特開 2024-154180 ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024154180

(43)【公開日】2024-10-30

(54)【発明の名称】ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F02C 9/40 20060101AFI20241023BHJP

   F23R 3/36 20060101ALI20241023BHJP

   F02C 7/22 20060101ALI20241023BHJP

   F02C 9/28 20060101ALI20241023BHJP

【ＦＩ】

F02C9/40 A

F23R3/36

F02C7/22 A

F02C9/28 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023067875

(22)【出願日】2023-04-18

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中村 聡介

(72)【発明者】

【氏名】川上 朋

(72)【発明者】

【氏名】松本 照弘

(72)【発明者】

【氏名】盛下 光寛

(57)【要約】

【課題】混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンにおいて、混合率の制御精度を適切に確保することにより、フラッシュバックの発生を防止する。
【解決手段】本願は、第１燃料、及び、第１燃料より単位体積当たりの熱量が低い第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置に関する。本装置は、混合管における前記混合燃料の流量に基づいて混合燃料の上限混合率を算出し、混合燃料の混合率が上限混合率を超えないように混合管に供給される第２燃料の流量を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出するための上限値混合率算出部と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御するための流量制御部と、
を備える、ガスタービン制御装置。

【請求項2】

前記上限混合率は、前記混合管に対して供給される前記第２燃料の流量変動量に基づいて見積もられる最大混合率より大きい、請求項１に記載のガスタービン制御装置。

【請求項3】

前記上限混合率算出部は、前記燃焼器に供給される燃焼用空気の流量が増加するに従って前記上限混合率が増加するように前記上限混合率を算出する、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項4】

前記混合管に供給される前記第２燃料の流量変動量を算出するための流量変動量算出部を更に備え、
前記流量変動量算出部は、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量が減少するに従って、前記第２燃料の流量変動量が増加するように、前記流量変動量を算出し、
前記上限混合率算出部は、前記流量変動量に基づいて前記上限混合率を算出する、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項5】

前記流量制御部は、前記ガスタービンの回転数が定格回転数より低い場合、前記回転数が定格回転数に達する定格運転時に対応する際の第１目標混合率より低い第２目標混合率になるように、前記第２燃料の流量を制御する、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項6】

前記回転数が前記定格回転数に向けて上昇する場合、前記上限混合率は前記回転数の増加に従って増加する、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項7】

前記混合燃料は、前記ガスタービンの起動時に前記第１燃料及び前記第２燃料を含む、請求項１又は２に記載のガスタービン制御装置。

【請求項8】

第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を備える、ガスタービン制御方法。

【請求項9】

第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置を用いて、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を実行可能である、ガスタービン制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば火力発電プラントでは、地球温暖化の原因となる二酸化炭素（ＣＯ２）の排出量を削減する手段として、発電効率の向上や化石燃料以外の水素などの燃料を積極的に利用することが検討されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－０４６９４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１のような混焼運転を行うガスタービンでは、混合燃料の燃焼速度と、燃焼器に供給される燃焼用空気の流量とのバランスを考慮して、フラッシュバック（逆火）の発生を回避可能に設定される目標値になるように混合率を制御する必要がある。ここで二酸化炭素の排出量を削減するためには、天然ガスのような第１燃料に対して、単位体積当たりの熱量が比較的低い第２燃料（水素）の混合率を高めることが望ましい。しかしながら、水素は着火エネルギーが小さく、燃焼速度が速いため、水素の混合率を高めると、フラッシュバック（火炎の逆流）等を生じる可能性が高まってしまう。

【0005】

特に、ガスタービンの起動時のようにガスタービンの回転数が比較的低い段階では、燃焼器に供給される燃焼用空気の流量が混合燃料に対して相対的に少なくなるため、燃焼速度が優勢となり、フラッシュバックが発生する可能性が高くなる。また第２燃料を供給するための供給ラインには第２燃料の流量を調整・計測するための流量調整弁や流量計が配置されるが、燃焼器に供給される燃料流量が少なくなると、この供給ラインを流れる第２燃料の流量が低下することで、これらの流量調整弁や流量計の仕様レンジを下回ることがある。すると、流量調整弁の制御精度や流量計の計測精度が低下し、制御対象となる混合率の変動量が増加し、目標値を超えることによりフラッシュバックが発生してしまうおそれがある。

【0006】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンにおいて、混合率の制御精度を適切に確保することにより、フラッシュバックの発生を防止可能なガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラム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】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御装置は、上記課題を解決するために、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出するための上限値混合率算出部と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御するための流量制御部と、
を備える。

