JP3357723B2 - ガスタービン制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンを用いた
発電プラント等に配設されるガスタービン制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、発電プラントにおける発電機
の駆動にガスタービンが用いられており、このガスター
ビンの制御に、ガスタービン制御装置が用いられてい
る。このようなガスタービンを用いた発電プラントの一
例として、図１１に一軸形コンバインドサイクル発電プ
ラントの概略構成を示す。

【０００３】同図に示すように、一軸形コンバインドサ
イクル発電プラントでは、ガスタービン１と、発電機２
と、蒸気タービン３と、起動モータ４とが同軸上で結合
されており、ガスタービン１からの排熱を、排熱回収ボ
イラ５で回収し、この排熱回収ボイラ５から出力される
蒸気を蒸気タービン３に供給して、ガスタービン１と蒸
気タービン３により軸を回転させ、発電機２から電力を
取り出すよう構成されている。なお、起動モータ４は、
ガスタービン１の自立速度到達まで軸に回転トルクを与
えるためのものである。

【０００４】ガスタービン１は、空気圧縮機１ａで得ら
れる高圧空気を燃焼器１ｂに供給すると同時に、燃料流
量制御弁６から燃料を燃焼器１ｂに供給して燃焼を生じ
させ、燃焼器１ｂから出力される燃焼ガスにより、回転
トルクを得るように構成されている。

【０００５】ガスタービン制御装置は、上述したような
ガスタービンの制御を行うものである。このような従来
のガスタービン制御装置の一例を図１２に示す。

【０００６】ガスタービン制御装置は、大別して速度制
御器７、起動制御器８、加速率制限制御器９、および排
ガス温度制御器１０から構成されており、これらの制御
器から出力される各制御信号を、低値選択器１１に入力
し、この低値選択器１１によって選択された信号を燃料
流量制御弁６の開度指令とし、燃焼器１ｂに供給する燃
料の流量を制御するよう構成されている。

【０００７】上述した速度制御器７は、定格速度を設定
している設定器７ａの設定信号と、中間速度を設定して
いる設定器７ｂの設定信号とを運転状態によってスイッ
チ７ｃで切換えて選択し、この選択した設定信号と実測
した速度信号との偏差を比例制御器７ｄに入力し、この
比例制御器７ｄから出力される信号と、無負荷定格速度
時の燃料流量制御弁６開度を設定している設定器７ｅの
出力信号とを加算して出力するよう構成されている。

【０００８】また、起動制御器８は、着火開度を設定し
ている設定器８ａ、暖機開度を設定している設定器８
ｂ、中間速度での燃料流量制御弁６の開度上限値を設定
している設定器８ｃ、定格速度での燃料流量制御弁６の
開度上限値を設定している設定器８ｄ、発電機を系統に
併入している時の上限値を設定している設定器８ｅの設
定信号を、それぞれ、スイッチ８ｆ〜８ｊで選択し、設
定器８ａ、８ｂの設定信号はそのまま、設定器８ｃ〜８
ｅの設定信号は変化率リミッタ８ｋを介して出力するよ
う構成されている。なお、起動制御器８において、ガス
タービン起動前は、全てのスイッチ８ｆ〜８ｊが開とさ
れており、燃料流量制御弁６の全閉指令が出力される。
また、ガスタービン運転中は、スイッチ８ｆ〜８ｊがス
ケジュール的に順次閉となるように構成されている。

【０００９】加速率制限制御器９は、速度信号を関数発
生器９ａに入力して加速率設定を発生させるとともに、
速度信号を加速率演算器９ｂに入力して実加速率演算
し、これらの信号の偏差をＰＩＤ演算器９ｃに入力し、
このＰＩＤ演算器９ｃの演算結果を出力するよう構成さ
れている。また、加速率制限制御器９の出力信号が低値
選択器１１において選択されていない時は、スイッチ９
ｄを閉として低値選択器１１の出力信号をＰＩＤ演算器
９ｃに入力することにより、ＰＩＤ演算器９ｃ内の積分
器出力が低値選択器１１の出力信号と同一値になり、積
分器が飽和しないように構成されている。

