KR20180110063A - 가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법 - Google Patents

가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법 Download PDF

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요시후미 이와사키
신이치 요시오카
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도모히데 아키야마
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Abstract

응답성이 높고 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스 온도의 추정치를 산출한다. 제어 장치는 가스 터빈을 제어하는 제어 장치이다. 제어 장치는 연료의 공급량, 압축 공기의 압력, 및 발전기의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치(I1)를 취득하는 검출치 취득부(52)와, 배기 가스 온도 검출치(O1)를 취득하는 배기 가스 온도 취득부(54)와, 검출치(I1)에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치(I2)를 산출하는 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)와, 연소 가스 온도 추정치(I2)와 배기 가스 온도 검출치(O1)의 비율에 근거해서, 보정항(X4)을 산출하는 보정항 취득부(64)와, 연소 가스 온도 추정치(I2)를 보정항(X4)으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치(I3)를 산출하는 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)와, 보정 연소 가스 온도 추정치(I3)에 근거해서, 가스 터빈을 제어하는 가스 터빈 제어부(58)를 갖는다.

Description

가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법
본 발명은 가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법에 관한 것이다.
가스 터빈은 압축기와, 연소기와, 터빈에 의해 구성되어 있다. 그리고, 공기 도입구로부터 취입된 공기가 압축기에 의해 압축됨으로써 고온 고압의 압축 공기로 되고, 연소기에서, 이 압축 공기에 대해서 연료를 공급해서 연소시킴으로써 고온 고압의 연소 가스(작동 유체)를 얻어, 이 연소 가스에 의해 터빈을 구동하고, 이 터빈에 연결된 발전기를 구동한다. 터빈을 구동시킨 연소 가스는 터빈의 배기측으로부터 배기 가스로서 배출된다.
이러한 가스 터빈을 제어하는 제어 장치는 연료의 공급량 등을 조정해서, 터빈에 유입하는 연소 가스의 온도가, 미리 설정된 상한 온도를 넘지 않도록, 가스 터빈의 운전을 제어하는 온도 조절 제어를 실행하고 있다. 연소 가스는 고온 고압이기 때문에, 그 온도를 직접 측정하는 것은 곤란하다. 따라서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 연소 가스의 온도는, 배기 가스의 온도의 검출치 등에 근거해서, 추정치로서 산출된다. 제어 장치는, 이 산출한 추정치를 연소 가스의 온도로 해서, 온도 조절 제어를 실행한다.
일본 공개 특허 공보 제 2006-029162호
배기 가스 온도의 검출치로부터 산출한 연소 가스 온도의 추정치는, 실제의 연소 가스의 온도와의 오차가 비교적 적고, 산출 정밀도가 높은 것으로 되어 있다. 그러나, 배기 가스 온도는 연소 가스 온도의 변위에 대해서 시간적인 지연이 크고, 응답성이 낮다. 한편, 연료의 공급량 등으로부터도, 연소 가스의 온도의 추정치를 산출하는 것이 가능하다. 연료의 공급량으로부터 산출한 연소 가스의 온도의 추정치는 실제의 연소 가스 온도의 변위에 대한 응답성은 높지만, 산출 정밀도가 낮아진다. 따라서, 응답성이 높고, 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스 온도의 추정치를 산출하는 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 내용을 감안하여 이루어진 것이며, 응답성이 높고, 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스 온도의 추정치를 산출하는 가스 터빈의 제어 장치 및 가스 터빈의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 가스 터빈의 제어 장치는, 공기 공급 라인으로부터 공급되는 공기를 압축하는 압축기와, 연료가 공급되어 상기 압축기에서 압축된 압축 공기를 연소시키는 연소기와, 상기 연소기에서 생긴 연소 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈을 회전시킨 후의 연소 가스인 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출 라인과, 상기 터빈의 회전에 의해 발전하는 발전기를 갖는 가스 터빈의 제어 장치로서, 상기 연료의 공급량, 상기 압축 공기의 압력, 및 상기 발전기의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치를 취득하는 검출치 취득부와, 상기 배기 가스의 온도의 검출치인 배기 가스 온도 검출치를 취득하는 배기 가스 온도 취득부와, 상기 검출치 취득부가 취득한 검출치에 근거해서, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 연소 가스 온도 추정치 산출부와, 상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 연소 가스 온도 추정치를 보정하는 보정항을 산출하는 보정항 취득부와, 상기 연소 가스 온도 추정치를 상기 보정항으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부와, 상기 보정 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 가스 터빈을 제어하는 가스 터빈 제어부를 갖는다.
이 제어 장치는, 온도 변위에 대한 응답성이 높은 연소 가스 온도 추정치를, 산출 정밀도가 높은 배기 가스 온도 검출치에 근거해서 산출된 보정항으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출한다. 따라서, 이 제어 장치는, 응답성이 높고, 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스의 온도 추정치(보정 연소 가스 온도 추정치)를 산출할 수 있다.
상기 가스 터빈의 제어 장치는, 상기 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 배기 가스의 추정 온도인 배기 가스 온도 추정치를 산출하는 배기 가스 온도 추정치 취득부를 더 갖고, 상기 보정항 취득부는, 상기 배기 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 보정항을 산출하는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는, 배기 가스의 온도끼리에 근거해서, 보정항을 산출하기 때문에, 보정항을 정밀도 좋게 산출하는 것이 가능해진다.
상기 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 추정치에 대한 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율을 상기 보정항으로서 산출하고, 상기 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부는 상기 연소 가스 온도 추정치에 상기 보정항을 곱해서, 상기 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는, 이와 같이 보정항 및 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치의 산출 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 추정치에 대한 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율을 산출하는 비율 산출부와, 상기 비율에 대한 조정 계수를, 0보다 크고 1 이하의 값 중에서 설정하는 조정 계수 설정부와, 상기 비율에 상기 조정 계수를 곱해 조정 비율을 산출하는 조정 비율 산출부와, 1로부터 상기 조정 계수를 공제한 값을, 전회 산출한 상기 보정항에 곱해서, 과거 조정 비율을 산출하는 과거 조정 비율 산출부와, 상기 조정 비율에 상기 과거 조정 비율을 더해서, 상기 보정항을 산출하는 보정항 산출부를 갖는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는, 과거의 값을 이용해서 보정항을 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치의 산출 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
상기 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 배기 가스 온도 추정치 취득부는 상기 연소 가스 온도 추정치를 미리 정해진 소정의 산출식에 입력해서, 가(假) 배기 가스 온도 추정치를 산출하는 가배기 가스 온도 추정치 취득부와, 상기 가배기 가스 온도 추정치에 대해, 시간마다의 값의 변화를 지연시킨 1차 지연 처리를 행해서, 상기 배기 가스 온도 추정치를 산출하는 배기 가스 온도 추정치 산출부를 갖는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는, 1차 지연의 관계를 반영해서 배기 가스 온도 추정치를 산출하기 때문에, 보정항 X를 보다 정밀도 좋게 산출하는 것이 가능해진다.
상기 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 배기 가스 온도 취득부는 상기 터빈의 직후에 있어서의 상기 배기 가스의 온도인 상류 배기 가스 온도 검출치와, 상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 검출한 개소보다 하류에 있어서의 상기 배기 가스의 온도인 하류 배기 가스 온도 검출치를 취득하고, 추가로 상기 상류 배기 가스 온도 검출치에 근거해서, 상기 하류에 있어서의 배기 가스의 온도의 추정치인 하류 배기 가스 온도 추정치를 취득하는 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부와, 상기 하류 배기 가스 온도 추정치와 상기 하류 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 보정하는 상류 보정항을 산출하는 상류 보정항 취득부와, 상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 상기 상류 보정항으로 보정해서, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치를 산출하는 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부를 갖고, 상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 검출치로서 상기 보정 상류 배기 가스 온도 검출치를 이용해서 상기 보정항을 산출하는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는 상류 보정항을 이용해서 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치의 응답성 및 산출 정밀도를 보다 적절히 향상시킬 수 있다.
상기 가스 터빈의 제어 장치는 상기 배기 가스 온도 검출치를 이용해서 히트 밸런스 계산을 행함으로써, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 비교치를 산출하는 연소 가스 온도 비교치 취득부를 더 갖고, 상기 보정항 취득부는 상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 연소 가스 온도 비교치의 비율에 근거해서, 상기 보정항을 산출하는 것이 바람직하다. 이 제어 장치는, 산출 정밀도가 높은 연소 가스 온도 비교치를 이용해서 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출한다. 따라서, 이 제어 장치는, 산출 정밀도가 높고, 또한 응답성이 보다 높은 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 것이 가능해진다.
