KR101191548B1

KR101191548B1 - 가스 터빈 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101191548B1
Application number: KR1020107003188A
Authority: KR
Inventors: 마스미 노무라; 고오따로오 미야우찌
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2009-02-23
Publication date: 2012-10-15
Also published as: CN101779020B; EP2184467A4; JP2009203943A; EP2184467A1; WO2009107818A1; US20100199680A1; EP2184467B1; CN101779020A; JP5010502B2; KR20100043232A; US8701420B2

Abstract

본 발명의 과제는 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전으로 되는 것을 방지하여, 효율적인 운전 상태를 유지할 수 있는 가스 터빈 제어 방법의 제공에 있다. 가스 터빈의 연소기 내 주파수를 해석하는 주파수 해석 수단과, 주파수대별 해석 결과와 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량이나 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 가스 터빈에 있어서의 연소 상태를 파악하는 상태 파악 수단 및 연소 진동의 특성을 파악하는 연소 특성 파악 수단과, 연소 특성 파악 수단이 파악한 연소 진동 특성과 상태 파악 수단이 파악한 연소 상태로부터, 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하고, 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하여 가스 터빈을 구동하는 제어부로 이루어지고, 제어부는 가스 터빈의 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 상태에서, 초기 설계값의 보정을 리셋하여, 초기 설계값으로 가스 터빈을 운전하도록 구성하였다.

Description

가스 터빈 제어 방법 및 장치 {GAS TURBINE CONTROL METHOD AND DEVICE}

본 발명은 가스 터빈 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 가스 터빈 운전 시에 발생하는 연소 진동 억제를 위한 보정에 의해, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전을 계속하는 것을 방지할 수 있도록 한 가스 터빈 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.

예를 들어, 발전기를 구동하는 가스 터빈에서는, 발전기의 출력, 대기 온도ㆍ습도 등에 기초하여, 연소기로 보내는 공기 유량, 연료 유량을 시운전에서 미세 조정하여 미리 결정하고, 그 값을 초기 설계값으로서 사용하여 운전을 행하고 있다. 그러나, 시운전은 일정 기간뿐이라, 모든 기상 조건에 기초하여 시운전할 수 있는 것은 아니고, 또한 압축기의 성능 열화나 필터의 막힘 등의 경년 변화에 의해, 실제의 공기 유량, 연료 유량은 설계 시나 시운전 시와 어긋날 가능성이 있다.

또한 가스 터빈은 연료와 공기에 의한 연속적인 발열 산화 반응으로 발생하는 연소 가스에 의해 구동되지만, 그 발열 산화 반응 시에 난류 연소에 수반하는 연소 소음과, 연료 증발로부터 연소까지의 시간 지연에 수반하는, 방열과 확산ㆍ선회에 수반하는 화염 전파 속도의 변동의 상호 작용에 의해 유기되는 연소 진동으로 이루어지는, 10㎐로부터 수K㎐에 걸치는 주파수를 갖는 압력 변동을 수반하는 경우가 있다.

특히, 연소 진동은 연소실의 연소 영역에서 발생하는 상술한 상호 작용을 가진원으로 하고, 연소실의 기주(air column)의 공명에 의해 어느 특유의 진동 주파수의 범위에서 성장한다. 이와 같은 연소 진동은 대소의 레벨은 있지만, 연소 가스의 생성 과정에서는 어느 정도 불가피하다고 생각해야만 하지만, 그 대소 레벨은 연소기의 용적 및 연소 가스 온도에 기초하는 연소 성능에 의해 좌우된다.

한편, 최근의 가스 터빈에서는 고출력화가 요구되고, 이에 수반하여 연소 가스 온도도 고온으로 되어, 가스 터빈의 연소실은 연소 가스의 급격한 온도 상승이나 가스 터빈 부하 변동 등에 수반하여 발생하는 과대한 열응력에 대처할 수 있도록, 강도가 높은 내열강을 사용하는 동시에, 반입ㆍ설치ㆍ점검 등의 노력 경감을 위해, 고강도인 것에 비해서는 비교적 두께가 얇은 재료가 사용되고 있다. 그런데, 예기치 못한 과대한 연소 진동이 발생한 경우, 혹은 연소 진동과 연소실의 기주가 공진한 경우, 연소실은 극도로 진동하여 크랙이 발생하거나 지지 부재에 과대한 손상이 발생하여, 연소기의 구성 부재의 수명을 짧게 한다.

이러한 연소 진동은 가스 터빈의 운전에 큰 지장을 초래하므로, 연소 진동을 가능한 한 억제하여 회피하는 것이 플랜트의 설비 보호 및 가동률 향상의 관점에서 강하게 요구된다. 그로 인해, 연소 안정성을 유지하여 연소 진동이 발생하지 않도록 1년에 수회의 제어계의 조정을 숙련 조정원에 의해 실시하여, 연소 안정성의 확인ㆍ유지가 불가결로 되지만, 그것이 보수의 비용 상승이나 가동률 저하의 원인이 된다.

이러한 문제에 대해서는, 예를 들어 특허 문헌 1에, 압력 센서에 의해 검출된 연소 가스의 압력 변동을 주파수 해석하는 주파수 해석 장치와, 이 주파수 해석 장치에 의해 해석된 압력 변동의 주파수 대역에 기초하여 진동 안정성을 처리하는 중앙 연산 장치와, 이 중앙 연산 장치의 출력 신호를 증폭하는 전압 증폭기와, 증폭된 출력 신호를 밸브 개폐 신호로서 연료 밸브에 부여하여 제어하는 컨트롤러부를 각각 구비하고, 압력 변동에 수반하여 유기하는 연소 진동을 억제하는 연소기의 연소 진동 억제 장치 및 그 억제 방법이 개시되어 있다.

또한, 이 특허 문헌 1에 도시된 연소 진동 억제 장치 및 그 억제 방법은 저주파의 연소 진동을 대상으로 한 것이지만, 가스 터빈에서 발생하는 연소 진동은 다양한 요인에 의해 저주파로부터 수천㎐ 등의 고주파까지의 넓은 대역에서 발생하는 것이고, 또한 복수의 주파수 대역에서 연소 진동이 동시에 발생하는 경우도 있다. 그로 인해, 특허 문헌 1과 같이 저주파 영역의 연소 진동에만 기초하여 연공비를 변화시키면, 다른 주파수 대역에서의 연소 진동이 악화되는 경우도 있다.

그로 인해, 본원 출원인은 특허 문헌 2에 있어서, 복수의 주파수 대역에서 연소 진동이 발생하고 있는 경우에 미리 결정된 우선도에 따라서, 우선도가 높은 주파수 대역의 연소 진동이 억제되도록 조정을 행하고, 이와 같이 연소기에 공급하는 연료의 유량 또는 공기의 유량의 적어도 한쪽을 조정했을 때, 그 조정 내용과, 조정을 행한 것에 의한 연소기 내에 있어서의 연소 상태의 변화를 관련시킨 정보를 기억하는 데이터 베이스와, 그 데이터 베이스에 축적된 정보에 기초하여 해석하여 얻어진 정보가 저장된 기초 데이터 베이스가 설치되고, 그 기초 데이터 베이스에 저장된 정보에 기초하여, 연소기에 공급하는 연료의 유량 또는 공기의 유량의 적어도 한쪽을 조정하여, 복수의 주파수 대역에서 연소 진동이 발생한 경우에도, 유효하게 연소 진동을 억제할 수 있는 가스 터빈 제어 장치를 제안하였다.

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 연소 진동 억제 장치 및 그 억제 방법은, 상기한 바와 같이 저주파의 연소 진동을 대상으로 한 것이므로, 그 연소 진동에만 기초하여 연공비를 변화시키면 다른 주파수 대역에서의 연소 진동이 악화되는 경우가 있다. 또한, 특허 문헌 2에 개시된 방법은 우선도가 높은 주파수 대역의 연소 진동을 억제하는 것에는 유효하지만, 조정 내용과 조정을 행한 것에 의한 연소기 내에 있어서의 연소 상태의 변화를 관련시킨 정보를 데이터 베이스에 기억하고, 그 데이터 베이스에 축적된 정보에 기초하여 도 12의 (A)의 그래프에 도시한 바와 같이, 해석하여 얻어진 정보로 연소 진동을 억제하도록 하고 있으므로, 도 12의 (B)의 시간과 효율의 관계를 나타낸 그래프에 도시한 바와 같이, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에 의한 설계 성능이나 모기(母機)의 피로 수명을 고려한 운전 상태로부터 일탈한 운전이 행해져 버리는 경우가 있다.

