燃气轮机控制装置以及燃气轮机系统的制作方法

专利名称：燃气轮机控制装置以及燃气轮机系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行抑制燃烧振动的控制的燃气轮机控制装置以及具有 该控制装置的系统。
背景技术：
在现有的燃气轮机中，根据发电机输出、大气温度或湿度等预先确定 向燃烧器送出的空气流量、燃料流量，并根据该确定的流量值进行运转。 但是，由于供给给燃气轮机的燃料气体的组成以及热量的变动、压缩机的 性能劣化或者过滤器的堵塞等的时效变化等，实际的燃料成分、燃料流量 或空气流量可能与计划时或试运转调整时偏离。而且，由于该偏离，燃烧 稳定性降低，进而，有可能发生燃烧振动，对燃气轮机的运转产生很大影 响。由此，从燃气轮机设备的设备保养以及工作效率提高的观点出发，要 求尽可能抑制并避免该燃烧振动的发生。
此外，在燃气轮机中，向燃烧器供给例如存储在燃料容器中的燃料气 体，但在该储存有燃料气体的燃料容器内，随着时间流逝，构成燃料气体 的成分中较重的分子下降而较轻的分子上升。其结果，供给到燃气轮机的 燃料气体的燃料组成根据燃料容器内的燃料残量或时间变动，所以有时由 于该燃料组成的不同，燃烧器中的燃烧作用也发生变化，其燃烧稳定性下 降。此外，在以高炉气体作为燃料时等，燃料组成也会较大变动而同样地 引起燃烧稳定性的降低。
与之相对，作为用于维持该燃烧稳定性的燃气轮机的控制方法，提出 有与基于燃料组成的燃料发热量的变动量对应而调整燃烧器中的燃料流 量或空气流量的燃气轮机的控制方法(参照专利文献1)。根据该专利文献 提出的燃气轮机的控制方法，与基于燃料组成的燃料发热量的变动量对应 而设定偏置系数，并将燃料流量或空气流量的操作量乘以设定的偏置系数后相加，由此对燃料发热量的变动量进行调整。
专利文献1:特开平5-187271号公报
但是，在专利文献l所述的控制方法中，唯一地确定相对于燃料发热量的变动量的偏置系数。因此，在由于燃气轮机的压縮机或燃烧器等的时效变化而燃料发热量的变动量与偏置系数的关系发生了偏移时，无法进行 充分的调整。即，对燃气轮机的各操作量的修正量由燃料发热量确定，但由该燃料发热量确定的修正量不能与由于时效变化而产生的燃气轮机各 部分的劣化或由于变形而产生的条件变化对应。因此，无法得到与该燃气 轮机各部分的劣化或由于变形产生的条件变化对应的操作量，有时无法根 据燃气轮机的状态，充分地控制而避免燃烧振动。

发明内容
本发明是鉴于所述问题而提出的，目的在于提供一种可根据供给到燃气轮机的燃料气体的燃料组成而进行修正并且使该修正量与燃气轮机的 时效变化对应而变化的燃气轮机控制装置以及燃气轮机系统。
用于实现所述目的的第1发明的燃气轮机控制装置，其特征在于，
具有
频率解析部，其对燃气轮机的燃烧器中的燃烧振动进行频率分析，并且将其频率分析结果分割到多个频带的每个中；
燃料特性检测部，其检测供给到所述燃烧器中的燃料组成或者热量；
输入部，其输入所述燃料的燃料组成或者热量以外的所述燃气轮机的工艺值；
状态把握部，其根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果、来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值、由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，来确认所述燃气轮机现在的运转状态；
对策确定部，其根据由该状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运转状态，来确定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减；
输出部，其输出与由所述对策确定部确定出的对策对应的操作量，
并且，记录表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振 动的关系的经历，并根据该经历来确定所述燃气轮机现在的运转状态相对 于所述燃料的燃料组成或者热量的关系。
此外，第2发明的燃气轮机控制装置，在第l发明的燃气轮机控制装 置中，其特征在于，
在所述状态把握部中，
根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果和来 自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值来确认所述燃气轮机现在的运转 状态，
并且根据表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振 动的关系的经历，来确定所述燃气轮机现在的运转状态的修正量相对于由 所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量的关系，
根据由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量 来修正所确认的该现在的运转状态。
此外，第3发明的燃气轮机控制装置，在第1发明的燃气轮机控制装 置中，其特征在于，
具有燃烧特性把握部，其根据由所述状态把持部确认出的所述燃气轮 机现在的运转状态和所述燃料的燃料组成或者热量的关系求得表示所述 燃烧器的燃烧特性的关系式，
所述对策确定部使用表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，根据通过 所述状态把握部而确认的所述燃料的燃料组成或者热量进行运算，由此确 定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减。
此外，第4发明的燃气轮机控制装置，在第3发明的燃气轮机控制装 置中，其特征在于，
在所述燃烧特性把握部中，表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式根据 表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振动的关系的经 历求得。
此外，第5发明的燃气轮机控制装置，在第3或者第4发明的燃气轮 机控制装置中，其特征在于，
表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式在每个由所述频率解析部分割
的频带中生成，并且是表示所述频率分析结果、所述燃料的燃料组成或者 热量和向所述燃烧器的燃烧流量以及空气流量的关系的式。
此外，第6发明的燃气轮机控制装置，在第3 第5发明的任意一个 燃气轮机控制装置中，其特征在于，
在所述对策确定部中，根据由所述状态把握部确认出的所述燃气轮机 现在的运转状态与基于所述燃烧特性把握部的表示所述燃烧器的燃烧特 性的关系式的关系，利用最优化方法，由此确定向所述燃烧器的燃料流量 以及空气流量的至少任一流量的增减。作为该最优化方法，可使用应用了 最快下降法、共轭法、遗传算法的方法等。
此外，第7发明的燃气轮机控制装置，在第1 第6发明的任意一种 的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
具有性能特性把握部，其根据来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺 值和由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，检测 所述燃气轮机整体或者各部分的效率，
在所述对策确定部中，对已经设定的向所述燃烧器的燃料流量以及空 气流量的至少任一流量的增减量进行修正，以使由该性能特性把握部检测 出的所述燃气轮机整体或者各部分的效率良好。
此外，第8发明的燃气轮机控制装置，在第1 第7发明的任意一种 的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
具有寿命特性把握部，其根据来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺 值和由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，检测 所述燃气轮机各部分的寿命，
在所述对策确定部中，对已经设定的向所述燃烧器的燃料流量以及空 气流量的至少任一流量的增减量进行修正，以使由该寿命特性把握部检测 出的所述燃气轮机各部分的寿命适当。
此外，第9发明的燃气轮机控制装置，在第1 第8发明的任一项的 燃气轮机中，其特征在于，
根据所述燃烧器的压力变动或者所述燃烧器的加速度的振动，来测量 所述燃烧器的燃烧振动。
此外，第10发明的燃气轮机控制装置，在第1 第9发明的任意一项的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
所述燃料特性检测部具有测定所述燃料的各成分的浓度的气体分析 计，并且根据由该气体分析计测定出的所述燃料的各成分的浓度来检测所 述燃料的燃料组成或者热量。
此外，第ll发明的燃气轮机控制装置，在第1 第10的发明的任意 一项的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
所述燃料特性检测部设置在从燃料供给源向所述燃烧器导入所述燃 料的燃料供给线上，并且在即使所述燃气轮机的输出为额定输出时也能于 在设置位置测量出的燃料在所述燃料供给线中流动而到达所述燃烧器之 前得到该测量出的燃料的测量值的位置设定所述设置位置。
此外，第12发明的燃气轮机控制方法，在第11发明的燃气轮机控制
方法中，其特征在于，
通过所述燃气轮机的输出或者燃料流量的函数来设定从在所述燃料 特性检测部得到燃料的测量值后直到该燃料到达所述燃烧器的时间延迟， 根据该时间延迟，使该燃料到达所述燃烧器的定时与将所述测量值取入所 述状态把握部或者所述状态把握部以及所述燃烧特性把握部中的定时同 步。
此外，第13发明的燃气轮机控制装置，在第11或第12发明的燃气 轮机控制装置中，其特征在于，
在所述设置位置设置多个所述燃料特性检测部，并且这多个燃料特性 检测部将测量所述燃料的定时错开。
此外，第14发明的燃气轮机控制装置，在第1 第9发明的任意一项 的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
所述燃料特性检测部根据所述燃料的燃料流量和所述燃气轮机的输 出以及功率来检测所述燃料的燃料组成或者热量。
此外，第15发明的燃气轮机控制装置，其特征在于，
具有
频率解析部，其对燃气轮机的燃烧器中的燃烧振动进行频率分析，并 且将其频率分析结果分割到多个频带的每个中；
燃料特性推定部，其具有将燃料特性区分为多个范围的阈值，比较该
阈值、所述燃气轮机的输出和所述燃料的燃料流量的比，确定所述燃料的 燃料特性与所述多个范围的哪个对应；
输入部，其输入所述燃料的燃料组成或者热量以外的所述燃气轮机的工艺值；
状态把握部，其根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率 分析结果、来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值、由所述燃料特性推 定部确定出的所述燃料特性的范围，来确认所述燃气轮机现在的运转状 态；
对策确定部，其根据由该状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运 转状态，确定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增 减；
输出部，其输出与由所述对策确定部确定出的对策对应的操作量，
并且记录表示所述燃料特性的范围与所述燃烧器的燃烧振动的关系 的经历，并且根据该经历来确定所述燃气轮机现在的运转状态相对于所述 燃料特性的范围的关系。
此外，第16发明的燃气轮机控制装置，在第15发明的燃气轮机控制 装置中，其特征在于，
在所述状态把握部中，
根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果和来 自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值，来确认所述燃气轮机现在的运转 状态，
并且根据表示所述燃料特性的范围与所述燃烧器的燃烧振动的关系 的经历，来确定所述燃气轮机现在的运转状态的修正量相对于由所述燃料 特性推定部确定出的燃料特性的范围的关系，
根据由所述燃料特性推定部确定出的燃料特性的范围来修正所确认 的该现在的运转状态。
此外，第17发明的燃气轮机控制装置，在第15或者第16发明的燃 气轮机控制装置中，其特征在于，
使用所述燃气轮机的劣化特性而修正所述燃气轮机的输出与所述燃 料的燃料流量的比。
此外，第18发明的燃气轮机控制装置，在第15 第17发明的任意一 项的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
具有燃烧特性把握部，其基于由所述燃料特性推定部确定出的燃料特 性的范围，根据由所述状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运转状 态，求得表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，
所述对策确定部使用表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，确定向所 述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减。
此外，第19发明的燃气轮机控制装置，在第1 第18发明的任意一 项的燃气轮机控制装置中，其特征在于，
在供给到所述燃烧器中的燃料是燃料组成不同的多种燃料时，在所述 对策确定部中，还设定所述多种燃料的各燃料流量的增减。
此外，第20发明的燃气轮机系统，其具有压縮外部空气的压縮机; 燃烧来自该压縮机的压縮空气和燃料的燃烧器；利用来自该燃烧器的燃烧 气体而旋转驱动的涡轮；根据分别从所述压缩机、所述燃烧器以及所述涡 轮测定的工艺值来设定向所述燃烧器的空气流量以及燃料流量的燃气轮 机控制装置，所述燃气轮机系统的特征在于，
所述燃气轮机控制装置是第1 第19发明的任意一项的燃气轮机控 制装置。
此外，第21发明的燃气轮机系统，在第20发明的燃气轮机系统中， 其特征在于，
具有多个由所述压縮机、所述燃烧器和所述涡轮构成的燃气轮机设 备，并且具有通过与该多个燃气轮机设备通信而控制该多个燃气轮机设备 的运转状态的控制装置，
所述燃气轮机设备具有所述输入部、所述燃料特性检测部、所述频率 解析部、所述输出部、用于与所述控制装置通信的通信部，
所述控制装置具有所述状态把握部、所述对策确定部、用于与所述燃 气轮机设备通信的通信部。
根据本发明，由于可根据供给到燃烧器中的燃料的燃料组成或者热量 来控制燃气轮机的运转状态，所以可进行与由于时间的经过而产生的燃料 组成的变化对应的燃气轮机控制，抑制燃烧器的燃烧振动，维持燃烧稳定性。进而，由于可使燃料组成与操作量的关系根据其经历而变化，所以可 进行与燃气轮机的时效变化对应的控制，使燃烧器中的燃烧更加稳定。
此外，由于可使获得燃料气体的燃料组成或者热量的测量值而将其取 入状态把握部或者状态把握部以及燃烧特性把握部中的定时、和将得到该 测量值的燃料气体在燃烧器中燃烧的定时同步，所以即使燃料组成变动时 也能可靠地抑制燃烧振动，更可靠地维持燃烧稳定性。进而，通过设置多 个燃料特性检测部并使其测量燃料的定时错开，可縮短燃料气体的采样周 期(测量周期)，所以可使相对于燃料气体的燃料组成或者热量的变化的 追随性良好，可更可靠地维持燃烧稳定性。
此外，即使没有气体分析计等燃料特性测量部，通过使用由燃料特性 推定部确定出的燃料特性的范围，也可追随燃料特性的变化而切换对策处 理的内容，所以可维持燃烧稳定性。进而，通过使用燃气轮机的劣化特性 而修正燃气轮机输出与燃气流量的比，即使在燃气轮机长期运转时也可适 当地判断燃料特性的范围，所以可更可靠地维持燃烧稳定性。此外，具有 燃烧特性把握部，其根据由燃料特性推定部确定出的燃料特性的范围而从 由所述状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运转状态求得表示所述 燃烧器的燃烧特性的关系式，且对策确定部使用表示所述燃烧器的燃烧特 性的关系式而确定向燃烧器的燃烧流量以及空气流量的至少任一流量的 增减，所以可提高与燃烧稳定性相关的特性解析的精度，其结果为，即使 在燃料组成或热量的变动时也可抑制燃烧振动而维持燃烧稳定性。


