KR20210038672A

KR20210038672A - 가스 터빈의 제어 장치, 가스 터빈 설비, 가스 터빈의 제어 방법, 및 가스 터빈의 제어 프로그램

Info

Publication number: KR20210038672A
Application number: KR1020217006842A
Authority: KR
Inventors: 요스케 후지토미; 츠카사 이토
Original assignee: 미츠비시 파워 가부시키가이샤
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2019-10-07
Publication date: 2021-04-07
Also published as: WO2020095593A1; JP7176932B2; US20220042466A1; DE112019005596B4; CN112639268A; JP2020076377A; US11585281B2; KR102505388B1; DE112019005596T5; CN112639268B

Abstract

제어 장치는, 부하 연료량 연산부(111)와 허용 연료량 연산부(120)와 유량 저값 선택부(131)와 기본 구동량 연산부(141)와 연료 편차 연산부(142)와 보정부(150)를 구비한다. 부하 연료량 연산부는, 요구 출력에 따라 정해지는 부하 연료량을 구한다. 허용 연료량 연산부는, 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구한다. 유량 저값 선택부는, 부하 연료량 연산부와 허용 연료량 연산부가 구한 연료량 중에서 최소 연료량(CSO)을 선택한다. 기본 구동량 연산부는, 흡기량 조절기의 기본 구동량(IGVb)을 구한다. 연료 편차 연산부는, 허용 연료량과 최소 연료량의 연료 편차(Δmin)를 구한다. 보정값 연산부는, 연료 편차에 따른 보정값(IGVcm)을 구한다. 보정부는, 기본 구동량을 보정값으로 보정한다.

Description

가스 터빈의 제어 장치, 가스 터빈 설비, 가스 터빈의 제어 방법, 및 가스 터빈의 제어 프로그램

본 발명은, 가스 터빈의 제어에 관한 것이다.

본원은, 2018년 11월 8일에, 일본에 출원된 특원 2018-210553호에 근거하여 우선권을 주장하고, 이 내용을 여기에 원용한다.

가스 터빈은, 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하는 압축기와, 이 압축 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈을 구비한다. 압축기는, 축선을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터와, 이것을 회전 가능하게 덮는 압축기 케이싱과, 케이싱 내에 유입되는 공기인 흡기량을 조절하는 IGV(inlet guide vane)를 갖는다. 연소기에는, 연료 라인이 접속되어 있다. 이 연료 라인에는, 연소기에 공급되는 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브가 마련되어 있다.

가스 터빈의 출력을 증감시키는 경우, 연료 조절 밸브의 개도(開度)를 크게 하여, 연소기에 공급되는 연료의 유량을 많게 한다. 연료 조절 밸브의 개도는, 예를 들면 외부로부터의 부하 지령 등에 의하여 정해진다. IGV 개도는, 기본적으로 가스 터빈의 출력이 커짐에 따라 점차 커지도록 조절된다.

이하의 특허문헌 1에는, 이상에서 설명한 가스 터빈의 제어 방법이 기재되어 있다. 이 제어 방법에서는, 가스 터빈의 출력이 커짐에 따라 점차 커지는 기본 IGV 개도에, 제1 보정값 및 제2 보정값을 가산하여, IGV 개도를 구하고, 이 IGV 개도를 나타내는 개도 지령값을 IGV에 보낸다. 제1 보정값은, 가스 터빈으로부터 배기된 배기 가스의 온도와 이 온도에 대한 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 값이다. 또, 제2 보정값은, 가스 터빈에 대한 요구 출력이 커져 있을 때에, 이 요구 출력의 단위 시간당 변화량인 요구 출력 변화율에 따라 정해지는 값이다. 이 제2 보정값은, 요구 출력 변화율이 커짐에 따라 커지는 값이다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2008-075578호

상기 특허문헌 1에 기재된 제어 방법에서는, 요구 출력의 증감이 단시간 내에 다수 회 반복되면, 제2 보정값의 영향으로, 이 동안에 IGV 개도가 커진다. 이 IGV 개도가 커지면, 압축기가 흡입하는 공기의 유량인 흡기량이 증가하여, 터빈의 입구에 있어서의 연소 가스의 온도가 저하되기 때문에, 가스 터빈의 손상을 억제할 수 있다. 한편, 이 IGV 개도가 필요 이상으로 커지면, 터빈 단독으로의 출력 에너지에 대하여 압축기에 있어서의 소비 에너지가 증가하기 때문에, 가스 터빈 효율이 저하된다.

따라서, 본 발명은, 가스 터빈의 손상을 억제하면서, 가스 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 양태의 가스 터빈의 제어 장치는, 이하의 가스 터빈에 대한 제어 장치이다.

이 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈과, 상기 연소기에 공급하는 상기 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브를 구비한다. 상기 압축기는, 회전하는 압축기 로터와, 상기 압축기 로터를 덮는 압축기 차실(車室)과, 상기 압축기 차실 내에 유입되는 상기 공기의 유량인 흡기량을 조절하는 흡기량 조절기를 갖는다.

본 양태의 제어 장치는, 상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산부와, 상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하고, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산부와, 상기 부하 연료량 연산부와 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저(低)값 선택부와, 상기 유량 저값 선택부에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력부와, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산부와, 상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산부와, 상기 연료 편차 연산부가 구한 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산부와, 상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정부와, 상기 보정부에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력부를 구비한다.

본 양태의 연료 편차 연산부가 구하는 연료 편차는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있는 것을 나타내는 파라미터의 하나이다. 본 양태에서는, 이 연료 편차의 크기에 따라, 조절기 구동량의 기본 구동량이 보정된다. 이 때문에, 본 양태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있을 때에 기본 구동량이 보정되어, 가스 터빈에 유입되는 공기의 유량이 조절된다. 이 결과, 본 양태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있을 때에, 연소 가스의 터빈 입구 온도나 배기 덕트 내의 배기 가스의 온도가 조절되어, 가스 터빈의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 본 양태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에는, 기본 구동량이 보정되지 않고, 또 기본 구동량의 보정값이 작아, 가스 터빈에 유입되는 공기의 유량이 실질적으로 조절되지 않는다. 즉, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에, 가스 터빈에 유입되는 공기의 유량은, 기본 구동량에 대응하는 공기의 유량보다 실질적으로 커지지 않는다. 이 결과, 본 양태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에, 터빈 단독으로의 출력 에너지에 대하여 압축기에 있어서의 소비 에너지는 증가하지 않아, 가스 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

여기에서, 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 연료 편차가 제1 편차일 때의 상기 보정값은, 상기 연료 편차가 상기 제1 편차보다 작은 제2 편차일 때의 상기 보정값 이하여도 된다.

또, 이상의 어느 하나의 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 보정부는, 상기 보정값인 메인 보정값을 보정하기 위한 서브 보정값을 구하는 서브 보정값 연산부와, 상기 서브 보정값으로 상기 메인 보정값을 보정하는 서브 보정부와, 상기 서브 보정부에서 보정된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하여, 상기 조절기 구동량을 구하는 메인 보정부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 서브 보정값 연산부는, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따른 상기 서브 보정값을 구한다.

가스 터빈은, 실출력이 작을 때보다 실출력이 클 때의 쪽이 손상의 가능성이 높다. 본 양태에서는, 실출력에 따른 서브 보정값으로 메인 보정값을 보정하고, 보정 후의 메인 보정값으로 기본 구동량을 보정한다. 즉, 본 양태에서는, 실출력이 커서 가스 터빈 손상의 가능성이 높을 때에 메인 보정값이 보정된다. 따라서, 본 양태에서는, 이 관점에서도, 가스 터빈의 손상을 억제할 수 있다.

상기 서브 보정값 연산부를 갖는 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 실출력이 제1 값일 때의 상기 서브 보정값은, 상기 실출력이 상기 제1 값보다 작은 제2 값일 때의 상기 서브 보정값 이상이어도 된다. 이 경우, 상기 서브 보정부는, 상기 서브 보정값이 제1 값일 때에 보정한 상기 메인 보정값이, 상기 서브 보정값이 상기 제1 값보다 작은 제2 값일 때에 보정한 상기 메인 보정값보다 커지도록, 상기 메인 보정값을 보정한다.

상기 서브 보정값 연산부를 갖는, 이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 보정부는, 상기 서브 보정부에서 보정된 상기 메인 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 기본 구동량을 크게 하여 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 크다. 또, 상기 메인 보정부는, 상기 변화율 제한부에서 상기 변화율이 제한된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정한다.

가스 터빈은, 기본 구동량이 커져 있을 때, 즉 흡기량이 많아져 있을 때, 연소기에 공급되는 연료량도 많아진다. 이 때문에, 가스 터빈은, 기본 구동량이 작아져 있을 때보다, 이 기본 구동량이 커져 있을 때의 쪽이 손상의 가능성이 높다. 본 양태에서는, 기본 구동량을 크게 하여 흡기량을 많게 할 때의 보정값 변화율에 관한 제한값이, 기본 구동량을 작게 하여 흡기량을 적게 할 때의 보정값 변화율에 관한 제한값보다 크다. 이 때문에, 본 양태에서는, 기본 구동량을 크게 하여 흡기량을 많게 할 때의 보정값 변화율이, 기본적으로, 기본 구동량을 작게 하여 흡기량을 적게 할 때의 보정값 변화율보다 커진다. 따라서, 본 양태에서는, 이 관점에서도 가스 터빈의 손상을 억제할 수 있다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 보정부는, 상기 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한부와, 상기 변화율 제한부에서 상기 변화율이 제한된 상기 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하는 메인 보정부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 기본 구동량을 크게 하여 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 크다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 허용 연료량 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량을 구해도 된다. 이 경우, 상기 연료 편차 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량마다 상기 최소 연료량과의 편차를 구하는 서브 편차 연산부와, 상기 서브 편차 연산부가 구한 복수 종류의 허용 연료량마다의 편차 중, 최소의 편차인 최소 편차를 선택하는 편차 저값 선택부를 갖는다. 또, 상기 보정값 연산부는, 상기 최소 편차에 따른 상기 보정값을 구한다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고, 상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열(動翼列)을 가지며, 상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 가져도 된다. 이 경우, 상기 허용 연료량 연산부는, 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도를 구하는 허용 온도 연산부와, 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 배기 가스의 온도와 상기 배기 가스 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 허용 온도 연료량을 구하는 허용 온도 연료량 연산부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 유량 저값 선택부 및 상기 연료 편차 연산부는, 각각 상기 허용 온도 연료량을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 상기 허용 연료량으로서 처리한다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고, 상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열을 가지며, 상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 가져도 된다. 이 경우, 상기 허용 연료량 연산부는, 상기 터빈 차실 또는 상기 배기 덕트 내에서 상기 최종단 동익 열보다 하류 측의 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제1 허용 온도를 구하는 제1 허용 온도 연산부와, 상기 배기 덕트 내에서 상기 제1 위치보다 하류 측의 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제2 허용 온도를 구하는 제2 허용 온도 연산부와, 상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제1 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제1 허용 온도 연료량을 구하는 제1 허용 온도 연료량 연산부와, 상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제2 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제2 허용 온도 연료량을 구하는 제2 허용 온도 연료량 연산부를 가져도 된다. 이 경우, 상기 유량 저값 선택부는, 상기 제1 허용 온도 연료량 및 상기 제2 허용 온도 연료량의 각각을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량의 하나로서 처리한다. 또, 상기 서브 편차 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제1 허용 온도 연료량을 이용하고, 다른 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제2 허용 온도 연료량을 이용한다.

