
ビン空気供給信号との協調をとり、こうしてガスタービ
ン５０に供給される可燃混合物の燃料空気比を選択され
た範囲内に維持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはガスタービ
ンに関し、特に、負荷が変化する状態の間にガスタービ
ンからの窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素及び一
酸化炭素（ＣＯ）等の望ましくない放出物（エミッショ
ン）を低減させるようにタービンを運転する方法及び装
置に関する。
ンに関し、特に、負荷が変化する状態の間にガスタービ
ンからの窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃焼炭化水素及び一
酸化炭素（ＣＯ）等の望ましくない放出物（エミッショ
ン）を低減させるようにタービンを運転する方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、発電機に連結されたガスタービン
が発電用途に用いられている。ガスタービンは迅速に始
動し、運転時の負荷に相応しい速度までもっていくこと
ができるので、このようなユニットは通常、グリッド・
ピーク負荷（即ち、一定なグリッド・ベース負荷を超え
る電力要求スパイク）に対処するために用いるのに、蒸
気タービン・システムよりも有効であると考えられてい
る。そのため、ガスタービンは通常、変動負荷環境で使
用され、このような場合、ガスタービンは電力需要の頻
繁な増減に応答しなければならない。
が発電用途に用いられている。ガスタービンは迅速に始
動し、運転時の負荷に相応しい速度までもっていくこと
ができるので、このようなユニットは通常、グリッド・
ピーク負荷（即ち、一定なグリッド・ベース負荷を超え
る電力要求スパイク）に対処するために用いるのに、蒸
気タービン・システムよりも有効であると考えられてい
る。そのため、ガスタービンは通常、変動負荷環境で使
用され、このような場合、ガスタービンは電力需要の頻
繁な増減に応答しなければならない。
【０００３】ガスタービンにおける燃焼過程からの望ま
しくない放出物を低減させるために、ガスタービンの運
転を最適化することが望ましい。例えば、ガスタービン
の燃焼過程の結果として、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃
焼炭化水素及び一酸化炭素（ＣＯ）等の放出物が発生す
る。このような望ましくない放出物を、タービンの反応
区域の温度を制御することによって最小限に抑えること
ができる。この温度は、一方で、タービンの燃焼室に供
給される可燃混合物の燃料空気比（ＦＡＲ（fuel-air r
atio））と密接に関連している。従って、最適な燃料空
気比（ＦＡＲ）を維持することで、タービンからの望ま
しくない放出物が最小限に抑えられる。更に、最適な燃
料空気比（ＦＡＲ）を維持することは、ガスタービンの
燃焼システムの運転適性を最適にすることにも有利であ
る。
しくない放出物を低減させるために、ガスタービンの運
転を最適化することが望ましい。例えば、ガスタービン
の燃焼過程の結果として、窒素酸化物（ＮＯｘ）、未燃
焼炭化水素及び一酸化炭素（ＣＯ）等の放出物が発生す
る。このような望ましくない放出物を、タービンの反応
区域の温度を制御することによって最小限に抑えること
ができる。この温度は、一方で、タービンの燃焼室に供
給される可燃混合物の燃料空気比（ＦＡＲ（fuel-air r
atio））と密接に関連している。従って、最適な燃料空
気比（ＦＡＲ）を維持することで、タービンからの望ま
しくない放出物が最小限に抑えられる。更に、最適な燃
料空気比（ＦＡＲ）を維持することは、ガスタービンの
燃焼システムの運転適性を最適にすることにも有利であ
る。
【０００４】現在のガスタービン制御システムは、分散
制御の戦略をとっているのが典型的である。即ち、ター
ビンへの燃料供給及びタービンへの空気供給を、タービ
ン性能の異なるパラメータの測定値を参照することによ
り制御する。このような分散制御システムでは、燃料制
御ループと空気制御ループとでの応答時間が異なること
になり、その結果、過渡負荷状態の間に燃料空気比（Ｆ
ＡＲ）が変動することになり、又、望ましくない放出物
及び内部燃焼音が増加する。
制御の戦略をとっているのが典型的である。即ち、ター
ビンへの燃料供給及びタービンへの空気供給を、タービ
ン性能の異なるパラメータの測定値を参照することによ
り制御する。このような分散制御システムでは、燃料制
御ループと空気制御ループとでの応答時間が異なること
になり、その結果、過渡負荷状態の間に燃料空気比（Ｆ
ＡＲ）が変動することになり、又、望ましくない放出物
及び内部燃焼音が増加する。
【０００５】例えば、典型的なガスタービン・コントロ
ーラでは、タービンへの燃料供給を主として、タービン
パワー出力をそのタービンで駆動される発電機への電気
負荷要求と合致させることを追求するフィードバック・
ループを介して制御する。このフィードバックは、典型
的にはタービン速度を介してのものであり、速度誤差信
号（即ち、測定されたタービン速度の基準（又は設定
点）値からの変動）を処理して、タービンへの燃料供給
を適切に増減させる。このようなシステムにおけるター
ビンへの空気供給は典型的には、圧縮機空気流の幾何形
状（これは、実際のタービン排気温度と、排気温度に関
する基準値との誤差に基づいて制御される。）によって
決定される。圧縮機入口案内ベーンを、最適な排気温度
を得るのに必要なだけタービンへの空気流を増減するよ
うに位置調節する。従って、タービンにかかる負荷の変
化の結果として、タービンへの燃料流れの調節の応答の
方が、空気流れの調節の応答よりも速くなり、この状態
は、燃料流れ変化の効果がタービンの排気温度の変化と
して現れるまで変わらない。
ーラでは、タービンへの燃料供給を主として、タービン
パワー出力をそのタービンで駆動される発電機への電気
負荷要求と合致させることを追求するフィードバック・
ループを介して制御する。このフィードバックは、典型
的にはタービン速度を介してのものであり、速度誤差信
号（即ち、測定されたタービン速度の基準（又は設定
点）値からの変動）を処理して、タービンへの燃料供給
を適切に増減させる。このようなシステムにおけるター
ビンへの空気供給は典型的には、圧縮機空気流の幾何形
状（これは、実際のタービン排気温度と、排気温度に関
する基準値との誤差に基づいて制御される。）によって
決定される。圧縮機入口案内ベーンを、最適な排気温度
を得るのに必要なだけタービンへの空気流を増減するよ
うに位置調節する。従って、タービンにかかる負荷の変
化の結果として、タービンへの燃料流れの調節の応答の
方が、空気流れの調節の応答よりも速くなり、この状態
は、燃料流れ変化の効果がタービンの排気温度の変化と
して現れるまで変わらない。
【０００６】定常状態運転（負荷要求の変化なし）にお
