JP5660958B2 - ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法に関するものである。

ガスタービンは、タービンを駆動させるための燃焼ガスを生成する燃焼器に生じる、燃焼振動や火炎消失等の不安定燃焼を防止することが重要である。

上記のことに関連して、特許文献１には、プラントデータ及び気象データから燃焼器の内圧変動を数式モデル化し、該数式モデルに内圧変動の制限値を適用して燃焼振動の発生しやすい領域を求め、その結果を出力することによって、ガスタービンの燃焼器で発生する燃焼振動を数式モデルにより予測することにより、燃焼制御系調整を容易化すると共に、運転中においては燃焼振動発生を早期に検知する技術が記載されている。
また、特許文献２には、発電機出力の入力装置からの発電機出力と車室内空気圧力の入力装置からの圧力を基に発生させた関数との比に対応した燃料比率制御信号を、圧縮機オンライン翼洗浄実施、大気湿度、燃料成分、大気圧力の変化、タービンの劣化、及び発電機出力の変化率によって補正することで、パイロット燃料とメイン燃料との燃料比率を細く制御し、ガスタービンの燃焼器における安定燃焼を維持する技術が記載されている。

特開２００２−０５４４６０号公報 特開２００３−１１３７２１号公報

ここで、大気圧の上昇に伴い、燃焼器に不安定燃焼が生じる場合があった。
特許文献１には、燃焼器の内圧変動の数式モデルに気象データ（大気温度、大気圧力、湿度等）を用いることが記載され、特許文献２には、大気圧力の変化も用いて、燃料比率を制御することが記載されているものの、特許文献１，２には、大気圧の上昇に伴う不安定燃焼を防止する具体的な手段までは言及されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼を防止することができるガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法は以下の手段を採用する。

すなわち、本発明に係るガスタービンの制御装置は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御装置であって、大気圧を測定する大気圧測定手段と、前記大気圧測定手段によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、前記パイロット燃料の比率を制御対象とし、大気圧の上昇に応じて該比率を増加させる増加制御を実行する制御手段と、を備える。

本発明によれば、ガスタービンの制御装置は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、圧縮機から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンを制御する。

ここで、大気圧が低いと空気の密度が低くなり、燃焼器の吸込空気である圧縮空気の質量流量が下がる。しかし、ガスタービンは、出力を保つ必要があるため、ガスタービンの負荷に応じて燃焼器へ燃料が流入することとなる。そのため、燃料に対して空気が少なくなるので、燃空比が上がり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が上昇する。
ガスタービンは、ＮＯｘが上昇するとＮＯｘを補償値に下げる必要がある。そのため、ガスタービンはパイロット比を下げることによって、ＮＯｘを下げる。パイロット燃料による火炎は、拡散燃焼であり、発生するＮＯｘの量が多いためである。その後、大気圧が上昇すると、燃焼器の吸込空気の質量流量が上昇するので、燃空比が下がり、ＮＯｘも下がる。しかし、パイロット比が必要以上に下がっていると、火種であるパイロット燃料の火炎が小さいので、燃焼器は、燃焼が不安定になり、部分的に火炎消失、すなわち不安定燃焼が発生し易くなる。

そこで、本発明は、大気圧を測定し、測定した大気圧が基準値以上の場合に、大気圧の上昇に応じてパイロット燃料の比率を増加させる増加制御を実行する。

従って、本発明は、大気圧の上昇と共にパイロット比を増加させるので、火種であるパイロット燃料による火炎が小さくなることを抑制でき、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼を防止することができる。

また、本発明に係るガスタービンの制御装置は、前記燃焼器車室へ導入された圧縮空気を、前記燃焼器における燃焼領域をバイパスして前記燃焼器の下流側に位置する尾筒に導入するためのバイパス流路を開閉させるバイパス弁と、前記大気圧測定手段によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、前記バイパス弁の開度を制御対象とし、大気圧の上昇に応じて該開度を増加させる増加制御を実行する制御手段と、を備える。

本発明によれば、ガスタービンの制御装置は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、燃焼器車室内に配置され、圧縮機から該燃焼器車室へ導入された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンを制御する。

