JP2805892B2 - Control device for gas turbine for generator - Google Patents

Control device for gas turbine for generator

Info

Publication number
JP2805892B2
JP2805892B2 JP25224089A JP25224089A JP2805892B2 JP 2805892 B2 JP2805892 B2 JP 2805892B2 JP 25224089 A JP25224089 A JP 25224089A JP 25224089 A JP25224089 A JP 25224089A JP 2805892 B2 JP2805892 B2 JP 2805892B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generator
load
compressor
turbine
detecting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP25224089A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH03115746A (en
Inventor
弘隆 熊倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP25224089A priority Critical patent/JP2805892B2/en
Publication of JPH03115746A publication Critical patent/JPH03115746A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2805892B2 publication Critical patent/JP2805892B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、発電機用の可変案内翼(バリアブルノズ
ル)付2軸ガスタービンの制御装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a control device for a two-shaft gas turbine with a variable guide blade (variable nozzle) for a generator.

〈従来の技術〉 従来のガスタービンとしては、例えば第8図及び第9
図に示すようなものがある(実公昭61−20265号公報参
照)。
<Prior Art> As a conventional gas turbine, for example, FIGS.
There is one shown in the figure (see Japanese Utility Model Publication No. 61-20265).

先ず第8図に示す2軸ガスタービンの概要を説明する
と、コンプレッサ1はガスジェネレータ軸2によりコン
プレッサタービン3と連結され、パワータービン4は出
力軸5によりギヤボックス6を介して発電機7と連結さ
れている。
First, the outline of the two-shaft gas turbine shown in FIG. 8 will be described. The compressor 1 is connected to the compressor turbine 3 by the gas generator shaft 2, and the power turbine 4 is connected to the generator 7 by the output shaft 5 via the gearbox 6. Have been.

空気(大気AT)はコンプレッサ1で圧縮され、熱交換
器8を通って加熱された後、燃焼器9に至る。燃料は燃
料ポンプ10から燃料調整弁11を通って燃焼器9に供給さ
れる。ここで、燃料調節弁11は弁駆動機構12により駆動
されて燃料流量を調整する。燃焼器9において燃料は前
述の空気と混合して燃焼せしめられる。燃焼ガスはコン
プレッサタービン3に入り、仕事をなす。これによりコ
ンプレッサタービン3の出力でコンプレッサ1が駆動さ
れる。
The air (atmospheric AT) is compressed by the compressor 1 and heated through the heat exchanger 8 before reaching the combustor 9. Fuel is supplied from the fuel pump 10 to the combustor 9 through the fuel regulating valve 11. Here, the fuel control valve 11 is driven by the valve drive mechanism 12 to adjust the fuel flow rate. In the combustor 9, the fuel is mixed with the air and burned. The combustion gas enters the compressor turbine 3 and performs work. Thus, the compressor 1 is driven by the output of the compressor turbine 3.

コンプレッサタービン3を出た燃焼ガスは、可変案内
翼(バリアブルノズル)13を介してパワータービン4に
入り、仕事をなす。これによるパワータービン4の出力
で発電機7が駆動される。ここで、可変案内翼13は翼駆
動機構14により駆動されて出力が制御される。パワータ
ービン4を出た燃焼ガスは、熱交換器8を通って排気EX
として排出される。
The combustion gas leaving the compressor turbine 3 enters the power turbine 4 via a variable guide vane (variable nozzle) 13 and performs work. As a result, the generator 7 is driven by the output of the power turbine 4. Here, the variable guide vanes 13 are driven by a vane drive mechanism 14 to control the output. The combustion gas exiting the power turbine 4 passes through the heat exchanger 8 and is exhausted EX.
Is discharged as

このシステムを制御する装置は、第9図に示すよう
に、弁駆動機構12及び翼駆動機構14の制御回路(制御信
号演算器)20を包含するもので、発電機7の負荷LPT
検出する発電機負荷検出器21,ガスジェネレータ軸2の
回転数(以下ガスジェネレータ回転数という)NGGを検
出するガスジェネレータ回転数検出器22,出力軸5の回
転数(以下パワータービン回転数という)NPTを検出す
るパワータービン回転数検出器23,コンプレッサ入口温
度T1を検出するコンプレッサ入口温度検出器24からの信
号を制御信号演算の入力とする。
As shown in FIG. 9, the device for controlling this system includes a control circuit (control signal calculator) 20 for the valve drive mechanism 12 and the blade drive mechanism 14, and detects the load LPT of the generator 7. Generator load detector 21, rotating speed of gas generator shaft 2 (hereinafter referred to as gas generator rotating speed) NGG , gas generator rotating speed detector 22, and rotating speed of output shaft 5 (hereinafter referred to as power turbine speed) power turbine speed detector 23 for detecting the N PT, an input of the control signal calculation a signal from the compressor inlet temperature detector 24 for detecting the compressor inlet temperature T 1.

燃料調整弁11の弁駆動機構12に支持する燃料流量G
FSETは、先ず演算回路20Aにより発電機負荷LPTとコンプ
レッサ入口温度T1とから目標ガスジェネレータ回転数N
GGSETを求め、次いで演算回路20Bにより、実際のガスジ
ェネレータ回転数NGGを目標ガスジェネレータ回転数N
GGSETに一致させるべく、閉ループのPID制御を行って、
決定する。
Fuel flow rate G supported by the valve drive mechanism 12 of the fuel regulating valve 11
FSET is first arithmetic circuit 20A by the generator load L PT and the compressor inlet temperature T 1 of Tokyo from the target gas generator speed N
Seeking GGSET, followed by calculation circuit 20B, the actual gas generator speed N GG target gas generator speed N
Perform PID control in closed loop to match GGSET ,
decide.