【００１０】排ガス温度制御器１０は、空気圧縮機吐出
空気圧力信号を関数発生器１０ａに入力して排ガス温度
設定信号を発生させ、この排ガス温度設定信号と実測し
た排ガス温度信号との偏差をＰＩＤ演算器１０ｂに入力
し、このＰＩＤ演算器１０ｂの演算結果を出力するよう
構成されている。また、排ガス温度制御器１０の出力信
号が低値選択器１１において選択されていない時は、ス
イッチ１０ｃを閉とすることにより、低値選択器１１の
出力信号をＰＩＤ演算器１０ｂに入力することにより、
ＰＩＤ演算器１０ｂ内の積分器出力が低値選択器１１の
出力信号と同一値になり、積分器が飽和しないように構
成されている。

【００１１】次に、図１１に示した一軸形コンバインド
サイクル発電プラントの起動方法について説明する。

【００１２】まず、起動モータ４を起動して、所定時間
パージ運転を行い、その後起動モータ４のトルクを下げ
てガスタービン１の着火速度まで降速を行う。

【００１３】着火速度に到達すると、起動モータ４のト
ルクを増加させると同時に、起動制御器８から燃料流量
制御弁６の着火開度が出力され、燃料流量制御弁６が開
かれてガスタービン１の着火操作が行われる。

【００１４】ガスタービン１の着火が行われると、起動
制御器８から暖機開度が出力され、着火開度からガスタ
ービン暖機開度まで燃料流量制御弁６が閉じられ、所定
時間暖機運転が行われる。

【００１５】この後、起動制御器８の出力は、暖機開度
から、中間速度における開度指令上限値まで、所定レー
トで燃料流量制御弁６の開度上昇を行うよう変化する。
これによって、燃料流量制御弁６の開度が所定レートで
上昇を始める。

【００１６】その後、ガスタービン１の加速率が、加速
率制限制御器９の出力である加速率の制限を超えようと
するため、加速率制限制御器９により中間速度到達まで
燃料流量が制御される。

【００１７】中間速度に到達すると、速度設定を中間速
度に設定している速度制御器７が低値選択器１１で選択
され、中間速度が保持される。この中間速度で、排熱回
収ボイラ５から蒸気タービン３に供給できる蒸気条件が
確立するまで、暖機運転が実行される。

【００１８】蒸気条件が確立すると、中間速度から定格
速度に向けて昇速が行われる。この昇速開始のロジック
を図１３に示す。同図において１２、１３は論理積回
路、１４は論理和回路であり、タービンリセット、火炎
検知、蒸気条件確立により、起動モータ４のトルク増加
と昇速制御が開始される。

【００１９】この昇速への移行は、起動モータトルクを
さらに増加させると同時に、速度制御器７の速度設定値
を中間速度から定格速度へステップ状に切換えることに
よって行われる。

【００２０】これにより、図１４に点線で示すように、
比例制御を行う速度制御器７の出力がステップ状に上昇
し、開ループ制御を行う起動制御器８の出力信号（図１
４に実線で示す。）すなわち中間速度での開度指令上限
値が低値選択器１１に一旦選択される。なお、ガスター
ビン軸が定格速度に到達するまでの起動中、起動制御器
８の出力信号は、着火、暖機操作だけでなく燃料流量制
御弁６開度指令上限リミッタとして機能する。

【００２１】その後、起動モータトルクの増加と燃料流
量の増加によりガスタービン軸が加速を開始する。この
ガスタービン軸の加速率が加速率制限制御器９の加速率
設定値を超えると、加速率制限制御器９の出力信号（図
１４に一点鎖線で示す。）が低値選択器１１に選択さ
れ、燃料流量を減少されて、ガスタービン軸の加速率を
下げる。ガスタービン軸の加速率が下がると加速率制限
制御器９の出力信号が上昇し、ガスタービン軸の加速率
が上昇する。このようにして、中間速度から定格速度ま
での昇速が、加速率制限制御器９の出力により制御され
る。

【００２２】なお、図１４において、横軸は時間、縦軸
は燃料流量制御弁６の弁開度指令の値を示しており、点
線は速度制御器７の出力信号、実線は起動制御器８の出
力信号、一点鎖線は加速率制限制御器９の出力信号、二
点鎖線は排ガス温度制御器１０の出力信号を示してい
る。