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御方法は、上記課題を解決するために、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を備える。

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御プログラムは、上記課題を解決するために、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置を用いて、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を実行可能である。

【発明の効果】

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、混焼可能な燃焼器を備えるガスタービンにおいて、混合率の制御精度を適切に確保することにより、フラッシュバックの発生を防止可能なガスタービン制御装置、ガスタービン制御方法、及び、ガスタービン制御プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係るガスタービンの概略構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係るガスタービン制御装置の機能的構成を示すブロック図である。

【図3】図２の上限混合率算出部の内部構成を示すブロック図である。

【図4】図３の基本上限混合率算出部で用いられる第１関数を示す図である。

【図5】図３の流量変動量算出部で用いられる第２関数を示す図である。

【図6】図２のガスタービン制御装置によって制御されるガスタービンの回転数及び混合率の時間的変化の一例を示すタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

【0013】

まず図１を参照して、本開示の少なくとも一実施形態に係るガスタービン制御装置の制御対象であるガスタービンについて説明する。図１は一実施形態に係るガスタービン１の概略構成を示す図である。

【0014】

ガスタービン１は、圧縮空気を生成するための圧縮機３、圧縮機３で生成された圧縮空気と燃料とを混焼することで燃焼ガスを生成するための燃焼器２、燃焼器２に燃料を供給する燃料供給系統４、及び、燃焼ガスによって駆動されるタービン６を備える。圧縮機３及びタービン６は、一軸に連結されている。このような構成を有するガスタービン１では、燃焼器２には、圧縮機３により圧縮された圧縮空気、及び、燃料供給系統４から供給される燃料が供給され、これらが混合燃焼されて、燃焼ガスが生成される。この燃焼ガスは、タービン６に流入し、タービン６を駆動するための動力として機能する。

【0015】

燃料供給系統４は、燃焼器２に供給される燃料として、第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２が混合された混合燃料を取り扱う。第２燃料Ｆ２は第１燃料Ｆ１に比べて燃焼速度が大きい燃料である。また第２燃料Ｆ２は第１燃料Ｆ１に比べて、単位体積当たりの熱量が低い燃料である。本実施形態では、第１燃料Ｆ１は液化天然ガス（ＬＮＧ：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ）であり、第２燃料Ｆ２は水素ガスである。

【0016】

第１燃料Ｆ１は、第１燃料供給源７に接続された第１燃料供給ライン８を介して供給される。第１燃料供給ライン８には、第１燃料Ｆ１の流量を検出するための流量計１０が設けられる。

【0017】

第２燃料Ｆ２は、第２燃料供給源１４に接続された第２燃料供給ライン１６を介して供給される。第２燃料供給ライン１６には、第２燃料Ｆ２の流量を検出するための流量計１５、第２燃料Ｆ２の流量を調整するための第１流量調整弁１８が設けられる。

【0018】

第１燃料供給ライン８及び第２燃料供給ライン１６は、下流側で互いに合流して混合管２２に接続される。第１燃料Ｆ１及び第２燃料Ｆ２は、第１燃料供給ライン８及び第２燃料供給ライン１６の合流点２５で合流することで混合され、当該混合された燃料（以下、適宜「混合燃料Ｆｍ」と称する）は混合管２２によって送られる。
尚、混合管２２には、混合燃料Ｆｍの流量を調整するための第２流量調整弁２６が設けられる。

【0019】

混合管２２の下流側は、詳細な図示は省略するが、燃焼器２が備える複数の燃料噴射ノズルに分岐して接続される。これらの燃料噴射ノズルは、混合管２２から供給される混合燃料Ｆｍと、圧縮機３から供給される燃焼用空気とを予混合して燃焼室に噴射して火炎を形成可能な、予混合式の燃料噴射ノズルである。

【0020】

続いて上記構成を有するガスタービン１を制御するためのガスタービン制御装置１００について説明する。ガスタービン制御装置１００は、ガスタービン１を制御するためのコントロールユニットであり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0021】

図２は一実施形態に係るガスタービン制御装置１００の機能的構成を示すブロック図である。ガスタービン制御装置１００は、混合率取得部１０２と、目標混合率設定部１０４と、上限混合率算出部１０６と、流量制御部１０８とを備える。