ここで、大気圧が上昇すると燃焼器車室の圧力が上昇する。燃焼器車室の圧力が高いと、燃焼器へ供給される燃料の圧力も上昇するため、燃料が圧縮され、燃料の密度が上昇する（燃料マニホールド圧力の上昇）。そのため、燃焼器へ燃料を供給する燃料供給弁の開度が小さくても、すなわち、燃料供給弁の開度指令値（ＣＳＯ）が小さくても、燃焼器には、大気圧が低い場合に比べて、燃料がより多く流入し、必要な発熱量分の燃料が供給されることとなる。
そのため、大気圧が上昇すると、ＣＳＯは下がることとなる。その結果、燃焼器への燃料流量が少なくなる一方、空気流量が多くなるため、燃空比が下がり、燃焼器は、火炎消失、すなわち不安定燃焼が発生し易くなる。

そこで、本発明は、大気圧を測定し、測定した大気圧が基準値以上の場合に、燃焼器車室へ導入された圧縮空気を、燃焼器における燃焼領域をバイパスして尾筒に導入するためのバイパス流路を開閉させるバイパス弁の開度を、大気圧の上昇に応じて増加させる増加制御を実行する。

従って、本発明は、燃焼器車室内の圧縮空気の一部が燃焼領域をバイパスするので、燃焼領域に導入される圧縮空気が減少し、燃空比が相対的に上昇するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼を防止することができる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記制御手段が、前記大気圧に応じて、前記制御対象の増加量を制御する。

本発明によれば、大気圧に応じて、制御対象の増加量が制御されるので、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記制御手段が、前記ガスタービンの出力に応じて、前記制御対象の増加量を制御する。

本発明によれば、ガスタービンの出力に応じて、制御対象の増加量が制御されるので、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

また、本発明のガスタービンの制御装置は、前記制御手段が、前記ガスタービンの負荷が部分負荷の場合、前記増加制御を実行しない。

ガスタービンの負荷が低い場合は、パイロット比、すなわち火種が大きいため、大気圧の上昇の影響は小さい。そのため、本発明は、ガスタービンの負荷が部分負荷の場合には増加制御を実行しないので、燃焼器の不安定燃焼を効率良く防止することができる。

一方、本発明に係るガスタービンは、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、燃焼器車室内に配置され、前記圧縮機から該燃焼器車室へ導入された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、上記記載のガスタービンの制御装置と、を備える。

さらに、本発明に係るガスタービンの制御方法は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、大気圧を測定する第１工程と、測定した大気圧が基準値以上の場合に、大気圧の上昇に応じて前記パイロット燃料の比率を増加させる第２工程と、を含む。

また、本発明に係るガスタービンの制御方法は、測定した大気圧が基準値以上の場合に、前記燃焼器車室へ導入された圧縮空気を、前記燃焼器における燃焼領域をバイパスして前記燃焼器の下流側に位置する尾筒に導入するためのバイパス流路を開閉させるバイパス弁の開度を大気圧の上昇に応じて増加させる工程を含む。

本発明によれば、大気圧の上昇に伴う燃焼器の不安定燃焼を防止することができる、という優れた効果を有する。

本発明の第１実施形態に係るガスタービンプラントの構成図である。 本発明の第１実施形態に係るパイロット比増加制御の処理の流れを示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る大気圧補正値を算出するための補正関数を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係るＣＳＯ補正値を算出するための補正関数を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る燃焼器の構成図である。 本発明の第２実施形態に係るバイパス弁開度増加制御の処理の流れを示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るＭＷ／Ｐｃｓに応じた補正関数を示すグラフである。

以下に、本発明に係るガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。

図１は、第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の全体構成図である。ガスタービンプラント１０は、ガスタービン１２及び発電機１４を備える。

ガスタービン１２は、圧縮機２０、燃焼器２２、及びタービン２４を備える。
圧縮機２０は、回転軸２６により駆動されることで、空気取込口から取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する。燃焼器２２は、燃焼器車室２８（図５参照）内に配置され、圧縮機２０から燃焼器車室２８へ導入された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる。タービン２４は、燃焼器２２で発生した燃焼ガスによって回転駆動する。
燃焼器車室２８と燃焼器２２との間にはバイパス流路３０が設けられており、バイパス流路３０は、バイパス弁３２を開くことにより、燃焼器車室２８内の空気を燃焼器２２の下流側に位置する尾筒９６（図５参照）に圧縮空気を導入する流路となる。また、圧縮機２０とタービン２４との間には、圧縮機２０からタービン２４へ冷却用の空気を導入させるための抽気管３４が設けられている。