图1是表示本实施方式的燃气轮机系统的一结构例的框图。
图2是表示图1的燃气轮机系统的燃气轮机的一结构例的框图。
图3是表示第1实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图4是表示供给到燃气轮机的燃料气体的燃料组成的例的图。
图5是表示频率解析的结果的图。
图6是表示频率解析结果、多个频带、设定在各频带中的阈值的例的图。
图7是表示状态把握部的动作的流程图。
图8是表示状态确认用数据表的一例的图。
图9是表示对策确定部的动作的流程图。
图1O是表示对策用数据表的一例的图。
图11是表示第1频带的振动强度与燃料气体的甲烷浓度的关系例的图。
图12是表示相对于旁通阀开度的修正量与燃料气体的甲烷浓度的关 系例的图。
图13是表示第2实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图14是表示燃气轮机的效率与负载的关系例的图。
图15是表示第3实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图16是关于燃烧振动领域的推定法的原理图。
图17是表示燃烧振动领域的推定例的图。
图18是表示燃烧振动领域的推定例的图。
图19是表示图1的燃气轮机系统中的燃气轮机的另外的结构例的框图。
图20是表示第4实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的构成的框图。
图21是表示状态确认用数据表的另外的例的图。
图22是表示第5实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图23是表示第6实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图24是表示本实施方式的燃气轮机系统的另外的结构例的框图。
图25是表示图24的燃气轮机系统的设备侧控制部的结构的框图。
图26是表示图24的燃气轮机系统的远程控制部的结构的框图。
图27 (a)是表示第7实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构 的框图，(b)是表示燃料特性测量部的设置状态的图。
图28是表示燃料特性测量部的输出例的图。
图29是表示时间延迟的设定例的图。
图30 (a)是表示第8实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构 的框图，(b)是表示多个燃料特性测量部的设置状态的图。
图31是表示多个燃料特性测量部的输出例的图。
图32 (a)是表示第9实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构 的框图，(b)是表示多个燃料特性测量部的设置状态的图。
图33是表示第10实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
图34是表示燃料特性的范围分类例的图。 图35是表示燃气轮机的劣化特性的例的图。
图36是表示第10实施方式的燃气轮机系统的自动调整部的结构的框图。
附图标记说明
1…燃气轮机系统、2…燃气轮机、3…燃气轮机控制部、4…工艺量测 定部、5…压力变动测定部、6…加速度测定部、7…操作机构、10…控制 部、20、 20a 20k…自动调整部、21…输入部、22…状态把握部、23…对 策确定部、24…输出部、25…频率解析部、28…燃烧特性把握部、29…性 能特性把握部、30…寿命特性把握部、40、41…通信装置、50、50-1 50-N… 设备侧控制部、51…远程控制部、100…接口、 200、 200-l 200-q、 200-1 200-n…燃料特性测量部、201…燃料特性推定部、400…燃料特性推定部
具体实施例方式
(燃气轮机系统的结构)
作为本发明的各实施方式的共同结构的燃气轮机系统的整体结构，参
照附图进行说明。图1是表示燃气轮机系统的结构的框图。图1的燃气轮
机系统1具有通过燃烧被供给的燃料气体而得到的热能来驱动旋转的燃
气轮机2、控制燃气轮机2的燃气轮机控制部3。
在该燃气轮机系统1中，燃气轮机2具有测量表示燃气轮机2的运
转条件或运转状态的各工艺量的工艺量测量部4、安装在设置在燃气轮机
2上的后述的燃烧器111 (参照图2)上的压力变动测定部5及加速度测定 部6、和进行燃气轮机2的各部分的操作的操作机构7，此外，燃气轮机 控制部3具有根据来自工艺量测量部4以及压力变动测定部5以及加速 度测定部6的信号而生成提供给操作机构7的控制信号的控制器10、调整 由控制器IO生成的控制信号即操作量的自动调整部20。
在这样构成的燃气轮机系统1中，设置在燃气轮机2上的工艺量测量 部4，设置在燃气轮机2上的适当部位，在每个预先设定的时刻tl、t2…… 向燃气轮机控制部3的控制器10进行输出。此时，在工艺量测量部4中， 作为工艺量(设备状态量)，测定例如后述的发电机121 (参照图2)的发 电电力(发电电流、发电电压)、大气温度、湿度、各部中的燃料流量以 及气体压力、后述的压缩机IOI (参照图2)或涡轮104 (参照图2)的转 速、供给到燃烧器111中的燃料气体的燃料组成、燃烧器111中的燃烧气 体温度或燃烧气体流量或燃烧气体压力、来自涡轮104的排气中含有的以 氮氧化物(NOx)以及一氧化碳(CO)为首的排出物浓度等。此外，以下， 将由称为大气温度等气象数据或要求确定的发电机121的负荷的大小等无 法控制操作的工艺量作为"无法操作的状态量"，将供给到燃气轮机2中 的燃料气体或空气的量等可控制操作的工艺量作为"操作量"。
此外，同样地，设置在燃气轮机2上的压力变动测定部5，具有分别 设置在设在燃气轮机2上的m台燃烧器111上的压力变动测定器，在每个 预先设定的时刻tl、 t2……测量分别设置的燃烧器111内的压力变动，并 将该测量值向燃气轮机控制部3的控制器IO输出。同样地，设置在燃气 轮机2上的加速度测定部6，具有设置在设在燃气轮机2上的燃烧器111 上的加速度测定器，在每个预先设定的时刻tl、 t2……测量燃烧器lll自 身的位置的二次微分即加速度，并将该测量值输出到燃气轮机控制部3的 控制器10。
这样，若将由工艺量测量部4测量的无法操作的状态量以及操作量、 和分别由压力变动测定部5以及加速度测定部6测量的燃烧器111内的压 力变动以及加速度提供给控制器10，则传送到自动调整部20。然后，在 自动调整部20中，根据由该工艺量测量部4、压力变动测定部5、以及加 速度测定部6测定而得到的测定值，设定燃气轮机2的各部分的调整量并提供给控制器IO。由此，控制器10中，对燃气轮机2的各部生成与由自 动调整部20设定的调整量对应的控制信号，并提供给操作机构7。
(燃气轮机的结构的第l例)
参照

图1的燃气轮机系统的燃气轮机的结构的第1例。图2 是表示图1的燃气轮机系统的燃气轮机的结构的框图。图2的燃气轮机2 包括作为旋转体的燃气轮机主体部IOO和产生使燃气轮机IOO旋转的燃烧 气体的燃烧部IIO。
此时，燃气轮机主体部100具有压縮从外部吸引来的空气而排出高 压空气的压缩机101、作为该压缩机101的第1级静翼而设置并可调节开 度的入口引导翼(IGV) 102、单轴地连接压縮机101和涡轮104的旋转轴 103、被来自燃烧部110的燃烧气体驱动旋转的涡轮104。而且，发电机 121通过与涡轮104同轴连接，来利用涡轮104的旋转进行发电机121的 发电动作。
此外，燃烧部110具有燃烧器lll，接收由压縮机101压縮的高压 空气和燃料气体而进行燃烧动作；压縮空气导入部112，将来自压縮机101 的高压空气导入燃烧器111中；主燃料流量控制阀113，确定供给到设置 在燃烧器111上的未图示的主喷嘴的燃料流量；控制燃料流量控制阀114， 确定供给到设置在燃烧器111上的未图示的控制喷嘴的燃料流量；主燃料 供给阀115，设置在主燃料流量控制阀114的下游侧；控制燃料供给阀116， 设置在控制燃料流量控制阀113的下游侧；旁通空气导入管117，使来自 压缩空气导入部112的压縮空气旁通到燃烧器111的下游；旁通阀118， 确定旁通空气的流量；旁通空气混合管119，设置在比旁通阀118下游侧 且与燃烧器111的下游连接；燃烧气体导入管120，向涡轮104供给来自 燃烧器lll的燃烧气体。
这样构成时，如上所述，在燃气轮机主体部100的周围设置m台燃烧 器111-l lll-m。以下，在对全部m台燃烧器111-l lll-m统一说明时， 记作燃烧器111，在对个别的燃烧器进行说明时，记作燃烧器111-1 lll-m。此外，对于附属于各个燃烧器111-l lll-m的主燃料供给阀 115-l 115m、控制燃料供给阀116-l 116-m、旁通空气导入管117-1 117-m、旁通阀118-l 118-m、旁通空气混合管119-l 119-m、以及燃烧气体导入管120-l 120-m，同样地，在统一说明和分别说明时改变附图标 记。进而，将一个主燃料控制阀113与多个主燃料供给阀115-l 115-m连 接，并且将一个控制燃料控制阀114与多个控制燃料供给阀116-l 116-m连接。
此时，首先，在从未图示的燃料容器向燃烧器lll-l lll-m的主喷嘴 和控制喷嘴供给燃料气体时，通过主燃料流量控制阀113控制供给到燃烧 器lll-l lll-m全部的主喷嘴的燃料流量，此外，分别通过主燃料供给阀
115- l 115-m控制向燃烧器111-l lll-m的各自的主喷嘴供给的燃料流 量。同样地，通过控制燃料流量控制阀114控制向燃烧器Hl-l lll-m全 部的控制喷嘴供给的燃料流量，此外，分别通过控制燃料供给阀116-1 116- m控制向燃烧器lll-l lll-m各自的控制喷嘴供给的燃料流量。
艮P，通过利用操作机构7操作主燃料流量控制阀113以及控制燃料流 量控制阀114各自的开度，来设定向燃烧器111-l lll-m全部的主喷嘴以 及控制喷嘴供给的燃料流量，设定向燃烧器111-l lll-m的全部供给的燃 料的控制比。此外，通过利用操作机构7操作主燃料供给阀115-l 115-m 以及控制燃料供给阀116-l 116-m各自的开度，来设定向燃烧器111-1 111-m各自的主喷嘴以及控制喷嘴供给的燃料流量，设定向燃烧器lll-l 111 -m分别供给的燃料的控制比。
此外，若利用操作机构7操作IGV102的开度，则设定吸引到压縮机 101中的外部空气的量。而且，通过压縮机101压縮从IGV102吸引的外 部空气，高压的压縮空气经由压縮空气导入部112而供给到燃烧器111。 此时，提供到压缩空气导入部112中的压縮空气的一部分在旁通空气导入 管117中流动。利用操作机构7操作旁通阀118的开度而设定通过该旁通 空气导入管117的空气的流量，由此设定从压縮空气导入部112供给到燃 烧器lll中的压縮空气的流量。然后，通过了旁通空气导入管117以及旁 通阀118的压縮空气经由旁通空气混合管H9供给到燃烧气体导入管120。
这样，在设定供给到燃烧器lll的燃料流量以及空气流量时，在燃烧 器111中，使用供给的空气与燃料气体进行燃烧动作，产生高温高压的燃 烧气体。由该燃烧器111产生的燃烧气体经由燃烧气体导入管120供给到 涡轮104。此外，压縮空气从旁通空气混合管119流入该燃烧气体导入管
120，与来自燃烧器111的燃烧气体混合。
而且，涡轮104被通过燃烧气体导入管i20而供给的燃烧气体旋转驱 动，该涡轮104的旋转通过旋转轴103传递到压缩机101，所以压縮机101 也旋转驱动。由此，通过压縮机101旋转驱动，吸引外部空气而如上所述 地生成压縮的压縮空气，并供给到压缩空气导入部112。此外，通过将涡 轮104的旋转能量提供给发电机121，发电机121利用该旋转能量进行发 电动作。
在所述那样地动作时，通过打开(或者关闭)主燃料流量控制阀113 以及主燃料供给阀115的开度，来增加(或者减少)向燃烧器lll的主喷 嘴供给的燃料气体，此外，通过打开(或者关闭)控制燃料流量控制阀114 以及控制燃料供给阀116的开度，来增加(或者减少)供给到燃烧器111 的控制喷嘴的燃料气体。此外，通过打开(或者关闭)IGV102的开度， 来增加(或者减少)向压縮机101吸引的空气流量。进而，通过打开(或 者关闭)旁通阀118的开度，来增加(或者减少)利用旁通空气导入管117 以及旁通空气混合管119的在旁通侧流动的空气流量，从而减少(或者增 加)供给到燃烧室111的空气流量。
<第1实施方式〉
参照

