JP3763942B2 - ガスタービン燃料供給制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ＮＯｘ燃焼器を用いたガスタービン燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発電用ガスタービンにおいては、排ガスＮＯｘ低減対策として予混合燃焼法を採用した低ＮＯｘ燃焼器が採用されている。すなわち、ガスタービン負荷上昇過程にて燃焼温度が規定の温度に達すると、燃焼モードを拡散燃焼モードより予混合燃焼モードへと移行することにより燃焼状態の最適化を図り、ＮＯｘ低減を図っている。
【０００３】
図７は、低ＮＯｘ燃焼器に対し燃料を供給する燃料供給装置の配管系統を示す系統図である。ガスタービンに使用される燃料は、燃料配管１に配設された燃料遮断弁２を通り燃料調節弁３に導かれる。そして、この燃料調節弁３によってガスタービンの要求負荷に応じた総燃料流量が制御される。燃料調節弁３を出た燃料は、その下流側で拡散燃料配管４と予混合燃料配管５に分岐されて燃焼器に供給される。
【０００４】
そして、拡散燃料配管４には拡散燃料調節弁６が、予混合燃料配管５には予混合燃料調節弁７が各々配設されており、各々の燃料流量を制御している。図８は拡散燃料調節弁６および予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。
【０００５】
図８において、特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度を示し、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度を示している。図８に示すように、ガスタービン負荷が所定値（定格値１００％に対してα％）未満の場合は、拡散燃料調節弁６は全開（開度１００％）、予混合燃料調節弁７は全閉（開度０％）であり、燃焼器への燃料供給量は燃料調節弁３で制御される。
【０００６】
そして、ガスタービン負荷が所定値α％以上の要求となった場合には、燃料モードの移行が開始され、拡散燃料調節弁６が所定開度ａ１となるように閉方向に制御されると共に、予混合燃料調節弁７が所定開度ｂ１となるように開方向に制御される。このようにして、ガスタービン負荷の上昇に伴って、拡散燃料調節弁６と予混合燃料調節弁７の開度は制御される。
【０００７】
図９は、予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁３、拡散燃料調節弁６、予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度、特性曲線Ｓ３は燃料調節弁３の開度、特性曲線Ｓ４は拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量、特性曲線Ｓ５は予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量をそれぞれ示している。
【０００８】
いま、負荷遮断が発生したとすると、特性曲線Ｓ３に示されるように、燃料調節弁３がガスタービンのオーバースピードを抑制するために最小火炎保持開度まで閉方向へ制御される。また、これと同時に特性曲線Ｓ１に示されるように、拡散燃料調節弁６が所定開度ａ１より全開（開度１００％）になるように開方向へ制御され、さらに特性曲線Ｓ２に示されるように予混合燃料調節弁７が所定開度より全閉（開度０％）となるように閉方向へ制御される。
【０００９】
この結果、予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量は、特性曲線Ｓ５に示すように予混合燃料調節弁７が閉方向に制御されるに合わせ燃料流量が降下し、最終的には零になる。また、拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量は、特性曲線Ｓ４に示すように一旦上昇して下降し、その後に上昇して燃料調節弁３の最小火炎保持開度で決まる燃料流量になる。
【００１０】
このようにして、ガスタービンの負荷遮断が発生したときは、拡散燃料調節弁６は全開、予混合燃料調節弁７は全閉となり、最終的には燃料流量が全て拡散燃料調節弁６を通過するように制御される。また、トータル燃料流量は燃料調節弁３にて決定され、燃料調節弁３は、ガスタービンのオーバースピードを抑制する為に最小火炎保持開度までに閉方向へ制御された後、ガスタービンを定格スピードに維持するために制御される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図９に示すようにガスタービンの負荷遮断が発生したときに予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへ燃料制御が移行する際には、特性曲線Ｓ４に示すように、拡散燃料調節弁６を通過する燃料は、拡散燃料調節弁６の開方向制御によって一旦増加するが、トータル燃料を制御する燃料調節弁３の閉方向制御によって減少し、その後に再度増加する特性となる。
【００１２】
この拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量が、一旦増方向の変化より減方向に変化した際に、一時的に、燃焼器の火炎を保持する最小燃料流量以下に低下してしまうことがあり、そうした場合には、燃焼器内の火炎が維持できず失火する現象が発生することになる。
【００１３】
本発明の目的は、ガスタービンの負荷遮断が発生した時に、燃料流量が一時的に燃焼器の火炎を維持する最小燃料流量以下に低下するのを防止することのできるガスタービン燃料供給制御装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
請求項１の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、ガスタービン出力が急減したことを検出する出力急減検出手段と、出力急減検出手段でガスタービン出力の急減が検出されたときに動作開始し所定の時間経過後に動作停止となるタイマ手段と、予め定められた最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値を設定するための第１の設定手段と、第１の燃料流量設定値より大きい第２の燃料流量設定値を設定するための第２の設定手段と、タイマ手段の動作時間中は第２の燃料流量設定値を出力しタイマ手段の不動作中は第１の燃料流量設定値を出力する信号切換手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項１の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、ガスタービン出力が急減したことを出力急減検出手段で検出したときは、タイマ手段が動作開始し所定の時間経過後に動作を停止する。そして、信号切換手段は、タイマ手段の不動作中は第１の設定器に設定された最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値を出力し、タイマ手段の動作時間中は第１の燃料流量より大きい第２の設定手段に設定された第２の燃料流量設定値を出力する。
【００１６】
請求項２の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００１７】
