WO2006137201A1

WO2006137201A1 - ガスタービン制御装置、及びガスタービンシステム

Info

Publication number: WO2006137201A1
Application number: PCT/JP2006/306522
Authority: WO
Inventors: Masumi Nomura; Kozo Toyama; Hiroyuki Iba
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2005-06-23
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2006-12-28
Also published as: CN101900035A; US20110172893A1; CN101900034A; EP2570630A2; US20090125207A1; EP2570630B1; CA2608387A1; JP2006183652A; CN101203668A; CN101203668B; EP1895126B1; EP2570630A3; EP1895126A1; US8396643B2; US8560205B2; CN101900035B; CA2608387C; CN101900034B; EP1895126A4; JP4592513B2

Abstract

　本発明は、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成に基づいて補正を行うとともに、その補正量がガスタービンの経年変化に応じて変化させることのできるガスタービン制御装置を提供することを目的とする。そのため、周波数解析部２５において、燃焼器の燃焼振動を周波数分析するとともにその分析結果を周波数帯毎に分割する。そして、状態把握部２２において、燃焼振動の分析結果とガスタービンでのプロセス値に基づいてガスタービンの運転状態を確認するとともに、燃料特性計測部２００で計測した燃料ガスの燃料組成又は熱量に基づいて、確認した運転状態を補正する。この確認した運転状態に基づいて、対策決定部２３でガスタービンの運転動作の制御対策を行う。

Description

明細書

ガスタービン制御装置、及びガスタービンシステム

技術分野

[0001] 本発明は、燃焼振動を抑制する制御を行うガスタービンの制御装置及びそれを有するシステムに関する。

背景技術

[0002] 従来のガスタービンでは、発電機出力、大気温度や湿度などに基づ、て、燃焼器へ送る空気流量、燃料流量を予め決定し、この決定した流量値に基づいた運転を行つている。し力しながら、ガスタービンに供給される燃料ガスの組成及び熱量の変動や、圧縮機の性能劣化又はフィルタの目詰まりなどの経年変化などにより、実際の燃料成分や燃料流量や空気流量が計画時や試運転調整時とずれる可能性がある。そして、このずれが原因となり、燃焼安定性が低下し、更には、燃焼振動が発生する恐れがあり、ガスタービンの運転に大きな支障をきたす。よって、この燃焼振動の発生をできる限り抑制し回避することが、ガスタービンプラントにおける設備保護や稼動率向上の観点にお、て強く求められて、る。

[0003] 又、ガスタービンには、例えば燃料タンクに貯えられてヽる燃料ガスが燃焼器に供給されるのであるが、この燃料ガスが貯えられている燃料タンク内においては、時間の経過とともに、燃料ガスを構成する成分のうち、重い分子が下降し、軽い分子が上昇する。その結果、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成が燃料タンク内の燃料残量や時間に応じて変動するため、その燃料組成の違いにより燃焼器における燃焼作用にも変化が発生し、その燃焼の安定性が低下することがある。また、高炉ガスを燃料とするような場合などにおいても燃料組成は大きく変動し、同様な燃焼安定性の低下が起こり得る。

[0004] これに対して、この燃焼安定性を維持するためのガスタービンの制御方法として、燃料組成に基づく燃料発熱量の変動量に対応して、燃焼器における燃料流量や空気流量を調整するガスタービンの制御方法が提案されて!ヽる (特許文献 1参照)。本特許文献により提案されてヽるガスタービンの制御方法によると、燃料組成に基づく燃料発熱量の変動量に対応して、ノィァス係数を設定するとともに、燃料流量や空気流量の操作量に設定したバイアス係数を乗算した後に加算することで、燃料発熱量の変動量に対する調整が行われる。

特許文献 1 :特開平 5-187271号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力しながら、特許文献 1による制御方法では、燃料発熱量の変動量に対するバイァス係数が一意的に決定される。そのため、ガスタービンにおける圧縮機や燃焼器などの経年変化が原因となり、燃料発熱量の変動量とバイアス係数との関係にずれが生じたとき、十分な調整を行うことができないことがある。即ち、ガスタービンにおける各操作量に対する補正量は燃料発熱量によって決定されるが、この燃料発熱量によって決定される補正量が、経年変化によるガスタービン各部の劣化や変形による条件変化に応じたものではない。よって、このガスタービン各部の劣化や変形による条件変化に応じた操作量が得られず、ガスタービンの状態によっては、燃焼振動を回避するのに十分な制御ができな、場合がある。

[0006] このような問題を鑑みて、本発明は、ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成に基づいて補正を行うとともに、その補正量がガスタービンの経年変化に応じて変化させることのできるガスタービン制御装置、及びガスタービンシステムを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記目的を達成する第 1発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、

前記燃焼器に供給する燃料の燃料組成又は熱量を検出する燃料特性検出部と、前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、

前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、

該状態把握部で確認された前記ガスタービンの現在の運転状態に基づ、て、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定する対策決定部と、

前記対策決定部で決定された対策に応じた操作量を出力する出力部と、を備えるとともに、

前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づヽて前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とする。

[0008] 又、第 2発明のガスタービン制御装置は、第 1発明のガスタービン制御装置において、前記状態把握部において、

前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値とに基づ!/、て、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認するとともに、

前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づヽて、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、

確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて補正することを特徴とする。

[0009] 又、第 3発明のガスタービン制御装置は、第 1発明のガスタービン制御装置において、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃料の燃料組成又は熱量との関係より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、

前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記状態把握部を通じて確認する前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて演算することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。 [0010] 又、第 4発明のガスタービン制御装置は、第 3発明のガスタービン制御装置におヽて、前記燃焼特性把握部において、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴より求められることを特徴とする。

[0011] 又、第 5発明のガスタービン制御装置は、第 3又は第 4発明のガスタービン制御装 ¾【こ; i l /、て、

前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記周波数解析部で分割する周波数帯毎に生成されるとともに、前記周波数分析結果と前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器への燃焼流量及び空気流量との関係を示す式であることを特徴とする。

[0012] 又、第 6発明のガスタービン制御装置は、第 3〜第 5発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記対策決定部にお!、て、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃焼特性把握部による前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式との関係に基づき、最適化手法を利用することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。この最適化手法として、最急降下法や、共役法や、遺伝的アルゴリズムを用いたものなどを用いても構わない。

[0013] 又、第 7発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 6発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記入力部力ゝらの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン全体又は各部の効率を検出する性能特性把握部を備え、

前記対策決定部において、該性能特性把握部で検出された前記ガスタービン全体又は各部の効率が良好になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする。

[0014] 又、第 8発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 7発明のいずれかのガスタービン制御装置において、前記入力部力ゝらの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン各部の寿命を検出する寿命特性把握部を備え、

前記対策決定部にぉヽて、該寿命特性把握部で検出された前記ガスタービン各部の寿命が適切になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする。

[0015] 又、第 9発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 8発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記燃焼器の圧力変動又は前記燃焼器の加速度の振動に基づいて、前記燃焼器の燃焼振動を計測することを特徴とする。

[0016] 又、第 10発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 9発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記燃料特性検出部が、前記燃料の各成分の濃度を測定するガス分析計を備えるとともに、該ガス分析計で測定した前記燃料の各成分の濃度に基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする。

[0017] 又、第 11発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 10発明の何れかのガスタービン制御装置において、

前記燃料特性検出部は、前記燃料を燃料供給源カゝら前記燃焼器へと導く燃料供給ラインに設置されており、且つ、前記タービンの出力が定格出力のときであっても、前記設置位置で計測した燃料が前記燃料供給ラインを流れて前記燃焼器へ達する前に当該計測された燃料の計測値を得ることができる位置に前記設置位置が設定されていることを特徴とする。

[0018] 又、第 12発明のガスタービン制御装置は、第 11発明のガスタービン制御装置において、

前記燃料特性検出部で燃料の計測値を得てカゝら当該燃料が前記燃焼器へ達するまでの時間遅れを前記ガスタービンの出力あるいは燃料流量の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料が前記燃焼器へ達するタイミングと、前記計測値を前記状態把握部又は前記状態把握部及び前記燃焼特性把握部に取り込むタイミングとを同期させることを特徴とする。

[0019] 又、第 13発明のガスタービン制御装置は、第 11又は第 12発明のガスタービン制御装置において、

前記燃料特性検出部を前記設置位置に複数設置し、且つ、これら複数の燃料特性計測部が前記燃料を計測するタイミングをずらしたことを特徴とする。

[0020] 又、第 14発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 9発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記燃料特性検出部が、前記燃料の燃料流量と前記ガスタービンの出力及び効率とに基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする。

[0021] 又、第 15発明のガスタービン制御装置は、ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、

燃料特性を複数のカテゴリに区分する閾値を有しており、この閾値と前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を比較して、前記燃料の燃料特性が前記複数のカテゴリの何れに当てはまるかを決定する燃料特性推定部と、

前記燃料の燃料組成又は熱量以外の前記ガスタービンのプロセス値が入力される入力部と、

前記周波数解析部からの周波数帯毎に分割された周波数分析結果と、前記入力部からの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性推定部で決定した前記燃料特性のカテゴリとから、前記ガスタービンの現在の運転状態を確認する状態把握部と、

前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づ、て前記燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とする。

[0022] 又、第 16発明のガスタービン制御装置は、第 15発明のガスタービン制御装置において、

前記状態把握部において、

前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、

確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性推定部で決定された燃料特性のカテゴリに基づ!/、て補正することを特徴とする。

又、第 17発明のガスタービン制御装置は、第 15又は第 16発明のガスタービン制御装置において、

前記ガスタービンの劣化特性を用いて、前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を補正することを特徴とする。

[0023] 又、第 18発明のガスタービン制御装置は、第 15〜第 17発明のガスタービン制御装置において、

前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づ!ヽて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、

前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする。

[0024] 又、第 19発明のガスタービン制御装置は、第 1〜第 18発明のいずれかのガスタービン制御装置において、

前記燃焼器に供給する燃料が、燃料組成の異なる複数種類の燃料であるとき、前記対策決定部において、前記複数種類の燃料それぞれの燃料流量の増減をも設定することを特徴とする。

[0025] 又、第 20発明のガスタービンシステムは、外部空気の圧縮する圧縮機と、該圧縮機力の圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、該燃焼器力の燃焼ガスによって回転駆動するタービンと、前記圧縮機及び前記燃焼器及び前記タービンそれぞれから測定されるプロセス値に基づいて前記燃焼器への空気流量及び燃料流量を設定するガスタービン ff¾御装置と、を備えるガスタービンシステムにぉヽて、

前記ガスタービン制御装置が第 1〜第 19発明のいずれかのガスタービン制御装置であることを特徴とする。

[0026] 又、第 21発明のガスタービンシステムは、第 20発明のガスタービンシステムにおいて、

前記圧縮機と前記燃焼器と前記タービンとから構成されるガスタービンプラントを複数備えるとともに、該複数のガスタービンプラントと通信をすることで該複数のガスタ一ビンプラントの運転状態を制御する制御装置を備え、

前記ガスタービンプラントが、前記入力部と、前記燃料特性検出部と、前記周波数解析部と、前記出力部と、前記制御装置と通信するための通信部と、を有し、前記制御装置が、前記状態把握部と、前記対策決定部と、前記ガスタービンプラントと通信するための通信部と、を有することを特徴とする。

発明の効果

[0027] 本発明によると、燃焼器に供給される燃料の燃料組成又は熱量に基づヽて、ガスタ一ビンの運転状態を制御することができるため、時間の経過により生じる燃料組成の変化に応じたガスタービン制御を行い、燃焼器の燃焼振動を抑制し、燃焼安定性を維持することができる。更に、燃料組成と操作量との関係を、その履歴に基づいて変化させることができるため、ガスタービンの経年変化に応じた制御を行うことができ、燃焼器での燃焼をより安定したものとすることができる。

[0028] 又、燃料ガスの燃料組成又は熱量の計測値を得てこれを状態把握部又は状態把握部及び燃焼特性把握部に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でもより確実に燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。更に、燃料特性検出部を複数設置してこれらが燃料を計測するタイミングをずらすことにより、燃料ガスのサンプリング周期（計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成又は熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。

[0029] 又、ガス分析計などの燃料特性計測部がなくても、燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリを用いることにより、燃料特性の変化に追従して対策処理の内容を切り替えることができるため、燃焼安定性を維持することができる。更に、ガスタービンの劣化特性を用いてガスタービン出力と燃料流量との比を補正することにより、ガスタ一ビンを長期間運転した場合でも適切に燃料特性のカテゴリを判断することができるため、より確実に燃焼安定性を維持することができる。又、燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づヽて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定するため、燃焼安定性に関する特性解析の精度が向上し、その結果燃料組成や熱量の変動時でも燃焼振動を抑えて、燃焼安定性を維持することができる。

図面の簡単な説明

[0030] [図 1]本実施形態のガスタービンシステムの一構成例を示すブロック図である。

[図 2]図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの一構成例を示すブロック図である。

[図 3]第 1の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すプロック図である。

[図 4]ガスタービンに供給される燃料ガスの燃料組成の例を示す図である。

[図 5]周波数解析の結果を示す図である。

[図 6]周波数解析の結果と、複数の周波数帯と、それぞれの周波数帯に設定された閾値の例を示す図である。

[図 7]状態把握部の動作を示すフローチャートである。

[図 8]状態確認用データテーブルの一例を示す図である。 [図 9]対策決定部の動作を示すフローチャートである。

[図 10]対策用データテーブルの一例を示す図である。

圆 11]第 1周波数帯の振動強度と燃料ガスのメタン濃度との関係例を示す図である。圆 12]バイパス弁開度に対する補正量と燃料ガスのメタン濃度との関係例を示す図である。

圆 13]第 2の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

[図 14]ガスタービンにおける効率と負荷との関係例を示す図である。

圆 15]第 3の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

圆 16]燃焼振動領域の推定法に関する原理図である。

圆 17]燃焼振動領域の推定例を示す図である。

圆 18]燃焼振動領域の推定例を示す図である。

[図 19]図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの別の構成例を示すブロック図である。

圆 20]第 4の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

[図 21]状態確認用データテーブルの別の例を示す図である。

[図 22]第 5の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

[図 23]第 6の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

[図 24]本実施形態のガスタービンシステムの別の構成例を示すブロック図である。

[図 25]図 24のガスタービンシステムにおけるプラント側制御部の構成を示すブロック図である。

[図 26]図 24のガスタービンシステムにおける遠隔制御部の構成を示すブロック図である。

[図 27] (a)は第 7の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、 (b)は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。