복수 종류의 허용 연소량을 구하는 상기 양태의 가스 터빈의 제어 장치에 있어서, 상기 허용 연료량 연산부는, 상기 가스 터빈의 상태에 따라, 상기 터빈의 입구에 있어서의 상기 연소 가스의 온도와 양의 상관 관계를 갖는 입구 온도 상관값을 구하는 상관값 연산기와, 상기 입구 온도 상관값에 따른 변화율 제한 연료량을 구하는 변화율 제한 연료량 산출기를 가져도 된다. 이 경우, 변화율 제한 연료량 산출기는, 상기 최소 연료량이 증가하는 과정에서, 상기 입구 온도 상관값이 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량과, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량을 구한다. 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 최소 연료량에 미리 정해진 바이어스 연료량을 더하고, 상기 바이어스 연료량이 더해진 값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정한 제1 제한값 이내로 한 값이다. 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값일 때의 상기 변화율 제한 연료량으로부터, 상기 제1 제한값보다 작은 제2 제한값 이하의 변화율로 증가하는 값이다. 상기 유량 저값 선택부는, 상기 변화율 제한 연료량을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량의 하나로서 처리한다. 상기 서브 편차 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 변화율 제한 연료량을 이용한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 양태의 가스 터빈 설비는,

이상의 어느 하나의 양태의 제어 장치와, 가스 터빈을 구비한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 양태의 가스 터빈의 제어 방법은, 이하의 가스 터빈에 대한 제어 방법이다.

이 가스 터빈은, 공기를 압축하는 압축기와, 상기 압축기로 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와, 상기 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈과, 상기 연소기에 공급하는 상기 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브를 구비한다. 상기 압축기는, 회전하는 압축기 로터와, 상기 압축기 로터를 덮는 압축기 차실과, 상기 압축기 차실 내에 유입되는 상기 공기의 유량인 흡기량을 조절하는 흡기량 조절기를 갖는다.

본 양태의 제어 방법은, 상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산 공정과, 상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하고, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산 공정과, 상기 부하 연료량 연산 공정과 상기 허용 연료량 연산 공정에서 구해진 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저값 선택 공정과, 상기 유량 저값 선택 공정에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력 공정과, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산 공정과, 상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산 공정과, 상기 연료 편차 연산 공정에서 구해진 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산 공정과, 상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정 공정과, 상기 보정 공정에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력 공정을 실행한다.

여기에서, 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 보정 공정은, 상기 보정값인 메인 보정값을 보정하기 위한 서브 보정값을 구하는 서브 보정값 연산 공정과, 상기 서브 보정값으로 상기 메인 보정값을 보정하는 서브 보정 공정과, 상기 서브 보정 공정에서 보정된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하여, 상기 조절기 구동량을 구하는 메인 보정 공정을 포함해도 된다. 이 경우, 상기 서브 보정값 연산 공정에서는, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따른 상기 서브 보정값을 구한다.

상기 서브 보정값 연산 공정을 실행하는 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 보정 공정은, 상기 서브 보정 공정에서 보정된 상기 메인 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한 공정을 포함해도 된다. 이 경우, 상기 기본 구동량을 크게 하여, 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여, 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 크다. 상기 메인 보정 공정에서는, 상기 변화율 제한 공정에서 상기 변화율이 제한된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정한다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 허용 연료량 연산 공정에서는, 복수 종류의 허용 연료량을 구해도 된다. 이 경우, 상기 연료 편차 연산 공정은, 복수 종류의 허용 연료량마다 상기 최소 연료량과의 편차를 구하는 서브 편차 연산 공정과, 상기 서브 편차 연산 공정이 구한 복수 종류의 허용 연료량마다의 편차 중, 최소의 편차인 최소 편차를 선택하는 편차 저값 선택 공정을 포함한다. 상기 보정값 연산 공정에서는, 상기 최소 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구한다.

이상의 어느 하나의 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고, 상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열을 가지며, 상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 가져도 된다. 이 경우, 상기 허용 연료량 연산 공정은, 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도를 구하는 허용 온도 연산 공정과, 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 배기 가스의 온도와 상기 배기 가스 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 허용 온도 연료량을 구하는 허용 온도 연료량 연산 공정을 포함해도 된다. 상기 유량 저값 선택 공정 및 상기 연료 편차 연산 공정에서는, 각각 상기 허용 온도 연료량을 상기 허용 연료량 연산 공정이 구한 상기 허용 연료량으로서 처리한다.

복수 종류의 허용 연료량을 구하는 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고, 상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열을 가지며, 상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 가져도 된다. 이 경우, 상기 허용 연료량 연산 공정은, 상기 터빈 차실 또는 상기 배기 덕트 내에서 상기 최종단 동익 열보다 하류 측의 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제1 허용 온도를 구하는 제1 허용 온도 연산 공정과, 상기 배기 덕트 내에서 상기 제1 위치보다 하류 측의 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제2 허용 온도를 구하는 제2 허용 온도 연산 공정과, 상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제1 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제1 허용 온도 연료량을 구하는 제1 허용 온도 연료량 연산 공정과, 상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제2 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제2 허용 온도 연료량을 구하는 제2 허용 온도 연료량 연산 공정을 포함해도 된다. 상기 유량 저값 선택 공정에서는, 상기 제1 허용 온도 연료량 및 상기 제2 허용 온도 연료량의 각각을 상기 허용 연료량 연산 공정이 구한 연료량의 하나로서 처리한다. 상기 서브 편차 연산 공정에서는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제1 허용 온도 연료량을 이용하고, 다른 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제2 허용 온도 연료량을 이용한다.

복수 종류의 허용 연료량을 구하는 상기 양태의 가스 터빈의 제어 방법에 있어서, 상기 허용 연료량 연산 공정은, 상기 가스 터빈의 상태에 따라, 상기 터빈의 입구에 있어서의 상기 연소 가스의 온도와 양의 상관 관계를 갖는 입구 온도 상관값을 구하는 상관값 연산 공정과, 상기 입구 온도 상관값에 따른 변화율 제한 연료량을 구하는 변화율 제한 연료량 산출 공정을 포함해도 된다. 변화율 제한 연료량 산출 공정에서는, 상기 최소 연료량이 증가하는 과정에서, 상기 입구 온도 상관값이 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량과, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량을 구한다. 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 최소 연료량에 미리 정해진 바이어스 연료량을 더하고, 상기 바이어스 연료량이 더해진 값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정한 제1 제한값 이내로 한 값이다. 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값일 때의 상기 변화율 제한 연료량으로부터, 상기 제1 제한값보다 작은 제2 제한값 이하의 변화율로 증가하는 값이다. 상기 유량 저값 선택 공정에서는, 상기 변화율 제한 연료량을 상기 허용 연료량 연산 공정이 구한 연료량의 하나로서 처리한다. 상기 서브 편차 연산 공정에서는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 변화율 제한 연료량을 이용한다.

상기 목적을 달성하기 위한 발명에 관한 일 양태의 가스 터빈의 제어 프로그램은, 이하의 가스 터빈에 대한 제어 프로그램이다.

본 양태의 제어 프로그램은, 상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산 공정과, 상기 가스 터빈을 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하고, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산 공정과, 상기 부하 연료량 연산 공정과 상기 허용 연료량 연산 공정에서 구해진 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저값 선택 공정과, 상기 유량 저값 선택 공정에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력 공정과, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산 공정과, 상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산 공정과, 상기 연료 편차 연산 공정에서 구해진 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산 공정과, 상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정 공정과, 상기 보정 공정에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력 공정을 컴퓨터에 실행시킨다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 가스 터빈의 손상을 억제하면서, 가스 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 가스 터빈 설비의 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 연료 제어부의 기능 블록도이다.
도 4는 차실 압력과 배기 가스 허용 온도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에 관한 일 실시형태이며, 시간 변화에 따른 최소 연료량의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 관한 일 실시형태이며, 실출력과 IGV 기본 개도(기본 구동량)의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 관한 일 실시형태이며, 최소 편차와 메인 보정값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 본 발명에 관한 일 실시형태이며, 실출력과 서브 보정값의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 하드웨어 구성을 나타내는 회로 블록도이다.
도 10은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 제어 장치의 동작을 나타내는 플로 차트이다.
도 11은 본 발명에 관한 일 실시형태에 있어서의 허용 연료량 연산 공정에서의 상세 공정을 나타내는 플로 차트이다.

이하, 본 발명에 관한 가스 터빈 설비의 일 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 실시형태의 가스 터빈 설비는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(1)과, 가스 터빈(1)의 구동으로 발전하는 발전기(9)와, 가스 터빈(1)의 각종 상태량 등을 검지하는 검지기와, 제어 장치(100)를 구비한다.