可変案内翼(バリアブルノズル)13の翼駆動機構14に
指示するバリアブルノズル角度θVNSETは、演算回路20C
により、実際のパワータービン回転数NPTを発電周波数
仕様によって決定された一定の目標パワータービン回転
数NPTSETに一致させるべく、閉ループのPID制御を行っ
て、決定する。
The variable nozzle angle θ VNSET instructed to the wing drive mechanism 14 of the variable guide wing (variable nozzle) 13 is calculated by an arithmetic circuit 20C
Accordingly, in order to match the actual power of the constant of the turbine speed N PT is determined by the generator frequency specification target power turbine speed N PTSET, performs PID control of a closed loop, is determined.

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このような従来のガスタービンの制御
装置にあっては、燃料流量の制御(ガスジェネレータ回
転数の目標値)のみを発電機負荷の変化に追従させる制
御方式となっていたため、負荷が投入され、また遮断さ
れる等の、負荷変化に対する追従性が悪いといった問題
点があった。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in such a conventional gas turbine control device, control is performed such that only the control of the fuel flow rate (the target value of the gas generator rotation speed) follows the change in the generator load. Because of this method, there is a problem that the ability to follow a load change is poor, such as when a load is turned on or off.

そこで、可変案内翼の制御に際し、発電機負荷を考慮
して可変案内翼の角度のフィードフォワード量を演算
し、このフィードフォワード量と、パワータービン回転
数と一定の目標値との偏差とに基づいて可変案内翼の角
度を制御するようにしたものを提案している(特願昭63
−156920号)。
Therefore, in controlling the variable guide vanes, the feedforward amount of the angle of the variable guide vanes is calculated in consideration of the generator load, and based on this feedforward amount and the deviation between the power turbine speed and a constant target value. Proposed to control the angle of the variable guide wing (Japanese Patent Application Sho 63)
-156920).

しかし、このものでは、大きな負荷投入に対して、フ
ィードフォワードで主として対応し、フィードバック制
御ゲインは、負荷投入の有無にかかわらず設定されるも
のとなっていたため、大きな負荷が投入された際の回転
数の落ち込みを押さえて復帰させる時に、ガスジェネレ
ータ軸の加速による出力増加の影響を可変案内翼の制御
でカバーしきれず、回転数のオーバーシュートが大きく
でてしまい、なお改善の余地があった。
However, in this device, a large load load is mainly handled by feedforward, and the feedback control gain is set regardless of the presence or absence of the load load. When controlling the number of drops, the effect of the increase in output due to the acceleration of the gas generator shaft could not be covered by the control of the variable guide vanes, resulting in a large overshoot in the number of revolutions, leaving room for improvement.

本発明は、このような問題点に鑑み、大きな負荷変化
に対しても、パワータービン回転数を一定に制御でき、
厳しい周波数仕様を満たすことができる発電機用ガスタ
ービンの制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such a problem, and can control the power turbine speed constantly even for a large load change.
An object of the present invention is to provide a control device for a gas turbine for a generator that can satisfy strict frequency specifications.

〈発明が解決しようとする課題〉 このため、本発明は、第1図に示すように、コンプレ
ッサにより圧縮された空気により燃焼器にて燃料調整弁
により調量された燃料を燃焼させ、燃焼ガスをコンプレ
ッサタービンに供給してこのコンプレッサタービンにガ
スジェレネータ軸を介して連結された前記コンプレッサ
を駆動し、前記コンプレッサタービンを出た燃焼ガスを
可変案内翼を介してパワータービンに供給してこのパワ
ータービンの出力軸に連結された発電機を駆動するよう
にした発電機用ガスタービンにおいて、下記の(a)〜
(j)の手段を設けて、制御装置を構成する。
<Problems to be Solved by the Invention> For this reason, as shown in FIG. 1, in the present invention, a fuel metered by a fuel regulating valve in a combustor is burned by air compressed by a compressor, and a combustion gas To the compressor turbine, drives the compressor connected to the compressor turbine via a gas generator shaft, and supplies the combustion gas exiting the compressor turbine to a power turbine via a variable guide vane to supply this power. In a generator gas turbine configured to drive a generator connected to an output shaft of the turbine, the following (a) to (a) to
The control device is configured by providing the means (j).

