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特許6413145ガスタービン設備、その制御装置、及びガスタービン設備の制御方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6413145
(24)【登録日】2018年10月12日
(45)【発行日】2018年10月31日
(54)【発明の名称】ガスタービン設備、その制御装置、及びガスタービン設備の制御方法
(51)【国際特許分類】
F02C 9/40 20060101AFI20181022BHJP
F02C 9/28 20060101ALI20181022BHJP
【ＦＩ】
F02C9/40 A
F02C9/28 Z
【請求項の数】17
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2014-198037(P2014-198037)
(22)【出願日】2014年9月29日
(65)【公開番号】特開2016-70119(P2016-70119A)
(43)【公開日】2016年5月9日
【審査請求日】2017年6月20日
(73)【特許権者】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100134544
【弁理士】
【氏名又は名称】森 隆一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男
(74)【代理人】
【識別番号】100126893
【弁理士】
【氏名又は名称】山崎 哲男
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(72)【発明者】
【氏名】藤村 大輝
(72)【発明者】
【氏名】村上 雅幸
(72)【発明者】
【氏名】内田 進也
【審査官】
倉田 和博
(56)【参考文献】
【文献】
特開昭６２−０５６７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−０６０９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−２９１８１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−２６７１５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０２Ｃ ９／２８、 ９／４０
Ｆ１７Ｃ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付け、
前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付け、
前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項2】
請求項１に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、
前記ガスタービン入熱量に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、
前記ガスタービン入熱量に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項3】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、
前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有し、
前記吸気制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、
前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める入熱変化率演算部と、
前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、
前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有し、
前記吸気制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、
前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める入熱変化率演算部と、
前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項4】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項5】
請求項１から３のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況が変化した時点から所定時間の間、変化した後の設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、前記設備状況が変化した時点から前記所定時間経過した以降、前記ボイルオフガスの流量に応じて前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況が変化した時点から所定時間の間、変化した後の設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、前記設備状況が変化した時点から前記所定時間経過した以降、前記ボイルオフガスの流量に応じて前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項6】
請求項４又は５に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有し、
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有し、
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項7】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有し、
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、
前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、
を有し、
前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、
前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、
前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有し、
前記燃料制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、
前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項8】
請求項４から７のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、
前記制御量演算部は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有し、
前記吸気制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、
前記制御量演算部は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有し、
前記吸気制御量演算部は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、
を有する、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項9】
請求項４から８のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御装置において、
前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、
前記受付部は、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、
前記制御量演算部は、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、
前記受付部は、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、
前記制御量演算部は、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御装置。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記ガスタービンと、
前記調節器と、
を備えるガスタービン設備。
前記ガスタービンと、
前記調節器と、
を備えるガスタービン設備。
【請求項11】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付け、
前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付け、
前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項12】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、
前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含み、
前記吸気制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める工程と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求める工程と、
前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める工程と、
