JP3140783B2 - ガスタービン制御 - Google Patents
ガスタービン制御Info
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- JP3140783B2 JP3140783B2 JP05513126A JP51312693A JP3140783B2 JP 3140783 B2 JP3140783 B2 JP 3140783B2 JP 05513126 A JP05513126 A JP 05513126A JP 51312693 A JP51312693 A JP 51312693A JP 3140783 B2 JP3140783 B2 JP 3140783B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/28—Regulating systems responsive to plant or ambient parameters, e.g. temperature, pressure, rotor speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/01—Purpose of the control system
- F05D2270/05—Purpose of the control system to affect the output of the engine
- F05D2270/053—Explicitly mentioned power
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、整流器が連結された発電器を駆動するガス
タービンのパワーを制御する方法、および装置に関する
ものである。
タービンのパワーを制御する方法、および装置に関する
ものである。
本装置は、整流器に連結された電圧制御可能な直流電
圧回路網を有する。
圧回路網を有する。
背景技術 移動用および固定設置用の両装置において電力を生成
するために、発電器を駆動するガスタービンを使用する
ことが知られている。しかし、要求される電力パワー量
が変動する場合には、ガスタービンは、部分負荷におい
て効率が大幅に低下し、同時に、排気ガス内の環境に有
害な成分が増加するという欠点を有している。これら欠
点は、ガスタービンの入り口温度を均一な高い値に維
持、制御することにより回避され得ることもまた知られ
ている。かくて、圧縮器の案内羽根の方向が、タービン
の入り口温度がほぼ一定に維持されるように、負荷要求
に応じて決められるようになった装置が示唆された（ベ
ルギーロイヤルアカデミー公報:5eシリーズ.Tom XLI,1
955.Jaumotte.A:Reguration a vitesse et temperature
maximum constantus des turbines a gaz en circuit
ouvert aune ligne d'arbre）。この示唆された解決方
法は、ガスタービンにより駆動される発電器が、固定の
交流電圧回路網に連結されており、従ってガスタービン
の速度がその周波数に拘束されるという事実のため機械
的に複雑な設計になっている。従って、ガスタービンの
速度変動が許されている場合には特に、機械的に一層簡
単な解決法が望まれる。
するために、発電器を駆動するガスタービンを使用する
ことが知られている。しかし、要求される電力パワー量
が変動する場合には、ガスタービンは、部分負荷におい
て効率が大幅に低下し、同時に、排気ガス内の環境に有
害な成分が増加するという欠点を有している。これら欠
点は、ガスタービンの入り口温度を均一な高い値に維
持、制御することにより回避され得ることもまた知られ
ている。かくて、圧縮器の案内羽根の方向が、タービン
の入り口温度がほぼ一定に維持されるように、負荷要求
に応じて決められるようになった装置が示唆された（ベ
ルギーロイヤルアカデミー公報:5eシリーズ.Tom XLI,1
955.Jaumotte.A:Reguration a vitesse et temperature
maximum constantus des turbines a gaz en circuit
ouvert aune ligne d'arbre）。この示唆された解決方
法は、ガスタービンにより駆動される発電器が、固定の
交流電圧回路網に連結されており、従ってガスタービン
の速度がその周波数に拘束されるという事実のため機械
的に複雑な設計になっている。従って、ガスタービンの
速度変動が許されている場合には特に、機械的に一層簡
単な解決法が望まれる。
本発明の概要 本発明の目的は、上記序論部分に述べた種類の方法に
して、特に静止固定部をもつガスタービンにおいて、高
い効率と最小の有害排気ガス放出とを維持しつつパワー
を制御することが可能な方法と、この方法を実行するた
めの装置を提供することである。
して、特に静止固定部をもつガスタービンにおいて、高
い効率と最小の有害排気ガス放出とを維持しつつパワー
を制御することが可能な方法と、この方法を実行するた
めの装置を提供することである。
本発明によれば、上記目的は、ガスタービンへの燃料
供給を、ガスタービンの入り口温度が少なくとも本質的
には設定値に対応するように制御することにより、ま
た、制御可能な電圧をもつ直流電圧回路網を整流器に連
結することにより達成される。直流電圧回路網の電圧を
変化させることにより、ガスタービンのパワーが制御さ
れ得る。
供給を、ガスタービンの入り口温度が少なくとも本質的
には設定値に対応するように制御することにより、ま
た、制御可能な電圧をもつ直流電圧回路網を整流器に連
