JP2000136732A - ガスタービン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】着火操作中の燃料流量過大を回避し、好適なガ
スタービン制御を行うことができるガスタービン制御装
置を得る。 【解決手段】空気圧縮機２と共に同軸上に結合されるガ
スタービン８と、２からの吐出空気と燃料配管を経て送
給される燃料とを混合燃焼して８に燃焼ガスを送給する
燃焼器４と、４の入口側燃料配管に配置される燃料流量
制御弁６および燃料ノズル７と、６の１次側燃料配管に
配置された燃料圧力制御弁５と、５の１次側燃料圧力を
検出する第１圧力検出器１８とを備え、燃料圧力制御弁
５により燃料流量制御弁６の１次側燃料圧力を制御する
と共に、６により４に送給される燃料流量を制御するガ
スタービン制御装置において、６の開度に基づいて５の
開度制限値を与え、４の着火操作中に燃料圧力制御弁５
の開度が開度制限値を越えたことによりガスタービント
リップとするようにしたガスタービン制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンプラ
ントのガスタービン制御装置に係り、特にガスタービン
プラント高温部品の過温度からの保護を図りつつ、好適
なガスタービン制御を行えるようにしたガスタービン制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２１は、従来のガスタービンプラント
の一例を示す概略構成図である。図２１において、入口
空気案内翼１を介して取り入れられた空気は、空気圧縮
機２にて高圧空気に圧縮される。その圧縮された吐出空
気は空気流路３を通り燃焼器４に入り、燃料の燃焼用空
気として使用される。燃焼器４は、ガスタービン軸９を
中心として環状に複数台設けられているが、ここでは便
宜上、そのうち１台だけを図示している。

【０００３】一方、燃料圧力制御弁５により圧力制御さ
れた燃料は、その燃料配管の下流の燃料流量制御弁６を
介して、その燃料配管の先の燃料ノズル７から燃焼器４
に送給され、燃焼器４の器内で燃焼して高温高圧ガスと
なる。

【０００４】燃料圧力制御弁５と燃料流量制御弁６の間
の燃料配管には燃料流量制御弁６の１次側燃料圧力を検
出する第１圧力検出器１８が設けられている。燃焼器４
の器内の高温高圧の燃焼ガスは、ガスタービン８に送給
されてガスタービン軸９を回転させ、同軸に結合されて
いる発電機１０より発電機出力を得る。

【０００５】ガスタービン８から排出された排ガスは、
煙突にぬけていくか、あるいは、コンバインドサイクル
発電プラントの場合は、排熱回収ボイラの熱源としで利
用された後煙突に抜けていく。

【０００６】ガスタービン制御装置１１は、軸端歯車１
２に近接して取り付けられた速度検出器１３から得たガ
スタービン速度Ｎ、空気圧縮機２の吐出空気流路に設け
られた吐出空気圧力検出器１５から得る吐出空気圧力Ｐ
ＣＤ、燃焼器４の器内の火炎を検出する火炎検知器１４
から得る火炎検知信号ＦＬＭ、燃料圧力制御弁５の弁開
度検出器１６から得る燃料圧力制御弁開度ＬＰ、燃料流
量制御弁６の弁開度検出器１７から得る燃料流量制御弁
開度ＬＦ、第１圧力検出器１８から得る燃料圧力ＰＦ、
ガスタービン排ガス温度検出器１９から得る排ガス温度
ＴＸ、発電機出力検出器２０から得る発電機出力等の諸
信号を入力している。

【０００７】それら諸信号に基づいて、ガスタービン制
御装置１１は、燃料圧力制御信号ＰＲＥＦおよび燃料流
量制御信号ＦＲＥＦを、燃料圧力制御弁５および撚料流
量制御弁６に与えて燃料流量を調節する。

【０００８】また、ガスタービン制御装置１１は、点火
器２１に着火指令ＦＬＸを与えて燃料ノズル７から噴射
された燃料を着火させて燃焼器４の器内に高温高圧の燃
焼ガスを発生させる。さらに、ガスタービン制御装置１
１は、入口空気案内翼制御信号ＩＲＥＦを入口空気案内
翼１に与えて、空気圧縮機２の入口空気流量を調節して
いる。

【０００９】図２２はガスタービン制御装置１１の構成
を示すブロック図である。ガスタービン制御装置１１は
ガスタービン速度Ｎに基づいて決められた燃料圧力設定
値に、燃料圧力制御弁５の２次側燃料圧力ＰＦ、すなわ
ち燃料流量制御弁６の１次側燃料圧力ＰＦを制御する燃
料圧力制御部４７と、燃料圧力制御部４７の与える燃料
圧力制御弁開度指令ＰＲＦに燃料圧力制御弁開度ＬＰを
制御するために燃料圧力制御弁５に制御信号ＰＲＥＦを
与える制御部を備えている。

【００１０】また、ガスタービン８の起動時に起動制御
信号ＳＲＦを与えて燃料流量を調節し、ガスタービン速
度Ｎを定格速度まで昇速する起動制御部２２を備えてい
る。さらに、ガスタービン速度Ｎと発電機出力ＭＷを制
御するための速度負荷制御部２３を備えている。また、
ガスタービン排ガス温度ＴＸを所定上限値に制御するた
めの排ガス温度制御部２４を備えている。

【００１１】また、起動制御部２２が与える起動制御信
号ＳＲＦと、速度負荷制御部２３が与える速度負荷制御
信号ＮＲＦと、排ガス温度制御部２４が与える排ガス温
度制御信号ＴＲＦとのうち小さい方を選択し、燃料流量
制御弁開度指令ＦＲＦとして出力する燃料流量制御信号
選択回路２５を備えている。

【００１２】さらに、燃料流量制御弁開度指令ＦＲＦに
燃料流量制御弁開度ＬＦを制御するために燃料流量制御
弁６に制御信号ＦＲＥＦを与える制御部を備えている。
ガスタービン８の起動では、図２１にて図示を省略して
いる起動モータおよびトルクコンバータによりガスター
ビン軸９に起動トルクが与えられてガスタービン８が回
転する。ガスタービン８を所定パージ時間の間、パージ
速度で回転させることにより、燃焼器４より下流の燃焼
ガス流路の残留燃料をパージした後、所定ガスタービン
速度まで速度降下させる。

【００１３】所定ガスタービン速度にて着火操作に入る
時点から燃料供給が開始される。その時点までは燃料圧
力制御弁５と燃料流量制御弁６は全閉している。ガスタ
ービン速度Ｎが起動モータおよびトルクコンバータによ
り着火速度に達すると、まず燃料圧力制御部４７では、
ガスタービン速度Ｎの関数として関数発生器２６により
得られた燃料圧力設定ＰＲに燃料圧力ＰＦを制御しよう
とする。

【００１４】関数発生器２６の特性は図２３に示す。ガ
スタービン速度Ｎの上昇に従い燃料圧力設定ＰＲが上昇
する特性にしてある。燃料圧力制御偏差ＰＥか減算器２
７で演算され、制御偏差ＰＥを入力として比例積分制御
器２８は燃料圧力制御弁開度指令ＰＲＦを与える。開度
指令ＰＲＦと燃料圧力制御弁開度ＬＰの開度制御偏差Ｌ
ＰＥが減算器２９により演算され、開度制御偏差ＬＰＥ
に応じた制御信号ＰＲＥＦが燃料圧力制御弁５を動作さ
せる。このようにして燃料圧力制御弁５が開き、燃料圧
力ＰＦは燃料圧力設定ＰＲに制御される。

