KR102022811B1

KR102022811B1 - 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램

Info

Publication number: KR102022811B1
Application number: KR1020187003752A
Authority: KR
Inventors: 게이스케 야마모토; 다카시 소노다; 류지 다케나카; 히카루 가타노; 에이키 안자와; 소스케 나카무라; 후미노리 후지이; 신이치 요시오카
Original assignee: 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
Priority date: 2015-08-25
Filing date: 2016-06-16
Publication date: 2019-09-18
Also published as: US10746106B2; US20180223743A1; CN107923320A; WO2017033541A1; DE112016003832B4; DE112016003832T5; JP2017044115A; KR20180035218A; CN107923320B; JP6427841B2

Abstract

IGV의 개방도 지령값을 보정하여 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산한다. 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출한다. 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출한다. 연료 배분 지령값과 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출한다.

Description

연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램

본 발명은 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램에 관한 것이다.

본원은 2015년 08월 25일에 일본에 출원된 특허출원 제 2015-166179호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈의 연소기로의 연료의 공급에 대해서는 연소의 효율이나 안정성의 관점에서 복수의 계통으로 나누어 연료를 공급하는 경우가 있다. 그러한 경우, 각각의 계통으로의 연료의 배분을 고려할 필요가 있다.

도 21은 종래의 가스 터빈 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 21이 나타내는 바와 같이, 종래의 연료 제어 장치는 대기 압력, 대기 온도, IGV(Inlet Guide Vane) 개방도 지정값, 가스 터빈 출력치에 기초하여 터빈의 입구에 있어서의 연소 가스의 온도를 추정한다. 연료 제어 장치는 그 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여, 각 계통으로 배정하는 연료의 비율을 산출하고 있었다. 연료 제어 장치는 각 계통으로의 배분비율과 연료 제어 신호 지령값(CSO)에 기초하는 전(全) 연료 유량으로부터 각 연료 계통의 노즐로의 연료 공급량을 결정한다. 연료 제어 장치는 그 연료 공급량에 기초하여 각각의 계통에 설치된 연료 유량 조절 밸브의 밸브 개방도를 제어하고 있었다.

또한, 가스 터빈의 연소기에서는, 예를 들어 복수 계통으로부터 공급되는 연료의 배분비가 변화한 경우 등에, 연소 진동이 발생하는 것이 알려져 있다. 연소 진동은 연소기 내의 압력 변동이며, 연소기나 가스 터빈 부품에 손상을 주기 때문에, 연소 진동을 억제할 필요가 있다(특허문헌 1 참조).

도 22는 종래의 부하 변화 시에 있어서의 어떤 연료 계통으로의 연료 배분비와 터빈 입구 온도의 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 이 도면이 나타내는 바와 같이, 연료 배분비와 터빈 입구 온도의 값에 따라서는, 연소 진동이 발생하는 영역이 존재한다(부호 74, 부호 75). 그러한 연소 진동이 발생하지 않는 연료 배분비와 터빈 입구 온도와의 관계를 나타내는 목표 운전 라인을 부호 71로 나타내고 있다. 연료 제어 장치에는 목표 운전 라인(71)이 나타내는 바와 같은 연소 진동 발생 영역을 회피할 수 있는 연료 배분비로 되도록 각 계통으로 공급하는 연료의 배분비를 제어하는 것이 요망된다.

일본 공개특허공보 제 2012-92681호

그런데 가스 터빈의 출력이 변동하면, 그에 따른 터빈의 입구 온도도 변화한다. 그리고 특히 그 변동이 급격할 경우 등은, 상기와 같이 하여 산출한 터빈 입구 온도 추정치는 실제의 가스 터빈 입구 온도의 변화에 맞추지 못한다. 이에 의해, 그 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료 제어 장치가 산출한 연료 배분비와 실제의 가스 터빈 입구 온도와의 관계를 나타내는 운전 라인이 연소 진동 발생 영역에 포함되는 경우가 있다. 예를 들어, 도 22에 부하를 올렸을 때의 운전 라인(부호 72)의 일례를 나타낸다. 또한, 도 22에 부하를 내렸을 때의 운전 라인(부호 73)의 일례를 나타낸다. 어느 쪽의 운전 라인도 연소 진동 발생 영역(부호 74 또는 부호 75)에 포함되고, 연소 진동이 발생할 가능성이 있으며, 문제가 된다.

그래서 이 발명은 상술의 과제를 해결하는 것이 가능한 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 제 1 양태에 따르면, 연료 제어 장치는, IGV 응답 보정부와, 연소 온도 추정치 산출부와, 연료 배분 지령값 산출부와, 밸브 개방도 산출부를 구비하도록 해도 좋다. IGV 응답 보정부는 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값을 보정하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값에 기초하여 개폐 동작한 경우에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하도록 해도 좋다. 연소 온도 추정치 산출부는 상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하도록 해도 좋다. 연료 배분 지령값 산출부는 상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하도록 해도 좋다. 밸브 개방도 산출부는 상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 상기IGV 응답 보정부는 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값과 상기 인렛 가이드 베인의 실 개방도와의 미리 정해진 대응 관계에 기초하여 상기 실 개방도 상당값을 연산해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 연료 제어 신호 지령값과 가스 터빈 출력의 보정량과의 미리 정해진 대응 관계와 취득한 상기 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 가스 터빈 출력의 출력 예측치를 산출하는 가스 터빈 출력 예측치 산출부를 구비하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 가스 터빈 출력 보정량 산출부와 가스 터빈 출력 예측치 산출부를 구비하도록 해도 좋다. 가스 터빈 출력 보정량 산출부는 연료 제어 신호 지령값과 가스 터빈 출력을 보정하는 값과의 미리 정해진 대응 관계와 취득한 상기 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 출력 예측치를 보정하는 가스 터빈 출력 보정량을 산출하도록 해도 좋다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부는 상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 계수 산출부를 구비하도록 해도 좋다. 계수 산출부는 단위 시간당 가스 터빈 출력의 변화를 나타내는 값에 대응하여, 상기 가스 터빈 출력 보정량에 대한 가중 계수(weighting coefficient)를 산출하도록 해도 좋다. 상기 가스 터빈 출력 예측치 산출부는 상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량에 상기 가중 계수를 곱한 값을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 단위 시간당 가스 터빈 출력 변화를 검출하고, 그 가스 터빈 출력 변화가 소정의 값보다 작은 때는 상기 가스 터빈 출력 보정량을 0으로 설정하는 부하 변화율 판정부를 구비하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 가스 터빈 출력을 나타내는 값에 대응하여, 상기 가스 터빈 출력 보정량에 대한 가중 계수를 산출하는 계수 산출부를 구비하도록 해도 좋다.

상술의 연료 제어 장치에 있어서, 절환부를 구비하도록 해도 좋다. 절환부는, 단위 시간당 가스 터빈의 부하 변화에 대응하여, 미리 정해진 적어도 2 이상의 가스 터빈 부하 변화 모드와, 각각의 상기 가스 터빈의 부하 변화 모드에 대응하는, 미리 정해진 적어도 2 이상의 가스 터빈 출력 보정에 대한 가중 계수와, 상기 가스 터빈 부하 변화 모드에 기초하여, 대응하는 가스 터빈 출력 보정에 대한 가중 계수를 절환하도록 해도 좋다. 상기 가스 터빈 출력 예측치 산출부는 상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량에 상기 가중 계수를 곱한 값을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하도록 해도 좋다.

