KR102099576B1 - 가스터빈 냉각 계통, 이것을 갖추는 가스터빈 설비, 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents
가스터빈 냉각 계통, 이것을 갖추는 가스터빈 설비, 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치 및 제어 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102099576B1 KR102099576B1 KR1020187016907A KR20187016907A KR102099576B1 KR 102099576 B1 KR102099576 B1 KR 102099576B1 KR 1020187016907 A KR1020187016907 A KR 1020187016907A KR 20187016907 A KR20187016907 A KR 20187016907A KR 102099576 B1 KR102099576 B1 KR 102099576B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- command
- load
- gas turbine
- cooling
- flow rate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- F02C9/16—Control of working fluid flow
- F02C9/18—Control of working fluid flow by bleeding, bypassing or acting on variable working fluid interconnections between turbines or compressors or their stages
-
- 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
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
- F02C7/185—Cooling means for reducing the temperature of the cooling air or gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
-
- 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
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/12—Cooling of plants
- F02C7/16—Cooling of plants characterised by cooling medium
- F02C7/18—Cooling of plants characterised by cooling medium the medium being gaseous, e.g. air
-
- 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
-
- 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
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/32—Application in turbines in gas turbines
-
- 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
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/213—Heat transfer, e.g. cooling by the provision of a heat exchanger within the cooling circuit
-
- 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
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/303—Temperature
-
- 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
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/306—Mass flow
- F05D2270/3062—Mass flow of the auxiliary fluid for heating or cooling purposes
-
- 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
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/331—Mechanical loads
-
- 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
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/335—Output power or torque
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
가스터빈 냉각 계통(50)은 공기 압축기(10)에서 압축된 압축 공기를 가스터빈(1)의 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인(51)과, 압축 공기를 냉각하는 냉각기(64)와, 냉각 공기의 유량을 조절하는 유량 조절기(69)와, 제어 장치(100)를 구비한다. 제어 장치(100)는 가스터빈(1)의 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 변화했는지를 판정하는 부하 변화 판정부(150)와, 냉각 공기의 유량이 목표 유량이 될 수 있는 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 1 지령을 발생하는 제 1 지령 발생부(111)와, 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 2 지령을 발생하는 제 2 지령 발생부(121)를 갖는다.
Description
본 발명은 가스터빈에서 연소 가스에 접하는 고온 부품을 냉각하기 위한 가스터빈 냉각 계통, 이것을 구비하는 가스터빈 설비, 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.
본원은, 2015년 12월 24일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 번호 제 2015-251222 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 이 내용을 여기에 원용한다.
가스터빈은, 외기를 압축해 압축 공기를 생성하는 공기 압축기와, 연료를 압축 공기 중에서 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의해 구동하는 터빈을 구비하고 있다. 연소기의 연소통이나, 터빈의 동익이나 정익 등이 고온의 연소 가스에 노출된다. 이 때문에, 가스터빈에서는, 이러한 고온 부품을 냉각하고, 이러한 고온 부품을 연소 가스의 열로부터 보호할 필요가 있다.
이하의 특허문헌 1에는, 가스터빈의 고온 부품의 하나인 연소기의 연소통을 냉각하기 위한 냉각 계통이 개시되어 있다. 이 냉각 계통은, 가스터빈의 공기 압축기로 압축된 압축 공기를 연소통으로 안내하는 냉각 공기 라인과, 냉각 공기 라인 내의 압축 공기를 냉각하는 냉각기와, 냉각 공기 라인 내의 냉각 공기를 승압하는 승압기를 구비하고 있다.
상기 특허문헌 1에 기재된 기술에서는, 가스터빈의 부하 변화시의 대응에 대해 고려되어 있지 않다.
그래서, 본 발명은 냉각 공기의 사용량을 억제하면서, 부하 변화시여도 고온 부품을 냉각할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 1 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
가스터빈의 공기 압축기로 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각해 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인을 거쳐 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비하는 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수부와, 상기 접수부가 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정부와, 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량이 상기 가스터빈의 운전 상태에 따라 정해지는 목표 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 1 지령을 발생하는 제 1 지령 발생부와, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 2 지령을 발생하는 제 2 지령 발생부와, 상기 제 2 지령 발생부가 상기 제 2 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 2 지령 발생부가 상기 제 2 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 1 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하는 지령 출력부를 갖는다.
가스터빈의 부하가 변화하면, 공기 압축기의 토출압이 변화한다. 이 때문에, 승압기의 흡기압은, 공기 압축기의 토출압의 변화에 수반하여 변화한다. 한편, 승압기의 토출압은, 냉각 공기 라인의 존재에 의해, 공기 압축기의 토출압의 변화에 대해서 늦게 변화한다. 따라서, 가스터빈의 부하가 변화하면, 승압기의 압력비가 변화하는 관계로, 승압기를 흐르는 냉각 공기의 유량이 변화하고, 결과적으로, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량이 변화한다. 즉, 가스터빈의 부하가 변화하면, 이 변화에 수반하여 과도적으로 냉각 공기의 유량이 감소한다. 이 때문에, 가스터빈의 부하가 변화하면, 냉각 공기에 의한 고온 부품의 냉각 능력이 저하하는 일이 있다.
그래서, 해당 제어 장치에서는, 제어 장치의 부하 변화 판정부의 부하가 변화했다고 판정하면, 유량 조절기의 조작량을 냉각 공기의 부하 정정시용의 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 양으로 한다. 따라서, 해당 제어 장치에서는 부하 변화시에, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량의 감소를 억제할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 2 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 1 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 변화시 유량은 상기 목표 유량보다 미리 정해진 비율만큼 많다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 3 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 1 또는 제 2 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 2 지령 발생부는 상기 변화시 유량을 얻을 수 있는 상기 유량 조절기의 피드 포워드(feed forward) 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 4 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 1 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 2 지령 발생부는, 상기 변화시 유량에 관한 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 유량과의 편차가 작아지도록 정해진 상기 유량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 ５ 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 1 태양 내지 제 4 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 2 지령 발생부는, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지한다.
해당 제어 장치에서는, 제 2 지령 발생부가 제 2 지령의 발생을 중지하면, 지령 출력부가 제 1 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 유량 조절기에 출력한다. 따라서, 부하 변화가 수납되면, 유량 조절기의 조작량은 냉각 공기의 유량이 변화시 유량보다 적은 부하 정정시용의 목표 유량이 될 수 있는 양이 된다. 따라서, 해당 제어 장치에서는 부하 정정시에, 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 억제할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 6 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 1 태양 내지 제 4 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 2 지령 발생부는, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 2 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 다른 태양으로서의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
가스터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하는 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수부와, 상기 접수부가 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정부와, 상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생부와, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생부와, 상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력부를 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 7 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
이상의 어느 상기 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 가스터빈 냉각 계통은, 상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하고 있고, 상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생부와, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생부와, 상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력부를 갖는다.
전술한 바와 같이, 가스터빈의 부하가 변화하면, 냉각 공기에 의한 고온 부품의 냉각 능력이 저하하는 일이 있다.
그래서, 해당 제어 장치에서는 부하 변화 판정부가 부하가 변화했다고 판정하면, 냉각량 조절기의 조작량을 냉각 공기의 부하 정정시의 목표 온도보다 많은 변화시 온도가 될 수 있는 양으로 한다. 따라서, 해당 제어 장치에서는 부하 변화시에, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 온도를 내릴 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 8 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 7 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 변화시 온도는, 상기 목표 온도에서 미리 정해진 비율만큼 낮다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 9 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 7 태양 또는 제 8 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 4 지령 발생부는 상기 변화시 온도를 얻을 수 있는 상기 냉각량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 10 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 7 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 4 지령 발생부는 상기 변화시 온도의 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 온도와의 편차가 작아지도록 정해진 상기 냉각량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 11 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 7 태양 내지 제 10 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 4 지령 발생부는 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 12 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치는,
상기 제 7 내지 제 10 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서, 상기 제 4 지령 발생부는, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 4 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 13 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고, 상기 유량 조절기는, 상기 냉각 공기 라인 중에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인에 마련되어, 상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 14 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고, 상기 냉각 공기 라인은, 상기 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 상기 승압기로 안내하는 흡기 라인과, 상기 승압기에서 승압된 공기를 상기 고온 부품으로 안내하는 토출 라인과, 상기 토출 라인을 흐르는 공기를 상기 흡기 라인에 되돌리는 리턴 라인(return line)을 갖고, 상기 유량 조절기는 상기 리턴 라인을 흐르는 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 15 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고, 상기 유량 조절기는, 상기 승압기의 케이싱에 마련되어, 상기 케이싱 내에 유입하는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 인렛 가이드 베인이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 다른 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고, 상기 유량 조절기는 상기 승압기의 구동량을 조절 가능한 구동량 조절기이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 16 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
상기 제 3 지령 발생부 및 상기 제 4 지령 발생부를 갖는, 이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기와, 상기 냉각량 조절기를 구비하고, 상기 냉각기는 상기 압축 공기와 냉각 매체를 열교환시켜서 상기 압축 공기를 냉각하는 열교환기이며, 상기 냉각량 조절기는 상기 열교환기에 유입하는 상기 냉각 매체의 유량을 조절하는 냉매 밸브이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 다른 태양의 가스터빈 냉각 계통은,
상기 제 3 지령 발생부 및 상기 제 4 지령 발생부를 갖는, 이상의 어느 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기와, 상기 냉각량 조절기를 구비하고, 상기 냉각기는 상기 압축 공기가 내부를 지나는 라디에이터와, 상기 라디에이터를 외부로부터 냉각하는 팬을 갖고, 상기 냉각량 조절기는 상기 팬의 구동량을 조절 가능한 구동량 조절기이다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 17 태양의 가스터빈 설비는,
이상의 어느 가스터빈 냉각 계통과, 상기 가스터빈을 구비한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 18 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
가스터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인을 거쳐 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 유량 조절기를 구비하는 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수 공정과, 상기 접수 공정에서 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정 공정과, 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량이 상기 가스터빈의 운전 상태에 따라 정해지는 목표 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 1 지령을 발생하는 제 1 지령 발생 공정과, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 2 지령을 발생하는 제 2 지령 발생 공정과, 상기 제 2 지령 발생 공정에서 상기 제 2 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 2 지령 발생 공정에서 상기 제 2 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 1 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하는 지령 출력 공정을 실행한다.
전술한 바와 같이, 가스터빈의 부하가 변화하면, 이 변화에 수반하여 과도적으로 냉각 공기의 유량이 감소하여, 냉각 공기에 의한 고온 부품의 냉각 능력이 저하하는 일이 있다.
그래서, 해당 제어 방법에서는, 부하 변화 판정 공정에 의해 부하가 변화했다고 판정되면, 유량 조절기의 조작량을 냉각 공기의 부하 정정시 용의 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 양으로 한다. 따라서, 해당 제어 방법에서는 부하 변화시에, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량의 감소를 억제할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 19 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 18 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 변화시 유량은 상기 목표 유량보다 미리 정해진 비율만큼 크다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 20 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 18 태양 또는 제 19 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 지령 발생 공정에서는 상기 변화시 유량을 얻을 수 있는 상기 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 21 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 18 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 지령 발생 공정에서는 상기 변화시 유량에 관한 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 유량과의 편차가 작아지도록 정해진 상기 유량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 22 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 18 태양 내지 제 21 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 지령 발생 공정에서는 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 23 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 18 태양 내지 제 21 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 2 지령 발생 공정에서는 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 2 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 다른 태양으로서의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
가스터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하는 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수 공정과, 상기 접수 공정에서 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정 공정과, 상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생 공정과, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생 공정과, 상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력 공정을 실행한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 24 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
이상의 어느 상기 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 가스터빈 냉각 계통은, 상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하고 있고, 상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생 공정과, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생 공정과, 상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력 공정을 실행한다.
전술한 바와 같이, 가스터빈의 부하가 변화하면, 냉각 공기에 의한 고온 부품의 냉각 능력이 저하하는 일이 있다.
그래서, 해당 제어 방법에서는, 부하 변화 판정 공정에 의해 부하가 변화했다고 판정되면, 냉각량 조절기의 조작량을 냉각 공기의 부하 정정시 용의 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 양으로 한다. 따라서, 해당 제어 방법에서는 부하 변화시에, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 온도를 내릴 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 25 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 24 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 변화시 온도는 상기 목표 온도보다 미리 정해진 비율만큼 낮다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 26 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 24 태양 또는 상기 제 25 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 4 지령 발생 공정에서는 상기 변화시 온도를 얻을 수 있는 상기 냉각량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 27 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 24 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 변화시 온도의 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 온도와의 편차가 작아지도록 정해진 상기 냉각량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 28 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 24 태양 내지 제 27 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지한다.