いてでさえ、制御システムのノイズ（例えば、感知ター
ビン速度の変動若しくは排気温度の変動）又はグリッド
周波数変動の結果として、制御システムは燃料流れと空
気流れとを頻繁に変化させるおそれがある。通常用いら
れているガスタービン制御システムにおいて、燃料供給
制御と空気供給制御との間の遅れ（即ち、現在の制御シ
ステムでは燃料が空気に先行する。）から生じる燃料空
気比（ＦＡＲ）の変動を少なくする努力はほとんどがう
まくいっていない。例えば、空気流れループの利得を増
加させるか、燃料ループの利得を減少させるか、又は両
方を行うことにより、上述の遅れを少なくしようとする
と、制御システムは通常、振動の大きな、不安定領域に
近い応答領域に入る。
いてでさえ、制御システムのノイズ（例えば、感知ター
ビン速度の変動若しくは排気温度の変動）又はグリッド
周波数変動の結果として、制御システムは燃料流れと空
気流れとを頻繁に変化させるおそれがある。通常用いら
れているガスタービン制御システムにおいて、燃料供給
制御と空気供給制御との間の遅れ（即ち、現在の制御シ
ステムでは燃料が空気に先行する。）から生じる燃料空
気比（ＦＡＲ）の変動を少なくする努力はほとんどがう
まくいっていない。例えば、空気流れループの利得を増
加させるか、燃料ループの利得を減少させるか、又は両
方を行うことにより、上述の遅れを少なくしようとする
と、制御システムは通常、振動の大きな、不安定領域に
近い応答領域に入る。
【０００７】従って、本発明の目的は、定常状態又は過
渡運転中にガスタービンの望ましくない放出物を最小限
に抑えるガスタービンの制御方法及び装置を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、特にタービン負荷の過
渡状態の間に、タービンに供給される可燃混合物に実質
的に一定の燃料空気比を維持するガスタービンの制御方
法及び装置を提供することにある。
渡運転中にガスタービンの望ましくない放出物を最小限
に抑えるガスタービンの制御方法及び装置を提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、特にタービン負荷の過
渡状態の間に、タービンに供給される可燃混合物に実質
的に一定の燃料空気比を維持するガスタービンの制御方
法及び装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、ガスタービン燃料供
給（即ち、燃料流れ）制御信号と、空気供給（即ち、空
気流れ）制御信号とを、これらの信号を一層緊密に関連
させてタービン燃料空気比を所望の範囲内に維持するよ
うに協調させ、こうして望ましくない放出物を低減させ
ると共に、タービン燃焼器の運転可能範囲及び使用寿命
を増加することによりタービン性能及び運転適性を改良
する。
給（即ち、燃料流れ）制御信号と、空気供給（即ち、空
気流れ）制御信号とを、これらの信号を一層緊密に関連
させてタービン燃料空気比を所望の範囲内に維持するよ
うに協調させ、こうして望ましくない放出物を低減させ
ると共に、タービン燃焼器の運転可能範囲及び使用寿命
を増加することによりタービン性能及び運転適性を改良
する。
【０００９】
【発明の概要】本発明によれば、燃焼過程における窒素
酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等の望ましく
ない放出物を低減させると共に音圧振動を低減させるよ
うにガスタービンを運転する方法が、タービンに供給さ
れる燃料空気可燃混合物の燃料空気比（ＦＡＲ）を約
０．００７〜０．０３５の選択された範囲内に維持する
ようにタービンへの燃料供給信号及び空気供給信号のそ
れぞれの変調を協調させる工程を含んでいる。この燃料
空気比値（ポンド／秒での燃料流れ対ポンド／秒での空
気流れの比）の範囲は、全速力、無負荷状態でのＦＡＲ
と、ベース負荷状態（タービンに全負荷）でのＦＡＲと
をそれぞれほぼ反映するものである。
酸化物（ＮＯｘ）及び一酸化炭素（ＣＯ）等の望ましく
ない放出物を低減させると共に音圧振動を低減させるよ
うにガスタービンを運転する方法が、タービンに供給さ
れる燃料空気可燃混合物の燃料空気比（ＦＡＲ）を約
０．００７〜０．０３５の選択された範囲内に維持する
ようにタービンへの燃料供給信号及び空気供給信号のそ
れぞれの変調を協調させる工程を含んでいる。この燃料
空気比値（ポンド／秒での燃料流れ対ポンド／秒での空
気流れの比）の範囲は、全速力、無負荷状態でのＦＡＲ
と、ベース負荷状態（タービンに全負荷）でのＦＡＲと
をそれぞれほぼ反映するものである。
【００１０】好適な実施例では、燃料空気比（ＦＡＲ）
を選択された範囲内に維持するように燃料供給信号及び
空気供給信号の変調を協調させる工程は、実際のタービ
ン速度を基準値と比較することにより速度誤差信号を発
生する工程と、実際のタービン排気温度を基準温度と比
較することにより予備タービン排気温度誤差信号を発生
する工程と、この速度誤差信号に従ってタービン燃料供
給（又は燃料流れ）制御信号を生成する工程と、前述の
予備タービン排気温度誤差信号をタービン速度誤差信号
に従って修正することにより、協調したタービン排気温
度誤差信号を発生する工程と、この協調したタービン排
気温度誤差信号に従ってタービン空気供給（又は空気流
れ）信号を生成する工程とを含んでいる。協調したター
ビン排気温度誤差信号を用いて、前述のタービン燃料供
給信号とタービン空気供給信号との間の協調をとり、こ
うしてガスタービンに供給される可燃混合物の燃料空気
比（ＦＡＲ）を所望の選択された範囲内に維持する。例
えばガスタービンの常用負荷での運転状態全体にわたっ
ての過渡状態の間、実質的に一定の燃料空気比（ＦＡ
Ｒ）を維持する。
を選択された範囲内に維持するように燃料供給信号及び
空気供給信号の変調を協調させる工程は、実際のタービ
ン速度を基準値と比較することにより速度誤差信号を発
生する工程と、実際のタービン排気温度を基準温度と比
較することにより予備タービン排気温度誤差信号を発生
する工程と、この速度誤差信号に従ってタービン燃料供
給（又は燃料流れ）制御信号を生成する工程と、前述の
予備タービン排気温度誤差信号をタービン速度誤差信号
に従って修正することにより、協調したタービン排気温
度誤差信号を発生する工程と、この協調したタービン排
気温度誤差信号に従ってタービン空気供給（又は空気流
れ）信号を生成する工程とを含んでいる。協調したター
ビン排気温度誤差信号を用いて、前述のタービン燃料供
給信号とタービン空気供給信号との間の協調をとり、こ
うしてガスタービンに供給される可燃混合物の燃料空気
比（ＦＡＲ）を所望の選択された範囲内に維持する。例
えばガスタービンの常用負荷での運転状態全体にわたっ
ての過渡状態の間、実質的に一定の燃料空気比（ＦＡ
Ｒ）を維持する。
【００１１】前述の協調したタービン排気温度誤差信号
を発生する工程は、前述の速度誤差信号を処理して温度
誤差修正信号を発生する工程を含んでいる。温度誤差信
号は典型的には、温度誤差の度数として表されるので、