【００１５】この制御動作の開始は、着火速度到達のタ
イミングで発せられる着火指令により行われるが、起動
制御部２２では同じ着火指令によりスイッチ３０が閉路
し、信号発生器３１の着火開度設定値がスイッチ３０を
介して変化率制限器３２に送られる。

【００１６】このとき（スイッチ３０が閉路した時）
は、着火開度設定がそのまま変化率制限器３２を通過し
起動制御信号ＳＲＦとなる。この時点では速度負荷制御
信号ＮＲＦおよび排ガス温度制御信号ＴＲＦよりも起動
制御信号ＳＲＦの方が小さいので、燃料流量制御信号選
択回路２５で選択され、その結果、燃料流量制御弁開度
指令ＦＲＦが着火開度設定となる。

【００１７】減算器３３により開度指令ＦＲＦと燃料流
量制御弁開度ＬＦの開度制御偏差ＬＦＥが演算され、開
度制御偏差ＬＦＥに応じた制御信号ＦＲＥＦが燃料流量
制御弁６を動作させる。このようにして、燃料流量制御
弁６の開度ＬＦが着火開度設定に制御される。

【００１８】また同時に、同じ着火指令により、図２１
で図示した点火器２１に火花を発生させると燃焼器４内
で燃焼が開始する。そして火炎検知器１４により火炎が
検知されると、燃焼の安定化を図るため数秒の時間経過
後に起動制御部２２のスイッチ３４がガスタービン暖機
指令により閉路すると共にスイッチ３０が開路し、信号
発生器３５の暖機開度設定値がスイッチ３４を介して変
化率制限器３２に送られる。この時も暖機開度設定がそ
のまま変化率制限器３２を通過し起動制御信号ＳＲＦと
なる。このようにして、起動制御信号ＳＲＦは、火炎検
知とともに、大きな着火開度設定値から小さな暖機開度
設定値に切り換わる。

【００１９】そして、着火時と同様にして燃料流量制御
弁開度指令ＦＲＦが暖機開度設定値となり、燃料流量制
御弁開度ＬＦを暖機開度に制御する。所定時間の間、燃
料流量制御弁開度ＬＦを暖機開度設定値に保存してガス
タービン８を暖機する。暖機が完了すると、起動制御部
２２のスイッチ３６が閉路すると共にスイッチ３４が開
路し、信号発生器３７の起動上限設定値がスイッチ３６
を介して変化率制限器３２に送られる。

【００２０】この時は、変化率制限器３２は所定変化率
で起動制御信号ＳＲＦを起動上限設定値まで増加させて
いき、ガスタービン８を定格速度に向けて速度上昇させ
る。

【００２１】この間の起動制御信号ＳＲＦの変化を図２
４に示す。時刻ｔ１で着火指令により着火開度設定値と
なる。時刻ｔ２で火炎が検知されると、燃焼安定化のた
め数秒経過後、暖機開度設定値まで燃料流量が絞られ
る。時刻ｔ３でガスタービン暖機が完了すると所定変化
率で起動制御信号ＳＲＦは起動上限設定値まで増加して
いく。

【００２２】この間の燃料流量制御弁の１次側燃料圧力
ＰＦは、図２３で示すように、ガスタービン速度Ｎの上
昇と共に燃料圧力が上昇するように制御されている。

【００２３】また一方、燃焼器４に空気圧縮機２より送
給される燃焼用空気の流量調節は入口空気案内翼１によ
り行われている。図示しない入口空気案内翼制御回路
は、ガスタービン速度の上昇に応じて入口空気案内翼角
度指令ＩＲＥＦを増加させることにより、燃焼用空気流
量を増加させていく。

【００２４】このようにして、燃料と空気流量が増加す
るに従い、空気圧縮機吐出空気圧力ＰＣＤおよび燃焼器
器内圧力も上昇してゆき、ガスタービン速度Ｎが上昇
し、やがてガスタービン定格速度近くに達する。

【００２５】図２２における速度負荷設定器３８には、
ガスタービン昇速中はガスタービン定格速度制御のため
の初期値が設定されている。ガスタービン速度Ｎが上昇
するに従い、減算器３９で得られる、速度負荷設定ＮＲ
とガスタービン速度Ｎの制御偏差ＮＥが小さくなってい
く。この制御偏差ＮＥを比例制御器４０に通して得られ
る信号が速度負荷制御信号ＮＲＦとなる。

【００２６】この速度負荷制御信号ＮＲＦは、ガスター
ビン定格速度近くに起動制御信号ＳＲＦよリ小さくなる
ので、燃料流量制御信号選択回路２５の選択する燃料流
量制御信号ＦＲＦは、起動制御信号ＳＲＦから速度負荷
制御信号ＮＲＦに切り換わる。こうして、ガスタービン
速度Ｎは速度負荷制御信号ＮＲＦにより定格速度に制御
される。すみやかに発電機１０は電力系統に併入され、
以降ガスタービン速度Ｎは系統周波数に同期するように
なる。

【００２７】次に、負荷指令設定器４１の負荷（発電機
出力）指令ＭＷＤが外部の装置の増加操作により増加し
ていくと、減算器４２の与える、負荷指令ＭＷＤと負荷
（発電機出力）ＭＷの偏差ＭＷＥが正の極性となり、上
下限制限器４３を介して速度負荷設定器３８に、この正
の偏差信号が与えられる。速度負荷設定器３８は積分器
として動作するので、この正の入力信号に応じて速度負
荷設定ＮＲが上昇する。

【００２８】ガスタービン速度Ｎは系統周波数に等しい
ので、速度負荷設定ＮＲの上昇に従い、速度負荷制御信
号ＮＲＦおよび燃料流量制御信号ＦＲＦが増加し、燃焼
器４に送給される燃料流量が増加する。燃料流量が増加
すると、ガスタービン排ガス温度ＴＸが上昇する。

【００２９】排ガス温度ＴＸが上昇すると、図示しない
入口空気案内翼制御回路により入口空気案内翼角度指令
ＩＲＥＦは入口空気案内翼を更に開いていく方向に制御
して、空気流量を増加させる。

【００３０】このようにして、燃料流量、空気流量が増
加すると、空気圧縮機吐出空気圧力ＰＣＤ、燃焼器器内
圧力、燃焼器器内燃焼ガス温度、負荷ＭＷが増加する。

【００３１】ところで、排ガス温度制御部２４は、空気
圧縮機吐出空気圧力ＰＣＤの関数として、関数発生器４
４により与えられる排ガス温度上限値ＴＲに排ガス温度
ＴＸを制御するものである。発電機出力ＭＷをいっぱい
まで高くしていくと、入口空気案内翼角度は上限とな
り、やがて排ガス温度ＴＸは排ガス温度上限値ＴＲに達
するので、減算器４５で演算された制御偏差ＴＥが負と
なり、比例積分制御器４６の値、すなわち排ガス温度制
御信号ＴＲＦが減少し、燃料流量制御弁開度指令ＦＲＦ
が速度負荷制御信号ＮＲＦから排ガス温度制御信号ＴＲ
Ｆに切換る。

【００３２】関数発生器４４の特性を図２５に示す。図
２５において、併記してあるカーブＴＡは排ガス温度高
警報設定値、カーブＴＴは排ガス温度高トリップ設定値
であり、この両者はガスタービンを過温度から保護しよ
うとするものである。

【００３３】図２５における排ガス温度上限値ＴＲが、
空気圧縮機吐出空気圧力ＰＣＤの上昇と共に右下がりに
なっているのは、ガスタービン効率が高くなっていくか
らで、燃焼器器内燃焼ガス温度およびガスタービン入口
ガス温度を高温部品材料および高温部品冷却性能から決
まる所定の計容温度で運転するためには、ガスタービン
排ガス温度ＴＸを図示のように制御しなければならない
ことを示している。