結することにより達成される。直流電圧回路網の電圧を
変化させることにより、ガスタービンのパワーが制御さ
れ得る。
本発明の他の有利な点は、以下の説明と請求の範囲と
から明らかになるだろう。
から明らかになるだろう。
図面の簡単な説明 本発明は、付図を参照して実施例を記述することによ
り一層詳細に説明されよう。
り一層詳細に説明されよう。
第１図は、本発明の１実施例をブロック図の形態で示
す。
す。
第２図は、入り口温度が一定な場合の、ガスタービン
の出力パワーとガスタービンの速度との間の関係を示
す。
の出力パワーとガスタービンの速度との間の関係を示
す。
第３図は、本発明の他の実施例をブロック図の形態で
示す。
示す。
第４図は、第３図の実施例において、ガスタービンの
パワーの所望の値を形成する１方法をブロック図の形態
で示す。
パワーの所望の値を形成する１方法をブロック図の形態
で示す。
好適実施例の説明 以下の説明は本発明の方法と装置の両方に関する。
第１図は、圧縮器11とタービン12とを有する１軸ガス
タービンユニット１を示す。永久磁石式３相同期発電器
２がガスタービンユニットの軸に直接連結されており、
発電器の端子に整流器３が連結されている。制御可能な
電圧Ｕをもつ直流電圧回路網４と負荷対象５とが整流器
の直流電圧側に連結されている。ガスタービンはパワー
Ｐを発送し、負荷対象５はパワーPLを供給される。ガス
タービンの入り口温度Ｔは既知の方法により熱電対を用
いて検知され、制御部６内に配置された第１比較手段61
において、設定値TRと比較される。この設定値と、入り
口温度の現在値との間の差に依存して、第１比較手段が
第１出力信号Ｆを形成し、該信号が選択器62を介して、
ガスタービンに燃料を供給するシステム（本システムは
図示せず）へ送られ、既知の方法で、燃料供給が第１出
力信号Ｆの大きさに依存するようにシステムを作動させ
ている。選択器62は、第１制御信号か、または、以下説
明するように最低燃料供給を表す第２制御信号FNかを選
択するようになっている。第１比較手段を、入り口温度
が上昇した場合燃料供給が減少するように構成すること
により、ガスタービンの入り口温度は、設定値TRに少な
くともほぼ対応する値になろう。入り口温度一定な場合
の、ガスタービンにより生成されるパワーとガスタービ
ンの速度との間の関係が第２図に示されており、水平軸
上に速度Ｎが定格速度のパーセンテージとしてプロット
され、垂直軸上にパワーＰが定格パワーのパーセンテー
ジとしてプロットされている。
タービンユニット１を示す。永久磁石式３相同期発電器
２がガスタービンユニットの軸に直接連結されており、
発電器の端子に整流器３が連結されている。制御可能な
電圧Ｕをもつ直流電圧回路網４と負荷対象５とが整流器
の直流電圧側に連結されている。ガスタービンはパワー
Ｐを発送し、負荷対象５はパワーPLを供給される。ガス
タービンの入り口温度Ｔは既知の方法により熱電対を用
いて検知され、制御部６内に配置された第１比較手段61
において、設定値TRと比較される。この設定値と、入り
口温度の現在値との間の差に依存して、第１比較手段が
第１出力信号Ｆを形成し、該信号が選択器62を介して、
ガスタービンに燃料を供給するシステム（本システムは
図示せず）へ送られ、既知の方法で、燃料供給が第１出
力信号Ｆの大きさに依存するようにシステムを作動させ
ている。選択器62は、第１制御信号か、または、以下説
明するように最低燃料供給を表す第２制御信号FNかを選
択するようになっている。第１比較手段を、入り口温度
が上昇した場合燃料供給が減少するように構成すること
により、ガスタービンの入り口温度は、設定値TRに少な
くともほぼ対応する値になろう。入り口温度一定な場合
の、ガスタービンにより生成されるパワーとガスタービ
ンの速度との間の関係が第２図に示されており、水平軸
上に速度Ｎが定格速度のパーセンテージとしてプロット
され、垂直軸上にパワーＰが定格パワーのパーセンテー
ジとしてプロットされている。
発電器２は交流電圧UGを発生させ、該電圧の周波数と
振幅とは速度Ｎに依存している。交流電圧は整流器３へ
供給され、該整流器はその出口に、交流電圧UGに比例す
る振幅をもつ整流器電圧を現出させる。電流は、直流電
圧回路網４の電圧Ｕが整流器電圧の無負荷値よりも小さ
い場合にだけ整流器を通って流れ得る。電流の振幅は、
交流電圧と直流電圧回路網の電圧との間の差と、発電器
と整流器のインピーダンスとにより決まり、また、整流
器を通り伝達されるパワーは、該電圧と直流電圧回路網
の電圧との積により決まる。このパワーが、ガスタービ
ンにより生成されるパワーより大きい場合には、ガスタ
ービンの速度が減少し、交流電圧が減少し、従って、直
流電圧回路網の電圧が少なくとも一時的に不変に維持さ
れておれば、整流器を通って伝達されるパワーもまた減
少する。ガスタービンの速度が、第２図の関係に従って
生成されたパワーが整流器を通り伝達されるパワーに対
応する速度値にまで減少したとき、静止の作動点が達成
される。もし逆に、整流器を通り伝達されるパワーが、
ガスタービンにより生成されるパワーよりも小さい場合
には、ガスタービンの速度が増加し、交流電圧が増大
し、従って直流電圧回路網の電圧が少なくとも一時的に
不変に維持されておれば、整流器を通って伝達されるパ
ワーもまた増加する。ガスタービンの速度が、第２図の
関係に従って生成されたパワーが整流器を通り伝達され
るパワーに対応する速度値にまで増加したとき、静止の
作動点が達成される。静止の作動点に基づいて、直流電
圧回路網の電圧を減少させることにより、整流器を通り
伝達されるパワーは、過渡期において増加し、それによ
り上述したように、ガスタービンの速度従ってガスター