【0022】

混合率取得部１０２は、混合燃料Ｆｍにおける第２燃料Ｆ２の混合率Ｒを取得するための構成である。本実施形態では、混合率取得部１０２は、第１燃料供給ライン８に配置された流量計１０で計測される第１燃料Ｆ１の流量計測値、及び、第２燃料供給ライン１６に配置された流量計１５で計測される第２燃料Ｆ２の流量計測値を取得し、これらの流量計測値に基づいて混合率Ｒを演算的に算出することにより取得するように構成される。

【0023】

尚、混合率取得部１０２は、外部から混合率Ｒの演算結果を取得してもよいし、流量計１０，１５の計測結果を取得して混焼率取得部１０４自身が混合率Ｒの演算を行うことにより混合率Ｒを取得してもよい。

【0024】

目標混合率設定部１０４は、混合率Ｒに関する目標値（目標混合率Ｒｔ）を設定するための構成である。後述するように、ガスタービン制御装置１００は、混合率Ｒが目標混合率Ｒｔになるように第２燃料Ｆ２の流量制御を行う。このとき、制御対象となる第２燃料Ｆ２の流量は、制御精度に対応して少なからず変動する。この第２燃料Ｆ２の流量変動量Ｖは、第２燃料Ｆ２や燃焼用空気の流量に依存するため、混合率Ｒもまた少なからず変動する。目標混合率Ｒｔは、このような混合率Ｒの変動成分も加味して最大混合率Ｒｍを見積もり（すなわち、目標混合率Ｒｔになるように混合率Ｒの制御を行った場合に、制御精度に対応する変動成分を加味した実際の混合率Ｒの最大値（最大混合率Ｒｍ）を見積もり）、当該最大混合率Ｒｍが上限混合率Ｒｌを超えないように、目標混合率Ｒｔを設定する。

【0025】

上限混合率算出部１０６は、上限混合率Ｒｌを算出するための構成である。上限混合率Ｒｌは、フラッシュバックの発生リスクが基準値以下となる混合率Ｒに対応する上限閾値である。ここで上限混合率算出部１０６による上限混合率Ｒｌの算出手法について具体的に説明する。

【0026】

図３は図２の上限混合率算出部１０６の内部構成を示すブロック図である。この例では、上限混合率算出部１０６は、燃焼用空気流量取得部１１０と、基本上限混合率算出部１１２と、第２燃料流量取得部１１４と、流量変動量算出部１１６とを備える。

【0027】

燃焼用空気流量取得部１１０は、圧縮機３から燃焼器２に供給される燃焼用空気の流量Ｌａを取得するための構成である。燃焼用空気の流量Ｌａは、基本上限混合率算出部１１２に入力される。基本上限混合率算出部１１２は、燃焼用空気の流量Ｌａに対応する基本上限混合率Ｒｂを算出する。燃焼用空気の流量Ｌａと基本上限混合率Ｒｂとの関係は、図４に例示されるように、第１関数ｆｘ１として予め用意される。

【0028】

図４は図３の基本上限混合率算出部１１２で用いられる第１関数ｆｘ１を示す図である。第１関数ｆｘ１は、燃焼用空気の流量Ｌａが増加するに従って、基本上限混合率Ｒｂが増加するように規定される。燃焼器２の燃焼室における火炎形成面の位置は、燃焼器２に供給される燃焼用空気の下流側に向かう流れと、燃焼室における混合燃料Ｆｍの上流側に向かう燃焼速度とのバランスによって決定される。例えばガスタービン１の始動時のように回転数が少ない運転状態では、燃焼用空気の流量Ｌａが少ないため、後者が優勢となり、フラッシュバック（逆火）の発生リスクが増大する。そのため、図４に示すように、燃焼用空気の流量Ｌａが少なくなるに従って、基本上限混合率Ｒｂを小さくすることにより、混合燃料Ｆｍの燃焼速度を抑え、フラッシュバックの発生リスクを低減できる。

【0029】

図３に戻って、第２燃料流量取得部１１４は、第２燃料Ｆ２の流量Ｌを取得するための構成である。第２燃料Ｆ２の流量Ｌは、第２燃料供給ライン１６に設けられた流量計１５の検出値として取得される。第２燃料Ｆ２の流量Ｌは、流量変動量算出部１１６に入力される。流量変動量算出部１１６は、第２燃料Ｆ２の流量Ｌに対応する流量変動量Ｖを算出する。第２燃料Ｆ２の流量Ｌと流量変動量Ｖとの関係は、図５に例示されるように、第２関数ｆｘ２として予め用意される。