가스 터빈(1)은, 공기(A)를 압축하는 압축기(10)와, 압축기(10)로 압축된 공기 중에서 연료(F)를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기(30)와, 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈(40)과, 배기 덕트(50)를 구비한다.

압축기(10)는, 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 압축기 로터(11)와, 압축기 로터(11)를 덮는 압축기 차실(18)과, 복수의 정익 열(靜翼列)(14)과, 압축기 차실(18) 내에 유입되는 공기(A)의 유량을 조절하는 IGV(inlet guide vane) 장치(흡기량 조절기)(21)를 갖는다.

또한, 이하에서는, 축선(Ar)이 뻗는 방향을 축선 방향(Da), 이 축선 방향(Da)의 일방 측을 축선 상류 측(Dau), 타방 측을 축선 하류 측(Dad)이라고 한다. 축선 상류 측(Dau)은, 압축기(10) 내의 공기의 흐름의 상류 측임과 함께, 터빈(40) 내의 연소 가스의 흐름의 상류 측이기도 하다. 축선 하류 측(Dad)은, 압축기(10) 내의 공기의 흐름의 하류 측임과 함께, 터빈(40) 내의 연소 가스의 흐름의 하류 측이기도 하다. 또, 이 축선(Ar)을 중심으로 한 둘레 방향을 간단히 둘레 방향(Dc)이라고 하고, 축선(Ar)에 대하여 수직인 방향을 직경 방향(Dr)이라고 한다.

압축기 로터(11)는, 그 축선(Ar)을 중심으로 하여 축선 방향(Da)으로 뻗는 로터 축부(12)와, 이 로터 축부(12)에 장착되어 있는 복수의 동익 열(13)을 갖는다. 복수의 동익 열(13)은, 축선 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익 열(13)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익으로 구성되어 있다. 복수의 동익 열(13)의 각각의 축선 하류 측(Dad)에는, 정익 열(14)이 배치되어 있다. 각 정익 열(14)은, 압축기 차실(18)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익 열(14)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익으로 구성되어 있다.

IGV 장치(흡기량 조절기)(21)는, 압축기 차실(18)에 마련되어 있다. IGV 장치(21)는, 복수의 가동 블레이드(22)와, 복수의 가동 블레이드(22)의 각도를 바꾸는 구동기(23)를 갖는다.

복수의 가동 블레이드(22)는, 복수의 동익 열(13) 중에서 가장 축선 상류 측(Dau)의 동익 열(13)보다 축선 상류 측(Dau)에 배치되어 있다.

터빈(40)은, 축선(Ar)을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터(41)와, 터빈 로터(41)을 덮는 터빈 차실(48)과, 복수의 정익 열(44)을 갖는다. 터빈 로터(41)는, 그 축선(Ar)을 중심으로 하여 축선 방향(Da)으로 뻗는 로터 축부(42)와, 이 로터 축부(42)에 장착되어 있는 복수의 동익 열(43)을 갖는다. 복수의 동익 열(43)은, 축선 방향(Da)으로 나열되어 있다. 각 동익 열(43)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 동익으로 구성되어 있다. 복수의 동익 열(43)의 각 축선 상류 측(Dau)에는, 정익 열(44)이 배치되어 있다. 각 정익 열(44)은, 터빈 차실(48)의 내측에 마련되어 있다. 각 정익 열(44)은, 모두, 둘레 방향(Dc)으로 나열되어 있는 복수의 정익으로 구성되어 있다. 또한, 이하에서는, 복수의 동익 열(43) 중, 가장 축선 하류 측(Dad)의 동익 열인 최종단 동익 열(43a)을 통과한 연소 가스를 배기 가스(EG)라고 부른다.

압축기 로터(11)와 터빈 로터(41)는, 동일 축선(Ar) 상에 위치하며 서로 접속되어 가스 터빈 로터(2)를 이룬다. 이 가스 터빈 로터(2)에는, 발전기(9)의 로터가 접속되어 있다. 가스 터빈(1)은, 중간 차실(38)을 더 구비한다. 이 중간 차실(38)은, 압축기 차실(18)의 축선 하류 측(Dad)의 에지에 접속되어 있다. 이 중간 차실(38)의 축선 하류 측(Dad)의 에지에는, 터빈 차실(48)이 접속되어 있다. 중간 차실(38)에는, 압축기 차실(18)로부터 토출된 압축 공기가 유입된다.

연소기(30)는, 중간 차실(38)에 마련되어 있다. 이 연소기(30)에는, 연료 공급원으로부터의 연료(F)가 흐르는 연료 라인(35)이 접속되어 있다. 이 연료 라인(35)에는, 연료 조절 밸브(36)가 마련되어 있다.

배기 덕트(50)는, 터빈 차실(48)의 축선 하류 측(Dad)의 에지에 접속되어 있다. 이 배기 덕트(50)에는, 터빈(40)으로부터 배기된 배기 가스(EG)가 흐른다.

본 실시형태에 있어서, 가스 터빈(1)의 각종 상태량 등을 검지하는 검지기로서, 대기압을 검지하는 대기압계(63)와, 압축기(10)가 흡입하는 공기의 온도를 검지하는 흡기 온도계(64)와, 중간 차실(38) 내의 압력, 즉 연소기(30)에 유입되는 압축 공기의 압력을 검지하는 차실 압력계(65)와, 배기 가스(EG)의 온도를 검지하는 제1 온도계(61) 및 제2 온도계(62)와, 가스 터빈 로터(2)의 회전수를 검지하는 회전수계(66)와, 발전기(9)의 출력, 즉 가스 터빈(1)의 실출력(PWr)을 검지하는 출력계(67)를 갖는다. 제1 온도계(61)는, 터빈 차실(48) 내에서 최종단 동익 열(43a)의 축선 하류 측(Dad)의 위치(제1 위치)에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도(Tb)를 검지한다. 제2 온도계(62)는, 배기 덕트 내에서의 축선 하류 측(Dad)의 위치(제2 위치)에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도(Te)를 검지한다. 또한, 제1 온도계(61)는, 배기 덕트(50) 내에서 축선 상류 측(Dau)의 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도를 검지해도 된다.

제어 장치(100)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연료 조절 밸브(36)를 제어하는 연료 제어부(110)와, IGV 장치(21)를 제어하는 IGV 제어부(140)를 갖는다.

연료 제어부(110)는, 부하 연료량(LDCSO)을 구하는 부하 연료량 연산부(LDCSO 연산부)(111)와, 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산부(120)와, 유량 저값 선택부(131)와, 밸브 지령 출력부(132)를 갖는다. 유량 저값 선택부(131)는, LDCSO 연산부(111)와 허용 연료량 연산부(120)가 구한 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량(CSO)을 선택한다. 또한, 이상에 있어서의 연료량은, 연료의 유량이다. 밸브 지령 출력부(132)는, 밸브 지령값을 연료 조절 밸브(36)에 출력한다.

LDCSO 연산부(111)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 차분기(112)와, PI 제어기(113)를 갖는다. 차분기(112)는, 외부로부터의 요구 출력(PWd)과 출력계(67)로 검지된 가스 터빈(1)의 실제로 출력인 실출력(PWr)을 수용하여, 요구 출력(PWd)과 실출력(PWr)의 편차를 구한다. PI 제어기(113)는, 이 편차에 따른 비례 및 적분 제어량을 부하 연료량(LDCSO)으로서 출력한다.

허용 연료량 연산부(120)는, 허용 온도 연료량을 구하는 허용 온도 연료량 연산부(121)와, 변화율 제한 연료량(LRCSO)을 구하는 변화율 제한 연료량 연산부(LRCSO 연산부)(127)를 갖는다. 허용 온도 연료량 연산부(121)는, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)을 구하는 제1 허용 온도 연료량 연산부(BPCSO 연산부)(121a)와, 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)을 구하는 제2 허용 온도 연료량 연산부(EXCSO 연산부)(121b)를 갖는다.

BPCSO 연산부(121a)는, 가스 터빈(1)의 상술한 제1 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 허용 온도인 제1 허용 온도를 구하는 제1 허용 온도 연산부(122a)와, 제1 허용 온도에 대응하는 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)을 구하는 제1 허용 온도 연료량 산출부(BPCSO 산출부)(124a)를 갖는다. 제1 허용 온도 연산부(122a)는, 제2 허용 온도 연산부(122b)와, 온도 바이어스기(123)를 갖는다. 제2 허용 온도 연산부(122b)는, 가스 터빈(1)의 상술한 제2 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 허용 온도인 제2 허용 온도를 구한다. 온도 바이어스기(123)는, 제2 허용 온도에 미리 정해진 온도 바이어스를 부가하여, 제1 허용 온도를 구한다. BPCSO 산출부(124a)는, 차분기(125a)와, PI 제어기(126a)를 갖는다. 차분기(125a)는, 제1 허용 온도와 제1 온도계(61)로 검지된 배기 가스(EG)의 온도(Tb)를 수용하여, 제1 허용 온도와 배기 가스(EG)의 온도(Tb)의 편차를 구한다. PI 제어기(126a)는, 이 편차에 따른 비례 및 적분 제어량을 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)으로 한다.

EXCSO 연산부(121b)는, 상술한 제2 허용 온도 연산부(122b)와, 제2 허용 온도에 대응하는 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)을 구하는 제2 허용 온도 연료량 산출부(EXCSO 산출부)(124b)를 갖는다. EXCSO 산출부(124b)는, 차분기(125b)와, PI 제어기(126b)를 갖는다. 차분기(125b)는, 제2 허용 온도와 제2 온도계(62)로 검지된 배기 가스(EG)의 온도(Te)를 수용하여, 제2 허용 온도와 배기 가스(EG)의 온도(Te)의 편차를 구한다. PI 제어기(126b)는, 이 편차에 따른 비례 및 적분 제어량을 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)으로 한다.

또한, 제2 허용 온도 연산부(122b)는, 이상에서 설명한 바와 같이, BPCSO 연산부(121a)와 EXCSO 연산부(121b)의 공유 구성 요소이다. 이 제2 허용 온도 연산부(122b)는, 차실 압력계(65)로 검지된 차실 압력(Pc)을 수용하고, 함수 Fx1을 이용하여, 이 차실 압력(Pc)에 따른 제2 허용 온도를 구한다.

