WO2019138709A1 - 燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラム - Google Patents

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fuel
bypass
control valve
nozzle
fuel supply
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真人 岸
圭介 山本
中川　博之
永 中原
進也 内田
諒 古藤
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三菱日立パワーシステムズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a fuel supply system, a gas turbine, a power plant, a control method, and a program.
  • a fuel supply system a gas turbine, a power plant, a control method, and a program.
  • GTCC gas turbine combined cycle
  • a GTCC gas turbine combined cycle power plant that generates electric power by driving a gas turbine and a steam turbine using steam generated using exhaust heat discharged from the gas turbine.
  • an operation called load cancellation may be performed in which the load is separated and the operation is continued.
  • the rotational speed of the gas turbine increases.
  • control may be performed to rapidly reduce the fuel supplied to the combustor and suppress the rotational speed to a predetermined threshold value or less.
  • Some gas turbines have multiple fuel supply systems with different roles. In a gas turbine with multiple fuel supply systems, the fuel supply to the pilot system that supplies the flame to be the start fire is increased to prevent the misfire of the combustor even when the fuel supply is reduced rapidly at the time of load interruption. Control may be performed.
  • Patent Document 1 a fuel storage unit is provided on the upstream side of a valve for adjusting the fuel supply amount of the pilot system, and a gaseous fuel is stored in advance in the fuel storage unit. There is described a control method of supplying fuel from the fuel storage unit at the time of load interruption and increasing the fuel supplied to the pilot system.
  • the supply pressure of fuel supplied to the combustor may be limited to a low pressure. If load shedding occurs in such a facility, even if it tries to increase the amount of fuel supplied to the pilot system, the original fuel supply pressure may not be sufficient, so that sufficient fuel may not be supplied to maintain the flame. There is.
  • the present invention provides a fuel supply system, a gas turbine, a power plant, a control method and a program that can solve the above-mentioned problems.
  • the fuel supply system includes a fuel heating device for heating fuel of a gas turbine, and the fuel supply for supplying the fuel heated by the fuel heating device to the first nozzle and the second nozzle A flow path, a bypass flow path for supplying the fuel to the first nozzle without passing through the fuel supply flow path, and a bypass fuel flow control valve for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the bypass flow path .
  • the density of fuel supplied to the first nozzle via the bypass flow channel is supplied to the first nozzle via the fuel supply flow channel. Higher than the density of fuel
  • the pressure loss in the bypass flow passage is smaller than the pressure loss in the fuel supply flow passage.
  • a drain discharge flow path for connecting the bypass flow path and the fuel supply flow path is further provided.
  • the bypass fuel flow control valve is provided between the connection position of the discharge flow passage in the bypass flow passage and a manifold to which the first nozzle is connected.
  • the bypass fuel flow control valve is provided at a position closer to the manifold than the connection position of the discharge flow passage.
  • a piping distance between the bypass fuel flow control valve and a manifold to which the first nozzle is connected is provided as a first distance in the fuel supply flow path.
  • the bypass fuel flow control valve has the first distance determined by the first distance It is provided in the position which becomes below the 2nd distance.
  • the fuel supply system further includes a control device that adjusts the opening degree of the bypass fuel flow control valve.
  • the fuel supply flow path is provided with a first fuel flow control valve for adjusting the flow rate of fuel supplied to the first nozzle, and the control device is configured to load the gas turbine At the time of lowering, the first fuel flow control valve and the bypass fuel flow control valve are opened at a larger opening than before the load reduction.
  • control device fully opens the first fuel flow control valve for a predetermined time when the load is reduced, and the bypass fuel flow control valve is closed before the load is reduced. Control to open at a predetermined opening degree.
  • control device is configured to change the opening degree of the bypass fuel flow control valve after the load decrease according to a change index of the fuel flow rate determined according to an elapsed time after the load decrease. Control based on
  • the control device is configured to determine a fuel-air ratio of the first nozzle and a fuel-air ratio of the second nozzle at the time of the load decrease, and a fuel-air ratio of the first nozzle causing a misfire.
  • a coefficient for adjusting the opening degree of the bypass fuel flow control valve is learned based on the information indicating the relationship between the fuel-to-air ratio of the second nozzle and the second nozzle.
  • the control device corrects the opening degree of the bypass fuel flow control valve based on an environmental condition indicating a state of air taken in by the gas turbine.
  • the controller corrects the opening degree of the bypass fuel flow control valve based on a fuel condition indicating the nature of the fuel.
  • the fuel supply system includes a fuel supply flow path for supplying fuel to the first nozzle and the second nozzle during normal load operation of the gas turbine, and the fuel supply flow path not via the fuel supply flow path.
  • the fuel cell system further includes a bypass flow path for supplying the fuel to the first nozzle, and a bypass fuel flow control valve for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the bypass flow path, wherein the bypass fuel flow control is performed during the normal load operation. The valve is closed, and the bypass fuel flow control valve is opened when the load is reduced compared to the normal load operation.
  • a gas turbine includes a compressor, a combustor, a turbine, and the fuel supply system described in any of the above.
  • a power plant includes the above-described gas turbine, a steam turbine, and a generator.
  • a control method includes a fuel heating device for heating fuel of a gas turbine, and a fuel supply flow path for supplying fuel heated by the fuel heating device to first and second nozzles. And a bypass flow path for supplying the fuel to the first nozzle without passing through the fuel supply flow path, and a bypass fuel flow control valve for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the bypass flow path.
  • the bypass fuel flow control valve is controlled from close to open at the time of load reduction of the gas turbine.
  • a program includes a fuel heating device for heating fuel of a gas turbine, and a fuel supply flow passage for supplying fuel heated by the fuel heating device to first and second nozzles.
  • a fuel supply system comprising: a bypass flow path for supplying the fuel to the first nozzle without passing through the fuel supply flow path; and a bypass fuel flow control valve for adjusting the flow rate of the fuel flowing through the bypass flow path.
  • the computer of the controller operates as a means for controlling the bypass fuel flow control valve from closed to open at the time of load reduction of the gas turbine.
  • the necessary fuel supply amount is secured even when the fuel supply amount is reduced when the load of the gas turbine is reduced rapidly, It can prevent.
  • FIG. 1 is a system diagram of a combined cycle power plant according to a first embodiment of the present invention.
  • the gas turbine combined cycle power plant 1 of the present embodiment (hereinafter referred to as the power plant 1) includes a gas turbine 10, a steam turbine 20, and a rotor 16 of the gas turbine 10 and the steam turbine 20. And a controller 100 for controlling the power generation plant 1.
  • the gas turbine 10 includes an IGV (inlet guide vane) 15 that adjusts an amount of air flowing in from an air inlet system 18, a compressor 11 that compresses the air to generate compressed air, and a casing 12 into which the compressed air flows.
  • a combustor 13 for mixing the compressed air with the fuel gas and burning it to generate a high temperature combustion gas, a turbine 14 for rotating the rotor 16 by the combustion gas, a fuel tank P3 and a plurality of fuel systems F1 to F5;
  • a fuel line L1 for supplying fuel to fuel systems F1 to F5 and a fuel line L0 for supplying fuel to fuel system F1 are provided.
  • a valve V7, a pressure control valve V8, a safety valve V9 and a safety valve V10 are provided.
  • the plurality of fuel systems F1 to F5 may be a pre-mixed pilot system F1, a diffusion pilot system F2, a main A system F3, a main B system F4, and a top hat system F5.
  • the premixed pilot system F1 includes a fuel flow control valve V1 for adjusting the amount of fuel supplied from the fuel tank P3, a manifold PP for premixed pilot, and a fuel nozzle N1 connected to the manifold PP for premixed pilot.
  • the diffusion pilot system F2 includes a fuel flow control valve V2 for adjusting the amount of fuel supplied from the fuel tank P3, a diffusion pilot manifold DP, and a fuel nozzle N2 connected to the diffusion pilot manifold DP.
  • the main A system F3 includes a fuel flow control valve V3 for adjusting a fuel supply amount from the fuel tank P3, a main A manifold MA, and a fuel nozzle N3 connected to the main A manifold MA.
  • the main B system F4 includes a fuel flow control valve V4 for adjusting a fuel supply amount from the fuel tank P3, a main B manifold MB, and a fuel nozzle N4 connected to the main B manifold MB.
  • the top hat system F5 includes a fuel flow control valve V5 for adjusting the fuel supply amount from the fuel tank P3, a top hat manifold THA, and a fuel nozzle N5 connected to the top hat manifold THA.
  • the premixed pilot system F1 performs premixed combustion to improve the reduction of NOx in the combustor 13.
  • the diffusion pilot system F2 performs diffusion combustion to stabilize the flame.
  • the main A system F3 and the main B system F4 are main fuel systems that supply a premixed gas according to the load size of the gas turbine 10.
  • the top hat system F5 injects the fuel gas from the upstream side (the side of the vehicle interior 12) of the combustor 13 in order to improve the combustion efficiency and stabilize the flame.
  • the control device 100 controls the amount of fuel supplied from the plurality of fuel systems F1 to F5 in accordance with the load and operating state of the gas turbine 10.
  • the fuel line L0 is provided with a filter FL0, a drain outlet P0, and a fuel flow control valve V0 for adjusting the amount of fuel supplied to the pre-mix pilot manifold PP.
  • the fuel line L0 is a characteristic configuration according to the gas turbine 10 of the present embodiment, but in order to bypass the fuel heating device 23, each valve, etc., compared to the fuel line L1, the fuel line L0 is the fuel passing through the fuel line L0. There is little pressure loss. Since the fuel passing through the fuel line L0 is not heated by the fuel heating device 23, its density is higher at low temperature than the fuel supplied via the fuel line L1.
  • the fuel supplied from the fuel line L0 side is low temperature, high density, and high pressure as compared with the fuel supplied from the fuel line L1 side. Since the fuel supplied from the fuel line L0 has a relatively high density and high pressure, more fuel can be supplied from the fuel line L0 than to the fuel line L1.
  • a line L3 connecting the drain discharge port P0 and the drain receiving port P1 is for discharging the drain to the fuel line L1 in order to prevent the fuel from accumulating in the fuel line L0.
  • the flow rate of fuel supplied to the fuel line L1 through the line L3 is limited to a small amount.
  • the fuel flow control valve V0 be provided at a position between the drain outlet P0 and the pre-mixing pilot manifold PP, and be provided as close to the pre-mixing pilot manifold PP as possible. For example, it may be provided at a position closer to the pre-mixing pilot manifold PP than the drain discharge port P0.
  • the flow rate adjustment valve V0 may be provided at a position where the first distance and the second distance are substantially the same, or at a position where the first distance is shorter than the second distance. The reason why the fuel flow control valve V0 is preferably provided at a position close to the premix pilot manifold PP is to supply fuel quickly after the fuel flow control valve V0 is opened.
  • the exhaust port of the turbine 14 is connected to an exhaust heat recovery boiler 21 of the steam turbine 20.
  • the steam turbine 20 uses exhaust heat discharged from the turbine 14 to generate steam in the exhaust heat recovery boiler 21, and rotates the turbine 22 with the steam.
  • the exhaust heat recovery boiler 21 and the above-described fuel heating device 23 are connected via a heating water supply line L2.
  • the fuel heating device 23 raises the temperature of the fuel of 100 degrees or less to several hundred degrees in order to improve the thermal efficiency in the combustor 13. Heating water is supplied from the exhaust heat recovery boiler 21 to the fuel heating device 23 through the heating water supply line L2. In the fuel heating device 23, the heating water and the fuel flowing through the fuel line L1 exchange heat. At this time, heat is transferred from the heating water to the fuel, and the temperature of the fuel rises.
  • a temperature sensor (not shown) is provided on the downstream side of the fuel heating device 23 (the downstream side in the direction in which the fuel flows), and the control device 100 controls the temperature of the fuel measured by the temperature sensor to be a desired temperature. Do.
  • the temperature sensor is provided downstream of the drain receiving port P1 and temperature-controlled including the fuel flowing in from the line L3.
  • a heat exchanger (not shown) for performing heat exchange between the heating water and the fuel and a bypass flow path of the fuel bypassing the heat exchanger are provided in the fuel heating device 23 ing.
  • the control device 100 controls the temperature of the fuel to be within a predetermined range by switching the flow path of the fuel between the bypass flow path and the heat exchanger side.
  • the fuel line L0 specific to the present embodiment bypasses the entire fuel line L1 (the fuel heating device 23 and various valves) and is connected to the manifold PP, unlike the heat exchanger bypass flow passage provided in the fuel heating device 23. Flow path.
  • the fuel flowing through the fuel line L0 is not affected by the temperature control by the fuel heating device 23, and is not heated and does not become high temperature. Therefore, the density of the fuel flowing through the fuel line L0 is larger than the density of the fuel gas flowing through the fuel line L1.
  • FIG. 2 is a first diagram for explaining a general control method of fuel supply at the time of load interruption.
  • FIG. 2 is a graph showing an example of the transition of the total fuel flow rate command value (CSO: control signal output) with the passage of time after load interruption.