또한, 본 발명의 제 2 양태에 따르면, 연소기는 상술한 연료 제어 장치를 구비하도록 해도 좋다.

또한, 본 발명의 제 3 양태에 따르면, 가스 터빈은 상술한 연료 제어 장치를 구비한다.

또한, 본 발명의 제 4 양태에 따르면, 제어 방법은 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값을 보정하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값에 기초하여 개폐 동작한 경우에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하도록 해도 좋다. 제어 방법은 상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하도록 해도 좋다. 제어 방법은 상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하도록 해도 좋다. 제어 방법은 상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하도록 해도 좋다.

또한, 본 발명의 제 5 양태에 따르면, 프로그램은 연료 제어 장치의 컴퓨터를 IGV 응답 보정 수단, 연소 온도 추정치 산출 수단, 연료 배분 지령값 산출 수단, 밸브 개방도 산출 수단으로서 기능시키도록 해도 좋다. IGV 응답 보정 수단은 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값을 보정하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값에 기초하여 개폐 동작한 경우에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하도록 해도 좋다. 연소 온도 추정치 산출 수단은 상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하도록 해도 좋다. 연료 배분 지령값 산출 수단은 상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하도록 해도 좋다. 밸브 개방도 산출 수단은 상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하도록 해도 좋다.

상술한 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램에 따르면, 부하 변화의 과도기에 있어서도 터빈 입구 온도에 대한 목표로 하는 연료 계통 연료비와 실제의 연료 계통 연료비와의 차이를 억제할 수 있다. 이에 의해, 상술한 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램은 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.
도 2는 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 IGV의 환상 부재의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어를 적용한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 관한 제 2 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명에 관한 제 2 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 관한 제 3 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 10은 본 발명에 관한 제 3 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 관한 제 4 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명에 관한 제 4 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명에 관한 제 5 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 14는 본 발명에 관한 제 5 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명에 관한 제 6 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 16은 본 발명에 관한 제 6 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명에 관한 제 7 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 18은 본 발명에 관한 제 8 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 19는 본 발명에 관한 제 8 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명에 관한 제 9 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 21은 종래의 가스 터빈 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.
도 22는 종래의 부하 변화 시에 있어서의 연료 배분비와 터빈 입구 온도의 관계의 일례를 나타내는 도면이다.

<제 1 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 1∼도 6을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 실시 형태에 있어서의 가스 터빈 플랜트의 계통도이다.

본 실시 형태의 가스 터빈 플랜트는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(10)과, 가스 터빈(10)의 구동으로 발전하는 발전기(16)와, 가스 터빈(10)의 거동을 제어하는 연료 제어 장치(50)를 구비하고 있다. 가스 터빈(10)과 발전기(16)는 로터(15)로 연결되어 있다.

가스 터빈(10)은, 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 공기 압축기(11)와, 압축 공기와 연료 가스를 혼합하여 연소시켜 고온의 연소 가스를 생성하는 연소기(12)와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈(13)을 구비하고 있다.

공기 압축기(11)에는, IGV(14)가 설치되어 있고, IGV 개방도를 조정함으로써 공기 압축기(11)로의 공기의 유입량이 조절된다. 상세하게는, 공기 압축기(11)는 공기 압축기(11)를 구성하는 로터의 회전 축을 중심으로 하여 그 로터를 회전 가능하게 덮는 압축기 케이싱과 이 압축기 케이싱의 흡입구에 설치되어 있는 IGV(14)를 갖는다. 압축기 케이싱에는 원환상(円環狀) 환상 부재(27)가 설치되고, 그 환상 부재(27)에는, 복수의 구동기가 부착되어 있다. 구동기는 도 2에서 나타내는 링크 기구(26), 아암(25), IGV(14)에 의해 구성된다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 환상 부재(27)에는 링크 기구(26)의 한 끝에 있어서 회동 가능하게 부착되어 있다. 또한, 링크 기구(26)의 다른 한쪽 끝의 선단부에는 아암(25)이 회동 가능하게 부착되어 있다. IGV(14)의 각각은 그 아암(25)과 링크 기구(26)를 거쳐 환상 부재(27)에 복수가 연결되어 있다. 가스 터빈 플랜트에 추가로 구비되는 IGV 제어 장치(도시 않음)는 환상 부재(27)를 로터(15)의 회전 축(O)을 중심으로 하여 회전시킨다. 환상 부재(27)가 로터의 회전 축을 중심으로 하여 회전하면, 링크 기구(26)나 아암(25)이 서로의 연결 부분에 있어서 회동하고, 결과로서 날개 구조를 이루는 IGV(14)의 날개의 방향이 변화한다. IGV 제어 장치(도시 않음)는 개별로 IGV(14)를 제어하지 않고, 모든 IGV의 움직임을 일괄로 제어할 수 있다. 공기 압축기(11)의 입구 측에는 압력계(22), 온도계(23)가 설치되어 있다. 압력계(22)는 대기 압력을 측정하여 연료 제어 장치(50)에 출력한다. 온도계(23)는 대기 온도를 측정하여 연료 제어 장치(50)에 출력한다.

연소기(12)는 연소기(12)에 연료를 공급하는 연료 공급 장치(21)와 접속되어 있다. 연소기(12)에는 복수의 연료 공급 계통(파일럿 계통, 메인 계통, 톱 해트(top hat) 계통)으로부터 연료가 공급된다. 그 때문에, 연료 공급 장치(21)와 연소기(12) 사이에는, 연료 계통마다 연료의 유량을 조절하는 밸브, 파일럿 계통 연료 유량 조절 밸브(18)(이하, 제 1 조절 밸브)와, 메인 계통 연료 유량 조절 밸브(19)(이하, 제 2 조절 밸브)와, 톱 해트 계통 연료 유량 조절 밸브(20)(이하, 제 3 조절 밸브)가 설치되어 있다.

발전기(16)에는 전력계(17)가 구비되어 있으며, 발전기(16)에 의한 발전 전력을 측정하여 연료 제어 장치(50)로 출력한다.

연료 제어 장치(50)는 각 연료 계통마다 배정하는 연료의 배분비를 결정하고, 각 연료 공급 계통에 구비된 연료 유량 조절 밸브의 밸브 개방도를 조정한다. 즉, 연료 제어 장치(50)는 제 1 조절 밸브(18), 제 2 조절 밸브(19), 제 3 조절 밸브(20)의 밸브 개방도를 조정하고, 각 계통의 노즐로부터 연소기(12)에 유입하는 연료 유량을 제어한다.

도 3은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 연료 제어 신호 지령값(CSO : Control Signal Output)을, 가스 터빈의 출력을 제어하는 가스 터빈 출력 제어부(도시 않음)로부터 취득한다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 CSO에 기초하여 가스 터빈의 출력 예측치(MW)를 산출한다. 연료 제어 신호 지령값(CSO)이란 연소기로 공급하는 연료 유량을 제어하는 제어 출력 신호이다. 가스 터빈 출력 예측치의 산출은, 예를 들어 이하와 같이 하여 행한다. CSO와 가스 터빈 출력 예측치를 대응시킨 테이블이나 함수가, 연료 제어 장치(50)가 구비하는 기억부(도시 않음)에 기억되어 있다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 취득한 CSO에 기초하여 그 테이블을 읽어 들여 가스 터빈 출력 예측치를 취득한다. 또는 소망의 CSO에 대한 출력 예측치가 테이블에 존재하지 않는 경우는, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 읽어 낸 가스 터빈 출력 예측치를 이용하여 보간 계산(補間計算)을 행하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다. 이 CSO와 가스 터빈 출력 예측치의 대응 관계는 미리 시뮬레이션이나 실험 등을 행하여 정해져 있다. 또한, 기억부는 연료 제어 장치(50)와 접속된 기억 장치라도 좋다.