【００２３】ここで、大気温度が所定値以上の場合に
は、起動制御器８の出力信号が低値選択器１１に選択さ
れた後、燃料流量の増加により排ガス温度が上昇し、排
ガス温度制御器１０の排ガス温度設定を超えるため、排
ガス温度制御器１０の出力信号が低値選択器１１によっ
て一旦選択され、燃料流量の減少が行われて、排ガス温
度を低下させるよう制御が行われる。そして、排ガス温
度を低下させた後、加速率制限制御器９による制御に移
行する。

【００２４】定格速度に到達すると、速度制御器７の出
力信号が低値選択器１１によって選択され、定格速度一
定の制御が行われる。その後、発電機２の出力を系統に
併入し、ガスタービン１の出力および蒸気タービン３の
出力を上昇させて、負荷上昇を行う。

【００２５】なお、ガスタービン軸が起動中、あるいは
負荷運転中にかかわらず、常に排ガス温度検出によるガ
スタービン過温度保護機能が働いている。この過温度保
護機能は、一般に２種類有り、その１つはガスタービン
入口温度が所定値以上になったことを検出してガスター
ビンを緊急停止させる機能であり、圧縮機吐出圧力の関
数としてガスタービン入口温度上限値を演算、この値を
排ガス温度制御器１０の排ガス温度設定とし、排ガス温
度制御器１０の制御偏差が所定値以上になったことでガ
スタービン入口温度の過度な上昇を検出するように回路
が構成されている。この回路は一般にディジタルコント
ローラのソフトウェアで行われている。もう１つは、排
ガス温度検出値が所定値以上になったことを検出してガ
スタービンを緊急停止させる機能であり、燃料流量制御
弁６が故障して急開した時のような場合にも迅速に燃料
を遮断できるように、排ガス温度検出値を進み遅れ回路
に通し、出力される値が所定値以上になったことで排ガ
ス温度の過度な上昇を検出するように構成されている。
このように、進み遅れ回路を使用しているため、排ガス
温度が急上昇した時、早目にガスタービンの緊急停止を
行うことができる。この回路は一般にアナログ回路によ
るハードウェアで構成されている。

【００２６】なお、緊急停止を行う設定値は、ガスター
ビン入口により緊急停止を行う機能よりも温度排ガス温
度検出値により緊急停止を行う機能の方が高い値になっ
ているため、排ガス温度検出値の上昇が緩やかな場合
は、前者の機能の方が早目に動作し、上昇が急激な場合
は、後者の機能が早目に動作する。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のガスタービン制御装置では、中間速度から定格
速度へ向けて昇速を開始した直後、速度制御器７の制御
から、燃料流量制御弁６の開度指令上限のリミットの制
御を行う起動制御器８の制御にステップ状に移行するこ
とにより、燃料流量が急上昇するため、排ガス温度も急
上昇し、進み遅れ回路を有する過温度保護機能により、
ガスタービンが緊急停止することがあるという問題があ
る。

【００２８】このようなガスタービンの緊急停止特は、
排ガス温度が高くなる夏場に発生する可能性が高くなる
が、夏は電力需要が高まるため、緊急停止は系統に対す
る影響が大きくなるため、回避しなければならない。な
お、排ガス温度が上昇すれば、排ガス温度制御器１０に
より燃料を減少させるよう制御が行われるが、排ガス温
度の検出には数秒の遅れがあり、また、燃料減少後排ガ
ス温度が減少するのに数秒の遅れが出てしまうため、一
旦排ガス温度が急上昇すると、緊急停止を回避すること
が困難であった。