温度誤差信号を予備タービン排気温度誤差信号に加算す
ると、協調したタービン排気温度誤差信号が得られる。
を発生する工程は、前述の速度誤差信号を処理して温度
誤差修正信号を発生する工程を含んでいる。温度誤差信
号は典型的には、温度誤差の度数として表されるので、
温度誤差信号を予備タービン排気温度誤差信号に加算す
ると、協調したタービン排気温度誤差信号が得られる。
【００１２】燃料供給信号は典型的には、アクチュエー
タに送られて、タービン燃料供給システムにおける燃料
ストローク基準信号を調節し、又、空気供給制御信号は
アクチュエータに送られて、タービンの入口案内ベーン
の角度を調節する。放出物の少ない（low emission）ガ
スタービン制御システムは、タービン制御ユニットを含
んでおり、このタービン制御ユニットは、複数のタービ
ン運転パラメータ信号を受け取るようにガスタービンに
接続されていると共に、選択された対応する調節機能制
御信号をガスタービンに与えるようにガスタービンに更
に接続されている。タービン制御ユニットは、タービン
の燃焼室に入る可燃混合物の燃料空気比ＦＡＲが定常状
態及び過渡状態の運転中に、選択された範囲内に維持さ
れるように、タービン燃料供給及びタービン空気供給の
変調を協調させる手段を含んでいる。この燃料及び空気
供給の制御を協調させる手段は、それぞれの信号がター
ビンに送られる前に、タービン燃料供給制御信号に従っ
てタービン空気供給制御信号を修正する手段を含んでい
る。
タに送られて、タービン燃料供給システムにおける燃料
ストローク基準信号を調節し、又、空気供給制御信号は
アクチュエータに送られて、タービンの入口案内ベーン
の角度を調節する。放出物の少ない（low emission）ガ
スタービン制御システムは、タービン制御ユニットを含
んでおり、このタービン制御ユニットは、複数のタービ
ン運転パラメータ信号を受け取るようにガスタービンに
接続されていると共に、選択された対応する調節機能制
御信号をガスタービンに与えるようにガスタービンに更
に接続されている。タービン制御ユニットは、タービン
の燃焼室に入る可燃混合物の燃料空気比ＦＡＲが定常状
態及び過渡状態の運転中に、選択された範囲内に維持さ
れるように、タービン燃料供給及びタービン空気供給の
変調を協調させる手段を含んでいる。この燃料及び空気
供給の制御を協調させる手段は、それぞれの信号がター
ビンに送られる前に、タービン燃料供給制御信号に従っ
てタービン空気供給制御信号を修正する手段を含んでい
る。
【００１３】タービン燃料供給及びタービン空気供給の
制御を協調させる手段は、燃料供給コントローラと、空
気供給コントローラとを有しているタービン制御処理ユ
ニットを含んでいる。燃料供給コントローラは、タービ
ン速度誤差信号を発生する第１の処理手段に接続されて
おり、空気供給コントローラは、予備タービン排気温度
誤差信号を発生する第２の処理手段に接続されている。
タービン制御処理ユニットは更に、燃料供給コントロー
ラ及び空気供給コントローラにそれぞれ接続されている
クロス・チャンネル・コントローラを含んでいる。クロ
ス・チャンネル・コントローラは、タービン速度誤差信
号を選択された伝達関数に従って処理して温度誤差修正
信号を発生する手段を含んでいる。空気供給コントロー
ラは更に、予備温度誤差信号を温度誤差修正信号で修正
して協調したタービン排気温度誤差信号を発生する手
段、例えば上述の２つの信号を加算する加算回路を含ん
でいる。
制御を協調させる手段は、燃料供給コントローラと、空
気供給コントローラとを有しているタービン制御処理ユ
ニットを含んでいる。燃料供給コントローラは、タービ
ン速度誤差信号を発生する第１の処理手段に接続されて
おり、空気供給コントローラは、予備タービン排気温度
誤差信号を発生する第２の処理手段に接続されている。
タービン制御処理ユニットは更に、燃料供給コントロー
ラ及び空気供給コントローラにそれぞれ接続されている
クロス・チャンネル・コントローラを含んでいる。クロ
ス・チャンネル・コントローラは、タービン速度誤差信
号を選択された伝達関数に従って処理して温度誤差修正
信号を発生する手段を含んでいる。空気供給コントロー
ラは更に、予備温度誤差信号を温度誤差修正信号で修正
して協調したタービン排気温度誤差信号を発生する手
段、例えば上述の２つの信号を加算する加算回路を含ん
でいる。
【００１４】
【実施例】本発明の新規と考えられる特徴は、特許請求
の範囲に記載した通りである。本発明の構成及び動作方
法をその目的及び効果と共に更に明瞭にするために、以
下に図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
図１は本発明による低放出物ガスタービン制御システム
のブロック図である。
の範囲に記載した通りである。本発明の構成及び動作方
法をその目的及び効果と共に更に明瞭にするために、以
下に図面を参照しながら、本発明を具体的に説明する。
図１は本発明による低放出物ガスタービン制御システム
のブロック図である。
【００１５】図１に示すように、低放出物ガスタービン
制御システム１００は、ガスタービン５０に連結された
タービン制御ユニット１１０を含んでいる。ガスタービ
ン５０は、燃料と空気との可燃混合物を燃焼室（図示し
ていない）で燃焼させる機関を含んでいる。可燃混合物
の燃焼により取り出されたエネルギの少なくとも一部
が、膨張するガス混合物によって抽出され、その膨張ガ
ス混合物はタービン・ブレードを通過し、そのブレード
によって駆動軸が回転する。タービンは通常、駆動軸を
介して発電機等の負荷に連結されている。
制御システム１００は、ガスタービン５０に連結された
タービン制御ユニット１１０を含んでいる。ガスタービ
ン５０は、燃料と空気との可燃混合物を燃焼室（図示し
ていない）で燃焼させる機関を含んでいる。可燃混合物
の燃焼により取り出されたエネルギの少なくとも一部
が、膨張するガス混合物によって抽出され、その膨張ガ
ス混合物はタービン・ブレードを通過し、そのブレード
によって駆動軸が回転する。タービンは通常、駆動軸を
介して発電機等の負荷に連結されている。
【００１６】燃焼したガス混合物はタービンから排出さ
れ、典型的には大気中に放出される。排気ガスの温度
は、タービンの燃焼室内の反応区域の温度の関数であ
り、タービン制御ユニット１１０に接続されている熱電
対等から成っている温度センサ１１２によって典型的に
は測定される。タービン５０のパワー出力は、タービン
５０によって駆動される発電機に課せられた電気負荷に
よって決定される。タービン速度等のパラメータが、制
御ユニット１１０に接続されている１つ以上の速度セン
サ１１３によって検出される。典型的には、タービン５
０は更に、電気負荷（ワット）を検出する１つ以上のセ
ンサ１１４を含んでおり、１つ以上のセンサ１１４は、
同じく制御ユニット１１０に接続されている。
れ、典型的には大気中に放出される。排気ガスの温度
は、タービンの燃焼室内の反応区域の温度の関数であ
