JP2000161084A

JP2000161084A - 燃料加温装置

Info

Publication number: JP2000161084A
Application number: JP10335118A
Authority: JP
Inventors: Shunji Hosaka; 俊二保坂; Tetsuya Funatsu; 徹也船津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料温度制御における応答を早めると共に、
燃料流量が急変する場合の温度追従を良好に保ち、機器
構成を簡素化すること。【解決手段】燃料加温装置の制御部は偏差演算器７、
ＰＩ演算器８、加算器１０、関数発生器１１を備えてい
る。ＰＩ演算器８が偏差演算器７から与えられる偏差信
号に基づいて演算し、第１開度信号を出力する。加算器
１０は関数発生器１１が入力される燃料流量に基づいて
演算した第２開度信号と第１開度信号とを加算し、蒸気
量を調節する温度調節弁９に開度指令信号を出力する。
関数発生器１１は燃料流量毎に目標の温度に加熱するの
に必要な蒸気量を供給する開度を与える関係式を内蔵し
ている。

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燃料を
加温するために用いられる燃料加温装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービンにおいては作動媒体である
燃焼ガスを得るのに圧縮機から供給される圧縮空気に燃
料を加えて燃焼することで高温、高圧の燃焼ガスを得る
ようにしている。燃料には典型的なクリーンエネルギで
ある液化天然ガス（以下、ＬＮＧと称する）が使用され
る。ＬＮＧは燃料として好ましい特性を有するが、貯蔵
容器から燃料系統を通してガスタービンの燃焼器に送る
までに当初の低温状態から望ましい温度に加熱する必要
があり、燃料系統には燃料加温装置を備えなければなら
ない。

【０００３】燃料加温装置を備えた燃料系統の主要な機
器をガスタービンと共に図１１に示している。空気は圧
縮機３１に吸い込まれて内部で圧縮される。この空気は
燃焼器３２に送られる。一方、燃料（ＬＮＧ）が燃料タ
ンク（図示せず）から加温器としての熱交換器１に供給
される。ここで、燃料は蒸気系統２を通して送られる蒸
気で加熱される。加熱された燃料は燃料系統３を通って
燃料調節弁４において適正な量に調節され、燃焼器３２
で上述した圧縮空気中に混合される。燃焼器３２では燃
焼により高温の燃焼ガスが生成する。この燃焼ガスがガ
スタービン３３に供給され、内部で膨張して仕事が行わ
れる。この仕事により発電機３４が回転し、電気出力が
得られるようになっている。

【０００４】ところで、ＬＮＧは加温の前は空気中の水
蒸気を氷結させる程の極く低温状態にあり、熱交換器１
においてはこうした氷結を起こさない程度に加温しなけ
ればならない。加温は上記したように蒸気系統２からの
蒸気によって行われるが、燃料温度を望ましい温度に保
つにはきめ細かな蒸気量の調節が求められる。

【０００５】図１２に温度制御部を含む加温装置の詳細
を示している。先に述べたように、熱交換器１には燃料
系統３から燃料が流入し、蒸気系統２から加熱媒体であ
る蒸気が流入する。燃料は蒸気によって加熱され、温度
が上昇する。蒸気は燃料に熱を奪われて温度が降下し、
凝縮して復水となる。この熱交換器１内はヘッドタンク
５との水頭差分の圧力でほぼ一定に保たれている。

【０００６】温度検出器６で検出される燃料温度は偏差
演算器７で温度設定値との間で偏差が演算される。得ら
れた偏差に応じてＰＩ演算機８を介して温度調節弁９の
開度を決める開度指令信号が出力され、このときの開度
に応じて蒸気量が変わり、加熱される燃料の温度が望ま
しい温度に保たれるようになっている。

【０００７】たとえば、燃料温度が高くなり、温度調節
弁９への指令信号が開度を絞り込むように与えられる
と、熱交換器１に流入する蒸気量が減少し、熱交換器１
の器内圧力は降下する。このとき、ヘッドタンク５との
水頭差により熱交換器１内のドレン水位は上昇し、伝熱
面が少なくなることで、蒸気との接触面積が減少し、交
換熱量が小さくなって熱交換器１内を通る燃料の温度は
次第に低下し、設定値に応じた温度になる。このような
例は、たとえば、負荷変動等により燃焼器３２の入口に
ある燃料調節弁４が絞られ、燃料が減少することで、温
度検出器６で検出される燃料温度が高くなるときであ
る。

【０００８】これと反対に、負荷変動等により燃料調節
弁４が開き、燃料が増加する場合、温度検出器６で検出
される燃料温度は低くなり、温度調節弁９への指令信号
が開度を大きくするように与えられる。このとき、熱交
換器１に流入する蒸気量は増大し、熱交換器１の器内圧
力は高くなる。ヘッドタンク５との水頭差により熱交換
器１内のドレン水位が下がり、伝熱面が増すことで、蒸
気との接触面積は大きくなり、交換熱量が増加して熱交
換器１内を通る燃料の温度は次第に上昇し、設定値に応
じた望ましい温度になる。すなわち、上述した温度制御
部により燃料温度は一定した値に保つことが可能であ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、負荷遮
断時のように燃料流量が急激に、かつ大きく変化する場
合、燃料流量は大きく変化するために燃料温度は一定し
た値を保つことが難しくなる。燃料温度が過度に変化す
ると、燃焼が安定しないばかりか、失火につながる可能
性もあり、できるだけ温度変化を小さく抑えることが求
められる。

【００１０】しかし、上述したように加熱蒸気を凝縮さ
せ、凝縮したドレンの水位変動によって交換熱量が変化
し、その結果燃料温度が変化する、という熱交換器１の
特性上、熱交換器１の熱容量分だけ燃料温度が変わるま
でに時間がかかり、応答が遅れてしまう。また、燃料温
度のフィードバック信号により蒸気量を変化させる従来
の方法によっては、燃料流量が急変したときに温度制御
が難しくなる。さらに、従来はヘッドタンク５を必要と
していたが、ヘッドタンク５を使用することはコスト面
およびスペース面からみて不利である。