여기에서, 함수 Fx1에 대하여, 도 4를 이용하여 설명한다.

차실 압력계(65)로 검지되는 차실 압력(Pc)과, 제2 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도(Te)는, 터빈(40)의 입구에 있어서의 연소 가스의 온도인 터빈 입구 온도를 일정하게 하는 경우, 차실 압력(Pc)의 증가에 따라 배기 가스(EG)의 온도(Te)가 낮아진다는 관계가 있다. 이 때문에, 터빈(40)이나 배기 덕트(50)를 보호하는 등의 관점에서 정해진 허용 터빈 입구 온도를 유지하는 경우, 차실 압력(Pc)의 증가에 따라, 이 허용 터빈 입구 온도에 대응하는 배기 가스 허용 온도도 낮아진다. 한편, 차실 압력(Pc)이 소정 값 Pc1 이하인 경우, 배기 가스 허용 온도는, 배기 덕트(50)를 보호하는 등의 관점에서, 차실 압력(Pc)에 관계없이, 일정하다.

함수 Fx1은, 이상에서 설명한 차실 압력(Pc)과 배기 가스 허용 온도의 관계를 나타내는 함수이다. 즉, 함수 Fx1은, 차실 압력(Pc)이 소정 값 Pc1 이하인 경우, 일정한 배기 가스 허용 온도를 나타내고, 차실 압력(Pc)이 소정 값 Pc1보다 큰 경우, 차실 압력(Pc)의 증가에 따라 낮아지는 배기 가스 허용 온도를 나타낸다.

또한, 상황에 따른 배기 가스 허용 온도를 구하기 위하여, 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti)나 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi)으로, 차실 압력(Pc)을 보정해도 된다.

이 경우, 함수 Fx1을 이용하여, 보정 후의 차실 압력(Pc)에 따른 배기 가스 허용 온도를 구한다.

LRCSO 연산부(127)는, 입구 온도 상관값 연산기(CLCSO 연산기)(128)와, 변화율 제한 연료량 산출기(LRCSO 산출기)(129)를 갖는다. CLCSO 연산기(128)는, 터빈 입구 온도와 양의 상관 관계를 갖는 입구 온도 상관값(CLCSO)을 구한다. LRCSO 산출기(129)는, 이 입구 온도 상관값(CLCSO)에 따른 변화율 제한 연료량(LRCSO)을 구한다.

입구 온도 상관값(CLCSO)은, 터빈 입구 온도를 무차원화한 파라미터이며, 이 터빈 입구 온도와 양의 상관 관계를 갖는 파라미터이다. 이 입구 온도 상관값(CLCSO)은, 터빈 입구 온도가 하한값일 때에 0%, 터빈 입구 온도가 상한값일 때에 100%가 되도록 설정된다. 예를 들면, 터빈 입구 온도의 하한값을 700℃, 터빈 입구 온도의 상한값을 1500℃로 했을 때, 입구 온도 상관값(CLCSO)은 이하의 식 (1)로 나타난다.

CLCSO(%)={(실출력-700℃MW)/

(1500℃MW-700℃MW)}×100 …(1)

또한, 700℃MW는, 현시점에서의 가스 터빈(1)이 놓여 있는 환경에서, 터빈 입구 온도가 하한값인 700℃일 때의 가스 터빈(1)의 출력(발전기 출력)이다. 또, 1500℃MW는, 현시점에서의 가스 터빈(1)의 환경하에서, 터빈 입구 온도가 상한값인 1500℃일 때의 가스 터빈(1)의 출력(발전기 출력)이다.

CLCSO 연산기(128)는, 현시점에서의 가스 터빈(1)이 놓여 있는 환경을 인식하기 위하여, 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti), 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi), 및 IGV 개도(IGVo)를 수용한다. 또한, 이 IGV 개도(IGVo)는, 후술하는 바와 같이, IGV 제어부(140)로부터 IGV 장치(21)로 출력되는 IGV 지령이 나타내는 IGV 장치(21)의 개도이다. CLCSO 연산기(128)는, 공기의 온도(Ti), 대기압(Pi) 및 IGV 개도(IGVo)를 이용하여, 700℃MW 및 1500℃MW를 구한다. CLCSO 연산기(128)는, 가스 터빈(1)이 표준 환경에 놓여 있을 때의 700℃MW 및 1500℃MW를 소지하고 있다. CLCSO 연산기(128)는, 이 표준 환경하에서의 700℃MW 및 1500℃MW를, 공기의 온도(Ti), 대기압(Pi) 및 IGV 개도(IGVo)를 이용하여 보정하고, 현시점의 환경하에서의 700℃MW 및 1500℃MW를 구한다. CLCSO 연산기(128)는, 이들 700℃MW 및 1500℃MW와, 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr)을 식 (1)에 대입하여, 입구 온도 상관값(CLCSO)을 구한다.

또한, 이상에서는, 터빈 입구 온도의 하한값을 700℃, 그 상한값을 1500℃로 했다. 그러나, 연소기(30)의 형식(型式) 등에 따라서는, 터빈 입구 온도의 하한값 및 상한값은, 이상의 예와 다른 값이 된다.

LRCSO 산출기(129)는, 최소 연료량(CSO)이 증가하는 과정에서, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 미리 정해진 값 CLCSOx 이하일 때의 변화율 제한 연료량(LRCSO)과, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 미리 정해진 값 CLCSOx보다 클 때의 변화율 제한 연료량(LRCSO)을 각각 구한다. LRCSO 산출기(129)는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 미리 정해진 값 CLCSOx 이하일 때, 최소 연료량(CSO)에 미리 정해진 바이어스 연료량 B를 더하고, 최소 연료량(CSO)에 바이어스 연료량 B가 더해진 값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정한 제1 제한값 R1 이내로 한 값을, 변화율 제한 연료량(LRCSO)으로 한다. 또, LRCSO 산출기(129)는, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 미리 정해진 값 CLCSOx보다 클 때, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 미리 정해진 값 CLCSOx일 때의 변화율 제한 연료량(LRCSO)으로부터, 제1 제한값 R1보다 작은 제2 제한값 R2 이하의 변화율로 증가하는 값을, 변화율 제한 연료량(LRCSO)으로 한다.

또한, 미리 정해진 값 CLCSOx는, 예를 들면 95%보다 크고 99%보다 작은 값이다. 따라서, 변화율 제한 연료량(LRCSO)은, 입구 온도 상관값(CLCSO)이 100%에 매우 가까워졌을 때에, 연료량의 증가율을 작게 하기 위한 값이다.

유량 저값 선택부(131)는, LDCSO 연산부(111)와 허용 연료량 연산부(120)가 구한 연료량, 즉 부하 연료량(LDCSO)과, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)과, 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)과, 변화율 제한 연료량(LRCSO) 중, 최소의 연료량인 최소 연료량(CSO)을 선택한다. 밸브 지령 출력부(132)는, 최소 연료량(CSO)에 따른 연료 조절 밸브(36)의 개도를 구하여, 이 개도를 나타내는 밸브 지령을 연료 조절 밸브(36)에 출력한다.

요구 출력(PWd)이 증가하는 과정에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 당초 이 요구 출력(PWd)에 따른 부하 연료량(LDCSO)이 최소 연료량(CSO)이 된다. 그 후, 이 요구 출력(PWd)에 따른 부하 연료량(LDCSO)보다 변화율 제한 연료량(LRCSO)이 작아져, 이 변화율 제한 연료량(LRCSO)이 최소 연료량(CSO)이 된다. 또한, 시간이 경과하면, 변화율 제한 연료량(LRCSO)보다 제1 허용 온도 연료량(BPCSO) 또는 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)이 작아져, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO) 또는 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)이 최소 연료량(CSO)이 된다. 이와 같이, 유량 저값 선택부(131)가 복수의 연료량 중에서 최소 연료량(CSO)을 선택하는 것은, 가스 터빈(1)을 보호하는 등의 관점에서이다.

IGV 제어부(140)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, IGV 장치(21)의 IGV 기본 개도(IGVb)(기본 구동량)를 구하는 기본 개도 연산부(기본 구동량 연산부)(141)와, 연료 편차 연산부(142)와, IGV 기본 개도(IGVb)의 보정값을 구하는 보정값 연산부(146)와, IGV 기본 개도(IGVb)를 보정값으로 보정하는 보정부(150)와, 보정된 IGV 기본 개도(IGVb)인 IGV 개도(IGVo)(조절기 구동량)를 IGV 장치(21)에 출력하는 IGV 지령 출력부(조절기 지령 출력부)(155)를 갖는다.

기본 개도 연산부(141)는, 함수 Fx2를 이용하여, IGV 기본 개도(IGVb)를 구한다. 이 함수 Fx2는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(1)의 출력(발전기 출력)(PW)이 작은 제1 출력 PW1 이하인 경우, IGV 장치(21)에 있어서의 최소의 IGV 개도를 IGV 기본 개도(IGVb)로 한다. 이 함수 Fx2는, 출력(PW)이 제1 출력 PW1보다 커지면, 출력(PW)의 증가에 따라 IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 한다. 이 함수 Fx2는, 출력(PW)이 제2 출력 PW2(>PW1)보다 커지면, 출력(PW)이 증가해도 IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 하지 않는다.

기본 개도 연산부(141)는, 이 함수 Fx2에, 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr)을 입력하여, IGV 기본 개도(IGVb)를 구한다.

또한, 상황에 따른 IGV 기본 개도(IGVb)를 구하기 위하여, 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti)나 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi)으로, 실출력(PWr)을 보정해도 된다. 이 경우, 기본 개도 연산부(141)는, 함수 Fx2를 이용하여, 보정 후의 실출력(PWr)에 따른 IGV 기본 개도(IGVb)를 구한다.

