CN111684145B - 冷却空气调整阀的阀开度决定装置、盘腔目标温度决定装置、及盘腔温度控制装置 - Google Patents
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Abstract
阀开度决定装置决定冷却空气调整阀的阀开度,该冷却空气调整阀用于对盘腔的冷却空气的供给进行控制,该阀开度决定装置具备:对象运转状态取得部,其取得燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及阀开度计算部,其基于对象运转状态,来计算使盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的冷却空气调整阀的阀开度,阀开度计算部基于预测模型,而将使对象运转状态下的盘腔温度的预测值成为目标温度以下的冷却空气调整阀的阀开度的输入值作为冷却空气调整阀的阀开度,该预测模型基于将过去取得的运转状态、盘腔温度、以及冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出。
Description
技术领域
本公开涉及用于对将燃气轮机的盘腔(Disk Cavity)冷却的冷却空气的供给进行调整的冷却空气调整阀的控制。
背景技术
通常,燃气轮机由压缩机、燃烧器以及涡轮构成。压缩机将从空气取入口取入的空气(吸气)压缩,并生成高温、高压的压缩空气。燃烧器通过对该压缩空气供给燃料并使其燃烧,从而生成高温、高压的燃烧气体。涡轮被该燃烧气体驱动,从而驱动连结在同轴上的发电机。具体而言,在涡轮机室内构成涡轮转子的多个动叶片、以及设置于涡轮机室的多个静叶片沿着燃烧气体的流动方向交替地排列而构成级,由燃烧器生成的燃烧气体一边通过多个静叶片以及动叶片的各级一边流动,由此驱动涡轮转子旋转。并且,伴随着涡轮转子的旋转,与涡轮转子连结的发电机被驱动,由此进行发电。
然而,在燃气轮机中,由压缩机生成的压缩空气的一部分被抽取而作为对涡轮的静叶片、动叶片、涡轮盘进行冷却的冷却空气来使用。该冷却空气也朝向盘腔(空间)被导入,该盘腔位于密封构件的前方,该密封构件在上述的流动方向上相邻的涡轮盘之间分别设置,且用于防止来自供燃烧气体的主流流动的气体流路的燃烧气体的流入。并且,以阀(冷却空气调整阀)的开度来对导入盘腔的冷却空气进行调整,由此将盘腔的温度维持在限制温度以下。
具体而言,基于盘腔的温度的测量值而控制阀,由此调整冷却空气的供给量(参照专利文献1~2),或者基于吸入压缩部的空气的温度、发电机的输出而控制阀,由此调整冷却空气的温度(参照专利文献3),从而将盘腔的温度维持在限制温度以下。需要说明的是,涡轮盘是用于植入在涡轮转子的一部分等固定的动叶片的圆板状的构件。另外,上述的限制温度设为不产生各部位的损伤等那样的温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2015-145644号公报
专利文献2:日本特开平5-171958号公报
专利文献3:日本特开2013-57278号公报
发明内容
发明要解决的课题
上述的盘腔的冷却除了由冷却空气相比燃烧气体的温度为低温所带来的冷却效果之外,主要通过利用冷却空气的压力防止由燃烧器产生的燃烧气体(高温气体)流入盘腔的情况来进行。换句话说,冷却空气作为密封空气来使用,并在一边防止高温气体的流入一边向气体流路排出之后,混入高温气体的主流。因而,通过尽可能地减少朝向盘腔导入的冷却空气,能够减少密封的结果是混入用于使涡轮工作的高温气体的冷却空气,因此能够抑制高温气体的温度的由冷却空气引起的降低,可期待燃气轮机的性能的改善。
但是,由于使用从压缩机抽取的空气,因此冷却空气的压力根据燃气轮机的运转状态而非线形地变化。因此,在涡轮中,若隔着密封构件而彼此位于相反侧的气体流路侧的高温气体与冷却通路侧的冷却空气的压力平衡破坏而高温气体的压力变得比冷却空气的压力高,则高温气体朝向盘腔逆流。并且,在高温气体流入到盘腔的情况下,结果导致盘腔的温度的急剧上升。另外,上述那样的压力平衡也受到由通过冷却空气来密封的密封构件的间隙的变化等经年变化引起的影响。因而,为了更可靠地避免由高温气体的逆流引起的盘腔的温度的急剧上升等,而考虑对盘腔过度地导入冷却空气,但与该冷却空气的过度的量相应地高温气体低温化,因此降低燃气轮机的性能。
鉴于上述的情况,本发明的至少一实施方式的目的在于,提供能够适当冷却盘腔并且实现燃气轮机的性能的提升的冷却空气调整阀的阀开度决定装置。
用于解决课题的方案
(1)本发明的至少一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定装置决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置具备:
对象运转状态取得部,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
阀开度计算部,其基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,
所述阀开度计算部基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
根据上述(1)的结构,对燃气轮机的任意的运转状态下的盘腔温度以及冷却空气调整阀的实际开度的关系进行积累,并基于该积累的过去数据而预先制作对在任意的运转状态以及冷却空气调整阀的阀开度的情况下的盘腔温度的预测值进行计算的预测模型。并且,基于决定冷却空气调整阀的新的阀开度(以下,称为决定开度)时的运转状态(对象运转状态),来决定使从预测模型得到的盘腔温度的预测值成为目标温度那样的冷却空气调整阀的阀开度。
由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态相应的冷却空气调整阀的决定开度。因此,能够将冷却空气适当地导入盘腔,能够适当冷却盘腔并且实现燃气轮机的性能的提升。
(2)在几个实施方式中,在上述(1)的结构的基础上,
所述阀开度计算部具有:
开度映射保持部,其保持开度映射,所述开度映射基于所述预测模型而制作出,并针对每个所述运转状态定义了能够使所述盘腔温度的预测值为所述目标温度以下的所述阀开度;以及
计算部,其基于所述对象运转状态及所述开度映射来得到所述阀开度。
根据上述(2)的结构,使用预测模型而分别预先计算与设想的多个运转状态以及目标温度相应的冷却空气调整阀的阀开度,由此预先制作根据对象运转状态求出冷却空气调整阀的决定开度的开度映射。并且,使用该开度映射来决定与对象运转状态以及目标温度相应的冷却空气调整阀的决定开度。由此,能够根据开度映射直接求出与对象运转状态以及目标温度相应的冷却空气调整阀的决定开度,能够自得到对象运转状态时起在更短时间内决定冷却空气调整阀的阀开度。换句话说,在取得了对象运转状态时,即使不以冷却空气调整阀的阀开度为变量而向例如一方向等探索通过使用预测模型而根据对象运转状态以及冷却空气调整阀的阀开度求出的盘腔温度是否为目标温度以下,也能够根据最佳的开度映射而直接求出。
(3)在几个实施方式中,在上述(2)的结构的基础上,
所述开度映射保持部具有:
第一开度映射保持部,其对在基准时制作出的所述开度映射即第一开度映射进行保持;以及
开度修正映射保持部,其对第二开度映射与所述第一开度映射之间的差量即开度修正映射进行保持,所述第二开度映射是在所述基准时之后制作出的所述开度映射,
所述阀开度计算部的所述计算部基于所述第一开度映射以及所述开度修正映射来计算所述阀开度。
根据上述(3)的结构,使用与第二开度映射同等的第一开度映射以及开度修正映射来决定冷却空气调整阀的决定开度。由此,在由开度修正映射定义了的值(修正量)比设想大的情况下,例如若进行预测模型的再学习,则能够实现预测模型的预测精度的维持,并且对第一开度映射(基准时)的初始化也变得容易,能够实现基于预测而进行的燃气轮机的控制的可靠性的维持。另外,在第一开度映射的一部分产生了与第二开度映射的差量的情况下,能够仅适当制作产生了该差量的部分的开度修正映射并用于控制,这样的话,能够适当实现决定开度的计算精度的提升。
(4)在几个实施方式中,在上述(1)~(3)的结构的基础上,
所述预测模型通过对所述多个过去数据进行学习而制作。
根据上述(4)的结构,通过对成为教师数据的多个过去数据进行机器学习、深度学习等,能够实现盘腔温度的预测精度的提升。
(5)在几个实施方式中,在上述(1)~(4)的结构的基础上,
所述预测模型是基于概率分布来求出所述盘腔温度的预测值的概率分布模型,且使基于所述概率分布而得到的所述预测值成为所述盘腔温度的所述目标温度以上的概率不超过规定的概率。
根据上述(5)的结构,能够适当地求出盘腔温度的预测值。
(6)在几个实施方式中,在上述(1)~(5)的结构的基础上,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置还具备:
过去数据生成部,其生成所述多个过去数据;以及
过去数据存储部,其存储由所述过去数据生成部生成的所述多个过去数据,
所述过去数据存储部具有:
重点管理履历存储部,其存储重点管理数据,所述重点管理数据是成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据,且具有超过了所述盘腔温度的限制温度的所述盘腔温度的数据;以及
通常管理履历存储部,其存储除了所述重点管理数据之外的所述运转履历数据即通常管理数据。
根据上述(6)的结构,通过分别分开存储重点管理数据以及通常管理数据,从而能够以分别不同的方针进行管理等、进行与数据的种类相应的灵活的管理。因而,可以通过进行过去数据的生成等而能够有效地进行预测模型的精度的提升。
(7)在几个实施方式中,在上述(6)的结构的基础上,
所述过去数据生成部具有:
运转履历数据取得部,其取得所述运转履历数据;
重点管理履历处理部,其将所述重点管理数据存储于所述重点管理履历存储部;
通常管理履历处理部,其将所述通常管理数据存储于所述通常管理履历存储部;
管理区域确定部,其基于以下至少一方:在至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方中包含的所述盘腔温度;以及在所述运转状态中包含的数据,来确定应保存所述重点管理数据的所述重点管理履历存储部中的管理区域、或者应保存所述通常管理数据的所述通常管理履历存储部中的管理区域;以及
数据数量管理部,其以使针对每个所述管理区域的至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方的数量从最新的数据起成为规定数量以下的方式进行管理。
根据上述(7)的结构,例如,重点管理数据无条件地存储,另一方面,通常管理数据保存于与其内容相应的管理区域,并且在各管理区域中从最新的数据起保存规定数量以下的运转履历数据。因而,通过重视重点管理数据,从而实现盘腔温度超过限制温度的状况的可靠的防止,并且通过基于最新的运转履历数据来制作预测模型,能够制作考虑了燃气轮机的经年变化的预测模型。另外,通过针对每个管理区域限制运转履历数据的数量,能够防止由过老的数据引起的影响并实现预测模型的预测精度的提升。需要说明的是,也可以对重点管理数据进行针对通常管理数据的与上述同样的管理。
(8)在几个实施方式中,在上述(7)的结构的基础上,
所述重点管理履历处理部以及所述通常管理履历处理部中的至少一方构成为:使由所述管理区域确定部确定了所述管理区域的作为所述重点管理数据或者所述通常管理数据的所述运转履历数据在满足规定的数据追加条件的情况下存储于所述过去数据存储部,
所述数据追加条件包括保存有第一运转履历数据的所述管理区域与第二运转履历数据的所述管理区域不同的情况,所述第二运转履历数据由所述运转履历数据取得部取得,且从取得所述第一运转履历数据起第n个取得或者从取得所述第一运转履历数据起经过规定时间为止而取得,其中,n为整数。
根据上述(8)的结构,关于重点管理数据以及通常管理数据中的至少一方,通过存储满足规定的数据追加条件的通常管理数据,从而例如进行在同一管理区域不连续地保存数据等取舍选择。由此,能够实现同一管理区域所保存的运转履历数据的多样化,能够实现基于预测模型的预测精度的提升。
(9)在几个实施方式中,在上述(7)~(8)的结构的基础上,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置还具备反馈控制部,所述反馈控制部基于所述盘腔温度的测量值与所述目标温度之间的偏差来进行反馈控制,所述反馈控制决定用于调整所述阀开度的调整开度,
所述过去数据生成部还具有稳定过滤器,所述稳定过滤器仅使在所述目标温度稳定、且所述反馈控制稳定了时取得的所述运转履历数据通过,
所述运转履历数据取得部取得通过了所述稳定过滤器的所述运转履历数据。
根据上述(9)的结构,能够取得有效的运转履历数据来作为在预测模型的制作中使用的数据,能够实现基于预测模型的预测精度的提升。
(10)在几个实施方式中,在上述(1)~(9)的结构的基础上,
所述运转状态包括入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个。
根据上述(10)的结构,能够基于入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个来适当地决定冷却空气调整阀的阀开度。
(11)本发明的至少一实施方式的盘腔目标温度决定装置决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔目标温度决定装置具备:
对象运转状态取得部,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
目标温度计算部,其基于所述对象运转状态来计算所述目标温度,
所述目标温度计算部基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
根据上述(11)的结构,对燃气轮机的任意的运转状态下的盘腔温度进行积累,并基于该积累的数据而预先制作对在任意的运转状态以及任意的盘腔温度下燃气轮机成为不能控制的概率(不能控制概率)进行计算的分类模型。并且,将决定目标温度时的运转状态(对象运转状态)以及任意的盘腔温度作为输入,将使根据分类模型得到的不能控制概率成为规定的概率以下那样的盘腔温度决定为目标温度。在此,不能控制是指在盘腔温度的目标温度下进行控制时盘腔温度超过限制温度的情况、或者以使盘腔温度成为目标温度的方式对冷却空气调整阀的阀开度进行了控制时成为未稳定在目标温度的状态(控制振荡)的情况等,基于其概率来判断能否控制,并决定上述的目标温度。由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态相应的目标温度。因此,例如若反馈地控制冷却空气调整阀的阀开度以使得盘腔温度成为根据运转状态而调整了的目标温度,则能够实现不能进行燃气轮机的控制那样的状况的产生的更可靠的防止。