前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する工程と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、
前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含み、
前記吸気制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める工程と、
前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求める工程と、
前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める工程と、
前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する工程と、
前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項13】
請求項１１又は１２に記載のガスタービン設備の制御方法において、
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御方法。
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項14】
請求項１３に記載のガスタービン設備の制御方法において、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含み、
前記燃料制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、
前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、
前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含み、
前記燃料制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、
前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、
前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項15】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含み、
前記燃料制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、
前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、
前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、
前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、
前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、
を実行し、
前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、
前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含み、
前記燃料制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、
前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、
前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項16】
請求項１３から１５のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御方法において、
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、
前記制御量演算工程は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含み、
前記吸気制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算工程と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生工程と、
前記吸気係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、
前記制御量演算工程は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含み、
前記吸気制御量演算工程は、
前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算工程と、
前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生工程と、
前記吸気係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正工程と、
を含む、
ガスタービン設備の制御方法。
【請求項17】
請求項１３から１６のいずれか一項に記載のガスタービン設備の制御方法において、
前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、
前記受付工程では、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御方法。
前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、
前記受付工程では、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、
前記制御量演算工程では、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定める、
ガスタービン設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、単位量あたりの発熱量が異なる複数のガスの混合ガスを燃料とするガスタービン設備、その制御装置、及びガスタービン設備の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
液化天然ガス（以下、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）とする）タンク内では、ＬＮＧの一部が蒸発してボイルオフガス（以下、ＢＯＧ（Boil Off Gas）とする）になる。このＢＯＧはＬＮＧタンク内の圧力を上昇させるため、ＬＮＧタンク外に排出される。
【0003】
以下の特許文献１に記載の技術では、ＬＮＧタンクからのＬＮＧを気化器で強制的に気化させた天然ガス（以下、ＮＧ（Natural Gas）とする）と、前述のＢＯＧとを混合させた混合ガスをガスタービンの燃料にしている。この技術では、ＢＯＧの流量変化等に伴う混合ガスの発熱量を熱量計で検知し、この検知結果に基づいて、所定の発熱量のガスを混合ガス中に供給することで、ガスタービンへの入熱量の急激な変化を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００２−１８８４６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
熱量計でのガスの発熱量の検知には、時間がかかることが多い。このため、上記特許文献１に記載の技術では、混合ガスの発熱量の変化を熱量計で検出できた時点で、既に、発熱量変化後の混合ガスがガスタービンに供給されている場合がある。よって、特許文献１に記載の技術では、ガスタービンを安定運転できない場合がある、という問題点がある。
【0006】
そこで、本発明は、混合ガスの発熱量が変化してもガスタービン設備を安定運転できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービン設備の制御装置は、天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、を有する。前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有する。前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付ける。前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有する。
【0008】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスの発熱量は、天然ガスとボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況が変化すると、変化する。すなわち、上流側の状況変化が起こってから、混合ガスの発熱量が変化する。当該制御装置では、上流側の状況を示す情報に応じて調節器の制御量が定められる。よって、当該制御装置では、混合ガスの発熱量が変化しても、ガスタービン入熱量又はタービンの燃焼ガス入口温度の変動を抑えることができる。天然ガスを供給する設備で、ボイルオフガスは、その単位量当たりの発熱量はほぼ一定である。このため、ボイルオフガスの流量を把握することができれば、混合ガスの単位量当たりの発熱量である単位混合ガス発熱量、さらに、ガスタービンに単位時間当たりに供給される混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量を推定することができる。そこで、当該制御装置では、ボイルオフガスの流量を受け付け、ボイルオフガスの流量に応じて定まるガスタービン入熱量に基づいて、燃料調節弁の制御量を定める。よって、当該制御装置では、ボイルオフガスの流量変動に伴って単位混合ガス発熱量が変化しても、ガスタービン入熱量の変動を抑えることができる。
【0009】
