JP6291239B2 - タービン・パージ流制御システム、及び関連する運転方法 - Google Patents

Description

本書に開示される主題は、発電プラント・システムに関し、さらに具体的には、ガス・タービンのためのパージ流制御システム、及び関連する運転方法に関する。

幾つかの発電プラント・システム、例えば幾つかの単純サイクル（シンプル・サイクル）及び複合サイクル（コンバインド・サイクル）発電プラント・システムの運転は、ガス・タービンの利用を含んでいる。ガス・タービンの運転は、ガス・タービンの流路を流れる極端な温度の加圧ガス流の利用を含んでおり、これらの加圧ガス流がタービンのロータを駆動する（例えば発電）。ガス・タービンの幾つかの構成要素（例えば流路及びホイール空間等には位置しないもの）がこれらの加圧ガス流に曝されると、システム／構成要素の寿命が短くなり、システム効率が低下する場合がある。結果として、流路とガス・タービンの他の部分との間の境界面は、ガス・タービンを通した熱ガスの漏れ／吸い込み（例えば逆流）を限定する緊密なクリアランスを含み得る。

幾つかのシステムでは、これらの境界面の一方の側に、境界面に跨がる目標圧力比を生成することにより流路とガス・タービンの他の部分との間の漏れを制御するパージ流が導入され得る（例えばロータ逆流マージン、及びホイール空間逆流マージン等）。このパージ流は、境界面の一方の側に加わる圧力を他方の側に対して増大させて、ガス流が高圧側から低圧側へのみ流れるように目標圧力比を生成する。しかしながら、運転中にガス・タービンの回転圧力測定を得ることは難しく、またガス・タービンは広範囲の外的条件及び内的条件（例えば温度、速度、及び圧力）にわたり動作するので、これらのシステムは、パージ流供給の開放ループ型制御に限定され得る。この開放ループ型制御は、動作条件（例えば環境要因、及び寒冷時性能）を実質的に度外視して作用して、最大（例えば最悪の例のシナリオ）量のパージ流がガス・タービンに常時供給されることを要求して、必要な圧力勾配が境界面に跨がって確実に存在するようにする。このようなものとして、パージ流要件は用心側に設定（conservative）され得るので、システム効率の損失、及び必要以上のパージ流への要求が生ずる場合がある。

発電プラント・システムにおいてパージ流を制御するシステムが開示される。一実施形態では、システムが、ガス・タービンにおけるパージ流を制御するように構成されている少なくとも一つの計算装置を含んでおり、この計算装置は、ガス・タービンから動作データを得るステップと、ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、ガス・タービンについての許容パージ流を動作データ及び推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、許容パージ流決定に基づいてパージ流を調節するステップとを含む動作を実行することにより、ガス・タービンにおけるパージ流を制御するように構成されている。

本発明の第一の観点は、ガス・タービンから動作データを得るステップと、ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、ガス・タービンについての許容パージ流を動作データ及び推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、許容パージ流決定に基づいてパージ流を調節するステップとを含む動作を実行することによりガス・タービンにおけるパージ流を制御するように構成されている少なくとも一つの計算装置を含むシステムを提供する。

本発明の第二の観点は、非一時型コンピュータ可読媒体に記憶されているプログラム・プロダクトを提供し、このプログラム・プロダクトは、少なくとも一つの計算装置によって実行されると、運転中にガス・タービンから動作データを得るステップと、ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、ガス・タービンについての許容パージ流を動作データ及び推測ガス経路圧力値に基づいて決定するステップと、許容パージ流決定に基づいてパージ流を調節するステップとを実行する。

本発明の第三の観点は、ガス・タービンと、ガス・タービンに接続されて動作する発電機と、ガス・タービンに接続された少なくとも一つの計算装置とを含む複合サイクル発電システムを提供し、上述の計算装置は、ガス・タービンから動作データを得るステップと、ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、ガス・タービンについての許容パージ流を動作データ及び推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、許容パージ流決定に基づいてパージ流を調節するステップとを含む動作を実行することにより、ガス・タービンへのパージ流を調節するように構成されている。

本発明のこれらの特徴及び他の特徴は、本発明の様々な観点の以下の詳細な説明を、本発明の様々な実施形態を示す添付図面と共に参照するとさらに容易に理解されよう。
本発明の一実施形態によるガス・タービンの一部の三次元部分切除遠近図である。 本発明の一実施形態によるガス・タービンの一部の部分切除図である。 本発明の一実施形態による制御システムを含む環境の概略図である。 本発明の各実施形態による制御システムの概略図である。 本発明の各実施形態による工程を示す方法流れ図である。 本発明の一観点による多軸型複合サイクル発電プラントの各部分の概略図である。 本発明の一観点による一軸型複合サイクル発電プラントの各部分の概略図である。

