JPWO2019078309A1 - ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、プログラム - Google Patents

Abstract

ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を算出する。ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を算出する。ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの入力と出力の関係を表す物理モデル式を用いて、タービン入口温度を算出する。タービン入口温度に基づいて燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する。

Description

本発明は、ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、プログラムに関する。
本願は、２０１７年１０月１８日に、日本に出願された特願２０１７−２０１９６５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

ガスタービンは、燃焼効率や燃焼安定性を考慮して複数の燃料供給系統に分けてガスタービンを構成する燃焼器へ燃料を供給する必要がある。関連するガスタービンの制御方法では、設計時に得られたヒートバランスデータよりタービン入口温度を推定し、そのタービン入口温度を基に、各燃料供給系統に燃料を割り振る比率（燃料配分比）を決定している。また燃料配分比とタービン入口温度の関係によっては燃焼振動が発生する場合があるが、燃焼振動は燃焼器等に損傷を与えるためその振動を抑制する必要がある。

特許文献１には、発電機出力や燃料指令値を基にタービン入口温度を算出する方法が開示されている。しかしながらこのようなタービン入口温度の算出方法は、特に出力が変動する過渡応答時には、発電機出力からガスタービンの出力値を正しく算出できない可能性があり精度が下がる。また特許文献１の技術では、燃料制御信号指令値を基に算出したガスタービン出力値の補正を行って、その補正値を用いてタービン入口温度を算出している。しかしながらそのような補正値を算出対象のガスタービンに合うように適切に調整する必要があった。

特開２０１５−１６１１７６号公報

そこでこの発明は、上述の課題を解決するガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、プログラムを提供することを目的としている。

本発明の第１の態様によれば、ガスタービン制御装置は、ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する燃料流量算出部と、前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する空気流量算出部と、前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出するタービン入口温度算出部と、前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する燃料配分比算出部と、を備えることを特徴とする。

上述のガスタービン制御装置は、前記ガスタービンの排ガス温度と、前記タービン入口温度から算出されたガスタービンの排ガス温度との比率に基づいて、前記タービン入口温度を補正する補正部とを備え、前記燃料配分比算出部は、前記補正部で補正した補正後のタービン入口温度に基づいて前記燃料配分比を算出してよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記補正部は、定格時の排ガス温度と定格時のタービン入口温度との関係に基づいて、前記タービン入口温度を補正してよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記空気流量算出部は、前記単位時間当たりの抽気流量を減じた前記空気の単位時間当たりの流量を算出してよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記タービン入口温度算出部は、前記物理モデル式に、前記空気の湿度を入力して前記タービン入口温度を算出してよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記タービン入口温度算出部は、空気の湿度に応じて変動させた比エンタルピーを用いて前記タービン入口温度を算出してよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記空気流量算出部は、前記ガスタービンの起動後の経過時間に応じた単位時間当たりの抽気流量を算出し、その抽気流量を減じた前記空気の単位時間当たりの流量を算出してよい。

上述のガスタービン制御装置は、前記車室の空気温度を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する車室温度算出部と、を備えてよい。

上述のガスタービン制御装置において、前記物理モデル式は非定常物理モデル式であってよい。

本発明の第２の態様によれば、ガスタービン制御方法は、ガスタービン制御装置が、ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出し、前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出し、前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出し、前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出することを特徴とする。

本発明の第３の態様によれば、プログラムは、ガスタービン制御装置のコンピュータを、ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する燃料流量算出手段、前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する空気流量算出手段、前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出するタービン入口温度算出手段、前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する燃料配分比算出手段、として機能させることを特徴とする。

本発明によれば、ガスタービン制御装置は、急激にガスタービン出力が変動するような過渡応答時においてもタービン入口温度をより精度高く算出することができる。これによりガスタービン制御装置は、タービン入口温度に応じた各燃料供給系統の燃料分配比を算出でき、ガスタービンの燃焼振動の発生を抑えた安定的な燃焼を過渡応答時においても実現することができる。

