JP2543549B2 - ガスタ―ビンの燃焼監視方法、及び同監視装置 - Google Patents
ガスタ―ビンの燃焼監視方法、及び同監視装置Info
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- JP2543549B2 JP2543549B2 JP62322890A JP32289087A JP2543549B2 JP 2543549 B2 JP2543549 B2 JP 2543549B2 JP 62322890 A JP62322890 A JP 62322890A JP 32289087 A JP32289087 A JP 32289087A JP 2543549 B2 JP2543549 B2 JP 2543549B2
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- fuel flow
- combustor
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービンの燃焼器の状態を監視する方
法、及び同監視装置に関するものである。
法、及び同監視装置に関するものである。
ガスタービンの燃焼装置は缶型の複数の燃焼ライナを
使うのが普通であり、その中で燃料を燃焼させて、大体
環状の熱ガス流をタービンを駆動するために発生する。
使うのが普通であり、その中で燃料を燃焼させて、大体
環状の熱ガス流をタービンを駆動するために発生する。
ガスタービン燃焼装置は圧力並びに温度が極めて高い
状態にあるため、燃焼装置の比較的小さな問題でも、気
付かずに見過ごすと、ガスタービンの重大な損傷にまで
発展することがある。
状態にあるため、燃焼装置の比較的小さな問題でも、気
付かずに見過ごすと、ガスタービンの重大な損傷にまで
発展することがある。
このため、ガスタービンの稼働に関しては、その燃焼
状態を監視する自動装置の役割が重要である。この種の
監視技術については特公昭59−12851号公報が公知であ
る。
状態を監視する自動装置の役割が重要である。この種の
監視技術については特公昭59−12851号公報が公知であ
る。
前記公知技術は、燃焼装置の異常を判定するのに、排
気温度が、ある許容温度幅を超えるか否かによつて行な
つており、上記の許容温度幅は圧縮機吐出温度と排気温
度との関数として計算している。
気温度が、ある許容温度幅を超えるか否かによつて行な
つており、上記の許容温度幅は圧縮機吐出温度と排気温
度との関数として計算している。
従つて空気圧縮機の吐出温度を測定する必要がある
が、これには一般に熱電対が用いられている。
が、これには一般に熱電対が用いられている。
高温で使用する熱電対は断線故障を惹き起こすことが
あり、従来技術においても、空気圧縮機吐出温度が異常
な値を示す場合には、故障と判断している。その場合は
許容温度幅を、（一定の圧縮機吐出温度を設定すること
により）排気温度のみの関数として計算している。
あり、従来技術においても、空気圧縮機吐出温度が異常
な値を示す場合には、故障と判断している。その場合は
許容温度幅を、（一定の圧縮機吐出温度を設定すること
により）排気温度のみの関数として計算している。
即ち、排気温度検出器の故障した状態を予測して、近
似的な監視を行う訳である。このような監視では、その
信頼性に問題がある。
似的な監視を行う訳である。このような監視では、その
信頼性に問題がある。
また前記公知技術は、許容温度幅を計算するのに、排
気温度を使つているが、この温度は故障の前後では変化
する値である。
気温度を使つているが、この温度は故障の前後では変化
する値である。
例えば、一燃焼器のライナに穴明きが生じた場合に
は、それの下流の排気温度が降下するが、他の部分の排
気温度は上昇する。排気温度は複数の熱電対の中央値を
使つているが、これが上昇する。
は、それの下流の排気温度が降下するが、他の部分の排
気温度は上昇する。排気温度は複数の熱電対の中央値を
使つているが、これが上昇する。
したがつて、故障判定の基準となる許容温度幅が、故
障の前後で変化するので、安定した判定がだしにくいと
いう問題がある。
障の前後で変化するので、安定した判定がだしにくいと
いう問題がある。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、信頼性
の低い吐出空気温度検出器に頼らない、信頼性の高い安
定した判定が出せる燃焼状態監視方法を提供すること、
及び、上記の方法を実施するに好適な監視装置を提供す
ることを目的とする。
の低い吐出空気温度検出器に頼らない、信頼性の高い安
定した判定が出せる燃焼状態監視方法を提供すること、
及び、上記の方法を実施するに好適な監視装置を提供す
ることを目的とする。
上記の目的を達成する為に創作した本発明の監視方法
は、排ガスの許容温度の算出に空気圧縮機吐出空気温度
を用いず、燃料流量指示信号に基づいて排ガス温度許容
幅TDを算出して監視を行う。
は、排ガスの許容温度の算出に空気圧縮機吐出空気温度
を用いず、燃料流量指示信号に基づいて排ガス温度許容
幅TDを算出して監視を行う。
上記の燃料流量指示信号は単位時間中にガスタービン
に加えるエネルギの量を表わすものである。このエネル
ギによつて燃焼ガス温度は上昇し、タービンの翼で仕事
をするわけである。
に加えるエネルギの量を表わすものである。このエネル
ギによつて燃焼ガス温度は上昇し、タービンの翼で仕事
をするわけである。
ところで、燃焼装置の故障には、燃焼ライナの穴あ
き，ヒビ割れ、及びトランジシヨンピースの穴あきヒビ
割れ、並びに燃料ノズルの変形等がある。これらの故障
が発生すると、その燃焼器の燃料流量または空気の流量
が変化するので、結局燃空比が変化することになる。
き，ヒビ割れ、及びトランジシヨンピースの穴あきヒビ
割れ、並びに燃料ノズルの変形等がある。これらの故障
が発生すると、その燃焼器の燃料流量または空気の流量
が変化するので、結局燃空比が変化することになる。
上記空燃比の変化（故障による変化）Δf/aは、 で表わされる。