請求項２の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値が決定され、その第２の燃料流量設定値により燃料流量は制御される。
【００１８】
請求項３の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項２に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、タイマ手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００１９】
請求項３の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項２の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいてタイマ手段はその動作時間である所定の時間が決定され、その動作期間中は第２の燃料流量設定値で燃料流量は制御される。
【００２０】
請求項４の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００２１】
請求項４の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値が決定され、その第２の燃料流量設定値により燃料流量は制御される。
【００２２】
請求項５の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項４に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、タイマ手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００２３】
請求項５の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項４の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいてタイマ手段の動作時間である所定の時間が決定され、その動作期間中は第２の燃料流量設定値で燃料流量は制御される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。ガスタービンの運転中にガスタービン出力が急減したことは出力急減検出手段８で検出される。この出力急減検出手段８としては、発電系統事故やガスタービン発電機遮断器の開放等の負荷遮断発生を検出する負荷遮断検出器や、ガスタービン入熱と発電出力とのアンバランスを検知するパワーロードアンバランス回路が用いられる。
【００２５】
出力急減検出手段８で検出されたガスタービンの出力急減信号はシングルショット発生手段９に入力され、ここで１パルス信号に変換される。この１パルス信号はタイマ手段１０に入力される。タイマ手段１０は入力信号がＯＮすると直ちに出力信号をＯＮさせ、予め決められた設定時間が経過した後に出力信号をＯＦＦするように動作する。
【００２６】
タイマ手段１０の出力信号は、信号切換手段１１に入力される。信号切換手段１１には、予め定められた最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値γ％を設定するための第１の設定手段１２と、第１の燃料流量設定値γ％より大きい第２の燃料流量設定値β％を設定するための第２の設定手段１３とが接続されている。
【００２７】
第１の燃料流量設定値γ％は、従来例と同様に最小火炎保持燃料流量に相当する設定値であり、第２の燃料流量設定値β％は第１の燃料流量設定値γ％より大きな値が設定されている。信号切換手段１１は、タイマ手段１０からの入力信号がＯＮの場合は、第２の燃料流量設定値β％を出力し、タイマ手段１０からの入力信号がＯＦＦの場合は、燃料流量設定値γ％を出力するように動作する。この信号切換手段１１の出力が、燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり燃料調節弁３を制御することになる。
【００２８】
いま、ガスタービンの負荷遮断が発生しガスタービン出力が急減したとする。そうすると、出力急減検出手段８がＯＮしシングルショット発生手段９に出力する。シングルショット発生手段９は１パルス信号をタイマ手段１０に出力し、タイマ手段１０はその出力を直ちにＯＮすると共に予め設定された時間が経過すると出力をＯＦＦさせる。タイマ手段１０の出力がＯＮすることで、信号切換手段１１は燃料流量設定値β％を出力し、タイマ手段１０の出力がＯＦＦすることで燃料流量設定値γ％に出力を切替える。信号切換手段１１の出力は、燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり燃料調節弁３を制御する。
【００２９】
図２は、予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁３、拡散燃料調節弁６、予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度、特性曲線Ｓ３は燃料調節弁３の開度、特性曲線Ｓ４は拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量、特性曲線Ｓ５は予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量をそれぞれ示している。
【００３０】
特性曲線Ｓ１に示される拡散燃料調節弁６の開度制御と、特性曲線Ｓ２に示される予混合流量調節弁７の開度制御は、図９に示した従来例と同様に行われる。一方、特性曲線Ｓ３に示される燃料調節弁３の開度は、負荷遮断発生にて直ちに閉方向に動作するが、所定開度（第２の燃料流量設定値β％に相当の開度）で一旦その開度を保持し、その後、再度、閉方向へ動作し所定開度（第１の燃料流量設定値γ％に相当の開度）になっている。
【００３１】
これは、出力急減検出手段８が動作すると直ちに信号切換手段１１が第２の燃料流量設定値β％を出力することによって、燃料調節弁３の開度が第２の燃料流量設定値β％に相当する開度に制御されていることを示す。また、タイマ手段１０にて予め設定された時間が経過すると信号切換手段１１の出力が第１の燃料流量設定値γ％に切替るため、特性曲線Ｓ３に示されるように、一旦、第２の燃料流量設定値β％に相当する開度で保持した燃料調節弁３の開度は、再度、閉方向へ動作し、第１の燃料流量設定値γ％に相当する開度に制御される。
【００３２】
この結果、特性曲線Ｓ４に示すように拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量は、負荷遮断発生後には、増方向の変化を続けるようになっている。
【００３３】
このように、第１の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を段階的に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第２の設定手段１３は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたものである。
【００３５】