ここで、前記ガスタービン設備の制御装置において、前記出力部は、前記上流側の状況が変化して、内容が変化した情報を前記受付部が受け付けた時点から、内容が変化した前記情報に応じた前記制御量を示す指令を、所定時間後に出力してもよい。
【0010】
当該制御装置では、発熱量変化後の混合ガスがガスタービンに流入するタイミングに合わせて、調節器を動作させることができる。
【0013】
また、前記燃料制御量演算部を有する前記ガスタービン設備の制御装置において、前記燃料制御量演算部は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、前記ガスタービン入熱量に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、を有してもよい。
【0014】
上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としてのガスタービン設備の制御装置は、天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、を有する。前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、前記制御量演算部は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有してもよい。この場合、前記吸気制御量演算部は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求めるガスタービン入熱量演算部と、前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める入熱変化率演算部と、前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、を有する。
【0015】
当該制御装置では、ボイルオフガスの流量を受け付け、ボイルオフガスの流量に応じて定まるガスタービン入熱量に基づいて、吸気調節器の制御量を定める。よって、当該制御装置では、ボイルオフガスの流量変動に伴って単位混合ガス発熱量が変化しても、タービンの燃焼ガス入口の温度変化を抑えることができる。
【0017】
また、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御装置において、前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定めてもよい。
【0018】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスの発熱量は、天然ガスとボイルオフガスとの混合箇所より上流側の設備状況が変化すると、変化する。すなわち、上流側の設備状況の変化が起こってから、混合ガスの発熱量が変化する。当該制御装置では、上流側の設備状況に応じて調節器の制御量が定められる。よって、当該制御装置では、混合ガスの発熱量が変化しても、ガスタービン入熱量又はタービンの燃焼ガス入口温度の変動を抑えることができる。
【0019】
前記受付部が前記ボイルオフガスの流量を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御装置において、前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付け、前記制御量演算部は、前記設備状況が変化した時点から所定時間の間、変化した後の設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定め、前記設備状況が変化した時点から前記所定時間経過した以降、前記ボイルオフガスの流量に応じて前記制御量を定めてもよい。
【0020】
前記受付部が前記上流側の設備状況を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御装置において、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有し、前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有し、前記燃料制御量演算部は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、を有してもよい。また、上記問題点を解決するための発明に係るさらに他の態様としてのガスタービン設備の制御装置は、
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御装置において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付部と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算部と、前記制御量演算部が求めた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力部と、を有する。前記受付部は、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側の設備状況を受け付ける。前記制御量演算部は、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める。前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有する。前記制御量演算部は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算部を有する。前記燃料制御量演算部は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部と、前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生部と、前記燃料係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正部と、を有する。
【0021】
前記受付部が前記上流側の設備状況を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御装置において、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有し、前記制御量演算部は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算部を有し、前記吸気制御量演算部は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部と、前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生部と、前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正部と、を有してもよい。
【0022】
前記受付部が前記上流側の設備状況を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御装置において、前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、前記受付部は、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、前記制御量演算部は、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定めてもよい。
【0023】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービン設備は、以上のいずれかの前記制御装置と、前記ガスタービンと、前記調節器と、を備える。
【0024】
上記問題点を解決するための発明に係る一態様としてのガスタービン設備の制御方法は、天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、を実行する。この場合、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有している。前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での前記ボイルオフガスの流量を受け付ける。前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含む。
【0025】
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスの発熱量は、天然ガスとボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況が変化すると、変化する。すなわち、上流側の状況変化が起こってから、混合ガスの発熱量が変化する。当該制御方法では、上流側の状況を示す情報に応じて調節器の制御量を定める。よって、当該制御方法では、混合ガスの発熱量が変化しても、ガスタービン入熱量又はタービンの燃焼ガス入口温度の変動を抑えることができる。
【0026】
ここで、前記ガスタービン設備の制御方法において、前記出力工程では、前記上流側の状況が変化して、内容が変化した情報を前記受付工程で受け付けた時点から、内容が変化した前記情報に応じた前記制御量を示す指令を、所定時間後に出力してもよい。
【0028】
上記問題点を解決するための発明に係る他の一態様としてのガスタービン設備の制御方法は、天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、を実行する。この場合、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、前記制御量演算工程は、前記ボイルオフガスの流量に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含んでもよい。この場合、前記吸気制御量演算工程は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める工程と、前記ボイルオフガスの流量に応じた前記ガスタービン入熱量を求める工程と、前記ガスタービン入熱量の単位時間当たりの変化量である入熱変化率を求める工程と、前記入熱変化率に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する工程と、前記吸気係数発生部が出力した前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する工程と、を含む。
