JP3939197B2 - Gas turbine apparatus starting method and gas turbine apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービン装置の起動方法及びガスタービン装置に係り、特に、起動用のモータを用いてガスタービン装置を起動する起動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、ガスタービン装置は、回転軸を介して回転自在に取り付けられたタービンと、燃料と空気との混合気を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、燃焼器への燃料供給量を調節する燃料調節弁と、タービンに連動して燃焼器に空気を圧送する空気圧縮機などから基本的に構成される。このような構成において、燃料調節弁及び空気圧縮機を介して形成された混合気が燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスが発生し、この燃焼ガスがタービンに供給されることでタービンが高速で回転駆動される。
【0003】
このようなガスタービン装置は、通常、ガスタービン装置を起動するためのモータを備えており、起動の際にはこのモータによりタービンを回転駆動しながら混合気への着火動作が行われる。
ここで、ガスタービン装置の起動時の様子について図3を参照して説明する。
図3は従来のガスタービン装置の起動時におけるタービン回転数、排気温度、燃料供給量、モータへの供給電流を示す図である。なお、図3において、NR(Number of Revolution)はタービンの回転数を表し、FCV(Fuel Control Valve)は燃料調節弁の開度を表し、EGT(Exhaust Gas Temperature)は排気温度を表し、MC(Motor Current)はモータへ供給される電流の供給量を表す。
【0004】
まず、モータによりタービンを回転駆動し、図3に示すように、タービンが着火可能な回転数になったところでこの回転数を維持させる。その後、燃料調節弁を開いて燃料の供給を開始し(t1)、供給量を徐々に増加させながら燃焼器に燃料を供給する。燃料の供給開始と同時に、燃焼器にて形成される燃料と空気との混合気への着火動作を開始し、やがて、混合気に着火すると(t2)、混合気が燃焼して燃焼ガスが発生する。
【0005】
混合気に着火して燃焼ガスが発生した後は燃焼ガスがタービンに供給され、燃焼ガスとモータとによりタービンが回転駆動される。その後、モータへの電流供給が停止され(t3)、その後は燃焼ガスが供給されることのみでタービンが回転駆動される。また、混合気に着火して燃焼ガスの供給が開始された後は(t2〜)、タービンが所定の目標加速度(ACCsp)で昇速するように燃料調節弁の開度を加減する昇速制御が行われる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昇速制御が開始された直後(t2)は、図3に示すように、昇速制御によりタービンの加速度が0の状態から目標加速度(ACCsp)にまで速やかに引き上げようとして燃料の供給量が一時的に増大する(図3のFCV参照)。このため、排気温度が急激に上昇し、ガスタービン装置、特に、燃焼器が急激に高温となって大きなダメージを受けてしまう(図3のEGT参照)。
【0007】
また、モータによるタービンの回転駆動が停止されると、その後は燃焼ガスの供給のみによってタービンを昇速することになる。そうすると、モータの回転駆動停止直後(t3)に、目標加速度を維持しようとする制御動作により燃料の供給量が急増し、ガスタービン装置の温度が更に上昇するという問題が生じている。
【0008】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、起動時において、燃焼に供される燃料の供給量の急激な増加を防止することでガスタービン装置の急激な温度上昇を抑えることを可能としたガスタービン装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上述した問題点を解決するために、本発明の一態様は、モータによりタービンを回転駆動しながら燃料と空気との混合気に着火して該混合気を燃焼させ、該燃焼により発生した燃焼ガスを前記タービンに供給することにより前記タービンを昇速させるガスタービン装置の起動方法において、混合気に着火した後の所定時間、燃焼に供される燃料の供給量を一定に保持することを特徴とする。