【0030】

図５は図３の流量変動量算出部１１６で用いられる第２関数ｆｘ２を示す図である。第２関数ｆｘ２は、第２燃料流量ライン１６を流れる第２燃料Ｆ２の流量Ｌが減少するに従って、第２燃料Ｆ２の流量変動量Ｖが増加するように規定される。より具体的には、このような第２関数ｆｘ２は、第２燃料供給ライン１６に設けられた流量計１５、及び、流量調整弁１８の仕様に基づいて決定される。

【0031】

ここで第２燃料供給ライン１６に設けられる流量計１５や流量調整弁１８は、取り扱い可能な流量レンジが予め仕様として規定されている。例えば、流量計１５は、所知の計測精度を得られる流量レンジ（第１流量Ｌ１以上（Ｌ≧Ｌ１））が予め仕様として規定されており、当該流量レンジ以下になると計測精度が悪化してしまう。また流量調整弁１８は、制御信号に対して所定の開度の調整精度が得られる流量レンジ（第２流量Ｌ２以上（Ｌ≧Ｌ２））が予め仕様として規定されており、流量レンジ以下になると制御信号に対する開度の調整精度が悪化してしまう。

【0032】

図５に例示される第２関数ｆｘ２では、流量変動量Ｖが、流量計１５及び流量調整弁１８に関する流量レンジに対応するように、段階的に変化することが示されている。具体的には、第２燃料Ｆ２の流量Ｌが第１流量Ｌ１以上では、流量計１５及び流量調整弁１８の各流量レンジの範囲内であるため、流量変動量Ｖは良好な値Ｖ１となる。それに対して流量Ｌが減少して第１流量Ｌ１未満となると、流量計１５に対応する流量レンジの範囲外となるため、流量変動量ＶがＶ２に増加する。更に流量Ｌが減少して第２流量Ｌ２未満となると、流量計１５に加えて流量調整弁１８の流量レンジの範囲外となるため、流量変動量ＶはＶ３に増加する。

【0033】

尚、図５では一例として、流量計１５の流量レンジを規定する第１流量Ｌ１が、流量調整弁１８の流量レンジを規定する第２流量Ｌ２より大きい場合を示しているが、その大小関係は限定されない。また第２燃料供給ライン１６に配置される構成として、流量計１５及び流量調整弁１８を例示しているが、当該構成の種類や数もまた、これに限定されない。

【0034】

上限混合率算出部１０６では、このように基本上限混合率算出部１１２で算出された基本上限混合率算出部１１２で算出された基本上限混合率Ｒｂに、流量変動量算出部１１６で算出された流量変動量Ｖを掛け合わせることで、上限混合率Ｒｌが算出される。

【0035】

図２に戻って、流量制御部１０８は、第２燃料Ｆ２の流量を制御するための構成である。流量制御部１０８による第２燃料Ｆ２の流量制御は、上限混合率算出部１０６で算出された上限混合率Ｒｌを超えない範囲において、混合率取得部１０２で取得される混合率Ｒ（実測値）と、目標混合率Ｒｔとの偏差ΔＲが小さくなるように行われる。本実施形態では、流量制御部１０８は、第２燃料供給ライン１６に設けられた流量調整弁１８の開度を制御対象としており、偏差ΔＲが小さくなるように、流量調整弁１８に対する制御信号として、開度指令値Ｐを出力する。

【0036】

続いて上記構成を有するガスタービン制御装置１００によるガスタービン１の制御例について説明する。図６は図２のガスタービン制御装置１００によって制御されるガスタービン１の回転数Ｎ及び混合率Ｒの時間的変化の一例を示すタイムチャートである。
尚、図６では、ガスタービン１の回転数Ｎを、低回転数（Ｎ＝Ｎ１）から定格回転数Ｎｍａｘまで昇速する場合における制御例が示されている。

【0037】

初期状態を示す時刻ｔ１では、ガスタービン１の回転数Ｎは初期値Ｎ１にある。初期値Ｎ１は比較的低い回転数であるため、燃焼用空気の流量Ｌａもまた比較的小さくなる。このとき、所定の目標混合率Ｒｔを実現するために、第２燃料Ｆ２の流量もまた比較的小さくなるが、第２燃料供給ライン１６に配置された流量計１５や流量調整弁１８の制御性低下に伴い、第２燃料Ｆ２の流量変動量Ｖが大きくなる。図６に示すように、このような流量変動量Ｖに対応するように混合率Ｒの変動量Ｖ´もまた大きくなる。流量制御部１０８は、混合率Ｒに変動量Ｖ´を加味した最大混合率まで変動することを考慮して、最大混合率が上限混合率Ｒｌを超えないように、目標混合率Ｒｔが設定される。その結果、図６に示すように、時刻ｔ１では、変動量Ｖ´を有する混合率Ｒが上限混合率Ｒｌを超えることなく、回転数Ｎが低い場合においてもフラッシュバックの発生を効果的に防止できる。