なお、タービン２４、圧縮機２０、及び発電機１４は、回転軸２６によって連結され、タービン２４に生じる回転駆動力は、回転軸２６によって圧縮機２０及び発電機１４に伝達される。そして、発電機１４は、タービン２４の回転駆動力によって発電し、発電した電力を商用電力系統へ供給する。

また、燃焼器２２には、パイロットノズル３６及びメインノズル３８が設けられている。メインノズル３８は、例えばパイロットノズル３６を取り囲むように複数（例えば８本、図示省略）設けられている。パイロットノズル３６には、圧力調整弁４０Ａで流量調整弁４２Ａ前後の差圧が調整され、流量調整弁４２Ａで流量が調整されたパイロット燃料が供給される。一方、メインノズル３８には、圧力調整弁４０Ｂで流量調整弁４２Ｂ前後の差圧が調整され、流量調整弁４２Ｂで流量が調整されたメイン燃料が供給される。
そして、燃焼器２２は、パイロットノズル３６から供給されたパイロット燃料とメインノズル３８から供給されたメイン燃料を、圧縮空気を用いて燃焼させる。

ガスタービン制御装置４４は、燃料弁制御部４６及びバイパス弁制御部４８を備える。

燃料弁制御部４６は、ガスタービン１２の運転状態及び温度状態に関する状態量を入力信号として取得し、該入力信号に基づいて燃焼器２２に供給する燃料流量を制御するためのＣＳＯ（Control Signal Output：弁開度指令値）を算出する。運転状態に関する状態量としては、例えばガスタービン１２の出力や回転数が一例として挙げられ、温度状態に関する状態量としては、例えば排ガス温度が一例として挙げられる。すなわち、ＣＳＯは、ガスタービン１２の出力と比例関係にある。

そして、燃料弁制御部４６は、ＣＳＯに基づいて、パイロット燃料流量に応じた流量調整弁４２Ａの開度を示した開度指令値（ＰＬＣＳＯ）及びメイン燃料流量に応じた流量調整弁４２Ｂの開度を示した開度指令値（ＭＣＳＯ）を算出し、ＰＬＣＳＯに基づいて流量調整弁４２Ａの開度を制御し、ＭＣＳＯに基づいて流量調整弁４２Ｂの開度を制御する。なお、全燃料流量（本第１実施形態ではパイロット燃料流量とメイン燃料流量との和）に対するパイロット燃料流量の比をパイロット比といい、全燃料流量に対するメイン燃料流量の比をメイン比という。

さらに、燃料弁制御部４６は、パイロット燃料の流量調整弁４２Ａ及びメイン燃料の流量調整弁４２Ｂ前後の差圧が所定の値となるように圧力調整弁４０Ａの開度及び圧力調整弁４０Ｂの開度を制御する。

バイパス弁制御部４８は、バイパス弁３２の開度を示した開度指令値（ＢＹＣＳＯ）を算出し、ＢＹＣＳＯに基づいてバイパス弁３２の開度を制御する。

また、ガスタービン１２は、大気圧を測定する大気圧測定部５０を備える。そして、大気圧測定部５０で測定された大気圧は、ガスタービン制御装置４４へ入力される。

ここで、大気圧が低いと空気の密度が低くなり、燃焼器２０の吸込空気である圧縮空気の質量流量が下がる。しかし、ガスタービン１２は、出力を保つ必要があるため、ガスタービン１２の負荷に応じて燃焼器２２へ燃料が流入することとなる。そのため、燃料に対して空気が少なくなるので、燃空比が上がり、窒素酸化物（ＮＯｘ）の量が上昇する。
ガスタービン１２は、ＮＯｘが上昇するとＮＯｘを補償値に下げる必要がある。そのため、ガスタービン１２はパイロット比を下げることによって、ＮＯｘを下げる。パイロット燃料による火炎は、拡散燃焼であり、発生するＮＯｘの量が多いためである。その後、大気圧が上昇すると、燃焼器２０の吸込空気の質量流量が上昇するので、燃空比が下がり、ＮＯｘも下がる。しかし、パイロット比が必要以上に下がっていると、火種であるパイロット燃料による火炎が小さいので、燃焼器２２は、燃焼が不安定になり、部分的に火炎消失、すなわち不安定燃焼が発生し易くなる。