  • CSO total fuel flow rate command value
  • the controller 100 instantaneously lowers the value of CSO in order to suppress the increase in the rotational speed of the gas turbine 10.
  • the control device 100 adjusts the CSO so that the number of revolutions becomes a predetermined target value (for example, the number of revolutions approximately the same as that during rated operation).
  • FIG. 3 is a second diagram for explaining a general control method of fuel supply at the time of load interruption.
  • An example of the breakdown of CSO shown in FIG. 2 is shown in FIG.
  • the graph MA shows the proportion of fuel supplied to the main A system F3.
  • the graph MB shows the proportion of fuel supplied to the main B system F4.
  • the graph PP shows the proportion of fuel supplied to the pre-mixed pilot system F1.
  • the graph THA shows the proportion of fuel supplied to the top hat system F5. Diffusion pilot system F2 is used at start-up and the like, and no fuel is supplied during operation.
  • the control device 100 fully closes the fuel flow control valve V4 of the main B system F4 and the fuel flow control valve V5 of the top hat system F5 when the load interruption occurs at time T0.
  • the opening degree of the fuel flow control valve V3 of the main A system F3 is throttled (graph MA), and the fuel flow control valve V1 of the pre-mixed pilot system F1 is fully opened (graph PP).
  • graph MA The opening degree of the fuel flow control valve V3 of the main A system F3 is throttled
  • graph PP the fuel flow control valve V1 of the pre-mixed pilot system F1 is fully opened
  • FIG. 4 is a third diagram for explaining a general control method of fuel supply at the time of load interruption.
  • Graph C1 and Graph C2 in FIG. 4 show the fuel-air ratio (pre-mixed pilot fuel-air ratio) of the fuel gas ejected by the fuel nozzle N1 of the pre-mixed pilot system F1 after load interruption and the fuel nozzle N3 of main A system F3.
  • the relationship between the fuel-air ratio (main A fuel-air ratio) of the emitted fuel gas is shown.
  • the graph Cri shows a value (fuel-air ratio criterion) as a threshold value for determining whether or not the flame in the pre-mixed pilot system F1 is misfired. If the pre-mixed pilot fuel-air ratio is at least one point and the fuel-air ratio criterion or more, misfires in the fuel nozzle N1 can be prevented.
  • the fuel supplied from the main B system F4 the diffusion pilot system F2 and the top hat system F5 is set to 0, the fuel supplied from the main A system F3 is reduced, and the premixed pilot system F1 is supplied.
  • control for maintaining the flame of the combustor 13 while suppressing the output of the gas turbine 10 is performed.
  • the graph C1 shows that the pre-mixed pilot fuel / air ratio rises after load interruption and reaches the fuel / air ratio criterion. A misfire can be prevented if the fuel-air ratio as shown by the graph C1 can be realized between the two systems in which the fuel supply is continued after the load interruption.
  • the pre-mixed pilot of graph C2 Since the value of the fuel / air ratio becomes equal to or less than the fuel / air ratio criterion (graph Cri), the possibility of the occurrence of misfire in the fuel nozzle N1 becomes high.
  • the valve opening degree of the fuel flow control valve V1 and the fuel flow control valve V3 is calculated from the relationship between the mixed pilot fuel / air ratio and the main A fuel / air ratio.
  • the controller 100 controls the fuel flow control valve V1 and the fuel flow control valve V3 based on the valve opening degree calculated in this manner.
  • the fuel flow control valve V1 and the fuel flow control valve V3 after the load is interrupted according to the valve opening degree calculated by the above method. Even if the opening degree is controlled, the fuel supplied from the fuel nozzle N1 may be insufficient, and the pre-mixed pilot fuel / air ratio may not reach the fuel / air ratio criterion.
  • the fuel line L0 for supplying a sufficient amount of fuel to the pre-mixed pilot system F1 after the load interruption is provided independently of the fuel line L1.
  • the controller 100 closes the fuel flow control valve V0 during normal load operation (for example, 40% to 100% load) and does not supply fuel through the fuel line L0.
  • the fuel flow control valve V0 of the fuel line L0 is opened. Then, high-density fuel is supplied to the premixed pilot system F1 while maintaining a relatively high supply pressure via the fuel line L0 having a pressure loss smaller than that of the fuel line L1.
  • the control device 100 controls the fuel flow rate control valve even after the load is shut off so as to realize the fuel flow rate such that the relationship between the pre-mixed pilot fuel / air ratio and the main A fuel / air ratio is as shown by graph C1 in FIG. Adjust the opening of V0.
  • FIG. 4 exemplifies the graph showing the relationship between the index relating to the pre-mixed pilot fuel-air ratio and the index relating to the main A fuel-air ratio
  • the graph of FIG. It can be similarly expressed as a relationship with the calculated value of the flame temperature of the A system F3.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a control device in the first embodiment according to the present invention.
  • the control device 100 includes a load cutoff detection unit 101, a fuel control unit 102, a pre-mix bypass valve control unit 103, a timer 104, and a storage unit 105.
  • the load cutoff detection unit 101 detects load cutoff.
  • the load cutoff detection unit 101 acquires a load cutoff signal that disconnects the load during operation of the gas turbine 10.
  • the fuel control unit 102 controls the amount of fuel injected from the fuel nozzles N1 to N5 via the fuel line L1.
  • the fuel control unit 102 determines that the amount of fuel injected from the fuel nozzles N1 to N5 is set so that the rotational speed of the gas turbine 10 becomes equal to or less than a predetermined threshold. Control to be less than the supply amount of For example, when a load interruption occurs, the fuel control unit 102 fully closes the fuel flow control valves V2, V4, and V5 and throttles the opening degree of the fuel flow control valve V3 more than that during normal load operation. Control to fully open V1 for a predetermined time is performed.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 controls the fuel flow control valve V0 of the fuel line L0. Specifically, the preliminary mixing bypass valve control unit 103 fully closes the fuel flow control valve V0 during normal load operation.
  • the premixed bypass valve control unit 103 controls the fuel flow control valve V0 from the closed state to the open state, and the premixed fuel gas from the fuel nozzle N1 in the combustor 13
  • the opening degree of the fuel flow control valve V0 is adjusted so that the fuel-air ratio is equal to or higher than a predetermined fuel-air ratio (fuel-air ratio criterion) capable of avoiding the occurrence of a misfire.
  • the timer 104 measures time.
  • the storage unit 105 stores various information such as a function necessary for calculating the opening degree of the fuel flow control valve V0 to V5 after the load is interrupted.
  • the control device 100 has various functions related to control of the gas turbine 10 and the steam turbine 20, but description of functions not related to the present embodiment will be omitted.
  • FIG. 6 is a view for explaining a control method of fuel supplied to the pre-mixed pilot system in the first embodiment according to the present invention.
  • the timer 104 measures an elapsed time after load interruption and outputs the measured time to the fuel control unit 102 and the pre-mix bypass valve control unit 103.
  • the fuel control unit 102 calculates CSO based on the target load and the like after the load interruption.
  • the fuel control unit 102 has, for example, a function Fx 102 that defines the valve opening degree of the fuel flow control valve V1 according to the elapsed time after load interruption, and the elapsed time after load interruption and the function obtained from the timer 104 Based on Fx102, the opening degree of the fuel flow control valve V1 is calculated.
  • the fuel control unit 102 outputs a valve opening degree command value corresponding to the calculated opening degree of the fuel flow control valve V1.
  • the function Fx102 indicates, for example, an opening degree that indicates that a predetermined value (for example, 0.5 seconds) between 0 and 1 seconds after the load is interrupted causes the fuel flow control valve V1 to be fully opened and then fully closed. Output. It is necessary to supply sufficient fuel to the fuel nozzle N1 of the premixed pilot system F1 for holding the flames of the combustor 13 by making the fuel flow control valve V1 fully open only for a predetermined period after the load interruption. This is to compensate for the delay until the required fuel flow rate is realized by opening the fuel flow control valve V0. The fuel control unit 102 fully opens the fuel flow control valve V1 so that the fuel supply amount supplied from the fuel nozzle N1 can be secured when the load is shut off.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 has, for example, a function Fx 103 for calculating a change index indicating a change in the required amount of fuel supply according to the elapsed time after load interruption, and the load interruption acquired from the timer 104 Based on the later elapsed time and the function Fx 103, a change index ⁇ of the fuel flow rate according to the elapsed time is calculated.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 calculates a fuel flow rate command value ⁇ obtained by multiplying the preliminary mixing pilot ratio by CSO indicating the total fuel flow rate necessary after the load interruption calculated by the fuel control unit 102.
  • the pre-mixed pilot ratio is a value indicating how much of the total fuel flow rate is allocated to the pre-mixed pilot system F1 after the load is cut off.
  • a main ratio indicating how much of the total fuel flow rate is to be allocated to the main A system F3 after load interruption is defined.
  • the pre-mix bypass valve control unit 103 multiplies the change index ⁇ indicating the temporal change of the fuel flow rate by the fuel flow rate command value ⁇ , and is supplied through the fuel flow rate adjustment valve V0 according to the elapsed time after load interruption. A fuel flow rate command value ⁇ corresponding to the fuel supply amount is calculated. The pre-mixing bypass valve control unit 103 outputs a valve opening degree command value corresponding to the calculated fuel flow rate command value ⁇ .
  • the fuel control unit 102 calculates the amount of fuel supplied from the main A system F3 after load interruption based on the elapsed time after load interruption, the function Fx 103, CSO, and the main ratio.
  • the pre-mixed pilot fuel air ratio and the main A fuel air ratio are as shown in FIG. It is designed to satisfy the sky ratio criteria.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of control in the first embodiment according to the present invention.
  • the flow of fuel supply control to the pre-mixed pilot system F1 at the time of load interruption in the present embodiment will be described using the flowchart of FIG. 7.
  • the fuel control unit 102 closes the fuel flow control valve V0 and the fuel flow control valve V2 (diffusion pilot), and the fuel flow control valve V1 (premixed pilot), V3 (main A), With respect to V4 (main B) and V5 (top hat), the desired opening is controlled based on the distribution ratio of CSO and fuel to each fuel system (for example, time before T0 in FIG. 3).
  • load interruption occurs in the power plant 1.
  • the load shutoff detection unit 101 acquires a load shutoff signal and detects a load shutoff (step S11).
  • the load shutoff detection unit 101 notifies the fuel control unit 102 and the pre-mix bypass valve control unit 103 of the occurrence of the load shutoff, and instructs the fuel supply control at the time of the load shutoff.
  • the fuel control unit 102 calculates the initial opening degree after the load cutoff of the fuel flow control valve V1.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 calculates the initial opening degree of the fuel flow control valve V0 after the load is cut off (step S12). For example, the fuel control unit 102 calculates the opening degree of the fuel flow control valve V1 as 100%.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 calculates the opening degree of the fuel flow rate control valve V0 based on CSO, the distribution ratio to the pre-mixing pilot system F1, the function Fx 102, and the elapsed time as described in FIG. Do.
  • the fuel control unit 102 outputs the valve opening degree command value (initial opening degree) calculated in step S12 to the fuel flow control valve V1.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 outputs the calculated valve opening degree command value (initial opening degree) to the fuel flow control valve V0 (step S13).
  • relatively dense fuel having a desired flow rate is supplied through the fuel flow control valve V0.
  • the fuel flow control valve V0 opens from a fully closed position to a predetermined opening degree, and there is a delay before fuel is supplied.
  • the fuel to the pre-mixed pilot system F1 in the meantime Make up for the supply. By these controls, it is possible to prevent the misfire of the pre-mixed pilot system F1.
  • the fuel control unit 102 opens the fuel flow control valve V3 at an opening based on a value obtained by multiplying CSO by the distribution ratio to the main A power system F3. , V4 and V5 are controlled to 0%.
  • the fuel control unit 102 waits for a predetermined time (for example, 0.5 seconds) to elapse from the load interruption (step S14), and the fuel flow control valve V1 is fully operated. It is closed (step S15).
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 controls the fuel-air ratio of the fuel injected from the pre-mixing pilot system F1 according to the elapsed time after load interruption measured by the timer 104 so that misfires can be avoided.
  • the opening degree of the fuel flow control valve V0 is controlled to be equal to or higher than the ratio criterion (step S16).
  • the method of calculating the opening degree of the fuel flow control valve V0 is as described in FIG.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103 continues the control of step S16 after load disconnection, for example, until a predetermined time has elapsed.
  • the relationship between the fuel / air ratio of the fuel injected from the main A system F3 and the fuel / air ratio of the fuel injected from the pre-mixed pilot system F1 becomes a relationship that can avoid the occurrence of misfires.
  • the opening degree of the fuel flow control valve V3 is adjusted.
  • the fuel control unit 102 continues the opening degree control of the fuel flow control valve V3 until, for example, a predetermined time has elapsed after the load is shut off.
  • FIG. 8 is a first diagram showing an example of the opening control of the fuel control valve in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 shows the transition of the opening degree of the fuel flow control valve V0 by the processing of steps S12 to S13 and step S16 described above.