【0038】

回転数Ｎは時刻ｔ１から次第に増加し、時刻ｔ４において定格回転数Ｎｍａｘに達する。その過程において、第２燃料Ｆ２の流量Ｌが第２値Ｌ２に到達する時刻ｔ２では、図５を参照して前述したように第２燃料Ｆ２の流量変動量Ｖがステップ状に減少することに対応するように、上限混合率Ｒｌがステップ状に増加する。また第２燃料Ｆ２の流量Ｌが第１値Ｌ１に到達する時刻ｔ３では、図５を参照して前述したように第２燃料Ｆ２の流量変動量Ｖがステップ状に減少することに対応するように、上限混合率Ｒｌがステップ状に更に増加する。このように第２燃料Ｆ２の流量Ｌが時間とともに増加すると、混合率Ｒの変動量Ｖ´は次第に減少する。そして時刻ｔ４では、回転数Ｎが定格回転数Ｎｍａｘに到達し、目標混合率Ｒｔが最終的な目標値である第２値Ｒｔ２に設定される。

【0039】

このように回転数Ｎが低い場合には、目標混合率Ｒｔが第１値Ｒｔ１に設定されることにより、上限混合率Ｒｌを超えないように混合率Ｒが低く抑えられることで、フラッシュバックの発生が防止される。一方で、回転数Ｎが高くなった場合には、目標混合率Ｒｔを第１値Ｒｔ１から所定のレートで第２値Ｒｔ２に増加させる。高い回転数Ｎではフラッシュバックの発生リスクが小さいため上限混合率Ｒｌも高くなり、目標混合率Ｒｔを大きく設定することができる。

【0040】

以上説明したように上記各実施形態によれば、混合燃料Ｆｍの混合率Ｒが上限混合率Ｒｌを超えない範囲で、第２燃料Ｆ２の流量制御が行われる。上限混合率Ｒｌは混合管２２における混合燃料Ｆｍの流量に基づいて算出されることにより、第２燃料Ｆ２の流量制御によっての混合率Ｒが上限混合率Ｒｌを超えない範囲に抑えられることで、フラッシュバックの発生リスクを効果的に低減できる。

【0041】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0042】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0043】

（１）一態様に係るガスタービン制御装置は、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御装置であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出するための上限値混合率算出部と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御するための流量制御部と、
を備える。

【0044】

上記（１）の態様によれば、混合燃料の混合燃料が上限混合率を超えない範囲で、第２燃料の流量制御が行われる。上限混合率は混合管における混合燃料の流量に基づいて算出されることにより、第２燃料の流量制御によって混合燃料の混合率が上限混合率を超えない範囲に抑えられることで、フラッシュバックの発生リスクを効果的に低減できる。

【0045】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記上限混合率は、前記混合管に対して供給される前記第２燃料の流量変動量に基づいて見積もられる最大混合率より大きい。

【0046】

上記（２）の態様によれば、上限混合率は、第２燃料の流量変動量から見積もられた最大混合率より大きく設定される。これにより、第２燃料の流量変動量が大きな場合であっても、その流量変動量を加味して見積もられた最大混合率が上限混合率を超えないように第２燃料の流量制御が行われることで、フラッシュバックの発生を好適に防止できる。

【0047】

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記上限混合率算出部は、前記燃焼器に供給される燃焼用空気の流量が増加するに従って前記上限混合率が増加するように前記上限混合率を算出する。

【0048】

上記（３）の態様によれば、燃焼用空気の流量が増加するに従って上限混合率が増加するように算出される。これにより、燃焼用空気の流量が小さいことでフラッシュバックの発生リスクが大きくなる状況では、上限混合率を小さく算出することで、好適にフラッシュバックの発生を防止できる。

【0049】

（４）他の態様では、上記（１）から（３）のいずれか一態様において、
前記混合管に供給される前記第２燃料の流量変動量を算出するための流量変動量算出部を更に備え、
前記流量変動量算出部は、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量が減少するに従って、前記第２燃料の流量変動量が増加するように、前記流量変動量を算出し、
前記上限混合率算出部は、前記流量変動量に基づいて前記上限混合率を算出する。

