JP2002147252A - ガスタービンエンジンの燃料供給システム、及び、ガスタービンエンジンの燃料供給方法 - Google Patents

ガスタービンエンジンの燃料供給システム、及び、ガスタービンエンジンの燃料供給方法

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JP2002147252A
JP2002147252A JP2000348449A JP2000348449A JP2002147252A JP 2002147252 A JP2002147252 A JP 2002147252A JP 2000348449 A JP2000348449 A JP 2000348449A JP 2000348449 A JP2000348449 A JP 2000348449A JP 2002147252 A JP2002147252 A JP 2002147252A
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gas turbine
fuel
fuel supply
turbine engine
supply system
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Hiromichi Ito
弘道 伊藤
Mitsuo Senda
光男 千田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のガスタービンエンジンに燃料を精度よ
く供給可能とし、かつ、ガスタービンエンジンの燃料供
給システムのコストダウン化を図る。 【解決手段】 燃料供給システム1は、複数のガスター
ビンエンジンGT1,GT2によって発電機Eを駆動す
る発電装置10に適用される。燃料供給システム1は、
燃料供給源となる燃料タンク2を含み、燃料タンク2に
は、燃料調量ラインL0が接続されている。この燃料調
量ラインL0は、複数の分流ラインL1,L2を介して
各ガスタービンエンジンGT1,GT2と結ばれてい
る。そして、燃料調量ラインL0上には、流量調整弁V
が備えられ、各分流ラインL1,L2上には、可変式の
絞り弁V1,V2がそれぞれ備えられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンエン
ジンの燃料供給システム、及び、ガスタービンエンジン
の燃料供給方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からガスタービンエンジンを利用し
た発電装置が幅広く用いられている。そして、より高い
出力を得るために、複数台のガスタービンエンジンによ
って1台の発電機を駆動する発電装置も知られている。
このような発電装置では、複数台のガスタービンエンジ
ンを同時に起動、停止させる必要がある。また、1台の
ガスタービンエンジンに負荷が集中することを防止する
ために、すべてのガスタービンエンジンに対して均等に
燃料を供給し、それぞれの出力を略同一に設定する必要
がある。このため、この種の発電装置には、複数のガス
タービンエンジンのそれぞれに燃料を均等に供給するた
めに、図4に示すような燃料供給システムが備えられて
いる。
【0003】同図に示す燃料供給システム101は、2
台のガスタービンエンジンGT1,GT2によって1台
の発電機Eを駆動する発電装置10に適用されるもので
ある。燃料供給システム101には、各ガスタービンエ
ンジンGT1,GT2に対する燃料の供給源となる燃料
タンク102が含まれる。燃料タンク102には、燃料
ラインL10が接続されている。燃料ラインL10に
は、燃料ポンプ103とフィルタ104とが順番に備え
られている。燃料ラインL10には、フィルタ104の
下流側に分流部105が設けられている。この分流部1
05からは、各ガスタービンエンジンGT1,GT2に
向けて2本の分流ラインL11,L12が枝分かれして
いる。
【0004】各分流ラインL11,L12の先端は、各
ガスタービンエンジンGT1,GT2の燃焼器CB1,
CB2に接続されている。そして、各分流ラインL1
1,L12上には、流量調整弁(燃料調量弁)V11,