【００２９】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、中間速度から定格速度へ昇速する時、燃
料流量制御弁の開度指令値が急増加することを防止する
ことができ、排ガス温度の急上昇によるガスタービンの
緊急停止を回避することのできるガスタービン制御装置
を提供しようとするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１記載
のガスタービン制御装置は、自立速度に到達するまでガ
スタービン軸に回転トルクを与える駆動手段を備え排熱
回収ボイラに排熱を供給するガスタービンの燃料流量制
御弁開度を指令する指令信号を出力し、前記ガスタービ
ン着火後、該ガスタービンの速度を中間速度付近で一旦
保持し、この後、定格速度まで昇速を行うよう昇速制御
を行うガスタービン制御装置であって、測定された前記
ガスタービンの速度と、速度設定との偏差に基づいて弁
開度信号を出力する速度制御手段と、起動過程に応じた
所定の弁開度信号を順次出力する起動制御手段と、測定
された前記ガスタービンの加速率と、加速率設定との偏
差に基づいて弁開度信号を出力する加速率制限制御手段
と、測定された前記ガスタービンの排ガス温度と、排ガ
ス温度設定との偏差に基づいて弁開度信号を出力する排
ガス温度制御手段と、前記速度制御手段、前記起動制御
手段、前記加速率制限制御手段、前記排ガス温度制御手
段から出力された前記弁開度信号のうち、最も低値の弁
開度信号を選択して前記指令信号とする低値選択手段を
具備したガスタービン制御装置において、前記駆動手段
によりガスタービンが着火速度に到達すると、前記起動
制御手段により燃料流量制御弁開度をガスタービン着火
開度に、続いてガスタービン暖気開度に順次保持し、所
定時間のガスタービン暖気が完了すると、前記起動制御
手段は燃料流量制御弁開度設定値をガスタービン暖気開
度より排熱回収ボイラ暖気のための燃料流量制御弁上限
開度まで上昇させながら、前記速度制御手段が選択され
て着火速度と定格速度の間の、着火速度とは異なる前記
排熱回収ボイラ暖気のための中間速度設定値を速度設定
とするガスタービン速度制御によりガスタービン速度を
中間速度に保持するようにし、前記排熱回収ボイラ暖気
が完了すると、前記速度制御手段は、前記速度設定を、
前記中間速度設定値から、所定の変化率で上昇させるこ
とにより昇速を開始し定格速度の速度設定に移行するよ
う構成して、前記排熱回収ボイラ暖気完了後の前記中間
速度から昇速を開始するときの排ガス温度急上昇を抑制
するようにしたことを特徴とする。

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【００３４】さらに、請求項２記載のガスタービン制御
装置は、自立速度に到達するまでガスタービン軸に回転
トルクを与える駆動手段を備え排熱回収ボイラに排熱を
供給するガスタービンを着火した後、該ガスタービンの
速度を中間速度付近で一旦保持し、この後、燃料流量制
御弁開度を上昇させて定格速度まで昇速を行う昇速制御
を行うガスタービン制御装置であって、測定された前記
ガスタービンの速度と、速度設定との偏差に基づいて弁
開度信号を出力する速度制御手段と、起動過程に応じた
所定の弁開度信号を順次出力する起動制御手段と、測定
された前記ガスタービンの加速率と、加速率設定との偏
差に基づいて弁開度信号を出力する加速率制限制御手段
と、測定された前記ガスタービンの排ガス温度と、排ガ
ス温度設定との偏差に基づいて弁開度信号を出力する排
ガス温度制御手段と、前記速度制御手段、前記起動制御
手段、前記加速率制限制御手段、前記排ガス温度制御手
段から出力された前記弁開度信号のうち、最も低値の弁
開度信号を選択して前記指令信号とする低値選択手段を
具備したガスタービン制御装置において、前記駆動手段
によりガスタービンが着火速度に到達すると、前記起動
制御手段により燃料流量制御弁開度をガスタービン着火
開度に、続いてガスタービン暖気開度に順次保持し、所
定時間のガスタービン暖気が完了すると、前記起動制御
手段は燃料流量制御弁開度設定値をガスタービン暖気開
度より排熱回収ボイラ暖気のための燃料流量制御弁上限
開度まで上昇させながら、前記速度制御手段が選択され
て着火速度と定格速度の間の、着火速度とは異なる前記
排熱回収ボイラ暖気のための中間速度設定値を速度設定
とするガスタービン速度制御によりガスタービン速度を
中間速度に保持するようにし、前記排熱回収ボイラ暖気
が完了すると、まず、前記駆動手段のトルクを上昇さ
せ、所定時間後、燃料流量制御弁開度を上昇させること
により定格速度までの昇速を開始するようにして前記排
熱回収ボイラ暖気完了後の前記中間速度から昇速を開始
するときの排ガス温度急上昇を抑制するようにしたこと
を特徴とする。

【００３５】

【作用】上記構成の請求項１記載のガスタービン制御装
置では、中間速度から定格速度に向けて昇速制御を開始
した時、速度制御手段の速度設定の値を、中間速度の値
から所定レートで上昇させる。速度制御手段の出力信号
は、速度設定と実速度の偏差に比例して変動するが、昇
速制御開始直後は、実速度の上昇がないので、速度設定
値の上昇に比例して速度制御手段の出力信号が上昇す
る。