すなわち、第２の設定手段１３は以下のように構成される。ガスタービン出力検出手段１４で検出されたガスタービン出力信号はアナログ信号遅延手段１５に入力される。アナログ信号遅延手段１５は、入力信号の変化に対し出力信号の変化を所定時間遅らせる働きを持つ。アナログ信号遅延手段１５の出力はアナログ信号切換手段１６に入力されている。
【００３６】
アナログ信号切換手段１６には、アナログ信号遅延手段１５からの信号以外にシングルショット発生手段９からの信号とアナログ信号切換手段１６の出力信号が入力されており、シングルショット発生手段９からの信号がＯＮの場合は、アナログ信号遅延手段１５からの信号を出力し、シングルショット発生手段９かの信号がＯＦＦの場合は、アナログ信号切換手段１６の出力信号を再度出力するようになっている。
【００３７】
アナログ信号切換手段１６からの出力信号は、第１の関数発生手段１７に入力されており、第１の関数発生手段１７では、ガスタービン出力に応じた燃料流量指令が決定され、この出力を信号切換手段１１に入力している。
【００３８】
次に、第２の実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が出力急減検出手段８にて検出されたとすると、シングルショット発生手段９が１パルスを出力する。また、ガスタービン出力検出手段１４からの信号は負荷遮断の発生によって負荷遮断発生前の出力より零に変化するが、アナログ信号遅延手段１５にてその出力信号の変化は所定時間だけ遅れるため、負荷遮断発生時点でのアナログ信号遅延手段１５の出力は、負荷遮断直前のガスタービン出力信号を出力している。
【００３９】
アナログ信号切換手段１６は、シングルショット発生手段９の出力信号がＯＮした時にアナログ信号遅延手段１５からの信号を出力し、シングルショット発生手段９の出力信号がＯＦＦした時にアナログ信号切換手段１６の出力信号を再度出力する動作を待つ。この動作により負荷遮断が検出された時のアナログ信号切換手段１６は、負荷遮断直前のガスタービン出力信号を出力し続ける。
【００４０】
アナログ信号切換手段１６から出力されるガスタービン出力信号は、第１の関数発生手段１７に入力される。第１の関数発生手段１７では入力されたガスタービン出力に応じた第２の燃料流量設定値を決定し、その第２の燃料流量設定値を信号切換手段１１に出力する。この第１の関数発生手段１７は、ガスタービン出力に対する最小燃料流量設定が設定されており、ガスタービン負荷が高い時は大きな燃料流量が設定され、ガスタービン負荷が低い場合は小さな燃料流量が設定されるようになっている。例えば、図９に示すようにガスタービン負荷がα％以下の場合は、ガスタービンは拡散燃焼モードにあるため、第１の関数発生手段１７の設定はγ％の設定となっている。ガスタービン負荷がα％以上の場合は、第１の関数発生手段１７で定まる設定となる。
【００４１】
信号切換手段１１は第１の実施の形態と同様に、負荷遮断が検出されてタイマ手段１０がＯＮすることによって第１の関数発生手段１７からの第２の燃料流量設定値を出力し、タイマ手段１０が所定時間を経過しＯＦＦすることで第１の燃料流量指令値γ％に出力信号を切り換える。この信号切換手段１１の出力信号は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００４２】
この作用による燃料調節弁３の開度制御と燃料流量の変化は、予混合モードで運転されている場合には、第１の実施の形態と同様に図２にて示される。第１の実施の形態と異なるのは、図２の特性曲線Ｓ３に示す燃料調節弁３の開度が負荷遮断発生にて閉方向に動作し、一旦所定開度で開度を保持するが、この所定開度が第１の実施の形態の燃料流量設定値β％に相当する固定開度より、第１の関数発生手段１７にて決定する負荷遮断直前のガスタービン出力より決まる燃料流量設定値に相当する開度に変化していることにある。
【００４３】
また、ガスタービンが低負荷（α％以下）で運転中に負荷遮断が発生した場合は、燃料調節弁３を保持する開度を燃料流量β％に相当する開度より下げることとなり、この結果、ガスタービンのオーバースピードは抑制されることになる。
【００４４】
このように、第２の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン出力に応じた段階設定値に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンが低負荷（α％以下）で運転中に負荷遮断が発生した場合のガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に対し、タイマ手段１０は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたものである。
【００４６】
図４において、図３に示した第２の実施の形態における第２の設定手段１３内に第２の関数発生手段１８が追加して設けられており、その第２の関数発生手段１８の出力信号をタイマ手段１０に出力している。
【００４７】
第２の関数発生手段１８では、ガスタービン出力に応じた時間が設定されおり、ガスタービン負荷が高い時は長めの時間が設定され、ガスタービン負荷が低い時は短めの時間が設定されている。また、タイマ手段１０は、第２の関数発生手段１８から入力された時間によって、遅延時間を設定するようになっている。
【００４８】
次に、第３の実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が発生したとすると、アナログ信号切換手段１６より出力された負荷遮断直前のガスタービン出力は第２の関数発生手段１８にも入力される。第２の関数発生手段１８では、入力されたガスタービン出力に応じた時間を決定し、この時間をタイマ手段１０に出力する。タイマ手段１０は、負荷遮断が検出されると直ちに出力をＯＮし、第２の関数発生手段１８からの入力された時間が経過すると出力をＯＦＦさせる。これによって、信号切換手段１１は第１の関数発生手段１７からの第２の燃料流量設定値を出力し、その後に第１の設定手段１２からの第１の燃料流量設定値γ％に切り換え、燃焼器の最小火炎保持燃料流量設定として出力する。
【００４９】
このように、第３の実施の形態では、タイマ手段１０の所定時間が負荷遮断直前のガスタービン出力によって可変設定となっている。すなわち、第２の実施の形態ではタイマ手段１０の所定時間は固定設定であるが、第３の実施の形態では、第２の関数発生手段１８によって負荷遮断直前のガスタービン出力によって可変設定となり、最適な燃料流量制御ができるようになっている。
【００５０】
第３の実施形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン出力に応じた設定時間で段階減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００５１】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に対し、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたものである。
【００５２】
すなわち、第４の実施の形態では、第２の実施の形態のガスタービン出力検出手段１４に代えて燃料流量指令入力手段１９を設け、また、第１の関数発生手段１７に代えて第３の関数発生手段２０を設けている。
【００５３】
