JP2855620B2 - 二軸式ガスタービン機関の制御装置 - Google Patents
二軸式ガスタービン機関の制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は二軸式ガスタービン機関の制御装置に関し、
特に、二軸式ガスタービン機関の加速状態の性能を向上
させることができる制御装置に関する。
特に、二軸式ガスタービン機関の加速状態の性能を向上
させることができる制御装置に関する。
二軸式ガスタービン機関は、（１）回転運動だけなの
で、低振動で連続した高回転が行える、（２）連続燃焼
機関なので、ガソリン、軽油はもとより、灯油やメタノ
ールなど多種類の燃料が使用できる、（３）低速トルク
が大きいという自動車に適したトルク特性をもっている
等の特徴を備えているので、近年、自動車用機関として
の実用化が検討されている。
で、低振動で連続した高回転が行える、（２）連続燃焼
機関なので、ガソリン、軽油はもとより、灯油やメタノ
ールなど多種類の燃料が使用できる、（３）低速トルク
が大きいという自動車に適したトルク特性をもっている
等の特徴を備えているので、近年、自動車用機関として
の実用化が検討されている。
第７図は自動変速機付の自動車に搭載される従来の二
軸式ガスタービン機関の一般的な構成の一例を示すもの
である。
軸式ガスタービン機関の一般的な構成の一例を示すもの
である。
図において、Ｃはコンプレッサ、HEは熱交換器、CCは
燃焼器、CTはコンプレッサタービンであり、コンプレッ
サＣとコンプレッサタービンCTとは回転軸にて直結さ
れ、燃焼器CCにはアクチュエータA1を介して燃料が供給
されている。吸入空気（以下吸気という）はコンプレッ
サＣにて圧縮され、熱交換器HEにて加熱され、燃焼器CC
にて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガスがコンプレ
ッサタービンCTを回転させる。このコンプレッサタービ
ンCTとコンプレッサＣとは総称してガスジェネレータGG
と呼ばれることがあり、このコンプレッサタービンCTの
回転数がコンプレッサＣの圧縮度を左右する。コンプレ
ッサタービンCTを駆動した燃焼ガスは、アクチュエータ
A2に調整される可変ノズルVNを経てパワタービン（出力
タービン）PTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気ガス
となって大気に排出される。
燃焼器、CTはコンプレッサタービンであり、コンプレッ
サＣとコンプレッサタービンCTとは回転軸にて直結さ
れ、燃焼器CCにはアクチュエータA1を介して燃料が供給
されている。吸入空気（以下吸気という）はコンプレッ
サＣにて圧縮され、熱交換器HEにて加熱され、燃焼器CC
にて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガスがコンプレ
ッサタービンCTを回転させる。このコンプレッサタービ
ンCTとコンプレッサＣとは総称してガスジェネレータGG
と呼ばれることがあり、このコンプレッサタービンCTの
回転数がコンプレッサＣの圧縮度を左右する。コンプレ
ッサタービンCTを駆動した燃焼ガスは、アクチュエータ
A2に調整される可変ノズルVNを経てパワタービン（出力
タービン）PTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気ガス
となって大気に排出される。
以上が二軸式ガスタービンGTの構成であり、パワータ
ービンPTの回転は減速歯車R/Gによって減速されて自動
変速機A/Tに伝えられ、シフト状態に応じた回転数に変
換された後に差動歯車Ｄを介して車輪Ｗに伝達される。
ービンPTの回転は減速歯車R/Gによって減速されて自動
変速機A/Tに伝えられ、シフト状態に応じた回転数に変
換された後に差動歯車Ｄを介して車輪Ｗに伝達される。
なお、アクチュエータA1は制御回路CONTからの指令に
よって燃料を燃焼器CCに供給し、アクチュエータA2は制
御回路CONTからの指令によって可変ノズルVNの開度を調
整する。この制御回路CONTには、アクセルペダルの開度
や図示しないセンサからの機関の運動状態パラメータが
入力されており、制御回路CONTは機関の運動状態に応じ
てアクチュエータA1,A2を駆動する。
よって燃料を燃焼器CCに供給し、アクチュエータA2は制
御回路CONTからの指令によって可変ノズルVNの開度を調
