特許 6587350 ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法

(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】6587350

(24)【登録日】2019年9月20日

(45)【発行日】2019年10月9日

(54)【発明の名称】ガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 7/18 20060101AFI20191001BHJP

   F02C 6/08 20060101ALI20191001BHJP

   F02C 9/18 20060101ALI20191001BHJP

【ＦＩ】

   F02C7/18 E

   F02C7/18 D

   F02C6/08

   F02C9/18

【請求項の数】27

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2016-10765(P2016-10765)

(22)【出願日】2016年1月22日

(65)【公開番号】特開2017-129103(P2017-129103A)

(43)【公開日】2017年7月27日

【審査請求日】2018年10月31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】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100210572

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 太一

(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

(72)【発明者】

【氏名】藤井 智子

(72)【発明者】

【氏名】矢部 哲也

(72)【発明者】

【氏名】東 一也

【審査官】 西中村 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−０７０５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１８９７４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０４１３４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−２２２０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９０８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２０３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００５２２２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ７／１２−７／１８

Ｆ０２Ｃ ６／０８

Ｆ０２Ｃ ９／１８

Ｆ０１Ｄ ２５／１２

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガスタービンの空気圧縮機で圧縮された圧縮空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部品に導く冷却空気ラインと、
前記冷却空気ライン中の前記圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、
前記冷却空気ライン中の前記冷却空気を昇圧する昇圧機と、
前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記高温部品側のラインである吐出ライン中の前記冷却空気を前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記空気圧縮機側の吸気ラインに戻すリターンラインと、
前記リターンラインに設けられ、前記リターンラインを流れる前記冷却空気の流量を調節するリターン弁と、
前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の状態量と前記吐出ラインを流れる前記冷却空気の状態量とを検知する検知器と、
前記リターン弁の開度を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記ガスタービンの負荷遮断を示す負荷遮断指令を受け付ける受付部と、
前記検知器で検知された前記状態量に応じた前記リターン弁の開度を示す第一弁指令を発生する第一弁指令発生部と、
前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知器で検知された前記状態量に関わらず、前記リターン弁の開度を前記第一弁指令が示す開度以上の予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令を第二弁指令として発生する第二弁指令発生部と、
前記第二弁指令発生部が前記第二弁指令を発生している場合、前記第二弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力し、前記第二弁指令発生部が前記第二弁指令を発生していない場合、前記ガスタービンの状態に応じて前記第一弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力するリターン弁指令出力部と、
を有する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項2】

請求項１に記載のガスタービン冷却系統において、
前記遮断時開度は、前記リターン弁の全開の開度である、
ガスタービン冷却系統。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のガスタービン冷却系統において、
前記第二弁指令発生部は、前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったとされる予め定められている条件が満たされるまで、前記遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項4】

請求項３に記載のガスタービン冷却系統において、
前記第二弁指令発生部は、前記予め定められた条件が満たされると、前記リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項5】

請求項４に記載のガスタービン冷却系統において、
前記第一弁指令発生部は、前記検知器で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が高まっていることを示す場合、前記リターン弁の開度が大きくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記検知器で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が低下していることを示す場合、前記リターン弁の開度が小さくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、
前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の閉側への変化率は、サージング発生の可能性が低下しているときの前記第一弁指令が示す開度の閉側への最大変化率より大きい、
ガスタービン冷却系統。

【請求項6】

請求項４又は５に記載のガスタービン冷却系統において、
前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の変化率は、予め定められた変化率である、
ガスタービン冷却系統。

【請求項7】

請求項４又は５に記載のガスタービン冷却系統において、
前記第二弁指令発生部は、前記予め定められた条件が満たされたとき、前記検知器で検知された前記状態量に応じて定めた開度を示す弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統。

【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冷却系統において、
前記予め定められている条件である第一条件が満たされた後、第二条件が満たされると、前記第二弁指令発生部は、前記第二弁指令の発生を中止する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統において、
前記吸気ラインに設けられ、前記吸気ラインを流れる冷却空気の流量を調節する吸気弁を備え、
前記制御装置は、
前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知器で検知された前記状態量に関わらず、前記吸気弁の開度を予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の第一弁指令を発生する吸気弁指令発生部と、
前記吸気弁指令発生部が発生した前記第一弁指令に基づく吸気弁指令を前記吸気弁に出力する吸気弁指令出力部と、
を有する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項10】

請求項９に記載のガスタービン冷却系統において、
前記吸気弁指令発生部が発生する前記第一弁指令が示す前記遮断時開度は、前記吸気弁の全開の開度である、
ガスタービン冷却系統。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統において、
前記制御装置は、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生部を備え、
前記第一弁指令発生部は、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記第一弁指令として、前記検知器で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、
前記リターン弁指令出力部は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記選択部が選択した前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換部と、を有し、
前記選択部は、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、
前記指令変換部は、前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項12】

請求項９又は１０に記載のガスタービン冷却系統において、
前記制御装置は、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生部を備え、
前記第一弁指令発生部は、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記第一弁指令として、前記検知器で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、
前記リターン弁指令出力部は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記選択部が選択した前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換部と、を有し、
前記選択部は、前記リターン弁に関する前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、
前記指令変換部は、前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換し、
前記吸気弁指令出力部は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記吸気弁指令出力部の前記選択部が選択した前記一の指令を前記吸気弁の制御にあった吸気弁指令に変換して、前記吸気弁指令を前記吸気弁に出力する指令変換部と、を有し、
前記吸気弁指令出力部の前記選択部は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、
前記吸気弁指令出力部の前記指令変換部は、前記吸気弁指令出力部の前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が前記予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示す吸気弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す吸気弁指令に変換する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項13】

請求項９、１０及び１２のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統において、
前記吸気弁指令発生部は、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったと想定される条件が満たされた後であって、前記高温部品が十分に冷却された状態に戻ったと想定される条件が満たされると、前記吸気弁に関する前記第一弁指令の発生を中止する、
ガスタービン冷却系統。

【請求項14】

請求項１から１３のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統と、
前記ガスタービンと、
を備えるガスタービン設備。

【請求項15】

ガスタービンの空気圧縮機で圧縮された圧縮空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部品に導く冷却空気ラインと、前記冷却空気ライン中の前記圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、前記冷却空気ライン中の前記冷却空気を昇圧する昇圧機と、前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記高温部品側のラインである吐出ライン中の前記冷却空気を前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記空気圧縮機側の吸気ラインに戻すリターンラインと、前記リターンラインに設けられ前記リターンラインを流れる前記冷却空気の流量を調節するリターン弁と、を備えるガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の状態量と前記吐出ラインを流れる前記冷却空気の状態量とを検知する検知工程と、
前記ガスタービンの負荷遮断を示す負荷遮断指令を受け付ける受付工程と、
前記検知工程で検知された前記状態量に応じた前記リターン弁の開度を示す第一弁指令を発生する第一弁指令発生工程と、
前記受付工程により前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知工程で検知された前記状態量に関わらず、前記リターン弁の開度を前記第一弁指令が示す開度以上の予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令を第二弁指令として発生する第二弁指令発生工程と、
前記第二弁指令発生工程で前記第二弁指令を発生している場合、前記第二弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力し、前記第二弁指令発生工程で前記第二弁指令を発生していない場合、前記ガスタービンの状態に応じて前記第一弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力するリターン弁指令出力工程と、
を実行するガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項16】

請求項１５に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記遮断時開度は、前記リターン弁の全開の開度である、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項17】

請求項１５又は１６に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記第二弁指令発生工程では、前記受付工程で前記負荷遮断指令を受け付けると、前記昇圧機でのサージング発生の可能性が低くなったとされる予め定められている条件が満たされるまで、前記遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項18】

請求項１７に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記第二弁指令発生工程では、前記予め定められた条件が満たされると、前記リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項19】

請求項１８に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記第一弁指令発生工程では、前記検知工程で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が高まっていることを示す場合、前記リターン弁の開度が大きくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記検知工程で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が低下していることを示す場合、前記リターン弁の開度が小さくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、
前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の閉側への変化率は、サージング発生の可能性が低下しているときの前記第一弁指令が示す開度の閉側への最大変化率より大きい、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項20】

請求項１８又は１９に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の変化率は、予め定められた変化率である、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項21】

請求項１８又は１９に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記第二弁指令発生工程では、前記予め定められた条件が満たされたとき、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて定めた開度を示す弁指令を前記第二弁指令として発生する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項22】

請求項１８から２１のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記予め定められている条件である第一条件が満たされた後、第二条件が満たされると、前記第二弁指令発生工程では、前記第二弁指令の発生を中止する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項23】

請求項１５から２２のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記ガスタービン冷却系統は、前記吸気ラインに設けられ前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の流量を調節する吸気弁を備え、
前記受付工程により前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知工程で検知された前記状態量に関わらず、前記吸気弁の開度を予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の第一弁指令を発生する吸気弁指令発生工程と、
前記吸気弁指令発生工程で発生した前記第一弁指令に基づく吸気弁指令を前記吸気弁に出力する吸気弁指令出力工程と、
を実行するガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項24】

請求項２３に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記吸気弁指令発生工程で発生する前記第一弁指令が示す前記遮断時開度は、前記吸気弁の全開の開度である、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項25】

請求項１５から２４のいずれか一項に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生工程を実行し、
前記第一弁指令発生工程では、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記リターン弁に関する前記第一弁指令として、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、
前記リターン弁指令出力工程は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換工程と、を含み、
前記選択工程では、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、
前記指令変換工程では、前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項26】

請求項２３又は２４に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生工程を実行し、
前記第一弁指令発生工程では、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記リターン弁に関する前記第一弁指令として、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、
前記リターン弁指令出力工程は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換工程と、を含み、
前記選択工程では、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、
前記指令変換工程では、前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換し、
前記吸気弁指令出力工程は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程で選択された前記一の指令を前記吸気弁の制御にあった吸気弁指令に変換して、前記吸気弁指令を前記吸気弁に出力する指令変換工程と、を含み、
前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程では、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、
前記吸気弁指令出力工程における前記指令変換工程では、前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が前記予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示す吸気弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す吸気弁指令に変換する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【請求項27】

請求項２６に記載のガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記吸気弁指令発生工程では、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったと想定される条件が満たされた後であって、前記高温部品が十分に冷却された状態に戻ったと想定される条件が満たされると、前記吸気弁に関する前記第一弁指令の発生を中止する、
ガスタービン冷却系統の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部品を冷却するためのガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ガスタービンは、外気を圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機と、燃料を圧縮空気中で燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスにより駆動するタービンと、を備えている。ガスタービンでは、燃焼器の燃焼筒や、タービンの動翼や静翼等が高温の燃焼ガスに晒されるため、これらの高温部品を冷却して、これらの高温部品を燃焼ガスの熱から保護する必要がある。