本開示の図面は必ずしも一定寸法比ではない場合があることを特記しておく。図面は、本開示の典型的な観点のみを示すものであり、従って、本開示の範囲を限定するものと看做すべきでない。各図面の間で同様の参照番号を付された要素は、互いに関して記載されるように実質的に同様であってよいことが理解される。さらに、図１から図７に関して図示され記載される各実施形態では、類似の番号は類似の構成要素を表わし得る。これら各要素のの重複した説明は、分かり易くするために省略した。最後に、図１から図７の各構成要素及び添えられた記載は、本書に記載される任意の実施形態に適用され得ることが理解される。

本書に示すように、本発明の各観点は、発電プラント・システム（例えばガス・タービン）において運転中にパージ流（例えば流量率）を精密に制御し、減少させ、且つ／又は調節するように構成されているシステムを提供する。これらのシステムは、抽出点（例えば圧縮機抽出点、及び抽出弁等）からのガス流の測定、並びにガス・タービン運転のモデルに基づいてパージ流を制御することにより、ガス・タービンの境界面に跨がる目標圧力比を調節する。パージ流の圧力がタービン・ガス流よりも著しく大きいことを要求し得る従来のシステムとは対照的に、本発明の各実施形態は、抽出点圧力から得られるタービン／動作データ（例えば実時間圧力示度）に基づいて、ガス・タービン動作及び構成要素寿命に対するパージ流変化の影響を運転中に予測して考慮するシステムを提供する。

このシステムは、データベース／メモリ／記憶システムに接続されて通信する計算装置と、抽出点の近傍に配設された少なくとも一つのセンサとを含んでいる。計算装置は、ガス・タービン・モデル、及び抽出点において得られる動作データ（例えば圧力値）に基づいてガス・タービンについての許容パージ流範囲を識別するように構成されている。このパージ流範囲は、ガス・タービンについてのロータ逆流マージン限度を満たし得ると共に、抽出点における静圧示度及びタービン・モデルから算出される推測ガス経路圧力に基づいて決定され得る。一旦、範囲が識別されたら、計算装置は、この範囲内での様々なパージ流を達成するのに必要なガス・タービン動作条件を考慮して、性能、ロータ寿命、及び信頼性を最適化するように、ガス・タービン動作及び／又はパージ流を調節する。一実施形態では、計算装置は、ガス・タービンの所要パージ流を決定するために、抽出点における測定静圧の算出ガス経路全圧に対する比を決定することができる。結果として、本書に記載されるパージ流制御システムの各実施形態は、（ホイール空間圧力）／（ガス流圧力）の圧力比を最小にするように、調節自在のパージ流を要求し得る。

本書で用いられる「軸方向（の）」及び／又は「軸方向に」との用語は、ターボ機械（具体的にはロータ部）の回転軸に実質的に平行な軸Ａに沿った物体の相対的な位置／方向を指す。さらに、本書で用いられる「半径方向（の）」及び／又は「半径方向に」との用語は、軸Ａに実質的に垂直であり且つ軸Ａと一ヶ所でのみ交わる軸（ｒ）に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。加えて、「円周方向（の）」及び／又は「円周方向に」との用語は、軸Ａを包囲しているが如何なる位置においても軸Ａと交わらない円周に沿った物体の相対的な位置／方向を指す。

図面に移ると、システム及び装置の各実施形態が示されており、これらのシステム及び装置は、発電プラント・システム（例えばガス・タービン）において運転中にパージ流を精密に制御し、減少させ、且つ／又は調節するように構成されている。図面の構成要素の各々が、図１から図７に示すように、従来の手段例えば一般的なコンジット又は他の公知の手段を介して接続され得る。図面を参照すると、図１は、ガス・タービン１０の部分切除遠近図を示しており、この図を用いて本発明の適用例を説明する。本発明はこの形式の利用に限定されないことが当業者には理解されよう。上述のように、本発明は、発電及び飛行機に用いられるエンジンのようなガス・タービン・エンジン、蒸気タービン・エンジン、並びに他の形式のロータリー・エンジン及び機械電気結合系の（dynamoelectric）機械に用いられ得る。一般的には、ガス・タービン・エンジンは、圧縮空気流内の燃料の燃焼によって発生される加圧熱ガス流からエネルギを抽出することにより動作する。図１に示すように、ガス・タービン１０は、共通のシャフト又はロータによって下流タービン部１２に機械的に結合されている軸流圧縮機１６と、該圧縮機１６とタービン部１２との間に配置された燃焼器１４とを有して構成され得る。