[図 28]燃料特性計測部の出力例を示す図である。

[図 29]時間遅れの設定例を示す図である。

[図 30] (a)は第 8の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、 (b)は複数の燃料特性計測部の設置状態を示す図である。

[図 31]複数の燃料特性計測部の出力例を示す図である。

[図 32] (a)は第 9の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図、 (b)は複数の燃料特性計測部の設置状態を示す図である。

[図 33]第 10の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

[図 34]燃料特性のカテゴリ分類例を示す図である。

[図 35]ガスタービンの劣化特性の例を示す図である。

[図 36]第 10の実施形態のガスタービンシステムにおける自動調整部の構成を示すブロック図である。

符号の説明

[0031] 1 ガスタービンシステム、 2 ガスタービン、 3 ガスタービン制御部、 4 プロセス量計測部、 5 圧力変動測定部、 6 加速度測定部、 7 操作機構、 10 制御部、 20, 20a〜20k 自動調整部、 21 入力部、 22 状態把握部、 23 対策決定部、 24 出力部、 25 周波数解析部、 28 燃焼特性把握部、 29 性能特性把握部、 30 寿命特性把握部、 40, 41 通信装置、 50, 50-1〜50-Ν プラント側制御部、 51 遠隔制御部、 100 インターネット、 200, 200- 1〜200- q, 2 00- 1〜200- n 燃料特性計測部、 201 燃料特性推定部、 400 燃料特性推定部

発明を実施するための最良の形態

[0032] (ガスタービンシステムの構成）

本発明の各実施形態において共通の構成となるガスタービンシステムの全体構成について、図面を参照して説明する。図 1は、ガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。図 1のガスタービンシステム 1は、供給された燃料ガスを燃焼して得られた熱エネルギーにより回転駆動するガスタービン 2と、ガスタービン 2を制御するガスタービン制御部 3と、を備える。

[0033] このガスタービンシステム 1にお、て、ガスタービン 2が、ガスタービン 2の運転条件や運転状態を示す各プロセス量を計測するプロセス量計測部 4と、ガスタービン 2に設けられた後述する燃焼器 111 (図 2参照）に取り付けられた圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6と、ガスタービン 2の各部の操作を行う操作機構 7と、を備え、又、ガスタービン制御部 3が、プロセス量計測部 4及び圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6からの信号に基づいて操作機構 7に与える制御信号を生成する制御器 10と、制御器 10で生成する制御信号である操作量を調整する自動調整部 20と、を備える。

[0034] このように構成されるガスタービンシステム 1にお!/、て、ガスタービン 2に設置されるプロセス量計測部 4は、ガスタービン 2上のし力るべき部位に設置され、予め定められた時刻 tl, t2,…毎にガスタービン制御部 3の制御器 10へ出力する。このとき、プロセス量計測部 4では、プロセス量 (プラント状態量）として、例えば、後述の発電機 12 1 (図 2参照）の発電電力（発電電流、発電電圧）、大気温度、湿度、各部での燃料流量及びガス圧力、後述の圧縮機 101 (図 2参照)やタービン 104 (図 2参照）の回転数、燃焼器 111に供給される燃料ガスの燃料組成、燃焼器 111における燃焼ガス温度や燃焼ガス流量や燃焼ガス圧力、タービン 104からの排ガスに含まれる窒素酸ィ匕物 (NOx)及び、一酸ィ匕炭素 (CO)を始めとする排出物濃度などが計測される。又、以下において、大気温度といった気象データや要求によって決定される発電機 121の負荷の大きさなど、制御操作ができないプロセス量を、「操作できない状態量」とし、ガスタービン 2に供給される燃料ガスや空気の量などの制御操作可能なプロセス量を「操作量」とする。

[0035] 又、同様に、ガスタービン 2に設置される圧力変動測定部 5は、ガスタービン 2に設置される m基の燃焼器 111それぞれに設置された圧力変動測定器を備え、予め定められた時刻 tl, t2,…毎に、それぞれが設置された燃焼器 111内の圧力変動を計測し、その計測値をガスタービン制御部 3の制御器 10へ出力する。同様に、ガスタービン 2に設置される加速度測定部 6は、ガスタービン 2に設置される燃焼器 111に設置された加速度測定器を備え、予め定められた時刻 tl, t2,…毎に、燃焼器 111自身の位置の 2回微分である加速度を計測し、その計測値をガスタービン制御部 3の制御器 10へ出力する。

[0036] このように、プロセス量計測部 4で計測された操作できない状態量及び操作量と、圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6それぞれで計測された燃焼器 111内の圧力変動及び加速度とが制御器 10に与えられると、自動調整部 20に転送する。そして、自動調整部 20では、このプロセス量計測部 4、圧力変動測定部 5、及び加速度測定部 6で測定されて得られた測定値に基づ、て、ガスタービン 2の各部の調整量が設定されて制御器 10に与えられる。よって、制御器 10では、自動調整部 20によって設定された調整量に応じた制御信号をガスタービン 2の各部に対して生成し、操作機構 7に与える。

[0037] (ガスタービンの構成の第 1例）

図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成の第 1例について、図面を参照して説明する。図 2は、図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成を示すブロック図である。図 2のガスタービン 2は、回転体であるガスタービン本体部 1 00とガスタービン 100を回転させる燃焼ガスを発生する燃焼部 110とによって構成される。

[0038] このとき、ガスタービン本体部 100が、外部力もの吸引した空気を圧縮して高圧の空気を排出する圧縮機 101と、この圧縮機 101の第 1段静翼として設けられるとともに開度調節が可能な入口案内翼 (IGV) 102と、圧縮機 101とタービン 104とを一軸に接続する回転軸 103と、燃焼部 110からの燃焼ガスにより回転駆動するタービン 1 04と、を備える。そして、発電機 121がタービン 104と同軸で接続されることで、タービン 104の回転により発電機 121が発電動作を行う。

[0039] 又、燃焼部 110は、圧縮機 101で圧縮された高圧の空気と燃料ガスとが供給されて燃焼動作を行う燃焼器 111と、圧縮機 101からの高圧の空気を燃焼器 111に導入する圧縮空気導入部 112と、燃焼器 111に設けられた不図示のメインノズルに供給する燃料流量を決定するメイン燃料流量制御弁 113と、燃焼器 111に設けられた不図示のパイロットノズルに供給する燃料流量を決定するパイロット燃料流量制御弁 114 と、メイン燃料流量制御弁 114の下流側に設置されるメイン燃料供給弁 115と、ノィロット燃料流量制御弁 113の下流側に設置されるパイロット燃料供給弁 116と、圧縮空気導入部 112からの圧縮空気を燃焼器 111の下流にバイパスするノィパス空気導入管 117と、バイノス空気の流量を決定するバイパス弁 118と、バイパス弁 118より下流側設置され燃焼器 111の下流に接続されるバイパス空気混合管 119と、燃焼器 111からの燃焼ガスをタービン 104に供給する燃焼ガス導入管 120と、を備える。

[0040] このように構成されるとき、上述したように、ガスタービン本体部 100の周囲に m基の燃焼器 111-1〜： L l l-mが設けられる。以下では、この m基の燃焼器 111-1〜： L 11- m全てに共通の説明の場合には、燃焼器 111とし、個別の燃焼器についての説明の場合には、燃焼器 111-1〜： L l l-mと記す。又、燃焼器 111-1〜： L l l-mそれぞれに付属の構成となるメイン燃料供給弁 115- 1〜115- m、パイロット燃料供給弁 116- 1 〜116- m、バイパス空気導入管 117- 1〜 117- m、バイパス弁 118- 1〜118- m、バィパス空気混合管 119-1〜 119- m、及び燃焼ガス導入管 120- 1〜 120- mも同様に、共通で説明する場合と個々に説明する場合とで符号を変更する。更に、 1つのメイン燃料制御弁 113が複数のメイン燃料供給弁 115- 1〜 115-mに接続されるとともに、 1つのノィロット燃料制御弁 114が複数のパイロット燃料供給弁 116- 1〜116- m に接続される。

[0041] このとき、まず、不図示の燃料タンクより燃料ガスが燃焼器 111-1〜： L l l-mのメインノズルとパイロットノズルに供給されるとき、メイン燃料流量制御弁 113によって燃焼器 111-1〜： L l l-m全てのメインノズルに供給する燃料流量が制御され、又、メイン燃料供給弁 115- 1〜115- mそれぞれによって燃焼器 111- 1〜111-mそれぞれのメインノズルに供給する燃料流量が制御される。同様に、パイロット燃料流量制御弁 1 14によって燃焼器 111- 1〜111-m全てのパイロットノズルに供給する燃料流量が制御され、又、パイロット燃料供給弁 116- 1〜116- mそれぞれによって燃焼器 11卜 1 〜111-mそれぞれのパイロットノズルに供給する燃料流量が制御される。

[0042] 即ち、操作機構 7によって、メイン燃料流量制御弁 113及びパイロット燃料流量制御弁 114それぞれの開度が操作されることによって、燃焼器 111-1〜 111-m全てのメインノズル及びパイロットノズルに供給する燃料流量が設定され、燃焼器 111-1〜 111-m全てに供給される燃料のパイロット比が設定される。又、操作機構 7によって、メイン燃料供給弁 115- 1〜 115- m及びパイロット燃料供給弁 116- 1〜 116- mそれぞれの開度が操作されることによって、燃焼器 111-1〜 111-mそれぞれのメインノズル及びパイロットノズルに供給する燃料流量が設定され、燃焼器 111-1〜111- mそれぞれに供給される燃料のパイロット比が設定される。

[0043] 又、操作機構 7によって IGV102の開度が操作されると、圧縮機 101に吸引される外部空気の量が設定される。そして、 IGV102から吸引される外部空気が圧縮機 10 1で圧縮されて、高圧の圧縮空気が圧縮空気導入部 112を介して燃焼器 111に供給される。このとき、圧縮空気導入部 112に与えられた圧縮空気の一部がノィパス空気導入管 117を流れる。このノィパス空気導入管 117を通過する空気の流量が操作機構 7によってバイパス弁 118の開度が操作されることで設定されることによって、圧縮空気導入部 112から燃焼器 111に供給される圧縮空気の流量が設定される。そして、バイパス空気導入管 117及びバイパス弁 118を通過した圧縮空気は、バイパス空気混合管 119を介して燃焼ガス導入管 120に供給される。

[0044] このようにして、燃焼器 111に供給される燃料流量及び空気流量が設定されるとき、燃焼器 111では、供給された空気と燃料ガスとを用いて燃焼動作を行い、高温高圧の燃焼ガスを発生する。この燃焼器 111より発生した燃焼ガスは、燃焼ガス導入管 120を介してタービン 104に供給される。又、この燃焼ガス導入管 120には、バイパス空気混合管 119より圧縮空気が流れ込み、燃焼器 111からの燃焼ガスと混合される。

[0045] そして、タービン 104が燃焼ガス導入管 120を通じて供給される燃焼ガスによって回転駆動を行う、このタービン 104の回転が回転軸 103を通じて圧縮機 101に伝わるため、圧縮機 101も回転駆動する。よって、圧縮機 101が回転駆動することにより外部空気を吸弓 Iして圧縮した圧縮空気を上述のように生成して圧縮空気導入部 112 に供給する。又、タービン 104の回転エネルギーが発電機 121に与えられることで、発電機 121がこの回転エネルギーに基づ、て発電動作を行う。

[0046] 上述のようにして動作するとき、メイン燃料流量制御弁 113及びメイン燃料供給弁 1 15の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、燃焼器 111のメインノズルに供給される燃料ガスが増加（あるいは減少）し、又、パイロット燃料流量制御弁 114及びパイ口ット燃料供給弁 116の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、燃焼器 111のパイ口ットノズルに供給される燃料ガスが増加（あるいは減少）する。又、 IGV102の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、圧縮機 101に吸引される空気流量が増加（あるヽは減少）する。更に、バイパス弁 118の開度を開く（あるいは閉じる）ことによって、ノィパス空気導入管 117及びバイパス空気混合管 119によるバイパス側を流れる空気流量が増加（ある!/、は減少）させて、燃焼器 111に供給する空気流量を減少（ある!/、は増加）させる。

[0047] <第 1の実施形態 >

本発明の第 1の実施形態について、図面を参照して説明する。図 3は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。

[0048] 図 3に示す自動調整部 20a (図 1の自動調整部 20に相当）は、ガスタービン 2の各部における計測結果が入力される入力部 21と、ガスタービン 2の状態を把握する状態把握部 22と、状態把握部 22で確認されたガスタービン 2の状態に基づ、てガスタ一ビン 2各部の調整量を設定する対策決定部 23と、対策決定部 23で設定された調整量を制御器 10 (図 1参照）に出力する出力部 24と、入力部 21を通じて入力された燃焼器 111 (図 2参照)の圧力変動や加速度を周波数帯域毎に解析する周波数解析部 25と、を備える。

[0049] 又、ガスタービン 2には、プロセス量計測部 4 (図 1参照）の 1つとして、燃焼器 111に供給される燃料ガスの燃料組成を計測する燃料特性計測部 200が設置され、この燃料特性計測部 200の計測結果となる信号が状態把握部 22に与えられるとともに、燃料特性計測部以外のプロセス量計測部 4での計測結果となる各信号が入力部 21に与えられる。この燃料特性計測部 200は、燃料ガスの燃料組成を計測するためのガス分析計によって構成されるものとしても構わない。又、圧力変動測定部 5 (図 1参照 )及び加速度測定部 6 (図 1参照）の計測結果も入力部 21に入力される。

[0050] このとき、この燃料特性計測部 200における計測結果が、燃焼器 111における燃焼動作の主要成分となるメタンゃェタンやプロパンなどの燃料ガス内の体積比（％)による濃度や、不活性ガスの燃料ガス内の体積比（％)による濃度であっても構わない。又、図 4のように、燃料ガスを組成する複数の成分の体積比（％)による濃度を計測するものであっても構わない。更に、この燃料特性計測部 200において、燃料ガス内における燃焼動作の主要成分又は不活性ガスの体積比が計測されるとき、この主要成分又は不活性ガスの体積比に基づいて、燃料ガスの燃焼カロリーが演算されるとともに、この燃焼カロリーを計測結果として出力されるものとしても構わない。そして、この燃料特性計測部 200により得られた燃料ガスの燃料組成に対する計測結果 (以下、「燃料組成情報」とする）が、状態把握部 22に与えられる。