そこで、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、大気圧測定部５０によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、パイロット比を制御対象とし、パイロット比を増加させるパイロット比増加制御を実行する。

なお、本第１実施形態に係るパイロット比増加制御は、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、パイロット比の増加量を制御する。より具体的には、パイロット比増加制御は、ＰＬＣＳＯ、すなわちパイロット燃料流量を調整する流量調整弁４２Ａの開度を、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、大気圧が基準値未満の場合に比べて大きな値にすることによって、パイロット比を増加させる。

図２は、本第１実施形態に係る燃料弁制御部４６で実行される、パイロット比増加制御の処理の流れを示す機能ブロック図である。

本第１実施形態に係る燃料弁制御部４６は、大気圧補正値算出部６０、ＣＳＯ算出部６２、ＣＳＯ補正値算出部６４、ＰＬＣＳＯ算出部６６、ｄＰＬＣＳＯ算出部６８、及び温度補正値算出部７０を備える。

大気圧補正値算出部６０は、大気圧測定部５０で測定された大気圧に応じた補正値（以下、「大気圧補正値」という。）を算出する。

図３は、大気圧補正値を算出するための補正関数を示すグラフである。図３に示すように、大気圧が予め定められた基準値となるまでは、大気圧補正値は「１」であり、大気圧が基準値を超えると、大気圧の上昇に応じて大気圧補正値は増加する。基準値は、例えば、ガスタービン１２の駆動を最適化させるための基準として用いられた大気圧とされる。
なお、図３に示される補正関数では、大気圧補正値を大気圧の上昇に応じて直線的に増加させているが、これに限らず、階段状に段階的に増加させたり、所定の補正値へ漸近するように増加させてもよい。

ＣＳＯ算出部６２は、ガスタービン１２の運転状態及び温度状態に関する状態量に基づいて燃焼器２２に供給する燃料流量を制御するためのＣＳＯを算出する。

ＣＳＯ補正値算出部６４は、ＣＳＯ算出部６２で算出されたＣＳＯに応じた補正値（以下、「ＣＳＯ補正値」という。）を算出する。なお、上述したようにＣＳＯは、ガスタービン１２の出力に比例している。

図４は、ＣＳＯ補正値を算出するための補正関数を示すグラフである。図４に示すように、ＣＳＯが予め定められた基準値となるまでは、ＣＳＯ補正値は０（零）であり、ＣＳＯが基準値を超えると、ＣＳＯの上昇に応じて大気圧補正値は増加する。そして、ＣＳＯが所定値となると、一定となる。該所定値は、例えば、７０％とされる。

なお、図４に示す基準値は、ガスタービン１２の負荷が全負荷となる場合である。すなわち、ガスタービン１２が部分負荷の場合は、ＣＳＯ補正値は０（零）となる。ガスタービン１２の負荷が低い場合（例えば７０％負荷以下の場合）は、燃空比が定格負荷よりも小さいため、より火炎消失が起きる可能性があるとも考えられるが、パイロット比が大きく火種が大きいため、大気圧の上昇の影響は小さく、ガスタービン１２は、パイロット比増加制御を必要としない。