一実施形態では、センサ１４２（例えば圧力センサ、温度計、及びトランスデューサ等）が、ガス・タービン１０の抽出点１４４の近傍に配設され得る。センサ１４２は、ガス・タービン１０、圧縮機１６、及び／又は内部を流れるガスからの動作データ１３４（例えば圧力示度、及び静圧示度等）を、抽出点１４４を介して得ることができる。タービン１０は一例としてのみ示されており、各々のタービンが任意の数の段及び／又は抽出点を有し得ることを理解されたい。また、本書に記載されるように、本発明の教示は多段のタービンを必要とする訳ではない。さらに、抽出点１４４及び／又はセンサ１４２はガス・タービン１０の圧縮機１６の近傍に配設されているものとして示されているが、センサ１４２及び／又は抽出点１４４は、本書に記載される各実施形態に従ってガス・タービン１０又は圧縮機の任意の点に配設され得ることが理解される。

図２に移ると、タービン１０の一部の概略的な切除図が、本発明の各実施形態によるシール空洞部８６及び境界面シール８２を含んで図示されている。シール空洞部８６は、タービン流路９２の下方で、タービン１０のロータ・ポスト８０と境界面シール８２との間に配置され得る。一実施形態では、シール空洞部８６は、計算装置１１０及び／又はパージ流制御システム１０７（図３に示す）によって制御されるパージ流９４を介して加圧され得る。流路シール空洞部８６は、タービン流路９２の圧力よりも高いレベル又は低いレベルの何れに加圧されていてもよく、これにより境界面シール８２を通した漏れ流（例えば逆流マージン）の方向を制御する。

図３に移ると、パージ流制御システム１０７を含む環境例１００が、本発明の各実施形態に従って示されている。環境１００は、本書に記載される様々な工程を実行し得るコンピュータ基盤構造１０２を含んでいる。具体的には、コンピュータ基盤構造１０２は、パージ流制御システム１０７を含む計算装置１１０を含むように示されており、パージ流制御システム１０７は、計算装置１１０が、本開示の工程ステップを実行することにより発電システム１４０のガス・タービンへのパージ流を管理することを可能にする。一実施形態では、パージ流制御システム１０７は、ガス・タービン１０（図１に示す）のホイール空間逆流マージンを管理するのに必要とされるパージ流の量を減少させることができる。

前述のように、また以下でさらに議論されるように、パージ流制御システム１０７は、計算装置１１０が、特に本書に記載されるパージ流制御運転を実行することを可能にするという技術的効果を有する。図３に示す様々な構成要素の幾つかは、個別に実装されてもよいし、組み合わされていてもよいし、且つ／又は計算装置１１０に含まれる１若しくは複数の別個の計算装置のメモリに記憶されていてもよいことが理解される。さらに、構成要素及び／若しくは作用範囲の幾つかが実装されていなくてもよいし、又は付加的な図式及び／若しくは作用範囲がパージ流制御システム１０７の一部として含まれていてもよいことが理解される。

計算装置１１０は、メモリ１１２、プロセッサ・ユニット（ＰＵ）１１４、入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェイス１１６、及びバス１１８を含むように図示されている。さらに、計算装置１１０は、外部Ｉ／Ｏ装置／リソース１２０及び記憶システム１２２と連絡するように図示されている。当技術分野で公知のように、一般的には、ＰＵ１１４は、パージ流制御システム１０７のようにメモリ１１２及び／又は記憶システム１２２に記憶されているコンピュータ・プログラム・コードを実行する。コンピュータ・プログラム・コードを実行しているときに、ＰＵ１１４は、グラフィック・ユーザ・インタフェイス１３０及び／又は動作データ１３４のようなデータをメモリ１１２、記憶システム１２２、及び／又はＩ／Ｏインタフェイス１１６に対して読み書きすることができる。バス１１８は、計算装置１１０における構成要素の各々の間の通信リンクを提供する。Ｉ／Ｏ装置１２０は、利用者が計算装置１１０と相互作用（対話）することを可能にする任意の装置、又は計算装置１１０が１若しくは複数の他の計算装置と通信することを可能にする任意の装置を含み得る。入出力装置（限定しないがキーボード、表示器、及びポインティング・デバイス装置等を含む）が、直接又は介在するＩ／Ｏ制御器を通しての何れかでシステムに結合され得る。