図５において、ガスタービンの負荷遮断が検出されたとすると、シングルショット発生手段９からの１パルスがアナログ信号切換手段１６に入力される。一方、燃料流量指令入力手段１９からは燃料流量指令が入力され、ガスタービンの負荷遮断が検出されたときの燃料流量指令も同様にアナログ信号遅延手段１５を介しアナログ信号切換手段１６に入力される。従って、アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が出力されることになる。
【００５４】
このアナログ信号切換手段１６よりの出力信号は、第３の関数発生手段２０に入力される。第３の関数発生手段２０では、負荷遮断直前の燃料流量指令に対する負荷遮断時の絞り込み燃料流量が決定され、信号切換手段１１に出力される。信号切換手段１１の出力は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００５５】
これは、ガスタービンの出力がガスタービンの燃料流量指令に比例する関係を考慮したものである。このように、第４の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン燃料流量指令に応じた段階設定値に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００５６】
図６は、本発明の第５の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図５に示した第４の実施の形態に対し、第２の設定手段１３内に第４の関数発生手段２１が追加して設けられており、アナログ信号切換手段１６からの信号を入力し、タイマ手段１０に出力するようにしている。第４の関数発生手段２１では、燃料流量指令に対応した負荷遮断時の段階時間が設定されている。
【００５７】
この第５実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が検出されたとすると、シングルショット発生手段９からの１パルスがアナログ信号切換手段１６に入力される。一方、燃料流量指令入力手段１９からは燃料流量指令が入力され、ガスタービンの負荷遮断が検出されたときの燃料流量指令も同様にアナログ信号遅延手段１５を介しアナログ信号切換手段１６に入力される。従って、アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が出力されることになる。
【００５８】
アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が第４の関数発生手段２１に入力され、第４の関数発生手段２１では負荷遮断直前の燃料流量指令に対応した負荷遮断時の段階時間を決定し、タイマ手段１０にその時間を出力する。タイマ手段１０は、負荷遮断発生で出力をＯＮし、第４の関数発生手段２１から入力された所定時間が経過すると出力をＯＦＦする。
【００５９】
このタイマ手段１０の出力変化によって、信号切換手段１１の出力信号を第３の関数発生手段２０からの第２の燃料流量設定値および第１の設定手段１２からの第１の燃料流量設定値γ％をそれぞれ切替える。これにより、信号切換手段１１の出力は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００６０】
このように、第５の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン燃料流量指令に応じた設定時間で段階減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができ、かつ、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、負荷遮断時に燃料流量設定を段階的に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁、拡散燃料調節弁、予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図７】低ＮＯｘ燃焼器に対し燃料を供給する燃料供給装置の配管系統を示す系統図。
【図８】従来例における拡散燃料調節弁および予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【図９】従来例における予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁、拡散燃料調節弁、予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【符号の説明】
１ 燃料配管
２ 燃焼遮断弁
３ 燃料調節弁
４ 拡散燃料配管
５ 予混合燃料配管
６ 拡散燃料調節弁
７ 予混合燃料調節弁
８ 出力急減検出手段
９ シングルショット発生手段
１０ タイマ手段
１１ 信号切換手段
１２ 第１の設定手段
１３ 第２の設定手段
１４ ガスタービン出力検出手段
１５ アナログ信号遅延手段
１６ アナログ信号切換手段
１７ 第１の関数発生手段
１８ 第２の関数発生手段
１９ 燃料流量指令入力手段
２０ 第３の関数発生手段
２１ 第４の関数発生手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、低ＮＯｘ燃焼器を用いたガスタービン燃料供給制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、発電用ガスタービンにおいては、排ガスＮＯｘ低減対策として予混合燃焼法を採用した低ＮＯｘ燃焼器が採用されている。すなわち、ガスタービン負荷上昇過程にて燃焼温度が規定の温度に達すると、燃焼モードを拡散燃焼モードより予混合燃焼モードへと移行することにより燃焼状態の最適化を図り、ＮＯｘ低減を図っている。
【０００３】
図７は、低ＮＯｘ燃焼器に対し燃料を供給する燃料供給装置の配管系統を示す系統図である。ガスタービンに使用される燃料は、燃料配管１に配設された燃料遮断弁２を通り燃料調節弁３に導かれる。そして、この燃料調節弁３によってガスタービンの要求負荷に応じた総燃料流量が制御される。燃料調節弁３を出た燃料は、その下流側で拡散燃料配管４と予混合燃料配管５に分岐されて燃焼器に供給される。
【０００４】
そして、拡散燃料配管４には拡散燃料調節弁６が、予混合燃料配管５には予混合燃料調節弁７が各々配設されており、各々の燃料流量を制御している。図８は拡散燃料調節弁６および予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。
【０００５】
図８において、特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度を示し、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度を示している。図８に示すように、ガスタービン負荷が所定値（定格値１００％に対してα％）未満の場合は、拡散燃料調節弁６は全開（開度１００％）、予混合燃料調節弁７は全閉（開度０％）であり、燃焼器への燃料供給量は燃料調節弁３で制御される。
【０００６】
そして、ガスタービン負荷が所定値α％以上の要求となった場合には、燃料モードの移行が開始され、拡散燃料調節弁６が所定開度ａ１となるように閉方向に制御されると共に、予混合燃料調節弁７が所定開度ｂ１となるように開方向に制御される。このようにして、ガスタービン負荷の上昇に伴って、拡散燃料調節弁６と予混合燃料調節弁７の開度は制御される。