乗算部７２は、大気圧補正値算出部６０で算出された大気圧補正値に、ＣＳＯ補正値算出部６４で算出されたＣＳＯ補正値を乗算し、ＰＬＣＳＯ補正値を算出する。

ＰＬＣＳＯ算出部６６は、ＣＳＯ算出部６２で算出されたＣＳＯに基づいて、ＰＬＣＳＯを算出する。

ｄＰＬＣＳＯ算出部６８は、ＣＳＯ算出部６２で算出されたＣＳＯに応じて予め定められた条件に基づいた補正値であるｄＰＬＣＳＯを算出する。

温度補正値算出部７０は、温度測定部７４で測定された燃焼器２２の吸気温度に応じたＰＬＣＳＯの補正値であるｔＰＬＣＳＯを算出する。

乗算部７６は、ｄＰＬＣＳＯ算出部６８で算出されたｄＰＬＣＳＯに、温度補正値算出部７０で算出されたｔＰＬＣＳＯを乗算する。

減算部７８は、ＰＬＣＳＯ算出部６６で算出されたＰＬＣＳＯから乗算部７６による乗算結果を減算する。

加算部８０は、減算部７８による減算結果であるＰＬＣＳＯに乗算部７２による乗算結果であるＰＬＣＳＯ補正値を加算し、補正後のＰＬＣＳＯを出力する。

そして、燃料弁制御部４６は、上記のようにして算出した補正後のＰＬＣＳＯに基づいて、パイロット燃料流量を調整する流量調整弁４２Ａの開度を制御する。

以上説明したように、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機２０と、圧縮機２０から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器２２と、該燃焼ガスにより駆動するタービン２４と、を備えたガスタービン１２を制御する。そして、ガスタービン制御装置４４は、大気圧測定部５０によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、パイロット燃料の比率を増加させるパイロット比増加制御を実行する。

従って、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、大気圧の上昇と共にパイロット比を増加させるので、火種であるパイロット燃料による火炎が小さくなることを抑制でき、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼を防止することができる。

また、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、大気圧に応じて、ＰＬＣＳＯの増加量を制御するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

また、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、ガスタービン１２の出力に応じて、ＰＬＣＳＯの増加量を制御するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

また、本第１実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、ガスタービン１２の負荷が部分負荷の場合にはパイロット比増加制御を実行しないので、燃焼器２２の不安定燃焼を効率良く防止することができる。

なお、本第１実施形態では、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、パイロット比の増加量を制御する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、パイロット比増加制御は、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧及びガスタービン１２の出力の何れか一方に応じてパイロット比を増加させる制御とされてもよいし、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧やガスタービン１２の出力に関わらず、予め定められた補正値をＰＬＣＳＯに加算又は乗算することによって、パイロット比を増加させる制御とされてもよい。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。

なお、本第２実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成は、図１に示す第１実施形態に係るガスタービンプラント１０の構成と同様であるので説明を省略する。

図５は、燃焼器２２における構成の概略を説明する模式図である。

燃焼器２２は、ハウジング９０に、それを貫通して燃焼器車室２８に至るように取り付けられ、内筒９２、内筒９２の内部に配置される燃料ノズル９４（パイロットノズル３６及びメインノズル３８）、内筒の下流側に接続される尾筒９６、及びバイパス流路３０を備えている。

内筒９２は、内部に圧縮機２０により圧縮された空気が導入され、燃料ノズル９４から噴射された燃料と、この圧縮された空気とを混合して高温高圧の燃焼ガスを生成する。

尾筒９６は、筒状の形状に形成され、内筒９２からタービン２４の流入部に向かって延びる流路を形成するものである。すなわち、尾筒９６は、その内部を、燃焼により生成される燃焼ガスが流れる。そして、バイパス流路３０は、一例として尾筒９６の略中間位置に設けられている。

ここで、大気圧が上昇すると燃焼器車室２８の圧力が上昇する。燃焼器車室２８の圧力が高いと、燃焼器２２へ供給される燃料の圧力も上昇するため、燃料が圧縮され、燃料の密度が上昇する（燃料マニホールド圧力の上昇）。そのため、燃焼器２２へ燃料を供給する燃料供給弁（流量調整弁４２Ａ，４２Ｂ）の開度が小さくても、すなわち、燃料供給弁の開度指令値であるＣＳＯ（ＰＬＣＳＯ，ＭＣＳＯ）が小さくても、燃焼器２２には、大気圧が低い場合に比べて、燃料がより多く流入し、必要な発熱量分の燃料が供給されることとなる。
そのため、大気圧が上昇すると、ＣＳＯ（ＰＬＣＳＯ，ＭＣＳＯ）は下がることとなる。その結果、燃焼器２２への燃料流量が少なくなる一方、空気流量が多くなるため、燃空比が下がり、燃焼器２２は、火炎消失、すなわち不安定燃焼が発生し易くなる。