【0029】
また、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御方法において、前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付け、前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定めてもよい。
【0030】
前記受付工程で前記上流側での設備状況を受け付ける前記ガスタービン設備の制御方法において、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有しており、前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含み、前記燃料制御量演算工程は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、を含んでもよい。また、上記問題点を解決するための発明に係る他の態様としてのガスタービン設備の制御方法は、
天然ガスとボイルオフガスとの混合ガスを燃料とするガスタービンと、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量又は空気の流量を調節する調節器と、を備えるガスタービン設備の制御方法において、前記天然ガスと前記ボイルオフガスとの混合箇所より上流側の状況を示す情報を受け付ける受付工程と、前記情報が示す前記上流側の状況に応じて、前記調節器の制御量を定める制御量演算工程と、前記制御量演算工程で求められた制御量を示す指令を前記調節器に出力する出力工程と、を実行する。前記受付工程では、前記情報の少なくとも一部として、前記混合箇所より上流側での設備状況を受け付ける。前記制御量演算工程では、前記設備状況に応じて定まる、前記ガスタービンに単位時間当たりに供給される前記混合ガスの発熱量であるガスタービン入熱量に基づいて、前記調節器の前記制御量を定める。前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記燃料の流量を調節する燃料調節弁を有している。前記制御量演算工程は、前記燃料調節弁の前記制御量を定める燃料制御量演算工程を含む。前記燃料制御量演算工程は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記燃料調節弁の制御量である燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算工程と、前記受付工程で受け付けた前記設備状況に応じた、前記燃料ベース制御量を補正するための補正係数を出力する燃料係数発生工程と、前記燃料係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記燃料ベース制御量を補正する補正工程と、を含む。
【0031】
前記受付工程で前記上流側での設備状況を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御方法において、前記調節器は、前記ガスタービンに供給される前記空気の流量を調節する吸気調節器を有しており、前記制御量演算工程は、前記吸気調節器の前記制御量を定める吸気制御量演算工程を含み、前記吸気制御量演算工程は、前記上流側の状況を示す情報に基づかずに定まる前記吸気調節器の制御量である吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算工程と、前記受付部が受け付けた前記設備状況に応じた、前記吸気ベース制御量を補正するための補正係数を出力する吸気係数発生工程と、前記吸気係数発生工程で出力された前記補正係数を用いて前記吸気ベース制御量を補正する補正工程と、を含んでもよい。
【0032】
前記受付工程で前記上流側での設備状況を受け付ける、以上のいずれかの前記ガスタービン設備の制御方法において、前記混合箇所より上流側の設備として、前記ガスタービンに前記ボイルオフガスを供給するために前記ボイルオフガスを昇圧する複数台のガス圧縮機が設けられており、前記受付工程では、前記設備状況として、複数台の前記ガス圧縮機のうちの稼働台数を受け付け、前記制御量演算工程では、前記ガス圧縮機の稼働台数に応じて、前記調節器の前記制御量を定めてもよい。
【発明の効果】
【0033】
本発明によれば、混合ガスの発熱量が変化してもガスタービン設備を安定運転できる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン設備及び燃料供給設備の構成を示す説明図である。
【図2】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン設備の制御装置の機能ブロック図である。
【図3】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン入熱量と燃料ベース制御量を補正するための補正係数との関係を示すグラフである。
【図4】本発明に係る第一実施形態における入熱変化率と吸気ベース制御量を補正するための補正係数との関係を示すグラフである。
【図5】本発明に係る第一実施形態におけるガスタービン設備の時間変化に伴う各種パラメータの変化を示すタイミングチャートある。
【図6】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービン設備及び燃料供給設備の構成を示す説明図である。
【図7】本発明に係る第二実施形態におけるガスタービン設備の制御装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
以下、本発明に係るガスタービン設備の各種実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0037】
本実施形態のガスタービン設備１は、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機３０と、ガスタービン１０に供給される燃料が流れる燃料ライン２１と、この燃料ライン２１を流れる燃料の流量を調節する調節器としての燃料調節弁３１と、ガスタービン１０に供給される空気の流量を調節する調節器としての吸気調節器（ＩＧＶ）３５と、燃料調節弁３１及び吸気調節器３５の動作を制御する制御装置１００と、を備えている。
【0038】
ガスタービン１０は、空気Ａを圧縮する空気圧縮機１１と、空気圧縮機１１で圧縮された空気中で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器１４と、燃焼ガスにより駆動するタービン１５と、を有する。
【0039】
空気圧縮機１１は、軸線を中心として回転する圧縮機ロータ１２と、この圧縮機ロータ１２を回転可能に覆う圧縮機ケーシング１３と、を有する。タービン１５は、軸線を中心として回転するタービンロータ１６と、このタービンロータ１６を回転可能に覆うタービンケーシング１７と、を有する。圧縮機ロータ１２とタービンロータ１６とは、同一の軸線上に位置し、互いに連結されてガスタービンロータ１８を成している。圧縮機ケーシング１３とタービンケーシング１７とは、互いに接続されてガスタービンケーシング１９を成している。ガスタービンロータ１８には、発電機３０のロータが連結されている。発電機３０の発電量は、ガスタービン１０の実出力として出力計４１で検知される。
【0040】
燃焼器１４には、前述の燃料ライン２１が接続されている。この燃料ライン２１に、燃料調節弁３１が設けられている。吸気調節器（ＩＧＶ）３５は、圧縮機ケーシング１３の吸込口側に設けられている複数の入口案内翼３６と、複数の入口案内翼３６の開度を変える案内翼駆動機３７と、を有する。
【0041】
燃料ライン２１には、燃料供給設備５からの混合ガスが燃料として供給される。この燃料供給設備５は、液化天然ガス（以下、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）とする）を貯めておくＬＮＧタンク５０と、ＬＮＧタンク５０からのＬＮＧが流れるＬＮＧライン５１と、ＬＮＧを昇圧するＬＮＧポンプ６１と、ＬＮＧポンプ６１で昇圧されたＬＮＧを加熱して気化させる気化器６２と、気化したＬＮＧである天然ガス（以下、ＮＧ（Natural Gas）とする）が流れるＮＧライン５２と、ＬＮＧタンク５０内で発生したボイルオフガス（以下、ＢＯＧ（Boil Off Gas）とする）が流れるＢＯＧライン５３と、ＢＯＧを昇圧する複数のＢＯＧ圧縮機６３と、ＢＯＧとＮＧとの混合ガスが流れる燃料供給ライン５６と、を備えている。
【0042】
ＬＮＧタンク５０と気化器６２とは、前述のＬＮＧライン５１で接続されている。このＬＮＧライン５１中に、前述のＬＮＧポンプ６１が設けられている。ＬＮＧライン５１には、ここを流れるＬＮＧの単位量当たりの発熱量である単位ＬＮＧ発熱量ＨＮを検知するＬＮＧ熱量計７１が設けられている。また、ＮＧライン５２には、ここを流れるＮＧの流量ＦＮを検知するＮＧ流量計７２が設けられている。
【0043】
前述のＢＯＧは、ＬＮＧタンク５０内のＬＮＧに対する自然入熱等によりＬＮＧの一部が蒸発したガスである。このＢＯＧは、ＬＮＧを構成するメタン、メタン、プロパン等のうちで、沸点が最も低いメタンのみで実質的に構成されている。
【0044】
ＢＯＧライン５３は、ＬＮＧタンク５０と複数のＢＯＧ圧縮機６３の吸込み口とを接続するＢＯＧ吸込ライン５４と、複数のＢＯＧ圧縮機６３の吐出口とＮＧライン５２とを接続するＢＯＧ吐出ライン５５と、を有する。ＢＯＧ吸込ライン５４又はＬＮＧタンク５０には、内部の圧力を検知する圧力計７３が設けられている。複数のＢＯＧ圧縮機６３は、この圧力計７３で検知された圧力が所定以上になると駆動する。ＢＯＧ吐出ライン５５には、ここを流れるＢＯＧの流量ＦＢを検知するＢＯＧ流量計７４が設けられている。
【0045】