ガスタービン発電プラントの系統図である。 第一の実施形態によるガスタービン制御装置の機能ブロックを示す図である。 ガスタービン制御装置の処理フローを示す図である。 第二の実施形態によるガスタービン制御装置の機能ブロックを示す図である。

＜第一の実施形態＞
以下、本発明の第一の実施形態によるガスタービン制御装置と当該装置を含むガスタービン発電プラントを図面を参照して説明する。
図１は本実施形態によるガスタービン発電プラントの系統図である。
本実施形態のガスタービン発電プラント１００は、図１に示すように、ガスタービン１０、ガスタービン１０の駆動により発電する発電機１６、ガスタービン１０を制御するガスタービン制御装置２０、燃料を供給する供給装置４０、を備えている。ガスタービン１０と発電機１６は、ロータ１５で連結されている。なおガスタービン発電プラント１００はさらにスチームタービンを設け、ロータ１５にそのスチームタービンが連結されたガスタービンコンバインドサイクル発電プラント（ＧＴＣＣ）であってもよい。

ガスタービン１０は、圧縮機１１と、燃料供給系統５０と、燃焼器１２と、タービン１３とを備える。
圧縮機１１は、外部空気を圧縮して、高圧の圧縮空気を生成する。より詳細には、圧縮機１１は、主軸線回りに回転する圧縮機ロータ１１１と、圧縮機ロータ１１１を外周側から覆う圧縮機車室１１２とを備える。タービン１３は、主軸線回りに回転するタービンロータ１３１と、タービンロータ１３１を外周側から覆うタービン車室１３２とを備える。
圧縮機ロータ１１１とタービンロータ１３１とは、主軸線上で一体に接続される。
燃焼器１２は、圧縮機１１によって生成された圧縮空気中で、燃料供給系統５０から供給される燃料を燃焼させることで、高温高圧の燃焼ガスを生成する。燃焼器１２は、燃焼器内筒１２１と、燃焼器内筒１２１を覆う燃焼器車室１７とを備える。また、圧縮機車室１１２と燃焼器車室１７とタービン車室１３２とは、互いに連結される。
発電機１６は、圧縮機ロータ１１１の一端に接続される。発電機１６は、圧縮機ロータ１１１の回転によって駆動されることで、電力を生成する。

燃料供給系統５０は、供給装置４０から供給される燃料の圧力および流量を調整する。燃料供給系統５０は、調整弁１８と、ノズル１２３と、マニホールド配管１２４とを備える。調整弁１８は圧力調整弁や燃料流量調整弁などである。

なお、図１には、ガスタービン１０が、燃料供給系統５０ａ、５０ｂ、５０ｃ・・を有する態様を示している。また図１では調整弁１８として、燃料供給系統ごとに燃料流量や圧力を調整する第一調整弁１８ａ，第二調整弁１８ｂ，第三調整弁１８ｃが設けられている態様を示している。図１においては燃料供給系統が５０ａ、５０ｂ、５０ｃの３系統のみを示しているが、燃料供給系統の数は３つに限られない。例えば、ガスタービン１０は、燃焼器１２のトップハット部に燃料を供給するトップハット燃料供給系統、燃焼器１２の内筒の中心部に燃料を供給するパイロット燃料供給系統、燃焼器１２の内筒においてパイロット燃料供給系統を囲む部分に燃料を供給するメイン燃料供給系統を備えてもよい。また図１には燃焼器１２を１つのみ図示しているが、燃焼器１２は１６個などの複数個存在し、各燃焼器１２にそれぞれの燃料供給系統５０ａ、５０ｂ、５０ｃ・・から燃料が供給される。一例として、ガスタービン発電プラント１００は、１６系統の燃料供給系統５０が各燃焼器１２にそれぞれ接続されている。

