KR102338976B1 - 연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램 - Google Patents

연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램 Download PDF

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히로유키 나카가와
히사시 나카하라
신야 우치다
료 고토
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Abstract

가스 터빈 연료 공급 시스템은 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 상기 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 구비한다.

Description

연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램
본 발명은 연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
본원은 2018년 1월 12일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제 2018-003422 호에 근거하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
가스 터빈과, 가스 터빈으로부터 배출되는 배열을 이용하여 생성한 증기를 이용하여 증기 터빈을 구동시켜서 발전을 실행하는 GTCC(gas turbine combined cycle; 가스 터빈 컴바인드 사이클) 발전 플랜트가 제공되고 있다. 이러한 발전 플랜트의 운전 중에 비상사태가 생겼을 경우, 부하를 분리하여 운전을 계속하는 부하 차단이라 불리는 운용을 실행하는 일이 있다. 부하 차단을 실행하면, 가스 터빈의 회전수가 상승한다. 이때, 회전수의 과도한 상승을 막기 위해, 연소기에 공급하는 연료를 급속히 저하시켜서, 회전수를 소정의 문턱 값 이하로 억제하는 제어가 실행되는 경우가 있다. 가스 터빈에는, 역할이 상이한 복수의 연료 공급 계통을 갖는 것이 있다. 복수의 연료 공급 계통을 갖는 가스 터빈에서는, 부하 차단시에 연료 공급량을 급속히 저하시킬 때도, 연소기의 실화(失火)를 막기 위해서, 불씨가 되는 화염을 공급하는 파일럿 계통에 대한 연료 공급량을 증가시키는 제어를 실행하는 일이 있다.
관련하는 기술로서, 특허문헌 1에는, 파일럿 계통의 연료 공급량을 조절하는 밸브의 상류측에 연료 저장부를 마련하고, 이 연료 저장부에 기체의 연료를 미리 저장해두고, 가스 터빈의 시동시나 부하 차단시에 연료 저장부로부터 연료를 공급하여, 파일럿 계통에 공급되는 연료를 증가시키는 제어 방법이 기재되어 있다.
일본 특허 공표 제 2013-545022 호 공보
근년, 코스트 삭감의 요청 등에 의해, 연소기에 공급하는 연료의 공급압이 낮은 압력으로 제한되는 일이 있다. 이러한 설비에서 부하 차단이 생기면, 파일럿 계통에 대한 연료 공급량을 증가시키려고 해도, 원래의 연료의 공급 압력이 충분하지 않기 때문에, 화염을 유지하는데 충분한 연료가 공급되지 않을 가능성이 있다.
본 발명은 상술의 과제를 해결할 수 있는 연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램을 제공한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 연료 공급 시스템은 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 상기 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 바이패스 유로를 거쳐서 상기 제 1 노즐에 공급되는 연료의 밀도가 상기 연료 공급 유로를 거쳐서 상기 제 1 노즐에 공급되는 연료의 밀도보다 높다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 바이패스 유로의 압력 손실이 상기 연료 공급 유로의 압력 손실보다 적다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 바이패스 유로와 상기 연료 공급 유로를 접속하는 드레인의 배출 유로가 더 마련된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 바이패스 유로에 있어서의 상기 배출 유로의 접속 위치와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이에 마련된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 배출 유로의 접속 위치보다 상기 매니폴드에 가까운 위치에 마련된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이의 배관 거리를 제 1 거리, 상기 연료 공급 유로에 마련되어 상기 제 1 노즐에 공급되는 연료의 유량을 조절하는 제 1 연료 유량 조절 밸브와 상기 매니폴드 사이의 배관 거리를 제 2 거리로 하면, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 제 1 거리가 상기 제 2 거리 이하가 되는 위치에 마련된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 시스템은 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 조절하는 제어 장치를 더 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 연료 공급 유로에는, 상기 제 1 노즐로 공급되는 연료 유량을 조절하는 제 1 연료 유량 조절 밸브가 마련되고, 상기 제어 장치는 상기 가스 터빈의 부하 저하시에 상기 제 1 연료 유량 조절 밸브 및 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를, 상기 부하 저하 전보다 큰 개방도로 개방한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제어 장치는 상기 부하 저하시에, 상기 제 1 연료 유량 조절 밸브를 소정의 시간만큼 전개방으로 하고, 상기 부하 저하 전에는 폐쇄 상태의 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 소정의 개방도로 개방하는 제어를 실행한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제어 장치는 상기 부하 저하 후의 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를, 상기 부하 저하 후의 경과 시간에 따라 정해진 연료 유량의 변화 지표에 근거하여 제어한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제어 장치는 상기 부하 저하시의 상기 제 1 노즐의 연공비 및 상기 제 2 노즐의 연공비와, 실화가 생기는 상기 제 1 노즐의 연공비 및 상기 제 2 노즐의 연공비의 관계를 나타내는 정보에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 조정하는 계수를 학습한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제어 장치는 상기 가스 터빈이 흡입하는 공기 상태를 나타내는 환경 조건에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 보정한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 상기 제어 장치는 상기 연료의 성질을 나타내는 연료 조건에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 보정한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 연료 공급 시스템은 가스 터빈의 통상의 부하 운전시에 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 구비하고, 상기 통상의 부하 운전시는, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 폐쇄로 되고, 상기 통상의 부하 운전시보다 부하를 저하시킬 때에 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 개방으로 된다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 가스 터빈은 압축기와, 연소기와, 터빈과, 상기 중 어느 하나에 기재된 연료 공급 시스템을 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 발전 플랜트는 상기의 가스 터빈과, 증기 터빈과, 발전기를 구비한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 제어 방법은 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 구비하는 연료 공급 시스템에 있어서, 상기 가스 터빈의 부하 저하시에, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 폐쇄로부터 개방으로 제어한다.
본 발명의 일 태양에 의하면, 프로그램은 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 구비하는 연료 공급 시스템의 제어 장치의 컴퓨터를, 상기 가스 터빈의 부하 저하시에, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 폐쇄로부터 개방으로 제어하는 수단으로서 기능시킨다.
상기한 연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램에 의하면, 가스 터빈의 부하를 급속히 저하시킬 때에 연료 공급량을 저하시키는 경우에서도, 필요한 연료 공급량을 확보하여, 실화를 막을 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 컴바인드 사이클 발전 플랜트의 계통도이다.
도 2는 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 1 도면이다.
도 3은 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 2 도면이다.
도 4는 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 3 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 예혼(豫混) 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어의 일례를 도시하는 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 연료 조절 밸브의 개방도 제어의 일례를 도시하는 제 1 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 연료 조절 밸브의 개방도 제어의 일례를 도시하는 제 2 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어의 효과를 설명하는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 12는 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 예혼 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 13은 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 도시하는 블록도이다.
도 14는 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 예혼 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
도 15는 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 밸브 개방도 조정 계수의 학습 처리의 일례를 도시하는 플로우 차트이다.
도 16은 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 제어 장치의 하드웨어 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
<제 1 실시형태>
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 부하 차단시의 제어 방법에 대해서 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 컴바인드 사이클 발전 플랜트의 계통도이다.
본 실시형태의 가스 터빈 컴바인드 사이클 발전 플랜트(1)(이하, 발전 플랜트(1)로 기재함)는 도 1에 도시되는 바와 같이, 가스 터빈(10)과, 증기 터빈(20)과, 가스 터빈(10) 및 증기 터빈(20)의 로터(16)에 접속하여 마련된 발전기(40)와, 발전 플랜트(1)를 제어하는 제어 장치(100)를 구비하고 있다.
가스 터빈(10)은 공기 입구 계통(18)으로부터 유입하는 공기량을 조정하는 IGV(inlet guide vane)(15)과, 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기(11)와, 압축 공기가 유입하는 차실(12)과, 압축 공기에 연료 가스를 혼합하여 연소시켜서 고온의 연소 가스를 생성하는 연소기(13)와, 연소 가스에 의해 로터(16)를 회전 구동하는 터빈(14)과, 연료 탱크(P3) 및 복수의 연료 계통(F1 내지 F5)과, 연료 계통(F1 내지 F5)에 연료를 공급하는 연료 라인(L1)과, 연료 계통(F1)에 연료를 공급하는 연료 라인(L0) 등을 구비한다. 연료 라인(L1)에는, 차단 밸브(V6), 필터(FL1), 드레인 수입구(P1), 차단 밸브 출구(P2), 연료 가열 장치(FGH: Fuel Gas Heater)(23), 압력 공급 계통(17)이 공급하는 연료 공급압을 제어하는 압력 조절 밸브(V7) 및 압력 조절 밸브(V8), 안전밸브(V9) 및 안전밸브(V10)가 마련되어 있다.
