JP6651389B2 - 燃料制御装置、燃焼器、ガスタービン、燃料制御方法及びプログラム - Google Patents
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Description
特許文献1には、関連する技術として、複数のノズルを含んでいる燃焼器を備え、ガスタービンの運転状態に基づき、燃料流量を制御する技術が記載されている。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
本発明の一実施形態によるガスタービン1の構成について説明する。
なお、図1には、幹燃料供給系統が符号Raで示されている。また、図1には、幹燃料供給系統Raから分岐する複数の分岐系統のうちの1つである第1分岐系統が符号R1で示されている。また、図1には、幹燃料供給系統Raから分岐する第2分岐系統が符号R2で、第3分岐系統が符号R3で示されている。
第2燃料ノズル602は、第2分岐系統R2に接続される。
第3燃料ノズル603は、第3分岐系統R3に接続される。
このようにすれば、ガスタービン1は、分岐系統にそれぞれ接続されたノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値に基づいて、分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定し、幹燃料供給系統Raから複数の各分岐系統に供給される流量の配分を補正することにより、分岐系統にそれぞれ接続されたノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が変化することに起因するガスタービン1の燃焼特性の変動を抑制することができる。
まず、燃焼器60における燃焼に最も寄与する第2燃料ノズル602の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が変化することに起因するガスタービン1の燃焼特性の変動を抑制する例について説明する。
圧力計を用いて車室圧力を検出し、燃焼器60の圧力(タービン本体70の上流における圧力)は、
(車室圧力)×αを演算することにより求めることができる。
なお、第2燃料ノズル602の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧と補正係数との関係は、実際のガスタービン1について実験を行い、その実験結果に基づいて決定すればよい。
すなわち、補正後の第3燃料配分比FTHは、図2で示した補正前の第3燃料配分比FX1と、図3で示した第3燃料配分比と、図4で示した補正係数とを用いて、次に示す式(2)により求めることができる。
次に、燃焼器60における第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が変化することに起因するガスタービン1の燃焼特性の変動を抑制する例について説明する。
例えば、第1燃料配分比と第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧との関係、第1燃料配分比と燃料特性との関係が図6に示すような関係にあるとき、第1燃料配分比と燃料特性との関係から第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧がPr2[MPa]以下となった場合に第1燃料配分比を上げる補正を行うことを決定する。第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧がPr2[MPa]以下となった場合に第1燃料配分比を上げる補正を行うことで、第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が上がり、ガスタービン1の燃焼特性の変動を抑制することができる。
なお、第1燃料配分比と第1燃料ノズル601の上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧との関係は、実際のガスタービン1について実験を行い、その実験結果に基づいて決定すればよい。
このようにすれば、燃料制御装置10は、燃焼器60のノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が変化した場合に生じるガスタービン1の燃焼特性の変化を抑制することができる。
10・・・燃料制御装置
20・・・第1流量調整弁
30・・・第2流量調整弁
40・・・第3流量調整弁
50・・・第4流量調整弁
60・・・燃焼器
70・・・タービン本体
101・・・幹燃料弁開度決定部
102・・・分岐系統流量決定部
103・・・補正値決定部
601・・・第1燃料ノズル
602・・・第2燃料ノズル
603・・・第3燃料ノズル
Claims (8)
- ガスタービンの出力に基づく燃料制御信号指令値に基づいて、複数の分岐系統の元となる幹燃料供給系統の流量調整弁の開度を決定する幹燃料弁開度決定部と、
前記ガスタービンの運転状況に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度を決定する分岐系統流量決定部と、
前記分岐系統にそれぞれ接続されたノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定する補正値決定部と、
を備え、
前記補正値決定部は、
前記分岐系統に接続された第2燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が低下した場合、前記第2燃料ノズルとは異なり前記分岐系統に接続された第3燃料ノズルへ供給される燃料の全体燃料における割合を低下させる補正値を決定する、
燃料制御装置。 - 前記補正値決定部は、
前記分岐系統に接続された第2燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値が0.1メガパスカルから1メガパスカルである場合に、前記分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定する、
請求項1に記載の燃料制御装置。 - 前記補正値決定部は、
前記分岐系統に接続された第1燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が低下した場合、前記第2燃料ノズルとは異なり前記分岐系統に接続された第1燃料ノズルへ供給される燃料の全体燃料における割合を低下させる補正値を決定する、
請求項1または請求項2に記載の燃料制御装置。 - 前記補正値決定部は、
前記分岐系統に接続された第1燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値が0.01メガパスカルから0.1メガパスカルである場合に、前記分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定する、
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の燃料制御装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項の燃料制御装置の備える第2流量調整弁により流量が制御される第1燃料ノズルと、
前記燃料制御装置の備える第3流量調整弁により流量が制御される第2燃料ノズルと、
前記燃料制御装置の備える第4流量調整弁により流量が制御される第3燃料ノズルと、
を備える燃焼器。 - 請求項1から請求項4の何れか一項の燃料制御装置と、
前記燃料制御装置の備える第2流量調整弁により流量が制御される第1燃料ノズル、前記燃料制御装置の備える第3流量調整弁により流量が制御される第2燃料ノズル、前記燃料制御装置の備える第4流量調整弁により流量が制御される第3燃料ノズル、を備える燃焼器と、
を備えるガスタービン。 - ガスタービンの出力に基づく燃料制御信号指令値に基づいて、複数の分岐系統の元となる幹燃料供給系統の流量調整弁の開度を決定すること、
前記ガスタービンの運転状況に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度を決定すること、
前記分岐系統にそれぞれ接続されたノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定することであって、前記分岐系統に接続された第2燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が低下した場合、前記第2燃料ノズルとは異なり前記分岐系統に接続された第3燃料ノズルへ供給される燃料の全体燃料における割合を低下させる補正値を決定すること、
を含む燃料制御方法。 - 燃料制御装置が備えるコンピュータに、
ガスタービンの出力に基づく燃料制御信号指令値に基づいて、複数の分岐系統の元となる幹燃料供給系統の流量調整弁の開度を決定すること、
前記ガスタービンの運転状況に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度を決定すること、
前記分岐系統にそれぞれ接続されたノズルそれぞれの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧の値に基づいて、前記分岐系統の各流量調整弁の開度の補正値を決定することであって、前記分岐系統に接続された第2燃料ノズルの上流における燃料の圧力と出口における燃料の圧力に補正をかけた圧力との差圧が低下した場合、前記第2燃料ノズルとは異なり前記分岐系統に接続された第3燃料ノズルへ供給される燃料の全体燃料における割合を低下させる補正値を決定すること、
を実行させるプログラム。
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