이 도 12의 (A)의 그래프는 횡축이 부하, 종축이 연료 유량이나 공기 유량을 제어하는 밸브 개방도를 나타내는 것으로, ■는 보정 전의 밸브 개방도, ▲는 연소 진동의 발생을 억제하기 위한 조정을 행한 후의 밸브 개방도이고, 부하가 90 내지 110 정도의 범위에서 조정을 행한 후의 밸브 개방도가 크게 되어 있다. 그리고, 도 12의 (B)는 횡축이 가스 터빈의 구동 시간이고, 종축은 효율을 나타내고 있고, 「여기서 조정」이라고 기재한 부분에서 연소 진동의 발생을 억제하기 위한 조정을 행한 경우이고, 조정 후에는 효율이 떨어져 있다. 즉, 이는 연소 진동의 발생을 억제하기 위한 조정에 의해, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량으로 하는 밸브 개방도와 어긋난 밸브 개방도에 의해, 설계 성능이나 모기의 피로 수명을 고려한 운전 상태로부터 일탈한 운전이 행해지고 있는 것을 나타내고 있다.

그로 인해, 본 발명에 있어서는, 초기 설계값에서 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전이 계속되는 것을 방지할 수 있도록 하고, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에 의한 설계 성능이나 모기의 피로 수명을 고려한 운전 상태를 유지할 수 있도록 한 가스 터빈 제어 방법 및 장치를 제공하는 것이 과제이다.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법은,

가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 제1 스텝과,

상기 주파수대별 해석 결과와 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈의 연소 진동의 특성을 주파수대별로 파악하는 제2 스텝과,

상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하고, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하는 제3 스텝과,

상기 제3 스텝의 보정에 기초하여 가스 터빈을 구동하여, 상기 연소 진동이 상기 관리값을 일정 시간 하회한 것을 판단하는 제4 스텝과,

상기 제4 스텝의 판단에 기초하여, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정을 리셋하고, 초기 설계값으로 운전하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 이 가스 터빈 제어 방법을 실시하는 가스 터빈 제어 장치는,

가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 주파수 해석 수단과,

상기 주파수 해석 수단의 주파수대별 해석 결과와, 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈에 있어서의 연소 상태를 파악하는 상태 파악 수단 및 연소 진동의 특성을 파악하는 연소 특성 파악 수단과,

상기 연소 특성 파악 수단이 파악한 연소 진동 특성과 상태 파악 수단이 파악한 연소 상태로부터, 상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하고, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하여 상기 가스 터빈을 구동하는 제어부를 구비하고,

상기 제어부는, 상기 가스 터빈의 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 상태에서 상기 초기 설계값의 보정을 리셋하고, 초기 설계값으로 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 마찬가지로 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법은,

상기 제4 스텝의 판단에 기초하여, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정값을, 서서히 초기 설계값으로 복귀시키면서 운전하는 것을 특징으로 한다.

또한, 마찬가지로 이 가스 터빈 제어 방법을 실시하는 가스 터빈 제어 장치는,

상기 제어부는 상기 가스 터빈의 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 상태에서, 상기 초기 설계값의 보정을 상기 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시키면서 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 연소 진동이 발생했을 때, 그 연소 진동을 억제하는 보정값으로 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하고, 이후의 운전에 있어서 그 보정 결과의 연료 유량 또는 공기 유량으로 운전을 계속하도록 하고, 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 경우, 초기 설계값의 보정을 리셋하거나, 혹은 단계적으로 저감시킴으로써, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전이 계속되는 것이 방지되어, 모기의 피로 수명도 고려한 운전 상태를 유지할 수 있는 가스 터빈 제어 방법 및 장치로 할 수 있다.

그리고, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정값을, 미리 결정된 상기 관리값보다 작은 복수의 임계값에 따라서, 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시키고, 그로 인해, 상기 제어부는 상기 초기 설계값에 더한 보정값을, 미리 결정된 상기 관리값보다 작은 복수의 임계값에 따라서, 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시켜 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있음으로써, 모기의 피로 수명도 고려한 운전 상태를 적절하게 유지할 수 있는 가스 터빈 제어 방법 및 장치로 할 수 있다.

이상 기재한 바와 같이 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법 및 장치는 연소 진동 발생 시에 일단 연소 진동을 회피하고, 제어계 설정에 대해 바람직한 보정을 행하지만, 소정 시간 감시하여 연소 진동이 안정되어 있는 것 같으면 원래의 제어계 설정으로 복귀시키거나, 혹은 모기의 피로 수명을 고려한 설정으로 하는 기능을 구비하였으므로, 가스 터빈의 열용량 등에 의한 일시적인 불안정 연소 현상 시에는 연소 안정성을 유지하기 위해 제어계의 조정을 행하는 것이 가능해지고, 또한 불안정 현상이 해소되면 당초 설정한 초기 설계값으로 복귀시키거나, 혹은 모기의 피로 수명을 고려한 설정으로 하므로, 특별한 경우를 제외하고 메이커나 고객이 의도한 제어계 설정으로 가스 터빈을 운용할 수 있고, 종래와 같이 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전이 계속되는 등의 것이 방지되어, 모기의 피로 수명도 고려한 운전 상태를 유지할 수 있는 가스 터빈 제어 방법 및 장치로 할 수 있다.

도 1의 (A)는 가스 터빈(2)을 제어하기 위한 기능적 구성을 도시하기 위한 블록도이고, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)에 도시한 가스 터빈 제어부(3)에 있어서의 자동 조정부(9)의 상세 블록도이다.
도 2는 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법의 제1 실시예의 흐름도이다.
도 3은 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법의 제2 실시예의 흐름도이다.
도 4는 연소 진동 발생을 억제하기 위한 보정량을 저감시켜 보존하는 데 있어서, 가스 터빈 운전이 가능한 허용 한계로 이루어지는 임계값을 복수 정하는 것을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 주파수 해석 수단에 의한 해석 결과의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 6은 주파수 해석 수단에 의한 주파수대별 해석 결과의 일례를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 사용하는 데이터 베이스의 구성의 일례이다.
도 8은 연소 진동 영역의 추정법에 관한 원리도이다.
도 9는 연소 진동 영역의 추정예를 나타내는 도면이다.
도 10은 가스 터빈의 구성 개략을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 가스 터빈 연소기의 개략 구성 단면도이다.
도 12의 (A)는 주파수 해석에 의해 얻어진 정보로 연소 진동을 억제한 경우의 부하와 밸브 개방도의 관계를 나타낸 그래프, 도 12의 (B)는 연소 진동을 억제하기 위한 조정을 행하였으므로, 효율이 저하된 예를 나타낸 그래프이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예를 예시적으로 상세하게 설명한다. 단, 본 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그 상대적 배치 등은 특별히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 그것으로 한정하는 취지가 아니라, 단순한 설명예에 지나지 않는다.

[제1 실시예]

처음에 가스 터빈(2)의 구성을 도시한 도 10과, 가스 터빈 연소기(23)의 개략 단면도인 도 11을 사용하여, 가스 터빈(2)에 대해 간단하게 설명한다. 우선, 도 10은 가스 터빈(2)의 개략 구성도이고, 가스 터빈(2)은 입구 안내익(26)을 갖는 압축기(22)와, 회전축(39)에 압축기(22), 발전기(40)가 접속되어 있는 터빈(24)을 갖는 가스 터빈 본체부(21)를 갖고, 이 터빈(24)에는 연소기(23)로부터 연소 가스 도입관(38)을 경유하여 연소 가스가 공급되고, 또한 그 연소 가스는 배관을 통해 외부로 배출된다.

압축기(22)는 회전축(39)을 통해 터빈(24)의 회전이 전달되고, 필터가 설치되어 있는 도입 입구로부터 외부의 흡기(25)를 도입하여 압축 공기를 생성하고, 압축 공기 도입부(27)로부터 연소기(23)로 압축 공기를 공급하여 연소에 사용시킨다. 이 압축기(22)에 설치된 입구 안내익(26)은 압축기(22)의 공기 도입측의 회전 날개로, 이 입구 안내익(26)의 회전 날개의 각도, 즉 밸브 개방도를 제어함으로써 회전수가 일정해도, 압축기(22)로 도입되는 공기의 유량(압축기 흡기 유량)을 조정하는 것이 가능하다.

연소기(23)에는 압축 공기 도입부(27), 바이패스 공기 도입관(36), 바이패스 밸브(35), 바이패스 공기 혼합관(37)이 접속되고, 압축 공기 도입부(27)는 압축기(22)에 접속된 도입관이나 연소기(23)의 차실 내로 공기를 유도하는 공간으로, 압축기 토출 공기를 연소기(23)로 유도한다. 바이패스 공기 도입관(36)은 압축 공기 도입부(27) 내에 일단부가 개방되어 접속되고, 타단부는 바이패스 공기 도입관(36)을 통과하는 공기의 유량을 제어하는 바이패스 밸브(35)에 접속되어, 압축기 토출 공기 중, 연소기(23)에 공급하지 않는 쪽을 터빈(24)으로 바이패스하는 관이다. 또한, 바이패스 밸브(35)의 타단부측에 접속된 바이패스 공기 혼합관(37)은 연소 가스 도입관(38)에 접속되어, 바이패스 밸브(35)를 통과한 공기를 연소기(23)에서 생성한 연소 가스와 혼합되도록 연소 가스 도입관(38)에 공급한다.