복수의 연료 계통(F1 내지 F5)은 각각, 예혼 파일럿 계통(F1), 확산 파일럿 계통(F2), 메인 A 계통(F3), 메인 B 계통(F4), 톱 햇 계통(F5)이면 좋다. 예혼 파일럿 계통(F1)에는, 연료 탱크(P3)로부터의 연료 공급량을 조정하는 연료 유량 조절 밸브(V1), 예혼 파일럿용 매니폴드(PP), 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)에 접속된 연료 노즐(N1)이 포함된다. 확산 파일럿 계통(F2)에는, 연료 탱크(P3)로부터의 연료 공급량을 조정하는 연료 유량 조절 밸브(V2), 확산 파일럿용 매니폴드(DP), 확산 파일럿용 매니폴드(DP)에 접속된 연료 노즐(N2)이 포함된다. 메인 A 계통(F3)에는, 연료 탱크(P3)로부터의 연료 공급량을 조정하는 연료 유량 조절 밸브(V3), 메인 A용 매니폴드(MA), 메인 A용 매니폴드(MA)에 접속된 연료 노즐(N3)이 포함된다. 메인 B 계통(F4)에는, 연료 탱크(P3)로부터의 연료 공급량을 조정하는 연료 유량 조절 밸브(V4), 메인 B용 매니폴드(MB), 메인 B용 매니폴드(MB)에 접속된 연료 노즐(N4)이 포함된다. 톱 햇 계통(F5)에는, 연료 탱크(P3)로부터의 연료 공급량을 조정하는 연료 유량 조절 밸브(V5), 톱 햇용 매니폴드(THA), 톱 햇용 매니폴드(THA)에 접속된 연료 노즐(N5)이 포함되어 있다.
예혼 파일럿 계통(F1)은 예혼합 연소를 실행하여 연소기(13)의 저NOx화를 향상한다. 확산 파일럿 계통(F2)은 확산 연소를 실행하여 화염의 안정화를 도모한다. 메인 A 계통(F3), 메인 B 계통(F4)은 가스 터빈(10)의 부하의 크기에 대응한 예혼 가스를 공급하는 주력의 연료 계통이다. 톱 햇 계통(F5)은 연소 효율의 향상이나 화염의 안정화를 도모하기 위해, 연소기(13)의 상류(차실(12)측)로부터 연료 가스를 분사한다. 제어 장치(100)는 가스 터빈(10)의 부하나 운전 상태에 따라, 이들 복수의 연료 계통(F1 내지 F5)으로부터 공급하는 연료 공급량을 제어한다.
연료 라인(L0)에는, 필터(FL0), 드레인 배출구(P0), 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)로 공급하는 연료 공급량을 조절하는 연료 유량 조절 밸브(V0)가 마련되어 있다. 연료 라인(L0)은 본 실시형태의 가스 터빈(10)에 따른 특징적인 구성이지만, 연료 가열 장치(23)나 각 밸브 등을 바이패스하기 때문에, 연료 라인(L1)과 비교하면, 연료 라인(L0)을 통과하는 연료에는 압력 손실이 적다. 연료 라인(L0)을 통과하는 연료는 연료 가열 장치(23)에 의해서 가열되는 일이 없기 때문에, 연료 라인(L1)을 거쳐서 공급되는 연료에 비해 저온이며 밀도가 높다. 즉, 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)로는, 연료 라인(L0)을 통과하여 연료 유량 조절 밸브(V0)로 유량이 조절되는 연료와, 연료 라인(L1)을 통과하여 연료 유량 조절 밸브(V1)로 유량이 조절되는 연료의 2개의 계통으로부터의 연료가 공급되지만, 연료 라인(L0)측으로부터 공급되는 연료는 연료 라인(L1)측으로부터 공급되는 연료에 비해 저온, 고밀도, 고압이다. 연료 라인(L0)측으로부터 공급되는 연료가 상대적으로 고밀도, 고압인 것에 의해, 연료 라인(L0)측으로부터는 연료 라인(L1)측에 비해 보다 많은 연료를 공급할 수 있다.
드레인 배출구(P0)와 드레인 수입구(P1)를 접속하는 라인(L3)은, 연료 라인(L0)에 연료가 모이는 것을 막기 위해서 드레인을 연료 라인(L1)으로 배출하기 위한 것이다. 라인(L3)을 통과하여 연료 라인(L1)으로 공급되는 연료의 유량은 미량으로 제한되어 있다.
연료 유량 조절 밸브(V0)는 드레인 배출구(P0)와 예혼 파일럿용 매니폴드(PP) 사이에 위치에 마련되고, 가능한 한 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)에 가까운 위치에 마련되는 것이 바람직하고, 연료 유량 조절 밸브(V0)는 예를 들면, 드레인 배출구(P0)보다 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)에 가까운 위치에 마련되어도 좋다. 연료 유량 조절 밸브(V0)와 예혼 파일럿용 매니폴드(PP) 사이의 배관 거리를 제 1 거리, 연료 유량 조절 밸브(V1)와 예혼 파일럿용 매니폴드(PP) 사이의 배관 거리를 제 2 거리로 하면, 연료 유량 조절 밸브(V0)는 제 1 거리와 제 2 거리가 동일한 정도가 되는 위치, 또는 제 1 거리가 상기 제 2 거리보다 짧아지는 위치에 마련되어 있어도 좋다. 연료 유량 조절 밸브(V0)가 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)에 가까운 위치에 마련되는 것이 바람직한 이유는, 연료 유량 조절 밸브(V0)를 개방으로 하고 나서 신속하게 연료를 공급하기 위함이다.
터빈(14)의 배기구는 증기 터빈(20)의 배열 회수 보일러(21)와 접속되어 있다.
증기 터빈(20)은 터빈(14)으로부터 배출되는 배열을 이용하여 배열 회수 보일러(21)에서 증기를 생성하고, 이 증기로 터빈(22)를 회전 구동시킨다.
배열 회수 보일러(21)와 상술의 연료 가열 장치(23)는 가열수 공급 라인(L2)을 거쳐서 접속되어 있다. 연료 가열 장치(23)는 연소기(13)에 있어서의 열효율의 향상 때문에, 100도 이하의 연료의 온도를 수 100도로 상승시킨다. 연료 가열 장치(23)로는, 배열 회수 보일러(21)로부터 가열수가 가열수 공급 라인(L2)을 통과하여 공급된다. 연료 가열 장치(23)에서는, 이 가열수와, 연료 라인(L1)을 흐르는 연료가 열교환을 실행한다. 이때, 가열수로부터 연료로 열이 이동하여, 연료의 온도가 상승한다. 연료 가열 장치(23)의 하류측(연료가 흐르는 방향의 하류측)에는, 도시되지 않는 온도 센서가 마련되고, 제어 장치(100)는 온도 센서가 계측하는 연료의 온도가 소망의 온도가 되도록 제어한다. 온도 센서는 드레인 수입구(P1)의 하류측에 마련되고, 라인(L3)으로부터 유입하는 연료를 포함하여 온도 제어된다.
구체적으로는, 연료 가열 장치(23)의 내부에는, 가열수와 연료가 열교환을 실행하기 위한 열교환기(도시되지 않음)와, 이 열교환기를 바이패스하는 연료의 바이패스 유로가 마련되어 있다. 제어 장치(100)는 연료의 유로를, 바이패스 유로와 열교환기측 사이에서 전환하는 것에 의해, 연료의 온도가 소정의 범위 내가 되도록 제어한다. 본 실시형태에 특유의 연료 라인(L0)은, 연료 가열 장치(23)가 구비하는 열교환기의 바이패스 유로와는 달리, 연료 라인(L1) 전체(연료 가열 장치(23) 및 각종 밸브류)를 바이패스하고, 매니폴드(PP)에 접속되는 유로이다. 연료 라인(L0)을 흐르는 연료는 연료 가열 장치(23)에 의한 온도 제어의 영향 하에는 없고, 가열되어 고온이 되는 일이 없다. 따라서, 연료 라인(L0)을 흐르는 연료의 밀도는, 연료 라인(L1)을 흐르는 연료 가스의 밀도보다 크다.