상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 가스 터빈의 제어 방법은, 공기 공급 라인으로부터 공급되는 공기를 압축하는 압축기와, 연료가 공급되고, 상기 압축기에서 압축된 압축 공기를 연소시키는 연소기와, 상기 연소기에서 생긴 연소 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈을 회전시킨 후의 연소 가스인 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출 라인과, 상기 터빈의 회전에 의해 발전하는 발전기를 갖는 가스 터빈의 제어 방법으로서, 상기 연료의 공급량, 상기 압축 공기의 압력, 및 상기 발전기의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치를 취득하는 검출치 취득 스텝과, 상기 배기 가스의 온도의 검출치인 배기 가스 온도 검출치를 취득하는 배기 가스 온도 취득 스텝과, 상기 검출치 취득 스텝에 대해 취득한 검출치에 근거해서, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 연소 가스 온도 추정치 산출 스텝과, 상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 연소 가스 온도 추정치를 보정하는 보정항을 산출하는 보정항 취득 스텝과, 상기 연소 가스 온도 추정치를 상기 보정항으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 보정 연소 가스 온도 추정치 산출 스텝과, 상기 보정 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 가스 터빈을 제어하는 가스 터빈 제어 스텝을 갖는 것이 바람직하다. 이 제어 방법을 이용하면, 응답성이 높고, 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스의 온도 추정치(보정 연소 가스 온도 추정치)를 산출할 수 있다.
본 발명에 따르면, 응답성이 높고, 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스 온도의 추정치를 산출할 수 있다.
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 가스 터빈을 나타내는 모식도이다.
도 2는 제 1 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다.
도 3은 연소 가스 온도 제어부의 의사적인 회로도이다.
도 4는 1차 지연의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 제 1 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부의 제어 흐름을 설명하는 흐름도이다.
도 6은 제 2 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다.
도 7은 제 2 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부의 의사적인 회로도이다.
도 8은 제 2 실시 형태에 따른 보정 상류 배기 가스 온도 취득부의 블럭도이다.
도 9는 제 2 실시 형태에 따른 보정 상류 배기 가스 온도 취득부의 의사적인 회로도이다.
도 10은 제 3 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다.
이하에 첨부 도면을 참조해서, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 상세하게 설명한다. 또한, 이 실시 형태에 의해 본 발명이 한정되는 것이 아니고, 또, 실시 형태가 복수인 경우에는, 각 실시 형태를 조합해서 구성하는 것도 포함하는 것이다.
(제 1 실시 형태)
(가스 터빈의 구성)
도 1은 제 1 실시 형태에 따른 가스 터빈을 나타내는 모식도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 가스 터빈(1)은 압축기(11)와, 연소기(12)와, 터빈(13)과, 발전기(17)를 구비하고 있다. 압축기(11), 연소기(12) 및 터빈(13)의 중심부에는, 로터(15)가 관통해서 배치되고, 압축기(11)와 터빈(13)은 로터(15)에 의해 일체로 회전 가능하게 연결되어 있다. 로터(15)는, 축 방향의 양단부가 도시하지 않는 베어링부에 의해 자유롭게 회전 가능하게 지지되어 있고, 축심을 중심으로 해서 자유롭게 회전 가능하게 마련되어 있다. 그리고, 로터(15)의 압축기(11) 측의 단부에는, 발전기(17)의 구동축이 연결되어 있다. 발전기(17)는 터빈(13)과 동축 상에 마련되고, 터빈(13)의 회전에 의해 발전한다. 이 가스 터빈(1)은 제어 장치로서의 제어부(50)에 의해 제어되고 있다.
압축기(11)는, 공기 공급 라인(20)으로부터 취입된 공기 A를 압축해서 압축 공기 A1로 한다. 이 압축기(11)에는, 공기 공급 라인(20)으로부터 취입된 공기 A의 흡기량을 조정하는 입구 안내 날개(IGV：Inlet Guide Vane：흡기 밸브)(22)가 배치된다. 공기 공급 라인(20)으로부터 취입된 공기 A는, 입구 안내 날개(22)를 거쳐 압축기(11)의 내부를 통과해서 압축됨으로써 고온·고압의 압축 공기 A1가 된다. 입구 안내 날개(22)는, 개방도 조정부(23)에 의해 그 개방도가 조정되는 것에 의해, 공기 A의 흡기량이 조정된다. 입구 안내 날개(22)는, 그 개방도가 커지면, 공기 A의 흡기량이 많아져, 압축기(11)의 압력비가 증가한다. 한편으로, 입구 안내 날개(22)는, 그 개방도가 작아지는 것에 의해, 공기 A의 흡기량이 적어져서, 압축기(11)의 압력비가 저하된다. 본 실시 형태에서는, 개방도 조정부(23)는, 제어부(50)의 지령에 근거해서, 입구 안내 날개(22)의 개방도를 조정한다.
연소기(12)는, 압축기(11)에서 압축된 압축 공기 A1에 대해서 연료 F를 공급하고, 압축 공기 A1와 연료 F를 혼합해서 연소함으로써, 연소 가스를 생성한다. 연소기(12)는 압축 공기 도통 라인(24)을 통해서 압축기(11)에 접속되어 있고, 압축 공기 도통 라인(24)을 거쳐, 압축기(11)로부터 압축 공기 A1가 공급된다. 또, 연소기(12)에는, 연료 공급 라인(26)으로부터 연료 F가 공급된다. 연소기(12)는, 내부에 공급된 압축 공기 A1와 연료 F가 혼합되어 연소됨으로써, 고온·고압의 연소 가스 I를 생성한다. 또한 연료 공급 라인(26)에는, 연료 공급 밸브(27)가 마련되어 있다. 연료 공급 밸브(27)는 개방도를 조정함으로써, 압축기(11)로의 연료 F의 공급량을 조정한다. 본 실시 형태에서는, 제어부(50)가 연료 공급 밸브(27)의 개방도를 조작해서, 압축기(11)로의 연료 F의 공급량을 조정한다.
터빈(13)에는, 연소 가스 공급 라인(28)을 통해서, 연소기(12)로부터 연소 가스 I가 공급된다. 연소 가스 I는, 터빈(13)의 내부를 통과함으로써, 터빈(13)을 작동(회전)시켜 로터(15)를 구동 회전하고, 이 로터(15)에 연결된 발전기(17)를 구동한다. 이것에 의해, 로터(15)에 연결된 발전기(17)는 회전 구동됨으로써 발전을 행한다. 배기 가스 배출 라인(29)은 터빈(13)의 후단(연소 가스 공급 라인(28)과 반대측)에 접속되어 있는 관이다. 터빈(13)을 구동한 연소 가스 I는 배기 가스 O로서, 배기 가스 배출 라인(29)을 거쳐서 대기로 방출된다.
또, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(1)에는, 흡기 검출부(32)와, 실린더 검출부(34)와, 연료 검출부(36)와, 블레이드 패스 온도계(37)와, 배기 가스 온도계(38)와, 출력계(39)가 마련되어 있다. 흡기 검출부(32)는, 공기 공급 라인(20)에 마련되어 압축기(11)에 취입되는 공기 A의 흡기 온도와 흡기 압력을 검출한다. 실린더 검출부(34)는, 압축 공기 도통 라인(24), 즉 연소기(12)의 실린더 내부에 마련되어 압축 공기 A1의 압력(실린더 압력)과, 압축 공기 A1의 온도(실린더 온도)를 계측한다. 연료 검출부(36)는, 연료 공급 라인(26)으로서, 연료 공급 밸브(27)보다 연소기(12) 측에 마련되어 압축기(11)로의 연료 F의 공급량 및 연료 F의 온도를 검출한다. 다만, 연료 검출부(36)는 반드시 연료 F의 공급량을 검출하지 않아도 되고, 제어부(50)가 현재의 연료 공급 밸브(27)의 개방도에 근거해서, 압축기(11)로의 연료 F의 공급량을 산출해도 좋다.