幾つかの実施形態では、図３に示すように、環境１００は、発電システム１４０（例えばガス・タービン）及び計算装置１１０に接続される（例えば無線手段又は有線手段を介して）少なくとも一つのセンサ１４２（破線で示す）を選択随意で含み得る。一実施形態では、運転中に、センサ１４２は、発電システム１４０のガス・タービンから抽出点１４４（図１に示す）を介して動作データ１３４（例えば静圧測定）を得ることができる。計算装置１１０は、動作データ１３４をガス・タービンのタービン・モデル１３２（例えば内蔵（onboard）モデル）から算出される推測ガス経路圧力と共に処理して、ガス・タービンへのパージ流範囲／パージ流の所要量を決定することができる。このパージ流の所要量は、実時間でのガス・タービン動作条件に特定的であってよく、タービン・モデル１３２、計算装置１１０、及び／又は技術者によって画定される一組の限度内にあり得る。タービン・モデル１３２は、発電システム１４０の動作特性（例えば実時間動作値、流体温度、構成要素温度、タービン速度、及び流速等）を考慮することにより発電システム１４０についての推測ガス経路圧力値を決定／生成することができる。一実施形態では、タービン・モデル１３２は、ガス経路温度及び／又はタービン速度に基づいて推測ガス経路圧力値を決定することができる。もう一つの実施形態では、タービン・モデル１３２は、発電システム１４０についての履歴データに基づいて推測ガス経路圧力値を決定することができる。

一実施形態では、タービン・モデル１３２は、ガス・タービン１０に合わせて自己較正することができ、実時間サイクル・パラメータを算出することができる。一実施形態では、計算装置１１０は、センサ１４２による測定静圧とタービン・モデル１３２によって算出される発電システム１４０のガス経路全圧との比を、吸入口抽熱（inlet bleed heat）及び／又は内部案内翼（internal guide vane）配向を上述の比の下限へ向けて制御するためのフィードバックと看做すことができる。この吸入口抽熱及び／又は内部案内翼配向の操作は、発電システム１４０へのパージ流を制御することができる。一実施形態では、計算装置１１０は、動作データ１３４を実時間で得て、パージ流を実時間で操作することができる。計算装置１１０及びパージ流制御システム１０７は、動作条件、タービン・モデル１３２、動作データ１３４の値の変化、及び／又は要求に応じて、ガス・タービンの運転中にパージ流を実質的に間断なく調節することができる。センサ１４２は、圧力センサ、温度計、ガス・タービン機器、及び蒸気タービン機器等を含めた任意の数の公知のセンサを含み得る。幾つかの実施形態では、計算装置１１０及び／又はパージ流制御システム１０７は、発電システム１４０に接して又は内部に配設され得る。パージ流制御システム１０７及び／又は計算装置１１０は、タービン運転中に更新可能及び／又は調整可能であり、これによりタービンの設計及び経時的な動作の差に対処することができる。

一実施形態では、タービン・モデル１３２は、発電システム１４０の圧縮機及び／又はタービンの複数の動作特性を含み得る。一実施形態では、タービン・モデル１３２は、特定のガス・タービンに合わせて自己較正して、実時間サイクル・パラメータを算出する内蔵モデルであってよい。

何れにせよ、計算装置１１０は、利用者によってインストールされたコンピュータ・プログラム・コードを実行することが可能である任意の汎用計算用製造品（例えばパーソナル・コンピュータ、サーバ、及び手掌型装置等）を含み得る。しかしながら、計算装置１１０は、本開示の様々な工程ステップを実行し得る様々な可能な等価の計算装置を代表するものに過ぎないことが理解される。この範囲までにおいて、他の実施形態では、計算装置１１０は、ハードウェア及び／又はコンピュータ・プログラム・コードを含んで特定の作用を果たす特殊目的計算用製造品、又は特定目的及び汎用のハードウェア／ソフトウェアの組み合わせを含む任意の計算用製造品等を含み得る。各々の場合において、プログラム・コード及びハードウェアは、それぞれ標準的なプログラミング手法及び工学手法を用いて作成され得る。一実施形態では、計算装置１１０は、分散型制御システムであってもよいし、かかる制御システムを含んでいてもよい。もう一つの実施形態では、計算装置１１０はガス・タービンに一体化されていてもよい。もう一つの実施形態では、計算装置１１０は発電システム１４０の一部であってもよい。