【００３４】次に本発明に関する従来技術の特徴的な内
容を補足説明する。着火時には、燃空比が着火条件を満
足するように、比較的多い燃料流量が燃焼器４に供給さ
れる。そして着火すると排ガス温度ＴＸは相当高温まで
上昇する。火炎検知後は燃焼の安定化を図るため、数秒
の時間経過後に燃料流量制御弁開度ＬＦを着火開度から
暖機開度まで絞る。

【００３５】排ガス温度検出器１９は、周囲の金属ダク
ト等の温度の影響を大きく受けると、共に熱電対そのも
のの検出遅れがある。そのため実際の排ガス流そのもの
の温度に比べて着火時の排ガス温度ＴＸは低めになり、
且つ時間遅れをもって現れる。

【００３６】ガスタービン保護のための過温度の検出
は、図２５に示すように排ガス温度ＴＸにより行ってい
るが究極の目的は燃焼器４及びガスタービン８の入口の
高温部品を過温度の燃焼ガスから保護しようとするもの
であるから、保護動作は速やかに且つ正確に行うことが
不可欠である。

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
タービン制御装置では、着火操作時に過大の燃料流量が
供給された場合には、ガスタービン排ガス温度の検出遅
れがあるので、十分なガスタービンプラン卜保護が困難
であるという不適合があった。

【００３８】また、高負荷運転域では、ガスタービン排
ガスの温度制御が行われているものの、排ガス温度制御
の上限設定値と排ガス温度高警報設定値および排ガス温
度高トリップ設定値の間に余裕が少ないため、燃料圧力
制御弁の上流側で燃料圧力変動が発生した場合に相当量
の燃料流量が供給されると、ガスタービン排ガス温度の
検出遅れがあるので、すみやかに燃料流量を絞ってガス
タービントリップを回避することおよび十分なガスター
ビンプラント保護が困難であるという不適合があった。

【００３９】本発明の目的は、ガスタービンプラントに
おける高温部品の過温度からの保護を図りつつ、好適な
ガスタービン制御を行えるガスタービン制御装置を提供
することにある。

【００４０】

【課題を解決するための手段】前記目的を実現するた
め、請求項１に対応する発明は、空気圧縮機と共に同軸
上に結合されるガスタービンと、前記空気圧縮機からの
吐出空気と燃料配管を経て送給される燃料とを混合燃焼
して前記ガスタービンに燃焼ガスを送給する燃焼器と、
この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
弁および燃料ノズルと、前記燃料流量制御弁の１次側燃
料配管に配置された燃料圧力制御弁と、前記燃料流量制
御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧力検出器とを備
え、前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１
次側燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁に
より前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタ
ービン制御装置において、前記燃料流量制御弁の開度に
基づいて前記燃料圧力制御弁の開度制限値を与え、前記
燃焼器の着火操作中に前記燃料圧力制御弁の開度が前記
開度制限値を越えたことによりガスタービントリップと
するようにしたガスタービン制御装置である。

【００４１】請求項１に対応する発明によれば、着火操
作中の燃料流量制御弁開度が何らかの異常により着火開
度設定値を大きく越えた場合には、ガスタービン排ガス
温度検出によらずとも、燃料流量過大とみなし燃焼前に
すみやかにガスタービントリップとし、ガスタービンプ
ラントを過温度による損傷から保護することができる。
逆に、着火操作中の燃料流量制御弁開度が着火開度設定
値を越える程度が小さい場合には、ガスタービントリッ
プを回避し、着火操作を続行することができる。

【００４２】前記目的を実現するため、請求項２に対応
する発明は、燃焼器の着火操作中には、１次側燃料圧力
設定値を、燃料流量制御弁の開度に基づいて与えられた
圧力制限値により修正するようにしたガスタービン制御
装置である。

【００４３】請求項２に対応する発明によれば、着火操
作中の燃料流量制御弁開度が何らかの異常により着火開
度設定値を大きく越えた場合には、燃料流量制御弁の１
次側燃料圧力の圧力設定値を大きく下げ、逆に、着火開
度設定値を越える程度が小さい場合には、圧力設定値を
わずかに下げるように修正し、適正な着火時燃料流量を
燃焼器に送給することができる。それゆえ、ガスタービ
ンプラントの過温度による損傷を回避しつつ、好適なガ
スタービン制御を続行することができる。

【００４４】前記目的を実現するため、請求項３に対応
する発明は、燃焼器の着火操作中には、燃料圧力制御弁
の開度指令値を、燃料流量制御弁の開度に基づいて与え
られた開度制限値により修正するようにしたガスタービ
ン制御装置である。

【００４５】請求項３に対応する発明によれば、着火操
作中の燃料流量制御弁開度が何らかの異常により着火開
度設定を大きく越えた場合には、燃料圧力制御弁の開度
指令値を大きく下げ、逆に、着火開度設定値を越える程
度が小さい場合には、開度指令をわずかに下げるように
修正し、適正な着火時燃料流量を燃焼器に送給すること
ができる。それゆえ、ガスタービンプラントの過温度に
よるる損傷を回避しつつ、好適なガスタ一ビン制御を続
行することができる。

【００４６】前記目的を実現するため、請求項４に対応
する発明は、燃料流量制御弁の着火開度設定値を、燃料
流量制御弁の１次側燃料圧力あるいは１次側燃料圧力制
御偏差に基づいて与えるようにしたガスタービン制御装
置である。

【００４７】請求項４に対応する発明によれば、燃料流
量制御弁の１次側燃料圧力の圧力設定値と実圧力の差に
応じて、燃料流量制御弁の着火開度設定値を修正するの
で、適正な着火時燃料流量を燃焼器に送給することがで
きる。それゆえ、ガスタービンプラントの過温度による
損傷を回避しつつ、好適なガスタービン制御を続行する
ことができる。

【００４８】前記目的を実現するため、請求項５に対応
する発明は、燃焼器の着火操作開始時には、初めに燃料
流量制御弁を着火開度設定値まで開き、燃料流量制御弁
と燃料圧力制御弁の間の燃料配管残留燃料を燃料流量制
御弁の下流に放出した後に、燃料圧力制御弁による燃料
圧力制御を開始するようにしたガスタービン制御装置で
ある。

【００４９】請求項５に対応する発明によれば、ガスタ
ービントリップ後の停止過程におけるガスタービン途中
起動のように、燃料圧力制御弁と燃料流量制御弁の間の
燃料配管に高圧の燃料が残留している場合においても、
残留燃料を燃料流量制御弁の下流に放出した後に燃料流
量制御弁の１次側燃料圧力の圧力制御を開始するので、
過大な燃料流量を燃焼器に送給することなく好適な着火
操作とガスタービン制御を行うことができる。

【００５０】前記目的を実現するため、請求項６に対応
する発明は、燃焼器の着火操作開始時には、燃料流量制
御弁の１次側燃料圧力が所定値以下であることを条件
に、燃料圧力制御弁による燃料圧力制御を開始するよう
にしたガスタービン制御装置である。

【００５１】請求項６に対応する発明によれば、ガスタ
ービントリップ後の停止過程におけるガスタービン途中
起動のように、燃料圧力制御弁と燃料流量制御弁の間の
燃料配管に高圧の燃料が残留している場合においても、
残留燃料を燃料流量制御弁の下流に放出した後に燃料流
量制御弁の１次側燃料圧力の圧力制御を開始するので、
過大な燃料流量を燃焼器に送給することなく、好適な着
火操作とガスタービン制御を行うことができる。