り、タービン制御ユニット１１０に接続されている熱電
対等から成っている温度センサ１１２によって典型的に
は測定される。タービン５０のパワー出力は、タービン
５０によって駆動される発電機に課せられた電気負荷に
よって決定される。タービン速度等のパラメータが、制
御ユニット１１０に接続されている１つ以上の速度セン
サ１１３によって検出される。典型的には、タービン５
０は更に、電気負荷（ワット）を検出する１つ以上のセ
ンサ１１４を含んでおり、１つ以上のセンサ１１４は、
同じく制御ユニット１１０に接続されている。
【００１７】制御ユニット１１０は、速度誤差回路１２
０と、タービン排気温度誤差回路１３０と、速度誤差回
路１２０に接続されている燃料供給コントローラ１４０
と、排気温度誤差回路１３０に接続されている空気供給
コントローラ１５０と、燃料供給コントローラ１４０及
び空気供給コントローラ１５０にそれぞれ接続されてい
るクロス・チャンネル・コントローラ１６０とを含んで
いる。燃料供給コントローラ１４０と、空気供給コント
ローラ１５０とは、ガスタービン５０にそれぞれ接続さ
れており、タービン５０の燃焼室に導入される可燃混合
物を形成している燃料及び空気の導入をそれぞれ支配す
るアクチュエータを制御する。燃料供給コントローラ１
４０と、空気供給コントローラ１５０とは、タービン燃
焼器への燃料流れ及び空気流れを制御する手段をそれぞ
れ含んでいる。
０と、タービン排気温度誤差回路１３０と、速度誤差回
路１２０に接続されている燃料供給コントローラ１４０
と、排気温度誤差回路１３０に接続されている空気供給
コントローラ１５０と、燃料供給コントローラ１４０及
び空気供給コントローラ１５０にそれぞれ接続されてい
るクロス・チャンネル・コントローラ１６０とを含んで
いる。燃料供給コントローラ１４０と、空気供給コント
ローラ１５０とは、ガスタービン５０にそれぞれ接続さ
れており、タービン５０の燃焼室に導入される可燃混合
物を形成している燃料及び空気の導入をそれぞれ支配す
るアクチュエータを制御する。燃料供給コントローラ１
４０と、空気供給コントローラ１５０とは、タービン燃
焼器への燃料流れ及び空気流れを制御する手段をそれぞ
れ含んでいる。
【００１８】速度誤差回路１２０は、タービン速度誤差
（エラー）信号を発生するプロセッサを含んでいる。こ
のような誤差信号は、測定パラメータ（本実施例では、
実際のタービン速度）の実測値をタービン速度に関する
基準（又は設定点）値と比較することにより発生され
る。速度誤差回路１２０は、センサ１１３から実際のタ
ービン速度信号（このような信号に濾波、その他の処理
をしてもよい。但し、フィルタ回路は図示していな
い。）を受け取るように接続されており、所望の質の信
号を発生する。実際のタービン速度出力信号が速度誤差
回路１２０において、タービン速度に関する基準値と比
較される。速度基準プロセッサ１２２が、所定の運転環
境（例えば、所定量の電力を配電する運転環境）に関す
る基準（又は設定点）値を与える。典型的にはタービン
運転者がこの基準値を選択する。速度誤差回路１２０に
よって発生されたタービン速度誤差信号は、燃料供給コ
ントローラ１４０に印加される。又は、上述したタービ
ン速度フィードバック系統に加えて、センサ１１４から
の電気負荷フィードバックを速度誤差回路１２０に接続
して負荷調節を向上させる。
（エラー）信号を発生するプロセッサを含んでいる。こ
のような誤差信号は、測定パラメータ（本実施例では、
実際のタービン速度）の実測値をタービン速度に関する
基準（又は設定点）値と比較することにより発生され
る。速度誤差回路１２０は、センサ１１３から実際のタ
ービン速度信号（このような信号に濾波、その他の処理
をしてもよい。但し、フィルタ回路は図示していな
い。）を受け取るように接続されており、所望の質の信
号を発生する。実際のタービン速度出力信号が速度誤差
回路１２０において、タービン速度に関する基準値と比
較される。速度基準プロセッサ１２２が、所定の運転環
境（例えば、所定量の電力を配電する運転環境）に関す
る基準（又は設定点）値を与える。典型的にはタービン
運転者がこの基準値を選択する。速度誤差回路１２０に
よって発生されたタービン速度誤差信号は、燃料供給コ
ントローラ１４０に印加される。又は、上述したタービ
ン速度フィードバック系統に加えて、センサ１１４から
の電気負荷フィードバックを速度誤差回路１２０に接続
して負荷調節を向上させる。
【００１９】タービン排気温度誤差回路１３０は、予備
タービン排気温度誤差信号を発生するプロセッサを含ん
でいる。このような誤差信号は、タービン排気温度の実
測値をタービン排気温度に関する基準（又は設定点）値
と比較することにより発生される。排気温度誤差の基準
値は、温度基準プロセッサ１３２において決定されてお
り、典型的には、タービン圧縮機吐出し圧、外気温度等
の種々のパラメータの関数である。タービン排気温度誤
差回路１３０は、センサ１１２からの実際のタービン排
気温度信号を受け取るように接続されている。タービン
排気温度誤差回路１３０が発生する誤差信号をここで
は、「予備」タービン排気温度誤差信号と称するのは、
この信号はまだ、本発明に従って、燃料供給コントロー
ラ１３０が発生する燃料供給制御信号と、空気供給コン
トローラ１５０が発生する空気供給制御信号とを所望通
りに協調させるように修正されていないからである。速
度誤差回路１２０は空気供給コントローラ１５０に接続
されているので、この予備タービン排気温度誤差信号は
空気供給コントローラ１５０に印加される。
タービン排気温度誤差信号を発生するプロセッサを含ん
でいる。このような誤差信号は、タービン排気温度の実
測値をタービン排気温度に関する基準（又は設定点）値
と比較することにより発生される。排気温度誤差の基準
値は、温度基準プロセッサ１３２において決定されてお
り、典型的には、タービン圧縮機吐出し圧、外気温度等
の種々のパラメータの関数である。タービン排気温度誤
差回路１３０は、センサ１１２からの実際のタービン排
気温度信号を受け取るように接続されている。タービン
排気温度誤差回路１３０が発生する誤差信号をここで
は、「予備」タービン排気温度誤差信号と称するのは、
この信号はまだ、本発明に従って、燃料供給コントロー
ラ１３０が発生する燃料供給制御信号と、空気供給コン
トローラ１５０が発生する空気供給制御信号とを所望通
りに協調させるように修正されていないからである。速
度誤差回路１２０は空気供給コントローラ１５０に接続
されているので、この予備タービン排気温度誤差信号は
空気供給コントローラ１５０に印加される。
【００２０】燃料供給コントローラ１４０は典型的に
は、制御ループ・レギュレータ１４２、例えば比例積分
アルゴリズム制御ループ・レギュレータを含んでおり、
このレギュレータにおいて、タービン速度誤差信号は、
選択された伝達関数（図面では、Ｋ1 (s) として示
す。）に従って処理されて燃料流れ信号を発生する。こ
うして、例えば、タービンの実際の速度が基準（又は設