블레이드 패스 온도계(37)는 배기 가스 배출 라인(29)에 마련되어, 터빈(13)의 배기 가스 O의 흐름 방향의 하류 측에 마련되는 최종단의 블레이드를 통과한 직후의 배기 가스 O의 온도(블레이드 패스 온도)를 계측한다. 배기 가스 온도계(38)는, 배기 가스 배출 라인(29)으로서, 블레이드 패스 온도계(37)의 하류 측에 마련되어 블레이드 패스 온도계(37)보다 하류측을 흐르는 배기 가스 O의 온도를 계측한다. 배기 가스 온도계(38)는, 배기 가스 O의 온도 분포가 균일화되어 있는 개소인 것이 바람직하고, 터빈 날개의 회전의 영향을 받지 않고, 배기 가스 O의 온도 분포가 균일화하는 정도, 블레이드 버스 온도계(37)보다 하류 측에 마련되어 있는 것이 바람직하다. 다만, 배기 가스 온도계(38)는 블레이드 패스 온도계(37)의 하류측이면, 그 위치는 임의이어도 좋다. 출력계(39)는 발전기(17)의 출력, 즉 발전기(17)의 발전하는 계통 전력을 검출한다. 흡기 검출부(32)와, 실린더 검출부(34)와, 연료 검출부(36)와, 블레이드 패스 온도계(37)와, 배기 가스 온도계(38)와, 출력계(39)는 검출한 값을 제어부(50)에 전달한다.
이하, 배기 가스 온도계(38)가 검출한 배기 가스 O의 온도를, 배기 가스 온도 검출치 O1로 한다. 또, 실린더 검출부(34)가 검출한 압축 공기 A1의 압력 및 압축 공기 A1의 온도와, 연료 검출부(36)가 검출한 연료 F의 공급량 및 연료 F의 온도는 특별히 구별하지 않는 경우, 검출치 I1라고 기재한다.
(제어부)
다음으로, 제어부(50)에 대해 설명한다. 도 2는 제 1 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(50)는, 검출치 취득부(52)와, 배기 가스 온도 취득부(54)와, 출력 취득부(55)와, 연소 가스 온도 제어부(56)와, 거버너 제어부(57)와, 가스 터빈 제어부(58)를 갖는다. 검출치 취득부(52)는, 흡기 검출부(32)와, 실린더 검출부(34)와, 연료 검출부(36)로부터 검출치 I1를 취득한다. 배기 가스 온도 취득부(54)는, 배기 가스 온도계(38)로부터 배기 가스 온도 검출치 O1를 취득한다. 출력 취득부(55)는, 출력계(39)로부터, 발전기(17)의 발전하는 계통 전력, 보다 자세하게는 계통 전력의 주파수를 취득한다. 연소 가스 온도 제어부(56)는, 온도 조절 제어를 실행하는 것으로서, 연소 가스 I의 온도의 추정치를 산출하고, 연소 가스 I의 온도의 추정치가 온도 임계치보다 높은가를 판단한다. 거버너 제어부(57)는 출력 취득부(55)로부터 계통 전력의 주파수를 취득하고, 이 계통 주파수에 근거해서 가스 터빈(1)의 운전 조건을 결정한다. 가스 터빈 제어부(58)는 연소 가스 온도 제어부(56)로부터의 판단 결과와, 거버너 제어부(57)로부터의 운전 조건의 정보를 취득해서, 압축기(11)로의 연료 F의 공급량을 결정하고, 결정한 공급량이 되도록, 연료 공급 밸브(27)의 개방도를 조작한다. 다만, 가스 터빈 제어부(58)는 가스 터빈(1)의 제어를 행하면, 연료 공급 밸브(27)의 개방도를 조정하지 않아도 되고, 예를 들면 공기 A의 흡기량 등을 제어해도 좋다.
도 3은 연소 가스 온도 제어부의 의사적인 회로도이다. 이하, 도 2 및 도 3을 토대로, 연소 가스 온도 제어부(56)의 구성에 대해 설명한다. 구체적으로는, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)와, 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)와, 보정항 취득부(64)와, 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)와, 연소 가스 온도 판정부(68)를 갖는다.
연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 검출치 취득부(52)가 취득한 검출치 I1에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다. 연소 가스 온도 추정치 I2는, 연소 가스 I의 온도의 추정치이며, 보다 상세하게는, 터빈(13)에 들어가기 직전의 연소 가스 I의 추정 온도이다. 구체적으로는, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 검출치 I1 중 압축 공기 A1의 압력에 근거해서, 압축 공기 A1의 유량을 산출한다. 그리고, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 압축 공기 A1의 유량과, 검출치 I 중의 압축 공기 A1의 온도와, 연료 F의 공급량과, 연료 F의 온도에 대해, 지연 보상을 행한다. 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 지연 보상을 행한 압축 공기 A1의 유량과, 압축 공기 A1의 온도와, 연료 F의 공급량과, 연료 F의 온도를 이용해서, 이하의 식(1)에 의해, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다.
Figure pct00001
여기서, T3는 지연 보상을 행한 압축 공기 A1의 온도(실린더 온도)이며, Tf는 지연 보상을 행한 연료 F의 온도이며, G3는 지연 보상을 행한 압축 공기 A1의 유량이며, Gf는 지연 보상을 행한 연료 F의 공급량이다. 즉, 이들은 검출치 I1에 근거한 값이다. 또, G4는 연소 가스 I의 유량이며, G3＋Gf이다. cP3는 실린더 비열(比熱)이며, cpf는 연료 비열이며, cP4는 연소 가스 비열이며, Hf는 발열량이며, η는 연소기(12)의 열 효율이며, Vcb는 실린더로부터 테일 케이싱(tail casing)의 용적이며, γ4는 연소 가스 비중이다. cP3와 cpf와 cP4와 Hf와 η와 Vcb와 γ4는 물성치 또는 설계치이며, 미리 정해진 값이다.
이와 같이, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 검출치 I1인 압축 공기 A1의 유량과, 압축 공기 A1의 온도와, 연료 F의 공급량과, 연료 F의 온도의 검출치에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다. 다만, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)에 의한 연소 가스 온도 추정치 I2의 산출 방법은 이것에 한정되지 않는다. 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 연료 F의 공급량의 검출치 및 압축 공기 A1의 압력 중 적어도 어느 하나에 근거해서 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출하면 좋다. 또, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 검출치 I1를, 출력계(39)가 검출한 발전기(17)의 발전하는 계통 전력, 즉 발전기(17)의 출력인 전력(MW)으로 해도 좋다. 즉, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 계통 전력인 검출치 I1에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출해도 좋다. 다만, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는, 배기 가스 O의 온도의 검출치에 근거해서는, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출하지 않는다.
배기 가스 온도 추정치 취득부(62)는, 연소 가스 온도 추정치 I2에 근거해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한다. 배기 가스 온도 추정치 O3는, 터빈(13)의 입구의 연소 가스 I의 온도를 연소 가스 온도 추정치 I2로 가정한 경우의 배기 가스 O의 온도의 추정치이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)는 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)와 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)를 갖는다.
가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)는 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)로부터 연소 가스 온도 추정치 I2를 취득하고, 미리 정해진 소정의 산출식에 연소 가스 온도 추정치 I2를 입력해서, 가배기 가스 온도 추정치 O2를 산출한다. 이 산출식은 터빈(13)의 입구의 연소 가스 I의 온도를 출구의 배기 가스 O의 온도로 환산하기 위한 식이다. 예를 들면, 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)는 다음의 식(2)과 같이, 단열 팽창을 가정한 산출식을 이용해서, 가배기 가스 온도 추정치 O2를 산출한다.
Figure pct00002
여기서, Pr는 압력비이며, n는 폴리트로프 지수(polytropic index)이다.
다만, 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)는, 상술의 식(2)에 한정되지 않고, 터빈(13)의 입구의 연소 가스 I의 온도를 연소 가스 온도 추정치 I2로 한 경우의 배기 가스 O의 온도(가배기 가스 온도 추정치 O2)를 산출하는 것이면, 임의의 방법으로, 가배기 가스 온도 추정치 O2를 산출해도 좋다.
배기 가스 온도 추정치 산출부(74)는, 가배기 가스 온도 추정치 O2에 대해, 시간마다의 값의 변화를 지연시키는 1차 지연 처리를 행해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한다. 구체적으로는, 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)는, 연소 가스 I의 온도와 배기 가스 O의 온도의 시간마다의 관계를 나타내는 온도 관계식을 기억하고 있다. 이 온도 관계식은 연소 가스 I의 온도 변화에 대해서, 배기 가스 O의 온도 변화가 지연시키는 1차 지연계의 관계식이다.