【0010】
このような本発明によれば、混合気に着火した後に燃料の供給量を一定に保持することにより、着火直後に燃料が過剰に供給されてしまうことが防止される。その結果、ガスタービン装置の温度上昇を抑えることが可能となる。
【0011】
また、本発明の一態様は、前記所定時間経過後、燃焼に供される燃料の供給量を徐々に増加させると共に、前記モータによる前記タービンの回転駆動力を徐々に減少させることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、タービンの回転駆動を、モータによる駆動から燃焼ガスによる駆動に徐々にシフトさせた後にモータによるタービンの回転駆動が停止される。その結果、モータによる回転駆動の停止に際し、目標加速度を維持させるために燃料を供給しようとする制御動作を緩和させることが可能となり、燃料供給量を抑えてガスタービン装置の急激な温度上昇を防止することが可能となる。
【0013】
更に、着火後の燃料の供給量が一定に保持される一方でタービンの回転数が上昇すると、燃焼器に供給される空気の量だけが増えることになり、燃焼器にて形成される混合気中の空気量に対する燃料の割合が低くなることになる。そうすると、場合によっては、燃焼火炎が消えてしまうフレームアウトと呼ばれる現象が起こることがある。本発明によれば、燃料の供給量を一定に保持した後、徐々に燃料の供給量を増加させるので、このようなフレームアウトの発生を防止しつつ、ガスタービン装置の温度上昇を抑えることが可能になる。
【0014】
また、本発明の他の一態様は、空気と燃料との混合気を燃焼させ、該燃焼により発生した燃焼ガスをタービンに供給することにより前記タービンを回転駆動するガスタービン装置において、起動時においてモータにより前記タービンを回転駆動しながら混合気への着火動作を行う着火手段と、燃焼に供される燃料の供給量を調節する開度可変な燃料調節弁と、混合気の着火を検知する着火検知手段と、前記着火検知手段により混合気の着火が検知された時点から所定時間は前記燃料調節弁の開度を一定に保持する開度保持手段とを設けたことを特徴とする。
【0015】
また、本発明の一態様は、前記所定時間経過後、前記モータへの電流の供給量を徐々に減少させると共に前記燃料調節弁の開度を徐々に増加させる駆動力調整手段を更に備えたことを特徴とする。
【0016】
この場合において、前記駆動力調整手段は、前記燃料調節弁の開度を操作して混合気における空気と燃料との空燃比を制御する空燃比制御部と、前記モータへの電流供給量を制御する電流供給量制御部とを備え、前記電流供給量制御部により前記タービンが所定の目標加速度を保つように前記モータを制御しつつ、前記所定時間経過後に前記空燃比制御部により前記燃料調節弁の開度を徐々に増加させることが好ましい。
【0017】
または、前記駆動力調整手段は、前記モータへの電流の供給量を制御する電流供給量制御部と、前記燃料調節弁の開度を操作して前記タービンの加速度を制御する加速度制御部とを備え、前記加速度制御部により前記タービンを所定の目標加速度に保ちつつ、前記所定時間経過後に前記電流供給量制御部により前記モータへの電流の供給量を徐々に減少させることが好ましい。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン装置の第1の実施形態について図面を参照して説明する。
図1は本実施形態であるガスタービン装置の全体構成を示す模式図である。
【0019】
図1に示すように、本実施形態に係るガスタービン装置は、タービン1と、燃料と空気との混合気を燃焼させる燃焼器2と、燃焼器2への燃料の供給量を調節する燃料調節弁19と、タービン1に連動して燃焼器2に空気を圧送する空気圧縮機3とから基本的に構成される。
【0020】
タービン1は、流体を受けて回転するための複数の回転翼(図示せず)を有し、回転軸6を介してケーシング(図示せず)内に回転自在に支持されている。空気圧縮機3は回転軸6を介してタービン1により駆動されて空気を圧縮するように構成されている。この空気圧縮機3は配管7を介して燃焼器2に接続されており、空気圧縮機3により圧縮された空気は配管7を通って燃焼器2に供給されるようになっている。
【0021】
燃料調節弁19は燃焼器2の上流側に配置されており、図示しない燃料供給源から供給された燃料は、この燃料調節弁19を介して燃焼器2に供給される。燃料調節弁19は弁の開度が可変に構成され、この開度を操作することにより、燃焼器2への燃料の供給量が調節されるようになっている。
【0022】