상기 목적을 달성하기 위한 발명에 따른 제 29 태양의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법은,
상기 제 24 태양 내지 제 28 태양 중 어느 하나의 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서, 상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 4 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지한다.
본 발명의 일 태양에서는 부하 변화시에, 고온 부품에 공급되는 냉각 공기의 유량의 감소를 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 일 태양에서는 부하 정정시에 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을, 부하 변화시를 고려하여 많게 할 필요가 없다. 따라서, 본 발명의 일 태양에 의하면, 부하 정정시의 냉각 공기의 사용량을 억제하면서, 부하 변화시여도 고온 부품을 충분히 냉각할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 계통도,
도 2는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 동작을 나타내는 플로 차트,
도 4는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비에서 고부하 유량 영역에서의 각 부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이고, 도 4의 (a)는 부하 지령이 나타내는 부하의 변화를 나타내고, 도 4의 (b)는 실제의 부하의 변화를 나타내고, 도 4의 (c)는 흡기 밸브의 조작량의 변화를 나타내며, 도 4의 (d)는 냉매 밸브의 변화를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비에서 저부하 유량 영역에서의 각부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이고, 도 5의 (a)는 부하 지령이 나타내는 부하의 변화를 나타내고, 도 5의 (b)는 실제의 부하의 변화를 나타내고, 도 5의 (c')는 리턴 밸브의 조작량의 변화를 나타내며, 도 5의 (d)는 냉매 밸브의 변화를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 스프릿트 제어의 생각을 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 실시형태의 제 1 변형예에 있어서의 가스터빈 설비의 계통도,
도 9는 본 발명에 따른 실시형태의 제 2 변형예에 있어서의 가스터빈 설비의 계통도.
도 2는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 동작을 나타내는 플로 차트,
도 4는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비에서 고부하 유량 영역에서의 각 부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이고, 도 4의 (a)는 부하 지령이 나타내는 부하의 변화를 나타내고, 도 4의 (b)는 실제의 부하의 변화를 나타내고, 도 4의 (c)는 흡기 밸브의 조작량의 변화를 나타내며, 도 4의 (d)는 냉매 밸브의 변화를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비에서 저부하 유량 영역에서의 각부의 동작 등을 나타내는 타이밍 차트이고, 도 5의 (a)는 부하 지령이 나타내는 부하의 변화를 나타내고, 도 5의 (b)는 실제의 부하의 변화를 나타내고, 도 5의 (c')는 리턴 밸브의 조작량의 변화를 나타내며, 도 5의 (d)는 냉매 밸브의 변화를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 스프릿트 제어의 생각을 나타내는 설명도,
도 7은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 실시형태의 제 1 변형예에 있어서의 가스터빈 설비의 계통도,
도 9는 본 발명에 따른 실시형태의 제 2 변형예에 있어서의 가스터빈 설비의 계통도.
「제 1 실시형태」
이하, 본 발명에 따른 가스터빈 설비의 제 1 실시형태에 대해서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 가스터빈 설비는 도 1에 도시되는 바와 같이, 가스터빈(1)과, 가스터빈(1)의 고온 부품을 냉각하는 가스터빈 냉각 계통(이하, 단순히 냉각 계통으로 함)(50)을 구비하고 있다.
가스터빈(1)은 외기(A)를 압축하여 압축 공기를 생성하는 공기 압축기(10)와, 연료 공급원으로부터의 연료(F)를 압축 공기로 연소시켜 연소 가스(G)를 생성하는 연소기(20)와, 연소 가스(G)에 의해 구동하는 터빈(30)을 구비한다.
공기 압축기(10)는, 축선(Ar)을 중심으로 회전하는 압축기 로터(12)와, 이 압축기 로터(12)를 덮는 압축기 차실(17)을 갖는다. 또한, 터빈(30)은 축선(Ar)을 중심으로 회전하는 터빈 로터(32)와, 이 터빈 로터(32)를 덮는 터빈 차실(37)을 갖는다. 압축기 로터(12)와 터빈 로터(32)는, 동일한 축선(Ar) 상에 위치하고, 서로 연결되어 가스터빈 로터(2)를 이룬다. 가스터빈(1)은 또한, 압축기 차실(17)과 터빈 차실(37) 사이에 배치되어 있는 중간 차실(6)을 구비한다. 이 중간 차실(6)에는, 연소기(20)가 장착되어 있다. 압축기 차실(17)과 중간 차실(6)과 터빈 차실(37)은, 서로 연결되어 가스터빈 차실(7)을 이룬다. 또한, 이하에서는, 축선(Ar)이 연장되는 방향을 축방향, 축방향으로 터빈(30)에 대해서 공기 압축기(10)가 존재하는 측을 축방향 상류측, 축방향 상류측의 반대측을 축방향 하류측으로 한다.
터빈 로터(32)는 로터축(33)과, 이 로터축(33)에 마련되어 있는 복수의 동익렬(34)을 갖는다. 복수의 동익렬(34)은 축방향으로 나열되어 있다. 각 동익렬(34)은 각각, 축선(Ar)에 대한 둘레 방향으로 나열되어 있는 복수의 동익(35)을 갖는다. 터빈(30)은 또한, 터빈 차실(37)의 내주측에 고정되어 있는 복수의 정익렬(38)을 갖는다. 정익렬(38)은 어느 동익렬(34)의 축방향 상류측에 배치되어 있다. 각 정익렬(38)은 각각, 축선(Ar)에 대한 둘레 방향으로 나열되어 있는 복수의 정익(39)을 갖는다. 터빈 차실(37)의 내주측과 로터축(33)의 외주측 사이의 환상의 공간은, 연소 가스(G)가 흐르는 연소 가스 유로(31)를 형성한다.
연소기(20)는, 연소 가스(G)를 터빈(30)의 연소 가스 유로(31)로 보내는 연소통(22)과, 이 연소통(22) 내에 연료(F) 및 압축 공기를 분출하는 연료 분출기(21)를 갖고 있다. 연료 분출기(21)에는, 여기에 연료(F)를 보내는 연료 라인(25)이 접속되어 있다. 이 연료 라인(25)에는, 여기를 흐르는 연료(F)의 유량을 조절하는 연료 밸브(26)가 마련되어 있다.
가스터빈(1)을 구성하는 각종 부품 중, 연소기(20)의 연소통(22), 동익(35), 및 정익(39)은, 모두 연소 가스(G)에 노출되는 고온 부품을 이룬다.
가스터빈 로터(2)에는 발전기(40)가 접속되어 있다. 이 발전기(40)에는, 이 발전기(40)의 출력을 검지하는 출력계(78)가 마련되어 있다.
냉각 계통(50)은 냉각 공기 라인(51)과, 승압기(61)와, 냉각기(64)와, 검지기(71)와, 제어 장치(100)를 구비한다.
냉각 공기 라인(51)은 중간 차실(6)에 접속되는 동시에, 고온 부품의 하나인 연소통(22)에 접속되어 있다. 이 냉각 공기 라인(51)은 공기 압축기(10)로부터 중간 차실(6) 내로 유입한 압축 공기를 연소통(22)로 안내한다. 냉각기(64)는 냉각 공기 라인(51)의 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 한다. 이 냉각기(64)는 예를 들면, 냉각 공기 라인(51)의 압축 공기와 냉각 매체를 열교환시켜서, 이 압축 공기를 냉각하는 열교환기이다. 이 냉각기(64)에는, 냉각 매체를 냉각기에 보내는 매체 라인(65)이 접속되어 있다. 이 매체 라인(65)에는, 이 매체 라인(65)을 흐르는 냉각 매체의 유량을 조절하는 냉매 밸브(66)가 마련되어 있다. 이 냉매 밸브(66)는, 냉각 매체의 유량을 조절함으로써, 냉각기(64)에 있어서의 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기로서 기능한다. 승압기(61)는 냉각 공기 라인(51)의 냉각 공기를 승압한다. 이 승압기(61)는 예를 들면, 원심식 압축기 또는 축류 압축기이다. 이 승압기(61)는 모터(62)로 구동한다.
냉각 공기 라인(51)은 중간 차실(6)의 압축 공기를 승압기(61)로 안내하는 흡기 라인(52)과, 승압기(61)에서 압축된 공기를 연소통(22)에 안내하는 토출 라인(55)과, 토출 라인(55)을 흐르는 공기의 일부를 흡기 라인(52)에 되돌리는 리턴 라인(56)을 갖는다. 또한, 이하에서는, 흡기 라인(52)에서, 중간 차실(6)로부터 냉각기(64)까지의 부분을 미냉각 흡기 라인(53), 냉각기(64)로부터 승압기(61)까지의 부분을 냉각 종료 라인(54)으로 한다. 냉각 종료 라인(54)에는, 흡기 밸브(69)가 마련되어 있다. 이 흡기 밸브(69)는, 냉각 종료 라인(54)을 흐르는 냉각 공기, 즉, 승압기(61)가 들이 마시는 냉각 공기의 유량을 조절한다. 따라서, 이 흡기 밸브(69)는, 냉각 공기 라인(51)을 거쳐 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 제어하는 유량 조절기로서 기능한다. 리턴 라인(56)은 토출 라인(55)과 미냉각 흡기 라인(53)을 접속한다. 리턴 라인(56)에는 리턴 밸브(57)가 마련되어 있다. 이 리턴 밸브(57)는 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절함으로써, 간접적으로 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 유량을 조절한다. 따라서, 이 리턴 밸브(57)도, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 제어하는 유량 조절기로서 기능한다.
검지기(71)는 냉각 종료 라인(54)를 흐르는 냉각 공기의 온도(TI)를 검지하는 흡기 온도계(72)와, 냉각 종료 라인(54)를 흐르는 냉각 공기의 압력(Pi)를 검지하는 흡기 압력계(73)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 온도(To)를 검지하는 토출 온도계(74)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 압력(Po)을 검지하는 토출 압력계(75)와, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 체적 유량(Fo)을 검지하는 토출 유량계(76)를 갖는다.
제어 장치(100)를 설명하기 전에, 냉각 계통(50)으로부터 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량을 제어하는 방법을 이하에 설명한다.
전술한 바와 같이, 중간 차실(6)로부터 추기된 압축 공기는, 흡기 라인(52)에 마련된 냉각기(64)에서 냉각되어 흡기 밸브(69)를 거쳐 승압기(61)에 흡인된다. 승압기(61)에서 승압된 냉각 공기는, 일부의 냉각 공기가 리턴 밸브(57)를 갖는 리턴 라인(56)으로부터 흡기 라인(52)에 되돌려지고, 나머지의 냉각 공기는 토출 라인(55)을 거쳐 연소통(22)에 공급된다. 리턴 라인(56)은, 승압기(61)의 운전 지역이 서지(surge) 지역에 들어가는 것을 방지하기 위해, 승압기(61)의 보호를 위해서 마련하는 라인이다. 승압기(61)의 통상 운전 시에 있어서의 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 유량은, 흡기 밸브(69)와 리턴 밸브(57)의 개폐 제어로 조정된다. 단, 흡기 밸브(69)와 리턴 밸브(57)를 동시에 제어하면, 상호 간섭에 의해 제어가 불안정하게 된다. 그래서, 본 실시형태에서는, 제어 밸브[흡기 밸브(69), 리턴 밸브(57)]의 제어 상호 간섭을 피하기 위해, 제어 밸브에 대한 밸브 조작 지령(이하, 기준 밸브 지령으로 부름)을, 냉각 공기의 고부하 유량 지역과 저부하 유량 지역으로 구분하여, 스프릿트 제어를 실시한다. 이 스프릿트 제어에서는, 기준 밸브 지령의 지령치가 소정치 이상의 경우에는, 오로지 흡기 밸브(69)의 개방도를 제어하고, 기준 밸브 지령의 지령치가 소정치 미만의 경우에는, 오로지 리턴 밸브(57)의 개방도를 제어한다.
도 6을 참조하여 스프릿트 제어에 대해 구체적으로 설명한다. 도 6에 있어서의 종축은, 흡기 밸브 지령 및 리턴 밸브 지령이 나타내는 밸브 개방도(%)를 나타낸다. 횡축은, 기준 밸브 지령의 지령치를 나타낸다. 또한, 실선은 흡기 밸브 지령의 개방도를 나타내고, 점선은 리턴 밸브 지령의 개방도를 나타낸다.
기준 밸브 지령의 지령치가 50% 이상의 영역을 고부하 유량 영역(흡기 밸브 제어 지역)으로서 취급한다. 또한, 기준 밸브 지령의 지령치가 50% 미만의 영역을 저부하 유량 영역(리턴 밸브 제어 지역)으로서 취급한다. 또한, 기준 밸브 지령의 지령치를 고부하 유량 영역과 저부하 유량 영역에 구분하는 분기점을 스프릿트점(P)이라고 부른다. 스프릿트점(P)인 기준 밸브 지령의 지령치(50%)는 일례이며, 이 값에 한정되지 않는다.