도 4는 1차 지연의 예를 나타내는 그래프이다. 도 4의 가로축은 시간이며, 세로축은 온도이다. 도 4의 선분 L1는 연소 가스 I의 시간마다의 온도의 일례를 나타내고 있다. 도 4의 선분 L2는 연소 가스 I의 온도가 선분 L1와 같이 변화한 경우의 배기 가스 O의 시간마다의 온도의 일례를 나타내고 있다. 선분 L2로 나타내는 바와 같이, 배기 가스 O의 온도는 연소 가스 I의 온도 변화에 대해서, 시간적으로 지연되어 변화한다. 즉, 배기 가스 O의 온도는 연소 가스 I의 온도에 대해서 1차 지연의 관계를 갖고 있다. 온도 관계식은 이러한 1차 지연의 관계를 반영시키기 위해서, 연소 가스 I의 온도 변화에 대해서 배기 가스 O의 온도 변화를 지연시키는 관계식이다. 가배기 가스 온도 추정치 O2는 연소 가스 I의 온도인 연소 가스 온도 추정치 I2에 근거해서 산출된 것이기 때문에, 실제의 배기 가스 O와 같은 1차 지연의 관계가 반영되어 있지 않다. 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)는 가배기 가스 온도 추정치 O2를 이 온도 관계식에 입력함으로써, 1차 지연 처리를 행해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한다. 배기 가스 온도 추정치 O3는 1차 지연 처리가 행해진 것이므로, 1차 지연의 관계가 반영된 것으로 된다. 즉, 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 1차 지연 회로로서의 기능을 갖는 것이다.
도 2에 나타내는 보정항 취득부(64)는 배기 가스 온도 검출치 O1와 연소 가스 온도 추정치 I2의 비율에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 보정하는 보정항 X4를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 보정항 취득부(64)는 배기 가스 온도 검출치 O1와, 연소 가스 온도 추정치 I2에 근거해서 산출된 배기 가스 온도 추정치 O3의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 구체적으로는, 보정항 취득부(64)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 비율 산출부(80)와, 조정 계수 설정부(81)와, 조정 비율 산출부(82)와, 과거 조정 비율 산출부(84)와, 보정항 산출부(86)를 갖는다.
비율 산출부(80)는 배기 가스 온도 추정치 O3에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율 X1를 산출한다. 즉, 비율 산출부(80)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(3)과 같이 배기 가스 온도 검출치 O1를 배기 가스 온도 추정치 O3로 나눗셈해서, 비율 X1를 산출한다.
Figure pct00003
조정 계수 설정부(81)는 비율에 대한 조정 계수 α를 0보다 크고 1 이하의 값 중에서 설정한다. 조정 계수 설정부(81)는 예를 들면 조작자의 설정에 의해, 0보다 크고 1 이하의 소정의 값을 조정 계수 α로서 설정한다. 조정 비율 산출부(82)는 비율 산출부(80)로부터 비율 X1를 취득하고, 조정 계수 설정부(81)로부터 조정 계수 α를 취득한다. 조정 비율 산출부(82)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(4)과 같이 비율 X1에 조정 계수 α를 곱해서, 조정 비율 X2를 산출한다.
Figure pct00004
과거 조정 비율 산출부(84)는 전회 산출된 보정항 X4인 과거 보정항 X4'를 기억한다. 또, 과거 조정 비율 산출부(84)는 1로부터 조정 계수 α를 뺀 값, 즉 1-α의 값의 정보를 취득한다. 과거 조정 비율 산출부(84)는 다음의 식(5)과 같이 과거 보정항 X4'에 1-α을 곱해서, 과거 조정 비율 X3를 산출한다.
Figure pct00005
보정항 산출부(86)는 조정 비율 X2에 근거해서 보정항 X4를 산출한다. 구체적으로는, 보정항 산출부(86)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(6)과 같이 조정 비율 X2에 과거 조정 비율 X3를 더해서, 보정항 X4를 산출한다.
Figure pct00006
이와 같이 산출된 보정항 X4는 배기 가스 온도 검출치 O1와 연소 가스 온도 추정치 I2의 비율에 근거한 값이며, 연소 가스 I의 온도의 추정치를 배기 가스 O의 온도의 검출치로 보정하기 위한 보정항이다라고 말할 수 있다.
보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)는 연소 가스 온도 추정치 I2를 보정항 X4로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 구체적으로는, 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(7)과 같이 연소 가스 온도 추정치 I2에 보정항 X4를 곱해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다.
Figure pct00007
연소 가스 온도 판정부(68)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 높은가를 판정한다. 온도 임계치 Ith는 미리 정해진 연소 가스 I의 온도의 상한치이다. 연소 가스 온도 판정부(68)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 낮은 경우는, 가스 터빈 제어부(58)에 대해 통상 신호를 송신한다. 가스 터빈 제어부(58)는 통상 신호를 취득한 경우, 거버너 제어부(57)로부터의 운전 조건에 따른 통상 운전을 선택하고, 통상 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량을 결정한다. 가스 터빈 제어부(58)는, 결정한 공급량으로 되도록, 연료 공급 밸브(27)의 개방도를 조작한다.
연소 가스 온도 판정부(68)는, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 높은 경우는, 가스 터빈 제어부(58)에 대해 출력 제한 신호를 송신한다. 가스 터빈 제어부(58)는 출력 제한 신호를 취득한 경우, 통상 운전보다 출력을 저하시키는 출력 제한 운전을 선택하고, 출력 제한 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량을 결정한다. 가스 터빈 제어부(58)는, 결정한 공급량으로 되도록, 연료 공급 밸브(27)의 개방도를 조작한다. 출력 제한 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량은 통상 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량보다 적다. 이것에 의해, 제어부(50)는 연소 가스 I의 온도의 상승을 억제할 수 있다.
다음으로, 이상 설명한 연소 가스 온도 제어부(56)의 제어 흐름을 흐름도에 근거해서 설명한다. 도 5는 제 1 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부의 제어 흐름을 설명하는 흐름도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 최초에, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)에 의해, 검출치 취득부(52)가 취득한 검출치 I1에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다(스텝 S12).
연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한 후, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)에 의해, 연소 가스 온도 추정치 I2에 근거해서, 가배기 가스 온도 추정치 O2를 산출하고(스텝 S14), 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)에 의해, 가배기 가스 온도 추정치 O2와 온도 관계식에 근거해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한다(스텝 S16).
배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한 후, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 비율 산출부(80)에 의해, 배기 가스 온도 추정치 O3와 배기 가스 온도 검출치 O1에 근거해서, 비율 X1를 산출하고(스텝 S18), 조정 비율 산출부(82)에 의해, 비율 X1와 조정 계수 α에 근거해서, 조정 비율 X2를 산출하고(스텝 S20), 과거 조정 비율 산출부(84)에 의해, 과거 보정항 X4'와 조정 계수 α(구체적으로는 1-α)에 근거해서, 과거 조정 비율 X3를 산출한다(스텝 S22). 조정 비율 X2와 과거 조정 비율 X3를 산출한 후, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 보정항 산출부(86)에 의해, 조정 비율 X2와 과거 조정 비율 X3에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다(스텝 S24). 보정항 X4는 연소 가스 I의 온도의 추정치를 배기 가스 O의 온도의 검출치로 보정하기 위한 보정항이다.
보정항 X4를 산출한 후, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)에 의해, 연소 가스 온도 추정치 I2와 보정항 X4에 근거해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다(스텝 S26). 구체적으로는, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 연소 가스 온도 추정치 I2에 보정항 X4를 곱해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 보정 연소 가스 온도 추정치 I3는 연소 가스 온도 추정치 I2를 보정항 X4로 보정한 값이다.
보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한 후, 연소 가스 온도 제어부(56)는, 연소 가스 온도 판정부(68)에 의해, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 높은가를 판정하고(스텝 S28), 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 높은 경우(스텝 S28；Yes), 가스 터빈 제어부(58)에 대해 출력 제한 신호를 송신한다(스텝 S30). 가스 터빈 제어부(58)는 출력 제한 신호를 취득한 경우, 통상 운전보다 출력을 저하시키는 출력 제한 운전을 선택하고, 출력 제한 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량을 결정한다. 연소 가스 온도 판정부(68)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith보다 높지 않은 경우(스텝 S28；No), 즉 보정 연소 가스 온도 추정치 I3가 온도 임계치 Ith를 넘지 않는 경우, 가스 터빈 제어부(58)에 대해 통상 신호를 송신한다(스텝 S32). 가스 터빈 제어부(58)는 통상 신호를 취득한 경우, 거버너 제어부(57)로부터의 운전 조건에 따른 통상 운전을 선택하고, 통상 운전을 행하기 위한 연료 F의 공급량을 결정한다. 스텝 S30 또는 스텝 S32를 실행한 후는, 스텝 S34로 이동하고, 제어를 종료하지 않는 경우(스텝 S34；No), 스텝 S12로 돌아가서, 다음의 타이밍에 취득된 검출치 I1에 근거해서, 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출하고, 그 후의 처리를 반복한다. 제어를 종료하는 경우(스텝 S34；Yes), 이 제어를 종료한다.