ビンにより生成されるパワーが減少する、また逆に、直
流電圧回路網の電圧を増加させることにより、整流器を
通り伝達されるパワーは、過渡期において減少し、それ
により上述したように、ガスタービンの速度従ってガス
タービンにより生成されるパワーが増加する。
振幅とは速度Ｎに依存している。交流電圧は整流器３へ
供給され、該整流器はその出口に、交流電圧UGに比例す
る振幅をもつ整流器電圧を現出させる。電流は、直流電
圧回路網４の電圧Ｕが整流器電圧の無負荷値よりも小さ
い場合にだけ整流器を通って流れ得る。電流の振幅は、
交流電圧と直流電圧回路網の電圧との間の差と、発電器
と整流器のインピーダンスとにより決まり、また、整流
器を通り伝達されるパワーは、該電圧と直流電圧回路網
の電圧との積により決まる。このパワーが、ガスタービ
ンにより生成されるパワーより大きい場合には、ガスタ
ービンの速度が減少し、交流電圧が減少し、従って、直
流電圧回路網の電圧が少なくとも一時的に不変に維持さ
れておれば、整流器を通って伝達されるパワーもまた減
少する。ガスタービンの速度が、第２図の関係に従って
生成されたパワーが整流器を通り伝達されるパワーに対
応する速度値にまで減少したとき、静止の作動点が達成
される。もし逆に、整流器を通り伝達されるパワーが、
ガスタービンにより生成されるパワーよりも小さい場合
には、ガスタービンの速度が増加し、交流電圧が増大
し、従って直流電圧回路網の電圧が少なくとも一時的に
不変に維持されておれば、整流器を通って伝達されるパ
ワーもまた増加する。ガスタービンの速度が、第２図の
関係に従って生成されたパワーが整流器を通り伝達され
るパワーに対応する速度値にまで増加したとき、静止の
作動点が達成される。静止の作動点に基づいて、直流電
圧回路網の電圧を減少させることにより、整流器を通り
伝達されるパワーは、過渡期において増加し、それによ
り上述したように、ガスタービンの速度従ってガスター
ビンにより生成されるパワーが減少する、また逆に、直
流電圧回路網の電圧を増加させることにより、整流器を
通り伝達されるパワーは、過渡期において減少し、それ
により上述したように、ガスタービンの速度従ってガス
タービンにより生成されるパワーが増加する。
ガスタービンの入り口温度を少なくともほぼ一定な値
に維持することにより、そのパワーは直流電圧回路網の
電圧Ｕを変化させることにより制御可能である。かくし
て、ガスタービンの速度は、第２図に示す関係に従って
変動し、このことは、直流電圧回路網の電圧Ｕと、ガス
タービンにより生成されるパワーとの間に、定格速度の
40〜100％の大きさのオーダの実際的速度範囲にわたっ
て少なくともほぼ直線形の関係が支配していることを証
明している。
に維持することにより、そのパワーは直流電圧回路網の
電圧Ｕを変化させることにより制御可能である。かくし
て、ガスタービンの速度は、第２図に示す関係に従って
変動し、このことは、直流電圧回路網の電圧Ｕと、ガス
タービンにより生成されるパワーとの間に、定格速度の
40〜100％の大きさのオーダの実際的速度範囲にわたっ
て少なくともほぼ直線形の関係が支配していることを証
明している。
直流電圧回路網は、その電圧Ｕを電圧制御信号URsに
依存して変化させるようになっている。このことは、所
望のパワーPRの参照値を、制御部６内の調整手段63に供
給することにより構成されており、該調整手段の出力信
号は直流電圧回路網へ供給されている。
依存して変化させるようになっている。このことは、所
望のパワーPRの参照値を、制御部６内の調整手段63に供
給することにより構成されており、該調整手段の出力信
号は直流電圧回路網へ供給されている。
プラント故障の場合にガスタービンの速度が許容最大
速度を越えることを防止するために、速度を監視するこ
とが通常要求される。速度が或る既知の方法により、こ
こでは発電器により生成される交流電圧UGの周波数を計
測することにより検知され、制御部６内に配置された第
２比較手段64内において設定値NRMと比較される。第２
比較手段64は、速度Ｎが設定値NRMを越えたとき、速度
Ｎと設定値NRMとの間の差に依存して第２制御信号FNを
形成し、該第２制御信号を選択器62に供給するようにな
っている。
速度を越えることを防止するために、速度を監視するこ
とが通常要求される。速度が或る既知の方法により、こ
こでは発電器により生成される交流電圧UGの周波数を計
測することにより検知され、制御部６内に配置された第
２比較手段64内において設定値NRMと比較される。第２
比較手段64は、速度Ｎが設定値NRMを越えたとき、速度
Ｎと設定値NRMとの間の差に依存して第２制御信号FNを
形成し、該第２制御信号を選択器62に供給するようにな
っている。
本発明の有利な実施例の一つが第３図に示されてお
り、ガスタービンにより生成されたパワーが乗り物を推
進するシステムの一部になっている適用例である。発電
器により生成される電圧と電流の波形状を整流器を通し
て改良する目的で、蓄電器バンクをもつフィルタ21が発
電器２の交流電圧端子に連結され、リップル除去リアク
ター31が整流器内に配置されている。明示すれば、整流
器の１方向作用はダイオード32により特徴づけられてい
る。直流電圧回路網４は容量性要素41と、パルス式制御
装置421により制御可能な直流電圧変換器42と、例えば
鉛またはニッケルカドミウム型の蓄電池43とを有してい
る。直流電圧変換器は、既知の方法で、蓄電池電圧UAを
容量性要素を通して、供給電圧制御信号URsに依存する
電圧Ｕに変換するようになっている。直流電圧変換器内
に既知の方法で、電圧を制御する電圧制御器422と、該
電圧制御器に続いて、直流電圧変換器を通る電流IAを制