ＢＯＧ吐出ライン５５とＮＧライン５２とは、いずれも燃料供給ライン５６に接続されている。よって、燃料供給ライン５６には、前述したように、ＢＯＧとＮＧとの混合ガスが流れることになる。ＢＯＧ吐出ライン５５及びＮＧライン５２と燃料供給ライン５６との接続箇所は、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７になる。燃料供給設備５の燃料供給ライン５６は、ガスタービン設備１の燃料ライン２１に接続されている。
【0046】
ガスタービン設備１の制御装置１００は、図２に示すように、各種データを受け付ける受付部１１０と、調節器である燃料調節弁３１及び吸気調節器３５の制御量を求める制御量演算部１２０と、制御量演算部１２０が求めた制御量を調節器に出力する出力部１４０と、ＢＯＧの単位量当たりの発熱量である単位ＢＯＧ発熱量ＨＢを出力するＢＯＧ発熱量発生部１１９と、を有する。
【0047】
受付部１１０は、出力計４１で検知されたガスタービン１０の実出力を受け付ける実出力受付部１１１と、上位装置からガスタービン１０の目標出力を受け付ける目標出力受付部１１２と、ＮＧ流量計７２で検知されたＮＧ流量ＦＮを受け付けるＮＧ流量受付部１１３と、ＬＮＧ熱量計７１で検知された単位ＬＮＧ発熱量ＨＮを受け付けるＬＮＧ発熱量受付部１１４と、ＢＯＧ流量計７４で検知されたＢＯＧ流量ＦＢを受け付けるＢＯＧ流量受付部１１５と、を有する。
【0048】
前述したように、ＢＯＧは、実質的にメタンのみで構成されている。また、この燃料供給設備５において、ＢＯＧ吐出ライン５５から燃料供給ライン５６に流入するＢＯＧの圧力はほぼ一定である。よって、この燃料供給設備５において、燃料供給ライン５６を流れるＢＯＧの単位体積当たりの発熱量である単位ＢＯＧ発熱量ＨＢは、ほぼ一定である。このため、本実施形態では、ＢＯＧ発熱量発生部１１９に、予め単位ＢＯＧ発熱量ＨＢを記憶させている。
【0049】
制御量演算部１２０は、燃料調節弁３１の制御量を求める燃料制御量演算部１２１と、吸気調節器３５の制御量を求める吸気制御量演算部１３１と、を有する。
【0050】
燃料制御量演算部１２１は、燃料ベース制御量を求める燃料ベース制御量演算部１２２と、ＢＯＧ流量ＦＢに応じたガスタービン入熱量ＨＧＴを求めるガスタービン入熱量演算部１２５と、燃料ベース制御量を補正するための補正係数ｋを出力する係数発生部１２６と、係数発生部１２６が出力した補正係数ｋを用いて燃料ベース制御量を補正する補正部１２７と、を有する。
【0051】
燃料ベース制御量は、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より上流側、つまり、燃料供給ライン５６よりもＬＮＧタンク５０側の状況を示す情報に基づかずに定まる燃料制御量である。言い換えると、燃料ベース制御量は、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より下流側の状況を示す情報に基づいて定まる燃料制御量である。燃料ベース制御量演算部１２２は、例えば、実出力と目標出力との偏差を求める偏差演算部１２３と、この偏差に基づいてＰＩ（Proportional Integral）制御量を求めるＰＩ制御量演算部１２４と、を有する。なお、この燃料ベース制御量演算部１２２は、実出力が目標出力に近づく燃料制御量を求めるが、さらに、タービン１５における燃焼ガスの入口温度が設定上限温度以下になる燃料制御量等も併せて求めてもよい。この場合、複数の燃料制御量のうちで最少の燃料制御量を燃料ベース制御量とする。
【0052】
ガスタービン入熱量ＨＧＴは、ガスタービン１０に単位時間当たりに供給される混合ガスの発熱量である。ガスタービン入熱量演算部１２５は、ＢＯＧ流量計７４で検知されたＢＯＧ流量ＦＢと、ＢＯＧ発熱量発生部１１９から出力された単位ＢＯＧ発熱量ＨＢと、ＮＧ流量計７２で検知されたＮＧ流量ＦＮと、ＬＮＧ熱量計７１で検知された単位ＬＮＧ発熱量ＨＮとにより求める。
【0053】
係数発生部１２６は、ガスタービン入熱量ＨＧＴと補正係数ｋとの関係を示す関数又はマップを持っている。係数発生部１２６は、この関数又はマップを用いて、ガスタービン入熱量演算部１２５が求めたガスタービン入熱量ＨＧＴに対応する補正係数ｋを求める。本実施形態において、ガスタービン入熱量ＨＧＴと補正係数ｋとの関係は、図３に示すように、ガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなるに連れて、補正係数ｋが次第に小さくなる関係である。この関係では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが予定の熱量ＨＧＴ０である場合、補正係数ｋは「１」となる。また、この関係では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが予定の熱量ＨＧＴ０よりも大きい場合、補正係数ｋは「１」より小さい、例えば「０．９」になり、ガスタービン入熱量ＨＧＴが予定の熱量ＨＧＴ０よりも小さい場合、補正係数ｋは「１」より大きい、例えば「１.１」になる。
【0054】
補正部１２７は、燃料ベース制御量演算部１２２が求めた燃料ベース制御量に、係数発生部１２６が出力した補正係数ｋを乗算する乗算器である。
【0055】
吸気制御量演算部１３１は、吸気ベース制御量を求める吸気ベース制御量演算部１３２と、ガスタービン入熱量ＨＧＴの単位時間当たりの変化量である入熱変化率ｄＨＧＴを求める入熱変化率演算部１３５と、吸気ベース制御量を補正するための補正係数ｊを出力する係数発生部１３６と、係数発生部１３６が出力した補正係数ｊを用いて吸気ベース制御量を補正する補正部１３７と、を有する。
【0056】
吸気ベース制御量は、燃料ベース制御量と同様、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より上流側、つまり、燃料供給ライン５６よりもＬＮＧタンク５０側の状況を示す情報に基づかずに定まる吸気制御量である。吸気ベース制御量演算部１３２は、例えば、ガスタービンロータ１８の回転数や、タービン１５における燃焼ガスの入口温度等により定められる。
【0057】
吸気制御量演算部１３１の係数発生部１３６は、入熱変化率ｄＨＧＴと補正係数ｊとの関係を示す関数又はマップを持っている。この係数発生部１３６は、この関数又はマップを用いて、入熱変化率演算部１３５が求めた入熱変化率ｄＨＧＴに対応する補正係数ｊを求める。本実施形態において、入熱変化率ｄＨＧＴと補正係数ｋとの関係は、図４に示すように、入熱変化率ｄＨＧＴが正の値の場合、入熱変化率ｄＨＧＴが０から予め定められた値ｄＨＧＴ１（正の値）まで、補正係数ｊは「１」で一定で、入熱変化率ｄＨＧＴが予め定められた値ｄＨＧＴ１を超えると、入熱変化率ｄＨＧＴが大きくなるに連れて、補正係数ｊが次第に大きくなる関係である。また、入熱変化率ｄＨＧＴが負の値の場合、入熱変化率ｄＨＧＴと補正係数ｊとの関係は、入熱変化率ｄＨＧＴが０から予め定められた値ｄＨＧＴ２（負の値）まで、補正係数ｊは「１」で一定で、入熱変化率ｄＨＧＴが予め定められた値ｄＨＧＴ２より小さくなると、入熱変化率ｄＨＧＴが小さくなるに連れて、補正係数ｊが次第に小さくなる関係である。
【0058】
吸気制御量演算部１３１の補正部１３７は、吸気ベース制御量演算部１３２が求めた吸気ベース制御量に、係数発生部１３６が出力した補正係数ｊを乗算する乗算器である。
【0059】
出力部１４０は、燃料調節弁３１に対して、その制御量である弁開度を出力する弁開度出力部１４１と、吸気調節器（ＩＧＶ）３５に対して、その制御量であるＩＧＶ開度を出力するＩＧＶ開度出力部１４２と、を有する。
【0060】
次に、以上で説明したガスタービン設備１の動作について説明する。
【0061】
燃料供給設備５では、状況に応じて、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が変化する。ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が変化すると、ガスタービン設備１の燃料ライン２１を流れる混合ガス中のＢＯＧの流量ＦＢが急変する結果、ガスタービン設備１の燃料ライン２１を流れる混合ガスの単位量当たりの発熱量である単位混合ガス発熱量が急変する。単位混合ガス発熱量が急変すると、ガスタービン出力が急激に変化し、ガスタービン１０の安定運転に支障を来す。特に、単位混合ガス発熱量が急激に増加すると、タービン１５における燃焼ガス入口温度が急激に上昇し、タービン１５や燃焼器１４等が損傷するおそれがある。このため、多くのガスタービン設備１では、単位混合ガス発熱量の変化に応じて各種制御を実行する。
【0062】
ここで、単位混合ガス発熱量を熱量計で検知し、この熱量計からの出力に基づいて、ガスタービン設備を制御する場合について考察する。
【0063】
例えば、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が減少し、この結果、燃料供給設備５のＢＯＧ吐出ライン５５、及びガスタービン設備１の燃料ライン２１を流れるＢＯＧの流量ＦＢが急激に減少したとする。ガスタービン設備１の燃料調節弁３１の弁開度が一定の場合、燃料ライン２１を流れる混合ガス中、単位発熱量が小さいＢＯＧの流量ＦＢが急減する一方で、単位発熱量が大きいＮＧの流量ＦＮが急増するために、単位混合ガス発熱量が急増する。よって、燃焼器１４に流入する混合ガスの流量が一定でも、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する。
【0064】
前述したように、燃料ライン２１を流れる混合ガスの単位混合ガス発熱量を熱量計で検知する場合、熱量計での検知時間が長い関係上、熱量計が単位混合ガス発熱量の変化を出力した時点で、既に発熱量変化後の混合ガスがガスタービン１０に供給される場合がある。この場合、熱量計からの出力に基づいて如何なる制御を行っても、単位混合ガス発熱量の急変に対応できない。
【0065】