제어부(50)는, 터빈(13)에 유입하는 연소 가스 I의 온도가 미리 정해진 상한치를 넘지 않게 하기 위해, 온도가 너무 상승한 경우에, 출력 제한 운전을 행한다. 출력 제한 운전은 통상 운전보다 출력을 제한하는 운전이기 때문에, 연료 F의 공급량이 억제되어, 연소 가스 I의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그러나, 연소 가스 I는 고온·고압이기 때문에, 직접 측정하는 것은 곤란하다. 따라서, 제어부(50)는 연소 가스 I의 온도를 추정치로서 산출하고 있다. 여기서, 연소 가스 I의 온도 추정치를 배기 가스 O의 온도 검출치로부터 산출한 경우, 연소 가스 I의 온도 추정치는 실제의 연소 가스 I의 온도와의 오차가 비교적 적고, 산출 정밀도가 높다. 그러나, 배기 가스 O의 온도는 연소 가스 I의 온도 변위에 대해서 시간적인 지연이 크고, 응답성이 낮다. 연료 F의 공급량이나 압축 공기 A1의 압력 등의 검출치 I로부터 산출한 연소 가스의 온도의 추정치는 실제의 연소 가스 I의 온도 변위에 대한 응답성은 높지만, 산출 정밀도가 낮아진다.
제 1 실시 형태에 따른 제어부(50)는 검출치 I로부터 산출한 연소 가스 I의 온도 추정치인 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다. 이 연소 가스 온도 추정치 I2는 실제의 연소 가스 I의 온도 변위에 대한 응답성은 높은 값이다. 또한, 제어부(50)는 연소 가스 I의 온도가 연소 가스 온도 추정치 I2인 것으로 가정한 경우의 배기 가스 O의 추정 온도를 배기 가스 온도 추정치 O3로서 산출한다. 그리고, 제어부(50)는 배기 가스 온도 추정치 O3에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율인 보정항 X4를 산출한다. 제어부(50)는 연소 가스 온도 추정치 I2에 이 보정항 X4를 곱해서, 연소 가스 I의 온도 추정치인 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 보정항 X4는 배기 가스 온도 추정치 O3에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율이기 때문에, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3는 연소 가스 온도 추정치 I2에 대해서 보정항 X4를 곱함으로써, 응답성에 더해서, 산출 정밀도가 높은 값으로 되어 있다. 제어부(50)는 응답성과 산출 정밀도가 높은 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에 근거해서, 연소 가스 I의 온도를 판단한다. 따라서, 제어부(50)는 온도 조절 제어를 정밀도 좋게 실시하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 제 1 실시 형태에 따른 제어부(50)(제어 장치)는 가스 터빈(1)의 제어 장치이다. 가스 터빈(1)은 공기 공급 라인(20)으로부터 공급되는 공기 A를 압축하는 압축기(11)와, 연료 F가 공급되고 압축기(11)에서 압축된 압축 공기 A1를 연소시키는 연소기(12)와, 연소기(12)에서 생긴 연소 가스 I에 의해 회전하는 터빈(13)과, 터빈(13)을 회전시킨 후의 연소 가스 I인 배기 가스 O를 배출하는 배기 가스 배출 라인(29)과, 터빈(13)의 회전에 의해 발전하는 발전기(17)를 갖는다. 제어부(50)는 검출치 취득부(52)와, 배기 가스 온도 취득부(54)와, 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)와, 보정항 취득부(64)와, 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)와, 가스 터빈 제어부(58)를 갖는다. 검출치 취득부(52)는 연료 F의 공급량, 압축 공기 A1의 압력, 및 발전기(17)의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치 I1를 취득한다. 배기 가스 온도 취득부(54)는 배기 가스 O의 온도의 검출치인 배기 가스 온도 검출치 O1를 취득한다. 연소 가스 온도 추정치 산출부(60)는 검출치 I1에 근거해서, 연소 가스 I의 추정 온도인 연소 가스 온도 추정치 I2를 산출한다. 보정항 취득부(64)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)는 연소 가스 온도 추정치 I2를 보정항 X4로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 가스 터빈 제어부(58)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에 근거해서, 가스 터빈(1)을 제어한다.
이 제어부(50)는 온도 변위에 대한 응답성이 높은 연소 가스 온도 추정치 I2를, 산출 정밀도가 높은 배기 가스 온도 검출치 O1에 근거해서 산출된 보정항 X4로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 따라서, 이 보정 연소 가스 온도 추정치 I3는 응답성 및 산출 정밀도가 높은 것으로 된다. 따라서, 이 제어부(50)는, 응답성이 높고 또한 산출 정밀도도 높은 연소 가스 I의 온도 추정치(보정 연소 가스 온도 추정치 I3)를 산출할 수 있다. 제어부(50)는 이 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 이용해서 연료 F의 공급량을 제어하기 때문에, 온도 조절 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 또한 본 실시 형태에서는, 가스 터빈 제어부(58)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에 근거해서 연료 F의 공급량을 제어하거나(온도 조절 제어를 행한다), 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에 근거해서 가스 터빈(1)을 제어하면, 그 제어 대상은 연료 F의 공급량에 한정되지 않고, 예를 들면, 공기 A의 흡기량을 제어해도 좋다. 또, 가스 터빈 제어부(58)는 예를 들면, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에 근거해서, 각 연료 계통에 배분하는 연료의 배분을 제어하는 연료 배분 제어를 행해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 배기 가스 온도 검출치 O1는 배기 가스 온도계(38)가 검출한 배기 가스 O의 온도이지만, 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 배기 가스 O의 온도이어도 좋다. 즉, 배기 가스 온도 검출치 O1는 배기 가스 O의 온도의 검출치이면, 배기 가스 배출 라인(29)의 어느 위치에서의 검출치이어도 좋다. 블레이드 패스 온도계(37)는 터빈(13)을 추가한 직후의 배기 가스 O의 온도이기 때문에, 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 배기 가스 O의 온도는 배기 가스 온도계(38)가 검출한 배기 가스 O의 온도보다 산출 정밀도는 낮지만, 연소 가스 온도 추정치 I2보다 산출 정밀도는 높다. 또한, 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 배기 가스 O의 온도는 그것보다 후단의 배기 가스 온도계(38)가 검출한 배기 가스 O의 온도보다 응답성이 높아진다. 따라서, 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 배기 가스 O의 온도를 배기 가스 온도 검출치 O1로서 이용함으로써, 산출 정밀도가 높고, 또한 응답성이 보다 높은 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출하는 것이 가능해진다.
또, 제어부(50)는, 연소 가스 온도 추정치 I2에 근거해서, 배기 가스 O의 추정 온도인 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출하는 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)를 더 갖는다. 보정항 취득부(64)는 배기 가스 온도 추정치 O3와 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 이 제어부(50)는, 연소 가스 온도 추정치 I2를 배기 가스 온도 추정치 O3로 환산하고, 이 환산한 배기 가스 온도 추정치 O3와 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 이 제어부(50)는, 배기 가스 O의 온도끼리에 근거해서, 보정항 X4를 산출하기 때문에, 보정항 X4를 정밀도 좋게 산출하는 것이 가능해진다.