연료 편차 연산부(142)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 서브 편차 연산부(143)와, 편차 저값 선택부(145)를 갖는다. 서브 편차 연산부(143)는, 복수 종류의 허용 연료량마다 최소 연료량(CSO)과의 편차를 구한다. 이 때문에, 서브 편차 연산부(143)는, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차를 구하는 제1 차분기(144a)와, 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차를 구하는 제2 차분기(144b)와, 변화율 제한 연료량(LRCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차를 구하는 제3 차분기(144c)를 갖는다.

편차 저값 선택부(145)는, 서브 편차 연산부(143)가 구한 복수의 편차 중에서 최소 편차(Δmin)를 선택한다. 즉, 편차 저값 선택부(145)는, 복수 종류의 허용 연료량 중, 최소 연료량(CSO)에 가장 가까운 허용 연료량과 최소 연료량(CSO)의 편차를 선택한다.

보정값 연산부(146)는, 함수 Fx3을 이용하여, IGV 기본 개도(IGVb)의 보정값인 메인 보정값(IGVcm)을 구한다. 함수 Fx3은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 최소 편차(Δmin)가 가장 큰 값에 비하여 충분히 작은 값 Δmin1보다 클 때에는, 메인 보정값(IGVcm)을 0으로 하고, 최소 편차(Δmin)가 작은 값 Δmin1 이하일 때에는, 최소 편차(Δmin)가 작아짐에 따라 메인 보정값(IGVcm)을 크게 한다.

보정부(150)는, 메인 보정값(IGVcm)을 보정하기 위한 서브 보정값(IGVcs)을 구하는 서브 보정값 연산부(151)와, 서브 보정값(IGVcs)으로 메인 보정값(IGVcm)을 보정하는 서브 보정부(152)와, 서브 보정부(152)에서 보정된 메인 보정값(IGVcma)의 변화율을 제한하는 변화율 제한부(153)와, 변화율 제한부(153)에서 변화율이 제한된 메인 보정값(IGVcmb)으로 IGV 기본 개도(IGVb)를 보정하는 메인 보정부(154)를 갖는다.

서브 보정값 연산부(151)는, 함수 Fx4를 이용하여, 서브 보정값(IGVcs)을 구한다. 이 함수 Fx4는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 가스 터빈(1)의 출력(발전기 출력)(PW)이 작은 제1 출력 PW1o 이하인 경우, 서브 보정값(IGVcs)을 최솟값으로 한다. 이 함수 Fx4는, 출력(PW)이 제1 출력 PW1o보다 커지면, 출력(PW)의 증가에 따라 서브 보정값(IGVcs)을 크게 한다. 이 함수 Fx4는, 출력(PW)이 제2 출력 PW2o(>PW1o)보다 커지면, 출력(PW)이 증가해도 서브 보정값(IGVcs)을 크게 하지 않는다.

서브 보정값 연산부(151)는, 이 함수 Fx4에, 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr)을 입력하고, 서브 보정값(IGVcs)을 구한다.

또한, 여기에서의 제1 출력 PW1o는, 도 6을 이용하여 설명한 함수 Fx2의 변곡점의 하나인 제1 출력 PW1보다 큰 출력이다. 또, 상황에 따른 서브 보정값(IGVcs)을 구하기 위하여, 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti)나 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi)으로, 실출력(PWr)을 보정해도 된다. 이 경우, 서브 보정값 연산부(151)는, 함수 Fx4를 이용하여, 보정 후의 실출력(PWr)에 따른 서브 보정값(IGVcs)을 구한다.

서브 보정부(152)는, 메인 보정값(IGVcm)에 서브 보정값(IGVcs)을 곱하여, 메인 보정값(IGVcm)을 보정한다. 따라서, 이 서브 보정부(152)는, 승산기(乘算器)이다.

변화율 제한부(153)는, 서브 보정부(152)에서 보정된 메인 보정값(IGVcma)의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한한다. 이 변화율 제한부(153)가 이용하는 제한값은, IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 하여 흡기량을 많게 할 때의 제한값과, IGV 기본 개도(IGVb)를 작게 하여 흡기량을 적게 할 때의 제한값으로 다르다. 구체적으로는, IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 하고 있을 때의 변화율의 제한값은, IGV 기본 개도(IGVb)를 작게 하고 있을 때의 변화율의 제한값보다 크다.

메인 보정부(154)는, 변화율 제한부(153)에서 변화율이 제한된 메인 보정값(IGVcmb)을 IGV 기본 개도(IGVb)에 더하여, 이 IGV 기본 개도(IGVb)를 보정한다. 따라서, 이 메인 보정부(154)는, 가산기이다. 메인 보정값(IGVcmb)으로 보정된 IGV 기본 개도(IGVb)는, IGV 개도(IGVo)(조절기 구동량)로서 IGV 지령 출력부에 출력된다.

IGV 지령 출력부(155)는, 이 IGV 개도(IGVo)(조절기 구동량)를 나타내는 IGV 지령을 IGV 장치(21)에 출력한다.

이상에서 설명한 제어 장치(100)는, 컴퓨터이다. 이 때문에, 이 제어 장치(100)는, 각종 연산을 행하는 CPU(191)와, CPU(191)의 워크 에어리어 등으로 이루어지는 메모리(192)와, 하드 디스크 드라이브 장치 등의 보조 기억 장치(193)와, 키보드나 마우스 등의 수동 입력 장치(195a)와, 표시 장치(195b)와, 수동 입력 장치(195a) 및 표시 장치(195b)의 입출력 인터페이스(195)와, 가스 터빈(1) 등에 마련되어 있는 각종 검지기로부터의 신호가 입력되는 설비 I 인터페이스(196)와, 가스 터빈(1)의 각종 조작단에 조작량을 출력하는 설비 O 인터페이스(197)와, 네트워크(N)를 통하여 외부와 통신하기 위한 통신 인터페이스(198)와, 디스크형 기억 매체(D)에 대하여 데이터의 기억 처리나 재생 처리를 행하는 기억·재생 장치(194)를 구비하고 있다.

보조 기억 장치(193)에는, 가스 터빈 고윳값 데이터(193a), 제어 프로그램(193b), OS(Operating System) 프로그램(193c) 등이 미리 저장되어 있다. 가스 터빈 고윳값 데이터(193a)로서는, 예를 들면 표준 환경하에서의 터빈 입구 온도가 하한값일 때의 가스 터빈 출력(발전기 출력) 등이 있다. 제어 프로그램(193b)은, 가스 터빈(1)을 제어하기 위한 프로그램이다. 보조 기억 장치(193)에 저장되는 각종 데이터나 프로그램은, 예를 들면 기억·재생 장치(194)를 통하여, 디스크형 기억 매체(D)로부터 보조 기억 장치(193)로 입력된다. 또한, 각종 데이터나 프로그램은, 통신 인터페이스(198)를 통하여 외부의 장치로부터 보조 기억 장치(193)로 입력되어도 된다. 또, 각종 데이터나 프로그램은, 수동 입력 장치(195a)로부터 입출력 인터페이스(195)를 통하여 보조 기억 장치(193)로 입력되어도 된다.

CPU(191)는, 보조 기억 장치(193)에 저장되어 있는 제어 프로그램(193b)을 메모리(192) 상에 전개하고, 이 제어 프로그램(193b)을 실행함으로써, 제어 장치(100)의 각 기능 구성을 실현한다.

다음으로, 가스 터빈(1)의 기본적인 동작에 대하여 설명한다.

가스 터빈(1)의 압축기(10)는, 공기(A)를 압축하여 압축 공기를 생성한다. 이 압축 공기는, 연소기(30)에 공급된다. 또, 연소기(30)에는, 연료 라인(35)으로부터 연료(F)도 공급된다. 연소기(30) 내에서는, 이 압축 공기 중에서 연료(F)가 연소하여, 고온 고압의 연소 가스가 생성된다. 이 연소 가스는, 터빈 차실(48) 내로 보내져, 터빈 로터(41)를 회전시킨다. 이 터빈 로터(41)의 회전으로, 이 터빈 로터(41)에 접속되어 있는 발전기(9)가 발전한다.

이상과 같은 가스 터빈(1)의 동작 과정에서, 연료 조절 밸브(36)나 IGV 장치(21)가 제어 장치(100)에 의하여 제어된다.

다음으로, 도 10 및 도 11에 나타내는 플로 차트에 따라, 제어 장치(100)의 동작에 대하여 설명한다.

도 10의 플로 차트에 나타내는 바와 같이, LDCSO 연산부(111)는, 외부로부터 요구 출력(PWd)과, 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr)을 수용한다. 그리고, LDCSO 연산부(111)는, 요구 출력(PWd)과 실출력(PWr)의 편차에 따른 부하 연료량(LDCSO)을 구한다(S1: 부하 연료량 연산 공정).

허용 연료량 연산부(120)는, 부하 연료량 연산 공정(S1)과 병행하여, 복수의 검지기로부터 검지값을 수용하여, 이 검지값에 따른 허용 연료량을 구한다(S2: 허용 연료량 연산 공정).

이 허용 연료량 연산 공정(S2)에서는, 도 11의 플로 차트에 나타내는 바와 같이, BPCSO 연산부(121a)에 의한 제1 허용 온도 연료량 연산 공정(BPCSO 연산 공정)(S21)과, ERXCSO 연산부에 의한 제2 허용 연료량 연산 공정(EXCSO 연산 공정)(S24)과, LRCSO 연산부(127)에 의한 변화율 제한 연료량 연산 공정(LRCSO 연산 공정)(S27)이 병행하여 실행된다.

BPCSO 연산 공정(S21)에서는, 먼저, BPCSO 연산부(121a)의 제1 허용 온도 연산부(122a)에 의하여 제1 허용 온도가 구해진다(S22: 제1 허용 온도 연산 공정). 제1 허용 온도 연산부(122a)는, 차실 압력계(65)로 검지된 차실 압력(Pc)을 수용하여, 이 차실 압력(Pc)에 따른 제1 허용 온도를 구한다. 또한, 이 제1 허용 온도는, 상술한 바와 같이, 터빈 차실(48) 내 또는 배기 덕트(50) 내의 제1 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 허용 온도이다. 다음으로, BPCSO 연산부(121a)의 BPCSO 산출부(124a)에 의하여 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)이 구해진다(S23: 제1 허용 온도 산출 공정(BPCSO 산출 공정)). BPCSO 산출부(124a)는, 제1 온도계(61)로 검지된 제1 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도(Tb)를 수용하여, 이 배기 가스(EG)의 온도(Tb)와 제1 허용 온도의 편차를 구한다. 그리고, BPCSO 산출부(124a)는, 이 편차에 따른 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)을 구한다.