ガスタービン１０には、当該ガスタービン１０の状態量を計測する複数の計測器が設けられる。一例としては、ガスタービン１０には、燃料供給系統５０の燃料流量を計測する燃料流量センサ２０ａ、ノズル１２３の通過流量（ノズル通過流量）を計測するノズル流量センサ２０ｂ、排ガス流量を計測する排ガス流量センサ２０ｃ、マニホールド配管１２４内の圧力Ｐ_ｉｎを計測するマニホールド圧力センサ２０ｄ、圧縮機入口温度を計測する温度センサ２０ｅ、圧縮機インデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}を計測するインデックス差圧計２０ｆなどが設けられる。なお圧縮機インデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}とは、圧縮機１１の圧縮機吸込口ケーシング部の圧力と、圧縮機内部の翼付近の圧力差であり、圧縮機が吸い込む空気流量の指標となる値である。燃料流量、ノズル通過流量または燃料弁通過流量、排ガス流量、およびマニホールド圧力は、いずれもガスタービン１０の状態量である。またガスタービン１０には他の計測器も設けられている。例えば、ガスタービン１０には燃焼器車室１７の圧力Ｐ_ｏｕｔ、燃料温度Ｔ_ｆ、車室空気温度Ｔ_ｃｓ、排ガス温度Ｔ_２Ｔを計測する計測器が備わる。これらがガスタービン１０の状態量である。

なお、以下に説明するタービン入口温度は、燃焼器１２から噴出される高温の燃焼ガスがタービン１３に入る入口の温度を示す。圧縮機１１には、インレットガイドベーン（ＩＧＶ）１４が設けられている。ＩＧＶ１４は圧縮機１１へ流入する空気の量を調節する。

図２は第一の実施形態によるガスタービン制御装置の機能ブロックを示す図である。
ガスタービン制御装置２０はコンピュータであり、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの記憶部、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、通信インタフェースなどのハードウェアによって構成されてよい。

ガスタービン制御装置２０のＣＰＵはユーザ操作に基づいて、記憶している制御プログラムを実行する。これにより、ガスタービン制御装置２０には、燃料流量算出部２０１、空気流量算出部２０２、タービン入口温度算出部２０３、補正部２０４、燃料配分比算出部２０５、弁開度算出部２０６を備える。なお燃料配分比算出部２０５は、燃料供給系統ごとの燃料配分比を算出する第一燃料配分比算出部２０５ａ、第二燃料配分比算出部２０５ｂ、第三燃料配分比算出部２０５ｃ・・を備える。また弁開度算出部２０６は、燃料供給系統ごとの弁開度を算出する第一弁開度算出部２０６ａ、第二弁開度算出部２０６ｂ、第三弁開度算出部２０６ｃ・・を備える。

燃料流量算出部２０１は、ガスタービン１０に投入する燃料の単位時間当たりの流量をガスタービン１０の計測値に基づいて算出する。
空気流量算出部２０２は、ガスタービン１０に投入する空気の単位時間当たりの流量をガスタービン１０の計測値に基づいて算出する。
タービン入口温度算出部２０３は、ガスタービン１０の燃焼器１２に関する熱エネルギの入力と出力の関係を、燃料の単位時間当たりの流量と、空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービン１０の車室の空気温度と、を用いて表す物理モデル式を用いて、タービン入口温度を算出する。
補正部２０４は、タービン入口温度と、取得したガスタービン１０の排ガス温度との比率に基づき、タービン入口温度を補正する補正項を算出し、タービン入口温度を補正項で補正する。
燃料配分比算出部２０５（２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ・・）は、補正されたタービン入口温度に基づいて複数の燃焼器１２にそれぞれに接続される各燃料供給系統の燃料配分比を算出する。
弁開度算出部２０６（２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ・・）は、各燃料供給系統の燃料配分比に基づいて各燃料供給系統の弁開度を算出する。

ガスタービン制御装置２０は、制御プログラムを実行することにより、実際には図２に図示する機能部以外の機能も有することとなるが、説明の便宜上、図２に図示する機能部のみ説明することとする。