  • the opening degree of the fuel flow control valve V0 is controlled as described with reference to FIG. 6 in order to prevent a misfire due to a rapid decrease in the fuel supply amount. Since high-density fuel is supplied from the fuel flow control valve V0 with a low pressure loss, it is possible to supply more fuel than the heated fuel through the fuel flow control valve V1. . Since it is necessary to supply the fuel to the fuel nozzle N1 as soon as possible after the load is shut off, the fuel flow control valve V0 is provided at a position close to the pre-mix pilot manifold PP as described with reference to FIG. Is desirable.
  • FIG. 9 is a second diagram showing an example of the opening control of the fuel control valve in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 shows the transition of the opening degree of the fuel flow control valve V1 by the processing of steps S12 to S15 described above. As described above, while the fuel supply via the fuel flow control valve V0 is stabilized, the fuel flow control valve V1 is fully opened to compensate the fuel flow supplied from the pre-mixed pilot system F1.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of control in the first embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 shows changes in the flow rate of fuel supplied from the pre-mixed pilot system F1 before and after application of the control of the present embodiment.
  • the vertical axis of the graph of FIG. 10 represents the fuel flow rate, and the horizontal axis represents time.
  • the graph PP1 shows the fuel flow rate when the fuel supply to the premixed pilot system F1 through the fuel line L0 of the present embodiment is added.
  • the graph PP2 shows the fuel flow rate by the conventional control in which the fuel supply to the pre-mixed pilot system F1 is not performed via the fuel line L0.
  • FIG. 10 after load interruption occurs at time T0, it can be seen that the fuel flow rate indicated by the graph PP1 according to the present embodiment exceeds the fuel flow rate indicated by the graph PP2 by the conventional control.
  • (1) low temperature fuel before fuel heating can be supplied to the pre-mixed pilot system F1 with (2) reduced pressure loss. That is, by the fuel line L0, (1) fuel with high density can be introduced at (2) high supply pressure. Therefore, fuel can be supplied to the fuel line L1 or more through the fuel line L0. Therefore, according to the control method of the present embodiment, the fuel flow from the fuel line L0 to the pre-mixed pilot system F1 is added immediately after the load is interrupted, thereby preventing a decrease in the fuel flow rate after the load is interrupted. Fuel can be secured. In addition, the flame of the pre-mixed pilot system F1 serving as a start fire can be stabilized to prevent a misfire. As a result, for example, even when the fuel supply pressure of the pressure supply system 17 is low, it is possible to suppress a misfire at the time of load interruption and make the operation after the load interruption successful.
  • FIG. 11 is a block diagram showing an example of a control device in the second embodiment according to the present invention.
  • symbol is attached
  • the control device 100A according to the second embodiment includes a correction coefficient calculation unit 106 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the control device 100A includes a preliminary mixing bypass valve control unit 103A in place of the preliminary mixing bypass valve control unit 103.
  • the correction coefficient calculation unit 106 sets the valve opening degree of the fuel flow control valve V0 calculated by the pre-mix bypass valve control unit 103A to an environmental condition indicating the state of air taken in by the gas turbine, such as atmospheric temperature, atmospheric pressure, and relative humidity. In accordance with this, a correction coefficient for correction is calculated.
  • the correction coefficient calculation unit 106 corrects the valve opening degree of the fuel flow control valve V0 according to the fuel condition indicating the nature of the fuel such as the fuel calorie and the fuel density.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103A calculates the corrected valve opening degree by multiplying the valve opening degree of the fuel flow control valve V0 calculated by the method of the first embodiment by the correction coefficient.
  • the correction coefficient calculation unit 106 has a table (for example, Fx 1061 to Fx 1064 described later) in which the correction coefficient according to the environmental condition and the fuel condition is defined.
  • FIG. 12 is a view for explaining a control method of fuel supplied to the pre-mixed pilot system in the first embodiment according to the present invention.
  • the mass flow rate of air flowing into the compressor 11 changes with the ambient temperature. For example, when the ambient temperature rises, the density of the air decreases, and the mass flow rate of the air flowing into the compressor 11 decreases. If the mass flow rate of air decreases, the amount of air supplied to the combustor 13 decreases even if the same volume of air flows in, which affects the fuel / air ratio and the flame temperature.
  • the valve opening degree of the fuel flow control valve V0 is corrected according to the ambient temperature, so that an appropriate fuel / air ratio can be realized.
  • the correction coefficient calculation unit 106 acquires, for example, the atmospheric temperature in the vicinity of the air inlet system 18 from a temperature sensor (not shown) provided on the inlet side of the compressor 11.
  • the correction coefficient calculation unit 106 calculates the correction coefficient K 1 of the valve opening degree corresponding to the acquired atmospheric temperature from the correction coefficient table Fx 1061.
  • the horizontal axis of the correction coefficient table Fx 1061 is the air temperature, and the vertical axis is the correction coefficient of the valve opening degree. If the atmospheric temperature is high, the density of air flowing into the compressor 11 is reduced, and accordingly, the fuel flow rate also needs to be reduced. Therefore, as shown in the drawing, the correction coefficient table Fx 1061 is set so that the value of the correction coefficient K 1 becomes smaller as the atmospheric temperature becomes higher.
  • Correction coefficient calculating unit 106 outputs the correction coefficient K 1 corresponding to the ambient temperature to a premixed bypass valve control unit 103A.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103A obtains the elapsed time after load interruption from the timer 104, and uses the function Fx 103 to calculate the temporal change index ⁇ of the fuel flow rate according to the elapsed time after load interruption. Premixing the bypass valve control unit 103A calculates the variation index alpha 1 is multiplied by the correction coefficient K 1 to the variation index alpha.
  • the correction coefficient calculation unit 106 may calculate a correction coefficient according to the atmospheric pressure, the fuel density, and the fuel calorie. For example, in the case of the atmospheric pressure, as shown in the correction coefficient table Fx 1062, the correction coefficient (vertical axis) is set to have a positive correlation with the atmospheric pressure (horizontal axis). Correction coefficient calculating unit 106, the correction coefficient table Fx1062, calculates the correction factor K 2 of the valve opening degree corresponding to the air pressure. Correction coefficient calculating unit 106 outputs the correction coefficient K 2 to the premixed bypass valve control unit 103A. Premixing the bypass valve control unit 103A calculates the variation index alpha 2 is multiplied by the correction factor K 2 in the change indicator alpha 1.
  • correction coefficient table Fx 1063 As for the fuel calorie, as shown in the correction coefficient table Fx 1063, the correction coefficient (vertical axis) is set to have a negative correlation with the fuel calorie (horizontal axis).
  • correction coefficient table Fx1064 As for the fuel density, as shown in the correction coefficient table Fx1064, the correction coefficient (vertical axis) is set to have a negative correlation with the fuel density (horizontal axis).
  • Correction coefficient calculating unit 106 calculates a correction coefficient K 4 of the valve opening degree corresponding to the fuel density. Premixing the bypass valve control unit 103A calculates the correction coefficient K 4 to multiplying by change index alpha 4 to change the index alpha 3.
  • Premixing the bypass valve control unit 103A multiplies the change index alpha 4 and the fuel flow rate command value beta, calculates a fuel flow rate command value ⁇ 'with the elapse time after load rejection.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103A outputs a valve opening degree command value for the fuel flow control valve V0 corresponding to the calculated fuel flow rate command value ⁇ '.
  • FIG. 12 illustrates the case where the correction coefficient for the fuel flow control valve V0 is calculated based on the above four parameters
  • the present invention is not limited to this.
  • the correction coefficient calculation unit 106 may further calculate a correction coefficient according to the atmospheric humidity.
  • the correction coefficient calculation unit 106 is not limited to the embodiment that calculates the correction coefficient for all the parameters described above, and the correction coefficient calculation unit 106 may select one or more of the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, the atmospheric humidity, the fuel density, and the fuel calorie.
  • the preliminary mixing bypass valve control unit 103A may be configured to calculate the valve opening degree command value of the fuel flow control valve V0 by multiplying the change index ⁇ by the correction coefficient of the fuel mixing control valve 103 .
  • the fuel control unit 102 may calculate the valve opening degree of the fuel flow control valve V3 of the main A system F3 by multiplying the correction coefficient calculated by the correction coefficient calculation unit 106.
  • valve opening degree command value of the fuel flow control valve V0 is corrected according to the air temperature and the like described with reference to FIG. 12 in the processes of steps S12 and S16.
  • the flow of the entire processing and the processing in the other steps are the same as in the first embodiment.
  • the present embodiment it is possible to calculate the opening degree of the fuel flow control valve V0 according to the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, the fuel calorie and the like. As a result, it is possible to properly respond to various environmental conditions and fuel conditions at the time of load interruption and to prevent misfire more reliably.
  • FIG. 13 is a block diagram showing an example of a control device in the third embodiment according to the present invention.
  • symbol is attached
  • the control device 100B according to the third embodiment includes a learning unit 107 in addition to the configuration of the first embodiment.
  • the learning unit 107 has a function of adjusting the valve opening degree of the fuel flow control valve V0 calculated by the preliminary mixing bypass valve control unit 103B in accordance with the actual operation of the gas turbine 10. For example, the learning unit 107 adjusts the adjustment coefficient k based on the relationship between the actual premixed pilot fuel-air ratio and the main A fuel-air ratio and the deviation between the fuel-air ratio criteria illustrated in FIG. (T) is learned (learning function 107b). The learning unit 107 outputs the adjustment coefficient k (t) learned when the load interruption occurs next to the premixed bypass valve control unit 103B (adjustment function 107a). The pre-mixing bypass valve control unit 103B multiplies the valve opening degree calculated by the method of the first embodiment by the adjustment coefficient k (t) to calculate the valve opening degree after adjustment.
  • FIG. 14 is a view for explaining a control method of fuel supplied to the pre-mixed pilot system in the third embodiment according to the present invention.
  • the learning function 107 b of the learning unit 107 will be described.
  • the learning unit 107 calculates the preliminary mixed pilot fuel / air ratio and the fuel / air ratio of the main A each time a load interruption occurs. For example, the learning unit 107 calculates the fuel flow rate to the fuel nozzle N1 from the measurement values of the pressure sensor on the upstream side and the pressure sensor on the downstream side of the fuel nozzle N1. For example, the learning unit 107 calculates the air flow rate to the fuel nozzle N1 based on the opening degree of the IGV 15, the atmospheric temperature, the atmospheric pressure, and the like. The learning unit 107 divides the fuel flow rate to the fuel nozzle N1 by the air flow rate to the fuel nozzle N1 to calculate a fuel-air ratio (premixed pilot fuel-air ratio) corresponding to the fuel nozzle N1.
  • the learning unit 107 calculates the fuel flow rate to the fuel nozzle N3 from the measurement values of the pressure sensors on the upstream and downstream sides of the fuel nozzle N3, and based on the opening degree of the IGV 15, etc., the fuel nozzle N3. Calculate the air flow to The learning unit 107 divides the fuel flow rate to the fuel nozzle N3 by the air flow rate to the fuel nozzle N3 to calculate the fuel-air ratio (main A fuel-air ratio) corresponding to the fuel nozzle N3. The learning unit 107 records the relationship between the actual main A fuel-air ratio and the pre-mixed pilot fuel-air ratio in the storage unit 105 (graph C3 in FIG. 14).
  • the learning unit 107 compares the fuel-air ratio criteria Cri prepared in advance with the graph C3, and when the preliminary mixed pilot fuel-air ratio does not reach the fuel-air ratio criteria Cri, calculates the deviation.
  • the learning unit 107 calculates a deviation ⁇ C for each elapsed time after load interruption and records the deviation ⁇ C in the storage unit 105 in association with the elapsed time.
  • the learning unit 107 learns the adjustment coefficient at each time, for example, by the following equation (1).
  • k (t) new k (t) now + K ⁇ (Actual pilot pilot fuel / air ratio (t)-Target pilot pilot fuel / air ratio (t)) ...
  • t is an elapsed time from load shedding
  • k (t) new is a new adjustment coefficient at the elapsed time t after learning
  • k (t) now is the latest adjustment coefficient before learning at the elapsed time t
  • K is The predetermined constant that determines the effectiveness of learning
  • the actual pilot pilot fuel / air ratio (t) is the pilot pilot fuel / air ratio calculated by the above procedure at time t
  • the target pilot pilot fuel / air ratio (t) is the actual The value of the pilot pilot fuel / air ratio of the pilot fuel / air ratio criteria Cri corresponding to the pilot pilot fuel / air ratio (t) and the actual main fuel A ratio (t) (the actual main fuel A ratio (t) and It is the Y axis value of the graph Cri at the position having the same value in the X axis direction).
  • the adjustment coefficient k (t) it is possible to obtain an adjustment coefficient for maintaining the pre-mixed pilot fuel / air ratio reaching the fuel / air ratio criteria.
  • the adjustment function 107 a of the learning unit 107 will be described.