【００１１】本発明の目的は燃料温度制御における応答
を早めると共に、燃料流量が急変する場合の温度追従を
良好に保ち、機器構成を簡素化することを可能にした燃
料加温装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に係る発明は熱交換器と、この熱交換器を通
過する燃料を加熱するための蒸気量を調節する温度調節
弁とを備えてなる燃料加温装置において、検出される燃
料温度信号と設定値との偏差信号に基づいて演算し、第
１開度信号を出力する演算器と、検出される燃料パラメ
ータまたはガスタービン状態量に基づいて演算し、熱交
換器を通過する燃料流量を加熱するのに必要な蒸気量を
供給するための第２開度信号を出力する関数発生器と、
演算器から与えられる第１開度信号と、関数発生器から
の第２開度信号とを加算して温度調節弁に開度指令信号
を出力する加算器とを備えることを特徴とするものであ
る。

【００１３】上記構成からなる燃料加温装置においては
負荷変動時、燃料温度制御における応答を格段に早める
ことができる。また、燃料流量の急変時においても温度
追従を良好に保つことが可能になる。

【００１４】また、請求項２に係る発明は熱交換器と、
この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃焼器
に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱する
ための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温装置
において、燃料系統が、さらに燃料を熱交換器をバイパ
スして下流側に導くバイパス管と、燃料を熱交換器を通
して流す加熱流量と、バイパス管を通して流すバイパス
流量とに分配する分配手段とを有し、さらに検出される
燃料温度信号と、設定値との偏差に基づいて演算し、第
１開度信号を出力する演算器と、検出される燃料パラメ
ータまたはガスタービン状態量に基づいて演算し、加熱
流量とバイパス流量とに分配するための第２開度信号を
出力する関数発生器と、演算器から与えられる第１開度
信号と、関数発生器からの第２関数信号とを加算して分
配手段に開度指令信号を出力する加算器とを備えること
を特徴とするものである。

【００１５】上記構成からなる燃料加温装置においては
負荷変動時、燃料温度制御における応答を格段に早める
ことができる。また、燃料流量の急変時においても温度
追従を良好に保つことが可能になる。

【００１６】さらに、請求項３に係る発明は蒸気系統
が、さらに圧力調節弁を備え、熱交換器に導く蒸気量を
圧力調節弁により調節して熱交換器内蒸気圧力を一定に
保つようにしたことを特徴とするものである。

【００１７】上記構成からなる燃料加温装置においては
負荷変動時、燃料温度制御における応答を格段に早める
ことができる。また、燃料流量の急変時においても温度
追従を良好に保つことが可能になる。

【００１８】また、請求項４に係る発明は熱交換器と、
この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃焼器
に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱する
ための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温装置
において、燃料系統が、さらに燃料を熱交換器をバイパ
スして下流側に導くバイパス管と、燃料を熱交換器を通
して流す加熱流量と、バイパス管を通して流すバイパス
流量とに分配する分配手段とを有し、さらに検出される
燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演算し、分配
手段に対して加熱流量とバイパス流量とに分配するため
の開度指令信号を出力する演算器を備えることを特徴と
するものである。

【００１９】上記構成からなる燃料加温装置においては
熱交換器の温度変化の遅れによる影響を小さくすること
ができ、制御性を向上させることが可能になる。また、
熱交換器を通過した後の燃料温度の変化を小さくするこ
とができ、制御性を良好に保つことが可能になる。

【００２０】さらに、請求項５に係る発明は熱交換器
と、この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃
焼器に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱
するための蒸気量を調節する温度調節弁とを備えてなる
燃料加温装置において、熱交換器が、さらに器内で生じ
た凝縮ドレンを系外に導くドレン管と、熱交換器から排
出されるドレン量を調節する水位調節弁と、この水位調
節弁の開度を制御して熱交換器内のドレン水位を一定に
保つコントローラとを有し、さらに検出される燃料温度
信号と設定値との偏差信号に基づいて演算し、第１開度
信号を出力する演算器と、検出される燃料パラメータま
たはガスタービン状態量に基づいて演算し、熱交換器を
通過する燃料流量を加熱するのに必要な蒸気量を供給す
るための第２開度信号を出力する関数発生器と、演算器
から与えられる第１開度信号と、関数発生器からの第２
開度信号とを加算して温度調節弁に開度指令信号を出力
する加算器とを備えることを特徴とするものである。

【００２１】上記構成からなる燃料加温装置においては
負荷変動時、燃料温度制御における応答を格段に早める
ことができる。また、燃料流量の急変時においても温度
追従を良好に保つことができる。

【００２２】さらに、ドレンタンクが不要となり、燃料
加温装置の機器構成を簡素化することが可能になる。

【００２３】また、請求項６に係る発明は熱交換器と、
この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃焼器
に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱する
ための蒸気量を調節する温度調節弁とを備えてなる燃料
加温装置において、熱交換器が、さらに器内で生じた凝
縮ドレンを系外に導くドレン管と、熱交換器から排出さ
れるドレン量を調節する水位調節弁と、この水位調節弁
の開度を制御して熱交換器内のドレン水位を一定に保つ
コントローラとを有し、さらに検出される燃料温度記号
と設定値との偏差に基づいて演算し、温度調節弁に対し
て開度指令信号を出力する演算器を備えることを特徴と
するものである。