【0003】

以下の特許文献１には、ガスタービンの高温部品の一つである燃焼器の燃焼筒を冷却するための冷却系統が開示されている。この冷却系統は、ガスタービンの空気圧縮機で圧縮された圧縮空気を燃焼筒に導く冷却空気ラインと、冷却空気ライン中の圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、冷却空気ライン中の冷却空気を昇圧する昇圧機と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０７０５１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ガスタービンの負荷遮断時には、ガスタービンの運転状態が急激に変化する。しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、負荷遮断時の対応について考慮されていない。

【0006】

そこで、本発明は、負荷遮断時でも高温部品を冷却することができるガスタービン冷却系統、これを備えるガスタービン設備、ガスタービン冷却系統の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービン冷却系統は、
ガスタービンの空気圧縮機で圧縮された圧縮空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部品に導く冷却空気ラインと、前記冷却空気ライン中の前記圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、前記冷却空気ライン中の前記冷却空気を昇圧する昇圧機と、前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記高温部品側のラインである吐出ライン中の前記冷却空気を前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記空気圧縮機側の吸気ラインに戻すリターンラインと、前記リターンラインに設けられ、前記リターンラインを流れる前記冷却空気の流量を調節するリターン弁と、前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の状態量と前記吐出ラインを流れる前記冷却空気の状態量とを検知する検知器と、前記リターン弁の開度を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ガスタービンの負荷遮断を示す負荷遮断指令を受け付ける受付部と、前記検知器で検知された前記状態量に応じた前記リターン弁の開度を示す第一弁指令を発生する第一弁指令発生部と、前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知器で検知された前記状態量に関わらず、前記リターン弁の開度を予め定めれた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令を第二弁指令として発生する第二弁指令発生部と、前記第二弁指令発生部が前記第二弁指令を発生している場合、前記第二弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力し、前記第二弁指令発生部が前記第二弁指令を発生していない場合、前記ガスタービンの状態に応じて前記第一弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力するリターン弁指令出力部と、を有する。

【0008】

負荷遮断時には、空気圧縮機の吐出圧が急激に低下する。このため、冷却系統における昇圧機の吸気圧も、空気圧縮機の吐出圧の急激な低下に伴って、急激に低下する。一方、昇圧機の吐出圧は、冷却空気ライン等の存在により、空気圧縮機の吐出圧の低下に対して遅れて低下する。このため、負荷遮断直後では、一時的に、昇圧機の圧力比が高まる。よって、負荷遮断時には、昇圧機でのサージング発生の可能性が急激に高まる。

【0009】

そこで、当該冷却系統では、受付部が負荷遮断指令を受け付けると、第二弁指令発生部が第二弁指令を発生する。この第二弁指令は、検知器で検知された状態量に関わらず、リターン弁の開度を予め定めれた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令である。第二弁指令発生部が第二弁指令を発生すると、リターン弁指令出力部は、この第二弁指令に基づくリターン弁指令をリターン弁に出力する。この結果、負荷遮断直後に、リターン弁の開度は、遮断時開度へ強制的に大きくなる。

【0010】

リターン弁の開度が大きくなると、リターンラインを流れる冷却空気の流量が多くなるため、昇圧機を流れる冷却空気の体積流量は増加する。このため、リターン弁の開度が大きくなると、昇圧機の体積吸込流量が増加する。また、リターン弁の開度が大きくなると、昇圧機の吐出圧と吸気圧との差が小さくなり、昇圧機の圧力比が小さくなる。よって、リターン弁の開度が大きくなると、サージング発生の可能性が低下する。

【0011】

従って、当該冷却系統では、負荷遮断時における昇圧機でのサージング発生の可能性を抑えることができる。このため、当該冷却系統によれば、負荷遮断時でも高温部品に冷却空気を送り、この高温部品を冷却することができる。

【0012】

ここで、前記ガスタービン冷却系統において、前記遮断時開度は、前記リターン弁の全開の開度であってもよい。

【0013】

当該冷却系統では、遮断時開度がリターン弁の全開の開度であるため、負荷遮断直後にリターン弁の開度は全開になる。このため、リターンラインを流れる冷却空気の流量が多くなり、負荷遮断時における昇圧機でのサージング発生の可能性をより抑えることができる。

【0014】

また、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統において、前記第二弁指令発生部は、前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったとされる予め定められている条件が満た条件が満たされるまで、前記遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0015】

当該冷却系統では、昇圧機でのサージング発生の可能性が低くなったとされる条件が満たされるまで、リターン弁の開度が遮断時開度に維持される。

【0016】

また、前記条件が満たされるまで、遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統において、前記第二弁指令発生部は、前記予め定められた条件が満たされると、前記リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0017】

リターン弁の開度を遮断時開度にしても、昇圧機から吐出ラインを経て高温部品に冷却空気が供給される。しかしながら、リターン弁の開度を遮断時開度にすると、昇圧機から吐出された冷却空気の一部がリターン弁を通ることになり、高温部品に供給される冷却空気の流量は減少する。このため、高温部品は焼損する可能性が生じる。

【0018】

しかしながら、当該冷却系統では、負荷遮断指令を受け付けてから昇圧機でのサージング発生の可能性が低くなったとされる条件を満たすと、リターン弁の開度が小さくなる。この結果、昇圧機から吐出ラインを経て高温部品に供給される冷却空気の流量が増加し、高温部品の焼損を抑えることができる。

【0019】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統において、前記第一弁指令発生部は、前記検知器で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が高まっていることを示す場合、前記リターン弁の開度が大きくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記検知器で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が低下していることを示す場合、前記リターン弁の開度が小さくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の閉側への変化率は、サージング発生の可能性が低下しているときの前記第一弁指令が示す開度の閉側への最大変化率より大きくてもよい。

【0020】

当該冷却系統では、負荷遮断指令を受け付けてから昇圧機でのサージング発生の可能性が低くなったとされる条件を満たすと、リターン弁の開度が急激に小さくなる。この結果、昇圧機から吐出ラインを経て高温部品に供給される冷却空気の流量が急激に増加し、高温部品の焼損をより抑えることができる。

【0021】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する前記ガスタービン冷却系統において、前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の変化率は、予め定められた変化率であってもよい。

【0022】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統において、前記第二弁指令発生部は、前記予め定められた条件が満たされたとき、前記検知器で検知された前記状態量に応じて定めた開度を示す弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0023】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、いずれかの前記ガスタービン冷却系統において、前記予め定められている条件である第一条件が満たされた後、第二条件が満たされると、前記第二弁指令発生部は、前記第二弁指令の発生を中止してもよい。

【0024】

当該冷却系統では、第二条件が満たされると、第一弁指令に基づくリターン弁指令がリターン弁に出力される。

【0025】

以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統において、前記吸気ラインに設けられ、前記吸気ラインを流れる冷却空気の流量を調節する吸気弁を備え、前記制御装置は、前記受付部が前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知器で検知された前記状態量に関わらず、前記吸気弁の開度を予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の第一弁指令を発生する吸気弁指令発生部と、前記吸気弁指令発生部で発生した前記第一弁指令に基づく吸気弁指令を前記吸気弁に出力する吸気弁指令出力部と、を有してもよい。

【0026】

当該冷却系統では、受付部が負荷遮断指令を受け付けると、吸気弁指令出力部が吸気弁の開度を予め定めれた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の吸気弁指令を吸気弁に出力する。このため、当該冷却系統では、負荷遮断直後に、吸気弁の開度は、遮断時開度へ強制的に大きくなる。吸気弁の開度が大きくなると、昇圧機を流れる冷却空気の体積流量が増加する。このため、当該冷却系統では、この吸気弁の動作によっても、負荷遮断時におけるサージング発生を抑えることができる。また、当該冷却系統では、吸気弁の開度が大きくなることにより、昇圧機を流れる冷却空気の体積流量が増加すると共に、吐出ラインを経て高温部品に供給される冷却空気の体積流量も増加するので、高温部品の焼損を抑えることができる。特に、当該冷却系統では、リターン弁が遮断時開度になったことに起因した、高温部品に供給される冷却空気流量の減少を、この吸気弁の強制開により相殺することできる。

【0027】

前記吸気弁を備える前記ガスタービン冷却系統において、前記吸気弁指令発生部で発生する前記第一弁指令が示す前記遮断時開度は、前記吸気弁が全開の開度であってもよい。

【0028】

当該冷却系統では、遮断時開度が吸気弁の全開の開度であるため、負荷遮断直後に吸気弁の開度は全開になる。このため、当該冷却系統では、昇圧機を流れる冷却空気の体積流量が増加すると共に、吐出ラインを経て高温部品に供給される冷却空気の体積流量も増加するので、負荷遮断時における昇圧機でのサージング発生の可能性を抑えつつ、高温部品を冷却することができる。

【0029】

以上のいずれかのガスタービン冷却系統において、前記制御装置は、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生部を備え、前記第一弁指令発生部は、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記第一弁指令として、前記検知器で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、前記リターン弁指令出力部は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記選択部が選択した前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換部と、を有し、前記選択部は、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、前記指令変換部は、前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換してもよい。

【0030】

当該ガスタービン冷却系統では、負荷が予め定められた値未満の場合であって、リターン弁指令出力部が基準指令に基づくリターン弁指令を出力した場合、リターン弁の開度が負荷の増加に連れて次第に小さくなる。リターン弁の開度が小さくなると、リターンラインを流れる冷却空気の流量が少なくなるので、高温部品に送られる冷却空気の流量が多くなる。このため、この場合、リターン弁の制御により、負荷が大きくなるに連れて、高温部品に送る冷却空気の流量を多くすることができる。

【0031】

前記吸気弁を備える、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統において、前記制御装置は、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生部を備え、前記第一弁指令発生部は、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記第一弁指令として、前記検知器で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、前記リターン弁指令出力部は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記選択部が選択した前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換部と、を有し、前記選択部は、前記リターン弁に関する前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、前記指令変換部は、前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記吸気弁指令出力部は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択部と、前記吸気弁指令出力部の前記選択部が選択した前記一の指令を前記吸気弁の制御にあった吸気弁指令に変換して、前記吸気弁指令を前記吸気弁に出力する指令変換部と、を有し、前記吸気弁指令出力部の前記選択部は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、前記吸気弁指令出力部の前記指令変換部は、前記吸気弁指令出力部の前記選択部が選択した一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が前記予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示す吸気弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す吸気弁指令に変換してもよい。