IGV 응답 보정부(510)는 IGV 실 개방도 상당값을 산출한다. 보다 상세하게는, IGV 응답 보정부(510)는 IGV 제어 장치(도시 않음)로부터 IGV 개방도 지령값을 취득하고, 이 값을 보정함으로써 IGV의 실 개방도 상당값을 추정한다. IGV(14)의 개방도는 다음에 나타내는 요인 등으로부터 IGV 개방도 지령값이 나타내는 개방도로 될 때까지 응답 지연이나 개방도 어긋남 등이 발생한다. 요인으로서, 액추에이터(28), 아암(25) 및 링크 기구(26)의 변형이나 장난에 의해 발생하는 기계적인 지연이나, 신호로부터 노이즈를 제거하는 필터 처리 등에 시간을 필요로 하는 등의 제어적인 지연을 들 수 있다. 어떤 IGV 개방도로부터 소정의 IGV 개방도가 될 때까지 발생하는 응답 지연을 규정한 테이블 등이 미리 준비되어 있다. IGV 응답 보정부(510)는, 예를 들어 이 테이블을 이용하여, IGV 개방도 지령값을 보정하여 IGV 실 개방도 상당값을 구한다. IGV 응답 보정부(510)는 취득한 IGV 개방도 지령값과, 액추에이터(28), 아암(25), 및 링크 기구(26)의 왜곡이나 장난에 의해 발생하는 기계적인 지연이나, 신호로부터 노이즈를 제거하는 필터 처리 등의 시간에 관한 정보(파라미터)를 연산식에 대입하여 IGV 실 개방도 상당값을 구하도록 해도 좋다. 즉, IGV 응답 보정부(510)는 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 IGV의 개방도 지령값을 보정하여, IGV가 개방도 지령값에 기초하여 개폐 동작한 경우에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산한다.

터빈 입구 온도 추정부(52)는 터빈의 입구에 있어서의 연소 가스의 온도를 추정한다. 보다 상세하게는, 터빈 입구 온도 추정부(52)는 압력계(22)로부터 대기 압력, 온도계(23)로부터 대기 온도, IGV 응답 보정부(510)로부터 IGV 실 개방도 상당값, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)로부터 가스 터빈 출력 예측치를 취득한다. 터빈 입구 온도 추정부(52)는 이 값에 기초하여 터빈의 입구에 있어서의 연소 가스의 온도(터빈 입구 온도 추정치)를 추정한다. 터빈 입구 온도를 추정하는 방법에 대해서는, 예를 들어 일본 공개특허공보 제 2007-77867호에 기재가 있다. 개요를 설명하면, 각 IGV 개방도에 있어서의 가스 터빈 출력과 터빈 입구 온도와의 관계를 규정한 테이블이나, 각 IGV 개방도에 있어서의 대기 온도와 가스 터빈 출력과의 관계를 규정한 테이블 등이 미리 준비되어 있다. 터빈 입구 온도 추정부(52)는 이들 테이블을 이용하여 IGV 개방도와 대기 온도와 가스 터빈 출력으로부터 터빈 입구 온도의 관계를 구한다. 터빈 입구 온도 추정부(52)는 추가로 소정의 방법에 의해 대기압 비를 고려한 가스 터빈 출력과 터빈 입구 온도의 관계를 구한다. 터빈 입구 온도 추정부(52)는 이 대응 관계를 이용하여, 대기 조건을 고려한 소정의 IGV 개방도에 있어서의 가스 터빈 출력에 대응하는 터빈 입구 온도를 추정한다.

연료 배분 지령값 산출부(53)는, 터빈 입구 온도 추정부(52)가 추정한 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여, 기억부가 기억하는 터빈 입구 온도 추정치와, 예를 들어 파일럿 노즐로 공급하는 연료의 배분비를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 파일럿 노즐로의 배분비를 읽어 낸다. 마찬가지로 연료 배분 지령값 산출부(53)는 터빈 입구 온도 추정치와 톱 해트 노즐로 공급하는 연료의 배분비를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 톱 해트 노즐로의 배분비를 읽어 낸다. 그리고 연료 배분 지령값 산출부(53)는 배분비가 백분율로 나타내져 있는 경우, 파일럿 노즐 및 톱 해트 노즐로의 배분비의 합을 100%에서 감산하여 나머지의 메인 노즐로 공급하는 연료의 배분비를 산출한다. 연료 배분 지령값 산출부(53)는 각 연료 계통으로의 배분비를 산출하면, 그 배분비(연료 배분 지령값)를 밸브 개방도 산출부(55)로 출력한다. 또한, 연료 배분 지령값 산출부(53)는 터빈 입구 온도 추정치와 각 연료의 배분비를 정한 테이블 등으로부터 대상이 되는 터빈 입구 온도 추정치에 있어서의 연료의 배분비를 읽어낼 수 없는 경우는 배분비를 보간 계산에 의해 산출해도 좋다.

전 연료 유량 산출부(54)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하여, 그 CSO가 나타내는 전 연료 유량을 산출한다. 전 연료 유량이란, 연소기에 공급하는 연료 유량을 나타내고 있고, 각 계통으로 배분하는 연료의 합계이다. 전 연료 유량의 산출은 기억부에 기록된 CSO와 전 연료 유량 값과의 대응 테이블이나 함수로부터 산출한다. 전 연료 유량 산출부(54)는 전 연료 유량의 정보를 밸브 개방도 산출부(55)로 출력한다.

밸브 개방도 산출부(55)는 연료 배분 지령값과 전 연료 유량에 기초하여 각 연료 계통에 설치된 유량 제어 밸브의 밸브 개방도를 산출한다. 구체적으로는, 밸브 개방도 산출부(55)는 전 연료 유량에 각 계통으로의 배분비를 곱하고, 각 계통으로 공급하는 연료 유량을 계산한다. 그리고 밸브 개방도 산출부(55)는 유량 제어 밸브마다 준비된, 연료 유량과 밸브 개방도 지령값과의 대응 테이블이나 함수를 이용하여 각각의 유량 제어 밸브의 밸브 개방도를 산출한다. 그리고 밸브 개방도 산출부(55)는 산출한 밸브 개방도에 기초하여, 제 1 조절 밸브(18), 제 2 조절 밸브(19), 제 3 조절 밸브(20)를 제어한다. 또한, 연료 유량과 밸브 개방도 지령값과의 대응 테이블이나 함수는 기억부에 기억되어 있다.

도 4는 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

도 4를 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다.

먼저, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득한다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 취득한 CSO를 이용하여, 미리 기록된 CSO와 가스 터빈 출력 예측치의 대응 테이블을 참조하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 100).

다음에, IGV 응답 보정부(510)가 IGV 개방도 지령값을 취득한다. 취득한 IGV 개방도 지령값을 이용하여, 미리 기록된 IGV 개방도의 응답 지연에 관한 대응 테이블을 참조하여, 또는 상기 연산식을 이용하여 IGV 실 개방도 상당값을 산출한다(부호90).