【００５２】前記目的を実現するため、請求項７に対応
する発明は、ガスタービンの排ガス温度を制御する排ガ
ス温度制御信号により燃料流量制御弁を制御中に燃料流
量制御弁の１次側燃料圧力あるいは燃料圧力制御偏差に
基づいて排ガス温度制御信号を修正するようにしたガス
タービン制御装置である。

【００５３】請求項７に対応する発明によれば、高負荷
域におけるガスタービン排ガス温度制御中に、燃料圧力
制御弁１次側の燃料圧力が何らかの上流側の異常により
燃料圧力高方向に大きく変動することがあっても、検出
遅れのあろ排ガス温度に変化が現れる前に、燃焼器に送
給される燃料流量をすみやかに減少させることができる
ので、ガスタービンプラントの過温度による損傷を回避
しつつ、好適なガスタービン制御を続行することができ
る。

【００５４】前記目的を実現するため、請求項８に対応
する発明は、ガスタービンの排ガス温度を制御する排ガ
ス温度制御信号により燃料流量制御弁を制御中に、排ガ
ス温度高方向の排ガス温度変化率に基づいて得られた予
測排ガス温度と前記ガスタービンの排ガス温度高警報設
定値あるいは排ガス温度高トリップ設定値との差、ある
いは比較に基づき、排ガス温度制御信号を減少方向に修
正するようにしたガスタービン制御装置である。

【００５５】請求項８に対応する発明によれば、高負荷
域におけるガスタービン排ガス温度制御中に、排ガス温
度が高方向の高い温度変化率を示して排ガス温度高警報
設定値あるいは排ガス温度高トリップ設定値を越えると
予測できる場合には、事前に燃料流量を減少させること
ができるので、ガスタービンプラントの過温度による損
傷を回避しつつ、好適なガスタービン制御を続行するこ
とができる。

【００５６】前記目的を実現するため、請求項９に対応
する発明は、燃料流量制御弁と燃料ノズルの間の燃料配
管の燃料圧力を検出する第２圧力検出器を設け、燃焼器
の着火操作中の燃料流量過大を第２圧力検出器の燃料圧
力が所定値を越えたことにより判定しガスタービントリ
ップとするようにしたガスタ一ビン制御装置である。

【００５７】請求項９に対応する発明によれば、燃料圧
力制御弁開度の機械的変位が小さくて精度よく着火時の
開度制限値を設定することが困難な場合においても、燃
料流量制御弁の２次側の燃料圧力により燃料流量過大を
検出することができるので、ガスタービンプラントを過
温度による損傷から保護することができると共に、不必
要なガスタービントリップを回避することができる。

【００５８】前記目的を実現するため、請求項１０に対
応する発明は、燃料流量制御弁と燃料ノズルの間の燃料
配管の燃料圧力を検出する第２圧力検出器を設け、燃焼
器の着火操作中の燃料流量過大を第２圧力検出器の燃料
圧力および空気圧縮機の吐出空気圧力に基づいて判定し
ガスタービントリップとするようにしたガスタービン制
御装置である。

【００５９】請求項１０に対応する発明によれば、燃料
圧力制御弁開度の機械的変位が小さくて精度よく着火時
の開度制限値を設定することが困難な場合においても、
また、ガスタービン着火タイミングが変更される場合に
おいても、燃料流量制御弁の２次側の燃料圧力と空気圧
縮機吐出空気圧力に基づいて燃料流量過大を検出するこ
とができるので、ガスタービンプラントを過温度による
損傷から保護することができると共に、不必要なガスタ
ービントリップを回避することができる。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照して詳細を説明する。

【００６１】＜第１の実施の形態（請求項１に対応）＞
図１は本発明によるガスタービン制御装置の第１の実施
の形態の要部のみを示すブロック図であり、これは概
略、図２１に示すガスタービンプラントのガスタービン
制御装置１１を次のように構成したものである。

【００６２】ガスタービンプラントの構成は、前述した
ように空気圧縮機２と共に同軸上に結合されるガスター
ビン８と、空気圧縮機２からの吐出空気と燃料配管を経
て送給される燃料とを混合燃焼してガスタービン８に燃
焼ガスを送給する燃焼器４と、燃焼器４の入口側燃料配
管に配置される燃料流量制御弁６および燃料ノズル７
と、燃料流量制御弁６の１次側燃料配管に配置された燃
料圧力制御弁５と、燃料流量制御弁６の１次側燃料圧力
を検出する第１圧力検出器１８とを備え、燃料圧力制御
弁５により燃料流量制御弁６の１次側燃料圧力を制御す
ると共に、燃料流量制御弁６により燃焼器４に送給され
る燃料流量を制御するガスタービン制御装置１１を備え
ている。

【００６３】このような構成のものにおいて、本実施形
態は、燃料流量制御弁６の開度に基づいて燃料圧力制御
弁５の開度制限値を与え、燃焼器４の着火操作中に燃料
圧力制御弁５の開度が開度制限値を越えたことによりガ
スタービントリップとするようにしたガスタービン制御
装置である。

【００６４】これについて、図１〜図３を参照して説明
する。図１において、関数発生器４８は燃料流量制御弁
開度ＬＦに対応した燃料圧力制御弁開度制限値を与える
もので、その特性を図２に示す。図２におけるＬＦ１は
燃料流量制御弁６の着火開度設定値である。ＬＦ２は燃
料流量制御弁全開値である。

【００６５】図１の燃料圧力制御弁開度制限値と燃料圧
力制御弁開度ＬＰが比較器４９により比較され、燃料圧
力制御弁開度ＬＰが開度制限値を越えると比較器４９が
ＯＮ信号（“１”）を出力する。火炎検知信号ＦＬＭが
ＯＦＦ信号（未着火：“０”）の時、その否定器５０の
ＯＮ信号と比較器４９のＯＮ信号のＡＮＤ（論理積回
路）５１によりガスタービントリップ指令を送出するこ
とにより、燃料送給を遮断する。

【００６６】図３は図２の関数発生器４８の特性を説明
する図である。図３において、燃料流量制御弁開度ＬＦ
が計画通りの着火開度設定に保持された場合は、燃料圧
力制御弁開度ＬＰは燃料圧力制御によりＡ点で示される
開度となる。

【００６７】ところが、何らかの異常により、燃料流量
制御弁開度ＬＦが全開値となった場合、燃料流量制御弁
の１次側燃料圧力は低下するので、燃料圧力制御は燃料
圧力設定値に燃料圧力を制御しようとして燃料圧力制御
弁開度を増加させＢ点で示される開度に制御されるの
で、過大な燃料流量が燃焼器４に送給されることにな
る。

【００６８】このようなケースにおいて、燃料流量を適
正に維持するためには燃料流量は燃料圧力と燃料流量制
御弁開度の積に比例することから、図３の破線で示した
ように燃料圧力制御弁開度ＬＰをＣ点まで絞り燃料圧力
を下げる必要がある。

【００６９】このような観点から、着火操作中の燃料圧
力制御弁開度制限値をＤ点とＥ点で結ぶ一点鎖線で与え
る。図２における傾斜線部（ＬＦ１とＬＦ２の間）は図
３における一点鎖線に相当する。

【００７０】このようにしたので、着火操作中の燃料流
量制御弁開度が何らかの異常により着火開度設定値を大
きく越えた場合には、燃料圧力制御弁開度制限値が低く
なるので、燃料流量過大としてすみやかに燃焼前にガス
タービントリップ指令を出力させることができるので、
ガスタービンプラントを過温度による損傷から保護する
ことができる。

【００７１】逆に、着火操作中の燃料流量制御弁開度が
着火開度設定値を越える程度が小さい場合には、燃料圧
力制御弁開度制限値は比較的に高くなるので、不必要な
ガスタービントリップを回避し、着火操作を続行するこ
とができる。