[0051] 又、圧力変動測定部 5において、燃焼器 l l l-l〜l l l-mそれぞれに設置された圧力変動測定器によって燃焼器 111_1〜 111-mの圧力変動値が求められる。そして、この燃焼器 111_1〜111-mそれぞれの圧力変動値が入力部 21を介して周波数解析部 25に与えられる。同様に、加速度測定部 6において、加速度測定器によつて計測された燃焼器 111自体の振動を加速度として計測することで、燃焼器 111で発生する燃焼振動を計測すると、計測した燃焼器 111-1〜111-mそれぞれの加速度が入力部 21を介して周波数解析部 25を与えられる。

[0052] このとき、圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6それぞれにおいて、圧力変動測定器ゃ加速度測定器を複数組設けておき、これら複数組の圧力変動測定器や加速度測定器での測定結果を比較することで、これら複数組の圧力変動測定器や加速度測定器、あるいは圧力変動測定器や加速測定器カゝら出力されるデータのデータ転送系統に異常が発生した力否かを判定することもできる。例えば、圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6それぞれにおける圧力変動測定器や加速度測定器を奇数組設けて、異なる分析結果が得られた場合、多数決で最も多い分析結果を採用するようにしても構わない。

[0053] 又、加速度測定部 6においては、 1つの加速度測定部 6によって、複数の燃焼器 11 1で発生する燃焼振動を加速度として計測することができる。よって、燃焼器 11卜 1 〜l l l-mそれぞれに設けられた圧力変動測定部 5における圧力変動測定器に異常が判断された場合であっても、加速度測定部 6によって燃焼振動を検知することができる。又、加速度測定部 6において加速度測定器を複数設けた場合には、圧力変動測定部 5で燃焼振動が検知されていなくても、少なくとも 2つの加速度測定器で燃焼したとき燃焼振動が発生していることが判定されると、その信頼性を高めることができる。更に、圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6の両方で測定している場合に、両方で燃焼振動が発生していることを判定したときにおいても、同様に、その信頼性を高めることができる。

[0054] このように圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6それぞれで測定された燃焼器 11 1-1〜 111-mそれぞれの圧力変動量 (圧力振動）と加速度 (加速度振動）とが、入力部 21を介して周波数解析部 25に与えられると、周波数解析部 25において、計測された燃焼器 111-1〜111-mそれぞれの圧力変動量及び加速度に対して高速フーリエ変換を施し、周波数解析する。図 5に、圧力変動測定部 5によって測定された圧力変動量に基づいた周波数解析結果の一例を示す。図 5において、横軸が周波数を示すとともに、縦軸が振動の強度（レベル)を示す。この図 5に示すように、周波数帯域全般において、圧力振動を有する周波数が複数存在することが確認できる。これは、圧力振動だけでなく加速度振動においても同様である。即ち、燃焼器 111において発生する燃焼振動が、複数の周波数の振動によって構成される。

[0055] このように、燃焼器 111における燃焼振動 (圧力変動量及び加速度）にお、て、複数の周波数による振動を含むため、周波数解析部 25では、周波数解析して各周波数における燃焼振動を確認すると、図 6に示すように、この燃焼振動の周波数解析結果を複数 (n)の周波数帯に区切って、各周波数帯毎に分析を行う。この周波数帯は、周波数解析部 25で周波数分析を行った結果に基づいて、状態把握部 22が燃焼器 111の燃焼状態を確認するための単位となる周波数領域であり、周波数解析部 2 5では、この周波数帯毎に燃焼振動による振動強度 (レベル)が分析される。

[0056] よって、周波数解析部 25において、圧力変動測定部 5及び加速度測定部 6それぞれで測定された燃焼器 111-1〜111-mそれぞれの圧力変動量及び加速度を高速フーリエ変換を施して、その周波数解析結果となる周波数特性を確認すると、この圧力変動量及び加速度に対して、予め設定された n個の周波数帯に分割する。このように、 n個に分割した第 1〜第 n周波数帯における燃焼振動を分析することで、第 1〜第 n周波数帯それぞれの振動強度の最大値 Yijが確認される。尚、振動強度の最大値 Yijにおいて、 iが 1, 2, 3, · ··, mとなる自然数で、燃焼器 111-1〜： L 11- mを表し、 jが 1, 2, 3, · ··, nとなる自然数で、第 1〜第 n周波数帯を表す。

[0057] 即ち、例えば、圧力変動測定部 5より燃焼器 111の圧力変動量が与えられたときに、図 5のような周波数解析結果が得られると、主に 0〜5000Hzで振動が発生していることが確認できること力も、分析するための周波数範囲を 0〜5000Hzとし、例えば、 50Hz毎の周波数帯として、 0〜50Hzの第 1周波数帯、 50〜： LOOHzの第 2周波数帯、…ゝ及び、 4950〜5000Hzの第 100周波数帯となる n= 100の周波数帯に区切るように予め設定しておく。そして、燃焼器111-1〜111_111それぞれに対する第1〜第 100の周波数帯それぞれでの振動強度の最大値 Yll〜YmlOOが検知される。又、加速度測定部 6から与えられる燃焼器 111の加速度に対しても同様の処理を施すことで、各周波数帯での振動強度の最大値が確認される。ただし、周波数範囲は等間隔に限定するものではない。また、周波数解析の上限も 5000Hzに限定するものではない。

[0058] このようにして、周波数解析部 25において、計測された燃焼器 111-1〜： L l l-mの燃焼振動における第 1〜第 n周波数帯での振動強度の最大値 Yll〜Ymnが確認されると、この振動強度の最大値 Yll〜Ymnが状態把握部 22に与えられる。この状態把握部 22では、入力部 21より入力されるプロセス量と、燃料特性計測部 200で計測されて得られた燃料組成情報と、周波数解析部 25で確認された燃焼振動による振動強度の最大値と、が与えられると、図 7のフローチャートに従って、燃焼器 111-1 〜111-mそれぞれの燃焼状態にっ、て確認される。

[0059] この状態把握部 22では、まず、入力部 21及び燃料特性計測部 200及び周波数解析部 25それぞれから各種情報が入力されると (STEP101)、燃焼器 111-1〜11卜 mの燃焼振動における第 1〜第 n周波数帯での振動強度の最大値 Yll〜Ymnを確認することで、燃焼振動が直ちに調整の必要な状態である力否かを判定する（STEP 102)。

[0060] このとき、調整の要否判定を行うための閾値 Zll〜Zmn力燃焼器 111-1〜： L 11- mや周囲の設備の構造面に基づいて、燃焼器 l l l-l〜l l l-mそれぞれの第 1〜第 n周波数帯それぞれに対して予め設定されている。又、この閾値 Zll〜Zmnは、例えば、その周波数の振動により、共振する部材ゃ構造があるか、損傷を受けやすい部材ゃ構造があるが、どのくらいの強度の振動まで許容できる力などにより決定される。

[0061] そして、この閾値 Zll〜Zmnと振動強度の最大値 Yll〜Ymnとを比較することによつて、調整の要否判定が行われる。即ち、燃焼器 11卜 iの第 j周波数帯における振動強度の最大値 Yijと、閾値 Zijとを比較して、最大値 Yijが閾値 Zijより大きいことが確認されると、燃焼器 111-iの第 j周波数帯における燃焼振動が大きぐ調整が必要であるものと判定する。又、 STEP102において、燃焼振動が生じているものの直ちに調整が必要のない燃焼振動の予兆が生じている状態である力否かを判定するための閾値とも比較するものとしても構わない。尚、この燃焼振動の予兆が生じている又は調整必要な振動強度の燃焼振動が生じて、る状態を異常が発生して、る状態とする

[0062] そして、 STEP102にお、て、、ずれかの周波数帯で異常が発生して、ると判定したとき (Yes)、振動強度の最大値 Yll〜Ymn及び燃料組成情報を含む各種プロセス量をデータログとして蓄積する（STEP103)。尚、このように振動強度の最大値 Y11 〜Ymn及び各種プロセス量が蓄積されることで、測定時間 tl, t2,…毎に振動強度の最大値 Yll〜Ymn及び各種プロセス量が格納された図 8のような状態確認用データテーブルが構成され、この状態確認用データテーブルが状態把握部 22に格納される。即ち、 STEP103において、 STEP101が確認された振動強度の最大値 Y11 〜 Ymn及び各種プロセス量が、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに追加蓄積される。

[0063] 又、図 8に示す状態確認用データテーブルには、時刻 tl, t2…毎に、燃焼器 111- 1〜： L 11- mそれぞれに対して、バイパス弁 118- 1〜118- mの弁開度と、パイロット比 (供給する全燃料に対するパイロットノズルに供給する燃料比）と、振動強度の最大値とが格納され、又、燃焼器111-1〜111-111全てに対して、大気温度と、発電機 21 の負荷 (MW)と、燃料カロリーと、燃料ガスの主要成分の体積比とが格納される。即ち、時刻 tlのときに、燃焼 111-iに対して、バイパス弁 118の弁開度が Xil-1、パイ口ット比が Xi2-1、第 1〜第 n周波数帯での振動強度の最大値が Yil-l〜Yin-lであるとともに、大気温度が Xxト 1、発電機の負荷 (MW)が Xx2-1、燃料カロリーが Xyト 1、燃料ガスの主要成分の体積比が Xy2-1であることを示す。 [0064] 同様に、時刻 t2のときに、燃焼器 111-iに対して、バイノス弁 118の弁開度が Xil- 2、ノィロット比が Xi2-2、第 1〜第 n周波数帯での振動強度の最大値が Yil-2〜Yin- 2であるとともに、大気温度で Xxl-2、発電機の負荷 (MW)が Xx2- 2、燃料カロリーが Xyl-2、燃料ガスの主要成分の体積比が Xy2-2であることを示し、時刻 tnのときに、燃焼器 111- iに対して、バイノス弁 118の弁開度が Xil- n、パイロット比が Xi2-n、第 1 〜第 n周波数帯での振動強度の最大値が Yil-_n〜Yin-nであるとともに、大気温度が Xxl-n、発電機の負荷 (MW)が Xx2-n、燃料カロリーが Xyl-n、燃料ガスの主要成分の体積比が Xy2-nであることを示す。

[0065] このように、 STEP103において、振動強度の最大値 Yll〜Ymn及び各種プロセス量による状態確認用データテーブルにおける追加 ·更新を行うと、その振動強度が閾値よりも大きヽ (異常がある)と判断された燃焼器 111の周波数帯を示す異常周波数指定情報と、燃料組成情報とを対策決定部 23に送出する（STEP104)。即ち、振動強度の最大値 Yijが閾値 Zijより大きくなるとき、燃焼器 11卜 iにおける振動の第 j周波数帯域に異常があるものとし、この情報を異常周波数指定情報に内含させて、燃料組成情報とともに対策決定部 23に送出する。更に、異常周波数指定情報には、異常が確認された周波数帯における振動強度の閾値との差が含まれる。このように、対策決定部 23に情報を送出すると、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。

[0066] 又、 STEP102にお!/、て、、ずれの周波数帯にぉ、ても異常が発生して、な！/、と判定したとき (No)、入力部 21及び燃料特性計測部 200から入力された各種プロセス情報を状態確認用データテーブルに格納された前回の各種プロセス情報と比較して、ガスタービン 2の稼動状態における変化の有無を確認する（STEP105)。即ち、前回の各種プロセス情報における変化が小さいときは、ガスタービン 2の稼動状態における変化がないものとし、前回の各種プロセス情報における変化が大きいと、ガスタービン 2の稼動状態における変化があるものとする。

[0067] そして、ガスタービン 2の稼動状態における変化を確認すると (Yes)、 STEP103と同様、振動強度の最大値 Yl l〜Ymn及び燃料組成情報を含む各種プロセス量をデータログとして蓄積し、状態確認用データテーブルの更新を行った後（STEP106)、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。このとき、前回の処理サイクルで行つた調整内容も状態確認用データテーブルに追加されるものとしても構わない。又、ガスタービン 2の稼動状態に変化がないものと判定したとき (No)、次の処理サイクルに備えて、動作を終了する。

[0068] 更に、 STEP104の動作を状態把握部 22が行ったとき、対策決定部 23では、図 9 のフローチャートに従って動作する。対策決定部 ₂₃は、状態把握部 22から送出される異常周波数指定情報及び燃料組成情報を受信すると (STEP110)、まず、燃焼器 111-1〜 111-mそれぞれに対して、異常周波数指定情報より異常が確認された周波数帯が確認される（STEP111)。そして、燃焼器111-1〜111-111それぞれに対して、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差を確認することで、燃焼振動に最も影響を与えている周波数帯を確認する (STEP112)。

[0069] その後、ガスタービン 2に対する前回の調整に連続して調整が指示されたか否かが確認される（STEP 113)。このとき、状態把握部 22より連続してガスタービン 2の調整が指示されたことが確認されると (Yes)、ガスタービン 2における調整回数 Nを 1つ計数する（STEP114)。尚、この調整回数 Nは、初期値を 1とするとともに、ガスタービン 2に対して調整を行った処理サイクルが連続したときに 1つ計数される回数である。

[0070] そして、 STEP113においてガスタービン 2の調整が連続して指示されていない場合 (No) STEP121において調整回数 Nを 1する。調整回数 Nが 1にされると、又は、 STEP 114にお!/、て調整回数 Nの計数が行われると、 STEP 111で燃焼器 111- 1〜 111-mそれぞれに対して確認された周波数帯に基づ、て、現在の燃焼器 111-1〜 111-mそれぞれに発生する燃焼振動の症状に対して最も有効な対策を、各周波数帯において優先される対策が格納された対策用データテーブルを参照して決定する (STEP 115) oこの対策用データテーブルは、例えば、図 10に示すような情報が格納されており、この情報は、熟練した調整員の経験に基づいて設定された燃焼振動による症状に対する有効な対策を示すものである。

[0071] 又、図 10の対策用データテーブルでは、第 1周波数帯における振動が燃焼振動に最も影響を与えて、ることが確認されると、バイパス弁 118を開、て燃焼器 111への空気流量を減少させる対策が第 1に優先され、又、燃焼器 111のパイロットノズルに供給する燃料流量を増加させる対策が第 2に優先される。同様に、第 n周波数帯における振動が燃焼振動に最も影響を与えていることが確認されると、燃焼器 111のパィロットノズルに供給する燃料流量を減少させる対策が優先される。