そこで、本第２実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、大気圧測定部５０によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、バイパス弁３２の開度を制御対象とし、該開度を増加させるバイパス弁開度増加制御を実行する。

なお、本第２実施形態に係るバイパス弁開度増加制御は、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、バイパス弁３２の開度の増加量を制御する。より具体的には、バイパス弁開度増加制御は、バイパス弁３２の開度を、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、大気圧が基準値未満の場合に比べて大きな値にする。

図６は、本発明の第２実施形態に係るバイパス弁制御部４８で実行される、バイパス弁開度増加制御の処理の流れを示す機能ブロック図である。なお、図６における図２と同一の構成部分については図２と同一の符号を付して、その説明を省略する。

本第２実施形態に係るバイパス弁制御部４８は、ＭＷ／Ｐｃｓ算出部１００、ＭＷ／Ｐｃｓ補正値算出部１０２、ＢＹＣＳＯ算出部１０４、ｄＢＹＣＳＯ算出部１０６、及び温度補正値算出部１０７を備える。

ＭＷ／Ｐｃｓ算出部１００は、ガスタービンの出力（発電機１４の出力）の実測値（ＭＷ）と燃焼器車室２８内の圧力の実測値（Ｐｃｓ）との比であるＭＷ／Ｐｃｓを算出する。

ＭＷ／Ｐｃｓ補正値算出部１０２は、ＭＷ／Ｐｃｓ算出部１００で算出されたＭＷ／Ｐｃｓに応じた補正値（以下、「ＭＷ／Ｐｃｓ補正値」という。）を算出する。なお、上述したようにＭＷ／Ｐｃｓは、ガスタービン１２の出力に比例している。

図７は、ＭＷ／Ｐｃｓ補正値を算出するための補正関数を示すグラフである。図７に示すように、ＭＷ／Ｐｃｓが予め定められた基準値となるまでは、ＭＷ／Ｐｃｓ補正値は０（零）であり、ＭＷ／Ｐｃｓが基準値を超えると、ＭＷ／Ｐｃｓの上昇に応じてＭＷ／Ｐｃｓ補正値は増加する。そして、ＭＷ／Ｐｃｓが所定値となると、一定となる。該所定値は、例えば、７０％とされる。

なお、基準値は、ガスタービン１２の負荷が全負荷となる場合である。

乗算部１０８は、大気圧補正値算出部６０で算出された大気圧補正値に、ＭＷ／Ｐｃｓ補正値算出部１０２で算出されたＭＷ／Ｐｃｓ補正値を乗算し、ＢＹＣＳＯ補正値を算出する。

ＢＹＣＳＯ算出部１０４は、ＭＷ／Ｐｃｓ算出部１００で算出されたＭＷ／Ｐｃｓに基づいて、ＢＹＣＳＯを算出する。

ｄＢＹＣＳＯ算出部１０６は、ＭＷ／Ｐｃｓ算出部１００で算出されたＭＷ／Ｐｃｓに応じて予め定められた条件に基づいた補正値であるｄＢＹＣＳＯを算出する。

温度補正値算出部１０７は、温度測定部７４で測定された圧縮機２０の吸気温度に応じたＢＹＣＳＯの補正値であるｔＢＹＣＳＯを算出する。

乗算部１１０は、ｄＢＹＣＳＯ算出部１０６で算出されたｄＢＹＣＳＯに、温度補正値算出部１０７で算出されたｔＢＹＣＳＯを乗算する。

減算部１１２は、ＢＹＣＳＯ算出部１０４で算出されたＢＹＣＳＯから乗算部１０８による乗算結果を減算する。

加算部１１４は、減算部１１２による減算結果であるＢＹＣＳＯに乗算部１０８による乗算結果であるＢＹＬＣＳＯ補正値を加算し、補正後のＢＹＣＳＯを出力する。

バイパス弁制御部４８は、上記のようにして算出した補正後のＢＹＣＳＯに基づいて、バイパス弁３２の開度を制御する。

以上説明したように、本第２実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機２０と、燃焼器車室２８内に配置され、圧縮機２０から該燃焼器車室２８へ導入された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器２２と、該燃焼ガスにより駆動するタービン２４と、を備えたガスタービン１２を制御する。そして、ガスタービン制御装置４４は、大気圧測定部５０によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、燃焼器車室２８へ導入された圧縮空気を燃焼器２２における燃焼領域をバイパスして尾筒９６に導入させるためのバイパス流路３０を開閉させるバイパス弁３２の開度を増加させるバイパス弁開度増加制御を実行する。