【００３６】したがって、燃料流量制御弁の開度が速度
設定の上昇に比例してランプ状に増加し、燃料流量およ
び排ガス温度の上昇が緩やかになる。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】さらに、上記構成の請求項５記載のガスタ
ービン制御装置では、中間速度から定格速度に向けて昇
速を開始する時、従来、燃料流量の増加と同時に増加さ
せていた起動モータ等の駆動手段のトルクを、先に増加
させる。

【００４１】これによって、まず、ガスタービン軸が加
速を開始し、加速率制限制御手段の加速率設定に到達
し、加速率制限制御手段の出力信号が減少すると同時
に、速度上昇により速度制御手段の出力信号も減少し、
低値選択手段によってこれらのいずれかの信号が選択さ
れ、この結果、燃料流量が減少し、排ガス温度も低下す
る。この状態で、燃料流量の増加を開始することによ
り、燃料流量および排ガス温度の上昇が緩やかになる。

【００４２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００４３】図１は本発明の一実施例のガスタービン制
御装置の構成を示すもので、図１２に示した従来のガス
タービン制御装置と対応する部分には同一符号付してあ
る。本実施例のガスタービン制御装置では、速度制御器
７において、定格速度設定信号を出力する設定器７ａ
と、中間速度設定信号を出力するを設定器７ｂとを切り
替えるスイッチ７ｃの出力側に、変化率リミッタ７ｆが
配設されており、設定器７ａ、７ｂの速度設定信号が、
この変化率リミッタ７ｆを介して比例制御器７ｄに入力
されるよう構成されている。

【００４４】図２に、上記構成のこの実施例における各
制御器７〜１０の出力信号の変化を示す。なお、同図
（後述する図４、図６、図８、図１０も同じ。）におい
て、横軸は時間、縦軸は燃料流量制御弁６の弁開度指令
の値を示しており、点線は速度制御器７の出力信号、実
線は起動制御器８の出力信号、一点鎖線は加速率制限制
御器９の出力信号、二点鎖線は排ガス温度制御器１０の
出力信号を示している。本実施例では、中間速度から定
格速度に向けて昇速を開始した時、変化率リミッタ７ｆ
の出力である速度設定信号の値が徐々に増加するので、
同図に点線で示すように、速度制御器７の出力が徐々に
増加する。これによって、燃料流量制御弁６が急開する
ことを防止することができ、排ガス温度の急上昇も防止
することができる。

【００４５】なお、中間速度から定格速度に向けて昇速
を開始し、加速率制限制御器９の出力信号が低値選択器
１１で選択されるようになった後は、速度制御器７の上
昇中の速度設定を定格速度にステップ状に切換えてもよ
い。

【００４６】図３は、本発明の他の実施例の構成を示す
もので、この実施例では、起動制御器８の変化率リミッ
タ８ｋに、低値選択器１１の出力信号を、スイッチ８ｌ
を通して入力するよう構成されている。このスイッチ８
ｌは、中間速度から定格速度へ昇速を開始する前に閉と
され、昇速を開始するとき開とされる。このため、図４
に示すように、昇速を開始する時、起動制御器８の出力
信号が低値選択器１１の出力信号と同じ値になってお
り、その後起動制御器８の出力信号は、この値から設定
器８ｄに設定されている定格速度時の上限値へ向けて変
化率リミッタ８ｋに設定されているレートで上昇する。

【００４７】これにより、本実施例では、速度制御器７
の速度設定値がステップ状に中間速度から定格速度に切
換わっても、起動制御器８の出力信号が低値選択器１１
で選択されているため燃料流量制御弁６が急開すること
がなく、緩やかに開度上昇が行われ、排ガス温度の急上
昇を防止することができる。

【００４８】図５は、他の実施例の構成を示すもので、
本実施例においては、加速率制限制御器９の加速率設定
目標値を出力する関数発生器９ａの出力信号と、加速率
零を設定している設定器９ｅの出力信号とをスイッチ９
ｆで切換えるように構成されており、スイッチ９ｆを通
った信号を変化率リミッタ９ｇに入力し、出力される信
号を加速率設定とするよう構成されている。スイッチ９
ｆは、中間速度から定格速度へ向けて昇速を開始する前
に一旦設定器９ｅの出力を入力し、昇速を開始する時、
関数発生器９ａの出力信号を入力するよう動作する。