다음에, 터빈 입구 온도 추정부(52)가 압력계(22)로부터 대기 압력, 온도계(23)로부터 대기 온도를 취득한다. 또한, 터빈 입구 온도 추정부(52)는 IGV 응답 보정부(510)로부터 IGV 실 개방도 상당값을 취득한다. 또한, 터빈 입구 온도 추정부(52)는 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)가 추정한 터빈 입구 온도 추정치를 취득한다. 그리고 터빈 입구 온도 추정부(52)는 이들의 파라미터와 상기 테이블을 이용하여, 또는 이들 파라미터를 연산식에 대입하여 터빈 입구 온도를 추정한다(부호 101).

다음에, 연료 배분 지령값 산출부(53)는 터빈 입구 온도에 기초하여 각 연료 공급 계통으로 공급하는 연료의 배분비를 산출한다(부호 102). 연료 배분 지령값 산출부(53)는 배분비의 정보를 밸브 개방도 산출부(55)로 출력한다.

한편, 전 연료 유량 산출부(54)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하여 전 연료 유량을 산출한다(부호 103). 전 연료 유량 산출부(54)는 전 연료 유량의 정보를 밸브 개방도 산출부(55)로 출력한다.

밸브 개방도 산출부(55)는 전 연료 유량에 연료 계통마다의 배분비를 곱하여 각 연료 계통으로 공급하는 연료 유량을 산출한다(부호 104). 밸브 개방도 산출부(55)는 각 계통으로의 연료 유량으로부터 각 계통의 유량 제어 밸브의 밸브 개방도를 산출한다(부호 105). 그리고 밸브 개방도 산출부(55)는 각 유량 제어 밸브를 산출한 밸브 개방도 지령값에 기초하여 제어한다.

도 5는 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어를 적용한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.

도 5가 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 연료 배분 제어를 적용하여 부하의 증감을 행한 경우, 도 22를 이용하여 설명한 종래의 결과와 다르고, 부하를 올렸을 때의 운전 라인(72)도, 부하를 내렸을 때의 운전 라인(73)도 연소 진동 발생 영역에 포함되는 부분이 없다.

종래의 방법에서는 실제의 가스 터빈의 출력과 보정 연산을 행하고 있지 않은 IGV 개방도 지령값에 대응하여 터빈 입구 온도 추정치를 결정하고 있다. 그 경우, 종래의 연료 제어 장치가 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료의 배분비를 결정하고, 실제로 각 계통으로의 연료 공급의 제어를 행하면, 그 결과는 가스 터빈의 출력이 소망의 값으로 될 때까지 다양한 요인에 의해 지연이 발생한다. 다양한 요인이란, 예를 들어 기계적인 지연(밸브 동작 지연, 압력 응답 지연, 연소 지연)이나 신호로부터 노이즈를 제거하는 필터 처리 등에 시간을 요하는 등의 제어적인 지연이 있다. 따라서 종래의 방법에 의하면, 부하의 변동이 심한 경우, 실제의 가스 터빈의 출력에 따른 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료 배분비를 결정하고 있기 때문에, 결정한 배분비에 기초하여 실제로 밸브 개방도를 제어하는 때에는 이미 가스 터빈의 출력치가 변화하고 있으며, 먼저 산출한 밸브 개방도에 의한 제어가 실태에 맞지 않게 되는 바와 같은 경우가 발생한다.

또한, 종래에서는 IGV 개방도 지령을 보정하고 있지 않기 때문에 실제의 IGV 개방도 지령이 나타내는 개방도와 IGV의 실제의 개방도 사이에 어긋남이 발생하고, 연료 제어 장치(50)가 산출하는 터빈 입구 온도 추정치는 실제의 터빈 입구 온도 값과 차이가 발생하고, 또한 그 산출한 터빈 입구 온도 추정치가 실제의 값에 근접하는 타이밍을 놓친다.

그러나 본 실시 형태에 따르면, IGV 지령값에 기초한 IGV 실 개방도 상당값이나 CSO에 기초한 가스 터빈 출력의 예측치를 이용하여 터빈 입구 온도 추정치를 산출함으로써, 종래의 방법에서는 발생하는 경향이 있었던, 실제의 가스 터빈 출력치를 피드백하여 터빈 입구 온도 추정치를 산출하는 것에 의한, 터빈 입구 온도 추정치의 시간적인 지연이나 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 그에 의해, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

상술의 연료 배분 제어의 예에서는, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)가, 취득한 CSO(연료 제어 신호 지령값)을 이용하여, 미리 기록된 CSO와 가스 터빈 출력 예측치의 대응 테이블을 참조하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출하고 있다. 그리고 터빈 입구 온도 추정부(52)가 가스 터빈 출력 예측치나 IGV 개방도 상당값 등을 이용하여 터빈 입구 온도 추정치를 산출하고 있다. 그러나 터빈 입구 온도 추정부(52)는 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)에 의해 보정되지 않은 CSO를 그대로 입력하고, 당해 CSO와 IGV 개방도 상당값과 대기 압력, 대기 온도를 이용하여 터빈 입구 온도 추정치를 산출해도 좋다. IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용함으로써, 종래보다도 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있고, 부하 변화의 과도(過度) 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

도 6은 본 발명에 관한 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 변형예를 나타내는 도면이다.

이 변형예에서는 가스 터빈의 출력 예측치의 산출에 CSO 이외의 파라미터도 사용한다. 구체적으로 파라미터란, 대기 온도, 대기 압력, IGV 개방도 지령값, 연료 칼로리 중 적어도 하나이다. 다른 공정에 대해서는 제 1 실시 형태와 같다.

가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 CSO에 기초하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 100). 또한, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 상술한 파라미터 중 적어도 하나를 취득한다. 각각의 파라미터에 대해 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 압력계(22)로부터 대기 압력, 온도계(23)로부터 대기 온도, IGV 응답 보정부(510)로부터 IGV 실 개방도 상당값, 연료 계통에 구비된 열량계(도시 않음)로부터 연료 칼로리를 취득한다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 취득한 파라미터를 이용하여, 파라미터마다 미리 준비된 각각의 파라미터의 값과 가스 터빈 출력 예측치의 보정량을 대응시킨 테이블을 기억부로부터 읽고, 그 테이블에 기초하여 보정량을 산출한다(부호 100B).

또는 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 취득한 파라미터의 하나 또는 복수에 기초하여 산출한 대표 파라미터를 산출하고, 그 대표 파라미터와 상기 테이블의 정보를 이용하여 보정량을 산출해도 좋다. 또는 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 연산식에 취득한 파라미터의 하나 또는 복수를 대입하여 보정량을 산출해도 좋다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 CSO에 기초하여 산출한 가스 터빈 출력 예측치에 이 보정량을 곱하여 보정 후의 가스 터빈 출력 예측치를 구한다.

이 변형예에 따르면, 제 1 실시 형태의 효과에 더해, 실제의 대기 온도, 대기 압력, IGV 개방도 지령값, 연료 칼로리에 따른 가스 터빈 출력 예측치에 기초하여 연료 배분비를 산출할 수 있기 때문에, 보다 실제의 환경을 반영한 연료 유량의 제어가 가능해지고, 보다 연소 변동의 리스크를 억제할 수 있다. 또한, 이들의 파라미터는 조합하여 이용하는 것이 가능하다.

<제 2 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 7∼도 8을 참조하여 설명한다.

도 7은 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 7에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)를 더 구비하고 있다. 또한, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)가 가스 터빈의 예상 출력치를 산출하는 방법이 제 1 실시 형태와는 다르다. 다른 구성은 제 1 실시 형태와 같다.