本发明的第1实施方式。
图3是表示本实施方式的燃气 轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。
图3所示的自动调整部20a (相当于图1的自动调整部20)具有输 入燃气轮机2的各部分的测量结果的输入部21;把握燃气轮机2的状态的 状态把握部22;根据由状态把握部22确认的燃气轮机2的状态而设定燃 气轮机2各部的调整量的对策确定部23;将由对策确定部23设定的调整 量输出到控制器10 (参照图1)的输出部24;在每个频带中解析通过输入 部21输入的燃烧器111 (参照图2)的压力变动或加速度的频率解析部25 。
此外，在燃气轮机2中，作为工艺量测量部4 (参照图1)的一个， 设置测量供给到燃烧室111的燃料气体的燃料组成的燃料特性测量部200， 向状态把握部22提供作为该燃料特性测量部200的测量结果的信号，并 且作为燃料特性测量部以外的工艺量测量部4中的测量结果的各信号提供 到输入部21中。该燃料特性测量部200也可由用于测量燃料气体的燃料组成的气体分析计构成。此外，压力变动测定部5 (参照图1)以及加速 度测定部6 (参照图l)的测量结果也输入到输入部21。
此时，该燃料特性测量部200的测量结果，也可以是基于作为燃烧器 111内的燃烧动作的主要成分的甲垸或乙垸或丙烷等燃料气体内的体积比 (Q^)的浓度、或基于非活性气体的燃料气体内的体积比(％)的浓度。 此外，如图4所示，也可测量基于组成燃料气体的多个成分的体积比(％) 的浓度。进而，在该燃料特性测量部200中，也可以在测量燃料气体内的 燃烧动作的主要成分或者非活性气体的体积比时，根据该主要成分或者非 活性气体的体积比，计算燃料气体的燃烧卡路里，并且将该燃烧卡路里作 为测量结果输出。而且，相对于由该燃料特性测量部200得到的燃料气体 的燃料组成的测量结果(以下称为"燃料组成信息")提供给状态把握部 22。
此外，在压力变动测定部5中，根据分别设置在燃烧器lll-l lll-m 上的压力变动测定器而求得燃烧器111-l lll-m的压力变动值。而且，经 由输入部21将该燃烧器111-l lll-m各自的压力变动值输入频率解析部 25。同样地，在加速度测定部6中，作为加速度测量利用加速度测定器而 测量的燃烧器lll自身的振动，由此测量在燃烧器lll发生的燃烧振动， 将测量的燃烧器111-l lll-m各自的加速度经由输入部21提供给频率解 析部25。
此时，在压力变动测定部5以及加速度测定部6的各自中，设置多组 压力变动测定器或加速度测定器，通过比较这多组的压力变动测定器或加 速度测定器中的测定结果，而判定这多组压力变动测定器或加速度测定 器、或者从压力变动测定器或加速度测定器输出的数据的数据传递系统中 是否发生了异常。例如，压力变动测定部5以及加速度测定部6的各自中 设置奇数组压力变动测定器或加速度测定器，在得到不同的分析结果时， 可通过服从多数的方式采用最多的分析结果。
此外，在加速度测定部6中，可利用一个加速度测定部6测量在多个 燃烧器111中发生的燃烧振动作为加速度。由此，即使在判断为燃烧器 111-l lll-m各自中设置的压力变动测定部5中的压力变动测定器中存在 异常时，也可利用加速度测定部6检测燃烧振动。此外，在加速度测定部
6中，在设置多个加速度测定器时，即使在压力变动测定部5中没有检测
到燃烧振动，若至少两个加速度测定器中判定在燃烧时发生了燃烧振动，
则可提高其可靠性。进而，在由压力变动测定部5以及加速度测定部6的 双方测定时，在双方都判定发生了燃烧振动时，同样地，可提高其可靠性。
这样地分别通过压力变动测定部5以及加速度测定部6测定的燃烧器 111-l lll-m的各压力变动量(压力振动)和加速度(加速度振动)若经 由输入部21提供给频率解析部25，则在频率解析部25中，对测量的燃烧 器111-l lll-m的各自的压力变动量以及加速度进行高速傅立叶变换，并 解析频率。图5中，表示基于利用压力变动测定部5测定的压力变动量的 频率解析结果的一例。图5中，横轴表示频率，并且纵轴表示振动强度(水 平)。如图5所示，在频带整体中，可确认存在多个具有压力振动的频率。 不仅在压力振动中如此，在加速振动中也同样。即，在燃烧器lll中发生 的燃烧振动由多个频率的振动构成。
这样，在燃烧器lll的燃烧振动(压力变动量以及加速度)中，由于 包含多个频率下的振动，所以在频率解析部25中，若频率解析而确认各 频率的燃烧振动，则如图6所示，将该燃烧振动的频率解析结果区分到多 个(n)频带中而对每个频带进行分析。该频带是作为如下单位的频率区 域，所述单位用于状态把握部22根据在频率解析部25中进行频率分析的 结果而确认燃烧器111的燃烧状态，在频率解析部25中，对每个该频带 分析燃烧振动下的振动强度(水平)。
由此，在频率解析部25中，对压力变动测定部5以及加速度测定部6 的各自中测定的燃烧器111-l lll-m各自的压力变动量以及加速度进行 高速傅立叶变换，若确认作为其频率解析结果的频率特性，则将该压力变 动量以及加速度分割到预先设定的n个频带。这样，通过分析分割为n个 的第1 第n频带中的燃烧振动，确认第1 第n频带各自的振动强度的 最大值Yij。另外，在振动强度的最大值Yij中，i是作为1， 2， 3……m 的自然数，表示燃烧器111-l lll-m， j是作为l， 2， 3……n的自然数， 表示第1 第n频带。
即,在例如从压力变动测定部5提供燃烧器111的压力变动量时，若 得到图5那样的频率解析结果，则可确认主要以0 5000Hz发生振动，所以用于分析的频率范围设为0 5000Hz，例如以每50Hz为一个频带，以 划分为0 50Hz的第1频带、50 100Hz的第2频带 以及4950 5000Hz的第100频带共n-100的频带的方式预先设定。而且，对燃烧器 111-l lll-m的各自检测第1 第100频带的各自中的振动强度的最大值 Yll Ym100。此外，通过对从加速度测定部6提供的燃烧器111的加速 度也进行同样的处理，确认各频带中的振动强度的最大值。但是，频率范 围不限定为等间隔。此外，频率解析的上限也不限定为5000Hz。
这样，在频率解析部25中，若确认测量出的燃烧器111-l lll-m的 燃烧振动的第1 第n频带中的振动强度的最大值Yll Ymn，则将该振 动强度的最大值Yl 1 Ymn提供给状态把握部22。在该状态把握部22中， 若提供从输入部21输入的工艺量、由燃料特性测量部200测量得到的燃 料组成信息、由频率解析部25确认的燃烧振动的振动强度的最大值，则 按照图7的流程，确认燃烧器111-l lll-m的各自燃烧状态。
在该状态把握部22中，首先，若输入分别来自输入部21以及燃料特 性测量部200以及频率解析部25的各种信息(步骤101)，则确认燃烧器 111-l lll-m的燃烧振动的第1 第n频带中的振动强度的最大值Y11 Ymn，由此判定燃烧振动是否在需要马上调整的状态(步骤102)。
此时，用于进行是否需要调整的判定的阈值Zll Zmn根据燃烧器 111-l lll-m或周围设备的构造面而分别对燃烧器111-l lll-m各自的 第l 第n频带预先设定。此外，该阈值Zll Zmn，根据下述内容确定， 例如有由于该频率的振动而共振的部件或构造、或有易受损伤的部件或构 造、或能允许到什么样程度的强度振动等。
而且，通过将振动强度的最大值Yll Ymn与该阈值Zll Zmn比较，进行是否需要调整的判定。即，比较燃烧器lll-i的第j频带的振动强度的 最大值Yij和阈值Zij，若确认最大值Yij大于阈值Zij，则判定燃烧器lll-i 的第j频带的燃烧振动大、需要调整。此外，在步骤102中，也可与以下 阈值比较，所述阈值用于判定是否处于发生燃烧振动但无需马上进行调整 的燃烧振动的预兆已发生的状态。另外，以发生了该燃烧振动的预兆或者 发生了需要调整的振动强度的燃烧振动的状态作为发生了异常的状态。 而且，在步骤102中，在判定为在某个频带中发生了异常时(Yes)， 作为数据表存储包含振动强度的最大值Yll Ymn以及燃料组成信息的 各种工艺量(步骤103)。另外，通过这样地存储振动强度的最大值YU Ymn以及各种工艺量，构成每测定时间tl、 t2……收纳有振动强度的最大 值Yll Ymn以及各种工艺量的图8所示的状态确认用数据表，该状态确 认用数据表收纳在状态把持部22中。即，在步骤103中，在步骤101确 认的振动强度的最大值Yll Ymn以及各种工艺量追加存储在收纳在状 态把握部22中的状态确认用数据表中。
此外，在图8所示的状态确认用数据表中，在每个时刻tl， t2……， 对燃烧器111-l lll-m分别存储旁通阀118-l 118-m的阀开度、控制比
(向与供给的全燃料相对的控制喷嘴供给的燃料比)、振动强度的最大值， 此外，对燃烧器111-l lll-m全部，存储大气温度、发电机21的负荷
(MW)、燃料卡路里、燃料气体的主要成分的体积比。即，在时刻tl时， 对于燃烧器lll-i，旁通阀118的阀开度为Xil-l，控制比为Xi2-l，第1 第n频带的振动强度的最大值是Yil-l Yin-l，并且大气温度为Xxl-l、 发电机的负荷(MW)为Xx2-1、燃料卡路里为Xyl-l、燃料气体的主要 成分的体积比为Xy2-l。
同样地，在时刻t2时，对燃烧器lll-i，旁通阀118的阀开度为Xil-2， 控制比为Xi2-2，第1 第n频带的振动强度的最大值是Yil-2 Yin-2，并 且大气温度为Xxl-2、发电机的负荷(MW)为Xx2-2、燃料卡路里为Xyl-2、 燃料气体的主要成分的体积比为Xy2-2，在时刻tn时，对燃烧器lll-i， 旁通阀118的阀开度为Xil-n，控制比为Xi2-n，第l 第n频带的振动强 度的最大值是Yil-n Yin-n，并且大气温度为Xxl-n、发电机的负荷(MW) 为Xx2-n、燃料卡路里为Xyl-n、燃料气体的主要成分的体积比为Xy2-n。 这样，在步骤103中，若进行基于振动强度的最大值Yll Ymn以及 各种工艺量的状态确认用数据表的增加/更新，则将表示判断为其振动强度 大于阈值(存在异常)的燃烧器lll的频带的异常频率指定信息、燃料组 成信息送出到对策确定部23中(步骤104)。 g卩，在振动强度的最大值Yij 大于阈值Zij时，燃烧器lll-i中的振动的第j频带中存在异常，使该信息 内含在异常频率指定信息中，与燃料组成信息一起送出到对策确定部23。
进而，在异常频率指定信息中，包含确认有异常的频带中的振动强度与阈值的差。这样，若向对策确定部23中送出信息，则具有下面的处理循环而结束动作。
此外，在步骤102中，在判定为在任意的频带中没有发生异常时(No)， 将从输入部21以及燃料特性测量部200输入的各种工艺信息与收纳在状 态确认用数据表中的上次的各种工艺信息比较而确认有无燃气轮机2的工 作状态的变化(步骤105)。即，在上次的各种工艺信息的变化小时，认为 燃气轮机2的工作状态没有变化，若上次的各种工艺信息的变化大，则认 为燃气轮机2的工作状态发生变化。
而且，若确认燃气轮机2的工作状态的变化(Yes)，则与步骤103 — 样，作为数据表而存储包含振动强度的最大值Yll Ymn以及燃料组成信 息的各种工艺量，并进行状态确认用数据表的更新(步骤106)，之后，具 有下面的处理循环而结束动作。此时，上次的处理循环中进行的调整内容 也可追加到状态确认用数据表中。此外，在判定为燃气轮机2的工作状态 没有变化时(No)，具有下面的处理循环而结束动作。
进而，在状态把握部22进行了步骤104的动作时，在对策确定部23 中，按照图9的流程进行动作。对策确定部23，若接收从状态把握部22 送出的异常频率指定信息以及燃料组成信息(步骤IIO)，则首先，分别对 燃烧器111-l lll-m确认从异常频率指定信息确认了异常的频带(步骤111) 。然后，分别对燃烧器lll-l lll-m确认已确认有异常的频带中的振 动强度中与阈值的差，由此确认燃烧振动中产生影响最大的频带(步骤112) 。
之后，确认是否与对燃气轮机2的上次的调整连续而指示了调整(步 骤113)。此时，若确认为从状态把握部22连续指示了燃气轮机2的调整 (Yes)，则燃气轮机2的调整次数N计数一次(步骤114)。另外，该调 整次数N，是初始值为1并且在对燃气轮机2进行调整的处理循环连续时 计数一次的次数。
而且，在步骤113中没有连续指示燃气轮机2的调整的情况(No)下， 在步骤121中使调整次数N为1。若调整次数N为1或者在步骤114中进 行调整次数N的计数，则在步骤111中根据对燃烧器111-l lll-m分别确认的频带而在各频带中参照存储有优先对策的对策用数据表来确定对现在的燃烧器lll-l lll-m各自所发生的燃烧振动的症状最为有效的对 策(步骤115)。该对策用数据表例如收纳有图IO所示的信息，该信息表 示根据熟练的调整员的经验而设定的、对燃烧振动的症状有效的对策。
此外，在图10的对策用数据表中，若确认第1频带的振动对燃烧振 动产生的影响最大，则打开旁通阀118而减少向燃烧器111的空气流量的 对策为第1优先，此外，增加对燃烧器111的控制喷嘴的供给的燃料流量 的对策为第2优先。同样地，若确认第n频带的振动对燃烧振动产生的影 响最大，则使供给到燃烧器lll的控制喷嘴的燃料流量减少的对策优先。
这样，在设定与燃烧振动的状态对应的有效对策时，若确认最优先的 对策不可能，则确定下一个优先的对策。g卩，在确认了第l频带中存在异 常时，首先确定最优先的打开旁通阀118的开度的对策。此外，此时，在 旁通阀118的开度已经为全开状态而该最优先的打开旁通阀18的开度的 对策不可能时，确定下一个优先的改变控制比的对策。这样确定最有效的 对策时，由该对策指示的燃气轮机2的各部分的状态变更量为预先设定的 一定值。由此，在例如确认了第1频带中存在异常而打开旁通阀118的开 度的对策时，将旁通阀118的打开开度设定为规定的开度。
若在该步骤115中确定对策，则确认调整次数N是否为1，或者是否 超过了规定次数Nth (步骤116)。此时，若确定调整次数N不为1，或未 超过规定次数Nth (No)，则根据设定的修正量函数而设定基于从燃料特 性测量部200提供的燃料组成信息(燃料卡路里以及燃料气体的主要成分 的体积比)的修正量(步骤117)。另外，该修正量函数由表示对燃料组成 信息确定的修正量的关系式构成。
其原因在于，在以燃烧器111的压力变动量的第1频带中的振动强度 和燃料气体中包含的甲垸体积比(甲垸浓度)的关系为例时，如图11所 示，若增加甲烷浓度，则以有第l频带的振动强度增加的倾向的方式，燃 烧振动也由于燃料组成的变动而受到影响。由此，在例如在步骤115中以 打开旁通阀118的开度为对策而设定时，根据图12所示的实线的关系式， 设定相对于甲烷浓度的旁通阀118的开度修正量。g卩，在甲烷浓度高于标 准浓度xl%时，直到对燃烧振动产生的影响较小的x2%，对旁通阀118 的开度的修正量为O。而且，若甲烷浓度大于x2%，则使该修正量也增加。此时，若甲烷浓度为大于x％的x3X以上，则以修正量的增加率变大的 方式使修正量相对于甲烷浓度变化。
此外，在步骤116中，若确认调整次数N为1或者为规定次数Nth以 上(Yes)，则将已经设定的修正量函数的关系式改变为其他的关系式(步 骤118)。 g卩，例如，在设定相对于甲烷浓度的旁通阀118的开度修正量时， 通过由图12所示的实线所表示的关系式设定修正量函数时，在该步骤118 中，以由图12所示的虚线表示的关系式设定修正量函数的方式进行关系 式的变更。即，在修正量函数中，以修正量相对于甲烷浓度为x2X以上 "。％以下时的甲垸浓度的变化量变大，并且修正量相对于甲烷浓度大于x3 %时的甲垸浓度的变化率小的方式进行变更。
这样，若在步骤118中改变设定基于燃料组成信息的修正量的关系式， 则在步骤122中使调整次数N为1，之后向步骤117移动，设定基于燃料 组成信息的修正量。这样，在步骤117中若设定修正量，则利用该修正量， 修正由在步骤115中设定的对策指示的燃气轮机2的各部分的状态变更量 (步骤119)。另外，此时，在设定图12的关系的修正量时，设定的修正 量加在状态变更量上，进行状态变更量的修正。这样得到的状态变更量经 由输出部24输出到控制部10 (步骤120)。
另外，在这样进行动作时，对于在步骤H7中设定的修正量，也可在 无需进行燃气轮机2的各部分的状态变更量的修正的范围中设定为1，并 且在此外的范围中与燃料组成信息对应而使修正量变化。此时，在步骤119 中，在进行燃气轮机2的各部分的状态变更量的修正时，通过在步骤115 中设定的状态变更量上乘以修正量而进行状态变更量的修正。
此外，在燃烧振动的多个频带中，在该振动强度的最大值超过阈值时， 可如所述步骤112的动作那样，通过确认已确认有异常的频带中的振动强 度中与阈值的差而确认对燃烧振动影响最大的频带。
进而，也可不根据已确认有异常的频带的振动强度中与阈值的差进行 判断，可预先作为优先地产生影响的频带而选择任意的频带、或在各频带 中设定优先顺序，根据该优先顺序而确认对燃烧振动产生影响最大的频 带。此时，将最低频带的优先度设定为最高，并且对该最低频带，从高频 侧的频带将优先度设定为顺次升高。其原因在于，在最低频带中发生燃烧振动时，燃气轮机2的火易于灭掉的情况的可能性高，此外，在高频带中 燃烧振动的能量大，所以导致损伤等的影响力强。
此外，在步骤115中在各频带中确定优先的对策时，在即使进行将优 先的对策连续而成的规定次的处理循环，燃烧振动也还不收敛时，也可以 确定下一个优先对策。此外，在各频带中设定了优先顺序的情况也一样， 在连续对同一频带的对策而进行规定次的处理循环，燃烧振动也还不收敛 时，可对下一个优先的频带确定对策。
<第2实施方式>
参照