【０００７】
図９は、予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁３、拡散燃料調節弁６、予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度、特性曲線Ｓ３は燃料調節弁３の開度、特性曲線Ｓ４は拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量、特性曲線Ｓ５は予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量をそれぞれ示している。
【０００８】
いま、負荷遮断が発生したとすると、特性曲線Ｓ３に示されるように、燃料調節弁３がガスタービンのオーバースピードを抑制するために最小火炎保持開度まで閉方向へ制御される。また、これと同時に特性曲線Ｓ１に示されるように、拡散燃料調節弁６が所定開度ａ１より全開（開度１００％）になるように開方向へ制御され、さらに特性曲線Ｓ２に示されるように予混合燃料調節弁７が所定開度より全閉（開度０％）となるように閉方向へ制御される。
【０００９】
この結果、予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量は、特性曲線Ｓ５に示すように予混合燃料調節弁７が閉方向に制御されるに合わせ燃料流量が降下し、最終的には零になる。また、拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量は、特性曲線Ｓ４に示すように一旦上昇して下降し、その後に上昇して燃料調節弁３の最小火炎保持開度で決まる燃料流量になる。
【００１０】
このようにして、ガスタービンの負荷遮断が発生したときは、拡散燃料調節弁６は全開、予混合燃料調節弁７は全閉となり、最終的には燃料流量が全て拡散燃料調節弁６を通過するように制御される。また、トータル燃料流量は燃料調節弁３にて決定され、燃料調節弁３は、ガスタービンのオーバースピードを抑制する為に最小火炎保持開度までに閉方向へ制御された後、ガスタービンを定格スピードに維持するために制御される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図９に示すようにガスタービンの負荷遮断が発生したときに予混合燃焼モードから拡散燃焼モードへ燃料制御が移行する際には、特性曲線Ｓ４に示すように、拡散燃料調節弁６を通過する燃料は、拡散燃料調節弁６の開方向制御によって一旦増加するが、トータル燃料を制御する燃料調節弁３の閉方向制御によって減少し、その後に再度増加する特性となる。
【００１２】
この拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量が、一旦増方向の変化より減方向に変化した際に、一時的に、燃焼器の火炎を保持する最小燃料流量以下に低下してしまうことがあり、そうした場合には、燃焼器内の火炎が維持できず失火する現象が発生することになる。
【００１３】
本発明の目的は、ガスタービンの負荷遮断が発生した時に、燃料流量が一時的に燃焼器の火炎を維持する最小燃料流量以下に低下するのを防止することのできるガスタービン燃料供給制御装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決する為の手段】
請求項１の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、ガスタービン出力が急減したことを検出する出力急減検出手段と、出力急減検出手段でガスタービン出力の急減が検出されたときに動作開始し所定の時間経過後に動作停止となるタイマ手段と、予め定められた最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値を設定するための第１の設定手段と、第１の燃料流量設定値より大きい第２の燃料流量設定値を設定するための第２の設定手段と、タイマ手段の動作時間中は第２の燃料流量設定値を出力しタイマ手段の不動作中は第１の燃料流量設定値を出力する信号切換手段とを備えたものである。
【００１５】
請求項１の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、ガスタービン出力が急減したことを出力急減検出手段で検出したときは、タイマ手段が動作開始し所定の時間経過後に動作を停止する。そして、信号切換手段は、タイマ手段の不動作中は第１の設定器に設定された最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値を出力し、タイマ手段の動作時間中は第１の燃料流量より大きい第２の設定手段に設定された第２の燃料流量設定値を出力する。
【００１６】
請求項２の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００１７】
請求項２の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値が決定され、その第２の燃料流量設定値により燃料流量は制御される。
【００１８】
請求項３の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項２に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、タイマ手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００１９】
請求項３の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項２の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいてタイマ手段はその動作時間である所定の時間が決定され、その動作期間中は第２の燃料流量設定値で燃料流量は制御される。
【００２０】
請求項４の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００２１】
請求項４の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項１の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値が決定され、その第２の燃料流量設定値により燃料流量は制御される。
【００２２】
請求項５の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置は、請求項４に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、タイマ手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
【００２３】