(a) 発電機負荷を検出する負荷検出手段 (b) ガスジェネレータ軸の回転数を検出するガスジ
ェネレータ回転数検出手段 (c) パワータービンの出力軸の回転数を検出するパ
ワータービン回転数検出手段 (d) コンプレッサ入口温度を検出するコンプレッサ
入口温度検出手段 (e) コンプレッサ入口圧力を検出するコンプレッサ
入口圧力検出手段 (f) 発電機負荷とコンプレッサ入口温度及び圧力と
からガスジェネレータ軸の回転数の目標値を演算する目
標ガスジェネレータ回転数演算手段 (g) ガスジェネレータ軸の回転数を前記目標値に一
致させるべく、これらの偏差に基づいて前記燃料調整弁
による燃料流量を制御する燃料流量制御手段 (h) 発電機負荷とコンプレッサ入口温度及び圧力と
ガスジェネレータ軸の回転数とから前記可変案内翼の角
度のフィードフォワード量を演算するフィードフォワー
ド量演算手段 (i) パワータービンの出力軸の回転数を一定の目標
値にすべく、前記フィードフォワード量と、パワーター
ビンの出力軸の回転数と一定の目標値との偏差とに基づ
いて前記可変案内翼の角度を制御する可変案内翼制御手
段 (j) 発電機負荷についての所定値以上の負荷変化を
検出し、その検出時に所定期間、前記可変案内翼制御手
段の制御ゲインを大きくする制御ゲイン変更手段 〈作用〉 燃料流量の制御については、目標ガスジェネレータ回
転数演算手段(f)により、発電機負荷とコンプレッサ
入口温度及び圧力とからガスジェネレータ軸の回転数の
目標値を演算し、燃料流量制御手段(g)により、ガス
ジェネレータ軸の回転数を前記目標値に一致させるべ
く、これらの偏差に基づいて燃料調節弁による燃料流量
を制御する。
(A) Load detection means for detecting the generator load (b) Gas generator rotation number detection means for detecting the rotation number of the gas generator shaft (c) Power turbine rotation number detection means for detecting the rotation number of the output shaft of the power turbine (D) Compressor inlet temperature detecting means for detecting compressor inlet temperature (e) Compressor inlet pressure detecting means for detecting compressor inlet pressure (f) Target of rotation speed of gas generator shaft based on generator load, compressor inlet temperature and pressure Target gas generator rotation speed calculating means for calculating a value (g) fuel flow control means (g) for controlling the fuel flow rate by the fuel regulating valve based on these deviations so that the rotation speed of the gas generator shaft matches the target value. h) Generator load, compressor inlet temperature and pressure, gas generator shaft speed, Feedforward amount calculating means for calculating the feedforward amount of the angle of the variable guide vane from the feedforward amount and the output shaft of the power turbine so as to set the rotation speed of the output shaft of the power turbine to a constant target value. Variable guide vane control means for controlling the angle of the variable guide vane based on the difference between the rotational speed of the motor and a fixed target value; (j) detecting a load change of a generator load equal to or greater than a predetermined value, Control gain changing means for increasing the control gain of the variable guide vane control means for a predetermined period <Operation> Regarding the control of the fuel flow rate, the generator load, compressor inlet temperature and pressure are controlled by the target gas generator rotational speed calculating means (f). The target value of the number of revolutions of the gas generator shaft is calculated from the above, and the fuel flow rate control means (g) calculates the number of revolutions of the gas generator shaft. In order to match the value, to control the fuel flow through the fuel control valve on the basis of these deviations.

可変案内翼の制御については、フィードフォワード量
演算手段(h)により、発電機負荷とコンプレッサ入口
温度及び圧力とガスジェネレータ軸の回転数とから可変
案内翼の角度のフィードフォワード量を演算し、可変案
内翼制御手段(i)により、パワータービンの出力軸の
回転数を一定の目標値にすべく、前記フィードフォワー
ド量と、パワータービンの出力軸の回転数と一定の目標
値との偏差とに基づいて可変案内翼の角度を制御する。
As for the control of the variable guide vanes, the feed forward amount of the angle of the variable guide vanes is calculated by the feed forward amount calculating means (h) from the generator load, the compressor inlet temperature and pressure, and the rotation speed of the gas generator shaft. In order to set the rotation speed of the output shaft of the power turbine to a constant target value by the guide vane control means (i), the feedforward amount and the deviation between the rotation speed of the output shaft of the power turbine and the fixed target value are determined. The angle of the variable guide wing is controlled based on the angle.

ここにおいて、制御ゲイン変更手段(j)は、発電機
負荷についての所定値以上の負荷変化を検出し、当該負
荷変更化を検出すると、所定期間、前記可変案内翼制御
手段(i)の制御ゲインを大きくして、追従性を高め
る。
Here, the control gain changing means (j) detects a load change equal to or more than a predetermined value with respect to the generator load, and when the load change is detected, the control gain of the variable guide vane control means (i) for a predetermined period. To increase the followability.

〈実施例〉 以下に本発明の一実施例を説明する。<Example> An example of the present invention will be described below.

ガスタービンの構成は、第8図と同様であり、検出器
として、同図に鎖線で示すように、コンプレッサ入口圧
力P1を検出するコンプレッサ入口圧力検出器25が追加し
て設けられる。コンプレッサ入口状態をより正確に検出
するためである。
Configuration of the gas turbine is the same as FIG. 8, as a detector, as indicated by a chain line in the drawing, a compressor inlet pressure detector 25 for detecting a compressor inlet pressure P 1 is provided in addition. This is for detecting the compressor inlet state more accurately.

尚、発電機負荷検出器21が負荷検出手段に相当し、ガ
スジェネレータ回転数検出器22がガスジェネレータ回転
数検出手段に相当し、パワータービン回転数検出器23が
パワータービン回転数検出手段に相当し、コンプレッサ
入口温度検出器24がコンプレッサ入口温度検出手段に相
当し、コンプレッサ入口圧力検出器25がコンプレッサ入
口圧力検出手段に相当する。
Note that the generator load detector 21 corresponds to load detection means, the gas generator rotation number detector 22 corresponds to gas generator rotation number detection means, and the power turbine rotation number detector 23 corresponds to power turbine rotation number detection means. The compressor inlet temperature detector 24 corresponds to compressor inlet temperature detecting means, and the compressor inlet pressure detector 25 corresponds to compressor inlet pressure detecting means.