보정항 취득부(64)는 배기 가스 온도 추정치 O3에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율을 보정항 X4로서 산출하고, 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부(66)는 연소 가스 온도 추정치 I2에 보정항 X4를 곱해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 이 제어부(50)는, 이와 같이 보정항 X4 및 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3의 산출 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
보정항 취득부(64)는 비율 산출부(80)와, 조정 계수 설정부(81)와, 조정 비율 산출부(82)와, 과거 조정 비율 산출부(84)와, 보정항 산출부(86)를 갖는다. 비율 산출부(80)는 배기 가스 온도 추정치 O3에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 비율 X1를 산출한다. 조정 계수 설정부(81)는 비율 X1에 대한 조정 계수 α를 0보다 크고 1 이하의 값 중으로부터 설정한다. 조정 비율 산출부(82)는 비율 X1에 조정 계수 α를 곱해서 조정 비율 X2를 산출한다. 과거 조정 비율 산출부(84)는 1로부터 조정 계수 α를 뺀 값(1-α)을 전회 산출한 보정항 X4(과거 보정항 X4')에 곱해, 과거 조정 비율 X3를 산출한다. 보정항 산출부(86)는 조정 비율 X2에 과거 조정 비율 X3를 더해서, 보정항 X4를 산출한다. 이 보정항 취득부(64)는, 조정 비율 X2와 과거 조정 비율 X3를 이용해서 보정항 X4를 산출함으로써, 현재의 값뿐만이 아니라, 과거의 값을 이용해서 보정항 X4를 산출하고 있다. 과거의 값도 이용함으로써, 예를 들면 노이즈 등의 특이적인 온도 변화가 있고, 그 온도 변화는 바로 원래대로 돌아가는 것인 경우에, 그 온도 변화의 보정 연소 가스 온도 추정치 I3에의 기여도를 작게 할 수 있다. 이와 같이, 과거의 값을 이용해서 보정항 X4를 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3의 산출 정밀도를 보다 향상시키는 것이 가능해진다.
다만, 보정항 취득부(64)는 과거의 값을 이용하는 것, 즉 과거 조정 비율 X3를 이용해서 보정항 X4를 산출하지 않아도 된다. 이 경우, 비율 X1를 보정항 X4으로 해도 좋고, 조정 비율 X2를 보정항 X4으로 해도 좋다.
또, 조정 계수 설정부(81)는 조정 계수 α를 일정한 값으로 해서 설정했지만, 시간 경과마다 조정 계수 α를 변화시켜도 좋다. 예를 들면, 조정 계수 설정부(81)는 연소 가스 온도 추정치 I2의 소정 시간 동안의 변화량에 근거해서, 조정 계수 α를 설정해도 좋다. 이 경우, 조정 계수 설정부(81)는 예를 들면, 연소 가스 온도 추정치 I2의 소정 시간 동안의 변화량이 작을수록, 조정 계수 α의 값을 작게 설정하고, 연소 가스 온도 추정치 I2의 소정 시간 동안의 변화량이 클수록, 조정 계수 α의 값을 크게 설정한다. 연소 가스 온도 추정치 I2의 변화량이 작은 경우는, 연소 가스 I의 온도가 안정되어 있다고 말할 수 있다. 연소 가스 I의 온도가 안정되어 있는 경우, 연소 가스 온도 추정치 I2의 정밀도 저하는 억제된다. 조정 계수 설정부(81)는 연소 가스 온도 추정치 I2의 변화량이 작아 온도가 안정되어 있는 경우에, 조정 계수 α의 값을 작게 해서, 보정 연소 가스 온도 추정치에 대한 연소 가스 온도 추정치 I2의 기여도를 크게 함으로써, 연소 가스 I의 온도 변화에 대한 응답성을 보다 높게 할 수 있다. 조정 계수 설정부(81)는 연소 가스 온도 추정치 I2의 변화량이 커서 온도가 안정되지 않은 경우에, 조정 계수 α의 값을 크게 해서, 보정 연소 가스 온도 추정치에 대한 배기 가스 온도 검출치 O1의 기여도를 크게 함으로써, 연소 가스 I의 온도 변화에 대한 정밀도를 보다 높게 할 수 있다.
또, 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)는 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)와, 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)를 갖는다. 가배기 가스 온도 추정치 취득부(70)는 연소 가스 온도 추정치 I2를 미리 정해진 소정의 산출식에 입력해서, 가배기 가스 온도 추정치 O2를 산출한다. 배기 가스 온도 추정치 산출부(74)는 가배기 가스 온도 추정치 O2에 대해, 시간마다의 값의 변화를 지연시키는 1차 지연 처리를 행해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출한다. 이 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)는 1차 지연 처리를 행해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출하기 때문에, 배기 가스 O의 온도 변화가 연소 가스 I의 온도 변화에 대해서 지연되는 1차 지연의 관계를 반영해서, 배기 가스 온도 추정치 O3를 산출할 수 있다. 그 때문에, 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)는 보정항 X4를 보다 정밀도 좋게 산출하는 것이 가능해진다.
(제 2 실시 형태)
다음으로, 제 2 실시 형태에 대해 설명한다. 제 2 실시 형태에 따른 제어부(50a)는 보정 상류 배기 가스 온도 검출치를 이용해서 보정항을 산출하는 점에서, 제 1 실시 형태와 다르다. 제 2 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 구성이 공통되는 개소는 설명을 생략한다.
도 6은 제 2 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다. 도 7은 제 2 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부의 의사적인 회로도이다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부(56a)는 보정 상류 배기 가스 온도 취득부(63a)를 갖는다. 보정 상류 배기 가스 온도 취득부(63a)는 배기 가스 온도 취득부(54)로부터 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b를 취득한다. 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a는 터빈(13)의 직후에 있어서의 배기 가스 O의 온도의 검출치이다. 즉, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a는 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 배기 가스 O의 온도이다. 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 검출한 개소보다 배기 가스 O의 하류에 있어서의 배기 가스 O의 온도의 검출치이다. 즉, 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b는 배기 가스 온도계(38)가 검출한 배기 가스 O의 온도이다. 이하, 블레이드 패스 온도계(37)의 위치에 있어서의 배기 가스 O를 상류 배기 가스 Oa라 기재하고, 배기 가스 온도계(38)의 위치에 있어서의 배기 가스 O를 하류 배기 가스 Ob라고 기재한다.
보정 상류 배기 가스 온도 취득부(63a)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b에 근거해서 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 산출한다. 도 6 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 비율 산출부(80)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5에 근거해서, 비율 X1를 산출한다. 즉, 제 2 실시 형태에 따른 비율 산출부(80)는 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 배기 가스 온도 검출치 O1로서 이용해서, 비율 X1를 산출하는 점에서, 제 1 실시 형태와는 다르다. 그 외의 연소 가스 온도 제어부(56a)의 제어는 제 1 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부(56)와 마찬가지이다.
이하, 보정 상류 배기 가스 온도 취득부(63a)에 대해 상세하게 설명한다. 도 8은 제 2 실시 형태에 따른 보정 상류 배기 가스 온도 취득부의 블럭도이다. 도 9는 제 2 실시 형태에 따른 보정 상류 배기 가스 온도 취득부의 의사적인 회로도이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 보정 상류 배기 가스 온도 취득부(63a)는 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)와, 상류 보정항 취득부(92)와, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부(94)를 갖는다.
하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 근거해서, 하류 배기 가스 온도 추정치 O4를 산출한다. 하류 배기 가스 온도 추정치 O4는 하류 배기 가스 Ob의 온도의 추정치이다. 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 대해, 시간마다의 값의 변화를 지연시키는 1차 지연 처리를 행해서, 하류 배기 가스 온도 추정치 O4를 산출한다. 구체적으로는, 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)는 상류 배기 가스 Oa의 온도와 하류 배기 가스 Ob의 온도의 시간마다의 관계를 나타내는 온도 관계식을 기억하고 있다. 이 온도 관계식은 상류 배기 가스 Oa의 온도 변화에 대해서, 하류 배기 가스 Ob의 온도 변화가 지연되는 1차 지연계의 관계식이다. 하류 배기 가스 Ob는 상류 배기 가스 Oa보다 하류이기 때문에, 상류 배기 가스 Oa에 대해서 온도 변화가 지연된다. 즉, 하류 배기 가스 Ob의 온도는 상류 배기 가스 Oa의 온도에 대해서 1차 지연의 관계를 갖고 있다. 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 이 온도 관계식에 입력함으로써, 1차 지연 처리를 행해서, 하류 배기 가스 온도 추정치 O4를 산출한다. 즉, 하류 배기 가스 온도 추정치 O4는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 대해서 1차 지연 처리를 행하게 한 값이다.
상류 보정항 취득부(92)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b의 비율에 근거해서, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 보정하는 상류 보정항 X4a를 산출한다. 본 실시 형태에서는, 상류 보정항 취득부(92)는 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b와, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 근거해서 산출된 하류 배기 가스 온도 추정치 O4의 비율에 근거해서, 상류 보정항 X4a를 산출한다. 구체적으로는, 상류 보정항 취득부(92)는 도 8에 나타내는 바와 같이, 상류 비율 산출부(100)와, 상류 조정 계수 설정부(101)와, 상류 조정 비율 산출부(102)와, 과거 상류 조정 비율 산출부(104)와, 상류 보정항 산출부(106)를 갖는다.