기준 밸브 지령의 지령치가 고부하 유량 영역의 경우는, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도는, 기준 밸브 지령의 지령치의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖고 변화하는 개방도로 설정된다. 한편, 기준 밸브 지령의 지령치가 고부하 유량 영역의 경우에 있어서의 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 개방도는, 0%(전폐(全閉))로 설정된다. 가스터빈(1)의 부하가 증대하면, 냉각 공기의 필요량이 증가한다. 이 때문에, 고부하 유량 영역에서는, 가스터빈(1)의 부하에 대해서 정의 상관성을 갖고 변화하는 기준 밸브 지령의 지령치의 증가와 함께, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도를 크게 한다. 또한, 가스터빈(1)의 부하가 감소하면, 냉각 공기의 필요량이 감소한다. 이 때문에, 고부하 유량 영역에서는, 가스터빈(1)의 부하에 대해서 정의 상관성을 갖고 변화하는 기준 밸브 지령의 지령치의 감소와 함께, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도를 작게 한다. 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도는, 스프릿트점(P)에서 최소 개방도(SVmin)가 된다. 이 최소 개방도(SVmin)는 예를 들면, 20%이다. 또한, 최소 개방도(SVmin)의 20%는 일례이며, 이 값에 한정되지 않는다.
기준 밸브 지령의 지령치가 저부하 유량 영역의 경우는, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도는, 전술한 최소 개방도(SVmin)로 설정된다. 기준 밸브 지령의 지령치가 저부하 유량 영역의 경우에서도, 가스터빈(1)의 부하가 감소하면, 냉각 공기의 필요량이 감소한다. 그래서, 기준 밸브 지령의 지령치가 저부하 유량 영역의 경우, 가스터빈(1)의 부하의 감소에 수반하여, 흡기 밸브(69)의 개방도를 작게 하면, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 저하한다. 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 어느 값 이하로 저하하면, 승압기(61)의 운전 지역이 서지 지역에 들어간다. 즉, 승압기(61)는 서징(surging)의 발생이 높아진다. 그래서, 기준 밸브 지령의 지령치가 저부하 유량 영역의 경우는, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도를 최소 개방도(SVmin)로 유지하면서, 리턴 밸브의 개방도를 변경한다. 기준 밸브 지령의 지령치가 저부하 유량 영역의 경우, 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 개방도는, 기준 밸브 지령의 지령치의 변화에 대해서 부의 상관성을 갖고 변화하는 개방도로 설정된다. 이 때문에, 저부하 유량 영역에서는, 가스터빈(1)의 부하에 대해서 정의 상관성을 갖고 변화하는 기준 밸브 지령의 개방도의 증가와 함께, 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 개방도를 작게 한다. 또한, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 개방도는, 스프릿트점(P)에서 최소 개방도(SVmin)가 되고, 기준 밸브 지령의 지령치가 100%에서, 최대 개방도 100%가 된다. 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 개방도는, 기준 밸브 지령의 지령치가 0%에서 100%(전개(全開))가 되고, 스프릿트점(P)에서 0%(전폐)가 된다.
제어 장치(100)는 도 2에 도시되는 바와 같이, 접수부(101)와, 유량 조절기 지령 발생부(110)와, 냉매 밸브 지령 발생부(냉각량 조절기 지령 발생부)(130)와, 부하 변화 판정부(150)와, 흡기 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)(161)와, 리턴 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)(162)와, 냉매 밸브 지령 출력부(냉각량 조절기 지령 출력부)(163)를 갖는다.
접수부(101)는 검지기(71)에서 검지된 냉각 공기의 상태량, 출력계(78)가 검지한 출력(부하), 및 상위 제어 장치(170)로부터의 부하 지령(LO)을 받아들인다. 여기서, 부하란, 가스터빈(1)의 부하, 즉, 발전기(40)의 출력이다. 따라서, 부하 지령(LO)이란, 가스터빈(1)에 걸리는 부하를 지시하는 지령이다.
부하 변화 판정부(150)는 지령 지연부(151)와, 부하 편차 연산부(152)와, 변화 조건 판정부(153)를 갖는다. 지령 지연부(151)는 접수부(101)가 받아들인 부하 지령(LO)을 받아들여서 이것을 소정 시간 후에 출력한다. 부하 편차 연산부(152)는 접수부(101)가 받아들인 부하 지령(LO)이 나타내는 부하와 지령 지연부(151)로부터 출력된 부하 지령(LO)이 나타내는 부하와의 편차를 구한다. 변화 조건 판정부(153)는 부하 편차 연산부(152)가 구한 편차가 소정치 이상이고, 또한 편차가 소정치 이상 상태가 소정 시간 계속하고 있으면, 부하가 변화한 취지의 변화 검지 지령(LcsO)을 출력한다. 또한, 변화 조건 판정부(153)는 부하가 변화했다고 판정한 후, 부하 편차 연산부(152)가 구한 편차가 소정치 미만이고, 또한 편차가 소정치 미만 상태가 소정 시간 계속하고 있으면, 부하 변화가 종료한 취지의 변화 종료 지령(LceO)을 출력한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)는 제 1 지령 발생부(111)와, 제 2 지령 발생부(121)를 갖는다. 제 1 지령 발생부(111)는 검지기(71)에서 검지된 상태량에 대응한 유량 조절기[흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)]의 조작량(개방도)을 나타내는 제 1 지령(FCO1)을 발생한다. 제 2 지령 발생부(121)는 부하 변화시의 유량 조절기의 조작량(개방도)을 나타내는 제 2 지령(FCO2)을 발생한다.
제 1 지령 발생부(111)는 목표 유량 발생부(112)와, 유량 편차 연산부(113)와, 제 1 조작량 산출부(114)를 갖는다. 목표 유량 발생부(112)는 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 목표 유량(Fst)을 발생한다. 여기에서는, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용한다. 목표 유량 발생부(112)는 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖는 목표 유량(Fst)을 발생한다. 또한, 여기에서는, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용하지만, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하를 이용해도 좋다. 또한, 이들 부하 외에, 공기 압축기(10)가 들이 마시는 공기의 온도, 가스터빈(1)으로부터 배기된 배기 가스의 온도 등을 고려해 목표 유량(Fst)을 정해도 좋다. 유량 편차 연산부(113)는 토출 유량계(76)에서 검지된 냉각 공기의 유량(Fo)과 목표 유량(Fst)과의 편차를 구한다. 또한, 승압기(61)를 통과하는 냉각 공기의 유량은, 흡기 밸브(69)의 입구압과 승압기(61)의 토출압과의 비인 압력비 및 밸브 개방도로 정해진다. 제 1 조작량 산출부(114)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 1 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 1 지령(FCO1)을 출력한다.
전술한 바와 같이, 목표 유량(Fst)은 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖는다. 이 때문에, 이 목표 유량(Fst)에 근거하는 유량 조절기의 제 1 지령(FCO1)도, 기본적으로 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖는다.
제 2 지령 발생부(121)는 제 2 조작량 산출부(122)와, 지령 제 1 지연부(128)와, 지령 제 2 지연부(129)를 갖는다. 제 2 조작량 산출부(122)는 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량인 제 2 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 2 지령(FCO2)을 출력한다. 여기에서도, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용한다. 제 2 조작량 산출부(122)는 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖는 제 2 조작량을 산출한다. 이 제 2 조작량은, 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량을 얻을 수 있는 피드 포워드 목표 조작량이다. 이 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 제 2 조작량은, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 제 1 조작량보다 크다. 또한, 여기에서도, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용하지만, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하를 이용해도 좋다. 또한, 이들 부하 외에, 공기 압축기(10)가 들이 마시는 공기의 온도, 가스터빈(1)으로부터 배기된 배기 가스의 온도 등을 고려해 피드 포워드 목표 조작량을 정해도 좋다. 지령 제 1 지연부(128)는 부하 변화 판정부(150)로부터의 변화 검지 지령(LcsO)을 제 1 시간(T1) 늦게 출력한다. 지령 제 2 지연부(129)는 부하 변화 판정부(150)로부터의 변화 종료 지령(LceO)을 제 2 시간(T2) 늦게 출력한다. 제 2 시간(T2)은 제 1 시간(T1)보다 길다. 제 2 지령 중지 조건은 예를 들면, 이 제 2 시간(T2)이다. 제 2 조작량 산출부(122)는 지령 제 1 지연부(128)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 2 지령(FCO2)을 출력한다. 또한, 이 제 2 조작량 산출부(122)는 지령 제 2 지연부(129)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 제 2 지령(FCO2)의 출력을 중지한다.
냉매 밸브 지령 발생부(130)는 제 3 지령 발생부(131)와, 제 4 지령 발생부(141)를 갖는다. 제 3 지령 발생부(131)는 검지기(71)에서 검지된 상태량에 대응한 냉매 밸브(66)의 조작량(개방도)을 나타내는 제 3 지령(QCO3)을 발생한다. 제 4 지령 발생부(141)는 부하 변화시의 냉매 밸브(66)의 조작량(개방도)을 나타내는 제 4 지령(QCO4)을 발생한다.
제 3 지령 발생부(131)는 목표 온도 발생부(132)와, 온도 편차 연산부(133)와, 제 3 조작량 산출부(134)를 갖는다. 목표 온도 발생부(132)는 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 냉각 공기의 목표 온도(Tst)를 발생한다. 여기에서는, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용한다. 목표 온도 발생부(132)는 가스터빈(1)의 부하의 변화에 대해서 부의 상관성을 갖는 목표 온도(Tst)를 발생한다. 또한, 여기에서는, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용하지만, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하를 이용해도 좋다. 또한, 이들 부하 외에, 공기 압축기(10)가 들이 마시는 공기의 온도, 가스터빈(1)으로부터 배기된 배기 가스의 온도 등을 고려해 목표 온도(Tst)를 정해도 좋다. 온도 편차 연산부(133)는 토출 온도계(74)에서 검지된 냉각 공기의 온도(To)와 목표 온도(Tst)와의 편차를 구한다. 제 3 조작량 산출부(134)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 3 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 3 지령(QCO3)을 출력한다.
제 4 지령 발생부(141)는 제 4 조작량 산출부(142)와, 지령 제 3 지연부(148)와, 지령 제 4 지연부(149)를 갖는다. 제 4 조작량 산출부(142)는 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 냉매 밸브(66)의 피드 포워드 목표 조작량인 제 4 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 4 지령(QCO4)을 출력한다. 여기에서도, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용한다. 제 4 조작량 산출부(142)는 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 부의 상관성을 갖는 제 4 조작량을 산출한다. 이 제 4 조작량은, 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다, 이 목표 온도(Tst)의 미리 정해진 비율정도만큼 낮은 변화시 온도를 얻을 수 있는 피드 포워드 목표 조작량이다. 따라서, 이 제 4 조작량은 제 3 조작량보다 크다. 또한, 여기에서도, 가스터빈(1)의 운전 상태로서 출력계(78)에서 검지된 가스터빈(1)의 부하(Pw)를 이용하지만, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하를 이용해도 좋다. 또한, 이들 부하 외에, 공기 압축기(10)가 들이 마시는 공기의 온도, 터빈으로부터 배기된 배기 가스의 온도 등을 고려해 피드 포워드 목표 조작량을 정해도 좋다. 지령 제 3 지연부(148)는 부하 변화 판정부(150)로부터의 변화 검지 지령(LcsO)을 제 1 시간(T1) 늦게 출력한다. 지령 제 4 지연부(149)는 부하 변화 판정부(150)로부터의 변화 종료 지령(LceO)을 제 3 시간(T3) 늦게 출력한다. 제 3 시간(T3)는, 제 1 시간(T1) 및 전술한 제 2 시간(T2)보다 길다. 제 4 지령 중지 조건은 예를 들면, 이 제 3 시간(T3)이다. 제 4 조작량 산출부(142)는 지령 제 3 지연부(148)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 4 지령(QCO4)을 출력한다. 또한, 이 제 4 조작량 산출부(142)는 지령 제 4 지연부(149)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 제 4 지령(QCO4)의 출력을 중지한다.
흡기 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)(161)는, 유량 조절기 지령 발생부(110)로부터의 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우에, 또한 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있는 경우, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령)(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 또한, 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우에, 또한 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있지 않는 경우, 제 1 지령 발생부(111)로부터의 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령)(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 또한, 흡기 밸브 지령(FCO)은 유량 조절기 지령인 제 1 지령(FCO1) 및 제 2 지령(FCO2)을, 흡기 밸브(69)의 제어에 맞춘 태양으로 바꾼 지령이다.