そこで、本実施形態の制御装置１００は、発熱量変化後の混合ガスがガスタービン１０に供給される前に、単位混合ガス発熱量の変化を認識し、この変化に対応するため、燃料供給設備５におけるＮＧとＢＯＧとの混合箇所５７より上流側の状況を示す情報を受け付ける。具体的に、本実施形態の制御装置１００の受付部１１０は、混合箇所５７より上流側の状況を示す情報として、燃料供給設備５のＢＯＧ吐出ライン５５を流れるＢＯＧの流量ＦＢをＢＯＧ流量計７４から受け付ける（受付工程）。さらに、受付部１１０は、燃料供給設備５のＮＧライン５２を流れるＮＧの流量ＦＮをＮＧ流量計７２から受け付け、燃料供給設備５のＬＮＧライン５１を流れるＬＮＧの単位発熱量ＨＮをＬＮＧ熱量計７１から受け付ける（受付工程）。
【0066】
制御装置１００における燃料制御量演算部１２１は、受付部１１０が受け付けた各種データに基づいて燃料制御量を求める（燃料制御量演算工程）。具体的に、燃料制御量演算部１２１のガスタービン入熱量演算部１２５は、受付部１１０が受け付けた上記の情報に基づいて、ガスタービン入熱量ＨＧＴを求める（ガスタービン入熱量演算工程）。ガスタービン１０には、ＢＯＧとＮＧとで構成される混合ガスが供給される。このため、このガスタービン入熱量演算部１２５は、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＢＯＧの発熱量、及び、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＮＧの発熱量を求め、両者を加算することで、ガスタービン入熱量ＨＧＴを求める。単位時間当たりに燃焼器１４に供給されるＢＯＧの発熱量は、ＢＯＧ流量計７４で検知されたＢＯＧ流量ＦＢと、ＢＯＧ発熱量発生部１１９から出力された単位ＢＯＧ発熱量ＨＢとにより求められる。また、単位時間当たりに燃焼器１４に供給されるＮＧの発熱量は、ＮＧ流量計７２で検知されたＮＧ流量ＦＮと、ＬＮＧ熱量計７１で検知された単位ＬＮＧ発熱量ＨＮとにより求められる。
【0067】
ＬＮＧの単位量当たりの発熱量は、ＬＮＧタンク５０内にＬＮＧが蓄えられた後、新たなＬＮＧがＬＮＧタンク５０内に流入しない限り、急激に変化することない。ＬＮＧタンク５０内におけるＬＮＧの単位量当たりの発熱量は、ＬＮＧタンク５０内でのＢＯＧ発生量に応じて、ゆっくりと変化する。このため、ＬＮＧ熱量計７１での発熱量の検知に多少時間がかかっても、このＬＮＧ熱量計７１から出力された単位ＬＮＧ発熱量ＨＮと、現時点での実際の単位ＬＮＧ発熱量ＨＮとには、ほとんど差がない。よって、ＬＮＧ熱量計７１で検知された単位ＬＮＧ発熱量ＨＮと、ＮＧ流量計７２で検知されたＮＧ流量ＦＮとを用いて、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＮＧの発熱量を求め、これに基づいて燃料制御量を定めても、制御遅れが問題になることはない。
【0068】
また、ＢＯＧの単位体積当たりの発熱量である単位ＢＯＧ発熱量ＨＢは、前述したように、ほぼ一定である。このため、ＢＯＧ流量ＦＢを認識することができれば、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＢＯＧの発熱量を求めることができる。そこで、本実施形態では、ＢＯＧ発熱量発生部１１９から出力された予め記憶されている単位ＢＯＧ発熱量ＨＢと、ＢＯＧ流量計７４で検知されたＢＯＧ流量ＦＢとを用いて、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＢＯＧの発熱量を求める。このように、本実施形態では、熱量計で検知された発熱量を用いず、ＮＧとＢＯＧとの混合箇所５７より上流側でのＢＯＧ流量ＦＢを用いて、単位時間当たりにガスタービン１０に供給されるＢＯＧの発熱量を求めるので、これに基づいて燃料制御量を定めても、制御遅れが問題になることはない。
【0069】
すなわち、本実施形態では、ガスタービン設備１の燃料ライン２１を流れる混合ガスの単位発熱量を、混合ガスの単位発熱量が変化する前に、ＮＧとＢＯＧとの混合箇所５７より上流側でのＢＯＧ流量ＦＢ等を用いて求める。そして、本実施形態では、この混合ガスの単位発熱量と燃料ライン２１を流れる混合ガスの流量とから、混合ガスの単位発熱量が変化する前に、単位時間当たりにガスタービン１０に供給される混合ガスの発熱量、つまりガスタービン入熱量ＨＧＴを求める。
【0070】
ガスタービン入熱量演算部１２５によりガスタービ入熱量ＨＧＴが求められると、燃料制御量演算部１２１の係数発生部１２６は、図３を用いて説明したガスタービン入熱量ＨＧＴと補正係数ｋとの関係を用いて、ガスタービン入熱量演算部１２５が求めたガスタービ入熱量ＨＧＴに応じた補正係数ｋを求める（燃料係数発生工程）。
【0071】
燃料制御量演算部１２１の補正部１２７は、燃料制御量演算部１２１の燃料ベース制御量演算部１２２が求めた燃料ベース制御量に補正係数ｋを乗算して、この燃料ベース制御量を補正し、これを燃料制御量として出力する（補正工程）。燃料制御量演算部１２１の係数発生部１２６は、ガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなるに連れて、次第に小さくなる補正係数ｋを出力するので、ＢＯＧ流量ＦＢの減少に伴ってガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなる場合、補正部１２７は、補正により燃料ベース制御量を小さくしたものを燃料制御量として出力する。
【0072】
弁開度出力部１４１は、燃料制御量演算部１２１からの燃料制御量に応じた燃料調節弁３１の弁開度を示す弁開度指令を燃料調節弁３１に出力する（出力工程）。
【0073】
制御装置１００の吸気制御量演算部１３１は、受付部１１０が受け付けた各種データに基づいて吸気制御量を求める（吸気制御量演算工程）。具体的に、吸気制御量演算部１３１の入熱変化率演算部１３５は、ガスタービン入熱量演算部１２５によりガスタービン入熱量ＨＧＴが求められると、ガスタービン入熱量ＨＧＴの単位時間当たりの変化量である入熱変化率ｄＨＧＴを求める（入熱変化率演算工程）。吸気制御量演算部１３１の係数発生部１３６は、図４を用いて説明した入熱変化率ｄＨＧＴと補正係数ｊとの関係を用いて、入熱変化率演算部１３５が求めた入熱変化率ｄＨＧＴに応じた補正係数ｊを求める（吸気係数発生工程）。
【0074】
吸気制御量演算部１３１の補正部１３７は、吸気ベース制御量演算部１３２が求めた吸気ベース制御量に補正係数ｊを乗算して、この吸気ベース制御量を補正し、これを吸気制御量として出力する（出力工程）。
【0075】
ＩＧＶ開度出力部１４２は、吸気制御量演算部１３１からの吸気制御量に応じた吸気調節器（ＩＧＶ）３５のＩＧＶ開度を示すＩＧＶ開度指令を吸気調節器３５に出力する。
【0076】
ここで、前述したように、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が減少し、この結果、燃料供給設備５のＢＯＧ吐出ライン５５を流れるＢＯＧの流量ＦＢが急激に減少し、図５に示すように、時刻ｔ０において、ＢＯＧ吐出ライン５５を流れるＢＯＧの流量ＦＢの急減がＢＯＧ流量計７４で検知されたとする。
【0077】
ＢＯＧがＢＯＧ流量計７４が設けられている位置から燃焼器１４に至るまでの時間をＴ３とすると、このＢＯＧ流量ＦＢの急減に対して何ら制御しない場合、ＢＯＧ流量計７４が検知した時刻ｔ０から時間Ｔ３後の時刻ｔ３で、図５中の二点鎖線で示すように、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する。
【0078】
そこで、本実施形態では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する予定時刻ｔ３に至る以前に、制御装置１００の弁開度出力部１４１が燃料調節弁３１に対して弁開度指令を出力する。具体的に、燃料調節弁３１の弁開度が変化してから、この変化に伴うガスタービン入熱量ＨＧＴが変化するまでの時間をＴ１とする。本実施形態の弁開度出力部１４１は、ＢＯＧ流量ＦＢが変化して、このＢＯＧ流量ＦＢを受付部１１０が受け付けた時刻ｔ０から（Ｔ３−Ｔ１）時間後の時刻ｔ１に、ＢＯＧ流量ＦＢの変化に基づく燃料制御量を示す弁開度指令を燃料調節弁３１に出力する。燃料調節弁３１は、この弁開度指令を受けると、この弁開度指令が示す燃料制御量に応じた開度になる。この場合、本実施形態では、ＢＯＧ流量ＦＢの急減によるガスタービン入熱量ＨＧＴの急増に対して、燃料ベース制御量を補正により小さくした制御量を燃料制御量として扱うので、燃料調節弁３１の弁開度は小さくなり、ガスタービン１０に供給される混合ガスの流量が減少する。
【0079】
この結果、本実施形態では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する予定時刻ｔ３に併せて、燃焼器１４に流入する混合ガスの流量が減少する。よって、本実施形態では、混合ガスの発熱量が変動しても、ガスタービン入熱量ＨＧＴの変動を抑えることができる。
【0080】
以上のように、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する予定時刻ｔ３に併せて、燃焼器１４に流入する混合ガスの流量を減少させるために、燃料調節弁３１の弁開度を変更しても、ガスタービン入熱量ＨＧＴの単位時間当たりの変化量である入熱変化率ｄＨＧＴが燃料調節弁３１の単位時間当たりの開度変化量より大きい場合には、図５中の一点鎖線で示すように、ガスタービン入熱量ＨＧＴが一時的に増加する。ガスタービン入熱量ＨＧＴが増加すると、タービン１５の燃焼ガス入口温度が高まる。
【0081】
本実施形態では、ガスタービン入熱量ＨＧＴの単位時間当たりの変化量である入熱変化率ｄＨＧＴが正の値で予め定められた値ｄＨＧＴ１よりも大きい場合、吸気ベース制御量を補正により大きくしたものを吸気制御量とする。このため、本実施形態では、この場合、吸気調節器３５のＩＧＶ開度が大きくなり、燃焼器１４に流入する空気の流量が増加して、タービン１５の燃焼ガス入口温度の上昇を抑えることができる。また、本実施形態では、入熱変化率ｄＨＧＴが負の値で予め定められた値ｄＨＧＴ２よりも小さい場合、つまり、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急激に少なくなった場合、吸気ベース制御量を補正により小さくしたものを吸気制御量とする。このため、本実施形態では、この場合、吸気調節器３５のＩＧＶ開度が小さくなり、燃焼器１４に流入する空気の流量が減少して、タービン１５の燃焼ガス入口温度の低下を抑えることができる。