図３は本実施形態によるガスタービン制御装置の処理フローを示す図である。
まず燃料流量算出部２０１は、マニホールド配管１２４の圧力Ｐ_ｉｎ、燃焼器車室１７の圧力Ｐ_ｏｕｔ、燃料温度Ｔ_ｆを取得する。マニホールド配管１２４の圧力Ｐ_ｉｎは、マニホールド圧力センサ２０ｄにより計測される。燃料ノズルの出口圧力Ｐ_ｏｕｔ、燃料温度Ｔ_ｆも同様にセンサによって計測される。燃料流量算出部２０１はマニホールド配管１２４の圧力Ｐ_ｉｎ、燃焼器車室１７の圧力Ｐ_ｏｕｔ、燃料温度Ｔ_ｆを燃料流量算出式（１）に代入して、ガスタービン１０の各燃焼器１２に投入される合計の単位時間当たりの燃料流量Ｇ_ｆを算出する（ステップＳ１０１）。

また空気流量算出部２０２は、圧縮機インデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}をインデックス差圧計２０ｆから、また圧縮機入口温度Ｔ_１ｃを温度センサ２０ｅから取得する。インデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}を計測することにより、圧縮機１１を流れる空気流量が算出可能となる。空気流量算出部２０２はインデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}と圧縮機入口温度Ｔ_１ｃを空気流量算出式（２）に代入して、圧縮機１１に流入する単位時間当たりの空気流量Ｇａを算出する（ステップＳ１０２）。

タービン入口温度算出部２０３は、燃料流量算出部２０１の算出した燃料流量Ｇ_ｆを取得する。タービン入口温度算出部２０３は、空気流量算出部２０２の算出した空気流量Ｇ_ａを取得する。タービン入口温度算出部２０３はまた燃料温度Ｔ_ｆを取得する。タービン入口温度算出部２０３はまた燃焼器車室１７の車室空気温度Ｔ_ｃｓを取得する。燃焼器車室の空気温度Ｔ_ｃｓはセンサによって計測される。タービン入口温度算出部２０３はそれら取得した燃料流量Ｇ_ｆ、空気流量Ｇ_ａ、燃料温度Ｔ_ｆ、燃焼器車室１７の車室空気温度Ｔ_ｃｓを式（３）で示す燃焼器周りの非定常物理モデルに代入して、タービン入口温度Ｔ_１Ｔを算出する（ステップＳ１０３）。タービン入口温度算出部２０３は算出したタービン入口温度Ｔ_１Ｔを補正部２０４へ出力する。なお式（３）で示す非定常物理モデルは、燃焼器１２に流入する熱エネルギと、燃焼器１２から流出する熱エネルギとが等しいことを表すモデル式を、そのモデル式に含まれるタービン入口温度Ｔ_１Ｔを左辺に、他の要素を右辺に持つ式として変形したものである。非定常物理モデルにおける燃焼器１２に流入する熱エネルギは、燃料の熱エネルギ、空気の熱エネルギ、燃焼ガスの発熱エネルギの合計により表される。また燃焼器１２から流出する熱エネルギはタービン１３の入口における熱エネルギにより表される。ここで空気の熱エネルギは、燃焼器車室１７に流入する空気に含まれる水蒸気による湿度の影響を考慮した比エンタルピーに応じて変動する。従って、タービン入口温度算出部２０３は、燃焼器車室１７に流入する空気の湿度をセンサから取得し、その湿度に基づく比エンタルピーを計算し、当該比エンタルピーを用いて空気の熱エネルギを算出してよい。

ここで、実際には圧縮機１１に流入した空気が燃焼器１２に流入する前段階で抽気されるため、空気流量算出部２０２は、単位時間当たりのその抽気流量を減じた単位時間当たりの空気流量Ｇ_ａを算出し、タービン入口温度算出部２０３は当該抽気流量を減じた空気流量Ｇ_ａを用いた上記式（３）によりタービン入口温度Ｔ_１Ｔを算出してもよい。この抽気流量はガスタービン１０の出力値やタービン入口温度Ｔ_１Ｔの値の増加に応じて単調増加する。空気流量算出部２０２は、ガスタービン１０の出力値やタービン入口温度Ｔ_１Ｔの値に応じた抽気流量を表すデータテーブルの補間計算や、所定の計算式を用いて抽気流量を算出してよい。なお抽気流量をタービン入口温度Ｔ_１Ｔの値に基づいて算出する場合には、空気流量算出部２０２は、直前に算出されたタービン入口温度Ｔ_１Ｔの値を用いるなどしてよい。