다음에 도 1을 참조하면서, 도 2 내지 도 4를 이용하여 일반적인 부하 차단시에 있어서의 연료 공급 제어의 일례를 설명한다. 일반적인 가스 터빈은 연료 라인(L0)을 구비하지 않는다.
도 2는 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 1 도면이다.
도 2는 부하 차단 후의 시간의 경과에 수반하는 전체 연료 유량 지령 값(CSO: control signal output)의 추이의 일례를 나타낸 그래프이다. 도시되는 바와 같이 시각(T0)에 부하 차단이 발생하면, 제어 장치(100)는 가스 터빈(10)의 회전수의 상승을 억제하기 위해서 CSO의 값을 순간에 저하시킨다. 그 후는, 제어 장치(100)는 회전수가 소정의 목표 값(예를 들면, 정격 운전시와 동일한 정도의 회전수)가 되도록 CSO를 조정한다.
도 3은 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 2 도면이다.
도 3에 도 2에서 나타낸 CSO의 내역의 일례를 나타낸다. 그래프(MA)는 메인 A 계통(F3)에 공급되는 연료의 비율을 나타낸다. 그래프(MB)는 메인 B 계통(F4)에 공급되는 연료의 비율을 나타낸다. 그래프(PP)는 예혼 파일럿 계통(F1)에 공급되는 연료의 비율을 나타낸다. 그래프(THA)는 톱 햇 계통(F5)에 공급되는 연료의 비율을 나타낸다. 확산 파일럿 계통(F2)은 시동시 등에 이용되고 운전 중은 연료가 공급되지 않는다. 도시하는 바와 같이 제어 장치(100)는, 시각(T0)에 부하 차단이 생기면, 메인 B 계통(F4)의 연료 유량 조절 밸브(V4)와, 톱 햇 계통(F5)의 연료 유량 조절 밸브(V5)를 전폐쇄로 한다. 메인 A 계통(F3)의 연료 유량 조절 밸브(V3)의 개방도를 조이고(그래프(MA)), 예혼 파일럿 계통(F1)의 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방으로 한다(그래프(PP)). 이에 의해 연소기(13)에의 연료 공급량을 저하시켜서 회전수를 억제하면서, 예혼 파일럿 계통(F1)의 연료를 증가시켜서, 연소기(13)의 불씨를 유지한다.
여기서, 메인 A 계통(F3)의 연공비와 예혼 파일럿 계통(F1)의 연공비와 실화의 관계에 대해서 설명한다.
도 4는 부하 차단시의 일반적인 연료 공급의 제어 방법을 설명하는 제 3 도면이다.
도 4의 그래프(C1) 및 그래프(C2)는 부하 차단 후에 예혼 파일럿 계통(F1)의 연료 노즐(N1)이 분출한 연료 가스의 연공비(예혼 파일럿 연공비)와, 메인 A 계통(F3)의 연료 노즐(N3)이 분출한 연료 가스의 연공비(메인 A 연공비)의 관계를 나타내고 있다.
그래프(Cri)는 예혼 파일럿 계통(F1)에 있어서의 화염이 실화하는지 아닌지 여부의 문턱 값이 되는 값(연공비 기준(criteria))을 나타내고 있다. 예혼 파일럿 연공비가 적어도 어느 1점에서 연공비 기준 이상이 되면 연료 노즐(N1)에서의 실화를 막을 수 있다.
상기와 같이, 부하 차단이 생기면, 메인 B 계통(F4) 및 확산 파일럿 계통(F2) 및 톱 햇 계통(F5)으로부터 공급하는 연료를 0으로 하고, 메인 A 계통(F3)으로부터 공급하는 연료를 줄이고, 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터 공급하는 연료를 증가시킴으로써, 가스 터빈(10)의 출력을 억제하면서, 연소기(13)의 보염(保炎)을 도모하는 제어가 실행된다.
그래프(C1)는 부하 차단 후에 예혼 파일럿 연공비가 상승하여, 연공비 기준에 도달하는 상태를 나타내고 있다. 부하 차단 후에 연료 공급이 계속되는 2개의 계통 사이에서 그래프(C1)가 나타내는 연공비가 실현될 수 있으면, 실화를 막을 수 있다. 한편, 예혼 파일럿 계통(F1)의 연료 노즐(N1)로부터 공급하는 연료가 부족하고, 부하 차단 후의 2개의 연료 계통 사이의 연공비의 관계가 그래프(C2)와 같은 관계가 되면, 그래프(C2)의 예혼 파일럿 연공비의 값이 연공비 기준(그래프(Cri)) 이하가 되기 때문에, 연료 노즐(N1)에 있어서 실화가 생길 가능성이 높아진다. 실화가 생기면 부하 차단 후의 운전이 실현할 수 없다. 운전 중의 실화의 유무는 예를 들면, 화염 검지기나 배기가스 온도, 블레이드 패스 온도 등으로부터 판정할 수 있지만, 사전의 검토에 있어서는, 도 4에서 예시하는 연공비 기준을 달성하는 예혼 파일럿 연공비와 메인 A 연공비의 관계로부터, 연료 유량 조절 밸브(V1) 및 연료 유량 조절 밸브(V3)의 밸브 개방도가 산출된다. 제어 장치(100)는 이와 같이 하여 산출된 밸브 개방도에 근거하여 연료 유량 조절 밸브(V1) 및 연료 유량 조절 밸브(V3)를 제어한다.
그런데, 예를 들면, 압력 공급 계통(17)의 연료 공급압이 충분하지 않은 설비 등의 경우, 상기와 같은 방법으로 산출된 밸브 개방도에 따라서 부하 차단 후의 연료 유량 조절 밸브(V1) 및 연료 유량 조절 밸브(V3)의 개방도를 제어했다고 해도, 연료 노즐(N1)로부터 공급하는 연료가 부족하여, 예혼 파일럿 연공비가 연공비 기준에 도달하지 않을 가능성이 있다.
이에 대해, 본 실시형태에서는, 부하 차단 후에 충분한 양의 연료를 예혼 파일럿 계통(F1)에 공급하기 위한 연료 라인(L0)을, 연료 라인(L1)과는 독립하여 마련하는 구성으로 한다. 제어 장치(100)는 통상의 부하 운전시(예를 들면, 부하가 40% 내지 100%)에는 연료 유량 조절 밸브(V0)를 폐쇄로 하여, 연료 라인(L0)을 거친 연료 공급을 실행하지 않는다. 한편, 부하 차단이 발생하면, 연료 라인(L1)의 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방하는 제어에 더하여, 연료 라인(L0)의 연료 유량 조절 밸브(V0)를 개방한다.
그러면, 연료 라인(L1)에 비해 압력 손실이 적은 연료 라인(L0)을 거쳐서, 고밀도 연료가 상대적으로 높은 공급압을 유지한 채로 예혼 파일럿 계통(F1)에 공급된다. 이에 의해, 압력 공급 계통(17)의 연료 공급 압력이 낮은 설비여도, 예혼 파일럿 계통(F1)으로 공급해야 할 연료 공급량을 확보할 수 있어서, 실화를 회피할 수 있다.
제어 장치(100)는 예혼 파일럿 연공비와 메인 A 연공비의 관계가 도 4의 그래프(C1)와 같은 관계가 되는 연료 유량을 실현해야 하고, 부하 차단 후도 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도를 조정한다.
도 4에서는, 예혼 파일럿 연공비에 관한 지표와 메인 A 연공비에 관한 지표의 관계를 나타내는 그래프로서 예시했지만, 도 4의 그래프는 예혼 파일럿 계통(F1)의 화염 온도의 계산 값과 메인 A 계통(F3)의 화염 온도의 계산 값의 관계로 하여 마찬가지로 나타낼 수 있다.
다음에 제어 장치(100)에 의한 부하 차단시의 제어에 대해서 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 나타내는 블록도이다.
도시되는 바와 같이 제어 장치(100)는, 부하 차단 검지부(101)와, 연료 제어부(102)와, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)와, 타이머(104)와, 기억부(105)를 구비한다.
부하 차단 검지부(101)는 부하 차단을 검지한다. 예를 들어, 부하 차단 검지부(101)는 가스 터빈(10)의 운전 중에 부하를 분리하는 부하 차단 신호를 취득한다.