리턴 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)(162)는, 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우에, 또한 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있는 경우, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령)(FrCO)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 또한, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우에, 또한 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있지 않는 경우, 제 1 지령 발생부(111)로부터의 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령)(FrCO)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 이 리턴 밸브 지령(FrCO)도, 유량 조절기 지령인 제 1 지령(FCO1) 및 제 2 지령(FCO2)을, 리턴 밸브(57)의 제어에 맞춘 태양으로 바꾼 지령이다.
또한, 유량 조절기 지령으로서의 제 1 지령(FCO1) 및 제 2 지령(FCO2)은 전술한 바와 같이, 가스터빈(1)의 부하(Pw)의 변화에 대해서 정의 상관성을 갖는다. 또한, 제 1 지령(FCO1) 또는 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 조작량(개방도)은, 제 1 지령(FCO1) 또는 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 조작량(개방도)에 대해서 정의 상관성을 갖는다. 따라서, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 조작량(개방도)은, 가스터빈(1)의 부하(Pw)가 커졌을 경우, 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 조작량(개방도)도 커진다. 한편, 제 1 지령(FCO1) 또는 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은, 동일한 제 1 지령(FCO1) 또는 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 흡기 밸브의 개방도에 대해서, 보수적이다. 즉, 제 1 지령(FCO1) 또는 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 개방도가 커졌을 경우, 이 유량 조절기 지령에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)이 나타내는 흡기 밸브(69)의 개방도는 커지지만, 이 유량 조절기 지령에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 개방도는 작아진다.
냉매 밸브 지령 출력부(냉각량 조절기 지령 출력부)(163)는, 제 4 지령 발생부(141)가 제 4 지령(QCO4)을 발생하고 있는 경우, 이 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령)(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다. 또한, 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 제 4 지령 발생부(141)가 제 4 지령(QCO4)을 발생하고 있지 않는 경우, 제 3 지령 발생부(131)로부터의 제 3 지령(QCO3)에 근거하는 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령)을 냉매 밸브(66)에 출력한다. 또한, 냉매 밸브 지령(QCO)은 제 3 지령(QCO3) 또는 제 4 지령(QCO4)을, 냉매 밸브(66)의 제어에 맞춘 태양으로 바꾼 지령이다.
다음에, 도 3에 나타내는 플로차트에 따라서, 제어 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
검지기(71)는 상시, 냉각 공기의 상태량을 검지하고, 이것을 제어 장치(100)에 보낸다(검지 공정).
제어 장치(100)의 접수부(101)는, 상위 제어 장치(170)로부터 부하 지령(LO)을 받아들이는 동시에, 검지기(71)에서 검지된 냉각 공기의 상태량 및 출력계(78)에서 검지된 부하(Pw)를 수시로 받아들인다(S1 : 접수 공정).
제어 장치(100)의 부하 변화 판정부(150)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정한다(S2 : 부하 변화 판정 공정). 부하 변화 판정부(150)의 지령 지연부(151)는 전술한 바와 같이, 접수부(101)가 받아들인 부하 지령(LO)을 받아들이고, 이것을 소정 시간 후에 출력한다. 부하 편차 연산부(152)는 접수부(101)가 받아들인 부하 지령(LO)이 나타내는 부하와 지령 지연부(151)로부터 출력된 부하 지령(LO)이 나타내는 부하와의 편차를 구한다. 변화 조건 판정부(153)는 부하 편차 연산부(152)가 구한 편차가 소정 이상이고, 또한, 편차가 소정치 이상 상태가 소정 시간 계속하고 있으면, 부하가 변화한 취지의 변화 검지 지령(LcsO)을 출력한다. 또한, 변화 조건 판정부(153)는 부하가 변화했다고 판정한 후, 부하 편차 연산부(152)가 구한 편차가 소정치 미만이고, 또한, 편차가 소정치 미만 상태가 소정 시간 계속하고 있으면, 부하 변화가 종료한 취지의 변화 종료 지령(LceO)을 출력한다.
제어 장치(100)의 유량 조절기 지령 발생부(110)는 흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)에 대한 지령, 즉, 유량 조절기 지령을 발생한다(S3 : 유량 조절기 지령 발생 공정). 또한, 이 유량 조절기 지령 발생 공정(S3)과 병행하여, 제어 장치(100)의 냉매 밸브 지령 발생부(130)는, 냉매 밸브(66)에 대한 지령을 발생한다[S4 : 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령) 발생 공정].
유량 조절기 지령 발생 공정(S3)에서는, 제 1 지령 발생부(111)가 유량 조절기[흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)]에 대한 제 1 지령(FCO1)을 발생한다(S3a : 제 1 지령 발생 공정). 제 1 지령 발생 공정(S3a)에서는, 제 1 지령 발생부(111)의 유량 편차 연산부(113)가 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 유량(Fst)과 토출 유량계(76)에서 검지된 냉각 공기의 유량(Fo)과의 편차를 구한다. 제 1 조작량 산출부(114)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 1 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 1 지령(FCO1)을 출력한다.
흡기 밸브 지령 출력부(161)는 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있지 않는 한, 이 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다[S5 : 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 흡기 밸브(69)는 이 흡기 밸브 지령(FCO)을 받으면, 제 1 지령(FCO1)에 대응한 개방도가 된다. 한편, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)이 발생하고 있는 경우에서도, 제 2 지령(FCO2)이 발생하고 있는 경우에서도, 리턴 밸브 지령(FrCO)으로서 전폐인 개방도 0%를 나타내는 지령을 리턴 밸브(57)에 출력한다[S6 : 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 이 결과, 흡기 밸브(69)는 이 흡기 밸브 지령(FCO)을 받으면, 제 1 지령(FCO)이 나타내는 제 1 조작량에 대응한 개방도가 된다. 한편, 리턴 밸브(57)는 이 리턴 밸브 지령(FrCO)에 의해 개방도가 0%가 된다. 이 결과, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 토출 라인(55)에는, 흡기 밸브(69)의 제어에 의해, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 흐르게 된다. 따라서, 연소통(22)에는, 이 연소통(22)의 냉각에 적절한 유량의 냉각 공기가 공급된다.
또한, 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)이 발생하고 있는 경우에서도, 제 2 지령(FCO2)이 발생하고 있는 경우에서도, 흡기 밸브 지령(FCO)으로서 최소 개방도(SVmin)(예를 들면, 20%)를 나타내는 지령을 흡기 밸브(69)에 출력한다[S5 : 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 흡기 밸브(69)는 이 흡기 밸브 지령(FCO)에 의해 개방도가 최소 개방도(SVmin)로 일정하게 된다. 또한, 이 최소 개방도(SVmin)는 흡기 밸브(69)의 특성 등에 의해 적절하게 변경된다. 한편, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하고 있지 않는 한, 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO)을 리턴 밸브(57)에 출력한다[S6 : 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 리턴 밸브(57)는 이 리턴 밸브 지령(FrCO)을 받으면, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 제 1 조작량에 대응한 개방도가 된다. 단, 리턴 밸브 지령(FrCO)은 제 1 조작량에 대한 보수적인 조작량을 나타낸다. 따라서, 가스터빈(1)의 부하(Pw)가 증가하여, 제 1 조작량이 커졌을 경우, 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은 작아진다. 이 결과, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 리턴 밸브(57)의 제어에 의해, 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기의 유량이 적게 되고, 토출 라인(55)에는, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 흐르게 된다. 따라서, 연소통(22)에는, 이 연소통(22)의 냉각에 적절한 유량의 냉각 공기가 공급된다.
또한, 냉매 밸브 지령 발생 공정(S4)에서는, 제 3 지령 발생부(131)가 냉매 밸브(66)에 대한 제 3 지령(QCO3)을 발생한다(S4a : 제 3 지령 발생 공정). 제 3 지령 발생 공정(S4a)에서는 제 3 지령 발생부(131)의 온도 편차 연산부(133)가 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 온도(Tst)와 토출 온도계(74)에서 검지된 냉각 공기의 온도(To)와의 편차를 구한다. 제 3 조작량 산출부(134)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 3 조작량을 산출하고, 이 조작량을 나타내는 제 3 지령(QCO3)을 출력한다.
냉매 밸브 지령 출력부(163)는 제 4 지령 발생부(141)가 제 4 지령(QCO4)을 발생하고 있지 않는 한, 이 제 3 지령(QCO3)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다[S7 : 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령) 출력 공정]. 냉매 밸브(66)는 냉매 밸브 지령(QCO)을 받으면, 제 3 조작량에 대응한 개방도가 되어, 토출 온도계(74)에서 검지되는 냉각 공기의 온도(To)가 목표 온도(Tst)가 된다. 이 결과, 연소통(22)에는, 이 연소통(22)의 냉각에 적절한 온도의 냉각 공기가 공급된다.
가스터빈(1)의 부하가 변화하면, 공기 압축기(10)의 토출압이 변화한다. 이 때문에, 승압기(61)의 흡기압도, 공기 압축기(10)의 토출압의 변화에 수반하여 변화한다. 한편, 승압기(61)의 토출압은 냉각 공기 라인(51)의 존재에 의해, 공기 압축기(10)의 토출압의 변화에 대해서 늦게 변화한다. 따라서, 가스터빈(1)의 부하가 변화하면, 승압기(61)의 압력비가 변화하는 관계로, 승압기(61)를 흐르는 냉각 공기의 유량이 변화하고, 결과적으로, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량이 변화한다. 즉, 가스터빈(1)의 부하가 변화하면, 이 변화에 수반하여 과도적으로 냉각 공기의 유량이 감소한다. 이 때문에, 가스터빈(1)의 부하가 변화하면, 냉각 공기에 의한 연소통(22)의 냉각 능력이 저하하는 일이 있다.
그래서, 본 실시형태에서는 가스터빈(1)의 부하 변화시에는, 유량 조절기 지령 발생 공정(S3)에서 제 2 지령 발생 공정(S3b)을 실행하는 동시에, 냉매 밸브 지령 발생 공정(S4)에서 제 4 지령 발생 공정(S4b)을 실행하고, 연소통(22)에 공급하는 냉각 공기의 유량을 많게 하는 동시에, 이 냉각 공기의 온도를 내린다.
유량 조절기 지령 발생 공정(S3)의 제 2 지령 발생 공정(S3b)에서는, 유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)에 있어서의 제 2 조작량 산출부(122)가, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량인 제 2 조작량을 산출한다. 제 2 지령 발생부(121)의 지령 제 1 지연부(128)는, 부하 변화 판정부(150)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 이 변화 검지 지령(LcsO)을 제 1 시간(T1) 후에 제 2 조작량 산출부(122)에 출력한다. 제 2 지령 발생부(121)에 있어서의 제 2 조작량 산출부(122)는, 이 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 2 조작량을 나타내는 제 2 지령(FCO2)을 출력한다.
제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하면, 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)에 대해서 우선하여, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다[S5 : 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 흡기 밸브(69)는 이 흡기 밸브 지령(FCO)을 받으면, 제 2 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 흡기 밸브(69)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다. 한편, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 전술한 바와 같이, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)이 발생하고 있는 경우에서도, 제 2 지령(FCO2)이 발생하고 있는 경우에서도, 리턴 밸브 지령(FrCO)으로서 개방도 0%를 나타내는 지령을 리턴 밸브(57)에 출력한다[S6 : 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 따라서, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역으로의 부하 변화시, 흡기 밸브(69)의 제어에 의해, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 유량의 감소를 억제할 수 있다.
또한, 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 전술한 바와 같이, 제 1 지령(FCO1)이 발생하고 있는 경우에서도, 제 2 지령(FCO2)이 발생하고 있는 경우에서도, 흡기 밸브 지령(FCO)으로서 최소 개방도(SVmin)(예를 들면, 20%)를 나타내는 지령을 흡기 밸브(69)에 출력한다[S5 : 흡기 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 흡기 밸브(69)는 이 흡기 밸브 지령(FCO)에 의해 개방도가 최소 개방도(SVmin)로 일정하게 된다. 한편, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)을 발생하면, 제 1 지령(FCO1)에 우선하여, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO)을 리턴 밸브(57)에 출력한다[S6 : 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 리턴 밸브(57)는 이 리턴 밸브 지령(FrCO)을 받으면, 제 2 조작량에 대응한 개방도가 된다. 단, 리턴 밸브 지령(FrCO)은 전술한 바와 같이, 제 2 조작량에 대한 보수적인 조작량을 나타낸다. 따라서, 가스터빈(1)의 부하(Pw)가 증가하여, 제 2 조작량이 커졌을 경우, 리턴 밸브 지령(FrCO)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은 작아진다. 즉, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다. 따라서, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역으로의 부하 변화시, 리턴 밸브(57)의 제어에 의해, 리턴 라인(56)을 흐르는 냉각 공기의 유량이 적게 되어, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 필요 유량을 유지할 수 있다.