V12が備えられている。各流量調整弁V11,V12
には、それぞれドライバDが接続されており、各ドライ
バDには、それぞれガバナコントローラGCが接続され
ている。このように構成された燃料供給システム101
では、各ガスタービンエンジンGT1,GT2の排気温
度や圧縮機圧力等に基づいて、各ガスタービンエンジン
GT1,GT2に均等に燃料が供給されるように、各ガ
バナコントローラGC及び各ドライバDを介して、各ガ
スタービンエンジンGT1,GT2毎に設けられた流量
調整弁V11,V12の開度を調整する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように構成された従来のガスタービンエンジンの燃料
供給システムには、次のような問題点が存在していた。
すなわち、燃料供給システムに備えられる流量調整弁、
ドライバ、ガバナコントローラ等は、何れも、ガスター
ビンエンジン専用に設計される極めて高価なものであ
る。従って、これらを各ガスタービンエンジン毎に装備
すれば、これに伴って、システム全体に要するコストが
必然的に増加してしまう。
【0006】そこで、本発明は、容易にコストダウン化
を図ることが可能であり、かつ、複数のガスタービンエ
ンジンに燃料を精度よく供給可能とするガスタービンエ
ンジンの燃料供給システム、及び、燃料供給方法の提供
を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
によるガスタービンエンジンの燃料供給システムは、複
数のガスタービンエンジンに対して燃料供給源から燃料
を供給するガスタービンエンジンの燃料供給システムに
おいて、燃料供給源に接続された燃料調量ラインと、燃
料調量ラインと各ガスタービンエンジンとを結ぶ複数の
分流ラインと、燃料調量ライン上に設けられた流量調整
弁と、各分流ライン上に設けられた絞り弁とを備えるこ
とを特徴とする。
【0008】この燃料供給システムでは、燃料タンク等
の燃料供給源に燃料調量ラインが接続される。燃料調量
ライン上には、燃料ポンプ、フィルタ等と共に、流量調
整弁が備えられる。この流量調整弁の下流側で、燃料調
量ラインには、ガスタービンエンジンに応じた数の分流
ラインが接続される。燃料調量ラインから枝分した複数
の分流ラインは、それぞれ各ガスタービンエンジン(燃
焼器)に接続される。そして、これら各分流ラインに
は、絞り弁が備えられる。これにより、この燃料供給シ
ステムでは、1体の流量調整弁によって、燃料供給源か
ら全ガスタービンエンジンに供給する燃料の総量が設定
された後、燃料は、各ガスタービンエンジンに向けて分
流させられる。そして、各分流ラインに流れ込んだ燃料
は、各絞り弁によって流量調整された後、各ガスタービ
ンエンジンに導入される。
【0009】従って、この燃料供給システムでは、各ガ
スタービンエンジン間の個体差に基づく各エンジン入口
(燃焼器入口)における燃料圧の差や、各分流ライン等
における圧力損失の差等を踏まえた上で、各絞り弁の流
量係数を適宜設定しておけば、各ガスタービンエンジン
に対して燃料を均等に供給することが可能となる。そし
て、この燃料供給システムでは、ガスタービンエンジン
の台数が増加したとしても、流量調整弁やガバナコント
ローラ等を各1体設ければよく、高価な流量調整弁、ド
ライバ、ガバナコントローラ等を各ガスタービンエンジ
ン毎に備える必要がなくなる。また、各ガスタービンエ
ンジン毎に設けられる絞り弁は安価なものである。従っ
て、システム全体のコストを容易に低減させることがで
きる。
【0010】また、各絞り弁は、可変式絞り弁であると
好ましい。
【0011】このように、各分流ラインに設ける絞り弁
のすべてを可変式とすることにより、各エンジン入口に
おける燃料圧の差や、各分流ライン等における圧力損失
差等に合わせて、各絞り弁の流量係数を精度よく設定す
ることができる。
【0012】更に、各絞り弁のうちの1体を固定式絞り
弁としてもよい。
【0013】このように、各分流ラインに設けられる絞
り弁のうちの何れか1体を固定式絞り弁とし、他を可変
式絞り弁とすれば、固定式絞り弁が備えられたガスター
ビンエンジンに合わせて、他のガスタービンエンジンに
対応する可変式絞り弁の流量係数の設定を行えばよい。