  • the learning unit 107 refers to the storage unit 105 and reads out and acquires the latest adjustment coefficient k (t) obtained as a result of learning based on the elapsed time measured by the timer 104. .
  • the learning unit 107 outputs the acquired adjustment coefficient k (t) to the premixed bypass valve control unit 103B.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103B obtains the elapsed time after load interruption, and uses the function Fx 103 to calculate the change index ⁇ of the fuel flow rate according to the elapsed time after load interruption.
  • the premixed bypass valve control unit 103B multiplies the change index ⁇ by the adjustment coefficient k (t) for each elapsed time to calculate the change index ⁇ ′ ′.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103B multiplies the change index ⁇ ′ ′ by the fuel flow rate command value ⁇ to calculate a fuel flow rate command value ⁇ ′ ′ according to the elapsed time after load interruption.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103B outputs a valve opening degree command value for the fuel flow control valve V0 corresponding to the calculated fuel flow rate command value ⁇ ′ ′.
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103B further multiplies the correction coefficient according to the atmospheric temperature, atmospheric pressure, atmospheric humidity, fuel density, fuel calorie, etc. calculated by the correction coefficient calculation unit 106 of the second embodiment, and adjusts the fuel flow rate.
  • the valve opening degree command value for the valve V0 can be corrected in accordance with the environmental condition and the fuel condition.
  • valve opening degree command value of the fuel flow control valve V0 is corrected by the adjustment coefficient described with reference to FIG. 14 in the processing of step S12 and step S16.
  • the flow of the entire processing and the processing in the other steps are the same as in the first embodiment.
  • the flow of processing of the learning function 107b will be described.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of learning processing of the valve opening degree adjustment coefficient in the third embodiment according to the present invention.
  • the load shutoff detection unit 101 detects a load shutoff (step S21).
  • the pre-mixing bypass valve control unit 103B starts control of the fuel flow control valve V0 described with reference to FIG.
  • the learning unit 107 calculates the preliminary mixed pilot fuel / air ratio and the main A fuel / air ratio for each predetermined time, and records the same in the storage unit 105 (step S22).
  • the process of step S22 is performed in parallel with the processes of steps S12 and S16.
  • the subsequent processing is performed in parallel with the processing of step S12 and step S16 or after operation at the time of load interruption.
  • the learning unit 107 calculates the deviation ⁇ C between the target value of the pre-mixed pilot ratio indicated by the fuel-air ratio criteria recorded in the storage unit 105 and the pre-mixed pilot ratio for each elapsed time after load interruption recorded in step S22. Is calculated (step S23).
  • the learning unit 107 updates the adjustment coefficient k (t) by the above equation (1) (step S24).
  • the deviation ⁇ C between the actual premixed pilot fuel-air ratio and the target premixed pilot fuel-air ratio is the deviation between the calculated value of the actual premixed pilot flame temperature and the calculated value of the target premixed pilot flame temperature May be.
  • a value based on the actual premixed pilot fuel / air ratio and the actual temperature of the passenger compartment 12 for example, the output value of a function having the pilot fuel / air ratio and the temperature of the passenger compartment 12 as input values
  • its target value It may be a deviation from
  • the adjustment coefficient for realizing the more optimal opening degree of the fuel flow rate adjustment valve V0 each time the load cutoff is performed and to reduce the possibility of misfire. it can. For example, by learning adjustment coefficients that reflect plant characteristics such as aging of the power plant 1 and operating environment and load conditions, etc., it is possible to more appropriately control the operation after load interruption while avoiding misfires. it can.
  • the fuel supply to the pre-mixed pilot system F1 through the fuel line L0 and the fuel line L1 is performed at the time of load interruption, but the application destination of each embodiment is It is not limited to load shedding.
  • it can be used in combination with control to reduce the amount of supplied fuel in operation to reduce load rapidly.
  • the rapid load reduction is, for example, when the load reduction rate of the gas turbine 10 is higher than 100% per minute.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of a hardware configuration of a control device in each embodiment of the present invention.
  • the computer 900 is, for example, a PC (Personal Computer) or a server terminal device including a CPU 901, a main storage device 902, an auxiliary storage device 903, an input / output interface 904, and a communication interface 905.
  • the control devices 100, 100A, 100B described above are implemented in the computer 900.
  • the operation of each processing unit described above is stored in the auxiliary storage device 903 in the form of a program.
  • the CPU 901 reads a program from the auxiliary storage device 903 and develops the program in the main storage device 902, and executes the above processing according to the program.
  • the CPU 901 secures a storage area corresponding to the storage unit 105 in the main storage unit 902 according to the program.
  • the CPU 901 secures a storage area for storing data being processed in the auxiliary storage device 903 according to a program.
  • secondary storage 903 is an example of a non-transitory tangible medium.
  • non-transitory tangible media include magnetic disks connected via an input / output interface 904, magneto-optical disks, CD-ROMs, DVD-ROMs, semiconductor memories, and the like.
  • the distributed computer 900 may expand the program in the main storage unit 902 and execute the above processing.
  • the program may be for realizing a part of the functions described above.
  • the program may be a so-called difference file (difference program) that realizes the above-described function in combination with other programs already stored in the auxiliary storage device 903.
  • a part may be realized using hardware such as a microcomputer, a large scale integration (LSI), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (PLD), or a field-programmable gate array (FPGA).
  • LSI large scale integration
  • ASIC application specific integrated circuit
  • PLD programmable logic device
  • FPGA field-programmable gate array
  • the first nozzle is an example of a fuel nozzle N1
  • the second nozzle is an example of a fuel nozzle N3
  • the fuel line L1 is an example of a fuel supply channel
  • the fuel line L0 is an example of a bypass channel
  • the fuel flow control valve V0 is a bypass fuel flow