本发明的第2实施方式。图13是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，在图13的自 动调整部的结构中，对于以与图3的自动调整部的结构相同的目的使用的 部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图13所示的自动调整部20b (相当于图1的自动调整部20)与图3 所示的自动调整部20b不同，取代在燃气轮机2上设置燃料特性测量部 200，具有根据从燃气轮机2的工艺量测量部4经由输入部21输入的工艺 量推定燃料组成的燃料特性推定部201。 即，本实施方式的燃气轮机系统 1，在燃气轮机2中，不设置用于测量供给到燃烧器111中的燃料气体的 燃料组成的燃料特性测量部200，而在燃料特性推定部201中，根据由燃 料特性测量部200以外的工艺量测量部4测定的其他的工艺量推定燃料组 成。
这样构成的自动调整部20b，将输入到输入部21中的工艺量送出到取 代图3的自动调整部20a的燃料特性测量部200而设置的燃料特性推定部 201，并且将由该燃料特性推定部201中得到的燃料组成信息送出到状态 把握部22中。而且，该自动调整部20b，对于燃料特性推定部201的动作 之外，进行与第l实施方式的自动调整部20a相同的动作。
由此，在状态把握部22中根据来自该燃料特性推定部201的燃料组 成信息和频率解析部25的频率解析结果，与第1实施方式相同地分析燃 烧器111 111-m各自的第1 第n频带中的燃烧振动，并输出表示存在异 常的频带的异常频率指定信息。然后，在对策确定部23中，与第1实施 方式相同，根据从状态把握部22送出的异常频率指定信息以及燃料组成
信息，设定提供了基于燃料组成信息的修正量的燃气轮机2的各部分的状态变更量，并经由输出部24输出到控制部10。
此时，在燃料特性推定部201中，从工艺量测量部4经由输入部21 提供发电机输出(MW) Lgt以及向燃烧器111中供给的燃料气体流量Qf。 此外，在燃料特性推定部201中，在以燃料气体流量Qf与燃料气体的燃 料卡路里为基准值而形成为一定时确认的图14所示的发电机输出Lgt与 发电效率n的关系作为数据表或者函数被存储。进而，该发电机输出Lgt、 发电效率n、燃料气体流量Qf、以及燃料卡路里H的函数在下述式(1) 中表示。
LgtX 1000二 n XHXQf/3600...... (1)
然后，该燃料特性推定部201，参照图14所示的发电机输出Lgt和发 电效率il的关系，由此根据经由输出部21从工艺量测量部4输入的发电 机输出Lgt求得发电效率q (Lgt)。进而，将经由输入部21从工艺量测量 部4输入的燃料气体流量Qf与该发电机输出Lgt以及发电效率il (Lgt) 一起代入下述的式(2)中，由此求得燃料卡路里，并作为燃料组成信息 提供给状态把握部22。
H= (LgtX 1000X3600) / ( i] (Lgt) XQf) ...... (2)
这样，在燃料特性推定部201中，作为燃料组成信息而求得燃料卡路 里，但也可同样地根据从工艺量测量部4输入的工艺量而求得燃料气体的 主要成分的体积比作为燃料组成信息。而且，由该燃料特性推定部201求 得的燃料卡路里或者燃料气体的主要成分的体积比等燃料组成信息若提 供给状态把握部22，则通过与同样地提供的频率解析部25的频率解析结 果一起进行参照而分析燃气轮机2的燃烧振动。
<第3实施方式>
参照