[0072] このように、燃焼振動の状態に応じた有効な対策が設定されるとき、最優先された対策が不可能であることが確認されると、次に優先されている対策が決定される。即ち、第 1周波数帯で異常が確認されたとき、まず、最優先とされているバイパス弁 118 の開度を開くという対策が決定される。又、このとき、バイパス弁 118の開度が既に全開状態であり、この最優先とされているバイパス弁 118の開度を開くという対策が不可能である場合は、次に優先されるパイロット比を変更するという対策が決定される。このようにして最も有効とされる対策を決定するとき、その対策によって指示されるガスタービン 2の各部の状態変更量は、予め設定された一定の値とされる。よって、例えば、第 1周波数帯に異常が確認されてバイパス弁 118の開度を開くという対策が決定されたとき、バイパス弁 118の開く開度を所定の開度に設定されている。

[0073] この STEP115において対策が決定されると、調整回数 Nが 1である力、あるいは所定回数 Nthを超えたカゝ否かを確認する（STEP 116)。このとき、調整回数 Nが 1でないか、あるいは所定回数 Nthを超えていないことが確認されると (No)、設定されている補正量関数に基づヽて、燃料特性計測部 200より与えられる燃料組成情報 (燃料カロリー及び燃料ガスの主要成分の体積比）による補正量が設定される (STEP117 )。尚、この補正量関数は、燃料組成情報に対して決定される補正量を表す関係式により構成される。

[0074] これは、燃焼器 111の圧力変動量の第 1周波数帯における振動強度と、燃料ガスに含まれるメタンの体積比 (メタン濃度）との関係を例に挙げたときに、図 11に示すように、メタン濃度が増加すると、第 1周波数帯における振動強度が増加する傾向にあるように、燃料組成の変動によっても燃焼振動が影響されるためである。よって、例えば、 STEP115にお、てバイパス弁 118の開度を開くことが対策として設定されてヽる場合、図 12に示す実線による関係式に基づいて、メタン濃度に対するバイパス弁 1 18の開度に対する補正量が設定される。即ち、メタン濃度が、標準濃度とされる xl %より高くなるとき、燃焼振動に与える影響が少ない x2%までは、バイパス弁 118の開度に対する補正量が 0とされる。そして、メタン濃度が x2%より大きくなると、その補正量も増加させる。このとき、メタン濃度が x2%より大きい x3%以上となると、補正量の増加率が大きくなるように、メタン濃度に対して補正量を変化させる。

[0075] 又、 STEP116において、調整回数 Nが 1である力、あるいは所定回数 Nth以上となっていることが確認されると (Yes)、既に設定されている補正量関数による関係式を別の関係式に変更する（STEP118)。即ち、例えば、メタン濃度に対するバイパス弁 118の開度に対する補正量が設定される場合において、補正量関数が図 12に示す実線で表される関係式によって設定されるとき、この STEP118〖こおいて、図 12に示す点線で表される関係式によって補正量関数が設定されるように、関係式の変更を行う。即ち、補正量関数において、メタン濃度が x2%以上 x3%以下における場合のメタン濃度に対する補正量の変化率が大きくなるとともに、メタン濃度が x3%より大きい場合のメタン濃度に対する補正量の変化率力、さくなるように、変更される。

[0076] このように、 STEP118において燃料組成情報による補正量を設定する関係式が変更されると、 STEP122で調整回数 Nを 1にした後 STEP117に移行して、燃料組成情報による補正量が設定される。このように、 STEP117において補正量が設定されると、この補正量によって、 STEP115において設定された対策によって指示されるガスタービン 2の各部の状態変更量を補正する（STEP119)。尚、このとき、図 12 のような関係の補正量が設定されるとき、設定された補正量が状態変更量に加算されて、状態変更量の補正が行われる。このようにして得られた状態変更量を出力部 2 4を介して制御部 10に出力する（STEP 120)。

[0077] 尚、このように動作するとき、 STEP117で設定される補正量については、ガスタービン 2の各部の状態変更量の補正を行う必要のない範囲において 1とするとともに、それ以外の範囲では燃料組成情報に応じて補正量を変更させるものとしても構わない。このとき、 STEP119において、ガスタービン 2の各部の状態変更量の補正が行われるとき、 STEP115において設定された状態変更量に補正量が乗算されることで、状態変更量の補正が行われる。

[0078] 又、燃焼振動の複数の周波数帯域において、その振動強度の最大値が閾値を超えている場合において、上述の STEP112の動作のように、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差を確認することで、燃焼振動に最も影響を与えて、る周波数帯を確認するものとしても構わな、。

[0079] 更に、異常が確認された周波数帯における振動強度における閾値との差に基づいて判断するのではなぐ予め、いずれの周波数帯が優先的に影響が与える周波数帯として選択されるか、各周波数帯に優先順位が設定され、この優先順位に基づいて、燃焼振動に最も影響を与えている周波数帯を確認するものとしても構わない。このとき、最も低い周波数帯域の優先度を最も高くするとともに、この最も低い周波数帯域に対して高周波側の周波数帯域力も優先度を順次高く設定する。これは、最も低い周波数帯域で燃焼振動が生じる場合には、ガスタービン 2の火が消えやすい状況になっている可能性が高いこと、又、高い周波数帯域では燃焼振動によるエネルギ一が大きいため、損傷などを及ぼす影響力が強いからである。

[0080] 又、 STEP115において各周波数帯において優先される対策が決定されるとき、優先される対策を連続した所定数の処理サイクルだけ行っても、未だ燃焼振動が収まらない場合、次に優先される対策が決定されるものとしても構わない。又、各周波数帯に優先順位が設定されている場合も同様に、同一の周波数帯に対する対策を連続して所定数の処理サイクルだけ行っても、未だ燃焼振動が収まらない場合、次に優先される周波数帯に対して対策が決定されるものとしても構わない。

[0081] <第 2の実施形態 >

本発明の第 2の実施形態について、図面を参照して説明する。図 13は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図 13の自動調整部の構成において、図 3の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0082] 図 13に示す自動調整部 20b (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 3に示す自動調整部 20aと異なり、燃料特性計測部 200がガスタービン 2に設置される代わりに、ガスタービン 2のプロセス量計測部 4より入力部 21を介して入力されるプロセス量より燃料組成を推定する燃料特性推定部 201を備える。即ち、本実施形態におけるガスタービンシステム 1は、ガスタービン 2において、燃焼器 111に供給される燃料ガスの燃料組成を計測するための燃料特性計測部 200が設けられることなぐ燃料特性推定部 201にお、て、燃料特性計測部 200以外のプロセス量計測部 4によって測定される他のプロセス量に基づ、て、燃料組成が推定される。

[0083] このように構成される自動調整部 20bは、図 3の自動調整部 20aにおける燃料特性計測部 200の代わりに設けられた燃料特性推定部 201に対して、入力部 21に入力されたプロセス量が送出されるとともに、この燃料特性推定部 201で得られた燃料組成情報が状態把握部 22に送出される。そして、この自動調整部 20bは、燃料特性推定部 201における動作以外については、第 1の実施形態の自動調整部 20aと同一の動作を行う。

[0084] よって、状態把握部 22では、この燃料特性推定部 201からの燃料組成情報と、周波数解析部 25における周波数解析結果に基づいて、第 1の実施形態と同様、燃焼器 l l l-l〜l l l-mそれぞれの第 1〜第 nの周波数帯における燃焼振動が分析され、異常のある周波数帯を示す異常周波数指定情報が出力される。そして、対策決定部 23において、第 1の実施形態と同様、状態把握部 22から送出される異常周波数指定情報及び燃料組成情報に基づ、て、燃料組成情報による補正量を与えたガスタービン 2の各部の状態変更量を設定して、出力部 24を介して制御部 10に出力する。

[0085] このとき、燃料特性推定部 201には、プロセス量計測部 4より入力部 21を介して、発電機出力（MW) Lgt及び燃焼機 111に供給される燃料ガス流量 Qfが与えられる。又、燃料特性推定部 201には、燃料ガス流量 Qfと燃料ガスの燃料カロリーとを基準値で一定としたときに確認される図 14のような発電機出力 Lgtと発電効率 7?との関係が、データテーブル又は関数として格納されている。更に、この発電機出力 Lgt、発電効率 7?、燃料ガス流量 Qf、及び燃料カロリー Hの関数力下の（1)式のように表される。

Lgt X 1000= 7? X H X Qf/3600 …ひ）

[0086] そして、この燃料特性推定部 201は、図 14に示すような発電機出力 Lgtと発電効率 r?との関係を参照することで、入力部 21を介してプロセス量計測部 4から入力される発電機出力 Lgtに基づいて、発電効率 7? (Lgt)を求める。更に、この発電機出力 Lgt 及び発電効率 r? (Lgt)とともに、入力部 21を介してプロセス量計測部 4から入力される燃料ガス流量 Qfとを、下の（2)式に代入することで、燃料カロリー Hを求め、燃料組成情報として状態把握部 22に与える。

H = (Lgt X 1000 X 3600) / ( η (Lgt) X Qf) · ' · (2)

[0087] このように、燃料特性推定部 201におヽて、燃料組成情報として燃料カロリーが求められるが、同様にして、プロセス量計測部 4より入力されるプロセス量に基づいて、燃料ガスの主要成分の体積比が燃料組成情報として求められるものとしても構わない。そして、この燃料特性推定部 201で求められた燃料カロリーや燃料ガスの主要成分の体積比などの燃料組成情報が状態把握部 22に与えられると、同様に与えられる周波数解析部 25における周波数解析結果とともに参照することで、ガスタービン 2における燃焼振動が分析される。

[0088] <第 3の実施形態 >

本発明の第 3の実施形態について、図面を参照して説明する。図 15は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図 15の自動調整部の構成において、図 3の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0089] 図 15に示す自動調整部 20c (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 3に示す自動調整部 20aの構成に、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデルィ匕した数式モデルを構築する燃焼特性把握部 28を付カロした構成となる。即ち、本実施形態では、燃焼特性把握部 28に、状態把握部 22で時間毎に各燃焼器 111に対して蓄積された振動強度の最大値 Yl l〜Ymn及び各種プロセス量が与えられる。そして、対策決定部 23がこの構築された数式モデルに従つて、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量を設定すると、設定した状態変更量を出力部 24より制御部 10に出力する。

[0090] このように自動調整部 20cが動作するとき、入力部 21、状態把握部 22,及び燃料特性計測部 200は、第 1の実施形態における自動調整部 20aと同様の動作を行う。よって、以下では、その動作が自動調整部 20aと異なる対策決定部 23と、新たに構成に追加された燃焼特性把握部 28とについて、その動作についてそれぞれ説明する。尚、燃焼特性把握部 28の基本的な機能は、本出願の出願人による出願である特開 2002-47945号にも記載されている。

[0091] まず、燃焼特性把握部 28では、燃焼器 111-iにおける第 j周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値 Yijが、例えば、下の（3)式のような重回帰モデルでモデルィ匕されるちのとする。

[0092] Yij=aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 ΧΧΪ2 + aij- 3 XXxl + aij-4 XXx2 + aij-5 X Xyl + ai 卜 6 XXy2 · '· (3)

ここで、

Xil：操作量 1の値 (本例では、バイパス弁 118-iの弁開度）

X12 :操作量 2の値 (本例では、パイロット比）

Xxl：操作できない状態量 1の値 (本例では、大気温度）

Xx2：操作できな、状態量 2の値 (本例では、発電機の負荷 (MW) )

Xyl：燃料組成情報 1の値 (本例では、燃料カロリー）

Xy2：燃料組成情報 2の値 (本例では、燃料ガスの主要成分の体積比）

aij- 0〜aij- 6：係数パラメータ

である。

[0093] このとき、燃焼特性把握部 28は、燃焼器 11卜 iの第 j周波数帯における燃焼特性をモデルィ匕するために、まず、状態把握部 22より、例えば図 8に示すような状態確認用データテーブルに時間 tl, t2,…毎に格納された振動強度の最大値 Yij及び各種プ口セス量 Xil, Xi2, Xxl, Xx2, Xyl, Xy2が与えられる。即ち、時間 tlに測定された振動強度の最大値 Yi卜 1及び各種プロセス量 Xil-1, Xi2-1, Xxl-1, Xx2-1, Xyl-1, X y2-l、時間 t2に測定された振動強度の最大値 Yij-2及び各種プロセス量 Xil-2, Xi2 -2, Xxl-2, Xx2-2, Xyl-2, Xy2_2、 ···、時間 tnに測定された振動強度の最大値 Yij - n及び各種プロセス量 Xil-n, Xi2- n, Xxl-n, Xx2- n, Xyl-n, Xy2-nがそれぞれ、燃焼器 111-iの第 j周波数帯における燃焼特性をモデルィ匕するために燃焼特性把握部 28に与えられる。

[0094] このようにして、時間 tl, t2,…毎に格納された振動強度の最大値 Yij及び各種プ口セス量 Xil, Xi2, Xxl, Xx2, Xyl, Xy2が与えられると、この与えられた最大値 Yij及び各種プロセス量 Xil, Xi2, Xxl, Xx2, Xyl, Xy2に基づいて、燃焼器 111- iにおける第 j周波数帯の（3)式のようなモデル式の係数パラメータ ai卜 0〜aij-6が求められる。この係数パラメータ ai卜 0〜aij-6の解法として、例えば、最小二乗法が用いられる。

[0095] 尚、上記では、説明の都合上、操作量を 2変数、燃料組成情報を含む操作できな V、状態量を 4変数としてモデル式を記述して、るが、変数の数にっ、てはこれらに限るものではない。又、モデル構造として、線形の一次式として記述している力二次以上の高次モデルや-ユーラルネットワークなどの非線形モデルとしても構わな、。又、ガスタービン 2から入力される各種プロセス量を用いたモデル式として記述して!/、る力質量収支などの法則に基づいて変換した値や燃空比、空気流速、燃焼速度などの計算値を用、ても構わな!/、。