御する電流制御器423とを収容していることが有利であ
る。かくして、直流電圧変換器を通り容量性要素41へと
流れる電流に依存する電圧Ｕの変化率が簡単な方法で、
電流制御器に対する参照値を構成する電圧制御器422か
らの出力信号の大きさを制限することにより制限され得
る。電流IAと電圧Ｕとは電流計測装置441と電圧計測装
置442とにより検知される。
り、ガスタービンにより生成されたパワーが乗り物を推
進するシステムの一部になっている適用例である。発電
器により生成される電圧と電流の波形状を整流器を通し
て改良する目的で、蓄電器バンクをもつフィルタ21が発
電器２の交流電圧端子に連結され、リップル除去リアク
ター31が整流器内に配置されている。明示すれば、整流
器の１方向作用はダイオード32により特徴づけられてい
る。直流電圧回路網４は容量性要素41と、パルス式制御
装置421により制御可能な直流電圧変換器42と、例えば
鉛またはニッケルカドミウム型の蓄電池43とを有してい
る。直流電圧変換器は、既知の方法で、蓄電池電圧UAを
容量性要素を通して、供給電圧制御信号URsに依存する
電圧Ｕに変換するようになっている。直流電圧変換器内
に既知の方法で、電圧を制御する電圧制御器422と、該
電圧制御器に続いて、直流電圧変換器を通る電流IAを制
御する電流制御器423とを収容していることが有利であ
る。かくして、直流電圧変換器を通り容量性要素41へと
流れる電流に依存する電圧Ｕの変化率が簡単な方法で、
電流制御器に対する参照値を構成する電圧制御器422か
らの出力信号の大きさを制限することにより制限され得
る。電流IAと電圧Ｕとは電流計測装置441と電圧計測装
置442とにより検知される。
負荷対象５は、直流電圧回路網４に連結された変換器
51と、変換器の交流電圧側に連結され、概略だけを図示
した乗り物53を駆動するモータ52とを有している。変換
器に供給されるパワーPLは、変換器に供給される所望の
パワーPLRの参照値により制御される。１実施例におい
ては、蓄電池電圧UAは120Vであり、電流電圧変換器は上
限420Vまでの電圧Ｕを発送し、ガスタービンの最大速度
は90000r.p.m.であり、該速度においてガスタービンは4
0kwのパワーを発送する。
51と、変換器の交流電圧側に連結され、概略だけを図示
した乗り物53を駆動するモータ52とを有している。変換
器に供給されるパワーPLは、変換器に供給される所望の
パワーPLRの参照値により制御される。１実施例におい
ては、蓄電池電圧UAは120Vであり、電流電圧変換器は上
限420Vまでの電圧Ｕを発送し、ガスタービンの最大速度
は90000r.p.m.であり、該速度においてガスタービンは4
0kwのパワーを発送する。
第１比較手段61は、比例、積分、微分の少なくとも一
つの特性を備えた制御器として設計されており、入り口
温度の設定値TRはガスタービンの設計に基づいて固定さ
れている。しかし、ガスタービンの利用可能パワーを短
時間増加させるために、設定値TRを一時的に増加させ得
るように制御部を構成することが有利である。ガスター
ビンにより生成されたパワーＰは、整流器を通る電流I1
と直流電圧回路網の電圧Ｕとを、計測装置７を用いて計
測することにより検知される。ガスタービンのパワーＰ
を正確に制御するために、検知されたパワーの値が制御
部６内に配置された第３比較手段631へ帰還され、所望
のパワーPRの参照値と比較される。第３比較手段は、比
例、積分、微分の少なくとも一つの特性を備えた制御器
として設計されることが有利であり、所望パワーPRと計
測パワーＰとの間の差に依存して、第３制御信号PURsを
生成するようになっている。第３図に示すように、第３
制御信号を、パワーＰと電圧Ｕとの間の所定の関係を形
成する第１作用形成手段632へ供給し、該第１作用形成
手段の出力信号を直流電圧変換器42に供給するように構
成することが、必要とまでは言わぬまでも有利である。
パワーＰと電圧Ｕとの間の関係は、ガスタービン、発電
器、整流器、および直流電圧回路網の所与の設計に基づ
いて決められる。または、第３制御信号PURsが直流電圧
変換器に直接供給されてもよい。第３比較手段は、第３
制御信号PURsと、従ってまた電圧制御信号URsとの変化
率を制限するため既知の態様で構成された手段6311を有
している。所望のパワーPRの参照値を変化させることに
より、ガスタービンのパワーＰを迅速、正確に制御する
ことが可能である。
つの特性を備えた制御器として設計されており、入り口
温度の設定値TRはガスタービンの設計に基づいて固定さ
れている。しかし、ガスタービンの利用可能パワーを短
時間増加させるために、設定値TRを一時的に増加させ得
るように制御部を構成することが有利である。ガスター
ビンにより生成されたパワーＰは、整流器を通る電流I1
と直流電圧回路網の電圧Ｕとを、計測装置７を用いて計
測することにより検知される。ガスタービンのパワーＰ
を正確に制御するために、検知されたパワーの値が制御
部６内に配置された第３比較手段631へ帰還され、所望
のパワーPRの参照値と比較される。第３比較手段は、比
例、積分、微分の少なくとも一つの特性を備えた制御器
として設計されることが有利であり、所望パワーPRと計
測パワーＰとの間の差に依存して、第３制御信号PURsを
生成するようになっている。第３図に示すように、第３
制御信号を、パワーＰと電圧Ｕとの間の所定の関係を形
成する第１作用形成手段632へ供給し、該第１作用形成
手段の出力信号を直流電圧変換器42に供給するように構
成することが、必要とまでは言わぬまでも有利である。
パワーＰと電圧Ｕとの間の関係は、ガスタービン、発電