図４に移ると、計算装置２１０及びパージ流制御システム２０７を含むタービン・システム２００の概略図が各実施形態に従って示されている。一実施形態では、計算装置２１０は、複数のタービン設計特性及び動作パラメータ（例えばロータ限度、及び圧力限度等）を含むタービン・モデル２３２に接続されている。タービン・モデル２３２は、タービン・システム２００の動作特性（例えば実時間動作値、流体温度、構成要素温度、タービン速度、及び流速等）を考慮することにより、タービン・システム２００の推測ガス経路圧力値２１２を決定し生成することができる。一実施形態では、タービン・モデル２３２は、ガス経路温度及び／又はタービン速度に基づいて推測ガス経路圧力値２１２を決定することができる。もう一つの実施形態では、タービン・モデル２３２は、タービン・システム２００の履歴データに基づいて推測ガス経路圧力値２１２を決定することができる。計算装置２１０はまた、ガス・タービン１０へのパージ流の流入を調節する吸入口案内翼２０８及び／又は吸入口抽熱制御システム２８０（破線で示す）に接続されていてもよい。計算装置２１０は、抽出点１４４から得られる動作データ及びタービン・モデル２３２によって生成される推測ガス経路圧力値２１２に実質的に基づいて吸入口案内翼２０８及び／又は吸入口抽熱制御システム２８０の位置／運転を制御／調節することができる。一実施形態では、抽出圧力値（抽出点１４４を通して得られる）及び推測ガス経路圧力値２１２は、計算装置２１０が吸入口案内翼２０８及び／又は吸入口抽熱制御システム２８０の運転及び調節の基礎とし得る一定の比で組み合わされ得る。

図５に移ると、本発明の各実施形態による例示的な方法流れ図が示されている。前工程Ｐ０では、パージ流制御システム１０７が計算装置１１０において初期化されて、発電システム１４０の運転中にガス・タービンにおけるパージ流調節を開始する。すなわち、ガス・タービン１０の吸入口案内翼２０８及び／若しくはガス・タービン１０の吸入口抽熱制御システム２８０の位置／動作状態に対する自動／定刻型調節、ガス・タービン１０の吸入口案内翼２０８及び／若しくは吸入口抽熱制御システム２８０の位置／動作状態に対する条件規定型調節、又はガス・タービン１０の吸入口案内翼２０８及び／若しくは吸入口抽熱制御システム２８０の位置／動作状態に対する手動／利用者命令による調節の何れかを計算装置１１０によって実行することができる。

前工程Ｐ０に続いて工程Ｐ１では、計算装置１１０はガス・タービンから外部抽出点１４４及びセンサ１４２を介して動作データ１３４を得る。動作データ１３４としては、静圧測定、ガス・タービン１０／発電システム１４０の一組のシステム仕様、発電システム１４０における一組の現在周囲状態、ガス・タービン応力、及びガス・タービン膨張等がある。

工程Ｐ１に続いて工程Ｐ２では、計算装置１１０はタービン・モデル１３２と接続してガス・タービン１０の推測ガス経路圧力を算出する。Ｐ２の工程に続いて工程Ｐ３では、計算装置１１０は、動作データ１３４及び推測ガス経路圧力に基づいて許容パージ流範囲を決定する。一実施形態では、計算装置１１０及び／又はＰＵ１１４は、動作データ１３４と推測ガス経路圧力との間の比２１６を生成することができる。計算装置１１０及び／又はＰＵ１１４は、この比を評価してパージ流予測及び／又は最適化を生成することができる。Ｐ３に続いて工程Ｐ４では、計算装置１１０は、ガス・タービン１０への最適パージ流を実質的に達成するようにガス・タービン動作パラメータ（１又は複数）を調節する。一実施形態では、計算装置１１０は、パージ流予測及び／又は比２１６に基づいてパージ流制御翼２０８（例えば吸入口案内翼）及び／又は吸入口抽熱システム２８０を調節することができる。一実施形態では、計算装置１１０は、比の下限を目標としてもよい。一実施形態では、計算装置１１０は、ガス・タービン動作パラメータ（１又は複数）を自動的に調節してもよい。もう一つの実施形態では、計算装置１１０は、ガス・タービン動作パラメータ（１又は複数）を調節する前に、プロンプトを出して利用者承認を待ってもよい。何れにせよ、Ｐ４に続いて工程Ｐ５では、パージ流をガス・タービン１０に導入し、又はガス・タービン１０への既存のパージ流を変更する。新たな又は変更された運転パージ流は、比２１６の下限と実質的に同等の圧力で導入される。

各図面のデータ流れ図及びブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法及びコンピュータ・プログラム・プロダクトの可能な具現化形態のアーキテクチャ、作用範囲、及び動作を示す。この観点で、流れ図又はブロック図の各々のブロックは、所定の論理的作用（１又は複数）を実装するための１又は複数の実行可能な命令を含むコードのモジュール、セグメント、又は部分を表わしていてよい。また、幾つかの代替的な具現化形態では、ブロックに記載されている作用は、図面に記載されている以外の順序で生じてもよいことを特記しておく。例えば、連続して図示されている二つのブロックが実際には、関わる作用範囲に依存して実質的に同時に実行されてもよいし、反対の順序で実行される場合があってもよい。また、ブロック図及び／又は流れ図の各々のブロック、並びにブロック図及び／又は流れ図のブロックの組み合わせが、所定の作用又は動作を実行する特殊目的ハードウェア方式のシステムによって実装されていてもよいし、又は特殊目的ハードウェアとコンピュータ命令との組み合わせによって実装されていてもよいことを特記しておく。