請求項５の発明に係わるガスタービン燃料供給制御装置では、請求項４の発明の作用に加え、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいてタイマ手段の動作時間である所定の時間が決定され、その動作期間中は第２の燃料流量設定値で燃料流量は制御される。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。ガスタービンの運転中にガスタービン出力が急減したことは出力急減検出手段８で検出される。この出力急減検出手段８としては、発電系統事故やガスタービン発電機遮断器の開放等の負荷遮断発生を検出する負荷遮断検出器や、ガスタービン入熱と発電出力とのアンバランスを検知するパワーロードアンバランス回路が用いられる。
【００２５】
出力急減検出手段８で検出されたガスタービンの出力急減信号はシングルショット発生手段９に入力され、ここで１パルス信号に変換される。この１パルス信号はタイマ手段１０に入力される。タイマ手段１０は入力信号がＯＮすると直ちに出力信号をＯＮさせ、予め決められた設定時間が経過した後に出力信号をＯＦＦするように動作する。
【００２６】
タイマ手段１０の出力信号は、信号切換手段１１に入力される。信号切換手段１１には、予め定められた最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値γ％を設定するための第１の設定手段１２と、第１の燃料流量設定値γ％より大きい第２の燃料流量設定値β％を設定するための第２の設定手段１３とが接続されている。
【００２７】
第１の燃料流量設定値γ％は、従来例と同様に最小火炎保持燃料流量に相当する設定値であり、第２の燃料流量設定値β％は第１の燃料流量設定値γ％より大きな値が設定されている。信号切換手段１１は、タイマ手段１０からの入力信号がＯＮの場合は、第２の燃料流量設定値β％を出力し、タイマ手段１０からの入力信号がＯＦＦの場合は、燃料流量設定値γ％を出力するように動作する。この信号切換手段１１の出力が、燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり燃料調節弁３を制御することになる。
【００２８】
いま、ガスタービンの負荷遮断が発生しガスタービン出力が急減したとする。そうすると、出力急減検出手段８がＯＮしシングルショット発生手段９に出力する。シングルショット発生手段９は１パルス信号をタイマ手段１０に出力し、タイマ手段１０はその出力を直ちにＯＮすると共に予め設定された時間が経過すると出力をＯＦＦさせる。タイマ手段１０の出力がＯＮすることで、信号切換手段１１は燃料流量設定値β％を出力し、タイマ手段１０の出力がＯＦＦすることで燃料流量設定値γ％に出力を切替える。信号切換手段１１の出力は、燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり燃料調節弁３を制御する。
【００２９】
図２は、予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁３、拡散燃料調節弁６、予混合燃料調節弁７の開度制御の説明図である。特性曲線Ｓ１は拡散燃料調節弁６の開度、特性曲線Ｓ２は予混合燃料調節弁７の開度、特性曲線Ｓ３は燃料調節弁３の開度、特性曲線Ｓ４は拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量、特性曲線Ｓ５は予混合燃料調節弁７を通過する燃料流量をそれぞれ示している。
【００３０】
特性曲線Ｓ１に示される拡散燃料調節弁６の開度制御と、特性曲線Ｓ２に示される予混合流量調節弁７の開度制御は、図９に示した従来例と同様に行われる。一方、特性曲線Ｓ３に示される燃料調節弁３の開度は、負荷遮断発生にて直ちに閉方向に動作するが、所定開度（第２の燃料流量設定値β％に相当の開度）で一旦その開度を保持し、その後、再度、閉方向へ動作し所定開度（第１の燃料流量設定値γ％に相当の開度）になっている。
【００３１】
これは、出力急減検出手段８が動作すると直ちに信号切換手段１１が第２の燃料流量設定値β％を出力することによって、燃料調節弁３の開度が第２の燃料流量設定値β％に相当する開度に制御されていることを示す。また、タイマ手段１０にて予め設定された時間が経過すると信号切換手段１１の出力が第１の燃料流量設定値γ％に切替るため、特性曲線Ｓ３に示されるように、一旦、第２の燃料流量設定値β％に相当する開度で保持した燃料調節弁３の開度は、再度、閉方向へ動作し、第１の燃料流量設定値γ％に相当する開度に制御される。
【００３２】
この結果、特性曲線Ｓ４に示すように拡散燃料調節弁６を通過する燃料流量は、負荷遮断発生後には、増方向の変化を続けるようになっている。
【００３３】
このように、第１の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を段階的に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止できる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図３は本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、第２の設定手段１３は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたものである。
【００３５】
すなわち、第２の設定手段１３は以下のように構成される。ガスタービン出力検出手段１４で検出されたガスタービン出力信号はアナログ信号遅延手段１５に入力される。アナログ信号遅延手段１５は、入力信号の変化に対し出力信号の変化を所定時間遅らせる働きを持つ。アナログ信号遅延手段１５の出力はアナログ信号切換手段１６に入力されている。
【００３６】
アナログ信号切換手段１６には、アナログ信号遅延手段１５からの信号以外にシングルショット発生手段９からの信号とアナログ信号切換手段１６の出力信号が入力されており、シングルショット発生手段９からの信号がＯＮの場合は、アナログ信号遅延手段１５からの信号を出力し、シングルショット発生手段９かの信号がＯＦＦの場合は、アナログ信号切換手段１６の出力信号を再度出力するようになっている。
【００３７】
アナログ信号切換手段１６からの出力信号は、第１の関数発生手段１７に入力されており、第１の関数発生手段１７では、ガスタービン出力に応じた燃料流量指令が決定され、この出力を信号切換手段１１に入力している。
【００３８】
次に、第２の実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が出力急減検出手段８にて検出されたとすると、シングルショット発生手段９が１パルスを出力する。また、ガスタービン出力検出手段１４からの信号は負荷遮断の発生によって負荷遮断発生前の出力より零に変化するが、アナログ信号遅延手段１５にてその出力信号の変化は所定時間だけ遅れるため、負荷遮断発生時点でのアナログ信号遅延手段１５の出力は、負荷遮断直前のガスタービン出力信号を出力している。
【００３９】
アナログ信号切換手段１６は、シングルショット発生手段９の出力信号がＯＮした時にアナログ信号遅延手段１５からの信号を出力し、シングルショット発生手段９の出力信号がＯＦＦした時にアナログ信号切換手段１６の出力信号を再度出力する動作を待つ。この動作により負荷遮断が検出された時のアナログ信号切換手段１６は、負荷遮断直前のガスタービン出力信号を出力し続ける。
【００４０】