【００２４】上記構成からなる燃料加温装置においては
ドレンタンクが不要となり、燃料加温装置の機器構成を
簡素化することができる。

【００２５】さらに、請求項７に係る発明は熱交換器
と、この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃
焼器に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱
するための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温
装置において、熱交換器が、さらに器内で生じた凝縮ド
レンを系外に導くドレン管と、熱交換器から排出される
ドレン量を調節する水位調節弁とを有し、さらに検出さ
れる燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演算し、
熱交換器内のドレン水位制御のための設定値を出力する
第１演算器と、検出される熱交換器内のドレン水位信号
と第１演算器からの設定値との偏差を演算して偏差信号
を出力する偏差演算器と、この偏差演算器から与えられ
る偏差信号に基づいて演算し、第１開度信号を出力する
第２演算器と、検出される燃料パラメータまたはガスタ
ービン状態量に基づいて演算し、熱交換器内のドレン水
位を所望の水位とするための第２開度信号を出力する関
数発生器と、第２演算器から与えられる第１開度信号
と、関数発生器からの第２開度信号とを加算して水位調
節弁に開度指令信号を出力する加算器とを備えることを
特徴とするものである。

【００２６】上記構成からなる加温装置においては負荷
変動時、燃料温度制御における応答を格段に早めること
ができる。また、燃料流量の急変時においても温度追従
を良好に保つことができる。

【００２７】さらに、ドレンタンクが不要となり、燃料
加温装置の機器構成を簡素化することが可能になる。

【００２８】また、請求項８に係る発明は熱交換器と、
この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃焼器
に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱する
ための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温装置
において、熱交換器が、さらに器内で生じた凝縮ドレン
を系外に導くドレン管と、熱交換器から排出されるドレ
ン量を調節する水位調節弁とを有し、さらに検出される
燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演算し、熱交
換器内のドレン水位制御のための設定値を出力する第１
演算器と、検出される熱交換器内のドレン水位信号と第
１演算器からの設定値との偏差を演算して偏差信号を出
力する偏差演算器と、この偏差演算器から与えられる偏
差に基づいて演算し、水位調節弁に対して開度指令信号
を出力する第２演算器とを備えることを特徴とするもの
である。

【００２９】上記構成からなる燃料加温装置においては
現在の燃料温度に従いドレン水位を設定することが可能
で、制御性を高めることができる。また、ドレンタンク
が不要となり、燃料加温装置の機器構成を簡素化するこ
とができる。

【００３０】さらに、請求項９に係る発明は熱交換器
と、この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃
焼器に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱
するための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温
装置において、燃料系統が、さらに燃料を熱交換器をバ
イパスして下流側に導くバイパス管と、燃料を熱交換器
を通して流す加熱流量と、バイパス管を通して流すバイ
パス流量とに分配する分配手段とを有し、熱交換器が、
さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレン管
と、熱交換器から排出されるドレン量を調節する水位調
節弁と、この水位調節弁の開度を制御して熱交換器内の
ドレン水位を一定に保つコントローラとを有し、さらに
検出される燃料温度信号と、設定値との偏差に基づいて
演算し、第１開度信号を出力する演算器と、検出される
燃料パラメータまたはガスタービン状態量に基づいて演
算し、加熱流量とバイパス流量とに分配するための第２
開度信号を出力する関数発生器と、演算器から与えられ
る第１開度信号と、関数発生器からの第２関数信号とを
加算して分配手段に開度指令信号を出力する加算器とを
備えることを特徴とするものである。

【００３１】上記構成からなる燃料加温装置においては
負荷変動時、燃料温度制御における応答を格段に早める
ことができる。また、燃料流量の急変時においても温度
追従を良好に保つことができる。

【００３２】さらに、ドレンタンクが不要となり、燃料
加温装置の機器構成を簡素化することが可能になる。

【００３３】また、請求項１０に係る発明は熱交換器
と、この熱交換器にかけて燃料を導き、かつそこから燃
焼器に送る燃料系統と、熱交換器を通過する燃料を加熱
するための蒸気を導く蒸気系統とを備えてなる燃料加温
装置において、燃料系統が、さらに燃料を熱交換器をバ
イパスして下流側に導くバイパス管と、燃料を熱交換器
を通して流す加熱流量と、バイパス管を通して流すバイ
パス流量とに分配する分配手段とを有し、熱交換器が、
さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレン管
と、熱交換器から排出されるドレン量を調節する水位調
節弁と、この水位調節弁の開度を制御して熱交換器内の
ドレン水位を一定に保つコントローラとを有し、さらに
検出される燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演
算し、分配手段に対して加熱流量とバイパス流量とに分
配するための開度指令信号を出力する演算器を備えるこ
とを特徴とするものである。

【００３４】上記構成からなる燃料加温装置においては
熱交換器の温度変化の遅れにより影響を小さくすること
ができ、制御性を向上させることができる。

【００３５】また、ドレンタンクが不要となり、機器構
成を簡素化することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】（実施の形態−１）本発明の実施
の形態を図面を参照して説明する。図１において、燃料
加温装置の制御部は偏差演算器７、ＰＩ演算器８、加算
器１０および関数発生器１１を備えている。偏差演算器
７は演算検出器６からの燃料温度信号と設定値との間で
偏差を求めて偏差信号を出力する。ＰＩ演算器８は与え
られる偏差信号に基づいて演算を行い、第１開度信号を
出力する。

【００３７】加算器１０は関数発生器１１から入力され
る燃料流量に基づいて演算した第２開度信号と、ＰＩ演
算器８からの第１開度信号とを加算して温度調節弁９の
開度を決める開度指令信号を出力する。関数発生器１１
は燃料流量毎に目標の温度に加熱するのに必要な蒸気量
を供給する開度を与える関係式を内蔵している。