図６に移ると、多軸型複合サイクル発電プラント５００の各部分の概略図が示されている。複合サイクル発電プラント５００は、例えば発電機５７０に接続されて動作するガス・タービン５８０を含み得る。発電機５７０及びガス・タービン５８０は、ガス・タービン５８０と発電機５７０との間でエネルギを伝達し得るシャフト５１５によって機械的に結合されていてもよい。また、図６には、ガス・タービン５８０及び蒸気タービン５９２に接続されて動作する熱交換器５８６も示されている。熱交換器５８６は、従来のコンジット（参照番号は省略）を介してガス・タービン５８０及び蒸気タービン５９２の両方に流体接続され得る。熱交換器５８６は、従来型複合サイクル電力システムに用いられているもののような従来型排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）であってよい。発電技術分野で公知のように、ＨＲＳＧ５８６は、ガス・タービン５８０からの排熱を水供給と組み合わせて利用して、蒸気タービン５９２に供給される蒸気を生成することができる。蒸気タービン５９２は選択随意で、第二の発電機システム５７０に（第二のシャフト５１５を介して）結合され得る。発電機システム５７０、ガス・タービン５８０、ＨＲＳＧ５８６、及び蒸気タービン５９２の任意のものが、図３の計算装置１１０又は本書に記載される他の実施形態を介してパージ流制御システム１０７に接続されて動作し得る。発電機５７０及びシャフト５１５は、当技術分野で公知の任意の寸法又は形式を有していてよく、応用又は自身が接続されているシステムに応じて異なっていてよいことが理解される。各発電機及び各シャフトに共通の参照番号を振っているが、分かり易くするためであり、これらの発電機又はシャフトが同一であることを必ずしも示唆しない。発電機システム５７０及び第二のシャフト５１５は、上述の発電機システム５７０及びシャフト５１５と実質的に同様に動作し得る。本発明の一実施形態（破線で示す）では、計算装置１１０を介してパージ流制御システム１０７を用いて、蒸気タービン５９２及びガス・タービン５８０の何れか又は両方を運転することができる。図７に示すもう一つの実施形態では、一軸型複合サイクル発電プラント６００が、単一のシャフト５１５を介してガス・タービン５８０及び蒸気タービン５９２の両方に結合された単一の発電機５７０を含み得る。ガス・タービン５８０及び蒸気タービン５９２は、図３の計算装置１１０又は本書に記載される他の実施形態を介してパージ流制御システム１０７に接続されて動作し得る。

当業者には認められるように、本書に記載される制御システムは、例えば発電プラント・システム、発電システム、及びタービン・システム等の一部としてのシステム、方法、操作者表示器、又はコンピュータ・プログラム・プロダクトとして具現化され得る。従って、本発明の各実施形態は、完全にハードウェアである実施形態、完全にソフトウェアである実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア及びマイクロ・コード等を含む）、又はソフトウェアの観点及びハードウェアの観点を組み合わせた実施形態の各形態を取ることができ、これらの形態は全て本書では「回路」、「モジュール」、「網」若しくは「システム」と一般に称され得る。さらに、本発明は、当該媒体においてコンピュータ可用のプログラム・コードを具現化した任意の有形の表現媒体として具現化され得るコンピュータ・プログラム・プロダクトの形態を取り得る。

１又は複数のコンピュータ可用の又はコンピュータ可読の媒体の任意の組み合わせを利用することができる。コンピュータ可用の又はコンピュータ可読の媒体は、例えば限定しないが、電子式、磁気式、光学式、電磁式、赤外線式又は半導体のシステム、装置又はデバイスであってよい。コンピュータ可読の媒体のさらに特定的な例（非網羅的一覧）としては、１又は複数の結線を有する電気的接続、可搬型コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去自在型プログラム可能読み出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュ・メモリ）、光ファイバ、可搬型コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学式記憶装置、インターネット若しくはイントラネットをサポートするもののような送信媒体、又は磁気式記憶装置等がある。尚、プログラムは、例えば用紙又は他の媒体の光学式走査を介して電子的に捕獲され、次いでコンパイルされ、インタープリットされ、又は他に必要に応じて適当な態様で処理されて、次いでコンピュータ・メモリに記憶され得るので、コンピュータ可用の又はコンピュータ可読の媒体はプログラムを印刷した用紙又は他の適当な媒体であってもよいことを特記しておく。本書の文脈では、コンピュータ可用の又はコンピュータ可読の媒体は、命令実行システム、装置若しくはデバイスによって用いられるか又は命令実行システム、装置若しくはデバイスに接続した媒体であってプログラムを収納し、記憶し、伝達し、又は輸送し得る如何なる媒体であってもよい。コンピュータ可用の媒体は、コンピュータ可用のプログラム・コードを具現化したベースバンドにある又は搬送波の一部としての伝播されるデータ信号を含み得る。コンピュータ可用のプログラム・コードは、限定しないが無線、有線、光ファイバ・ケーブル、及びＲＦ等を含めて任意の適当な媒体を用いて送信され得る。