ここに、 K1:定数 f:燃料流量である。
第２図に、燃空比と燃焼温度，排気温度との関係の１
例を示す。この３つは比例している。
例を示す。この３つは比例している。
従つて燃焼器の故障によつて惹きおこされる排気温度
の変化量は燃空比の変化量に比例し、それは燃料流量に
比例するのである。
の変化量は燃空比の変化量に比例し、それは燃料流量に
比例するのである。
式で表わすと、 である。
ここに ΔTx:排気温度の変化量 K2:定数 以上を纏めると、燃料流量は燃焼器故障における排気
温度の変化量（温度差）に比例するので、燃焼器の故障
を判定する排気温度許容幅は、燃料流量指示信号に比例
して設定する。そうすれば、温度検出器が不要となり、
温度検出器故障による監視装置の性能低下を惹き起こす
ことがない。
温度の変化量（温度差）に比例するので、燃焼器の故障
を判定する排気温度許容幅は、燃料流量指示信号に比例
して設定する。そうすれば、温度検出器が不要となり、
温度検出器故障による監視装置の性能低下を惹き起こす
ことがない。
上記の構成によれば、信頼性に問題のある圧縮空気温
度（空気圧縮機吐出空気温度）検出手段に頼らず、燃料
流量指示信号に基づいて排気ガス許容温度範囲を算出す
るので信頼性の高い監視を行うことが出来る。
度（空気圧縮機吐出空気温度）検出手段に頼らず、燃料
流量指示信号に基づいて排気ガス許容温度範囲を算出す
るので信頼性の高い監視を行うことが出来る。
第１図は、本発明に係る監視装置の１実施例を示すブ
ロツク図である。
ロツク図である。
次に、この実施例の装置の構成、並びに、本実施例の
装置によつて本発明の監視方法を実施した１例について
説明する。
装置によつて本発明の監視方法を実施した１例について
説明する。
ガスタービンは空気圧縮機1,燃焼器2,タービン３より
構成される。燃料流量指示信号Ｆにもとづき流量調整弁
４で調節された燃料は複数の燃焼器２に流入する。燃焼
ガスはタービン３で仕事をし、排気ダクト５を通つて大
気に放出される。排気ダクト５には複数の排気温度検出
器６が環状に取りつけられている。本実施例において
は、上記検出器６の個数は10個であり、温検出値をTX1
〜TX10で表わす。
構成される。燃料流量指示信号Ｆにもとづき流量調整弁
４で調節された燃料は複数の燃焼器２に流入する。燃焼
ガスはタービン３で仕事をし、排気ダクト５を通つて大
気に放出される。排気ダクト５には複数の排気温度検出
器６が環状に取りつけられている。本実施例において
は、上記検出器６の個数は10個であり、温検出値をTX1
〜TX10で表わす。
TXMはTX1〜TX10の平均排気温度である。燃料流量指示
信号Ｆから関数発生器７により排気温度許容幅TDを作成
する。TD＝K3×Ｆ＋K4である。ここにK3,K4は定数であ
る。
信号Ｆから関数発生器７により排気温度許容幅TDを作成
する。TD＝K3×Ｆ＋K4である。ここにK3,K4は定数であ
る。
それぞれの排気温検出値が許容幅を超えているか否か
を判断する判定器８ではTX1〜TX10の１つずつについてT
XM＋TDよりも大であるか否かを比較し、大である時には
警報９を発生する。
を判断する判定器８ではTX1〜TX10の１つずつについてT
XM＋TDよりも大であるか否かを比較し、大である時には
警報９を発生する。
以上説明したのは、燃焼器ノズルが変形し燃料流量が
増加して排気温度が上昇したというような故障を検出す
る方法である。これ以外に燃焼器ライナに穴があき、空
気流量が増えることによつて排気温度が下がることもあ
る。その場合はTXM＋TDの代りにTXM−TDを判定基準温度
にする。
増加して排気温度が上昇したというような故障を検出す
る方法である。これ以外に燃焼器ライナに穴があき、空
気流量が増えることによつて排気温度が下がることもあ
る。その場合はTXM＋TDの代りにTXM−TDを判定基準温度
にする。
判定基準がいかなる運転条件でも精度よく計算できる
ようにするためには下記の式でTD′を補正する。
ようにするためには下記の式でTD′を補正する。
TD′＝ｆ（F,TA,VM,GS1,N,PCD） ただし、TA:大気温度 VM:空気圧縮機入口案内翼開度 GS1:燃焼器内へNOX低減の為に噴射される水蒸気の噴射
量 N:回転数 PCD:空気圧縮機吐出圧力 本実施例によれば燃料流量指示信号により排気温度の
許容幅を設定するので、検出機の故障による燃焼監視装
置の機能低下を惹き起こすことがない。
量 N:回転数 PCD:空気圧縮機吐出圧力 本実施例によれば燃料流量指示信号により排気温度の
許容幅を設定するので、検出機の故障による燃焼監視装
置の機能低下を惹き起こすことがない。
本発明の方法及び装置によれば燃料流量指示信号から
排気温度許容幅を計算するので、空気圧縮機吐出温度の
検出器を使わずに済む。従つて検出器故障による監視装
置の機能低下を惹き起こさないため、燃焼監視装置の信
頼性を向上するという効果がある。
排気温度許容幅を計算するので、空気圧縮機吐出温度の
検出器を使わずに済む。従つて検出器故障による監視装
置の機能低下を惹き起こさないため、燃焼監視装置の信
頼性を向上するという効果がある。
第１図は本発明に係る監視装置の１実施例を示すブロツ
ク図、第２図は本発明に係る方法の原理を説明するため
の図表である。 １……空気圧縮機、２……燃焼器、３……タービン、４
……燃料流量調整弁、５……排気ダクト、６……排気温
度検出器、７……関数発生器、８……判定器。
ク図、第２図は本発明に係る方法の原理を説明するため
の図表である。 １……空気圧縮機、２……燃焼器、３……タービン、４
……燃料流量調整弁、５……排気ダクト、６……排気温