制御回路は、第2図の30に示すように構成され、演算
回路31〜37を備える。
The control circuit is configured as shown at 30 in FIG. 2 and includes arithmetic circuits 31 to 37.

演算回路31は、発電機負荷LPTをコンプレッサ入口温
度T1とコンプレッサ入口圧力P1とにより次式に従って、
修正し、修正負荷LPT 求める。
The arithmetic circuit 31 calculates the generator load L PT by using the compressor inlet temperature T 1 and the compressor inlet pressure P 1 according to the following equation.
Correct and calculate the corrected load L PT * .

LPT =(P00/P1)×SQR(T00/T1)×LPT ここで、T00,P00は、コンプレッサ入口状態を考慮し
た修正値をつくるための標準温度,圧力である。
L PT * = (P 00 / P 1 ) × SQR (T 00 / T 1 ) × L PT where T 00 and P 00 are standard temperatures and pressures for creating a correction value in consideration of the compressor inlet condition. is there.

尚、SQR(X)は、Xの平方根を表す。 SQR (X) represents the square root of X.

演算回路32は、ガスジェネレータ回転数NGGをコンプ
レッサ入口温度T1により次式に従って修正し、修正ガス
ジェネレータ回転数NGG を求める。
Arithmetic circuit 32, a gas generator rotational speed N GG was modified according to the following equation by the compressor inlet temperature T 1, obtaining the modified gas generator rotational speed N GG *.

NGG =SQR(T00/T1)×NGG 演算回路33は、修正負荷LPT から目標ガスジェネレ
ータ回転数NGGSET を求める。
N GG * = SQR (T 00 / T 1 ) × N GG calculation circuit 33 obtains the target gas generator rotation speed N GGSET * from the corrected load L PT * .

従って、演算回路31,33が、目標ガスジェネレータ回
転数演算手段である。
Therefore, the operation circuits 31, 33 are target gas generator rotation speed operation means.

演算回路34は、修正ガスジェネレータ回転数NGG
目標ガスジェネレータ回転数NGGSET に一致させるべ
く、これらの偏差に基づいて、閉ループのPID制御を行
って、燃料調整弁11の弁駆動機構12に支持する燃料流量
GFSETを決定する。
The arithmetic circuit 34 performs closed-loop PID control based on these deviations so that the corrected gas generator rotation speed N GG * matches the target gas generator rotation speed N GGSET *. Fuel flow to support 12
Determine G FSET .

従って、演算回路34が、燃料流量制御手段である。 Therefore, the arithmetic circuit 34 is a fuel flow control means.

演算回路35は、修正負荷LPT と修正ガスジェネレー
タ回転数NGG とから可変案内翼(バリアブルノズル)1
3の翼駆動機構14に指示するバリアブルノズル角度のフ
ィードフォワード量θVNFFを求める。
The arithmetic circuit 35 calculates a variable guide wing (variable nozzle) 1 based on the corrected load L PT * and the corrected gas generator speed N GG *.
The feedforward amount θ VNFF of the variable nozzle angle instructed to the third blade drive mechanism 14 is obtained.

従って、演算回路31,32,35が、フィードフォワード量
演算手段である。
Therefore, the operation circuits 31, 32, and 35 are feedforward amount operation means.

演算回路36は、フィードフォワード量θVNFFを基礎と
して用い、また、実際のパワータービン回転数NPTを発
電周波数によって定められた目標パワータービン回転数
NPTSETに一致させるべく、これらの偏差に基づいて、閉
ループのPID制御を行って、可変案内翼(バリアブルノ
ズル)13の翼駆動機構14に指示するバリアブルノズル角
度θVNSETを決定する。具体的には、フィードフォワー
ド量θVNFFに前記偏差を基づくPID分を加算してバリア
ブルノズル角度θVNSETを決定する。
The arithmetic circuit 36 uses the feedforward amount θ VNFF as a basis, and calculates the actual power turbine rotational speed N PT as the target power turbine rotational speed determined by the power generation frequency.
Based on these deviations, a closed loop PID control is performed to match the N PTSET, and a variable nozzle angle θ VNSET to be instructed to the blade drive mechanism 14 of the variable guide blade (variable nozzle) 13 is determined. Specifically, the variable nozzle angle θ VNSET is determined by adding the PID amount based on the deviation to the feedforward amount θ VNFF .

従って、演算回路36が、可変案内翼制御手段である。 Therefore, the arithmetic circuit 36 is a variable guide wing control means.

演算回路37は、目標ガスジェネレータ回転数NGGSET
と実際の回転性(修正ガスジェネレータ回転数)NGG
とを比較し、この差が所定値以上になった時に負荷投入
があったと判断し、その時点からある所定期間、演算回
路36におけるパワータービン回転数NPTと目標パワータ
ービン回転数NPTSETとの偏差に基づく閉ループのPID制
御の制御ゲインを上げ、敏感な制御系とする。
The arithmetic circuit 37 calculates the target gas generator rotation speed N GGSET *
And actual rotation (corrected gas generator rotation speed) N GG *
It is determined that a load has been applied when this difference is equal to or greater than a predetermined value, and for a predetermined period from that time, the power turbine speed N PT and the target power turbine speed N PTSET in the arithmetic circuit 36 are compared . The control gain of the closed-loop PID control based on the deviation is increased to provide a sensitive control system.