【0050】

上記（４）の態様によれば、第２燃料の流量が減少するに従って第２燃料の流量変動量が増加するように見積もられる。第２燃料の流量が小さい場合には、第２燃料の流量変動量が増大することでフラッシュバックの発生リスクが大きくなるが、このように見積もられる第２燃料流量変動量を加味して上限混合率を算出することにより、好適にフラッシュバックの発生を防止できる。

【0051】

（５）他の態様では、上記（１）から（４）のいずれか一態様において、
前記流量制御部は、前記ガスタービンの回転数が定格回転数より低い場合、前記回転数が定格回転数に達する定格運転時に対応する際の第１目標混合率より低い第２目標混合率になるように、前記第２燃料の流量を制御する。

【0052】

上記（５）の態様によれば、ガスタービンの回転数が定格回転数に達する前（昇速時）では、定格運転時より目標混合率が低くなるように第２燃料の流量制御が行われる。ガスタービンの回転数が低い場合には、第２燃料や燃焼用空気の流量が小さいことによりフラッシュバックの発生リスクが高くなるが、このように目標混合率を設定することで、フラッシュバックの発生を効果的に防止できる。

【0053】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記回転数が前記定格回転数に向けて上昇する場合、前記上限混合率は前記回転数の増加に従って増加する。

【0054】

上記（６）の態様によれば、回転数が定格回転数に向けて上昇する際に、上限混合率が増加するように第２燃料の流量制御が行われる。これにより、回転数が比較的低い場合には上限混合率を小さくすることでフラッシュバックの発生を防止できる。一方、回転数が比較的高くになるに従って上限混合率を高くすることで、目標とする混合率をフラッシュバックを回避しながら実現できる。

【0055】

（７）他の態様では、上記（１）から（６）のいずれか一態様において、
前記混合燃料は、前記ガスタービンの起動時に前記第１燃料及び前記第２燃料を含む。

【0056】

上記（７）の態様によれば、起動時から第１燃料及び第２燃料を含む混合燃料を燃焼するガスタービンにおいて、フラッシュバックを防止しながら、適切な混合率を管理できる。

【0057】

（８）一態様に係るガスタービン制御方法は、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御方法であって、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を備える。

【0058】

上記（８）の態様によれば、混合燃料の混合燃料が上限混合率を超えない範囲で、第２燃料の流量制御が行われる。上限混合率は混合管における混合燃料の流量に基づいて算出されることにより、第２燃料の流量制御によって混合燃料の混合率が上限混合率を超えない範囲に抑えられることで、フラッシュバックの発生リスクを効果的に低減できる。

【0059】

（９）一態様に係るガスタービン制御プログラムは、
第１燃料、及び、前記第１燃料より燃焼速度が大きな第２燃料を含む混合燃料を、混合管を介して燃焼器に供給して混焼可能なガスタービンを制御するためのガスタービン制御プログラムであって、
コンピュータ装置を用いて、
前記混合管における前記混合燃料の流量に基づいて、前記混合燃料の上限混合率を算出する工程と、
前記混合燃料の混合率が前記上限混合率を超えないように、前記混合管に供給される前記第２燃料の流量を制御する工程と、
を実行可能である。

【0060】

上記（９）の態様によれば、混合燃料の混合燃料が上限混合率を超えない範囲で、第２燃料の流量制御が行われる。上限混合率は混合管における混合燃料の流量に基づいて算出されることにより、第２燃料の流量制御によって混合燃料の混合率が上限混合率を超えない範囲に抑えられることで、フラッシュバックの発生リスクを効果的に低減できる。

【符号の説明】

【0061】

１ ガスタービン
２ 燃焼器
３ 圧縮機
６ タービン
７ 第１燃料供給源
８ 第１燃料供給ライン
１０ 流量計
１４ 第２燃料供給源
１５ 流量計
１６ 第２燃料供給ライン
１８ 第１流量調整弁
２２ 混合管
２５ 合流点
２６ 第２流量調整弁
１００ ガスタービン制御装置
１０２ 混合率取得部
１０４ 目標混合率設定部
１０６ 上限混合率算出部
１０８ 流量制御部
１１０ 燃焼用空気流量取得部
１１２ 基本上限混合率算出部
１１４ 第２燃料流量取得部
１１６ 流量変動量算出部
ｆｘ１ 第１関数
ｆｘ２ 第２関数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】