アナログ信号切換手段１６から出力されるガスタービン出力信号は、第１の関数発生手段１７に入力される。第１の関数発生手段１７では入力されたガスタービン出力に応じた第２の燃料流量設定値を決定し、その第２の燃料流量設定値を信号切換手段１１に出力する。この第１の関数発生手段１７は、ガスタービン出力に対する最小燃料流量設定が設定されており、ガスタービン負荷が高い時は大きな燃料流量が設定され、ガスタービン負荷が低い場合は小さな燃料流量が設定されるようになっている。例えば、図９に示すようにガスタービン負荷がα％以下の場合は、ガスタービンは拡散燃焼モードにあるため、第１の関数発生手段１７の設定はγ％の設定となっている。ガスタービン負荷がα％以上の場合は、第１の関数発生手段１７で定まる設定となる。
【００４１】
信号切換手段１１は第１の実施の形態と同様に、負荷遮断が検出されてタイマ手段１０がＯＮすることによって第１の関数発生手段１７からの第２の燃料流量設定値を出力し、タイマ手段１０が所定時間を経過しＯＦＦすることで第１の燃料流量指令値γ％に出力信号を切り換える。この信号切換手段１１の出力信号は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００４２】
この作用による燃料調節弁３の開度制御と燃料流量の変化は、予混合モードで運転されている場合には、第１の実施の形態と同様に図２にて示される。第１の実施の形態と異なるのは、図２の特性曲線Ｓ３に示す燃料調節弁３の開度が負荷遮断発生にて閉方向に動作し、一旦所定開度で開度を保持するが、この所定開度が第１の実施の形態の燃料流量設定値β％に相当する固定開度より、第１の関数発生手段１７にて決定する負荷遮断直前のガスタービン出力より決まる燃料流量設定値に相当する開度に変化していることにある。
【００４３】
また、ガスタービンが低負荷（α％以下）で運転中に負荷遮断が発生した場合は、燃料調節弁３を保持する開度を燃料流量β％に相当する開度より下げることとなり、この結果、ガスタービンのオーバースピードは抑制されることになる。
【００４４】
このように、第２の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン出力に応じた段階設定値に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンが低負荷（α％以下）で運転中に負荷遮断が発生した場合のガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図４は本発明の第３の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第３の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に対し、タイマ手段１０は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたものである。
【００４６】
図４において、図３に示した第２の実施の形態における第２の設定手段１３内に第２の関数発生手段１８が追加して設けられており、その第２の関数発生手段１８の出力信号をタイマ手段１０に出力している。
【００４７】
第２の関数発生手段１８では、ガスタービン出力に応じた時間が設定されおり、ガスタービン負荷が高い時は長めの時間が設定され、ガスタービン負荷が低い時は短めの時間が設定されている。また、タイマ手段１０は、第２の関数発生手段１８から入力された時間によって、遅延時間を設定するようになっている。
【００４８】
次に、第３の実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が発生したとすると、アナログ信号切換手段１６より出力された負荷遮断直前のガスタービン出力は第２の関数発生手段１８にも入力される。第２の関数発生手段１８では、入力されたガスタービン出力に応じた時間を決定し、この時間をタイマ手段１０に出力する。タイマ手段１０は、負荷遮断が検出されると直ちに出力をＯＮし、第２の関数発生手段１８からの入力された時間が経過すると出力をＯＦＦさせる。これによって、信号切換手段１１は第１の関数発生手段１７からの第２の燃料流量設定値を出力し、その後に第１の設定手段１２からの第１の燃料流量設定値γ％に切り換え、燃焼器の最小火炎保持燃料流量設定として出力する。
【００４９】
このように、第３の実施の形態では、タイマ手段１０の所定時間が負荷遮断直前のガスタービン出力によって可変設定となっている。すなわち、第２の実施の形態ではタイマ手段１０の所定時間は固定設定であるが、第３の実施の形態では、第２の関数発生手段１８によって負荷遮断直前のガスタービン出力によって可変設定となり、最適な燃料流量制御ができるようになっている。
【００５０】
第３の実施形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン出力に応じた設定時間で段階減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００５１】
次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図５は本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第４の実施の形態は、図３に示した第２の実施の形態に対し、第２の設定手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて第２の燃料流量設定値を決定するようにしたものである。
【００５２】
すなわち、第４の実施の形態では、第２の実施の形態のガスタービン出力検出手段１４に代えて燃料流量指令入力手段１９を設け、また、第１の関数発生手段１７に代えて第３の関数発生手段２０を設けている。
【００５３】
図５において、ガスタービンの負荷遮断が検出されたとすると、シングルショット発生手段９からの１パルスがアナログ信号切換手段１６に入力される。一方、燃料流量指令入力手段１９からは燃料流量指令が入力され、ガスタービンの負荷遮断が検出されたときの燃料流量指令も同様にアナログ信号遅延手段１５を介しアナログ信号切換手段１６に入力される。従って、アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が出力されることになる。
【００５４】
このアナログ信号切換手段１６よりの出力信号は、第３の関数発生手段２０に入力される。第３の関数発生手段２０では、負荷遮断直前の燃料流量指令に対する負荷遮断時の絞り込み燃料流量が決定され、信号切換手段１１に出力される。信号切換手段１１の出力は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００５５】
これは、ガスタービンの出力がガスタービンの燃料流量指令に比例する関係を考慮したものである。このように、第４の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン燃料流量指令に応じた段階設定値に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができる。また、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００５６】