【００３８】本実施の形態は上記構成からなり、たとえ
ば、負荷変動により燃料調節弁４が絞られ、燃料流量が
減少したとき、燃料系統３を流れる燃料の減少が流量検
出器（図示せず）で検出される。検出信号が開度発生器
１１に与えられると、そこからその低下した流量に見合
う蒸気量を供給する第２開度信号が加算器１０に出力さ
れる。このとき、燃料流量が減少しても、温度検出器６
からの燃料温度信号が直ちに変わらないために設定値と
の間で大きな偏差は生じないで、ＰＩ演算器８からの第
１開度信号はそれ程変化しない。

【００３９】しかし、加算する一方の第２開度信号が小
さくなることにより、加算器１０から温度調節弁９に対
して開度を絞り込む開度指令信号が出力され、温度調節
弁９がそれまでの開度よりも閉じる。の結果、熱交換器
１に流入する蒸気量が減少し、熱交換器１の器内圧力が
降下する。このため、熱交換器１内においてドレン水位
が上昇し、交換熱量が減少することで、熱交換器１を通
過する燃料の温度は低下する。

【００４０】このように燃料流量の減少から熱交換器１
における加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、
燃料流量に基づいたフィードフォワード信号により直ち
に蒸気量を変化させ、燃料温度を下げることができる。

【００４１】一方、たとえば、負荷変動により燃料調節
弁４が開き、燃料流量が増加したとき、流量検出器によ
り燃料系統３を流れる燃料の増加が検出される。検出信
号が関数発生器１１に入力されると、そこから増加した
流量に見合う蒸気量を供給する第２開度信号が加算器１
０に出力される。このとき、燃料流量が増加しても温度
検出器６からの燃料信号が直ちに変わらないために設定
値との間で大きな偏差は生じないで、ＰＩ演算器８から
の第１開度信号はそれ程変化しない。

【００４２】しかし、加算する一方の第２開度信号が大
きくなることで、加算器１０から温度調節弁９に対して
開度を開く、開度指令信号が出力され、温度調節弁９が
それまでの開度よりも開く。この結果、熱交換器１に流
入する蒸気量が増加し、熱交換器１の器内圧力が上昇す
る。このため、熱交換器１内においてドレン水位が低下
し、交換熱量が増大することにより熱交換器１を通過す
る燃料の温度が上昇する。

【００４３】このように燃料流量の増加から熱交換器１
における加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、
燃料流量に基づいたフィードフォワード信号により直ち
に蒸気量を変化させ、燃料温度を上昇させることが可能
になる。

【００４４】すなわち、負荷変動時の燃料温度制御にお
ける応答をフィードフォワード信号を用いて早めること
が可能になる

【００４５】また、燃料流量の急変時にはフィードバッ
ク信号によっては温度追従が遅れるために制御が思わし
くなくなるが、フィードフォワード信号により燃料流量
の変化に見合って素早く供給する蒸気量を増減すること
ができ、温度追従を良好に保つことが可能になる。

【００４６】なお、関数発生器１１は現在の燃料流量に
応じた第２開度信号を与えるのに代えて、検出される燃
料調節弁４の開度信号、あるいは燃料調節弁４の開度指
令信号、燃料流量要求信号、ガスタービン負荷信号に基
づいて供給する蒸気量を決める開度信号を与えるように
してもよい。

【００４７】このように本実施の形態によれば、熱交換
器１を用いて燃料を加熱する燃料加温装置において、燃
料温度制御における応答を格段に早めることができる。
また、燃料流量の急変時においても温度追従を良好に保
つことが可能で、制御性を高めることができる。

【００４８】（実施の形態−２）さらに、本発明の他の
実施の形態を説明する。図２において、燃料系統３に燃
料を熱交換器１をバイパスして下流側に導くバイパス管
１２が接続されている。燃料系統３のバイパス管１２の
分岐部に三方弁１３が設けられている。

【００４９】さらに、燃料加温装置の制御部は偏差演算
器７、ＰＩ演算器８、加算器１０および関数発生器１４
を備えている。加算器１０は関数発生器１４から与えら
れる燃料流量に基づいて演算した第２開度信号と、ＰＩ
演算器８からの第１開度信号とを加算して三方弁１３の
開度を決める開度指令信号を出力する。関数発生器１４
は燃料流量毎に加熱流量とバイパス流量との分配割合を
与える関係式を内蔵している。

【００５０】本実施の形態は上記構成からなり、たとえ
ば、負荷変動により燃料調節弁４が絞られ、燃料流量が
減少したとき、燃料系統３を流れる燃料の減少が流量検
出器（図示せず）で検出される。検出信号が関数発生器
１４に与えられると、そこから低下した流量に従う加熱
流量とバイパス流量との分配割合が変化した第２開度信
号が加算器１０に出力される。このとき、燃料流量が減
少しても温度検出器６からの燃料温度信号は直ちに変わ
らないために設定値との間で大きな偏差は生じないで、
ＰＩ演算器８からの第１開度信号はそれ程変化しない。

【００５１】しかし、加算する一方の第２開度信号が変
化することで、加算器１０から三方弁１３に対して一方
の開度を絞り込み、他方の開度を開ける開度指令信号が
出力される。このため、三方弁１３のａ−ｂ開度がそれ
までの開度よりも閉じ、同時に、ａ−ｃ開度がそれまで
よりも開く。この結果、熱交換器１を通過する燃料量が
減少し、一方バイパス管１２を通る燃料量が増加し、合
流した後の燃料温度が低下する。

【００５２】このように燃料流量の減少から熱交換器１
での加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、燃料
流量に基づいたフィードフォワード信号により直ちに燃
料の分配比を変化させ、燃料温度を下げることができ
る。

【００５３】一方、たとえば、負荷変動により燃料調節
弁４が開き、燃料流量が増加したとき、流量検出器によ
り燃料系統３を流れる燃料の増加が検出される。検出信
号が関数発生器１４に与えられると、そこから増加した
流量に従う加熱流量とバイパス流量との分配割合が変化
した第２開度信号が加算器１０に出力される。このと
き、燃料流量が減少しても温度検出器６からの燃料温度
信号は直ちに変わらないために設定値との間で大きな偏
差は生じないで、ＰＩ演算器８からの第１開度信号はそ
れ程変化しない。