[0096] このように、燃焼器 11卜 iの第 j周波数帯における燃焼特性のモデル式における係数パラメータ ai卜 0〜aij-6が求められると、次に、このモデル式を用いて、 n変数の操作量によって構成される n次元の空間における燃焼振動の発生しやすい領域を求める。このとき、まず、調整の要否判定を行うための閾値 Zll〜Zmnを、燃焼振動における許容できる最高の振動強度を示す値として、燃焼振動の発生しやすヽ領域が確認される。又、操作量となるプロセス量 Xil, Xi2のみを変数とするとともに、操作できない状態量となるプロセス量 Xxl, Xx2, Xyl, Xy2については、状態確認用データテーブルで確認される最近の値が与えられる。即ち、プロセス量 Xxl, Xx2, Xyl, Xy2は、現在の処理サイクルにおける測定値が代入されることで、定数とされる。

[0097] 即ち、（3)式のように表されるとともにその係数パラメータ ai卜 0〜aij-6が設定された燃焼器 11卜 iの第 j周波数帯における燃焼特性のモデル式にぉ、て、プロセス量 Xil , Xi2が変数とされる。そして、プロセス量 Xxl, Xx2, Xyl, Xy2が現在の処理サイクルにおける測定値による定数とされ、振動強度の最大値 Yijに閾値 Zijが代入されることで、プロセス量 Xil, Xi2の関係を表す下の（4)式が生成される。

Zij=aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 ΧΧΪ2 + aij-3 X Xxl + aij-4 XXx2 + aij-5 X Xyl + aij -6 XXy2 - -- (4)

[0098] 更に、燃焼振動の度合いを設定するためのゲイン a k(k= l, 2, · ··, p) (0≤ a k≤ 1)を Zijに乗算した値を (4)式の Zijの代わりに代入した下の（5)式を求めることで、燃焼振動の度合いに応じたプロセス量 Xil, Xi2の関係を表す関数の p個分得ることができる。尚、この p個の関数によって表されるプロセス量 Xil, Xi2の関係の例を、図 16 に示す。この図 16において、係数パラメータ aij-2が正であれば、得られた関数により表される直線よりも上側が燃焼振動の発生しやすい領域となり、又、直線の下側が燃焼振動の発生しにくい領域となる。逆に、係数パラメータ aij-2が負であれば、得られた関数により表される直線よりも下側が燃焼振動の発生しやすい領域となり、又、直線の上側が燃焼振動の発生しにく!/、領域となる。

a kX Zij=aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 X Xi2 + aij-3 XXxl + aij-4 XXx2 + aij-5 X X yl + aij-6 XXy2 "- (5)

[0099] このようにして、燃焼特性把握部 28において、燃焼器111-1〜1111それぞれについて、燃焼振動の第 1〜第 n周波数帯それぞれにおける p個の閾値に対する操作量である 2変数の関係が求められると、線形計画法に基づいて、最終的に燃焼振動の発生しやすい領域と発生しにくい領域とを求める。即ち、燃焼器 111-iにおいて、燃焼振動の第 1〜第 n周波数帯それぞれについて、閾値 a l X Zij、 a 2 X

· ··、 a p X Zijに対する操作量 Xil, Xi2の関係が求められると、この第 1〜第 n周波数帯それぞれに対して P個ずつ求められた操作量 Xil, Xi2の関係に基づいて、燃焼振動の発生しやす!/、領域と発生しにくい領域とを求める。

[0100] 又、図 17に、このようにして燃焼特性把握部 28で求められた、横軸を Xilとするとともに縦軸を X12とする燃焼振動の領域の例を示す。この図 17の例では、燃焼振動領域において、ゲイン a kごとに得られた関係式に基づく線が等高線のように表現され、その中央部が燃焼振動の発生しにくい領域となり、その中心部から周辺部になるほど燃焼振動の発生しやすい領域となる。尚、図 17の例では、上記の通り、説明の都合上、操作量を 2変数としたことに伴い、 2次元座標で示されているが、操作量を N変数とすれば、 N次元座標空間で示される。又、図 17の例では、ゲイン α 1を 1. 0、ゲイン α 2を 0. 8、ゲート α 3を 0. 6とする。

[0101] このようにして、燃焼器111-1〜111-111それぞれに対して燃焼振動の領域(例ぇば、図 17に示す領域）が求められると、この燃焼器 111-1〜： L l l-mそれぞれに対する燃焼振動の領域を示す燃焼振動領域情報が対策決定部 23に与えられる。そして、この対策決定部 23が以下のように動作することにより、第 1の実施形態と同様、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量を設定する。次に、この対策決定部 23での動作について、以下に説明する。

[0102] 燃焼振動領域情報が与えられた対策決定部 23は、状態把握部 22において、第 1 の実施形態のように、燃焼器 111-1〜 111-mそれぞれに対して計測された燃焼振動における第 1〜第 n周波数帯それぞれの振動強度の最大値 Yl l〜Ymnが閾値 Z1 l〜Zmnを超えたか否かを確認して、燃焼振動に対する調整の要否が判定されると、燃焼振動の調整が必要と判定された燃焼器 111に対して、その運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。

[0103] 即ち、燃焼器 111-iに対して燃焼振動の調整が必要であることが状態把握部 22において判定されると、対策決定部 23は、燃焼特性把握部 28より与えられた燃焼振動領域情報を参照し、燃焼器 111-iの燃焼振動を抑制すベぐ現在のガスタービン 2の運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。以下では、最適化手法として、最急降下法を用いる例について説明する。尚、この最適化手法は、最急降下法に限定されるものではなぐ共役法や遺伝的アルゴリズムを用いたものなどを用いても構わない。

[0104] このとき、対策決定部 23は、燃焼器 111-iに対して、図 17のような操作量 Xil, Xi2 による 2次元座標において、現在のガスタービン 2の運転状態 (Xil =xa, Xi2 = xb) を示す座標位置 Q1を確認する。この現在の運転状態を示す座標位置 Q1は、ゲイン a 1で囲まれる領域よりも外側の座標位置となるため、現在のガスタービン 2の運転状態が燃焼振動の有る領域にあることが確認される。そして、最急降下法を用いて調整後の運転状態を決定する。このとき、図 17において、座標位置 Q1が、第 1〜第 n 周波数帯に対してゲイン α 1としたときに得られる関係式に基づく線 L1で囲まれた領域よりも外側に位置する。

[0105] よって、まず、座標位置 Q1よりゲイン α 1による線 L1に対して垂直になる仮想線 L を引き、そのままゲイン α 1による線 L1で囲まれた領域内を横切るように仮想線 Lをのばす。このとき、図 17の場合、ゲイン α 1による線 L1の領域の内部に位置するゲイン α 2による線 L2と仮想線 Lが交わらないため、更にその仮想線 Lをゲイン α 1による線 L1に交わる座標位置 Q2 (Xil =xc, Xi2 =xd)までのばす。

[0106] 次に、この座標位置 Q2からゲイン a 2による線 L2に対して垂直になる仮想線 Lを引き、そのままゲイン α 2による線 L2で囲まれた領域内を横切るように仮想線 Lをのばす。このとき、図 17の場合、ゲイン α 2による線 L2の領域の内部に位置するゲイン α 3による線 L3と仮想線 Lが交わるため、この線 L3と仮想線 Lの交点となる座標位置 Q 3 (Xil =xe、 Xi2 = xf)より、ゲイン α 3による線 L3の領域の内部に位置するゲイン α 4による線 L4 (不図示）に対して垂直になる仮想線 Lを引く。

[0107] その後、同様の動作を続けて行うことで、ゲイン a pによる線 Lpと仮想線 Lとの交点となる座標位置 Qp (Xil =xg、 Xi2 =xh)を確認すると、ガスタービン 2の操作量 Xil, Xi2をそれぞれ、この座標位置 Qpによって設定される値 xg、 xhに決定する。このようにして燃焼器 111-iに対して決定された操作量 Xil, Xi2 (バイノス弁 118-iの弁開度 Xil,パイロット比 Xi2)を、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量として出力部 24 を介して制御部 10に出力し、ガスタービン 2における燃焼器 118-iにおける燃焼振動を抑制する動作状態に変更する。

[0108] このように対策決定部 23及び燃焼特性把握部 28が動作するとき、燃焼特性把握部 28において燃焼特性が十分に把握できない場合、対策決定部 23において、過去ら施した調整と、その調整を施すことで生じたガスタービン 2の稼動状態の変化とを関連づけた情報に基づき調整の方向を決定することで、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量を設定することができる。

[0109] 更に、ガスタービン 2を設置した直後など、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに十分なデータが蓄積されて、な、場合にぉ、ては、燃焼特性把握部 28において、他の同型のガスタービン 2において採取されたデータにより解析して得られた燃焼特性を示す数式モデルやガスタービン 2を運転する上での制約情報に基づいて、各燃焼器 111の燃焼特性を確認する。このとき、対策決定部 23において、この燃焼特性を用いるとともに、熟練した調整員の経験に基づいて設定された「症状」と「症状」に対する有効な「対策」とを関連づけた経験情報に基づき、調整の方向を決定することで、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量を設定することができる。尚、制約情報とは、例えば、失火や逆火が発生しないための燃空比の制限値などである。

[0110] 又、各燃焼器 lll-l〜lll-mそれぞれに対して、与えられた燃焼振動領域情報を参照し、現在の運転状態との関係より、燃焼振動のない領域に現在のガスタービン 2の運転状態があるか否かを確認し、ガスタービン 2の運転状態を調整すべきか否かの判定を行うものとしても構わない。このとき、例えば、燃焼器 111-iについて第 1〜第 n周波数帯に対してゲイン oc pとしたときに得られる関係式に基づく線 Lpで囲まれた領域が、図 18の領域 Aのように形成されるとき、この領域 A内部にガスタービン 2の運転状態を示す操作量 Xil, Xi2がある場合、ガスタービン 2の運転状態を調整する必要がないと判断する。また、各燃焼器 lll-l〜lll-mそれぞれに対して与えられた燃焼振動領域情報を線形計画に基づいて、ガスタービン 2として最終的に燃焼振動の発生しにく!/、領域を求めて、調整すべき変更量を求めるようにしても構わな、。

[0111] (ガスタービンの構成の第 2例）

図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成の第 2例について、図面を参照して説明する。図 19は、図 1のガスタービンシステムにおけるガスタービンの構成を示すブロック図である。尚、図 19のガスタービンの構成において、図 2のガスタービンの構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0112] 図 19に示すガスタービン 2a (図 2のガスタービン 2に相当）は、図 2に示すガスタービン 2の構成に、燃料組成の異なる燃料ガス Fl, F2, ···, Fqそれぞれが貯えられた燃料タンク (不図示）に接続された燃料供給管 150- 1, 150-2, ···, 150- qと、燃料供給管 150- 1, 150-2, ···, 150- qそれぞれから供給される燃料ガス Fl, F2, ···, Fqそれぞれの流量を決定する燃料流量制御弁 151-1, 151-2, ···, 151-qと、燃料供給管 150- l〜150qより供給され燃料 Fl〜Fqを混合する燃料混合管 152と、を付加した構成となる。

[0113] 即ち、燃料供給管 150- x(x=l, 2, ···, q)より供給される燃料ガス Fxの燃料流量が燃料流量制御弁 151-xの開度によって設定される。そして、燃料流量制御弁 151 -1〜15卜 qそれぞれによって流量が設定された燃料ガス Fl〜Fqが、燃料混合管 1 52におヽて混合されると、メイン燃料流量制御弁 113及びパイロット燃料流量制御弁 114に供給される。よって、燃焼器 111-1〜： L 11- mそれぞれにおけるメインノズル及びパイロットノズルに与えられる燃料ガスの燃料組成が、燃料流量制御弁 15ト 1 〜151-qそれぞれの開度によって設定される燃料ガス Fl〜Fqの流量比によって変更することができる。

[0114] このガスタービンの構成の第 2例において、ガスタービン制御部 3の自動調整部 20 以外の構成が、以下の第 4〜第 6実施形態それぞれにおいて共通の構成となる。よつて、以下における第 4〜第 6の実施形態それぞれにおいて、その構成の異なる自動調整部 20を中心に説明する。

[0115] <第 4の実施形態 >

本発明の第 4の実施形態について、図面を参照して説明する。図 20は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図 20の自動調整部の構成において、図 15の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0116] 図 20に示す自動調整部 20d (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 15に示す自動調整部 20cにおける燃焼特性計測部 200の代わりに、燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料組成を計測するための燃料特性計測部 200-l〜200-qを備える構成となる。即ち、本実施形態では、燃料特性計測部 200-l〜200-qをそれぞれ測定された燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料組成情報が状態把握部 22に与えられて、状態確認用データテーブルに蓄積される。

[0117] このような自動調整部 20dは、第 3の実施形態と同様、状態把握部 22において、燃焼器 l l l-l〜l l l-mそれぞれに対して燃焼振動に対する調整の要否が判断されるとともに、上述したように状態確認用データテーブルへのデータの蓄積が行われる。又、燃料特性計測部 200- 1〜200- qそれぞれで測定された燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料組成情報と、燃料流量制御弁 15卜 1〜 151-qの弁開度による燃料ガス Fl〜Fqの燃料流量とに基づいて、燃焼器 111全てに供給される燃料ガスの燃料組成情報 (燃料カロリー及び主要成分の体積比）が求められる。 [0118] このとき、状態確認用データテーブルには、操作量として、バス弁 118の弁開度及び比に加えて、状態把握部 22で求めた燃焼器 111全てに供給される燃料ガス (燃料混合管 152で混合された燃料ガス)の燃料カロリー及び主要成分の体積比が蓄積されるとともに、燃料特性計測部 200-l 200-qで計測した燃料ガス Fl Fqそれぞれの燃料カロリー及び主要成分の体積比が、操作できな!/、状態量として蓄積される。よって、例えば、燃焼器 111-iに対する状態確認用データテーブルには、図 21に示すように、図 8で記録される振動強度の最大値 Yil Yin及び各種プ口セス量 Xil, Xi2 Xxl, Xx2以外に、燃料ガス Fl Fqそれぞれの燃料カロリー Fly Fqyl

及び主要成分の体積比 Fly2 Fqy2が操作できない状態量として蓄積されるとともに、燃焼器 111全てに供給される燃料ガス (燃料混合量 152で混合された燃料ガス）の燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Χζ2が操作量として蓄積される。

[0119] 又、燃焼特性把握部 28は、第 3の実施形態と同様、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデルィ匕した数式モデルを構築する。よって、この燃焼特性把握部 28には、図 21のような状態確認用データテブルより、時間毎に各燃焼器 111に対して蓄積された振動強度の最大値 Y11 Υ mn及び各種プロセス量 Xil, Xi2, Xxl, Xx2, Xzl, Xz2が与えられて、燃焼特性を表す数式モデルが構築される。