연료 제어부(102)는 연료 라인(L1)을 거쳐서 연료 노즐(N1 내지 N5)로부터 분사하는 연료의 공급량을 제어한다. 예를 들어, 연료 제어부(102)는 부하 차단 검지부(101)가 부하 차단을 검지하면, 가스 터빈(10)의 회전수가 소정의 문턱 값 이하가 되도록, 연료 노즐(N1 내지 N5)로부터 분사하는 연료의 공급량이 소정의 공급량 이하가 되도록 제어한다. 예를 들어, 연료 제어부(102)는 부하 차단이 생기면, 연료 유량 조절 밸브(V2, V4, V5)를 전폐쇄로 하고, 연료 유량 조절 밸브(V3)의 개방도를 통상의 부하 운전시보다 조이고, 연료 유량 조절 밸브(V1)를 소정의 시간, 전개방으로 하는 제어를 실행한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 연료 라인(L0)의 연료 유량 조절 밸브(V0)를 제어한다. 구체적으로는, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 통상의 부하 운전시에는 연료 유량 조절 밸브(V0)를 전폐쇄로 한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 부하 차단 검지부(101)가 부하 차단을 검지하면, 연료 유량 조절 밸브(V0)를 폐쇄 상태에서 개방 상태로 제어하고, 연소기(13)에 있어서의 연료 노즐(N1)로부터의 예혼 연료 가스의 연공비가, 실화가 발생을 회피할 수 있는 소정의 연공비(연공비 기준) 이상이 되도록 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도를 조절한다.
타이머(104)는 시간을 계측한다.
기억부(105)는 부하 차단 후의 연료 유량 조절 밸브(V0 내지 V5)의 개방도의 산출에 필요한 함수 등, 여러 가지의 정보를 기억한다.
제어 장치(100)는 가스 터빈(10) 및 증기 터빈(20)의 제어에 관한 다양한 기능을 구비하고 있지만, 본 실시형태에 관계없는 기능에 대한 설명은 생략한다.
도 6은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 예혼 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
타이머(104)는 부하 차단 후의 경과 시간을 계측하고, 연료 제어부(102), 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)에 출력한다. 연료 제어부(102)는 부하 차단 후의 목표 부하 등에 근거하여 CSO를 산출한다.
연료 제어부(102)는 예를 들면, 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량 조절 밸브(V1)의 밸브 개방도를 정한 함수(Fx102)를 갖고 있고, 타이머(104)로부터 취득한 부하 차단 후의 경과 시간과 함수(Fx102)에 근거하여, 연료 유량 조절 밸브(V1)의 개방도를 산출한다. 연료 제어부(102)는 산출한 연료 유량 조절 밸브(V1)의 개방도에 대응하는 밸브 개방도 지령 값을 출력한다. 함수(Fx102)는, 예를 들면, 부하 차단 후 0초 내지 1초 사이의 소정의 값(예를 들면, 0.5초)은 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방으로 하고, 그 후, 전폐쇄로 하는 것을 나타내는 개방도를 출력한다. 부하 차단 후, 소정 동안만 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방으로 하는 것은, 연소기(13)의 보염을 위해서는 예혼 파일럿 계통(F1)의 연료 노즐(N1)에 충분한 연료를 공급할 필요가 있으므로, 연료 유량 조절 밸브(V0)를 개방하여 필요한 연료 유량이 실현할 때까지의 지연을 보상하기 위함이다. 연료 제어부(102)는 부하 차단시에 연료 노즐(N1)로부터 공급되는 연료 공급량을 확보할 수 있도록 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방으로 한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 예를 들면, 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 공급량의 필요량의 변동을 나타내는 변화 지표를 산출하는 함수(Fx103)를 갖고 있고, 타이머(104)로부터 취득한 부하 차단 후의 경과 시간과 함수(Fx103)에 근거하여, 경과 시간에 따른 연료 유량의 변화 지표(α)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 연료 제어부(102)가 계산한 부하 차단 후에 필요한 전체 연료 유량을 나타내는 CSO에 예혼 파일럿 비율을 곱한 연료 유량 지령 값(β)을 산출한다.
여기서, 예혼 파일럿 비율이란, 부하 차단 후에 전체 연료 유량 중 어느 정도의 비율을, 예혼 파일럿 계통(F1)에 할당할지를 나타내는 값이다. 마찬가지로, 부하 차단 후에 전체 연료 유량 중 어느 정도의 비율을, 메인 A 계통(F3)에 할당할지를 나타내는 메인 비율이 정해져 있다. 이러한 값은, 도 4의 연공비 기준에 근거하여 정해져 있다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 연료 유량의 경시적인 변화를 나타내는 변화 지표(α)와 연료 유량 지령 값(β)을 곱하여, 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량 조절 밸브(V0)를 통해서 공급되는 연료 공급량에 대응하는 연료 유량 지령 값(γ)을 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 산출한 연료 유량 지령 값(γ)에 대응하는 밸브 개방도 지령 값을 출력한다.
연료 제어부(102)는 부하 차단 후의 경과 시간과 함수(Fx103)와 CSO와 메인 비율에 근거하여, 부하 차단 후의 메인 A 계통(F3)으로부터의 연료 공급량을 산출한다.
이와 같이 하여 산출된 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터의 연료 공급량 및 메인 A 계통(F3)으로부터의 연료 공급량을 실현했을 때의, 예혼 파일럿 연공비와 메인 A 연공비는 도 4의 연공비 기준을 만족하도록 설계되어 있다.
도 7은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
도 7의 플로우 차트를 이용하여 본 실시형태에 있어서의 부하 차단시의 예혼 파일럿 계통(F1)에 대한 연료 공급 제어의 흐름에 대해서 설명한다.
먼저, 통상의 부하 운전시에는, 연료 제어부(102)는 연료 유량 조절 밸브(V0), 연료 유량 조절 밸브(V2)(확산 파일럿)를 폐쇄로 하고, 연료 유량 조절 밸브(V1)(예혼 파일럿), V3(메인 A), V4(메인 B), V5(톱 햇)에 대해서는, CSO와 각 연료 계통으로의 연료의 배분비에 근거하여 소망한 개방도로 제어하고 있다(예를 들면, 도 3의 T0보다 전의 시각). 여기서, 발전 플랜트(1)에 부하 차단이 생겼다고 한다. 그러면, 부하 차단 검지부(101)가 부하 차단 신호를 취득하고, 부하 차단을 검지한다(단계(S11)). 부하 차단 검지부(101)는 연료 제어부(102) 및 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)에 부하 차단의 발생을 통지하고, 부하 차단시의 연료 공급 제어를 실행하도록 지시를 실행한다. 그러면, 연료 제어부(102)는 연료 유량 조절 밸브(V1)의 부하 차단 후의 초기 개방도를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 부하 차단 후의 초기 개방도를 산출한다(단계(S12)). 예를 들어, 연료 제어부(102)는 연료 유량 조절 밸브(V1)의 개방도를 100%로 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도를, 도 6에서 설명한 바와 같이 CSO와, 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 배분비와, 함수(Fx102)와 경과 시간에 근거하여 산출한다.
다음에, 연료 제어부(102)는 단계(S12)에서 산출한 밸브 개방도 지령 값(초기 개방도)을 연료 유량 조절 밸브(V1)에 출력한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 산출한 밸브 개방도 지령 값(초기 개방도)을 연료 유량 조절 밸브(V0)에 출력한다(단계(S13)). 이에 의해, 연료 유량 조절 밸브(V0)를 통해서 소망의 유량의 상대적으로 고밀도 연료가 공급되게 된다. 연료 유량 조절 밸브(V0)가 전폐쇄로부터 소정의 개방도로 개방되고, 연료가 공급될 때까지 지연이 생기지만, 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전개방으로 함으로써, 그 사이의 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 연료 공급을 보충한다. 이러한 제어에 의해, 예혼 파일럿 계통(F1)의 실화를 막을 수 있다.
예혼 파일럿 계통(F1) 이외의 연료 계통에 대해서, 연료 제어부(102)는 연료 유량 조절 밸브(V3)를, CSO에 메인 A 계통(F3)으로의 배분비를 곱한 값에 근거하는 개방도로 개방되고, 연료 유량 조절 밸브(V2, V4, V5)의 개방도를 0%로 제어한다.
그 후, 연료 제어부(102)는 타이머(104)가 계측하는 시간에 근거하여 부하 차단으로부터 소정의 시간(예를 들면, 0.5초)가 경과하는 것을 기다리고(단계(S14)), 연료 유량 조절 밸브(V1)를 전폐쇄로 한다(단계(S15)).