또한, 연소기(23)에는 메인 연료 유량 제어 밸브(28), 메인 연료 공급 밸브(29)를 통해 메인 연료(49)가, 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31), 파일럿 연료 공급 밸브(32)를 통해 파일럿 연료(33)가 각각 공급된다. 메인 연료 유량 제어 밸브(28)는 한쪽은 외부로부터 연료를 공급하는 배관에, 다른 쪽은 복수의 메인 연료 공급 밸브(29)에 접속한 배관에 접속되고, 메인 연료 유량 제어 밸브(28)는 외부로부터 공급되는 연료의 연소기(23)로의 유량을, 메인 연료 공급 밸브(29)는 연소기(23)의 메인 버너에 공급하는 연료를 각각 제어하는 밸브이다.

파일럿 연료 유량 제어 밸브(31)는, 한쪽은 외부로부터 연료를 공급하는 배관에, 다른 쪽은 복수의 파일럿 연료 공급 밸브(32)에 접속되고, 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31)는 외부로부터 공급되는 연료의 연소기(23)로의 유량을, 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31)는 파일럿 버너에 공급하는 연료를 각각 제어하는 밸브이다. 메인 연료(49)는 메인 화염의 연소에 사용되고, 파일럿 연료(33)는 메인 화염의 연소를 안정화하기 위한 파일럿 화염의 연소에 사용된다.

다음에, 가스 터빈 연소기(23)의 개략 단면을 도시한 도 11에 있어서, 가스 터빈의 연소기(23)는 압축기(22), 연소기 본체(41), 차실(42), 외통(43), 내통(44), 미통(tail pipe)(45) 등으로 구성된다. 차실(42)은 외통(43)에 접합되어, 차실(42)과 외통(43)의 내부에는 연소기 본체(41)가 수납되어 있다. 이 연소기 본체(41)는 서포트(46)에 의해 차실(42)에 접합되어 소정의 위치에 보유 지지된다. 또한, 연소기 본체(41)에는 파일럿 연료(47)가 공급되는 파일럿 연료 노즐(48), 메인 연료(49)가 공급되는 메인 연료 노즐(50)이 설치되어, 압축기(22)로부터 차실(42)로 유입된 유입 공기가, 차실(42)과 내통(44) 사이의 공간을 통해 연소기 본체(41)로 공급된다.

파일럿 연료 노즐(48)은 파일럿 연료(47)를 압축 공기 도입부(27)가 존재하는 영역(도시되지 않음)에 분사하여 확산 연소를 행하여, 확산 화염인 파일럿 화염을 발생시킨다. 메인 연료 노즐(50)은 메인 연료(49)를 도시되지 않은 예혼합 장치에 분사하여 압축 공기 도입부(27)로부터의 압축 공기와 혼합된 혼합기를 생성하고, 그 혼합기를 내통(44)에 공급하여 상기 파일럿 화염으로부터 혼합기로 연소를 전파시켜, 메인 화염을 내통(44) 내에서 연소시킨다. 이 메인 화염의 연소에 의해 고온의 연소 가스(51)가 생성되어, 내통(44)으로부터 미통(45)으로 도입된다.

미통(45)은 바이패스 엘보(52)를 통해 바이패스 밸브(53)에 접합되고, 이 바이패스 밸브(53)는, 차실(42)의 내측으로 개방되어 연소기 유입 공기의 일부를 바이패스 공기(54)로서 취출하여, 미통(45)에 공급한다. 미통(45)은 연소 가스(51)와 바이패스 공기(54)를 혼합하여, 연소 가스(55)로서 터빈(24)에 공급한다. 이 연소 가스(51)에 혼합되는 바이패스 공기(54)의 유량은 바이패스 밸브(53)의 개방도가 바이패스 밸브(53)에 접속된 바이패스 밸브 가변 기구(56)에 의해 조작됨으로써 조정되어, 발전기(40)가 가스 터빈(2)에 요구하는 출력에 대응한 값으로 된다.

이와 같이 구성한 가스 터빈(2)에 있어서, 외부로부터 도입된 공기는 압축기(22)에서 압축되어, 각 연소기(23)로 공급된다. 한편, 연료의 일부는 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31)를 경유하여 각 연소기(23)의 파일럿 연료 공급 밸브(32)에 도달하고, 그곳으로부터 각 연소기(23)로 도입된다. 또한, 남은 연료는 메인 연료 유량 제어 밸브(28)를 경유하여 각 연소기(23)의 메인 연료 공급 밸브(29)에 도달하고, 그곳으로부터 각 연소기(23)로 도입된다. 도입된 공기 및 연료는, 각 연소기(23)에 있어서 연소하여 발생한 연소 가스는 터빈(24)으로 도입되어 터빈(24)을 회전시키고, 그 회전 에너지에 의해 발전기(40)가 발전을 행한다.

다음에, 이상에서 설명해 온 가스 터빈(2)의 제어 장치(1)에 대해, 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1의 (A)는 가스 터빈(2)을 제어하기 위한 기능적 구성을 도시하기 위한 블록도이고, 도 1의 (B)는 도 1의 (A)에 도시한 가스 터빈 제어부(3)에 있어서의 자동 조정부(9)의 상세 블록도이다. 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 가스 터빈 제어부(3)에서 가스 터빈(2)을 제어하기 위해, 가스 터빈(2)에 프로세스량 계측부(4), 압력 변동 측정부(센서)(5), 가속도 측정부(센서)(6), 조작 기구(7)가 설치되어 있다.

프로세스량 계측부(4)는 가스 터빈(2) 상의 적절한 부위에 설치되어, 가스 터빈(2)의 운전 중에 있어서의, 운전 조건이나 운전 상태를 나타내는 프로세스량을 계측하는 각종 계측 기기이고, 측정 결과는 미리 정해진 시각 t1, t2…마다, 가스 터빈 제어부(3)의 제어기(8)로 출력된다. 여기서 프로세스량(플랜트 상태량)이라 함은, 예를 들어 발전 전력(발전 전류, 발전 전압), 대기 온도, 습도, 각 부에서의 연료 유량 및 압력, 각 부에서의 공기 유량 및 압력, 연소기(23)에서의 연소 가스 온도, 연소 가스 유량, 연소 가스 압력, 압축기(22)나 터빈(24)의 회전수, 터빈(24)으로부터의 배기 가스에 포함되는 질소산화물(NOx), 일산화탄소(CO) 등을 비롯한 배출물 농도 등이다. 이 프로세스량은 가스 터빈(2)에 공급되는 연료나 공기의 양 등의 조작 가능한 「조작량(플랜트 데이터)」과, 예를 들어 대기 온도 등의 기상 데이터, 요구에 의해 결정되는 발전기의 부하의 크기(MW) 등의 「조작할 수 없는 상태량」으로 나뉜다.

압력 변동 측정부(5)는 복수의 연소기(23)의 각각에 설치된 압력 측정기로, 제어기(8)로부터의 지령에 의해 미리 정해진 시각 t1, t2…마다, 연소에 의해 발생하는 각 연소기(23) 내의 압력 변동 측정치를 가스 터빈 제어부(3)로 출력한다. 가속도 측정부(6)는 각 연소기(23)에 설치된 가속도의 측정기로, 제어기(8)로부터의 지령에 의해 미리 정해진 시각t1, t2…마다, 연소에 의해 발생하는 각 연소기(23)의 가속도(위치의 2계 미분)를 계측하고, 그 측정치를 가스 터빈 제어부(3)로 출력한다.

조작 기구(7)는 제어기(8)로부터의 지령에 의해, 메인 연료 유량 제어 밸브(28) 및 메인 연료 공급 밸브(29)의 개방도, 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31) 및 파일럿 연료 공급 밸브(32)의 개방도, 바이패스 밸브(35)의 개방도, 압축기(22)의 입구 안내익(26)의 회전 날개의 각도 등을 조작하는 기구이고, 이에 의해 메인 연료의 유량 제어, 파일럿 연료의 유량 제어, 각 연소기(23)로 공급하는 공기의 유량 제어, 압축기(22)로 도입되는 공기의 유량의 제어 등을 행한다. 또한, 각 연소기(23)로 공급하는 공기의 유량 제어는, 구체적으로는 각 연소기(23)에 있어서 바이패스 밸브(35)의 개방도를 크게(혹은 작게) 하여, 바이패스측으로 흐르는 공기 유량을 증가(혹은 감소)함으로써, 연소기(23)에 공급되는 공기의 유량을 제어한다.