【００７２】＜第２の実施の形態（請求項２に対応）＞
図４は本実施の形態によるガスタービン制御装置の第２
の実施の形態の要部のみを示すブロック図である。図２
１および図２２と同一部分および相当する部分には同一
符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分に
ついてのみ説明する。

【００７３】図４において、関数発生器５２は燃料流量
制御弁開度ＬＦに対応した圧力制限値ＰＲＬを与えるも
ので、その特性を図５に示す。図５におけるＬＦ１は燃
料流量制御弁の着火開度設定値である。ＬＦ２は燃料流
量制御弁全開値である。圧力制限値ＰＲＬと図２１の関
数発生器２６の出力である燃料圧力設定値ＰＲのうち小
さい方の信号が低値選択回路５３で選択され、新たな燃
料圧力設定値ＰＲ１として出力する。なお、圧力設定器
を構成している関数発生器２６の燃料圧力設定値ＰＲ
は、図２３に示すようにガスタービン速度Ｎの上昇に従
い燃料圧力設定値ＰＲが上昇する特性となっている。

【００７４】スイッチ５４は着火操作中は図示のように
燃料圧力設定値ＰＲ１を選択し、火炎検知後、ガスター
ビン暖機操作に移ると、燃料圧力設定値ＰＲ側を選択
し、別の新たな燃料圧力設定値ＰＲ２が得られるように
している。

【００７５】関数発生器５２を図５のような形状の特性
にしている理由は、第１の実施の形態において図３を使
って説明した理由に同等である。着火操作中の燃料流量
制御弁開度が着火開度設定値を越えるに応じ、燃料圧力
ＰＦを減少させるようにして適止な燃料流量を燃焼器に
送給するようにしている。

【００７６】このようにしたので、着火操作中の燃料流
量制御弁開度が何らかの異常により着火開度設定値を大
きく越えることがあっても、燃料圧力を絞ることにより
適正な燃料流量を燃焼器に送給することができる。それ
ゆえ、ガスタービンプラントを過温度による損傷から保
護しながら、ガスタービン制御を続行することができ
る。

【００７７】＜第３の実施の形態（請求項３に対応）＞
図６はガスタービン制御装置の第３の実施の形態の要部
のみを示すブロック図である。図２１および図２２と同
一部分および相当する部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００７８】図６において、関数発生器５５は図２１の
燃料流量制御弁開度ＬＦに対応した燃料圧力制御弁間度
制限値ＰＲＦＬを与えるもので、その特性を図７に示
す。図７におけるＬＦ１は燃料流量制御弁の着火開度設
定値である。ＬＦ２は燃料流量制御弁全開値である。

【００７９】燃料圧力制御弁開度制限値ＰＲＦＬと燃料
圧力制御弁開度指令ＰＲＦのうち小さい方の信号が低値
選択回路５６で選択され、新たな燃料圧力制御弁開度指
令ＰＲＦ１として出力する。

【００８０】スイッチ５７は着火操作中は図示のように
開度指令ＰＲＦ１を選択し、火炎検知後、ガスタービン
暖機操作に移ると、開度指令ＰＲＦ側を選択し、別の新
たな開度指令ＰＲＦ２が得られるようにしている。

【００８１】関数発生器５５を図７のような形状の特性
にしている理由は、第１の実施の形態において、図３を
使って説明した理由と同等である。着火操作中の燃料流
量制御弁開度が着火開度設定値を越えるに応じ、燃料圧
力制御弁開度指令を減少させるようにして適正な燃料流
量を燃焼器に送給するようにしている。

【００８２】このようにしたので、着火操作中の燃料流
量制御弁開度が何らかの異常により着火開度設定値を大
きく越えることがあっても、燃料圧力制御弁開度を絞る
ことにより適正な燃料流量を燃焼器に送給することがで
きる。それゆえ、ガスタービンプラントを過温度による
損傷から保護しながら、ガスタービン制御を続行するこ
とができる。

【００８３】＜第４の実施の形態（請求項４に対応）＞
図８は本発明によるガスタービン制御装置の第４の実施
の形態を示すブロック図である。図２１および図２２と
同一部分および相当する部分には同一符号を付してその
説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【００８４】図８における関数発生器５８は図２２にお
ける信号発生器３１に代えて新たに設けたもので、関数
発生器５８の入力は燃料圧力制御偏差ＰＥと接続され
る。図８において関数発生器５８は燃料圧力制御偏差Ｐ
Ｅに対応した着火開度設定値ＬＦＸを与えるもので、そ
の特性を図９に示す。

【００８５】着火指令によりスイッチ３０が閉路する
と、着火開度設定値ＬＦＸが燃料流量制御弁開度指令Ｆ
ＲＦとなって、燃料流量制御弁開度ＬＦを制御する。燃
料圧力制御が不調で燃料圧力ＰＦが圧力設定値を大きく
オーバーシュートした場合、圧力制御偏差ＰＥは負極性
となり、図９の関数発生器５８により燃料流量制御弁着
火開度設定値は圧力制御偏差ＰＥの大きさに応じて減少
するようにしている。

【００８６】このようにしたので、着火操作中の燃料圧
力制御が不調となつて燃料流量制御弁６の１次側燃料圧
力が圧力設定値を大きく越えることがあっても、燃料流
量制御弁着火開度を修正することにより、適正な燃料流
量を燃焼器４に送給することができる。それゆえ、ガス
タービンプラントを過温度による損傷から保護しなが
ら、ガスタービン制御を続行することができる。

【００８７】＜第５の実施の形態（請求項５に対応）＞
図１０は本発明にガスタービン制御装置の第５の実施の
形態を示すブロック図である。図２１および図２２と同
一部分および相当する部分には同一符号を付してその説
明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

【００８８】ガスタービンパージ速度にて所定時間の
間、燃焼器４より下流の燃焼ガス流路の残留燃料をパー
ジするとパージ完了となリ、トルクコンバータによりガ
スタービン着火速度までガスタービン速度を降下させ
る。この時点では、燃料圧力制御弁５、燃料流量制御弁
６ともに全閉している。

【００８９】ガスタービン８が着火速度に到達し、図１
０におけるＡＮＤ（論理積回路）５９の論理積が成立す
ると、まず、着火指令として図２２におけるスイッチ３
０が閉路し、燃料流量制御弁開度指令ＦＲＦが着火開度
設定値となり、燃料流量制御弁開度ＬＦは着火開度に制
御される。そして、ガスタービントリップ後の停止過程
における途中起動のケースのように、燃料圧力制御弁５
と燃料流量制御弁６の間に高圧の燃料が残留している場
合は、その残留燃料は着火開度の燃料流量制御弁６の下
流に放出される。

【００９０】そして、残留燃料が放出されたとみなし得
る所定時間がタイマ−６０により経過した時点から燃料
圧力制御弁５による燃料圧力制御を開始すると共に図２
１における信号ＦＬＸをオンし、点火器２１に火花を発
生させて燃焼を開始させる。

【００９１】前述のように、残留燃料を放出した後に燃
料圧力制御を開始するのは次の理由による。

【００９２】図２２における燃料圧力制御部４７の制御
器は比例槓分制御器２８であり、一般には、燃料圧力制
御を開始するまでは図示しない回路により比例積分制御
器２８の出力信号は強制的に零としており、燃料圧力制
御弁５も全閉している。

【００９３】また、比例積分制御器２８の入力側も、常
時、ガスタービン速度Ｎおよび燃料圧力ＰＦを入力し
て、燃料圧力制御開始時点の前後の制御の連続性を図る
ようにしている。