(12)在几个实施方式中,在上述(11)的结构的基础上,
所述目标温度计算部具有:
目标温度映射保持部,其保持目标温度映射,所述目标温度映射基于所述分类模型而制作出,并针对每个所述运转状态定义了能够使所述不能控制概率成为所述规定的概率以下的所述目标温度;以及
计算部,其基于所述对象运转状态及所述目标温度映射来得到所述目标温度。
根据上述(12)的结构,与上述(2)同样地,能够根据目标温度映射直接求出与对象运转状态相应的目标温度,能够在自得到对象运转状态时起在更短时间内决定目标温度。
(13)在几个实施方式中,在上述(12)的结构的基础上,
所述目标温度映射保持部具有:
第一目标温度映射保持部,其对在基准时制作出的所述目标温度映射即第一目标温度映射进行保持;以及
目标温度修正映射保持部,其对第二目标温度映射与所述第一目标温度映射之间的差量即目标温度修正映射进行保持,所述第二目标温度映射是在所述基准时之后制作出的所述目标温度映射,
所述目标温度计算部的所述计算部基于所述第一目标温度映射以及所述目标温度修正映射来计算所述目标温度。
根据上述(13)的结构,与上述(3)同样地,在由目标温度修正映射定义了的值(修正量)比设想大的情况下,例如若进行分类模型的再学习,则能够实现目标温度映射的预测精度的维持,并且对第一目标温度映射(基准时)的初始化也变得容易,能够实现基于预测而进行的燃气轮机的控制的可靠性的维持。
(14)在几个实施方式中,在上述(11)~(13)的结构的基础上,
所述分类模型通过对所述多个过去数据进行学习而制作。
根据上述(14)的结构,通过对成为教师数据的多个过去数据进行机器学习、深度学习等,能够实现使燃气轮机成为不能控制的不能控制概率成为规定值以下的盘腔温度的预测精度的提升。
(15)在几个实施方式中,在上述(11)~(14)的结构的基础上,
所述盘腔目标温度决定装置还具备:
过去数据生成部,其生成所述多个过去数据;以及
过去数据存储部,其存储由所述过去数据生成部生成的所述多个过去数据,
所述过去数据存储部具有:
重点管理履历存储部,其存储重点管理数据,所述重点管理数据是成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据,且具有超过了所述盘腔温度的限制温度的所述盘腔温度的数据;以及
通常管理履历存储部,其存储除了所述重点管理数据之外的所述运转履历数据即通常管理数据。
根据上述(15)的结构,起到与上述(6)同样的效果。
(16)在几个实施方式中,在上述(15)的结构的基础上,
所述过去数据生成部具有:
运转履历数据取得部,其取得成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据;
重点管理履历处理部,其将所述重点管理数据存储于所述重点管理履历存储部;
通常管理履历处理部,其将所述通常管理数据存储于所述通常管理履历存储部;
管理区域确定部,其基于以下至少一方:在至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方中包含的所述盘腔温度;以及在所述运转状态中包含的数据,来确定应保存所述重点管理数据的所述重点管理履历存储部中的管理区域、或者应保存所述通常管理数据的所述通常管理履历存储部中的管理区域;以及
数据数量管理部,其以使针对每个所述管理区域的至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方的数量从最新的数据起成为规定数量以下的方式进行管理。
根据上述(16)的结构,与上述(7)同样地,例如通过重视重点管理数据,从而实现盘腔温度超过限制温度的状况的可靠的防止,并且通过基于最新的运转履历数据来制作分类模型,能够制作考虑了燃气轮机的经年变化的分类模型。另外,通过针对每个管理区域限制运转履历数据的数量,能够防止由过老的数据引起的影响并实现分类模型的预测精度的提升。
(17)在几个实施方式中,在上述(16)的结构的基础上,
所述重点管理履历处理部以及所述通常管理履历处理部中的至少一方构成为:使由所述管理区域确定部确定了所述管理区域的作为所述重点管理数据或者所述通常管理数据的所述运转履历数据在满足规定的数据追加条件的情况下存储于所述过去数据存储部,
所述数据追加条件包括保存有第一运转履历的所述管理区域与第二运转履历数据的所述管理区域不同的情况,所述第二运转履历数据由所述运转履历数据取得部取得,且从取得所述第一运转履历数据起第n个取得或者从取得所述第一运转履历数据起经过规定时间为止而取得,其中,n为整数。
根据上述(17)的结构,关于重点管理数据以及通常管理数据中的至少一方,通过存储满足规定的数据追加条件的通常管理数据,从而例如进行在同一管理区域不连续地保存数据等取舍选择。由此,能够实现同一管理区域所保存的运转履历数据的多样化,能够实现分类模型的预测精度的提升。
(18)在几个实施方式中,在上述(11)~(17)的结构的基础上,
所述运转状态包括入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个。
根据上述(18)的结构,能够基于入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个来适当地决定盘腔温度的目标温度。
(19)本发明的至少一实施方式的盘腔温度控制装置通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔温度控制装置具备:
目标温度决定部,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定部,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算部,其基于由所述阀开度决定部决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度。
根据上述(19)的结构,基于对象运转状态来决定目标温度,并且基于对象运转状态来控制冷却空气调整阀的阀开度以使得盘腔温度成为所决定的目标温度以下。由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态相应的目标温度,并且决定与该运转状态相应的冷却空气调整阀的决定开度。因此,能够将冷却空气适当地导入盘腔,能够实现盘腔温度超过限制温度那样的状况的产生的更可靠的防止并且适当地冷却盘腔。由此,能够实现燃气轮机的性能的提升。
(20)在几个实施方式中,在上述(19)的结构的基础上,
所述目标温度比所述盘腔温度的限制温度小,
所述阀开度决定部将所述冷却空气调整阀的阀开度控制为由上述(1)~(10)中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置决定的阀开度。
根据上述(20)的结构,起到与上述(1)~(10)同样的效果。
另外,通过将目标温度设定得比盘腔温度的限制温度小,从而在基于盘腔温度的预测值来决定冷却空气调整阀的决定开度的情况下,能够实现盘腔温度超过其限制温度的可能性的减小,能够确保燃气轮机的可靠性。
(21)在几个实施方式中,在上述(19)~(20)的结构的基础上,
所述目标温度决定部将由上述(11)~(18)中任一项所述的盘腔目标温度决定装置决定的温度决定为所述目标温度。
根据上述(21)的结构,起到与上述(11)~(18)同样的效果。
(22)本发明的至少一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定方法决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定方法包括以下步骤:
对象运转状态取得步骤,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
阀开度计算步骤,其基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,
在所述阀开度计算步骤中,基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
根据上述(22)的结构,起到与上述(1)同样的效果。
(23)在几个实施方式中,在上述(22)的结构的基础上,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定方法还包括反馈控制步骤,所述反馈控制步骤基于所述盘腔温度的测量值与所述目标温度之间的偏差,来决定用于调整所述阀开度的调整开度。
根据上述(23)的结构,对盘腔温度的测量值进行反馈,而决定用于精细地对冷却空气调整阀的阀开度进行控制的调整开度,由此能够实现盘腔温度的测量值与目标温度更可靠的一致。
(24)本发明的至少一实施方式的盘腔目标温度决定方法决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔目标温度决定方法包括以下步骤:
对象运转状态取得步骤,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
目标温度计算步骤,其基于所述对象运转状态来计算所述目标温度,
在所述目标温度计算步骤中,基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
上述(24)的结构,起到与上述(11)同样的效果。
(25)本发明的至少一实施方式的盘腔温度控制方法通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔温度控制方法包括以下步骤:
目标温度决定步骤,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定步骤,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算步骤,其基于通过所述阀开度决定步骤而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度。
根据上述(25)的结构,起到与上述(19)同样的效果。
(26)本发明的至少一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定程序决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定程序使计算机实现以下功能:
对象运转状态取得功能,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
阀开度计算功能,其基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,并且
所述阀开度计算功能基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
根据上述(26)的结构,起到与上述(1)同样的效果。
(27)本发明的至少一实施方式的盘腔目标温度决定程序决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔目标温度决定程序使计算机实现以下功能:
对象运转状态取得功能,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
目标温度计算功能,其基于所述对象运转状态,来计算所述目标温度,并且
所述目标温度计算功能基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
根据上述(27)的结构,起到与上述(11)同样的效果。
(28)本发明的至少一实施方式的盘腔温度控制程序通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,其中,
所述盘腔温度控制程序使计算机实现以下功能:
目标温度决定功能,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定功能,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算功能,其基于通过所述阀开度决定功能而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度。
根据上述(28)的结构,起到与上述(19)同样的效果。
发明效果
根据本发明的至少一实施方式,提供能够适当冷却盘腔并且实现燃气轮机的性能的提升的冷却空气调整阀的阀开度决定装置。
附图说明
图1是概要性地示出具备本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置的燃气轮机的图。
图2是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置的功能的框图,并具备被输入对象运转状态的目标温度决定部以及阀开度决定部。
图3是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置的功能的框图,并具备被输入对象运转状态的阀开度决定部。
图4是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置的功能的框图,并具备被输入对象运转状态的目标温度决定部。
图5A是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定装置的功能的框图。
图5B是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定装置的功能的框图,并具备开度映射保持部,该开度映射保持部具有第一开度映射保持部以及开度修正映射保持部。
图5C是示出本发明的一实施方式的(a)目标温度映射以及(b)开度映射Fd的图。
图6是用于说明本发明的一实施方式的预测模型的学习过程的图。
图7A是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度决定装置的功能的框图。
图7B是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度决定装置的功能的框图,并具备目标温度映射保持部,该目标温度映射保持部具有第一目标温度映射保持部以及目标温度修正映射保持部。