제 2 지령 발생부(121)의 지령 제 2 지연부(129)는, 부하 변화 판정부(150)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 이 변화 종료 지령(LceO)을 제 2 시간(T2) 후에 제 2 조작량 산출부(122)에 출력한다. 제 2 지령 발생부(121)에 있어서의 제 2 조작량 산출부(122)는 이 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 제 2 조작량을 나타내는 제 2 지령(FCO2)의 출력을 중지한다.
제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지하면, 흡기 밸브 지령 출력부(161)는, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다[S5 : 흡기 밸브(유량 조절기 지령) 지령 출력 공정]. 흡기 밸브(69)가 이 흡기 밸브 지령(FCO)을 받으면, 전술한 바와 같이, 제 1 조작량에 대응한 개방도가 된다. 이 결과, 토출 라인(55)에는 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 흐르게 된다. 또한, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우, 리턴 밸브(57)의 개방도는 0%(전폐)로 일정하다.
또한, 제 2 지령 발생부(121)가 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지하면, 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO)을 리턴 밸브(57)에 출력한다[S6 : 리턴 밸브 지령(유량 조절기 지령) 출력 공정]. 이 리턴 밸브 지령(FrCO)이 출력되면, 토출 라인(55)에 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 흐르도록, 리턴 밸브(57)의 개방도가 제 1 조작량에 대응한 개방도로 제어된다. 또한, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우, 흡기 밸브(69)의 개방도는 최소 개방도(SVmin)(예를 들면, 20%)로 일정하다.
냉매 밸브 지령 발생 공정(S4)의 제 4 지령 발생 공정(S4b)에서는, 냉매 밸브 지령 발생부(130)의 제 4 지령 발생부(141)에 있어서의 제 4 조작량 산출부(142)가, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 냉매 밸브(66)의 피드 포워드 목표 조작량인 제 4 조작량을 산출한다. 제 4 지령 발생부(141)의 지령 제 3 지연부(148)는, 부하 변화 판정부(150)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 이 변화 검지 지령(LcsO)을 제 1 시간(T1) 후에 제 4 조작량 산출부(142)에 출력한다. 제 4 지령 발생부(141)에 있어서의 제 4 조작량 산출부(142)는, 이 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 4 조작량을 나타내는 제 4 지령(QCO4)을 출력한다.
제 4 지령 발생부(141)가 제 4 지령(QCO4)을 발생하면, 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 제 3 지령(QCO3)에 대해서 우선하고, 이 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다[S7 : 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령) 출력 공정]. 냉매 밸브(66)는 이 냉매 밸브 지령(QCO)을 받으면, 제 4 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 냉매 밸브(66)는 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다, 이 목표 온도(Tst)의 미리 정해진 비율정도만큼 낮은 변화시 온도의 냉각 공기를 얻을 수 있는 개방도가 된다. 따라서, 부하 변화시에, 연소통(22)에 공급되는 냉각 공기의 온도는 저하한다.
제 4 지령 발생부(141)의 지령 제 4 지연부(149)는, 부하 변화 판정부(150)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 이 변화 종료 지령(LceO)을 제 3 시간(T3) 후에 제 4 조작량 산출부(142)에 출력한다. 제 4 지령 발생부(141)에 있어서의 제 4 조작량 산출부(142)는, 이 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 제 4 조작량을 나타내는 제 4 지령(QCO4)의 출력을 중지한다.
제 4 지령 발생부(141)가 제 4 지령(QCO4)의 발생을 중지하면, 제 3 지령(QCO3)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다[S7 : 냉매 밸브 지령(냉각량 조절기 지령) 출력 공정]. 냉매 밸브(66)는 이 냉매 밸브 지령(QCO)을 받으면, 전술한 바와 같이, 제 3 조작량에 대응한 개방도가 되어, 토출 온도계(74)에서 검지되는 냉각 공기의 온도가 목표 온도(Tst)가 된다.
다음에, 도 4에 나타내는 타이밍 차트에 따라, 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역으로의 부하 변화시의 흡기 밸브(유량 조절기)(69), 리턴 밸브(57)(유량 조절기) 및 냉매 밸브(냉각량 조절기)(66)의 동작에 대해 설명한다.
도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 전환 부하(Lc) 이상의 경우에, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t1)일때 증가하기 시작했다고 한다. 출력계(78)에서 검지되는 가스터빈(1)의 부하인 실제 부하는, 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 개시(t1)로부터 다소 늦게 증가하기 시작한다.
부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 전환 부하(Lc) 이상의 경우, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역이 된다. 이 경우, 리턴 밸브(57)의 개방도는 0%(전폐)로 일정하다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 도 4의 (c)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 개시(t1)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 2 지령(FCO2)을 발생한다. 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 이 결과, 흡기 밸브(69)는 지금까지의 개방도보다 큰, 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 제 2 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 흡기 밸브(69)는 전술한 바와 같이, 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
또한, 냉매 밸브 지령 발생부(130)의 제 4 지령 발생부(141)는, 도 4의 (d)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 개시(t1)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 4 지령(QCO4)을 발생한다. 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 이 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다. 이 결과, 냉매 밸브(66)는 제 4 지령(QCO4)이 나타내는 제 4 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 냉매 밸브(66)는 전술한 바와 같이, 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다, 이 목표 온도(Tst)의 미리 정해진 비율정도만큼 낮은 변화시 온도의 냉각 공기를 얻을 수 있는 개방도가 된다.
부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화 개시부터 공기 압축기(10)의 토출압이 변화하기까지 시간 지연이 있다. 거기서, 본 실시형태에서는 공기 압축기(10)의 토출압의 변화시에 흡기 밸브(69) 및 냉매 밸브(66)의 조작량 변화를 맞추기 위해, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화 개시(t1)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 흡기 밸브(69)에 대해서 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 출력하고, 냉매 밸브(66)에 대해서 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 출력한다.
또한, 부하 변화 판정부(150)는 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 변화하고 나서, 다소의 시간을 거치고 나서, 부하 변화를 인식하고, 이 인식 후에 변화 검지 지령(LcsO) 등을 출력한다. 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 변화하고 나서, 부하 변화 판정부(150)가 부하 변화를 인식할 때까지의 시간은, 상기 제 1 시간(T1)보다 짧다. 이 때문에, 여기에서는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 변화한 시각과 부하 변화 판정부(150)가 부하 변화를 인식한 시각은, 동일 시각으로서 취급한다.
도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t2)일때 증가가 종료했다고 한다. 가스터빈(1)의 실제 부하는, 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 종료(t2)로부터 다소 늦게 증가가 종료한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 도 4의 (c)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 종료(t2)로부터 제 2 시간(T2) 후에, 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지한다. 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 제 1 지령 발생부(111)가 발생하고 있는 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 이 결과, 흡기 밸브(69)는 지금까지의 개방도보다 작은, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 제 1 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 흡기 밸브(69)는 전술한 바와 같이, 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
또한, 냉매 밸브 지령 발생부(130)의 제 4 지령 발생부(141)는, 도 4의 (d)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 종료(t2)로부터 제 3 시간(T3) 후에, 제 4 지령(QCO4)의 발생을 중지한다. 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 제 3 지령 발생부(131)가 발생하고 있는 제 3 지령(QCO3)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 이 결과, 냉매 밸브(66)는 제 3 지령(QCO3)이 나타내는 제 3 조작량에 대응한 개방도가 된다. 즉, 냉매 밸브(66)는 전술한 바와 같이, 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)의 냉각 공기가 흐를 수 있는 개방도가 된다.
부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화 종료로부터 공기 압축기(10)의 토출압의 변화가 종료하기까지 시간 지연이 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는 공기 압축기(10)의 토출압의 변화 후에, 흡기 밸브(69) 및 냉매 밸브(66)의 조작량 변화시키기 위해, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화 개시부터 제 2 시간(T2) 후에, 흡기 밸브(69)에 대해서 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 출력하고, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 변화 개시부터 제 3 시간(T3) 후에, 냉매 밸브(66)에 대해서 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 출력한다.
도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t3)일때 감소하기 시작했다고 한다. 출력계(78)에서 검지되는 가스터빈(1)의 부하인 실제 부하는, 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 개시(t3)로부터 다소 늦게 감소하기 시작한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 도 4의 (c)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 개시(t3)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 2 지령(FCO2)을 발생한다. 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 이 결과, 흡기 밸브(69)는 지금까지의 제 1 조작량에 대응한 개방도보다 큰, 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 제 2 조작량에 대응한 개방도가 된다.
또한, 냉매 밸브 지령 발생부(130)의 제 4 지령 발생부(141)는, 도 4의 (d)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 개시(t3)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 4 지령(QCO4)을 발생한다. 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 이 제 4 지령(QCO4)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다. 이 결과, 냉매 밸브(66)는 제 4 지령(QCO4)이 나타내는 제 4 조작량에 대응한 개방도가 된다.
도 4의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t4)일때 감소가 종료했다고 한다. 가스터빈(1)의 실제 부하는 도 4의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 종료(t4)로부터 다소 늦게 감소가 종료한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 도 4의 (c)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 종료(t4)로부터 제 2 시간(T2) 후에, 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지한다. 흡기 밸브 지령 출력부(161)는 제 1 지령 발생부(111)가 발생하고 있는 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 흡기 밸브 지령(FCO)을 흡기 밸브(69)에 출력한다. 이 결과, 흡기 밸브(69)는 지금까지의 제 2 조작량에 대응한 개방도보다 작은, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 제 1 조작량에 대응한 개방도가 된다.
또한, 냉매 밸브 지령 발생부(130)의 제 4 지령 발생부(141)는, 도 4의 (d)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 종료(t4)로부터 제 3 시간(T3) 후에, 제 4 지령(QCO4)의 발생을 중지한다. 냉매 밸브 지령 출력부(163)는 제 3 지령 발생부(131)가 발생하고 있는 제 3 지령(QCO3)에 근거하는 냉매 밸브 지령(QCO)을 냉매 밸브(66)에 출력한다. 이 결과, 냉매 밸브(66)는 제 3 지령(QCO3)이 나타내는 제 3 조작량에 대응한 개방도가 된다.
다음에, 도 5에 나타내는 타이밍 차트에 따라, 유량 조절기 지령(기준 밸브 지령)의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역으로의 부하 변화시의 흡기 밸브(유량 조절기)(69), 리턴 밸브(57)(유량 조절기) 및 냉매 밸브(냉각량 조절기)(66)의 동작에 대해 설명한다.
도 5의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 전환 부하 미만(Lc)의 경우에, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t1)일때 증가하기 시작했다고 한다. 출력계(78)에서 검지되는 가스터빈(1)의 부하인 실제 부하는, 도 5의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 개시(t1)로부터 다소 늦게 증가하기 시작한다.
부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 전환 부하 미만(Lc)의 경우, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역이 된다. 이 경우, 흡기 밸브(69)의 개방도는 최소 개방도(SVmin)(예를 들면, 20%)로 일정하다. 또한, 냉매 밸브 지령 발생부(130) 및 냉매 밸브 지령 출력부(163)의 동작은, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 고부하 유량 지역의 경우와 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우와 같다. 따라서, 이하에서는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 전환 부하(Lc) 미만의 경우, 즉, 유량 조절기 지령의 지령치가 스프릿트점(P)보다 저부하 유량 지역의 경우에 있어서의 냉매 밸브 지령 발생부(130) 및 냉매 밸브 지령 출력부(163)의 동작의 설명을 생략한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 개시(t1)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 2 지령(FCO2)을 발생한다. 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 도 5의 (c')에 도시되는 바와 같이, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO2)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 증가하고 있는 경우, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 조작량도 증가한다. 또한, 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 조작량은, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 조작량보다 큰 값이다. 또한, 리턴 밸브 지령(FrCO2)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(FrCO2)은, 유량 조절기 지령(제 1 지령 또는 제 2 지령)이 나타내는 조작량에 대한 보수적인 조작량이다. 이 때문에, 이 리턴 밸브 지령(FrCO2)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은, 유량 조절기 지령(제 1 지령 또는 제 2 지령)이 나타내는 조작량이 커지면, 반대로 감소한다. 이 결과, 리턴 밸브(57)의 개방도는 지금까지의 개방도보다, 부하의 증가정도(제 1 지령이 나타내는 조작량의 증가정도) 이상으로 작아진다. 구체적으로, 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
도 5의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t2)일때 증가가 종료했다고 한다. 가스터빈(1)의 실제 부하는, 도 5의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 종료(t2)로부터 다소 늦게 증가가 종료한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 증가 종료(t2)로부터 제 2 시간(T2) 후에, 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지한다. 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 도 5의 (c＇)에 도시되는 바와 같이, 제 1 지령 발생부(111)가 발생하고 있는 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO1)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 조작량은, 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 조작량보다 작다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 리턴 밸브 지령(FrCO1)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량은, 유량 조절기 지령(제 1 지령 또는 제 2 지령)이 나타내는 조작량에 대한 보수적인 조작량이다.