【0032】

当該ガスタービン冷却系統では、負荷が予め定められた値未満の場合であって、リターン弁指令出力部が基準指令に基づくリターン弁指令を出力した場合、リターン弁の開度が負荷の増加に連れて次第に小さくなる。リターン弁の開度が小さくなると、リターンラインを流れる冷却空気の流量が少なくなるので、高温部品に送られる冷却空気の流量が多くなる。このため、この場合、リターン弁の制御により、負荷が大きくなるに連れて、高温部品に送る冷却空気の流量を多くすることができる。

【0033】

さらに、当該ガスタービン冷却系統では、負荷が予め定められた値以上の場合であって、吸気弁指令出力部が基準指令に基づく吸気弁指令を出力した場合、吸気弁の開度が負荷の増加に連れて次第に大きくなる。吸気弁の開度が大きくなると、高温部品に送られる冷却空気の流量が多くなる。このため、この場合、吸気弁の制御により、負荷が大きくなるに連れて、高温部品に送る冷却空気の流量を多くすることができる。

【0034】

前記吸気弁を備える、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統において、前記吸気弁指令発生部は、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったと想定される条件が満たされた後であって、前記高温部品が十分に冷却された状態に戻ったと想定される条件が満たされると、前記吸気弁に関する前記第一弁指令の発生を中止してもよい。

【0035】

当該冷却系統では、高温部品が十分に冷却された状態に戻ったと想定される条件が満たされるまで、吸気弁の開度が遮断時開度に維持される。

【0036】

上記目的を達成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、
以上のいずれかのガスタービン冷却系統と、前記ガスタービンと、を備える。

【0037】

上記目的を達成するための発明に係る一態様としてのガスタービン冷却系統の制御方法は、
ガスタービンの空気圧縮機で圧縮された圧縮空気をガスタービン中で燃焼ガスに接する高温部品に導く冷却空気ラインと、前記冷却空気ライン中の前記圧縮空気を冷却して冷却空気にする冷却器と、前記冷却空気ライン中の前記冷却空気を昇圧する昇圧機と、前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記高温部品側のラインである吐出ライン中の前記冷却空気を前記冷却空気ライン中で前記昇圧機よりも前記空気圧縮機側の吸気ラインに戻すリターンラインと、前記リターンラインに設けられ前記リターンラインを流れる前記冷却空気の流量を調節するリターン弁と、を備えるガスタービン冷却系統の制御方法において、
前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の状態量と前記吐出ラインを流れる前記冷却空気の状態量とを検知する検知工程と、前記ガスタービンの負荷遮断を示す負荷遮断指令を受け付ける受付工程と、前記検知工程で検知された前記状態量に応じた前記リターン弁の開度を示す第一弁指令を発生する第一弁指令発生工程と、前記受付工程により前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知工程で検知された前記状態量に関わらず、前記リターン弁の開度を予め定めれた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令を第二弁指令として発生する第二弁指令発生工程と、前記第二弁指令発生工程で前記第二弁指令を発生している場合、前記第二弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力し、前記第二弁指令発生工程で前記第二弁指令を発生していない場合、前記ガスタービンの状態に応じて前記第一弁指令に基づくリターン弁指令を前記リターン弁に出力するリターン弁指令出力工程と、を実行する。

【0038】

前述したように、負荷遮断時には、昇圧機でのサージング発生の可能性が急激に高まる。当該冷却系統の制御方法では、受付工程で負荷遮断指令を受け付けると、第二弁指令発生工程で第二弁指令を発生する。この第二弁指令は、検知工程で検知された状態量に関わらず、リターン弁の開度を予め定めれた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令である。第二弁指令発生工程で第二弁指令を発生すると、リターン弁指令出力工程では、この第二弁指令に基づくリターン弁指令をリターン弁に出力する。この結果、負荷遮断直後に、リターン弁の開度は、遮断時開度へ強制的に大きくなる。

【0039】

リターン弁の開度が大きくなると、リターンラインを流れる冷却空気の流量が多くなるため、昇圧機を流れる冷却空気の体積流量は増加する。このため、リターン弁の開度が大きくなると、昇圧機の体積吸込流量が増加する。また、リターン弁の開度が大きくなると、昇圧機の吐出圧と吸気圧との差が小さくなり、昇圧機の圧力比が小さくなる。よって、リターン弁の開度が大きくなると、サージング発生の可能性が低下する。

【0040】

従って、当該冷却系統の制御方法では、負荷遮断時における昇圧機でのサージング発生の可能性を抑えることができる。このため、当該冷却系統の制御方法によれば、負荷遮断時でも高温部品に冷却空気を送り、この高温部品を冷却することができる。

【0041】

ここで、前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記遮断時開度は、前記リターン弁が全開の開度であってもよい。

【0042】

また、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記第二弁指令発生工程では、前記受付工程で前記負荷遮断指令を受け付けると、前記昇圧機でのサージング発生の可能性が低くなったとされる予め定められている条件が満たされるまで、前記遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0043】

また、前記条件が満たされるまで、遮断時開度を維持する旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記第二弁指令発生工程では、前記予め定められた条件が満たされると、前記リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0044】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記第一弁指令発生工程では、前記検知工程で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が高まっていることを示す場合、前記リターン弁の開度が大きくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記検知工程で検知された前記状態量がサージング発生の可能性が低下していることを示す場合、前記リターン弁の開度が小さくなる開度を示す前記第一弁指令を発生し、前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の閉側への変化率は、サージング発生の可能性が低下しているときの前記第一弁指令が示す開度の閉側への最大変化率より大きくてもよい。

【0045】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記予め定められた条件が満たされたときの前記第二弁指令が示す開度の変化率は、予め定められた変化率であってもよい。

【0046】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生する、前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記第二弁指令発生工程では、前記予め定められた条件が満たされたとき、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて定めた開度を示す弁指令を前記第二弁指令として発生してもよい。

【0047】

また、前記条件が満たされると、リターン弁の開度を前記遮断時開度から小さくする旨の弁指令を前記第二弁指令として発生するする、いずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記予め定められている条件である第一条件が満たされた後、第二条件が満たされると、前記第二弁指令発生工程では、前記第二弁指令の発生を中止してもよい。

【0048】

以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記ガスタービン冷却系統は、前記吸気ラインに設けられ前記吸気ラインを流れる前記冷却空気の流量を調節する吸気弁を備え、前記受付工程により前記負荷遮断指令を受け付けると、前記検知工程で検知された前記状態量に関わらず、前記吸気弁の開度を予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の第一弁指令を発生する吸気弁指令発生工程と、前記吸気弁指令発生工程で発生した前記第一弁指令に基づく吸気弁指令を前記吸気弁に出力する吸気弁弁指令出力工程と、を実行してもよい。

【0049】

前記吸気弁指令発生工程を実行する前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記吸気弁指令発生工程で発生する前記第一弁指令が示す前記遮断時開度は、前記吸気弁の全開の開度であってもよい。

【0050】

以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生工程を実行し、前記第一弁指令発生工程では、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記リターン弁に関する前記第一弁指令として、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、前記リターン弁指令出力工程は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換工程と、を含み、前記選択工程では、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、前記指令変換工程では、前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換してもよい。

【0051】

前記吸気弁を備える、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記ガスタービンにかかる負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す基準指令を発生する基準指令発生工程を実行し、前記第一弁指令発生工程では、前記昇圧機でのサージング発生が高まった場合、前記リターン弁に関する前記第一弁指令として、前記検知工程で検知された前記状態量に応じて、前記基準指令が示す開度より大きな開度を示す指令を発生し、前記リターン弁指令出力工程は、前記リターン弁に関する前記第一弁指令と前記第二弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記選択工程で選択された前記一の指令を前記リターン弁の制御に合ったリターン弁指令に変換して、前記リターン弁指令を前記リターン弁に出力する指令変換工程と、を含み、前記選択工程では、前記第二弁指令と、前記リターン弁に関する前記第一弁指令又は前記基準指令との入力がある場合、前記第二弁指令を選択し、前記第二弁指令の入力がなく且つ前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す指令を選択し、前記指令変換工程では、前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して負の相関性を持って変化する前記リターン弁の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令に変換し、前記吸気弁指令出力工程は、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令とのうち、いずれか一の指令を選択する選択工程と、前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程で選択された前記一の指令を前記吸気弁の制御にあった吸気弁指令に変換して、前記吸気弁指令を前記吸気弁に出力する指令変換工程と、を含み、前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程では、前記吸気弁に関する前記第一弁指令と前記基準指令との入力がある場合、大きな開度を示す一の指令を選択し、前記吸気弁指令出力工程における前記指令変換工程では、前記吸気弁指令出力工程における前記選択工程で選択された一の指令が前記基準指令の場合、前記負荷が前記予め定められた値未満のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に関わらず一定の開度を示す吸気弁指令に変換し、前記負荷が前記予め定められた値以上のとき、前記基準指令を、前記負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す吸気弁指令に変換してもよい。

【0052】

また、前記吸気弁を備える、以上のいずれかの前記ガスタービン冷却系統の制御方法において、前記吸気弁指令発生工程では、前記昇圧機のサージング発生の可能性が低くなったと想定される条件が満たされた後であって、前記高温部品が十分に冷却された状態に戻ったと想定される条件が満たされると、前記吸気弁に関する前記第一弁指令の発生を中止してもよい。

【発明の効果】

【0053】

本発明の一態様では、負荷遮断時における昇圧機でのサージング発生の可能性を抑えることができる。このため、本発明の一態様によれば、負荷遮断時でも高温部品に冷却空気を送り、この高温部品を冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0054】

【図1】本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の系統図である。

【図2】本発明に係る一実施形態におけるスプリット制御の考え方を示す説明図である。

【図3】本発明に係る一実施形態における昇圧機の特性を示すグラフである。

【図4】本発明に係る一実施形態における制御装置の機能ブロック図である。

【図5】本発明に係る一実施形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の各部の動作等を示すタイミングチャートである。

【図7】本発明に係る一実施形態の変形例における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】

【0055】

「実施形態」
以下、本発明に係るガスタービン設備の一実施形態について、図１〜図６を参照して詳細に説明する。

【0056】

本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１と、ガスタービン１の高温部品を冷却するガスタービン冷却系統（以下、単に冷却系統とする）５０と、を備えている。

【0057】

ガスタービン１は、外気Ａを圧縮して圧縮空気を生成する空気圧縮機１０と、燃料供給源からの燃料Ｆを圧縮空気中で燃焼させて燃焼ガスＧを生成する燃焼器２０と、燃焼ガスＧにより駆動するタービン３０と、を備える。