整する。この制御回路CONTには、アクセルペダルの開度
や図示しないセンサからの機関の運動状態パラメータが
入力されており、制御回路CONTは機関の運動状態に応じ
てアクチュエータA1,A2を駆動する。
また、一般に、第７図のの位置の吸気圧をP3、の
位置の温度をT4というように、吸気圧Ｐや温度Ｔに付さ
れた添え字は、○で囲まれた番号の位置の吸気圧Ｐや温
度Ｔを示し、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数がN1
が、減速歯車R/Gを経たパワタービンPTの出力軸の回転
数がN3で表わされる。
位置の温度をT4というように、吸気圧Ｐや温度Ｔに付さ
れた添え字は、○で囲まれた番号の位置の吸気圧Ｐや温
度Ｔを示し、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数がN1
が、減速歯車R/Gを経たパワタービンPTの出力軸の回転
数がN3で表わされる。
以上のように構成された二軸式ガスタービン機関にお
いては、ガスジェネレータGGの過渡運転時、定常運転時
に、燃焼器CCの出口温度（コンプレッサタービンの入口
温度）T4、パワタービンの出口温度T6を組み合わせて制
御している。このうち、機関の過渡状態、例えば、機関
の加速状態のときには、パワタービンの出口温度T6から
燃焼器CCの出口温度T4を推定してガスジェネレータGGを
制御していた。即ち、パワタービンPTの出力軸の回転数
N3を一定とした場合のパワタービンの出口温度T6と燃焼
器CCの出口温度T4との関係を示す第８図、及びガスジェ
ネレータGGの回転軸の回転数N1を一定とした場合のパワ
タービンの出口温度T6と燃焼器CCの出口温度T4との関係
を示す第９図から、燃焼器CCの出口温度T4をパワタービ
ンの出口温度T6、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数
N1、及びパワタービンPTの出力軸の回転数N3の関数とし
て求めていた。また、この際、パワタービンの出口温度
T6の温度センサとして用いられる熱電対は、急激な温度
変化に対しては追従できず、温度変化に対する応答遅れ
を補正して燃焼器CCの出口温度T4を推定し、燃焼器CCの
出口温度T4を制御していた（特公昭57−49746号公報参
照）。
いては、ガスジェネレータGGの過渡運転時、定常運転時
に、燃焼器CCの出口温度（コンプレッサタービンの入口
温度）T4、パワタービンの出口温度T6を組み合わせて制
御している。このうち、機関の過渡状態、例えば、機関
の加速状態のときには、パワタービンの出口温度T6から
燃焼器CCの出口温度T4を推定してガスジェネレータGGを
制御していた。即ち、パワタービンPTの出力軸の回転数
N3を一定とした場合のパワタービンの出口温度T6と燃焼
器CCの出口温度T4との関係を示す第８図、及びガスジェ
ネレータGGの回転軸の回転数N1を一定とした場合のパワ
タービンの出口温度T6と燃焼器CCの出口温度T4との関係
を示す第９図から、燃焼器CCの出口温度T4をパワタービ
ンの出口温度T6、ガスジェネレータGGの回転軸の回転数
N1、及びパワタービンPTの出力軸の回転数N3の関数とし
て求めていた。また、この際、パワタービンの出口温度
T6の温度センサとして用いられる熱電対は、急激な温度
変化に対しては追従できず、温度変化に対する応答遅れ
を補正して燃焼器CCの出口温度T4を推定し、燃焼器CCの
出口温度T4を制御していた（特公昭57−49746号公報参
照）。
ところが、加速や減速等の過渡時に、パワタービンの
出口温度T6を検出するセンサの温度変化に対する応答遅
れを正確に補正することは困難であり、精度良く燃焼器
CCの出口温度T4を推定することができないという問題が
ある。特に自動車の二軸式ガスタービン機関では、ガス
ジェネレータGGを機関のアイドル状態から定格状態まで
加速する時間が、１〜数秒以内であり、非常に短時間の
うちに大きなパワタービンの出口温度T6の変化が生じ
て、パワタービンの出口温度T6の補正が難しく、その結
果、燃焼器CCの出口温度T4を精度良く推定できなかっ
た。
出口温度T6を検出するセンサの温度変化に対する応答遅
れを正確に補正することは困難であり、精度良く燃焼器
CCの出口温度T4を推定することができないという問題が
ある。特に自動車の二軸式ガスタービン機関では、ガス
ジェネレータGGを機関のアイドル状態から定格状態まで