図６は、本発明の第５の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図である。この第５の実施の形態は、図５に示した第４の実施の形態に対し、第２の設定手段１３内に第４の関数発生手段２１が追加して設けられており、アナログ信号切換手段１６からの信号を入力し、タイマ手段１０に出力するようにしている。第４の関数発生手段２１では、燃料流量指令に対応した負荷遮断時の段階時間が設定されている。
【００５７】
この第５実施の形態の作用を説明する。ガスタービンの負荷遮断が検出されたとすると、シングルショット発生手段９からの１パルスがアナログ信号切換手段１６に入力される。一方、燃料流量指令入力手段１９からは燃料流量指令が入力され、ガスタービンの負荷遮断が検出されたときの燃料流量指令も同様にアナログ信号遅延手段１５を介しアナログ信号切換手段１６に入力される。従って、アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が出力されることになる。
【００５８】
アナログ信号切換手段１６より負荷遮断直前の燃料流量指令が第４の関数発生手段２１に入力され、第４の関数発生手段２１では負荷遮断直前の燃料流量指令に対応した負荷遮断時の段階時間を決定し、タイマ手段１０にその時間を出力する。タイマ手段１０は、負荷遮断発生で出力をＯＮし、第４の関数発生手段２１から入力された所定時間が経過すると出力をＯＦＦする。
【００５９】
このタイマ手段１０の出力変化によって、信号切換手段１１の出力信号を第３の関数発生手段２０からの第２の燃料流量設定値および第１の設定手段１２からの第１の燃料流量設定値γ％をそれぞれ切替える。これにより、信号切換手段１１の出力は燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量設定となり、燃料調節弁３を制御する。
【００６０】
このように、第５の実施の形態によれば、負荷遮断後の燃料流量設定を負荷遮断直前のガスタービン燃料流量指令に応じた設定時間で段階減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止することができ、かつ、ガスタービンのオーバースピードの抑制にも適した燃料流量制御ができる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、負荷遮断時に燃料流量設定を段階的に減少させることによって、燃料流量が燃焼器の火炎を保持するための最小燃料流量以下に低下することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁、拡散燃料調節弁、予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図６】本発明の第５の実施の形態に係わるガスタービン燃料供給制御装置の構成図。
【図７】低ＮＯｘ燃焼器に対し燃料を供給する燃料供給装置の配管系統を示す系統図。
【図８】従来例における拡散燃料調節弁および予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【図９】従来例における予混合燃焼モードで運転中にガスタービンの負荷遮断が発生した際の燃料調節弁、拡散燃料調節弁、予混合燃料調節弁の開度制御の説明図。
【符号の説明】
１ 燃料配管
２ 燃焼遮断弁
３ 燃料調節弁
４ 拡散燃料配管
５ 予混合燃料配管
６ 拡散燃料調節弁
７ 予混合燃料調節弁
８ 出力急減検出手段
９ シングルショット発生手段
１０ タイマ手段
１１ 信号切換手段
１２ 第１の設定手段
１３ 第２の設定手段
１４ ガスタービン出力検出手段
１５ アナログ信号遅延手段
１６ アナログ信号切換手段
１７ 第１の関数発生手段
１８ 第２の関数発生手段
１９ 燃料流量指令入力手段
２０ 第３の関数発生手段
２１ 第４の関数発生手段
Claims (5)
- ガスタービン出力が所定値未満のときは拡散燃料を燃焼器に供給する拡散燃焼モードで運転し、ガスタービン出力が所定値以上のときは所定の拡散燃料および予混合燃料を燃焼器に供給する予混合燃焼モードで運転し、予混合燃焼モードで運転中にガスタービン出力が急減したときは、予混合燃焼モードから拡散燃焼モードに切り換える際に前記燃焼器に供給する燃料流量を予め定められた最小火炎保持燃料流量になるように制御するガスタービン燃料供給制御装置において、ガスタービン出力が急減したことを検出する出力急減検出手段と、前記出力急減検出手段で前記ガスタービン出力の急減が検出されたときに動作開始し所定の時間経過後に動作停止となるタイマ手段と、前記予め定められた最小火炎保持燃料流量に相当する第１の燃料流量設定値を設定するための第１の設定手段と、前記第１の燃料流量設定値より大きい第２の燃料流量設定値を設定するための第２の設定手段と、前記タイマ手段の動作時間中は前記第２の燃料流量設定値を出力し前記タイマ手段の不動作中は前記第１の燃料流量設定値を出力する信号切換手段とを備えたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
- 請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、前記第２の設定手段は、前記ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて前記第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
- 請求項２に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、前記タイマ手段は、ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン出力に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
- 請求項１に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、前記第２の設定手段は、前記ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて前記第２の燃料流量設定値を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
- 請求項４に記載のガスタービン燃料供給制御装置において、前記タイマ手段は、前記ガスタービン出力が急減する直前のガスタービン燃料流量指令に基づいて動作時間である所定の時間を決定するようにしたことを特徴とするガスタービン燃料供給制御装置。
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|---|---|---|---|
| JP20839997A JP3763942B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | ガスタービン燃料供給制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP20839997A JP3763942B2 (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | ガスタービン燃料供給制御装置 |
Publications (2)
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