ここでガスタービン１０が起動した直後は圧縮機１１や配管等の熱膨張等による形状変化に基づいて上記した抽気流量も変化する。従って、空気流量算出部２０２は、ガスタービン１０の起動後の経過時間に応じた単位時間当たりの抽気流量の補正式を用いてより精度の高い起動後の抽気流量を算出してよい。そして、タービン入口温度算出部２０３は、このように補正されたより精度の高い抽気流量を減じた空気流量Ｇ_ａを用いて、タービン入口温度Ｔ_１Ｔを算出してもよい。

補正部２４はタービン入口温度Ｔ_１Ｔを排ガス温度Ｔ_２Ｔに基づいてさらに補正してもよい。具体的には、ガスタービン制御装置２０が、予めガスタービン１０が定格運転されている際の定格時排ガス温度Ｔ４とその時の定格時タービン入口温度Ｔ５の関係を示す情報を記憶しているものとする。補正部２４はその定格時排ガス温度Ｔ４と定格時タービン入口温度Ｔ５の関係を示す情報を取得する。補正部２４は定格時排ガス温度Ｔ４と定格時タービン入口温度Ｔ５との関係に基づいて、タービン入口温度Ｔ_１Ｔの補正値を算出する。一例としては、補正部２４は、定格時排ガス温度Ｔ４から排ガス温度Ｔ_２Ｔを減じた値Ｔｘが、定格時タービン入口温度Ｔ５からタービン入口温度Ｔ_１Ｔを減じた値Ｔｙと等しいか、または所定の定数ａ倍になる、タービン入口温度Ｔ_１Ｔの補正値を算出する。なお定格時排ガス温度Ｔ４とその時の定格時タービン入口温度Ｔ５の関係は燃焼器車室１７の圧力によって変動してよい。この場合、補正部２４は、燃焼器車室１７の圧力をセンサから取得し、この圧力の値に基づいて補正した定格時排ガス温度Ｔ４とその時の定格時タービン入口温度Ｔ５の関係を用いて、上述のようにタービン入口温度Ｔ_１Ｔの補正値を算出してもよい。

ここで、排ガス温度Ｔ_２Ｔはガスタービン１０の出力変化に応答性の遅い計測値である。しかしながら排ガス温度Ｔ_２Ｔは応答性が低いが精度のよい値である。排ガス温度とタービン入口温度とは強い相関がある。従って補正部２４は、この精度のよい排ガス温度Ｔ_２Ｔを用いて、ステップＳ１０３で求めた応答性の高いタービン入口温度Ｔ_１Ｔを補正する。具体的には、補正部２４は、タービン入口温度Ｔ_１Ｔに基づき、排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔを算出する。排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔは、タービン１３入口の温度をタービン入口温度Ｔ_１Ｔと仮定した場合の、排ガスの温度の推定値である。

補正部２４は、タービン入口温度Ｔ_１Ｔを取得し、予め定められた所定の算出式にタービン入口温度Ｔ_１Ｔを入力して、仮排ガス温度推定値Ｔ_３Ｔを算出する。この算出式は、タービン入口温度Ｔ_１Ｔを、排ガスの温度に換算するための式である。

補正部２４は、仮排ガス温度推定値Ｔ_３Ｔに対し、時間毎の値の変化を遅れさせる処理を行って、排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔを算出する。

補正部２４は、排ガス温度Ｔ_２Ｔとタービン入口温度Ｔ_１Ｔから算出した排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔとの比率に基づき、タービン入口温度Ｔ_１Ｔを補正する補正項Ｘ４を算出する。本実施形態では、補正項Ｘ４は、一例としては、排ガス温度Ｔ_２Ｔを排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔで除した比率Ｘ１に調整係数αを乗じた調整比率Ｘ２と、前回算出された補正項Ｘ４である過去補正項Ｘ４’に１−αを乗じた過去調整比率Ｘ３とを加算した値である。そして、補正部２４は、タービン入口温度Ｔ_１Ｔにこの補正項Ｘ４を乗じて、補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’を算出する（ステップＳ１０４）。補正項Ｘ４は、排ガス温度推定値Ｔ_４Ｔに対する排ガス温度Ｔ_２Ｔの比率であるため、補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’は、タービン入口温度Ｔ_１Ｔ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。ガスタービン制御装置２０は、応答性と算出精度とが高い補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’に基づき、燃焼ガスの温度を判断する。従って、ガスタービン制御装置２０は、応答性と算出精度とが高い補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’を算出することが可能となる。補正部２０４は補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’を燃料配分比算出部２０５へ出力する。