定点）速度よりも低いことを示す速度誤差信号が燃料供
給コントローラ１４０で処理されて、対応する燃料流れ
信号を発生し、タービンへの燃料流れを増加させて、タ
ービンを基準速度での運転に戻す。調節機能プロセッサ
１４２は典型的には、タービンの燃料供給システムにお
ける燃料制御弁のストロークを制御するアクチュエータ
５２に接続されているので、タービン燃焼器への燃料流
れは、制御ループ・レギュレータ１４２で発生された燃
料流れ制御信号に対応している。
は、制御ループ・レギュレータ１４２、例えば比例積分
アルゴリズム制御ループ・レギュレータを含んでおり、
このレギュレータにおいて、タービン速度誤差信号は、
選択された伝達関数（図面では、Ｋ1 (s) として示
す。）に従って処理されて燃料流れ信号を発生する。こ
うして、例えば、タービンの実際の速度が基準（又は設
定点）速度よりも低いことを示す速度誤差信号が燃料供
給コントローラ１４０で処理されて、対応する燃料流れ
信号を発生し、タービンへの燃料流れを増加させて、タ
ービンを基準速度での運転に戻す。調節機能プロセッサ
１４２は典型的には、タービンの燃料供給システムにお
ける燃料制御弁のストロークを制御するアクチュエータ
５２に接続されているので、タービン燃焼器への燃料流
れは、制御ループ・レギュレータ１４２で発生された燃
料流れ制御信号に対応している。
【００２１】本発明によれば、クロス・チャンネル・コ
ントローラ１６０は燃料供給コントローラ１４０に接続
されており、燃料供給コントローラ１４０からタービン
速度誤差信号を受け取る。クロス・チャンネル・コント
ローラ１６０は典型的には、タービン速度誤差信号を選
択された伝達関数に従って処理して温度誤差修正信号を
発生するように構成されているデジタル・コントローラ
を含んでいる。本発明の一実施例では、温度誤差修正信
号は温度誤差の度数（例えば、華氏の度数°Ｆ）として
表現されるので、温度誤差修正信号を排気温度誤差回路
１３０によって発生される予備タービン排気温度誤差信
号と簡単に組み合わせることができる。速度誤差信号に
適用される特定の伝達関数は、速度誤差信号の対応する
度数表示の温度誤差信号への適当な変換を行うように選
択されている。即ち、対応する度数表示の温度誤差信号
は、排気温度誤差回路１３０によって発生される予備タ
ービン排気温度誤差信号に加えられたときに、燃料供給
制御信号と空気供給制御信号との間の遅れを所望通りに
減少させ、このようにして可燃混合物の燃料空気比を選
択された範囲内に維持するようなものである。所定のタ
ービン設備に対して用いられる特定の伝達関数は、その
特定形状のタービンの空気及び燃料チャンネルの過渡応
答を合致させるように選択されている。
ントローラ１６０は燃料供給コントローラ１４０に接続
されており、燃料供給コントローラ１４０からタービン
速度誤差信号を受け取る。クロス・チャンネル・コント
ローラ１６０は典型的には、タービン速度誤差信号を選
択された伝達関数に従って処理して温度誤差修正信号を
発生するように構成されているデジタル・コントローラ
を含んでいる。本発明の一実施例では、温度誤差修正信
号は温度誤差の度数（例えば、華氏の度数°Ｆ）として
表現されるので、温度誤差修正信号を排気温度誤差回路
１３０によって発生される予備タービン排気温度誤差信
号と簡単に組み合わせることができる。速度誤差信号に
適用される特定の伝達関数は、速度誤差信号の対応する
度数表示の温度誤差信号への適当な変換を行うように選
択されている。即ち、対応する度数表示の温度誤差信号
は、排気温度誤差回路１３０によって発生される予備タ
ービン排気温度誤差信号に加えられたときに、燃料供給
制御信号と空気供給制御信号との間の遅れを所望通りに
減少させ、このようにして可燃混合物の燃料空気比を選
択された範囲内に維持するようなものである。所定のタ
ービン設備に対して用いられる特定の伝達関数は、その
特定形状のタービンの空気及び燃料チャンネルの過渡応
答を合致させるように選択されている。
【００２２】クロス・チャンネル・コントローラ１６０
に用いられる伝達関数の一例は、次のように表すことが
できる。 Ｈ（ｓ）＝Ａ／（Ｂｓ＋１） ここで、Ｈ（ｓ）は伝達関数を表し、Ａは利得（ゲイ
ン）を表し、Ｂは時定数を表し、ｓはラプラス変数を表
す。
に用いられる伝達関数の一例は、次のように表すことが
できる。 Ｈ（ｓ）＝Ａ／（Ｂｓ＋１） ここで、Ｈ（ｓ）は伝達関数を表し、Ａは利得（ゲイ
ン）を表し、Ｂは時定数を表し、ｓはラプラス変数を表
す。
【００２３】この伝達関数は、温度誤差を比例形式で且
つ時間の関数として修正することにより、タービンの所
望の制御を行う。簡単に述べると、補正量は「Ａ」（ゲ
イン）によって支配されており、補正を行う時間は
「Ｂ」（時定数）によって支配されている。他の伝達関
数（例えば、（Ａｓ＋１）／（Ｂｓ＋１））も特定の設
備に適当なものとして用いることができる。用いられる
特定の伝達関数にかかわりなく、クロス・チャンネル・
コントローラは度数表示の温度誤差信号を発生し、この
信号は、予備タービン排気温度誤差信号と共に導入され
たときに、燃料空気比（ＦＡＲ）を所望の範囲に維持す
るタービン燃料供給及び空気供給の協調を達成する協調
済み（coordinated ）温度誤差信号を発生する。更に、
各伝達関数Ｈ（ｓ）について、タービンを空気供給制御
信号の余りに大きな瞬時変化から保護するように、出力
信号に限界を設定することが典型的である。例えば、温
度誤差修正信号が最大値（本実施例では、例えば２５°
Ｆ）以下となるように、伝達関数を選択することが典型
的である。
つ時間の関数として修正することにより、タービンの所
望の制御を行う。簡単に述べると、補正量は「Ａ」（ゲ
イン）によって支配されており、補正を行う時間は
「Ｂ」（時定数）によって支配されている。他の伝達関
数（例えば、（Ａｓ＋１）／（Ｂｓ＋１））も特定の設
備に適当なものとして用いることができる。用いられる
特定の伝達関数にかかわりなく、クロス・チャンネル・
コントローラは度数表示の温度誤差信号を発生し、この
信号は、予備タービン排気温度誤差信号と共に導入され
たときに、燃料空気比（ＦＡＲ）を所望の範囲に維持す
るタービン燃料供給及び空気供給の協調を達成する協調
済み（coordinated ）温度誤差信号を発生する。更に、
各伝達関数Ｈ（ｓ）について、タービンを空気供給制御
信号の余りに大きな瞬時変化から保護するように、出力
信号に限界を設定することが典型的である。例えば、温
度誤差修正信号が最大値（本実施例では、例えば２５°
Ｆ）以下となるように、伝達関数を選択することが典型
的である。
【００２４】空気供給コントローラ１５０は、加算回路
１５２を含んでいる。加算回路１５２は、誤差回路１３
０によって発生される予備タービン排気温度誤差信号
と、温度誤差修正信号とをそれぞれ受け取り、予備ター
ビン排気温度誤差信号を温度誤差修正信号で修正するよ
うに接続されている。典型的には、このような修正は、