尚、本例では、NGGSET とNGG との差により、負荷
変化を検出しているが、実際の発電機負荷LPTの値の変
化から直接検出してもよいことはもちろんである。
In this example, the load change is detected based on the difference between N GGSET * and N GG * . However, it is needless to say that the load change may be directly detected from the change in the actual generator load L PT. .

従って、演算回路37が、発電機負荷についての所定値
以上の負荷変化を検出し、その検出時に所定期間、可変
案内翼制御手段の制御ゲインを大きくする制御ゲイン変
更手段である。
Therefore, the arithmetic circuit 37 is a control gain changing means for detecting a load change of a generator load equal to or more than a predetermined value, and increasing the control gain of the variable guide wing control means for a predetermined period upon detection.

第3図は制御の流れをフローチャートとして示してい
る。
FIG. 3 shows a control flow as a flowchart.

すなわち、ステップ1(図にはS1と記してある。以下
同様)では発電機負荷LPT,ガスジェネレータ回転数NGG,
パワータービン回転数NPT,コンプレッサ入口温度T1,コ
ンプレッサ入口圧力P1を検出する。
That is, in step 1 (shown as S1 in the figure, the same applies hereinafter), the generator load L PT , the gas generator speed N GG ,
The power turbine speed N PT , compressor inlet temperature T 1 , and compressor inlet pressure P 1 are detected.

ステップ2では発電機負荷LPTとコンプレッサ入口温
度T1とコンプレッサ入口圧力P1とから修正負荷LPT
演算する。
Step modified from the 2 and generator load L PT compressor inlet temperature T 1 of the compressor inlet pressure P 1 Metropolitan calculates the load L PT *.

ステップ3ではガスジェネレータ回転数NGGとコンプ
レッサ入口温度T1とから修正ガスジェネレータ回転数N
GG を演算する。
Step 3 In the gas generator speed N GG and the compressor inlet temperature T 1 of Tokyo from the modified gas generator speed N
Calculate GG * .

ステップ4では修正負荷LPT からマップを参照して
目標ガスジェネレータ回転数NGGSET を算出する。
In step 4, the target gas generator speed N GGSET * is calculated from the corrected load L PT * by referring to the map.

ステップ5では目標ガスジェネレータ回転数NGGSET
と実際の回転数NGG との差εを演算する。
In step 5, the target gas generator speed N GGSET *
And the actual rotation speed N GG * is calculated.

ステップ6では修正ガスジェネレータ回転数NGG
コンプレッサ入口温度T1とからマップを参照して比較値
εmaxを検索する。
In step 6, a comparison value ε max is retrieved from the corrected gas generator speed N GG * and the compressor inlet temperature T 1 with reference to a map.

ステップ7ではフラグSW=1か否か判定し、NOの場合
は次のステップ8へ進む。
In step 7, it is determined whether or not the flag SW = 1, and if NO, the process proceeds to the next step 8.

ステップ8ではε>εmaxか否かを判定し、NOの場合
は次のステップ9へ進む。
In step 8 ε> ε max whether determined, if NO, the process proceeds to the next step 9.

ステップ9では後述するステップ17でのパワータービ
ン回転数NPTと目標パタータービン回転数NPTSETとの比
較に基づくPID制御の制御ゲイン(以下θVN−NPT制御部
のゲインという)に定常時のものを使用する。すなわ
ち、制御ゲインを定常時に適した小さな値にする。この
後は、ステップ16へ進む。
In step 9, the control gain of the PID control based on the comparison between the power turbine speed N PT and the target putter turbine speed N PTSET in step 17 described below (hereinafter referred to as the gain of the θ VN −N PT control unit) in a steady state Use things. That is, the control gain is set to a small value suitable for a steady state. Thereafter, the process proceeds to step S16.

ステップ16では修正負荷LPTと修正ガスジェネレー
タ回転数NGG とからマップを参照してバリアブルノズ
ル角度のフィードフォワード量θVNFFを演算する。
In step 16, the feedforward amount θVNFF of the variable nozzle angle is calculated by referring to the map from the corrected load L P T * and the corrected gas generator speed N GG * .

ステップ17ではフィードフォワード量θVNFFを用い、
また、パワータービン回転数NPTと目標パワータービン
回転数NPTSETとの比較からフィードフォワード付PID制
御により、バリアブルノズル角度θVNSETを決定する。
ここでの制御ゲインはステップ9又はステップ12で設定
されたものとなる。
In step 17, the feedforward amount θ VNFF is used,
The variable nozzle angle θ VNSET is determined by PID control with feedforward based on a comparison between the power turbine speed N PT and the target power turbine speed N PTSET .
The control gain here is the one set in step 9 or step 12.

ステップ18では修正ガスジェネレータ回転数NGG
目標ガスジェネレータ回転数NGGSET との比較からPID
制御により燃料流量GFSETを決定する。
In step 18, the PID is obtained from a comparison between the corrected gas generator speed N GG * and the target gas generator speed N GGSET *.
The fuel flow rate GFSET is determined by control.

ステップ19ではGFSET及びθVNSETをそれぞれ出力す
る。
In step 19, GFSET and θVNSET are output.