EXCSO 연산 공정(S24)에서는, 먼저, EXCSO 연산부(121b)의 제2 허용 온도 연산부(122b)에 의하여 제2 허용 온도가 구해진다(S25: 제2 허용 온도 연산 공정). 제2 허용 온도 연산부(122b)는, 차실 압력계(65)로 검지된 차실 압력(Pc)을 수용하여, 이 차실 압력(Pc)에 따른 제2 허용 온도를 구한다. 또한, 이 제2 허용 온도는, 상술한 바와 같이, 배기 덕트(50) 내의 제2 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 허용 온도이다. 다음으로, EXCSO 연산부(121b)의 EXCSO 산출부(124b)에 의하여 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)이 구해진다(S26: 제2 허용 온도 산출 공정(EXCSO 산출 공정)). EXCSO 산출부(124b)는, 제2 온도계(62)로 검지된 제2 위치에 있어서의 배기 가스(EG)의 온도(Te)를 수용하여, 이 배기 가스(EG)의 온도(Te)와 제2 허용 온도의 편차를 구한다. 그리고, EXCSO 산출부(124b)는, 이 편차에 따른 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)을 구한다.

LRCSO 연산 공정(S27)에서는, 먼저, LRCSO 연산부(127)의 CLCSO 연산기(128)에 의하여 입구 온도 상관값(CLCSO)이 구해진다(S28: 상관값 연산 공정). CLCSO 연산기(128)는, 상술한 바와 같이, 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti), 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi), 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr), 및 IGV 개도(IGVo)를 이용하여, 입구 온도 상관값(CLCSO)을 구한다. 다음으로, LRCSO 연산부(127)의 LRCSO 산출기(129)에 의하여, 상술한 방법으로, 입구 온도 상관값(CLCSO)에 따른 변화율 제한 연료량(LRCSO)이 구해진다(S29: 변화율 제한 연료 산출 공정(LRCSO 산출 공정)).

이상에서 설명한 바와 같이, 허용 연료량 연산부(120)는, 가스 터빈(1)을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 복수의 검지기로부터 수용하고, 이 파라미터를 이용하여, 가스 터빈(1)을 보호 가능한 허용 연료량을 구한다. 본 실시형태에서의 파라미터로서는, 이상에서 설명한 바와 같이, 차실 압력계(65)로 검지된 차실 압력(Pc), 제1 온도계(61)로 검지된 배기 가스(EG)의 온도(Tb), 제2 온도계(62)로 검지된 배기 가스(EG)의 온도(Te), 흡기 온도계(64)로 검지된 공기의 온도(Ti), 대기압계(63)로 검지된 대기압(Pi), 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr), 및 IGV 개도(IGVo)가 있다. 또, 본 실시형태에서의 허용 연료량으로서는, 이상에서 설명한 바와 같이, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO), 제2 허용 온도 연료량(EXCSO), 및 변화율 제한 연료량(LRCSO)이 있다. 이들 허용 연료량은, 모두, 기본적으로 터빈 입구 온도를 허용 최대 온도 이하로 함으로써, 가스 터빈(1), 특히 연소기(30), 및 터빈(40) 중에서 가장 축선 상류 측(Dau)의 정익 열(44)을 열손상으로부터 보호 가능한 연료량이다.

기본 개도 연산부(기본 구동량 연산부)(141)는, 도 10의 플로 차트에 나타내는 바와 같이, 부하 연료량 연산 공정(S1) 및 허용 연료량 연산 공정(S2)과 병행하여, 출력계(67)로 검지된 실출력(PWr)에 따른 IGV 기본 개도(IGVb)(기본 구동량)를 구한다(S3: 기본 개도 연산 공정(기본 구동량 연산 공정)).

다음으로, 유량 저값 선택부(131)가, 부하 연료량 연산 공정(S1)에서 구해진 부하 연료량(LDCSO)과 허용 연료량 연산 공정(S2)에서 구해진 복수의 허용 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량(CSO)을 선택한다(S4: 유량 저값 선택 공정). 허용 연료량 연산 공정(S2)에서 구해진 허용 연료량으로서는, 상술한 바와 같이, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO), 제2 허용 온도 연료량(EXCSO), 변화율 제한 연료량(LRCSO)이 있다.

다음으로, 연료 편차 연산부(142)가, 허용 연료량 연산 공정(S2)에서 구해진 복수의 허용 연료량과 유량 저값 선택 공정(S4)에서 선택된 최소 연료량(CSO)의 편차를 구한다(S5: 연료 편차 연산 공정).

이 연료 편차 연산 공정(S5)에서는, 먼저, 서브 편차 연산부(143)가 복수 종류의 허용 연료량마다 최소 연료량(CSO)과의 편차를 구한다(S51: 서브 편차 연산 공정). 다음으로, 편차 저값 선택부(145)가 복수의 편차 중에서, 최소의 편차인 최소 편차(Δmin)를 선택한다(S52: 편차 저값 선택 공정). 복수의 편차로서는, 상술한 바와 같이, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차, 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차, 변화율 제한 연료량(LRCSO)과 최소 연료량(CSO)의 편차가 있다. 복수의 편차 중의 최소 편차(Δmin)는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있는 것을 나타내는 파라미터의 하나이다.

다음으로, 보정값 연산부(146)가, 최소 편차(Δmin)를 이용하여, IGV 기본 개도(IGVb)의 보정값인 메인 보정값(IGVcm)을 구한다(S6: 보정값 연산 공정). 이 메인 보정값(IGVcm)은, 도 7을 이용하여 상술한 바와 같이, 최소 편차(Δmin)가 작은 값 Δmin1보다 클 때에는 0이 된다. 즉, 최소 편차(Δmin)가 클 때에는, 메인 보정값(IGVcm)이 0이 되어, IGV 기본 개도(IGVb)는 보정되지 않는다. 또, 메인 보정값(IGVcm)은, 최소 편차(Δmin)가 작은 값 Δmin1 이하일 때에는, 최소 편차(Δmin)가 작아짐에 따라 커진다. 따라서, 최소 편차(Δmin)가 제1 편차일 때의 메인 보정값(IGVcm)은, 최소 편차(Δmin)가 제1 편차보다 작은 제2 편차일 때의 메인 보정값(IGVcm) 이상이다. 즉, 최소 편차(Δmin)가 작은 쪽이, 메인 보정값(IGVcm)은 커진다.

다음으로, 보정부(150)가, 메인 보정값(IGVcm)으로, IGV 기본 개도(IGVb)를 보정한다(S7: 보정 공정). 이 보정 공정(S7)에서는, 서브 보정값 연산 공정(S71), 서브 보정 공정(S72), 변화율 제한 공정(S73), 메인 보정 공정(S74)이 실행된다.

서브 보정값 연산 공정(S71)에서는, 서브 보정값 연산부(151)가 실출력(PWr)에 따른 서브 보정값(IGVcs)을 구한다. 서브 보정값 연산부(151)는, 도 8을 이용하여 설명한 바와 같이, 실출력(PWr)이 제1 출력 PW1o보다 작을 때에는 서브 보정값(IGVcs)을 최솟값으로 하고, 실출력(PWr)이 제1 출력 PW1o보다 커지면, 출력(PWr)의 증가에 따라 서브 보정값(IGVcs)을 크게 하며, 실출력(PWr)이 큰 제2 출력 PW2o보다 커지면, 실출력(PWr)이 증가해도 서브 보정값(IGVcs)을 크게 하지 않는다. 따라서, 실출력(PWr)이 제1 값일 때의 서브 보정값(IGVcs)은, 실출력(PWr)이 제1 값보다 작은 제2 값일 때의 서브 보정값(IGVcs) 이상이다. 즉, 실출력(PWr)이 큰 쪽이, 서브 보정값(IGVcs)은 커진다.

서브 보정 공정(S72)에서는, 서브 보정부(152)가, 메인 보정값(IGVcm)에 서브 보정값(IGVcs)을 곱하여, 이 메인 보정값(IGVcm)을 보정한다. 이 때문에, 서브 보정값(IGVcs)이 제1 값일 때에 보정한 메인 보정값(IGVcma)은, 서브 보정값(IGVcs)이 제1 값보다 작은 제2 값일 때에 보정한 메인 보정값(IGVcma)보다 커진다. 따라서, 실출력(PWr)이 큰 쪽이, 보정된 메인 보정값(IGVcma)은 커진다.

변화율 제한 공정(S73)에서는, 서브 보정부(152)에서 보정된 메인 보정값(IGVcma)의 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한한다. 이 변화율 제한부(153)가 이용하는 제한값은, 상술한 바와 같이, IGV 개도를 크게 할 때의 변화율의 제한값이, IGV 개도를 작게 할 때의 변화율의 제한값보다 크다.

메인 보정 공정(S74)에서는, 메인 보정부(154)가, IGV 기본 개도(IGVb)를 보정한다. 이때, 메인 보정부(154)는, 변화율이 제한된 메인 보정값(IGVcmb)을 IGV 기본 개도(IGVb)에 더한다. 메인 보정값(IGVcmb)은 양의 값이다. 따라서, IGV 기본 개도(IGVb)는, 보정부(150)에 의한 보정으로 커진다.

메인 보정부(154)에서 보정된 IGV 기본 개도(IGVb)는, IGV 개도(IGVo)로서 IGV 지령 출력부(155)에 출력된다. 이 IGV 지령 출력부(155)는, 이 IGV 개도(IGVo)를 나타내는 IGV 지령을 작성하고, 이 IGV 지령을 IGV 장치(21)에 출력한다(S8: IGV 지령 출력 공정). 이 결과, IGV 장치(21)의 개도는, IGV 개도(IGVo)가 된다.