가스 터빈 제어부(3)는 제어기(8)와, 자동 조정부(탐색 제어부)(9)를 구비한다. 제어기(8)는 프로세스량 계측부(4), 압력 변동 측정부(5), 가속도 측정부(6)로부터 출력되는 측정치를 수취하여, 이것을 자동 조정부(9)로 전송한다. 또한, 이 제어기(8)는 자동 조정부(9)로부터의 지령에 기초하여, 메인 연료 유량 제어 밸브(28) 및 메인 연료 공급 밸브(29), 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31) 및 파일럿 연료 공급 밸브(32), 바이패스 밸브(35), 입구 안내익(26)을, 조작 기구(7)로 조작하기 위한 신호를 출력한다.

도 1의 (B)는 도 1의 (A)에 도시한 가스 터빈 제어부(3)에 있어서의 자동 조정부(9)의 상세 블록도이고, 부호 11은 입력 수단, 부호 12는 상태 파악 수단, 부호 13은 주파수 해석 수단, 부호 14는 연소 특성 파악 수단, 부호 15는 데이터 베이스, 부호 16은 조정량 결정 수단, 부호 17은 출력 수단이고, 이들로 구성되는 자동 조정부(9)에서는, 연소 진동이 발생했을 때에, 진동을 억제하는 데 가장 효과적인 방향으로 조작량(프로세스량)을 변화시키는 제어를 행한다.

즉, 자동 조정부(9)는 제어기(8)로부터 전송된 프로세스량 계측부(4), 압력 변동 측정부(5), 가속도 측정부(6)로부터의 프로세스량이나 압력, 가속도의 데이터를 입력 수단(11)에 의해 수취하고, 또한 주파수 해석 수단(13)에 의한 가스 터빈(2) 내의 진동 주파수 해석 결과로부터, 상태 파악 수단(12)으로 가스 터빈(2)의 상태 등을, 연소 특성 파악 수단(14)으로 각 연소기(23)의 연소 특성을 파악한다. 그리고, 조정량 결정 수단(16)으로, 이 상태 파악 수단(12) 및 연소 특성 파악 수단(14)으로 파악한 내용에 기초하여, 가스 터빈(2)에서 연소 진동이 발생하지 않는 대책, 즉 메인 연료 유량 제어 밸브(28) 및 메인 연료 공급 밸브(29), 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31) 및 파일럿 연료 공급 밸브(32), 바이패스 밸브(35), 입구 안내익(26)을 조정하는지 여부 및 조정하는 경우에는 그 조정 부위와 조정량을 결정한다. 그리고, 그 조정량 결정 수단(16)의 결정 결과는 출력 수단(17)에 의해 제어기(8)에 출력된다.

또한, 이 조정량 결정 수단(16)은, 후기하는 바와 같이 연소 진동이 발생했을 때, 그것을 억제하기 위해 제어계 설정에 대해 바람직한 보정을 행하지만, 소정 시간 감시하여 연소 진동이 안정되어 있는 것 같으면 원래의 제어계 설정으로 복귀시키거나, 혹은 보정량을 저감시키는 기능을 구비하고, 가스 터빈의 열용량 등에 의한 일시적인 불안정 연소 현상 시에는 연소 안정성을 유지하기 위해 제어계의 조정을 행하고, 또한 불안정 현상이 해소되면 당초 설정한 제어계 설정으로 복귀시키거나, 혹은 보정량을 저감시켜, 특별할 경우를 제외하고 메이커나 고객이 의도한 제어계 설정으로 가스 터빈을 운용하는 기능을 갖고 있다.

도 2는 본 발명에 의한 가스 터빈 제어 방법의 흐름도이다. 이 도 2에 도시한 흐름도는 가스 터빈(2)을 가동시키기 위한 프로그램의 일부로서 내장되는 것으로, 가스 터빈(2)이 가동하고 있는 동안, 소정 시간마다 일련의 처리를 실행한다.

스텝 S10에서 처리가 시작되면, 우선 스텝 S11에서 도 1의 (A)의 프로세스량 계측부(4), 압력 변동 측정부(5), 가속도 측정부(6)로부터 제어기(8)를 통해 전송된 프로세스량이나 압력, 가속도의 데이터가 입력 수단(11)으로 수취되어, 상태 파악 수단(12), 주파수 해석 수단(13)으로 보내진다.

상태 파악 수단(12)에서는, 프로세스량 계측부(4)에서 계측된 가스 터빈(2)에 공급되는 연료의 특성의 파악, 가스 터빈(2)에 이상이 없는지 여부의 진단 등이 행해진다. 가스 터빈(2)에 공급되는 연료의 특성의 파악은, 예를 들어 도시하고 있지 않은 탱크 내에 축적되어 있는 연료가 시간의 경과와 함께 탱크 내에서 무거운 분자가 하강하고, 가벼운 분자가 상승하는 결과, 가스 터빈(2)에 공급되는 연료 성분(칼로리)이 탱크 내의 연료 잔량 등에 따라서 변동되기 때문이다. 그로 인해, 가스 터빈(2)에 공급되고 있는 연료 성분에 따라서, 프로세스량 계측부(4)로서 탱크로부터 가스 터빈(2)에 이르는 연료 계통에 칼로리 미터, 연료의 조성을 측정하는 측정기 등을 설치하여, 얻어지는 연료의 말로리나 조성의 데이터에 기초하여, 연공비를 증감할 때의 조정량을 상태 파악 수단(12)에서 결정한다.

또한, 프로세스량 계측부(4)에서 연료의 칼로리나 조성을 리얼타임으로 계측하는 것이 아니라, 미리 탱크 내의 연료의 잔량과 연료 성분의 변화의 관계를 계측하고, 이것에 기초하여 조정량을 결정하기 위한 테이블이나 차트를 작성해 두도록 해도 좋다. 그 경우, 프로세스량 계측부(4)에서는 탱크 내의 연료의 잔량을 계측하고, 계측된 연료의 잔량에 기초하여 연공비를 증감할 때의 조정량을 결정한다. 또한, 탱크로부터의 공급뿐만 아니라, 파이프 라인에 의해 연료가 공급되는 경우도 마찬가지로 해도 좋다.

가스 터빈(2)에 이상이 없는지 여부의 진단은, 프로세스량 계측부(4)에서 계측된 가스 터빈(2)의 각 부의 온도나 유량의 데이터에 기초하여, 가스 터빈(2)의 이상의 유무를 판단하는 것으로, 예를 들어 가스 터빈(2)의 특정 부분의 온도가 미리 설정한 임계값 이상으로 상승하고 있거나, 특정 부분의 유량이 임계값 이하로 저하되어 있는 경우 등에, 가스 터빈(2) 자체에 이상이 발생하고 있다고 판단한다. 그리고, 상태 파악 수단(12)은 가스 터빈(2)에 이상이 있다는 판단이 이루어진 경우, 알람이나 경고 램프 등의 통지 수단에 의해 가스 터빈(2)에 이상이 발생하고 있는 것을 오퍼레이터 등을 향해 통지한다.

가스 터빈(2)에 이상이 인정되지 않은 경우, 다음의 스텝 S12에서 주파수 해석 수단(13)으로 내압 변동이나 가속도의 주파수 해석 및 센서의 이상 진단이 행해진다. 주파수 해석 수단(13)은 각 연소기(23)에 있어서 압력 변동 측정부(5)에서 계측된 압력 변동 측정치에 기초하여, 예를 들어 압력의 변동(진동)의 주파수 해석(고속 푸리에 변환 : FFT)을 행한다. 도 5는 압력 변동 측정부(5)에 의해 측정된 압력 변동 측정치에 기초하여, 주파수 해석 수단(13)이 주파수 해석을 행한 결과의 일례이다. 횡축은 주파수, 종축은 진동의 강도 레벨을 나타내고 있다. 또한, 주파수 해석 수단(13)은 가속도 측정부(6)에서 계측된 가속도 측정치에 기초하여 가속도의 주파수 해석을 행할 수도 있다.

이 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 연소기(23)에 있어서 발생하는 연소 진동(압력 진동 및 가속도 진동)은 복수의 진동의 주파수를 갖고, 각 주파수의 진동은 각각 복잡한 요인에 의해 발생하고 있으므로, 획일적인 제어, 혹은 하나의 파라미터를 제어하는 것만으로는 진동을 억제하는 것이 어렵다. 또한, 진동수에 따라 가스 터빈(2)에 미치는 영향이 다르고, 동일한 진동 강도라도 어느 주파수에서는 허용 범위라도, 다른 주파수에 있어서는 치명적인 경우도 있을 수 있다. 이들의 점으로부터 가스 터빈(2)의 운전 조건의 제어는 진동의 주파수에 따라서 복수의 파라미터에 대해 행할 필요가 있다.