图8是用于说明本发明的一实施方式的分类模型的学习过程的图。
图9是示出本发明的一实施方式的开度映射制作部的功能的框图。
图10是示出本发明的一实施方式的目标温度映射制作部的功能的框图。
图11是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度的决定方法的流程图。
图12是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的决定开度的决定方法的流程图。
图13是示出本发明的一实施方式的过去数据生成部的功能的框图。
图14是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制方法的图。
图15是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定方法的图。
图16是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度方法的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。其中,作为实施方式而记载或附图所示的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对的配置等并不旨在将本发明的范围限定于此,而只不过是单纯的说明例。
例如,“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对或绝对配置的表述不仅表示严格上那样的配置,还表示以具有公差、或可得到相同功能的程度的角度、距离而相对地位移了的状态。
例如,“相同”、“相等”以及“均质”等表示物事相等的状态的表述不仅表示严格上相等的状态,还表示存在公差、或可得到相同功能的程度的差的状态。
例如,四边形状、圆筒形状等表示形状的表述不仅表示几何学上严格意义上的四边形状、圆筒形状等形状,还表示在可得到相同效果的范围内包括凹凸部、倒角部等的形状。
另一方面,“具备”、“配备”、“含有”、“包括”或“具有”一个构成要素这样的表述并不是将其他构成要素的存在排除在外的排他性表述。
图1是概要性地示出具备本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置1的燃气轮机7的图。如图1所示,燃气轮机7具备压缩机71、燃烧器72以及涡轮73,压缩机71与涡轮73由同一直线状的转子轴7s(旋转轴)连结。并且构成为:从燃烧器72对由压缩机71生成的、对吸入的空气(吸气)进行压缩而生成的压缩空气供给燃料并使其燃烧,由此生成高温、高压的气体(以下,称作高温气体),通过该高温气体驱动涡轮73旋转。并且,将涡轮73的旋转能量作为动力来驱动发电机78,由此能够进行发电。另外,构成为利用涡轮73的旋转能量的一部分来使压缩机71旋转。
更详细而言,压缩机71具有空气取入口7i和压缩机机室71c(外壳)。在压缩机机室71c的内壁,沿着转子轴7s的周向(以下,适当简称为轴向。)相互分开排列(固定)的多个静叶片71s沿着转子轴7s的轴向(燃烧气体的流动方向。以下,适当简称为轴向。)设置有多级。另外,在转子轴7s,沿着周向相互分开排列(固定)的多个动叶片71m也沿着转子轴7s的轴向设置有多级。并且,压缩机机室71c在其内部以沿周向排列的静叶片71s的各级与动叶片71m的各级交替配置的方式收容多个动叶片71m。这样,在压缩机机室71c内,由压缩机侧转子部71r与压缩机机室71c的内壁之间的空间形成流路,该压缩机侧转子部71r是包括被轴承74(74a、74b)支承而旋转的转子轴7s的一部分以及多个动叶片71m在内的部分。
并且,在构成为包括压缩机侧转子部71r以及涡轮侧转子部73r的转子7r(旋转体)正旋转时,经由空气取入口7i而取入至压缩机71的空气(吸气)在上述的流路沿着轴向而朝向燃烧器72流动,从而被压缩而成为高温、高压的压缩空气。另外,在压缩机机室71c的内部,在其初级的动叶片71m的上游侧安装有静叶片71s中的一个即入口引导叶片75(IGV:Inlet Guide Vane),由开度控制器75c控制开度,从而能够进行吸气量等的调整。
同样地,涡轮73具有涡轮机室73c(外壳),在该涡轮机室73c的内壁,沿着转子轴7s的周向相互分开排列的多个静叶片73s沿着转子轴7s的轴向设置有多级。该涡轮机室73c在其内部以多个静叶片73s的各级与多个动叶片73m的各级(多个涡轮盘73d)交替配置的方式收容多个动叶片73m。这样,在涡轮机室73c内,由涡轮侧转子部73r与涡轮机室73c的内壁之间的空间形成流路(以下,称为气体流路),该涡轮侧转子部73r是包括上述的转子轴7s的一部分以及多个动叶片73m在内的部分。
并且,在由燃烧器72生成的高温气体的主流在气体流路朝向涡轮机室73c内的在高温气体的流动方向的下游侧设置的未图示的排气机室以及排气室流动时,使涡轮73中的动叶片73m旋转。
另外,如图1所示,燃气轮机7具备涡轮冷却机构9。涡轮冷却机构9具有:抽气配管91,其一方的端部与压缩机71的抽气室76连接,且另一方的端部与涡轮73连接;以及冷却空气调整阀92,其设置于该抽气配管91,并对从压缩机71朝向涡轮73的压缩空气的流量、温度(图1中为流量)进行调整。从压缩机71抽取的压缩空气相比燃烧气体为低温,将该抽取的压缩空气作为冷却空气C向涡轮73供给,并通过涡轮73的静叶片73s、叶片环(涡轮隔膜)、外壳等,由此对通过的区域的部件进行冷却。另外,由涡轮冷却机构9供给的冷却空气C也作为膜空气、密封空气来使用,并向气体流路排出。
例如,在涡轮机室73c中,在静叶片73s的前端部73a(内周侧隔膜)的最前端与包括转子轴7s的转子7r(涡轮侧转子部73r)的外周面(涡轮盘73d以及未图示的隔离件)之间形成有被称作盘腔S的空间。该盘腔S的温度为了防止各部位的损伤而需要维持在限制温度以下(例如400℃~500℃等)的温度,由上述的涡轮冷却机构9供给冷却空气C。
更详细而言,在该盘腔S中,为了防止通过相邻的静叶片73s与动叶片73m而流入高温气体的情况,而在转子轴7s的外周部(涡轮盘73d)与静叶片73s的前端部73a之间设置有密封构件(例如,迷宫式密封件)。并且,从静叶片73s的前端部73a供给相比高温气体为低温的冷却空气C从而冷却盘腔S,并且将所供给的冷却空气C从密封构件向气体流路排出,由此防止高温气体向盘腔S逆流的情况,并对盘腔S进行冷却。
需要说明的是,在图1所示的实施方式中,在空气取入口7i的内部设置有吸气温度计77t,通过吸气温度计77t来对从空气取入口7i取入至压缩机机室71c的空气(吸气)的温度(以下,称为吸气温度Ta)进行测量。同样地,能够通过设置于压缩机机室71c的内部的压力计77p来进行压缩机71的压力(压缩机内机室压力)的测量。另外,在发电机78安装有电力计78e,能够由电力计78e进行发电机78的发电电力(发电机输出MW)的测量。盘腔S的温度通过设置于涡轮机室73c的温度计79来测量。除此之外,在空气取入口7i的内部设置的未图示的用于测量吸气的流量的吸气流量计、用于测量吸气的压力的吸气压力计等用于监视燃气轮机7的运转状态的各种测量器(传感器)也可以设置在适当的部位。
然而,由于使用从压缩机71抽取的空气,因此上述的冷却空气C的供给压力根据燃气轮机7的运转状态而非线形地变化。因此,在涡轮73中,若气体流路的高温气体与隔着密封构件而向相反侧供给的冷却空气C之间的压力平衡破坏而高温气体的压力变得比冷却空气C的压力高,则高温气体朝向盘腔S逆流。并且,在高温气体流入到盘腔S的情况下,结果导致盘腔S的温度的急剧上升。另外,上述那样的压力平衡还受到由通过冷却空气C来密封的密封构件的间隙的变化等经年变化引起的影响。
为此,本实施方式的燃气轮机7构成为:由接下来说明的盘腔温度控制装置1对冷却空气调整阀92的阀开度进行调整,从而对向盘腔S供给的冷却空气C的供给进行调整,由此将实际的盘腔S的温度(DCT:Disc Cavity Temperature,以下作为盘腔温度)的测量值Ts维持在限制温度以下。
以下,使用图2~图4对盘腔温度控制装置1详细进行说明。图2是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置1的功能的框图,并具备被输入对象运转状态Ir的目标温度决定部11以及阀开度决定部12。图3是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置1的功能的框图,并具备被输入对象运转状态Ir的阀开度决定部12。另外,图4是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制装置1的功能的框图,并具备被输入对象运转状态Ir的目标温度决定部11。
盘腔温度控制装置1是通过对冷却空气调整阀92的阀开度进行控制来控制盘腔温度的装置,其中,该冷却空气调整阀92用于控制对燃气轮机7的盘腔S进行冷却的冷却空气C的供给。盘腔温度控制装置1由计算机构成,并具备未图示的CPU(处理器)、ROM、RAM这样的存储器等存储装置m等。并且,CPU按照装载于主存储装置的程序(盘腔温度控制程序)的命令进行动作(数据的运算等),由此实现上述的各功能部。另外,盘腔温度控制程序也可以存储于计算机可读取的存储介质。
并且,如图2(后述的图3~图4也同样)所示,盘腔温度控制装置1具备目标温度决定部11、阀开度决定部12以及指令开度计算部13。
以下,对盘腔温度控制装置1(以下,简称为温度控制装置1)所具备的上述结构分别进行说明。
目标温度决定部11是构成为决定盘腔温度的目标温度Tt(以下,适当简称为目标温度Tt)的功能部。在图2(后述的图4也同样)所示的实施方式中,目标温度决定部11构成为:基于燃气轮机7的控制前(控制时)的运转状态即对象运转状态Ir来决定上述的目标温度Tt。例如,运转状态可以包括燃气轮机7中的入口引导叶片75(IGV)的叶片开度Vp、吸气温度Ta、输出(MW)、压缩机机室内压力(机室压力)中的至少一个。更具体而言,目标温度决定部11也可以具备后述的盘腔目标温度决定装置3,且也可以将由盘腔目标温度决定装置3决定的温度作为目标温度Tt。关于基于上述那样的对象运转状态Ir的目标温度Tt的决定方法,在后叙述。
阀开度决定部12是如下那样构成的功能部:以使控制后的盘腔温度成为由上述的目标温度决定部11决定了的目标温度Tt以下的方式决定冷却空气调整阀92的阀开度。在图2(后述的图3也同样)所示的实施方式中,阀开度决定部12构成为:基于上述的对象运转状态Ir,而以使控制后的盘腔温度成为目标温度Tt以下的方式决定冷却空气调整阀92的阀开度。更具体而言,阀开度决定部12也可以具备后述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置2,且也可以取得由该阀开度决定装置2决定的新的阀开度(参照图2~图3)。关于基于上述那样的对象运转状态Ir的阀开度的决定方法,在后叙述。
另外,在图2(后述的图4也同样)所示的实施方式中,阀开度决定部12包括反馈控制部14。换言之,反馈控制部14构成阀开度决定部12的一部分。如图2所示,该反馈控制部14是如下功能部:被输入目标温度Tt、以及盘腔温度的测量值Ts(图2的DCT),接受盘腔温度的测量值Ts的反馈,并且决定用于对阀开度决定部12所决定的冷却空气调整阀92的阀开度(以下,决定开度Db)进行调整的调整开度Da,以使得盘腔温度的测量值Ts与目标温度Tt的偏差成为0。但是,本发明并不限定于本实施方式,在其他几个实施方式中,阀开度决定部12也可以不包括反馈控制部14。
指令开度计算部13是构成为基于由阀开度决定部12决定的阀开度来计算针对冷却空气调整阀92的指令开度D的功能部。在图2所示的实施方式中,指令开度计算部13构成为:根据阀开度决定部12基于对象运转状态Ir决定的决定开度Db、以及由构成阀开度决定部12的一部分的反馈控制部14(PI)决定的调整开度Da,来计算向冷却空气调整阀92发送的指令开度D(例如D=Db+Da)。
需要说明的是,在图2所示的实施方式中,将周期性地取得的各种运转状态作为对象运转状态Ir分别向上述的目标温度决定部11以及阀开度决定部12输入。更具体而言,作为运转状态而输入吸气温度Ta、发电机输出MW、入口引导叶片75的叶片开度Vp、以及压缩机机室内压力(机室压力)。吸气温度Ta为上述的吸气温度计77t的测量值,发电机输出MW为上述的电力计78e的测量值,入口引导叶片75的叶片开度Vp为上述的开度控制器75c的控制值,压缩机机室内压力(机室压力)为上述的压力计77p的测量值。需要说明的是,入口引导叶片75的叶片开度Vp也可以是测量值。发电机输出MW也可以是指令值。另外,上述各种运转状态也可以是通过某种方法推断出的推断值。
根据上述的结构(图2),基于对象运转状态Ir来决定目标温度Tt,并且基于对象运转状态Ir来控制冷却空气调整阀92的阀开度以使得盘腔温度(测量值Ts)成为所决定的目标温度Tt以下。由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态相应的目标温度Tt,并且决定与该运转状态相应的冷却空气调整阀92的决定开度Db。因此,能够适当地将冷却空气C导入盘腔S,能够实现盘腔温度超过限制温度那样的状况的产生的更可靠的防止并且适当地冷却盘腔S。由此,能够实现燃气轮机7的性能的提升。
但是,本发明并不限定于上述的图2所示的实施方式。
在其他几个实施方式中,如图3所示,目标温度决定部11也可以将由燃气轮机7的操作人员等预先设定的温度决定为目标温度Tt。在图3所示的实施方式中,目标温度决定部11构成为:取得存储于存储装置m的温度并将其作为目标温度Tt。在存储装置m中例如也可以存储有盘腔温度的限制温度等,目标温度决定部11也可以计算将从存储于存储装置m的温度(限制温度等)减去规定值或者限制温度的规定比例等而得的温度等限制温度以下地温度,并将其作为目标温度Tt。换句话说,图3所示的实施方式的温度控制装置1在不具备进行基于对象运转状态Ir的运算的目标温度决定部11这点上与图2所示的实施方式不同,且能够仅前馈地决定上述的决定开度Db。
在其他几个实施方式中,如图4所示,阀开度决定部12也可以是反馈控制部14。换句话说,在图4所示的实施方式中,阀开度决定部12不具有进行基于对象运转状态Ir的运算的功能部,指令开度计算部13例如将调整开度Da作为指令开度D(D=Db)等、仅基于从反馈控制部14输入的调整开度Da来计算指令开度D。由此,能够仅前馈地决定目标温度Tt。