밸브 지령 출력부(132)는, 유량 저값 선택 공정(S4)에서 선택된 최소 연료량(CSO)에 따른 연료 조절 밸브(36)의 개도를 구한다. 그리고, 밸브 지령 출력부(132)는, 이 개도를 나타내는 밸브 지령을 연료 조절 밸브(36)에 출력한다(S9: 밸브 지령 출력 공정). 이 결과, 연료 조절 밸브(36)는, 밸브 지령이 나타내는 개도가 되고, 이 연료 조절 밸브(36)에는, 최소 연료량(CSO)의 연료가 흐른다.

이상으로, 제어 장치(100)에 의한 일련의 처리가 종료된다. 이 일련의 처리는, 가스 터빈(1)이 구동되고 있는 동안, 반복하여 실행된다.

이상과 같이, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있는 것을 나타내는 파라미터의 하나인 최소 편차(Δmin)의 크기에 따라, IGV 기본 개도(IGVb)가 보정된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있을 때에 IGV 기본 개도(IGVb)가 보정되어, 가스 터빈(1)에 유입되는 공기의 유량이 조절된다. 이 결과, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있을 때에, 연소 가스의 터빈 입구 온도나 배기 덕트(50) 내의 배기 가스(EG)의 온도가 조절되어, 가스 터빈(1)의 손상을 억제할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에는, IGV 기본 개도(IGVb)가 보정되지 않아, 가스 터빈(1)에 유입되는 공기의 유량이 조절되지 않는다. 즉, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에, 가스 터빈(1)에 유입되는 공기의 유량은, IGV 기본 개도(IGVb)에 대응하는 공기의 유량보다 커지지 않는다. 이 결과, 본 실시형태에서는, 가스 터빈 손상의 가능성이 높아져 있지 않을 때에, 터빈(40) 단독으로의 출력 에너지에 대하여 압축기(10)에 있어서의 소비 에너지는 증가하지 않아, 가스 터빈 효율의 저하를 억제할 수 있다.

가스 터빈(1)은, 실출력(PWr)이 작을 때보다 실출력(PWr)이 클 때의 쪽이 손상의 가능성이 높다. 본 실시형태에서는, 실출력(PWr)에 따른 서브 보정값(IGVcs)으로 메인 보정값(IGVcm)을 보정하고, 보정 후의 메인 보정값으로 IGV 기본 개도(IGVb)를 보정한다. 즉, 본 실시형태에서는, 실출력(PWr)이 커서 가스 터빈 손상의 가능성이 높을 때에 메인 보정값이 보정된다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 관점에서도, 가스 터빈(1)의 손상을 억제할 수 있다.

가스 터빈(1)은, 기본 개도 연산부(141)가 구한 IGV 기본 개도(IGVb)가 커져 있을 때, 즉 흡기량이 많아져 있을 때, 연소기(30)에 공급되는 연료량도 많아진다. 이 때문에, 가스 터빈(1)은, 기본 개도 연산부(141)가 구한 IGV 기본 개도(IGVb)가 작아져 있을 때보다, 이 IGV 기본 개도(IGVb)가 커져 있을 때의 쪽이 손상의 가능성이 높다. 본 실시형태에서는, IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 하여 흡기량을 많게 할 때의 보정값 변화율에 관한 제한값이, IGV 기본 개도(IGVb)를 작게 하여 흡기량을 적게 할 때의 보정값 변화율에 관한 제한값보다 크다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, IGV 기본 개도(IGVb)를 크게 하여 흡기량을 많게 할 때의 보정값 변화율이, IGV 기본 개도(IGVb)를 작게 하여 흡기량을 적게 할 때의 보정값 변화율보다 커진다. 따라서, 본 실시형태에서는, 이 관점에서도, 가스 터빈(1)의 손상을 억제할 수 있다.

「변형예」

이상의 실시형태에서는, 허용 연료량으로서, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)과, 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)과, 변화율 제한 연료량(LRCSO)을 구한다. 그러나, 허용 연료량으로서, 이들 허용 연료량 중, 어느 하나의 허용 연료량, 예를 들면 제1 허용 온도 연료량(BPCSO)만을 구하도록 해도 된다. 이 경우, 복수의 허용 연료량마다의 최소 연료량(CSO)에 대한 편차를 구할 필요가 없기 때문에, 편차 저값 선택부(145)는 불필요하다. 또, 허용 연료량으로서, 제1 허용 온도 연료량(BPCSO) 및 제2 허용 온도 연료량(EXCSO)만을 구하고, 변화율 제한 연료량(LRCSO)을 구하지 않아도 된다.

본 실시형태의 보정부(150)는, 서브 보정값 연산부(151), 서브 보정부(152), 변화율 제한부(153), 메인 보정부(154)를 갖는다. 그러나, 보정부(150)는, 이들 중, 서브 보정값 연산부(151) 및 서브 보정부(152)가 없어도 된다. 이 경우, 보정값 연산부(146)가 구한 메인 보정값(IGVcm)의 변화율을 변화율 제한부(153)가 제한한다. 또, 보정부(150)는, 이들 중, 변화율 제한부(153)가 없어도 된다. 이 경우, 서브 보정부(152)로 보정되고, 변화율이 제한되어 있지 않은 메인 보정값(IGVcma)에 의하여, IGV 기본 개도(IGVb)가 보정된다. 또한, 보정부(150)는, 서브 보정값 연산부(151), 서브 보정부(152), 변화율 제한부(153)가 없어도 된다. 이 경우, 보정값 연산부(146)가 구한 메인 보정값(IGVcm)에 의하여 IGV 기본 개도(IGVb)가 보정된다.

산업상 이용가능성

1: 가스 터빈
2: 가스 터빈 로터
9: 발전기
10: 압축기
11: 압축기 로터
12: 로터 축부
13: 동익 열
14: 정익 열
18: 압축기 차실
21: IGV 장치(흡기량 조절기)
22: 가동 블레이드
23: 구동기
30: 연소기
35: 연료 라인
36: 연료 조절 밸브
38: 중간 차실
40: 터빈
41: 터빈 로터
42: 로터 축부
43: 동익 열
43a: 최종단 동익 열
44: 정익 열
48: 터빈 차실
50: 배기 덕트
61: 제1 온도계
62: 제2 온도계
63: 대기압계
64: 흡기 온도계
65: 차실 압력계
66: 회전수계
67: 출력계
100: 제어 장치
110: 연료 제어부
111: 부하 연료량 연산부(LDCSO 연산부)
112: 차분기
113: PI 제어기
120: 허용 연료량 연산부
121: 허용 온도 연료량 연산부
121a: 제1 허용 온도 연료량 연산부(BPCSO 연산부)
122a: 제1 허용 온도 연산부
123: 온도 바이어스기
124a: 제1 허용 온도 연료량 산출부(BPCSO 산출부)
125a: 차분기
126a: PI 제어기
121b: 제2 허용 온도 연료량 연산부(EXCSO 연산부)
122b: 제2 허용 온도 연산부
124b: 제2 허용 온도 연료량 산출부(EXCSO 산출부)
125b: 차분기
126b: PI 제어기
127: 변화율 제한 연료량 연산부(LRCSO 연산부)
128: 입구 온도 상관값 연산기(CLCSO 연산기)
129: 변화율 제한 연료량 산출기(LRCSO 산출기)
131: 유량 저값 선택부
132: 밸브 지령 출력부
140: IGV 제어부
141: 기본 개도 연산부(기본 구동량 연산부)
142: 연료 편차 연산부
143: 서브 편차 연산부
144a: 제1 차분기
144b: 제2 차분기
144c: 제3 차분기
145: 편차 저값 선택부
146: 보정값 연산부
150: 보정부
151: 서브 보정값 연산부
152: 서브 보정부
153: 변화율 제한부
154: 메인 보정부
155: IGV 지령 출력부(조절기 지령 출력부)
191: CPU
192: 메모리
193: 보조 기억 장치
193a: 가스 터빈 고윳값 데이터
193b: 제어 프로그램
193c: OS(Operating System) 프로그램
194: 기억·재생 장치
195: 입출력 인터페이스
195a: 수동 입력 장치
195b: 표시 장치
196: 설비 I 인터페이스
197: 설비 O 인터페이스
198: 통신 인터페이스
A: 공기
F: 연료
EG: 배기 가스
Ar: 축선
Da: 축선 방향
Dau: 축선 상류 측
Dad: 축선 하류 측
Dc: 둘레 방향
Dr: 직경 방향