【0058】

空気圧縮機１０は、軸線Ａｒ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を覆う圧縮機車室１７と、を有する。また、タービン３０は、軸線Ａｒを中心として回転するタービンロータ３２と、このタービンロータ３２を覆うタービン車室３７と、を有する。圧縮機ロータ１２とタービンロータ３２とは、同一の軸線Ａｒ上に位置し、互いに連結されてガスタービンロータ２を成す。ガスタービン１は、さらに、圧縮機車室１７とタービン車室３７との間に配置されている中間車室６を備える。この中間車室６には、燃焼器２０が取り付けられている。圧縮機車室１７と中間車室６とタービン車室３７とは、互いに連結されてガスタービン車室７を成す。なお、以下では、軸線Ａｒが延びる方向を軸方向、軸方向でタービン３０に対して空気圧縮機１０が存在する側を軸方向上流側、軸方向上流側の反対側を軸方向下流側とする。

【0059】

タービンロータ３２は、ロータ軸３３と、このロータ軸３３に設けられている複数の動翼列３４と、を有する。複数の動翼列３４は、軸方向に並んでいる。各動翼列３４は、それぞれ、軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の動翼３５を有する。タービン３０は、さらに、タービン車室３７の内周側に固定されている複数の静翼列３８を有する。静翼列３８は、いずれかの動翼列３４の軸方向上流側に配置されている。各静翼列３８は、それぞれ、軸線Ａｒに対する周方向に並んでいる複数の静翼３９を有する。タービン車室３７の内周側とロータ軸３３の外周側との間の環状の空間は、燃焼ガスＧが流れる燃焼ガス流路３１を形成する。

【0060】

燃焼器２０は、燃焼ガスＧをタービン３０の燃焼ガス流路３１に送る燃焼筒２２と、この燃焼筒２２内に燃料Ｆ及び圧縮空気を噴出する燃料噴出器２１とを有している。燃料噴出器２１には、ここに燃料Ｆを送る燃料ライン２５が接続されている。この燃料ライン２５には、ここを流れる燃料Ｆの流量を調節する燃料弁２６が設けられている。

【0061】

ガスタービン１を構成する各種部品のうち、燃焼器２０の燃焼筒２２、動翼３５、及び静翼３９は、いずれも燃焼ガスＧに曝される高温部品を成す。

【0062】

ガスタービンロータ２には、発電機４０が接続されている。この発電機４０は、遮断器４１及び変圧器４２を介して電力系統４５と電気的に接続されている。

【0063】

冷却系統５０は、冷却空気ライン５１と、リターンライン５６と、昇圧機６１と、冷却器６３と、吸気弁５７と、リターン弁５８と、検知器６４と、リターン弁５８及び吸気弁５７の動作を制御する制御装置１００と、を備える。

【0064】

冷却空気ライン５１は、中間車室６に接続されていると共に、高温部品の一つである燃焼筒２２に接続されている。この冷却空気ライン５１は、空気圧縮機１０から中間車室６内に流入した圧縮空気を燃焼筒２２に導く。冷却器６３は、冷却空気ライン５１中の圧縮空気を冷却して冷却空気にする。この冷却器６３は、例えば、冷却空気ライン５１中の圧縮空気と冷却媒体とを熱交換させて、この圧縮空気を冷却する熱交換器である。なお、ここでの冷却器６３は、熱交換器であるが、例えば、冷却器は、圧縮空気が内部を通るラジエターと、このラジエターに空気を送るファンとを有するものであってもよい。昇圧機６１は、冷却空気ライン５１中の冷却空気を昇圧する。この昇圧機６１は、例えば、遠心圧縮機又は軸流圧縮機である。昇圧機６１は、モータ６２で駆動する。なお、以下では、冷却空気ライン５１中で、中間車室６から昇圧機６１までの部分を吸気ライン５２、昇圧機６１から燃焼筒２２までの部分を吐出ライン５５とする。さらに、吸気ライン５２中で、中間車室６から冷却器６３までの部分を未冷却吸気ライン５３、冷却器６３から昇圧機６１までの部分を冷却済み吸気ライン５４とする。リターンライン５６は、吐出ライン５５と未冷却吸気ライン５３とを接続する。このリターンライン５６は、吐出ライン５５中の冷却空気を未冷却吸気ライン５３に戻すためのラインである。リターン弁５８は、リターンライン５６に設けられている。このリターン弁５８は、吐出ライン５５を流れる冷却空気の流量を調節可能なように弁開度が制御される。吸気弁５７は、冷却済み吸気ライン５４に設けられている。この吸気弁５７は、冷却済み吸気ライン５４を流れる冷却空気、つまり昇圧機６１が吸い込む冷却空気の流量を調節する。

【0065】

検知器６４は、冷却済み吸気ライン５４を流れる冷却空気の温度Ｔiを検知する吸気温度計６５と、冷却済み吸気ライン５４を流れる冷却空気の圧力Ｐｉを検知する吸気圧力計６６と、吐出ライン５５を流れる冷却空気の温度Ｔｏを検知する吐出温度計６７，７０と、吐出ライン５５を流れる冷却空気の圧力Ｐｏを検知する吐出圧力計６８，７１と、吐出ライン５５を流れる冷却空気の体積流量Ｆｏを検知する吐出流量計６９，７２と、を有する。吐出温度計６７、吐出圧力計６８、及び吐出流量計６９は、いずれも、吐出ライン５５中で、リターンライン５６との接続位置よりも燃焼筒２２側に設けられている。また、吐出温度計７０、吐出圧力計７１、及び吐出流量計７２は、いずれも、吐出ライン５５中で、リターンライン５６との接続位置よりも昇圧機６１側に設けられている。

【0066】

図２を用いて、冷却系統５０から燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量を制御する方法を以下に説明する。
前述したように、中間車室６から抽気された圧縮空気は、吸気ライン５２に設けた冷却器６３で冷却され、吸気弁５７を経て昇圧機６１に吸引される。昇圧機６１で昇圧された冷却空気は、一部の冷却空気がリターン弁５８を有するリターンライン５６から未冷却吸気ライン５３に戻され、残りの冷却空気は、吐出ライン５５を経て燃焼筒２２に供給される。リターンライン５６は、昇圧機６１がサージ域に入るのを防止するため、昇圧機６１の保護のために設けるラインである。昇圧機６１の通常運転時における吐出ライン５５を流れる冷却空気の流量は、吸気弁５７とリターン弁５８の制御で調整される。但し、吸気弁５７とリターン弁５８を独立に制御するのは、相互干渉により制御が不安定になる。そこで、制御弁の相互干渉を避けるため、制御弁に対する弁操作指令を、冷却空気の高負荷流量域と低負荷流量域に区分けして冷却空気の流量制御を行う方法(スプリット制御と呼ぶ)が、一般的である。

【0067】

図２は、吸気弁５７とリターン弁５８の組み合わせによる吐出ライン５５を流れる冷却空気のスプリット制御の考え方を示したものである。
縦軸は、吸気弁５７又はリターン弁５８の弁開度（％）を示す。横軸は、通常運転時の吸気弁５７又はリターン弁５８に出力される弁操作指令（％）を示す。なお、ここでの弁操作指令とは、図４を用いて後述するＢＶＯ等の弁指令である。但し、この弁操作指令には、ＲＶＯ２を含まない。実線は、吸気弁５７を示し、点線はリターン弁５８を示す。図２に示すように、前述した冷却空気の高負荷流量域と低負荷流量域を区分するスプリット点Ｐは、通常は弁操作指令が５０％の点である。スプリット点Ｐに対して弁操作指令が５０％未満の領域は低負荷流量域であり、スプリット点Ｐに対して弁操作指令が５０％以上の領域は高負荷流量域である。なお、スプリット点Ｐの位置を示す弁操作指令５０％は一例であり、この値に限定されない。

【0068】

冷却空気が高負荷流量域の場合は、吸気弁５７に対する弁操作指令に基づく弁開度により、吐出ライン５５を流れる冷却空気量が調節される（吸気弁制御領域）。なお、この領域では、リターン弁５８は全閉となる。すなわち、スプリット点Ｐより冷却空気量が多い高負荷流量域では、ガスタービン１の負荷の増大と共に冷却空気の必要量が増加するので、弁操作指令の増加と共に、吸気弁５７の弁開度が大きくなり、冷却空気量が増加する。ガスタービン１の負荷が減少する場合は、弁操作指令の減少と共に、吸気弁５７の弁開度が小さくなり、スプリット点Ｐで最小開度になる。吸気弁５７の最小開度は、通常２０％であり、この開度で一定となる。但し、最少開度２０％は一例であり、この値に限定されない。

【0069】

一方、冷却空気がスプリット点Ｐより低負荷流量域の場合は、吸気弁５７は、最少開度に維持される。ガスタービン１の負荷が減少すると共に、吐出ライン５５を流れる冷却空気量を更に減少させるためには、弁操作指令をスプリット点Ｐから更に小さくする必要がある。しかし、昇圧機６１を流れる冷却空気量が低下すると、昇圧機６１はサージ域に入るおそれがある。そのため、昇圧機６１をサージ現象から保護するため、リターン弁５８が開き始める。この領域は、昇圧機６１の保護を目的としたアンチサージ制御の領域である。つまり、吐出ライン５５を流れる冷却空気量をより小さい流量で調節しつつ、アンチサージの観点から昇圧機６１を流れる冷却空気の流量を一定量確保するように、リターン弁５８の弁開度が制御される（リターン弁制御領域）。この結果、吐出ライン５５を流れる冷却空気量を制御すると共に、昇圧機６１を流れる冷却空気量を一定流量確保できるので、昇圧機６１のサージ現象が回避される。なお、前述したように、この低負荷流量域では、吸気弁５７は最小開度である一定の開度が維持され、吐出ライン５５を流れる冷却空気量は、リターン弁５８の弁開度で調節される。

【0070】

次に、昇圧機の体積流量と圧力比の関係について、図３を用いて説明する。
冷却空気の圧力を高める昇圧機６１において、昇圧機６１が吸い込む冷却空気の体積流量と、昇圧機６１の圧力比（＝吐出圧/吸気弁の入口圧）と、吸気弁の開度と、の間には、一定の関係がある。
このため、図３に示すように、昇圧機６１の特性を示す手段として、体積流量を横軸にとり、圧力比を縦軸にとり、吸気弁の開度をパラメータにとったグラフで、昇圧機６１の特性を示すことができる。昇圧機６１は、一般的に、体積流量の増加に伴って圧力比が低下する特性を持っている。図３では、吸気弁５７の開度をパラメータとして、その開度を変えた異なる３本の特性ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３を一例として示している。具体的には、吸気弁の開度１００％の時の特性ラインＬ１(100)、吸気弁の開度５０％の時の特性ラインＬ２（50）、吸気弁の開度２０％の時の特性ラインＬ３(20)である。昇圧機６１の圧力比と吸気弁５７の開度が定まれば、昇圧機６１を流れる冷却空気の体積流量が決定できる。