한편, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 타이머(104)가 계측하는 부하 차단 후의 경과 시간에 따라서, 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터 분사되는 연료의 연공비가, 실화가 발생을 회피할 수 있는 연공비 기준 이상이 되도록 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도를 제어한다(단계(S16)). 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도의 산출 방법은, 도 6에서 설명한 대로이다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)는 부하 차단 후, 예를 들면, 소정의 시간이 경과할 때까지, 단계(S16)의 제어를 계속한다.
마찬가지로 연료 제어부(102)는, 메인 A 계통(F3)으로부터 분사되는 연료의 연공비와 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터 분사되는 연료의 연공비의 관계가, 실화의 발생을 회피할 수 있는 관계가 되도록 연료 유량 조절 밸브(V3)의 개방도를 조절한다. 연료 제어부(102)는 부하 차단 후, 예를 들면, 소정의 시간이 경과할 때까지, 연료 유량 조절 밸브(V3)의 개방도 제어를 계속한다.
도 8은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 연료 조절 밸브의 개방도 제어의 일례를 나타내는 제 1 도면이다. 도 8에 상기의 단계(S12 및 S13), 단계(S16)의 처리에 의한 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도의 추이를 나타낸다. 시각(T0)에 부하 차단이 발생하면, 연료 공급량의 급속한 저하에 의한 실화를 막기 위해, 연료 유량 조절 밸브(V0)의 개방도가 도 6에서 설명한 바와 같이 제어된다. 연료 유량 조절 밸브(V0)에서는 밀도의 높은 연료가, 압력 손실이 적은 상태로 공급되기 때문에, 연료 유량 조절 밸브(V1)를 거쳐서 가열 후의 연료를 공급하는 것보다 많은 연료를 공급할 수 있다. 부하 차단 후, 가능한 한 빠른 타이밍에서 연료 노즐(N1)에 연료가 공급될 필요가 있기 때문에, 도 1을 이용하여 설명한 바와 같이 연료 유량 조절 밸브(V0)는 예혼 파일럿용 매니폴드(PP)에 가까운 위치에 마련되는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 연료 조절 밸브의 개방도 제어의 일례를 나타내는 제 2 도면이다. 도 9에 상기의 단계(S12 내지 S15)의 처리에 의한 연료 유량 조절 밸브(V1)의 개방도의 추이를 나타낸다. 상기대로, 연료 유량 조절 밸브(V0)를 거친 연료 공급이 안정할 때까지의 동안, 연료 유량 조절 밸브(V1)는 전개방으로 되고, 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터 공급되는 연료 유량을 보충한다.
도 10은 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 제어의 효과를 설명하는 도면이다.
도 10에 본 실시형태의 제어의 적용 전후에 있어서의 예혼 파일럿 계통(F1)으로부터 공급되는 연료 유량의 변화를 나타낸다.
도 10의 그래프의 종축은 연료 유량, 횡축은 시간을 나타낸다. 그래프(PP1)는 본 실시형태의 연료 라인(L0)을 거친 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 연료 공급을 추가했을 경우의 연료 유량을 나타낸다. 그래프(PP2)는 연료 라인(L0)을 거친 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 연료 공급을 실행하지 않는 종래의 제어에 의한 연료 유량을 나타낸다. 도 10이 도시하는 바와 같이, 시각(T0)에 부하 차단이 발생한 후, 본 실시형태에 따른 그래프(PP1)가 나타내는 연료 유량이, 종래의 제어에 의한 그래프(PP2)가 나타내는 연료 유량을 상회하는 것을 알 수 있다.
본 실시형태의 연료 라인(L0)에 의하면, (1) 연료 가열 전의 낮은 온도의 연료를, (2) 압력 손실을 적게 하여 예혼 파일럿 계통(F1)으로 공급할 수 있다. 즉, 연료 라인(L0)에 의해, (1) 밀도의 높은 연료를 (2) 높은 공급압인 채로 투입할 수 있다. 그 때문에, 연료 라인(L0)을 거치면, 연료 라인(L1) 이상으로 연료를 공급할 수 있다. 따라서, 본 실시형태의 제어 방법에 의하면, 부하 차단 직후에 연료 라인(L0)으로부터의 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 연료 공급을 추가함으로써, 부하 차단 후의 연료 유량의 감소를 방지하고, 필요한 연료를 확보할 수 있다. 또한, 불씨가 되는 예혼 파일럿 계통(F1)의 화염을 안정시켜서, 실화를 막을 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 압력 공급 계통(17)의 연료 공급 압력이 낮은 경우에서도, 부하 차단시의 실화를 억제하고, 부하 차단 후의 운전을 성공시킬 수 있다.
<제 2 실시형태>
이하, 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 부하 차단시의 제어 방법에 대해서 도 11 및 도 12를 참조하여 설명한다.
도 11은 본 발명에 따른 제 2 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 도시하는 블록도이다.
본 발명의 제 2 실시형태에 따른 구성 중, 제 1 실시형태에 따른 발전 플랜트(1)의 구성과 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 각각의 설명을 생략한다. 제 2 실시형태에 따른 제어 장치(100A)는 제 1 실시형태의 구성에 더하여 보정 계수 산출부(106)를 구비하고 있다. 제어 장치(100A)는 예혼 바이패스 밸브 제어부(103)를 대신하여 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)를 구비한다.
보정 계수 산출부(106)는 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)가 산출하는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 대기 온도, 대기 압력, 상대 습도 등의 가스 터빈이 흡입하는 공기 상태를 나타내는 환경 조건에 따라 보정하기 위한 보정 계수를 산출한다. 보정 계수 산출부(106)는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 연료 칼로리, 연료 밀도 등의 연료의 성질을 나타내는 연료 조건에 따라 보정한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 제 1 실시형태의 방법으로 산출하는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도에 보정 계수를 곱하여, 보정 후의 밸브 개방도를 산출한다. 보정 계수 산출부(106)는 환경 조건이나 연료 조건에 따른 보정 계수를 정한 테이블(예를 들면, 후술하는 Fx1061 내지 Fx1064)을 갖고 있다.
도 12는 본 발명에 따른 제 1 실시형태에 있어서의 예혼 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 환경 조건 중 특히 영향이 큰 대기 온도에 관한 보정 계수의 산출에 대해서 설명을 실행한다. 대기 온도에 의해서 압축기(11)에 유입하는 공기의 질량 유량은 변화한다. 예를 들어, 대기 온도가 상승하면 공기의 밀도가 저하하고, 압축기(11)에 유입하는 공기의 질량 유량이 감소한다. 공기의 질량 유량이 감소하면 동일한 체적의 공기가 유입했다고 해도, 연소기(13)에 공급되는 공기의 양은 저하하고, 연공비, 화염 온도에 영향이 생긴다. 한편, 대기 온도가 저하하면, 공기의 밀도가 높아지고, 압축기(11)가 흡입하는 공기의 질량 유량이 증가한다. 공기의 질량 유량이 증가하면 연공비(Fuel/Air)가 저하하고, 화염 온도가 낮아진다. 그래서, 본 실시형태에서는, 이를 보상하기 위해 대기 온도에 따라 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 보정하여, 적절한 연공비가 실현될 수 있도록 한다.
보정 계수 산출부(106)는 예를 들면, 압축기(11)의 입구측에 마련된 온도 센서(도시되지 않음)로부터 공기 입구 계통(18) 부근의 대기 온도를 취득한다. 보정 계수 산출부(106)는 보정 계수 테이블(Fx1061)로부터, 취득한 대기 온도에 대응하는 밸브 개방도의 보정 계수(K1)를 산출한다. 보정 계수 테이블(Fx1061)의 횡축은 대기 온도, 종축은 밸브 개방도의 보정 계수이다. 대기 온도가 높아지면 압축기(11)로 유입하는 공기의 밀도가 저하하기 때문에, 그에 따라서 연료 유량도 저하시킬 필요가 있다. 따라서, 도시하는 바와 같이 보정 계수 테이블(Fx1061)에는, 대기 온도가 높을수록, 보정 계수(K1)의 값이 작은 값이 되도록 설정되어 있다. 보정 계수 산출부(106)는 대기 온도에 대응하는 보정 계수(K1)를 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)로 출력한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 부하 차단 후의 경과 시간을 타이머(104)로부터 취득하여, 함수(Fx103)를 이용하여 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량의 경시적인 변화 지표(α)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 변화 지표(α)에 보정 계수(K1)를 곱하여 변화 지표(α1)를 산출한다.