本発明の動作を実行するコンピュータ・プログラム・コードは、Java(登録商標）、Smalltalk若しくはＣ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語若しくは同様のプログラミング言語のような従来の手続き型プログラミング言語を含めた１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで書かれ得る。プログラム・コードは、完全に利用者のコンピュータにおいて実行されてもよいし、部分的に利用者のコンピュータにおいて実行されてもよいし、独立型ソフトウェア・パッケージとして実行されてもよいし、部分的に利用者のコンピュータにおいて実行され、部分的に遠隔コンピュータにおいて実行されてもよいし、完全に遠隔コンピュータ又はサーバにおいて実行されてもよい。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータを、構内網（ＬＡＮ）若しくは広域網（ＷＡＮ）を含めた任意の形式の網を通じて利用者のコンピュータに接続してもよいし、外部のコンピュータへの接続を形成（例えばインターネット・サービス事業者を用いてインターネットを通じて）してもよい。

これらのコンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置を特定の態様で作用させ得るコンピュータ可読の媒体に記憶されていてもよく、この場合にはコンピュータ可読の媒体に記憶されている命令が、ブロック図のブロック（１又は複数）に指定されている作用／動作を具現化する命令手段を含む製造品を生成する。

コンピュータ・プログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置に読み込まれて、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能な装置に実行させてコンピュータ実装型工程を生成してもよく、この場合にはコンピュータ又は他のプログラム可能な装置において実行される命令が、流れ図及び／又はブロック図のブロック（１若しくは複数）に指定されている作用／動作を具現化するための工程を提供する。

本開示のパージ流制御システムは、如何なる発電システム、複合サイクル発電システム、タービン又は他のシステムにも限定されず、他の電力システムと共に用いられてもよい。加えて、本発明のシステムは、本書に記載されるパージ流制御システムによって提供されるパージ流制御動作の利益を享受し得る本書に記載される以外のシステムと共に用いられてもよい。

本書で議論されるように、様々なシステム及び構成要素がデータを「得る」ものとして且つ／又はデータを「伝達する」ものとして記載されている。対応するデータは、任意の解決法を用いて得られ得ることを理解されたい。例えば、対応するシステム／構成要素が、データを生成し且つ／若しくはデータを生成するのに用いられ、１若しくは複数のデータ記憶部若しくはセンサ（例えばデータベース）からデータを検索し、且つ／又はもう一つのシステム／構成要素からデータを受け取ることができる。データが特定のシステム／構成要素によって生成されないときに、もう一つのシステム／構成要素が図示のシステム／構成要素とは別個に具現化されて、データを生成し、データをシステム／構成要素に与え、且つ／又はシステム／構成要素によるアクセスのためにデータを記憶し得ることを理解されたい。

本書で用いられる術語は、特定の各実施形態を記述するのみの目的のためのものであって本開示を限定するものではない。本書で用いられる不定冠詞及び定冠詞を伴う単数形は、文脈から明らかに指示されていない限り複数形を同様に包含するものとする。さらに、本明細書において用いられるときの「含むcomprise」及び／又は「含んでいるcomprising」等の用語は、所載の特徴、整数、ステップ、動作、要素、及び／又は構成要素の存在を明記するが、１若しくは複数の他の特徴、整数、動作、要素、構成要素、及び／又はこれらの群の存在又は追加を排除するものではない。

この書面の記載は、最良の態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。

１０：ガス・タービン
１２：下流タービン部
１４：燃焼器
１６：圧縮機
８０：ロータ・ポスト
８２：境界面シール
８６：シール空洞部
９２：タービン流路
９４：パージ流
１００：環境
１０２：コンピュータ基盤構造
１０７：パージ流制御システム
１１０：計算装置
１１２：メモリ
１１４：ＰＵ
１１６：入出力（Ｉ／Ｏ）インタフェイス
１１８：バス
１２０：外部Ｉ／Ｏ装置／リソース
１２２：記憶システム
１３０：グラフィック・ユーザ・インタフェイス
１３２：タービン・モデル
１３４：動作データ
１４０：発電システム
１４２：センサ
１４４：抽出点
２００：タービン・システム
２０７：流制御システム
２０８：吸入口案内翼
２１０：計算装置
２１２：圧力値
２１６：比
２３２：タービン・モデル
２８０：抽熱制御システム
５００：複合サイクル発電プラント
５１５：シャフト
５７０：発電機
５８０：ガス・タービン
５８６：熱交換器
５８６：ＨＲＳＧ
５９２：蒸気タービン