（例えば、温度誤差修正信号が温度誤差の度数で表示さ
れている場合には）２つの信号を共に加算することによ
り行われる。こうして得られた修正済み信号は、協調済
みタービン排気温度誤差信号を構成している（このよう
に呼ぶのは、温度誤差信号が今や、速度誤差信号からの
協調入力を反映するように修正されているからであ
る。）。
１５２を含んでいる。加算回路１５２は、誤差回路１３
０によって発生される予備タービン排気温度誤差信号
と、温度誤差修正信号とをそれぞれ受け取り、予備ター
ビン排気温度誤差信号を温度誤差修正信号で修正するよ
うに接続されている。典型的には、このような修正は、
（例えば、温度誤差修正信号が温度誤差の度数で表示さ
れている場合には）２つの信号を共に加算することによ
り行われる。こうして得られた修正済み信号は、協調済
みタービン排気温度誤差信号を構成している（このよう
に呼ぶのは、温度誤差信号が今や、速度誤差信号からの
協調入力を反映するように修正されているからであ
る。）。
【００２５】空気供給コントローラ１５０は更に、調節
機能プロセッサ１５４を含んでいる。調節機能プロセッ
サ１５４は、協調済みタービン排気温度誤差信号を受け
取り、その協調済み温度誤差信号を選択された伝達関数
（図面では、Ｋ2 (s) として示す。）に従って処理し
て、空気供給信号を発生するように接続されている。従
って、例えば、タービンが基準（又は設定点）温度より
も高温になっていることを示す協調済み排気温度誤差信
号が、空気供給コントローラ１５０で処理されて、対応
する空気供給信号を発生し、タービンへの空気流れを増
加させて、タービン排気温度を基準値に戻す。空気供給
コントローラ１５０は空気流れアクチュエータ５４に接
続されているので、空気流れ制御信号はアクチュエータ
５４に送られて、タービン５０の入口案内ベーンの角度
を制御する。
機能プロセッサ１５４を含んでいる。調節機能プロセッ
サ１５４は、協調済みタービン排気温度誤差信号を受け
取り、その協調済み温度誤差信号を選択された伝達関数
（図面では、Ｋ2 (s) として示す。）に従って処理し
て、空気供給信号を発生するように接続されている。従
って、例えば、タービンが基準（又は設定点）温度より
も高温になっていることを示す協調済み排気温度誤差信
号が、空気供給コントローラ１５０で処理されて、対応
する空気供給信号を発生し、タービンへの空気流れを増
加させて、タービン排気温度を基準値に戻す。空気供給
コントローラ１５０は空気流れアクチュエータ５４に接
続されているので、空気流れ制御信号はアクチュエータ
５４に送られて、タービン５０の入口案内ベーンの角度
を制御する。
【００２６】運転時には、本発明のクロス・チャンネル
・コントローラは、燃焼過程における音圧振動を低減さ
せることにより、並びに特にタービンが発電機の負荷の
変化に応答しつつある過渡状態の間に、ガスタービン５
０からの窒素酸化物及び一酸化炭素の望ましくない放出
物を低減させることにより、タービン性能を改善する。
タービンへの燃料供給及び空気供給の両方を能動的（ア
クティブ）に変調する過渡運転中に、燃料空気比（ＦＡ
Ｒ）は選択された範囲内で実質的に一定に保たれる。ほ
とんどのタービンにおいて、低い負荷状態では、空気供
給は一定に保持される（即ち、入口案内ベーンを動かさ
ず、燃料供給のみを変調する。）。これは、燃料供給を
変化させるにつれて、燃料空気比ＦＡＲに大きな変動が
生じる状況である。しかしながら、タービン運転におい
て最も関心を払うべきものは、タービンへの電気負荷が
変化する場合のような、負荷状態にあるタービン運転で
ある。この運転方式においては、タービン燃料供給及び
空気供給の両方を変調し、そして本発明によれば、この
過渡運転の間に、燃料空気比ＦＡＲを比較的一定に維持
することができる。定常状態燃料空気比ＦＡＲは、全速
力、無負荷状態（即ち、いつタービンに負荷をかけても
よい状態）での０．００７からベース負荷状態（即ち、
タービンに全負荷がかかっている状態）での０．０３５
までの範囲内に維持される。
・コントローラは、燃焼過程における音圧振動を低減さ
せることにより、並びに特にタービンが発電機の負荷の
変化に応答しつつある過渡状態の間に、ガスタービン５
０からの窒素酸化物及び一酸化炭素の望ましくない放出
物を低減させることにより、タービン性能を改善する。
タービンへの燃料供給及び空気供給の両方を能動的（ア
クティブ）に変調する過渡運転中に、燃料空気比（ＦＡ
Ｒ）は選択された範囲内で実質的に一定に保たれる。ほ
とんどのタービンにおいて、低い負荷状態では、空気供
給は一定に保持される（即ち、入口案内ベーンを動かさ
ず、燃料供給のみを変調する。）。これは、燃料供給を
変化させるにつれて、燃料空気比ＦＡＲに大きな変動が
生じる状況である。しかしながら、タービン運転におい
て最も関心を払うべきものは、タービンへの電気負荷が
変化する場合のような、負荷状態にあるタービン運転で
ある。この運転方式においては、タービン燃料供給及び
空気供給の両方を変調し、そして本発明によれば、この
過渡運転の間に、燃料空気比ＦＡＲを比較的一定に維持
することができる。定常状態燃料空気比ＦＡＲは、全速
力、無負荷状態（即ち、いつタービンに負荷をかけても
よい状態）での０．００７からベース負荷状態（即ち、
タービンに全負荷がかかっている状態）での０．０３５
までの範囲内に維持される。
【００２７】特に過渡運転中に燃料空気比ＦＡＲを実質
的に一定に維持すると、音圧振動の大きさと、ガスター
ビンからの放出物とが減少する。本発明に従ってタービ
ンへの燃料供給及び空気供給の変調を協調制御する結果
として生じる燃料空気比ＦＡＲの変動の大きさは、本発
明のクロス・チャンネル式燃料及び空気供給制御を行わ
ないコントローラで観察されるＦＡＲ変動の大きさの約
１／３から１／４である。従って、例えば、燃料供給信
号及び空気供給信号の協調した変調を行うことにより、
燃焼器における振動のピーク音圧を約１／３に軽減し、
そしてピーク振動が起こる周波数も小さくなる。このた
め、燃焼器は、燃焼器振動モードを引き起こす外部擾乱
（例えば、負荷過渡）の存在下でより低温になる。本発
明は更に、過渡運転中にＦＡＲの変動を最小にすること
により、望ましくない物質（例えば、窒素酸化物、未燃
焼炭化水素及び一酸化炭素等）の放出量を、協調のない
制御システムよりも少なくする。
的に一定に維持すると、音圧振動の大きさと、ガスター
ビンからの放出物とが減少する。本発明に従ってタービ
ンへの燃料供給及び空気供給の変調を協調制御する結果
として生じる燃料空気比ＦＡＲの変動の大きさは、本発
明のクロス・チャンネル式燃料及び空気供給制御を行わ
ないコントローラで観察されるＦＡＲ変動の大きさの約
１／３から１／４である。従って、例えば、燃料供給信
号及び空気供給信号の協調した変調を行うことにより、
燃焼器における振動のピーク音圧を約１／３に軽減し、
そしてピーク振動が起こる周波数も小さくなる。このた
め、燃焼器は、燃焼器振動モードを引き起こす外部擾乱
（例えば、負荷過渡）の存在下でより低温になる。本発