마찬가지로 하여 보정 계수 산출부(106)는 대기 압력, 연료 밀도, 연료 칼로리에 대응한 보정 계수를 산출해도 좋다. 예를 들어, 대기 압력의 경우, 보정 계수 테이블(Fx1062)에 도시되는 바와 같이 보정 계수(종축)는, 대기 압력(횡축)과 정의 상관을 갖도록 설정된다. 보정 계수 산출부(106)는 보정 계수 테이블(Fx1062)로부터, 대기 압력에 대응하는 밸브 개방도의 보정 계수(K2)를 산출한다. 보정 계수 산출부(106)는 보정 계수(K2)를 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)로 출력한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 변화 지표(α1)에 보정 계수(K2)를 곱하여 변화 지표(α2)를 산출한다.
연료 칼로리에 대해서는, 보정 계수 테이블(Fx1063)에 도시되는 바와 같이, 보정 계수(종축)는 연료 칼로리(횡축)와 부의 상관을 갖도록 설정된다. 보정 계수 산출부(106)는 보정 계수 테이블(Fx1063)로부터, 연료 칼로리에 대응하는 밸브 개방도의 보정 계수(K3)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 변화 지표(α2)에 보정 계수(K3)를 곱하여 변화 지표(α3)를 산출한다.
연료 밀도에 대해서는, 보정 계수 테이블(Fx1064)에 나타내는 바와 같이, 보정 계수(종축)는 연료 밀도(횡축)와 부의 상관을 갖도록 설정된다. 보정 계수 산출부(106)는 보정 계수 테이블(Fx1064)로부터, 연료 밀도에 대응하는 밸브 개방도의 보정 계수(K4)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 변화 지표(α3)에 보정 계수(K4)를 곱하여 변화 지표(α4)를 산출한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 변화 지표(α4)와 연료 유량 지령 값(β)을 곱하여, 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량 지령 값(γ′)을 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 산출한 연료 유량 지령 값(γ′)에 대응하는 연료 유량 조절 밸브(V0)에 대한 밸브 개방도 지령 값을 출력한다.
도 12에서는 상기의 4개의 파라미터에 근거하여 연료 유량 조절 밸브(V0)에 대한 보정 계수를 산출하는 경우를 예로 설명을 실행하였지만 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 보정 계수 산출부(106)는, 게다가 대기 습도에 따른 보정 계수를 산출해도 좋다. 상기의 모든 파라미터에 대해서 보정 계수를 산출하는 실시형태에 한정되지 않고, 보정 계수 산출부(106)는 대기 온도, 대기 압력, 대기 습도, 연료 밀도, 연료 칼로리 등 중 하나 또는 복수의 임의의 파라미터에 대한 보정 계수를 산출하고, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103A)는 이들의 보정 계수를 변화 지표(α)에 곱하여 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도 지령 값을 산출하도록 구성되어 있어도 좋다. 연료 제어부(102)는 보정 계수 산출부(106)가 산출한 보정 계수를 곱하여, 메인 A 계통(F3)의 연료 유량 조절 밸브(V3)의 밸브 개방도를 산출해도 좋다.
다음에 제 2 실시형태에 있어서의 부하 차단시의 예혼 파일럿 계통(F1)에 대한 연료 공급 제어의 흐름에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명을 실행한다. 본 실시형태에서는, 단계(S12), 단계(S16)의 처리로, 도 12를 이용하여 설명한 대기 온도 등에 따른 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도 지령 값의 보정을 실행한다. 전체의 처리의 흐름이나 다른 단계에 있어서의 처리에 대해서는 제 1 실시형태와 마찬가지이다.
본 실시형태에 의하면, 대기 온도, 대기 압력, 연료 칼로리 등에 따른 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 산출할 수 있다. 이에 의해, 부하 차단시의 여러 가지 환경 조건이나 연료 조건에 적절히 대응하여, 보다 확실히 실화를 막을 수 있다.
<제 3 실시형태>
이하, 본 발명의 제 3 실시형태에 의한 가스 터빈 연소 제어 장치를 도 13 내지 도 15를 참조하여 설명한다. 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태 중 어느 것과도 조합되는 것이 가능하지만, 제 1 실시형태와 조합된 경우를 예로 설명을 실행한다.
도 13은 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 제어 장치의 일례를 도시하는 블록도이다. 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 구성 중, 제 1 실시형태, 제 2 실시형태에 따른 발전 플랜트(1)의 구성과 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고, 각각의 설명을 생략한다. 제 3 실시형태에 따른 제어 장치(100B)는 제 1 실시형태의 구성에 더하여 학습부(107)를 구비하고 있다. 제어 장치(100B)는 예혼 바이패스 밸브 제어부(103) 대신에 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)를 구비한다.
학습부(107)는 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)가 산출하는 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 가스 터빈(10)의 실제의 동작에 맞춰서 조정하는 기능을 갖고 있다. 예를 들어, 학습부(107)는 부하 차단이 생길 때마다 실제의 예혼 파일럿 연공비 및 메인 A 연공비의 관계와, 도 4에서 예시한 연공비 기준의 편차에 근거하여, 조정 계수(k(t))를 학습한다(학습 기능(107b)). 학습부(107)는 다음에 부하 차단이 발생했을 때에 학습한 조정 계수(k(t))를 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)에 출력한다(조정 기능(107a)).
예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 제 1 실시형태의 방법으로 산출하는 밸브 개방도에 조정 계수(k(t))를 곱하여, 조정 후의 밸브 개방도를 산출한다.
도 14는 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 예혼 파일럿 계통으로 공급하는 연료의 제어 방법을 설명하는 도면이다.
(학습 기능)
학습부(107)의 학습 기능(107b)에 대해 설명한다. 학습부(107)는 부하 차단이 생길 때마다, 예혼 파일럿 연공비와, 메인 A의 연공비를 산출한다. 예를 들어, 학습부(107)는 연료 노즐(N1)의 상류측의 압력 센서와 하류측의 압력 센서의 계측 값으로부터 연료 노즐(N1)로의 연료 유량을 산출한다. 예를 들어, 학습부(107)는 IGV(15)의 개방도, 대기 온도, 대기압 등에 근거하여, 연료 노즐(N1)로의 공기 유량을 산출한다. 학습부(107)는 연료 노즐(N1)로의 연료 유량을 연료 노즐(N1)로의 공기 유량으로 나눠서 연료 노즐(N1)에 대응하는 연공비(예혼 파일럿 연공비)를 산출한다.
마찬가지로 하여, 학습부(107)는 예를 들면, 연료 노즐(N3)의 상류측과 하류측의 압력 센서의 계측 값으로부터 연료 노즐(N3)로의 연료 유량을 산출하고, IGV(15)의 개방도 등에 근거하여, 연료 노즐(N3)로의 공기 유량을 산출한다. 학습부(107)는 연료 노즐(N3)로의 연료 유량을 연료 노즐(N3)로의 공기 유량으로 나눠서 연료 노즐(N3)에 대응하는 연공비(메인 A 연공비)를 산출한다. 학습부(107)는 실제의 메인 A 연공비와 예혼 파일럿 연공비의 관계를 기억부(105)에 기록한다(도 14의 그래프(C3)).
그리고, 학습부(107)는 미리 준비되어 있는 연공비 기준(Cri)과 그래프(C3)를 비교하고, 예혼 파일럿 연공비가 연공비 기준(Cri)에 도달하지 않는 경우, 그 편차를 산출한다. 학습부(107)는 부하 차단 후의 경과 시간마다 편차(ΔC)를 산출하고, 경과 시간과 대응하게 하여 편차(ΔC)를 기억부(105)에 기록한다.
학습부(107)는 예를 들면, 이하의 식 (1)에 의해서 각 시각에 있어서의 조정 계수를 학습한다.
k(t)new=k(t)now＋K×(실제의 예혼 파일럿 연공비(t)-목표 예혼 파일럿 연공비(t)) …(1)
여기서, t는 부하 차단으로부터의 경과 시간, k(t)new는 학습 후의 경과 시간(t)에 있어서의 새로운 조정 계수, k(t)now는 경과 시간 t에 있어서의 학습 전의 최신의 조정 계수, K는 학습의 효력을 정하는 소정의 정수, 실제의 예혼 파일럿 연공비(t)는 시간 t에 있어서의 상기의 순서로 산출한 예혼 파일럿 연공비, 목표 예혼 파일럿 연공비(t)는, 실제의 예혼 파일럿 연공비(t)와 실제의 메인 A 연공비(t)에 대응하는 연공비 기준(Cri)의 예혼 파일럿 연공비의 값(실제의 메인 A 연공비(t)와 동일한 X축 방향의 값을 갖는 위치에서의 그래프(Cri)의 Y축의 값)이다.