가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 그 CSO에 기초하여 가스 터빈의 출력치의 보정량을 산출한다. 가스 터빈 출력치 보정량의 산출은 CSO와 가스 터빈 출력치 보정량을 대응시킨 테이블이나 미분기(微分器)를 포함하는 함수가 미리 기억부에 기록되어 있다. 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 취득한 CSO를 이용하여 그 테이블을 읽어 들여 가스 터빈 출력치 보정량을 구한다.

다음에, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 미리 정해진 가중 계수(P)를 기억부로부터 읽어 들이고, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 가스 터빈 출력 보정량에 가중 계수(P)를 곱한다. 그리고 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 그 계수(P)를 곱한 보정량을 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)에 출력한다.

가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 전력계(17)가 측정한 발전기(16)의 출력치(가스 터빈 출력치)를 취득한다. 그리고 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 이 가스 터빈 출력치와 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 가스 터빈 출력 보정량으로부터 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다.

도 8은 본 발명에 관한 제 2 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

도 8을 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다.

먼저, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득한다. 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 취득한 CSO를 이용하여, 미리 기록된 CSO와 가스 터빈 출력 보정량의 대응 테이블을 참조하여, 또는 연산식을 이용하여, 가스 터빈 출력 보정량을 산출한다(부호 106). 또는 소망의 CSO에 대한 출력 보정량이 테이블에 없는 경우, 보간 계산에 의해 출력 보정량을 산출해도 좋다.

다음에, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)가 미리 정해진 계수(P)를 기억부로부터 읽어 들이고, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 가스 터빈 출력 보정량에 가중 계수(P)를 곱한다(부호 107). 그리고 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 가중 계수(P)를 곱한 보정량을 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)로 출력한다.

또한, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 전력계(17)로부터 가스 터빈 출력치를 취득한다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 가스 터빈 출력치와 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 보정량을 가산하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 108). 이후의 공정에 대해서는 제 1 실시 형태와 같기 때문에 생략한다.

본 실시 형태에 따르면, 가스 터빈 출력의 실측치를 바탕으로, CSO에 기초하여 보정한 가스 터빈 출력 예측치를 이용하여 터빈 입구 온도를 추정한다. 그리고 그 터빈 입구 온도에 의해 각 연료 계통으로의 연료의 배분비를 결정한다. 그에 의해, 보다 실태에 입각한 연료의 배분비 제어를 행할 수 있고, 연소 진동의 발생 리스크를 보다 저감할 수 있다.

보다 실태에 맞다란, 예를 들어 경년 열화(年劣化) 등에 의해 CSO와 가스 터빈 출력 예측치와의 대응 관계가 설계 시부터 변화하고 있는 바와 같은 경우가 있다. 본 실시 형태에서는 그들 경년 열화 등의 실태를 취한 실제의 가스 터빈 출력치를 이용하고 있기 때문에, 가스 터빈 출력 예측치의 정밀도가 보다 높아진다.

또한, 제 2 실시 형태에 있어서도 IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용하여 터빈 입구 온도를 추정함으로써, 실제로 개방도를 계측하지 않고 종래보다도 빨리 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 이에 의해, 제 2 실시 형태의 연료 제어 장치 제어에 따르면, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 제 2 실시 형태에 있어서 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 미리 정해진 계수(P)를 기억부로부터 읽어 들여, 그 CSO를 보정하지 않고 그대로 가중 계수(P)를 곱하여 가스 터빈 출력 보정량을 산출해도 좋다.

<제 3 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 9, 도 10을 참조하여 설명한다.

도 9는 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 9에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 부하 변화율 산출부(57), 계수 산출부(58)를 구비하고 있다. 다른 구성은 제 2 실시 형태와 같다.

부하 변화율 산출부(57)는 전력계(17)로부터 발전기(16)의 출력 측정치를 취득한다. 부하 변화율 산출부(57)는 단위 시간당 부하(출력 측정치)의 변화율을 산출한다.

계수 산출부(58)는 산출한 부하 변화율에 따른, 가스 터빈 출력 보정량에 대한 가중 계수를 취득한다. 부하 변화율과 가중 계수를 대응시킨 테이블이나 함수가 미리 기억부에 기록되어 있다. 계수 산출부(58)는 그 테이블 등을 읽어 들여, 산출한 부하 변화에 대응하는 가중 계수를 구한다.

또는, 계수 산출부(58)는 가중 계수를 취득하기 위해, 부하의 실측치에 기초하는 부하 변화율을 산출하는 것은 아니고, 부하 변화에 대해 시시각각 변화하는 가스 터빈의 목표 출력을 달성하기 위한 출력 변화의 목표율을 부하 변화율 대신에 사용해도 좋다. 이 목표율의 값은 가스 터빈 출력 제어부가 CSO를 결정하는 과정에 있어서 산출하는 값이다. 부하 변화율 산출부(57)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 부하 변화에 대한 미리 정해진 출력 변화의 목표율을 취득한다. 그리고 계수 산출부(58)는 그 목표율과 가중 계수와의 대응 테이블 등으로부터 가중 계수를 취득한다.

도 10은 본 발명에 관한 제 3 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

도 10을 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다.

먼저, 부하 변화율 산출부(57)는 부하 변화율을 산출한다(부호 109). 그리고 부하 변화율 산출부(57)는 산출한 부하 변화율을 계수 산출부(58)에 출력한다. 계수 산출부(58)는 취득한 부하 변화율에 기초하여, 그들과 가중 계수를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 부하 변화율에 따른 가중 계수를 취득하여(부호 110) 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다.

가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 제 2 실시 형태와 마찬가지로 CSO에 기초하여 가스 터빈 출력 보정량을 산출한다(부호 106). 그리고 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 산출한 가스 터빈 출력 보정량과 계수 산출부(58)로부터 취득한 부하 변화율에 따른 가중 계수를 곱하여 부하 변화율에 따른 가스 터빈 출력 보정량을 산출한다(부호 111). 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 산출한 부하 변화율에 따른 가스 터빈 출력 보정량을 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)로 출력한다. 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 가스 터빈 출력치와 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 보정량을 가산하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 108). 이후의 공정에 대해서는 제 1 실시 형태와 같기 때문에 생략한다.

또한, 부하 변화율 대신에 목표율을 이용하는 경우, 부하 변화율 산출부(57)는 가스 터빈 출력 제어부로부터 목표율을 취득하여(부호 109) 계수 산출부(58)로 출력한다. 계수 산출부(58)는 목표율과 가중 계수를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 목표율에 따른 가중 계수를 산출하여(부호 110) 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 이하의 공정은 부하 변화율을 이용하는 경우와 같다.

본 실시 형태에 따르면, 부하 변화율에 따른 가스 터빈 출력 보정량을 얻을 수 있다. 그에 의해, 보다 정확한 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료의 배분비 제어를 행할 수 있고, 연소 진동의 발생 리스크를 보다 저감할 수 있다.

또한, 제 3 실시 형태에 있어서도 IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용하여 터빈 입구 온도를 추정함으로써, 실제로 개방도를 계측하지 않고 종래보다도 빨리 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 이에 의해, 제 2 실시 형태의 연료 제어 장치 제어에 따르면, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 제 3 실시 형태에 있어서 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 부호 106의 처리에 있어서 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 그 CSO를 보정하지 않고 그대로 부하 변화율에 따른 가중 계수를 곱한 가스 터빈 출력 보정량을 산출하도록 해도 좋다.

<제 4 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 11∼도 12를 참조하여 설명한다.

도 11은 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 11에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 계수 산출부(58) 대신에 부하 변화율 판정부(59)를 구비하고 있다. 다른 구성은 제 3 실시 형태와 같다.