【００４９】このように構成された本実施例では、昇速
を開始する直前には、変化率リミッタ９ｇから加速率零
設定が出力されており、また加速率演算器９ｂの出力値
も零であるため、ＰＩＤ演算器の入力も零になってい
る。したがって、ＰＩＤ演算器内の比例要素と微分要素
が零のため、積分要素の値がＰＩＤ演算器９ｃから出力
される。積分要素としては、スイッチ９ｆが動作する前
に、スイッチ９ｄが閉とされ、低値選択器１１の出力信
号が設定されている。

【００５０】したがって、本実施例では、中間速度から
定格速度に向けて昇速を開始した時、図６に示す加速率
制限制御器９の出力信号が低値選択器１１で選択され
る。そして、変化率リミッタ９ｇに設定されているレー
トで加速率設定が零から関数発生器９ａの出力値に向け
て上昇し、この値と加速率演算器９ｂの出力信号との偏
差によってＰＩＤ演算器９ｃの出力が変動し、タービン
加速率が制御されながら昇速が行われる。

【００５１】昇速開始直後は、タービンの速度上昇が遅
れるため、変化率リミッタ９ｇのレートとＰＩＤ演算器
９ｃの定数によって定まる動作で燃料流量制御弁６の開
度上昇が行われるが、急開動作にはならないで、緩やか
な開度上昇になるため、排ガス温度の急上昇を防止する
ことができる。

【００５２】図７は、他の実施例の構成を示すもので、
本実施例では、排ガス温度制御器１０の排ガス温度目標
設定を出力する関数発生器１０ａの出力を、スイッチ１
０ｄに入力し、スイッチ１０ｄのもう一方の入力に、排
ガス温度信号を入力して、これらの一方を選択して変化
率リミッタ１０ｅに入力し、変化率リミッタ１０ｅの出
力信号を、排ガス温度設定値とするように構成されてい
る。このスイッチ１０ｄは、中間速度から定格速度に向
けて昇速を開始する前に、一旦排ガス温度信号を入力
し、昇速を開始する時、関数発生器９ａの出力信号を入
力するよう動作する。

【００５３】上記構成の本実施例では、昇速を開始する
直前には、前述した実施例と同様に制御偏差が零になっ
ているため、図８に示すように、ＰＩＤ演算器の積分要
素すなわち低値選択器１１の出力信号（速度制御器７の
出力信号）と同様な信号が、排ガス温度制御器１０の出
力信号になっている。これにより、中間速度から定格速
度に向けて昇速を開始した時、排ガス温度設定値が、実
測値から関数発生器１０ａの出力値に向けて変化率リミ
ッタ１０ｅに設定されたレートで上昇し、このレートと
ＰＩＤ演算器の定数により定まる動作で、排ガス温度制
御器１０の出力信号が上昇し、これに応じて、燃料流量
制御弁６の開度が上昇する。その後、実測した排ガス温
度が上昇し、フィードバック制御が行われ、しかる後、
加速率制限制御へ移行する。

【００５４】以上のように、本実施例においても燃料流
量制御弁６が急開することなく、緩やかに開度上昇が行
われ、排ガス温度の急上昇を防止することができる。

【００５５】図９は、本発明の他の実施例の構成を示す
もので、本実施例では、タービンリセット、火炎検知、
蒸気条件確立によって発生する排熱回収ボイラ暖機完了
信号によって、起動モータトルクの増加を開始するとと
もに、排熱回収ボイラ暖機完了信号をオンディレイタイ
マー１５を通し、オンディレイタイマー１５からの信号
によって昇速制御を開始するようになっている。なお、
オンディレイタイマー１５のディレイ時間の値は、起動
モータのトルク増加開始後起動モータ電流が増加して実
際にタービン速度が昇速を始めるまでの時間を最小値と
し、好ましくは、この最小値よりいくらか多い値であ
り、実際には数秒程度である。

【００５６】なお、本実施例においては、速度制御器
７、起動制御器８、加速率制限制御器９、排ガス温度制
御器１０、および低値選択器１１の具体的な構成は、図
１、図３、図５、図７および図１２に示した構成のいず
れでもよい。