상류 비율 산출부(100)는 하류 배기 가스 온도 추정치 O4에 대한 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b의 비율인 상류 비율 X1a를 산출한다. 즉, 비율 산출부(80)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(8)과 같이 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b를 하류 배기 가스 온도 추정치 O4로 나눗셈해서, 상류 비율 X1a를 산출한다.
Figure pct00008
상류 조정 계수 설정부(101)는 상류 비율에 대한 조정 계수 αa를 0보다 크고 1 이하의 값 중에서 설정한다. 상류 조정 계수 설정부(101)는 예를 들면 조작자의 설정에 의해, 0보다 크고 1 이하의 소정의 값을 조정 계수 αa로서 설정한다. 또한 조정 계수 αa는 제 1 실시 형태의 조정 계수 α이어도 좋고, 별도로 설정되어도 좋다. 상류 조정 비율 산출부(102)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(9)과 같이 상류 비율 X1a에 조정 계수 αa를 곱해서, 상류 조정 비율 X2a를 산출한다.
Figure pct00009
과거 상류 조정 비율 산출부(104)는 전회 산출된 상류 보정항 X4a인 과거 상류 보정항 X4a'를 기억한다. 과거 상류 조정 비율 산출부(104)는 다음의 식(10)과 같이 과거 상류 보정항 X4'a에, 1로부터 조정 계수 αa를 뺀 값, 즉 1-αa를 곱해서, 과거 상류 조정 비율 X3a를 산출한다.
Figure pct00010
상류 보정항 산출부(106)는 상류 조정 비율 X2a에 근거해서, 상류 보정항 X4a를 산출한다. 구체적으로는, 상류 보정항 산출부(106)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(11)과 같이 상류 조정 비율 X2a에 과거 상류 조정 비율 X3a를 더해서, 상류 보정항 X4a를 산출한다.
Figure pct00011
이와 같이 산출된 상류 보정항 X4a는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b의 비율에 근거한 값이며, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b로 보정하기 위한 보정항이다라고 말할 수 있다.
보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부(94)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 상류 보정항 X4a로 보정해서, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 산출한다. 구체적으로는, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부(94)는 도 9에 나타내는 바와 같이, 다음의 식(12)과 같이 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 상류 보정항 X4a를 곱해서, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 산출한다.
Figure pct00012
제 2 실시 형태에 따른 상류 비율 산출부(100)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5에 근거해서, 비율 X1를 산출한다. 이하의 처리는 제 1 실시 형태와 마찬가지이다.
제 2 실시 형태에 따른 제어부(50a)는, 배기 가스 온도 검출치 O1 대신에 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 이용해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 블레이드 패스 온도계(37)가 검출한 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a는 배기 가스 온도계(38)가 검출한 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b보다 산출 정밀도는 낮다. 다만, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a는 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b보다 응답성은 높아진다. 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5는 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 산출할 때에, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b, 즉 상류 보정항 X4a로 보정하고 있다. 따라서, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5는 응답성이 높고 또한 산출 정밀도가 높은 값이다라고 말할 수 있다. 제 2 실시 형태에 따른 제어부(50a)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 이용해서, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 따라서, 제 2 실시 형태에 따른 제어부(50a)는 보정 연소 가스 온도 추정치 I3의 응답성 및 산출 정밀도를 보다 적절히 향상시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제 2 실시 형태에 따른 제어부(50a)는, 배기 가스 온도 취득부(54)가 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b를 취득한다. 그리고, 제어부(50a)는, 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)와, 상류 보정항 취득부(92)와, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부(94)를 갖는다. 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부(90)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a에 근거해서, 하류 배기 가스 Ob의 온도의 추정치인 하류 배기 가스 온도 추정치 O4를 취득한다. 상류 보정항 취득부(92)는 하류 배기 가스 온도 추정치 O4와 하류 배기 가스 온도 검출치 O1b의 비율에 근거해서, 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 보정하는 상류 보정항 X4a를 산출한다. 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부(94)는 상류 배기 가스 온도 검출치 O1a를 상류 보정항 X4a로 보정하고, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 산출한다. 보정항 취득부(64)는 배기 가스 온도 검출치 O1로서 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를 이용해서, 보정항 X4를 산출한다. 이 제어부(50a)는 상류 보정항 X4a를 이용해서 보정한 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 O5를, 배기 가스 온도 검출치 O1로서 이용함으로써, 보정항 X4를 산출한다. 제어부(50a)는 이 보정항 X4를 이용해서 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출함으로써, 보정 연소 가스 온도 추정치 I3의 응답성 및 산출 정밀도를 보다 적절히 향상시킬 수 있다.
(제 3 실시 형태)
다음으로, 제 3 실시 형태에 대해 설명한다. 제 3 실시 형태에 따른 제어부(50b)는, 연소 가스 온도 비교치 Ib를 이용해서 보정항 X4를 산출하는 점에서, 제 1 실시 형태와 다르다. 제 3 실시 형태에 있어서, 제 1 실시 형태와 구성이 공통되는 개소는 설명을 생략한다.
도 10은 제 3 실시 형태에 따른 제어부의 블럭도이다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 제 3 실시 형태에 따른 연소 가스 온도 제어부(56b)는 제 1 실시 형태의 배기 가스 온도 추정치 취득부(62)를 갖지 않고, 대신에 연소 가스 온도 비교치 취득부(62b)를 갖는다. 연소 가스 온도 비교치 취득부(62b)는 배기 가스 온도 검출치 O1를 이용해서 히트 밸런스 계산을 행함으로써, 연소 가스 온도 비교치 I2b를 산출한다. 연소 가스 온도 추정치 I2는 검출치 I1를 이용해서 산출된 연소 가스 I의 온도 추정치인 것에 대해, 연소 가스 온도 비교치 I2b는 배기 가스 온도 검출치 O1를 이용해서 산출된 연소 가스 I의 온도의 추정치이다. 연소 가스 온도 비교치 I2b는 배기 가스 온도 검출치 O1를 이용해서 산출된 값이기 때문에, 연소 가스 온도 추정치 I2보다 산출 정밀도가 높다.
제 3 실시 형태에 있어서의 비율 산출부(80)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 연소 가스 온도 비교치 I2b를 이용해서 비율 X1를 산출한다. 즉, 제 3 실시 형태에 따른 보정항 취득부(64)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 연소 가스 온도 비교치 I2b의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 제 3 실시 형태에 따른 보정항 취득부(64)는, 배기 가스 온도 검출치 O1 대신에 연소 가스 온도 비교치 I2b를 이용하는 것 외는, 제 1 실시 형태와 마찬가지의 방법으로 보정항 X4를 산출한다.
이와 같이, 제 3 실시 형태에 따른 제어부(50b)는, 배기 가스 온도 검출치 O1를 이용해서 히트 밸런스 계산을 행함으로써 연소 가스 온도 비교치 I2b를 산출하는 연소 가스 온도 비교치 취득부(62b)를 갖는다. 제 3 실시 형태에 따른 보정항 취득부(64)는 연소 가스 온도 추정치 I2와 연소 가스 온도 비교치 I2b의 비율에 근거해서, 보정항 X4를 산출한다. 제 3 실시 형태에 따른 제어부(50b)는, 산출 정밀도가 높은 연소 가스 온도 비교치 I2b를 이용해 산출된 보정항 X4를 이용해서 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출한다. 따라서, 제 3 실시 형태에 따른 제어부(50b)는, 산출 정밀도가 높고 또한 응답성이 보다 높은 보정 연소 가스 온도 추정치 I3를 산출하는 것이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 이 실시 형태의 내용에 의해 실시 형태가 한정되는 것은 아니다. 또, 상술한 구성 요소에는, 당업자가 용이하게 상정할 수 있는 것, 실질적으로 동일한 것, 이른바 균등의 범위의 것이 포함된다. 또한, 상술한 구성 요소는 적절히 조합하는 것이 가능하다. 또한, 상술한 실시 형태의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소의 다양한 생략, 치환 또는 변경을 행할 수 있다.