따라서, 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO1)이 나타내는 조작량은, 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO2)보다 반대로 작다. 이 결과, 리턴 밸브(57)는 지금까지의 개방도보다 커진다. 구체적으로, 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
도 5의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t3)일때 감소하기 시작했다고 한다. 출력계(78)에서 검지되는 가스터빈(1)의 부하인 실제 부하는, 도 5의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 개시(t3)로부터 다소 늦게 감소하기 시작한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 개시(t3)로부터 제 1 시간(T1) 후에, 제 2 지령(FCO2)을 발생한다. 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 도 5의 (c')에 도시되는 바와 같이, 이 제 2 지령(FCO2)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO2)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 제 2 지령(FCO2)이 나타내는 조작량은, 제 1 지령(FCO1)이 나타내는 조작량보다 크다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 리턴 밸브 지령(FrCO2)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(FrCO2)은, 유량 조절기 지령(제 1 지령 또는 제 2 지령)이 나타내는 조작량에 대한 보수적인 조작량이다. 이 때문에, 이 리턴 밸브 지령(FrCO2)이 나타내는 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은, 유량 조절기 지령(제 1 지령 또는 제 2 지령)이 나타내는 조작량이 커지면, 반대로 감소한다. 이 결과, 리턴 밸브(57)의 개방도는 지금까지의 개방도보다 작아진다. 구체적으로, 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
도 5의 (a)에 도시되는 바와 같이, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하가 시각(t4)일때 감소가 종료했다고 한다. 가스터빈(1)의 실제 부하는 도 5의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 종료(t4)로부터 다소 늦게 감소가 종료한다.
유량 조절기 지령 발생부(110)의 제 2 지령 발생부(121)는, 부하 지령(LO)이 나타내는 부하의 감소 종료(t4)로부터 제 2 시간(T2) 후에, 제 2 지령(FCO2)의 발생을 중지한다. 리턴 밸브 지령 출력부(162)는 도 5의 (c')에 도시되는 바와 같이, 제 1 지령 발생부(111)가 발생하고 있는 제 1 지령(FCO1)에 근거하는 리턴 밸브 지령(FrCO1)을 리턴 밸브(57)에 출력한다. 이 결과, 리턴 밸브(57)는 지금까지보다 커진다. 구체적으로, 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는 부하 변화시여도 고온 부품인 연소통(22)의 냉각에 필요 충분한 냉각 공기를 공급할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는 부하 정정시에 연소통(22)에 공급하는 냉각 공기의 유량을, 부하 변화시를 고려하여 많게 할 필요가 없다. 따라서, 본 실시형태에서는 부하 정정시의 냉각 공기의 사용량을 억제하면서, 부하 변화시여도 고온 부품을 충분히 냉각할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 제 2 조작량 산출부(122)가 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량인 제 2 조작량을 산출하고, 제 4 조작량 산출부(142)가 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 냉매 밸브(66)의 피드 포워드 목표 조작량인 제 4 조작량을 산출한다. 그렇지만, 제 2 조작량 및 제 4 조작량은, 고정치여도 좋다. 구체적으로, 유량 조절기의 제 2 조작량은 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다 많은 변화시 유량을 얻을 수 있는 조작량이면, 예를 들면, 흡기 밸브(69)의 개방도가 전개를 나타내는 조작량이나, 흡기 밸브(69)의 개방도가 90%를 나타내는 조작량이어도 좋다. 또한, 냉매 밸브(66)의 제 4 조작량은 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다 낮은 온도의 냉각 공기를 얻을 수 있는 조작량이면, 예를 들면, 냉매 밸브(66)의 개방도가 전개를 나타내는 조작량이나, 냉매 밸브(66)의 개방도가 90%를 나타내는 조작량이어도 좋다.
또한, 본 실시형태에서는 부하 변화의 형태인 부하 증가 시 및 부하 감소 시에, 유량 조절기의 조작량으로서 제 2 조작량을 채용한다. 그렇지만, 부하 감소 시, 유량 조절기의 조작량으로서 제 2 조작량을 채용하지 않고, 제 1 조작량을 채용해도 좋다. 즉, 유량 조절기의 조작량으로서 부하가 감소해도, 제 1 조작량을 유지하여 계속해도 좋다. 또한, 본 실시형태에서는 부하 증가 시 및 부하 감소 시에, 냉매 밸브(66)의 조작량으로서 제 4 조작량을 채용한다. 그렇지만, 부하 감소 시, 냉매 밸브(66)의 조작량으로서 제 4 조작량을 채용하지 않고, 제 3 조작량을 채용해도 좋다. 즉, 냉매 밸브(66)의 조작량으로서 부하가 감소해도, 제 3 조작량을 유지하여 계속해도 좋다. 이러한 경우, 도 4의 (c)에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 부하 감소 시, 흡기 밸브(69)의 조작량(개방도)은 부하 감소에 수반하는 제 1 조작량의 감소에 의해 감소한다. 또한, 도 4의 (d)에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 부하 감소 시, 냉매 밸브(66)의 조작량(개방도)은 부하 감소에 수반하는 제 3 조작량의 감소에 의해 감소한다. 또한, 도 5의 (c')에서 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 부하 감소 시, 리턴 밸브(57)의 조작량(개방도)은 부하 감소에 수반하는 제 1 조작량의 감소에 의해 증가한다.
「제 2 실시형태」
가스터빈 설비의 제 2 실시형태에 대해서, 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.
본 실시형태의 가스터빈 설비는, 제어 장치(100a)의 구성이 상기 실시형태에 있어서의 제어 장치(100)의 구성과 다른 것을 제외하고, 상기 실시형태의 가스터빈 설비와 동일하다. 따라서, 이하에서는, 본 실시형태의 제어 장치(100a)에 대해 설명한다.
본 실시형태의 제어 장치(100a)도, 상기 제 1 실시형태의 제어 장치(100)와 마찬가지로, 접수부(101)와, 부하 변화 판정부(150)와, 유량 조절기 지령 발생부(110a)와, 냉매 밸브 지령 발생부(130a)와, 흡기 밸브 지령 출력부(161)와, 냉매 밸브 지령 출력부(163)를 갖는다. 유량 조절기 지령 발생부(110a)는 상기 제 1 실시형태의 유량 조절기 지령 발생부(110)와 마찬가지로, 제 1 지령 발생부(111) 및 제 2 지령 발생부(121a)를 갖는다. 냉매 밸브 지령 발생부(130a)는 상기 제 1 실시형태의 냉매 밸브 지령 발생부(130)와 마찬가지로, 제 3 지령 발생부(131) 및 제 4 지령 발생부(141a)를 갖는다.
본 실시형태의 제 2 지령 발생부(121a)는 상기 제 1 실시형태의 제 2 지령 발생부(121)와 마찬가지로, 제 2 조작량 산출부(122a)와, 지령 제 1 지연부(128)와, 지령 제 2 지연부(129)를 갖는다. 본 실시형태의 제 2 지령 발생부(121a)는 또한, 목표 유량 발생부(123)과 유량 편차 연산부(124)를 갖는다. 본 실시형태의 제 2 지령 발생부(121a)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)와 마찬가지로, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한, 토출 라인(55)을 흐르는 냉각 공기의 목표 유량을 발생한다. 단, 본 실시형태에 있어서의 제 2 지령 발생부(121a)의 목표 유량 발생부(123)가 발생하는 목표 유량(Fct)은, 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다, 이 목표 유량(Fst)의 미리 정해진 비율정도만큼 많은 유량이다. 유량 편차 연산부(124)는 토출 유량계(76)에서 검지된 냉각 공기의 유량(Fo)과 목표 유량(Fct)와의 편차를 구한다. 제 2 조작량 산출부(122a)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 2 조작량을 산출한다. 이 제 2 조작량 산출부(122a)는 지령 제 1 지연부(128)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 2 조작량을 나타내는 제 2 지령(FCO2)을 출력한다. 또한, 이 제 2 조작량 산출부(122a)는 지령 제 2 지연부(129)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 이 제 2 지령(FCO2)의 출력을 중지한다.
즉, 본 실시형태의 제 2 지령 발생부(121a)는 제 1 지령 발생부(111)가 발생하는 제 1 지령(FCO1)와 마찬가지로, 피드백 조작량을 나타내는 지령을 발생한다.
본 실시형태의 제 4 지령 발생부(141a)는 상기 제 1 실시형태의 제 4 지령 발생부(141)과 마찬가지로, 제 4 조작량 산출부(142a)와, 지령 제 3 지연부(148)와, 지령 제 4 지연부(149)를 갖는다. 본 실시형태의 제 4 지령 발생부(141a)는 또한, 목표 온도 발생부(143)와 온도 편차 연산부(144)를 갖는다. 본 실시형태의 제 4 지령 발생부(141a)는 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)와 마찬가지로, 가스터빈(1)의 운전 상태에 대응한 냉각 공기의 목표 온도를 발생한다. 단, 제 4 지령 발생부(141a)의 목표 온도 발생부(143)가 발생하는 목표 온도(Tct)는 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다, 이 목표 온도(Tst)의 미리 정해진 비율정도만큼 낮은 온도이다. 온도 편차 연산부(144)는 흡기 온도계(72)에서 검지된 냉각 공기의 온도(TI)와 목표 온도(Tct)와의 편차를 구한다. 제 4 조작량 산출부(142a)는 이 편차에 대응한 피드백 조작량인 제 4 조작량을 산출한다. 이 제 4 조작량 산출부(142a)는 지령 제 3 지연부(148)로부터 변화 검지 지령(LcsO)을 받아들이면, 제 4 조작량을 나타내는 제 2 지령(FCO2)을 출력한다. 또한, 이 제 4 조작량 산출부(142a)는 지령 제 4 지연부(149)로부터 변화 종료 지령(LceO)을 받아들이면, 이 제 4 지령(QCO4)의 출력을 중지한다.
즉, 본 실시형태의 제 4 지령 발생부(141a)는 제 3 지령 발생부(131)가 발생하는 제 3 지령(QCO3)와 마찬가지로, 피드백 조작량을 나타내는 지령을 발생한다.
본 실시형태에서도, 부하 변화시, 흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)는 제 1 지령 발생부(111)의 목표 유량 발생부(112)가 발생하는 목표 유량(Fst)보다 많은 변화시 유량의 냉각 공기가 토출 라인(55)에 흐를 수 있는 개방도가 된다. 또한, 부하 변화시, 냉매 밸브(66)는 제 3 지령 발생부(131)의 목표 온도 발생부(132)가 발생하는 목표 온도(Tst)보다 낮은 변화시 온도의 냉각 공기를 얻을 수 있는 개방도가 된다.
따라서, 본 실시형태에서도, 제 1 실시형태와 마찬가지로, 부하 정정시의 냉각 공기의 사용량을 억제하면서, 부하 변화시여도 고온 부품을 충분히 냉각할 수 있다.
또한, 본 실시형태의 제 4 지령 발생부(141a)는 흡기 온도계(72)에서 검지된 냉각 공기의 온도(TI)와 목표 온도와의 편차에 대응한 피드백 조작량을 산출한다. 그렇지만, 제 4 지령 발생부(141a)는 제 3 지령 발생부(131)와 마찬가지로, 토출 온도계(74)에서 검지된 냉각 공기의 온도(To)와 목표 온도와의 편차에 대응한 피드백 조작량을 산출해도 좋다. 단. 냉각기(64)로부터 유출하는 냉각 공기의 온도 변화에 대해서, 흡기 온도계(72)에서 검지되는 냉각 공기의 온도(TI)는, 토출 온도계(74)에서 검지되는 냉각 공기의 온도(To)보다, 응답성이 높다. 이 때문에, 부하 변화시에 있어서의 냉각량 조절기의 피드백 조작량을 요구할 때, 본 실시형태와 마찬가지로, 흡기 온도계(72)에서 검지된 냉각 공기의 온도(TI)를 이용하는 것이 바람직하다.
「제 1 변형예」
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 제 1 변형예에 대해서, 도 8을 참조하여 설명한다.
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 유량 조절기는, 흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)이다. 한편, 본 변형예의 유량 조절기는, 승압기(61)의 모터(62)의 회전수를 바꾸는 인버터(63) 및 리턴 밸브(57)이다. 제어 장치(100)의 유량 조절기 지령 출력부(161)는, 이 인버터(63)에 지령을 출력하고, 유량 조절기 지령 출력부(162)는 상기 실시형태와 마찬가지로, 리턴 밸브(57)에 지령을 출력한다.