  • the fuel flow control valve V1 is an example of a first fuel flow control valve
  • the fuel / air ratio criteria is information indicating the relationship between the fuel / air ratio of the first nozzle causing the misfire and the fuel / air ratio of the second nozzle.
  • An example of The line L3 is an example of a drain discharge channel.
  • the fuel supply system includes the control device 100, a fuel line L0, a fuel line L1, and fuel systems F1 to F5.
  • the necessary fuel supply amount is secured even when the fuel supply amount is reduced when the load of the gas turbine is reduced rapidly, It can prevent.
  • 1 gas turbine combined cycle power plant 100, 100A, 100B control device, 101 load cutoff detection unit, 102 fuel control unit, 103, 103A, 103B preliminary mixed bypass valve control unit, 104 timer, 105 storage unit, 106 correction coefficient calculation Department 107 learning part 10 gas turbine 11 compressor 12 cabin 13 combustor 14 turbine 15 IGV 16 rotor 17 pressure supply system 18 air inlet system 20 steam turbine 21 exhaust heat recovery boiler , 22 turbine, 23 fuel heating device, 40 generator, P3 fuel tank, L0, L1 fuel line, L3 line, V6 shutoff valve, P0 drain outlet, P1 drain inlet, P2 shutoff valve outlet, V7 pressure regulating valve, V8 pressure regulator, V9 safety , V10 safety valve, FL0, FL1 filter, F1 pre-mixed pilot system, F2 diffusion pilot system, F3 main A system, F4 main B system, F5 top hat system, PP pre-mixed pilot manifold, DP diffusion pilot manifold, MA main Manifold for A, manifold

Abstract

ガスタービン燃料供給システムは、燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された前記燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える。

Description

燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラム
　本発明は、燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラムに関する。
　本願は、２０１８年１月１２日に、日本に出願された特願２０１８－００３４２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　ガスタービンと、ガスタービンから排出される排熱を利用して生成した蒸気を利用して蒸気タービンとを駆動させ発電を行うＧＴＣＣ（ガスタービンコンバインドサイクル）発電プラントが提供されている。このような発電プラントの運転中に非常事態が生じた場合、負荷を切り離して運転を継続する負荷遮断と呼ばれる運用を行うことがある。負荷遮断を行うと、ガスタービンの回転数が上昇する。このとき、回転数の過度な上昇を防ぐため、燃焼器に供給する燃料を急速に低下させ、回転数を所定の閾値以下に抑制する制御が行われる場合がある。ガスタービンには、役割の異なる複数の燃料供給系統を有するものがある。複数の燃料供給系統を有するガスタービンでは、負荷遮断時に燃料供給量を急速に低下させるときにも、燃焼器の失火を防ぐために、種火となる火炎を供給するパイロット系統に対する燃料供給量を増加させる制御を行うことがある。
　関連する技術として、特許文献１には、パイロット系統の燃料供給量を調節する弁の上流側に燃料貯蔵部を設け、この燃料貯蔵部に気体の燃料を予め貯蔵しておき、ガスタービンの始動時や負荷遮断時に燃料貯蔵部から燃料を供給して、パイロット系統に供給される燃料を増加させる制御方法が記載されている。
特表２０１３－５４５０２２号公報
　近年、コスト削減の要請等により、燃焼器に供給する燃料の供給圧が低い圧力に制限されることがある。このような設備で負荷遮断が生じると、パイロット系統に対する燃料供給量を増加させようとしても、元々の燃料の供給圧力が十分ではない為に、火炎を保つのに十分な燃料が供給されない可能性がある。
　本発明は、上述の課題を解決することのできる燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラムを提供する。
　本発明の一態様によれば、燃料供給システムは、ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された前記燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給システムにおいて、前記バイパス流路を介して前記第１ノズルに供給される燃料の密度が、前記燃料供給流路を介して前記第１ノズルに供給される燃料の密度よりも高い。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給システムにおいて、前記バイパス流路の圧力損失が、前記燃料供給流路の圧力損失よりも少ない。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給システムにおいて、前記バイパス流路と前記燃料供給流路とを接続するドレンの排出流路がさらに設けられる。
　本発明の一態様によれば、前記バイパス燃料流量調節弁が、前記バイパス流路における前記排出流路の接続位置と前記第１ノズルが接続されたマニホールドの間に設けられる。
　本発明の一態様によれば、前記バイパス燃料流量調節弁が、前記排出流路の接続位置よりも前記マニホールドに近い位置に設けられる。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給システムにおいて、前記バイパス燃料流量調節弁と前記第１ノズルが接続されたマニホールドとの間の配管距離を第１距離、前記燃料供給流路に設けられ前記第１ノズルへ供給される燃料の流量を調節する第１燃料流量調節弁と前記マニホールドとの間の配管距離を第２距離とすると、前記バイパス燃料流量調節弁が、前記第１距離が前記第２距離以下となる位置に設けられる。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給システムは、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を調節する制御装置、をさらに備える。
　本発明の一態様によれば、前記燃料供給流路には、前記第１ノズルへ供給される燃料流量を調節する第１燃料流量調節弁が設けられ、前記制御装置は、前記ガスタービンの負荷低下の時に前記第１燃料流量調節弁および前記バイパス燃料流量調節弁を、前記負荷低下の前よりも大きな開度で開く。
　本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記負荷低下の時に、前記第１燃料流量調節弁を所定の時間だけ全開とし、前記負荷低下の前は閉状態の前記バイパス燃料流量調節弁を所定の開度に開く制御を行う。
　本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記負荷低下の後の前記バイパス燃料流量調節弁の開度を、前記負荷低下の後の経過時間に応じて定められた燃料流量の変化指標に基づいて制御する。
　本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記負荷低下の時の前記第１ノズルの燃空比および前記第２ノズルの燃空比と、失火が生じる前記第１ノズルの燃空比および前記第２ノズルの燃空比の関係を示す情報とに基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を調整する係数を学習する。
　本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記ガスタービンが吸入する空気の状態を示す環境条件に基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を補正する。
　本発明の一態様によれば、前記制御装置は、前記燃料の性質を示す燃料条件に基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を補正する。
　本発明の一態様によれば、燃料供給システムは、ガスタービンの通常の負荷運転時に燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備え、前記通常の負荷運転時は、前記バイパス燃料流量調節弁が閉とされ、前記通常の負荷運転時より負荷を低下させる時に前記バイパス燃料流量調節弁が開とされる。
　本発明の一態様によれば、ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、上記の何れかに記載の燃料供給システムと、を備える。
　本発明の一態様によれば、発電プラントは、上記のガスタービンと、蒸気タービンと、発電機と、を備える。
　本発明の一態様によれば、制御方法は、ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える燃料供給システムにおいて、前記ガスタービンの負荷低下の時に、前記バイパス燃料流量調節弁を閉から開へ制御する。
　本発明の一態様によれば、プログラムは、ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える燃料供給システムの制御装置のコンピュータを、前記ガスタービンの負荷低下の時に、前記バイパス燃料流量調節弁を閉から開へ制御する手段、として機能させる。
　上記した燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラムによれば、ガスタービンの負荷を急速に低下させるにあたって燃料供給量を低下させる場面でも、必要な燃料供給量を確保し、失火を防ぐことができる。
本発明に係る第一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの系統図である。 負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第１の図である。 負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第２の図である。 負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第３の図である。 本発明に係る第一実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明に係る第一実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。 本発明に係る第一実施形態における制御の一例を示すフローチャートである。 本発明に係る第一実施形態における燃料調節弁の開度制御の一例を示す第１の図である。 本発明に係る第一実施形態における燃料調節弁の開度制御の一例を示す第２の図である。 本発明に係る第一実施形態における制御の効果を説明する図である。 本発明に係る第二実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明に係る第二実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。 本発明に係る第三実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。 本発明に係る第三実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。 本発明に係る第三実施形態における弁開度調整係数の学習処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の各実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
＜第一実施形態＞
　以下、本発明の第一実施形態による負荷遮断時の制御方法について図１～図１０を参照して説明する。
　図１は、本発明に係る第一実施形態におけるコンバインドサイクル発電プラントの系統図である。
　本実施形態のガスタービンコンバインドサイクル発電プラント１（以下、発電プラント１と記載する）は、図１に示すように、ガスタービン１０と、蒸気タービン２０と、ガスタービン１０および蒸気タービン２０のロータ１６に接続して設けられた発電機４０と、発電プラント１を制御する制御装置１００と、を備えている。
　ガスタービン１０は、空気入口系統１８から流入する空気量を調整するＩＧＶ（inlet guide vane）１５と、空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機１１と、圧縮空気が流入する車室１２と、圧縮空気に燃料ガスを混合して燃焼させ高温の燃焼ガスを生成する燃焼器１３と、燃焼ガスによりロータ１６を回転駆動するタービン１４と、燃料タンクＰ３および複数の燃料系統Ｆ１～Ｆ５と、燃料系統Ｆ１～Ｆ５に燃料を供給する燃料ラインＬ１と、燃料系統Ｆ１に燃料を供給する燃料ラインＬ０等を備える。燃料ラインＬ１には、遮断弁Ｖ６、フィルターＦＬ１、ドレン受入口Ｐ１、遮断弁出口Ｐ２、燃料加熱装置（ＦＧＨ：Fuel Gas Heater）２３、圧力供給系統１７が供給する燃料供給圧を制御する圧力調節弁Ｖ７及び圧力調節弁Ｖ８、安全弁Ｖ９及び安全弁Ｖ１０が設けられている。
　複数の燃料系統Ｆ１～Ｆ５はそれぞれ、予混パイロット系統Ｆ１、拡散パイロット系統Ｆ２、メインＡ系統Ｆ３、メインＢ系統Ｆ４、トップハット系統Ｆ５であってよい。予混パイロット系統Ｆ１には、燃料タンクＰ３からの燃料供給量を調整する燃料流量調節弁Ｖ１、予混パイロット用マニホールドＰＰ、予混パイロット用マニホールドＰＰに接続された燃料ノズルＮ１が含まれる。拡散パイロット系統Ｆ２には、燃料タンクＰ３からの燃料供給量を調整する燃料流量調節弁Ｖ２、拡散パイロット用マニホールドＤＰ、拡散パイロット用マニホールドＤＰに接続された燃料ノズルＮ２が含まれる。メインＡ系統Ｆ３には、燃料タンクＰ３からの燃料供給量を調整する燃料流量調節弁Ｖ３、メインＡ用マニホールドＭＡ、メインＡ用マニホールドＭＡに接続された燃料ノズルＮ３が含まれる。メインＢ系統Ｆ４には、燃料タンクＰ３からの燃料供給量を調整する燃料流量調節弁Ｖ４、メインＢ用マニホールドＭＢ、メインＢ用マニホールドＭＢに接続された燃料ノズルＮ４が含まれる。トップハット系統Ｆ５には、燃料タンクＰ３からの燃料供給量を調整する燃料流量調節弁Ｖ５、トップハット用マニホールドＴＨＡ、トップハット用マニホールドＴＨＡに接続された燃料ノズルＮ５が含まれている。