【0071】

昇圧機６１は、吸気弁の開度が一定であれば、その開度に応じた特性ライン上の点で運転される。特性ラインＬ２(50) を一例に挙げて説明する。特性ラインＬ２(50) 上の運転点Ｘ１は、吸気弁５７の開度が５０％に維持されていれば、特性ラインＬ２(50) に沿ってこの特性ライン上を移動する。特性ラインＬ２(50) 上の点で、最も圧力比が高く、最も体積流量が小さい点、すなわち、特性ライン上で圧力比が高い側の端の点Ｘｓは、最も体積流量が小さく、昇圧機６１にサージングが発生し得る運転点である。このため、吸気弁５７の開度の異なる複数の特性ラインの点Ｘｓを結んだラインは、サージラインＬｓと呼ばれる。また、サージラインＬｓ に対して、サージング発生点Ｘｓより体積流量で余裕を持たせたラインは、コントロールラインＬｃｏ と呼ばれる。

【0072】

昇圧機６１は、通常運転時は、負荷指令からの冷却空気の目標流量に基づき運転される。昇圧機６１の通常の運転点Ｘ１は、コントロールラインＬｃｏ より体積流量が大きい領域で、吸気弁５７の開度に応じた特性ライン上で運転される。燃焼器２０の運転条件の変動により、冷却空気の必要流量が低下して、運転点Ｘ１がコントロールラインＬｃｏ上の点Ｘ２に達した場合、サージングから昇圧機６１を保護するため、昇圧機６１は、アンチサージ制御の運転に入る。アンチサージ制御とは、昇圧機６１をサージングから保護するため、昇圧機６１を流れる冷却空気の流量がコントロールラインＬｃｏから更に低下しないように制御する方法である。具体的には、運転点Ｘ１がコントロールラインＬｃｏに達した場合、通常運転時の操作条件とは異なる操作条件が制御装置に与えられ、リターン弁５８が開き始める。リターン弁５８が開くことにより、昇圧機６１を流れる冷却空気の流量が減少することなく一定量確保される。すなわち、昇圧機６１の運転点Ｘ１が、コントロールラインＬｃｏより体積流量が更に低下して、サージ領域、すなわち、サージラインＬｓとコントロールラインＬｃｏの間のサージングの発生が高い領域に入ることなく、コントロールライン上に維持されるように、リターン弁５８の開度が制御される。

【0073】

昇圧機６１の何らかの運転条件の変動で、運転点Ｘ１がサージラインＬｓに達した場合は、リターン弁５８は強制的に開とされ、昇圧機６１を流れる冷却空気の流量が増加して、昇圧機６１のサージングが回避される。

【0074】

なお、コントロールラインＬｃｏ上のアンチサージ制御の領域で運転されていた昇圧機６１は、圧力比が低下して通常運転の領域に入った場合、通常運転時の目標流量に基づき吐出ライン５５を流れる冷却空気の流量が調節される。

【0075】

制御装置１００は、図４に示すように、受付部１０１と、基準指令発生部１１０と、リターン弁指令発生部１２０と、吸気弁指令発生部１４０と、リターン弁指令出力部１５１と、吸気弁指令出力部１５５と、を有する。

【0076】

受付部１０１は、検知器６４で検知された冷却空気の状態量を受け付けると共に、上位制御装置１６０からの負荷指令ＬＯ及び負荷遮断指令ＬＣを受け付ける。ここで、負荷指令ＬＯは、ガスタービン１にかける負荷、言い換えるとガスタービン１の出力を示す指令である。また、負荷遮断とは、ガスタービンロータ２に接続されている発電機４０と電力系統４５との間の電気的な接続を断つことである。従って、負荷遮断指令ＬＣとは、発電機４０と電力系統４５との間の電気的な接続を断つ旨を示す指令である。

【0077】

上述の通常運転時の制御装置の構成を以下に説明する。
基準指令発生部１１０は、目標流量発生部１１１と、流量偏差演算部１１３と、ＰＩ制御部１１４と、を有する。目標流量発生部１１１は、負荷指令ＬＯが示す負荷に応じた昇圧機６１の目標流量を求める。この目標流量は、負荷指令ＬＯが示す負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する値である。すなわち、負荷指令ＬＯが示す負荷が大きくなると、目標流量も大きくなる。なお、冷却済み吸気ライン５４を流れる冷却空気の体積流量を検知する吸気流量計を設け、この吸気流量計からも目標流量を求めてもよい。流量偏差演算部１１３は、目標流量発生部１１１で求められた目標流量に対する、吐出流量計７２で検知された体積吐出流量の流量偏差Δを求める。ＰＩ制御部１１４は、流量偏差Δに応じた比例・積分動作分を求め、この比例・積分動作分に応じた吸気弁５７又はリターン弁５８の開度を示す弁操作指令ＢＶＯを発生する。しかしながら、この負荷の変化に対して正の相関性を持って変化するパラメータであれば、他のパラメータに応じて昇圧機６１の目標流量を定めてもよい。例えば、発電機４０の出力計７０で検知された出力に応じて目標流量を定めてもよい。また、目標流量の代りに、この目標流量を圧力に換算した目標圧力を用い、この目標圧力と検出された吐出圧力との圧力偏差を求めてもよい。この場合、ＰＩ制御部１１４は、この圧力偏差に応じた比例・積分動作分を求め、この比例・積分動作分に応じた弁操作指令ＢＶＯを発生してもよい。

【0078】

リターン弁指令発生部１２０は、第一弁指令発生部１２１と、第二弁指令発生部１３１とを有する。第一弁指令発生部１２１は、前述した昇圧機６１のアンチサージ制御の領域におけるリターン弁５８の開度を示す第一弁指令ＲＶＯ１を発生する。第二弁指令発生部１３１は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けた際に、リターン弁５８の開度を予め定められた遮断時開度へ強制的に大きくする旨の弁指令である第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。

【0079】

第一弁指令発生部１２１は、昇圧機６１のアンチサージ制御を分担し、昇圧機６１をサージングから保護するための昇圧機保護指令発生部の役割を果たす。すなわち、昇圧機６１の運転点Ｘ１がコントロールラインＬｃｏ に達した場合、通常運転時の操作条件とは異なる目標流量が制御装置に与えられる。第一弁指令発生部１２１は、吐出流量計７２で検出された体積流量Ｆｏから算出した吸込流量と目標流量との偏差Δを求め、流量偏差Δに応じた比例・積分動作分を求め、これに応じた開度を示す第一弁指令ＲＶＯ１を出力する。

【0080】

第二弁指令発生部１３１は、直後指令発生部１３２と、開度減少指令発生部１３３と、第一条件記憶部１３４と、第二条件記憶部１３５と、変化率記憶部１３６と、タイマー１３７と、を有する。直後指令発生部１３２は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けた直後に、予め定めた遮断時開度を示す弁指令を第二弁指令ＲＶＯ２として出力する。変化率記憶部１３６は、リターン弁５８の開度の単位時間当たりの減少量である変化率ｒが記憶されている。開度減少指令発生部１３３は、変化率記憶部１３６に記憶されている変化率ｒで変化するリターン弁５８の開度を示す弁指令を第二弁指令ＲＶＯ２として出力する。第一条件記憶部１３４は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなったと想定される時間である第一時間Ｔ１が記憶されている。第二条件記憶部１３５は、第一時間Ｔ１より長い時間である第二時間Ｔ２が記憶されている。タイマー１３７は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから第一時間Ｔ１経過するまでをカウントすると共に、第二時間Ｔ２経過するまでをカウントする。直後指令発生部１３２は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてからタイマー１３７が第一時間Ｔ１の経過を認識するまで、第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。開度減少指令発生部１３３は、タイマー１３７が第一時間Ｔ１の経過を認識してから第二時間Ｔ２の経過を認識するまで、第二弁指令ＲＶＯ２を出力する。

【0081】

吸気弁指令発生部１４０は、第一弁指令発生部１４１と、第三条件記憶部１４２と、タイマー１４３と、を有する。第一弁指令発生部１４１は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けた直後に、予め定めた遮断時開度を示す弁指令を第一弁指令ＳＶＯ１として出力する。第三条件記憶部１４２は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから燃焼筒２２が十分に冷却されている状態に戻ったと想定される時間である第三時間Ｔ３（＞Ｔ１，Ｔ２）が記憶されている。タイマー１４３は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから第三時間Ｔ３経過するまでをカウントする。第一弁指令発生部１４１は、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてからタイマー１４３が第三時間Ｔ３の経過を認識するまで、第一弁指令ＳＶＯ１を発生する。

【0082】

リターン弁指令出力部１５１は、選択部１５２と、指令変換部１５３と、を有する。選択部１５２は、リターン弁指令発生部１２０からの第一弁指令ＲＶＯ１及び第二弁指令ＲＶＯ２と、基準指令発生部１１０から基準指令ＢＶＯとのうち、いずれか一の指令を選択する。選択部１５２は、第二弁指令ＲＶＯ２の他に、第一弁指令ＲＶＯ１又は基準指令ＢＶＯが入力した場合、第二弁指令ＲＶＯ２を選択する。選択部１５２は、第一弁指令ＲＶＯ１と基準指令ＢＶＯとが入力した場合、開度として大きな開度を示す指令を選択する。指令変換部１５３は、選択部１５２が選択した一の指令をリターン弁５８の制御に合ったリターン弁指令ＲＶＯに変換して、このリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。この指令変換部１５３は、選択部１５２が選択した一の指令が基準指令ＢＶＯの場合、弁指令の指令値が予め定められた値未満のとき、基準指令ＢＶＯを、負荷の変化に対して負の相関性を持って変化するリターン弁５８の開度を示すリターン弁指令ＲＶＯに変換する。弁指令の指令値が予め定められた値以上のとき、基準指令ＢＶＯを、弁指令の変化に関わらず一定の開度を示すリターン弁指令ＲＶＯに変換する。

【0083】

吸気弁指令出力部１５５も、選択部１５６と、指令変換部１５７と、を有する。選択部１５６は、吸気弁指令発生部１４０からの第一弁指令ＳＶＯ１と、基準指令発生部１１０から基準指令ＢＶＯとのうち、いずれか一の指令を選択する。選択部１５６は、第一弁指令ＳＶＯ１と基準指令ＢＶＯとが入力された場合、第一弁指令ＳＶＯ１を選択する。言い換えると、選択部１５６は、第一弁指令ＳＶＯ１と基準指令ＢＶＯとが入力した場合、開度として大きな開度を示す一の指令を選択する。指令変換部１５７は、選択部１５６が選択した一の指令を吸気弁５７の制御に合った吸気弁指令ＳＶＯに変換して、この吸気弁指令ＳＶＯを吸気弁５７に出力する。この指令変換部１５７は、選択部１５６が選択した一の指令が基準指令ＢＶＯの場合、弁指令の指令値が予め定められた値未満のとき、基準指令を、弁指令の変化に関わらず一定の開度を示す吸気弁指令ＳＶＯに変換する。弁指令の指令値が予め定められた値以上のとき、基準指令ＢＶＯを、弁指令の変化に対して正の相関性を持って変化する吸気弁５７の開度を示す吸気弁指令ＳＶＯに変換する。