所定値以上の負荷変化があった場合について考える
と、この場合は、先ずステップ8での判定でε>εmax
となる結果、ステップ10へ進む。
Considering the case where there is a load change equal to or more than a predetermined value, in this case, first, in the determination in step 8, ε> ε max
As a result, the process proceeds to step 10.

ステップ10ではフラグSW=1とする。 In step 10, the flag SW = 1 is set.

次にステップ11ではタイマt=0とする。 Next, at step 11, the timer t = 0.

次にステップ12ではθVN−NPT制御部のゲインに加速
時のものを使用する。すなわち、制御ゲインを加速時に
適した大きな値にする。
Next, in step 12, the gain of the θ VN −N PT control unit during acceleration is used. That is, the control gain is set to a large value suitable for acceleration.

次にステップ13でタイマtをΔt加算する。 Next, in step 13, the timer t is added by Δt.

次にステップ14ではt>tmaxか否かを判定し、NOの場
合はステップ16へ進む。
Next, at step 14, it is determined whether or not t> t max . If NO, the process proceeds to step 16.

所定値以上の負荷変化検出直後は、ステップ7での判
定でフラグSW=1であるから、ステップ7からステップ
12へ進み、θVN−NPT制御部のゲインに加速時のものを
使用し続ける。
Immediately after the detection of the load change equal to or more than the predetermined value, since the flag SW = 1 in the determination in step 7, the steps from step 7
Proceed to step 12 to continue using the gain of the θ VN -N PT control unit at the time of acceleration.

所定値以上の負荷変化検出後、tmax相当の所定時間経
過した場合は、ステップ14での判定でt>tmaxであるか
ら、ステップ14からのステップ15へ進み、フラグSW=0
とする。従って、この後は、次回よりθVN−NPT制御部
のゲインに定常時のものを使用するようになる。
If a predetermined time equivalent to tmax has elapsed after the detection of the load change equal to or more than the predetermined value, since t> tmax is determined in step 14, the process proceeds from step 14 to step 15, where the flag SW = 0
And Therefore, after this, the gain of the θ VN −N PT control unit in the steady state will be used from the next time.

このように本発明では、所定値以上の負荷変化を検出
し、その検出時に所定期間、θVN−NPT制御部の制御ゲ
インを大きくするようにしているが、これによる作用に
ついて更に詳しく説明する。
As described above, in the present invention, a load change equal to or more than a predetermined value is detected, and at the time of the detection, the control gain of the θ VN −N PT control unit is increased for a predetermined period. .

フィードバック系の制御ゲインを上げると、変化に対
する応答性は向上するが、反面あまり上げすぎると、敏
感になりすぎ、ノイズに影響されやすくなったり、発振
しやすくなったりといった問題が発生する。
When the control gain of the feedback system is increased, the response to a change is improved. On the other hand, when the control gain is excessively increased, the sensitivity becomes too high, which causes a problem such as being easily influenced by noise or oscillating easily.

特にθVN−NPT制御部においては、制御入力が高温ガ
スの中で駆動される可変案内翼であるため、これが発振
ぎみになり、常に微動を繰返すと、各摺動部の損耗が増
加し、耐久性を損なうこととなる。
Especially, in the θ VN -N PT control unit, the control input is a variable guide blade driven in high-temperature gas, so this becomes the limit of oscillation, and if fine movements are constantly repeated, the wear of each sliding unit increases. , The durability is impaired.

そこで、フィードフォワード付PID制御とすれば、大
きな負荷変化に対してフィードフォワードで対応すれば
良いため、フィードバック系のゲインをそう大きくせず
とも、ステップ状負荷変化に対して良い周波数特性を得
ることができる。
Therefore, if PID control with feedforward is used, it is sufficient to respond to a large load change by feedforward, so that a good frequency characteristic can be obtained for a step-like load change without increasing the gain of the feedback system. Can be.

しかし、前述のごとく、バリアブルノズル角度とガス
ジェネレータ回転数双方にフィードフォワードをかけた
時に、負荷投入においてガスジェネレータ軸加速の遅れ
によって生じるパワータービン回転数のオーバーシュー
トをうまく押さえ込めないという問題があった。
However, as described above, when feedforward is applied to both the variable nozzle angle and the gas generator rotation speed, there is a problem that the overshoot of the power turbine rotation speed caused by the delay of the gas generator shaft acceleration during load application cannot be suppressed well. Was.

この様子を第4図に示す。第4図はパワータービン回
転数NPT,ガスジェネレータ回転数NGG,バリアブルノズル
角度θVNの変化の様子を示したもので、同図(a)は負
荷投入、同図(b)は負荷遮断の例である。負荷投入の
時にパワータービン回転数NPTが大きくオーバーシュー
トしてしまっている。
This is shown in FIG. FIG. 4 shows how the power turbine speed N PT , the gas generator speed N GG , and the variable nozzle angle θ VN change. FIG. 4 (a) shows load input, and FIG. This is an example. At the time of load application, the power turbine speed N PT has overshot significantly.

このため、本発明は、大きな負荷投入を検出した直後
のある間のみθVN−NPT制御部のゲインを大きくし、こ
のオーバーシュートを押さえ込むと共に、通常時はより
小さいゲインを採用し、過度のバリアブルノズル系損耗
を防止しようとするものである。制御特性は、これによ
り第5図のごとくとなる。
For this reason, the present invention increases the gain of the θ VN −N PT control unit only during a certain period immediately after detecting a large load application, suppresses this overshoot, and employs a smaller gain in normal times, The purpose is to prevent wear of the variable nozzle system. Thus, the control characteristics are as shown in FIG.