Claims (19)

1. ガス・タービンにおけるパージ流を制御するように構成されている少なくとも一つの計算装置を備えたシステムであって、前記計算装置は、
   前記ガス・タービンから動作データを得るステップと、
   前記ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、
   前記ガス・タービンについての許容パージ流を前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、
   前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節するステップと
   を含む動作を実行することによりガス・タービンにおけるパージ流を制御するように構成されている、システム。
2. 推測ガス経路圧力値を決定する前記ステップは、タービン・モデルを介して前記推測ガス経路圧力値を算出することを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記動作データは、前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方からの静圧測定を含んでいる、請求項１に記載のシステム。
4. 前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値を処理する前記ステップは、前記動作データの前記推測ガス経路圧力値に対する比を決定することを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
5. 前記少なくとも一つの計算装置に接続されると共に前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方に接続されたセンサであって、前記ガス・タービンについての静圧測定を得るように構成されているセンサをさらに含んでいる請求項１に記載のシステム。
6. 前記タービン・モデルは内蔵型である、請求項２に記載のシステム。
7. 前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節する前記ステップは、前記ガス・タービンに接続されたパージ流弁を調節すること、前記ガス・タービンの内部案内翼を調節すること、又は前記ガス・タービンへの吸入口抽熱を調節することの少なくとも一つを含んでいる、請求項１に記載のシステム。
8. 非一時型コンピュータ可読媒体に記憶されているプログラムであって、少なくとも一つの計算装置により実行されると、
   運転中にガス・タービンから動作データを得るステップと、
   前記ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、
   前記ガス・タービンについての許容パージ流を前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、
   前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節するステップと
   を実行する、プログラム。
9. 推測ガス経路圧力値を決定する前記ステップは、タービン・モデルを介して前記推測ガス経路圧力値を算出することを含んでいる、請求項８に記載のプログラム。
10. 前記動作データは、前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方からの静圧測定を含んでいる、請求項８に記載のプログラム。
11. 前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値を処理する前記ステップは、前記動作データの前記推測ガス経路圧力値に対する比を決定することを含んでいる、請求項８に記載のプログラム。
12. 前記動作データは、前記少なくとも一つの計算装置に接続されると共に前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方に接続されたセンサであって、前記ガス・タービンについての静圧測定を得るように構成されているセンサから得られる、請求項８に記載のプログラム。
13. 前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節する前記ステップは、前記ガス・タービンに接続されたパージ流弁を調節すること、前記ガス・タービンの内部案内翼を調節すること、又は前記ガス・タービンへの吸入口抽熱を調節することの少なくとも一つを含んでいる、請求項８に記載のプログラム。
14. ガス・タービンと、
    該ガス・タービンに接続されて動作する発電機と、
    前記ガス・タービンに接続された少なくとも一つの計算装置と
    を備えた複合サイクル発電システムであって、前記計算装置は、
    前記ガス・タービンから動作データを得るステップと、
    前記ガス・タービンについての推測ガス経路圧力値を決定するステップと、
    前記ガス・タービンについての許容パージ流を前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値の関数として決定するステップと、
    前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節するステップと
    を含む動作を実行することにより前記ガス・タービンへのパージ流を調節するように構成されている、複合サイクル発電システム。
15. 推測ガス経路圧力値を決定する前記ステップは、タービン・モデルを介して前記推測ガス経路圧力値を算出することを含んでいる、請求項１４に記載の複合サイクル発電システム。
16. 前記動作データは、前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方からの静圧測定を含んでいる、請求項１４に記載の複合サイクル発電システム。
17. 前記動作データ及び前記推測ガス経路圧力値を処理する前記ステップは、前記動作データの前記推測ガス経路圧力値に対する比を決定することを含んでいる、請求項１４に記載の複合サイクル発電システム。
18. 前記少なくとも一つの計算装置に接続されると共に前記ガス・タービンの圧縮機段又は抽出点の少なくとも一方に接続されたセンサであって、前記ガス・タービンについての静圧測定を得るように構成されているセンサをさらに含んでいる請求項１４に記載の複合サイクル発電システム。
19. 前記許容パージ流決定に基づいて前記パージ流を調節する前記ステップは、前記ガス・タービンに接続されたパージ流弁を調節すること、前記ガス・タービンの内部案内翼を調節すること、又は前記ガス・タービンへの吸入口抽熱を調節することの少なくとも一つを含んでいる、請求項１４に記載の複合サイクル発電システム。