燃焼器2に供給された燃料および空気は燃焼器2において混合気を形成し、燃焼器2にて混合気が燃焼することで高温・高圧の燃焼ガスが発生する。そして、この燃焼ガスがタービン1に供給されることによりタービン1が高速で回転駆動される。タービン1の回転数は、回転軸6の軸端近傍に配置された回転数検知部12により検知され、この回転数検知部12により検知されたタービン1の回転数は加速度制御部11に送られる。
【0023】
加速度制御部11は、回転数検知部12から送られてきたタービン1の回転数を微分することでタービン1の加速度を算出し、算出した加速度が予め設定された目標加速度に近づくように燃料調節弁19の開度を操作することでタービン1の加速度を制御するように構成されている。
【0024】
回転軸6の端部付近には発電機5が連結されており、回転軸6を介してタービン1により発電機5が回転駆動されることで発電が行われる。なお、本実施形態では発電機5は起動時には起動用モータとして使用される。以下の説明では、発電機を適宜モータという。
【0025】
本実施形態に係るガスタービン装置は、起動時においてモータ5によりタービン1を回転駆動しながら混合気への着火動作を行う着火手段と、混合気の着火を検知する着火検知手段22と、燃料調節弁19の開度を操作して混合気における空気と燃料との空燃比を制御する空燃比制御部15と、モータ5への電流の供給量を制御する電流供給量制御部16とを更に備えている。
【0026】
なお、本実施形態においては、着火手段とは燃焼器2に内設された着火プラグ(図示せず)のことをいう。また、本実施形態において着火検知手段22は、タービン1に供給された後の燃焼ガスの温度を測定する排気温度センサー20と、排気温度センサー20により測定された排気温度が所定の上昇率を示した場合は混合気に着火したと判断する着火判断部21とから構成される。
【0027】
空燃比制御部15は、着火検知手段22により混合気の着火が検知された時点から所定時間は燃料調節弁19の開度を一定に保持するようになっている。即ち、この空燃比制御部15は開度保持手段として機能する。更に、空燃比制御部15は、上述した所定時間経過後、燃料調節弁19の開度を徐々に増加させるようになっている。
【0028】
電流供給量制御部16は、モータ5への電流の供給量を制御することにより、起動時におけるタービン1を所望の回転数や加速度に制御することを可能としている。この電流供給量制御部16は、着火手段により混合気への着火動作を行う間はタービン1が着火に好ましい所定の回転数を維持するように設定されており、さらに、混合気に着火した後、空燃比制御部15により燃料の供給量が一定に保持されている間、タービン1を所定の目標加速度にて昇速させるように設定されている。
【0029】
上述のように構成された空燃比制御部15及び電流供給量制御部16によれば、混合気に着火した後の所定時間燃料供給量を一定にした後、空燃比制御部15により燃料の供給量が徐々に増加されるので、燃焼ガスによるタービン1の回転駆動力が増すことになる。このとき、電流供給量制御部16により、タービン1が目標加速度で昇速するようにモータ5への電流供給量が制御されるので、燃焼ガスによる回転駆動力の増加に連動してモータ5への電流供給量が減少することになる。
【0030】
つまり、モータ5を介してタービン1の加速度が一定に保たれている場合にあっては、燃焼ガスによるタービン1の回転駆動力が増加すると、これに連動してモータ5によるタービン1の回転駆動力が減少することになる。従って、本実施形態においては、空燃比制御部15と電流供給量制御部16により駆動力調整手段が構成される。
【0031】
ここで、開度保持手段及び駆動力調整手段の動作について図2を参照して説明する。図2は本実施形態であるガスタービン装置の起動時におけるタービン回転数、燃料供給量、排気温度、モータへの電流供給量を示す図である。なお、図2において、NRはタービン1の回転数を表し、FCVは燃料調節弁19の開度を表し、EGTは排気温度を表し、MCはモータ5へ供給される電流の供給量を表す。比較例として従来のガスタービン装置において示される値を点線で示す。
【0032】
図2に示すように、まず、モータ5によりタービン1を回転駆動し、タービン1が着火に好ましい回転数になったところで、電流供給量制御部16によりこの回転数を維持させる。その後、燃料調節弁19を開いて燃料の供給を開始し(t1)、供給量を徐々に増加させながら燃焼器2に燃料を供給する。燃料の供給開始と同時に、燃焼器2にて着火手段により混合気への着火動作を開始する。
【0033】