【００９４】ところが、燃料圧力制御開始時点における
ガスタービン速度Ｎから決まる燃料圧力設定値ＰＲに比
べ残留燃料の燃料圧力が大きい場合には、圧力制御偏差
ＰＥが負極性となるので、燃料圧力制御開始前は比例積
分制御器２８の比例要素は負極性の値となる。

【００９５】一方、比例積分制御器２８の積分要素は、
燃料圧力制御開始前は、比例要素と積分要素の和が零に
なるように動作しているので、積分要素は正極性の値と
なる。

【００９６】従って、特に残留燃料の燃料圧力が高い場
合には、燃料圧力制御開始時点の積分要素は大きな正極
性の値となる。この状態から、従来のように、同時に燃
料圧力制御弁５と燃料流量制御弁６の制御を開始する
と、両弁５，６の間の燃料配管の燃料圧力ＰＦは、まず
残留燃料が放出されて燃料圧力ＰＦが急速に降下する現
象が現れるので、燃料圧力ＰＦが急速に降下する現象が
現れるので、燃料圧力ＰＦの圧力降下分だけ圧力制御偏
差ＰＥが増加し、比例要索の値を急増させる。

【００９７】その結果、比例要素と積分要素の和である
燃料圧力制御弁開度指令ＰＲＦは相当に大きな値となっ
て燃料圧力制御弁５は大きく急開し、燃料流量制御弁６
の１次側燃料圧力を急上昇させて、燃焼器４に過大な燃
料流量を送給することになる。前述のように残留燃料を
燃料圧力制御開始前に放出しておけば、この現象を回避
することができる。

【００９８】以上述べた第５の実施形態によれば、過大
な燃料流量を燃焼器４に送給することなく、好適な着火
操作とガスタービン制御を行うことができる。

【００９９】＜第６の実施の形態（請求項６に対応）＞
図１１は本発明によるガスタービン制御装置の第６の実
施の形態の一部を示すブロック図である。ここでは、図
２１、図２２および図１０と同一部分および相当する部
分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異
なる部分についてのみ述べる。

【０１００】図１１において、燃料圧力ＰＦは信号発生
器６１の与える無圧に相当する設定値と比較器６２で比
較され、燃料圧力ＰＦがこの設定値以下になると比較器
６２は残留燃料放出完了とみなしてＯＮ信号を出力す
る。ＡＮＤ５９の出力および比較器６２の出力がともに
成立するとＡＮＤ（論理積回路）６３により燃料圧力制
御を開始すると共に点火器２１にスパーク指令を出して
燃焼を開始する。

【０１０１】第５の実施の形態では、残留燃料放出完了
に必要な放出時間を図１０のタイマ−６０で設定してい
たのに対し、この第６の実施の形態では、直接燃料圧力
を見ることにより残留燃料放出完了を判定するようにし
ている。その作用、効果は前述した第５の実施の形態と
同等であるが、本実施形態はタイマー６０による遅延を
使用しないので、残留燃料がない場合にはガスタービン
着火速度に到達後、直ちに燃焼に移行することができ
る。

【０１０２】以上述べた第６の実施形態によれば、過大
な燃料流量を燃焼器に送給することなく、好適な着火操
作とガスタービン制御を行うことができる。

【０１０３】＜第７の実施の形態（請求項７に対応）＞
図１２は本発明によるガスタービン制御装置の第７の実
施の形態を示すブロック図である。図２１および図２２
と同一部分および相当する部分には同一符号を付してそ
の説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べ
る。

【０１０４】図１２において、関数発生器６４の入力側
は、図２２の圧力制御偏差ＰＥに接続される。関数発生
器６４は燃料圧力制御部４７の圧力制御偏差ＰＥに対応
した積分入力加算信号ＰＥＡを与えるもので、その特性
を図１３に示す。

【０１０５】この積分入力加算信号ＰＥＡは比例積分制
御器４６の積分要累４６ａの入力として温度制御偏差Ｔ
Ｅと共に加算器４６ｂにて加算される。温度制御偏差Ｔ
Ｅを比例要素４６ｃに通して得られた信号と積分要素４
６ａの出力信号が加算器４６ｄにて加算されて、比例積
分制御器４６の出力信号としてガスタービン排ガス温度
制御信号ＴＲＦが得られる。

【０１０６】排ガス温度制御信号ＴＲＦが低値として燃
料流量制御信号選択回路２５にて選択されているときに
は、燃料流量制御弁６は排ガス温度ＴＸを、排ガス温度
上限値ＴＲを目標として制御中である。

【０１０７】このような高負荷運転域で運転中に燃料圧
力制御弁５の１次側の燃料圧力が何らかの上流側の異常
により燃料圧力高方向に大きく変動した場合、燃料流量
制御弁６の１次側の燃料圧力も高い方向に変動する。

【０１０８】そして、燃料圧力制御弁５は圧力制御偏差
ＰＥが負極性方向に大きくなるに応じて燃料流量を絞る
ように動作するが十分に絞りきれないので、図１３に示
すように圧力制御偏差ＰＥが負極性方向にデッドバンド
を越えて大きくなった場合には積分入力加算信号ＰＥＡ
に所定の負極性の値を与えて図１２に示すように比例積
分制御器４６の積分要素４６ａの値を減少させる。

【０１０９】それにより、検出遅れのある排ガス温度Ｔ
Ｘが上昇する前に燃料流量制御弁開度を絞るように制御
して燃料流量を減少させることができるので、ガスター
ビンプラントの過温度による損傷を回避しつつ、好適な
ガスタービン制御を続行することができる。

【０１１０】＜第８の実施の形態（請求項８に対応）＞
図１４は本発明によるガスタービン制御装置の第８の実
施の形態を示すブロック図である。図２１、図２２およ
び図１２と同一部分および相当する部分には同一符号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
のみ述べる。

【０１１１】図１４において、変化率演算器６５は排ガ
ス温度ＴＸを入力として排ガス温度変化率ｄ（ＴＸ）／
ｄｔを出力する。

【０１１２】そして関数発生器６６は図１５に示すよう
に、入力の排ガス温度変化率が正極性のときのみ、その
まま出力として通過させ、負極性のときには零を出力す
る。関数発生器６６で得られた排ガス温度高方向の排ガ
ス温度変化率ｄ（ＴＸ）／ｄｔは、信号発生器６７の与
える係数と乗算器６８にて乗算され、そのあと現在の排
ガス温度ＴＸと加算器６９にて加算し、予測排ガス温度
ＴＸＰを得る。

【０１１３】この予測排ガス温度ＴＸＰは、空気圧縮機
吐出空気圧力ＰＣＤを入力として関数発生器７０により
与えられる図２５の排ガス温度高警報設定値ＴＡあるい
は排ガス温度高トリップ設定値ＴＴと比較器７１にて比
較される。

【０１１４】ここで、関数発生器７０の出力信号は、排
ガス温度高警報設定値ＴＡあるいは排ガス温度高トリッ
プ設定値ＴＴのいずれかであってもよく、いずれか一方
の設定値が適用される。比較器７１での比較の結果、予
測排ガス温度ＴＸＰが設定値より大きいときには、比較
器７１は図１４において点線で示すようにスイッチ７２
を閉路し、信号発生器７３の与える負極性の所定の積分
入力加算信号ＴＸＡを比例積分制御器４６の積分要素４
６ａの入力信号として、温度制御偏差ＴＥとともに加算
し、排ガス温度制御信号ＴＲＦを減少させて燃料流量を
減少させる。

【０１１５】このように第８の実施の形態によれば、高
負荷域におけるガスタービン排ガス温度制御中に、排ガ
ス温度が高方向の高い温度変化率を示して、排ガス温度
高警報設定値あるいは排ガス温度高トリップ設定値を越
えると予測できる場合には、事前に燃料流量を減少させ
ることができるので、ガスタービンプラントの過温度に
よる損傷を回避しつつ、好適なガスタービン制御を続行
することができる。