부하 변화율 판정부(59)는 부하 변화율 산출부(57)가 산출한 부하 변화율을 취득하고, 그 값을 미리 설정되어 기억부에 기록된 역치(値)(Q)와 비교한다. 부하 변화율이 역치(Q) 이상이라면, 부하 변화율 판정부(59)는 미리 정해진 가중 계수(P)를 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 또한, 부하 변화율이 역치(Q)보다 작으면, 부하 변화율 판정부(59)는 가중 계수에 값 「0」을 설정하여 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 이 역치(Q)는 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)가 산출한 보정량을 가스 터빈 출력치에 반영시킬지 아닐지를 판정하기 위한 값이다.

도 12는 본 발명에 관한 제 4 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

도 12를 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다.

먼저, 부하 변화율 산출부(57)는 부하 변화율을 산출한다(부호 109). 그리고 부하 변화율 산출부(57)는 산출한 부하 변화율을 부하 변화율 판정부(59)에 출력한다. 부하 변화율 판정부(59)는 취득한 부하 변화율이 역치(Q) 이상인지 아닌지를 판정한다. 역치(Q) 이상인 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 가중 계수(P)를 기억부로부터 읽어 내어 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 또한, 역치(Q)보다 작은 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 값 「0」을 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다(부호 112).

가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 제 2, 제 3 실시 형태와 마찬가지로 CSO에 기초하여 가스 터빈 보정량을 산출한다. 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 가스 터빈 보정량에 부하 변화율 판정부(59)로부터 취득한 가중 계수를 곱하여 가스 터빈 출력 보정량을 산출한다(부호 111). 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 산출한 가스 터빈 출력 보정량을 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)로 출력한다. 부하 변화율이 역치(Q)보다 작은 경우는 가중 계수가 「0」이기 때문에, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)가 출력하는 보정량은 「0」이다.

가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 가스 터빈 출력치와 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로부터 취득한 보정량을 가산하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 108). 부하 변화율이 역치(Q)보다 작은 경우는 보정량이 0이기 때문에, 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 실측한 가스 터빈 출력치를 터빈 입구 온도 추정부(52)로 출력한다. 이후의 공정에 대해서는 제 1 실시 형태와 같기 때문에 생략한다.

본 실시 형태에 따르면, 부하 변화율의 크기에 기초하여, 의도한 부하 변화의 경우에만 가스 터빈 출력치의 값을 CSO에 기초하는 보정량으로 보정할 수 있다. 실제의 운전 시에 있어서는 가스 터빈의 출력이 일정해도 연료 칼로리 변화, 연료 공급 압력 변화 등이 발생하는 경우가 있으며, 그들의 변화에 따른 CSO가 변동하는 경우가 있다. 그러면, 제 1∼3 실시 형태의 경우, 변동하는 CSO에 영향 받아, 터빈 입구 온도 추정치가 변동하게 된다. 본 실시 형태에 따르면, 그와 같은 외부 조건에 변화에 대해 부적절하게 연료 배분비의 변경을 행하고, 연소 진동을 발생시키는 바와 같은 리스크를 저감할 수 있다.

또한, 제 4 실시 형태에 있어서도 IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용하여 터빈 입구 온도를 추정함으로써, 실제로 개방도를 계측하지 않고 종래보다도 빨리 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 이에 의해, 제 2 실시 형태의 연료 제어 장치 제어에 따르면, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 제 4 실시 형태에 있어서, 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 부호 106의 처리에 있어서 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 그 CSO를 보정하지 않고 그대로 부하 변화율에 따른 가중 계수를 곱한 가스 터빈 출력 보정량을 산출하도록 해도 좋다.

<제 5 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 13∼도 14를 참조하여 설명한다.

도 13은 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 13에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 부하 변화율 산출부(57), 계수 산출부(58), 부하 변화율 판정부(59)를 구비하고 있다. 다른 구성은 제 2 실시 형태와 같다.

도 14는 본 발명에 관한 제 5 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

도 14를 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다. 본 실시 형태는 제 3 실시 형태와 제 4 실시 형태를 조합한 실시 형태이다.

먼저, 부하 변화율 산출부(57)는 부하 변화율을 산출한다(부호 109). 그리고 부하 변화율 산출부(57)는 산출한 부하 변화율을 계수 산출부(58)와 부하 변화율 판정부(59)에 출력한다.

계수 산출부(58)에서는 제 3 실시 형태와 마찬가지로 부하 변화율에 기초한 가중 계수를 결정한다(부호 110). 그리고 계수 산출부(58)는 그 가중 계수를 부하 변화율 판정부(59)에 출력한다.

부하 변화율 판정부(59)에서는 부하 변화율 산출부(57)로부터 취득한 부하 변화율이 역치(Q) 이상인지 어떤지를 판정하고, 그 부하 변화율이 역치(Q) 이상이라면 계수 산출부(58)로부터 취득한 부하 변화율에 따른 가중 계수를 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 또한, 부하 변화율이 역치(Q)보다 작은 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 값 「0」을 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다(부호 112).

가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 제 2∼제 4 실시 형태와 마찬가지로 CSO로부터 가스 터빈 출력 보정치를 산출하여(부호 106), 부하 변화율 판정부(59)로부터 취득한 가중 계수를 곱한다(부호 111). 가스 터빈 출력 예측치 산출부(51)는 이 곱한 값을 취득하고, 실제로 측정한 가스 터빈 출력치에 가산하여 가스 터빈 출력 예측치를 산출한다(부호 108).

터빈 입구 온도 추정부(52)는 이렇게 하여 산출한 가스 터빈 출력 예측치와 대기 온도, 대기 압력, IGV 개방도 지령값에 기초하여 터빈 입구 온도를 산출한다. 연료 배분 지령값 산출부(53)는 이 터빈 입구 온도에 기초하여 각 연료 계통으로 공급하는 연료의 배분비를 결정한다.

본 실시 형태에 따르면, 제 2∼제 4 실시 형태의 효과를 겸비하는 것이 가능하다.

<제 6 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 15∼도 16을 참조하여 설명한다.

도 15는 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 15에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 가스 터빈 출력 산출부(61), 계수 산출부(58)를 구비하고 있다. 다른 구성은 제 2 실시 형태와 같다.

가스 터빈 출력 산출부(61)는 가스 터빈 출력을 산출한다(부호91). 그리고 가스 터빈 출력 산출부(61)는 산출한 가스 터빈 출력을 계수 산출부(58)에 출력한다. 계수 산출부(58)는 취득한 가스 터빈 출력에 기초하여, 그들과 가중 계수를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 가스 터빈 출력에 따른 가중 계수를 취득하여(부호 110) 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다.

본 실시 형태에 따르면, 가스 터빈 출력에 따른 가스 터빈 출력 보정량을 얻을 수 있다. 그에 의해, 보다 정확한 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료의 배분비 제어를 행할 수 있고, 연료 진동의 발생 리스크를 보다 저감할 수 있다.

또한, 제 6 실시 형태에 있어서도 IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용하여 터빈 입구 온도를 추정함으로써, 실제로 개방도를 계측하지 않고 종래보다도 빨리 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 이에 의해, 제 6 실시 형태의 연료 제어 장치 제어에 따르면, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 제 6 실시 형태에 있어서 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 부호 106의 처리에 있어서 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 그 CSO를 보정하지 않고 그대로 부하 변화율에 따른 가중 계수를 곱한 가스 터빈 출력 보정량을 산출하도록 해도 좋다.