【００５４】しかし、加算する一方の第２開度信号が変
化することで、加算器１０から三方弁１３に対して一方
の開度を開き、他方の開度を絞る開度指令信号が出力さ
れる。このため、三方弁１３のａ−ｂ開度がそれまでの
開度よりも開き、同時にａ−ｃ開度がそれまでの開度よ
りも閉じる。この結果、熱交換器１を通過する燃料量が
増加し、一方バイパス管１２を通る燃料量が減少し、合
流した後の燃料温度が上昇する。

【００５５】このように燃料流量の増加から熱交換器１
での加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、燃料
流量に基づいたフィードフォワード信号により直ちに燃
料の分配割合を変化させ、燃料温度を上昇させることが
できる。

【００５６】すなわち、負荷変動時の燃料温度制御にお
ける応答をフォードフォワード信号を用いて格段に早め
ることができる。

【００５７】また、燃料流量の急変時にはフィードフォ
ワード信号により加熱する燃料と加熱しない燃料との分
配割合を直ちに変えることが可能で、温度追従を良好に
保つことができる。

【００５８】なお、関数発生器１４は現在の燃料流量に
応じて第２開度信号を与えるのに代えて、検出される燃
料調節弁４の開度信号、あるいは燃料調節弁４の開度指
令信号、燃料流量要求信号、ガスタービン負荷信号に基
づいて開度信号を与えるようにしてもよい。

【００５９】また、分配手段は三方弁１３を設けるのに
代えて、燃料系統３およびバイパス管１２に各々調節弁
を設け、それぞれの調節弁を協調して制御するようにし
てもよい。

【００６０】このように本実施の形態によれば、燃料温
度制御における応答を格段に早めることができる。ま
た、燃料流量急変時においても温度追従を良好に保つこ
とができる。

【００６１】（実施の形態−３）さらに、本発明の他の
実施の形態を説明する。図３において、燃料加温装置は
上述した実施の形態−２と同様なバイパス管１２および
三方弁１３を備えている。また、蒸気系統２に圧力調節
手段が設けられる。これは圧力調節弁１５、コントロー
ラ１６、圧力検出器１７からなる。熱交換器１の蒸気圧
力を一定に保持するためにコントローラ１６は圧力検出
器１７で検出される圧力信号と圧力設定値とを比較して
制御信号を圧力調節弁１５に出力するように構成されて
いる。

【００６２】さらに、制御部は実施の形態−２と同様な
偏差演算器７、ＰＩ演算器８、加算器１０および関数発
生器１４を備えている。

【００６３】本実施の形態は上記構成からなり、図２を
参照して先に述べたものと同様に、燃料温度制御におけ
る応答をフィードフォワード信号を用いて格段に早める
ことができる。

【００６４】燃料の一定量を熱交換器１をバイパスさせ
て流す場合、熱交換器１を通過した後の燃料温度（図に
Ａで示す）と、バイパス管１２を流れる燃料温度とが一
定であるのが望ましい。熱交換器１の蒸気圧力はコント
ローラ１６で開度が調節される圧力調節弁１５によって
一定に保たれる。この場合、ヘッドタンク５との圧力差
で決まるドレン水位が一定となり、蒸気と伝熱面との接
触面積が変動することによって生じるＡ部での燃料温度
の変化を小さく保つことができる。

【００６５】なお、本実施の形態においては熱交換器１
内の蒸気圧力を一定させるのに好ましいやり方を述べて
いるが、熱交換器１内の蒸気は飽和蒸気であることか
ら、蒸気温度を一定に保つようにしても同様の効果を得
ることができる。また、熱交換器内のドレン水位は熱交
換器１の器内圧力とヘッドタンク５との圧力差によって
決まるので、ドレン水位を一定に保つようにしてもよ
い。

【００６６】本実施の形態によれば、燃料温度制御にお
ける応答を格段に早めることができる。また、燃料流量
急変時においても温度追従を良好に保つことができる。

【００６７】（実施の形態−４）フィードフォワード信
号を用いて燃料温度制御における応答を早めることを意
図しないとき、図４に示すように、制御部は関数発生器
１４を除いて構成することが可能である。この場合、燃
料温度制御における応答は劣ることになるが、熱交換器
１の温度変化の遅れによる影響が少なくなることで、制
御性を向上させることができる。また、熱交換器１内の
状態を一定に保つことにより熱交換器１を通過した後の
燃料温度の変化を小さくすることができ、制御性を良好
に保つことが可能になる。

【００６８】本実施の形態によれば、熱交換器１の温度
変化の遅れによる影響を小さくすることができ、制御性
を向上させることが可能になる。

【００６９】また、熱交換器１を通過した後の燃料温度
の変化を小さくすることができ、制御性を良好に保つこ
とが可能になる。

【００７０】（実施の形態−５）さらに、本発明の他の
実施の形態を説明する。図５において、熱交換器１の底
部にドレン管１８が接続されている。このドレン管１８
の経路に水位調節弁１９が設けられる。この水位調節弁
１９はドレン水位制御手段によって制御される。これは
コントローラ２０および水位検出器２１からなる。熱交
換器１のドレン水位を一定に保つためにコントローラ２
０は水位検出器２１で検出される水位信号と水位設定値
とを比較して制御信号を水位調節弁１９に出力するよう
に構成されている。

【００７１】さらに、制御部は実施の形態−１と同様な
偏差演算器７、ＰＩ演算器８、加算器１０および関数発
生器１１を備えている。

【００７２】本実施の形態は上記構成からなり、図１を
参照して先に述べたものと同様に、燃料温度制御におけ
る応答をフィードフォワード信号を用いて格段に早める
ことができる。