燃料配分比算出部２０５においては、第一燃料配分比算出部２０５ａ、第二燃料配分比算出部２０５ｂ、第三燃料配分比算出部２０５ｃが対応する各燃料供給系統５０ａ，５０ｂ，５０ｃそれぞれの燃料配分比を算出する（ステップＳ１０５）。各燃料配分比の合計は１００％となる。第一燃料配分比算出部２０５ａ、第二燃料配分比算出部２０５ｂ、第三燃料配分比算出部２０５ｃが対応する各燃料供給系統５０ａ，５０ｂ，５０ｃそれぞれの燃料配分比を、補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’と燃料配分比の関係式により算出する。なお、各燃料供給系統５０ａ，５０ｂ，５０ｃそれぞれについての補正後のタービン入口温度Ｔ_１Ｔ’と燃料配分比との対応関係は異なってもよい。第一燃料配分比算出部２０５ａ、第二燃料配分比算出部２０５ｂ、第三燃料配分比算出部２０５ｃは算出した弁開度を弁開度算出部２０６へ出力する。つまり、第一燃料配分比算出部２０５ａは算出した燃料配分比Ｄａを第一弁開度算出部２０６ａへ出力する。第二燃料配分比算出部２０５ｂは算出した燃料配分比Ｄｂを第二弁開度算出部２０６ｂへ出力する。第三燃料配分比算出部２０５ｃは算出した燃料配分比Ｄｃを第三弁開度算出部２０６ｃへ出力する。

各燃料供給系統５０ａ，５０ｂ，５０ｃそれぞれに対応する第一弁開度算出部２０６ａ、第二弁開度算出部２０６ｂ、第三弁開度算出部２０６ｃは、対応する燃料供給系統の燃料配分比と、燃料制御指令値ＣＳＯとを弁開度算出式に代入して、対応する燃料供給系統の第一調整弁１８ａ，第二調整弁１８ｂ，第三調整弁１８ｃの弁開度を算出する（ステップＳ１０６）。つまり第一弁開度算出部２０６ａは第一調整弁１８ａの弁開度Ｏａを算出し、第二弁開度算出部２０６ｂは第二調整弁１８ｂの弁開度Ｏｂを算出し、第三弁開度算出部２０６ｃは第三調整弁１８ｃの弁開度Ｏｃを算出する。第一弁開度算出部２０６ａは第一調整弁１８ａへ算出した弁開度Ｏａを出力し、第二弁開度算出部２０６ｂは第二調整弁１８ｂへ算出した弁開度Ｏｂを出力し、第三弁開度算出部２０６ｃは第三調整弁１８ｃへ算出した弁開度Ｏｃを出力する。第一調整弁１８ａ，第二調整弁１８ｂ，第三調整弁１８ｃは、それぞれ入力した弁開度に制御される。

上述の処理によれば、タービン入口温度の算出にガスタービン１０の出力値を利用せずに、より過渡応答の早い計測値を燃焼器周りの非定常物理モデル式に代入してタービン入口温度を算出している。したがって、ガスタービン１０が急激に出力変動するような過渡応答時においても、タービン入口温度と燃料分配比の適切な関係を保つことができ、燃焼振動の発生しない安定的な燃焼が実現することができる。

