JP2013044263A - ガスタービンの燃料制御方法及び燃料制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 燃料制御用の第1供給ラインL1を、着火領域で着火限界ラインLMに沿って増大するラインとし、燃料の供給開始を燃料流量一定の場合よりも遅らせて、より高い回転数(より多い空気量)で開始する。第1供給ラインL1が着火限界ラインLMに交差する時が燃料流量一定の場合よりも遅れ、第1供給ラインL1の着火遅れに対する裕度(T)は燃料流量一定の場合と同等になる。空気がより少ない状態での燃料供給が少なくなり、着火までの投入燃料総量が減少し、常に希薄条件で着火する条件となるため、未燃焼・不完全燃焼が減って始動時の黒煙が減少する。
【選択図】図5
Description
ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成するために燃焼器に供給される燃料の流量を制御するガスタービンの燃料制御方法において、
時間の経過に伴ってガスタービンの回転数が上昇するガスタービンの始動時において、前記流量と時間の関係を示す領域を燃料の着火領域と非着火領域に分ける着火限界ラインLMを想定し、実際に燃料を供給する場合における前記流量と時間の関係を示す第1供給ラインを前記着火領域内で前記着火限界ラインLMに沿って設定し、前記第1供給ラインに従って燃焼器に燃料を供給することを特徴としている。
所定の着火可能時間の長さを有し着火まで前記流量を一定に保持する一定供給ラインを想定し、
前記第1供給ラインによる燃料の供給開始の時に対応するガスタービンの回転数を、前記一定供給ラインによる燃料の供給開始の時に対応するガスタービンの回転数よりも大きく設定し、
前記第1供給ラインが前記着火限界ラインLMに交差する時に対応するガスタービンの回転数を、前記一定供給ラインが前記着火限界ラインLMに交差する時に対応するガスタービンの回転数よりも大きくなるように設定したことを特徴としている。
前記第1供給ラインによる前記流量の制御は、時間の経過に伴って前記流量が比例係数aの正比例で増大する制御であり、着火した後には、時間の経過に伴って前記流量が比例係数b(a>b)の正比例で増大する第2供給ラインに沿って制御を行うことを特徴としている。
ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成するために燃焼器に燃料制御弁を介して供給される燃料の流量を制御するガスタービンの燃料制御装置において、
時間の経過に伴ってガスタービンの回転数が上昇するスタータを用いたガスタービンの始動時において、前記流量と時間の関係を示す領域を燃料の着火領域と非着火領域に分ける着火限界ラインLMを想定し、実際に燃料を供給する場合における前記流量と時間の関係を示す第1供給ラインを前記着火領域内で前記着火限界ラインLMに沿って設定し、前記第1供給ラインに従って燃焼器に燃料を供給するように前記燃料制御弁を制御することを特徴としている。
まず、図1を参照して本実施形態のガスタービンを用いた発電装置の全体構成を説明する。このガスタービン1は、回転自在である共通のロータ2に取り付けられた圧縮機3及びタービン4と、タービン4に駆動用の燃焼ガスを供給する燃焼器5とを備えている。この燃焼器5には、燃料を送る燃料ポンプ6と、燃料ポンプ6から送られた燃料の流量を制御する燃料制御弁7と、燃料制御弁7と燃焼器5との流路を必要に応じて開閉する燃料遮断弁8とによって構成された破線で示す燃料供給系統が接続されている。この燃料供給系統における燃料ポンプ6は、ガスタービン1の始動時に図示しないバッテリーで駆動されるものであり、ガスタービン1が定格回転数で運転されている状態での燃料供給は後述するメインポンプによって行なわれる。また、燃焼器5には、圧縮機3から圧縮空気を導く空気流路9も接続されている。そして、燃焼器5には点火栓10が設けられており、燃焼器5に供給された燃料及び圧縮空気の混合気に着火して燃焼させ、燃焼ガスを生成することができる。燃焼器5とタービン4は燃焼ガス流路11で接続されており、燃焼器5で生成された燃焼ガスは燃焼ガス流路11を介してタービン4に導かれ、これを駆動してロータ2を回転させることができる。
図5に示す本実施形態の燃料制御方法を示すグラフの座標系では、横軸には始動指令以降の時間tをとり、縦軸には時間の経過に対して変化する3つの量として、上からガスタービン回転数と、ガスタービン排気温度と、燃料流量をとり、各量の時間tに対する変化を3つのグラフで表示している。また、燃料流量のグラフに重ねて前記ガスタービン1の燃焼器5の着火限界ラインLMも示している。この図は、スタータ14によってガスタービン1のロータ2の回転数を上昇させる制御を行なう始動時の図であるため、横軸の時間tが増大するにつれて、ガスタービン1の回転数は上昇していき、始動後一定であったガスタービン排気温度も着火ポイント後には上昇していく。
5…燃焼器
7…燃料制御弁
14…スタータ
20…燃料制御装置としての制御部
LM…着火限界ライン
L1…第1供給ライン
L2…第2供給ライン
Claims (4)
- ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成するために燃焼器に供給される燃料の流量を制御するガスタービンの燃料制御方法において、
時間の経過に伴ってガスタービンの回転数が上昇するガスタービンの始動時において、前記流量と時間の関係を示す領域を燃料の着火領域と非着火領域に分ける着火限界ラインを想定し、実際に燃料を供給する場合における前記流量と時間の関係を示す第1供給ラインを前記着火領域内で前記着火限界ラインに沿って設定し、前記第1供給ラインに従って燃焼器に燃料を供給することを特徴とするガスタービンの燃料制御方法。 - 所定の着火可能時間の長さを有し着火まで前記流量を一定に保持する一定供給ラインを想定し、
前記第1供給ラインによる燃料の供給開始の時に対応するガスタービンの回転数を、前記一定供給ラインによる燃料の供給開始の時に対応するガスタービンの回転数よりも大きく設定し、
前記第1供給ラインが前記着火限界ラインに交差する時に対応するガスタービンの回転数を、前記一定供給ラインが前記着火限界ラインに交差する時に対応するガスタービンの回転数よりも大きくなるように設定したことを特徴とする請求項1記載のガスタービンの燃料制御方法。 - 前記第1供給ラインによる前記流量の制御は、時間の経過に伴って前記流量が比例係数aの正比例で増大する制御であり、着火した後には、時間の経過に伴って前記流量が比例係数b(a>b)の正比例で増大する第2供給ラインに沿って制御を行うことを特徴とする請求項2記載のガスタービンの燃料制御方法。
- ガスタービンを駆動する燃焼ガスを生成するために燃焼器に燃料制御弁を介して供給される燃料の流量を制御するガスタービンの燃料制御装置において、
時間の経過に伴ってガスタービンの回転数が上昇するスタータを用いたガスタービンの始動時において、前記流量と時間の関係を示す領域を燃料の着火領域と非着火領域に分ける着火限界ラインを想定し、実際に燃料を供給する場合における前記流量と時間の関係を示す第1供給ラインを前記着火領域内で前記着火限界ラインに沿って設定し、前記第1供給ラインに従って燃焼器に燃料を供給するように前記燃料制御弁を制御することを特徴とするガスタービンの燃料制御装置。
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