従って、絞り弁の流量係数を設定する際の負担を軽減す
ることができる。また、可変式絞り弁よりも安価な固定
式絞り弁を使用することにより、システム全体のコスト
をより一層低減させることが可能となる。
【0014】請求項4に記載の本発明によるガスタービ
ンエンジンの燃料供給方法は、複数のガスタービンエン
ジンに対して燃料供給源から燃料を供給するガスタービ
ンエンジンの燃料供給方法において、燃料供給源からの
燃料を流量調整弁によって流量調整した後、各ガスター
ビンエンジンに対して分流させ、各ガスタービンエンジ
ンに燃料を導入する前に、各ガスタービンエンジン毎に
設けた絞り弁によって流量調整することを特徴とする。
【0015】この場合、各絞り弁として、可変式絞り弁
を用いると好ましい。
【0016】また、各絞り弁のうちの1体を固定式絞り
弁とし、他の絞り弁を可変式絞り弁としてもよい。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明によるガ
スタービンの燃料供給システム、及び、ガスタービンの
燃料供給方法の好適な実施形態について詳細に説明す
る。
【0018】〔第1実施形態〕図1は、本発明によるガ
スタービンの燃料供給システムの第1実施形態を示す概
略構成図である。同図に示す燃料供給システム1は、2
台のガスタービンエンジンGT1,GT2によって1台
の発電機Eを駆動する発電装置10に適用されるもので
ある。燃料供給システム1には、各ガスタービンエンジ
ンGT1,GT2に対する燃料の供給源となる燃料タン
ク2が含まれる。燃料タンク2には、燃料調量ラインL
0が接続されている。燃料調量ラインL0には、燃料ポ
ンプ3とフィルタ4とが順番に備えられている。
【0019】更に、燃料調量ラインL0には、フィルタ
4の下流側に位置するように、1体の流量調整弁(燃料
調量弁)Vが備えられている。この流量調整弁Vには、
ドライバDが接続されており、ドライバDは、ガバナコ
ントローラGCと接続されている。ガバナコントローラ
GCは、各ガスタービンエンジンGT1,GT2の排気
温度や圧縮機圧力等に基づいて流量調整弁Vの開度を調
整する。燃料ラインL10には、フィルタ4の下流側に
分流部5が設けられている。この分流部5からは、各ガ
スタービンエンジンGT1,GT2に向けて2本の分流
ラインL1,L2が枝分かれしている。各分流ラインL
1,L2の先端は、各ガスタービンエンジンGT1,G
T2の燃焼器CB1,CB2に接続されている。これに
より、燃料調量ラインL0と各ガスタービンエンジンG
T1,GT2とは、分流ラインL1,L2によって結ば
れる。
【0020】ここで、各ガスタービンエンジンGT1,
GT2間には必然的に個体差が存在する。また、各分流
ラインL1,L2間では、燃料の圧力損失差が存在す
る。従って、分流部5から各分流ラインL1,L2に燃
料が均等に流れ込んだとしても、各分流ラインL1,L
2に流れ込んだ燃料を各ガスタービンエンジンGT1,
GT2の燃焼器CB1,CB2に直接供給してしまう
と、図2に示すように、燃焼器CB1,CB2に対する
燃料の供給量が均等にはならない。なお、図2は、ガス
タービンエンジンGT2の燃焼器CB2に対する燃料供
給量(図2における破線参照)がガスタービンエンジン
GT1の燃焼器CB1(図2における一点鎖線参照)に
対する燃料供給量よりも大きい場合を例示するものであ
る。
【0021】これを踏まえて、燃料供給システム1で
は、各分流ラインL11,L12上には、可変式の絞り
弁MV1,MV2が備えられている。ここで、図1に示
すように、絞り弁MV1,MV2の入口における燃料の
圧力をPa1,Pb1とし、絞り弁MV1,MV2の出口
における燃料の圧力をPa2,Pb2とし、各絞り弁MV
1,MV2の流量係数をC1,C2とすれば、各絞り弁M
V1,MV2から流出する燃料の量Q1,Q2は、次の
(1)及び(2)式で表すことができる。
【数1】
【0022】従って、燃料供給システム1では、各分流
ラインL1,L2に備えられている可変式の絞り弁MV
1,MV2の流量係数C1,C2を適切に設定することに
より、図2において実線で示すように、各絞り弁MV
1,MV2から流出する燃料の量を、Q1≒Q2と略同一