次に第6図に示す他の実施例について説明する。 Next, another embodiment shown in FIG. 6 will be described.

この実施例は、第3図のフローチャートの一部を変更
したもので、制限ゲインを大きくする期間を単に検出後
の時間で設定するのではなく、第7図に示すようにパワ
ータービン回転数NPTの変動がある幅(NPTSETに対する
上限NPTH〜下限NPTLの範囲)に収まってから所定時間t
max経過するまで制御ゲインを大きくしておくという方
法に変えた例である。
In this embodiment, a part of the flowchart of FIG. 3 is changed. The period in which the limit gain is increased is not simply set as the time after detection, but as shown in FIG. A predetermined time t after the fluctuation of PT falls within a certain range (upper limit N PTH to lower limit N PTL for N PTSET )
This is an example in which the method is changed to a method in which the control gain is increased until max has elapsed.

フローチャートの骨子を説明すると、B1はパワーター
ビン回転数NPTが上限NPTHと下限NPTLとの間に入ったか
どうかを判断する部分、B2は間に入った際に初期化を行
う部分、B3はゲインを大きく設定する部分、B4はパワー
タービン回転数がNPTTH>NPT>NPTTLとなってtmax秒後
にこのゲインを大きくするフローから抜ける部分であ
る。
To explain the gist of the flow chart, B1 is part of determining whether the power turbine speed N PT has entered between the upper N PTH and lower N PTL, part for performing initialization when B2 is entering between, B3 Is a portion for setting the gain to be large, and B4 is a portion for exiting from the flow for increasing the gain after t max seconds when the power turbine rotational speed becomes N PTTH > N PT > N PTTL .

この実施例は、前述の実施例と比べ、負荷投入後連続
して、負荷変化があってもその時間と関係なく、回転が
収束するまで大きいゲインで対応できるという利点があ
る。
This embodiment has an advantage in that, as compared with the above-described embodiment, even if there is a load change continuously after load application, it is possible to cope with a large gain until rotation converges irrespective of the time.

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、発電機負荷につ
いての所定値以上の負荷変化を検出し、その検出時に所
定期間、可変案内翼制御手段の制御ゲインを大きくする
ようにしたため、定常運転時の可変案内翼の過度な動き
を押さえつつ、大きな負荷投入をされた際の回転数の変
動を押さえることができるという効果が得られる。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a load change of a predetermined value or more with respect to a generator load is detected, and when the load change is detected for a predetermined period, the control gain of the variable guide wing control means is increased. Therefore, an effect is obtained that the fluctuation of the rotation speed when a large load is applied can be suppressed while suppressing the excessive movement of the variable guide wing during the steady operation.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の一実施例を示す制御回路のブロック図、第3図は制
御の流れを示すフローチャート、第4図(a),(b)
は負荷投入及び遮断時における従来の応答特性を示す
図、第5図は本発明における応答特性を示す図、第6図
は他の実施例を示すフローチャート、第7図は同上他の
実施例におけるゲインを大きくする期間を示す図、第8
図はガスタービンの概要を示す図、第9図は従来の制御
回路のブロック図である。 1……コンプレッサ、2……ガスジェネレータ軸、3…
…コンプレッサタービン、4……パワータービン、5…
…出力軸、7……発電機、9……燃焼器、10……燃料ポ
ンプ、11……燃料調整弁、13……可変案内翼(バリアブ
ルノズル)、21……発電機負荷検出器、22……ガスジェ
ネレータ回転数検出器、23……パワータービン回転数検
出器、24……コンプレッサ入口温度検出器、25……コン
プレッサ入口圧力検出器、31〜37……演算回路
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control circuit showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a flowchart showing the flow of control, and FIGS. b)
FIG. 5 is a diagram showing a conventional response characteristic at the time of load application and cutoff, FIG. 5 is a diagram showing a response characteristic in the present invention, FIG. 6 is a flowchart showing another embodiment, and FIG. FIG. 8 shows a period in which the gain is increased, and FIG.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a gas turbine, and FIG. 9 is a block diagram of a conventional control circuit. 1 ... Compressor, 2 ... Gas generator shaft, 3 ...
... compressor turbine, 4 ... power turbine, 5 ...
... output shaft, 7 ... generator, 9 ... combustor, 10 ... fuel pump, 11 ... fuel regulating valve, 13 ... variable guide vanes (variable nozzle), 21 ... generator load detector, 22 …………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………,