本发明的第3实施方式。图15是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，在图15的自 动调整部的结构中，对于以与图3的自动调整部的结构相同的目的而使用 的部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图15所示的自动调整部20c (相当于图1的自动调整部20)在图3 所示的自动调整部20a的结构上附加燃烧特性把握部28而构成，所述燃烧特性把握部28构筑数学式模型，所述数学式模型通过将基于收纳在状态把握部22中的状态确认用数据表中存储的每个频带中的燃烧振动的分 析结果和燃气轮机2的工艺量的燃烧特性模型化而成。g卩，在本实施方式 中，将在状态把握部22中在每个时间对燃烧器111储存的振动强度的最 大值Yll Ymn以及各种工艺量提供给燃烧特性把握部28。然后，若对 策确定部23按照该构筑的数学式模型而设定对燃气轮机2的各部分的状 态变更量，则从输出部24向控制部10输出所设定的状态变更量。
在自动调整部20c这样动作时，输入部21、状态把握部22、以及燃 料特性测量部200与第1实施方式的自动调整部20a同样地动作。由此， 在以下，对于与自动调整部20a不同的对策确定部23和新追加到结构上 的燃烧特性把握部28，分别对其动作进行说明。另外，燃烧特性把握部 28的基本功能在本申请人的申请即特开2002-47945号公报中也有记载。
首先，在燃烧特性把握部28中，将燃烧器lll-i的第j频带的压力振 动的振动强度的最大值Yij例如通过下述式(3)的多重回归模型而模型化。
Yij = aij-0 + aij-1 X Xi 1 + aij-2 X Xi2 + aij-3 X Xxl + aij-4 X Xx2+aij-5 X Xyl+aij-6XXy2……(3)
其中，
Xih操作量l的值(本例中，旁通阀118-i的阀开度)
Xi2:操作量2的值(本例中，控制比)
Xxl:无法操作的状态量l的值(本例中，大气温度)
Xx2:无法操作的状态量2的值(本例中，发电机的负荷(MW))
Xyl:燃料组成信息l的值(本例中，燃料卡路里)
Xy2:燃料组成信息2的值(本例中，燃料气体的主要成分的体积比)
aij-0 aij-6: 系数参数
此时，燃烧特性把握部28，为了将燃烧器lll-i的第j频带中的燃烧 特性模型化，首先从状态把握部22提供在每个时间tl、 t2……收纳在例如 图8所示的状态确认用数据表中的振动强度的最大值Yij、以及各种工艺 量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2。 即，在时间tl测定的振动强度的 最大值Yij-l以及各种工艺量Xil-l、 Xi2-1、 Xxl-l、 Xx2-1、 Xyl-l、 Xy2-1、 在时间t2测定的振动强度的最大值Yij-2以及各种工艺量Xil-2、 Xi2-2、
Xxl-2、 Xx2-2、 Xyl-2、 Xy2-2、在时间tn测定的振动强度的最大值Yij-n 以及各种工艺量Xil-n、 Xi2-n、 Xxl-n、 Xx2-n、 Xyl-n、 Xy2-n分别提供
给用于将燃烧器lll-i的第j频带中的燃烧特性模型化的燃烧特性把握部 28。
这样，若提供在每个时间tl、 t2……收纳的振动强度的最大值Yij以 及各种工艺量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2，则根据这些提供的最大 值YU以及各种工艺量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2,求得燃烧器lll-i 中的第j频带的式(3)的模型式的系数参数aij-0 aij-6。作为该系数参数 aij-0 aij-6的解法，例如使用最小二乘法。
另外，在所述中，为了说明方便，说明了操作量为两变量，包含燃料 组成信息的无法操作的状态量为4变量的模型式，但对于变量的个数不限 定于此。此外，作为模型结构，说明了线性的一次式，但也可是二次以上 的高次模型或神经网络等非线性模型。此外，说明了使用从燃气轮机2输 入的各种工艺量的模型式，但也可使用根据质量平衡等的法则而变换了的 值或者燃空比、空气流速、燃烧速度等的计算值。
这样，若求得燃烧器lll-i的第j频带中的燃烧特性的模型式的系数 参数aij-0 aij-6，则接着使用该模型而求得由n变量的操作量构成的n维 空间的燃烧振动的易发生区域。此时，首先，将用于进行是否需要调整的 判定的阈值Zll Zmn作为表示燃烧振动中的能够允许的最高的振动强度 的值，确认易于发生燃烧振动的区域。此外，仅将作为操作量的工艺量 Xil、 Xi2作为变量，并对于作为无法操作的状态量的工艺量Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2，提供由状态确认用数据表确认的最近的值。即，工艺量Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2，通过代入现在的处理循环中的测定值而作为常数。
艮口，在式(3)所示并且其系数参数aij-0 aij-6被设定的燃烧器lll-i 的第j频带中的燃烧特性的模型式中，工艺量Xil、 Xi2为变量。而且，工 艺量Xxl、 Xx2、 Xyl、 Xy2为基于现在的处理循环中的测常数的常数， 通过将振动强度的最大值Yij代入阈值Zij，生成表示工艺量Xil、 Xi2的 关系的下述式(4)。
Zij 二aij-0 + aij-l XXil + aij-2 X Xi2 + aij-3 X Xxl + aij-4 X Xx2十aij-5 X Xyl+aij-6XXy2...... (4)
进而，求得将用于设定燃烧振动的程度的增益ak (k=l， 2，……， p) (0≤ak≤l)乘以Zij而得到的值取代式(4)中的Zij而代入的下述式 (5)，由此可得到与燃烧振动的程度对应的p个表示工艺量Xil、 Xi2的 关系的函数。另外，图16中表示由该p个函数表示的工艺量Xil、 Xi2的 关系。该图16中，若系数参数aij-2为正，则由获得的函数表示的直线的 上侧为易于发生燃烧振动的区域，此外，直线的下侧为不易发生燃烧振动 的区域。相反，若系数参数aij-2为负，则由获得的函数表示的直线的下侧 为易于发生燃烧振动的区域，此外，直线的上侧为不易发生燃烧振动的区 域。
a k × Zij = aij-0 + aij-1 × Xi1 + aij-2 × Xi2 + aij-3 × Xxl + aij-4 × Xx2 + aij-5×Xyl+aij-6×Xy2...... (5)
这样，若在燃烧特性把握部28中，对于燃烧器111-1 111-m的各自， 求得操作量即两变量相对于燃烧振动的第1 第n频带的各自中的p个阈值的关系，则根据线性规划法最终求得易于发生燃烧振动的区域和不易发 生的区域。即，在燃烧器lll-i中，若对于燃烧振动的第1 第n频带的各 自，求得操作量Xil、 Xi2相对于阈值al×Zij、 a2×Zij、……ap×Zij 的关系，则根据对该第1 第n频带分别求得的p个操作量Xil、 Xi2的关 系，求得易于发生燃烧振动的区域和不易发生燃烧振动的区域。
此外，图17中，表示这样通过燃烧特性把握部28求得的、横轴为 Xil且纵轴为Xi2的燃烧振动的区域的例。在该图17的例中，在燃烧振动 区域中，根据每个增益ak得到的关系式的线为等高线，其中央部为不易发生燃烧振动的区域，从其中心部越向周边部越是易于发生燃烧振动的区 域。另外，在图17的例中，如上所述，为了说明的方便，操作量为两变 量且以二维坐标进行了表示，但是若操作量为N变量，则由N维空间表 示。此外，图17中，增益al为l.O，增益a2为0.8，增益a 3为0.6。
这样，若对燃烧器111-l lll-m各自求得燃烧振动区域(例如，图 17所示的区域)，则将表示相对于该燃烧器lll-l lll-m各自的燃烧振动 的区域的燃烧振动区域信息提供给对策确定部23。然后，对策确定部23 通过以下的动作与第1实施方式相同地设定相对于燃气轮机2的各部分的 状态变更量。接着，对该对策确定部23中的动作进行以下说明。
接收了燃烧振动区域信息的对策确定部23，在状态把握部22中，如 第1实施方式那样，确认对燃烧器111-l lll-m分别测量的燃烧振动的第 1 第n频带各自的振动强度最大值Yll Ymn是否超过了阈值Z11 Zmn，若判定是否需要对燃烧振动进行调整，则对判定为需要燃烧振动的 调整的燃烧器111利用最优化方法确定需要调整其运转状态的方向。
即，对于燃烧器lll-i，若状态把握部22中判定为需要调整燃烧振动， 则对策确定部23为了参照从燃烧特性把握部28提供的燃烧振动区域信息 而抑制燃烧器lll-i的燃烧振动，而利用最优化方法确定需要调整现在的 燃气轮机2的运转状态的方向。以下，作为该最优化方法，对使用最快下 降法的例子进行说明。另外，该最优化方法不限定于最快下降法，也可使 用共轭法或遗传算法等。
此时，对策确定部23，对燃烧器lll-i，在图17的操作量Xil、 Xi2 的二维坐标中，确认表示现在的燃气轮机2的运转状态(Xil二xa。 Xi2 = xb)的坐标位置Q1。该表示现在的运转状态的坐标位置Q1为比由增益a 1围住的区域还靠外侧的坐标位置，所以确认现在的燃气轮机2的运转状 态处于具有燃烧振动的区域。而且，使用最快下降法确定调整后的运转状 态。此时，图17中，坐标位置Q1位于比由基于对第1 第n频带形成为 增益a 1时得到的关系式的线L1围住的区域还靠外侧。
由此，首先，从坐标位置Ql拉出与基于增益a 1的线Ll垂直的假想 线L，在此状态下以横切由基于增益a 1的直线L1围住的区域内的方式延 长假想线L。此时，图17的情况下，位于基于增益a 1的线L1的区域内 部的基于增益a 2的线L2与假想线L不会相交，因此使该假想线L延伸 到与基于增益a 1的线L1相交的坐标位置Q2 (Xil=xc、 Xi2=xd)。
接着，从该坐标位置Q2拉出与基于增益a 2的线L2垂直的假想线L， 在此状态下以横切由基于增益a2的线L2围住的区域内的方式延长假想 线L。此时，图17的情况下，位于基于增益a2的线L2的区域内部的基 于增益a 3的线L3与假想线相交，所以从作为该线L3与假想线L的交点 的坐标位置Q3 (Xil=xe， Xi2二xf)，拉出与位于基于增益a 3的线L3的 区域内部的基于增益a4的线L4 (未图示)垂直的假想线L。
之后，通过连续进行相同的动作，确认作为基于增益ap的线Lp与假想线L的交点的坐标位置Qp (Xil=xg， Xi2二xh)，则将燃气轮机2的 操作量Xil、 Xi2分别确定为由该坐标位置Qp设定的值xg、 xh。这样将 对燃烧器lll-i确定的操作量Xil、 Xi2 (旁通阀118-i的阀开度Xil、控制 比Xi2)作为对燃气轮机2的各部分的状态变更量而经由输出部24输出到 控制部10，变更为抑制燃气轮机2的燃烧器118-i的燃烧振动的动作状态。
在对策确定部23以及燃烧特性把握部28动作时，在燃烧特性把握部 28中无法充分把握燃烧特性时，在对策确定部23中，根据与过去进行的 调整和与进行该调整而产生的燃气轮机2的动作状态的变化相关联的信息 来确定调整的方向，由此可设定对燃气轮机2的各部分的状态变更量。
进而，在设置燃气轮机2后等，在收纳在状态把握部22中的状态确 认用数据表中没有存储足够的数据时，在燃烧特性把握部28中，根据表 示由其他的同类型的燃气轮机2中采取的数据而解析得到的燃烧特性的数 学式模型或运转燃气轮机2上的限制信息，来确认各燃烧器lll的燃烧特 性。此时，在对策确定部23中，使用该燃烧特性并且根据使基于熟练的 调整员而设定的"症状"和对"症状"有效的"对策"相关联而得到的经 验信息而确定调整方向，由此可设定对燃气轮机2的各部分的状态变更量。
另外，作为限制信息，例如为用于不产生失火或回火的燃空比的限制值等。 此外，也可以对于各燃烧器lll-l lll-m各自，参照提供的燃烧振动 区域信息，根据与现在的运转状态的关系，确认现在的燃气轮机2的运转 状态是否存在于没有燃烧振动的区域，进行是否需要调整燃气轮机2的运 转状态的判定。此时，例如，对于燃烧器lll-i，由基于对于第l 第n频 带形成为增益a p时得到的关系式的线Lp围住的区域在形成为图18的区 域A时，在表示燃气轮机2的运转状态的操作量Xil、 Xi2位于该区域A 内部时，判定为无需调整燃气轮机2的运转状态。此外，也可以将对各燃 烧器lll-l lll-m提供的燃烧振动区域信息根据线性规划，作为燃气轮机 2求得最终不易发生燃烧振动的区域，求得需要调整的变更量。 (燃气轮机的结构的第2例) 参照

图1的燃气轮机系统的燃气轮机的结构的第2例。图19 是表示图1的燃气轮机系统的燃气轮机的结构的框图。图19的燃气轮机 的结构中，对于以与图2的燃气轮机的结构相同的目的而使用的部分，标 注相同的附图标记而省略其详细说明。
图19所示的燃气轮机2a (相当于图2的燃气轮机2)，在图2所示的 燃气轮机2的结构上，增加了下述结构而构成与分别储存燃料组成不同 的燃料气体Fl、 F2……Fq的燃料容器(未图示)连接的燃料供给管150-1、150- 2……150-q;分别确定从燃料供给管150-1、 150-2……150-q供给的燃 料气体F1、 F2……Fq的各自的流量的燃料流量控制阀151-1、 151-2……151- q;混合从燃料供给管150-l 150-q供给的燃料气体Fl Fq的燃料混合 管152。
艮P，从燃料供给管150-x (x二l， 2,……q)供给的燃料气体Fx的燃 料流量由燃料流量控制阀151-x的开度设定。而且，若分别被燃料流量控 制阀151-l 151-q设定了流量的燃料气体Fl Fq在燃料混合管152中混 合，则供给到主燃料流量控制阀113以及控制燃料流量控制阀114。由此， 提供给燃烧器111一l lll一m各自的主喷嘴以及控制喷嘴的燃料气体的 燃料组成，可根据由燃料流量控制阀111-l 151-q各自的开度设定的燃料 气体F1 Fq的流量比而变化。
在该燃气轮机的结构的第2例中，燃气轮机控制部3的自动调整部20 以外的构成在以下的第4 第6实施方式的各自中为相同的结构。由此， 在下述的第4 第6实施方式中，以其结构不同的自动调整部20为中心进 行说明。
<第4实施方式>
参照

本发明的第4实施方式。图20是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，在图20的自 动调整部的结构中，对于以与图15的自动调整部的结构相同的目的而使 用的部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图20所示的自动调整部20d (相当于图1的自动调整部20)取代图 15所示的自动调整部20c的燃料特性测量部200而具有用于测量燃料气体 Fl Fq的各自的燃料组成的燃料特性测量部2004 200-q而构成。艮口 ， 在本实施方式中，将燃料特性测量部200-l 200-q中分别测定的燃料气体 Fl Fq各自的燃料组成信息提供给状态把握部22，存储在状态确认用数 据表中。
这样的自动调整部20d，与第3实施方式相同，在状态把握部22中， 判断是否需要对燃烧器111 -1 11 l-m的各自进行相对于燃烧振动的调整， 并且如上所述进行数据向状态确认用数据表中的存储。此外，根据由燃料 特性测量部200-l 200-q分别测定的燃料气体Fl Fq各自的燃料组成信 息、和基于燃料流量控制阀151-l 151-q的阀开度的燃料气体Fl Fq的 燃料流量，求得供给到全部燃烧器lll的燃料气体的燃料组成信息(燃料 卡路里以及主要成分的体积比)。
此时，状态确认用数据表中，作为操作量，除了旁通阀118的阀开度 以及控制比之外，还存储由状态把握部22求得的供给到全部燃烧器111 的燃料气体(燃料混合管152中混合的燃料气体)的燃料卡路里以及主要 成分的体积比，并且作为无法操作的状态量而存储由燃料特性测量部 200-l 200-q测量的燃料气体Fl Fq各自的燃料卡路里以及主要成分的 体积比。由此，在例如对燃烧器lll-i的状态确认用数据表中，如图21所 示，除了图8中记录的振动强度的最大值Yil Yin以及各种工艺量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2以外，还作为无法操作的状态量存储燃料气体Fl Fq各 自的燃料卡路里Flyl Fqyl以及主要成分的体积比Fly2 Fqy2，并且作 为操作量而存储供给到全部燃烧器111的燃料气体(燃料混合管152中混 合的燃料气体)的燃料卡路里Xzl以及主要成分的体积比Xz2。
此外，燃烧特性把握部28，与第3实施方式相同，构筑数学式模型， 所述数学式模型通过将根据收纳在状态把握部22中的状态确认用数据表 中存储的每个频带中的燃烧振动的分析结果和燃气轮机2的工艺量的燃烧 特性模型化而成。由此，在该燃烧特性把握部28中，根据图21的状态确 认用数据表，在每个时间对燃烧器11提供所存储的振动强度的最大值 Yll Ymn以及各种工艺量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2、 Xzl、 Xz2，构筑表示
燃烧特性的数学式模型。
此时，用多重回归模型将燃烧器lll-i的第j频带的压力振动的振动 强度的最大值Yij模型化，成为基于下述式(6)的模型化。
<formula>complex formula see original document page 37</formula>
Xil:操作量l的值(本例中，旁通阀118-i的开度)
Xi2:操作量2的值(本例中，控制比)
Xzl:操作量3的值(本例中，供给到燃烧器lll中的燃料气体的燃 料卡路里)
Xz2:操作量4的值(本例中，供给到燃烧器lll中的燃料气体的主 要成分的体积比)
Xxl:无法操作的状态量l的值(本例中，大气温度)
Xx2:无法操作的状态量l的值(本例中，发电机的负荷(MW))
aij-0 aij-6: 系数参数
即，根据在每个时间tl、 t2……对燃烧器lll-i存储的振动强度的最 大值Yll Ymn以及各种工艺量Xil、 Xi2、 Xxl、 Xx2、 Xzl、 Xz2，求得 系数参数aij-0 aij-6，生成表示燃烧器lll-i的燃烧特性的模型式。这样， 若求得式(6)的模型式，则接着使式(6)的振动强度的最大值Yij为ak XZij，并且代入除操作量Xil、 Xi2、 Xzl、 Xz2外的现在的运转状态的各 种工艺量Xxl、 Xx2。
这样，求得在基于操作量Xil、 Xi2、 Xzl、 Xz2的四维坐标中的下述 式(7)的识别易于发生燃烧振动的区域的基准线。此时，增益ak为0 1的多个数值，并且对第1 第n频带全部求得式(7)，所以与第3实施 方式同样，在操作量Xil、 Xi2、 Xzl、 Xz2的四维坐标空间中，基于形成 用于判定有无发生燃烧振动的坐标空间的每个增益a k中得到的关系式的 燃烧振动区域信息提供给对策确定部23。
a kX Zij = aij-0 + aij-1 X Xil + aij-2 X Xi2 + aij-3 X Xxl + aij-4 X Xx2 + aij-5XXzl+aij-6XXz2...... (7)
进而，对策确定部23，若在状态把握部22中判定在燃烧器lll-i中无 需对燃烧振动进行调整，则为了参照从燃烧特性把握部28提供的燃烧振 动区域信息并抑制燃烧器lll-i的燃烧振动，而用最优化方法确定需要调 整现在的燃气轮机2的运转状态的方向。即，与第3实施方式相同，对于 需要对燃烧振动进行调整的燃烧器lll-i，参照对该燃烧器lll-i求得的燃 烧振动区域信息而从现在的运转状态探査抑制燃烧振动的方向。
通过这样的动作，求得确认有对该燃烧振动的调整的必要性的燃烧器lll-i的旁通阀118-i的阀开度Xil以及控制比Xi2、和供给到全燃烧器111 的燃料气体的燃料卡路里Xzl以及主要成分的体积比Xz2。然后，进而， 若确认对全部确认有对燃烧振动的调整的必要性的燃烧器lll-i的运转状 态的需要调整的方向，则接着求得向对确认有对燃烧振动的调整的必要性 的燃烧器11 l-i全部确认的全燃烧器111供给的燃料气体的燃料卡路里Xzl 以及主要成分的体积比Xz2各自的平均值Xzl-av、 Xz2-av。
然后，参照从图21所示的状态确认用数据表确认的燃料气体Fl Fq 各自的燃料卡路里Flyl Fqyl以及主要成分的体积比Fly2 Fqy2，进行 供给到全燃烧器Ul的燃料气体的燃料卡路里Xzl-av以及主要成分的体 积比Xz2-av之类的燃料流量控制阀151-1 151-q的阀开度的设定。将燃 烧器lll-i的旁通阀118-i的阀开度Xil以及控制比Xi2与这样设定的燃料 流量控制阀151-l 151-q的阀开度一起作为对燃气轮机2的各部分的状态 变更量而经由输出部24输出到控制部10。
另外，在本实施方式中，在对策确定部23中，使用最优化方法求得 供给到全燃烧器lll中的燃料气体的燃料卡路里Xzl以及主要成分的体积 比Xz2后，进而参照燃料气体Fl Fq各自的燃料卡路里Flyl Fqyl以 及主要成分的体积比Fly2 Fqy2，进行燃料流量控制阀151-l 151-q的 阀开度的设定，不过也可以以燃料气体Fl Fq各自的燃料卡路里Flyl Fqyl以及主要成分的体积比Fly2 Fqy2作为操作量，通过最优化法求得 操作量Flyl Fqyl、Fly2 Fqy2，直接进行燃料流量控制阀151-l 151-q 的阀开度的设定。
此外，在需要对供给到全燃烧器lll中的燃料气体的燃料卡路里Xzl 以及主要成分的体积比Xz2进行调整的每个燃烧器lll-i求得后，求得其 平均值，但也可以根据燃烧振动最大的燃烧器111或对燃烧振动影响最大 的情况等，从得到的燃烧气体的燃料卡路里Xzl以及主要成分的体积比 Xz2进行选择，也可以通过加权计算而求得。此外，也可以将对各燃烧器 111-l lll-m提供的燃烧振动区域信息根据线性规划，作为燃气轮机2而 最终求得不易发生燃烧振动的区域，求得需要调整的变更量。
<第5实施方式>
参照