[0120] このとき、燃焼器 111-iにおける第 j周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値 Yij が重回帰モデルでモデル化されて、下の（6)式に基づいたモデル化がなされる。

[0121] Yij=aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 ΧΧΪ2 + aij- 3 X Xxl + aij-4 XXx2 + aij- 5 XXzl + ai 卜 6 XXz2 - -- (6)

ここで、

Xil：操作量 1の値 (本例では、バイパス弁 118-iの弁開度）

X12 :操作量 2の値 (本例では、パイロット比）

Xzl：操作量 3の値 (本例では、燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー） Xz2：操作量 4の値 (本例では、燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料ガスの主要成分の体積比）

Xxl：操作できない状態量 1の値 (本例では、大気温度）

Xx2:操作できない状態量 1の値 (本例では、発電機の負荷 (MW))

aij- l〜aij- 6：係数パラメータ

である。

[0122] 即ち、時間 tl, t2,…毎に燃焼器 111-iに対して蓄積された振動強度の最大値 Yl l〜Ymn及び各種プロセス量 Xil, Xi2, Xxl, Xx2, Xzl, Xz2に基づいて、係数パラメータ aij-0〜aij-6を求めて、燃焼器 111-iに対する燃焼特性を表すモデル式を生成する。このようにして、（6)式のようなモデル式が求められると、次に、（6)式の振動強度の最大値 Yijを akXZijとするとともに、操作量 Xil, Xi2, Xzl, Xz2を除く現在の運転状態における各種プロセス量 Xxl, Xx2が代入される。

[0123] このようにして、操作量 Xil, Xi2, Xzl, Xz2による 4次元座標における、下の（7)式のような燃焼振動の発生しやすい領域を識別する基準線が求められる。このとき、ゲイン a kが 0〜1の複数の値となるとともに、第 1〜第 n周波数帯全てにっ、て (7)式が求められるため、第 3の実施形態と同様、操作量 Xil, Xi2, Xzl, Xz2による 4次元座標空間において、燃焼振動の発生の有無を判定するための座標空間を形成するゲイン oc kごとに得られた関係式による燃焼振動領域情報が、対策決定部 23に与えられる。

akX Zij=aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 X Xi2 + aij-3 X Xxl + aij-4 XXx2 + aij-5 X X zl + aij- 6XXz2 "-(7)

[0124] 更に、対策決定部 23は、燃焼器 111-iにおいて燃焼振動に対する調整が必要であることが状態把握部 22において判定されると、燃焼特性把握部 28より与えられた燃焼振動領域情報を参照し、燃焼器 111-iの燃焼振動を抑制すベぐ現在のガスタ一ビン 2の運転状態を調整すべき方向を最適化手法により決定する。即ち、第 3の実施形態と同様、燃焼振動に対する調整が必要とされる燃焼器 111-iに対して、この燃焼器 111-iについて求められた燃焼振動領域情報を参照して、現在の運転状態から燃焼振動を抑制する方向を探査する。

[0125] このように動作することで、この燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器 111-1のバイパス弁 118- iの弁開度 Xil及びパイロット比 Xi2と、全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Xz2とが求められる。そして、更に、燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器 111-i全てに対する運転状態の調整すべき方向が確認されると、次に、燃焼振動に対する調整の必要性が確認された燃焼器 111-i全てに対して確認された全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Xz2それぞれの平均値 Xzl-av,Xz 2-avを求める。

[0126] そして、図 21のような状態確認用データテーブル力も確認される燃料ガス Fl〜Fq それぞれの燃料カロリー Flyl〜Fqyl及び主要成分の体積比 Fly2〜Fqy2を参照して、全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー Xzト av及び主要成分の体積比 Xz2-avとなるような燃料流量制御弁 151-1〜 151-qの弁開度の設定を行う。このようにして設定された燃料流量制御弁 15卜 1〜 151-qの弁開度とともに、燃焼器 1 11-iのバイパス弁 118-iの弁開度 Xil及びパイロット比 Xi2とを、ガスタービン 2の各部に対する状態変更量として出力部 24を介して制御部 10に出力する。

[0127] 尚、本実施形態において、対策決定部 23において、全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Xz2とを最適化法を用いて求めた後に、更に、燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料カロリー Flyl〜Fqyl及び主要成分の体積比 Fly2〜Fqy2を参照して、燃料流量制御弁 151-1〜151-qの弁開度の設定を行うものとした力燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料カロリー Flyl〜Fqyl及び主要成分の体積比 Fly2〜Fqy2を操作量として、最適化法により操作量 Flyl〜 Fqyl , Fly2〜Fqy2を求めて、直接的に燃料流量制御弁 151-l〜151-qの弁開度の設定を行うものとしても構わな、。

[0128] 又、全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Xz2を調整が必要とされる燃焼器 111-i毎に求めた後、その平均値を求めるものとしたが、燃焼振動の最も大きい燃焼器 111や燃焼振動に最も影響を与える状況などに基づ、て、得られた燃料ガスの燃料カロリー Xzl及び主要成分の体積比 Xz2から選択するものとしても構わないし、重み付け加算により求めるものとしても構わない。また、各燃焼器 111-1〜111-mそれぞれに対して与えられた燃焼振動領域情報を線形計画に基づいて、ガスタービン 2として最終的に燃料振動の発生しにくい領域を求めて、調整すべき変更量を求めるようにしても構わない。

[0129] <第 5の実施形態 >

本発明の第 5の実施形態について、図面を参照して説明する。図 22は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図 22の自動調整部の構成において、図 20の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0130] 図 22に示す自動調整部 20e (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 20に示す自動調整部 20dの構成に、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積されたガスタービン 2におけるプロセス量に基づいてガスタービン 2の各部の性能特性を認識する性能特性把握部 29を付加した構成となる。この性能特性把握部 29 は、ガスタービン 2におけるプロセス量に基づいて、ガスタービン 2の熱効率や、圧縮機 101における断熱効率などのガスタービンシステム 1の各要素の効率 (要素効率）を算出すると、この算出結果を対策決定部 23に送出する。

[0131] このように構成される自動調整部 20eにおいて、性能特性把握部 29に、燃料特性計測部 200-l〜200-q及び入力部 21を通じて入力されるとともに状態把握部 22に蓄積されたガスタービン 2におけるプロセス量が与えられると、例えば、燃料ガスの燃料組成や供給される燃料流量及び空気流量や大気温度などから熱量を求め、更に、この求めた熱量と発電機 121の発電量との比から、ガスタービンシステム 1の熱効率を算出する。又、同様に、他のプロセス量を用いて演算することで、ガスタービンシステム 1の要素効率を算出する。

[0132] そして、この性能特性把握部 29で得られたガスタービンシステム 1における全体の熱効率及び要素効率が、対策決定部 23に与えられると、この熱効率及び要素効率に基づいて、第 4の実施形態のようにして対策決定部 23で求められる状態変更量に対する補正量が求められ、この補正量によって補正された状態変更量が出力部 24 を介して制御部 10に出力される。このとき、状態変更量として設定された燃料流量制御弁 151- 1〜151- qの弁開度、燃焼器 111- iのバイパス弁 118- iの弁開度、及びパィロット比それぞれに対して、例えば、性能特性把握部 29で確認されたガスタービンシステム 1の熱効率が高くなるような補正量が求められる。

[0133] 又、状態変更量に対する補正量が求められるとき、ガスタービンシステム 1の熱効率に基づく補正量だけでなく、性能特性把握部 29で確認された熱効率及び要素効果に基づいて、 NOxや COなどの排出量が低くなるような補正量が設定されるものとしても構わな、し、供給される燃料ガスのコストが低くなるような補正量が設定されるものとしても構わない。更に、供給される燃料ガスのコストが低くなるように設定されるとき、対策決定部 23において、第 4の実施形態において説明したように、燃焼振動を抑制するための全燃焼器 111に供給する燃料ガスの燃料カロリー及び主要成分の体積比が設定されたとき、燃料ガス Fl〜Fqそれぞれの燃料カロリー及び主要成分の体積比を参照するのみでなぐ燃料ガス Fl〜Fqそれぞれに力かるコストをも考慮して、燃料流量制御弁 15卜 1〜 151-qの弁開度を設定するものとしても構わな、。

[0134] <第 6の実施形態 >

本発明の第 6の実施形態について、図面を参照して説明する。図 23は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図である。尚、図 23の自動調整部の構成において、図 20の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0135] 図 23に示す自動調整部 20f (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 20に示す自動調整部 20dの構成に、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量に基づいてガスタービン 2の各部の寿命特性を認識する寿命特性把握部 30を付カロした構成となる。この寿命特性把握部 30は、周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量やガスタービンシステム 1の運転時間に基づいて、ガスタービンシステム 1の各要素の余寿命や消費寿命を算出すると、この算出結果を対策決定部 23に送出する。

[0136] このように構成される自動調整部 20fにおヽて、寿命特性把握部 30に、燃料特性計測部 200-l〜200-q及び入力部 21を通じて入力されるとともに状態把握部 22に蓄積されたガスタービン 2におけるプロセス量と、周波数解析部 25で得られた周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とが与えられると、例えば、ガスタービンシステム 1の運転時間と周波数帯毎における燃焼振動の分析結果に基づいて、ガスタービンシステム 1の各要素の消費寿命が算出される。即ち、このとき、周波数帯毎における燃焼振動の分析結果に基づいて、各周波数帯の振動によって負荷が与えられる要素の消費寿命を算出することができる。又、状態把握部 22に蓄積されたガスタービン 2におけるプロセス量により確認されて変動させるガスタービンシステム 1の運転状態に基づいて、ガスタービンシステム 1の各要素の余寿命が算出される。

[0137] そして、この寿命特性把握部 30で得られたガスタービンシステム 1の各要素における消費寿命や余寿命が、対策決定部 23に与えられると、この消費寿命及び余寿命に基づいて、第 4の実施形態のようにして対策決定部 23で求められる状態変更量に対する補正量が求められ、この補正量によって補正された状態変更量が出力部 24 を介して制御部 10に出力される。このとき、状態変更量として設定された燃料流量制御弁 151- 1〜151- qの弁開度、燃焼器 111- iのバイパス弁 118- iの弁開度、及びパィロット比それぞれに対して、例えば、寿命特性把握部 30で確認されたガスタービンシステム 1の各要素における寿命が適切となるような補正量が求められる。寿命が適切とは、単に寿命が長くなるという意味ではなぐ消耗品とそれ以外の要素で個別に設定されるライフサイクルに基づくもので、各要素の予定寿命まで健全にその機能を果たすことである。

[0138] 尚、本実施形態において、第 5の実施形態のように、性能特性把握部 29を備えるとともに、対策決定部 23において、この性能特性把握部 29で確認された熱効率及び要素効率における補正量をも求められて、状態変更量が補正されるものとしても構わない。又、第 3〜第 6の実施形態において、燃焼特性計測部の代わりに、第 2の実施形態における燃料特性推定部を備えるものとしても構わない。

[0139] (ガスタービンシステムの別例）

上述の第 1〜第 6の実施形態におけるガスタービンシステムにおいて、 1つのガスタ一ビンが 1つのガスタービン制御部で制御される構成とした力通信装置を用いることで、複数のガスタービンを 1つのガスタービン制御部で制御される構成とすることができる。このように通信装置を用いて複数のガスタービンの制御管理するガスタービンシステムについて、第 5の実施形態と同様の構成により成るガスタービンシステムを例に挙げて説明する。

[0140] 本例のガスタービンシステムの構成について、図面を参照して以下に説明する。図 24は、本例におけるガスタービンシステム laにおけるガスタービン制御部の構成を示すブロック図である。尚、図 24の構成において、図 22の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0141] 図 24のガスタービンシステム laは、図 19と同様の構成であるガスタービン（不図示 )が設置された複数のプラント P1〜PNそれぞれにおいて、ガスタービンでの各部の計測結果が入力されるプラント側制御部 50-1〜50-Νと、プラント側制御部 50-1〜 50- Nとインターネット 100を通じて通信を行うとともにプラント P 1〜PNそれぞれのガスタービンの運転状態を設定する遠隔制御部 51と、を備える。

[0142] そして、プラント側制御部 50 (図 24のプラント側制御部 50-1〜50-Νに相当する）それぞれには、図 25に示すように、燃料特性計測部 200- 1〜200- nと、入力部 21と、出力部 24と、周波数解析部 25と、を備えるとともに、有線通信又は無線通信を行うことでインターネット 100と通信接続する通信装置 40と、を備える。又、遠隔制御部 5 1は、図 26に示すように、状態把握部 22と、対策決定部 23と、燃焼特性把握部 28と、性能特性把握部 29と、有線通信又は無線通信を行うことでインターネット 100と通信接続する通信装置 41と、を備える。

[0143] このように構成されるとき、プラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれでは、時刻 tl <t2,…毎に、入力部 21で入力される大気温度や発電機 121の負荷などの各種プラント量、燃料特性計測部 200-l〜200-qで計測される燃料組成情報、及び、周波数解析部 25における燃焼振動の周波数帯毎の解析結果が、通信装置 40よりインタ一ネット 100を通じて遠隔制御部 51に送信する。

[0144] 又、遠隔制御部 51は、プラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれからの各種プロセス量などの各情報を通信装置 41によって受信すると、燃料組成情報を含む各種プロセス量と周波数帯毎の解析結果とが状態把握部 22に与えられるとともに、燃料組成情報及び周波数帯毎の解析結果が燃焼特性把握部 28に与えられる。その後、状態把握部 22、対策決定部 23、燃焼特性把握部 28及び性能特性把握部 29が第 5の実施形態の自動調整部 20c (図 22)と同様の動作を行うことで、対策決定部 23において、プラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれのガスタービンの運転状態を決定するための状態変更量が設定される。

[0145] そして、設定されたプラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれのガスタービンに対する状態変更量が通信装置 41に与えられ、インターネット 100を通じて、プラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれに送信される。即ち、プラント側制御部 50-u (u= l, 2, · · ·, N)に対するガスタービンに対する状態変更量が、通信装置 41よりプラント側制御部 50-uに送信される。この遠隔制御部 51で設定されたガスタービンに対する状態変更量を、プラント側制御部 50-1〜50-Νそれぞれが、通信装置 40で受信すると、この受信した状態変更量を出力部 24を介して制御部 10に出力されて、ガスタービンの運転状態が制御される。