【０１１６】＜第９の実施の形態（請求項８に対応）＞
図１６は本発明のガスタービン制御装置の第９の実施の
形態を示すブロック図である。図２１、図２２および図
１４と同一部分および相当する部分には同一符号を付し
てその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ
述べる。

【０１１７】図１６において、関数発生器７０が与える
排ガス温度高警報設定値ＴＡ、あるいは排ガス温度高ト
リップ設定値ＴＴと、予測排ガス温度ＴＸＰとの温度差
が減算器７４にて演算される。

【０１１８】そして、図１７で図示された関数発生器７
５により正極性の信号が、上記温度差に対応して得ら
れ、その信号を比例積分制御器４６の積分要素４６ａの
入力信号として加算される。従つて、予測排ガス温度が
排ガス温度高警報設定値ＴＡあるいは排ガス温度高トリ
ップ設定値ＴＴを越えると、該越えた温度分の大きさに
応じて排ガス温度制御信号ＴＲＦを減少させることがで
きるので、より温度上昇抑制効果が大きい。

【０１１９】以上述べた第９の実施の形態によれば、高
負荷域におけるガスタービン排ガス温度制御中に、排ガ
ス温度が高方向の高い温度変化率を示して、排ガス温度
高警報設定値あるいは排ガス温度高トリップ設定値を越
えると予測できる場合には、事前に燃料流量を減少させ
ることができるので、ガスタービンプラントの過温度に
よる損傷を回避しつつ、好適なガスタービン制御を続行
することができる。

【０１２０】＜第１０の実施の形態（請求項９に対応）
＞図１８および図１９は本発明によるガスタービン制御
装置の第１０の実施の形態の概略構成を示す図である。
図２１と同一部分および相当する部分には同一符号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる部分についての
み述べる。

【０１２１】図１８と図２１の相違点は、燃料流量制御
弁６と燃料ノズル７の間の燃料配管に第２圧力検出器７
６を設け燃料圧力ＰＦＢを得るようにした点である。

【０１２２】図１９において、燃料流量制御弁の２次側
燃料の燃料圧力ＰＦＢが、信号発生器７７の所定設定値
を越えると比較器７８がＯＮ信号を出力する。そして、
火炎検知信号ＦＬＭの否定器７９がＯＮすなわち未着火
のときＡＮＤ（論理積回路）８０が成立し、タービント
リップ指令を出力して燃料送給を遮断するようにしてい
る。

【０１２３】一般に燃料ノズルを通過する燃料流量Ｑは Ｑ＝Ｃ×Ａ×（Ｐ一ＰＣＤ×Ｋ）^1/2 で与えられる。

【０１２４】ここで、Ｃは流量係数、Ａは燃料ノズル開
口部面積、Ｐは燃料ノズル入口側燃料圧力、ＰＣＤは空
気圧縮機吐出空気圧力、Ｋは係数であり、ＰＣＤ×Ｋは
燃料ノズル出口側燃料圧力である。

【０１２５】従って、着火操作時の空気圧縮機吐出空気
圧力ＰＣＤが一定とみなすことができれば、燃料流量Ｑ
の制限流量が与えられると、燃料圧力Ｐの制限値が決ま
る。

【０１２６】図１９では、その燃料圧力制限値を信号発
生器７３が圧力設定値として与え、燃料圧力ＰＦＢが圧
力設定値を越えると燃料流量過大としてガスタービント
リップとするようにしている。

【０１２７】尚、図１９では火炎検知されると直ちに燃
料圧力ＰＦＢの監視を停止するようにしているが、少な
くとも着火操作中は監視を必要とし、火炎検知後も、通
常運転中における燃料圧力ＰＦＢが圧力設定値を越えな
い負荷域までなら監視を続行してもよい。

【０１２８】以上述べた第１０の実施の形態によれば、
燃料圧力制御弁開度の機械的変位が小さくて精度よく着
火時の開度制限値を設定することが困難な場合において
も、燃料流量制御弁の２次側の燃料圧力により燃料流量
過大を検出することができるので、ガスタービンプラン
トを過温度による損傷から保護することができると共
に、不必要なガスタービントリップを回避することがで
きる。

【０１２９】＜第１１の実施の形態（請求項１０に対
応）＞図１８は本発明によるガスタービン制御装置の第
１１の実施の形態の概略構成を示す図であり、図２０は
本発明によるガスタービン制御装置の第１１の実施の形
態を示すブロック図である。

【０１３０】図２１および図１９と同一部分および相当
する部分には同一符号を付し，てその説明を劣略し、こ
こでは異なる部分についてのみ述べる。図２０におい
て、空気圧縮機吐出空気圧力ＰＣＤと信号発生器８１の
係数Ｋが乗算器８２にて乗算され、その結果ＰＣＤ×Ｋ
を得る。減算器８３にて燃料圧力ＰＦＢとＰＣＤ×Ｋの
圧力差を得る。この圧力差と信号発生器８４の所定設定
値ＤＰが比較器８５にて比較され、未着火の条件のもと
で、圧力差が設定値ＤＰを越えると燃料流量過大として
ガスタービントリップ指令を出力し燃料送給を遮断す
る。前述の燃料流量Ｑの関係式は次のように変形でき
る。

【０１３１】Ｐ−ＰＣＤ×Ｋ＝［Ｑ／（Ｃ×Ａ）］² 着火操作時の着火タイミンダが一定せず空気圧縮機吐出
空気圧力ＰＣＤを変数として燃料流量過大の監視をする
必要のあるケースにおいては、図２０の実施の形態を適
用できる。設定値ＤＰは前述の式の［Ｑ／（Ｃ×Ａ）］
² に相当する。

【０１３２】従って、燃料圧力制御弁開度の機械的変位
が小さくて精度よく着火時の開度制限値を設定すること
が困難な場合においても、また、ガスタービン着火タイ
ミングが変更される場合においでも、燃料流量制御弁の
２次側の燃料圧力と空気圧縮機吐出空気圧力に基づいて
燃料流量過大を検出することができるので、ガスタービ
ンプラントを過温度による損傷から保護することができ
ると共に、不必要なガスタービントリップを回避するこ
とができる。

【０１３３】

【発明の効果】以上述べた本発明のガスタービン制御装
置によれば、次のような効果が得られる。

【０１３４】（１）着火操作中の燃料流量過大を回避
し、好適なガスタービン制御を行うことができる。

【０１３５】（２）燃料流量過大が検出されると、燃焼
前にすみやかにガスタービントリップとしてガスタービ
ンプラントを過温度による損傷を防止することができ
る。

【０１３６】（３）本発明によれば、高負荷域で運転中
に燃料圧力が急変するような場合および排ガス温度が急
変するような場合においても、すみやかに燃料流量を減
少させてガスタービンプラントの過温度による損傷を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスタービン制御装置の第１の実施の
形態の要部のみを示すブロック図。