本发明的第5实施方式。图22表示本实施方式的燃气
轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，在图22的自动调整部的结构中，对于以与图20的自动调整部的结构相同的目的而使用的部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图22所示的自动调整部20e (相当于图1的自动调整部20)在图20 所示的自动调整部20d的结构上，增加了性能特性把握部29而构成，所 述性能特性把握部29根据收纳在状态把握部22中的状态确认用数据表中 存储的燃气轮机2的工艺量而识别燃气轮机2的各部分的性能特性。该性 能特性把握部29根据燃气轮机2的工艺量而计算燃气轮机2的热效率、 压縮机101的隔热效率等燃气轮机系统1的各部件的效率(部件效率)， 并将计算结果送出到对策确定部23中。
这样构成的自动调整部20e中，在性能特性把握部29中，若提供通 过燃料特性测量部200-1 200-q以及输入部21而输入并存储在状态把握 部22中的燃气轮机2中的工艺量，则例如从燃料气体的燃料组成或供给 的燃料流量以及空气流量或大气温度等求得热量，进而从该求得的热量与 发电机121的发电量的比计算燃气轮机系统1的热效率。此外，同样地， 使用其他的工艺量进行运算，由此计算燃气轮机系统1的部件效率。
而且，由该特性把握部29得到的燃气轮机系统1的整体的热效率以 及部件效率若提供到对策确定部23，则根据该热效率以及部件效率而如图4实施方式那样求得对由对策确定部23求得的状态变更量的修正量，经由 输出部24将由该修正量修正的状态变更量输出到控制部10。此时，对作 为状态变更量而设定的燃料流量控制阀151-l 151-q的阀开度、燃烧器 in-i的旁通阀118-i的阀开度、以及控制比各自求得修正量，以提高由例 如性能特性把握部29确认的燃气轮机系统1的热效率。
此外，在对状态变更量求得修正量时，不仅是基于燃气轮机系统1的 热效率的修正量，也可以根据由性能特性把握部29确认的热效率以及部 件效率而设定修正量以降低NOx或CO等的排出量，也可以设定修正量以 降低所供给的燃料气体的成本。进而，在将供给的燃料气体的成本设定为 较低时，在对策确定部23中，如第4实施方式所说明的那样，在设定用于抑制燃烧振动的供给到全燃烧器111的燃料气体的燃料卡路里以及主要 成分的体积比时，不仅参照燃料气体Fl Fq各自的燃料卡路里以及主要
成分的体积比，还考虑燃料气体Fl Fq各自的成本，设定燃料流量控制 阀151-l 151-q的阀开度。
<第6实施方式>
参照

本发明的第6实施方式。图23是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，在图23的自 动调整部的结构中，对于以与图20的自动调整部的结构相同的目的而使 用的部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图23所示的自动调整部20f (相当于图1的自动调整部20)在图20 所示的自动调整部20d的结构上，增加了寿命特性把握部30而构成，所 述寿命特性把握部30根据收纳在状态把握部22中的状态确认用数据表中 存储的每个频带的燃烧振动的分析结果、和燃气轮机2的工艺量而确认燃 气轮机2的各部分的寿命特性。该寿命特性把握部30，根据每个频带的燃 烧振动的分析结果和燃气轮机2的工艺量或燃气轮机系统1的运转时间而 计算燃气轮机系统1的各部件的剩余寿命或消耗寿命，并将该计算结果送 出到对策确定部23。
在这样构成的自动调整部20f中，在寿命特性把握部30中，若提供 通过燃料特性测量部200-1 200-q以及输入部21而输入并存储在状态把 握部22中的燃气轮机2中的工艺量和由频率解析部25得到的每个频带中 的燃烧振动的分析结果，则例如根据燃气轮机系统1的运转时间和每个频 带的燃烧振动的分析结果而计算燃气轮机系统1的各部件的消耗寿命。即， 此时，根据每个频带的燃烧振动的分析结果，可由各频带的振动计算提供 负荷的部件的消耗寿命。此外，根据存储在状态把握部22中的由燃气轮 机2的工艺量确认而变动的燃气轮机系统1的运转状态，计算燃气轮机系 统1的各要素的剩余寿命。
而且，由该寿命特性把握部30得到的燃气轮机系统1的各部件的消 耗寿命或剩余寿命若提供到对策确定部23，则根据该消耗寿命以及剩余寿 命如第4实施方式那样求得对由对策确定部23求得的状态变更量的修正 量，经由输出部24将由该修正量修正后的状态变更量输出到控制部10。 此时，对作为状态变更量而设定的燃料流量控制阀151-l 151-q的阀开 度、燃烧器lll-i的旁通阀118-i的阀开度、以及控制比各自，求得修正量
以使例如由寿命特性把握部30确认的燃气轮机系统1的各部件的寿命适
当化。寿命适当不意味着寿命长，其基于在消耗品和另外的部件分别设定 的寿命循环，直到各部件的预定寿命之前能健全地发挥其功能。
另外，在本实施方式中，也可以如第5实施方式那样，具有性能特性 把握部29，并且在对策确定部23中，求得由该性能特性把握部29确认的 热效率以及部件效率的修正量，修正状态变更量。此外，在第3 第6实 施方式中，也可取代燃料特性测量部而具有第2实施方式的燃料特性推定 部。
(燃气轮机系统的另外例)
在所述第1 第6实施方式的燃气轮机系统中， 一个燃气轮机由一个 燃气轮机控制部控制，但通过使用通信装置，可通过一个燃气轮机控制部 控制多个燃气轮机。对于这样使用通信装置而控制管理多个燃气轮机的燃 气轮机系统，以与第5实施方式相同构成的燃气轮机系统为例进行说明。
对于本例的燃气轮机系统的结构，参照附图进行以下说明。图24是 表示本例的燃气轮机系统la的燃气轮机控制部的构成的框图。另外，在 图24的结构中，对于以与图22的结构相同的目的而使用的部分标注相同 的附图标记而省略详细说明。
图24的燃气轮机系统la，在设置与图19同样的结构的燃气轮机(未 图示)的多个设备P1 PN各自中，具有输入燃气轮机中的各部分的测 量结果的设备侧控制部50-l 50-N、和通过设备侧控制部50-l 50-N和 互联网100而进行通信并设定设备P1 PN各自的燃气轮机的运转状态的 远程控制部51。
而且，在设备侧控制部50 (相当于图24的设备侧控制部50-l 50-N) 的各自上，如图25所示，具有燃料特性测量部200-l 200-n、输入部21、 输出部24、频率解析部25，并且具有通过进行有线通信或者无线通信而 与互联网100通信连接的通信装置40。此外，远程控制部51，如图26所 示，具有状态把握部22、对策确定部23、燃烧特性把握部28、性能特性 把握部29、通过进行有线通信或者无线通信而与互联网100通信连接的通 信装置41。
如此构成时，在设备侧控制部50-l 50-N各自上，在每个时刻tl、t2……，将由输入部21输入的大气温度或发电机121的负荷等各种设备量、 由燃料特性测量部200-l 200-q测量的燃料组成信息、以及频率解析部 25的燃烧振动的每个频带的解析结果从通信装置40通过互联网100而发 送到远程控制部51。
此外，远程控制部51通过通信装置41接收分别来自设备侧控制部 50-l 50-N的各种工艺量等各信息时，含有燃料组成信息的各种工艺量和 每个频带的解析结果提供到状态把握部22，并且，燃料组成信息以及每个 频带的解析结果提供给燃烧特性把握部28。之后，状态把握部22、对策 确定部23、燃烧特性把握部28以及性能特性把握部29进行与第5实施方 式的自动调整部20c (图22)相同的动作，由此，在对策确定部23中， 设定用于确定设备侧控制部50-l 50-N各自的燃气轮机的运转状态的状 态变更量。
而且，相对于设定的设备侧控制部50-l 50-N各自的燃气轮机的状 态变更量提供给通信装置41，通过互联网100而分别发送到设备侧控制部 50-l 50-N中。即，相对于设备侧控制部50-u (u二l， 2 ， N)的对燃气轮机的状态变更量从通信装置41发送到设备侧控制部50-u。设备侧 控制部50-l 50-N分别由通信装置40接收该远程控制部51中设定的对 燃气轮机的状态变更量时，该接收的状态变更量经由输出部24输出到控 制部IO，控制燃气轮机的运转状态。
接着，说明本发明的第7 第12实施方式。这些实施方式中相同结构 的燃气轮机系统的整体结构与图1以及图2所示相同，另外，本发明不限 定于图1的燃气轮机系统，也可使用在图19的燃气轮机系统或图24的燃 气轮机系统等中。此外，可适当组合以下说明的实施方式与所述实施方式。
<第7实施方式>
参照

本发明的第7实施方式。图27 (a)是表示本实施方式 的燃气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图，图27 (b)是表 示燃料特性测量部的设置状态的图。另外，图27 (a)的自动调整部的结 构中，对于以与图3的自动调整部的结构相同的目的而使用的部分标注相 同的附图标记而省略详细说明。
图27 (a)所示的自动调整部20g (相当于图1的自动调整部20)，与 图3所示的自动调整部20a为相同的结构。但是，图27 (b)所示的燃料 特性测量部200考虑燃料特性测量部200的采样周期长而设置在远离燃气 轮机系统1的燃烧器111的位置，即在图例中在距燃烧器111距离L (根 据燃料供给线的配管直径等条件而不同，例如数km)的位置设置在燃料 供给线300上。
燃料特性测量部200例如由气体分析计构成，由于即使对燃料气体采 样也不能马上得到燃料气体的燃料组成或热量等的分析结果，在分析上需 要时间，所以如图28中燃料特性测量部200的输出例所示那样，采样周 期长(图示例中为6分左右的采样周期)。因此，燃料特性测量部200与 其他工艺量的测量机构相比响应性差。
因此，在将燃料特性测量部200设置在燃烧器1U附近时，在燃料特 性测量部200中采样燃料气体而得到分析结果之前该燃料气体到达燃烧器 111而燃烧。因此，将基于燃料特性测量部200的燃料气体的分析结果(测 量结果)取入自动调整部20g中进行利用的定时、与由燃料特性分析部200分析(测量)的燃料气体在燃烧器lll中燃烧的定时无法同步，所以在可 从例如多个气体油田接收燃料气体的供给时，通过切换气体油田，向燃烧 器111供给的燃料气体的燃料组成或热量变化时等，难以抑制燃烧振动。
因此，燃料特性测量部200，设置在将燃料气体从燃料供给源(气体 油田等)向燃烧器111导入的燃料供给线300上，并且，在即使燃气轮机 2的输出(发电机输出机)为额定输出时(即燃料气体的燃料流量最多而 燃料流速最快时)也能于在所述设置位置由燃料特性测量部200测量(采 样)的燃料气体流入燃料供给线300而到达燃烧器111之前得到该测量(采 样)的燃料气体的测量值(燃料气体的燃料组成或热量等)的位置上设定 所述设置位置(在图示例中设定在距燃烧器111的距离为L的位置)。
此外，此时，考虑从由燃料特性测量部200得到燃料气体的测量值(燃 料气体的燃料组成或热量等)后到该燃料气体到达燃烧器111的时间延迟， 将所述测量值取入状态把握部22。
进而，也考虑与燃气轮机2的输出(发电机输出)对应燃料流量(燃 料流速)不同的情况，将延迟时间设定为负荷(燃气轮机输出)的函数。 即，将从由燃料特性测量部200得到燃料气体的测量值(燃料气体的燃料组成或热量等)后到该燃料气体到达燃烧器111的时间延迟用图29所例
示的燃气轮机2的输出(发电机输出)的函数来设定，并根据该时间延迟
而使该燃料气体到达燃烧器lll的定时(时刻)与将所述测量值取入所述
状态把握部22的定时(时刻)同步。另外，设定该延迟时间的机构可设 在状态把握部22侧，也可设在燃料特性测量部200侧。此外，作为负荷 (燃气轮机输出)的函数说明了延迟时间，但也可作为燃料流量或燃料流 量指令的函数。
根据第7实施方式，由于可使得到燃料气体的燃料组成或热量的测量 值并将其取入自动调整部20g (状态把握部22)中的定时与将得到该测量 值的燃料气体在燃烧器lll中燃烧的定时同步，所以在燃料组成变动时也 可更可靠地抑制燃烧振动，可更可靠地维持燃烧稳定性。
<第8实施方式>
参照