加速する時間が、１〜数秒以内であり、非常に短時間の
うちに大きなパワタービンの出口温度T6の変化が生じ
て、パワタービンの出口温度T6の補正が難しく、その結
果、燃焼器CCの出口温度T4を精度良く推定できなかっ
た。
また、従来はこの精度の良くない燃焼器CCの出口温度
T4を基にして燃料流量Gfを制御していたので、燃焼器CC
の出口温度T4の制御精度が悪い上に、フィードバック制
御を行っていたので、ハンチング等の問題も生じてい
た。
T4を基にして燃料流量Gfを制御していたので、燃焼器CC
の出口温度T4の制御精度が悪い上に、フィードバック制
御を行っていたので、ハンチング等の問題も生じてい
た。
本発明の目的は、ガスジェネレータGGの過渡状態の１
つである加速状態における燃焼器CCの出口温度T4をフィ
ードバック制御ではなく、オープンループ制御により、
精度良く推定でき、高精度、高応答性のタービン入口温
度制御を行うことができる二軸式ガスタービン機関の制
御装置を提供することにある。
つである加速状態における燃焼器CCの出口温度T4をフィ
ードバック制御ではなく、オープンループ制御により、
精度良く推定でき、高精度、高応答性のタービン入口温
度制御を行うことができる二軸式ガスタービン機関の制
御装置を提供することにある。
前記目的を達成する本発明の二軸式ガスタービン機関
は、第１図に示すように、コンプレッサＣに直結され、
燃焼器CCからの燃焼ガスによって駆動されるコンプレッ
サタービンCTと、負荷に連絡された出力タービンPTと、
この出力タービンPTとコンプレッサタービンCTとの間に
設けられた可変ノズルVNと、コンプレッサＣと燃焼器CC
との間に設けられた熱交換器HEと、少なくとも熱交換器
HEの出口温度T35と、コンプレッサＣの出口圧力P3を検
出するセンサとを備えた二軸式ガスタービン機関の制御
装置であって、機関の運転状態パラメータから機関の加
速状態を検出する運転状態検出手段１と、機関の加速時
に熱交換器HEの出口温度T35と、コンプレッサＣの出口
圧力P3から、コンプレッサタービンCTの入口温度T4が一
定になるように燃料流量Gfを制御する燃料流量制御手段
とを備えていることを特徴としている。
は、第１図に示すように、コンプレッサＣに直結され、
燃焼器CCからの燃焼ガスによって駆動されるコンプレッ
サタービンCTと、負荷に連絡された出力タービンPTと、
この出力タービンPTとコンプレッサタービンCTとの間に
設けられた可変ノズルVNと、コンプレッサＣと燃焼器CC
との間に設けられた熱交換器HEと、少なくとも熱交換器
HEの出口温度T35と、コンプレッサＣの出口圧力P3を検
出するセンサとを備えた二軸式ガスタービン機関の制御
装置であって、機関の運転状態パラメータから機関の加
速状態を検出する運転状態検出手段１と、機関の加速時
に熱交換器HEの出口温度T35と、コンプレッサＣの出口
圧力P3から、コンプレッサタービンCTの入口温度T4が一
定になるように燃料流量Gfを制御する燃料流量制御手段
とを備えていることを特徴としている。
本発明の二軸式ガスタービン機関の制御装置によれ
ば、二軸式ガスタービン機関を搭載した車両の加速状態
が検出されると、予め制御装置に記憶された関係式と、
制御装置に入力されえる熱交換器HEの出口温度T35、コ
ンプレッサＣの出口圧力P3等の信号により直接燃料流量
Gfが算出され、これが制御装置から出力される。この燃
料流量GfからコンプレッサタービンCTの入口温度T4は、
目標値に精度良く制御される。
ば、二軸式ガスタービン機関を搭載した車両の加速状態
が検出されると、予め制御装置に記憶された関係式と、
制御装置に入力されえる熱交換器HEの出口温度T35、コ
ンプレッサＣの出口圧力P3等の信号により直接燃料流量
Gfが算出され、これが制御装置から出力される。この燃
料流量GfからコンプレッサタービンCTの入口温度T4は、
目標値に精度良く制御される。
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
第２図は自動変速機付き車輌に搭載された本発明の二
軸式ガスタービン機関の一実施例の構成を示すものであ
り、第７図に示した二軸式ガスタービン機関と同じ構成
部品については同じ符号（記号）を付してある。
軸式ガスタービン機関の一実施例の構成を示すものであ
り、第７図に示した二軸式ガスタービン機関と同じ構成
部品については同じ符号（記号）を付してある。
図においてGTはガスタービンであり、このガスタービ