【００７３】本実施の形態においては熱交換器１内のド
レン水位はコントローラ２０で開度が調節される水位調
節弁９によって一定に保たれたので、ドレンタンクが不
要となり、燃料加温装置の機器構成を極めて簡素化する
ことが可能になる。

【００７４】本実施の形態によれば、負荷変動時、燃料
温度制御における応答をフィードフォワード信号を用い
て格段に早めることができる。また、燃料流量の急変時
においても温度追従を良好に保つことができる。

【００７５】さらに、燃料加温装置の機器構成を極めて
簡素化することが可能になる。

【００７６】（実施の形態−６）フィードフォワード信
号を用いて燃料温度制御における応答を早めることを意
図しないとき、図６に示すように、制御部は関数発生器
１１を除いて構成することが可能である。この場合、燃
料温度制御における応答は劣ることになるが、熱交換器
１内のドレン水位は一定に保たれることで、ドレンタン
クが不要となり、機器構成を極めて簡素化することが可
能である。

【００７７】本実施の形態によれば、燃料加温装置の機
器構成を極めて簡素化することができる。

【００７８】（実施の形態−７）さらに、本発明の他の
実施の形態を説明する。図７において、燃料加温装置は
上述した実施の形態−５と同様なドレン管１８および水
位調節弁１９を備えている。また、熱交換器１内の水位
を制御する手段は第１偏差演算器７、第１ＰＩ演算器
８、第２偏差演算器２２、第２ＰＩ演算器２３、加算器
１０および関数発生器２４を備えている。

【００７９】第２偏差演算器２２は水位検出器２１から
のドレン水位信号と第１ＰＩ演算器８の出力信号である
設定値との間で偏差を求めて偏差信号を出力する。第２
ＰＩ演算器２３は与えられる偏差信号に基づいて演算を
行い、第１開度信号を出力する。加算器１０は関数発生
器２４から入力される燃料流量に基づいて演算した第２
開度信号と、第２ＰＩ演算器２３からの第１開度信号と
を加算して水位調節弁１９の開度を決める開度指令信号
を出力する。関数発生器２４は燃料流量毎に熱交換器１
内のドレン水位を所望の水位に保つように開度を与える
関係式を内蔵している。

【００８０】本実施の形態は上記構成からなり、たとえ
ば、負荷変動により燃料調節弁４が絞られ、燃料流量が
減少したとき、燃料系統３を流れる燃料の減少が流量検
出器（図示せず）で検出される。検出信号が関数発生器
２４に与えられると、そこから低下した流量に見合うド
レン水位を保つための第２開度信号が加算器１０に出力
される。

【００８１】このとき、燃料流量が減少しても、温度検
出器６からの燃料温度信号が直ちに変わらないために設
定値との間で大きな偏差は生じないで、第１ＰＩ演算器
８からの出力信号は変化せず、これが設定値として第２
偏差演算器２２に入力されても、水位検出器２１からの
ドレン水位信号との間で大きな偏差は生じない。このた
め、加算器１０から開度を絞り込む第２開度信号が水位
調節弁１９に出力され、水位調節弁１９の開度がそれま
でよりも閉じる。この結果、熱交換器１から流出するド
レン量が減少し、ドレン水位が上昇することにより交換
熱量が減少するために熱交換器１を通過する燃料の温度
が低下する。

【００８２】このように燃料流量の減少から熱交換器１
における加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、
燃料流量に基づいたフィードフォワード信号により直ち
に排出ドレン量を変化させ、燃料温度を下げることがで
きる。

【００８３】一方、たとえば、負荷変動により燃料調節
弁４が開き、燃料流量が増加したとき、流量検出器によ
りこの燃料の増加が検出される。検出信号が関数発生器
２４に入力されると、そこから増加した流量に見合うド
レン水位を保つための第２開度信号が加算器１０に出力
される。

【００８４】このとき、燃料流量が増加しても、温度検
出器６からの燃料温度信号は直ちに変わらないために設
定値との間で大きな偏差は生じないで、第１ＰＩ演算器
８からの出力信号は変化せず、これが設定値として第２
偏差演算器２２に入力されても、水位検出器２１からの
ドレン水位との間で大きな偏差は生じない。このため、
加算器１０から開度を開く第２開度信号が水位調節弁１
９に出力され、水位調節弁１９の開度がそれまでより開
く。この結果、熱交換器から流出するドレン量が増加
し、ドレン水位が下がることにより交換熱量が増大する
ために熱交換器１を通過する燃料の温度が高くなる。

【００８５】このように燃料流量の増加から熱交換器１
における加熱を経て燃料温度が変化するのを待たずに、
燃料流量に基づいたフィードフォワード信号により直ち
に排出ドレン量を変化させ、燃料温度を上昇させること
が可能になる。

【００８６】すなわち、負荷変動時の燃料温度制御にお
ける応答をフィードフォワード信号を用いて格段に早め
ることができる。また、フィードフォワード信号により
燃料流量の変化に応じて素早く排出ドレン量を変えるこ
とができ、温度追従を良好に保つことが可能になる。

【００８７】なお、関数発生器２４は、現在の燃料量に
応じて第２開度信号を与えるのに代えて、検出される燃
料調節弁４の開度信号、あるいは燃料調節弁４の開度指
令信号、燃料流量要求信号、ガスタービン負荷信号に基
づいて排出ドレン量を決める開度信号を与えるようにし
てもよい。

【００８８】本実施の形態によれば、負荷変動時、燃料
温度制御における応答をフィードフォワード信号を用い
て格段に早めることができる。また、燃料流量の急変時
においても温度追従を良好に保つことができる。