그로 인해, 주파수 해석 수단(13)은 도 6에 도시한 바와 같이, 내압 변동이나 가속도의 주파수 해석 결과를 복수(n)의 주파수대로 구획하여 주파수대별 해석 결과로서 출력한다. 여기서 주파수대라 함은, 주파수 해석 수단(13)이 주파수 해석을 행한 결과에 기초하여 대응을 행하는 최소 단위로 되는 주파수 영역이다. 예를 들어, 도 5에 있어서 진동은 주로 0 내지 5000㎐에서 발생하고 있으므로, 주파수 범위를 0 내지 5000㎐로 하고, 그 주파수 범위를 적당한 크기의 주파수대로 구획하여 n개로 분할한다. 예를 들어, 50㎐마다 구획하는 것으로 하면, n ＝ 100으로 된다. 또한, 이 주파수대는 반드시 일정한 크기일 필요는 없다. 주파수 해석 수단(13)은 상기와 같이 하여 얻은 압력 또는 가속도의 주파수대별 해석 결과를 상태 파악 수단(12)에 출력한다.

또한, 주파수 해석 수단(13)은 압력 변동 측정부(5), 가속도 측정부(6)에 있어서 압력 측정기나 가속도 측정기 자체, 혹은 압력 측정기나 가속도 측정기로부터 출력되는 데이터가, 입력 수단(11)에 입력될 때까지의 데이터 전송 계통에 이상이 없는지 여부도 진단한다. 이는, 압력 측정기나 가속도 측정기 혹은 데이터 전송 계통에 이상이 있는 경우, 정상 제어를 할 수 없기 때문이고, 예를 들어 전원 주파수 성분(예를 들어, 60㎐)의 노이즈나 전체 주파수 대역에 걸쳐서 랜덤 형상의 노이즈가 나타나거나, 또한 수십㎐ 미만의 영역, 특히 직류 성분에서 펄스 형상 노즐이 나타나면, 도 5에 도시한 본래의 레벨에 비교하여 전체적으로 상승한 레벨의 신호로 되거나 한다. 또한, 압력 측정기나 가속도 측정기 자체가 열화된 경우, 전체 주파수 대역에 걸쳐서 레벨이 내려가므로, 주파수 해석 수단(13)에서 진동 레벨이 미리 설정한 범위로부터 벗어나 있는지 여부를 판단하여, 범위로부터 벗어난 경우에 압력 측정기나 가속도 측정기, 혹은 데이터 전송 계통에 이상이 있다고 판정한다. 또한, 이 판정으로 인해 주파수 해석 수단(13)에서 상기한 바와 같은 패턴의 해석 결과가 얻어진 경우에, 이것을 검출할 수 있는 임계값을 미리 설정해 둠으로써, 데이터 전송 계통에 이상이 발생한 경우에도 그것을 용이하게 판정할 수 있다.

또한, 여기서 주파수 해석 수단(13)에, 압력 측정기나 가속도 측정기를 복수조 설치해 두고 이들 복수조의 측정 결과를 비교하여, 그것에 의해 압력 측정기나 가속도 측정기, 혹은 압력 측정기나 가속도 측정기로부터의 데이터 전송 계통에 이상이 발생했는지 여부를 판정해도 좋다. 또한, 가속도 측정부(6)는 연소기(23) 자체의 진동을 가속도로서 검출하기 때문에, 1개의 가속도 측정부(6)에서 복수의 연소기(23)에서 발생하는 연소 진동을 감시해도 좋다. 이 경우, 하나의 연소기(23)에 설치된 압력 변동 측정부(5)가 센서 이상이라고 판단되어도, 가속도 측정부(6)에 의해 연소 진동을 검지할 수 있고, 또한 가속도 측정부(6)를 복수 설치한 경우에는, 압력 변동 측정부(5)에서 연소 진동을 검지하지 않아도 적어도 두개의 가속도 측정부(6)에서 연소 진동을 검지한 경우, 연소 진동이 발생하고 있다고 판정함으로써 신뢰성을 높일 수도 있다.

다시 도 2로 복귀하여, 이와 같이 하여 주파수 해석이 행해지는 것이지만, 이 처리가 2사이클째 이후이며 앞의 처리 사이클에서 어떤 조정을 행하고 있는 경우, 다음 스텝 S13에서 조정을 행한 것에 의한 효과의 평가가 행해진다. 이는 상태 파악 수단(12)에 의한 압력 또는 가속도의 주파수대별 해석 결과에 의해, 연소 진동이 즉시 조정이 필요한 상태인지의 여부, 연소 진동이 발생하고 있지 않지만 즉시 조정할 필요가 있는 연소 진동의 예조가 발생하고 있는 상태인지의 여부를 미리 설정한 임계값과 비교하여 판정하는 것이다.

그 결과, 관리값을 일탈 또는 연소 진동의 예조가 있다고 판정(예)된 경우, 스텝 S14에서 그때의 전회의 처리 사이클에서 행한 조정 내용과, 그 결과 변화된 가동 상태의 데이터를 도 1의 (B)의 데이터 베이스(15)에 추가ㆍ갱신한다.

그리고, X_11-1, X_11-2, ……, X_11-n, X_12-1, X_12-2, ……, X_22-n은 프로세스량, Y_i1-1, Y_i1-2, ……, Y_i1-n, Y_i2-1, Y_i2-2, ……, Y_in-n은 각 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이다. 즉, 데이터 베이스(15)에서는 프로세스량 및 각 주파수대에서의 진동 강도의 최대값 Y_in이 시각 t1, t2…마다 정리되어 저장되어 있고, 제어기(8) 및 주파수 해석 수단(13)으로부터 이들 데이터가 시시각각 데이터 베이스(15)로 송신되어 오면, 그들의 데이터가 데이터 베이스(15)에 추가 기억된다.

데이터 베이스(15)에 축적되는 진동 강도의 데이터는 압력 진동만이라도, 가속도 진동만이라도 좋고, 압력 진동 및 가속도 진동의 양쪽이라도 좋다. 일례로서, 도 7의 시각 t1일 때에는 바이패스 밸브(35)의 밸브 개방도가 X_11-1이고, 파일럿비가 X_12-1, 대기 온도가 X_21-1, 발전기의 부하(MW)가 X_22-1이고, 제1 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_i1-1, 제2 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_i2-1, 제n 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_in-1인 것을 나타내고 있다. 마찬가지로 시각 t2일 때에는 바이패스 밸브(35)의 밸브 개방도가 X_11-2, 파일럿비가 X_12-2, 대기 온도가 X_21-2, 발전기의 부하가 X_22-2이고, 제1 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_i1-2, 제2 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_i2-2, 제n 주파수대에서의 진동 강도의 최대값이 Y_in-2인 것을 나타내고 있다.

이와 같이 하여 데이터 베이스(15)에 데이터가 추가ㆍ수정되면, 다음 스텝 S15에서 발생하고 있는 연소 진동의 특성이 산출된다. 이는, 연소 특성 파악 수단(14)에 의해 데이터 베이스(15)에 저장된, 주파수 해석 수단(13)으로부터의 압력 또는 가속도의 주파수대별 해석 결과와, 프로세스량 계측부(4)로부터의 프로세스량에 기초하여, 연소 특성을 모델화하기 위한 수식 모델의 구축이다.

예를 들어, 연소기(23)의 수를 m, 모델화해야 할 주파수대수를 n으로 하면, 하기 식 1과 같은 중회귀 모델로 내압 변동을 모델화한다.

[식 1]

여기서,

Y_ij : 제i 연소기(i ＝ 1, 2, …, m)의 제j 주파수대(j ＝ 1, 2, …,n)의 최대 진폭값

X₁₁ : 조작량 1의 값[본 예에서는, 바이패스 밸브(35)의 밸브 개방도]

X₁₂ : 조작량 2의 값(본 예에서는, 파일럿비)

X₂₁ : 조작할 수 없는 상태량 1의 값(본 예에서는, 기상 데이터)

X₂₂ : 조작할 수 없는 상태량 2의 값[본 예에서는, 발전기의 부하(MW)]

a_{ij, 0}, a_{ij, 1}, a_{ij, 2}, a_{ij, 3}, a_{ij, 4} : 계수 파라미터이다.

그리고, 연소 특성 파악 수단(14)은 데이터 베이스(15)에 시각(t1, t2…)마다 정리하여 저장된 최대 진폭값 Y_ij, 조작량 X₁₁, X₁₂, 조작할 수 없는 상태량 X₂₁, X₂₂를 사용하여, 상기 식 1의 계수 파라미터 a_{ij, 0}, a_{ij, 1}, a_{ij, 2}, a_{ij, 3}, a_{ij, 4}를 구한다. 계수 파라미터 a_{ij, 0}, a_{ij, 1}, a_{ij, 2}, a_{ij, 3}, a_{ij, 4}의 해법에는, 예를 들어 최소 이승법이 사용된다.