【0084】

ここで、リターン弁指令出力部１５１の指令変換部１５３及び吸気弁指令出力部１５５の指令変換部１５７における基準指令ＢＶＯの変換形態について、図４を用いて具体的に説明する。ここでは、弁指令に関する前述の予め定められた値を５０％とする。なお、弁指令に関する前述の予め定められた値は、リターン弁５８の弁特性等に応じて定まる値であるため、この値に限定されない。

【0085】

リターン弁指令出力部１５１の指令変換部１５３は、弁指令の指令値が予め定められた５０％未満の場合、基準指令ＢＶＯを、基準指令ＢＶＯが示す開度及び弁指令の変化に対して負の相関性を持って変化する開度を示すリターン弁指令ＲＶＯに変換する。言い換えると、指令変換部１５３は、基準指令ＢＶＯを、基準指令ＢＶＯが示す開度及び弁指令の指令値が増加するに連れてリターン弁５８の開度が小さくなるリターン弁指令ＲＶＯに変換する。弁指令の指令値が０％の場合、このリターン弁指令ＲＶＯが示す開度は例えば１００％である。また、弁指令の指令値が５０％以上の場合、このリターン弁指令ＲＶＯが示す開度は例えば０％で一定である。

【0086】

吸気弁指令出力部１５５の指令変換部１５７は、弁指令の指令値が予め定められた５０％以上のとき、基準指令ＢＶＯを、基準指令ＢＶＯが示す開度及び弁指令の変化に対して正の相関性を持って変化する開度を示す吸気弁指令ＳＶＯに変換する。言い換えると、指令変換部１５７は、この場合、基準指令ＢＶＯを、基準指令ＢＶＯが示す開度及び弁指令の指令値が増加するに連れて吸気弁５７の開度が大きくなる吸気弁指令ＳＶＯに変換する。弁指令の指令値が５０％の場合、この吸気弁指令ＳＶＯが示す開度は例えば２０％である。また、弁指令の指令値が５０％未満の場合、この吸気弁指令ＳＶＯが示す開度は例えば２０％で一定である。

【0087】

次に、図５に示すフローチャートに従って、制御装置１００の動作について説明する。

【0088】

検知器６４は、常時、冷却空気の状態量を検知し、これを制御装置１００に送る（検知工程）。

【0089】

制御装置１００の受付部１０１は、上位制御装置１６０から負荷指令ＬＯ及び負荷遮断指令ＬＣを受け付けると共に、検知器６４で検知された冷却空気の状態量を随時受け付ける（Ｓ１：受付工程）。

【0090】

制御装置１００の基準指令発生部１１０は、受付部１０１が受け付けた負荷指令等に応じた基準指令ＢＶＯを発生する（Ｓ２：基準指令発生工程）。制御装置１００のリターン弁指令発生部１２０は、受付部１０１が受け付けた状態量等に応じたリターン弁５８用の弁指令を発生する（Ｓ３：リターン弁指令発生工程）。また、このリターン弁指令発生工程（Ｓ３）と並行して、制御装置１００の吸気弁指令発生部１４０は、受付部１０１が受け付けた状態量等に応じた吸気弁５７用の弁指令を発生する（Ｓ４：吸気弁指令発生工程）。

【0091】

基準指令発生工程（Ｓ２）では、基準指令発生部１１０の目標流量発生部１１１が、負荷指令ＬＯが示す負荷に応じた昇圧機６１の目標流量を発生する。この目標流量は、前述したように、負荷指令ＬＯが示す負荷の変化に対して正の相関性を持って変化する値である。基準指令発生部１１０の流量偏差演算部１１３は、吐出流量計６９で検知された吐出流量Ｆｏと目標流量との偏差Δを求める。基準指令発生部１４０のＰＩ制御部１１４は、流量偏差Δに応じた比例・積分動作分を求め、この比例・積分動作分に応じたリターン弁５８及び吸気弁５７に対する基準指令ＢＶＯを発生する。

【0092】

リターン弁指令発生工程（Ｓ３）では、前述のように、昇圧機６１のアンチサージ制御を分担する。すなわち、図３に示すように、昇圧機６１の運転点Ｘ１がコントロールラインＬｃｏに達した場合、通常運転時の操作条件とは異なる目標流量が制御装置に与えられる。リターン弁指令発生部１２０の第一弁指令発生部１２１は、吐出流量計７２で検出された体積流量Ｆｏと目標流量との偏差Δを求める。そして、この流量偏差Δに応じた比例・積分動作分を求め、これに応じたリターン弁５８の開度を示す弁指令を第一弁指令ＲＯＶ１として出力する。

【0093】

また、リターン弁指令発生工程（Ｓ３）では、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると、リターン弁５８用の第二弁指令発生部１３１がリターン弁５８用の第二弁指令ＲＶＯ２を発生する（Ｓ３ｂ：第二弁指令発生工程）。なお、この第二弁指令発生工程（Ｓ３ｂ）の詳細については後述する。

【0094】

吸気弁指令発生工程（Ｓ４）では、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると、吸気弁５７用の第一弁指令発生部１４１が予め記憶されている遮断時開度を示す第一弁指令ＳＶＯ１を発生する（Ｓ４ａ：第一弁指令発生工程）。この遮断時開度は、例えば、吸気弁５７の全開の開度である。なお、遮断時開度は、第一弁指令ＳＶＯ１を発生した時点での基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯが示す開度よりも大きな開度であればよく、例えば、開度９０％であってもよい。

【0095】

リターン弁指令出力部１５１は、リターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する（Ｓ５：リターン弁指令出力工程）。吸気弁指令出力部１５５は、吸気弁指令ＳＶＯを吸気弁５７に出力する（Ｓ６：吸気弁指令出力工程）。

【0096】

リターン弁指令出力工程（Ｓ５）では、リターン弁指令出力部１５１の選択部１５２が、リターン弁５８に関する第一弁指令ＲＶＯ１、第二弁指令ＲＶＯ２、基準指令ＢＶＯのうち、いずれか一の指令を選択する（Ｓ５ａ：選択工程）。選択部１５２は、いずれか複数の指令を受け付けると、基本的に、複数の指令のうち、リターン弁５８の開度として最も大きな開度を示す指令を選択する。リターン弁指令出力工程（Ｓ５）では、さらに、リターン弁指令出力部１５１の指令変換部１５３が、選択工程（Ｓ５ａ）で選択された一の指令をリターン弁５８の制御にあったリターン弁指令ＲＶＯに変換して、このリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する（Ｓ５ｂ：指令変換工程）。

【0097】

吸気弁指令出力工程（Ｓ６）では、吸気弁指令出力部１５５の選択部１５６が、吸気弁５７に関する第一弁指令ＳＶＯ１と基準指令ＢＶＯとのうち、いずれかの一の指令を選択する（Ｓ６ａ：選択工程）。選択部１５６は、いずれか複数の指令を受け付けると、複数の指令のうち、吸気弁５７の開度として大きな開度を示す指令を選択する。吸気弁指令出力工程（Ｓ６）では、さらに、吸気弁指令出力部１５５の指令変換部１５７が、選択工程（Ｓ６ａ）で選択された一の指令を吸気弁５７の制御にあった吸気弁指令ＳＶＯに変換して、この吸気弁指令ＳＶＯを吸気弁５７に出力する（Ｓ６ｂ：指令変換工程）。

【0098】

例えば、図３に示すように、昇圧機６１の運転点Ｘ１，Ｘ３が、コントロールラインＬｃｏより圧力比が低く且つ体積流量が多い側に位置し、且つリターン弁指令発生部１２０が第二弁指令ＲＶＯ２を発生していない場合、リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における選択工程（Ｓ５ａ）では、リターン弁５８に関する第一弁指令ＲＶＯ１と基準指令ＢＶＯとのうち、基準指令ＢＶＯを選択する。また、昇圧機６１の運転点Ｘ１，Ｘ３がコントロールラインＬｃｏより圧力比が低く且つ体積流量が多い側に位置し、且つ吸気弁指令発生部１４０が第一弁指令ＳＶＯ１を発生していない場合、吸気弁指令出力工程（Ｓ６）における選択工程（Ｓ６ａ）では、基準指令ＢＶＯを選択する。

【0099】

基準指令ＢＶＯに基づくリターン弁指令ＲＶＯがリターン弁５８に出力されると、リターン弁５８の開度は、このリターン弁指令ＲＶＯが示す開度になる。基準指令ＢＶＯに基づくリターン弁指令ＲＶＯが示す開度は、図２を用いて前述したように、弁指令の指令値が０％の場合、例えば１００％で、弁指令の指令値が５０％に近づくに連れて次第に小さくなり、弁指令の指令値が５０％であると、例えば０％になる。弁指令の指令値が大きくなるに連れて、リターン弁５８の開度が小さくなると、リターンライン５６を流れる冷却空気が少なくなり、逆に、吐出ライン５５を流れる冷却空気が多くなる。よって、弁指令の指令値が５０％未満の場合、指令値が大きくなるに連れて、リターン弁５８の開度が小さくなり、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が多くなる。一方、弁指令の指令値が５０％以上になると、指令値が大きくなっても、リターン弁５８の開度が例えば０％に維持される。

【0100】

基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯが吸気弁５７に出力されると、吸気弁５７の開度は、この吸気弁指令ＳＶＯが示す開度になる。基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯが示す開度は、図２を用いて前述したように、弁指令の指令値が５０％未満の場合、例えば２０％で一定である。また、弁指令の指令値が５０％以上の場合、基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯが示す開度は、指令値が大きくなるに連れて、次第に大きくなる。吸気弁５７の開度が大きくなると、吐出ライン５５を流れる冷却空気が多くなる。よって、弁指令の指令値が５０％以上の場合、負荷が大きくなるに連れて、吸気弁５７の開度が大きくなり、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が多くなる。

【0101】

以上のように、本実施形態では、昇圧機６１の運転点が、コントロールラインＬｃｏより圧力比が低く且つ体積流量が多い側に位置し、且つ弁指令の指令値が５０％未満の場合、指令値が大きくなるに連れて、リターン弁５８の開度を小さくして、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量を多くする。また、本実施形態では、昇圧機６１の運転点が、コントロールラインＬｃｏより圧力比が低く且つ体積吸気流量が多い側に位置し、且つ弁指令の指令値が５０％以上の場合、指令値が大きくなるに連れて、吸気弁５７の開度を大きくして、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量を多くする。