Claims

공기를 압축하는 압축기와,
상기 압축기로 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와,
상기 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈과,
상기 연소기에 공급하는 상기 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브를 구비하고,
상기 압축기는, 회전하는 압축기 로터와, 상기 압축기 로터를 덮는 압축기 차실과, 상기 압축기 차실 내에 유입되는 상기 공기의 유량인 흡기량을 조절하는 흡기량 조절기를 갖는,
가스 터빈의 제어 장치에 있어서,
상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산부와,
상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하며, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산부와,
상기 부하 연료량 연산부와 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저값 선택부와,
상기 유량 저값 선택부에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력부와,
상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산부와,
상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산부와,
상기 연료 편차 연산부가 구한 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산부와,
상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정부와,
상기 보정부에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력부를 구비하는 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 연료 편차가 제1 편차일 때의 상기 보정값은, 상기 연료 편차가 상기 제1 편차보다 작은 제2 편차일 때의 상기 보정값 이하인, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 보정부는, 상기 보정값인 메인 보정값을 보정하기 위한 서브 보정값을 구하는 서브 보정값 연산부와, 상기 서브 보정값으로 상기 메인 보정값을 보정하는 서브 보정부와, 상기 서브 보정부에서 보정된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하여, 상기 조절기 구동량을 구하는 메인 보정부를 갖고,
상기 서브 보정값 연산부는, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따른 상기 서브 보정값을 구하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 실출력이 제1 값일 때의 상기 서브 보정값은, 상기 실출력이 상기 제1 값보다 작은 제2 값일 때의 상기 서브 보정값 이상이며,
상기 서브 보정부는, 상기 서브 보정값이 제1 값일 때에 보정한 상기 메인 보정값이, 상기 서브 보정값이 상기 제1 값보다 작은 제2 값일 때에 보정한 상기 메인 보정값보다 커지도록, 상기 메인 보정값을 보정하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 보정부는, 상기 서브 보정부에서 보정된 상기 메인 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한부를 갖고,
상기 기본 구동량을 크게 하여 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 크며,
상기 메인 보정부는, 상기 변화율 제한부에서 상기 변화율이 제한된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 보정부는, 상기 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한부와, 상기 변화율 제한부에서 상기 변화율이 제한된 상기 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하는 메인 보정부를 갖고,
상기 기본 구동량을 크게 하여 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 큰, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허용 연료량 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량을 구하고,
상기 연료 편차 연산부는,
복수 종류의 허용 연료량마다 상기 최소 연료량과의 편차를 구하는 서브 편차 연산부와,
상기 서브 편차 연산부가 구한 복수 종류의 허용 연료량마다의 편차 중, 최소의 편차인 최소 편차를 선택하는 편차 저값 선택부를 가지며,
상기 보정값 연산부는, 상기 최소 편차에 따른 상기 보정값을 구하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1 내지 청구항 6에 있어서,
상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고,
상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열을 가지며,
상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 갖고,
상기 허용 연료량 연산부는,
상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도를 구하는 허용 온도 연산부와,
상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 배기 가스의 온도와 상기 배기 가스 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 허용 온도 연료량을 구하는 허용 온도 연료량 연산부를 가지며,
상기 유량 저값 선택부 및 상기 연료 편차 연산부는, 각각 상기 허용 온도 연료량을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 상기 허용 연료량으로서 처리하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 터빈은, 축선을 중심으로 하여 회전하는 터빈 로터와, 상기 터빈 로터를 덮는 터빈 차실을 갖고,
상기 터빈 로터는, 상기 축선을 중심으로 하여 회전하는 로터 축부와, 상기 축선이 뻗는 축선 방향으로 나열되어 상기 로터 축부에 고정되어 있는 복수의 동익 열을 가지며,
상기 가스 터빈은, 상기 터빈 차실에 접속되어, 복수의 동익 열 중 최종단 동익 열을 통과한 연소 가스인 배기 가스가 흐르는 배기 덕트를 갖고,
상기 허용 연료량 연산부는,
상기 터빈 차실 또는 상기 배기 덕트 내에서 상기 최종단 동익 열보다 하류 측의 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제1 허용 온도를 구하는 제1 허용 온도 연산부와,
상기 배기 덕트 내에서 상기 제1 위치보다 하류 측의 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도에 관한, 상기 가스 터빈의 상태에 따른 배기 가스 허용 온도인 제2 허용 온도를 구하는 제2 허용 온도 연산부와,
상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제1 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제1 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제1 허용 온도 연료량을 구하는 제1 허용 온도 연료량 연산부와,
상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도를 수용하여, 상기 제2 위치에 있어서의 상기 배기 가스의 온도와 상기 제2 허용 온도의 편차에 따라 정해지는 제2 허용 온도 연료량을 구하는 제2 허용 온도 연료량 연산부를 가지며,
상기 유량 저값 선택부는, 상기 제1 허용 온도 연료량 및 상기 제2 허용 온도 연료량의 각각을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량의 하나로서 처리하고,
상기 서브 편차 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제1 허용 온도 연료량을 이용하며, 다른 1종류의 허용 연료량으로서 상기 제2 허용 온도 연료량을 이용하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 7 또는 청구항 9에 있어서,
상기 허용 연료량 연산부는,
상기 가스 터빈의 상태에 따라, 상기 터빈의 입구에 있어서의 상기 연소 가스의 온도와 양의 상관 관계를 갖는 입구 온도 상관값을 구하는 상관값 연산기와,
상기 입구 온도 상관값에 따른 변화율 제한 연료량을 구하는 변화율 제한 연료량 산출기를 갖고,
변화율 제한 연료량 산출기는, 상기 최소 연료량이 증가하는 과정에서, 상기 입구 온도 상관값이 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량과, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량을 구하며,
상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값 이하일 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 최소 연료량에 미리 정해진 바이어스 연료량을 더하고, 상기 바이어스 연료량이 더해진 값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정한 제1 제한값 이내로 한 값이며,
상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값보다 클 때의 상기 변화율 제한 연료량은, 상기 입구 온도 상관값이 상기 미리 정해진 값일 때의 상기 변화율 제한 연료량으로부터, 상기 제1 제한값보다 작은 제2 제한값 이하의 변화율로 증가하는 값이고,
상기 유량 저값 선택부는, 상기 변화율 제한 연료량을 상기 허용 연료량 연산부가 구한 연료량의 하나로서 처리하며,
상기 서브 편차 연산부는, 복수 종류의 허용 연료량의 1종류의 허용 연료량으로서 상기 변화율 제한 연료량을 이용하는, 가스 터빈의 제어 장치.
청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 기재된 가스 터빈의 제어 장치와,
상기 가스 터빈을 구비하는 가스 터빈 설비.
공기를 압축하는 압축기와,
상기 압축기로 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와,
상기 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈과,
상기 연소기에 공급하는 상기 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브를 구비하고,
상기 압축기는, 회전하는 압축기 로터와, 상기 압축기 로터를 덮는 압축기 차실과, 상기 압축기 차실 내에 유입되는 상기 공기의 유량인 흡기량을 조절하는 흡기량 조절기를 갖는,
가스 터빈의 제어 방법에 있어서,
상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산 공정과,
상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하며, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산 공정과,
상기 부하 연료량 연산 공정과 상기 허용 연료량 연산 공정에서 구해진 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저값 선택 공정과,
상기 유량 저값 선택 공정에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력 공정과,
상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산 공정과,
상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산 공정과,
상기 연료 편차 연산 공정에서 구해진 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산 공정과,
상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정 공정과,
상기 보정 공정에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력 공정을 실행하는 가스 터빈의 제어 방법.
청구항 12에 있어서,
상기 보정 공정은, 상기 보정값인 메인 보정값을 보정하기 위한 서브 보정값을 구하는 서브 보정값 연산 공정과, 상기 서브 보정값으로 상기 메인 보정값을 보정하는 서브 보정 공정과, 상기 서브 보정 공정에서 보정된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하여, 상기 조절기 구동량을 구하는 메인 보정 공정을 포함하고,
상기 서브 보정값 연산 공정에서는, 상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따른 상기 서브 보정값을 구하는, 가스 터빈의 제어 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 보정 공정은, 상기 서브 보정 공정에서 보정된 상기 메인 보정값의 단위 시간당 변화량인 변화율을 미리 정해진 제한값 이내로 제한하는 변화율 제한 공정을 포함하고,
상기 기본 구동량을 크게 하여, 상기 흡기량을 많게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값은, 상기 기본 구동량을 작게 하여, 상기 흡기량을 적게 할 때의 상기 변화율에 대한 상기 제한값보다 크며,
상기 메인 보정 공정에서는, 상기 변화율 제한 공정에서 상기 변화율이 제한된 상기 메인 보정값으로 상기 기본 구동량을 보정하는, 가스 터빈의 제어 방법.
청구항 12 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 허용 연료량 연산 공정에서는, 복수 종류의 허용 연료량을 구하고,
상기 연료 편차 연산 공정은,
복수 종류의 허용 연료량마다 상기 최소 연료량과의 편차를 구하는 서브 편차 연산 공정과,
상기 서브 편차 연산 공정이 구한 복수 종류의 허용 연료량마다의 편차 중, 최소의 편차인 최소 편차를 선택하는 편차 저값 선택 공정을 포함하며,
상기 보정값 연산 공정에서는, 상기 최소 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는, 가스 터빈의 제어 방법.
공기를 압축하는 압축기와,
상기 압축기로 압축된 공기 중에서 연료를 연소시켜 연소 가스를 생성하는 연소기와,
상기 연소 가스에 의하여 구동되는 터빈과,
상기 연소기에 공급하는 상기 연료의 유량을 조절하는 연료 조절 밸브를 구비하고,
상기 압축기는, 회전하는 압축기 로터와, 상기 압축기 로터를 덮는 압축기 차실과, 상기 압축기 차실 내에 유입되는 상기 공기의 유량인 흡기량을 조절하는 흡기량 조절기를 갖는,
가스 터빈의 제어 프로그램에 있어서,
상기 가스 터빈의 실제의 출력인 실출력과, 상기 가스 터빈에 요구되는 요구 출력을 수용하여, 상기 실출력과 상기 요구 출력의 편차인 출력 편차에 따라 정해지는 부하 연료량을 구하는 부하 연료량 연산 공정과,
상기 가스 터빈을 손상으로부터 보호하기 위하여 필요한 파라미터를 수용하며, 상기 파라미터를 이용하여, 상기 가스 터빈을 보호 가능한 허용 연료량을 구하는 허용 연료량 연산 공정과,
상기 부하 연료량 연산 공정과 상기 허용 연료량 연산 공정에서 구해진 연료량 중, 최소의 연료량인 최소 연료량을 선택하는 유량 저값 선택 공정과,
상기 유량 저값 선택 공정에서 선택된 상기 최소 연료량에 따른 상기 연료 조절 밸브의 개도를 구하여, 상기 개도를 나타내는 밸브 지령값을 상기 연료 조절 밸브에 출력하는 밸브 지령 출력 공정과,
상기 실출력을 수용하여, 상기 실출력에 따라 정해지는 상기 흡기량 조절기의 구동량인 기본 구동량을 구하는 기본 구동량 연산 공정과,
상기 허용 연료량과 상기 최소 연료량의 편차인 연료 편차를 구하는 연료 편차 연산 공정과,
상기 연료 편차 연산 공정에서 구해진 상기 연료 편차에 따른 상기 기본 구동량의 보정값을 구하는 보정값 연산 공정과,
상기 기본 구동량을 상기 보정값으로 보정하는 보정 공정과,
상기 보정 공정에서 보정된 상기 기본 구동량인 조절기 구동량을 나타내는 조절기 지령을 상기 흡기량 조절기에 출력하는 조절기 지령 출력 공정을 컴퓨터에 실행시키는 가스 터빈의 제어 프로그램.