　予混パイロット系統Ｆ１は、予混合燃焼を行って燃焼器１３の低ＮＯｘ化を向上する。拡散パイロット系統Ｆ２は、拡散燃焼を行って火炎の安定化を図る。メインＡ系統Ｆ３、メインＢ系統Ｆ４は、ガスタービン１０の負荷の大きさに応じた予混ガスを供給する主力の燃料系統である。トップハット系統Ｆ５は、燃焼効率の向上や火炎の安定化を図るため、燃焼器１３の上流（車室１２側）から燃料ガスを噴射する。制御装置１００は、ガスタービン１０の負荷や運転状態に応じて、これら複数の燃料系統Ｆ１～Ｆ５から供給する燃料供給量を制御する。
　燃料ラインＬ０には、フィルターＦＬ０、ドレン排出口Ｐ０、予混パイロット用マニホールドＰＰへ供給する燃料供給量を調節する燃料流量調節弁Ｖ０が設けられている。燃料ラインＬ０は、本実施形態のガスタービン１０に係る特徴的な構成であるが、燃料加熱装置２３や各バルブ等をバイパスする為、燃料ラインＬ１と比較すると、燃料ラインＬ０を通過する燃料には圧力損失が少ない。燃料ラインＬ０を通過する燃料は、燃料加熱装置２３によって加熱されることが無いため、燃料ラインＬ１を介して供給される燃料に比べ低温で密度が高い。つまり、予混パイロット用マニホールドＰＰへは、燃料ラインＬ０を通過し燃料流量調節弁Ｖ０で流量が調節される燃料と、燃料ラインＬ１を通過し燃料流量調節弁Ｖ１で流量が調節される燃料の２つの系統からの燃料が供給されるが、燃料ラインＬ０側から供給される燃料は、燃料ラインＬ１側から供給される燃料に比べ低温、高密度、高圧である。燃料ラインＬ０側から供給される燃料が相対的に高密度、高圧であることにより、燃料ラインＬ０側からは、燃料ラインＬ１側に比べより多くの燃料を供給することができる。
　ドレン排出口Ｐ０とドレン受入口Ｐ１を接続するラインＬ３は、燃料ラインＬ０に燃料が溜まるのを防ぐためにドレンを燃料ラインＬ１へ排出するためのものである。ラインＬ３を通過して燃料ラインＬ１へ供給される燃料の流量は微量に制限されている。
　燃料流量調節弁Ｖ０は、ドレン排出口Ｐ０と予混パイロット用マニホールドＰＰとの間に位置に設けられ、できるだけ予混パイロット用マニホールドＰＰに近い位置に設けられることが好ましく、燃料流量調節弁Ｖ０は、例えば、ドレン排出口Ｐ０よりも予混パイロット用マニホールドＰＰに近い位置に設けられてもよい。燃料流量調節弁Ｖ０と予混パイロット用マニホールドＰＰとの間の配管距離を第１距離、燃料流量調節弁Ｖ１と予混パイロット用マニホールドＰＰとの間の配管距離を第２距離、とすると、燃料流量調節弁Ｖ０は、第１距離と第２距離が同程度となる位置、あるいは、第１距離が前記第２距離より短くなる位置に設けられていてもよい。燃料流量調節弁Ｖ０が予混パイロット用マニホールドＰＰに近い位置に設けられることが好ましい理由は、燃料流量調節弁Ｖ０を開としてから速やかに燃料を供給するためである。
　タービン１４の排気口は蒸気タービン２０の排熱回収ボイラー２１と接続されている。
　蒸気タービン２０は、タービン１４から排出される排熱を利用して排熱回収ボイラー２１で蒸気を生成し、この蒸気でタービン２２を回転駆動させる。
　排熱回収ボイラー２１と上述の燃料加熱装置２３とは加熱水供給ラインＬ２を介して接続されている。燃料加熱装置２３は、燃焼器１３における熱効率の向上のため、１００度以下の燃料の温度を数１００度に上昇させる。燃料加熱装置２３へは、排熱回収ボイラー２１から加熱水が加熱水供給ラインＬ２を通過して供給される。燃料加熱装置２３では、この加熱水と、燃料ラインＬ１を流れる燃料とが熱交換を行う。このとき、加熱水から燃料へと熱が移動し、燃料の温度が上昇する。燃料加熱装置２３の下流側（燃料が流れる方向の下流側）には、図示しない温度センサが設けられ、制御装置１００は、温度センサが計測する燃料の温度が、所望の温度となるように制御する。温度センサは、ドレン受入口Ｐ１の下流側に設けられ、ラインＬ３から流入する燃料を含んで温度制御される。
　具体的には、燃料加熱装置２３の内部には、加熱水と燃料が熱交換を行うための熱交換器（図示せず）と、この熱交換器をバイパスする燃料のバイパス流路が設けられている。制御装置１００は、燃料の流路を、バイパス流路と熱交換器側との間で切り替えることにより、燃料の温度が所定の範囲内となるよう制御する。本実施形態に特有の燃料ラインＬ０は、燃料加熱装置２３が備える熱交換器のバイパス流路とは異なり、燃料ラインＬ１全体（燃料加熱装置２３および各種バルブ類）をバイパスし、マニホールドＰＰへ接続される流路である。燃料ラインＬ０を流れる燃料は、燃料加熱装置２３による温度制御の影響下には無く、加熱され高温となることがない。従って、燃料ラインＬ０を流れる燃料の密度は、燃料ラインＬ１を流れる燃料ガスの密度よりも大きい。
　次に図１を参照しつつ、図２～図４を用いて一般的な負荷遮断時における燃料供給制御の一例を説明する。一般的なガスタービンは、燃料ラインＬ０を備えていない。
　図２は、負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第１の図である。
　図２は、負荷遮断後の時間の経過に伴う、全燃料流量指令値（ＣＳＯ：control signal output）の推移の一例を示したグラフである。図示するように時刻Ｔ０に負荷遮断が発生すると、制御装置１００は、ガスタービン１０の回転数の上昇を抑えるためにＣＳＯの値を瞬時に低下させる。その後は、制御装置１００は、回転数が所定の目標値（例えば、定格運転時と同程度の回転数）となるようにＣＳＯを調整する。
　図３は、負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第２の図である。
　図３に図２で示したＣＳＯの内訳の一例を示す。グラフＭＡは、メインＡ系統Ｆ３に供給される燃料の割合を示す。グラフＭＢは、メインＢ系統Ｆ４に供給される燃料の割合を示す。グラフＰＰは、予混パイロット系統Ｆ１に供給される燃料の割合を示す。グラフＴＨＡは、トップハット系統Ｆ５に供給される燃料の割合を示す。拡散パイロット系統Ｆ２は、起動時等に用いられ運転中は燃料が供給されない。図示するように制御装置１００は、時刻Ｔ０に負荷遮断が生じると、メインＢ系統Ｆ４の燃料流量調節弁Ｖ４と、トップハット系統Ｆ５の燃料流量調節弁Ｖ５とを全閉とする。メインＡ系統Ｆ３の燃料流量調節弁Ｖ３の開度を絞り（グラフＭＡ）、予混パイロット系統Ｆ１の燃料流量調節弁Ｖ１を全開とする（グラフＰＰ）。これにより燃焼器１３への燃料供給量を低下させて回転数を抑制しつつ、予混パイロット系統Ｆ１の燃料を増加させ、燃焼器１３の種火を維持する。
　ここで、メインＡ系統Ｆ３の燃空比と予混パイロット系統Ｆ１の燃空比と失火の関係について説明する。
　図４は、負荷遮断時の一般的な燃料供給の制御方法を説明する第３の図である。
　図４のグラフＣ１およびグラフＣ２は、負荷遮断後に予混パイロット系統Ｆ１の燃料ノズルＮ１が噴出した燃料ガスの燃空比（予混パイロット燃空比）と、メインＡ系統Ｆ３の燃料ノズルＮ３が噴出した燃料ガスの燃空比（メインＡ燃空比）との関係を示している。
　グラフＣｒｉは、予混パイロット系統Ｆ１における火炎が失火するかどうかの閾値となる値（燃空比クライテリア）を示している。予混パイロット燃空比が少なくともある１点で燃空比クライテリア以上となると燃料ノズルＮ１での失火を防ぐことができる。
　上記のとおり、負荷遮断が生じると、メインＢ系統Ｆ４および拡散パイロット系統Ｆ２およびトップハット系統Ｆ５から供給する燃料を０とし、メインＡ系統Ｆ３から供給する燃料を減らし、予混パイロット系統Ｆ１から供給する燃料を増加させることで、ガスタービン１０の出力を抑えつつ、燃焼器１３の保炎を図る制御が行われる。
　グラフＣ１は、負荷遮断後に予混パイロット燃空比が上昇し、燃空比クライテリアに達する様子を示している。負荷遮断後に燃料供給が継続される２つの系統間でグラフＣ１が示すような燃空比が実現できれば、失火を防ぐことができる。一方、予混パイロット系統Ｆ１の燃料ノズルＮ１から供給する燃料が不足し、負荷遮断後の２つの燃料系統間の燃空比の関係がグラフＣ２のような関係となると、グラフＣ２の予混パイロット燃空比の値が、燃空比クライテリア（グラフＣｒｉ）以下となるため、燃料ノズルＮ１において失火が生じる可能性が高くなる。失火が生じると負荷遮断後の運転が実現できない。運転中の失火の有無は、例えば、火炎検知器や排ガス温度、ブレードパス温度などから判定することができるが、事前の検討においては、図４で例示する燃空比クライテリアを達成するような予混パイロット燃空比とメインＡ燃空比との関係から、燃料流量調節弁Ｖ１および燃料流量調節弁Ｖ３の弁開度が算出される。制御装置１００は、このようにして算出された弁開度に基づいて燃料流量調節弁Ｖ１および燃料流量調節弁Ｖ３を制御する。
　ところが、例えば、圧力供給系統１７の燃料供給圧が十分ではない設備などの場合、上記のような方法で算出された弁開度に従って負荷遮断後の燃料流量調節弁Ｖ１および燃料流量調節弁Ｖ３の開度を制御したとしても、燃料ノズルＮ１から供給する燃料が不足し、予混パイロット燃空比が燃空比クライテリアに到達しない可能性がある。
　これに対し、本実施形態では、負荷遮断後に十分な量の燃料を予混パイロット系統Ｆ１に供給するための燃料ラインＬ０を、燃料ラインＬ１とは独立して設ける構成とする。制御装置１００は、通常の負荷運転時（例えば、負荷が４０％～１００％）には燃料流量調節弁Ｖ０を閉とし、燃料ラインＬ０を介しての燃料供給を行わない。一方、負荷遮断が発生すると、燃料ラインＬ１の燃料流量調節弁Ｖ１を全開する制御に加え、燃料ラインＬ０の燃料流量調節弁Ｖ０を開く。
　すると、燃料ラインＬ１に比べ圧力損失が少ない燃料ラインＬ０を介して、高密度な燃料が相対的に高い供給圧を保ったまま予混パイロット系統Ｆ１に供給される。これにより、圧力供給系統１７の燃料供給圧力が低い設備であっても、予混パイロット系統Ｆ１へ供給すべき燃料供給量を確保することができ、失火を回避することができる。
　制御装置１００は、予混パイロット燃空比とメインＡ燃空比との関係が、図４のグラフＣ１のような関係となるような燃料流量を実現すべく、負荷遮断後も燃料流量調節弁Ｖ０の開度を調整する。
　図４では、予混パイロット燃空比に関する指標とメインＡ燃空比に関する指標との関係を表すグラフとして例示したが、図４のグラフは、予混パイロット系統Ｆ１の火炎温度の計算値とメインＡ系統Ｆ３の火炎温度の計算値との関係として同様に表すことができる。
　次に制御装置１００による負荷遮断時の制御について説明する。
　図５は、本発明に係る第一実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。
　図示するように制御装置１００は、負荷遮断検知部１０１と、燃料制御部１０２と、予混バイパス弁制御部１０３と、タイマ１０４と、記憶部１０５とを備える。
　負荷遮断検知部１０１は、負荷遮断を検知する。例えば、負荷遮断検知部１０１は、ガスタービン１０の運転中に負荷を切り離す負荷遮断信号を取得する。
　燃料制御部１０２は、燃料ラインＬ１を介して燃料ノズルＮ１～Ｎ５から噴射する燃料の供給量を制御する。例えば、燃料制御部１０２は、負荷遮断検知部１０１が負荷遮断を検知すると、ガスタービン１０の回転数が所定の閾値以下となるように、燃料ノズルＮ１～Ｎ５から噴射する燃料の供給量が所定の供給量以下となるよう制御する。例えば、燃料制御部１０２は、負荷遮断が生じると、燃料流量調節弁Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５を全閉とし、燃料流量調節弁Ｖ３の開度を通常の負荷運転時よりも絞り、燃料流量調節弁Ｖ１を所定の時間、全開とする制御を行う。
　予混バイパス弁制御部１０３は、燃料ラインＬ０の燃料流量調節弁Ｖ０を制御する。具体的には、予混バイパス弁制御部１０３は、通常の負荷運転時には燃料流量調節弁Ｖ０を全閉とする。予混バイパス弁制御部１０３は、負荷遮断検知部１０１が負荷遮断を検知すると、燃料流量調節弁Ｖ０を閉状態から開状態に制御し、燃焼器１３における燃料ノズルＮ１からの予混燃料ガスの燃空比が、失火が発生を回避できる所定の燃空比（燃空比クライテリア）以上となるように燃料流量調節弁Ｖ０の開度を調節する。
　タイマ１０４は、時間を計測する。
　記憶部１０５は、負荷遮断後の燃料流量調節弁Ｖ０～Ｖ５の開度の算出に必要な関数など、種々の情報を記憶する。
　制御装置１００は、ガスタービン１０および蒸気タービン２０の制御に関するさまざまな機能を備えているが、本実施形態に関係のない機能についての説明は省略する。
　図６は、本発明に係る第一実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。
　タイマ１０４は、負荷遮断後の経過時間を計測し、燃料制御部１０２、予混バイパス弁制御部１０３に出力する。燃料制御部１０２は、負荷遮断後の目標負荷等に基づいてＣＳＯを算出する。
　燃料制御部１０２は、例えば、負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量調節弁Ｖ１の弁開度を定めた関数Ｆｘ１０２を有しており、タイマ１０４から取得した負荷遮断後の経過時間と関数Ｆｘ１０２とに基づいて、燃料流量調節弁Ｖ１の開度を算出する。燃料制御部１０２は、算出した燃料流量調節弁Ｖ１の開度に対応する弁開度指令値を出力する。関数Ｆｘ１０２は、例えば、負荷遮断後０～１秒の間の所定の値（例えば、０．５秒）は、燃料流量調節弁Ｖ１を全開とし、その後、全閉とすることを示す開度を出力する。負荷遮断後、所定の間だけ燃料流量調節弁Ｖ１を全開とするのは、燃焼器１３の保炎のためには予混パイロット系統Ｆ１の燃料ノズルＮ１に十分な燃料を供給する必要があるところ、燃料流量調節弁Ｖ０を開いて必要な燃料流量が実現するまでの遅れを補償するためである。燃料制御部１０２は、負荷遮断時に燃料ノズルＮ１から供給される燃料供給量が確保できるよう燃料流量調節弁Ｖ１を全開とする。
　予混バイパス弁制御部１０３は、例えば、負荷遮断後の経過時間に応じた燃料供給量の必要量の変動を示す変化指標を算出する関数Ｆｘ１０３を有しており、タイマ１０４から取得した負荷遮断後の経過時間と関数Ｆｘ１０３とに基づいて、経過時間に応じた燃料流量の変化指標αを算出する。予混バイパス弁制御部１０３は、燃料制御部１０２が計算した負荷遮断後に必要な全燃料流量を示すＣＳＯに予混パイロット比率を乗じた燃料流量指令値βを算出する。
　ここで、予混パイロット比率とは、負荷遮断後に全燃料流量のうちどれぐらいの割合を、予混パイロット系統Ｆ１に割り当てるかを示す値である。同様に、負荷遮断後に全燃料流量のうちどれぐらいの割合を、メインＡ系統Ｆ３に割り当てるかを示すメイン比率が定められている。これらの値は、図４の燃空比クライテリアに基づいて定められている。
　予混バイパス弁制御部１０３は、燃料流量の経時的な変化を示す変化指標αと燃料流量指令値βとを乗じて、負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量調節弁Ｖ０を通じて供給される燃料供給量に対応する燃料流量指令値γを算出する。予混バイパス弁制御部１０３は、算出した燃料流量指令値γに対応する弁開度指令値を出力する。
　燃料制御部１０２は、負荷遮断後の経過時間と関数Ｆｘ１０３とＣＳＯとメイン比率とに基づいて、負荷遮断後のメインＡ系統Ｆ３からの燃料供給量を算出する。
　このようにして算出された予混パイロット系統Ｆ１からの燃料供給量およびメインＡ系統Ｆ３からの燃料供給量を実現したときの、予混パイロット燃空比とメインＡ燃空比は図４の燃空比クライテリアを満足するように設計されている。
　図７は、本発明に係る第一実施形態における制御の一例を示すフローチャートである。
　図７のフローチャートを用いて本実施形態における負荷遮断時の予混パイロット系統Ｆ１に対する燃料供給制御の流れについて説明する。
　まず、通常の負荷運転時には、燃料制御部１０２は、燃料流量調節弁Ｖ０、燃料流量調節弁Ｖ２（拡散パイロット）を閉とし、燃料流量調節弁Ｖ１（予混パイロット），Ｖ３（メインＡ），Ｖ４（メインＢ），Ｖ５（トップハット）については、ＣＳＯと各燃料系統への燃料の配分比に基づいて所望の開度に制御している（例えば、図３のＴ０より前の時刻）。ここで、発電プラント１に負荷遮断が生じたとする。すると、負荷遮断検知部１０１が負荷遮断信号を取得し、負荷遮断を検知する（ステップＳ１１）。負荷遮断検知部１０１は、燃料制御部１０２および予混バイパス弁制御部１０３に負荷遮断の発生を通知し、負荷遮断時の燃料供給制御を行うよう指示を行う。すると、燃料制御部１０２は、燃料流量調節弁Ｖ１の負荷遮断後の初期開度を算出する。予混バイパス弁制御部１０３は、燃料流量調節弁Ｖ０の負荷遮断後の初期開度を算出する（ステップＳ１２）。例えば、燃料制御部１０２は、燃料流量調節弁Ｖ１の開度を１００％と算出する。予混バイパス弁制御部１０３は、燃料流量調節弁Ｖ０の開度を、図６で説明したようにＣＳＯと、予混パイロット系統Ｆ１への配分比と、関数Ｆｘ１０２と経過時間とに基づいて算出する。