<제 7 실시 형태>

도 17은 본 발명에 관한 제 7 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

제 7 실시 형태에 따른 연료 제어 장치는 제 4 실시 형태에 따른 연료 제어 장치와 제 6 실시 형태에 따른 연료 제어 장치의 기능을 구비한다. 즉, 제 7 실시 형태에 따른 연료 제어 장치는 도 11에서 나타낸 각 처리부에 더해, 도 15에서 나타낸 계수 산출부(58)를 구비한다.

이에 의해, 제 7 실시 형태에 따른 연료 제어 장치에 있어서는 부하 변화율 산출부(57)가 부하 변화율을 산출한다(부호 109). 그리고 부하 변화율 산출부(57)는 산출한 부하 변화율을 부하 변화율 판정부(59)에 출력한다. 한편, 계수 산출부(58)는 취득한 가스 터빈 출력에 기초하여 그들과 가중 계수를 대응시킨 테이블이나 함수로부터 가스 터빈 출력에 따른 가중 계수를 산출한다(부호 110). 부하 변화율 판정부(59)는 취득한 부하 변화율이 역치(Q) 이상인지 아닌지를 판정한다. 부하 변화율이 역치(Q) 이상인 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 계수 산출부(58)의 산출한 가중 계수를 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 또한, 부하 변화율이 역치(Q)보다 작은 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 값 「0」을 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다(부호 112). 이 이후의 처리는 제 4 실시 형태와 같다.

제 7 실시 형태에 따르면 제 4 실시 형태와 제 6 실시 형태에 따른 양쪽의 효과를 얻을 수 있다.

<제 8 실시 형태>

이하, 본 발명의 제 8 실시 형태에 따른 연료 제어 장치를 도 18∼도 19를 참조하여 설명한다.

도 18은 본 실시 형태에 있어서의 연료 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 18에서 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서 연료 제어 장치(50)는 부하 변화 모드 산출부(62), 부하 변화 모드 판정부(63)를 구비하고 있다. 다른 구성은 제 2 실시 형태와 같다. 부하 변화 모드란, 단위 시간당 부하의 변화의 크기에 대응하여 적어도 2 이상으로 배분된 것이다. 부하 변화 모드 판정부(63)는 부하 변화 모드 산출부(62)가 산출한 부하 변화 모드에 대응하여, 미리 설정된 가중 계수를 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 이 부하 변화 모드는 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)가 산출한 보정량에 출력하는 가중 계수를 보다 정확한 값으로 하기 위한 것이다.

도 19는 본 발명에 관한 제 8 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다. 도 19를 이용하여 본 실시 형태의 연료 배분 제어에 대해 설명한다.

먼저, 부하 변화 모드 산출부(62)는 가스 터빈의 부하 변화 모드를 산출한다(부호 116). 본 실시 형태의 연료 제어 장치(50)는 부하 변화 모드가 모드 1, 모드 2, 모드 3의 3모드 중 어느 모드인지를 특정한다. 본 실시 형태에 있어서 모드 1은 부하 변화율이 미리 정해진 제 1 역치 이상의 값이었던 경우의 고속 변화 모드이다. 본 실시 형태에 있어서 모드 2는 부하 변화율이 미리 정해진 제 2 역치 이상의 값이었던 경우의 중속 변화율이다. 본 실시 형태에 있어서 모드 3은 미리 정해진 제 3역치 이상의 경우의 저속 변화율이다. 이들의 역치의 대소 관계는 본 실시 형태에 있어서는 제 1 역치>제 2 역치>제 3 역치로 되어 있다.

그리고 부하 변화 모드 산출부(62)는 산출한 부하 변화 모드를 부하 변화 모드 판정부(63)에 출력한다(부호 117). 부하 변화 모드 판정부(63)는 취득한 부하 변화 모드에 기초하여, 그들에 대응하는 가중 계수를 취득하여(부호 117) 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 본 실시 형태의 가중 함수는 3개의 부하 변화 모드에 대응한 가중 계수 1(모드 1에 대응), 가중 계수 2(모드 2에 대응), 가중 계수 3(모드 3에 대응)으로 한다.

본 실시 형태에 따르면, 부하 변화 모드에 따른 가스 터빈 출력 보정량을 얻을 수 있다. 그에 의해, 보다 정확한 터빈 입구 온도 추정치에 기초하여 연료의 배분비 제어를 행할 수 있고, 연료 진동의 발생 리스크를 보다 저감할 수 있다.

또한, 제 8 실시 형태에 있어서도 IGV 개방도 지령값을 보정한 IGV 개방도 상당값을 이용하여 터빈 입구 온도를 추정함으로써, 실제로 개방도를 계측하지 않고 종래보다도 빨리 실제의 터빈 입구 온도와의 차이를 선행적으로 보상할 수 있다. 이에 의해, 제 8 실시 형태의 연료 제어 장치 제어에 따르면, 부하 변화의 과도 시에 있어서도 운전 라인과 목표 운전 라인과의 어긋남을 작게 할 수 있고, 연소 진동의 발생을 회피할 수 있다.

또한, 제 8 실시 형태에 있어서 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)는 부호 106의 처리에 있어서 가스 터빈 출력 제어부로부터 CSO를 취득하고, 그 CSO를 보정하지 않고 그대로 부하 변화율에 따른 가중 계수를 곱한 가스 터빈 출력 보정량을 산출하도록 해도 좋다.

<제 9 실시 형태>

도 20은 본 발명에 관한 제 9 실시 형태에 있어서의 연료 배분 제어의 일례를 나타내는 도면이다.

제 9 실시 형태에 따른 연료 제어 장치는 제 4 실시 형태에 따른 연료 제어 장치와 제 8 실시 형태에 따른 연료 제어 장치의 기능을 구비한다. 즉, 제 7 실시 형태에 따른 연료 제어 장치는 도 11에서 나타낸 각 처리부에 더해, 도 15에서 나타낸 부하 변화 모드 산출부(62)와 부하 변화 모드 판정부(63)를 구비한다.

이에 의해, 제 9 실시 형태에 따른 연료 제어 장치에 있어서는, 부하 변화율 산출부(57)가 부하 변화율을 산출한다(부호 109). 그리고 부하 변화율 산출부(57)는 산출한 부하 변화율을 부하 변화율 판정부(59)에 출력한다. 한편, 제 8 실시 형태와 마찬가지로 부하 변화 모드 산출부(62)는 부하 변화 모드를 산출한다(부호 116). 부하 변화 모드 산출부(62)는 산출한 부하 변화 모드를 부하 변화 모드 판정부(63)에 출력한다(부호 117). 부하 변화 모드 판정부(63)는 취득한 부하 변화 모드에 기초하여 그들에 대응하는 가중 계수를 취득한다(부호 117). 부하 변화율 판정부(59)는 취득한 부하 변화율이 역치(Q) 이상인지 아닌지를 판정한다. 역치(Q) 이상인 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 부하 변화 모드 판정부(63)의 취득한 가중 계수를 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다. 또한, 역치(Q)보다 작은 경우, 부하 변화율 판정부(59)는 값 「0」을 가스 터빈 출력 보정량 산출부(56)로 출력한다(부호 112). 이 이후의 처리는 제 4 실시 형태와 같다.

제 9 실시 형태에 따르면 제 4 실시 형태와 제 8 실시 형태에 따른 양쪽의 효과를 얻을 수 있다.