ンGTには燃料ポンプ，オイルポンプ，スタータモータ等
が接続するフロントギヤ３、コンプレッサＣ、熱交換器
HE、燃焼器CC、コンプレッサＣに回転軸で直結されたコ
ンプレッサタービンCT、可変ノズルVN、パワタービン
（出力タービン）PT及び減速歯車R/G等がある。吸気は
コンプレッサＣにて圧縮され、熱交換器HEにて加熱さ
れ、燃焼器CCにて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガ
スがコンプレッサタービンCTを回転させる。コンプレッ
サタービンCTを駆動した燃焼ガスは、可変ノズルVNを経
てパワタービンPTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気
ガスとなって大気に排出される。A1は燃焼器CCに燃料を
供給するアクチュエータ、A2は可変ノズルVNの開度を調
整するアクチュエータである。
ンGTには燃料ポンプ，オイルポンプ，スタータモータ等
が接続するフロントギヤ３、コンプレッサＣ、熱交換器
HE、燃焼器CC、コンプレッサＣに回転軸で直結されたコ
ンプレッサタービンCT、可変ノズルVN、パワタービン
（出力タービン）PT及び減速歯車R/G等がある。吸気は
コンプレッサＣにて圧縮され、熱交換器HEにて加熱さ
れ、燃焼器CCにて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガ
スがコンプレッサタービンCTを回転させる。コンプレッ
サタービンCTを駆動した燃焼ガスは、可変ノズルVNを経
てパワタービンPTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気
ガスとなって大気に排出される。A1は燃焼器CCに燃料を
供給するアクチュエータ、A2は可変ノズルVNの開度を調
整するアクチュエータである。
ガスタービンGTの減速歯車R/Gには自動変速機A/Tが接
続されており、ガスタービンGTのパワタービンPTの回転
は減速歯車R/Gによって減速されて自動変速機A/Tのトル
クコンバータT/Cを介して変速機構Ｔに伝えられ、シフ
ト状態に応じた回転数に変換されて車軸駆動出力とな
る。なお、このトルクコンバータT/Cにはロックアップ
クラッチL/Cが設けられている。
続されており、ガスタービンGTのパワタービンPTの回転
は減速歯車R/Gによって減速されて自動変速機A/Tのトル
クコンバータT/Cを介して変速機構Ｔに伝えられ、シフ
ト状態に応じた回転数に変換されて車軸駆動出力とな
る。なお、このトルクコンバータT/Cにはロックアップ
クラッチL/Cが設けられている。
ガスタービンGTおよび自動変速機A/Tを制御する制御
回路10には、アナログ信号用の入力インタフェースIN
a、デジタル信号用の入力インタフェースINd、入力イン
タフェースINaからの信号をデジタル変換するアナログ
−デジタル変換器A/D、中央処理ユニットCPU、ランダム
アクセスメモリRAM、読み出し専用メモリROM、および出
力回路OUT等があり、それぞれバスライン11で接続され
ている。
回路10には、アナログ信号用の入力インタフェースIN
a、デジタル信号用の入力インタフェースINd、入力イン
タフェースINaからの信号をデジタル変換するアナログ
−デジタル変換器A/D、中央処理ユニットCPU、ランダム
アクセスメモリRAM、読み出し専用メモリROM、および出
力回路OUT等があり、それぞれバスライン11で接続され
ている。
また、二軸式ガスタービン機関にはガスジェネレータ
GGの回転数N1を検出する回転数センサSN1，コンプレッ
サＣの出口温度T3を検出する温度センサST3，熱交換器H
Eの出口温度T35を検出する温度センサST35，パワタービ
ンPTの出口温度を検出する温度センサST6、減速歯車R/G
を経たガスタービンGTの回転数N3を検出する回転数セン
サSN3，及び車軸駆動回転数NPを検出する回転数センサS
NP等が設けられている。
GGの回転数N1を検出する回転数センサSN1，コンプレッ
サＣの出口温度T3を検出する温度センサST3，熱交換器H
Eの出口温度T35を検出する温度センサST35，パワタービ
ンPTの出口温度を検出する温度センサST6、減速歯車R/G
を経たガスタービンGTの回転数N3を検出する回転数セン
サSN3，及び車軸駆動回転数NPを検出する回転数センサS
NP等が設けられている。
アナログ信号用の入力インタフェースINaには、前述