に設定することが可能となる。また、各分流ラインL
1,L2に設けられる絞り弁MV1,MV2のすべてを
可変式とすることにより、各エンジン入口における燃料
圧の差や、各分流ラインL1,L2等における圧力損失
差等に合わせて、各絞り弁MV1,MV2の流量係数C
1,C2を精度よく設定することができる。
【0023】各絞り弁MV1,MV2の流量係数C1
2を設定するに際しては、発電装置10を運転しなが
ら、各ガスタービンエンジンGT1,GT2に燃料が均
等に供給されるように各絞り弁MV1,MV2を調整す
ると好ましい。また、各ガスタービンエンジンGT1,
GT2間の個体差に基づく各エンジン入口(燃焼器入
口)における燃料圧の差や、各分流ラインL1,L2等
における圧力損失差等を求めた上で、数値解析によって
各流量係数C1,C2を求めてもよく、数値解析で求めた
各流量係数C1,C2を実測値で補正してもよい。
【0024】このように、燃料供給システム1では、燃
料タンク2内の燃料は、燃料ポンプ3によって吸い出さ
れ、フィルタ4を介して流量調整弁Vに対して圧送され
る。そして、燃料調量ラインL0に設けられた1体の流
量調整弁Vによって、燃料タンク2から全ガスタービン
エンジンGT1,GT2に供給される燃料の総量が設定
される。そして、燃料は、各ガスタービンエンジンGT
1,GT2に向けて分流させられ、各分流ラインL1,
L2に設けられている各絞り弁MV1,MV2によって
流量調整された後、各ガスタービンエンジンGT1,G
T2の燃焼器CB1,CB2に導入されることになる。
この結果、各燃焼器CB1,CB2に対して燃料を均等
に供給して、各ガスタービンエンジンGT1,GT2の
出力を略同一にすることが可能となる。
【0025】また、燃料供給システム1では、ガスター
ビンエンジンの台数が増加したとしても、流量調整弁
V、ドライバD、ガバナコントローラGC等を各1体設
ければよく、高価な流量調整弁Vやガバナコントローラ
GC等を各ガスタービンエンジンGT1,GT2毎に備
える必要がなくなる。また、各ガスタービンエンジンG
T1,GT2毎に設けられる絞り弁MV1,MV2は安
価なものである。この結果、燃料供給システム1は、低
コストで構成可能となる。
【0026】なお、ガスタービンエンジンGT1,GT
2を長期にわたって運転するうちに、経年変化によっ
て、各絞り弁MV1,MV2の出口における燃料の圧力
も多少変化するが、上記(1)及び(2)式からわかる
ように、各ガスタービンエンジンGT1,GT2に対す
る燃料の供給量は、各絞り弁MV1,MV2の入口と出
口との間における燃料の圧力差の平方根に比例する。従
って、各絞り弁MV1,MV2の出口における燃料の圧
力が多少変化しても、かかる圧力変化によって各ガスタ
ービンエンジンGT1,GT2に対する燃料供給の精度
が損なわれてしまうことはない。従って、燃料供給シス
テム1によれば、長期間にわたって、複数のガスタービ
ンエンジンGT1,GT2に燃料を精度よく供給可能と
なる。
【0027】また、燃料供給システム1は、2台のガス
タービンエンジンによって1台の発電機を駆動する発電
装置に適用されるものとして説明したが、これに限られ
るものではない。すなわち、燃料供給システム1は、3
台以上のガスタービンエンジンを備える発電装置等に適
用することも可能である。
【0028】〔第2実施形態〕以下、図3を参照しなが
ら、本発明による軸受装置の第2実施形態について説明
する。なお、上述した第1実施形態に関して説明した要
素と同一の要素については同一の符号を付し、重複する
説明は省略する。図3に示す燃料供給システム1Aは、
ガスタービンエンジンGT1に対応する分流ラインL1
に可変式の絞り弁MVvを備えると共に、ガスタービン
エンジンGT2に対応する分流ラインL2に固定式の絞
り弁MVcを備えるものである。
【0029】このように、複数の絞り弁のうち、何れか
1体を固定式の絞り弁MVcとし、他を可変式の絞り弁
MVvとした場合、固定式の絞り弁MVcが備えられた
ガスタービンエンジンGT2に合わせて、他のガスター
ビンエンジンGT1に対応する可変式の絞り弁MVvの
流量係数の設定を行う。これにより、可変式の絞り弁M
Vvの流量係数の設定する際の負担を軽減することがで