度検出器、７……関数発生器、８……判定器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西嶋 庸正 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 漆谷 春雄 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 足立 茂樹 茨城県日立市大みか町５丁目２番１号 株式会社日立製作所大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭54−38427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−35809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−93708（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】燃料流量指示信号によって制御される燃料
流量調整弁と、上記燃料流量調整弁を介して燃料を供給
される燃焼器と、上記の燃焼器に燃焼用空気を供給する
空気圧縮機と、上記の燃焼器で発生した燃焼ガスによっ
て駆動されるタービンとを備えたガスタービンの燃焼状
態を監視する方法において、 （ａ）複数の排気ガス温度検出器を設けて複数の検出値
を求めるとともに、これら複数の検出値の平均値TXMを
算出し、 （ｂ）前記燃料流量指示信号の関数として、排気ガス温
度許容幅TDを求め、 （ｃ）前記の平均値TXMに前記の許容温度幅TDを加算
し、 （ｄ）前記複数の排気ガス温度検出値のそれぞれについ
て、TXM＋TDの範囲内にあるか否かを監視する ことを特徴とするガスタービンの燃焼監視方法。 - 【請求項２】燃料流量指示信号によって制御される燃料
流量調整弁と、上記燃料流量調整弁を介して燃料を供給
される燃焼器と、上記の燃焼器に燃焼用空気を供給する
空気圧縮機と、上記の燃焼器で発生した燃焼ガスによっ
て駆動されるタービンとを備えたガスタービンの燃焼状
態を監視する装置において、 （ａ）複数の排気ガス温度検出器を設けるとともに、上
記複数の検出器によって得られた複数の温度検出値の平
均値TXMを算出する演算器を設け、 （ｂ）前記燃料流量指示信号に基づいて、排気ガス温度
の許容幅TDを算出する関数発生器を設け、 （ｃ）前記の平均値TXMに前記の許容幅TDを加算する加
算器を設け、 （ｄ）上記の加算器の出力信号であるTXM＋TDの値と、
前記複数の温度検出値のそれぞれとを比較する判定器を
設け たことを特徴とするガスタービンの燃焼監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322890A JP2543549B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ガスタ―ビンの燃焼監視方法、及び同監視装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62322890A JP2543549B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ガスタ―ビンの燃焼監視方法、及び同監視装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01167418A JPH01167418A (ja) | 1989-07-03 |
| JP2543549B2 true JP2543549B2 (ja) | 1996-10-16 |
Family
ID=18148761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62322890A Expired - Lifetime JP2543549B2 (ja) | 1987-12-22 | 1987-12-22 | ガスタ―ビンの燃焼監視方法、及び同監視装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2543549B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002309963A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-23 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンプラント |
| US9790834B2 (en) * | 2014-03-20 | 2017-10-17 | General Electric Company | Method of monitoring for combustion anomalies in a gas turbomachine and a gas turbomachine including a combustion anomaly detection system |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4055997A (en) * | 1976-09-15 | 1977-11-01 | United Technologies Corporation | Means for calculating turbine inlet temperature of a gas turbine engine |
| JPS5438427A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-23 | Hitachi Ltd | Gas turbine combustion temperatue controller |
-
1987
- 1987-12-22 JP JP62322890A patent/JP2543549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01167418A (ja) | 1989-07-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070725 Year of fee payment: 11 |
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