1 : 가스 터빈 11 : 압축기
12 : 연소기 13 : 터빈
15 : 로터 17 : 발전기
20 : 공기 공급 라인 22 : 입구 안내 날개
23 : 개방도 조정부 24 : 압축 공기 도통 라인
26 : 연료 공급 라인 27 : 연료 공급 밸브
28 : 연소 가스 공급 라인 29 : 배기 가스 배출 라인
32 : 흡기 검출부 34 : 실린더 검출부
36 : 연료 검출부 37 : 블레이드 패스 온도계
38 : 배기 가스 온도계 39 : 출력계
50, 50a, 50b : 제어부 52 : 검출치 취득부
54 : 배기 가스 온도 취득부 55 : 출력 취득부
56, 56a, 56b : 연소 가스 온도 제어부
57 : 거버너 제어부 58 : 가스 터빈 제어부
60 : 연소 가스 온도 추정치 산출부 62 : 배기 가스 온도 추정치 취득부
62b : 연소 가스 온도 비교치 취득부
63a : 보정 상류 배기 가스 온도 취득부
64 : 보정항 취득부
66 : 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부
68 : 연소 가스 온도 판정부 70 : 가배기 가스 온도 추정치 취득부
74 : 배기 가스 온도 추정치 산출부 80 : 비율 산출부
81 : 조정 계수 설정부 82 : 조정 비율 산출부
84 : 과거 조정 비율 산출부 86 : 보정항 산출부
90 : 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부
92 : 상류 보정항 취득부
94 : 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부
100 : 상류 비율 산출부 101 : 상류 조정 계수 설정부
102 : 상류 조정 비율 산출부 104 : 과거 상류 조정 비율 산출부
106 : 상류 보정항 산출부 A : 공기
A1 : 압축 공기 F : 연료
I : 연소 가스 I1 : 검출치
I2 : 연소 가스 온도 추정치 I2b : 연소 가스 온도 비교치
I3 : 보정 연소 가스 온도 추정치 Ith : 온도 임계치
O : 배기 가스 O1 : 배기 가스 온도 검출치
O1a : 상류 배기 가스 온도 검출치
O1b : 하류 배기 가스 온도 검출치
O2 : 가배기 가스 온도 추정치 O3 : 배기 가스 온도 추정치
O4 : 하류 배기 가스 온도 추정치
O5 : 보정 상류 배기 가스 온도 검출치
Oa : 상류 배기 가스 Ob : 하류 배기 가스
X1 : 비율 X1a : 상류 비율
X2 : 조정 비율 X2a : 상류 조정 비율
X3 : 과거 조정 비율 X3a : 과거 상류 조정 비율
X4' : 과거 보정항 X4 : 보정항
X4a' : 과거 상류 보정항 X4a : 상류 보정항
α,αa : 조정 계수

Claims (8)

  1. 공기 공급 라인으로부터 공급되는 공기를 압축하는 압축기와, 연료가 공급되고 상기 압축기에서 압축된 압축 공기를 연소시키는 연소기와, 상기 연소기에서 생긴 연소 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈을 회전시킨 후의 연소 가스인 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출 라인과, 상기 터빈의 회전에 의해 발전하는 발전기를 갖는 가스 터빈의 제어 장치로서,
    상기 연료의 공급량, 상기 압축 공기의 압력, 및 상기 발전기의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치를 취득하는 검출치 취득부와,
    상기 배기 가스의 온도의 검출치인 배기 가스 온도 검출치를 취득하는 배기 가스 온도 취득부와,
    상기 검출치 취득부가 취득한 검출치에 근거해서, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 연소 가스 온도 추정치 산출부와,
    상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 연소 가스 온도 추정치를 보정하는 보정항을 산출하는 보정항 취득부와,
    상기 연소 가스 온도 추정치를 상기 보정항으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부와,
    상기 보정 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 가스 터빈을 제어하는 가스 터빈 제어부
    를 갖는 가스 터빈의 제어 장치.
  2. 상기 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 배기 가스의 추정 온도인 배기 가스 온도 추정치를 산출하는 배기 가스 온도 추정치 취득부를 더 갖고,
    상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 보정항을 산출하는
    가스 터빈의 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 추정치에 대한 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율을 상기 보정항으로서 산출하고,
    상기 보정 연소 가스 온도 추정치 산출부는 상기 연소 가스 온도 추정치에 상기 보정항을 곱해서, 상기 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는
    가스 터빈의 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보정항 취득부는,
    상기 배기 가스 온도 추정치에 대한 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율을 산출하는 비율 산출부와, 상기 비율에 대한 조정 계수를, 0보다 크고 1 이하의 값 중에서 설정하는 조정 계수 설정부와,
    상기 비율에 상기 조정 계수를 곱해서 조정 비율을 산출하는 조정 비율 산출부와,
    1로부터 상기 조정 계수를 뺀 값을, 전회 산출한 상기 보정항에 곱해서, 과거 조정 비율을 산출하는 과거 조정 비율 산출부와,
    상기 조정 비율에 상기 과거 조정 비율을 더해서, 상기 보정항을 산출하는 보정항 산출부
    를 갖는 가스 터빈의 제어 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 배기 가스 온도 추정치 취득부는,
    상기 연소 가스 온도 추정치를 미리 정해진 소정의 산출식에 입력해서, 가(假)배기 가스 온도 추정치를 산출하는 가배기 가스 온도 추정치 취득부와,
    상기 가배기 가스 온도 추정치에 대해, 시간마다의 값의 변화를 지연시키는 1차 지연 처리를 행해서, 상기 배기 가스 온도 추정치를 산출하는 배기 가스 온도 추정치 산출부
    를 갖는 가스 터빈의 제어 장치.

  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배기 가스 온도 취득부는, 상기 터빈의 직후에 있어서의 상기 배기 가스의 온도인 상류 배기 가스 온도 검출치와, 상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 검출한 개소보다 하류에 있어서의 상기 배기 가스의 온도인 하류 배기 가스 온도 검출치를 취득하며,
    상기 상류 배기 가스 온도 검출치에 근거해서, 상기 하류에 있어서의 배기 가스의 온도의 추정치인 하류 배기 가스 온도 추정치를 취득하는 하류 배기 가스 온도 추정치 취득부와,
    상기 하류 배기 가스 온도 추정치와 상기 하류 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 보정하는 상류 보정항을 산출하는 상류 보정항 취득부와,
    상기 상류 배기 가스 온도 검출치를 상기 상류 보정항으로 보정해서, 보정 상류 배기 가스 온도 검출치를 산출하는 보정 상류 배기 가스 온도 검출치 산출부
    를 더 가지며,
    상기 보정항 취득부는 상기 배기 가스 온도 검출치로서 상기 보정 상류 배기 가스 온도 검출치를 이용해서 상기 보정항을 산출하는
    가스 터빈의 제어 장치.

  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 배기 가스 온도 검출치를 이용해서 히트 밸런스 계산을 행함으로써, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 비교치를 산출하는 연소 가스 온도 비교치 취득부를 더 가지며,
    상기 보정항 취득부는 상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 연소 가스 온도 비교치의 비율에 근거해서, 상기 보정항을 산출하는
    가스 터빈의 제어 장치.
  8. 공기 공급 라인으로부터 공급되는 공기를 압축하는 압축기와, 연료가 공급되고 상기 압축기에서 압축된 압축 공기를 연소시키는 연소기와, 상기 연소기에서 생긴 연소 가스에 의해 회전하는 터빈과, 상기 터빈을 회전시킨 후의 연소 가스인 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출 라인과, 상기 터빈의 회전에 의해 발전하는 발전기를 갖는 가스 터빈의 제어 방법으로서,
    상기 연료의 공급량, 상기 압축 공기의 압력, 및 상기 발전기의 발전 전력 중 적어도 어느 하나의 검출치를 취득하는 검출치 취득 스텝과,
    상기 배기 가스의 온도의 검출치인 배기 가스 온도 검출치를 취득하는 배기 가스 온도 취득 스텝과,
    상기 검출치 취득 스텝에서 취득한 검출치에 근거해서, 상기 연소 가스의 추정 온도인 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 연소 가스 온도 추정치 산출 스텝과,
    상기 연소 가스 온도 추정치와 상기 배기 가스 온도 검출치의 비율에 근거해서, 상기 연소 가스 온도 추정치를 보정하는 보정항을 산출하는 보정항 취득 스텝과,
    상기 연소 가스 온도 추정치를 상기 보정항으로 보정해서, 보정 연소 가스 온도 추정치를 산출하는 보정 연소 가스 온도 추정치 산출 스텝과,
    상기 보정 연소 가스 온도 추정치에 근거해서, 상기 가스 터빈을 제어하는 가스 터빈 제어 스텝
    을 갖는 가스 터빈의 제어 방법.
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