【００８９】さらに、燃料加温装置の機器構成を極めて
簡素化することが可能になる。

【００９０】（実施の形態−８）フィードフォワード信
号を用いて燃料温度制御における応答を格段に早めるこ
とを意図しないとき、図８に示すように、水位制御手段
は関数発生器２４を除いて構成することが可能である。
燃料温度制御における応答は劣ることになるが、燃料温
度から目標とすべきドレン水位を決定することができ、
カスケード制御により制御性をより高めることができ
る。また、ドレンタンクが不要となり、機器構成を極め
て簡素化することが可能になる。

【００９１】本実施の形態によれば、現在の燃料温度に
従いドレン水位を設定することが可能で、制御性を高め
ることができる。また、燃料加温装置の機器構成を極め
て簡素化することができる。

【００９２】（実施の形態−９）さらに、本発明の異な
る実施の形態を説明する。図９において、燃料加温装置
は上述した実施の形態−２と同様なバイパス管１２およ
び三方弁１３を備えている。制御部は偏差演算器７、Ｐ
Ｉ演算器８、加算器１０および関数発生器１４を備えて
いる。

【００９３】また、熱交換器１は上述した実施の形態−
５と同様なドレン管１８および水位調節弁１９を備えて
いる。熱交換器１内の水位を調節する水位調節弁１９は
コントローラ２０および水位検出器２１からなるドレン
水位制御手段によって制御されるようになっている。

【００９４】本実施の形態は上記構成からなり、図２を
参照して先に述べたものと同様に、燃料温度制御におけ
る応答をフィードフォワード信号を用いて格段に早める
ことができる。また、図５を参照して先に述べたものと
同様に、熱交換器１内のドレン水位が水位調節弁１９に
よって一定に保たれるので、ドレンタンクが不要とな
り、燃料加温装置の機器構成を極めて簡素化することが
可能になる。

【００９５】本実施の形態によれば、負荷変動時、燃料
温度制御における応答をフィードフォワード信号を用い
て格段に早めることができる。また、燃料流量の急変時
においても温度追従を良好に保つことができる。

【００９６】さらに、燃料加温装置の機器構成を極めて
簡素化することが可能になる。

【００９７】（実施の形態−１０）フィードフォワード
信号を用いて燃料温度制御における応答を早めることを
意図しないとき、図１０に示すように、制御部は関数発
生器１４を除いて構成することが可能である。この場
合、燃料温度制御における応答は劣ることになるが、熱
交換器１の温度変化の遅れによる影響が少なくなること
により制御性を向上させることができる。また、熱交換
器１内のドレン水位が一定に保たれることで、ドレンタ
ンクが不要となり、機器構成を極めて簡素化することが
可能になる。

【００９８】本実施の形態によれば、熱交換器１の温度
変化の遅れによる影響を小さくすることができ、制御性
を向上させることが可能になる。

【００９９】また、燃料加温装置の機器構成を極めて簡
素化することができる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、負荷変動時、燃料温度
制御における応答を早めることができる。また、燃料流
量の急変時においても温度追従を良好に保つことができ
る。また、燃料加温装置の機器構成を簡素化することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による燃料加温装置の第１の実施の形態
を示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す構成図。