器、整流器、および直流電圧回路網の所与の設計に基づ
いて決められる。または、第３制御信号PURsが直流電圧
変換器に直接供給されてもよい。第３比較手段は、第３
制御信号PURsと、従ってまた電圧制御信号URsとの変化
率を制限するため既知の態様で構成された手段6311を有
している。所望のパワーPRの参照値を変化させることに
より、ガスタービンのパワーＰを迅速、正確に制御する
ことが可能である。
直流電圧回路網の電圧Ｕが急速に相当程度低下した場
合には、整流器を通る電流は、電圧低下直後のガスター
ビンの速度が不変のままであるので、遷移時間の間、高
い値になる。遷移持続時間は、ガスタービンの入り口温
度を一定に維持するためにシステムにより決められる。
発電器と整流器とを通る過剰電流のストレスを軽減する
ために、このシステムを、ガスタービンへの燃料供給を
迅速に制限するガスタービンの速度制御に、一時的に代
替することが有利である。本目的のため、第３制御信号
PURsが、パワーＰと速度Ｎとの間の所定の関係を形成す
る第２作用形成手段633へ供給され、第２作用形成手段
からの速度NRPに対応する出力信号が、第２比較手段64
に供給される。第２比較手段64は、速度Ｎが速度NRPを
超過したとき、速度Ｎと速度NPRとの間の差に依存して
第２制御信号FNを形成する。この場合、第２比較手段64
を、比例、積分、微分の少なくとも一つの特性を備えた
制御器として構成することが有利である。パワーＰと速
度Ｎとの間の関係は、ガスタービンの所与の設計に基づ
いて決められる。第２作用形成手段からの出力信号は、
ガスタービンの最大許容速度の設定値NRMに対応した値
に制限される。
合には、整流器を通る電流は、電圧低下直後のガスター
ビンの速度が不変のままであるので、遷移時間の間、高
い値になる。遷移持続時間は、ガスタービンの入り口温
度を一定に維持するためにシステムにより決められる。
発電器と整流器とを通る過剰電流のストレスを軽減する
ために、このシステムを、ガスタービンへの燃料供給を
迅速に制限するガスタービンの速度制御に、一時的に代
替することが有利である。本目的のため、第３制御信号
PURsが、パワーＰと速度Ｎとの間の所定の関係を形成す
る第２作用形成手段633へ供給され、第２作用形成手段
からの速度NRPに対応する出力信号が、第２比較手段64
に供給される。第２比較手段64は、速度Ｎが速度NRPを
超過したとき、速度Ｎと速度NPRとの間の差に依存して
第２制御信号FNを形成する。この場合、第２比較手段64
を、比例、積分、微分の少なくとも一つの特性を備えた
制御器として構成することが有利である。パワーＰと速
度Ｎとの間の関係は、ガスタービンの所与の設計に基づ
いて決められる。第２作用形成手段からの出力信号は、
ガスタービンの最大許容速度の設定値NRMに対応した値
に制限される。
ある種のガスタービンに適用されるパワーＰと速度Ｎ
との間の関係は、所与の速度において、パワーが大気温
度の上昇に伴って、また、大気圧力の低下に伴って減少
するような態様で大気の圧力Paと大気の温度Taとに依存
している。従って、ガスタービンをよりよく利用するた
めには、これらパラメータの計測値に依存して、第２作
用形成手段633により形成されるパワーＰと速度Ｎとの
間の関係を修正することが有利である。このことが第３
図において、大気圧力Paと大気温度Taとの計測値を第２
作用形成手段633に供給することにより示されている。
との間の関係は、所与の速度において、パワーが大気温
度の上昇に伴って、また、大気圧力の低下に伴って減少
するような態様で大気の圧力Paと大気の温度Taとに依存
している。従って、ガスタービンをよりよく利用するた
めには、これらパラメータの計測値に依存して、第２作
用形成手段633により形成されるパワーＰと速度Ｎとの
間の関係を修正することが有利である。このことが第３
図において、大気圧力Paと大気温度Taとの計測値を第２
作用形成手段633に供給することにより示されている。
定格パワーの約15〜20％の非常に低いパワー出力にお
いては、ガスタービンのタービン部分を横切っての温度
低下が減少し、このことは、入り口温度を一定に制御し
ているときは、排気ガス温度TEXが上昇することにつな
がる。従って、ガスタービンへの燃料供給を排気ガス温
度に依存して制限することが有利である。排気ガス温度
が熱電対により検知され、比較、積分、微分の少なくと
も一つの特性を備えた制御器として設計された第４比較
手段65内において設定値TEXRと比較される。第４比較手
段65は、排気ガス温度TEXが設定値TEXRを超過したとき
に、排気ガス温度TEXと設定値TEXRとの間の差に依存し
て、第５制御信号FEXを形成し、該制御信号を選択器62
に供給する。選択器62は、第１制御信号Ｆ、第２制御信
号FN、最低燃料供給に対応する第５制御信号FEXを選択
するようになっている。
いては、ガスタービンのタービン部分を横切っての温度
低下が減少し、このことは、入り口温度を一定に制御し
ているときは、排気ガス温度TEXが上昇することにつな
がる。従って、ガスタービンへの燃料供給を排気ガス温
度に依存して制限することが有利である。排気ガス温度
が熱電対により検知され、比較、積分、微分の少なくと
も一つの特性を備えた制御器として設計された第４比較
手段65内において設定値TEXRと比較される。第４比較手
段65は、排気ガス温度TEXが設定値TEXRを超過したとき
に、排気ガス温度TEXと設定値TEXRとの間の差に依存し
て、第５制御信号FEXを形成し、該制御信号を選択器62
に供給する。選択器62は、第１制御信号Ｆ、第２制御信
号FN、最低燃料供給に対応する第５制御信号FEXを選択