需要说明的是,作为其他结构,在图2~图4所示的实施方式中,温度控制装置1具备将控制后的盘腔温度的测量值Ts超过了限制温度的情况作为异常(DCT的不能控制状态)来检测的异常检测部15。异常检测部15在检测到异常的情况下,可以输出用于将该意思向操作人员通知的警报(例如声音、画面显示、亮灯等)。另外,异常检测部15也可以与警报一起地、或代替警报,而进行用于使冷却空气调整阀92的阀开度成为比异常时以外的正常时的阀开度大的开度的控制。
具体而言,在图2~图4所示的实施方式中,异常检测部15构成为:被输入盘腔温度的测量值Ts、其限制温度、以及从反馈控制部14输出的调整开度Da,并在例如检测到DCT的测量值Ts超过了限制温度的情况的情况下,一边观察刚刚之前的调整开度Da一边向反馈控制部14输入用于使冷却空气调整阀92的阀开度与正常时的阀开度相比增大预先确定的开度的指令。在其他几个实施方式中,也可以是,向异常检测部15输入盘腔温度的测量值Ts以及限制温度,并基于它们的比较来发送上述的指令。
接下来,使用图5A~图6对基于对象运转状态Ir来决定冷却空气调整阀92的阀开度的实施方式进行说明。图5A是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定装置2的功能的框图。图5B是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定装置2的功能的框图,并具有开度映射保持部23,该开度映射保持部23具备第一开度映射保持部25以及开度修正映射保持部26。图5C是示出本发明的一实施方式的(a)目标温度映射Ft以及(b)开度映射Fd的图。另外,图6是用于说明本发明的一实施方式的预测模型Mt的学习过程的图。
在几个实施方式中,上述的温度控制装置1的阀开度决定部12具备以下说明的冷却空气调整阀的阀开度决定装置2(以下,简称为阀开度决定装置2)。阀开度决定装置2是用于决定用于对将燃气轮机7的盘腔S冷却的冷却空气C的供给进行控制的冷却空气调整阀92的阀开度(决定开度Db)的装置,并构成为根据对象运转状态Ir来决定能够使盘腔温度为目标温度Tt以下的决定开度Db。该阀开度决定装置2可以与上述的温度控制装置1物理上装配于同一装置(框体),也可以构成为作为阀开度决定程序而在构成温度控制装置1的计算机上动作。在该情况下,冷却空气调整阀的阀开度决定装置2是指温度控制装置1所具备的功能部的一部分。在其他几个实施方式中,也可以由与温度控制装置1物理上不同的装置构成。另外,阀开度决定程序也可以存储于计算机可读取的存储介质。
并且,如图5A~图5B所示,阀开度决定装置2具备对象运转状态取得部21和阀开度计算部22。对阀开度决定装置2所具备的这些结构分别进行说明。
对象运转状态取得部21是构成为取得燃气轮机7的上述的对象运转状态Ir的功能部。在图5A~图5B所示的实施方式中,对象运转状态取得部21通过与上述的各种测量器(77t、77p、78e等)、控制装置(75c等)等能够实时地取得各种运转状态的机构分别连接,从而构成为能够例如周期性地取得各种运转状态的最新值。
阀开度计算部22是如下那样构成的功能部:基于由对象运转状态取得部21取得的对象运转状态Ir,计算使控制后的盘腔温度成为目标温度Tt以下那样的冷却空气调整阀92的阀开度。更详细而言,阀开度计算部22基于用于求出在各自具有任意的值的运转状态的输入值以及冷却空气调整阀92的阀开度的输入值的情况下的盘腔温度的预测值的预测模型Mt,而将使对象运转状态Ir下的盘腔温度的预测值成为目标温度Tt以下的冷却空气调整阀92的阀开度的输入值作为冷却空气调整阀92的阀开度(决定开度Db)。
该预测模型Mt基于将在过去分别在相同的时机取得的运转状态、盘腔温度、以及冷却空气调整阀92的实际开度Dr的关系建立对应关系得到的多个过去数据L而制作。换句话说,各过去数据L是在相同的时机分别测量或取得至少运转状态、盘腔温度、以及冷却空气调整阀92的实际开度Dr并将它们例如作为一个记录而存储的数据组,且是具有它们的彼此的关联性的数据。
例如,在几个实施方式中,预测模型Mt可以通过对多个过去数据L进行学习而制作。例如,也可以应用神经网络等周知的机器学习的方法(算法)来制作预测模型Mt。在其他几个实施方式中,也可以对多个过去数据L执行多元回归分析等假定多项式而进行的多变量解析。例如在多元回归分析中,至少一个的运转状态以及冷却空气调整阀92的阀开度为解释变量,盘腔温度为反应变量。
另外,在其他的实施方式中,也可以对多个过去数据L应用贝叶斯线性回归、高斯过程回归等,并将预测模型Mt作为概率分布模型(机器学习)。在该情况下,由预测模型Mt求出的盘腔温度的预测值并非如使用了上述的多变量解析的模型那样唯一地求出,而能够概率性地求出。另外,由于能够利用概率来表述盘腔温度的预测值,因此即使在用于制作预测模型Mt的过去数据L的数量少等情况下,也能够进行考虑了不确定性的精度良好的预测。阀开度计算部22通过使用像这样制作出的预测模型Mt来计算决定开度Db。另外,预测模型Mt由后述的预测模型制作装置4制作。
在图2~图3所示的实施方式中,预测模型Mt是高斯过程回归模型,且是基于概率分布来求出盘腔温度的预测值的概率分布模型。该概率分布模型是使基于概率分布而得到的预测值成为盘腔温度的目标温度以上的概率不超过规定的概率(例如20%等)的概率分布模型。即,与概率分布中的规定的累积概率对应的预测温度不超过盘腔温度的目标温度。由此,能够适当地求出盘腔温度的预测值。
使用图6对应用了高斯过程回归模型的预测模型Mt的学习过程进行说明。需要说明的是,在燃气轮机7的运转时,与其运转状态以及冷却空气调整阀92的阀开度的调整相应地盘腔温度也发生变化,但在本说明中,设为运转状态不发生变化,并以{α%,T℃}来表示盘腔温度相对于阀开度的关系。另外,说明中的目标温度Tt伴随着过去数据L(学习数据)的追加,而遵从后述的目标温度决定装置3每次更新。
在图6的(1)中,在任意的运转状态下,当在学***均)而沿着纵轴的正态分布的概率分布来预测盘腔温度。需要说明的是,在此温度T0±β的线是以概率分布的平均为中心的标准偏差σ×2的端部,例如警报线(限制温度)所示的部分处于概率为80%的位置。
之后,在(2)中,得到了第一过去数据。通过对该过去数据L进行学习,从而在预测模型Mt中,盘腔温度预测值相对于第一过去数据的阀开度的准确度变高,第一过去数据附近处的概率分布的分散变小。与此同时,遵从后述的目标温度决定装置3将目标温度Tt从T0更新为T1。关于更新后的目标温度T1,使用预测模型Mt探索性地求出使成为目标温度T1以上的概率为2.5%以下(2σ之外)的阀开度,结果得到{α1,T1}的关系(α1不限于与第一过去数据相同的点)。此时,在本实施方式中,通过使阀开度具有富余度αm(例如10%等)以更可靠地使盘腔温度不会超过目标温度T1,从而在α1+αm时预测为温度T1。换句话说,越增大阀开度,则冷却空气C的供给增加且冷却能力提高,因此能够进一步减小盘腔温度的测量值Ts,可得到进一步减少了超过目标温度T1的可能性的安全的状态的预测值。
接着,如(3)所示,得到了第二过去数据。与上述内容同样地,在预测模型Mt对第二过去数据进行学习的同时,目标温度决定装置3工作并将目标温度从T1更新为T2。根据预测模型Mt求出与更新后的T2对应的开度α2,并与上述内容同样地,在开度为α2+αm时预测为温度T2,将α2+αm作为新的阀开度设定值。以下,在每次得到过去数据时进行同样的处理,在(4)中追加两点新的过去数据,其结果是,得到目标温度T3以及阀开度设定α3+αm。
根据上述结构,对燃气轮机7的任意的运转状态下的盘腔温度与冷却空气调整阀92的实际开度Dr的关系进行积累,并基于该积累的过去数据L,而预先制作对在任意的运转状态以及冷却空气调整阀92的阀开度的情况下的盘腔温度的预测值进行计算的预测模型Mt。并且,基于决定冷却空气调整阀92的新的阀开度(决定开度Db)时的运转状态(对象运转状态Ir),来决定使从预测模型Mt得到的盘腔温度的预测值成为目标温度Tt那样的冷却空气调整阀92的阀开度。由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态相应的冷却空气调整阀92的新的阀开度。因此,能够适当地将冷却空气C导入盘腔S,能够适当地冷却盘腔S并且实现燃气轮机7的性能的提升。
在几个实施方式中,上述的阀开度计算部22也可以使用开度映射Fd来计算与对象运转状态Ir相应的决定开度Db,该开度映射Fd由后述的预测模型制作装置4等基于预测模型Mt而预先制作,且针对每个运转状态定义了能够使盘腔温度的预测值为目标温度Tt以下的冷却空气调整阀92的阀开度。即,在几个实施方式中,如图5A所示,阀开度计算部22具有保持上述的开度映射Fd的开度映射保持部23、以及基于对象运转状态Ir和开度映射Fd来得到冷却空气调整阀92的阀开度的计算部24。
开度映射Fd可以是能够以运转状态为变量来求出决定开度Db的函数(Db=Fd(Ir))、或者可以是与运转状态的数量相同数目的维度的图表。在图5A所示的实施方式中,开度映射保持部23使用温度控制装置1所具备的存储装置m而构成。另外,阀开度计算部22的计算部24与对象运转状态取得部21以及开度映射保持部23连接,并构成为将使用开度映射Fd而根据对象运转状态Ir所得到的开度作为决定开度Db。
更详细而言,也可以是,在针对作为运转状态的入口引导叶片75的叶片开度Vp与吸气温度Ta的每个组合决定了盘腔温度的目标温度Tt之后,使用上述的预测模型Mt来决定与所决定的多个目标温度Tt分别对应的冷却空气调整阀92的阀开度,从而制作开度映射Fd。在图5C所示的实施方式中,首先,制作分别对针对入口引导叶片75的叶片开度Vp的任意的数量x与吸气温度Ta的任意的数量y的各个组合(x×y点)的目标温度Tt进行了规定的图表(a)。之后,计算使盘腔温度成为该图表的各个组合的目标温度Tt那样的冷却空气调整阀92的决定开度Db,并制作相当于开度映射Fd的图表(b)。需要说明的是,针对每个运转状态的盘腔温度的目标温度Tt例如也可以使用后述的分类模型Mp来计算出。
需要说明的是,在开度映射Fd为图表形式的情况、且各种运转状态的值的组合不在图表中的情况下,也可以通过上述的温度控制装置1(阀开度决定部12)以按比例分配等适当的方法进行外插,从而求出与对象运转状态Ir对应的决定开度Db。另外,在本实施方式中,由后述的预测模型制作装置4制作出的开度映射Fd存储于开度映射保持部23,但关于开度映射Fd的制作方法在后叙述。
根据上述结构,通过使用预测模型Mt分别预先计算出与设想的多个运转状态以及目标温度相应的冷却空气调整阀92的阀开度,从而预先制作根据对象运转状态Ir求出冷却空气调整阀92的决定开度Db的开度映射Fd。并且,使用该开度映射Fd来决定与对象运转状态Ir以及目标温度Tt相应的冷却空气调整阀92的决定开度Db。由此,能够根据开度映射Fd直接求出与对象运转状态Ir以及目标温度Tt相应的冷却空气调整阀92的决定开度Db,能够自得到对象运转状态Ir时起在更短时间内决定冷却空气调整阀92的阀开度。换句话说,在取得了对象运转状态Ir时,即使不以冷却空气调整阀92的阀开度为变量而例如向一方向等探索通过使用预测模型Mt而根据对象运转状态Ir以及冷却空气调整阀92的阀开度求出的盘腔温度是否为目标温度Tt以下,也能够根据最佳的开度映射Fd而直接求出。
另外,在上述的实施方式中,也可以是,在几个实施方式中,如图5B所示,开度映射保持部23具有:第一开度映射保持部25,其对在基准时制作的开度映射Fd即第一开度映射Fda进行保持;以及开度修正映射保持部26,其对在基准时之后制作出的开度映射Fd即第二开度映射Fdb与第一开度映射Fda之间的差量即开度修正映射Fdc进行保持,上述的阀开度计算部22的计算部24基于第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc来计算冷却空气调整阀92的阀开度(决定开度Db)。在此,基准时是指制作了保存于第一开度映射保持部25的第一开度映射Fda时。第二开度映射Fdb可以是接着第一开度映射Fda而制作的开度映射Fd,也可以是在从第一开度映射Fda起制作了一个以上的规定数量的开度映射Fd之后的下一个开度映射Fd。
换句话说,通过对分别使用第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc所计算出的与任意的运转状态对应的阀开度进行运算(例如加法)从而得到的阀开度与使用第二开度映射Fdb所计算出的与该相同的任意的运转状态对应的阀开度相等。这样,在本实施方式中,不基于第二开度映射Fdb来计算与任意的运转状态对应的决定开度Db,而基于第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc来决定与任意的运转状态对应的决定开度Db。在本实施方式中,由后述的预测模型制作装置4制作出的第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc存储于开度映射保持部23(24、25),但在更新了预测模型Mt的情况下,仅对存储于开度修正映射保持部26的开度修正映射Fdc进行更新即可。
根据上述的结构,使用与第二开度映射Fdb同等的第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc来决定冷却空气调整阀92的决定开度Db。由此,在由开度修正映射Fdc定义了的值(修正量)比设想大的情况下,例如若通过预测模型Mt的再学习等进行修改,则能够实现预测模型Mt的预测精度的维持,并且对第一开度映射(基准时)的初始化也变得容易,能够实现基于预测而进行的燃气轮机7的控制的可靠性的维持。
另外,例如在定期地制作第二开度映射Fdb、且在第一开度映射Fda的一部分产生了与第二开度映射Fdb的差量的情况下,能够仅适当制作产生了该差量的部分的开度修正映射Fdc并用于控制,这样的话,能够适当实现决定开度Db的计算精度的提升。
接下来,使用图7A~图8对基于对象运转状态Ir来决定上述的目标温度Tt的实施方式进行说明。图7A是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度决定装置3的功能的框图。图7B是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度决定装置3的功能的框图,并具有目标温度映射保持部33,该目标温度映射保持部33具备第一目标温度映射保持部35以及目标温度修正映射保持部36。另外,图8是用于说明本发明的一实施方式的分类模型Mp的学习过程的图。