　次に、燃料制御部１０２は、ステップＳ１２で算出した弁開度指令値（初期開度）を燃料流量調節弁Ｖ１に出力する。予混バイパス弁制御部１０３は、算出した弁開度指令値（初期開度）を燃料流量調節弁Ｖ０に出力する（ステップＳ１３）。これにより、燃料流量調節弁Ｖ０を通じて所望の流量の相対的に高密度な燃料が供給されるようになる。燃料流量調節弁Ｖ０が全閉から所定の開度に開き、燃料が供給されるまでに遅れが生じるが、燃料流量調節弁Ｖ１を全開とすることで、その間の予混パイロット系統Ｆ１への燃料供給を補う。これらの制御により、予混パイロット系統Ｆ１の失火を防ぐことができる。
　予混パイロット系統Ｆ１以外の燃料系統について、燃料制御部１０２は、料流量調節弁Ｖ３を、ＣＳＯにメインＡ系統Ｆ３への配分比を乗じた値に基づく開度で開き、料流量調節弁Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５の開度を０％に制御する。
　その後、燃料制御部１０２は、タイマ１０４が計測する時間に基づいて負荷遮断から所定の時間（例えば、０．５秒）が経過するのを待って（ステップＳ１４）、燃料流量調節弁Ｖ１を全閉とする（ステップＳ１５）。
　一方、予混バイパス弁制御部１０３は、タイマ１０４が計測する負荷遮断後の経過時間に応じて、予混パイロット系統Ｆ１から噴射される燃料の燃空比が、失火が発生を回避できる燃空比クライテリア以上となるように燃料流量調節弁Ｖ０の開度を制御する（ステップＳ１６）。燃料流量調節弁Ｖ０の開度の算出方法は、図６で説明したとおりである。予混バイパス弁制御部１０３は、負荷遮断後、例えば所定の時間が経過するまで、ステップＳ１６の制御を継続する。
　同様に燃料制御部１０２は、メインＡ系統Ｆ３から噴射される燃料の燃空比と予混パイロット系統Ｆ１から噴射される燃料の燃空比との関係が、失火の発生を回避できる関係となるように燃料流量調節弁Ｖ３の開度を調節する。燃料制御部１０２は、負荷遮断後、例えば所定の時間が経過するまで、燃料流量調節弁Ｖ３の開度制御を継続する。
　図８は、本発明に係る第一実施形態における燃料調節弁の開度制御の一例を示す第１の図である。図８に上記のステップＳ１２～Ｓ１３、ステップＳ１６の処理による燃料流量調節弁Ｖ０の開度の推移を示す。時刻Ｔ０に負荷遮断が発生すると、燃料供給量の急速な低下による失火を防ぐため、燃料流量調節弁Ｖ０の開度が図６で説明したように制御される。燃料流量調節弁Ｖ０からは密度の高い燃料が、圧力損失が少ない状態で供給される為、燃料流量調節弁Ｖ１を介して加熱後の燃料を供給するよりも多くの燃料を供給することができる。負荷遮断後、なるべく早いタイミングで燃料ノズルＮ１に燃料が供給される必要があるため、図１を用いて説明したように燃料流量調節弁Ｖ０は、予混パイロット用マニホールドＰＰに近い位置に設けられることが望ましい。
　図９は、本発明に係る第一実施形態における燃料調節弁の開度制御の一例を示す第２の図である。図９に上記のステップＳ１２～Ｓ１５の処理による燃料流量調節弁Ｖ１の開度の推移を示す。上記のとおり、燃料流量調節弁Ｖ０を介した燃料供給が安定するまでの間、燃料流量調節弁Ｖ１は全開とされ、予混パイロット系統Ｆ１から供給される燃料流量を補う。
　図１０は、本発明に係る第一実施形態における制御の効果を説明する図である。
　図１０に本実施形態の制御の適用前後における予混パイロット系統Ｆ１から供給される燃料流量の変化を示す。
　図１０のグラフの縦軸は燃料流量、横軸は時間を示す。グラフＰＰ１は、本実施形態の燃料ラインＬ０を介した予混パイロット系統Ｆ１への燃料供給を追加した場合の燃料流量を示す。グラフＰＰ２は、燃料ラインＬ０を介した予混パイロット系統Ｆ１への燃料供給を行なわない従来の制御による燃料流量を示す。図１０が示すように、時刻Ｔ０に負荷遮断が発生した後、本実施形態に係るグラフＰＰ１が示す燃料流量が、従来の制御によるグラフＰＰ２が示す燃料流量を上回ることが分かる。
　本実施形態の燃料ラインＬ０によれば、（１）燃料加熱前の低い温度の燃料を、（２）圧力損失を少なくして予混パイロット系統Ｆ１へ供給することができる。つまり、燃料ラインＬ０により、（１）密度の高い燃料を（２）高い供給圧のまま投入することができる。そのため、燃料ラインＬ０を介すると、燃料ラインＬ１以上に燃料を供給することができる。従って、本実施形態の制御方法によれば、負荷遮断直後に燃料ラインＬ０からの予混パイロット系統Ｆ１への燃料供給を追加することで、負荷遮断後の燃料流量の減少を防止し、必要な燃料を確保することができる。また、種火となる予混パイロット系統Ｆ１の火炎を安定させ、失火を防ぐことができる。これにより、例えば、圧力供給系統１７の燃料供給圧力が低い場合でも、負荷遮断時の失火を抑制し、負荷遮断後の運転を成功させることができる。
＜第二実施形態＞
　以下、本発明の第二実施形態による負荷遮断時の制御方法について図１１～図１２を参照して説明する。
　図１１は、本発明に係る第二実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。
　本発明の第二実施形態に係る構成のうち、第一実施形態に係る発電プラント１の構成と同じものには同じ符号を付し、それぞれの説明を省略する。第二実施形態に係る制御装置１００Ａは、第一実施形態の構成に加えて補正係数算出部１０６を備えている。制御装置１００Ａは、予混バイパス弁制御部１０３に代えて予混バイパス弁制御部１０３Ａを備える。
　補正係数算出部１０６は、予混バイパス弁制御部１０３Ａが算出する燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度を大気温度、大気圧力、相対湿度などのガスタービンが吸入する空気の状態を示す環境条件に応じて補正するための補正係数を算出する。補正係数算出部１０６は、燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度を燃料カロリ、燃料密度などの燃料の性質を示す燃料条件に応じて補正する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、第一実施形態の方法で算出する燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度に補正係数を乗じて、補正後の弁開度を算出する。補正係数算出部１０６は、環境条件や燃料条件に応じた補正係数を定めたテーブル（例えば、後述するＦｘ１０６１～Ｆｘ１０６４）を有している。
　図１２は、本発明に係る第一実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。
　まず、環境条件のうち特に影響が大きい大気温度に関する補正係数の算出について説明を行う。大気温度によって圧縮機１１に流入する空気の質量流量は変化する。例えば大気温度が上昇すると空気の密度が低下し、圧縮機１１に流入する空気の質量流量が減少する。空気の質量流量が減少すると同じ体積の空気が流入したとしても、燃焼器１３に供給される空気の量は低下し、燃空比、火炎温度に影響が生じる。一方、大気温度が低下すると、空気の密度が高くなり、圧縮機１１が吸い込む空気の質量流量が増加する。空気の質量流量が増加すると燃空比（Ｆｕｅｌ／Ａｉｒ）が低下し、火炎温度が下がる。そこで、本実施形態では、これを補償すべく大気温度に応じて燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度を補正し、適切な燃空比が実現できるようにする。
　補正係数算出部１０６は、例えば、圧縮機１１の入口側に設けられた温度センサ（図示せず）から空気入口系統１８付近の大気温度を取得する。補正係数算出部１０６は、補正係数テーブルＦｘ１０６１から、取得した大気温度に対応する弁開度の補正係数Ｋ１を算出する。補正係数テーブルＦｘ１０６１の横軸は大気温度、縦軸は弁開度の補正係数である。大気温度が高ければ圧縮機１１へ流入する空気の密度が低下するため、それに応じて燃料流量も低下させる必要がある。従って、図示するように補正係数テーブルＦｘ１０６１には、大気温度が高い程、補正係数Ｋ１の値が小さい値となるよう設定されている。補正係数算出部１０６は、大気温度に対応する補正係数Ｋ１を予混バイパス弁制御部１０３Ａへ出力する。
　予混バイパス弁制御部１０３Ａは、負荷遮断後の経過時間をタイマ１０４から取得して、関数Ｆｘ１０３を用いて負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量の経時的な変化指標αを算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、変化指標αに補正係数Ｋ１を乗じて変化指標α１を算出する。
　同様にして補正係数算出部１０６は、大気圧力、燃料密度、燃料カロリに応じた補正係数を算出してもよい。例えば、大気圧力の場合、補正係数テーブルＦｘ１０６２に示すように補正係数（縦軸）は、大気圧力（横軸）と正の相関を有するように設定される。補正係数算出部１０６は、補正係数テーブルＦｘ１０６２から、大気圧力に対応する弁開度の補正係数Ｋ２を算出する。補正係数算出部１０６は、補正係数Ｋ２を予混バイパス弁制御部１０３Ａへ出力する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、変化指標α１に補正係数Ｋ２を乗じて変化指標α２を算出する。
　燃料カロリについては、補正係数テーブルＦｘ１０６３に示すように、補正係数（縦軸）は、燃料カロリ（横軸）と負の相関を有するように設定される。補正係数算出部１０６は、補正係数テーブルＦｘ１０６３から、燃料カロリに対応する弁開度の補正係数Ｋ３を算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、変化指標α２に補正係数Ｋ３を乗じて変化指標α３を算出する。
　燃料密度については、補正係数テーブルＦｘ１０６４に示すように、補正係数（縦軸）は、燃料密度（横軸）と負の相関を有するように設定される。補正係数算出部１０６は、補正係数テーブルＦｘ１０６４から、燃料密度に対応する弁開度の補正係数Ｋ４を算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、変化指標α３に補正係数Ｋ４を乗じて変化指標α４を算出する。
　予混バイパス弁制御部１０３Ａは、変化指標α４と燃料流量指令値βとを乗じて、負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量指令値γ´を算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ａは、算出した燃料流量指令値γ´に対応する燃料流量調節弁Ｖ０に対する弁開度指令値を出力する。
　図１２では上記の４つのパラメータに基づいて燃料流量調節弁Ｖ０に対する補正係数を算出する場合を例に説明を行ったがこれに限定されない。例えば、補正係数算出部１０６は、さらに大気湿度に応じた補正係数を算出してもよい。上記の全てのパラメータについて補正係数を算出する実施形態に限定されず、補正係数算出部１０６は、大気温度、大気圧力、大気湿度、燃料密度、燃料カロリ等のうち一つ又は複数の任意のパラメータについての補正係数を算出し、予混バイパス弁制御部１０３Ａは、それらの補正係数を変化指標αに乗じて燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度指令値を算出するように構成されていてもよい。燃料制御部１０２は、補正係数算出部１０６が算出した補正係数を乗じて、メインＡ系統Ｆ３の燃料流量調節弁Ｖ３の弁開度を算出してもよい。
　次に第二実施形態における負荷遮断時の予混パイロット系統Ｆ１に対する燃料供給制御の流れについて、図７を参照しつつ説明を行う。本実施形態では、ステップＳ１２、ステップＳ１６の処理で、図１２を用いて説明した大気温度等に応じた燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度指令値の補正を行う。全体の処理の流れや他のステップにおける処理については第一実施形態と同様である。
　本実施形態によれば、大気温度、大気圧力、燃料カロリ等に応じた燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度を算出することができる。これにより、負荷遮断時の様々な環境条件や燃料条件に適切に対応し、より確実に失火を防ぐことができる。
＜第三実施形態＞
　以下、本発明の第三実施形態によるガスタービン燃焼制御装置を図１３～図１５を参照して説明する。第三実施形態は、第一実施形態～第二実施形態の何れとも組み合わせることが可能であるが、第一実施形態と組み合わせた場合を例に説明を行う。
　図１３は、本発明に係る第三実施形態における制御装置の一例を示すブロック図である。本発明の第三実施形態に係る構成のうち、第一実施形態、第二実施形態に係る発電プラント１の構成と同じものには同じ符号を付し、それぞれの説明を省略する。第三実施形態に係る制御装置１００Ｂは、第一実施形態の構成に加えて学習部１０７を備えている。制御装置１００Ｂは、予混バイパス弁制御部１０３に代えて予混バイパス弁制御部１０３Ｂを備える。
　学習部１０７は、予混バイパス弁制御部１０３Ｂが算出する燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度をガスタービン１０の実際の動作に合わせて調整する機能を有している。例えば、学習部１０７は、負荷遮断が生じる度に実際の予混パイロット燃空比およびメインＡ燃空比の関係と、図４で例示した燃空比クライテリアとの偏差に基づいて、調整係数ｋ（ｔ）を学習する（学習機能１０７ｂ）。学習部１０７は、次に負荷遮断が発生したときに学習した調整係数ｋ（ｔ）を予混バイパス弁制御部１０３Ｂに出力する（調整機能１０７ａ）。
　予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、第一実施形態の方法で算出する弁開度に調整係数ｋ（ｔ）を乗じて、調整後の弁開度を算出する。
　図１４は、本発明に係る第三実施形態における予混パイロット系統へ供給する燃料の制御方法を説明する図である。
（学習機能）
　学習部１０７の学習機能１０７ｂについて説明する。学習部１０７は、負荷遮断が生じる度に、予混パイロット燃空比と、メインＡの燃空比を算出する。例えば、学習部１０７は、燃料ノズルＮ１の上流側の圧力センサと下流側の圧力センサの計測値から燃料ノズルＮ１への燃料流量を算出する。例えば、学習部１０７は、ＩＧＶ１５の開度、大気温度、大気圧等に基づいて、燃料ノズルＮ１への空気流量を算出する。学習部１０７は、燃料ノズルＮ１への燃料流量を燃料ノズルＮ１への空気流量で除算して燃料ノズルＮ１に対応する燃空比（予混パイロット燃空比）を算出する。
　同様にして、学習部１０７は、例えば、燃料ノズルＮ３の上流側と下流側の圧力センサの計測値から燃料ノズルＮ３への燃料流量を算出し、ＩＧＶ１５の開度等に基づいて、燃料ノズルＮ３への空気流量を算出する。学習部１０７は、燃料ノズルＮ３への燃料流量を燃料ノズルＮ３への空気流量で除算して燃料ノズルＮ３に対応する燃空比（メインＡ燃空比）を算出する。学習部１０７は、実際のメインＡ燃空比と予混パイロット燃空比との関係を記憶部１０５に記録する（図１４のグラフＣ３）。
　そして、学習部１０７は、予め用意してある燃空比クライテリアＣｒｉとグラフＣ３を比較し、予混パイロット燃空比が燃空比クライテリアＣｒｉに到達しない場合、その偏差を算出する。学習部１０７は、負荷遮断後の経過時間ごとに偏差ΔＣを算出し、経過時間と対応付けて偏差ΔＣを記憶部１０５に記録する。
　学習部１０７は、例えば、以下の式（１）によって各時刻における調整係数を学習する。
　ｋ（ｔ）ｎｅｗ　＝　ｋ（ｔ）ｎｏｗ　＋　Ｋ　×　
　（実際の予混パイロット燃空比（ｔ）－目標予混パイロット燃空比（ｔ））
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（１）