するようになっている。
乗り物を推進する上述のシステムは、ガスタービンに
より生成されたパワーの所望部分を負荷対象５と、蓄電
池43を充電するための直流電圧回路網４との双方に供給
することを可能にしている。同様な態様で、パワーが、
蓄電池から変換器51へ伝送され、また、変換器をモータ
52からのエネルギーを帰還させるように構成することに
より、蓄電池はまた乗り物から吸収された機械的エネル
ギーを利用して充電され得る。かくて、システムはま
た、ガスタービンを遮断した状態での乗り物の推進を可
能にする、この場合には、直流電圧回路網の電圧Ｕが、
制御信号（図示せず）を直流電圧変換器へ供給すること
により、最大値に制御されることが望ましい。必要な場
合には、ガスタービンは、直流電圧回路網から供給され
る始動変換器（図示ぜず）により始動される。
より生成されたパワーの所望部分を負荷対象５と、蓄電
池43を充電するための直流電圧回路網４との双方に供給
することを可能にしている。同様な態様で、パワーが、
蓄電池から変換器51へ伝送され、また、変換器をモータ
52からのエネルギーを帰還させるように構成することに
より、蓄電池はまた乗り物から吸収された機械的エネル
ギーを利用して充電され得る。かくて、システムはま
た、ガスタービンを遮断した状態での乗り物の推進を可
能にする、この場合には、直流電圧回路網の電圧Ｕが、
制御信号（図示せず）を直流電圧変換器へ供給すること
により、最大値に制御されることが望ましい。必要な場
合には、ガスタービンは、直流電圧回路網から供給され
る始動変換器（図示ぜず）により始動される。
第４図は、ガスタービンにより生成されるパワーの所
望値PRが、乗り物運転における良好な運転特性と、蓄電
池内の平坦なエネルギーレベルとを達成する目的のため
に、制御部６内に配置された部材を用いて有利な態様で
如何に形成されているかを図示している。変換器へ供給
されるパワーPLは計測装置８により検知され、変換器に
供給されるパワーPLの走行平均値PLMを出力信号として
生成するようにされた平均値形成部65へ供給されてお
り、該走行平均値は所定の時間にわたり形成されてい
る。この走行平均値PLMと、変換器への瞬間的所望供給
パワーの参照値PLRとが、選択器へ供給される信号の最
大なものを選択するようにされた選択器66へ供給されて
いる。かくて、選択器66の出力信号が、ガスタービンに
より生成されるパワーの所望値PRを構成することにな
る。このようにして、乗り物の平均パワー消費量がガス
タービンにより生成され、その際同時に、該平均パワー
消費量を越えるパワー要求が直ちにガスタービンに所望
されるパワーに影響を与えている。ガスタービンのパワ
ー生成を減少要求に適応させるために、ガスタービンに
所望されるパワーの現在値PRがさらに検知され、所定の
量DPRだけ減少されて、タイムラグＴを生成するように
された遅延部67に供給される。遅延部67はその出力とし
て、ガスタービンの所望のパワーの現在値に適応する値
PR′を生成し、所定の変化率だけ減少させ、値PR′は選
択器66へ供給される。
望値PRが、乗り物運転における良好な運転特性と、蓄電
池内の平坦なエネルギーレベルとを達成する目的のため
に、制御部６内に配置された部材を用いて有利な態様で
如何に形成されているかを図示している。変換器へ供給
されるパワーPLは計測装置８により検知され、変換器に
供給されるパワーPLの走行平均値PLMを出力信号として
生成するようにされた平均値形成部65へ供給されてお
り、該走行平均値は所定の時間にわたり形成されてい
る。この走行平均値PLMと、変換器への瞬間的所望供給
パワーの参照値PLRとが、選択器へ供給される信号の最
大なものを選択するようにされた選択器66へ供給されて
いる。かくて、選択器66の出力信号が、ガスタービンに
より生成されるパワーの所望値PRを構成することにな
る。このようにして、乗り物の平均パワー消費量がガス
タービンにより生成され、その際同時に、該平均パワー
消費量を越えるパワー要求が直ちにガスタービンに所望
されるパワーに影響を与えている。ガスタービンのパワ
ー生成を減少要求に適応させるために、ガスタービンに
所望されるパワーの現在値PRがさらに検知され、所定の
量DPRだけ減少されて、タイムラグＴを生成するように
された遅延部67に供給される。遅延部67はその出力とし
て、ガスタービンの所望のパワーの現在値に適応する値
PR′を生成し、所定の変化率だけ減少させ、値PR′は選
択器66へ供給される。
本発明は、図示の実施例に限定されることなく、多数
の修正例が本発明の概念の範囲内で可能である。本発明
は、局地的なパワーステーションのような静止設備に対
しても有利に適用されることが可能であり、また、例え
ば本発明の概念の範囲内にある直流電圧回路網は、電圧
Ｕを変化させ、または交流電圧回路網に連結された制御
可能な整流器を変化させるための既知の装置を備えたフ
ライホイールを有していてもよい。また、発電器は、種
々の数の相および（または）磁化システムを有して設計
されてもよく、パワーは既知の方法で交流として計測さ
れてもよい。ガスタービンの速度と排気ガス温度に依存
するガスタービンの燃料供給の制限干渉は、代替とし
て、ガスタービンの入り口温度の設定値TRを対応して制
限することによっても達成され得る。本発明は、静止の
固定子部をもつタービンを簡単に制御することを可能に
しているが、調整可能な案内羽根をもつガスタービンを
制御することも勿論可能である。制御部６の作用は、プ
ログラムされたマイクロプロフェッサを用いて有利に達
成されるが、また例えばアナログのような他の要素を全
体的または部分的に用いても達成されよう。