[0146] 続いて、本発明の第 7の実施形態〜第 12の実施形態について説明する。これらの実施形態において共通の構成となるガスタービンシステムの全体構成は図 1及び図 2に示すとおりである。尚、本発明は図 1のガスタービンシステムに限らず、図 19のようなガスタービンシステムや図 24のようなガスタービンシステムなどにおいても適用することができるものである。また、以下に説明する実施形態と上記の実施形態とを適宜組み合わせてもよい。

[0147] <第 7の実施形態 >

本発明の第 7の実施形態について、図面を参照して説明する。図 27 (a)は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図 27 (b)は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図 27 (a)の自動調整部の構成において、図 3の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0148] 図 27 (a)に示す自動調整部 20g (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 3に示す自動調整部 20aと同様の構成である。しかし、図 27 (b)に示すように燃料特性計測部 2 00は、燃料特性計測部 200のサンプリング周期が長いことを考慮して、ガスタービンシステム 1の燃焼器 111から遠く離れた位置、即ち図示例では燃焼器 111から距離 L (燃料供給ラインの配管径などの条件によって異なるが例えば数 km)の位置で燃料供給ライン 300に設置されて、る。

[0149] 燃料特性計測部 200は例えばガス分析計によって構成されるものであるが、燃料ガスをサンプリングしても直ぐに燃料ガスの燃料組成や熱量などの分析結果が得られず分析に時間が力かるため、図 28に燃料特性計測部 200の出力例を示すようにサンプリング周期が長い（図示例では 6分程度のサンプリング周期)。従って、燃料特性計測部 200は他のプロセス量の計測手段に比べて応答性が悪い。

[0150] このため、燃料特性計測部 200を燃焼器 111の近くに設置した場合、燃料特性計測部 200で燃料ガスをサンプリングして分析結果が得られる前に当該燃料ガスが燃焼器 111に達して燃焼されることになる。従って、燃料特性計測部 200による燃料ガスの分析結果 (計測結果)を自動調整部 20gに取り込んで利用するタイミングと、燃料特性計測部 200で分析 (計測)された燃料ガスが燃焼器 111で燃焼されるタイミングとの同期をとることができな、ため、例えば複数のガス油田から燃料ガスの供給を受けることができるようになって!/ヽる場合、ガス油田の切り替えによって燃焼器 111に供給される燃料ガスの燃料組成や熱量が変化したときなどに燃焼振動を抑えること力 S難しくなることち考免られる。

[0151] 従って、燃料特性計測部 200は、燃料ガスを燃料供給源 (ガス油田など)から燃焼器 111へと導く燃料供給ライン 300に設置されており、且つ、ガスタービン 2の出力（発電機出力機)が定格出力のときであっても (即ち燃料ガスの燃料流量が最も多くて燃料流速が最も速いときであっても）、前記設置位置で燃料特性計測部 200により計測 (サンプリング)された燃料ガスが燃料供給ライン 300を流れて燃焼器 111へ達する前に当該計測 (サンプリング)された燃料ガスの計測値 (燃料ガスの燃料組成や熱量など)を得ることができる位置に前記設置位置が設定されて、る（図示例では燃焼器 111から距離 Lの位置に設定されて、る)。

[0152] また、このときには燃料特性計測部 200で燃料ガスの計測値 (燃料ガスの燃料組成や熱量など)を得てカゝら当該燃料ガスが燃焼器 111へ達するまでの時間遅れを考慮して、前記計測値を状態把握部 22に取り込む。

[0153] 更に、ガスタービン 2の出力 (発電機出力）に応じて燃料流量 (燃料流速)が異なることも考慮して、遅れ時間を負荷 (ガスタービン出力）の関数として設定する。即ち、燃料特性計測部 200で燃料ガスの計測値 (燃料ガスの燃料組成や熱量など)を得て力も当該燃料ガスが燃焼器 111へ達するまでの時間遅れを、図 29に例示するようなガスタービン 2の出力（発電機出力）の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料ガスが燃焼器 111へ達するタイミング (時刻）と、前記計測値を状態把握部 22 に取り込むタイミング（時刻）との同期がとれるようにしている。尚、この遅れ時間を設定する手段は状態把握部 22側に設けてもよぐ燃料特性計測部 200側に設けてもよい。また、遅れ時間を負荷 (ガスタービン出力）の関数として説明したが、燃料流量や燃料流量指令の関数としてもよい。

[0154] 本第 7の実施形態によれば、燃料ガスの燃料組成や熱量の計測値を得てこれを自動調整部 20g (状態把握部 22)に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器 111で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でもより確実に燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。

[0155] <第 8の実施形態 >

本発明の第 8の実施形態について、図面を参照して説明する。図 30 (a)は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図 30 (b)は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図 30 (a)の自動調整部の構成において、図 3及び図 27 (a)の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0156] 上記第 7の実施形態では図 27 (b)に示すように 1つの燃料特性計測部 200が燃料供給ライン 300に設置されているが、本第 8の実施形態では図 30 (b)に示すように複数の燃料特性計測部 200- l〜200-nが燃料供給ライン 300の同じ位置（図示例では燃焼器 111から距離 Lの位置）に設置されている。なお、本実施形態の他の構成は上記第 7の実施形態と同様である。

[0157] 複数の燃料特性計測部 200-l〜200-nは何れも例えばガス分析計によって構成されたものである。そして、これらの燃料特性計測部 200- l〜200-nが燃料ガスを計測（サンプリング)するタイミングをずらし、これらの燃料特性計測部 200- 1〜200- n の計測結果 (燃料組成や熱量の計測値)を、順次、状態把握部 22に取り込んで状態把握の処理に用いる。このため、燃料特性計測部 200-l〜200-nの個々のサンプリング周期 (計測周期）は上記第 7の実施形態の燃料特性計測部 200と同じあるが、燃料特性計測部 200-l〜200-n全体としては図 31に例示するようにサンプリング周期 (計測周期）が短くなる。図 31の例では燃料特性計測部を 2つ設置し、且つ、これらの燃料特性計測部が燃料ガスをサンプリングするタイミングを 3分ずらした場合を例示しており、全体的なサンプリング周期 (計測周期）が、燃料特性計測部が 1つの場合の 6分（図 28参照）から 3分に短縮されて、る。

[0158] 本第 8の実施形態によれば、燃料ガスのサンプリング周期（計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成や熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。

[0159] <第 9の実施形態 >

本発明の第 9の実施形態について、図面を参照して説明する。図 32 (a)は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すブロック図、図 32 (b)は燃料特性計測部の設置状態を示す図である。尚、図 32 (a)の自動調整部の構成において、図 3及び図 30 (a)の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0160] 図 32 (a)に示す自動調整部 20i (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 30 (a)に示す自動調整部 20hの構成に、図 15に示す自動調整部 20cと同様、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデルィ匕した数式モデルを構築する燃焼特性把握部 28を付加した構成となっている。

[0161] そして、図 30 (b)の場合と同様、本実施形態の図 32 (b)においても、複数の燃料特性計測部 200- 1〜200- nが、燃料ガスを燃料供給源 (ガス油田など)から燃焼器 111へと導く燃料供給ライン 300に設置されており、且つ、ガスタービン 2の出力（発電機出力機)が定格出力のときであっても (即ち燃料ガスの燃料流量が最も多くて燃料流速が最も速いときであっても）、前記設置位置で燃料特性計測部 200により計測 (サンプリング)された燃料ガスが燃料供給ライン 300を流れて燃焼器 111へ達する前に当該計測 (サンプリング)された燃料ガスの計測値 (燃料ガスの燃料組成や熱量など)を得ることができる位置に前記設置位置が設定されて、る（図示例では燃焼器

111から距離 Lの位置に設定されて、る)。

[0162] 更に、燃料特性計測部 200- 1〜200- nで燃料ガスの計測値 (燃料ガスの燃料組成や熱量など)を得てカゝら当該燃料ガスが燃焼器 111へ達するまでの時間遅れを、ガスタービン 2の出力（発電機出力）の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料ガスが燃焼器 111へ達するタイミング (時刻）と、前記計測値を状態把握部 22 及び燃焼特性把握部 28に取り込むタイミング（時刻）との同期がとれるようにして!/、る。尚、この遅れ時間を設定する手段は状態把握部 22側及び燃焼特性把握部 28側に設けてもよぐ燃料特性計測部 200-l〜200-n側に設けてもよい。

[0163] また、複数の燃料特性計測部 200- l〜200-nが燃料ガスを計測 (サンプリング)するタイミングをずらし、これらの燃料特性計測部 200-l〜200-nの計測結果 (燃料組成や熱量)を、順次、状態把握部 22及び燃焼特性把握部 28に取り込んでそれぞれの処理に用いる。

[0164] 本第 9の実施形態によれば、上記第 7の実施形態や第 8の実施形態の場合と同様、燃料ガスの燃料組成や熱量の計測値を得て自動調整部 20i (状態把握部 22、燃焼特性把握部 28)に取り込むタイミングと、この計測値が得られた燃料ガスを燃焼器 111で燃焼するタイミングとの同期をとることができるため、燃料組成変動時でも燃焼振動を抑えて、より確実に燃焼安定性を維持することができる。また、燃料ガスのサンプリング周期 (計測周期）を短くすることができるため、燃料ガスの燃料組成や熱量の変化に対する追従性がよくなり、より確実に燃焼安定性を維持することができる。

[0165] <第 10の実施形態 >

本発明の第 10の実施形態について、図面を参照して説明する。図 33は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すプロック図である。尚、図 33の自動調整部の構成において、図 3の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0166] 図 33に示す自動調整部 20j (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 3に示す自動調整部 20aと異なり、燃料特性計測部 200がガスタービン 2に設置される代わりに、燃料特性推定部 400を備えている。そして、上記第 2の実施形態（図 13)の燃料特性推定部 201では燃料流量とガスタービン 2の出力（発電機出力）及び効率とに基づいて燃料ガスの燃料組成又は熱量を推定するのに対し、本第 10の実施形態の燃料特性推定部 400ではガスタービン 2の出力（発電機出力）と燃料ガスの燃料流量との比に基づいて、当該燃料ガスの燃料特性のカテゴリを決定する。このとき燃料ガスの燃料流量としては、プロセス量計測部 4 (燃料流量計)力入力部 21を介して入力される燃料流量計測値、燃料ガスの燃料流量指令の値、或いは、プロセス量計測部 4から入力部 21を介して入力される燃料流量計測値以外のプロセス計測値から計算される燃料流量を用いることができる。

[0167] 発電機出力 (ガスタービン出力）と燃料流量との比 (発電機出力 Z燃料流量）に基づぐ燃料特性のカテゴリ分類について以下に説明する。

[0168] 発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との間には相関関係があり、同じ一定の発電機出力（ガスタービン出力）を得るのに必要な燃料流量 (燃焼器 111への供給量)が、熱量の大きな燃料ガスと熱量の小さな燃料ガスとで異なるため、発電機出力と燃料流量との比も異なる。つまり、同じ一定の発電機出力を得ようとする場合、熱量の大きな燃料ガスを燃焼器 111で燃焼するときよりも、熱量の小さな燃料ガスを燃焼器 111で燃焼するときのほうが、より多くの量の燃料ガスを燃焼器 111に供給する必要があるため、発電機出力と燃料流量との比力、さくなるという傾向がる。なお、燃料組成の違いによっても熱量が異なるため、燃料組成の違いによっても同じ一定の発電機出力を得るのに必要な燃料流量 (燃焼器 111への供給量)が異なるため、発電機出力と燃料流量との比が異なる。

[0169] このため、例えば既設のガスタービンシステムカゝら得られる発電機出力と燃料流量との比及び燃料ガスの熱量や燃料組成のデータを分析すれば、燃料特性を発電機出力と燃料流量との比に基づいて、燃料特性を複数のカテゴリに分類することができる。従って、このようなカテゴリ分類を予め行って当該カテゴリを区分するための閾値を予め設定しておけば、この閾値と現在の発電機出力と燃料流量との比とを比較すること〖こよって、現在ガスタービン 2で利用されている (燃焼器 111に供給されている）燃料ガスの燃料特性 (熱量や燃料組成）が、予め複数に区分されたカテゴリの何れに当てはまるかを判断 (推定)することができる。

[0170] なお、発電機出力（ガスタービン出力）に応じて、発電機出力と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との相関関係も異なってくる。例えば目標とする発電機出力が 100MWの場合と 50MWの場合とでは、発電機出力と燃料流量との比と、燃料ガスの熱量や燃料組成との相関関係が異なる。このため、燃料特性のカテゴリを区分するための閾値は、例えば発電機出力（ガスタービン出力）に応じて変える。

[0171] 図 34には燃料特性を 4つのカテゴリに分類した例を示す。例えば既設のガスタービンシステムで採取したガス分析計の計測値 (燃料ガスの熱量)、燃料流量指令の値及び発電機出力のデータを分析してヒストグラムで表すと、図 34のように発電機出力と燃料流量指令との比が大きヽとき (即ち燃料流量指令が小さヽとき）には燃料ガスの熱量も大きぐ発電機出力と燃料流量指令との比が小さいとき (即ち燃料流量指令が大きいとき）には燃料ガスの熱量も小さいという相関関係が有ることがわかり、図 34 の例では発電機出力と燃料流量指令との比に基づいて、燃料特性を 4つのカテゴリに分類できることがわかる。従って、図 34の例では発電機出力と燃料流量指令との比（即ち燃料ガスの熱量）が小さいカテゴリと、やや小さいカテゴリと、やや大きいカテゴリと、大きいカテゴリとの 4つに分類し、これら 4つのカテゴリに区分するための 3つの閾値を設定している。従って、この場合にはこれら 3つの閾値と、発電機出力と燃料流量との比を比較することにより、燃料ガスの燃料特性 (熱量） 1S 予め 4つに区分されたカテゴリの何れに当てはまるかを判断 (決定)する。