이와 같이 하여, 조정 계수(k(t))를 학습하는 것에 의해, 연공비 기준에 도달하는 예혼 파일럿 연공비를 유지하기 위한 조정 계수를 얻을 수 있다. 부하 차단이 생기면, 학습부(107)는 k(t)의 값을 갱신한다.
(조정 기능)
학습부(107)의 조정 기능(107a)에 대해 설명한다. 학습부(107)는 다음에 부하 차단이 생기면, 기억부(105)를 참조하고, 타이머(104)가 계측한 경과 시간에 근거하여, 학습의 결과로 얻어진 최신의 조정 계수(k(t))를 판독하여 취득한다. 학습부(107)는 취득한 조정 계수(k(t))를 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)에 출력한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 부하 차단 후의 경과 시간을 취득하여, 함수(Fx103)를 이용하여 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량의 변화 지표(α)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 변화 지표(α)에 경과 시간마다의 조정 계수(k(t))를 곱하여 변화 지표(α′′)를 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 변화 지표(α′′)와 연료 유량 지령 값(β)을 곱하여, 부하 차단 후의 경과 시간에 따른 연료 유량 지령 값(γ′′)을 산출한다. 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 산출한 연료 유량 지령 값(γ′′)에 대응하는 연료 유량 조절 밸브(V0)에 대한 밸브 개방도 지령 값을 출력한다.
예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)는 게다가 제 2 실시형태의 보정 계수 산출부(106)가 산출한 대기 온도, 대기 압력, 대기 습도, 연료 밀도, 연료 칼로리 등에 따른 보정 계수를 곱하여, 연료 유량 조절 밸브(V0)에 대한 밸브 개방도 지령 값을 환경 조건이나 연료 조건에 맞춰서 보정할 수 있다.
다음에 제 3 실시형태에 있어서의 부하 차단시의 예혼 파일럿 계통(F1)에 대한 연료 공급 제어의 흐름에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명을 실행한다. 본 실시형태에서는, 단계(S12), 단계(S16)의 처리로, 도 14를 이용하여 설명한 조정 계수에 의한 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도 지령 값의 보정을 실행한다. 전체의 처리의 흐름이나 다른 단계에 있어서의 처리에 대해서는 제 1 실시형태와 마찬가지이다. 다음에 학습 기능(107b)의 처리의 흐름에 대해서 설명한다.
도 15는 본 발명에 따른 제 3 실시형태에 있어서의 밸브 개방도 조정 계수의 학습 처리의 일례를 나타내는 플로우 차트이다.
먼저, 발전 플랜트(1)에 부하 차단이 생겼다고 하자. 그러면, 부하 차단 검지부(101)가 부하 차단을 검지한다(단계(S21)). 그러면, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103B)가 도 6에서 설명한 연료 유량 조절 밸브(V0)의 제어를 개시한다. 그러면, 학습부(107)가 예혼 파일럿 연공비, 메인 A 연공비를 소정의 시간마다 산출하고, 기억부(105)에 기록한다(단계(S22)). 단계(S22)의 처리는, 단계(S12), 단계(S16)의 처리와 병행하여 실행된다. 이 이후의 처리는 단계(S12), 단계(S16)의 처리와 병행하여, 또는 부하 차단시의 운전 후에 실행된다.
다음에 학습부(107)는, 기억부(105)에 기록된 연공비 기준이 나타내는 예혼 파일럿 비의 목표 값과, 단계(S22)에서 기록한 부하 차단 후의 경과 시간마다의 예혼 파일럿 비의 편차(ΔC)를 산출한다(단계(S23)). 다음에 학습부(107)는, 상기의 식 (1)에 의해서, 조정 계수(k(t))를 갱신한다(단계(S24)).
식 (1)에 대해서, 실제의 예혼 파일럿 연공비와 목표 예혼 파일럿 연공비의 편차(ΔC)는, 실제의 예혼 파일럿 화염 온도의 계산 값과 목표 예혼 파일럿 화염 온도의 계산 값의 편차여도 좋다. 또는, 실제의 예혼 파일럿 연공비 및 실제의 차실(12)의 온도에 근거하는 값(예를 들면, 예혼 파일럿 연공비와 차실(12)의 온도를 입력 값으로 하는 함수의 출력 값)과 그 목표 값의 편차여도 좋다.
본 실시형태에 의하면, 부하 차단을 실시할 때마다, 보다 최적인 연료 유량 조절 밸브(V0)의 밸브 개방도를 실현하기 위한 조정 계수를 학습할 수 있고, 실화의 가능성을 저감할 수 있다. 예를 들어, 발전 플랜트(1)의 경년변화나, 운전 환경 및 부하 조건 등의 플랜트의 특성을 반영한 조정 계수를 학습하는 것에 의해, 실화를 회피하면서, 부하 차단 후의 운전을 보다 적절히 제어할 수 있다.
상기의 제 1 실시형태 내지 제 3 실시형태에서는, 연료 라인(L0) 및 연료 라인(L1)을 통한 예혼 파일럿 계통(F1)으로의 연료의 공급을 부하 차단시에 실행하는 경우를 예로 들었지만, 각 실시형태의 적용처는 부하 차단에 한정되지 않는다. 예를 들어, 급속히 부하를 저하시키는 운용에서, 연료의 공급량을 저하시키는 제어와 조합시켜서 이용할 수 있다. 급속히 부하를 저하시킨다는 것은, 예를 들면, 가스 터빈(10)의 부하 저하 속도가 100%매분보다 고속의 경우이다.
도 16은 본 발명의 각 실시형태에 있어서의 제어 장치의 하드웨어 구성의 일례를 도시하는 도면이다.
컴퓨터(900)는 CPU(901), 주 기억 장치(902), 보조 기억 장치(903), 입출력 인터페이스(904), 통신 인터페이스(905)를 구비하는 예를 들면 PC(Personal Computer)나 서버 단말기 장치이다. 상술의 제어 장치(100, 100A, 100B)는 컴퓨터(900)에 실장된다. 그리고, 상술한 각 처리부의 동작은, 프로그램의 형식으로 보조 기억 장치(903)에 기억되어 있다. CPU(901)는 프로그램을 보조 기억 장치(903)로부터 판독하여 주 기억 장치(902)로 전개하고, 해당 프로그램을 따라서 상기 처리를 실행한다. CPU(901)는 프로그램에 따라서, 기억부(105)에 대응하는 기억 영역을 주 기억 장치(902)에 확보한다. CPU(901)는 프로그램에 따라서, 처리 중의 데이터를 기억하는 기억 영역을 보조 기억 장치(903)에 확보한다.
적어도 1개의 실시형태에 있어서, 보조 기억 장치(903)는 일시적이 아닌 유형(有形)의 매체의 일례이다. 일시적이 아닌 유형의 매체의 다른 예로서는, 입출력 인터페이스(904)를 거쳐서 접속되는 자기디스크, 광자기디스크, CD-ROM, DVD-ROM, 반도체 메모리 등을 예로 들 수 있다. 본 프로그램이 통신 회선에 의해서 컴퓨터(900)에 전달되는 경우, 전달을 받은 컴퓨터(900)가 해당 프로그램을 주 기억 장치(902)에 전개하고, 상기 처리를 실행해도 좋다. 해당 프로그램은 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 좋다. 게다가, 해당 프로그램은 전술한 기능을 보조 기억 장치(903)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합으로 실현하는 것, 소위 차분(差分) 파일(차분 프로그램)이어도 좋다.
상기의 부하 차단 검지부(101)와, 연료 제어부(102)와, 예혼 바이패스 밸브 제어부(103, 103A, 103B)와, 타이머(104)와, 기억부(105)와, 보정 계수 산출부(106)와, 학습부(107)의 모두 또는 일부는 마이크로컴퓨터, LSI(Large Scale Integration), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), PLD(Programmable Logic Device), FPGA(Field-Programmable Gate Array) 등의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 좋다.
그 외, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상기한 실시형태에 있어서의 구성요소를 주지의 구성요소로 치환하는 것은 적절하게 가능하다. 본 발명의 기술 범위는 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 변경을 가하는 것이 가능하다.