のセンサからの信号N1，N3，NP，P3，T35，T6やアクセ
ルペダルからのアナログ信号等が入力され、デジタル信
号用の入力インタフェースINdにはキースイッチからの
オンオフ信号、シフトレバーからのシフト位置信号、ブ
レーキからのブレーキ信号等のデジタル信号が入力され
る。
のセンサからの信号N1，N3，NP，P3，T35，T6やアクセ
ルペダルからのアナログ信号等が入力され、デジタル信
号用の入力インタフェースINdにはキースイッチからの
オンオフ信号、シフトレバーからのシフト位置信号、ブ
レーキからのブレーキ信号等のデジタル信号が入力され
る。
一方、出力回路OUTからは，燃焼器CCのアクチュエー
タA1に対して燃料流量を指示する信号Gf、アクチュエー
タA2に対して可変ノズルVNの開度を指示する信号αS、
トルクコンバータT/CのロックアップクラッチL/Cのオン
オフを指示する信号S3、変速機Ｔの変速信号S1，S2やス
ロットルワイヤ信号θTH等が出力される。
タA1に対して燃料流量を指示する信号Gf、アクチュエー
タA2に対して可変ノズルVNの開度を指示する信号αS、
トルクコンバータT/CのロックアップクラッチL/Cのオン
オフを指示する信号S3、変速機Ｔの変速信号S1，S2やス
ロットルワイヤ信号θTH等が出力される。
次に以上のように構成された二軸式ガスタービン機関
における加速時の制御回路10の動作を第３図のフローチ
ャート及び第４図から第６図の特性図を用いて説明す
る。
における加速時の制御回路10の動作を第３図のフローチ
ャート及び第４図から第６図の特性図を用いて説明す
る。
ステップ301においては、制御回路10の機関の運転状
態パラメータが入力される。この運転状態パラメータ
は、例えば、ガスジェネレータGGの回転数N1、アクセル
開度θacc、パワタービンPTの出口温度T6、熱交換器HE
の出口温度T35、コンプレッサＣの出口圧力P3、自動変
速機A/Tの入力回転数N3等である。
態パラメータが入力される。この運転状態パラメータ
は、例えば、ガスジェネレータGGの回転数N1、アクセル
開度θacc、パワタービンPTの出口温度T6、熱交換器HE
の出口温度T35、コンプレッサＣの出口圧力P3、自動変
速機A/Tの入力回転数N3等である。
そして、ステップ302にて機関の運転状態パラメータ
からガスジェネレータGGが加速状態か否かが判定され
る。この機関の加速状態は、アクセルペダルの踏み込み
量と、アクセルペダルの踏み込み量の単位時間内の変化
量やガスジェネレータGGの回転軸の回転速度の変化率等
で判定すれば良い。
からガスジェネレータGGが加速状態か否かが判定され
る。この機関の加速状態は、アクセルペダルの踏み込み
量と、アクセルペダルの踏み込み量の単位時間内の変化
量やガスジェネレータGGの回転軸の回転速度の変化率等
で判定すれば良い。
ガスジェネレータGGが加速状態にあると判定された時
（YES）はステップ303に進み、続くステップ303からス
テップ305において加速状態の制御が行われる。一方、
ガスジェネレータGGが定常状態にあると判定された時
（NO）はステップ306に進み、ここで従来のガスジェネ
レータGGの定常状態の制御が行われ、可変ノズルVNの開
度αSと燃料流量Gfが演算されるが、この制御は直接本
発明には関係がないので、ここではその説明を省略す
る。
（YES）はステップ303に進み、続くステップ303からス
テップ305において加速状態の制御が行われる。一方、
ガスジェネレータGGが定常状態にあると判定された時
（NO）はステップ306に進み、ここで従来のガスジェネ
レータGGの定常状態の制御が行われ、可変ノズルVNの開
度αSと燃料流量Gfが演算されるが、この制御は直接本
発明には関係がないので、ここではその説明を省略す
る。
次に、前述のステップ303から305におけるガスジェネ
レータGGが加速中の制御について説明する。
レータGGが加速中の制御について説明する。
まず、燃焼機CCの入出力関係に注目してみると、燃焼
機CCの燃焼効率をηCCとした時に、燃焼機CCへの入力は
燃料流量Gf、エンタルピhf,h35、空気流量G35および1kg
で何カロリー出るかを示す低発熱量LHVであり、出力は
空気流量G4とエンタルピh4である。よって、燃焼器CCの
入出力のエネルギバランスにより、次の式が成立す
る。
機CCの燃焼効率をηCCとした時に、燃焼機CCへの入力は
燃料流量Gf、エンタルピhf,h35、空気流量G35および1kg