本发明的第8实施方式。图30 (a)是表示本实施方式 的燃气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图，图30 (b)是表 示燃料特性测量部的设置状态的图。另外，在图30 (a)的自动调整部的 结构中，对于以与图3以及图27 (a)的自动调整部的结构相同的目的而 使用的部分标注相同的附图标记而省略其详细说明。
在所述第7实施方式中如图27 (b)所示在燃料供给线300上设置一 个燃料特性测量部200，但在第8实施方式中如图30 (b)所示，多个燃 料特性测量部200-l 200-n设置在燃料供给线300的相同位置(图示例中 距燃烧器111的距离为L的位置)。另外，本实施方式的其他结构与所述 第7实施方式相同。
多个燃料特性测量部200-l 200-n例如都由气体分析计构成。而且， 这些燃料特性测量部200-l 200-n将测量(采样)燃料气体的定时错开， 将这些燃料特性测量部200-l 200-n的测量结果(燃料组成或热量的测量 值)依次取入状态把握部22而用于状态把握的处理。因此，燃料特性测 量部200-l 200-n的各个采样周期(测量周期)与所述第7实施方式的燃 料特性测量部200相同，但作为燃料特性测量部200-l 200-n整体，如图 31所示，采样周期(测量周期)缩短。在图31的例中设置了两个燃料特 性测量部，并且例示了这些燃料特性测量部将采样燃料气体的定时错开3
分的情况，整体的采样周期(测量周期)从燃料特性测量部为一个时的6分(参照图28)縮短为3分。
根据第8实施方式，可縮短燃料气体的采样周期(测量周期)，所以 对燃料气体的燃料组成或热量的变化的追随性好，可更可靠地维持燃烧稳 定性。
<第9实施方式〉
参照

本发明的第9实施方式。图32 (a)是表示本实施方式 的燃气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图，图32 (b)是表 示燃料特性测量部的设置状态的图。另外，在图32 (a)的自动调整部的 结构中，对于以与图3以及图30 (a)的自动调整部的结构相同的目的而 使用的部分标注相同的附图标记而省略其详细说明。
图32 (a)所示的自动调整部201 (相当于图1的自动调整部20)在 图30 (a)所示的自动调整部20h的结构上，与图15所示的自动调整部 20c同样，增加了燃烧特性把握部28而构成，所述燃烧特性把握部28构 筑数学式模型，所述数学式模型通过将基于收纳在状态把握部22中的状 态确认用数据表中存储的每个频带中的燃烧振动的分析结果和燃气轮机2的工艺量的燃烧特性模型化而成。
而且，与图30 (b)的情况相同，在本实施方式的图32 (b)中，多 个燃料特性测量部200-l 200-n设置在从燃料供给源(气体油田等)向燃 烧器111导入燃料气体的燃料供给线300上，并且，在即使燃气轮机2的 输出(发电机输出机)为额定输出时(即燃料气体的燃料流量最多而燃料 流速最快时)也能于在所述设置位置由燃料特性测量部200测量(采样) 的燃料气体在燃料供给线300中流动而到达燃烧器111之前得到该测量 (采样)的燃料气体的测量值(燃料气体的燃料组成或热量等)的位置上 设定所述设定位置(在图示例中设定在距燃烧器111的距离为L的位置)。 进而，用燃气轮机2的输出(发电机输出)的函数设定从由燃料特性 测量部200-l 200-n得到燃料气体的测量值(燃料气体的燃料组成或热量 等)后到该燃料气体到达燃烧器lll的时间延迟，根据该时间延迟而使该 燃料气体到达燃烧器111的定时(时刻)与向所述状态把握部22以及燃 烧特性把握部28取入所述测量值的定时(时刻)同步。另外，设定该延
迟时间的机构可以设置在状态把握部22侧以及燃烧特性把握部28侧，也 可设置在燃料特性测量部200-1 200-n侧。
此外，多个燃料特性测量部200-l 200-n将测量(采样)燃料气体的 定时错开，将这些燃料特性测量部200-1 200-n的测量结果(燃料组成或 热量)依次取入状态把握部22以及燃烧特性把握部28中而用于各处理。
根据第9实施方式，与所述第7实施方式或第8实施方式的情况相同， 可使得到燃料气体的燃料组成或热量的测量值并取入自动调整部20i (状 态把握部22、燃烧特性把握部28)中的定时、和在燃烧器111中燃烧得 到该测量值的燃料气体的定时同步，所以即使燃料组成变动时也可抑制燃 烧振动，可更可靠地维持燃烧稳定性。此外，可縮短燃料气体的采样周期 (测量周期)，所以对燃料气体的燃料组成或热量的变化的追随性好，可 更可靠地维持燃烧稳定性。
<第10实施方式>
参照

本发明的第10实施方式。图33是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，图33的自动 调整部的结构中，对于以与图3的自动调整部的结构相同的目的而使用的 部分标注相同的附图标记而省略详细说明。
图33所示的自动调整部20j (相当于图1的自动调整部20)，与图3 所示的自动调整部20a不同，取代在燃气轮机2上设置燃料特性测量部200 而具有燃料特性推定部400。而且，在所述第2实施方式(图13)的燃料 特性推定部201中根据燃料流量和燃气轮机2的输出(发电机输出)以及
效率而推定燃料气体的燃料组成或者热量，与此相对，在第10实施方式 的燃料特性推定部400中，根据燃气轮机2的输出(发电机输出)和燃料 气体的燃料流量的比而确定该燃料气体的燃料特性的范围。此时作为燃料 气体的燃料流量，使用从工艺量测量部4 (燃料流量计)经由输入部21 输入的燃料流量测量值、燃料气体的燃料流量指令值或者从工艺量测量部 4经由输入部21输入的燃料流量测量值之外的工艺测量值计算的燃料流
对基于发电机输出(燃气轮机输出)和燃料流量的比(发电机输出/ 燃料流量)的燃料特性的范围分类进行以下说明。
发电机输出(燃气轮机输出)与燃料流量的比和燃料气体的热量或燃 料组成之间存在相关关系，为了得到相同的一定的发电机输出(燃气轮机 输出)所需要的燃料流量(向燃烧器lll的供给量)由于在热量大的燃料 气体与热量小的燃料气体中不同，所以发电机输出与燃料气体的比也不 同。即，在要得到相同的一定的发电机输出时，在燃烧器lll中燃烧热量 小的燃料气体与在燃烧器111中燃烧热量大的燃料气体的情况相比需要向 燃烧器111供给更多量的燃料气体，所以存在发电机输出与燃料流量的比 变小的倾向。另外，由于根据燃料组成的不同热量也不同，所以为了即使 燃料组成不同也得到相同的一定的发电机输出所需要的燃料流量(向燃烧 器lll的供给量)不同，所以发电机输出与燃料流量的比不同。
因此，若分析从例如已经设定的燃气轮机系统得到的发电机输出与燃 料流量的比以及燃料气体的热量或燃料组成的数据，则根据发电机输出与 燃料流量的比可将燃料特性分类为多个范围。因此，预先进行这样的范围 分类而预先设定用于区分该范围的阈值，则通过比较该阈值与现在的发电
机输出和燃料流量的比，在现在的燃气轮机2中利用(供给到燃烧器lll
中)的燃料气体的燃料特性(热量或燃料组成)可判断(推定)与预先区 分为多个的范围的哪一个对应。
另外，根据发电机输出(燃气轮机输出)，发电机输出与燃料流量的 比、和燃料气体的热量或燃料组成的相关关系也不同。例如，在作为目标
的发电机输出为100MW时和50MW时，发电机输出与燃料流量的比、和 燃料气体的热量或燃料组成的相关关系不同。因此，用于区分燃料特性的 范围的阈值根据例如发电机输出(燃气轮机输出)而改变。
图34表示将燃料特性分类为4个范围的例子。例如对己经设定的燃
气轮机系统中采用的气体分析计的测量值(燃料气体的热量)、燃料流量 指令的值以及发电机输出的数据进行分析而由直方图表示时，可知存在下 述相关关系，即图34所示那样，发电机输出与燃料流量指令的比大时(即 燃料流量指令小时)燃料气体的热量也大，在发电机输出与燃料流量指令 的比小时(即燃料流量指令大时)燃料气体的热量也小，在图34的例中， 根据发电机输出与燃料流量指令的比可将燃料特性分类为四个范围。因 此，在图34的例中，分类为发电机输出与燃料流量指令的比(即燃料气体的热量)小的范围、稍小的范围、稍大的范围、大的范围共四个范围， 设定用于区分为这四个范围的三个阈值。因此，该情况下，通过比较这三 个阈值和发电机输出与燃料流量的比，来判断(确定)燃料气体的燃料特 性(热量)与预先区分为四个的范围的哪一个相应。
在燃料特性推定部400中，将根据该发电机输出与燃料流量的比而确 定的燃料特性的范围作为燃料特性信息而送出到状态把握部22。因此，在 图3的状态把握部22或图13的状态把握部22中，将从燃料特性测量部 200送出的燃料组成或者热量的测量值或从燃料特性推定部201送出的燃 料组成或者热量的推定值存储在状态确认用数据表中，并送出到对策确定 部23中，与之相对，在图33所示的本实施方式的状态把握部22中，将 从燃料特性推定部400送出的燃料特性的范围的信息存储在状态确认用数 据表中而送出到对策确定部23。
若根据图7进行说明，则在本实施方式的状态把握部22中，在图7 的步骤103， 106中，将从燃料特性推定部400输入的燃料特性的范围的 信息与从输入部21输入的各种工艺量或从频率解析部25输入的振动强度 的最大值一起存储在状态确认用数据表上，此外，在图7的步骤104中， 将表示判定为振动强度大于阈值(存在异常)的燃烧器lll的频带的异常 频率指定信息、和燃料特性的范围的信息送出到对策确定部23。
而且，在对策确定部22中，在从状态把握部22送出的燃料特性的每 个范围切换处理内容。即，在图3的对策确定部23或图13的对策确定部 23中，根据燃料组成或者热量的测量值或推定值而确定向燃烧器111的燃 料流量或空气流量等状态变更量(设定旁通阀118的开度或控制比等状态 变更量的修正量)，与之相对，在图33所示的本实施方式的对策确定部23 中，在每个范围中确定向燃烧器111的燃料流量或空气流量等状态变更量 (设定旁通阀118的开度或控制比等状态变更量的修正量)。
根据图9说明，则在本实施方式的对策确定部23中，在图9的步骤 117中，根据表示相对于燃料特性的范围而确定的修正量的关系式(或者 数据表等)，从由燃料特性推定部400经由状态把握部22而提供的燃料特 性的范围的信息，设定与该范围对应的旁通阀118的开度或控制比等状态 变更量的修正量。
另外，自动调整部20j的各部分的其他的处理内容与图3的自动调整 部20a的各部分的处理内容相同。
根据第10实施方式，即使没有气体分析计等燃料特性测量部，通过 使用燃料特性推定部400中确定的燃料特性的范围，也可追随燃料特性的 变化而切换对策处理的内容，所以可维持燃烧稳定性。
<第11实施方式〉
本发明的第11实施方式的自动调整部的内部构成由于与图33的自动 调整部20j的内部结构相同，所以对于本实施方式也根据图33进行说明。
第11方式的自动调整部在所述第IO实施方式的结构中，进而考虑燃 气轮机2的劣化特性。燃气轮机2若长时间运转则特性慢慢劣化。作为燃 气轮机2劣化的具体例而举出的主要例子例如为由于向压縮机101的翼附 着尘埃或吸气过滤器堵塞而产生的效率降低等。
因此，预先设定燃气轮机2的劣化特性，并在燃料特性推定部400中， 根据该燃气轮机2的劣化特性而修正发电机输出与燃料流量的比，并通过 比较该修正后的比与阈值，来判断燃料特性的范围。图35表示燃气轮机2 的劣化特性的例。图35表示与燃气轮机2的劣化特性对应的劣化系数的 时效变化。在燃料特性推定部400中，预先具有表示这样的劣化特性的时 效变化的函数或数据表，从表示该劣化特性的时效变化的函数或数据表、 燃气轮机2的运转时间来确定劣化系数，将发电机输出与燃料流量的比乘 以该确定的劣化系数，由此，修正该发电机输出与燃料流量的比。
图35所例示的燃气轮机2的劣化特性根据压縮机101的翼或吸气过 滤器的设计数据而设定，或者通过根据从己经设定的燃气轮机系统采取的 各种工艺量的测量数据而调整等来进行设定。另外，图35中劣化系数不 仅随着时间的经过而慢慢减少，在途中还暂时阶梯状地增加。这表示在燃 气轮机2的定期检査中压缩机101被维修而除去翼或吸气过滤器的尘埃由 此恢复了效率(燃气轮机2的性能)。
根据第11实施方式，通过使用燃气轮机2的劣化特性而修正发电机 输出(燃气轮机输出)与燃料流量的比，在燃气轮机2长期运转的情况下 也可适当地判断燃料特性的范围，所以可更可靠地维持燃烧稳定性。另外， 本发明不限定于可通过维护等而恢复的燃气轮机的劣化特性，对于不能恢复的燃气轮机的劣化特性也可使用。
<第12实施方式>
参照