【図５】本発明の第５の実施の形態を示す構成図。

【図６】本発明の第６の実施の形態を示す構成図。

【図７】本発明の第７の実施の形態を示す構成図。

【図８】本発明の第８の実施の形態を示す構成図。

【図９】本発明の第９の実施の形態を示す構成図。

【図１０】本発明の第１０の実施の形態を示す構成図。

【図１１】従来のガスタービンの主要機器を示す構成
図。

【図１２】従来の燃料加温装置の一例を示す構成図。

【符号の説明】

１熱交換器４燃料調節弁７偏差演算器、第１偏差演算器８ＰＩ演算器、第１ＰＩ演算器９温度調節弁１０加算器１１、１４、２４関数発生器１３三方弁１５圧力調節弁１９水位調節弁２２第２偏差演算器２３第２ＰＩ演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱交換器と、この熱交換器を通過する燃
料を加熱するための蒸気量を調節する温度調節弁とを備
えてなる燃料加温装置において、検出される燃料温度信
号と設定値との偏差信号に基づいて演算し、第１開度信
号を出力する演算器と、検出される燃料パラメータまた
はガスタービン状態量に基づいて演算し、前記熱交換器
を通過する燃料流量を加熱するのに必要な蒸気量を供給
するための第２開度信号を出力する関数発生器と、該演
算器から与えられる第１開度信号と、該関数発生器から
の第２開度信号とを加算して前記温度調節弁に開度指令
信号を出力する加算器とを備えることを特徴とする燃料
加温装置。
【請求項２】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、該熱交
換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気系
統とを備えてなる燃料加温装置において、前記燃料系統
が、さらに燃料を前記熱交換器をバイパスして下流側に
導くバイパス管と、燃料を該熱交換器を通して流す加熱
流量と、該バイパス管を通して流すバイパス流量とに分
配する分配手段とを有し、さらに検出される燃料温度信
号と設定値との偏差に基づいて演算し、第１開度信号を
出力する演算器と、検出される燃料パラメータまたはガ
スタービン状態量に基づいて演算し、加熱流量とバイパ
ス流量とに分配するための第２開度信号を出力する関数
発生器と、該演算器から与えられる第１開度信号と、該
関数発生器からの第２関数信号とを加算して前記分配手
段に開度指令信号を出力する加算器とを備えることを特
徴とする燃料加温装置。
【請求項３】前記蒸気系統が、さらに圧力調節弁を備
え、前記熱交換器に導く蒸気量を該圧力調節弁により調
節して該熱交換器内蒸気圧力を一定に保つようにしたこ
とを特徴とする請求項２記載の燃料加温装置。
【請求項４】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、該熱交
換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気系
統とを備えてなる燃料加温装置において、前記燃料系統
が、さらに燃料を前記熱交換器をバイパスして下流側に
導くバイパス管と、燃料を該熱交換器を通して流す加熱
流量と、該バイパス管を通して流すバイパス流量とに分
配する分配手段とを有し、さらに検出される燃料温度信
号と設定値との偏差に基づいて演算し、前記分配手段に
対して加熱流量とバイパス流量とに分配するための開度
指令信号を出力する演算器を備えることを特徴とする燃
料加温装置。
【請求項５】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、前記熱
交換器を通過する燃料を加熱するための蒸気量を調節す
る温度調節弁とを備えてなる燃料加温装置において、前
記熱交換器が、さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に
導くドレン管と、該熱交換器から排出されるドレン量を
調節する水位調節弁と、この水位調節弁の開度を制御し
て該熱交換器内のドレン水位を一定に保つコントローラ
とを有し、さらに検出される燃料温度信号と設定値との
偏差信号に基づいて演算し、第１開度信号を出力する演
算器と、検出される燃料パラメータまたはガスタービン
状態量に基づいて演算し、前記熱交換器を通過する燃料
流量を加熱するのに必要な蒸気量を供給するための第２
開度信号を出力する関数発生器と、該演算器から与えら
れる第１開度信号と、該関数発生器からの第２開度信号
とを加算して前記温度調節弁に開度指令信号を出力する
加算器とを備えることを特徴とする燃料加温装置。
【請求項６】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、前記熱
交換器を通過する燃料を加熱するための蒸気量を調節す
る温度調節弁とを備えてなる燃料加温装置において、前
記熱交換器が、さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に
導くドレン管と、該熱交換器から排出されるドレン量を
調節する水位調節弁と、この水位調節弁の開度を制御し
て該熱交換器内のドレン水位を一定に保つコントローラ
とを有し、さらに検出される燃料温度信号と設定値との
偏差に基づいて演算し、前記温度調節弁に対して開度指
令信号を出力する演算器を備えることを特徴とする燃料
加温装置。
【請求項７】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、前記熱
交換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気
系統とを備えてなる燃料加温装置において、前記熱交換
器が、さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレ
ン管と、該熱交換器から排出されるドレン量を調節する
水位調節弁とを有し、さらに検出される燃料温度信号と
設定値との偏差に基づいて演算し、前記熱交換器内のド
レン水位制御のための設定値を出力する第１演算器と、
検出される該熱交換器内のドレン水位信号と該第１演算
器からの設定値との偏差を演算して偏差信号を出力する
偏差演算器と、この偏差演算器から与えられる偏差信号
に基づいて演算し、第１開度信号を出力する第２演算器
と、検出される燃料パラメータまたはガスタービン状態
量に基づいて演算し、前記熱交換器内のドレン水位を所
望の水位とするための第２開度信号を出力する関数発生
器と、前記第２演算器から与えられる第１開度信号と、
前記関数発生器からの第２開度信号とを加算して前記水
位調節弁に開度指令信号を出力する加算器とを備えるこ
とを特徴とする燃料加温装置。
【請求項８】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、前記熱
交換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気
系統とを備えてなる燃料加温装置において、前記熱交換
器が、さらに器内で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレ
ン管と、該熱交換器から排出されるドレン量を調節する
水位調節弁とを有し、さらに検出される燃料温度信号と
設定値との偏差に基づいて演算し、前記熱交換器内のド
レン水位制御のための設定値を出力する第１演算器と、
検出される該熱交換器内のドレン水位信号と該第１演算
器からの設定値との偏差を演算して偏差信号を出力する
偏差演算器と、この偏差演算器から与えられる偏差に基
づいて演算し、前記水位調節弁に対して開度指令信号を
出力する第２演算器とを備えることを特徴とする燃料加
温装置。
【請求項９】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃料
を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、該熱交
換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気系
統とを備えてなる燃料加温装置において、前記燃料系統
が、さらに燃料を前記熱交換器をバイパスして下流側に
導くバイパス管と、燃料を該熱交換器を通して流す加熱
流量と、該バイパス管を通して流すバイパス流量とに分
配する分配手段とを有し、前記熱交換器が、さらに器内
で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレン管と、該熱交換
器から排出されるドレン量を調節する水位調節弁と、こ
の水位調節弁の開度を制御して該熱交換器内のドレン水
位を一定に保つコントローラとを有し、さらに検出され
る燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演算し、第
１開度信号を出力する演算器と、検出される燃料パラメ
ータまたはガスタービン状態量に基づいて演算し、加熱
流量とバイパス流量とに分配するための第２開度信号を
出力する関数発生器と、該演算器から与えられる第１開
度信号と、該関数発生器からの第２関数信号とを加算し
て前記分配手段に開度指令信号を出力する加算器とを備
えることを特徴とする燃料加温装置。
【請求項１０】熱交換器と、この熱交換器にかけて燃
料を導き、かつそこから燃焼器に送る燃料系統と、該熱
交換器を通過する燃料を加熱するための蒸気を導く蒸気
系統とを備えてなる燃料加温装置において、前記燃料系
統が、さらに燃料を前記熱交換器をバイパスして下流側
に導くバイパス管と、燃料を該熱交換器を通して流す加
熱流量と、該バイパス管を通して流すバイパス流量とに
分配する分配手段とを有し、前記熱交換器が、さらに器
内で生じた凝縮ドレンを系外に導くドレン管と、該熱交
換器から排出されるドレン量を調節する水位調節弁と、
この水位調節弁の開度を制御して該熱交換器内のドレン
水位を一定に保つコントローラとを有し、さらに検出さ
れる燃料温度信号と設定値との偏差に基づいて演算し、
前記分配手段に対して加熱流量とバイパス流量とに分配
するための開度指令信号を出力する演算器を備えること
を特徴とする燃料加温装置。