で何カロリー出るかを示す低発熱量LHVであり、出力は
空気流量G4とエンタルピh4である。よって、燃焼器CCの
入出力のエネルギバランスにより、次の式が成立す
る。
但し、hf＝０である。
よって、ステップ303ではこの式に燃料流量Gfと熱
交換機出口空気温度T35を与えてエンタルピh4を演算す
る。なお、エンタルピは温度と燃空比の関数 ｈ＝ｆ（F/A,T） … であるので、エンタルピh4から燃焼器CCの出口温度T4を
求めることができる。ここで、 ΔT4＝T4−T35 … と置くと、式、式、式から燃空比Gf/G35とΔT4と
T35の関係を予め計算して求めておくことができる。こ
れを次式に示す。
交換機出口空気温度T35を与えてエンタルピh4を演算す
る。なお、エンタルピは温度と燃空比の関数 ｈ＝ｆ（F/A,T） … であるので、エンタルピh4から燃焼器CCの出口温度T4を
求めることができる。ここで、 ΔT4＝T4−T35 … と置くと、式、式、式から燃空比Gf/G35とΔT4と
T35の関係を予め計算して求めておくことができる。こ
れを次式に示す。
Gf/G35＝ｆ（ΔT4，T35） … そして、このの関係を図に示すと、第６図のような
る。また、燃焼器CCの出口温度T4をパラメータとしたと
きの、コンプレッサＣの出口圧力P3に対する空気流量Ga
の特性は第４図のようになる。この図より次式が成立す
る。
る。また、燃焼器CCの出口温度T4をパラメータとしたと
きの、コンプレッサＣの出口圧力P3に対する空気流量Ga
の特性は第４図のようになる。この図より次式が成立す
る。
Ga＝ｆ（P3，T4） … また、熱交換器HEのシールから洩れる空気量をGl、ター
ビンの背面を冷却した空気をGtcとしたときに、熱交換
器HEの出口空気流量G35は、 G35＝Ga・（１−（Gl＋Gtc）／Ga ＝Ga・（１−kL） … 但し、kLは定数で約３％程度の値と となる。このようにステップ303では式に熱交換器出
口温度T35の燃焼器CCの出口温度、すなわち、タービン
入口温度の目標値T4SETTIを代入してΔT4を演算する。
ビンの背面を冷却した空気をGtcとしたときに、熱交換
器HEの出口空気流量G35は、 G35＝Ga・（１−（Gl＋Gtc）／Ga ＝Ga・（１−kL） … 但し、kLは定数で約３％程度の値と となる。このようにステップ303では式に熱交換器出
口温度T35の燃焼器CCの出口温度、すなわち、タービン
入口温度の目標値T4SETTIを代入してΔT4を演算する。
そして、ステップ304では前述の式にコンプレッサ
出口圧力P3とタービン入口温度の目標値T4setとを代入
して吸入空気量Gaを求め、更に、式に吸入空気量Gaを
代入して熱交換器HEの出口空気流量G35を演算する。
出口圧力P3とタービン入口温度の目標値T4setとを代入
して吸入空気量Gaを求め、更に、式に吸入空気量Gaを
代入して熱交換器HEの出口空気流量G35を演算する。
この時点では熱交換器HEの出口空気流量G35、ΔT4、
および熱交換器HEの出口温度T35が既知であるので、続
くステップ305において、前述の式にこれらG35、ΔT4
4およびT35を代入して燃料流量Gfを演算する。
および熱交換器HEの出口温度T35が既知であるので、続
くステップ305において、前述の式にこれらG35、ΔT4
4およびT35を代入して燃料流量Gfを演算する。
ステップ305またはステップ306が終了するとステップ
307に進み、演算した可変ノズルVNの開度αSや燃料流量
Gf等がガスタービンGTに出力される。そして、ステップ
309にて所定のサイクルタイムだけ時間が調整され、時
間調整後は再びステップ301に戻って前述の制御が繰り
返される。
307に進み、演算した可変ノズルVNの開度αSや燃料流量
Gf等がガスタービンGTに出力される。そして、ステップ
309にて所定のサイクルタイムだけ時間が調整され、時
間調整後は再びステップ301に戻って前述の制御が繰り
返される。
以上のような動作で燃料流量Gfが制御回路10から出力
されると、燃焼器CCの出口温度T4は目標値T4setに精度
良く制御される。
されると、燃焼器CCの出口温度T4は目標値T4setに精度
良く制御される。
従来の二軸式ガスタービン機関の制御装置では、加速
時にパワタービンの出口温度T6から燃焼器CCの出口温度
T4を推定していたために、燃焼器CCの出口温度T4の誤差
が非常に大きくなり、この誤差の大きな燃焼器CCの出口