[0172] 燃料特性推定部 400では、この発電機出力と燃料流量との比に基づいて決定した燃料特性のカテゴリを、燃料特性情報として状態把握部 22へ送出する。従って、図 3 の状態把握部 22や図 13の状態把握部 22では、燃料特性計測部 200から送出される燃料組成、又は、熱量の計測値や燃料特性推定部 201から送出される燃料組成又は熱量の推定値を、状態確認用データテーブルに蓄積して対策決定部 23へ送出するのに対し、図 33に示す本実施形態の状態把握部 22では、燃料特性推定部 400 力も送出される燃料特性のカテゴリの情報を、状態確認用データテーブルに蓄積して対策決定部 23へ送出する。 [0173] 図 7に基づいて説明すると、本実施形態の状態把握部 22では、図 7の STEP103, 106において、燃料特性推定部 400から入力する燃料特性のカテゴリの情報を、入力部 21から入力する各種プロセス量や周波数解析部 25から入力する振動強度の最大値とともに状態確認用データテーブルに蓄積し、また、図 7の STEP104において、振動強度が閾値よりも大きい (異常がある）と判断された燃焼器 111の周波数帯を示す異常周波数指定情報と、燃料特性のカテゴリの情報とを対策決定部 23に送出する。

[0174] そして、対策決定部 22では、状態把握部 22から送出される燃料特性のカテゴリ毎に処理内容を切り替える。即ち、図 3の対策決定部 23や図 13の対策決定部 23では、燃料組成又は熱量の計測値や推定値に基づ!、て燃焼器 111への燃料流量や空気流量など状態変更量を決定する (バイアス弁 118の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する）のに対し、図 33に示す本実施形態の対策決定部 22では、カテゴリ毎に燃焼器 111への燃料流量や空気流量など状態変更量を決定する（ノィァス弁 118の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する)。

[0175] 図 9に基づいて説明すると、本実施形態の対策決定部 23では、図 9の STEP117 にお、て、燃料特性のカテゴリに対して決定される補正量を表す関係式 (或、はデータテーブルなどでもよい）に基づいて、燃料特性推定部 400から状態把握部 22を介して与えられる燃料特性のカテゴリの情報から、当該カテゴリに応じたバイアス弁 1 18の開度やパイロット比などの状態変更量の補正量を設定する。

[0176] なお、自動調整部 20jの各部におけるその他の処理内容は、図 3の自動調整部 20 aの各部における処理内容と同様である。

[0177] 本第 10の実施形態によれば、ガス分析計などの燃料特性計測部がなくても、燃料特性推定部 400で決定した燃料特性のカテゴリを用いることにより、燃料特性の変化に追従して対策処理の内容を切り替えることができるため、燃焼安定性を維持することがでさる。

[0178] く第 11の実施形態 >

本発明の第 11の実施形態における自動調整部の内部構成は図 33の自動調整部 20jの内部構成と同様であるため、本実施形態についても図 33に基づいて説明する [0179] 本第 11の実施形態の自動調整部は上記第 10の実施形態の構成において、更にガスタービン 2の劣化特性を考慮するものである。ガスタービン 2は長期間運転すると徐々に特性が劣化する。ガスタービン 2の劣化の具体例として挙げられる主なものとしては、例えば圧縮機 101の翼への埃の付着や吸気フィルタの目詰まりによる効率の低下などがある。

[0180] このため、ガスタービン 2の劣化特性を予め設定しておき、燃料特性推定部 400では、このガスタービン 2の劣化特性に基づヽて発電機出力と燃料流量との比を補正し、この補正した比と閾値とを比較することによって、燃料特性のカテゴリを判断する。ガスタービン 2の劣化特性の例を図 35に示す。図 35にはガスタービン 2の劣化特性に対応する劣化係数の経時変化を示している。燃料特性推定部 400では、このような劣化特性の経時変化を表す関数やデータテーブルを予め備えておき、この劣化特性の経時変化を表す関数やデータテーブルと、ガスタービン 2の運転時間とから劣化係数を決定し、この決定した劣化係数を発電機出力と燃料流量との比に乗算することにより、この発電機出力と燃料流量との比を補正する。

[0181] 図 35に例示するようなガスタービン 2の劣化特性は圧縮機 101の翼や吸気フィルタの設計データに基づ、て設定することや、これを既設のガスタービンシステム力採取する各種プロセス量の計測データに基づいて調整することなどによって設定することができる。なお、図 35では劣化係数が時間の経過とともに徐々に減少するだけでなぐ途中でー且ステップ状に増加している。これはガスタービン 2の定期点検に圧縮機 101がメンテナンスされて翼や吸気フィルタの埃が除去されることにより効率 (ガスタービン 2の性能）が回復することを表している。

[0182] 本第 11の実施形態によれば、ガスタービン 2の劣化特性を用いて発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比を補正することにより、ガスタービン 2を長期間運転した場合でも適切に燃料特性のカテゴリを判断することができるため、より確実に燃焼安定性を維持することができる。なお、本発明はメンテナンスなどによって回復可能なガスタービンの劣化特性に限らず、回復不可能なガスタービンの劣化特性に対してち適用することがでさる。 [0183] <第 12の実施形態 >

本発明の第 12の実施形態について、図面を参照して説明する。図 36は、本実施形態におけるガスタービンシステムで用いられる自動調整部の内部構成を示すプロック図である。なお、図 15及び図 33の自動調整部の構成と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

[0184] 図 36に示す自動調整部 20k (図 1の自動調整部 20に相当）は、図 33に示す自動調整部 20jの構成に、図 15に示す自動調整部 20cの場合と同様、状態把握部 22に格納された状態確認用データテーブルに蓄積された周波数帯毎における燃焼振動の分析結果とガスタービン 2におけるプロセス量に基づく燃焼特性をモデルィ匕した数式モデルを構築する燃焼特性把握部 28を付加した構成となっている。

[0185] 但し、図 15に示す燃焼特性把握部 28では燃焼器 111-iにおける第 j周波数帯の圧力振動の振動強度の最大値 Yijを、例えば（3)式の重回帰モデルでモデルィ匕する際に燃料組成情報 1の値 (例えば燃料カロリー) Xylや燃料組成情報 2の値 (例えば燃料ガスの主要成分の体積比) Xy2も用いるが、図 36に示す本実施形態の燃焼特性把握部 28では、これらの燃料組成情報は用いない。その代わり、本実施形態の燃焼特性把握部 28では、燃料特性推定部 400で決定された燃料特性のカテゴリに基づき、状態把握部 22の状態確認用データテーブルに蓄積されて、るデータのなかから、当該燃料特性のカテゴリに対応するデータ (燃料組成情報以外のデータ）、即ち（3)式の例では燃料特性推定部 400で決定された燃料特性のカテゴリと同じカテゴリの操作量 1の値 (例えばバイノス弁 118-iの弁開度) XII、操作量 2の値 (例えばノィロット比) ¾2、操作できな、状態量 1の値 (例えば大気温度)及び操作できな!/ヽ状態量 2の値 (例えば発電機の負荷 (MW) )を用いて、燃焼特性をモデル化する。即ち、燃料特性のカテゴリに応じて、燃焼特性のモデルィ匕のために用いる状態確認用データテーブルのデータを切り替える

[0186] なお、本実施形態の燃焼特性把握部 28のその他の処理内容や入力部 21、対策決定部 23、出力部 24及び周波数解析部 25の処理内容は、図 15の燃焼特性把握部 28や入力部 21、対策決定部 23、出力部 24及び周波数解析部 25の処理内容と同様である。また、本実施形態の燃料特性推定部 400や状態把握部 22の処理内容は、図 33の燃料特性推定部 400や状態把握部 22の処理内容と同様である。即ち、燃料特性推定部 400では発電機出力（ガスタービン出力）と燃料流量との比に基づ V、てカテゴリを決定し、状態把握部 22では燃料特性推定部 400で決定されたカテゴリとともに各種プロセス量や強度振動の最大値を状態確認用データテーブルに蓄積することなどを行う。

[0187] 本第 12の実施形態によれば、燃料特性のカテゴリに応じて燃焼特性のモデル化のために用いる状態確認用データテーブルのデータを切り替えるため、即ち、燃料特性の変化に追従して燃焼安定性に関するデータのデータベースを切り替えるため、燃焼安定性に関する特性解析の精度が向上し、その結果燃料組成や熱量の変動時でも燃焼振動を抑えて、燃焼安定性を維持することができる。

産業上の利用可能性

[0188] 本発明は、燃焼振動を抑制する制御を行うガスタービンの制御装置及びそれを有するシステムに関するものであり、ガスタービンの燃焼安定性を維持するために適用して有用なものである。

Claims

請求の範囲

[1] ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、

前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づヽて前記燃料の燃料組成又は熱量に対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とするガスタービン制御装置。

[2] 前記状態把握部にお!、て、

確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量に基づ!/ヽて補正することを特徴とする請求項 1に記載のガスタービン制御装置。

[3] 前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃料の燃料組成又は熱量との関係より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、

前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記状態把握部を通じて確認する前記燃料の燃料組成又は熱量に基づいて演算することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項 1に記載のガスタービン制御装置。

[4] 前記燃焼特性把握部において、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴より求められることを特徴とする請求項 3に記載のガスタービン制御装置。

[5] 前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式が、前記周波数解析部で分割する周波数帯毎に生成されるとともに、前記周波数分析結果と前記燃料の燃料組成又は熱量と前記燃焼器への燃焼流量及び空気流量との関係を示す式であることを特徴とする請求項 3又は請求項 4に記載のガスタービン制御装置。

[6] 前記対策決定部にお、て、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態と、前記燃焼特性把握部による前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式との関係に基づき、最適化手法を利用することで、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!/、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項 3〜請求項 5のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[7] 前記入力部力ゝらの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン全体又は各部の効率を検出する性能特性把握部を備え、

前記対策決定部において、該性能特性把握部で検出された前記ガスタービン全体又は各部の効率が良好になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする請求項 1〜請求項 6のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[8] 前記入力部力ゝらの前記ガスタービンのプロセス値と、前記燃料特性検出部で検出された前記燃料の燃料組成又は熱量とから、前記ガスタービン各部の寿命を検出する寿命特性把握部を備え、

前記対策決定部にぉヽて、該寿命特性把握部で検出された前記ガスタービン各部の寿命が適切になるように、既に設定した前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくともいずれか一方の流量の増減する量を補正することを特徴とする請求項 1 〜請求項 7のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[9] 前記燃焼器の圧力変動又は前記燃焼器の加速度の振動に基づいて、前記燃焼器の燃焼振動を計測することを特徴とする請求項 1〜請求項 8のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[10] 前記燃料特性検出部が、前記燃料の各成分の濃度を測定するガス分析計を備えるとともに、該ガス分析計で測定した前記燃料の各成分の濃度に基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする請求項 1〜請求項 9のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[11] 前記燃料特性検出部は、前記燃料を燃料供給源カゝら前記燃焼器へと導く燃料供給ラインに設置されており、且つ、前記タービンの出力が定格出力のときであっても、前記設置位置で計測した燃料が前記燃料供給ラインを流れて前記燃焼器へ達する前に当該計測された燃料の計測値を得ることができる位置に前記設置位置が設定されてヽることを特徴とする請求項 1〜請求項 10の、ずれに記載のガスタービン制御装置。

[12] 前記燃料特性検出部で燃料の計測値を得てカゝら当該燃料が前記燃焼器へ達するまでの時間遅れを前記ガスタービンの出力あるいは燃料流量の関数で設定し、この時間遅れに基づいて、当該燃料が前記燃焼器へ達するタイミングと、前記計測値を前記状態把握部又は前記状態把握部及び前記燃焼特性把握部に取り込むタイミングとを同期させることを特徴とする請求項 11に記載のガスタービン制御装置。

[13] 前記燃料特性検出部を前記設置位置に複数設置し、且つ、これら複数の燃料特性計測部が前記燃料を計測するタイミングをずらしたことを特徴とする請求項 11又は請求項 12に記載のガスタービン制御装置。

[14] 前記燃料特性検出部が、前記燃料の燃料流量と前記ガスタービンの出力及び効率とに基づいて、前記燃料の燃料組成又は熱量を検出することを特徴とする請求項

1〜請求項 9のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[15] ガスタービンの燃焼器における燃焼振動を周波数分析するとともにこの周波数分析結果を複数の周波数帯毎に分割する周波数解析部と、

前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴を記録するとともに、当該履歴に基づ、て前記燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の関係を決定することを特徴とするガスタービン制御装置。

[16] 前記状態把握部において、

前記燃料特性のカテゴリと前記燃焼器の燃焼振動との関係を示す履歴に基づいて、前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに対する前記ガスタービンの現在の運転状態の補正量の関係を決定し、確認した当該現在の運転状態を、前記燃料特性推定部で決定された燃料特性のカテゴリに基づいて補正することを特徴とする請求項 15に記載のガスタービン制御装置。

[17] 前記ガスタービンの劣化特性を用いて、前記ガスタービンの出力と前記燃料の燃料流量との比を補正することを特徴とする請求項 15又は請求項 16に記載のガスタ一ビン制御装置。

[18] 前記燃料特性推定部で決定した燃料特性のカテゴリに基づ!ヽて、前記状態把握部で確認した前記ガスタービンの現在の運転状態より、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を求める燃焼特性把握部を備え、

前記対策決定部が、前記燃焼器の燃焼特性を表す関係式を使用して、前記燃焼器への燃料流量及び空気流量の少なくとも!、ずれか一方の流量の増減を決定することを特徴とする請求項 15〜請求項 17のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[19] 前記燃焼器に供給する燃料が、燃料組成の異なる複数種類の燃料であるとき、前記対策決定部において、前記複数種類の燃料それぞれの燃料流量の増減をも設定することを特徴とする請求項 1〜請求項 18のいずれかに記載のガスタービン制御装置。

[20] 外部空気の圧縮する圧縮機と、該圧縮機からの圧縮空気と燃料とを燃焼する燃焼器と、該燃焼器力の燃焼ガスによって回転駆動するタービンと、前記圧縮機及び前記燃焼器及び前記タービンそれぞれから測定されるプロセス値に基づいて前記燃焼器への空気流量及び燃料流量を設定するガスタービン制御装置と、を備えるガスタ一ビンシステムにおいて、

前記ガスタービン制御装置が請求項 1〜請求項 19のいずれかに記載のガスタービン制御装置であることを特徴とするガスタービンシステム。

[21] 前記圧縮機と前記燃焼器と前記タービンとから構成されるガスタービンプラントを複数備えるとともに、該複数のガスタービンプラントと通信をすることで該複数のガスタ一ビンプラントの運転状態を制御する制御装置を備え、

前記ガスタービンプラントが、前記入力部と、前記燃料特性検出部と、前記周波数解析部と、前記出力部と、前記制御装置と通信するための通信部と、を有し、前記制御装置が、前記状態把握部と、前記対策決定部と、前記ガスタービンプラントと通信するための通信部と、を有することを特徴とする請求項 20に記載のガスタービンシステム。