【００５７】上記構成のこの実施例では、排熱回収ボイ
ラ暖機完了後、まず起動モータのトルク増加を行い、実
際にタービン速度が上昇を始めた直後に、昇速制御が開
始される。タービン速度が上昇を始めると、速度制御器
７の速度設定である中間速度の値を上回るため、速度制
御器７の制御偏差が負となり、図１０に示すように、速
度制御器７の出力信号が降下する。また、タービンの加
速率が零から上昇するため、加速率制限制御器９の制御
偏差が減少し、加速率制限制御器９の出力信号も減少す
る。

【００５８】加速率制限制御器９の加速率設定を実加速
率が上回ると、加速率制限制御器９の出力信号が速度制
御器７の出力信号よりも低い値になり、低値選択器１１
で選択され、トラッキングが除外すなわちスイッチ９ｄ
が開となり、閉ループ制御が行われる。この状態から昇
速開始すなわち速度制御器７の速度設定を中間速度から
定格速度に切換えると、図１０に示すように、速度制御
器７の出力信号が上限に逃げて加速率制限制御器９によ
る昇速制御が行われる。

【００５９】なお、速度制御器７の速度設定を切換える
前に、速度制御器７の出力信号が低値選択器１１に選択
されている場合には、速度設定を切換えた時、燃料流量
制御弁６の開度指令が速度制御器７の出力信号から加速
率制限制御器９の出力信号にステップ状に上昇すること
になるが、ステップ量が少なく、また中間速度で保持し
ていた時の値以下であるため、排ガス温度の上昇値は従
来より極めて低い値になる。

【００６０】以上のように本実施例によれば、中間速度
から定格速度に向けて昇速を開始した時、燃料流量制御
弁６が緩やかに開度上昇し、排ガス温度の急上昇を防止
することができる。なお、起動モータの代りに、蒸気タ
ービンによる起動もしくは発電機をモータとして使った
起動等においても、本実施例と同様にこれらによるトル
ク増加開始に対して、所定時間遅れをもって昇速制御を
開始することにより、本実施例と同様な効果を得ること
ができる。

【００６１】なお、本発明においては、例えば、図９に
示した実施例と、図１、図３、図５、図７に示した実施
例の構成を組み合わせる等、各実施例の構成を組み合わ
せて用いることもできる。

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中間速
度から定格速度へ昇速する時、燃料流量制御弁の開度指
令値が急増加することを防止することができ、排ガス温
度の急上昇によるガスタービンの緊急停止を回避するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示す図。

【図２】図１に示す実施例の各制御器の出力の変化を示
す図。

【図３】本発明の他の実施例の構成を示す図。

【図４】図３に示す実施例の各制御器の出力の変化を示
す図。

【図５】本発明の他の実施例の構成を示す図。

【図６】図５に示す実施例の各制御器の出力の変化を示
す図。

【図７】本発明の他の実施例の構成を示す図。

【図８】図７に示す実施例の各制御器の出力の変化を示
す図。

【図９】本発明の他の実施例の構成を示す図。

【図１０】図９に示す実施例の各制御器の出力の変化を
示す図。

【図１１】一軸型コンバインドサイクル発電プラントの
概略構成を示す図。

【図１２】従来のガスタービン制御装置の構成を示す
図。

【図１３】図１２のガスタービン制御装置の構成を示す
図。

【図１４】図１２のガスタービン制御装置の各制御器の
出力の変化を示す図。

【符号の説明】

７ 速度制御器 ８ 起動制御器 ９ 加速率制限制御器 １０ 排ガス温度制御器 １１ 低値選択器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−114855（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−94250（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−1175（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−59452（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平５−78658（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭62−14697（ＪＰ，Ｂ１) 特許2798533（ＪＰ，Ｂ２) 特許3140620（ＪＰ，Ｂ２) 特許2799792（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02C 7/26