温度T4を基にして燃料流量Gfを制御していたために、燃
焼器CCの出口温度T4の制御精度が悪く、また、フィード
バック制御のためにハンチング等の問題もあった。とこ
ろが、本発明では前述の実施例に示したように、予め作
成された前述の式からを制御回路10内に記憶させて
おき、目標とする燃焼器CCの出口温度T4setと制御回路1
0への入力信号である熱交換器HEの出口温度T35やコンプ
レッサＣの出口圧力P3等により、直接燃料流量Gfを演算
して出力する。これにより、燃焼器CCの出口温度T4のフ
ィードバック制御ではなく、オープンループ制御を実行
することができるようになり、加速にハンチング等の問
題がなく、高精度、高応答性のガスジェネレータGG制御
が行える。
時にパワタービンの出口温度T6から燃焼器CCの出口温度
T4を推定していたために、燃焼器CCの出口温度T4の誤差
が非常に大きくなり、この誤差の大きな燃焼器CCの出口
温度T4を基にして燃料流量Gfを制御していたために、燃
焼器CCの出口温度T4の制御精度が悪く、また、フィード
バック制御のためにハンチング等の問題もあった。とこ
ろが、本発明では前述の実施例に示したように、予め作
成された前述の式からを制御回路10内に記憶させて
おき、目標とする燃焼器CCの出口温度T4setと制御回路1
0への入力信号である熱交換器HEの出口温度T35やコンプ
レッサＣの出口圧力P3等により、直接燃料流量Gfを演算
して出力する。これにより、燃焼器CCの出口温度T4のフ
ィードバック制御ではなく、オープンループ制御を実行
することができるようになり、加速にハンチング等の問
題がなく、高精度、高応答性のガスジェネレータGG制御
が行える。
以上説明したように、本発明の二軸式ガスタービン機
関の制御装置によれば、ガスジェネレータの加速時にハ
ンチング等の問題がなく、高精度、高応答性のガスジェ
ネレータ制御が行えるという効果がある。
関の制御装置によれば、ガスジェネレータの加速時にハ
ンチング等の問題がなく、高精度、高応答性のガスジェ
ネレータ制御が行えるという効果がある。
第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の二軸式ガスタービン機関の構成を示す全体概略図、
第３図は第２図の制御回路の制御手順の一例を示すフロ
ーチャート、第４図はコンプレッサの出口圧力−空気流
量特性を示す線図、第５図は燃焼器の入出力特性を説明
する図、第６図はGf/G35−ΔT4特性を示す線図、第７図
は従来の二軸式ガスタービン機関の一般的な構成を示す
図、第８図および第９図はそれぞれ変速機の入力回転数
N3、ガスジェネレータの回転数N1を固定した時のコンプ
レッサタービンの出口温度−燃焼器CCの出口温度特性を
示す線図である。 １…加速状態検出手段、２…燃料流量制御手段、10…制
御回路、Ｃ…コンプレッサ、CC…燃焼器、CT…コンプレ
ッサタービン、HE…熱交換機、PT…パワタービン、S
N1，SN3，SNP…回転数センサ、ST3，ST35，ST6…温度セ
ンサ、VN…可変ノズル。
明の二軸式ガスタービン機関の構成を示す全体概略図、
第３図は第２図の制御回路の制御手順の一例を示すフロ
ーチャート、第４図はコンプレッサの出口圧力−空気流
量特性を示す線図、第５図は燃焼器の入出力特性を説明
する図、第６図はGf/G35−ΔT4特性を示す線図、第７図
は従来の二軸式ガスタービン機関の一般的な構成を示す
図、第８図および第９図はそれぞれ変速機の入力回転数
N3、ガスジェネレータの回転数N1を固定した時のコンプ
レッサタービンの出口温度−燃焼器CCの出口温度特性を
示す線図である。 １…加速状態検出手段、２…燃料流量制御手段、10…制
御回路、Ｃ…コンプレッサ、CC…燃焼器、CT…コンプレ
ッサタービン、HE…熱交換機、PT…パワタービン、S
N1，SN3，SNP…回転数センサ、ST3，ST35，ST6…温度セ
ンサ、VN…可変ノズル。
Claims (1)
- 【請求項１】コンプレッサ（Ｃ）に直結され、燃焼器
（CC）からの燃焼ガスによって駆動されるコンプレッサ
タービン（CT）と、負荷に連絡された出力タービン（P
T）と、この出力タービン（PT）と前記コンプレッサタ
ービン（CT）との間に設けられた可変ノズル（VN）と、
前記コンプレッサ（Ｃ）と前記燃焼器（CC）との間に設
けられた熱交換器（HE）と、少なくとも前記熱交換器
（HE）の出口温度（T35）と、前記コンプレッサ（Ｃ）
の出口圧力（P3）を検出するセンサとを備えた二軸ガス