きる。また、可変式の絞り弁MVvよりも安価な固定式
の絞り弁MVcを使用することにより、システム全体に
要するコストをより一層低減させることが可能となる。
なお、燃料供給システム1Aを、3台以上のガスタービ
ンエンジンを備える発電装置等に適用し、複数の絞り弁
のうち、何れか1体を固定式の絞り弁し、他のすべてを
可変式の絞り弁としてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明によるガスタービンの燃料供給シ
ステムでは、燃料供給源に燃料調量ラインがと接続さ
れ、この燃料調量ラインは、複数の分流ラインを介し
て、各ガスタービンエンジンと結ばれている。そして、
燃料調量ライン上には、流量調整弁が、各分流ライン上
には、絞り弁が備えられている。そして、本発明による
ガスタービンの燃料供給方法では、燃料供給源からの燃
料を流量調整弁によって流量調整した後、各ガスタービ
ンエンジンに対して分流させ、各ガスタービンエンジン
に燃料を導入する前に、各ガスタービンエンジン毎に設
けた絞り弁によって流量調整する。この結果、複数のガ
スタービンエンジンに燃料を精度よく供給可能となり、
かつ、ガスタービンエンジンの燃料供給システムのコス
トダウン化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービンの燃料供給システム
の第1実施形態を示す概略構成図である。
【図2】各分流ラインに備えられた絞り弁による流量調
整の効果を説明するための図表である。
【図3】本発明によるガスタービンの燃料供給システム
の第2実施形態を示す概略構成図である。
【図4】従来のガスタービンの燃料供給システムを示す
概略構成図である。
【符号の説明】
1,1A…燃料供給システム、2…燃料タンク、3…燃
料ポンプ、4…フィルタ、5…分流部、10…発電装
置、C1,C2 …流量係数、CB1,CB2…燃焼器、
GT1,GT2…ガスタービンエンジン、D…ドライ
バ、E…発電機、GC…ガバナコントローラ、L0…燃
料調量ライン、L1,L2…分流ライン、MV1,MV
2,MVc,MVv…絞り弁、V…流量調整弁。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のガスタービンエンジンに対して燃
    料供給源から燃料を供給するガスタービンエンジンの燃
    料供給システムにおいて、 前記燃料供給源に接続された燃料調量ラインと、 前記燃料調量ラインと各ガスタービンエンジンとを結ぶ
    複数の分流ラインと、 前記燃料調量ライン上に設けられた流量調整弁と、 前記各分流ライン上に設けられた絞り弁とを備えること
    を特徴とするガスタービンエンジンの燃料供給システ
    ム。
  2. 【請求項2】 前記各絞り弁は、可変式絞り弁であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のガスタービンエンジン
    の燃料供給システム。
  3. 【請求項3】 前記各絞り弁のうちの1体が固定式絞り
    弁であることを特徴とする請求項1に記載のガスタービ
    ンエンジンの燃料供給システム。
  4. 【請求項4】 複数のガスタービンエンジンに対して燃
    料供給源から燃料を供給するガスタービンエンジンの燃
    料供給方法において、 前記燃料供給源からの燃料を流量調整弁によって流量調
    整した後、各ガスタービンエンジンに対して分流させ、
    各ガスタービンエンジンに燃料を導入する前に、各ガス
    タービンエンジン毎に設けた絞り弁によって流量調整す
    ることを特徴とするガスタービンエンジンの燃料供給方
    法。
  5. 【請求項5】 前記各絞り弁として、可変式絞り弁を用
    いることを特徴とする請求項4に記載のガスタービンエ
    ンジンの燃料供給方法。
  6. 【請求項6】 前記各絞り弁のうちの1体を固定式絞り
    弁とし、他の絞り弁を可変式絞り弁とすることを特徴と
    する請求項4に記載のガスタービンエンジンの燃料供給
    方法。
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