【0082】
制御装置１００のＩＧＶ開度出力部１４２は、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する予定時刻ｔ３に至る以前に、吸気調節器３５に対して、前述の吸気制御量を示すＩＧＶ開度指令を出力する。具体的に、吸気調節器３５のＩＧＶ開度が変化してから、この変化に伴う燃焼器１４への流入空気量が変化するまでの時間をＴ２とする。本実施形態のＩＧＶ開度出力部１４２は、ＢＯＧ流量ＦＢが変化して、このＢＯＧ流量ＦＢを受付部１１０が受け付けた時刻ｔ０から（Ｔ３−Ｔ２）時間後の時刻ｔ２に、吸気制御量を示すＩＧＶ開度指令を吸気調節器３５に出力する。この結果、本実施形態では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する予定時刻ｔ３に併せて、燃焼器１４に流入する空気の流量が増加する。よって、本実施形態では、ガスタービン入熱量ＨＧＴが増加に伴うタービン１５の燃焼ガス入口温度の上昇を抑えることができる。
【0083】
なお、弁開度指令を出力するタイミング（ｔ１）及びＩＧＶ開度指令を出力するタイミング（ｔ２）は、以上で説明した時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３に応じて定められる。これら時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、ガス流速により変動する。このため、開度指令を正確なタイミングで出力するためには、各ガスの流量からガス流速を求め、このガス流速を用いて、時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を定めることが好ましい。但し、開度指令の出力タイミングに関して正確性が要求されない場合には、各時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を予め定めた固定値として扱ってもよい。
【0084】
以上、本実施形態では、混合ガスの発熱量が変化しても、事前にガスタービン入熱量ＨＧＴの変化を予測し、このガスタービン入熱量ＨＧＴに応じて、燃料調節弁３１の弁開度を制御するので、実際のガスタービン入熱量ＨＧＴの変化を抑えることができる。さらに、本実施形態では、混合ガスの発熱量が変化しても、事前に予測したガスタービン入熱量ＨＧＴの変化に応じて、吸気調節器３５のＩＧＶ開度も制御するので、タービン１５の燃焼ガス入口温度を変動を抑えることができる。よって、本実施形態によれば、混合ガスの発熱量が変化しても、ガスタービン設備１を安定運転できる。
【0085】
ここで、本実施形態において、吸気制御量演算部１３１の係数発生部１３６が補正係数ｊを定めるために用いる関係は、図４を用いて説明したように、入熱変化率ｄＨＧＴが正の値の場合、入熱変化率ｄＨＧＴが予め定められた値ｄＨＧＴ１を超えると、入熱変化率ｄＨＧＴが大きくなるに連れて、補正係数ｊが次第に大きくなる関係である。また、入熱変化率ｄＨＧＴが負の値の場合、入熱変化率ｄＨＧＴが予め定められた値ｄＨＧＴ２より小さくなると、入熱変化率ｄＨＧＴが小さくなるに連れて、補正係数ｊが次第に小さくなる関係である。このため、本実施形態では、前述したように、混合ガスの発熱量が変化しても、タービン１５の燃焼ガス入口温度を変動を抑えることができる。しかしながら、ＢＯＧ流量ＦＢの減少に伴う混合ガスの発熱量の増加に対して、タービン１５の燃焼ガス入口温度の上昇を抑えることを目的とする場合には、上記関係は、図４中の二点鎖線で示すように、入熱変化率ｄＨＧＴが負の値の場合、如何なる値でも、補正係数ｊが「１」で一定であってもよい。
【0086】
また、本実施形態では、吸気制御量を入熱変化率ｄＨＧＴに応じて補正したが、この吸気制御量をガスタービン入熱量ＨＧＴに応じて補正してもよい。この場合、補正部１３７は、ガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなるに連れて、吸気制御量が大きくなるように補正する。
【0087】
また、本実施形態では、ＢＯＧ流量ＦＢの変動に対して、燃料制御量と吸気制御量の両方を補正対象としたが、いずれか一方のみを補正対象にしてもよい。但し、吸気制御量のみを補正対象とする場合、前述したように、この吸気制御量をガスタービン入熱量ＨＧＴに応じて補正することが好ましい。
【0089】
本実施形態のガスタービン設備１ａは、図６に示すように、制御装置１００ａを除いて、第一実施形態のガスタービン設備１と同様である。また、このガスタービン設備１ａに燃料を供給する燃料供給設備５は、制御装置８０を備え、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数をガスタービン設備１ａの制御装置１００ａに通知する。燃料供給設備５の制御装置８０は、複数のＢＯＧ圧縮機６３のそれぞれから稼働中であるか否かを示す信号を受け付ける。燃料供給設備５の制御装置８０は、各ＢＯＧ圧縮機６３からの信号に基づき、ガスタービン設備１ａの制御装置１００ａに対して、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を通知する。
【0090】
ガスタービン設備１ａの制御装置１００ａは、図７に示すように、第一実施形態の制御装置１００と同様、受付部１１０ａ、制御量演算部１２０ａ、出力部１４０、ＢＯＧ発熱量発生部１１９を有する。但し、本実施形態の受付部１１０ａ及び制御量演算部１２０ａは、第一実施形態のものとは異なる。
【0091】
本実施形態の受付部１１０ａは、第一実施形態の受付部１１０と同様に、実出力受付部１１１、目標出力受付部１１２、ＮＧ流量受付部１１３、ＬＮＧ発熱量受付部１１４、ＢＯＧ流量受付部１１５を有する。さらに、本実施形態の受付部１１０ａは、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より上流側の設備状況として、燃料供給設備５の制御装置８０からＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を受け付ける設備状況受付部１１６を有する。
【0092】
本実施形態の制御量演算部１２０ａは、第一実施形態の制御量演算部１２０と同様に、燃料制御量演算部１２１ａと吸気制御量演算部１３１ａとを有する。本実施形態の燃料制御量演算部１２１ａは、第一実施形態の燃料制御量演算部１２１と同様に、燃料ベース制御量演算部１２２、ガスタービン入熱量演算部１２５、係数発生部１２６、補正部１２７を有する。さらに、本実施形態の燃料制御量演算部１２１ａは、上記係数発生部１２６である第一係数発生部１２６の他に、燃料ベース制御量を補正するための補正係数ｋを発生する第二係数発生部１２８と、第一係数発生部１２６からの補正係数ｋと第二係数発生部１２８からの補正係数ｋとのうち、一方のみを補正部１２７に出力する係数切替部１２９と、を有する。
【0093】
第二係数発生部１２８は、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数と補正係数ｋとの関係を示す関数又はマップを持っている。第二係数発生部１２８は、この関数又はマップを用いて、燃料供給設備５の制御装置８０から送られてきたＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数に対応する補正係数ｋを求める。本実施形態において、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数と補正係数ｋとの関係は、稼働台数が少なくなるに連れて、補正係数ｋが次第に小さくなる関係である。
【0094】
ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が減少すると、第一実施形態で説明したように、ＢＯＧ吐出ライン５５を流れるＢＯＧの流量が急激に減少して、ガスタービン設備１ａの燃料ライン２１を流れる混合ガス中、単位発熱量が小さいＢＯＧの流量ＦＢが急減する一方で、単位発熱量が大きいＮＧの流量ＦＮが急増するために、単位混合ガス発熱量が急増する。よって、ガスタービン入熱量ＨＧＴが急増する。このため、第二係数発生部１２８で用いるＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数と補正係数ｋとの関係は、稼働台数の減少に伴うガスタービン入熱量ＨＧＴの増加を抑えるために、稼働台数が少なくなるに連れて、補正係数ｋが次第に小さくなる関係になっている。
【0095】
係数切替部１２９は、設備状況受付部１１６が受け付けたＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数に変更があった時刻から予め定められた時間経過するまでの第二補正期間、第二係数発生部１２８からの補正係数ｋを補正部１２７に出力する。また、この係数切替部１２９は、上記第二補正期間を除く第一補正期間、第一係数発生部１２６からの補正係数ｋを補正部１２７に出力する。
【0096】
本実施形態の吸気制御量演算部１３１ａは、第一実施形態の吸気制御量演算部１３１と同様に、吸気ベース制御量演算部１３２、入熱変化率演算部１３５、係数発生部１３６、補正部１３７を有する。さらに、本実施形態の吸気制御量演算部１３１ａは、上記係数発生部１３６である第一係数発生部１３６の他に、吸気ベース制御量を補正するための補正係数ｊを発生する第二係数発生部１３８と、第一係数発生部１３６からの補正係数ｊと第二係数発生部１３８からの補正係数ｊとのうち、一方のみを補正部１３７に出力する係数切替部１３９と、を有する。
【0097】
吸気制御量演算部１３１ａの第二係数発生部１３８も、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数と補正係数ｊとの関係を示す関数又はマップを持っている。第二係数発生部１３８は、この関数又はマップを用いて、燃料供給設備５の制御装置８０から送られてきたＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数に対応する補正係数ｊを求める。本実施形態において、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数と補正係数ｊとの関係は、稼働台数が予め定められた台数以下の場合、台数が少なくなるに連れて、補正係数ｊが次第に大きくなる関係である。