タービン機関の制御装置であって、 機関の運転状態パラメータから機関の加速状態を検出す
る運転状態検出手段（１）と、 機関の加速時に前記熱交換器（HE）の出口温度（T35）
と、前記コンプレッサ（Ｃ）の出口圧力（P3）から、前
記コンプレッサタービン（CT）の入口温度（T4）が一定
になるように燃料流量（Gf）を制御する燃料流量制御手
段（２）と、 を備えた二軸式ガスタービン機関の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185548A JP2855620B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 二軸式ガスタービン機関の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63185548A JP2855620B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 二軸式ガスタービン機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237120A JPH0237120A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2855620B2 true JP2855620B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=16172735
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63185548A Expired - Lifetime JP2855620B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 二軸式ガスタービン機関の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855620B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2786081B2 (ja) * | 1993-07-27 | 1998-08-13 | 日本電気株式会社 | Ｓｏｉ基板 |
| JP4527257B2 (ja) * | 2000-09-29 | 2010-08-18 | 本田技研工業株式会社 | ガスタービンエンジンのタービン入口温度推定方法 |
| EP2105887A1 (de) * | 2008-03-28 | 2009-09-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Diagnose einer Gasturbine |
| JP5356967B2 (ja) | 2009-09-29 | 2013-12-04 | 本田技研工業株式会社 | 航空機用ガスタービン・エンジン |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4244181A (en) * | 1977-12-22 | 1981-01-13 | The Garrett Corporation | Variable geometry gas turbine engine fuel and guide vane control |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63185548A patent/JP2855620B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0237120A (ja) | 1990-02-07 |
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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: 20081127 Year of fee payment: 10 |
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| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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