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 냉각기(64)는, 열교환기이다. 한편, 본 변형예의 냉각기(64a)는 내부를 압축 공기가 흐르는 라디에이터(65a)와, 이 라디에이터(65a)의 외부에 공기를 내뿜는 팬(66a)와, 이 팬(66a)을 구동하는 모터(67a)를 갖는다. 또한, 본 실시형태의 냉각량 조절기는 팬(66a)의 모터(67a)의 회전수를 바꾸는 인버터(구동량 조절기)(68a)이다. 제어 장치(100)의 냉각량 조절기 지령 출력부(163)는, 이 인버터(68a)에 지령을 출력한다.
승압기(61)의 모터(62)의 회전수를 바꾸는 것에 의해, 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 바꿀 수 있다. 또한, 팬(66a)의 모터(67a)의 회전수를 바꾸는 것에 의해, 냉각 공기의 온도를 바꿀 수 있다. 따라서, 본 변형예에서도, 이상의 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
「제 2 변형예」
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 제 2 변형예에 대해서, 도 9를 참조하여 설명한다.
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 유량 조절기는, 흡기 밸브(69) 및 리턴 밸브(57)이다. 한편, 본 변형예의 유량 조절기는 승압기(61)의 케이싱 내에 유입하는 냉각 공기의 유량을 바꾸는 인렛 가이드 베인(이하, IGV로 함)(68) 및 리턴 밸브(57)이다. 이 IGV(68)는 승압기(61)의 케이싱 내의 흡입구 측에 배치되어 있는 가변 익(68c)과, 이 가변 익(68c)의 각도를 바꾸는 익 구동 장치(68b)를 갖는다. 제어 장치(100)의 유량 조절기 지령 출력부(161)는, 이 IGV(68)의 익 구동 장치(68b)에 지령을 출력한다. 또한, 유량 조절기 지령 출력부(162)는 상기 실시형태와 마찬가지로, 리턴 밸브(57)에 지령을 출력한다.
상기 제 1 실시형태 및 상기 제 2 실시형태에 있어서의 가스터빈 설비의 냉각기(64)는, 열교환기이다. 한편, 본 변형예의 냉각기(64a)는, 내부를 압축 공기가 흐르는 라디에이터(65a)와, 이 라디에이터(65a)의 외부에 공기를 내뿜는 복수의 팬(66a)과, 복수의 팬(66a)마다 마련되어 있는 모터(67a)를 갖는다. 또한, 본 실시형태의 냉각량 조절기는 복수의 팬(66a)마다 마련되어 있는 모터(구동량 조절기)(67a)이다. 제어 장치(100)의 냉각량 조절기 지령 출력부(163)는, 복수의 모터에 지령을 출력한다.
승압기(61)의 IGV(68)의 가변 익(68c)의 각도를 바꾸는 것에 의해, 고온 부품에 공급하는 냉각 공기의 유량을 바꿀 수 있다. 또한, 복수의 팬(66a)마다 마련되어 있는 모터(67a)의 가동대수(稼動台數)를 바꾸는 것에 의해, 냉각 공기의 온도를 바꿀 수 있다. 따라서, 본 변형예에서도, 이상의 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 제 1 실시형태, 상기 제 1 변형예 및 본 변형예에서 나타내는 유량 조절기의 태양과, 상기 제 1 실시형태, 상기 제 1 변형예 및 본 변형예에서 나타내는 냉각량 조절기의 태양의 편성은, 어떤 편성이어도 좋다.
「그 외의 변형예」
상기 각 실시형태에 있어서, 제어 장치(100, 100a)와 상위 제어 장치(170)는 별체이지만, 이들은 일체여도 좋다.
상기 각 실시형태에서는, 냉매 밸브(냉각량 조절기)(66)에 관한 제 3 조작량은, 가스터빈(1)의 운전 상태에 의해서 변화하는 변동치이지만, 이 제 3 조작량은, 고정치여도 좋다. 이 경우, 냉각 공기의 온도는 냉각기(64)를 통과하는 압축 공기의 유량의 변화 등에 따라 변화한다. 이 냉각 공기의 온도는 변화시 온도와의 관계에서 목표 온도로서 취급된다. 이 경우도, 냉매 밸브(냉각량 조절기)(66)의 조작량을 제 4 조작량으로 하는 것에 의해 실현되는 변화시 온도는, 이 목표 온도보다 낮게 한다. 따라서, 제 3 조작량을 고정치로 했을 경우에서도, 제 4 조작량은 상기 각 실시형태와 마찬가지로, 제 3 조작량보다 커져서, 부하 변화시의 냉각 온도가 내리게 된다.
상기 각 실시형태에서는, 유량 조절기 지령 발생부(110, 110a)는 흡기 밸브용의 지령과 리턴 밸브용의 지령을 발생한다. 그렇지만, 흡기 밸브용의 지령 발생부와 리턴 밸브용의 지령 발생부를 개별적으로 마련해도 좋다.
상기 각 실시형태 및 상기 각 변형예에 있어서의 제어 장치(100, 100a)는, 부하 변화시에 대응하기 위해, 제 2 지령 발생부(121, 121a) 및 제 4 지령 발생부(141, 141a)를 갖는다. 그렇지만, 제어 장치는 제 2 지령 발생부와 제 4 지령 발생부 중 어느 한쪽의 지령 발생부를 가져도 좋다.
상기 각 실시형태 및 상기 각 변형예의 냉각 계통(50)은, 고온 부품으로서의 연소통(22)에 냉각 공기를 보낸다. 그렇지만, 냉각 계통(50)은 고온 부품이면, 연소통(22) 이외의 부품에 냉각 공기를 보내도 좋다. 예를 들면, 터빈(30)의 동익(35)이나 정익(39)에 냉각 공기를 보내도 좋다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 부하 정정시의 공기의 사용량을 억제하면서, 부하 변화시여도 고온 부품을 충분히 냉각할 수 있다.
1 : 가스터빈 2 : 가스터빈 로터
6 : 중간 차실 7 : 가스터빈 차실
10 : 공기 압축기 12 : 압축기 로터
17 : 압축기 차실 20 : 연소기
21 : 연료 분출기 22 : 연소통
25 : 연료 라인 26 : 연료 밸브
30 : 터빈 31 : 연소 가스 유로
32 : 터빈 로터 33 : 로터축
34 : 동익렬 35 : 동익
37 : 터빈 차실 38 : 정익렬
39 : 정익 40 : 발전기
50 : 가스터빈 냉각 계통 51 : 냉각 공기 라인
52 : 흡기 라인 53 : 미냉각 흡기 라인
54 : 냉각 종료 라인 55 : 토출 라인
56 : 리턴 라인 57 : 리턴 밸브
61 : 승압기 62 : 모터
63 : 인버터 64, 64a : 냉각기
65a : 라디에이터 66 : 냉매 밸브(냉각량 조절기)
66a : 팬 67a : 모터
68a : 인버터 68 : 인렛 가이드 베인(IGV)
68c : 가변 익 68b : 익 구동 장치
69 : 흡기 밸브(유량 조절기) 71 : 검지기
72 : 흡기 온도계 73 : 흡기 압력계
74 : 토출 온도계 75 : 토출 압력계
76 : 토출 유량계 78 : 출력계
100, 100a : 제어 장치 101 : 접수부
110, 110a : 유량 조절기 지령 발생부 111 : 제 1 지령 발생부
112 : 목표 유량 발생부 113 : 유량 편차 연산부
114 : 제 1 조작량 산출부
121, 121a : 제 2 지령 발생부
122, 122a : 제 2 조작량 산출부 123 : 목표 유량 발생부
124 : 유량 편차 연산부 128 : 지령 제 1 지연부
129 : 지령 제 2 지연부
130, 130a : 냉매 밸브 지령 발생부(냉각량 조절기 지령 발생부)
131 : 제 3 지령 발생부 132 : 목표 온도 발생부
133 : 온도 편차 연산부 134 : 제 3 조작량 산출부
141, 141a : 제 4 지령 발생부
142, 142a : 제 4 조작량 산출부 143 : 목표 온도 발생부
144 : 온도 편차 연산부 148 : 지령 제 3 지연부
149 : 지령 제 4 지연부 150 : 부하 변화 판정부
151 : 지령 지연부 152 : 부하 편차 연산부
153 : 변화 조건 판정부
161 : 흡기 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)
162 : 리턴 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)
163 : 냉매 밸브 지령 출력부(냉각량 조절기 지령 출력부)
170 : 상위 제어 장치
6 : 중간 차실 7 : 가스터빈 차실
10 : 공기 압축기 12 : 압축기 로터
17 : 압축기 차실 20 : 연소기
21 : 연료 분출기 22 : 연소통
25 : 연료 라인 26 : 연료 밸브
30 : 터빈 31 : 연소 가스 유로
32 : 터빈 로터 33 : 로터축
34 : 동익렬 35 : 동익
37 : 터빈 차실 38 : 정익렬
39 : 정익 40 : 발전기
50 : 가스터빈 냉각 계통 51 : 냉각 공기 라인
52 : 흡기 라인 53 : 미냉각 흡기 라인
54 : 냉각 종료 라인 55 : 토출 라인
56 : 리턴 라인 57 : 리턴 밸브
61 : 승압기 62 : 모터
63 : 인버터 64, 64a : 냉각기
65a : 라디에이터 66 : 냉매 밸브(냉각량 조절기)
66a : 팬 67a : 모터
68a : 인버터 68 : 인렛 가이드 베인(IGV)
68c : 가변 익 68b : 익 구동 장치
69 : 흡기 밸브(유량 조절기) 71 : 검지기
72 : 흡기 온도계 73 : 흡기 압력계
74 : 토출 온도계 75 : 토출 압력계
76 : 토출 유량계 78 : 출력계
100, 100a : 제어 장치 101 : 접수부
110, 110a : 유량 조절기 지령 발생부 111 : 제 1 지령 발생부
112 : 목표 유량 발생부 113 : 유량 편차 연산부
114 : 제 1 조작량 산출부
121, 121a : 제 2 지령 발생부
122, 122a : 제 2 조작량 산출부 123 : 목표 유량 발생부
124 : 유량 편차 연산부 128 : 지령 제 1 지연부
129 : 지령 제 2 지연부
130, 130a : 냉매 밸브 지령 발생부(냉각량 조절기 지령 발생부)
131 : 제 3 지령 발생부 132 : 목표 온도 발생부
133 : 온도 편차 연산부 134 : 제 3 조작량 산출부
141, 141a : 제 4 지령 발생부
142, 142a : 제 4 조작량 산출부 143 : 목표 온도 발생부
144 : 온도 편차 연산부 148 : 지령 제 3 지연부
149 : 지령 제 4 지연부 150 : 부하 변화 판정부
151 : 지령 지연부 152 : 부하 편차 연산부
153 : 변화 조건 판정부
161 : 흡기 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)
162 : 리턴 밸브 지령 출력부(유량 조절기 지령 출력부)
163 : 냉매 밸브 지령 출력부(냉각량 조절기 지령 출력부)
170 : 상위 제어 장치
Claims (29)
- 가스터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인과,
상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와,
상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와,
상기 냉각 공기 라인을 거쳐 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 유량 조절기와,
상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수부와,
상기 접수부가 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정부와,
상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량이 상기 가스터빈의 운전 상태에 따라 정해지는 목표 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 1 지령을 발생하는 제 1 지령 발생부와,
상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 2 지령을 발생하는 제 2 지령 발생부와,
상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생부와,
상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생부와,
상기 제 1 지령 또는 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 3 지령 또는 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력부를 갖는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 변화시 유량은 상기 목표 유량보다 미리 정해진 비율만큼 많은
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생부는 상기 변화시 유량을 얻을 수 있는 상기 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생부는 상기 변화시 유량에 관한 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 유량과의 편차가 작아지도록 정해진 상기 유량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생부는 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생부는 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 2 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 지령 출력부는,
상기 제 2 지령 발생부가 상기 제 2 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 2 지령 발생부가 상기 제 2 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 1 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고,
상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생부가 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 변화시 온도는 상기 목표 온도보다 미리 정해진 비율만큼 낮은
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생부는 상기 변화시 온도를 얻을 수 있는 상기 냉각량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생부는 상기 변화시 온도의 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 온도와의 편차가 작아지도록 정해진 상기 냉각량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생부는 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생부는 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정부에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 4 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 장치. - 제 1 항에 기재된 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고,
상기 유량 조절기는, 상기 냉각 공기 라인 내에서 상기 승압기보다 상기 공기 압축기측의 흡기 라인에 마련되어, 상기 흡기 라인을 흐르는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 흡기 밸브인
가스터빈 냉각 계통. - 제 1 항에 기재된 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고,
상기 냉각 공기 라인은 상기 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 상기 승압기로 안내하는 흡기 라인과, 상기 승압기에서 승압된 공기를 상기 고온 부품으로 안내하는 토출 라인과, 상기 토출 라인을 흐르는 공기를 상기 흡기 라인에 되돌리는 리턴 라인을 갖고,
상기 유량 조절기는 상기 리턴 라인을 흐르는 공기의 유량을 조절하는 리턴 밸브인
가스터빈 냉각 계통. - 제 1 항에 기재된 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기를 구비하고.