本发明的第12实施方式。图36是表示本实施方式的燃 气轮机系统中使用的自动调整部的内部结构的框图。另外，对于以与图15 以及图33的自动调整部的结构相同的目的而使用的部分标注相同的附图 标记而省略其详细说明。
图36所示的自动调整部20k(相当于图1的自动调整部20)，在图33 (a)所示的自动调整部20j的结构上，与图15所示的自动调整部20c同 样，增加了燃烧特性把握部28而构成，所述燃烧特性把握部28构筑数学 式模型，所述数学式模型通过将基于收纳在状态把握部22中的状态确认 用数据表中存储的每个频带中的燃烧振动的分析结果和燃气轮机2的工艺量的燃烧特性模型化而成。
但是，在图15所示的燃烧特性把握部28中，将燃烧器lll-i的第j 频带的压力振动的振动强度的最大值Yij用例如式(3)的多重回归模型模 型化时使用燃料组成信息1的值(流入燃料卡路里)Xyl或燃料组成信息 2的值(例如燃料气体的主要成分的体积比)Xy2，但在图36所示的本实 施方式的燃烧特性把握部28中，不使用这些燃料组成信息。取而代之， 在本实施方式的燃烧特性把握部28中，根据由燃料特性推定部400确定 的燃料特性的范围，从存储在状态把握部22的状态确认用数据表中的数 据中，使用与该燃料特性的范围对应的数据(燃料组成信息之外的数据)、 即式(3)的例中与由燃料特性推定部400确定的燃料特性的范围相同的 范围的操作量1的值(例如旁通阀118-i的阀开度)Xil、操作量2的值(例 如控制比)Xi2、无法操作的状态量1的值(例如大气温度)以及无法操 作的状态量2的值(例如发电机的负荷(MW))，将燃烧特性模型化。即， 与燃料特性的范围对应，切换用于将燃烧特性模型化的状态确认用数据表 的数据。
另外，本实施方式的燃烧特性把握部28的其他处理内容、或输入部 21、对策确定部23、输出部24以及频率解析部25的处理内容，与图15 的燃烧特性把握部28或输入部21、对策确定部23、输出部24以及频率 解析部25的处理内容相同。此外，本实施方式的燃料特性推定部400或状态把握部22的处理内容与图33的燃料特性推定部400或状态把握部22 的处理内容相同。即，在燃料特性推定部400中根据发电机输出(燃气轮 机输出)与燃料流量的比而确定范围，并在状态把握部22中将各种工艺 量或强度振动的最大值与由燃料特性推定部400确定的范围一起存储在状 态确认用数据表中。
根据第12实施方式，与燃料特性的范围对应而切换用于燃料特性的 模型化的状态确认用数据表的数据，即追随燃料特性的变化而切换与燃烧 稳定性相关的数据的数据基础，所以可提高与燃烧稳定性相关的特性解析 的精度，其结果即使燃料组成或热量变动时也可抑制燃烧振动，维持燃烧 稳定性。
产业上的可利用性
本发明涉及进行抑制燃烧振动的控制的燃气轮机控制装置以及具有 该控制装置的系统，在维持燃气轮机的燃烧稳定性上是有用的。
权利要求
1.一种燃气轮机控制装置，其特征在于，具有频率解析部，其对燃气轮机的燃烧器中的燃烧振动进行频率分析，并且将其频率分析结果分割到多个频带的每个中；燃料特性检测部，其检测供给到所述燃烧器中的燃料组成或者热量；输入部，其输入所述燃料的燃料组成或者热量以外的所述燃气轮机的工艺值；状态把握部，其根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果、来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值、由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，来确认所述燃气轮机现在的运转状态；对策确定部，其根据由该状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运转状态，来确定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减；输出部，其输出与由所述对策确定部确定出的对策对应的操作量，并且，记录表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振动的关系的经历，并根据该经历来确定所述燃气轮机现在的运转状态相对于所述燃料的燃料组成或者热量的关系。
2. 如权利要求1所述的燃气轮机控制装置，其特征在于， 在所述状态把握部中，根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果和来 自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值来确认所述燃气轮机现在的运转 状态，并且根据表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振 动的关系的经历，来确定所述燃气轮机现在的运转状态的修正量相对于由 所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量的关系，根据由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量来修正所确认的该现在的运转状态。
3. 如权利要求1所述的燃气轮机控制装置，其特征在于， 具有燃烧特性把握部，其根据由所述状态把持部确认出的所述燃气轮机现在的运转状态和所述燃料的燃料组成或者热量的关系求得表示所述 燃烧器的燃烧特性的关系式，所述对策确定部使用表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，根据通过 所述状态把握部而确认的所述燃料的燃料组成或者热量进行运算，由此确 定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减。
4. 如权利要求3所述的燃气轮机控制装置，其特征在于，在所述燃烧特性把握部中，表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式根据 表示所述燃料的燃料组成或者热量与所述燃烧器的燃烧振动的关系的经 历求得。
5. 如权利要求3或者4所述的燃气轮机控制装置，其特征在于， 表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式在每个由所述频率解析部分割的频带中生成，并且是表示所述频率分析结果、所述燃料的燃料组成或者 热量和向所述燃烧器的燃烧流量以及空气流量的关系的式。
6. 如权利要求3至5中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特 征在于，在所述对策确定部中，根据由所述状态把握部确认出的所述燃气轮机 现在的运转状态与基于所述燃烧特性把握部的表示所述燃烧器的燃烧特 性的关系式的关系，利用最优化方法，由此确定向所述燃烧器的燃料流量 以及空气流量的至少任一流量的增减。
7. 如权利要求1至6中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特 征在于，具有性能特性把握部，其根据来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺 值和由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，检测 所述燃气轮机整体或者各部分的效率，在所述对策确定部中，对已经设定的向所述燃烧器的燃料流量以及空 气流量的至少任一流量的增减量进行修正，以使由该性能特性把握部检测 出的所述燃气轮机整体或者各部分的效率良好。
8. 如权利要求1至7中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特征在于，具有寿命特性把握部，其根据来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺 值和由所述燃料特性检测部检测出的所述燃料的燃料组成或者热量，检测 所述燃气轮机各部分的寿命，在所述对策确定部中，对己经设定的向所述燃烧器的燃料流量以及空 气流量的至少任一流量的增减量进行修正，以使由该寿命特性把握部检测 出的所述燃气轮机各部分的寿命适当。
9. 如权利要求1至8中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特 征在于，根据所述燃烧器的压力变动或者所述燃烧器的加速度的振动，来测量 所述燃烧器的燃烧振动。
10. 如权利要求1至9中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特 征在于，所述燃料特性检测部具有测定所述燃料的各成分的浓度的气体分析 计，并且根据由该气体分析计测定出的所述燃料的各成分的浓度来检测所 述燃料的燃料组成或者热量。
11. 如权利要求1至10中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其 特征在于，所述燃料特性检测部设置在从燃料供给源向所述燃烧器导入所述燃 料的燃料供给线上，并且在即使所述燃气轮机的输出为额定输出时也能于 在设置位置测量出的燃料在所述燃料供给线中流动而到达所述燃烧器之 前得到该测量出的燃料的测量值的位置设定所述设置位置。
12. 如权利要求ll所述的燃气轮机控制装置，其特征在于， 通过所述燃气轮机的输出或者燃料流量的函数来设定从在所述燃料特性检测部得到燃料的测量值后直到该燃料到达所述燃烧器的时间延迟， 根据该时间延迟，使该燃料到达所述燃烧器的定时与将所述测量值取入所 述状态把握部或者所述状态把握部以及所述燃烧特性把握部中的定时同 步。
13. 如权利要求11或12所述的燃气轮机控制装置，其特征在于，在所述设置位置设置多个所述燃料特性检测部，并且这多个燃料特性 检测部将测量所述燃料的定时错开。
14. 如权利要求1至9中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特 征在于，所述燃料特性检测部根据所述燃料的燃料流量和所述燃气轮机的输 出以及功率来检测所述燃料的燃料组成或者热量。
15. —种燃气轮机控制装置，其特征在于，具有频率解析部，其对燃气轮机的燃烧器中的燃烧振动进行频率分析，并且将其频率分析结果分割到多个频带的每个中；燃料特性推定部，其具有将燃料特性区分为多个范围的阈值，比较该 阈值、所述燃气轮机的输出和所述燃料的燃料流量的比，确定所述燃料的 燃料特性与所述多个范围的哪个对应；输入部，其输入所述燃料的燃料组成或者热量以外的所述燃气轮机的 工艺值；状态把握部，其根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率 分析结果、来自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值、由所述燃料特性推 定部确定出的所述燃料特性的范围，来确认所述燃气轮机现在的运转状 态；对策确定部，其根据由该状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运 转状态，确定向所述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增 减；输出部，其输出与由所述对策确定部确定出的对策对应的操作量， 并且记录表示所述燃料特性的范围与所述燃烧器的燃烧振动的关系的经历，并且根据该经历来确定所述燃气轮机现在的运转状态相对于所述燃料特性的范围的关系。
16. 如权利要求15所述的燃气轮机控制装置，其特征在于， 在所述状态把握部中，根据来自所述频率解析部的分割到每个频带中的频率分析结果和来 自所述输入部的所述燃气轮机的工艺值，来确认所述燃气轮机现在的运转状态，并且根据表示所述燃料特性的范围与所述燃烧器的燃烧振动的关系 的经历，来确定所述燃气轮机现在的运转状态的修正量相对于由所述燃料 特性推定部确定出的燃料特性的范围的关系，根据由所述燃料特性推定部确定出的燃料特性的范围来修正所确认 的该现在的运转状态。
17. 如权利要求15或16所述的燃气轮机控制装置，其特征在于，使用所述燃气轮机的劣化特性而修正所述燃气轮机的输出与所述燃 料的燃料流量的比。
18. 如权利要求15至17中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其 特征在于，具有燃烧特性把握部，其基于由所述燃料特性推定部确定出的燃料特 性的范围，根据由所述状态把握部确认出的所述燃气轮机现在的运转状 态，求得表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，所述对策确定部使用表示所述燃烧器的燃烧特性的关系式，确定向所 述燃烧器的燃料流量以及空气流量的至少任一流量的增减。
19. 如权利要求1至18中的任意一项所述的燃气轮机控制装置，其特征在于，在供给到所述燃烧器中的燃料是燃料组成不同的多种燃料时，在所述 对策确定部中，还设定所述多种燃料的各燃料流量的增减。
20. —种燃气轮机系统，其具有压縮外部空气的压縮机；燃烧来自 该压缩机的压縮空气和燃料的燃烧器；利用来自该燃烧器的燃烧气体而旋 转驱动的涡轮；根据分别从所述压缩机、所述燃烧器以及所述涡轮测定的 工艺值来设定向所述燃烧器的空气流量以及燃料流量的燃气轮机控制装 置，所述燃气轮机系统的特征在于，所述燃气轮机控制装置是权利要求1 19中的任意一项所述的燃气轮 机控制装置。
21. 如权利要求20所述的燃气轮机系统，其特征在于， 具有多个由所述压縮机、所述燃烧器和所述涡轮构成的燃气轮机设备，并且具有通过与该多个燃气轮机设备通信而控制该多个燃气轮机设备的运转状态的控制装置，所述燃气轮机设备具有所述输入部、所述燃料特性检测部、所述频率解析部、所述输出部、用于与所述控制装置通信的通信部，所述控制装置具有所述状态把握部、所述对策确定部、用于与所述燃气轮机设备通信的通信部。
全文摘要
本发明提供一种燃气轮机控制装置，其能根据供给到燃气轮机中的燃料气体的燃料组成而进行修正，并与燃气轮机的时效变化对应而使该修正量变化。因此，在频率解析部(25)中，对燃烧器的燃烧振动进行频率分析并将其分析结果分割到每个频带中。然后，在状态把握部(22)中，根据燃烧振动的分析结果和燃气轮机中的工艺值而确认燃气轮机的运转状态，并且根据由燃料特性测量部(200)测量的燃料气体的燃料组成或者热量而修正所确认的运转状态。根据该确认后的运转状态而在对策确定部(23)中进行燃气轮机的运转动作的控制对策。
文档编号F02C9/28GK101203668SQ20068002203
公开日2008年6月18日 申请日期2006年3月29日 优先权日2005年6月23日
发明者外山浩三, 射场博之, 野村真澄 申请人:三菱重工业株式会社