【図２】図１の実施の形態における燃料流量制御弁開度
と燃料圧力制御弁開度制限値の特性を示す関係図。

【図３】図１の実施の形態における関数発生器の特性を
示す関係図。

【図４】本発明のガスタービン制御装置の第２の実施の
形態の要部のみを示すブロック図。

【図５】本発明のガスタービン制御装置の第２の実施の
形態に関する圧力制限値と燃料流量制御弁開度の特性を
示す関係図。

【図６】本発明のガスタービン制御装置の第３の実施の
形態の要部のみを示すブロック図。

【図７】本発明のガスタービン制御装置の第３の実施の
形態に関する燃料圧力制御弁開度制限値と燃料流量制御
弁開度の特性を示す関係図。

【図８】本発明のガスタービン制御装置の第４の実施の
形態の要部のみを示すブロック図。

【図９】本発明のガスタービン制御装置の第４の実施の
形態に関する燃料圧力制御偏差と着火開度設定値の特性
を示す関係図。

【図１０】本発明のガスタービン制御装置の第５の実施
の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１１】本発明のガスタービン制御装置の第６の実施
の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１２】本発明のガスタービン制御装置の第７の実施
の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１３】本発明のガスタービン制御装置の第７の実施
の形態に関する圧力制御偏差と積分入力加算信号の特性
を示す関係図。

【図１４】本発明のガスタービン制御装置の第８の実施
の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１５】本発明のガスタービン制御装置の第８の実施
の形態に関する関数発生器の特性を示す関係図。

【図１６】本発明のガスタービン制御装置の第９の実施
の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１７】本発明のガスタービン制御装置の第９の実施
の形態に関する関数発生器の特性を示す関係図。

【図１８】本発明のガスタービン制御装置の第１０の実
施の形態の要部のみを示すブロック図。

【図１９】本発明のガスタービン制御装置の第１１の実
施の形態の要部のみを示すブロック図。

【図２０】本発明のガスタービン制御装置の第１１の実
施の形態の要部のみを示すブロック図。

【図２１】従来のガスタービンプラントの第１の例を示
す概略構成図。

【図２２】図２１のガスタービン制御装置の第１の例を
示すブロック図。

【図２３】図２１のガスタービン制御装置に関する関数
発生器の特性を示す関係図。

【図２４】図２１のガスタービン制御装置に関する起動
制御信号の変化を示す関係図。

【図２５】図２１のガスタービン制御装置に関する関数
発生器の特性を示す関係図。

【符号の説明】

１…入口空気案内翼 ２…空気圧縮機 ３…空気流路 ４…燃焼器 ５…燃料圧力制御弁 ６…燃料流路 ７…燃料ノズル ８…ガスタービン ９…ガスタービン軸 １０…発電機 １１…ガスタービン制御装置 １２…軸端歯車 １３…速度検出器 １４…火炎検知器 １５…吐出空気圧力検出器 １６…弁開度検出器 １７…弁開度検出器 １８…第１圧力検出器 １９…ガスタービン排ガス温度検出器 ２０…発電機出力検出器 ２１…点火器 ２２…起動制御部 ２３…速度負荷制御部 ２４…排ガス温度制御部 ２５…燃料流量制御信号選択回路 ２６…関数発生器 ２７…減算器 ２８…比例積分制御器 ２９…減算器 ３０…スイッチ ３１…信号発生器 ３２…変化率制限器 ３３…減算器 ３４…スイッチ ３５…信号発生器 ３６…スイッチ ３７…信号発生器 ３８…速度負荷設定器 ３９…減算器 ４０…比例制御器 ４１…負荷指令設定器 ４２…減算器 ４３…上下制限器 ４４…関数発生器 ４５…減算器 ４６…比例積分制御器 ４７…燃料圧力制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野 隆 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 谷田部 充広 東京都府中市晴見町２丁目24番地の１ 東 芝システムテクノロジー株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃料流量制御弁の開度に基づいて前記燃料圧力制御
   弁の開度制限値を与え、前記燃焼器の着火操作中に前記
   燃料圧力制御弁の開度が前記開度制限値を越えたことに
   よりガスタービントリップとするようにしたことを特徴
   とするガスタービン制御装置。
2. 【請求項２】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器と、 前記ガスタービン速度に基づき前記燃料流量制御弁の１
   次側燃料圧力設定値を設定可能な圧力設定器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃焼器の着火操作中には、前記１次側燃料圧力設定
   値を、前記燃料流量制御弁の開度に基づいて与えられた
   圧力制限値により修正するようにしたことを特徴とする
   ガスタービン制御装置。
3. 【請求項３】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃焼器の着火操作中には、前記燃料圧力制御弁の開
   度指令値を、前記燃料流量制御弁の開度に基づいて与え
   られた開度制限値により修正するようにしたことを特徴
   とするガスタービン制御装置。
4. 【請求項４】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃科配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記カスタービンに燃焼ガス
   を供給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃料流量制御弁の着火開度設定値を、前記燃料流量
   制御弁の１次側燃料圧力あるいは１次側燃料圧力制御偏
   差に基づいて与えるようにしたことを特徴とするガスタ
   ービン制御装置。
5. 【請求項５】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃焼器の着火操作開始時には、初めに前記燃料流量
   制御弁を着火開度設定値まで開き、前記燃料流量制御弁
   と前記燃料圧力制御弁の間の燃料配管残留燃料を前記燃
   料流量制御弁の下流に放出した後に、前記燃料圧力制御
   弁による燃料圧力制御を開始するようにしたことを特徴
   とするガスタービン制御装置。
6. 【請求項６】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃焼器の着火操作開始時には、前記燃料流量制御弁
   の１次側燃料圧力が所定値以下であることを条件に、前
   記燃料圧力制御弁による燃料圧力制御を開始するように
   したことを特徴とするガスタービン制御装置。
7. 【請求項７】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記ガスタービンの排ガス温度を制御する排ガス温度制
   御信号により前記燃料流量制御弁を制御中に前記燃料流
   量制御弁の１次側燃料圧力あるいは燃料圧力制御偏差に
   基づいて前記排ガス温度制御信号を修正するようにした
   ことを特徴とするガスタービン制御装置。
8. 【請求項８】 空気圧縮機と共に同軸上に結今されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次測
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記ガスタービンの排ガス温度を制御する排ガス温度制
   御信号により前記燃料流量制御弁を制御中に、排ガス温
   度高方向の排ガス温度変化率に基づいて得られた予測排
   ガス温度と前記ガスタービンの排ガス温度高警報設定値
   あるいは排ガス温度高トリップ設定値との差、あるいは
   比較に基づき、前記排ガス温度制御信号を減少方向に修
   正するようにしたことを特徴とするガスタービン制御装
   置。
9. 【請求項９】 空気圧縮機と共に同軸上に結合されるガ
   スタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
   れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
   を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
   弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
   圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
   力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
   燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
   前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
   ン制御装置において、 前記燃料流量制御弁と前記燃料ノズルの間の燃料配管の
   燃料圧力を検出する第２圧力検出器を設け、前記燃焼器
   の着火操作中の燃料流量過大を前記第２圧力検出器の燃
   料圧力が所定値を越えたことにより判定しガスタービン
   トリップとするようにしたことを特徴とするガスタ一ビ
   ン制御装置。
10. 【請求項１０】 空気圧縮機と共に同軸上に結合される
    ガスタービンと、 前記空気圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給さ
    れる燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
    を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料流量制御
    弁および燃料ノズルと、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料配管に配置された燃料
    圧力制御弁と、 前記燃料流量制御弁の１次側燃料圧力を検出する第１圧
    力検出器とを備え、 前記燃料圧力制御弁により前記燃料流量制御弁の１次側
    燃料圧力を制御すると共に、前記燃料流量制御弁により
    前記燃焼器に送給される燃料流量を制御するガスタービ
    ン制御装置において、 前記燃料流量制御弁と前記燃料ノズルの間の燃料配管の
    燃料圧力を検出する第２圧力検出器を設け、前記燃焼器
    の着火操作中の燃料流量過大を前記第２圧力検出器の燃
    料圧力および前記空気圧縮機の吐出空気圧力に基づいて
    判定しガスタービントリップとするようにしたことを特
    徴とするガスタービン制御装置。