또한, 터빈 입구 온도 추정부(52)는 연소 온도 추정치 산출부의 일례이다. 또한, 대기 압력이나 대기 온도는 대기 조건의 일례이다. 또한, 부하 변화율이나 목표율은 단위 시간당 가스 터빈의 출력 변화를 나타내는 값의 일례이다. 또한, IGV(14)는 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 밸브의 일례이다.

또한, 상술의 연료 제어 장치(50)는 내부에 컴퓨터 시스템을 갖고 있다. 그리고 상술한 연료 제어 장치(50)에 있어서의 각 처리의 과정은 프로그램의 형식으로 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기억되고 있고, 이 프로그램을 컴퓨터가 읽어 내어 실행함으로써, 상기 처리가 행해진다. 여기서 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체란 자기 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 말한다. 또한, 이 컴퓨터 프로그램을 통신 회선에 의해 컴퓨터에 전송하고, 이 전송을 받은 컴퓨터가 당해 프로그램을 실행하도록 해도 좋다.

또한, 상기 프로그램은 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 좋다. 게다가, 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것, 소위 차분 파일(차분 프로그램)이라도 좋다.

기타, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 상기한 실시 형태에 있어서의 구성 요소를 주지의 구성 요소로 치환하는 것은 적당히 가능하다. 또한, 이 발명의 기술 범위는 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.

산업상 이용 가능성

본 발명은 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 제어 방법 및 프로그램에 적용해도 좋다.

10 : 가스 터빈 11 : 공기 압축기
12 : 연소기 13 : 터빈
14 : IGV 15 : 로터
16 : 발전기 17 : 전력계
18 : 파일럿 계통 연료 유량 조절 밸브(제 1 조절 밸브)
19 : 메인 계통 연료 유량 조절 밸브(제 2 조절 밸브)
20 : 톱 해트 계통 연료 유량 조절 밸브(제 3 조절 밸브)
21 : 연료 공급 시스템 22 : 압력계
23 : 온도계 25 : 아암
26 : 링크 기구 27 : 환상 부재
28 : 액추에이터 50 : 연료 제어 장치
51 : 가스 터빈 출력 예측치 산출부
510 : IGV 응답 보정부 52 : 터빈 입구 온도 추정부
53 : 연료 배분 지령값 산출부
54 : 전 연료 유량 산출부 55 : 밸브 개방도 산출부
56 : 가스 터빈 출력 보정량 산출부
57 : 부하 변화율 산출부 58 : 계수 산출부
59 : 부하 변화율 판정부 61 : 가스 터빈 출력 산출부
62 : 부하 변화 모드 산출부 63 : 부하 변화 모드 판정부

Claims

연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값 및 상기 인렛 가이드 베인의 기구에 기인하는 동작의 응답 지연에 관한 정보에 기반하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값이 나타내는 개방도에 도달할때 까지에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하는 IGV 응답 보정부와,
상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하는 연소 온도 추정치 산출부와,
상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하는 연료 배분 지령값 산출부와,
상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전(全) 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하는 밸브 개방도 산출부
를 구비하는 연료 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 IGV 응답 보정부는 연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값과 상기 인렛 가이드 베인의 실 개방도와의 미리 정해진 대응 관계에 기초하여 상기 실 개방도 상당값을 연산하는
연료 제어 장치.
제 1 항에 있어서,
연료 제어 신호 지령값과 가스 터빈 출력의 보정량과의 미리 정해진 대응 관계와 취득한 상기 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 가스 터빈 출력의 출력 예측치를 산출하는 가스 터빈 출력 예측치 산출부
를 더 구비하는 연료 제어 장치.
제 3 항에 있어서,
연료 제어 신호 지령값과 가스 터빈 출력을 보정하는 값과의 미리 정해진 대응 관계와 취득한 상기 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 출력 예측치를 보정하는 가스 터빈 출력 보정량을 산출하는 가스 터빈 출력 보정량 산출부와,
상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하는 가스 터빈 출력 예측치 산출부
를 더 구비하는 연료 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
단위 시간당 가스 터빈 출력의 변화를 나타내는 값에 대응하여 상기 가스 터빈 출력 보정량에 대한 가중 계수를 산출하는 계수 산출부를 더 구비하며,
상기 가스 터빈 출력 예측치 산출부는 상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량에 상기 가중 계수를 곱한 값을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하는
연료 제어 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
단위 시간당 가스 터빈 출력 변화를 검출하고, 그 가스 터빈 출력 변화가 소정의 값보다 작은 때는, 상기 가스 터빈 출력 보정량을 0으로 설정하는 부하 변화율 판정부
를 더 구비하는 연료 제어 장치.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
가스 터빈 출력을 나타내는 값에 대응하여 상기 가스 터빈 출력 보정량에 대한 가중 계수를 산출하는 계수 산출부
를 더 구비하는 연료 제어 장치.
제 4 항에 있어서,
단위 시간당 가스 터빈의 부하 변화에 대응하여, 미리 정해진 적어도 2 이상의 가스 터빈 부하 변화 모드와,
각각의 상기 가스 터빈의 부하 변화 모드에 대응하는, 미리 정해진 적어도 2 이상의 가스 터빈 출력 보정에 대한 가중 계수와,
상기 가스 터빈 부하 변화 모드에 기초하여, 대응하는 가스 터빈 출력 보정에 대한 가중 계수를 절환하는 절환부
를 더 구비하며,
상기 가스 터빈 출력 예측치 산출부는 상기 가스 터빈 출력의 실측치와 상기 가스 터빈 출력 보정량에 상기 가중 계수를 곱한 값을 이용하여 상기 출력 예측치를 산출하는
연료 제어 장치.
청구항 1에 기재한 연료 제어 장치를 구비하는 연소기.
청구항 1에 기재한 연료 제어 장치를 구비하는 가스 터빈.
연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값 및 상기 인렛 가이드 베인의 기구에 기인하는 동작의 응답 지연에 관한 정보에 기반하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값이 나타내는 개방도에 도달할때 까지에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하고,
상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하고,
상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하고,
상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하는
제어 방법.
연료 제어 장치의 컴퓨터를,
연료와 혼합하여 연소시키는 공기의 양을 제어하는 인렛 가이드 베인의 개방도 지령값 및 상기 인렛 가이드 베인의 기구에 기인하는 동작의 응답 지연에 관한 정보에 기반하여, 상기 인렛 가이드 베인이 상기 개방도 지령값이 나타내는 개방도에 도달할때 까지에 있어서의 실제의 개방도의 근사치를 나타내는 실 개방도 상당값을 연산하는 IGV 응답 보정 수단,
상기 실 개방도 상당값과 대기 조건과 가스 터빈 출력을 이용하여 상기 연료와 유입한 공기와의 혼합체를 연소시킨 경우의 온도 추정치를 산출하는 연소 온도 추정치 산출 수단,
상기 온도 추정치에 기초하여 복수의 연료 공급 계통으로부터 출력하는 연료의 배분을 나타내는 연료 배분 지령값을 산출하여 출력하는 연료 배분 지령값 산출 수단,
상기 연료 배분 지령값과 상기 복수의 연료 공급 계통에 출력하는 전 연료 유량을 나타내는 연료 제어 신호 지령값을 취득하고, 그들 연료 배분 지령값과 연료 제어 신호 지령값에 기초하여 상기 복수의 연료 공급 계통의 연료 유량 조절 밸브의 각 밸브 개방도를 산출하는 밸브 개방도 산출 수단
으로서 기능시키는 컴퓨터 판독가능한 기록 매체에 저장된 프로그램.