明は更に、過渡運転中にＦＡＲの変動を最小にすること
により、望ましくない物質（例えば、窒素酸化物、未燃
焼炭化水素及び一酸化炭素等）の放出量を、協調のない
制御システムよりも少なくする。
【００２８】本発明の方法を、ガスタービン５０によっ
て駆動する発電機に課せられる電気負荷を増加させる場
合を例にとって、具体的に説明する。この電気負荷が原
因で、最初にタービンは遅くなり、その結果、周波数が
低下し、この周波数の低下が速度センサ１１４によって
検出される。実際のタービン速度信号が速度誤差回路１
２０において、選択されたタービン基準速度（例えば、
発電機の所望の周波数出力、例えば６０Ｈｚに対応する
基準速度）と比較され、タービン速度誤差信号を発生す
る。この速度誤差信号は、燃料供給コントローラ１４０
において処理されて、タービン燃料流れ信号を発生し、
この信号によってタービンへの燃料流れを増加させる
（その結果、燃料空気混合物の燃焼中に、より多くのエ
ネルギが取り出され、タービンは選択された基準速度に
戻る。）。センサ１１２によって検出された実際のター
ビン排気温度は、タービン排気温度誤差回路１３０にお
いて、排気温度に関する選択された基準値（基準温度
は、タービンにおける種々の物理的パラメータ、例えば
圧縮機吐出し圧、外気温度等に基づいて決定されてい
る。）と比較され、予備タービン排気温度誤差信号を発
生し、この信号は空気供給コントローラ１５０に送られ
る。負荷が増大する本実施例では、実際のタービン排気
温度は、（燃料供給信号の変化の結果として）追加の燃
料をタービンに供給される可燃混合物に付加するまで変
化しない。燃料空気比（ＦＡＲ）がよりリッチになるに
つれて、又、タービンの燃焼室内の反応区域の温度が上
昇するにつれて、排気温度は上昇する。
て駆動する発電機に課せられる電気負荷を増加させる場
合を例にとって、具体的に説明する。この電気負荷が原
因で、最初にタービンは遅くなり、その結果、周波数が
低下し、この周波数の低下が速度センサ１１４によって
検出される。実際のタービン速度信号が速度誤差回路１
２０において、選択されたタービン基準速度（例えば、
発電機の所望の周波数出力、例えば６０Ｈｚに対応する
基準速度）と比較され、タービン速度誤差信号を発生す
る。この速度誤差信号は、燃料供給コントローラ１４０
において処理されて、タービン燃料流れ信号を発生し、
この信号によってタービンへの燃料流れを増加させる
（その結果、燃料空気混合物の燃焼中に、より多くのエ
ネルギが取り出され、タービンは選択された基準速度に
戻る。）。センサ１１２によって検出された実際のター
ビン排気温度は、タービン排気温度誤差回路１３０にお
いて、排気温度に関する選択された基準値（基準温度
は、タービンにおける種々の物理的パラメータ、例えば
圧縮機吐出し圧、外気温度等に基づいて決定されてい
る。）と比較され、予備タービン排気温度誤差信号を発
生し、この信号は空気供給コントローラ１５０に送られ
る。負荷が増大する本実施例では、実際のタービン排気
温度は、（燃料供給信号の変化の結果として）追加の燃
料をタービンに供給される可燃混合物に付加するまで変
化しない。燃料空気比（ＦＡＲ）がよりリッチになるに
つれて、又、タービンの燃焼室内の反応区域の温度が上
昇するにつれて、排気温度は上昇する。
【００２９】本発明の方法によれば、タービン速度の変
化を検出すると直ちに、予備タービン排気温度信号をク
ロス・チャンネル・コントローラ１６０によって発生さ
れる温度誤差修正信号で修正することにより、協調した
タービン排気温度誤差信号が発生される。速度誤差信号
を選択された伝達関数に従って適切に処理するので、得
られた温度誤差修正信号は、予備タービン排気温度誤差
信号に加算されると、燃料供給信号と空気供給信号との
対応をとり、こうしてタービンに供給される混合物の燃
料空気比（ＦＡＲ）を実質的に一定に維持する。空気供
給信号を調節するために修正済み速度誤差信号を用いる
ことにより、燃料供給信号及び空気供給信号を協調的に
制御することができるので、タービン運転の過渡状態を
補償するために燃料供給信号と空気供給信号との間に遅
れがほとんど又は全く存在しない。
化を検出すると直ちに、予備タービン排気温度信号をク
ロス・チャンネル・コントローラ１６０によって発生さ
れる温度誤差修正信号で修正することにより、協調した
タービン排気温度誤差信号が発生される。速度誤差信号
を選択された伝達関数に従って適切に処理するので、得
られた温度誤差修正信号は、予備タービン排気温度誤差
信号に加算されると、燃料供給信号と空気供給信号との
対応をとり、こうしてタービンに供給される混合物の燃
料空気比（ＦＡＲ）を実質的に一定に維持する。空気供
給信号を調節するために修正済み速度誤差信号を用いる
ことにより、燃料供給信号及び空気供給信号を協調的に
制御することができるので、タービン運転の過渡状態を
補償するために燃料供給信号と空気供給信号との間に遅
れがほとんど又は全く存在しない。
【００３０】以上、本発明のいくつかの特徴のみを具体
的に図示し説明したが、当業者であれば種々の変更及び
改変が可能である。特許請求の範囲は、このような変更
及び改変のすべてを本発明の要旨の範囲に入るものとし
て包含する。
的に図示し説明したが、当業者であれば種々の変更及び
改変が可能である。特許請求の範囲は、このような変更
及び改変のすべてを本発明の要旨の範囲に入るものとし
て包含する。
【図１】本発明による放出物を低減させたガスタービン
制御システムのブロック図である。
制御システムのブロック図である。
５０ ガスタービン １００ ガスタービン制御システム １１０ タービン制御ユニット １１２ 温度センサ １１３ 速度センサ １１４ 負荷センサ １２０ 速度誤差回路 １３０ タービン排気温度誤差回路 １４０ 燃料供給コントローラ １５０ 空気供給コントローラ １６０ クロス・チャンネル・コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベンジャミン・アール・バルクレイ アメリカ合衆国、ペンシルバニア州、エリ ー、ペアス・パーク・ナンバー９、1442番 (72)発明者 ブルース・ゴードン・ノーマン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、チャー ルトン、メイプルウッド・ドライブ、17番
Claims (24)
- 【請求項１】 望ましくない放出物及び音圧振動を低減
させるようにガスタービンを運転する方法であって、 前記タービンに供給される燃料空気可燃混合物の燃料空
気比を約０．００７〜０．０３５の選択された範囲内に
維持するようにタービンへの燃料供給信号及び空気供給
信号のそれぞれの変調を協調させる工程を備えたガスタ
ービンを運転する方法。 - 【請求項２】 前記ガスタービン内の前記燃料空気混合
物は、該タービンへの燃料供給及び空気供給の両方が変
調される該タービンの負荷運転状態にわたって実質的に