＜第二の実施形態＞
図４は第二の実施形態によるガスタービン制御装置の機能ブロックを示す図である。
ガスタービン制御装置２０は、計測値に基づいて車室空気温度Ｔｃｓ’を計算するようにしてもよい。第二の実施形態による車室空気温度Ｔｃｓ’の計算は、圧縮機インデックス差圧Ｐ_{ｉｎｄｅｘ}の算出に利用された圧縮機入口圧力Ｐ_１Ｃと圧縮機出口圧力Ｐ_２Ｃ、圧縮機入口温度Ｔ_１ｃ、車室空気温度計測値Ｔ_{ＣＳ＿ＭＥＡ}の値を車室空気温度算出式に代入して算出する。車室空気温度の計測値Ｔ_{ＣＳ＿ＭＥＡ}は、一般的に計測に時間遅れを伴うため、計測値Ｔ_{ＣＳ＿ＭＥＡ}をそのまま用いず、応答性を向上させる上記算出式による算出を実施する。これにより、車室空気温度算出部２０７は、圧縮機入口圧力Ｐ_１Ｃと、圧縮機出口圧力Ｐ_２Ｃと、圧縮機入口温度Ｔ_１ｃと、車室空気温度計測値Ｔ_{ＣＳ＿ＭＥＡ}を物理モデルである式（１０）に入力して算出することにより、応答の早い車室空気温度Ｔｃｓ’を計算することができる。

上述のガスタービン制御装置２０は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

１０・・・ガスタービン
２０・・・ガスタービン制御装置
４０・・・供給装置
２０１・・・燃料流量算出部
２０２・・・空気流量算出部
２０３・・・タービン入口温度算出部
２０４・・・補正部
２０５・・・燃料配分比算出部
２０６・・・弁開度算出部

Claims (11)

1. ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する燃料流量算出部と、
   前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する空気流量算出部と、
   前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出するタービン入口温度算出部と、
   前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する燃料配分比算出部と、
   を備えるガスタービン制御装置。
2. 前記ガスタービンの排ガス温度と、前記タービン入口温度から算出されたガスタービンの排ガス温度との比率に基づいて、前記タービン入口温度を補正する補正部とを備え、
   前記燃料配分比算出部は、前記補正部で補正した補正後のタービン入口温度に基づいて前記燃料配分比を算出する
   請求項１に記載のガスタービン制御装置。
3. 前記補正部は、定格時の排ガス温度と定格時のタービン入口温度との関係に基づいて、前記タービン入口温度を補正する
   請求項２に記載のガスタービン制御装置。
4. 前記空気流量算出部は、前記単位時間当たりの抽気流量を減じた前記空気の単位時間当たりの流量を算出する
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
5. 前記タービン入口温度算出部は、前記物理モデル式に、前記空気の湿度を入力して前記タービン入口温度を算出する
   請求項１から請求項４の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
6. 前記タービン入口温度算出部は、空気の湿度に応じて変動させた比エンタルピーを用いて前記タービン入口温度を算出することを特徴とする
   請求項１から請求項５の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
7. 前記空気流量算出部は、前記ガスタービンの起動後の経過時間に応じた単位時間当たりの抽気流量を算出し、その抽気流量を減じた前記空気の単位時間当たりの流量を算出する
   請求項１から請求項６の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
8. 前記車室の空気温度を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する車室温度算出部と、
   を備える請求項１から請求項７の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
9. 前記物理モデル式は非定常物理モデル式である
   請求項１から請求項８の何れか一項に記載のガスタービン制御装置。
10. ガスタービン制御装置が、
    ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出し、
    前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出し、
    前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出し、
    前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する
    ガスタービン制御方法。
11. ガスタービン制御装置のコンピュータを、
    ガスタービンに投入する燃料の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する燃料流量算出手段、
    前記ガスタービンに投入する空気の単位時間当たりの流量を前記ガスタービンの計測値に基づいて算出する空気流量算出手段、
    前記ガスタービンの燃焼器に関する熱エネルギの収支の関係を表す物理モデル式に、前記燃料の単位時間当たりの流量と、前記空気の単位時間当たりの流量と、燃料の温度と、ガスタービンの車室の空気温度と、を入力して、タービン入口温度を算出するタービン入口温度算出手段、
    前記タービン入口温度に基づいて前記燃焼器に複数接続される燃料供給系統それぞれの燃料配分比を算出する燃料配分比算出手段、
    として機能させるプログラム。

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