の修正例が本発明の概念の範囲内で可能である。本発明
は、局地的なパワーステーションのような静止設備に対
しても有利に適用されることが可能であり、また、例え
ば本発明の概念の範囲内にある直流電圧回路網は、電圧
Ｕを変化させ、または交流電圧回路網に連結された制御
可能な整流器を変化させるための既知の装置を備えたフ
ライホイールを有していてもよい。また、発電器は、種
々の数の相および（または）磁化システムを有して設計
されてもよく、パワーは既知の方法で交流として計測さ
れてもよい。ガスタービンの速度と排気ガス温度に依存
するガスタービンの燃料供給の制限干渉は、代替とし
て、ガスタービンの入り口温度の設定値TRを対応して制
限することによっても達成され得る。本発明は、静止の
固定子部をもつタービンを簡単に制御することを可能に
しているが、調整可能な案内羽根をもつガスタービンを
制御することも勿論可能である。制御部６の作用は、プ
ログラムされたマイクロプロフェッサを用いて有利に達
成されるが、また例えばアナログのような他の要素を全
体的または部分的に用いても達成されよう。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−342831（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258927（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−227933（ＪＰ，Ａ) 米国特許4648242（ＵＳ，Ａ) 米国特許4583360（ＵＳ，Ａ) 米国特許4219738（ＵＳ，Ａ) 米国特許3987620（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 9/28
Claims (18)
- 【請求項１】整流器（３）を連結された発電器（２）を
駆動するガスタービン（１）により生成されるパワーを
制御する方法にして、ガスタービン（１）への燃料供給
が、ガスタービンの入り口温度（Ｔ）が設定値（TR）に
少なくともほぼ対応させられており、整流器（３）に連
結された、制御可能な電圧をもつ直流電圧回路網（４）
の電圧（Ｕ）が、パワー（Ｐ）を制御するために変化さ
れることを特徴とする方法。 - 【請求項２】請求項１に記載された方法において、前記
回路網（４）が制御可能な直流電圧変換器（42）を有
し、前記電圧（Ｕ）が直流電圧変換器（42）を制御する
ことにより変化されることを特徴とする方法。 - 【請求項３】請求項１または請求項２に記載された方法
において、前記電圧（Ｕ）の変化率が制限されているこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項４】請求項１から請求項３までのいずれか１項
に記載された方法において、ガスタービン（１）への燃
料供給が、ガスタービン（１）の排気温度（TEX）と設
定された排気ガス温度（TEXR）との間の差に依存して制
限されていることを特徴とする方法。 - 【請求項５】請求項１から請求項４までのいずれか１項
に記載された方法において、前記電圧（Ｕ）が、パワー
（Ｐ）と電圧（Ｕ）との間の所定の関係に依存して生成
されることを特徴とする方法。 - 【請求項６】請求項１から請求項５までのいずれか１項
に記載された方法において、ガスタービン（１）への燃
料供給が、ガスタービン（１）の速度（Ｎ）と、パワー
（Ｐ）と速度（Ｎ）との間の所定の関係に依存して生成
された速度（NPR）との間の差に依存して制限されてい
ることを特徴とする方法。 - 【請求項７】請求項６に記載された方法において、パワ
ー（Ｐ）と速度（Ｎ）との間の前記関係が、大気圧およ
び（または）大気温度の検出値に依存して修正されるこ
とを特徴とする方法。 - 【請求項８】請求項１から請求項７までのいずれか１項
に記載された方法において、前記パワー（Ｐ）が検知さ
れ、前記電圧（Ｕ）が、前記パワー（Ｐ）の所望のパワ
ー（PR）からの偏差に依存して変化されることを特徴と
する方法。 - 【請求項９】請求項８に記載された方法において、ガス
タービン（１）のパワーの少なくとも一部（PL）が、整
流器（３）に連結された制御可能な変換器（51）を越え
て伝達され、乗り物（53）を推進するためのモータ（5
2）へ供給されており、ガスタービンの所望のパワー（P
R）が、 ａ）変換器（51）に供給されるパワー（PL）の、所定の
時間にわたる走行平均値、 ｂ）変換器（51）へ供給されるパワー（PL）の瞬間的所
望値（PLR）、 ｃ）所定の変化率で減少している、ガスタービンの所望
パワーの現在値（PR）に対応した値（PR′） の最大なものとして選択されることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】整流器（３）を連結された発電器（２）
を駆動するガスタービン（１）により生成されるパワー
を制御する装置にして、該装置が、ガスタービン（１）
への燃料供給が、ガスタービンの入り口温度（Ｔ）が設
定値（TR）に少なくともほぼ対応するように、ガスター
ビンへの燃料供給を制御するようにされた制御部（６）
と、整流器（３）に連結され、制御部（６）により生成
される電圧制御信号（URs）に依存して制御可能な電圧
をもつ直流電圧回路網（４）とを有することを特徴とす
る装置。 - 【請求項１１】請求項10に記載された装置において、前
記回路網（４）が、前記電圧制御信号（URs）に依存し
て制御可能な直流電圧変換器（42）を有していることを
特徴とする装置。 - 【請求項１２】請求項10または請求項11に記載された装
置において、該装置が、設定値に対する電圧の変化率を