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】コンプレッサにより圧縮された空気により
燃焼器にて燃料調整弁により調量された燃料を燃焼さ
せ、燃焼ガスをコンプレッサタービンに供給してこのコ
ンプレッサタービンにガスジェネレータ軸を介して連結
された前記コンプレッサを駆動し、前記コンプレッサタ
ービンを出た燃焼ガスを可変案内翼を介してパワーター
ビンに供給してこのパワータービンの出力軸に連結され
た発電機を駆動するようにした発電機用ガスタービンに
おいて、 発電機負荷を検出する負荷検出手段と、 ガスジェネレータ軸の回転数を検出するガスジェネレー
タ回転数検出手段と、 パワータービンの出力軸の回転数を検出するパワーター
ビン回転数検出手段と、 コンプレッサ入口温度を検出するコンプレッサ入口温度
検出手段と、 コンプレッサ入口圧力を検出するコンプレッサ入口圧力
検出手段と、 発電機負荷とコンプレッサ入口温度及び圧力とからガス
ジェネレータ軸の回転数の目標値を演算する目標ガスジ
ェネレータ回転数演算手段と、 ガスジェネレータ軸の回転数を前記目標値に一致させる
べく、これらの偏差に基づいて前記燃料調整弁による燃
料流量を制御する燃料流量制御手段と、 発電機負荷とコンプレッサ入口温度及び圧力とガスジェ
ネレータ軸の回転数とから前記可変案内翼の角度のフィ
ードフォワード量を演算するフィードフォワード量演算
手段と、 パワータービンの出力軸の回転数を一定の目標値にすべ
く、前記フィードフォワード量と、パワータービンの出
力軸の回転数と一定の目標値との偏差とに基づいて前記
可変案内翼の角度を制御する可変案内翼制御手段と、 発電機負荷についての所定値以上の負荷変化を検出し、
その検出時に所定期間、前記可変案内翼制御手段の制御
ゲインを大きくする制御ゲイン変更手段と、 を有することを特徴とする発電機用ガスタービンの制御
装置。
1. A fuel combusted by a fuel regulating valve in a combustor with air compressed by a compressor, supplies combustion gas to a compressor turbine, and is connected to the compressor turbine via a gas generator shaft. A generator gas that drives the compressor and supplies the combustion gas exiting the compressor turbine to a power turbine via a variable guide vane to drive a generator connected to an output shaft of the power turbine. In the turbine, load detection means for detecting a generator load, gas generator rotation number detection means for detecting the rotation number of the gas generator shaft, power turbine rotation number detection means for detecting the rotation number of the output shaft of the power turbine, A compressor inlet temperature detecting means for detecting a compressor inlet temperature; and a compressor inlet. A compressor inlet pressure detecting means for detecting a force, a target gas generator rotational speed calculating means for calculating a target value of a gas generator shaft rotational speed from a generator load, a compressor inlet temperature and a pressure, and a gas generator shaft rotational speed. A fuel flow control means for controlling a fuel flow rate by the fuel regulating valve based on these deviations so as to match the target value; and the variable based on a generator load, a compressor inlet temperature and pressure, and a rotation speed of a gas generator shaft. Feedforward amount calculation means for calculating the feedforward amount of the angle of the guide vane; and the feedforward amount, the rotation speed of the output shaft of the power turbine, Variable guide wing control means for controlling an angle of the variable guide wing based on a deviation from a fixed target value; Detecting a change in the load of a predetermined value or more for the generator load,
A control gain changing means for increasing a control gain of the variable guide vane control means for a predetermined period at the time of detection thereof, and a control device for a gas turbine for a generator.
JP25224089A 1989-09-29 1989-09-29 Control device for gas turbine for generator Expired - Lifetime JP2805892B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25224089A JP2805892B2 (en) 1989-09-29 1989-09-29 Control device for gas turbine for generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP25224089A JP2805892B2 (en) 1989-09-29 1989-09-29 Control device for gas turbine for generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03115746A JPH03115746A (en) 1991-05-16
JP2805892B2 true JP2805892B2 (en) 1998-09-30

Family

ID=17234463

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP25224089A Expired - Lifetime JP2805892B2 (en) 1989-09-29 1989-09-29 Control device for gas turbine for generator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2805892B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007069309A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-21 Hitachi, Ltd. Gas turbine
CN110107407B (en) * 2019-04-19 2020-10-27 江苏国信淮安第二燃气发电有限责任公司 Method for improving gas-steam combined cycle efficiency by optimizing IGV (integrated gas insulated switchgear) control of gas turbine

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03115746A (en) 1991-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4571273B2 (en) How to operate an industrial gas turbine for optimum performance.
US7549292B2 (en) Method of controlling bypass air split to gas turbine combustor
JP2002115565A (en) Method and device for trimming engine control system
US20050257514A1 (en) System for controlling gas turbine by adjusting a target exhaust temperature
JP2008537768A (en) Clearance control system for blade tip
JP2000186508A (en) Method and apparatus for use in controlling and compensating clearance in gas turbine engine
KR900005052A (en) Active Geometric Control System for Gas Turbine Engines
EP1462634A2 (en) Acceleration control in multispool gas turbine engine
JP2805892B2 (en) Control device for gas turbine for generator
JPS63131844A (en) Revolving speed control device for internal combustion engine
JPH11257097A (en) Control method of variable stator blade of gas turbine fan and compressor
US10174679B2 (en) Systems and methods related to control of gas turbine startup
JPH076417B2 (en) Gas turbine controller
JPS59693B2 (en) gas turbine engine
JP3566758B2 (en) Combustor air amount control device and method
JP3897608B2 (en) Gas turbine equipment
JPH06193471A (en) Method of controlling regenerative gas turbine and control device therefor
JPH0579350A (en) Start controller of gas turbine
JP3282169B2 (en) Combustion device fan motor control system
JP2664050B2 (en) Speed control method of underwater vehicle
JPS6246681B2 (en)
JPS6214696B2 (en)
JPH03233141A (en) Control device for gas turbine
JPS6154927B2 (en)
JPS6151134B2 (en)