在几个实施方式中,上述的温度控制装置1的阀开度决定部12具备盘腔目标温度决定装置3(以下,简称为目标温度决定装置3)。目标温度决定装置3是决定上述的盘腔温度的目标温度Tt的装置,并构成为根据对象运转状态Ir来决定目标温度Tt。目标温度Tt用于决定用于对将燃气轮机7的盘腔S冷却的冷却空气C的供给进行控制的冷却空气调整阀92的阀开度。该目标温度决定装置3可以与上述的温度控制装置1物理上装配于同一装置(框体),也可以构成为作为目标温度决定程序而在构成温度控制装置1的计算机上动作。在该情况下,目标温度决定装置3是指温度控制装置1所具备的功能部的一部分。在其他几个实施方式中,也可以由与温度控制装置1物理上不同的装置构成。另外,目标温度决定程序也可以存储于计算机可读取的存储介质。
并且,如图7A所示,目标温度决定装置3具备对象运转状态取得部31和目标温度计算部32。对目标温度决定装置3所具备的这些结构分别进行说明。
对象运转状态取得部31是构成为取得燃气轮机7的上述的对象运转状态Ir的功能部。在图7A~图7B所示的实施方式中,对象运转状态取得部31通过与上述的各种测量器(77t、77p、78e等)、控制装置(75c等)等能够实时地取得各种运转状态的机构分别连接,从而构成为能够例如周期性地取得各种运转状态的最新值。
目标温度计算部32是如下那样构成的功能部:基于由对象运转状态取得部31取得的对象运转状态Ir,来计算目标温度Tt。更详细而言,目标温度计算部32基于用于求出在具有任意的值的运转状态的输入值以及具有任意的值的盘腔温度的输入值的情况下的燃气轮机7的不能控制概率的分类模型Mp,而将使对象运转状态Ir下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的盘腔温度的输入值作为目标温度Tt。在此,不能控制是指在盘腔温度的目标温度Tt下进行控制时盘腔温度超过限制温度的情况、或者在以使盘腔温度成为目标温度Tt的方式对冷却空气调整阀92的阀开度进行了控制时成为未稳定在目标温度Tt的状态(控制振荡)的情况等。
在本实施方式中,分类模型Mp构成为:求出在具有任意的值的运转状态的输入值以及同样地具有任意的值的盘腔温度的输入值的情况下的盘腔温度的预测值超过上述的盘腔的限制温度的概率(超过概率)。即,作为不能控制概率,不仅包括从分类模型Mp输出的盘腔温度的预测值超过盘腔温度的限制温度的概率(超过概率),还可以包括如后述那样在以使盘腔温度成为目标温度Tt的方式对冷却空气调整阀92的阀开度进行了控制时成为未稳定在目标温度Tt的状态(控制振荡)的概率(振荡概率)等,但在以下的说明中,以上述那样的不能控制概率内的超过概率为例进行说明。
该分类模型Mp基于将在过去分别在相同的时机取得的运转状态以及盘腔温度的关系建立对应关系得到的多个过去数据L而制作。与已说明过的预测模型Mt同样地,例如,在几个实施方式中,分类模型Mp可以通过对多个过去数据L进行学习而制作。在其他几个实施方式中,也可以对多个过去数据L执行k近邻法、随机森林等。在其他实施方式中,也可以将分类模型Mp作为概率分布模型。在图2、图4所示的实施方式中,分类模型Mp为高斯过程分类模型。目标温度计算部32通过使用像这样制作的分类模型Mp来计算目标温度Tt。另外,预测模型Mt由后述的预测模型制作装置4制作。
使用图8对应用了高斯过程分类模型的分类模型Mp的学习过程进行说明。图8的纵轴为盘腔温度(DCT)的目标温度Tt,横轴为了使说明简单,而作为运转状态的一例设为吸气温度Ta。并且,如(1)所示,在学习前的初始状态下,预先设定(假定)如下那样的一致的分布:无论吸气温度Ta如何,盘腔温度越高,则在其目标温度Tt下成为不能控制的概率变得越高。需要说明的是,作为过去数据L,将吸气温度Ta、盘腔温度目标值T、控制可否CLS(能够控制:1,不能控制:0)的组设为{Ta,T,CLS}。
在图8的(1)中,在学习开始时没有过去数据L(学习数据),作为初始值,关于比经验上得到的盘腔温度的限制温度小的任意的温度T0(例如在燃气轮机7的周围的温度为25℃时,为350℃),将成为不能控制的概率设定为规定的概率p0(例如10%)。因此,在目标温度决定装置3中,在任一吸气温度Ta下,使不能控制概率成为规定的概率p0以下的目标温度Tt均全部为T0。
之后,(2)作为第一过去数据L1而得到了{Ta1,T1,1}。此时,判断为在吸气温度Ta1下能够以盘腔温度目标值T1进行控制,分类模型Mp对此进行学习。其结果是,在{Ta1,T1}附近成为不能控制的概率降低,其结果是,成为前述的规定的概率p0以下的目标温度被更新为比T1高一些的温度。
接下来,如(3)所示,作为第二过去数据L2而得到了{Ta1,T2,1}。通过对该第二过去数据L2进行学习,与上述内容同样地,在{Ta1,T2}附近成为不能控制的概率降低,概率p0的线比(1)的情况更高,该线被设定为新的盘腔温度的目标温度Tt。以下,在每次取得新的过去数据L时进行学习。具体而言,在(4)中示出对作为第三过去数据L3的{Ta1,T4,1}(T4>T3)、以及作为第四过去数据L4的{Ta1,T4,1}(T4>T3)进行了学习的情况。
然后,如(5)所示,作为接下来的第五过去数据L5而得到了{Ta1,T5,0}(T5>T4),但在盘腔温度为温度T5时,盘腔温度超过了限制温度。这是因为能够判断为在吸气温度Ta1下不能以盘腔温度的目标温度T5进行控制,分类模型Mp对此进行学习,{Ta1,T5}附近的不能控制概率上升,且成为规定的概率p0以下的盘腔温度的目标温度Tt被设定为比T5低的值。这是由于,通过将盘腔温度的目标温度Tt设定得低,从而以避免成为不能控制的风险的方式动作。
通过重复上述那样的过程,从而由分类模型Mp进行的不能控制的预测指向(6)所示那样的预测结果。
根据上述的结构,对燃气轮机7的任意的运转状态下的盘腔温度进行积累,并基于该积累的数据(过去数据L),而预先制作对任意的运转状态以及任意的盘腔温度下的燃气轮机7的不能控制概率(在上述的实施方式中为超过概率)进行计算的分类模型Mp。并且,将决定目标温度Tt时的运转状态(对象运转状态Ir)以及任意的盘腔温度作为输入,将使根据分类模型Mp得到的不能控制概率成为规定的概率以下那样的盘腔温度决定为目标温度Tt。
由此,能够在由可能伴随着时间的经过而变动的运转状态引起的影响反映于盘腔温度之前,前馈地决定与该运转状态对应的目标温度Tt。因此,例如若反馈地控制冷却空气调整阀92的阀开度以使得盘腔温度成为根据运转状态而调整了的目标温度Tt(参照图2、图4),则能够实现不能进行燃气轮机7的控制那样的状况的产生的更可靠的防止。
在几个实施方式中,上述的目标温度计算部32也可以使用目标温度映射Ft,来计算与对象运转状态Ir相应的决定开度Db,该目标温度映射Ft由后述的预测模型制作装置4等基于分类模型Mp而预先制作,且针对每个运转状态定义了能够使超过概率为规定的概率以下的目标温度Tt。即,在几个实施方式中,如图7A所示,目标温度计算部32具有保持上述的目标温度映射Ft的目标温度映射保持部33、以及基于对象运转状态Ir和目标温度映射Ft而得到目标温度Tt的计算部34。
分类模型Mp可以是能够以运转状态为变量来求出目标温度Tt的函数(Tt=Ft(Ir))、或者可以是与运转状态的数量相同数目的维度的图表。在图7A所示的实施方式中,目标温度映射保持部33使用温度控制装置1所具备的存储装置m而构成。另外,计算部34与对象运转状态取得部31以及目标温度映射保持部33连接,并构成为使用目标温度映射Ft而将根据对象运转状态Ir得到的温度作为目标温度Tt。
需要说明的是,在分类模型Mp为图表形式的情况下、且各种运转状态的值的组合不在图表中的情况下,也可以通过上述的温度控制装置1(目标温度决定部11)以按比例分配等适当的方法进行外插,从而求出与对象运转状态Ir对应的目标温度Tt。另外,在本实施方式中,由后述的预测模型制作装置4制作出的目标温度映射Ft存储于目标温度映射保持部33,但关于目标温度映射Ft的制作方法在后叙述。
根据上述的结构,能够根据目标温度映射Ft直接求出与对象运转状态Ir相应的目标温度Tt,从而能够自得到对象运转状态Ir时起在更短时间内决定目标温度Tt。
在上述的实施方式中,在几个实施方式中,如图7B所示,目标温度映射保持部33具有:第一目标温度映射保持部35,其对在基准时制作的目标温度映射Ft即第一目标温度映射Fta进行保持;以及目标温度修正映射保持部36,其对在基准时之后制作出的目标温度映射Ft即第二目标温度映射Ftb与第一目标温度映射Fta之间的差量即目标温度修正映射Ftc进行保持,上述的目标温度计算部32的计算部34基于第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc来计算目标温度Tt。在此,基准时是指制作了保存于第一目标温度映射保持部35的第一目标温度映射Fta时。第二目标温度映射Ftb可以是接着第一目标温度映射Fta而制作的目标温度映射Ft,也可以是在从第一目标温度映射Fta起制作了一个以上的规定数量的目标温度映射Ft之后的下一个目标温度映射Ft。
换句话说,通过对分别使用第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc所计算出的与任意的运转状态对应的温度进行运算(例如加法)从而得到的温度与使用第二目标温度映射Ftb所计算出的与该相同的任意的运转状态对应的温度相等。这样,在本实施方式中,不基于第二目标温度映射Ftb计算与任意的运转状态对应的目标温度Tt,而基于第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc来决定与任意的运转状态对应的目标温度Tt。在本实施方式中,由后述的预测模型制作装置4制作出的第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc存储于目标温度映射保持部33(34、35),但在更新了分类模型Mp(再学习等)的情况下,仅对存储于目标温度修正映射保持部36的目标温度修正映射Ftc进行更新即可。
根据上述的结构,使用与第二目标温度映射Ftb同等的第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc来决定目标温度Tt。由此,在由目标温度修正映射Ftc定义了的值(修正量)比设想大的情况下,例如若通过分类模型Mp的再学习等进行修改,则能够实现目标温度映射Ft的预测精度的维持,并且对第一目标温度映射Fta(基准时)的初始化也变得容易,能够实现基于预测而进行的燃气轮机7的控制的可靠性的维持。
另外,例如在定期等地制作第二目标温度映射Ftb、且在第一目标温度映射Fta的一部分产生了与第二目标温度映射Ftb的差量的情况下,若仅适当制作产生了该差量的部分的目标温度修正映射Ftc并用于控制,则能够适当实现目标温度Tt的计算精度的提升。
接下来,使用图2~图4、图9~图12对上述的预测模型制作装置4进行说明。图9是示出本发明的一实施方式的开度修正映射制作部45的功能的框图。图10是示出本发明的一实施方式的目标温度修正映射制作部45b的功能的框图。图11是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀92的阀开度的决定方法的流程图。另外,图12是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀92的决定开度Db的决定方法的流程图。
预测模型制作装置4是用于制作上述的预测模型Mt、后述的分类模型Mp这样的预测模型M的装置。该预测模型制作装置4由计算机构成,并具备未图示的CPU(处理器)、ROM、RAM这样的存储器等存储装置4m等。并且,CPU按照装载于主存储装置的程序(预测模型制作程序)的命令进行动作(数据的运算等),由此实现上述的各功能部。另外,预测模型制作程序也可以存储于计算机可读取的存储介质。
并且,在几个实施方式中,如图2~图4、图9~图10所示,预测模型制作装置4具备过去数据存储部41和预测模型生成部42。由此,能够进行预测模型M的制作。对这些功能部分别进行说明。
过去数据存储部41是构成为对由通过测量等而从燃气轮机7得到的运转状态等构成的上述的多个过去数据L进行存储的功能部。在图2~图4所示的实施方式中,周期性等地取得燃气轮机7的运转时的运转状态、盘腔温度的测量值(DCT)、冷却空气调整阀92的实际开度Dr,并将它们向日志收集部17发送。另外,日志收集部17在规定的时机(例如周期性等地)将收集到的数据向预测模型制作装置4发送。过去数据存储部41将像这样从日志收集部17发送出的数据作为过去数据L而存储于过去数据存储部41。
预测模型生成部42是构成为基于存储于过去数据存储部41的多个过去数据L来生成预测模型M(Mt、Mp)的功能部。预测模型M的制作可以在规定的时机进行,也可以例如根据来自操作人员等的指示而生成预测模型M,还可以定期地制作。所制作的预测模型M存储于存储装置4m等。
更详细而言,在几个实施方式中,如图2~图4、图9~图10所示,预测模型制作装置4还可以具备使用预测模型M来探索决定开度Db或者目标温度Tt即目的参数的开度探索部43(参照图2~图3、图9)或者目标温度探索部44(参照图2、图4、图10)。
开度探索部43是如下那样构成的功能部:对能够使可使用预测模型Mt来求出的与运转状态的输入值对应的盘腔温度的预测值成为同样地输入的目标温度Tt的输入值以下的冷却空气调整阀92的阀开度进行探索。即,通过使用预测模型Mt,而得到在任意的运转状态以及任意的冷却空气调整阀92的阀开度的情况下的盘腔温度的预测值。因而,开度探索部43以输入值即运转状态以及冷却空气调整阀92的阀开度为变量,一边使这些变量的值例如向一方向变化,一边每次使用预测模型Mt来计算与这些变量相应的盘腔温度的预测值,并且对盘腔温度的预测值与目标温度Tt的输入值进行比较。该比较的结果是,得到使盘腔温度的预测值成为目标温度Tt的输入值以下的情况时的冷却空气调整阀92的阀开度的输入值成为想要求出的决定开度Db。
这样,开度探索部43一边使变量变化一边探索满足上述的条件的冷却空气调整阀92的阀开度的输入值(变量)。此时,也可以将对根据预测模型Mt得出的冷却空气调整阀92的阀开度加上例如该阀开度的α%的开度(富余度)而得到的开度作为决定开度Db。当具有富余度时,与其相应地冷却空气C的供给增加,从而冷却能力提高。因而,可以将能够更可靠地避免燃气轮机7的运转时的盘腔温度超过目标温度Tt的情况的开度设定为决定开度Db。
在图2~图3、图9所示的实施方式中,开度探索部43构成为:针对所设想的运转状态以及冷却空气调整阀92的阀开度的每个组合、并且针对所设想的每个目标温度Tt预先执行上述那样的决定开度Db的探索,从而制作开度映射Fd。需要说明的是,在上述的开度映射Fd的制作时,在将运转状态的输入值固定而改变冷却空气调整阀92的阀开度的情况下,在阀开度越大则冷却空气的供给量变得越多时,若一边使阀开度从所设定的下限值、上限值向一方向变化一边求出成为目的的阀开度,则效率良好。