여기서 최대 진폭값 Y_ij라 함은, 압력 변동 측정부(5) 및 가속도 측정부(6)에 의해 측정된 측정 결과의 데이터를, 주파수 해석 수단(13)으로 A/D 변환하여 주파수 해석한 결과를 n개의 주파수대로 구획하고, 각각의 주파수대에 있어서 어느 시간(t1, t2…) 내에 얻어진 최대 진폭값이다. 즉, 상기한 도 6에 있어서는, 제1 주파수대의 최대 진폭값이 Y_i1, 제2 주파수대의 최대 진폭값이 Y_i2, 제n 주파수대의 최대 진폭값이 Y_in인 것이 나타나 있다.

또한, 상기에서는, 설명의 사정상, 조작량을 2변수, 조작할 수 없는 상태량을 2변수로 하여 모델식을 기술하고 있지만, 특별히 2변수로 한정되는 것이 아니고, 또한 모델 구조로서 선형의 1차식으로서 기술하고 있지만, 2차 이상의 고차 모델이나 뉴럴네트 워크 등의 비선형 모델로 해도 좋다. 또한, 가스 터빈(2)으로부터 입력된 조작량이나 조작할 수 없는 상태량을 사용한 모델식으로서 기술하고 있지만, 질량 수지 등의 법칙에 기초하여 변환한 값을 사용해도 된다.

그리고, 연소 특성 파악 수단(14)은 시각 t1, t2…마다 얻어지는 상기 수식 모델(1)을 사용하여, 연소 진동이 발생하기 쉬운 영역을 구한다. 예를 들어, 조작량 1, 조작량 2, 조작할 수 없는 상태량 1, 조작할 수 없는 상태량 2가, 각각 X'₁₁, X'₁₂, X'₂₁ 및 X'₂₂일 때의, 제i 연소기의 제j 주파수대의 내압 변동 예측값 Y'_ij는, 다음 식 2에서 구해진다.

[식 2]

따라서 상기한 바와 같이, 계수 파라미터 a_{ij, 0}, a_{ij, 1}, a_{ij, 2}, a_{ij, 3}, a_{ij, 4}는, 예를 들어 최소 이승법에 의해 구해지고 있다.

상기한 도 6에 도시한 바와 같이, 제i 연소기의 제j 주파수대(주파수대 1 내지 n)의 최대 진폭값에는 연소기(23)나 주위의 설비의 구조면에서 임계값 Z_i1, Z_i2, …Z_in이 마련되어 있다. 그 임계값 Z_i1, Z_i2, …Z_in은 주파수 해석 수단(13)에 저장되어 있고, 여기서 임계값 Z_i1, Z_i2, …Z_in은 각 주파수대에 있어서 허용할 수 있는 최고의 진동 강도를 나타내는 값이다. 또한, 이 임계값 Z_i1, Z_i2, …Z_in은, 예를 들어 그 주파수의 진동에 의해 공진하는 부재나 구조가 있거나, 손상을 받기 쉬운 부재나 구조가 있거나, 어느 정도의 강도의 진동까지 허용할 수 있는지 등에 의해 결정된다.

주파수 해석 수단(13)으로부터 보내져 온 제i 연소기의 제j 주파수대의 최대 진폭값의 임계값을 Z_ij로 하면,

[식 3]

이 되는 X'₁₁, X'₁₂, X'₂₁ 및 X'₂₂가 존재하게 된다. 지금, 제어기(8)에 있어서 조작할 수 없는 상태량 1 및 조작할 수 없는 상태량 2의 값이 연소 특성 파악 수단(14)에 입력되었다고 하면, 식 3 중, X'₁₁ 및 X'₁₂ 이외는 상수로 되어, 식 3을 만족시키는 (X'₁₁, X'₁₂)를 용이하게 구할 수 있다.

한편, 제어기(8)로부터 부여된 α_k(k ＝ 1, 2, …, p)인 게인에 의해,

[식 4]

로 하여 (X'₁₁, X'₁₂)를 구하면, 각 연소기의 각 주파수 대역마다 p개의 선을 구할 수 있다. 도 8은 이것을 도시한 것으로, 여기서 계수 파라미터 a_{ij, 2}가 플러스이면, 직선의 상측이 연소 진동이 발생하기 쉬운 영역, 하측이 발생하기 어려운 영역으로 된다. 반대로, 계수 파라미터 a_{ij, 2}가 마이너스이면, 직선의 하측이 연소 진동이 발생하기 쉬운 영역, 상측이 발생하기 어려운 영역으로 된다.

연소 특성 파악 수단(14)은 제어기(8)로부터 부여되는 제i 연소기의 제j 주파수대의 최대 진폭값의 임계값 Z_ij(i ＝ 1, 2, …m, j ＝ 1, 2, …, n), 게인 α_k(k ＝ 1, 2,…p) 및 특정의 2개(운전 실적인 각 시각 t1, t2…에서의 조작할 수 없는 상태량 X₂₁, X₂₂)를 제외한 변수의 값(운전 실적인 각 시각 t1, t2, …에서의 X₁₁, X₁₂)과, 최소 이승법 등에 의해 구한 계수 파라미터 a_{ij, 0}, a_{ij, 1}, a_{ij, 2}, a_{ij, 3} 및 a_{ij, 4}로부터, 모든 연소기(23)의 모든 주파수대에 대해 상기한 직선을 구하고, 선형 계획법의 수순에 기초하여, 최종적으로 연소 진동이 발생하기 쉬운 영역, 발생하기 어려운 영역을 구한다.

도 9는 연소 특성 파악 수단(14)에 의해 구해진, 횡축을 X₁₁, 종축을 X₁₂로 하는 연소 진동 영역의 예를 도시하고 있다. 본 예에서는 게인 α_k마다 등고선과 같이 연소 진동 영역을 표현하고 있고, 중앙부가 연소 진동이 발생하기 어려운 영역, 주변부일수록 발생하기 쉬운 영역이다. 또한 도 9는, 상기와 같이 설명의 사정상 조작량을 2변수로 한 것에 수반하여, 2차원 좌표에 도시되어 있지만, 조작량을 N 변수로 하면 N차원 좌표 공간에 도시된다.

그리고, 조정량 결정 수단(16)은 상태 파악 수단(12)으로부터 조정 명령을 입력했을 때, 그 조정 명령에 응답하여, 다음의 스텝 S16에서 현재의 운전 상태(X₁₁ ＝ x_a, X₁₂ ＝ x_b)를 조정하기 위한 대책 내용(대책 개소와 조정량)을 결정한다. 이때, 복수의 주파수 대역에 있어서, 최대 진폭값 Y_ij가 임계값 Z_i1, Z_i2, …Z_in을 초과하고 있는 경우, 이미 설치ㆍ가동이 행해지고 있는 다른 동형의 가스 터빈(2)에 있어서 채취된 데이터를 사용하여, 해석한 결과 얻어진 표준적인 연소 특성을 나타내는 수식 모델이나, 가스 터빈(2)을 운전하는 데, 예를 들어 실화나 역화가 발생하지 않기 위한 연공비의 제한값 등의 제약 정보를 저장한 데이터 베이스(15) 내의, 기초 데이터 베이스(도시하지 않음)에 기억된 우선 순위(우선도)에 기초하여, 우선 순위가 높은 주파수 대역에 대해 조정을 실시한다. 여기서는, 일례로서 가장 낮은 주파수 대역의 우선도를 가장 높게 하고, 다음은 고주파측의 주파수 대역으로부터 우선도를 순차적으로 높게 설정하고 있다. 이는, 가장 낮은 주파수 대역에서 연소 진동이 발생하는 경우, 가스 터빈(2)의 화염이 꺼지기 쉬운 상황으로 되어 있을 가능성이 높은 것, 또한 높은 주파수 대역에서는 연소 진동에 의한 에너지가 크기 때문에, 손상 등을 미치는 영향력이 강하기 때문이다.

또한, 조정을 실시하는 주파수 대역을 선택한 후에 조정량 결정 수단(16)은, 다음에 현재의 운전 상태(X₁₁ ＝ x_a, X₁₂ ＝ x_b)를 조정해야 할 방향을, 예를 들어 최급강하법 등의 최적화 방법을 사용하여 결정한다. 또한, 여기서 사용하는 최적화 방법은 최급강하법으로 한정되는 것은 아니다.