制限するようにされた手段（442,6311）を有することを
特徴とする装置。 - 【請求項１３】請求項10から請求項12までのいずれか１
項に記載された装置において、前記制御部（６）が、ガ
スタービン（１）の排気ガス温度（TEX）と所定の排気
ガス温度（TEXR）との間の差に依存してガスタービン
（１）への燃料供給を制限するようにされていることを
特徴とする装置。 - 【請求項１４】請求項10から請求項13までのいずれか１
項に記載された装置において、前記制御部（６）が、パ
ワー（Ｐ）と電圧（Ｕ）との間の所定の関係に依存して
電圧制御信号（URs）を生成するようにされていること
を特徴とする装置。 - 【請求項１５】請求項10から請求項14までのいずれか１
項に記載された装置において、前記制御部（６）が、ガ
スタービン（１）への燃料供給を、ガスタービン（１）
の速度（Ｎ）と、パワー（Ｐ）と速度（Ｎ）との間の所
定の関係に依存して生成された速度（NPR）との間の差
に依存して制限するようにされていることを特徴とする
装置。 - 【請求項１６】請求項15に記載された装置において、前
記制御部（６）が、パワー（Ｐ）と速度（Ｎ）との間の
前記関係を、大気圧（Pa）および（または）大気温度
（Ta）の検出値に依存して修正するようにされているこ
とを特徴とする装置。 - 【請求項１７】請求項10から請求項16までのいずれか１
項に記載された装置において、前記制御部（６）が、前
記パワー（Ｐ）を検知し、前記パワー（Ｐ）の所望のパ
ワー（PR）からの偏差に依存して前記電圧制御信号（UR
s）を生成するようにされていることを特徴とする装
置。 - 【請求項１８】請求項17に記載された装置において、ガ
スタービン（１）のパワーの少なくとも一部（PL）が、
整流器（３）に連結された制御可能な変換器（51）を越
えて伝達され、乗り物（53）を推進するためのモータ
（52）へ供給されており、前記制御部（６）が、ガスタ
ービン（１）の所望パワー（PR）に対する参照値を、 ａ）変換器（51）に供給されるパワー（PL）の、所定の
時間にわたる走行平均値、 ｂ）変換器（51）へ供給されるパワー（PL）の瞬間的所
望値（PLR）、 ｃ）所定の変化率で減少しているガスタービンの所望パ
ワーの現在値（PR）に対応した値（PR′） の最大なものとして生成するようにされていることを特
徴とする装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9200243-5 | 1992-01-29 | ||
| SE9200243A SE469758B (sv) | 1992-01-29 | 1992-01-29 | Foerfarande foer styrning av effekt alstrad av en gasturbin samt anordning foer genomfoerande av foerfarandet |
| PCT/SE1992/000896 WO1993015311A1 (en) | 1992-01-29 | 1992-12-28 | Gas turbine control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07503296A JPH07503296A (ja) | 1995-04-06 |
| JP3140783B2 true JP3140783B2 (ja) | 2001-03-05 |
Family
ID=20385147
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05513126A Expired - Fee Related JP3140783B2 (ja) | 1992-01-29 | 1992-12-28 | ガスタービン制御 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5332959A (ja) |
| EP (1) | EP0624227B1 (ja) |
| JP (1) | JP3140783B2 (ja) |
| AT (1) | ATE149636T1 (ja) |
| DE (1) | DE69218000T2 (ja) |
| SE (1) | SE469758B (ja) |
| WO (1) | WO1993015311A1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US9523487B1 (en) | 2011-05-17 | 2016-12-20 | Pixi Lighting, Inc. | Flat panel lighting device and driving circuitry |
| US10352544B2 (en) | 2013-04-17 | 2019-07-16 | Unity Opto Technology Co., Ltd. | Field-serviceable flat panel lighting device |
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- 1992-12-28 DE DE69218000T patent/DE69218000T2/de not_active Expired - Fee Related
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| ATE149636T1 (de) | 1997-03-15 |
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