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自立速度に到達するまでガスタービン軸
   に回転トルクを与える駆動手段を備え排熱回収ボイラに
   排熱を供給するガスタービンの燃料流量制御弁開度を指
   令する指令信号を出力し、前記ガスタービン着火後、該
   ガスタービンの速度を中間速度付近で一旦保持し、この
   後、定格速度まで昇速を行うよう昇速制御を行うガスタ
   ービン制御装置であって、 測定された前記ガスタービンの速度と、速度設定との偏
   差に基づいて弁開度信号を出力する速度制御手段と、 起動過程に応じた所定の弁開度信号を順次出力する起動
   制御手段と、 測定された前記ガスタービンの加速率と、加速率設定と
   の偏差に基づいて弁開度信号を出力する加速率制限制御
   手段と、 測定された前記ガスタービンの排ガス温度と、排ガス温
   度設定との偏差に基づいて弁開度信号を出力する排ガス
   温度制御手段と、 前記速度制御手段、前記起動制御手段、前記加速率制限
   制御手段、前記排ガス温度制御手段から出力された前記
   弁開度信号のうち、最も低値の弁開度信号を選択して前
   記指令信号とする低値選択手段を具備したガスタービン
   制御装置において、前記駆動手段によりガスタービンが着火速度に到達する
   と、前記起動制御手段により燃料流量制御弁開度をガス
   タービン着火開度に、続いてガスタービン暖気開度に順
   次保持し、所定時間のガスタービン暖気が完了すると、
   前記起動制御手段は燃料流量制御弁開度設定値をガスタ
   ービン暖気開度より排熱回収ボイラ暖気のための燃料流
   量制御弁上限開度まで上昇させながら、前記速度制御手
   段が選択されて着火速度と定格速度の間の、着火速度と
   は異なる前記排熱回収ボイラ暖気のための中間速度設定
   値を速度設定とするガスタービン速度制御によりガスタ
   ービン速度を中間速度に保持するようにし、 前記排熱回収ボイラ暖気が完了すると、前記速度制御手
   段は、前記速度設定を、前記中間速度設定値から、所定
   の変化率で上昇させることにより昇速を開始し定格速度
   の速度設定に移行するよう構成して、前記排熱回収ボイ
   ラ暖気完了後の前記中間速度から昇速を開始するときの
   排ガス温度急上昇を抑制するようにした ことを特徴とす
   るガスタービン制御装置。
2. 【請求項２】 自立速度に到達するまでガスタービン軸
   に回転トルクを与える駆動手段を備え排熱回収ボイラに
   排熱を供給するガスタービンを着火した後、該ガスター
   ビンの速度を中間速度付近で一旦保持し、この後、燃料
   流量制御弁開度を上昇させて定格速度まで昇速を行う昇
   速制御を行うガスタービン制御装置であって、 測定された前記ガスタービンの速度と、速度設定との偏
   差に基づいて弁開度信号を出力する速度制御手段と、 起動過程に応じた所定の弁開度信号を順次出力する起動
   制御手段と、 測定された前記ガスタービンの加速率と、加速率設定と
   の偏差に基づいて弁開度信号を出力する加速率制限制御
   手段と、 測定された前記ガスタービンの排ガス温度と、排ガス温
   度設定との偏差に基づいて弁開度信号を出力する排ガス
   温度制御手段と、 前記速度制御手段、前記起動制御手段、前記加速率制限
   制御手段、前記排ガス温度制御手段から出力された前記
   弁開度信号のうち、最も低値の弁開度信号を選択して前
   記指令信号とする低値選択手段を具備したガスタービン
   制御装置において、前記駆動手段によりガスタービンが着火速度に到達する
   と、前記起動制御手段により燃料流量制御弁開度をガス
   タービン着火開度に、続いてガスタービン暖気開度に順
   次保持し、所定時間のガスタービン暖気が完了すると、
   前記起動制御手段は燃料流量制御弁開度設定値をガスタ
   ービン暖気開度より排熱回収ボイラ暖気のための燃料流
   量制御弁上限開度まで上昇させながら、前記速度制御手
   段が選択されて着火速度と定格速度の間の、着火速度と
   は異なる前記排熱回収ボイラ暖気のための中間速度設定
   値を速度設定とするガスタービン速度制御によりガスタ
   ービン速度を中間速度に保持するようにし、 前記排熱回収ボイラ暖気が完了すると、 まず、前記駆動
   手段のトルクを上昇させ、所定時間後、燃料流量制御弁
   開度を上昇させることにより定格速度までの昇速を開始
   するようにして前記排熱回収ボイラ暖気完了後の前記中
   間速度から昇速を開始するときの排ガス温度急上昇を抑
   制するようにしたことを特徴とするガスタービン制御装
   置。