例如,如果使阀开度的输入值从上述的下限值起增大,则盘腔温度的预测值以某一阀开度为分界而变得比目标温度Tt的输入值小。同样地,如果使阀开度的输入值从上述的上限值起减小,则盘腔温度的预测值以某一阀开度为分界而变得比目标温度Tt的输入值大。这样,通过探索(发现)盘腔温度的预测值与目标温度Tt的大小关系发生逆转的边界,从而能够通过冷却空气C将盘腔S冷却至目标温度Tt以下,并且高效地求出尽可能减少冷却空气C的流量那样的最佳的阀开度。
具体而言,在图11所示的实施方式中,通过将任意的运转状态下的冷却空气调整阀92的阀开度的输入值(变量)依次增大来进行决定。需要说明的是,在图11中,对上述的阀开度的输入值设置上限值以及下限值,并在该范围内进行决定。即,在图11的步骤S111中,将冷却空气调整阀92的阀开度的输入值(阀开度变量值)设置为初始值。需要说明的是,在图11中初始值为下限值,但也可以是下限值与上限值之间的任意的值。在步骤S112中,使用预测模型Mt来计算与阀开度变量值对应的盘腔温度的预测值(DCT预测值)。在步骤S113中,对计算出的DCT预测值与目标温度Tt进行比较。并且,在DCT预测值比目标温度Tt大的情况(DCT预测值>Tt)下,在步骤S114中,将阀开度变量值设置为更大的值。
之后,在步骤S115中,判断阀开度变量值是否为上限值以上,在阀开度变量值比上限值小的情况(阀开度变量值<上限值)下,返回步骤S112,并使用具有在步骤S114中设置了的新的值的阀开度变量值再次重复上述的流程。相反地,在步骤S115中阀开度变量值为上限值以上的情况(阀开度变量值≥上限值)下,在步骤S116中,将冷却空气调整阀92的阀开度决定为上限值而结束流程。另外,在步骤S113的比较的结果是DCT预测值为目标温度Tt以下的情况(DCT预测值≤Tt)下,在步骤S117中,将此时的阀开度变量值决定为冷却空气调整阀92的阀开度而结束流程。需要说明的是,上述的流程在初始值下为DCT预测值>目标温度Tt,通过得到使DCT预测值≤目标温度Tt的关系最初成立时的阀开度变量值,从而得到最佳的阀开度。
另一方面,目标温度探索部44是如下那样构成的功能部:对能够使可使用分类模型Mp来求出的与运转状态的输入值以及盘腔温度的输入值对应的盘腔温度的预测值超过同样地输入的盘腔温度的限制温度的超过概率成为规定的概率以下(例如10%等所希望的值)的温度(目标温度Tt)进行探索。即,通过使用分类模型Mp,从而得到在任意的运转状态以及任意的盘腔温度的输入值的情况下的盘腔温度的预测值超过上述的盘腔温度的限制温度的概率(超过概率)。因而,目标温度探索部44以输入值即运转状态以及盘腔温度为变量,一边使这些变量的值变化,一边每次使用分类模型Mp来计算与这些变量相应的超过概率,并且对超过概率与规定的概率进行比较。该比较的结果是,得到超过概率成为所希望的概率以下的情况时的盘腔温度的输入值成为想要求出的目标温度Tt。因而,目标温度探索部44一边使变量变化一边探索满足上述那样的条件的盘腔温度的输入值(变量)。
具体而言,在图12所示的实施方式中,通过依次减小盘腔温度的输入值(变量)来决定任意的运转状态下的目标温度Tt。需要说明的是,在图12中,对盘腔温度的输入值设定上限值和下限值,并在该范围内决定目标温度Tt。即,在图12的步骤S121中,将盘腔温度的输入值(DCT变量值)设置为初始值。需要说明的是,在图12中初始值为上限值,但也可以是下限值与上限值之间的任意的值。在步骤S122中,使用分类模型Mp来计算与DCT变量值对应的超过概率(不能控制概率)。在步骤S123中,对计算出的超过概率(不能控制概率)与规定的概率(阈值)进行比较。并且,在超过概率为阈值以上的情况(超过概率≥阈值)下,在步骤S124中,将DCT变量值设置为更小的值。
之后,在步骤S125中,在DCT变量值比下限值大的情况(DCT变量值>下限值)下,返回步骤S122,并使用具有在步骤S124中设置了的新的值的DCT变量值再次重复上述的流程。相反地,在步骤S125中盘腔温度的输入值为下限值以下的情况(DCT变量值≤下限值)下,在步骤S126中,将下限值决定为目标温度Tt而结束流程。另外,在步骤S123的比较的结果是超过概率比阈值小的情况(超过概率<阈值)下,在步骤S127中,将此时的DCT变量值决定为目标温度Tt而结束流程。需要说明的是,上述的流程在初始值下超过概率≥阈值,通过得到超过概率<阈值的关系最初成立时的DCT变量值,从而得到最佳的目标温度Tt。
在图2、图4、图10所示的实施方式中,目标温度探索部44构成为:通过针对设想的运转状态以及盘腔温度的每个组合预先执行上述的那样的目标温度Tt的探索,从而制作目标温度映射Ft。需要说明的是,根据与在开度映射Fd中已述的内容同样的理由,在上述的目标温度映射Ft的制作时,在将运转状态的输入值固定而改变盘腔温度的情况下,通常,温度越高则超过概率变得越大,因此若一边使温度从下限值、上限值起向一方向一边求出成为目的的温度,则效率良好。
由具有上述那样的结构的预测模型制作装置4制作出的映射F(开度映射Fd、目标温度映射Ft)存储于上述的温度控制装置1的存储装置m。由此,能够使由阀开度决定部12进行的与对象运转状态Ir相应的决定开度Db的计算、由目标温度决定部11进行的与对象运转状态Ir相应的目标温度Tt的计算高速化。在图2~图4所示的实施方式中,由预测模型制作装置4制作出的映射F(Fd、Ft)经由通信网络6而向温度控制装置1发送。此时,在映射F为函数形式的情况下,在通过多变量解析等进行制作时,也可以仅将多项式的系数向温度控制装置1发送。需要说明的是,在其他几个实施方式中,也可以经由可移动的各种计算机可读取的存储介质(例如USB存储器等)而将映射F存储于温度控制装置1的存储装置m。
上述的通信网络6(参照图2~图4)也可以至少局部地包括无线连接。另外,通信网络6也可以包括因特网等广域网(WAN),且也可以经由例如形成于WAN上的VPN而将两者以能够通信的方式连接。在该情况下,预测模型制作装置4与例如远程监视传感器等在设置有温度控制装置1的设备的外部设置的实施方式对应。或者,通信网络6也可以由局域网(LAN)构成。在该情况下,预测模型制作装置4与例如设置于与设置有温度控制装置1的设备为同一设备的实施方式对应。
另外,在几个实施方式中,如图9~图10所示,预测模型制作装置4还可以具备制作上述的开度修正映射Fdc、目标温度修正映射Ftc等修正映射Fc的修正映射制作部(开度修正映射制作部45、目标温度修正映射制作部45b)。
具体而言,如图9所示,开度修正映射制作部45具备对由上述的开度探索部43制作出的第一开度映射Fda(前述)进行保持的第一开度映射保持部46、以及当制作由开度探索部43制作的第二开度映射Fdb(前述)时计算开度修正映射Fdc(前述)的开度修正映射计算部47。并且,在图9所示的实施方式中构成为:由开度修正映射计算部47制作出的开度修正映射Fdc从预测模型制作装置4所具备的发送部48经由通信网络6而向阀开度决定装置2发送,并保持于阀开度决定装置2的第一开度映射保持部25。
同样地,如图10所示,目标温度修正映射制作部45b具备对由上述的目标温度探索部44制作出的第一目标温度映射Fta(前述)进行保持的第一目标温度映射保持部46b、以及当制作由目标温度探索部44制作的第二目标温度映射Ftb(前述)时计算目标温度修正映射Ftc(前述)的目标温度修正映射计算部47b。并且,在图10所示的实施方式中构成为:由目标温度修正映射计算部47b制作出的目标温度修正映射Ftc从预测模型制作装置4所具备的发送部48经由通信网络6而向目标温度决定装置3发送,并保持于阀开度决定装置2的第一目标温度映射保持部35。
需要说明的是,在基准时制作的第一映射Fa(Fda、Fta)、之后制作的第二映射Fb(Fdb、Ftb)可以例如定期地、根据操作人员的指示来进行,也可以以根据第二映射Fb的制作来进行目标温度修正映射Ftc的制作以及发送的方式构成等而自动化。
另外,在几个实施方式中,如图9~图10所示,预测模型制作装置4还可以具备对由开度修正映射计算部47、目标温度修正映射计算部47b制作出的修正映射Fc即开度修正映射Fdc或者目标温度修正映射Ftc的妥当性进行确认的验证部49(49b)。验证部49(49b)是对由修正映射Fc定义的值(修正量)与设想值进行比较并判断该值是否比设想值大的功能部。并且,验证部49(49b)也可以构成为:在由修正映射Fc定义了的值(修正量)比设想值大的情况下,向预测模型生成部42进行通知,从而由预测模型生成部42进行预测模型M的再制作(再学习)。或者,也可以向操作人员进行报知(利用显示器等上的消息显示、声音、光的报知等)。也可以将它们组合。由此,能够防止执行由使用了不适当的修正映射Fc的温度控制装置1进行的控制的情况,从而能够实现温度控制装置1的可靠性的提升。
接下来,使用图13对在上述的各种预测模型M的制作中使用的多个过去数据L的生成方法进行说明。图13是示出本发明的一实施方式的过去数据生成部5的功能的框图。需要说明的是,以下说明的预测模型M是指预测模型Mt或者分类模型Mp,目的参数是指决定开度Db或者目标温度Tt。
如已说明的那样,与燃气轮机7的每时每刻的运转状态相应的最佳的决定开度Db、目标温度Tt受到由燃气轮机7的经年变化引起的影响。另外,对于由预测模型M预测的整体的目的参数的预测精度,越确保过去数据L的多样性则越提升。因而,在本实施方式中,能够选择性地取得适合于在预测模型M的制作中使用的过去数据L。
因此,在几个实施方式中,如图2~图4、图13所示,预测模型制作装置4还具备生成在预测模型M的制作中使用的上述的多个过去数据L的过去数据生成部5、以及存储由过去数据生成部5生成的多个过去数据L的过去数据存储部41(前述)。
在几个实施方式中,如图13所示,过去数据存储部41具有:重点管理履历处理部41e,其存储重点管理数据Lce,该重点管理数据Lce是成为多个过去数据L的候补的运转履历数据Lc且具有超过了上述的盘腔的限制温度的盘腔温度的数据;以及通常管理履历存储部41n,其存储除了上述的重点管理数据Lce之外的运转履历数据Lc即通常管理数据Lcn。通过像这样分别分开存储重点管理数据Lce以及通常管理数据Lcn,从而能够以分别不同的方针进行管理等、进行与数据的种类相应的灵活的管理。因而,可以通过进行过去数据L的生成等而能够有效地进行预测模型的精度的提升。
另一方面,在几个实施方式中,如图13所示,过去数据生成部5具备运转履历数据取得部51、重点管理履历处理部53、管理区域确定部54、以及数据数量管理部56。对这些功能部分别进行说明。
运转履历数据取得部51是例如针对每个规定的时机取得成为多个过去数据的候补的运转履历数据Lc的功能部。运转履历数据Lc是从上述的日志收集部17朝向预测模型制作装置4发送的数据。在该运转履历数据Lc中,在制作预测模型Mt的情况下,至少包含运转状态、盘腔温度、以及冷却空气调整阀92的实际开度Dr的数据。另外,在制作分类模型Mp的情况下,至少包含运转状态以及盘腔温度、控制可否CLS(是否不能控制)的数据。
重点管理履历处理部53是将由运转履历数据取得部51取得的运转履历数据Lc、且具有超过了限制温度的盘腔温度的数据的运转履历数据Lc即重点管理数据Lce存储于上述的过去数据存储部41(重点管理履历处理部41e)的功能部。上述那样的重点管理数据Lce是燃气轮机7的运转时盘腔温度实际超过了限制温度的情况下的数据,因此通过将重点管理数据Lce用于预测模型M的制作,从而实现DCT的成为不能控制的状况的精度更好的预测模型M的预测精度的提升。
管理区域确定部54是如下功能部:基于除了在上述的重点管理数据Lce之外的运转履历数据Lc即通常管理数据Lcn中包含的盘腔温度、以及在运转状态中包含的数据中的至少一方,来确定应保存(存储)通常管理数据Lcn的通常管理履历存储部41n中的管理区域。换句话说,存储过去数据L的管理区域(存储区域)针对盘腔温度的值(值的范围)与各种运转状态的各自的值(值的范围)的每个组合来确定。并且,管理区域确定部54针对接收到的各通常管理数据Lcn中的每一个,确认构成通常管理数据Lcn的各种数据的值,并确定应存储的管理区域。
在通常管理数据Lcn中,也可以包含与盘腔温度稳定在目标温度Tt为止所产生的控制振荡相关的运转履历数据Lc。控制振荡是如下现象:由于阀开度的分辨率低,因此在进行反馈控制时,盘腔温度在盘腔温度的目标温度Tt附近上下浮动而未稳定在目标温度Tt附近。具体而言,盘腔温度的测量值相对于目标温度Tt在±α的范围内晃动。上述那样的现象时的运转履历数据Lc可以包含于重点管理数据Lce,但在本实施方式中,由于与盘腔温度超过限制温度的情况相比由控制振荡引起的机器损伤风险低,因此包含于通常管理数据。
数据数量管理部56是以针对每个管理区域的通常管理数据Lcn的数量从最新的数据起成为规定数量以下的方式进行管理的功能部。因而,例如,在欲向所保存的通常管理数据Lcn的数量为规定数量的各管理区域存储新的通常管理数据Lcn的情况下,数据数量管理部56进行最老的数据的删除、以及新的通常管理数据Lcn的存储。
在图13所示的实施方式中,过去数据生成部5还具备判断由运转履历数据取得部51取得的运转履历数据Lc是否为重点管理数据Lce的运转履历分类部52。并且,运转履历分类部52与运转履历数据取得部51连接,并构成为将运转履历数据取得部51所取得的运转履历数据Lc向运转履历分类部52输入。并且,运转履历分类部52将判断为重点管理数据Lce的运转履历数据Lc向重点管理履历处理部53发送,并将判断为通常管理数据Lcn的运转履历数据Lc向管理区域确定部54发送。
另外,在图2~图4、图13所示的实施方式中,过去数据生成部5针对接收到的运转履历数据Lc进行利用稳定过滤器的过滤(前处理),并针对通过了稳定过滤器的数据执行上述的处理。该稳定过滤器具有选择有效的运转履历数据Lc来作为在预测模型M的制作中使用的数据的作用。具体而言,稳定过滤器进行仅使在目标温度Tt稳定且反馈控制稳定时取得的运转履历数据Lc通过的过滤。在其他几个实施方式中,也可以构成为将由于不通过稳定过滤器而没有接受由稳定过滤器进行的过滤的过去数据L存储于存储装置4m。例如作为分类模型Mp的学习数据,也可以是不通过(不应用)上述的稳定过滤器而存储于过去数据存储部41的过去数据L,且可以通过对该学习数据进行了学习的分类模型Mp来求出产生上述的控制振荡的概率。