従って、本第２実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、燃焼器車室２８内の圧縮空気が尾筒９６へも流れ、燃焼器車室２８内の圧縮空気の一部が燃焼領域をバイパスするので、燃焼領域に導入される圧縮空気が減少し、燃空比が相対的に上昇するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼を防止することができる。

また、本第２実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、大気圧に応じて、ＢＹＣＳＯの増加量を制御するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

また、本第２実施形態に係るガスタービン制御装置４４は、ガスタービン１２の出力に応じて、ＢＹＣＳＯの増加量を制御するので、大気圧の上昇に伴う燃焼器２２の不安定燃焼をより確実に防止することができる。

なお、本第２実施形態では、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧及びガスタービン１２の出力に応じて、ＢＹＣＳＯの増加量を制御する形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、バイパス弁開度増加制御は、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧及びガスタービン１２の出力の何れか一方に応じてＢＹＣＳＯを増加させる制御とされてもよいし、大気圧が基準値を超えた場合に、大気圧やガスタービン１２の出力に関わらず、予め定められた補正値をＢＹＣＳＯに加算又は乗算することによって、ＢＹＣＳＯを増加させる制御とされてもよい。

以上、本発明を、上記各実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記各実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、該変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

１２ ガスタービン
２０ 圧縮機
２２ 燃焼器
２４ タービン
２８ 燃焼器車室
３２ バイパス弁
４４ ガスタービン制御装置
４６ 燃料弁制御部
４８ バイパス弁制御部
５０ 大気圧測定部
９６ 尾筒

Claims (7)

1. 取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御装置であって、
   大気圧を測定する大気圧測定手段と、
   前記大気圧測定手段によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、前記パイロット燃料の比率を制御対象とし、大気圧の上昇に応じて該比率を増加させる増加制御を実行する制御手段と、
   を備えたガスタービンの制御装置。
2. 前記燃焼器車室へ導入された圧縮空気を、前記燃焼器における燃焼領域をバイパスして前記燃焼器の下流側に位置する尾筒に導入するためのバイパス流路を開閉させるバイパス弁と、
   前記大気圧測定手段によって測定された大気圧が基準値以上の場合に、前記バイパス弁の開度を制御対象とし、大気圧の上昇に応じて該開度を増加させる増加制御を実行する制御手段と、
   を備えた請求項１記載のガスタービンの制御装置。
3. 前記制御手段は、前記ガスタービンの出力に応じて、前記制御対象の増加量を制御する請求項１又は請求項２記載のガスタービンの制御装置。
4. 前記制御手段は、前記ガスタービンの負荷が部分負荷の場合、前記増加制御を実行しない請求項１から請求項３の何れか１項記載のガスタービンの制御装置。
5. 取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、
   燃焼器車室内に配置され、前記圧縮機から該燃焼器車室へ導入された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
   該燃焼ガスにより駆動するタービンと、
   請求項１から請求項４の何れか１項に記載のガスタービンの制御装置と、
   を備えたガスタービン。
6. 取り入れた空気を圧縮して圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮機から導入された圧縮空気を用いてパイロット燃料とメイン燃料とを燃焼させることで燃焼ガスを発生させる燃焼器と、該燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えたガスタービンの制御方法であって、
   大気圧を測定する第１工程と、
   測定した大気圧が基準値以上の場合に、大気圧の上昇に応じて前記パイロット燃料の比率を増加させる第２工程と、
   を含むガスタービンの制御方法。
7. 測定した大気圧が基準値以上の場合に、前記燃焼器車室へ導入された圧縮空気を、前記燃焼器における燃焼領域をバイパスして前記燃焼器の下流側に位置する尾筒に導入するためのバイパス流路を開閉させるバイパス弁の開度を大気圧の上昇に応じて増加させる工程を含む請求項６記載のガスタービンの制御方法。

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