　ここで、ｔは負荷遮断からの経過時間、ｋ（ｔ）ｎｅｗは学習後の経過時間ｔにおける新たな調整係数、ｋ（ｔ）ｎｏｗは経過時間ｔにおける学習前の最新の調整係数、Ｋは学習の効き目を定める所定の定数、実際の予混パイロット燃空比（ｔ）は時間ｔにおける上記の手順で算出した予混パイロット燃空比、目標予混パイロット燃空比（ｔ）は、実際の予混パイロット燃空比（ｔ）と実際のメインＡ燃空比（ｔ）に対応する燃空比クライテリアＣｒｉの予混パイロット燃空比の値（実際のメインＡ燃空比（ｔ）と同じＸ軸方向の値を持つ位置でのグラフＣｒｉのＹ軸の値）である。
　このようにして、調整係数ｋ（ｔ）を学習することにより、燃空比クライテリアに到達する予混パイロット燃空比を保つための調整係数を得ることができる。負荷遮断が生じると、学習部１０７は、ｋ（ｔ）の値を更新する。
（調整機能）
　学習部１０７の調整機能１０７ａについて説明する。学習部１０７は、次に負荷遮断が生じると、記憶部１０５を参照し、タイマ１０４が計測した経過時間に基づいて、学習の結果得られた最新の調整係数ｋ（ｔ）を読み出して取得する。学習部１０７は取得した調整係数ｋ（ｔ）を予混バイパス弁制御部１０３Ｂに出力する。
　予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、負荷遮断後の経過時間を取得して、関数Ｆｘ１０３を用いて負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量の変化指標αを算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、変化指標αに経過時間ごとの調整係数ｋ（ｔ）を乗じて変化指標α´´を算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、変化指標α´´と燃料流量指令値βとを乗じて、負荷遮断後の経過時間に応じた燃料流量指令値γ´´を算出する。予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、算出した燃料流量指令値γ´´に対応する燃料流量調節弁Ｖ０に対する弁開度指令値を出力する。
　予混バイパス弁制御部１０３Ｂは、さらに第二実施形態の補正係数算出部１０６が算出した大気温度、大気圧力、大気湿度、燃料密度、燃料カロリ等に応じた補正係数を乗じて、燃料流量調節弁Ｖ０に対する弁開度指令値を環境条件や燃料条件にあわせて補正することができる。
　次に第三実施形態における負荷遮断時の予混パイロット系統Ｆ１に対する燃料供給制御の流れについて、図７を参照しつつ説明を行う。本実施形態では、ステップＳ１２、ステップＳ１６の処理で、図１４を用いて説明した調整係数による燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度指令値の補正を行う。全体の処理の流れや他のステップにおける処理については第一実施形態と同様である。次に学習機能１０７ｂの処理の流れについて説明する。
　図１５は、本発明に係る第三実施形態における弁開度調整係数の学習処理の一例を示すフローチャートである。
　まず、発電プラント１に負荷遮断が生じたとする。すると、負荷遮断検知部１０１が負荷遮断を検知する（ステップＳ２１）。すると、予混バイパス弁制御部１０３Ｂが図６で説明した料流量調節弁Ｖ０の制御を開始する。すると、学習部１０７が、予混パイロット燃空比、メインＡ燃空比を所定の時間ごとに算出し、記憶部１０５に記録する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の処理は、ステップＳ１２、ステップＳ１６の処理と並行して行われる。これ以降の処理は、ステップＳ１２、ステップＳ１６の処理と並行して、あるいは、負荷遮断時の運転後に行われる。
　次に学習部１０７は、記憶部１０５に記録された燃空比クライテリアが示す予混パイロット比の目標値と、ステップＳ２２で記録した負荷遮断後の経過時間ごとの予混パイロット比との偏差ΔＣを算出する（ステップＳ２３）。次に学習部１０７は、上記の式（１）によって、調整係数ｋ（ｔ）を更新する（ステップＳ２４）。
　式（１）について、実際の予混パイロット燃空比と目標予混パイロット燃空比の偏差ΔＣは、実際の予混パイロット火炎温度の計算値と目標予混パイロット火炎温度の計算値との偏差でもよい。あるいは、実際の予混パイロット燃空比および実際の車室１２の温度に基づく値（例えば、予混パイロット燃空比と車室１２の温度を入力値とする関数の出力値）とその目標値との偏差でもよい。
　本実施形態によれば、負荷遮断を実施するたびに、より最適な燃料流量調節弁Ｖ０の弁開度を実現するための調整係数を学習することができ、失火の可能性を低減することができる。例えば、発電プラント１の経年変化や、運転環境および負荷条件などのプラントの特性を反映した調整係数を学習することにより、失火を回避しつつ、負荷遮断後の運転をより適切に制御することができる。
　上記の第一実施形態～第三実施形態では、燃料ラインＬ０および燃料ラインＬ１を通じた予混パイロット系統Ｆ１への燃料の供給を負荷遮断時に行う場合を挙げたが、各実施形態の適用先は負荷遮断に限定されない。例えば、急速に負荷を低下させる運用で、燃料の供給量を低下させる制御と組合せて用いることができる。急速に負荷を低下させるとは、例えば、ガスタービン１０の負荷低下速度が１００％毎分より高速の場合である。
　図１６は、本発明の各実施形態における制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
　コンピュータ９００は、ＣＰＵ９０１、主記憶装置９０２、補助記憶装置９０３、入出力インタフェース９０４、通信インタフェース９０５を備える例えばＰＣ（Personal Computer）やサーバ端末装置である。上述の制御装置１００、１００Ａ、１００Ｂは、コンピュータ９００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式で補助記憶装置９０３に記憶されている。ＣＰＵ９０１は、プログラムを補助記憶装置９０３から読み出して主記憶装置９０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、記憶部１０５に対応する記憶領域を主記憶装置９０２に確保する。ＣＰＵ９０１は、プログラムに従って、処理中のデータを記憶する記憶領域を補助記憶装置９０３に確保する。
　少なくとも１つの実施形態において、補助記憶装置９０３は、一時的でない有形の媒体の一例である。一時的でない有形の媒体の他の例としては、入出力インタフェース９０４を介して接続される磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等が挙げられる。このプログラムが通信回線によってコンピュータ９００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ９００が当該プログラムを主記憶装置９０２に展開し、上記処理を実行しても良い。当該プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、当該プログラムは、前述した機能を補助記憶装置９０３に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
　上記の負荷遮断検知部１０１と、燃料制御部１０２と、予混バイパス弁制御部１０３，１０３Ａ,１０３Ｂと、タイマ１０４と、記憶部１０５と、補正係数算出部１０６と、学習部１０７の全て又は一部は、マイコン、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。
　その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
　第１ノズルは燃料ノズルＮ１の一例、第２ノズルは燃料ノズルＮ３の一例、燃料ラインＬ１は燃料供給流路の一例、燃料ラインＬ０はバイパス流路の一例、燃料流量調節弁Ｖ０はバイパス燃料流量調節弁の一例、燃料流量調節弁Ｖ１は第１燃料流量調節弁の一例、燃空比クライテリアは失火が生じる前記第１ノズルの燃空比および前記第２ノズルの燃空比の関係を示す情報の一例である。ラインＬ３は、ドレンの排出流路の一例である。燃料供給システムは、制御装置１００、燃料ラインＬ０、燃料ラインＬ１、燃料系統Ｆ１～Ｆ５を含んで構成される。
　上記した燃料供給システム、ガスタービン、発電プラント、制御方法及びプログラムによれば、ガスタービンの負荷を急速に低下させるにあたって燃料供給量を低下させる場面でも、必要な燃料供給量を確保し、失火を防ぐことができる。
１　ガスタービンコンバインドサイクル発電プラント、１００、１００Ａ、１００Ｂ　制御装置、１０１　負荷遮断検知部、１０２　燃料制御部、１０３、１０３Ａ、１０３Ｂ　予混バイパス弁制御部、１０４　タイマ、１０５　記憶部、１０６　補正係数算出部、１０７　学習部、１０　ガスタービン、１１　圧縮機、１２　車室、１３　燃焼器、１４　タービン、１５　ＩＧＶ、１６　ロータ、１７　圧力供給系統、１８　空気入口系統、２０　蒸気タービン、２１　排熱回収ボイラー、２２　タービン、２３　燃料加熱装置、４０　発電機、Ｐ３　燃料タンク、Ｌ０，Ｌ１　燃料ライン、Ｌ３　ライン、Ｖ６　遮断弁、Ｐ０　ドレン排出口、Ｐ１　ドレン受入口、Ｐ２　遮断弁出口、Ｖ７　圧力調節弁、Ｖ８　圧力調節弁、Ｖ９　安全弁、Ｖ１０　安全弁、ＦＬ０，ＦＬ１　フィルター、Ｆ１　予混パイロット系統、Ｆ２　拡散パイロット系統、Ｆ３　メインＡ系統、Ｆ４　メインＢ系統、Ｆ５　トップハット系統、ＰＰ　予混パイロット用マニホールド、ＤＰ　拡散パイロット用マニホールド、ＭＡ　メインＡ用マニホールド、ＭＢ　メインＢ用マニホールド、ＴＨＡ　トップハット用マニホールド、Ｖ０，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５　燃料流量調節弁、Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５　燃料ノズル、９００　コンピュータ、９０１　ＣＰＵ、９０２　主記憶装置、９０３　補助記憶装置、９０４　入出力インタフェース、９０５　通信インタフェース

Claims (19)

  1. 　ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された前記燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、
    　前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、
    　を備える燃料供給システム。
  2. 　前記バイパス流路を介して前記第１ノズルに供給される燃料の密度が、前記燃料供給流路を介して前記第１ノズルに供給される燃料の密度よりも高い、
    　請求項１に記載の燃料供給システム。
  3. 　前記バイパス流路の圧力損失が、前記燃料供給流路の圧力損失よりも少ない、
    　請求項１または請求項２に記載の燃料供給システム。
  4. 　前記バイパス流路と前記燃料供給流路とを接続するドレンの排出流路がさらに設けられる、
    　請求項１から請求項３の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  5. 　前記バイパス燃料流量調節弁が、前記バイパス流路における前記排出流路の接続位置と前記第１ノズルが接続されたマニホールドの間に設けられる、
    　請求項４に記載の燃料供給システム。
  6. 　前記バイパス燃料流量調節弁が、前記排出流路の接続位置よりも前記マニホールドに近い位置に設けられる、
    　請求項５に記載の燃料供給システム。
  7. 　前記バイパス燃料流量調節弁と前記第１ノズルが接続されたマニホールドとの間の配管距離を第１距離、前記燃料供給流路に設けられ前記第１ノズルへ供給される燃料の流量を調節する第１燃料流量調節弁と前記マニホールドとの間の配管距離を第２距離とすると、
    　前記バイパス燃料流量調節弁が、前記第１距離が前記第２距離以下となる位置に設けられる、
    　請求項１から請求項６の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  8. 　前記バイパス燃料流量調節弁の開度を調節する制御装置、をさらに備える請求項１から請求項７の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  9. 　前記燃料供給流路には、前記第１ノズルへ供給される燃料流量を調節する第１燃料流量調節弁が設けられ、
    　前記制御装置は、前記ガスタービンの負荷低下の時に前記第１燃料流量調節弁および前記バイパス燃料流量調節弁を、前記負荷低下の前よりも大きな開度で開く、
    　請求項８に記載の燃料供給システム。
  10. 　前記制御装置は、前記負荷低下の時に前記第１燃料流量調節弁を所定の時間だけ全開とし、前記負荷低下の前は閉状態の前記バイパス燃料流量調節弁を前記負荷低下の時に所定の開度に開く制御を行う、
    　請求項９に記載の燃料供給システム。
  11. 　前記制御装置は、前記負荷低下の後の前記バイパス燃料流量調節弁の開度を、前記負荷低下の後の経過時間に応じて定められた燃料流量の変化指標に基づいて制御する、
    　請求項１０に記載の燃料供給システム。
  12. 　前記制御装置は、前記負荷低下の時の前記第１ノズルの燃空比および前記第２ノズルの燃空比と、失火が生じる前記第１ノズルの燃空比および前記第２ノズルの燃空比の関係を示す情報とに基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を調整する係数を学習する、
    　請求項９から請求項１１の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  13. 　前記制御装置は、前記ガスタービンが吸入する空気の状態を示す環境条件に基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を補正する、
    　請求項８から請求項１２の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  14. 　前記制御装置は、前記燃料の性質を示す燃料条件に基づいて、前記バイパス燃料流量調節弁の開度を補正する、
    　請求項８から請求項１３の何れか１項に記載の燃料供給システム。
  15. 　ガスタービンの通常の負荷運転時に燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、
    　前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、
    　前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、
    　を備え、
    　前記通常の負荷運転時は、前記バイパス燃料流量調節弁が閉とされ、前記通常の負荷運転時より負荷を低下させる時に前記バイパス燃料流量調節弁が開とされる、燃料供給システム。
  16. 　圧縮機と、
    　燃焼器と、
    　タービンと、
    　請求項１から請求項１５の何れか１項に記載の燃料供給システムと、
    　を備えたガスタービン。
  17. 　請求項１６に記載のガスタービンと、
    　蒸気タービンと、
    　発電機と、
    　を備えた発電プラント。
  18. 　ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える燃料供給システムにおいて、
    　前記ガスタービンの負荷低下の時に、前記バイパス燃料流量調節弁を閉から開へ制御する、制御方法。
  19. 　ガスタービンの燃料を加熱する燃料加熱装置を備え、前記燃料加熱装置によって加熱された燃料を第１ノズル及び第２ノズルに供給する燃料供給流路と、前記燃料供給流路を介さずに前記第１ノズルに前記燃料を供給するバイパス流路と、前記バイパス流路を流れる前記燃料の流量を調節するバイパス燃料流量調節弁と、を備える燃料供給システムの制御装置のコンピュータを、
    　前記ガスタービンの負荷低下の時に、前記バイパス燃料流量調節弁を閉から開へ制御する手段、として機能させるためのプログラム。
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