需要说明的是,如图13所示,在几个实施方式中,也可以针对重点管理数据Lce执行与上述的管理区域确定部54、数据数量管理部56所进行的处理同样的处理。在图13所示的实施方式中,具备:第二管理区域确定部54e,其是基于在重点管理数据Lce中包含的盘腔温度以及在运转状态中包含的数据中的至少一方来确定应保存(存储)重点管理数据Lce的重点管理履历处理部41e中的管理区域的功能部;以及第二数据数量管理部56e,其是以针对每个管理区域的重点管理数据Lce的数量从最新的数据起成为包含全部数量在内的规定数量以下的方式进行管理的功能部。在图13所示的实施方式中,针对重点管理数据Lce和通常管理数据Lcn这双方进行管理区域的确定以及数据数量的管理,但只要针对重点管理数据Lce以及通常管理数据Lcn中的至少一方进行即可。
根据上述的结构,例如,重点管理数据Lce无条件地存储,另一方面,通常管理数据Lcn保存于与其内容相应的管理区域,并且在各管理区域中从最新的数据起保存规定数量以下的运转履历数据Lc。因而,通过重视重点管理数据Lce,从而实现盘腔温度超过限制温度的状况的可靠的防止,并且通过基于最新的运转履历数据Lc来制作预测模型M,能够制作考虑了燃气轮机7的经年变化的预测模型M。另外,通过针对每个管理区域限制运转履历数据Lc的数量,能够防止由过老的数据引起的影响并实现预测模型M的预测精度的提升。需要说明的是,如上所述,也可以对重点管理数据Lce进行针对通常管理数据Lcn的与上述同样的管理。通常管理数据Lcn的数据数量比重点管理数据Lce的数据数量多,因此若特别在通常管理数据Lcn进行,则效果好。
在几个实施方式中,上述的过去数据生成部5还可以具有使由管理区域确定部54确定了管理区域的通常管理数据Lcn在满足规定的数据追加条件的情况下存储于过去数据存储部41的通常运转履历处理部55。并且,数据追加条件也可以包括保存有第一通常管理数据Lcna的管理区域与第二运转履历数据的管理区域不同的情况,该第二运转履历数据是由运转履历数据取得部51取得的第二运转履历数据,且从取得了第一通常管理数据起第n个取得(n为整数)或从取得了第一通常管理数据起经过规定时间为止而取得。
换句话说,通过上述的数据追加条件,在由运转履历数据取得部51取得的任意的连续的运转履历数据Lc为应保存于相同的管理区域的数据的情况下,阻止一起保存这样的连续的两个数据的情况。对于上述那样的运转履历数据Lc,即使将两者作为过去数据L而保持,对预测模型M的精度的影响也小。因而,通过将任一方存储于管理区域,从而能够实现作为多个过去数据L的多样性的确保,能够实现预测模型M的预测精度的提升。
另外,在第一通常管理数据Lcna与第二通常管理数据Lcnb之间取得了重点管理数据Lce的情况下,也可以存储第二通常管理数据Lcnb。换句话说,也可以将通常运转履历处理部55构成为将上述那样的状况作为数据追加条件的例外来进行处理。
根据上述结构,关于通常管理数据Lcn,通过存储满足规定的数据追加条件的通常管理数据Lcn,从而例如进行在同一管理区域不连续地保存数据等取舍选择。由此,能够实现同一管理区域所保存的运转履历数据Lc的多样化,能够实现预测模型M的预测精度的提升。
此外,如图2、图4所示,预测模型制作装置4还可以具备能够指示所希望的目标温度Tt的目标温度指示部4s。由此,能够生成与所指示的目标温度Tt对应的运转履历数据Lc,因此能够通过有意地将目标温度Tt设定为高的值并取得该设定下的运转状态从而加快学习速度等,能够确保在预测模型M的制作中使用的过去数据L的多样性。
以下,对与上述的各种装置所执行的处理分别对应的盘腔温度控制方法(图14)、冷却空气调整阀的阀开度决定方法(图15)、以及盘腔目标温度决定方法(图16)分别进行说明。
图14是示出本发明的一实施方式的盘腔温度控制方法的图。
盘腔温度控制方法是用于通过控制上述的冷却空气调整阀92的阀开度来控制盘腔温度的方法。如图14所示,盘腔温度控制方法(以下,简称为温度控制方法)包括目标温度决定步骤(S11)、阀开度决定步骤(S12)、以及指令开度计算步骤(S13)。该温度控制方法可以由上述的温度控制装置1执行,也可以例如一边周期性地取得对象运转状态Ir一边手动地执行。
以图14的步骤顺序对温度控制方法进行说明。
在图14的步骤S11中,执行目标温度决定步骤。目标温度决定步骤(S11)是决定盘腔温度的目标温度Tt的步骤。目标温度决定步骤(S11)与已说明过的由目标温度决定部11执行的处理内容相同,因此省略详细内容。在图14所示的实施方式中,在目标温度决定步骤(S11)中,基于对象运转状态Ir来决定目标温度Tt。更具体而言,也可以通过后述的目标温度决定方法来决定目标温度Tt。
在步骤S12中,执行阀开度决定步骤。阀开度决定步骤(S12)是以使控制后的盘腔温度成为由上述的目标温度决定步骤(S11)决定了的目标温度Tt以下的方式决定冷却空气调整阀92的阀开度的步骤。阀开度决定步骤(S12)与已说明过的由阀开度决定部12执行的处理内容相同,因此省略详细内容。在图14所示的实施方式中,在阀开度决定步骤(S12)中,基于对象运转状态Ir来对决定开度Db进行决定。更具体而言,也可以通过后述的阀开度决定方法来对决定开度Db进行决定。此外,在阀开度决定步骤(S12)中,接受盘腔温度的测量值的反馈,并且决定上述的调整开度Da,以使得盘腔温度的测量值与目标温度Tt的偏差成为0。
在步骤S13中,执行指令开度计算步骤。指令开度计算步骤(S13)是基于由阀开度决定步骤(S12)决定的阀开度来计算针对冷却空气调整阀92的指令开度D的步骤。指令开度计算步骤(S13)与已说明过的由阀开度决定部12执行的处理内容相同,因此省略详细内容。在图14所示的实施方式中,在指令开度计算步骤(S13)中,基于决定开度Db以及调整开度Da来计算指令开度D。
并且,在步骤S14中,将由指令开度计算步骤(S13)计算出的指令开度D向冷却空气调整阀92发送。
图15是示出本发明的一实施方式的冷却空气调整阀的阀开度决定方法的图。
冷却空气调整阀的阀开度决定方法是用于决定上述的冷却空气调整阀92的阀开度(决定开度Db)的方法。如图15所示,冷却空气调整阀的阀开度决定方法(以下,简称为阀开度决定方法)包括对象运转状态取得步骤(S21)和阀开度计算步骤(S22)。该阀开度决定方法可以由上述的阀开度决定装置2,也可以例如一边周期性地取得对象运转状态Ir一边手动地执行。
以图15的步骤顺序对阀开度决定方法进行说明。
在图15的步骤S21中,执行对象运转状态取得步骤。对象运转状态取得步骤(S21)是取得上述的对象运转状态Ir的步骤。对象运转状态取得步骤(S21)与已说明过的由阀开度决定装置2所具备的对象运转状态取得部21执行的处理内容相同,因此省略详细内容。
在图15的步骤S22中,执行阀开度计算步骤。阀开度计算步骤(S22)是基于通过对象运转状态取得步骤(S21)而取得的对象运转状态Ir来计算使控制后的盘腔温度成为目标温度Tt以下那样的冷却空气调整阀92的阀开度的步骤。阀开度计算步骤(S22)与已说明过的由阀开度决定装置2所具备的阀开度计算部22执行的处理内容相同,因此省略详细内容。在图15所示的实施方式中,在阀开度计算步骤(S22)中,基于对象运转状态Ir以及根据上述的预测模型Mt而制作出的开度映射Fd来计算决定开度Db。更详细而言,在阀开度计算步骤(S22)中,也可以基于第一开度映射Fda以及开度修正映射Fdc来计算冷却空气调整阀92的决定开度Db。
图16是示出本发明的一实施方式的盘腔目标温度方法的图。
盘腔目标温度决定方法是用于决定上述的盘腔温度的目标温度Tt的方法。如图16所示,盘腔目标温度决定方法(以下,简称为目标温度决定方法)包括对象运转状态取得步骤(S31)和目标温度计算步骤(S32)。该目标温度决定方法可以由上述的目标温度决定装置3执行,也可以例如一边周期性地取得对象运转状态Ir一边手动地执行。
以图16的步骤顺序对目标温度决定方法进行说明。
在图16的步骤S31中,执行对象运转状态取得步骤。对象运转状态取得步骤(S31)是取得上述的对象运转状态Ir的步骤。对象运转状态取得步骤(S31)与已说明过的由目标温度决定装置3所具备的对象运转状态取得部31执行的处理内容相同,因此省略详细内容。
在图16的步骤S32中,执行目标温度计算步骤。目标温度计算步骤(S32)是基于通过对象运转状态取得步骤(S31)而取得的对象运转状态Ir来计算目标温度Tt的步骤。目标温度计算步骤(S32)与已说明过的由目标温度决定装置3所具备的目标温度计算部32执行的处理内容相同,因此省略详细内容。在图16所示的实施方式中,在目标温度计算步骤(S32)中,基于对象运转状态Ir以及根据上述的分类模型Mp而制作出的目标温度映射Ft来计算目标温度Tt。更详细而言,在目标温度计算步骤(S32)中,也可以基于上述的第一目标温度映射Fta以及目标温度修正映射Ftc来计算目标温度Tt。
本发明并不限定于上述的实施方式,还包括对上述的实施方式施加变形而得到的方式、将这些方式适当组合而得到的方式。
附图标记说明:
1 温度控制装置(盘腔温度控制装置)
m 存储装置
11 目标温度决定部
12 阀开度决定部
13 指令开度计算部
14 反馈控制部
15 异常检测部
17 日志收集部
2 阀开度决定装置
21 对象运转状态取得部
22 阀开度计算部
23 开度映射保持部
24 计算部
25 第一开度映射保持部
26 开度修正映射保持部
3 目标温度决定装置(盘腔目标温度决定装置)
31 对象运转状态取得部
32 目标温度计算部
33 目标温度映射保持部
34 计算部
35 第一目标温度映射保持部
36 目标温度修正映射保持部
4 预测模型制作装置
4m 存储装置
41 过去数据存储部
41e 重点管理履历存储部
41n 通常管理履历存储部
42 预测模型生成部
43 开度探索部
44 目标温度探索部
45 开度修正映射制作部
45b 目标温度修正映射制作部
46 第一开度映射保持部
46b 第一目标温度映射保持部
47 开度修正映射计算部
47b 目标温度修正映射计算部
48 发送部
49 验证部
5 过去数据生成部
51 运转履历数据取得部
52 运转履历分类部
53 重点管理履历处理部
54e 第二管理区域确定部
54 管理区域确定部
55 通常运转履历处理部
56 数据数量管理部
56e 第二数据数量管理部
6 通信网络
7 燃气轮机
7i 空气取入口
7s 转子轴
7r 转子
71 压缩机
71c 压缩机机室
71r 压缩机侧转子部
71m 动叶片(压缩机侧)
71s 静叶片(压缩机侧)
72 燃烧器
73 涡轮
73c 涡轮机室
73r 涡轮侧转子部
73m 动叶片(涡轮侧)
73s 静叶片(涡轮侧)
73a 静叶片的前端部
73d 涡轮盘
74 轴承
75 入口引导叶片
75c 开度控制器
76 抽气室
77p 压力计
77t 吸气温度计
78 发电机
78e 电力计
79 温度计
9 涡轮冷却机构
91 抽气配管
92 冷却空气调整阀
C 冷却空气
D 指令开度
Da 调整开度
Db 决定开度
Dr 实际开度
F 映射
Fc 修正映射
Fd 开度映射
Fda 第一开度映射
Fdb 第二开度映射
Fdc 开度修正映射
Ft 目标温度映射
Fta 第一目标温度映射
Ftb 第二目标温度映射
Ftc 目标温度修正映射
Ir 对象运转状态
L 过去数据
Lc 运转履历数据
Lce 重点管理数据
Lcn 通常管理数据
M 预测模型
MW 发电机输出
Mp 分类模型
Mt 预测模型
S 盘腔
Ta 吸气温度
Ts 盘腔温度
Tt 目标温度
Vp 入口引导叶片的叶片开度。
Claims (29)
1.一种冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置的特征在于,
具备:
对象运转状态取得部,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
阀开度计算部,其基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,
所述阀开度计算部基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
2.根据权利要求1所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述阀开度计算部具有:
开度映射保持部,其保持开度映射,所述开度映射基于所述预测模型而制作出,并针对每个所述运转状态定义了能够使所述盘腔温度的预测值为所述目标温度以下的所述阀开度;以及
计算部,其基于所述对象运转状态及所述开度映射来得到所述阀开度。
3.根据权利要求2所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述开度映射保持部具有:
第一开度映射保持部,其对在基准时制作出的所述开度映射即第一开度映射进行保持;以及
开度修正映射保持部,其对第二开度映射与所述第一开度映射之间的差量即开度修正映射进行保持,所述第二开度映射是在所述基准时之后制作出的所述开度映射,
所述阀开度计算部的所述计算部基于所述第一开度映射以及所述开度修正映射来计算所述阀开度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述预测模型通过对所述多个过去数据进行学习而制作。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述预测模型是基于概率分布来求出所述盘腔温度的预测值的概率分布模型,且使基于所述概率分布而得到的所述预测值成为所述盘腔温度的所述目标温度以上的概率不超过规定的概率。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置还具备:
过去数据生成部,其生成所述多个过去数据;以及
过去数据存储部,其存储由所述过去数据生成部生成的所述多个过去数据,
所述过去数据存储部具有:
重点管理履历存储部,其存储重点管理数据,所述重点管理数据是成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据,且具有超过了所述盘腔温度的限制温度的所述盘腔温度的数据;以及
通常管理履历存储部,其存储除了所述重点管理数据之外的所述运转履历数据即通常管理数据。
7.根据权利要求6所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述过去数据生成部具有:
运转履历数据取得部,其取得所述运转履历数据;
重点管理履历处理部,其将所述重点管理数据存储于所述重点管理履历存储部;
通常管理履历处理部,其将所述通常管理数据存储于所述通常管理履历存储部;
管理区域确定部,其基于以下至少一方:在至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方中包含的所述盘腔温度;以及在所述运转状态中包含的数据,来确定应保存所述重点管理数据的所述重点管理履历存储部中的管理区域、或者应保存所述通常管理数据的所述通常管理履历存储部中的管理区域;以及