상기 유량 조절기는 상기 승압기의 케이싱에 마련되어, 상기 케이싱 내에 유입하는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 인렛 가이드 베인인
가스터빈 냉각 계통. - 제 1 항에 기재된 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치와, 상기 냉각 공기 라인과, 상기 냉각기와, 상기 승압기와, 상기 유량 조절기와, 상기 냉각량 조절기를 구비하고,
상기 냉각기는 상기 압축 공기와 냉각 매체를 열교환시켜서 상기 압축 공기를 냉각하는 열교환기이며,
상기 냉각량 조절기는 상기 열교환기에 유입하는 상기 냉각 매체의 유량을 조절하는 냉매 밸브인
가스터빈 냉각 계통. - 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 기재된 가스터빈 냉각 계통과,
상기 가스 터빈을 구비하는
가스 터빈 설비. - 가스터빈의 공기 압축기에서 압축된 압축 공기를 가스터빈 내에서 연소 가스에 접하는 고온 부품으로 안내하는 냉각 공기 라인과, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 압축 공기를 냉각하여 냉각 공기로 하는 냉각기와, 상기 냉각 공기 라인 내의 상기 냉각 공기를 승압하는 승압기와, 상기 냉각 공기 라인을 거쳐 상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량을 조절하는 유량 조절기와, 상기 냉각기에 의한 상기 압축 공기의 냉각량을 조절하는 냉각량 조절기를 구비하는 가스터빈 냉각 계통의 제어 방법에 있어서,
상기 가스터빈의 부하를 나타내는 부하 지령을 받아들이는 접수 공정과,
상기 접수 공정에서 받아들인 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했는지 아닌지를 판정하는 부하 변화 판정 공정과,
상기 고온 부품에 공급되는 상기 냉각 공기의 유량이 상기 가스터빈의 운전 상태에 따라 정해지는 목표 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 1 지령을 발생하는 제 1 지령 발생 공정과,
상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 목표 유량보다 많은 변화시 유량이 될 수 있는 상기 유량 조절기의 조작량을 나타내는 제 2 지령을 발생하는 제 2 지령 발생 공정과,
상기 냉각 공기의 온도가 목표 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 3 지령을 발생하는 제 3 지령 발생 공정과,
상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정되면, 상기 냉각 공기의 온도가 상기 목표 온도보다 낮은 변화시 온도가 될 수 있는 상기 냉각량 조절기의 조작량을 나타내는 제 4 지령을 발생하는 제 4 지령 발생 공정과,
상기 제 1 지령 또는 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 3 지령 또는 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는 지령 출력 공정을 실행하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 변화시 유량은 상기 목표 유량보다 미리 정해진 비율만큼 큰
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생 공정에서는, 상기 변화시 유량을 얻을 수 있는 상기 유량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생 공정에서는, 상기 변화시 유량에 관한 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 유량과의 편차가 작아지도록 정해진 상기 유량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 2 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 2 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 2 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 2 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 지령 출력 공정에서는,
상기 제 2 지령 발생 공정에서 상기 제 2 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 2 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고, 상기 제 2 지령 발생 공정에서 상기 제 2 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 1 지령에 근거하는 유량 조절기 지령을 상기 유량 조절기에 출력하고,
상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있는 경우, 상기 제 4 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하고, 상기 제 4 지령 발생 공정에서 상기 제 4 지령을 발생하고 있지 않는 경우, 상기 제 3 지령에 근거하는 냉각량 조절기 지령을 상기 냉각량 조절기에 출력하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 변화시 온도는 상기 목표 온도에서 미리 정해진 비율만큼 낮은
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 변화시 온도를 얻을 수 있는 상기 냉각량 조절기의 피드 포워드 목표 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 변화시 온도의 목표치와 상기 냉각 공기의 현재 상태의 온도와의 편차가 작아지도록 정해진 상기 냉각량 조절기의 피드백 조작량을 나타내는 지령을 상기 제 4 지령으로서 발생하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 제 4 지령 발생 공정에서는, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하가 변화했다고 판정된 후, 상기 부하 변화 판정 공정에 의해 상기 부하 지령이 나타내는 부하의 변화가 종료했다고 판정되고, 또한, 미리 정해진 제 4 지령 중지 조건을 충족하면, 상기 제 4 지령의 발생을 중지하는
가스터빈 냉각 계통의 제어 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015251222A JP6700776B2 (ja) | 2015-12-24 | 2015-12-24 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御装置及び制御方法 |
| JPJP-P-2015-251222 | 2015-12-24 | ||
| PCT/JP2016/086176 WO2017110448A1 (ja) | 2015-12-24 | 2016-12-06 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御装置及び制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180084098A KR20180084098A (ko) | 2018-07-24 |
| KR102099576B1 true KR102099576B1 (ko) | 2020-04-10 |
Family
ID=59090095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020187016907A KR102099576B1 (ko) | 2015-12-24 | 2016-12-06 | 가스터빈 냉각 계통, 이것을 갖추는 가스터빈 설비, 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치 및 제어 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10669941B2 (ko) |
| JP (1) | JP6700776B2 (ko) |
| KR (1) | KR102099576B1 (ko) |
| CN (1) | CN108474300B (ko) |
| DE (1) | DE112016006000B4 (ko) |
| WO (1) | WO2017110448A1 (ko) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6700776B2 (ja) | 2015-12-24 | 2020-05-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御装置及び制御方法 |
| JP6587350B2 (ja) * | 2016-01-22 | 2019-10-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法 |
| WO2019038910A1 (ja) * | 2017-08-25 | 2019-02-28 | 福田金属箔粉工業株式会社 | 積層造形用粉末の評価方法およびその積層造形用粉末 |
| JP7349266B2 (ja) * | 2019-05-31 | 2023-09-22 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンおよびその制御方法並びにコンバインドサイクルプラント |
| IT201900010389A1 (it) | 2019-06-28 | 2020-12-28 | Italdesign Giugiaro Spa | Sistema combinato per ricaricare una batteria di servizio a basso voltaggio e per raffreddare una batteria ad alto voltaggio in un veicolo elettrico |
| US11136918B2 (en) * | 2019-12-23 | 2021-10-05 | General Electric Company | Method and apparatus for cooling water system optimization |
| JP2023044278A (ja) * | 2021-09-17 | 2023-03-30 | 株式会社デンソー | 冷凍サイクル装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010090817A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン及びその部分負荷時運転方法 |
| WO2015064428A1 (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 温度制御装置、ガスタービン、温度制御方法およびプログラム |
| JP2015222023A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン設備、及び冷却装置の運転方法 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5843575A (ja) | 1981-09-08 | 1983-03-14 | Nec Corp | 電界効果型トランジスタ活性層の形成法 |
| US5782076A (en) * | 1996-05-17 | 1998-07-21 | Westinghouse Electric Corporation | Closed loop air cooling system for combustion turbines |
| JPH1193694A (ja) * | 1997-09-18 | 1999-04-06 | Toshiba Corp | ガスタービンプラント |
| JP2000161084A (ja) | 1998-11-26 | 2000-06-13 | Toshiba Corp | 燃料加温装置 |
| JP4191563B2 (ja) | 2003-08-28 | 2008-12-03 | 三菱重工業株式会社 | 圧縮機の制御方法 |
| JP2010020817A (ja) | 2008-07-08 | 2010-01-28 | Sony Corp | 搬送装置及び電子機器 |
| JP5297114B2 (ja) * | 2008-08-06 | 2013-09-25 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン |
| EP2708720B1 (en) * | 2008-10-08 | 2018-02-21 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine and operating method thereof |
| JP2011137470A (ja) | 2011-03-07 | 2011-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン |
| JP5787857B2 (ja) | 2012-09-27 | 2015-09-30 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン冷却系統の制御方法、この方法を実行する制御装置、これを備えているガスタービン設備 |
| WO2014055106A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-10 | United Technologies Corporation | Gas turbine engine including bleed system coupled to upstream and downstream locations of compressor |
| KR101442469B1 (ko) | 2014-05-14 | 2014-09-18 | 이영조경(주) | 트랙주행기를 장착한 어린이바이킹그네. |
| JP6245757B2 (ja) * | 2014-05-22 | 2017-12-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 冷却装置、これを備えているガスタービン設備、冷却装置の運転方法 |
| JP6368611B2 (ja) * | 2014-10-03 | 2018-08-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン、コンバインドサイクルプラント、ガスタービンの起動方法 |
| US10443508B2 (en) * | 2015-12-14 | 2019-10-15 | United Technologies Corporation | Intercooled cooling air with auxiliary compressor control |
| JP6700776B2 (ja) | 2015-12-24 | 2020-05-27 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御装置及び制御方法 |
| JP6587350B2 (ja) * | 2016-01-22 | 2019-10-09 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法 |
-
2015
- 2015-12-24 JP JP2015251222A patent/JP6700776B2/ja active Active
-
2016
- 2016-12-06 DE DE112016006000.9T patent/DE112016006000B4/de active Active
- 2016-12-06 WO PCT/JP2016/086176 patent/WO2017110448A1/ja active Application Filing
- 2016-12-06 US US15/777,767 patent/US10669941B2/en active Active
- 2016-12-06 KR KR1020187016907A patent/KR102099576B1/ko active IP Right Grant
- 2016-12-06 CN CN201680073118.4A patent/CN108474300B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010090817A (ja) * | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン及びその部分負荷時運転方法 |
| WO2015064428A1 (ja) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 温度制御装置、ガスタービン、温度制御方法およびプログラム |
| JP2015222023A (ja) * | 2014-05-22 | 2015-12-10 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービン設備、及び冷却装置の運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017110448A1 (ja) | 2017-06-29 |
| CN108474300A (zh) | 2018-08-31 |
| CN108474300B (zh) | 2020-09-25 |
| KR20180084098A (ko) | 2018-07-24 |
| JP2017115666A (ja) | 2017-06-29 |
| DE112016006000B4 (de) | 2022-05-12 |
| JP6700776B2 (ja) | 2020-05-27 |
| US10669941B2 (en) | 2020-06-02 |
| DE112016006000T5 (de) | 2018-09-27 |
| US20180372000A1 (en) | 2018-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102099576B1 (ko) | 가스터빈 냉각 계통, 이것을 갖추는 가스터빈 설비, 가스터빈 냉각 계통의 제어 장치 및 제어 방법 | |
| RU2563445C2 (ru) | Способ и устройство для регулирования помпажа газотурбинного двигателя | |
| WO2015064428A1 (ja) | 温度制御装置、ガスタービン、温度制御方法およびプログラム | |
| JP5868671B2 (ja) | 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法 | |
| US10465563B2 (en) | Method for controlling cooling system of gas turbine, control device performing the same, and gas turbine plant comprising the control device | |
| US9322341B2 (en) | System and method for engine transient power response | |
| JP6223847B2 (ja) | ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法 | |
| KR102022810B1 (ko) | 가스 터빈의 제어 장치 및 방법, 가스 터빈의 제어 프로그램을 기억하는 비일시적 기억 매체, 가스 터빈 | |
| JP2017115666A5 (ko) | ||
| WO2016031355A1 (ja) | 制御装置、システム及び制御方法 | |
| KR20170031774A (ko) | 제어 장치, 시스템 및 제어 방법, 및 동력 제어 장치, 가스 터빈 및 동력 제어 방법 | |
| JP5843515B2 (ja) | ガスタービン、ガスタービン制御装置、および発電システム | |
| JP6801968B2 (ja) | ガスタービンの制御装置および制御方法、並びにガスタービン | |
| JP2009019528A (ja) | ガスタービンの運転制御装置および運転制御方法 | |
| JP6267087B2 (ja) | 動力制御装置、ガスタービン及び動力制御方法 | |
| KR20140135260A (ko) | 가스 터빈을 제어하기 위한 적어도 하나의 착화 온도를 결정하기 위한 방법 및 이 방법을 수행하기 위한 가스 터빈 | |
| JP2013057278A (ja) | ガスタービン | |
| US11486264B2 (en) | Method for controlling and limiting a speed of a turbocharger | |
| KR102102071B1 (ko) | 연료 제어 장치, 연소기, 가스 터빈, 연료 제어 방법 및 프로그램 | |
| US10450900B2 (en) | Plant control apparatus, plant control method and power generating plant | |
| CN111622843B (zh) | 燃气轮机的运行方法以及燃气轮机 | |
| US20190003394A1 (en) | Gas turbine cooling system, gas turbine facility including the same, and control method of gas turbine cooling system | |
| JP2015145677A (ja) | ガスタービン | |
| WO2020115463A1 (en) | A method and apparatus for controlling the flow of exhaust fluid to a turbogenerator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |