JP2016050514A - Fuel supply device, combustor, gas turbine, and fuel supplying method - Google Patents

Fuel supply device, combustor, gas turbine, and fuel supplying method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device capable of suppressing the deterioration of performance.SOLUTION: A fuel supply device supplies fuel into a combustor. The fuel supply device is equipped with a flow rate adjusting valve capable of adjusting a flow rate of the fuel supplied to the combustor, a pressure adjusting valve capable of adjusting the pressure of the fuel supplied to the combustor, and a pressure adjusting valve control portion which controls an opening of the pressure adjusting valve. The pressure adjusting valve control portion includes a feedback control portion which outputs a control signal for feedback controlling the opening of the pressure adjusting valve on the basis of a measurement value of the pressure of the fuel, so as to make the pressure of the fuel become a target value, a data obtaining portion which obtains a detection value of a load, and a feed forward control portion which outputs a precedence signal so as to open the pressure adjusting valve before the control signal when it is determined that the detection value obtained by the data obtaining portion changes to a reference value by predetermined amount or more.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法に関する。   The present invention relates to a fuel supply device, a combustor, a gas turbine, and a fuel supply method.

ガスタービンは、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機から供給された圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼器から供給された燃焼ガスにより駆動するタービンと、燃焼器に燃料を供給する燃料供給装置と、を備えている。   A gas turbine includes a compressor that compresses air, a combustor that injects fuel into compressed air supplied from the compressor and burns the fuel, and a turbine that is driven by the combustion gas supplied from the combustor. And a fuel supply device for supplying fuel to the combustor.

燃料供給装置は、燃料器に供給される燃料の流量を調整可能な流量調整弁と、燃料器に供給される燃料の圧力を調整可能な圧力調整弁と、を有する。特許文献1に開示されているように、流量調整弁の開度(流調弁開度)、及び圧力調整弁の開度(圧調弁開度)が弁制御装置によって制御される。   The fuel supply device includes a flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of the fuel supplied to the fuel device, and a pressure adjustment valve capable of adjusting the pressure of the fuel supplied to the fuel device. As disclosed in Patent Document 1, the opening degree of the flow regulating valve (flow regulating valve opening degree) and the opening degree of the pressure regulating valve (pressure regulating valve opening degree) are controlled by the valve control device.

圧力調整弁は、例えば、流量調整弁の前後の差圧(流調弁差圧)を調整する。流調弁差圧が調整されることによって、燃焼器に供給される燃料の圧力が調整される。圧力調整弁の開度は、流調弁差圧の計測値に基づいて、流調弁差圧が目標値になるようにフィードバック制御される。例えば、流用弁差圧の目標値と流調弁差圧の計測値との差分(偏差)に基づいて、圧力調整弁の開度がPI制御される。また、圧力調整弁は、流量調整弁の前圧(流量弁前圧)を調整する。流調弁前圧が調整されることによって、燃焼器に供給される燃料の圧力が調整される。圧力調整弁の開度は、流調弁前圧の計測値に基づいて、流調弁前圧が目標値になるようにフィードバック制御される。   For example, the pressure adjusting valve adjusts a differential pressure (flow regulating valve differential pressure) before and after the flow regulating valve. The pressure of the fuel supplied to the combustor is adjusted by adjusting the flow control valve differential pressure. The opening degree of the pressure regulating valve is feedback-controlled based on the measured value of the flow regulating valve differential pressure so that the flow regulating valve differential pressure becomes a target value. For example, based on the difference (deviation) between the target value of the diverted valve differential pressure and the measured value of the flow regulating valve differential pressure, the opening degree of the pressure regulating valve is PI-controlled. Further, the pressure adjusting valve adjusts the pre-pressure (flow valve pre-pressure) of the flow rate adjusting valve. The pressure of the fuel supplied to the combustor is adjusted by adjusting the pre-flow regulating valve pressure. The opening degree of the pressure regulating valve is feedback-controlled based on the measured value of the pre-regulator pressure so that the pre-regulator pressure becomes a target value.

特開2013−113201号公報JP2013-113201A

ガスタービンの運転が行われている間にガスタービンの負荷が急激に上昇した場合、燃焼器に供給する燃料の流量を増大させる必要がある。燃料の流量の増大のために流量調整弁を急激に開くと、流調弁差圧が一時的に低下し、圧力調整弁のフィードバック制御が遅れる可能性がある。その結果、燃焼器に対して所望の流量で燃料が供給されることが遅れ、目標出力に対する実際の出力の追従性が低下し、ガスタービンの性能が低下する可能性がある。また、流量調整弁が急激に開き、圧力調整弁の制御が遅れると、ガスタービンの出力が過大となり、燃焼ガスの温度が過度に上昇する可能性がある。その結果、ガスタービンの部材の損傷及び劣化がもたらされ、ガスタービンの性能が低下する可能性がある。   When the load of the gas turbine rises rapidly while the gas turbine is operating, it is necessary to increase the flow rate of fuel supplied to the combustor. If the flow regulating valve is suddenly opened to increase the flow rate of fuel, the flow regulating valve differential pressure temporarily decreases, and feedback control of the pressure regulating valve may be delayed. As a result, the fuel is delayed from being supplied to the combustor at a desired flow rate, the followability of the actual output with respect to the target output is lowered, and the performance of the gas turbine may be lowered. Further, if the flow rate adjustment valve opens suddenly and the control of the pressure adjustment valve is delayed, the output of the gas turbine becomes excessive, and the temperature of the combustion gas may rise excessively. As a result, gas turbine components can be damaged and degraded, and the performance of the gas turbine can be reduced.

本発明の態様は、性能の低下を抑制できる燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法を提供することを目的とする。   An object of an aspect of the present invention is to provide a fuel supply device, a combustor, a gas turbine, and a fuel supply method that can suppress a decrease in performance.

本発明の第1の態様は、燃焼器に燃料を供給する燃料供給装置であって、前記燃焼器に供給される燃料の流量を調整可能な流量調整弁と、前記燃焼器に供給される燃料の圧力を調整可能な圧力調整弁と、前記圧力調整弁の開度を制御する圧調弁制御部と、を備え、前記圧調弁制御部は、前記燃料の圧力が目標値になるように、前記燃料の圧力の計測値に基づいて前記圧力調整弁の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力するフィードバック制御部と、負荷の検出値を取得するデータ取得部と、前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記制御信号に先行して前記圧力調整弁が開くように先行信号を出力するフィードフォワード制御部と、を含む燃料供給装置を提供する。   A first aspect of the present invention is a fuel supply device that supplies fuel to a combustor, a flow rate adjusting valve capable of adjusting a flow rate of fuel supplied to the combustor, and fuel supplied to the combustor. A pressure regulating valve capable of adjusting the pressure of the pressure regulating valve, and a pressure regulating valve that controls the opening of the pressure regulating valve, wherein the pressure regulating valve controls the fuel pressure to a target value. A feedback control unit that outputs a control signal for feedback control of an opening degree of the pressure regulating valve based on a measured value of the fuel pressure, a data acquisition unit that acquires a load detection value, and the data acquisition unit A feed-forward control unit that outputs a preceding signal so that the pressure regulating valve opens prior to the control signal when it is determined that the detected value acquired in step 1 has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value. A fuel supply device is provided.

本発明の第1の態様において、前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記フィードバック制御部から出力される制御信号を零にトラッキングするトラッキング部を有してもよい。   In the first aspect of the present invention, the control signal output from the feedback control unit is tracked to zero when it is determined that the detection value acquired by the data acquisition unit has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value. You may have a tracking part.

本発明の第1の態様において、前記フィードフォワード制御部は、前記所定量以上変化した後の前記負荷の検出値に基づいて前記先行信号を出力してもよい。   1st aspect of this invention WHEREIN: The said feedforward control part may output the said preceding signal based on the detected value of the said load after changing more than the said predetermined amount.

本発明の第1の態様において、前記燃焼器に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号を出力して、前記流量調整弁の開度を制御する流調弁制御部を備え、前記フィードフォワード制御部は、前記燃料制御信号に基づいて、前記先行信号を出力してもよい。   In the first aspect of the present invention, a flow control valve that outputs a fuel control signal for controlling the flow rate of the fuel supplied to the combustor and controls the opening of the flow rate adjustment valve is provided, The feedforward control unit may output the preceding signal based on the fuel control signal.

本発明の第1の態様において、前記先行信号に基づく前記圧力調整弁の開度データを検出する検出部を含み、定常運転状態か否かを判定して、前記定常運転状態における前記開度データを検出する定常判定部と、前記燃料制御信号と前記圧力調整弁の開度との関係を示すマップデータを前記定常判定部の検出部の検出結果に基づいて補正する学習部と、を備え、前記フィードフォワード制御部は、前記補正されたマップデータに基づいて、前記先行信号を出力してもよい。   1st aspect of this invention WHEREIN: The detection part which detects the opening degree data of the said pressure control valve based on the said prior | preceding signal is determined, it is determined whether it is a steady operation state, The said opening degree data in the said steady operation state And a learning unit that corrects map data indicating the relationship between the fuel control signal and the opening of the pressure regulating valve based on the detection result of the detection unit of the steady state determination unit, The feedforward control unit may output the preceding signal based on the corrected map data.

本発明の第1の態様において、大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて前記先行信号を補正する先行信号補正部を有してもよい。   In the first aspect of the present invention, a preceding signal correction unit that corrects the preceding signal based on at least one of atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure may be provided.

本発明の第2の態様は、第1の態様の燃料供給装置から燃料が供給される燃焼器を提供する。   A second aspect of the present invention provides a combustor to which fuel is supplied from the fuel supply device of the first aspect.

本発明の第3の態様は、第1の態様の燃料供給装置と、前記燃料供給装置から燃料が供給される燃焼器と、を備えるガスタービンを提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a gas turbine comprising the fuel supply device of the first aspect and a combustor to which fuel is supplied from the fuel supply device.

本発明の第4の態様は、燃焼器に燃料を供給する燃料供給方法であって、流量調整弁で前記燃焼器に供給される燃料の流量を調整することと、圧力調整弁で前記燃焼器に供給される燃料の圧力を調整することと、前記圧力調整弁の開度を制御することと、を含み、前記圧力調整弁の開度の制御は、前記燃料の圧力が目標値になるように、前記燃料の圧力の計測値に基づいて前記圧力調整弁の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力することと、負荷の検出値を取得することと、前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記制御信号に先行して前記圧力調整弁が開くように先行信号を出力することと、を含む燃料供給方法を提供する。   A fourth aspect of the present invention is a fuel supply method for supplying fuel to a combustor, wherein the flow rate of a fuel supplied to the combustor is adjusted by a flow rate adjusting valve, and the combustor is controlled by a pressure adjusting valve. Adjusting the pressure of the fuel supplied to the pressure regulator and controlling the opening degree of the pressure regulating valve, wherein the opening degree of the pressure regulating valve is controlled so that the fuel pressure becomes a target value. And outputting a control signal for feedback control of the opening degree of the pressure regulating valve based on the measured value of the pressure of the fuel, acquiring a detected value of the load, and acquired by the data acquisition unit A fuel supply method including: outputting a preceding signal so that the pressure regulating valve opens prior to the control signal when it is determined that the detected value has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value is provided. .

本発明の態様によれば、性能の低下を抑制できる燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法が提供される。   According to the aspects of the present invention, there are provided a fuel supply device, a combustor, a gas turbine, and a fuel supply method that can suppress a decrease in performance.

図1は、第1実施形態に係るガスタービンの一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a gas turbine according to the first embodiment. 図2は、第1実施形態に係る燃料供給装置の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply apparatus according to the first embodiment. 図3は、第1実施形態に係る燃料供給方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a fuel supply method according to the first embodiment. 図4は、比較例に係る燃料供給装置の一例を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply apparatus according to a comparative example. 図5は、比較例に係る燃料供給装置の状態量及び第1実施形態に係る燃料供給装置の状態量の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a state quantity of the fuel supply device according to the comparative example and a state quantity of the fuel supply device according to the first embodiment. 図6は、第2実施形態に係る燃料供給装置の一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply apparatus according to the second embodiment. 図7は、第3実施形態に係る燃料供給装置の一例を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply apparatus according to the third embodiment. 図8は、第4実施形態に係る燃料供給装置の一例を示すブロック図である。FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply apparatus according to the fourth embodiment.

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. The components of each embodiment described below can be combined as appropriate. Some components may not be used.

<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。図1は、本実施形態に係るガスタービン10の一例を示す構成図である。図1に示すように、ガスタービン10は、空気を圧縮する圧縮機14と、圧縮機14から供給された圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ、燃焼ガスを生成する燃焼器16と、燃焼器16から供給された燃焼ガスにより駆動するタービン12と、燃焼器16に燃料を供給する燃料供給装置50と、を備えている。ガスタービン10の作動により、発電機30が駆動する。タービン12と圧縮機14と発電機30とは、回転軸18により連結される。
<First Embodiment>
A first embodiment will be described. FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of a gas turbine 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, a gas turbine 10 includes a compressor 14 that compresses air, a combustor 16 that generates combustion gas by injecting fuel into compressed air supplied from the compressor 14, and combustion. The turbine 12 is driven by the combustion gas supplied from the combustor 16, and the fuel supply device 50 supplies fuel to the combustor 16. The generator 30 is driven by the operation of the gas turbine 10. The turbine 12, the compressor 14, and the generator 30 are connected by a rotating shaft 18.

圧縮機14は、回転軸18により回転する。圧縮機14は、空気取込口からの空気を圧縮して圧縮空気を生成する。圧縮機14の入口に、圧縮機14に供給される空気の流量を制御する入口案内翼(Inlet Guide Vane:IGV)20が設けられている。燃焼器16は、圧縮機14から供給された圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させ、高温高圧の燃焼ガスを生成する。タービン12は、燃焼器16から供給された燃焼ガスによって回転する。   The compressor 14 is rotated by a rotating shaft 18. The compressor 14 compresses the air from the air intake port to generate compressed air. An inlet guide vane (IGV) 20 that controls the flow rate of air supplied to the compressor 14 is provided at the inlet of the compressor 14. The combustor 16 injects fuel into the compressed air supplied from the compressor 14 and burns it to generate high-temperature and high-pressure combustion gas. The turbine 12 is rotated by the combustion gas supplied from the combustor 16.

タービン12の回転力(駆動力)は、回転軸18によって圧縮機14及び発電機30に伝達される。発電機30は、タービン12の回転力によって発電する。   The rotational force (driving force) of the turbine 12 is transmitted to the compressor 14 and the generator 30 by the rotating shaft 18. The generator 30 generates power with the rotational force of the turbine 12.

燃焼器16は、パイロットノズル及びメインノズルを含むノズルを有する。燃焼器16のノズルに、燃料供給装置50から燃料が供給される。燃焼器16において、燃料供給装置50から供給された燃料と圧縮空気とが混合され、燃料が燃焼する。   The combustor 16 has nozzles including a pilot nozzle and a main nozzle. Fuel is supplied from the fuel supply device 50 to the nozzle of the combustor 16. In the combustor 16, the fuel supplied from the fuel supply device 50 and the compressed air are mixed, and the fuel burns.

燃料供給装置50は、燃焼器16に供給される燃料の流量を調整可能な流量調整弁36と、燃焼器16に供給される燃料の圧力を調整可能な圧力調整弁34と、を有する。燃料供給流路において、圧力調整弁34は、流調調整弁36の上流に配置される。燃料供給源(不図示)から供給された燃料は、圧力調整弁34を通過し、流量調整弁36を通過した後、燃焼器16に供給される。圧力調整弁34で圧力が調整され、流量調整弁36で流量が調整された燃料が、燃焼器16に供給される。   The fuel supply device 50 includes a flow rate adjustment valve 36 that can adjust the flow rate of fuel supplied to the combustor 16, and a pressure adjustment valve 34 that can adjust the pressure of fuel supplied to the combustor 16. In the fuel supply flow path, the pressure adjustment valve 34 is disposed upstream of the flow adjustment valve 36. The fuel supplied from a fuel supply source (not shown) passes through the pressure adjustment valve 34, passes through the flow rate adjustment valve 36, and is then supplied to the combustor 16. The fuel whose pressure is adjusted by the pressure adjusting valve 34 and whose flow rate is adjusted by the flow rate adjusting valve 36 is supplied to the combustor 16.

圧力調整弁34は、流量調整弁36の前後の差圧(流調弁差圧)を調整可能である。流調弁差圧が調整されることによって、燃焼器16に供給される燃料の圧力が調整される。また、圧力調整弁34は、流量調整弁36の前圧(流調弁前圧)を調整してもよい。   The pressure adjustment valve 34 can adjust the differential pressure before and after the flow rate adjustment valve 36 (flow adjustment valve differential pressure). The pressure of the fuel supplied to the combustor 16 is adjusted by adjusting the flow control valve differential pressure. Further, the pressure adjustment valve 34 may adjust the pre-pressure (flow control pre-pressure) of the flow rate adjustment valve 36.

燃料供給装置50は、圧力調整弁34によって調整された燃料の圧力を計測する圧力計測部38を有する。本実施形態において、圧力計測部38は、圧力調整弁34と流量調整弁36との間の燃料供給流路の燃料の圧力(流調弁前圧)を計測する。圧力調整弁34の開度は、その圧力計測部38の計測値に基づいて制御される。   The fuel supply device 50 includes a pressure measuring unit 38 that measures the pressure of the fuel adjusted by the pressure adjusting valve 34. In the present embodiment, the pressure measuring unit 38 measures the fuel pressure (flow control pre-pressure) in the fuel supply passage between the pressure regulating valve 34 and the flow regulating valve 36. The opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled based on the measured value of the pressure measuring unit 38.

なお、圧力計測部38は、流量調整弁36の前後の差圧(流調弁差圧)を計測してもよい。流調弁差圧に基づいて、圧力調整弁34の開度が制御されてもよい。   The pressure measurement unit 38 may measure a differential pressure before and after the flow rate adjustment valve 36 (flow-regulated valve differential pressure). The opening degree of the pressure regulating valve 34 may be controlled based on the flow control valve differential pressure.

以下の説明においては、燃料の流量(単位時間当たりの燃料量(体積、質量))を適宜、燃料流量、と称し、燃料の圧力を適宜、燃料圧力、と称し、燃料の温度を適宜、燃料温度、と称する。   In the following description, the flow rate of fuel (amount of fuel per unit time (volume, mass)) is appropriately referred to as fuel flow rate, the pressure of fuel is appropriately referred to as fuel pressure, and the temperature of fuel is appropriately determined as fuel. Called temperature.

図2は、本実施形態に係る燃料供給装置50の一例を示すブロック図である。燃料供給装置50は、圧力調整弁34の開度(圧調弁開度)、及び流量調整弁36の開度(流調弁開度)を制御する弁制御装置500を含む。   FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of the fuel supply device 50 according to the present embodiment. The fuel supply device 50 includes a valve control device 500 that controls the opening degree of the pressure regulating valve 34 (pressure regulating valve opening degree) and the opening degree of the flow rate regulating valve 36 (flow regulating valve opening degree).

弁制御装置500は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む。弁制御装置500が実行する一連の処理が、記録媒体に記憶されたコンピュータプログラムに基づいて実行されてもよい。   The valve control device 500 includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), and a computer-readable recording medium. A series of processes executed by the valve control device 500 may be executed based on a computer program stored in a recording medium.

弁制御装置500は、流量調整弁36の開度を制御する流調弁制御部52と、圧力調整弁34の開度を制御する圧調弁制御部54と、を備えている。   The valve control device 500 includes a flow adjustment valve control unit 52 that controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 36, and a pressure adjustment valve control unit 54 that controls the opening degree of the pressure adjustment valve 34.

流調弁制御部52は、ガスタービン10の状態量データを取得し、その取得した状態量データに基づいて、燃焼器16に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号(Control Signal Output:CSO)を算出して、流量調整弁36の開度を制御する。ガスタービン10の状態量データは、ガスタービン10の負荷、タービン12の回転数、及びタービン12の排ガス温度(ブレードパス温度)を含む。   The flow control valve control unit 52 acquires state quantity data of the gas turbine 10 and controls a fuel control signal (Control Signal Output) for controlling the flow rate of fuel supplied to the combustor 16 based on the acquired state quantity data. : CSO) is calculated, and the opening degree of the flow regulating valve 36 is controlled. The state quantity data of the gas turbine 10 includes the load of the gas turbine 10, the rotational speed of the turbine 12, and the exhaust gas temperature (blade path temperature) of the turbine 12.

流調弁制御部52は、負荷制御演算部56と、回転数制御演算部58と、温度制御演算部60と、低値選択部62と、燃料流量演算部64と、Cv値演算部66と、弁開度演算部68と、を含む。   The flow control valve control unit 52 includes a load control calculation unit 56, a rotation speed control calculation unit 58, a temperature control calculation unit 60, a low value selection unit 62, a fuel flow rate calculation unit 64, and a Cv value calculation unit 66. , And a valve opening calculation unit 68.

負荷制御演算部56は、ガスタービン10の負荷に基づいて燃料制御信号(LDCSO)を演算して低値選択部62へ出力する。回転数制御演算部58は、タービン12の回転数に基づいて燃料制御信号(GVCSO)を演算して低値選択部62へ出力する。温度制御演算部60は、タービン12の排ガス温度及びブレードパス温度に基づいて燃料制御信号(EXCSO、BPCSO)を演算して低値選択部62へ出力する。   The load control calculation unit 56 calculates a fuel control signal (LDCSO) based on the load of the gas turbine 10 and outputs it to the low value selection unit 62. The rotation speed control calculator 58 calculates a fuel control signal (GVCSO) based on the rotation speed of the turbine 12 and outputs the fuel control signal (GVCSO) to the low value selector 62. The temperature control calculation unit 60 calculates a fuel control signal (EXCSO, BPCSO) based on the exhaust gas temperature of the turbine 12 and the blade path temperature, and outputs the fuel control signal (EXCSO, BPCSO) to the low value selection unit 62.

低値選択部62は、入力された燃料制御信号のうち、最も小さい燃料制御信号(CSO)を選択して燃料流量演算部64へ出力する。   The low value selection unit 62 selects the smallest fuel control signal (CSO) from the input fuel control signals and outputs the selected fuel control signal (CSO) to the fuel flow rate calculation unit 64.

燃料流量演算部64は、燃料制御信号(CSO)と燃料流量との関係を示すデータに基づいて、入力された燃料制御信号(CSO)に対応する燃料流量の値をCv値演算部66へ出力する。   The fuel flow rate calculation unit 64 outputs a fuel flow rate value corresponding to the input fuel control signal (CSO) to the Cv value calculation unit 66 based on data indicating the relationship between the fuel control signal (CSO) and the fuel flow rate. To do.

Cv値演算部66は、入力された燃料流量の値、燃料温度、及び流調弁圧力(流量弁前圧又は流調弁差圧)に基づいて、予め定められた演算式を用いてCv値(弁容量を示す数値)を算出し、弁開度演算部68へ出力する。なお、流調弁圧力は、圧力計測部38で計測された流調弁圧力でもよいし、流調弁圧力の目標値でもよい。Cv値を算出するための演算式は、以下の(1)式で定義される。なお、(1)式において、流量は、燃料流量であり、流体温度は、燃料温度を含み、弁入口圧力は、流量調整弁36の入口圧力であり、弁出口圧力は、流量調整弁36の出口圧力である。   The Cv value calculation unit 66 uses a predetermined calculation formula based on the input fuel flow value, fuel temperature, and flow control valve pressure (flow valve pre-pressure or flow control differential pressure) to calculate the Cv value. (Numerical value indicating valve capacity) is calculated and output to the valve opening calculation unit 68. The flow control valve pressure may be a flow control valve pressure measured by the pressure measuring unit 38 or a target value of the flow control valve pressure. An arithmetic expression for calculating the Cv value is defined by the following expression (1). In equation (1), the flow rate is the fuel flow rate, the fluid temperature includes the fuel temperature, the valve inlet pressure is the inlet pressure of the flow rate adjustment valve 36, and the valve outlet pressure is the flow rate of the flow rate adjustment valve 36. The outlet pressure.

Figure 2016050514
Figure 2016050514

弁開度演算部68は、例えばCv値と流量調整弁36の弁開度との関係を予め示したデータに基づいて、入力されたCv値に対応する弁開度(%)を流量調整弁36へ出力する。   For example, the valve opening calculation unit 68 calculates the valve opening (%) corresponding to the input Cv value based on the data indicating the relationship between the Cv value and the valve opening of the flow rate adjustment valve 36 in advance. To 36.

圧調弁制御部54は、減算部70と、フィードバック制御部72と、データ取得部74と、データ供給部76と、フィードフォワード制御部78と、加算部80と、ワンショット回路82と、を備えている。   The pressure regulation control unit 54 includes a subtraction unit 70, a feedback control unit 72, a data acquisition unit 74, a data supply unit 76, a feedforward control unit 78, an addition unit 80, and a one-shot circuit 82. I have.

減算部70は、圧力計測部38で計測される流量調整弁36を流れる燃料圧力の計測値(流調弁圧力計測値)と、予め定められた燃料圧力の設定値(流調弁圧力目標値)との差分(偏差)を算出する。   The subtracting unit 70 measures the measured value of the fuel pressure flowing through the flow rate adjusting valve 36 measured by the pressure measuring unit 38 (flow-regulated valve pressure measured value) and a predetermined set value of the fuel pressure (flow-controlled valve pressure target value). The difference (deviation) is calculated.

フィードバック制御部72は、燃料圧力が目標値(流調弁圧力目標値)になるように、燃料の圧力の計測値(流調弁圧力計測値)に基づいて、圧力調整弁34の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力する。本実施形態において、フィードバック制御部72は、PI制御器を含み、減算部70によって算出された差分(偏差)に基づいて、圧力調整弁34の弁開度(%)をPI制御する。すなわち、フィードバック制御部72は、圧力計測部38の計測値に基づいて、PI制御により圧力調整弁34の弁開度を演算し、圧力調整弁34へ出力する。   The feedback control unit 72 adjusts the opening of the pressure adjustment valve 34 based on the measured value of the fuel pressure (measured value of the flow control valve pressure) so that the fuel pressure becomes the target value (flow control valve target value). A control signal for feedback control is output. In the present embodiment, the feedback control unit 72 includes a PI controller, and performs PI control of the valve opening degree (%) of the pressure adjustment valve 34 based on the difference (deviation) calculated by the subtraction unit 70. That is, the feedback control unit 72 calculates the valve opening degree of the pressure adjustment valve 34 by PI control based on the measurement value of the pressure measurement unit 38 and outputs the calculated valve opening degree to the pressure adjustment valve 34.

データ取得部74は、ガスタービン10の負荷の検出値を取得する。本実施形態において、ガスタービン10の負荷を検出する負荷検出部が設けられる。本実施形態において、負荷検出部は、ガスタービン10の負荷として、ガスタービン10の周波数を検出(モニタ)する。データ取得部74は、負荷検出部で検出されたガスタービン10の負荷(周波数)を取得する。   The data acquisition unit 74 acquires a detected value of the load of the gas turbine 10. In the present embodiment, a load detector that detects the load of the gas turbine 10 is provided. In the present embodiment, the load detection unit detects (monitors) the frequency of the gas turbine 10 as the load of the gas turbine 10. The data acquisition unit 74 acquires the load (frequency) of the gas turbine 10 detected by the load detection unit.

データ取得部74は、取得した負荷の検出値(負荷データ)をワンショット回路82及びフィードフォワード制御部78のそれぞれに出力する。また、データ取得部74は、負荷の検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したとき、負荷急変フラグをONにする。例えば、負荷検出部によってモニタされた周波数が基準値に対して±0.15Hz以上の偏差を生じた場合、データ取得部74は、負荷急変フラグをONにする。負荷急変フラグがONになった場合、その負荷急変フラグは、データ取得部74からワンショット回路82及びフィードフォワード制御部78のそれぞれに出力される。   The data acquisition unit 74 outputs the acquired load detection value (load data) to each of the one-shot circuit 82 and the feedforward control unit 78. Further, when the data acquisition unit 74 determines that the detected load value has changed by a predetermined amount or more with respect to the reference value, the data acquisition unit 74 turns on the sudden load change flag. For example, when the frequency monitored by the load detection unit causes a deviation of ± 0.15 Hz or more with respect to the reference value, the data acquisition unit 74 turns on the load sudden change flag. When the sudden load change flag is turned on, the sudden load change flag is output from the data acquisition unit 74 to each of the one-shot circuit 82 and the feedforward control unit 78.

フィードフォワード制御部78は、データ取得部74で取得したガスタービン10の負荷の検出値が基準値に対して所定量(本例では±0.15Hz)以上変化したと判断したときに、フィードバック制御部72から出力される制御信号に先行して、圧力調整弁34が開くように先行信号を出力する。本実施形態において、フィードフォワード制御部78は、データ取得部74から出力された負荷急変フラグを取得したとき、先行信号を出力する。   When the feedforward control unit 78 determines that the detected value of the load of the gas turbine 10 acquired by the data acquisition unit 74 has changed by a predetermined amount (± 0.15 Hz in this example) or more with respect to the reference value, feedback control is performed. Prior to the control signal output from the unit 72, a preceding signal is output so that the pressure regulating valve 34 is opened. In the present embodiment, when the feedforward control unit 78 acquires the sudden load change flag output from the data acquisition unit 74, the feedforward control unit 78 outputs a preceding signal.

先行信号は、圧力調整弁34の弁開度に関する指令信号を含む。データ取得部74から負荷急変フラグが出力されたとき、先行信号(例えば先行信号の数値の大きさ)に基づいて、圧力調整弁34の弁開度(先行開度)が制御される。   The preceding signal includes a command signal related to the valve opening degree of the pressure regulating valve 34. When the sudden load change flag is output from the data acquisition unit 74, the valve opening degree (preceding opening degree) of the pressure regulating valve 34 is controlled based on the preceding signal (for example, the magnitude of the numerical value of the preceding signal).

データ供給部76は、先行信号によって制御される圧力調整弁34の弁開度(先行開度)の数値データをフィードフォワード制御部78に供給する。すなわち、データ供給部76は、先行信号によって制御される圧力調整弁36の弁開度の目標値をフィードフォワード制御部78に供給する。本実施形態において、データ供給部76から供給される先行開度の目標値は、固定値である。固定値は、例えば事前実験又はシミュレーションにより予め求められている。固定値は、所定量(本例では±0.15Hz)以上変化した後のガスタービン10の負荷の検出値に基づいて定められてもよい。すなわち、フィードフォワード制御部10は、所定量以上変化した後のガスタービン10の負荷の検出値に基づいて先行信号を出力してもよい。   The data supply unit 76 supplies numerical data of the valve opening degree (preceding opening degree) of the pressure regulating valve 34 controlled by the preceding signal to the feedforward control unit 78. That is, the data supply unit 76 supplies the feedforward control unit 78 with the target value of the valve opening degree of the pressure regulating valve 36 controlled by the preceding signal. In the present embodiment, the target value of the leading opening supplied from the data supply unit 76 is a fixed value. The fixed value is obtained in advance, for example, by a prior experiment or simulation. The fixed value may be determined based on the detected value of the load of the gas turbine 10 after changing by a predetermined amount (± 0.15 Hz in this example) or more. That is, the feedforward control unit 10 may output a preceding signal based on the detected value of the load of the gas turbine 10 after changing by a predetermined amount or more.

負荷急変フラグがONのとき、データ供給部76からフィードフォワード制御部78に先行開度に関する数値データが供給される(データ供給がONになる)。負荷急変フラグがOFFのとき、データ供給部76からフィードフォワード制御部78に先行開度に関する数値データが供給されない(データ供給がOFFになる)。負荷急変フラグがOFFのとき、データ供給部76はフィードフォワード制御部78に数値0を出力する。   When the sudden load change flag is ON, numerical data relating to the preceding opening is supplied from the data supply unit 76 to the feedforward control unit 78 (data supply is turned ON). When the rapid load change flag is OFF, the numerical data regarding the preceding opening is not supplied from the data supply unit 76 to the feedforward control unit 78 (data supply is turned OFF). When the sudden load change flag is OFF, the data supply unit 76 outputs a numerical value 0 to the feedforward control unit 78.

負荷急変フラグがONのとき、フィードフォワード制御部78は、先行信号として、先行開度の固定値(0以外の数値データ)を出力する。負荷急変フラグがOFFのとき、フィードフォワード制御部78は、先行信号として、0を出力する。   When the sudden load change flag is ON, the feedforward control unit 78 outputs a fixed value (numerical data other than 0) of the preceding opening as the preceding signal. When the sudden load change flag is OFF, the feedforward control unit 78 outputs 0 as a preceding signal.

ワンショット回路82は、1回の入力信号(トリガ)の入力により、1回だけ所定時間の出力信号(パルス信号)を出力する。すなわち、ワンショット回路82は、入力信号がONのときにON信号を出力し、所定時間(例えば1秒間)経過後にOFF信号を出力する。   The one-shot circuit 82 outputs an output signal (pulse signal) for a predetermined time only once by inputting an input signal (trigger) once. That is, the one-shot circuit 82 outputs an ON signal when the input signal is ON, and outputs an OFF signal after a predetermined time (for example, 1 second) has elapsed.

本実施形態においては、データ取得部74からワンショット回路82に負荷急変フラグが入力されると、ワンショット回路82は、フィードバック制御部72にON信号を出力する。ワンショット回路82は、ON信号を出力して、フィードバック制御部72から出力される制御信号を一時的に0(零)にトラッキングする。本実施形態において、ワンショット回路82は、データ取得部74で取得した検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに(負荷急変フラグがONのときに)、フィードバック制御部72から出力される制御信号を0(零)にトラッキングするトラッキング部として機能する。   In the present embodiment, when a sudden load change flag is input from the data acquisition unit 74 to the one-shot circuit 82, the one-shot circuit 82 outputs an ON signal to the feedback control unit 72. The one-shot circuit 82 outputs an ON signal and temporarily tracks the control signal output from the feedback control unit 72 to 0 (zero). In the present embodiment, when the one-shot circuit 82 determines that the detection value acquired by the data acquisition unit 74 has changed by a predetermined amount or more with respect to the reference value (when the sudden load change flag is ON), the feedback control unit It functions as a tracking unit that tracks the control signal output from 72 to 0 (zero).

負荷急変フラグがONになった直後の期間(フィードバック制御部72から出力される制御信号が零にトラッキングされている期間)においては、フィードバック制御部72から出力される制御信号は零にトラッキングされており、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号のみによって、圧力調整弁34の弁開度が制御される。   In a period immediately after the sudden load change flag is turned ON (a period in which the control signal output from the feedback control unit 72 is tracked to zero), the control signal output from the feedback control unit 72 is tracked to zero. The valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled only by the preceding signal output from the feedforward control unit 78.

負荷急変フラグがワンショット回路82に入力されてから所定時間経過後、ワンショット回路82は、フィードバック制御部72にOFF信号を出力する。これにより、フィードバック制御部72のトラッキングが解除される。フィードバック制御部72のトラッキングが解除されることにより、データ供給部76から供給される数値データに基づいてフィードフォワード制御部78から出力される先行信号と、減算部70によって算出された差分(偏差)に基づいてフィードバック制御部72から出力される制御信号とによって、圧力調整弁34の弁開度が制御される。   The one-shot circuit 82 outputs an OFF signal to the feedback control unit 72 after a predetermined time has elapsed since the sudden load change flag was input to the one-shot circuit 82. As a result, the tracking of the feedback control unit 72 is released. When the tracking of the feedback control unit 72 is canceled, the preceding signal output from the feedforward control unit 78 based on the numerical data supplied from the data supply unit 76 and the difference (deviation) calculated by the subtraction unit 70 The valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled by the control signal output from the feedback control unit 72 based on the above.

このように、本実施形態においては、負荷急変フラグがOFFのとき、圧力調整弁34の弁開度は、フィードバック制御部78から出力される制御信号に基づいて制御される。   Thus, in the present embodiment, when the load sudden change flag is OFF, the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled based on the control signal output from the feedback control unit 78.

また、負荷急変フラグがONのとき、フィードバック制御部72から出力される制御信号は零にトラッキングされ、フィードフォワード制御部78から先行開度を示す0以外の数値データが先行信号として出力される。負荷急変フラグがONになってから所定時間経過する前まで、圧力調整弁34の弁開度は、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号に基づいて制御される。   When the sudden load change flag is ON, the control signal output from the feedback control unit 72 is tracked to zero, and numerical data other than 0 indicating the preceding opening is output from the feedforward control unit 78 as a preceding signal. Until the predetermined time elapses after the sudden load change flag is turned on, the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled based on the preceding signal output from the feedforward control unit 78.

また、負荷急変フラグがONになってから所定時間経過した後、フィードバック制御部72のトラッキングが解除される。負荷急変フラグがONになってから所定時間経過した後においては、圧力調整弁34の弁開度は、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号及びフィードバック制御部72から出力される制御信号に基づいて制御される。   In addition, after a predetermined time has elapsed since the sudden load change flag is turned ON, tracking of the feedback control unit 72 is released. After a lapse of a predetermined time after the sudden load change flag is turned ON, the valve opening degree of the pressure adjustment valve 34 is determined by the preceding signal output from the feedforward control unit 78 and the control signal output from the feedback control unit 72. Controlled based on.

また、負荷急変フラグがONになった後、周波数が復帰して、基準値に対して所定値(本例では±0.15Hz)未満に収まった場合、データ取得部74は、負荷急変フラグをOFFにする。負荷急変フラグがOFFになった場合、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号は、徐々に(ゆっくりと)零に移行する。フィードバック制御部72は、減算部70によって算出された差分(偏差)に基づいて、制御信号を出力し続ける。圧力調整弁34の弁開度は、フィードバック制御部72から出力される制御信号に基づいて制御される。   In addition, after the load sudden change flag is turned ON, when the frequency returns and falls below a predetermined value (± 0.15 Hz in this example) with respect to the reference value, the data acquisition unit 74 sets the load sudden change flag. Turn off. When the sudden load change flag is turned OFF, the preceding signal output from the feedforward control unit 78 gradually (slowly) shifts to zero. The feedback control unit 72 continues to output a control signal based on the difference (deviation) calculated by the subtraction unit 70. The valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is controlled based on a control signal output from the feedback control unit 72.

加算部80は、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号と、フィードバック制御部72から出力される制御信号とを加算する。加算部80は、加算した先行信号と制御信号とに基づく値に応じた弁開度(%)を圧力調整弁34へ出力する。   The adding unit 80 adds the preceding signal output from the feedforward control unit 78 and the control signal output from the feedback control unit 72. The adding unit 80 outputs the valve opening degree (%) corresponding to the value based on the added preceding signal and the control signal to the pressure adjusting valve 34.

上述のように、負荷急変フラグがOFFのとき、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号は0である。負荷急変フラグがOFFのとき、フィードバック制御部72は、減算部70によって算出された差分(偏差)に基づく制御信号を出力する。これにより、加算部80から圧力調整弁34に、フィードバック制御部72から出力される制御信号に応じた弁開度が出力される。負荷急変フラグがOFFのとき、フィードバック制御部72により、燃料の圧力が目標値(流調弁圧力目標値)になるように、燃料の圧力の計測値(流調弁圧力計測値)に基づいて、圧力調整弁34の開度がフィードバック制御される。   As described above, when the sudden load change flag is OFF, the preceding signal output from the feedforward control unit 78 is zero. When the sudden load change flag is OFF, the feedback control unit 72 outputs a control signal based on the difference (deviation) calculated by the subtracting unit 70. As a result, the opening degree corresponding to the control signal output from the feedback control unit 72 is output from the adding unit 80 to the pressure adjusting valve 34. When the rapid load change flag is OFF, the feedback control unit 72 uses the fuel pressure measurement value (flow valve pressure measurement value) so that the fuel pressure becomes the target value (flow valve pressure target value). The opening degree of the pressure regulating valve 34 is feedback controlled.

負荷急変フラグがONになってから所定時間経過する前まで、フィードバック制御部72から出力される制御信号が零にトラッキングされ、フィードフォワード制御部78から先行信号が出力される。これにより、加算部80から圧力調整弁34に、フィードフォワード制御部78から出力される先行信号に応じた弁開度(先行開度)が出力される。負荷急変フラグがONになってから所定時間経過する前まで、フィードフォワード制御部78により、圧力調整弁34の開度が先行開度に基づいてフィードフォワード制御される。   The control signal output from the feedback control unit 72 is tracked to zero and a preceding signal is output from the feedforward control unit 78 until a predetermined time has elapsed after the sudden load change flag is turned on. Thereby, the valve opening degree (preceding opening degree) corresponding to the preceding signal output from the feedforward control unit 78 is output from the adding unit 80 to the pressure regulating valve 34. The feedforward control unit 78 feed-forward-controls the opening degree of the pressure adjustment valve 34 based on the preceding opening degree until a predetermined time has elapsed after the sudden load change flag is turned on.

負荷急変フラグがONになってから所定時間経過した後、フィードバック制御部72のトラッキングが解除され、フィードバック制御部72から減算部70によって算出された差分(偏差)に基づく制御信号が出力される。また、負荷急変フラグがONになってから所定時間経過した後においても、フィードフォワード制御部78から先行信号が出力される。これにより、加算部80から圧力調整弁34に、フィードバック制御部72から出力される制御信号及びフィードフォワード制御部78から出力される先行信号に応じた弁開度が出力される。   After a predetermined time has elapsed since the sudden load change flag was turned ON, tracking of the feedback control unit 72 is released, and a control signal based on the difference (deviation) calculated by the subtraction unit 70 is output from the feedback control unit 72. Further, even after a predetermined time has elapsed since the sudden load change flag is turned ON, the preceding signal is output from the feedforward control unit 78. As a result, the valve opening corresponding to the control signal output from the feedback control unit 72 and the preceding signal output from the feedforward control unit 78 is output from the adding unit 80 to the pressure adjusting valve 34.

このように、本実施形態においては、負荷急変フラグがOFFからONになった直後の所定時間においては、フィードバック制御部72が零にトラッキングされるものの、負荷急変フラグがONになってから所定時間経過後においては、フィードフォワード制御部78によるフィードフォワード制御が実施されるとともに、フィードバック制御部72によるフィードバック制御も実施される。負荷急変フラグがONからOFFになったとき、フィードバック制御部72のトラッキングが解除され、フィードフォワード制御部78の制御が徐々に解除(先行信号が徐々に減少)され、フィードバック制御部72によるフィードバック制御が実施される。   As described above, in this embodiment, the feedback control unit 72 is tracked to zero for a predetermined time immediately after the sudden load change flag is turned on from OFF, but the predetermined time after the sudden load change flag is turned on. After the elapse, feedforward control by the feedforward control unit 78 is performed, and feedback control by the feedback control unit 72 is also performed. When the sudden load change flag is changed from ON to OFF, the tracking of the feedback control unit 72 is released, the control of the feedforward control unit 78 is gradually released (the preceding signal is gradually reduced), and the feedback control by the feedback control unit 72 is performed. Is implemented.

次に、本実施形態に係る燃料供給装置50を用いてガスタービン10の燃焼器16に燃料を供給する燃料供給方法の一例について、図3のフローチャートを参照して説明する。   Next, an example of a fuel supply method for supplying fuel to the combustor 16 of the gas turbine 10 using the fuel supply device 50 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

ガスタービン10が駆動され、ガスタービン10の負荷が負荷検出部によって検出(モニタ)される(ステップSP1)。   The gas turbine 10 is driven, and the load of the gas turbine 10 is detected (monitored) by the load detector (step SP1).

負荷検出部の検出値が急変したか否かが判断される(ステップSP2)。すなわち、データ取得部74で取得した負荷検出部の検出値が基準値に対して所定量以上変化したか否が判断される。   It is determined whether or not the detection value of the load detector has changed suddenly (step SP2). That is, it is determined whether the detection value of the load detection unit acquired by the data acquisition unit 74 has changed by a predetermined amount or more with respect to the reference value.

ステップSP2において、負荷が急変していないと判断された場合(ステップSP2:No)、データ取得部74は負荷急変フラグをOFFにする。フィードバック制御部72は、燃料の圧力が目標値(流調弁圧力目標値)になるように、燃料の圧力の計測値(流調弁圧力計測値)に基づいて、圧力調整弁34の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力する(ステップSP3)。これにより、圧力調整弁34によって、燃料の圧力が調整される。   When it is determined in step SP2 that the load has not changed suddenly (step SP2: No), the data acquisition unit 74 turns off the load sudden change flag. The feedback control unit 72 opens the opening of the pressure adjustment valve 34 based on the measured value of the fuel pressure (measured value of the flow control valve pressure) so that the fuel pressure becomes the target value (flow control valve target value). A control signal for feedback control is output (step SP3). As a result, the pressure of the fuel is adjusted by the pressure adjustment valve 34.

ステップSP2において、負荷が急変したと判断された場合(ステップSP2:Yes)、データ取得部74は負荷急変フラグをONにする。負荷急変フラグを取得したワンショット回路82は、フィードバック制御部72から出力される制御信号を0にトラッキングする。負荷急変フラグを取得したフィードフォワード制御部78は、フィードバック制御部72から出力される制御信号に先行して、圧力調整弁34が開くように先行信号を出力する(ステップSP4)。これにより、圧力調整弁34は、フィードバック制御及びフィードフォワード制御(2自由度制御)される。   If it is determined in step SP2 that the load has suddenly changed (step SP2: Yes), the data acquisition unit 74 turns on the load sudden change flag. The one-shot circuit 82 that has acquired the sudden load change flag tracks the control signal output from the feedback control unit 72 to zero. The feedforward control unit 78 that has acquired the sudden load change flag outputs a preceding signal so that the pressure adjustment valve 34 opens prior to the control signal output from the feedback control unit 72 (step SP4). Thereby, the pressure regulating valve 34 is subjected to feedback control and feedforward control (two-degree-of-freedom control).

フィードフォワード制御部78は、フィードバック制御部72によるフィードバック制御においてフィードバック制御部72から制御信号が出力されるタイミングよりも前に、圧力調整弁34を開くための先行信号を出力する。本実施形態においては、負荷急変フラグがONになったときに、フィードフォワード制御部78から先行信号が出力され、負荷急変フラグがONになってから所定時間経過後に、フィードバック制御部72のトラッキングが解除されてフィードバック制御部72から制御信号が出力される。   The feedforward control unit 78 outputs a preceding signal for opening the pressure regulating valve 34 before the timing at which the control signal is output from the feedback control unit 72 in the feedback control by the feedback control unit 72. In the present embodiment, when the sudden load change flag is turned ON, a preceding signal is output from the feedforward control unit 78, and after a predetermined time elapses after the sudden load change flag is turned ON, the feedback control unit 72 performs tracking. The feedback control unit 72 outputs the control signal after the release.

本実施形態において、フィードフォワード制御部78は、所定量以上変化した後のガスタービン10の負荷の検出値に基づいて先行信号を出力する。すなわち、フィードフォワード制御部78は、負荷が急変した後の負荷検出部の検出に基づいて先行信号を出力する。これにより、圧力調整弁34は、負荷に応じた先行開度にトラッキングされる。そのため、圧力調整弁34の追従性が向上し、流調弁圧力の変動が抑制される。その結果、流量調整弁36の開度に応じた燃料が投入できるため、負荷追従性が向上する。   In the present embodiment, the feedforward control unit 78 outputs a preceding signal based on the detected value of the load of the gas turbine 10 after changing by a predetermined amount or more. That is, the feedforward control unit 78 outputs a preceding signal based on the detection of the load detection unit after the load suddenly changes. Thereby, the pressure regulating valve 34 is tracked to the preceding opening degree corresponding to the load. Therefore, the followability of the pressure regulating valve 34 is improved, and fluctuations in the flow regulating valve pressure are suppressed. As a result, the fuel according to the opening degree of the flow rate adjusting valve 36 can be input, so that load followability is improved.

なお、負荷が急変したとき(ガスタービン10の負荷の検出値が基準値に対して所定量以上変化したとき)のフィードバック制御においてフィードバック制御部72から制御信号が出力されるタイミングは、事前実験又はシミュレーションにより予め求めることができる。圧調弁制御部54が有する記憶部は、その事前実験又はシミュレーションより予め求められているタイミング(実測値)を記憶する。フィードフォワード制御部78は、その記憶部に記憶されているタイミングに基づいて、フィードバック制御部72から制御信号が出力されるタイミングよりも前に、圧力調整弁34を開くための先行信号を出力してもよい。   The timing at which the control signal is output from the feedback control unit 72 in the feedback control when the load suddenly changes (when the detected value of the load of the gas turbine 10 changes by a predetermined amount or more with respect to the reference value) It can be obtained in advance by simulation. The storage unit included in the pressure regulating valve control unit 54 stores the timing (measured value) obtained in advance from the preliminary experiment or simulation. The feedforward control unit 78 outputs a preceding signal for opening the pressure regulating valve 34 before the timing at which the control signal is output from the feedback control unit 72 based on the timing stored in the storage unit. May be.

図4は、比較例に係る燃料供給装置50Jの一例を示す。比較例に係る燃料供給装置50Jは、流調弁制御部52Jと圧調弁制御部54Jとを有する。比較例に係る圧調弁制御部54Jは、フィードフォワード制御部(78)を有しない。比較例に係る圧調弁制御部54Jは、流調弁圧力目標値と流調弁圧力計測値との差分に基づいて、圧力調整弁34の開度をフィードバック制御するフィードバック制御部72を有する。   FIG. 4 shows an example of a fuel supply device 50J according to the comparative example. The fuel supply device 50J according to the comparative example includes a flow valve control unit 52J and a pressure valve control unit 54J. The pressure regulation control unit 54J according to the comparative example does not include the feedforward control unit (78). The pressure regulating valve control unit 54J according to the comparative example includes a feedback control unit 72 that feedback-controls the opening degree of the pressure regulating valve 34 based on the difference between the flow regulating valve target value and the flow regulating valve pressure measurement value.

図5は、本実施形態に係る燃料供給装置50の各種状態量の時系列波形と、比較例に係る燃料供給装置50Jの各種状態量の時系列波形とを示す。図5の(A)は、発電機出力を示す。図5の(B)は、流調弁開度を示す。図5の(C)は、圧調弁開度を示す。図5の(D)は、流調弁差圧を示す。図5の(E)は、燃料流量を示す。図5の(F)は、燃焼ガス温度を示す。   FIG. 5 shows time series waveforms of various state quantities of the fuel supply device 50 according to the present embodiment and time series waveforms of various state quantities of the fuel supply device 50J according to the comparative example. FIG. 5A shows the generator output. FIG. 5B shows the flow control valve opening. FIG. 5C shows the pressure control valve opening. (D) of Drawing 5 shows flow control valve differential pressure. FIG. 5E shows the fuel flow rate. FIG. 5F shows the combustion gas temperature.

図5において、実線LJは、比較例に係る燃料供給装置50Jの各種状態量の時系列波形を示す。破線LPは、本実施形態に係る燃料供給装置50の各種状態量の時系列波形を示す。横軸は、時間である。縦軸は、それぞれの状態量を示す。   In FIG. 5, a solid line LJ shows time series waveforms of various state quantities of the fuel supply device 50J according to the comparative example. A broken line LP indicates time series waveforms of various state quantities of the fuel supply device 50 according to the present embodiment. The horizontal axis is time. A vertical axis | shaft shows each state quantity.

比較例に係る燃料供給装置50Jの各状態量の変化について説明する。ガスタービン10の負荷が急激に上昇した場合、燃焼器16に供給する燃料の流量を増大させる必要がある。燃料の流量の増大のために流量調整弁36の開度が増大される。流量調整弁36が急激に開くと、図5(D)のラインLJで示すように、流量調整弁36の前後の差圧(流調弁差圧)は一時的に低下する。流調弁圧力計測値(例えば流調弁差圧の計測値)に基づいて圧力調整弁34のフィードバック制御が実行される場合、一時的に低下した流調弁差圧に基づいて圧力調整弁34がフィードバック制御されることとなる。そうすると、図5(C)のラインLJで示すように、圧力調整弁34のフィードバック制御が開始されるタイミング(フィードバック制御の制御信号が出力されるタイミング)が遅れる可能性がある。その結果、図5(E)のラインLJで示すように、燃焼器16に対して所望の流量で燃料が供給されることが遅れる。これにより、目標出力に対する実際の出力の追従性が低下し、ガスタービン10の性能が低下する可能性がある。また、流量調整弁36が急激に開き、圧力調整弁34の制御が遅れると、図5(E)のラインLJで示すように、燃料流量が過大になり、その結果、ガスタービン10の出力が過大となって、図5(F)のラインLJで示すように、燃焼ガスの温度が過度に上昇する可能性がある。そうすると、ガスタービン10の部材の損傷及び劣化がもたらされ、ガスタービン10の性能が低下する可能性がある。   A change in each state quantity of the fuel supply device 50J according to the comparative example will be described. When the load of the gas turbine 10 rises rapidly, it is necessary to increase the flow rate of the fuel supplied to the combustor 16. The opening degree of the flow rate adjusting valve 36 is increased to increase the fuel flow rate. When the flow rate adjusting valve 36 opens rapidly, as shown by the line LJ in FIG. 5D, the differential pressure before and after the flow rate adjusting valve 36 (flow regulating valve differential pressure) temporarily decreases. When feedback control of the pressure adjustment valve 34 is executed based on a flow control valve pressure measurement value (for example, a flow control valve differential pressure measurement value), the pressure adjustment valve 34 is based on the temporarily reduced flow control valve differential pressure. Will be feedback controlled. Then, as indicated by a line LJ in FIG. 5C, the timing at which the feedback control of the pressure regulating valve 34 is started (the timing at which the feedback control control signal is output) may be delayed. As a result, as shown by the line LJ in FIG. 5E, the fuel is delayed from being supplied to the combustor 16 at a desired flow rate. Thereby, the followability of the actual output with respect to the target output is lowered, and the performance of the gas turbine 10 may be lowered. Further, when the flow rate adjustment valve 36 opens suddenly and the control of the pressure adjustment valve 34 is delayed, the fuel flow rate becomes excessive as shown by the line LJ in FIG. 5 (E). As a result, the output of the gas turbine 10 is increased. As shown by the line LJ in FIG. 5F, the temperature of the combustion gas may increase excessively. If it does so, damage and deterioration of the member of gas turbine 10 will be brought about, and the performance of gas turbine 10 may fall.

次に、本実施形態に係る燃料供給装置50の各状態量の変化について説明する。ガスタービン10の負荷が急激に上昇した場合、本実施形態においては、フィードバック制御部72から出力される制御信号(出力値)が0にトラッキングされるとともに、流調弁圧力計測値を用いることなく、上昇後の負荷(所定量以上変化した後の負荷の検出値)に基づく先行信号(先行開度)がフィードフォワード制御部78から圧力調整弁36に出力される。フィードフォワード制御により出力される先行信号は、フィードバック制御により出力される制御信号よりも先のタイミングで出力される。すなわち、図5(C)のラインLPで示すように、圧力調整弁34の制御が遅れることが抑制される。フィードフォワード制御により、フィードバック制御よりも先に、圧力調整弁34の流調弁圧力(例えば流調弁差圧)が最適値に制御されるため、流量調整弁36の開度が増大されたとき、図5(E)のラインLPで示すように、燃焼器16に対する所望の流量での燃料の供給の遅れが抑制される。また、燃料流量が過大になることも抑制されるため、図5(F)のラインLPで示すように、燃焼ガスの温度が過度に上昇することも抑制される。また、図5(D)のラインLPで示すように、流調弁差圧の低下が抑制され、流調弁差圧が確保されるため、燃料流量の遅れが抑制され、流量調整弁36が過度に開いてしまうことも抑制される。   Next, changes in the state quantities of the fuel supply device 50 according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, when the load of the gas turbine 10 suddenly increases, the control signal (output value) output from the feedback control unit 72 is tracked to 0, and the measured flow valve pressure measurement value is not used. A preceding signal (preceding opening degree) based on the increased load (the detected value of the load after changing a predetermined amount or more) is output from the feedforward control unit 78 to the pressure regulating valve 36. The preceding signal output by the feedforward control is output at a timing earlier than the control signal output by the feedback control. That is, as shown by the line LP in FIG. 5C, the control of the pressure adjustment valve 34 is suppressed from being delayed. When the opening degree of the flow rate adjusting valve 36 is increased because the flow control valve pressure (for example, the flow control valve differential pressure) of the pressure adjusting valve 34 is controlled to the optimum value by the feedforward control before the feedback control. As shown by the line LP in FIG. 5E, the delay in the fuel supply at the desired flow rate to the combustor 16 is suppressed. Moreover, since it is also suppressed that the fuel flow rate becomes excessive, as shown by the line LP in FIG. 5F, the temperature of the combustion gas is also prevented from rising excessively. Further, as shown by the line LP in FIG. 5D, since the decrease in the flow control valve differential pressure is suppressed and the flow control valve differential pressure is secured, the delay of the fuel flow rate is suppressed, and the flow rate adjustment valve 36 is Excessive opening is also suppressed.

以上説明したように、本実施形態によれば、データ取得部74で取得したガスタービン10の負荷の検出値が基準値に対して所定量以上変化した(負荷が急変した)と判断したときに、フィードバック制御部72から出力される制御信号に先行して、フィードフォワード制御部87から圧力調整弁34を開くための先行信号が出力されるので、圧力調整弁34の弁開度は、急激な負荷上昇に対応して先行補償される。これにより、図4に示したような従来例(比較例)と比較して、流調弁差圧の低減が抑制される(図5(D)参照)。そのため、目標弁開度に対する圧力調整弁34の弁開度の追従性が向上し(図5(C)参照)、目標出力に対するガスタービン10の出力の追従性が向上する。したがって、ガスタービン10の性能の低下が抑制される。   As described above, according to the present embodiment, when it is determined that the detected value of the load of the gas turbine 10 acquired by the data acquisition unit 74 has changed by a predetermined amount or more with respect to the reference value (the load has suddenly changed). Since the preceding signal for opening the pressure adjusting valve 34 is output from the feedforward control unit 87 prior to the control signal output from the feedback control unit 72, the valve opening degree of the pressure adjusting valve 34 is abrupt. Advance compensation is provided in response to the load increase. Thereby, compared with the conventional example (comparative example) as shown in FIG. 4, the reduction of the flow control valve differential pressure is suppressed (see FIG. 5D). Therefore, the followability of the valve opening of the pressure adjusting valve 34 with respect to the target valve opening is improved (see FIG. 5C), and the followability of the output of the gas turbine 10 with respect to the target output is improved. Accordingly, a decrease in performance of the gas turbine 10 is suppressed.

また、本実施形態においては、データ取得部76で取得したガスタービン10の負荷の検出値が基準値に対して所定量以上変化した(負荷が急変した)と判断したときに、負荷急変フラグがONになり、フィードバック制御部72から出力される制御信号が零(0)にトラッキングされる。負荷急変フラグがOFFからONになっても、フィードバック制御部72によるフィードバック制御動作は実施され続け、負荷急変フラグがONになってから所定時間経過後、制御信号を零(0)にトラッキングする処理は解除され、フィードフォワード制御部78から先行信号の出力と並行して、フィードバック制御部72から制御信号が出力される。これにより、圧力調整弁34は、フィードバック制御及びフィードフォワード制御(2自由度制御)され、最適に制御される。   In the present embodiment, when it is determined that the detected value of the load of the gas turbine 10 acquired by the data acquisition unit 76 has changed by a predetermined amount or more with respect to the reference value (the load has changed suddenly), the load sudden change flag is set. The control signal output from the feedback control unit 72 is tracked to zero (0). Even when the sudden load change flag changes from OFF to ON, the feedback control operation by the feedback control unit 72 continues to be performed, and the process of tracking the control signal to zero (0) after a predetermined time has elapsed since the sudden load change flag is turned ON. Is released, and a control signal is output from the feedback control unit 72 in parallel with the output of the preceding signal from the feedforward control unit 78. As a result, the pressure adjustment valve 34 is optimally controlled by feedback control and feedforward control (two degree of freedom control).

また、本実施形態においては、先行信号の固定値は、事前実験又はシミュレーションにより予め求められた、データ取得部76で取得したガスタービン10の負荷の検出値が基準値に対して所定量以上変化した後の、ガスタービン19の負荷の検出値(実測値)に基づいて、定められ、圧調弁制御部54の記憶部に記憶されている。圧調弁制御部54は、その記憶部に記憶されている実測値に基づく固定値を有する先行信号を出力する。これにより、最適な弁開度で圧力調整弁34の弁開度をフィードフォワード制御することができる。   In the present embodiment, the fixed value of the preceding signal is obtained by a preliminary experiment or simulation, and the detected value of the load of the gas turbine 10 acquired by the data acquisition unit 76 changes by a predetermined amount or more with respect to the reference value. After that, it is determined based on the detected value (actual value) of the load of the gas turbine 19 and stored in the storage unit of the pressure regulation control unit 54. The pressure regulation control unit 54 outputs a preceding signal having a fixed value based on the actual measurement value stored in the storage unit. Thereby, the feed opening control of the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 can be performed with the optimum valve opening degree.

<第2実施形態>
第2実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
Second Embodiment
A second embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図6は、本実施形態に係る燃料供給装置50Bの一例を示すブロック図である。燃料供給装置50Bは、弁制御装置500Bを有する。弁制御装置500Bは、流調弁制御部52及び圧調弁制御部54Bを有する。本実施形態に係る流調弁制御部52は、上述の第1実施形態で説明した流調弁制御部52と同等である。流調弁制御部52は、燃焼器16に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号(CSO)を出力して、流量調整弁36の開度を制御する。   FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a fuel supply device 50B according to the present embodiment. The fuel supply device 50B has a valve control device 500B. The valve control device 500B includes a flow adjustment control unit 52 and a pressure adjustment control unit 54B. The flow control valve control unit 52 according to the present embodiment is equivalent to the flow control valve control unit 52 described in the first embodiment. The flow control valve controller 52 outputs a fuel control signal (CSO) for controlling the flow rate of the fuel supplied to the combustor 16 and controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 36.

本実施形態において、圧調弁制御部54Bは、データ供給部76からのデータが供給される燃料圧力演算部84を有する。本実施形態において、データ供給部76は、燃料制御信号(CSO)を燃料圧力演算部84に出力する。データ供給部76は、流調弁制御部52の低値選択部62から出力された燃料制御信号(CSO)を取得する。上述の第1実施形態で説明したように、低値選択部62は、負荷制御演算部56から入力された燃料制御信号(LDCSO)、回転数制御演算部58から入力された燃料制御信号(GVCSO)、及び温度制御演算部60から入力された燃料制御信号(EXCSO、BPCSO)のうち、最も小さい燃料制御信号(CSO)を選択する。低値選択部62によって選択された燃料制御信号(CSO)がデータ供給部76に供給される。データ供給部76は、低値選択部62から供給された燃料制御信号(CSO)を、燃料圧力演算部84に出力する。   In the present embodiment, the pressure regulation control unit 54B includes a fuel pressure calculation unit 84 to which data from the data supply unit 76 is supplied. In the present embodiment, the data supply unit 76 outputs a fuel control signal (CSO) to the fuel pressure calculation unit 84. The data supply unit 76 acquires the fuel control signal (CSO) output from the low value selection unit 62 of the flow adjustment valve control unit 52. As described in the first embodiment, the low value selection unit 62 includes the fuel control signal (LDCSO) input from the load control calculation unit 56 and the fuel control signal (GVCSO) input from the rotation speed control calculation unit 58. ) And the fuel control signal (EXCSO, BPCSO) input from the temperature control calculation unit 60, the smallest fuel control signal (CSO) is selected. The fuel control signal (CSO) selected by the low value selection unit 62 is supplied to the data supply unit 76. The data supply unit 76 outputs the fuel control signal (CSO) supplied from the low value selection unit 62 to the fuel pressure calculation unit 84.

燃料圧力演算部84は、燃料制御信号(CSO)と圧力調整弁34の弁開度との関係を示すデータ(マップデータ)に基づいて、入力された燃料制御信号(CSO)に対応する先行開度の数値データをフィードフォワード制御部78に供給する。すなわち、燃料圧力演算部84は、先行信号によって制御される圧力調整弁36の弁開度の目標値を、燃料制御信号(CSO)に基づいて算出し、その算出された目標値を、フィードフォワード制御部78に供給する。本実施形態においては、燃料制御信号(CSO)が増大すると、先行信号によって制御される圧力調整弁36の弁開度の目標値が上昇する。燃料制御信号(CSO)が減少すると、先行信号によって制御される圧力調整弁36の弁開度の目標値が低下する。   The fuel pressure calculation unit 84 performs advance opening corresponding to the input fuel control signal (CSO) based on data (map data) indicating the relationship between the fuel control signal (CSO) and the valve opening of the pressure regulating valve 34. The numerical value data of the degree is supplied to the feedforward control unit 78. That is, the fuel pressure calculation unit 84 calculates the target value of the valve opening degree of the pressure regulating valve 36 controlled by the preceding signal based on the fuel control signal (CSO), and feeds the calculated target value to the feedforward. It supplies to the control part 78. In the present embodiment, when the fuel control signal (CSO) increases, the target value of the valve opening of the pressure regulating valve 36 controlled by the preceding signal increases. When the fuel control signal (CSO) decreases, the target value of the valve opening degree of the pressure regulating valve 36 controlled by the preceding signal decreases.

以上説明したように、本実施形態によれば、フィードフォワード制御部78は、燃料制御信号(CSO)に基づいて、先行信号を出力する。燃料制御信号(CSO)に基づいて、流量調整弁36及び圧力調整弁34の両方が制御されるため、ガスタービン10の負荷に応じて、流量調整弁36の弁開度が適切に制御されるとともに、ガスタービン10の負荷に応じて、圧力調整弁34の弁開度も適切に先行補償される。これにより、流調弁差圧の制御精度が向上し、圧力調整弁34の負荷追従性が向上する。   As described above, according to the present embodiment, the feedforward control unit 78 outputs a preceding signal based on the fuel control signal (CSO). Since both the flow rate adjustment valve 36 and the pressure adjustment valve 34 are controlled based on the fuel control signal (CSO), the valve opening degree of the flow rate adjustment valve 36 is appropriately controlled according to the load of the gas turbine 10. At the same time, the valve opening of the pressure regulating valve 34 is also appropriately compensated in advance according to the load of the gas turbine 10. Thereby, the control accuracy of the flow regulating valve differential pressure is improved, and the load followability of the pressure regulating valve 34 is improved.

<第3実施形態>
第3実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Third Embodiment>
A third embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図7は、本実施形態に係る燃料供給装置50Cの一例を示すブロック図である。燃料供給装置50Cは、弁制御装置500Cを有する。弁制御装置500Cは、流調弁制御部52及び圧調弁制御部54Cを有する。本実施形態に係る流調弁制御部52は、上述の実施形態で説明した流調弁制御部52と同等である。流調弁制御部52は、燃焼器16に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号(CSO)を出力して、流量調整弁36の開度を制御する。   FIG. 7 is a block diagram showing an example of a fuel supply device 50C according to the present embodiment. The fuel supply device 50C includes a valve control device 500C. The valve control device 500C includes a flow control valve control unit 52 and a pressure control valve control unit 54C. The flow control valve control unit 52 according to the present embodiment is equivalent to the flow control valve control unit 52 described in the above embodiment. The flow control valve controller 52 outputs a fuel control signal (CSO) for controlling the flow rate of the fuel supplied to the combustor 16 and controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 36.

本実施形態に係る圧調弁制御部54Cのうち、上述の第2実施形態で説明した圧調弁制御部54Bと異なる部分は、圧調弁制御部54Cが、第2データ供給部86と、先行信号補正部88とを有した点である。   Of the pressure regulation control unit 54C according to the present embodiment, a part different from the pressure regulation control unit 54B described in the second embodiment is that the pressure regulation control unit 54C includes the second data supply unit 86, The preceding signal correction unit 88 is included.

第2データ供給部86は、先行開度に相関が高いデータを先行信号補正部88に供給する。本実施形態において、第2データ供給部86は、大気温度に関するデータ、燃料カロリに関するデータ、燃料温度に関するデータ、及び燃料圧力に関するデータを、先行信号補正部88に供給する。   The second data supply unit 86 supplies data having a high correlation with the preceding opening to the preceding signal correction unit 88. In the present embodiment, the second data supply unit 86 supplies data related to the atmospheric temperature, data related to fuel calorie, data related to fuel temperature, and data related to fuel pressure to the preceding signal correction unit 88.

先行信号補正部88は、燃料圧力演算部84から供給された先行信号(先行開度の数値データ)を、第2データ供給部86から供給された大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて補正する。なお、ここでいう燃料温度とは、燃料供給源(不図示)から燃料供給装置50Cに供給される燃料の温度をいう。ここでいう燃料圧力とは、燃料供給源(不図示)から燃料供給装置50Cに供給される燃料の圧力をいう。   The preceding signal correcting unit 88 uses the preceding signal (numerical data of the preceding opening) supplied from the fuel pressure calculating unit 84 as the atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure supplied from the second data supplying unit 86. Correction based on at least one of the above. The fuel temperature here refers to the temperature of the fuel supplied from the fuel supply source (not shown) to the fuel supply device 50C. The fuel pressure here refers to the pressure of the fuel supplied from the fuel supply source (not shown) to the fuel supply device 50C.

先行信号補正部88は、補正後の先行開度の数値データを、フィードフォワード制御部78に供給する。フィードフォワード制御部78は、先行信号補正部88から供給された、大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて補正された先行信号(補正後の先行開度の数値データ)を出力して、圧力調整弁34を制御する。   The preceding signal correcting unit 88 supplies the corrected numerical value of the preceding opening to the feedforward control unit 78. The feedforward control unit 78 corrects the preceding signal (the numerical value of the corrected preceding opening after correction) based on at least one of the atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure supplied from the preceding signal correcting unit 88. Data) is output and the pressure regulating valve 34 is controlled.

例えば、大気温度が高いと、燃焼器16に供給される燃料の圧力(圧力調整弁34によって調整される燃料の圧力)は小さくて済む。そのため、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は小さくて済む。大気温度が低いと、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は大きくなる。   For example, when the atmospheric temperature is high, the pressure of the fuel supplied to the combustor 16 (the pressure of the fuel adjusted by the pressure adjusting valve 34) may be small. For this reason, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 may be small. When the atmospheric temperature is low, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 becomes large.

燃料カロリが高いと、燃焼器16に供給される燃料の圧力(圧力調整弁34によって調整される燃料の圧力)は小さくて済む。そのため、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は小さくて済む。燃料カロリが低いと、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は大きくなる。   If the fuel calorie is high, the pressure of the fuel supplied to the combustor 16 (the pressure of the fuel adjusted by the pressure adjusting valve 34) may be small. For this reason, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 may be small. When the fuel calorie is low, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 becomes large.

燃料供給源(不図示)から供給される燃料温度が高いと、燃焼器16に供給される燃料の圧力(圧力調整弁34によって調整される燃料の圧力)は小さくて済む。そのため、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は小さくて済む。燃料供給源(不図示)から供給される燃料温度が低いと、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は大きくなる。   When the temperature of the fuel supplied from the fuel supply source (not shown) is high, the pressure of the fuel supplied to the combustor 16 (the pressure of the fuel adjusted by the pressure adjusting valve 34) may be small. For this reason, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 may be small. When the temperature of the fuel supplied from the fuel supply source (not shown) is low, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 becomes large.

燃料供給源(不図示)から供給される燃料圧力が高いと、燃焼器16に供給される燃料の圧力(圧力調整弁34によって調整される燃料の圧力)は小さくて済む。そのため、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は小さくて済む。燃料供給源(不図示)から供給される燃料圧力が低いと、圧力調整弁34を開くための先行信号(先行開度の数値データ)は大きくなる。   If the fuel pressure supplied from the fuel supply source (not shown) is high, the pressure of the fuel supplied to the combustor 16 (the pressure of the fuel adjusted by the pressure adjusting valve 34) may be small. For this reason, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 may be small. When the fuel pressure supplied from a fuel supply source (not shown) is low, the preceding signal (numerical data of the preceding opening) for opening the pressure regulating valve 34 becomes large.

本実施形態において、先行信号補正部88は、先行開度に相関が高いデータである、大気温度に関するデータ、燃料カロリに関するデータ、燃料温度に関するデータ、及び燃料圧力に関するデータの少なくとも一つに基づいて、燃料圧力演算部84から供給された先行信号(先行開度の数値データ)を補正する。   In the present embodiment, the preceding signal correction unit 88 is based on at least one of data relating to atmospheric temperature, data relating to fuel calorie, data relating to fuel temperature, and data relating to fuel pressure, which are data highly correlated with the preceding opening. The preceding signal (numerical data of the preceding opening) supplied from the fuel pressure calculation unit 84 is corrected.

以上説明したように、本実施形態によれば、フィードフォワード制御部78は、大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて補正された先行信号を出力する。これにより、ガスタービン10の使用環境、及び使用される燃料の物性等に基づいて、圧力調整弁34の弁開度がより適切に先行補償される。これにより、流調弁差圧の制御精度が向上し、圧力調整弁34の負荷追従性が向上する。   As described above, according to the present embodiment, the feedforward control unit 78 outputs a preceding signal corrected based on at least one of the atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure. Thereby, the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 is more appropriately compensated in advance based on the usage environment of the gas turbine 10 and the physical properties of the fuel used. Thereby, the control accuracy of the flow regulating valve differential pressure is improved, and the load followability of the pressure regulating valve 34 is improved.

なお、本実施形態においては、先行信号補正部88は、燃料圧力演算部84から出力された先行信号を補正することとした。先行信号補正部88が、上述の第1実施形態で説明した燃料供給装置50に組み込まれてもよい。この場合、先行信号補正部88は、図2に示したデータ供給部76から供給された先行開度(固定値)を、大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて補正する。   In the present embodiment, the preceding signal correction unit 88 corrects the preceding signal output from the fuel pressure calculation unit 84. The preceding signal correction unit 88 may be incorporated in the fuel supply device 50 described in the first embodiment. In this case, the preceding signal correction unit 88 uses the preceding opening (fixed value) supplied from the data supply unit 76 shown in FIG. 2 based on at least one of the atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure. To correct.

<第4実施形態>
第4実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。
<Fourth embodiment>
A fourth embodiment will be described. In the following description, the same or equivalent components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.

図8は、本実施形態に係る燃料供給装置50Dの一例を示すブロック図である。燃料供給装置50Dは、弁制御装置500Dを有する。弁制御装置500Dは、流調弁制御部52及び圧調弁制御部54Dを有する。本実施形態に係る流調弁制御部52は、上述の実施形態で説明した流調弁制御部52と同等である。流調弁制御部52は、燃焼器16に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号(CSO)を出力して、流量調整弁36の開度を制御する。   FIG. 8 is a block diagram showing an example of a fuel supply device 50D according to this embodiment. The fuel supply device 50D has a valve control device 500D. The valve control device 500D includes a flow valve control unit 52 and a pressure valve control unit 54D. The flow control valve control unit 52 according to the present embodiment is equivalent to the flow control valve control unit 52 described in the above embodiment. The flow control valve controller 52 outputs a fuel control signal (CSO) for controlling the flow rate of the fuel supplied to the combustor 16 and controls the opening degree of the flow rate adjustment valve 36.

本実施形態に係る圧調弁制御部54Dのうち、上述の第3実施形態で説明した圧調弁制御部54Cと異なる部分は、圧調弁制御部54Dが、定常判定部90と、学習部92とを有した点である。   In the pressure regulation valve control unit 54D according to the present embodiment, the pressure regulation valve control unit 54D is different from the pressure regulation valve control unit 54C described in the third embodiment, the steady judgment unit 90, and the learning unit. 92.

定常判定部90は、先行信号に基づく圧力調整弁34の開度データを検出する検出部90Sを含む。定常判定部90は、プラント出力に基づいて、ガスタービン10が定常運転状態か否かを判定する。定常運転状態は、負荷が急変しない状態を含む。定常判定部90は、検出部90Sの検出結果に基づいて、圧力調整弁34の開度が定常状態か否か(開度が急激に変化していないか否か)を判定し、開度が急減に変化していないと判定した場合、ガスタービン10が定常運転状態であると判定し、開度が急減に変化していると判定した場合、ガスタービン10が定常運転状態でないと判定する。   Steady state determination unit 90 includes a detection unit 90S that detects opening degree data of pressure regulating valve 34 based on the preceding signal. The steady state determination unit 90 determines whether or not the gas turbine 10 is in a steady operation state based on the plant output. The steady operation state includes a state where the load does not change suddenly. The steady state determination unit 90 determines whether or not the opening degree of the pressure regulating valve 34 is in a steady state (whether the opening degree is not changing rapidly) based on the detection result of the detection unit 90S. If it is determined that the gas turbine 10 has not changed suddenly, it is determined that the gas turbine 10 is in a steady operation state, and if it is determined that the opening degree has changed suddenly, it is determined that the gas turbine 10 is not in a steady operation state.

定常判定部90は、ガスタービン10が定常運転状態における圧力調整弁34の開度データを、検出部90Sを使って検出する。定常判定部90により検出された、定常運転状態における圧力調整弁34の開度データは、学習部92に出力される。   The steady state determination unit 90 detects opening degree data of the pressure regulating valve 34 when the gas turbine 10 is in a steady operation state using the detection unit 90S. The opening degree data of the pressure regulating valve 34 in the steady operation state detected by the steady state determination unit 90 is output to the learning unit 92.

学習部92は、燃料圧力演算部84と接続される。学習部92は、定常判定部90の検出部90Sの検出結果に基づいて、燃料圧力演算部84のマップデータを補正する。   The learning unit 92 is connected to the fuel pressure calculation unit 84. The learning unit 92 corrects the map data of the fuel pressure calculation unit 84 based on the detection result of the detection unit 90S of the steady state determination unit 90.

上述の第2実施形態で説明したように、燃料圧力演算部84は、燃料制御信号(CSO)と圧力調整弁34の弁開度との関係を示すマップデータを含み、そのマップデータに基づいて、入力された燃料制御信号(CSO)に対応する先行開度の数値データをフィードフォワード制御部78に供給する。   As described in the second embodiment, the fuel pressure calculation unit 84 includes map data indicating the relationship between the fuel control signal (CSO) and the valve opening degree of the pressure regulating valve 34, and is based on the map data. The numerical value data of the preceding opening corresponding to the inputted fuel control signal (CSO) is supplied to the feedforward control unit 78.

本実施形態において、学習部92は、燃料圧力演算部84が保持する、燃料制御信号(CSO)と圧力調整弁34の開度との関係を示すマップデータを、定常判定部90の検出部90Sの検出結果に基づいて補正するマップデータ補正部として機能する。すなわち、学習部92は、定常運転状態における圧力調整弁34の開度データに基づいて、燃料圧力演算部84が保持するマップデータを補正する。これにより、マップデータは、実際の圧力調整弁34の状態(開度の状態)に基づいて補正(更新)される。   In the present embodiment, the learning unit 92 uses the map data indicating the relationship between the fuel control signal (CSO) and the opening degree of the pressure regulating valve 34 held by the fuel pressure calculation unit 84 as the detection unit 90S of the steady state determination unit 90. It functions as a map data correction unit that performs correction based on the detection result. That is, the learning unit 92 corrects the map data held by the fuel pressure calculation unit 84 based on the opening degree data of the pressure adjustment valve 34 in the steady operation state. As a result, the map data is corrected (updated) based on the actual state (opening state) of the pressure regulating valve 34.

燃料圧力演算部84は、先行信号によって制御される圧力調整弁36の弁開度の目標値を、補正されたマップデータに基づいて算出し、算出された目標値を、フィードフォワード制御部78に供給する。フィードフォワード制御部78は、学習部92により補正された、燃料圧力演算部84のマップデータに基づいて、圧力調整弁34に先行信号を出力する。   The fuel pressure calculation unit 84 calculates a target value of the valve opening degree of the pressure regulating valve 36 controlled by the preceding signal based on the corrected map data, and sends the calculated target value to the feedforward control unit 78. Supply. The feedforward control unit 78 outputs a preceding signal to the pressure adjustment valve 34 based on the map data of the fuel pressure calculation unit 84 corrected by the learning unit 92.

以上説明したように、本実施形態によれば、燃料圧力演算部84に保持されている、燃料制御信号(CSO)と圧力調整弁34の弁開度との関係を示すマップデータが、定常運転状態において検出部90Sによって検出された圧力調整弁34の弁開度を使って補正される。これにより、圧力調整弁34が劣化したり、圧力調整弁34の弁開度の実際の特性と設計値上の特性とが乖離したりした場合においても、圧力調整弁34の弁開度がより適切に先行補償される。これにより、流調弁差圧の制御精度が向上し、圧力調整弁34の負荷追従性が向上する。   As described above, according to the present embodiment, the map data indicating the relationship between the fuel control signal (CSO) and the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 held in the fuel pressure calculation unit 84 is steady operation. Correction is performed using the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 detected by the detection unit 90S in the state. As a result, even when the pressure regulating valve 34 is deteriorated or the actual characteristics of the valve opening of the pressure regulating valve 34 deviate from the designed values, the valve opening of the pressure regulating valve 34 is further increased. Properly compensated appropriately. Thereby, the control accuracy of the flow regulating valve differential pressure is improved, and the load followability of the pressure regulating valve 34 is improved.

すなわち、燃料圧力演算部84に保持されているマップデータが、燃料制御信号(CSO)と設計値上の圧力調整弁34の弁開度との関係を示す場合、圧力調整弁34の経年劣化、又は圧力調整弁34の弁開度の実際の特性と設計値上の特性との違い等に起因して、燃料圧力演算部84に燃料制御信号(CSO)が入力されても、燃料圧力演算部84のマップデータに基づいて、圧力調整弁34の弁開度を制御するための適切な先行信号がフィードフォワード制御部78から出力されない可能性がある。   That is, when the map data held in the fuel pressure calculation unit 84 indicates the relationship between the fuel control signal (CSO) and the valve opening degree of the pressure adjustment valve 34 on the design value, the deterioration of the pressure adjustment valve 34 over time, Alternatively, even if a fuel control signal (CSO) is input to the fuel pressure calculation unit 84 due to a difference between the actual characteristic of the valve opening of the pressure regulating valve 34 and the characteristic on the design value, the fuel pressure calculation unit Based on the map data 84, an appropriate preceding signal for controlling the valve opening degree of the pressure regulating valve 34 may not be output from the feedforward control unit 78.

本実施形態によれば、定常運転状態における実際の圧力調整弁34の弁開度が検出部90Sによって検出され、その検出部90Sの検出結果に基づいて、燃料圧力演算部84のマップデータが定期的に補正(更新)される。これにより、圧力調整弁34が経年劣化したり、圧力調整弁34の弁開度の実際の特性と設計値上の特性とが違ったりしていても、圧力制御弁34の弁開度の実際の特性に応じたマップデータが作りだされる。これにより、フィードフォワード制御部78は、補正(更新)されたマップデータに基づいて、弁開度の実際の特性に応じた、適切な制御信号を出力することができる。   According to the present embodiment, the actual opening degree of the pressure regulating valve 34 in the steady operation state is detected by the detection unit 90S, and the map data of the fuel pressure calculation unit 84 is periodically updated based on the detection result of the detection unit 90S. Corrected (updated). As a result, even if the pressure regulating valve 34 deteriorates over time or the actual characteristic of the valve opening of the pressure regulating valve 34 is different from the characteristic on the design value, the actual valve opening of the pressure control valve 34 is different. Map data is created according to the characteristics. Thereby, the feedforward control part 78 can output the appropriate control signal according to the actual characteristic of the valve opening based on the corrected (updated) map data.

10 ガスタービン
12 タービン
14 圧縮機
16 燃焼器
18 回転軸
20 入口案内翼
30 発電機
34 圧力調整弁
36 流量調整弁
38 圧力計測部
50 燃料供給装置
50B 燃料供給装置
50C 燃料供給装置
50D 燃料供給装置
50J 比較例に係る燃料供給装置
52 流調弁制御部
52J 比較例に係る流調弁制御部
54 圧調弁制御部
54B 圧調弁制御部
54C 圧調弁制御部
54D 圧調弁制御部
54J 比較例に係る圧量弁制御部
56 負荷制御演算部
58 回転数制御演算部
60 温度制御演算部
62 低値選択部
64 燃料流量演算部
66 Cv演算部
68 弁開度演算部
70 減算部
72 フィードバック制御部
74 データ取得部
76 データ供給部
78 フィードフォワード制御部
80 加算部
82 ワンショット回路(トラッキング部)
84 燃料圧力演算部
86 第2データ供給部
88 先行信号補正部
90 定常判定部
90S 検出部
92 学習部
500 弁制御装置
500B 弁制御装置
500C 弁制御装置
500D 弁制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Gas turbine 12 Turbine 14 Compressor 16 Combustor 18 Rotating shaft 20 Inlet guide vane 30 Generator 34 Pressure regulating valve 36 Flow regulating valve 38 Pressure measuring part 50 Fuel supply device 50B Fuel supply device 50C Fuel supply device 50D Fuel supply device 50J Fuel supply device 52 according to comparative example Flow regulation control unit 52J Flow regulation valve control unit 54 according to comparative example Pressure regulation control unit 54B Pressure regulation control unit 54C Pressure regulation control unit 54D Pressure regulation control unit 54J Comparative example Pressure control unit 56 Load control calculation unit 58 Rotational speed control calculation unit 60 Temperature control calculation unit 62 Low value selection unit 64 Fuel flow rate calculation unit 66 Cv calculation unit 68 Valve opening calculation unit 70 Subtraction unit 72 Feedback control unit 74 Data acquisition unit 76 Data supply unit 78 Feed forward control unit 80 Addition unit 82 One-shot circuit (tracking unit)
84 Fuel pressure calculation unit 86 Second data supply unit 88 Advance signal correction unit 90 Steady state determination unit 90S Detection unit 92 Learning unit 500 Valve control device 500B Valve control device 500C Valve control device 500D Valve control device

Claims (9)

燃焼器に燃料を供給する燃料供給装置であって、
前記燃焼器に供給される燃料の流量を調整可能な流量調整弁と、
前記燃焼器に供給される燃料の圧力を調整可能な圧力調整弁と、
前記圧力調整弁の開度を制御する圧調弁制御部と、
を備え、
前記圧調弁制御部は、
前記燃料の圧力が目標値になるように、前記燃料の圧力の計測値に基づいて前記圧力調整弁の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力するフィードバック制御部と、
負荷の検出値を取得するデータ取得部と、
前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記制御信号に先行して前記圧力調整弁が開くように先行信号を出力するフィードフォワード制御部と、
を含む燃料供給装置。
A fuel supply device for supplying fuel to a combustor,
A flow rate adjustment valve capable of adjusting the flow rate of fuel supplied to the combustor;
A pressure regulating valve capable of regulating the pressure of fuel supplied to the combustor;
A pressure control unit that controls the opening of the pressure control valve;
With
The pressure regulating valve control unit
A feedback control unit that outputs a control signal for feedback-controlling the opening of the pressure control valve based on a measured value of the fuel pressure so that the fuel pressure becomes a target value;
A data acquisition unit for acquiring a load detection value;
A feedforward control unit that outputs a preceding signal so that the pressure regulating valve opens prior to the control signal when it is determined that the detected value acquired by the data acquiring unit has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value When,
Including a fuel supply device.
前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記フィードバック制御部から出力される制御信号を零にトラッキングするトラッキング部を有する請求項1に記載の燃料供給装置。   The tracking unit that tracks a control signal output from the feedback control unit to zero when it is determined that the detection value acquired by the data acquisition unit has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value. Fuel supply system. 前記フィードフォワード制御部は、前記所定量以上変化した後の前負荷の検出値に基づいて前記先行信号を出力する請求項1又は請求項2に記載の燃料供給装置。   3. The fuel supply device according to claim 1, wherein the feedforward control unit outputs the preceding signal based on a detected value of a preload after changing by the predetermined amount or more. 前記燃焼器に供給する燃料の流量を制御するための燃料制御信号を出力して、前記流量調整弁の開度を制御する流調弁制御部を備え、
前記フィードフォワード制御部は、前記燃料制御信号に基づいて、前記先行信号を出力する請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の燃料供給装置。
A flow control valve controller that outputs a fuel control signal for controlling the flow rate of the fuel supplied to the combustor and controls the opening of the flow rate adjustment valve;
4. The fuel supply device according to claim 1, wherein the feedforward control unit outputs the preceding signal based on the fuel control signal. 5.
前記先行信号に基づく前記圧力調整弁の開度データを検出する検出部を含み、定常運転状態か否かを判定して、前記定常運転状態における前記開度データを検出する定常判定部と、
前記燃料制御信号と前記圧力調整弁の開度との関係を示すマップデータを前記定常判定部の検出部の検出結果に基づいて補正する学習部と、を備え、
前記フィードフォワード制御部は、前記補正されたマップデータに基づいて、前記先行信号を出力する請求項4に記載の燃料供給装置。
A detection unit that detects opening degree data of the pressure control valve based on the preceding signal, and determines whether or not the steady operation state, and a steady state determination unit that detects the opening degree data in the steady operation state;
A learning unit that corrects map data indicating a relationship between the fuel control signal and the opening of the pressure regulating valve based on a detection result of the detection unit of the steady state determination unit,
The fuel supply apparatus according to claim 4, wherein the feedforward control unit outputs the preceding signal based on the corrected map data.
大気温度、燃料カロリ、燃料温度、及び燃料圧力の少なくとも一つに基づいて前記先行信号を補正する先行信号補正部を有する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料供給装置。   The fuel supply apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a preceding signal correction unit that corrects the preceding signal based on at least one of an atmospheric temperature, fuel calorie, fuel temperature, and fuel pressure. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の燃料供給装置から燃料が供給される燃焼器。   A combustor to which fuel is supplied from the fuel supply device according to any one of claims 1 to 6. 請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の燃料供給装置と、
前記燃料供給装置から燃料が供給される燃焼器と、
を備えるガスタービン。
The fuel supply device according to any one of claims 1 to 6,
A combustor to which fuel is supplied from the fuel supply device;
A gas turbine comprising:
燃焼器に燃料を供給する燃料供給方法であって、
流量調整弁で前記燃焼器に供給される燃料の流量を調整することと、
圧力調整弁で前記燃焼器に供給される燃料の圧力を調整することと、
前記圧力調整弁の開度を制御することと、
を含み、
前記圧力調整弁の開度の制御は、
前記燃料の圧力が目標値になるように、前記燃料の圧力の計測値に基づいて前記圧力調整弁の開度をフィードバック制御するための制御信号を出力することと、
負荷の検出値を取得することと、
前記データ取得部で取得した前記検出値が基準値に対して所定量以上変化したと判断したときに前記制御信号に先行して前記圧力調整弁が開くように先行信号を出力することと、
を含む燃料供給方法。
A fuel supply method for supplying fuel to a combustor,
Adjusting the flow rate of fuel supplied to the combustor with a flow rate adjusting valve;
Adjusting the pressure of the fuel supplied to the combustor with a pressure regulating valve;
Controlling the opening of the pressure regulating valve;
Including
The control of the opening of the pressure regulating valve is as follows:
Outputting a control signal for feedback control of the opening of the pressure regulating valve based on the measured value of the fuel pressure so that the fuel pressure becomes a target value;
Obtaining the load detection value;
Outputting a preceding signal so that the pressure regulating valve opens prior to the control signal when it is determined that the detected value acquired by the data acquiring unit has changed by a predetermined amount or more with respect to a reference value;
A fuel supply method including:
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