즉, 조정량 결정 수단(16)은 연소 특성 파악 수단(14)에 의해 구한 도 9를 참조하여, 현재의 운전 상태(X₁₁ ＝ x_a, X₁₂ ＝ x_b)를 나타내는, 예를 들어 점 Q₁보다도, 보다 중앙부측의 선(α₂ ＝ 0.8)에 대해 수직으로 가상선(L)을 긋고, 그대로 α₂의 선으로 둘러싸인 영역 내까지 연장하고, 또한 그 가상선(L)이 α₂의 선에 닿는 위치 Q₂(X₁₁ ＝ x_c, X₁₂ ＝ x_d)까지 연장한다. 다음에, 점 Q₂로부터 도 9에 있어서의 보다 중앙부측의 선(α₃ ＝ 0.6)에 대해 수직으로 가상선(L)을 연장하고, 조정량 결정 수단(16)이 점 Q₁로부터 점 Q₂를 거쳐서 그 가상선(L)을 연장하는 방향이, 조정량 결정 수단(16)에 의해 결정되는 조정의 방향이다.

이때 조정량 결정 수단(16)에서는 연소 특성 파악 수단(14)에 있어서 연소 특성을 충분히 파악할 수 없는 경우, 데이터 베이스(15)에 있어서의 과거에 실시한 조정과 그 조정을 실시함으로써 발생한 가스 터빈(2)의 가동 상태의 변화를 관련시킨 정보를 축적한, 도시하지 않은 지식 데이터 베이스의 내용에 기초하여 조정의 방향을 결정할 수 있다. 또한, 가스 터빈(2)을 설치한 직후 등, 데이터 베이스(15)에 충분한 데이터가 축적되어 있지 않은 경우에는, 상기한 기초 데이터 베이스 및 지식 데이터 베이스에 축적된, 표준적인 연소 특성을 나타내는 수식 모델, 제약 정보, 경험 정보 등에 기초하여, 조정의 방향을 결정할 수 있다. 또한, 지식 데이터 베이스에는 숙련된 조정원의 경험(노하우)에 기초하여 설정된 「증상」과, 그와 같은 증상일 때에 유효한 대책을 관련시킨 경험 정보를 저장해도 좋다.

또한, 상기한 바와 같은 조정을 행하는 데 있어서, 조정량 결정 수단(16)은 상태 파악 수단(12)이 입력 수단(11)으로부터 얻은 연소 특성의 데이터에 기초하여, 그 시점에서의 연소 특성에 따른 보정을 가미할 수 있다. 이들 기초 데이터 베이스, 지식 데이터 베이스에 저장된 정보에 기초하여 실시한 조정의 내용과, 그것에 따라서 그 후에 발생한 가스 터빈(2)의 상태의 변화는, 다음의 처리 사이클에서 스텝 S13 내지 S14에서 평가되어, 데이터 베이스(15)에 축적(반영)되고, 또한 지식 데이터 베이스의 경험 정보와 다른 경우에는 그 갱신에 사용된다.

그리고, 출력 수단(17)은 스텝 S17에 있어서, 조정량 결정 수단(16)에 의해 결정된 조정의 방향을 나타내는 데이터를 제어기(8)에 출력한다. 그로 인해 제어기(8)는 출력 수단(17)으로부터 입력한 상기 조정의 방향을 나타내는 데이터에 기초하여, 조작 기구(7)를 제어하여 메인 연료 유량 제어 밸브(28), 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31), 바이패스 밸브(35) 및 입구 안내익(26) 등을 조작하여, 바이패스 밸브 개방도 X₁₁, 파일럿비 X₁₂를 각각 변화시킨다. 즉, 제어기(8)는 출력 수단(17)으로부터 입력한 점 Q₁로부터 점 Q₂로 이행하는 조정 지시에 대해, 바이패스 밸브 개방도 X₁₁을 x_a로부터 x_c까지 변화시키고, 파일럿비 X₁₂를 x_b으로부터 x_d까지 변화시키도록 메인 연료 유량 제어 밸브(28), 파일럿 연료 유량 제어 밸브(31), 바이패스 밸브(35) 및 입구 안내익(26)의 적어도 어느 하나를 제어한다.

또한, 점 Q₂로부터 먼저 가상선(L)이 연장되는 방향으로의 조정 지시에 대해서도, 마찬가지로 바이패스 밸브 개방도 X₁₁, 메인 연료 유량과 파일럿 연료 유량의 합인 전체 연료 유량과 파일럿 연료 유량의 비, 즉 파일럿 연료 유량/전체 연료 유량인 파일럿비 X₁₂를 각각 변화시킨다. 여기서 제어기(8)는 파일럿비 X₁₂를 올리는 경우, 파일럿 연료 유량을 바꾸지 않고 전체 연료 유량을 내리도록 조정하는 것도 가능하고, 혹은 전체 연료 유량을 바꾸지 않고 파일럿 연료 유량을 올리도록 조정하는 것도 가능하다.

한편, 도 2에 있어서의 흐름도의 스텝 S13에서 임계값과의 비교의 결과, 관리값을 일탈하고 있지 않고, 또한 연소 진동의 예조가 없는 경우, 처리는 스텝 S18로 진행하고, 프로세스량 계측부(4)에서 계측한 프로세스량에 기초하여, 전회의 처리 사이클 시와의 가스 터빈(2)의 가동 파라미터의 변화의 유무, 즉 연소기(23)에 공급하는 연료 유량 또는 공기 유량의 적어도 한쪽이 보정되어 있는지 여부를 판정한다. 그 결과, 가동 상태에 변화가 없으면 스텝 S20으로 진행하고, 가동 파라미터에 변화가 있으면 스텝 S14와 마찬가지로, 전회의 처리 사이클에서 행한 조정 내용과, 그 결과 변화된 가동 상태의 데이터를 도 1의 (B)의 데이터 베이스(15)에 추가ㆍ갱신한다.

그리고, 다음의 스텝 S20에서 스텝 S13과 마찬가지로, 상태 파악 수단(12)에 의한 압력 또는 가속도의 주파수대별 해석 결과에 따라서, 연소 진동이 조정의 필요가 없는 안정 상태인지 여부가 판정되어, 안정 상태가 아니고 조정이 필요하거나, 연소 진동이 발생하고 있지 않지만 즉시 조정할 필요가 있는, 즉 연소 진동의 예조가 발생하고 있는 상태인 경우에는 처리가 스텝 S11로 복귀되어, 이상에서 설명해 온 것이 반복되고, 또한 충분히 안정되면 스텝 S21로 진행하여, 앞의 처리 사이클에 있어서의 스텝 S17의 보정량의 출력에서 행한 조정의 방향을 나타내는 데이터를 「0」으로 하여 「보정량의 리셋」을 행한다. 또한, 스텝 S20에서는 스텝 S13에서 이용하는 관리값보다도 안전측의 임계값을 사용해도 좋다.

즉, 보정의 결과, 연소 진동도 연소 진동의 예조도 없고, 연소가 안정되어 있다고 판단되는 경우, 연소 진동은 기상 상황이나 열용량의 변화 등에 의해 돌발적으로 발생한 가능성이 있고, 연소 진동의 발생을 억제하기 위한 조정에서, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에 의한 설계 성능을 고려한 운전 상태로부터 일탈한 운전으로 되어 있을 가능성이 있으므로, 보정한 상태를 원래의 초기 상태로 복귀시킴으로써, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전이 계속되는 것이 방지되어, 효율이 유지된 가스 터빈 제어 방법 및 장치로 할 수 있다.

[제2 실시예]

이상이 본 발명의 제1 실시예이지만, 본 제1 실시예에서는, 연소 진동의 발생을 억제하기 위한 조정에 의해, 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에 의한 설계 성능을 고려한 운전 상태로부터 일탈한 운전으로 되어 있는 경우, 보정한 상태를 초기 상태로 복귀시키도록 하였지만, 이 경우에는 모기의 소비 수명에 의한 열화 등이 고려되지 않으므로, 소비 수명에 의해 최적 운전 포인트가 벗어나 있는 경우에도 초기 상태로 복귀되어 버린다. 그로 인해, 이하에 설명하는 제2 실시예에서는 이 점도 고려한 조정을 행할 수 있도록 하였다.

도 3은 본 발명에 의한 가스 터빈 제어 방법의 제2 실시예의 흐름도이다. 이 도 3의 흐름도에 있어서, 스텝 S30 내지 S40은 상기 도 2에서 설명한 제1 실시예의 흐름도에 있어서의 스텝 S10 내지 S20과 동일한 내용이고, 도 2의 제1 실시예의 흐름도에 있어서의 스텝 S21의 「보정량의 리셋」이 없어지고, 스텝 S40에 있어서 연소 진동이 충분 안정되어 있는 경우, 스텝 S35로 처리가 복귀되는 점이 큰 차이이다.