数据数量管理部,其以使针对每个所述管理区域的至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方的数量从最新的数据起成为规定数量以下的方式进行管理。
8.根据权利要求7所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述重点管理履历处理部以及所述通常管理履历处理部中的至少一方构成为:使由所述管理区域确定部确定了所述管理区域的作为所述重点管理数据或者所述通常管理数据的所述运转履历数据在满足规定的数据追加条件的情况下存储于所述过去数据存储部,
所述数据追加条件包括保存有第一运转履历数据的所述管理区域与第二运转履历数据的所述管理区域不同的情况,所述第二运转履历数据由所述运转履历数据取得部取得,且从取得所述第一运转履历数据起第n个取得或者从取得所述第一运转履历数据起经过规定时间为止而取得,其中,n为整数。
9.根据权利要求7所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定装置还具备反馈控制部,所述反馈控制部基于所述盘腔温度的测量值与所述目标温度之间的偏差来进行反馈控制,所述反馈控制决定用于调整所述阀开度的调整开度,
所述过去数据生成部还具有稳定过滤器,所述稳定过滤器仅使在所述目标温度稳定、且所述反馈控制稳定了时取得的所述运转履历数据通过,
所述运转履历数据取得部取得通过了所述稳定过滤器的所述运转履历数据。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置,其特征在于,
所述运转状态包括入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个。
11.一种盘腔目标温度决定装置,其决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔目标温度决定装置的特征在于,
具备:
对象运转状态取得部,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
目标温度计算部,其基于所述对象运转状态来计算所述目标温度,
所述目标温度计算部基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
12.根据权利要求11所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述目标温度计算部具有:
目标温度映射保持部,其保持目标温度映射,所述目标温度映射基于所述分类模型而制作出,并针对每个所述运转状态定义了能够使所述不能控制概率成为所述规定的概率以下的所述目标温度;以及
计算部,其基于所述对象运转状态及所述目标温度映射来得到所述目标温度。
13.根据权利要求12所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述目标温度映射保持部具有:
第一目标温度映射保持部,其对在基准时制作出的所述目标温度映射即第一目标温度映射进行保持;以及
目标温度修正映射保持部,其对第二目标温度映射与所述第一目标温度映射之间的差量即目标温度修正映射进行保持,所述第二目标温度映射是在所述基准时之后制作出的所述目标温度映射,
所述目标温度计算部的所述计算部基于所述第一目标温度映射以及所述目标温度修正映射来计算所述目标温度。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述分类模型通过对所述多个过去数据进行学习而制作。
15.根据权利要求11至13中任一项所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述盘腔目标温度决定装置还具备:
过去数据生成部,其生成所述多个过去数据;以及
过去数据存储部,其存储由所述过去数据生成部生成的所述多个过去数据,
所述过去数据存储部具有:
重点管理履历存储部,其存储重点管理数据,所述重点管理数据是成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据,且具有超过了所述盘腔温度的限制温度的所述盘腔温度的数据;以及
通常管理履历存储部,其存储除了所述重点管理数据之外的所述运转履历数据即通常管理数据。
16.根据权利要求15所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述过去数据生成部具有:
运转履历数据取得部,其取得成为所述多个过去数据的候补的运转履历数据;
重点管理履历处理部,其将所述重点管理数据存储于所述重点管理履历存储部;
通常管理履历处理部,其将所述通常管理数据存储于所述通常管理履历存储部;
管理区域确定部,其基于以下至少一方:在至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方中包含的所述盘腔温度;以及在所述运转状态中包含的数据,来确定应保存所述重点管理数据的所述重点管理履历存储部中的管理区域、或者应保存所述通常管理数据的所述通常管理履历存储部中的管理区域;以及
数据数量管理部,其以使针对每个所述管理区域的至少所述重点管理数据及所述通常管理数据中的任一方的数量从最新的数据起成为规定数量以下的方式进行管理。
17.根据权利要求16所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述重点管理履历处理部以及所述通常管理履历处理部中的至少一方构成为:使由所述管理区域确定部确定了所述管理区域的作为所述重点管理数据或者所述通常管理数据的所述运转履历数据在满足规定的数据追加条件的情况下存储于所述过去数据存储部,
所述数据追加条件包括保存有第一运转履历数据的所述管理区域与第二运转履历数据的所述管理区域不同的情况,所述第二运转履历数据由所述运转履历数据取得部取得,且从取得所述第一运转履历数据起第n个取得或者从取得所述第一运转履历数据起经过规定时间为止而取得,其中,n为整数。
18.根据权利要求11至13中任一项所述的盘腔目标温度决定装置,其特征在于,
所述运转状态包括入口引导叶片的叶片开度、吸气温度、输出、以及压缩机机室内压力中的至少一个。
19.一种盘腔温度控制装置,其通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制装置的特征在于,
具备:
目标温度决定部,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定部,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算部,其基于由所述阀开度决定部决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
所述目标温度比所述盘腔温度的限制温度小,
所述阀开度决定部将所述冷却空气调整阀的阀开度控制为由权利要求1至10中任一项所述的冷却空气调整阀的阀开度决定装置决定的阀开度。
20.一种盘腔温度控制装置,其通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制装置的特征在于,
具备:
目标温度决定部,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定部,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算部,其基于由所述阀开度决定部决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
所述目标温度决定部将由权利要求11至18中任一项所述的盘腔目标温度决定装置决定的温度决定为所述目标温度。
21.一种冷却空气调整阀的阀开度决定方法,其决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述冷却空气调整阀的阀开度决定方法的特征在于,
包括以下步骤:
取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,
在计算所述阀开度的步骤中,基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
22.根据权利要求21所述的冷却空气调整阀的阀开度决定方法,其特征在于,
所述冷却空气调整阀的阀开度决定方法还包括如下步骤:基于所述盘腔温度的测量值与所述目标温度之间的偏差,来决定用于调整所述阀开度的调整开度。
23.一种盘腔目标温度决定方法,其决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔目标温度决定方法的特征在于,
包括以下步骤:
取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
基于所述对象运转状态来计算所述目标温度,
在计算所述目标温度的步骤中,基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
24.一种盘腔温度控制方法,其通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制方法的特征在于,
包括以下步骤:
基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
基于通过决定所述阀开度的步骤而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
所述目标温度比所述盘腔温度的限制温度小,
在决定所述阀开度的步骤中,将所述冷却空气调整阀的阀开度控制为由权利要求21或22所述的冷却空气调整阀的阀开度决定方法决定的阀开度。
25.一种盘腔温度控制方法,其通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制方法的特征在于,
包括以下步骤:
基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
基于通过决定所述阀开度的步骤而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
在决定所述目标温度的步骤中,将由权利要求23所述的盘腔目标温度决定方法决定的温度决定为所述目标温度。
26.一种计算机可读取的存储介质,其存储有冷却空气调整阀的阀开度决定程序,所述冷却空气调整阀的阀开度决定程序决定冷却空气调整阀的阀开度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述冷却空气调整阀的阀开度决定程序的特征在于,
使计算机实现以下功能:
对象运转状态取得功能,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
阀开度计算功能,其基于所述对象运转状态,来计算使所述盘腔的温度即盘腔温度在控制后成为目标温度以下那样的所述阀开度,并且
所述阀开度计算功能基于预测模型,而将使所述对象运转状态下的所述盘腔温度的预测值成为所述目标温度以下的所述阀开度的输入值作为所述阀开度,所述预测模型基于将过去取得的所述运转状态、所述盘腔温度、以及所述冷却空气调整阀的实际开度的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述阀开度的输入值的情况下的所述盘腔温度的预测值。
27.一种计算机可读取的存储介质,其存储有盘腔目标温度决定程序,所述盘腔目标温度决定程序决定盘腔温度的目标温度,所述盘腔温度是在决定冷却空气调整阀的阀开度时使用的盘腔的温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔目标温度决定程序的特征在于,
使计算机实现以下功能:
对象运转状态取得功能,其取得所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态;以及
目标温度计算功能,其基于所述对象运转状态,来计算所述目标温度,并且
所述目标温度计算功能基于分类模型,而将使所述对象运转状态下的不能控制概率成为规定的概率以下那样的所述盘腔温度的输入值作为所述目标温度,所述分类模型基于将过去取得的所述运转状态以及所述燃气轮机对所述盘腔温度的控制可否的关系建立对应关系而得的多个过去数据而制作出,且用于求出在所述运转状态的输入值以及所述盘腔温度的输入值的情况下的所述燃气轮机的所述不能控制概率。
28.一种计算机可读取的存储介质,其存储有盘腔温度控制程序,所述盘腔温度控制程序通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制程序的特征在于,
使计算机实现以下功能:
目标温度决定功能,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定功能,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算功能,其基于通过所述阀开度决定功能而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
所述目标温度比所述盘腔温度的限制温度小,
所述阀开度决定功能将所述冷却空气调整阀的阀开度控制为由权利要求26所述的冷却空气调整阀的阀开度决定程序决定的阀开度。
29.一种计算机可读取的存储介质,其存储有盘腔温度控制程序,所述盘腔温度控制程序通过控制冷却空气调整阀的阀开度,来控制盘腔的温度即盘腔温度,所述冷却空气调整阀用于对将燃气轮机的所述盘腔冷却的冷却空气的供给进行控制,所述盘腔温度控制程序的特征在于,
使计算机实现以下功能:
目标温度决定功能,其基于所述燃气轮机的控制前的运转状态即对象运转状态,来决定所述盘腔温度的目标温度;
阀开度决定功能,其基于所述对象运转状态,以使控制后的所述盘腔温度成为所述目标温度以下的方式决定所述阀开度;以及
指令开度计算功能,其基于通过所述阀开度决定功能而决定的决定开度,来计算针对所述冷却空气调整阀的指令开度,
所述目标温度决定功能将由权利要求27所述的盘腔目标温度决定程序决定的温度决定为所述目标温度。
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