【0102】

図３に示すように、昇圧機６１の運転点Ｘ１、Ｘ３がコントロールラインＬｃｏ に達した場合、昇圧機６１はアンチサージ制御の運転に入り、通常運転時の操作条件とは異なる目標流量が制御装置に与えられ、リターン弁５８の開度が開く方向の第一弁指令ＲＶＯ１を発生する。このため、第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度は基準指令ＢＶＯが示す開度より大きくなる。よって、リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における選択工程（Ｓ５ａ）では、第一弁指令ＲＶＯ１と基準指令ＢＶＯとを受け付けても、大きな開度を示す第一弁指令ＲＶＯ１を選択する。リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における指令変換工程（Ｓ５ｂ）では、この第一弁指令ＲＶＯ１をリターン弁５８の制御に合ったリターン弁指令ＲＶＯに変換して、このリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0103】

なお、弁指令の指令値が５０％未満の場合も、５０％以上の場合も、昇圧機６１の運転点がコントロールラインＬｃｏ上、又はサージ領域内に位置するようになり、昇圧機６１でサージングの発生が高まると、リターン弁指令発生部１２０からのリターン弁５８の開度を大きくする第一弁指令ＲＶＯ１に基づくリターン弁指令ＲＶＯがリターン弁５８に出力される。

【0104】

一方、昇圧機６１でサージングの発生が高まっても、吸気弁指令出力工程（Ｓ６）では、吸気弁指令発生工程（Ｓ４）で第一弁指令ＳＶＯ１が発生されない限り、基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯが吸気弁５７に出力される。

【0105】

第一弁指令ＲＶＯ１に基づくリターン弁指令ＲＶＯがリターン弁５８に出力されると、リターン弁５８の開度が大きくなり、リターンライン５６を流れる冷却空気の流量が多くなる。この結果、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量は多くならないものの、昇圧機６１を通過する冷却空気の流量が多くなる上に、昇圧機６１の圧力比が小さくなる。このため、昇圧機６１でのサージング発生が抑えられる。

【0106】

以上のように、本実施形態では、昇圧機６１の運転点Ｘ１、Ｘ３がコントロールラインＬｃｏ上の点Ｘ２、Ｘ４、又はサージ領域内に位置するようになり、昇圧機６１でサージング発生が高まった場合、専ら、リターン弁５８の開度が制御されて、サージング発生が抑えられる。

【0107】

ところで、負荷遮断指令ＬＣが出力されると、上位制御装置１６０等からの指示で遮断器４１が開き、発電機４０と電力系統４５との間の電気的接続が断たれる。さらに、上位制御装置１６０等からの指示で燃料弁２６が閉じ、燃焼器２０への燃料供給が断たれる。この結果、負荷遮断時には、空気圧縮機１０の吐出圧が急激に低下する。このため、昇圧機６１の吸気圧も、空気圧縮機１０の吐出圧の急激な低下に伴って、急激に低下する。一方、昇圧機６１の吐出圧は、冷却空気ライン５１の存在により、空気圧縮機１０の吐出圧の低下に対して遅れて低下する。このため、負荷遮断直後では、一時的に、昇圧機６１の圧力比が高まる。よって、負荷遮断時には、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が急激に高まる。

【0108】

負荷遮断時、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が高まるため、リターン弁５８に関する第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度も大きくなる。リターン弁指令発生部１２０の第一弁指令発生部１２１は、負荷遮断後に検知器６４によって検知された各種状態量に応じて、第一弁指令ＲＶＯ１を発生する。このため、リターン弁指令発生部１２０の第一弁指令発生部１２１は、負荷遮断が発生した場合、昇圧機６１の運転点Ｘ１、Ｘ３がコントロールラインＬｃｏに達して初めて第一弁指令ＲＶＯ１を発生し、サージラインＬｓに達してリターン弁５８を強制的に開とする第一弁指令ＲＶＯ１を発生する。この結果、昇圧機６１のサージングを回避できるが、応答性が悪い。

【0109】

そこで、リターン弁指令発生工程（Ｓ３）では、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると、検知器６４によって検知された各種状態量に関わらず、前述したように、直ちに、リターン弁５８用の第二弁指令発生部１３１がリターン弁５８用の第二弁指令ＲＶＯ２を発生する（Ｓ３ｂ：第二弁指令発生工程）。リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における選択工程（Ｓ５ａ）では、第二弁指令ＲＶＯ２が発生すると、他の指令に優先して、この第二弁指令ＲＶＯ２を選択する。リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における指令変換工程（Ｓ５ｂ）では、この第二弁指令ＲＶＯ２をリターン弁５８の制御に合ったリターン弁指令ＲＶＯに変換して、このリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0110】

本実施形態では、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると、負荷指令が示す負荷の値に関係なく、リターン弁指令出力工程（Ｓ５）では、第二弁指令ＲＶＯ２に基づくリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0111】

リターン弁５８用の第二弁指令発生工程（Ｓ３ｂ）では、負荷遮断指令ＬＣを受けると、直ちに、直後指令発生部１３２が予め記憶されている遮断時開度を示す第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。この遮断時開度は、例えば、リターン弁５８の全開の開度である。なお、遮断時開度は、第二弁指令ＲＶＯ２を発生した時点での第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度よりも大きな開度であればよく、例えば、開度９０％であってもよい。

【0112】

このため、図６に示すように、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると（ｔ０）、リターン弁５８の開度は、直ちに、遮断時開度まで大きくなる。

【0113】

リターン弁５８用の第二弁指令発生工程（Ｓ３ｂ）では、タイマー１３７により、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときからの時間がカウントされる。直後指令発生部１３２は、図６に示すように、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたとき（ｔ０）から、タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１に至るまで、遮断時開度を示す第二弁指令ＲＶＯ２を発生し続ける。

【0114】

タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１に至ると、直後指令発生部１３２は、遮断時開度を示す第二弁指令ＲＶＯ２の発生を中止する。この替りに、タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１に至ると、開度減少指令発生部１３３が第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。開度減少指令発生部１３３は、遮断時開度と、変化率記憶部１３６に記憶されている変化率ｒとを用いて、第一時間Ｔ１経過後の各時刻におけるリターン弁５８の開度を示す第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。すなわち、開度減少指令発生部１３３は、遮断時開度から一定の変化率ｒで開度が小さくなる第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。この閉側への変化率ｒは、サージング発生の可能性が低下しているときの第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度の閉側への最大変化率より大きい。

【0115】

開度減少指令発生部１３３は、タイマー１３７によりカウントされた時間が第二時間Ｔ２（＞Ｔ１）に至るまで、第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。タイマー１３７によりカウントされた時間が第二時間Ｔ２に至ると、開度減少指令発生部１３３は、第二弁指令ＲＶＯ２の発生を中止する。

【0116】

リターン弁指令出力工程（Ｓ５）では、第二弁指令発生部１３１の直後指令発生部１３２及び開度減少指令発生部１３３から第二弁指令ＲＶＯ２が発生している間、この第二弁指令ＲＶＯ２に基づくリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。この結果、図６に示すように、タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１に至ってから第二時間に至るまで、リターン弁５８の開度は、一定の変化率ｒで小さくなる。

【0117】

第二弁指令発生部１３１の直後指令発生部１３２及び開度減少指令発生部１３３が第二弁指令ＲＶＯ２の発生を中止した時点、つまり、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときから第二時間Ｔ２経過した時点では、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなっている。このため、この時点でのリターン弁５８に関する第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度よりも、基準指令ＢＶＯが示す開度の方が大きくなる。よって、リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における選択工程（Ｓ５ａ）では、第一弁指令ＲＶＯ１と基準指令ＢＶＯとのうち、基準指令ＢＶＯを選択する。リターン弁指令出力工程（Ｓ５）における指令変換工程（Ｓ５ｂ）では、この基準指令ＢＶＯに基づくリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0118】

負荷遮断時における昇圧機６１でのサージング発生を抑えるという観点からは、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けた後、リターン弁５８の開度を遮断時開度にし、その後も、遮断時開度を維持し続けていても何ら支障はない。しかしながら、リターン弁５８の開度を遮断時開度にすると、昇圧機６１から吐出ライン５５を経て燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が減少し、燃焼筒２２が焼損するおそれがある。

【0119】

そこで、本実施形態では、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなったと想定される第一時間Ｔ１が経過すると、リターン弁５８の開度を一定の変化率ｒで小さくしている。この結果、昇圧機６１から吐出ライン５５を経て燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が増加し、燃焼筒２２の焼損を抑えることができる。特に、本実施形態では、リターン弁５８の閉側への変化率ｒが、サージング発生の可能性が低下しているときの第一弁指令ＲＶＯ１が示す開度の閉側への最大変化率より大きいため、リターン弁５８の開度が急激に小さくなる。このため、本実施形態では、燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が負荷遮断直後に一時的に少なくなるものの、この冷却空気の流量が急激に回復する。よって、本実施形態では、燃焼筒２２の焼損をより抑えることができる。

【0120】

吸気弁指令発生工程（Ｓ４）における第一弁指令発生工程（Ｓ４ａ）では、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると、検知器６４によって検知された各種状態量に関わらず、前述したように、直ちに、吸気弁５７用の第一弁指令発生部１４１が吸気弁５７用の第一弁指令ＳＶＯ１を発生する。吸気弁指令出力工程（Ｓ６）における選択工程（Ｓ６ａ）では、この第一弁指令ＳＶＯ１が発生すると、他の指令に優先して、この第一弁指令ＳＶＯ１を選択する。吸気弁指令出力工程（Ｓ６）における指令変換工程（Ｓ６ｂ）では、この第一弁指令ＳＶＯ１を吸気弁５７の制御に合った吸気弁指令ＳＶＯに変換して、この吸気弁指令ＳＶＯを吸気弁５７に出力する。この結果、吸気弁５７は、図６に示すように、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けると（ｔ０）、直ちに、遮断時開度、この場合は全開になる。よって、昇圧機６１を流れる冷却空気の体積流量が急激に増加する。このため、本実施形態では、この吸気弁５７の動作によっても、負荷遮断時におけるサージング発生を抑えることができる。また、本実施形態では、吸気弁５７の強制開により、昇圧機６１を流れる冷却空気の体積流量が急激に増加すると共に、吐出ライン５５を経て燃焼筒２２に供給される冷却空気の体積流量も増加するので、燃焼筒２２の焼損を抑えることができる。特に、本実施形態では、リターン弁５８が遮断時開度になったことに起因した、燃焼筒２２に供給される冷却空気流量の減少を、この吸気弁５７の強制開により相殺することできる。よって、本実施形態では、この観点からも、燃焼筒２２の焼損を抑えることができる。