즉, 상기 도 2의 경우와 마찬가지로, 스텝 S30 내지 S37에서는 연소 진동이 발생했거나 예조가 있는 경우, 스텝 S33에서 그것을 판단하여 스텝 S34로부터 S37에서 연소 진동 특성의 산출, 보정량의 결정, 보정량의 출력을 행하고, 스텝 S33에서 예조도 관리값의 일탈도 없는 경우에는, 스텝 S38로 진행하여 상기와 마찬가지로, 프로세스량 계측부(4)에서 계측한 프로세스량에 기초하여, 전회의 처리 사이클 시와의 가스 터빈(2)의 가동 파라미터의 변화의 유무, 즉 연소기(23)에 공급하는 연료 유량 또는 공기 유량의 적어도 한쪽이 보정되어 있는지 여부를 판정한다. 그 결과, 가동 상태에 변화가 없으면 스텝 S40으로 진행하고, 가동 파라미터에 변화가 있으면 스텝 S34와 마찬가지로, 전회의 처리 사이클에서 행한 조정 내용과, 그 결과 변화된 가동 상태의 데이터를 도 1의 (B)의 데이터 베이스(15)에 추가ㆍ갱신한다.

그리고, 다음의 스텝 S40에서 스텝 S33과 마찬가지로, 상태 파악 수단(12)에 의한 압력 또는 가속도의 주파수대별 해석 결과에 의해, 연소 진동이 조정의 필요가 없는 안정 상태인지 여부가 판정되어, 안정 상태가 아니고 조정이 필요하거나, 연소 진동이 발생하고 있지 않지만 즉시 조정할 필요가 있는, 즉 연소 진동의 예조가 발생하고 있는 상태인 경우에는 처리가 스텝 S31로 복귀되어, 이상에서 설명해 온 것이 반복되고, 또한 충분히 안정 상태이면 스텝 S35로 복귀된다. 또한, 스텝 S40에서는 스텝 S33에서 이용하는 관리값보다도 안전측의 임계값을 사용해도 좋다.

그리고, 이 스텝 S35에서 다시, 연소 진동 특성의 산출을 행하는 것이지만, 지금, 도 4의 그래프에 도시한 바와 같이 연소기(23)가, 예를 들어 국소적으로 온도가 상당히 높게 되어 있는 등의 스트레스가 가해져 연소 진동이 발생하고 있는 경우, 그 연소 진동을 피하기 위해 보정량을 재료의 피로 온도의 90％ 정도의 허용 한계 1의 임계값으로 설정하였다고 하면, 그 상태에서 가스 터빈(2)의 가동 상태를 파악하여, 연소 진동이 충분히 안정으로 된 것을 확인하면 모기의 소비 수명에 의한 열화 등을 고려하여, 임계값을 허용 한계 2의 값으로 내린다. 그리고, 스텝 S36에서 허용 한계 2의 임계값을 사용한 보정량을 결정하여, 스텝 S37에서 보정량을 출력한다.

이와 같이 하여, 연소 진동 발생 시에는 일단 연소 진동을 회피하기 위해, 제어계 설정에 대해 바람직한 보정을 행하지만, 상태 파악 수단(12)에 의해 터빈(2)을 소정 시간 감시하여, 연소 진동이 안정되어 있으면 모기의 소비 수명에 관한 지표를 장기적인 수명 평가의 관점에서 평가하여, 현상의 제어계 설정이 좋지 않다고 판단된 경우에는 소비 수명을 평가하면서, 서서히 제어계 설정을 초기값의 방향으로 복귀시키고, 소비 수명상 문제가 되지 않는 제어계 설정까지 복귀시키는 것이다. 따라서, 가스 터빈 본체(21)의 열용량 등에 의한 일시적인 불안정 연소 현상 시나 경년 변화에 의한 불안정 연소 시에는 연소 안정성을 유지하기 위해 제어계의 조정을 행할 수 있고, 또한 불안정 현상이 해소되면 소비 수명 등의 지표를 평가하면서 제어계 설정을 서서히 복귀시킴으로써, 높은 효율로 가스 터빈을 운용할 수 있다.

이상 다양하게 서술해 온 바와 같이, 본 발명이 되는 가스 터빈 제어 방법 및 장치는 연소 진동 발생 시에 일단 연소 진동을 회피하여, 제어계 설정에 대해 바람직한 보정을 행하지만, 소정 시간 감시하여 연소 진동이 안정되면 원래의 제어계 설정으로 복귀시키거나, 혹은 모기의 피로 수명을 고려한 설정으로 하는 기능을 구비하였으므로, 가스 터빈의 열용량 등에 의한 일시적인 불안정 연소 현상 시에는 연소 안정성을 유지하기 위해 제어계의 조정을 행하는 것이 가능해지고, 또한 불안정 현상이 해소되면 당초 설정한 초기 설계값으로 복귀시키거나, 혹은 모기의 피로 수명을 고려한 설정으로 하므로, 특별한 경우를 제외하고 메이커나 고객이 의도한 제어계 설정으로 가스 터빈을 운용할 수 있고, 종래와 같이 설계 시에 상정한 이상적인 연료 유량, 공기 유량에서의 운전 상태로부터 일탈한 운전이 계속되는 등의 것이 방지되어, 모기의 피로 수명도 고려한 운전 상태를 유지할 수 있는, 가스 터빈 제어 방법 및 장치로 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 초기의 설계 효율을 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있는 가스 터빈 제어 방법 및 장치를 제공할 수 있어, 연료를 낭비하지 않고 발전기 등을 효율적으로 운전할 수 있다.

Claims

가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 제1 스텝과,
상기 주파수대별 해석 결과와 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈의 연소 진동의 특성을 주파수대별로 파악하는 제2 스텝과,
상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하여, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하는 제3 스텝과,
상기 제3 스텝의 보정에 기초하여 가스 터빈을 구동하여, 상기 연소 진동이 상기 관리값을 일정 시간 하회한 경우에 상기 연소진동이 안정되어 있다고 판단하는 제4 스텝과,
상기 제4 스텝의 판단에 기초하여, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정을 리셋하고, 초기 설계값으로 운전하는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 방법.
가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 제1 스텝과,
상기 주파수대별 해석 결과와 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈의 연소 진동의 특성을 주파수대별로 파악하는 제2 스텝과,
상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하여, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하는 제3 스텝과,
상기 제3 스텝의 보정에 기초하여 가스 터빈을 구동하여, 상기 연소 진동이 상기 관리값을 일정 시간 하회한 경우에 상기 연소진동이 안정되어 있다고 판단하는 제4 스텝과,
상기 제4 스텝의 판단에 기초하여, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정값을, 초기 설계값으로 복귀시키면서 운전하는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 방법.
제2항에 있어서, 상기 제3 스텝에서 행한 초기 설계값의 보정값을, 미리 결정된 상기 관리값보다 작은 복수의 임계값에 따라서, 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시키는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 방법.
가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 주파수 해석 수단과,
상기 주파수 해석 수단의 주파수대별 해석 결과와, 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈에 있어서의 연소 상태를 파악하는 상태 파악 수단 및 연소 진동의 특성을 파악하는 연소 특성 파악 수단과,
상기 연소 특성 파악 수단이 파악한 연소 진동 특성과 상태 파악 수단이 파악한 연소 상태로부터, 상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하여, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하여 상기 가스 터빈을 구동하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 가스 터빈의 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 경우에 상기 연소진동이 안정되어 있다고 판단하고, 상기 초기 설계값의 보정을 리셋하고, 초기 설계값으로 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 장치.
가스 터빈에 있어서의 연소기 내의 압력 변동 또는 가속도를 복수의 주파수대별로 주파수 해석하는 주파수 해석 수단과,
상기 주파수 해석 수단의 주파수대별 해석 결과와, 상기 가스 터빈에 있어서의 공기 유량과 파일럿 연료의 비를 포함하는 조작 프로세스량 및 대기 상태와 부하량을 포함하는 상태 신호에 기초하여, 상기 가스 터빈에 있어서의 연소 상태를 파악하는 상태 파악 수단 및 연소 진동의 특성을 파악하는 연소 특성 파악 수단과,
상기 연소 특성 파악 수단이 파악한 연소 진동 특성과 상태 파악 수단이 파악한 연소 상태로부터, 상기 연소 진동이 미리 결정된 관리값을 초과할 때마다 상기 연소기에 공급하는 공기 유량과 파일럿비의 적어도 한쪽의 보정량을 산출하여, 상기 조작 프로세스량과 상태 신호에 대응시켜 미리 설정한 공기 유량과 파일럿비의 초기 설계값을 보정하여 상기 가스 터빈을 구동하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 가스 터빈의 연소 진동이 미리 결정된 상기 관리값을 일정 시간 하회한 경우에 상기 연소진동이 안정되어 있다고 판단하고, 상기 초기 설계값의 보정을 상기 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시키면서 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 장치.
제5항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 초기 설계값에 더한 보정값을, 미리 결정된 상기 관리값보다 작은 복수의 임계값에 따라서, 초기 설계값에 근접하는 방향으로 단계적으로 저감시켜 상기 가스 터빈을 운전하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 가스 터빈 제어 장치.