제 1 노즐은 연료 노즐(N1)의 일례, 제 2 노즐은 연료 노즐(N3)의 일례, 연료 라인(L1)은 연료 공급 유로의 일례, 연료 라인(L0)은 바이패스 유로의 일례, 연료 유량 조절 밸브(V0)는 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 일례, 연료 유량 조절 밸브(V1)는 제 1 연료 유량 조절 밸브의 일례, 연공비 기준은 실화가 생기는 상기 제 1 노즐의 연공비 및 상기 제 2 노즐의 연공비의 관계를 나타내는 정보의 일례이다. 라인(L3)은 드레인의 배출 유로의 일례이다. 연료 공급 시스템은 제어 장치(100), 연료 라인(L0), 연료 라인(L1), 연료 계통(F1 내지 F5)을 포함하여 구성된다.
상기한 연료 공급 시스템, 가스 터빈, 발전 플랜트, 제어 방법 및 프로그램에 의하면, 가스 터빈의 부하를 급속히 저하시킬 때에 연료 공급량을 저하시키는 경우에서도, 필요한 연료 공급량을 확보하여, 실화를 막을 수 있다.
1 : 가스 터빈 컴바인드 사이클 발전 플랜트
100, 100A, 100B : 제어 장치 101 : 부하 차단 검지부
102 : 연료 제어부
103, 103A, 103B : 예혼 바이패스 밸브 제어부
104 : 타이머 105 : 기억부
106 : 보정 계수 산출부 107 : 학습부
10 : 가스 터빈 11 : 압축기
12 : 차실 13 : 연소기
14 : 터빈 15 : IGV
16 : 로터 17 : 압력 공급 계통
18 : 공기 입구 계통 20 : 증기 터빈
21 : 배열 회수 보일러 22 : 터빈
23 : 연료 가열 장치 40 : 발전기
P3 : 연료 탱크 L0, L1 : 연료 라인
L3 : 라인 V6 : 차단 밸브
P0 : 드레인 배출구 P1 : 드레인 수입구
P2 : 차단 밸브 출구 V7 : 압력 조절 밸브
V8 : 압력 조절 밸브 V9 : 안전밸브
V10 : 안전밸브 FL0, FL1 : 필터
F1 : 예혼 파일럿 계통 F2 : 확산 파일럿 계통
F3 : 메인 A 계통 F4 : 메인 B 계통
F5 : 톱 햇 계통 PP : 예혼 파일럿용 매니폴드
DP : 확산 파일럿용 매니폴드 MA : 메인 A용 매니폴드
MB : 메인 B용 매니폴드 THA : 톱 햇용 매니폴드
V0, V1, V2, V3, V4, V5 : 연료 유량 조절 밸브
N1, N2, N3, N4, N5 : 연료 노즐 900 : 컴퓨터
901 : CPU 902 : 주 기억 장치
903 : 보조 기억 장치 904 : 입출력 인터페이스
905 : 통신 인터페이스

Claims (19)

  1. 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 상기 연료를, 불씨가 되는 화염을 공급하는 파일럿 계통의 제 1 노즐 및 다른 연료 계통의 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와,
    상기 파일럿 계통에 접속하고, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와,
    상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브와,
    상기 바이패스 유로와 상기 연료 공급 유로를 접속하는 드레인의 배출 유로를 구비하고,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 바이패스 유로에 있어서의 상기 배출 유로의 접속 위치와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이에 마련되는
    연료 공급 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로를 거쳐서 상기 제 1 노즐에 공급되는 연료의 밀도가, 상기 연료 공급 유로를 거쳐서 상기 제 1 노즐에 공급되는 연료의 밀도보다 높은
    연료 공급 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 유로의 압력 손실이 상기 연료 공급 유로의 압력 손실보다 적은
    연료 공급 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 배출 유로의 접속 위치보다 상기 매니폴드에 가까운 위치에 마련되는
    연료 공급 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이의 배관 거리를 제 1 거리, 상기 연료 공급 유로에 마련되어 상기 제 1 노즐로 공급되는 연료의 유량을 조절하는 제 1 연료 유량 조절 밸브와 상기 매니폴드 사이의 배관 거리를 제 2 거리로 하면,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가, 상기 제 1 거리가 상기 제 2 거리 이하가 되는 위치에 마련되는
    연료 공급 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 조절하는 제어 장치를 더 구비하는
    연료 공급 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연료 공급 유로에는, 상기 제 1 노즐로 공급되는 연료 유량을 조절하는 제 1 연료 유량 조절 밸브가 마련되고,
    상기 제어 장치는 상기 가스 터빈의 부하 저하시에 상기 제 1 연료 유량 조절 밸브 및 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를, 상기 부하 저하 전보다 큰 개방도로 개방하는
    연료 공급 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 부하 저하시에 상기 제 1 연료 유량 조절 밸브를 소정의 시간만큼 전개방으로 하고, 상기 부하 저하 전에는 폐쇄 상태의 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 상기 부하 저하시에 소정의 개방도로 개방하는 제어를 실행하는
    연료 공급 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 부하 저하 후의 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를, 상기 부하 저하 후의 경과 시간에 따라 정해진 연료 유량의 변화 지표에 근거하여 제어하는
    연료 공급 시스템.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 부하 저하시의 상기 제 1 노즐의 연공비 및 상기 제 2 노즐의 연공비와, 실화가 생기는 상기 제 1 노즐의 연공비 및 상기 제 2 노즐의 연공비의 관계를 나타내는 정보에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 조정하는 계수를 학습하는
    연료 공급 시스템.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 가스 터빈이 흡입하는 공기 상태를 나타내는 환경 조건에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 보정하는
    연료 공급 시스템.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는 상기 연료의 성질을 나타내는 연료 조건에 근거하여, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브의 개방도를 보정하는
    연료 공급 시스템.
  13. 가스 터빈의 통상의 부하 운전시에 연료를 제 1 노즐 및 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와,
    상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와,
    상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브와,
    상기 바이패스 유로와 상기 연료 공급 유로를 접속하는 드레인의 배출 유로를 구비하고,
    상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 바이패스 유로에 있어서의 상기 배출 유로의 접속 위치와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이에 마련되고, 상기 통상의 부하 운전시는 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 폐쇄로 되고, 상기 통상의 부하 운전시보다 부하를 저하시킬 때에 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 개방으로 되는
    연료 공급 시스템.
  14. 압축기와,
    연소기와,
    터빈과,
    제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 연료 공급 시스템을 구비한
    가스 터빈.
  15. 제 14 항에 기재된 가스 터빈과,
    증기 터빈과,
    발전기를 구비한
    발전 플랜트.
  16. 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 연료를, 불씨가 되는 화염을 공급하는 파일럿 계통의 제 1 노즐 및 다른 연료 계통의 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 파일럿 계통에 접속하고, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브와, 상기 바이패스 유로와 상기 연료 공급 유로를 접속하는 드레인의 배출 유로를 구비하고, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 바이패스 유로에 있어서의 상기 배출 유로의 접속 위치와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이에 마련되는 연료 공급 시스템에 있어서,
    상기 가스 터빈의 부하 저하시에, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 폐쇄로부터 개방으로 제어하는
    제어 방법.
  17. 가스 터빈의 연료를 가열하는 연료 가열 장치를 구비하고, 상기 연료 가열 장치에 의해서 가열된 연료를, 불씨가 되는 화염을 공급하는 파일럿 계통의 제 1 노즐 및 다른 연료 계통의 제 2 노즐에 공급하는 연료 공급 유로와, 상기 파일럿 계통에 접속하고, 상기 연료 공급 유로를 거치지 않고 상기 제 1 노즐에 상기 연료를 공급하는 바이패스 유로와, 상기 바이패스 유로를 흐르는 상기 연료의 유량을 조절하는 바이패스 연료 유량 조절 밸브와, 상기 바이패스 유로와 상기 연료 공급 유로를 접속하는 드레인의 배출 유로를 구비하고, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브가 상기 바이패스 유로에 있어서의 상기 배출 유로의 접속 위치와 상기 제 1 노즐이 접속된 매니폴드 사이에 마련되는 연료 공급 시스템의 제어 장치의 컴퓨터를,
    상기 가스 터빈의 부하 저하시에, 상기 바이패스 연료 유량 조절 밸브를 폐쇄로부터 개방으로 제어하는 수단으로서 기능시키기 위한
    기억 장치에 기록된 컴퓨터 프로그램.
  18. 삭제
  19. 삭제
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