【0121】

吸気弁５７の第一弁指令発生工程（Ｓ４ａ）では、タイマー１４３により、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときからの時間がカウントされる。第一弁指令発生工程（Ｓ４ａ）では、図６に示すように、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときから（ｔ０）、タイマー１４３によりカウントされた時間が第三時間Ｔ３（＞Ｔ２）に至るまで、遮断時開度を示す第一弁指令ＳＶＯ１を発生し続ける。吸気弁５７の第一弁指令発生工程（Ｓ４ａ）では、タイマー１４３によりカウントされた時間が第三時間Ｔ３に至ると、第一弁指令ＳＶＯ１の発生を中止する。吸気弁５７の第一弁指令発生工程（Ｓ４ａ）での第一弁指令ＳＶＯ１の発生が中止されると、つまり、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときから第三時間（Ｔ３）経過すると、吸気弁指令出力工程（Ｓ６）では、基準指令ＢＶＯに基づく吸気弁指令ＳＶＯを吸気弁５７に出力する。

【0122】

以上のように、本実施形態では、負荷遮断時における昇圧機６１のサージング発生の可能性を低下させつつ、高温部品である燃焼筒２２を冷却することができる。

【0123】

なお、本実施形態では、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなったとされる予め定められている第一条件として、第一時間Ｔ１を採用している。しかしながら、この第一条件としては、検知器６４で検知された状態量により定まる昇圧機６１の現状の運転点が、サージング発生の可能性が低い領域に至ることを条件としてもよい。すなわち、第一条件は、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなったとされる条件であれば、如何なる条件でもよい。また、本実施形態では、第二条件として、第二時間Ｔ２を採用している。しかしながら、この第二条件としては、吐出流量計６９で検知される吐出流量が第一条件を満たした時点における吐出流量よりも多い流量に至ることを条件としてもよい。

【0124】

「変形例」
以上で説明したガスタービン設備の一実施形態の変形例について、図７を参照して詳細に説明する。

【0125】

本変形例のガスタービン設備は、制御装置１００ａの構成が上記実施形態における制御装置１００の構成と異なることを除いて、上記実施形態のガスタービン設備と同じである。よって、以下では、本変形例の制御装置１００ａについて説明する。

【0126】

本変形例の制御装置１００ａも、上記実施形態の制御装置１００と同様、受付部１０１と、基準指令発生部１１０と、リターン弁指令発生部１２０ａと、吸気弁指令発生部１４０と、リターン弁指令出力部１５１と、吸気弁指令出力部１５５と、を有する。リターン弁指令発生部１２０ａは、上記実施形態におけるリターン弁指令発生部１２０と同様に、第一弁指令発生部１２１と、第二弁指令発生部１３１ａとを有する。第二弁指令発生部１３１ａは、上記実施形態における第二弁指令発生部１３１と同様、直後指令発生部１３２と、開度減少指令発生部１３３ａと、タイマー１３７と、第一条件記憶部１３４と、第二条件記憶部１３５ａと、を有する。但し、本変形例の開度減少指令発生部１３３ａは、上記実施形態の開度減少指令発生部１３３と異なる。また、本変形例の第二条件記憶部１３５ａには、上記実施形態の第二条件記憶部１３５と異なり、予め定められた吐出流量Ｑ２が第二条件として記憶されている。

【0127】

本変形例の開度減少指令発生部１３３ａは、圧力比演算部２１１と、目標流量発生部２１２と、流量演算部２１３と、流量偏差演算部２１４と、ＰＩ制御部２１５と、を有する。
圧力演算部２１１は、吸気圧力計６６、吐出圧力計７１で検知された吸気圧Ｐｉ、吐出圧Ｐｏから圧力比を求める。目標流量発生部２１２は、昇圧機６１の圧力比に対する体積吸気流量を求める。流量演算部２１３は、吸気温度Ｔｉ、吸気圧Ｐｉ、吐出温度Ｔｏ、吐出圧Ｐｏ、吐出流量計７２で検知された体積流量Ｆｏを用いて、昇圧機６１の体積吸気流量を求める。流量偏差演算部２１４は、目標流量に対する体積吸気流量との偏差Δを求める。ＰＩ制御部２１５は、流量偏差Δに応じたリターン弁５８の比例・積分動作分の開度補正量を求め、第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。

【0128】

但し、開度減少指令発生部１３３ａのＰＩ制御部２１５における比例ゲイン及び積分ゲインは、基準指令発生部１１０のＰＩ制御部１１４における比例ゲイン及び積分ゲインと異なっている。具体的には、このＰＩ制御部２１５により求められる比例・積分動作分の開度補正量が、基準指令発生部１１０のＰＩ制御部１１４により求められる比例・積分動作分の開度補正量よりも、大きくなるよう、このＰＩ制御部２１５における比例ゲイン及び積分ゲインが設定されている。

【0129】

本変形例でも、タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１に至ると、開度減少指令発生部１３３ａが第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１になった時点でのリターン弁５８の開度は、遮断時開度である。また、タイマー１３７によりカウントされた時間が第一時間Ｔ１になった時点では、昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなっている。このため、開度減少指令発生部１３３ａは、時間経過に伴って次第に小さくなる開度を示す第二弁指令ＲＶＯ２を発生する。リターン弁指令出力部１５１は、上記実施形態と同様、直後指令発生部１３２及び開度減少指令発生部１３３ａからの第二弁指令ＲＶＯ２に基づくリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0130】

本変形例では、第一時間Ｔ１経過後において、目標流量発生部２１２が求める目標流量、及び／又は流量演算部２１３が求める体積吸気流量が変化すると、流量偏差演算部２１４が求める流量偏差Δが変化する。この流量偏差Δが変化すると、ＰＩ制御部２１５が求めるリターン弁５８の比例・積分動作分の開度補正量も変化するため、第一時間Ｔ１経過後のリターン弁５８の開度変化率が一定ではない。よって、本変形例では、上記実施形態のように、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときから第二時間Ｔ２経過しても、高温部品に送られる冷却空気の流量が高温部品の冷却に十分でない場合がある。また、逆に、受付部１０１が負荷遮断指令ＬＣを受け付けたときから第二時間Ｔ２経過する前に、高温部品に送られる冷却空気の流量が高温部品の冷却に十分になる場合もある。そこで、本変形例では、第二条件記憶部１３５ａには、第二条件として、高温部品の冷却に十分な予め定めた吐出流量Ｑ２が記憶されている。

【0131】

開度減少指令発生部１３３ａは、吐出流量計７２で検知された吐出流量が第二条件記憶部１３５ａに記憶されている吐出流量Ｑ２になると、第二弁指令ＲＶＯ２の発生を中止する。リターン弁指令出力部１５１は、上記実施形態と同様、開度減少指令発生部１３３ａが第二弁指令ＲＶＯ２の発生を中止すると、基準指令ＢＶＯに基づくリターン弁指令ＲＶＯをリターン弁５８に出力する。

【0132】

以上のように、本変形例でも、負荷遮断指令ＬＣを受け付けてから昇圧機６１でのサージング発生の可能性が低くなったと想定される第一時間Ｔ１が経過すると、リターン弁５８の開度が小さくなる。この結果、本変形例でも、昇圧機６１から吐出ライン５５を経て燃焼筒２２に供給される冷却空気の流量が、負荷遮断後には減少するものの、第一時間Ｔ１が経過すると、この冷却空気の流量が増加し、燃焼筒２２の焼損を抑えることができる。

【0133】

前述したように、開度減少指令発生部１３３ａのＰＩ制御部２１５における比例ゲイン及び積分ゲインは、ＰＩ制御部２１５により求められる比例・積分動作分の開度補正量が、基準指令発生部１１０のＰＩ制御部１１４により求められる比例・積分動作分の開度補正量よりも、大きくなるよう設定されている。このため、開度減少指令発生部１３３ａからの第二弁指令ＲＶＯ２で定まるリターン弁５８の閉側への変化率は、サージング発生の可能性が低下しているときの基準指令ＢＶＯで定まる開度の閉側への最大変化率より大きくなる。従って、本変形例でも、上記実施形態と同様、第一時間Ｔ１経過後、リターン弁５８の開度は急激に小さくなる。このため、本変形例でも、負荷遮断直後に低下した冷却空気の流量が急激に回復する。

【0134】

「その他の変形例」
上記実施形態及び上記変形例において、制御装置１００，１００ａと上位制御装置１６０とは別体であるが、これらは一体であってもよい。

【0135】

上記実施形態及び上記変形例の冷却系統５０は、高温部品としての燃焼筒２２に冷却空気を送る。しかしながら、冷却系統５０は、高温部品であれば、燃焼筒２２以外の部品に冷却空気を送ってもよい。例えば、タービン３０の動翼３５や静翼３９に冷却空気を送ってもよい。

【符号の説明】

【0136】

１：ガスタービン、２：ガスタービンロータ、６：中間車室、７：ガスタービン車室、１０：空気圧縮機、１２：圧縮機ロータ、１７：圧縮機車室、２０：燃焼器、２１：燃料噴出器、２２：燃焼筒、２５：燃料ライン、２６：燃料弁、３０：タービン、３１：燃焼ガス流路、３２：タービンロータ、３３：ロータ軸、３４：動翼列、３５：動翼、３７：タービン車室、３８：静翼列、３９：静翼、４０：発電機、４１：遮断器、５０：ガスタービン冷却系統、５１：冷却空気ライン、５２：吸気ライン、５３：未冷却吸気ライン、５４：冷却済み吸気ライン、５５：吐出ライン、５６:リターンライン、５７：吸気弁、５８：リターン弁、６１：昇圧機、６３：冷却器、６４：検知器、６５：吸気温度計、６６：吸気圧力計、６７，７０：吐出温度計、６８，７１：吐出圧力計、６９，７２：吐出流量計、１００，１００ａ：制御装置、１０１：受付部、１２０、１２０ａ：リターン弁指令発生部、１２１：第一弁指令発生部、１３１、１３１ａ：第二弁指令発生部、１３２：直後指令発生部、１３３、１３３ａ：開度減少指令発生部、１３７：タイマー、１４０：吸気弁指令発生部、１４１：第一弁指令発生部、１４３：タイマー、１１０：基準指令発生部、１５１：リターン弁指令出力部、１５２，１５６：選択部、１５３，１５７：指令変換部、１５５：吸気弁指令出力部、１６０：上位制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】