一定に維持される請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 実際のタービン速度を選択されたタービ
ン基準速度と比較することにより、速度誤差信号を発生
する工程と、 実際のタービン排気温度を選択されたタービン排気基準
温度と比較することにより、予備タービン排気温度誤差
信号を発生する工程と、 前記速度誤差信号に従ってタービン燃料供給制御信号を
生成する工程と、 前記予備タービン排気温度誤差信号を前記タービン速度
誤差信号に従って修正することにより、協調したタービ
ン排気温度誤差信号を発生する工程と、 該協調したタービン排気温度誤差信号からタービン空気
供給信号を生成する工程とを更に含んでおり、 前記協調したタービン排気温度誤差信号は、前記ガスタ
ービンにおける燃料空気混合物を前記選択された範囲内
に維持するように前記タービン燃料供給信号と前記ター
ビン空気供給信号との協調をとる請求項１に記載の方
法。 - 【請求項４】 前記協調したタービン排気温度誤差信号
を発生する工程は、温度誤差修正信号を発生するように
前記速度誤差信号を処理する工程を更に含んでいる請求
項３に記載の方法。 - 【請求項５】 前記速度誤差信号を処理する工程は、伝
達関数Ｈ（ｓ）＝Ａ／（Ｂｓ＋１）に従って行われ、Ｈ
（ｓ）は伝達関数を表し、Ａはゲインを表し、Ｂは時定
数を表し、ｓはラプラス変数を表している請求項４に記
載の方法。 - 【請求項６】 前記温度誤差修正信号は、温度誤差の度
数として表され、 前記協調したタービン排気温度誤差信号を発生する工程
は、前記温度誤差修正信号と前記予備タービン排気温度
誤差信号とを加算する工程を含んでいる請求項４に記載
の方法。 - 【請求項７】 前記温度誤差修正信号は、約２５°Ｆの
最大絶対値を有している請求項６に記載の方法。 - 【請求項８】 変調した前記燃料供給制御信号及び空気
供給制御信号を前記ガスタービンに連結されたそれぞれ
のアクチュエータに印加する工程を更に含んでいる請求
項１に記載の方法。 - 【請求項９】 前記タービンへの空気供給信号は、ター
ビン入口案内ベーンの角度を制御するために印加される
請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記燃料供給信号は、前記タービン用
の燃料ストローク基準信号を制御するために印加される
請求項８に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記タービンは、発電機に連結されて
いる請求項１に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記望ましくない放出物は、窒素酸化
物（ＮＯｘ）を含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 前記望ましくない放出物は、一酸化炭
素（ＣＯ）と、未燃焼炭化水素とを更に含んでいる請求
項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 燃料と空気との可燃混合物を形成する
ように燃料及び空気供給が変調されるガスタービンから
の望ましくない放出物を減少させると共に該ガスタービ
ンにおける音圧振動を減少させるガスタービン制御シス
テムであって、 複数のタービン運転パラメータ信号をそれぞれ受け取る
ようにガスタービンに接続されていると共に、選択され
た対応する調節機能制御信号を前記ガスタービンに印加
するように該ガスタービンに接続されているタービン制
御ユニットを備えており、 該タービン制御ユニットは、前記タービンの燃焼室に入
る前記可燃混合物の燃料空気比が定常状態及び過渡状態
の運転中に、選択された範囲内に維持されるように、ガ
スタービン燃料供給及びガスタービン空気供給の制御を
協調させる手段を含んでおり、 該燃料供給及び空気供給の制御を協調させる手段は、タ
ービン空気供給制御信号をタービン燃料供給制御信号に
従って、該それぞれの信号が前記タービンに印加される
前に修正する手段を含んでいるガスタービン制御システ
ム。 - 【請求項１５】 前記タービン内の前記燃料と空気との
混合物の前記選択された範囲は、約０．００７〜０．０
３５である請求項１４に記載のシステム。 - 【請求項１６】 前記燃料供給及び空気供給を協調させ
る手段は、前記タービン内の前記燃料と空気との混合物
が、燃料供給及び空気供給の両方を前記タービン・コン
トローラにより変調する前記ガスタービンの負荷運転状
態にわたって実質的に一定に維持されるように構成され
ている請求項１５に記載のシステム。 - 【請求項１７】 前記タービン燃料供給及びタービン空
気供給の制御を協調させる手段は、タービン制御処理ユ
ニットを含んでおり、該処理ユニットは、燃料供給コン
トローラと、空気供給コントローラとを更に含んでいる
請求項１４に記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記タービン制御処理ユニットは、 前記燃料供給コントローラに接続されており、基準ター
ビン速度信号と実際のタービン速度信号とを比較してタ
ービン速度誤差信号を発生する第１の処理手段と、 前記空気供給コントローラに接続されており、基準ター
ビン排気温度信号と実際のタービン排気温度信号とを比
較して予備タービン排気温度誤差信号を発生する第２の
処理手段と、 前記燃料供給コントローラと前記空気供給コントローラ
とにそれぞれ接続されているクロス・チャンネル・コン
トローラとを更に含んでいる請求項１７に記載のシステ
ム。 - 【請求項１９】 前記クロス・チャンネル・コントロー
ラは、前記タービン速度誤差信号を選択された伝達関数
に従って処理して温度誤差修正信号を発生する手段を含
んでいる請求項１８に記載のシステム。 - 【請求項２０】 前記空気供給コントローラは、前記予
備温度誤差信号を前記温度誤差修正信号で修正して協調
したタービン排気温度誤差信号を発生する手段を更に含
んでいる請求項１９に記載のシステム。 - 【請求項２１】 前記予備温度誤差信号を修正する手段
は、前記予備タービン温度誤差信号と前記温度誤差修正
信号とを受け取るように接続されており、該予備タービ
ン温度誤差信号と該温度誤差修正信号とを加算して前記
協調したタービン排気温度誤差信号を発生する加算回路
を含んでいる請求項２０に記載のシステム。 - 【請求項２２】 前記タービンは、発電機に連結されて
いる請求項１４に記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記望ましくない放出物は、窒素酸化
物（ＮＯｘ）と、未燃焼炭化水素と、一酸化炭素（Ｃ
Ｏ）とを含んでいる請求項１４に記載のシステム。 - 【請求項２４】 前記空気供給コントローラは、前記タ
ービンに設けられている入口案内ベーン角度アクチュエ
ータに接続されている請求項１４に記載のシステム。
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