【0098】
吸気制御量演算部１３１ａの係数切替部１３９も、前述の第二補正期間、第二係数発生部１３８からの補正係数ｊを補正部１３７に出力し、前述の第一補正期間、第一係数発生部１３６からの補正係数ｊを補正部１３７に出力する。
【0099】
次に、本実施形態のガスタービン設備１ａの動作について説明する。
【0100】
ＢＯＧ圧縮機６３の故障、ＬＮＧタンク５０内の急激な状況変化等で、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が減少すると、燃料供給設備５の制御装置８０は、これを認識して、燃料供給設備５におけるＢＯＧ稼働台数をガスタービン設備１ａの制御装置１００ａに通知する。
【0101】
ガスタービン設備１ａにおける制御装置１００ａの設備状況受付部１１６は、燃料供給設備５の制御装置８０からＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を受信すると（受付工程）、この稼働台数を燃料制御量演算部１２１ａの第二係数発生部１２８と吸気制御量演算部１３１ａの第二係数発生部１３８に通知する。さらに、設備状況受付部１１６は、燃料制御量演算部１２１ａの係数切替部１２９及び吸気制御量演算部１３１ａの係数切替部１３９に対して、ＢＯＧ稼働台数が変わった旨を通知する。
【0102】
燃料制御量演算部１２１ａの第二係数発生部１２８は、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を受信すると、稼働台数と補正係数ｋとの関係を用いて、受信した稼働台数に応じた補正係数ｋを求める（燃料係数発生工程）。
【0103】
燃料制御量演算部１２１ａの係数切替部１２９は、稼働台数の変更があった旨を受信した時刻から予め定められた時間経過するまでの第二補正期間、第二係数発生部１２８からの補正係数ｋを補正部１２７に出力する。このため、補正部１２７は、燃料ベース制御量に対して、第二係数発生部１２８からの補正係数ｋを乗算し、この燃料ベース制御量を補正し、これを燃料制御量として出力する（補正工程）。
【0104】
第二係数発生部１２８は、前述したように、稼働台数が少なくなるに連れて、次第に小さくなる補正係数ｋを出力する。このため、稼働台数の減少に伴ってガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなる場合、補正部１２７は、補正により燃料ベース制御量を小さくしたものを燃料制御量として出力する。
【0105】
弁開度出力部１４１は、燃料制御量演算部１２１ａからの燃料制御量に応じた燃料調節弁３１の弁開度を示す弁開度指令を燃料調節弁３１に出力する（出力工程）。ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が減少した場合、燃料制御量演算部１２１ａからの燃料制御量が小さくなるので、燃料調節弁３１の弁開度は小さくなり、ガスタービン１０に供給される混合ガスの流量が減少する。
【0106】
よって、本実施形態では、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数の変化で混合ガスの発熱量が変動しても、ガスタービン入熱量ＨＧＴの変動を抑えることができる。
【0107】
吸気制御量演算部１３１ａの第二係数発生部１３８も、燃料制御量演算部１２１ａの第二係数発生部１２８と同様に、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を受信すると、稼働台数と補正係数ｊとの関係を用いて、受信した稼働台数に応じた補正係数ｊを求める（吸気係数発生工程）。また、吸気制御量演算部１３１ａの係数切替部１３９も、燃料制御量演算部１２１ａの係数切替部１２９と同様に、稼働台数の変更があった旨を受信した時刻から予め定められた時間経過するまでの第二補正期間、第二係数発生部１３８からの補正係数ｊを補正部１３７に出力する。このため、吸気制御量演算部１３１ａの補正部１３７は、吸気ベース制御量に対して、第二係数発生部１３８からの補正係数ｊを乗算し、この吸気ベース制御量を補正し、これを吸気制御量として出力する（補正工程）。
【0108】
吸気制御量演算部１３１ａの第二係数発生部１３８は、前述したように、稼働台数が予め定められた台数以下の場合、台数が少なくなるに連れて、次第に大きくなる補正係数ｊを出力する。このため、稼働台数の減少により、この稼働載数が予め定められた台数以下になりガスタービン入熱量ＨＧＴが大きくなる場合、吸気制御量演算部１３１ａの補正部１３７は、補正により吸気ベース制御量を大きくしたものを吸気制御量として出力する。
【0109】
ＩＧＶ開度出力部１４２は、吸気制御量演算部１３１ａからの吸気制御量に応じた吸気調節器（ＩＧＶ）３５のＩＧＶ開度を示すＩＧＶ開度指令を吸気調節器３５に出力する（出力工程）。ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数が予め定められた台数以下になった場合、吸気制御量演算部１３１ａからの吸気制御量が大きくなるので、この場合、吸気調節器（ＩＧＶ）３５のＩＧＶ開度が大きくなり、燃焼器１４に流入する空気の流量が増加して、タービン１５の燃焼ガス入口温度の上昇が抑制される。
【0110】
よって、本実施形態では、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数の変化で混合ガスの発熱量が変動しても、タービン１５の燃焼ガス入口温度の変動を抑えることができる。
【0111】
設備状況受付部１１６が受け付けたＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数に変更があった時刻から予め定められた時間経過した以降の第一補正期間では、燃料制御量演算部１２１ａの係数切替部１２９は、第一係数発生部１２６からの補正係数ｋを補正部１２７に出力する。また、この第一補正期間、吸気制御量演算部１３１ａの係数切替部１３９も、第一係数発生部１３６からの補正係数ｊを補正部１３７に出力する。
【0112】
よって、第一補正期間では、本実施形態のガスタービン設備１ａは、第一実施形態のガスタービン設備１と同様に動作する。このため、この第一補正期間では、例えば、稼働中のＢＯＧ圧縮機６３の駆動量が多少低下して、ＢＯＧ流量ＦＢが減少した場合や、単位ＬＮＧ発熱量ＨＮ又はＮＧ流量ＦＮが多少変動した場合でも、ガスタービン入熱量ＨＧＴの変動を抑えることができる。
【0113】
なお、本実施形態では、弁開度出力部１４１が燃料調節弁３１に対して、第二係数発生部１２８からの補正係数ｋで補正された燃料制御量を示す弁開度指令を出力するタイミングは、第一実施形態において、図５を用いて説明した弁開度指令を出力するタイミング（ｔ１）と同じである。また、本実施形態では、ＩＧＶ開度出力部１４２が吸気調節器３５に対して、第二係数発生部１３８からの補正係数ｊで補正された吸気制御量を示すＩＧＶ開度指令を出力するタイミングは、第一実施形態において、図５を用いて説明したＩＧＶ開度指令を出力するタイミング（ｔ２）と同じである。但し、この場合、開度指令の出力タイミングを定めるために必要な時間Ｔ３は、ＢＯＧがＢＯＧ圧縮機６３の吐出口から燃焼器１４に至るまでの時間である。
【0114】
ここで、本実施形態では、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より上流側の設備状況として、ＢＯＧ圧縮機６３の稼働台数を採用している。しかしながら、ＢＯＧとＮＧとの混合箇所５７より上流側の設備であって、その設備の状況変化に応じて、燃料ライン２１を流れる混合ガスの単位発熱量が変化する設備であれば、如何なる設備の状況を用いてもよい。
【0115】
また、本実施形態では、ＢＯＧ流量ＦＢと上流側の設備状況との両方に応じて、調節器の制御量を補正する。しかしながら、ＢＯＧ流量ＦＢと上流側の設備状況とのうち、上流側の設備状況のみに応じて、調節器の制御量を補正してもよい。この場合、本実施形態の燃料制御量演算部１２１ａにおいて、ガスタービン入熱量演算部１２５、第一係数発生部１２６、係数切替部１２９が不要になり、これらを省略することができる。また、この場合、本実施形態の吸気制御量演算部１３１ａにおいて、入熱変化率演算部１３５、第一係数発生部１３６、係数切替部１３９が不要になり、これらを省略することができる。また、上流側の設備状況のみに応じて、調節器の制御量を補正する場合、混合ガスの単位発熱量を検知する熱量計を燃料ライン２１に設け、以上の実施形態で例示した実出力の他、この熱量計で検知された単位混合ガス発熱量に応じて、ベース制御量を定めてもよい。
【0116】
また、本実施形態では、上流側の設備状況の変化に対して、燃料制御量と吸気制御量の両方を補正対象としたが、いずれか一方のみを補正対象にしてもよい。
【符号の説明】
【0117】
１，１ａ：ガスタービン設備、５：燃料供給設備、１０：ガスタービン、１１：空気圧縮機、１４：燃焼器、１５：タービン、２１：燃料ライン、３０：発電機、３１：燃料調節弁（調節器）、３５：吸気調節器（調節器）、４１：出力計、５０：ＬＮＧタンク、５１：ＬＮＧライン、５２：ＮＧライン、５３：ＢＯＧライン、５４：ＢＯＧ吸込ライン、５５：ＢＯＧ吐出ライン、５６：燃料供給ライン、５７：混合箇所、６１：ＬＮＧポンプ、６２：気化器、６３：ＢＯＧ圧縮機、７１：ＬＮＧ熱量計、７２：ＮＧ流量計、７３：圧力計、７４：ＢＯＧ流量計、８０：（燃料供給設備の）制御装置、１００，１００ａ：（ガスタービン設備の）制御装置、１１０，１１０ａ：受付部、１２０，１２０ａ：制御量演算部、１２１，１２１ａ：燃料制御量演算部、１２２：燃料ベース制御量演算部、１２５：ガスタービン入熱量演算部、１２６，１３６：係数発生部（第一係数発生部）、１２７，１３７：補正部、１２８，１３８：第二係数発生部、１２９，１３９：係数切替部、１３２：吸気ベース制御量演算部、１４０：出力部、１４１：弁開度出力部、１４２：ＩＧＶ開度出力部