やがて、混合気に着火すると(t2)、混合気が燃焼して燃焼ガスが発生し、モータ5に加えて燃焼ガスにより駆動力を得てタービン1が昇速する。なお、混合気に着火すると排気温度が上昇することになるので、着火検知手段22にて混合気への着火動作が完了したことが検知される。
【0034】
着火検知手段22にて混合気に着火したことが検知されると、この検知時を起点とした所定時間(t2からt3まで)の間、空燃比制御部15により燃料調節弁19の開度が一定に保持され、燃焼器2に供給される燃料の供給量が一定に保たれる(図2のFCV参照)。従来では、着火直後に加速度制御部11による昇速制御に切り替わり、図2の点線で示すように排気温度が急上昇していたが、本実施形態では、空燃比制御部15により燃焼に供される燃料の供給量が一定に保持されるので排気温度の上昇が防止される。
【0035】
着火検知手段22により混合気への着火が検知された後は、タービン1は燃焼ガス及びモータ5により駆動力を得てタービン1が昇速することになる。このとき、タービン1が予め設定された所定の目標加速度(ACCsp)を維持しながら昇速するように電流供給量制御部16によってモータ5の制御が行われる。これにより、燃料調節弁19の開度が一定に保持された間もタービン1は目標加速度(ACCsp)で昇速することになる。
【0036】
所定時間燃料調節弁19の開度を一定に保持した後、今度は、空燃比制御部15により燃料調節弁19の開度が所定の増加率で徐々に増加する(t3〜)。すると、上述した通り、電流供給量制御部16によりタービン1は所定の目標加速度に保持されているので、モータ5によるタービン1の回転駆動力、即ち、モータ5への電流の供給量が徐々に減少することになる(図2のMC参照)。つまり、燃料調節弁19を増加させて燃焼ガスによる回転駆動力を増加させると、自動的にモータ5への電流供給量が減少してモータ5による回転駆動力が減少することになる。
【0037】
そして、ある程度、モータ5への電流の供給量が減少し、燃焼に供される燃料供給量が増加したところで、モータ5への電流供給量を完全に0にする(t4)。そうすると、その後のタービン1は燃焼ガスが供給されることのみによって昇速することになる。モータ5への電流供給量が0になった後は、空燃比制御部15から加速度制御部11に切り替わって、以降のタービン1は加速度制御部11による昇速制御が行われる。
【0038】
このように、モータ5への電流供給を停止する前に、モータ5による駆動から燃焼ガスによる駆動に徐々にシフトすることによって、モータ5への供給電流を完全に停止させた直後に燃焼器2に過剰な燃料が供給されてしまうことを防止することが可能となる。また、混合気に着火した後に、タービン1を昇速させながら燃焼に供される燃料供給量を一定に保持すると、混合気中における空気量に対して燃料の割合が減少し、場合によってはフレームアウトが起こることがある。本実施形態では、着火後の燃料供給量を一定に保持した後、徐々に燃料供給量を増加させるので、フレームアウトの発生を防止しつつ、ガスタービン装置の温度の上昇を抑えることが可能となる。
【0039】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
本実施形態におけるガスタービン装置の全体構成は上述した第1の実施形態と全く同様である。また、本実施形態は、ガスタービン装置の起動時において示されるタービン回転数、燃料供給量、排気温度、モータへの電流供給量の動きについても第1の実施形態と同様である。従って、特に説明しない構成及び動作については第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。
【0040】
本実施形態では、燃料調節弁19の開度保持手段として空燃比制御部15を備えている点でも第1の実施形態と同様である。本実施形態と第1の実施形態との相違点は、燃料供給量を増加させながらモータ5への電流供給量を減少させる駆動力調整手段が異なっていることである。即ち、本実施形態では、駆動力調整手段は、電流供給量制御部16と加速度制御部11とから構成される。
【0041】
本実施形態では、空燃比制御部15により燃料供給量を所定時間一定に保持した後、加速度制御部11によりタービン1を所定の目標加速度に保ちながら、電流供給量制御部16によりモータ5への電流供給量を徐々に減少させるようになっている。電流供給量制御部16により電流供給量を減少させると、モータ5によるタービン1の回転駆動力が減少することになる。すると、加速度制御部11はタービン1を目標加速度に維持させようとして燃料調節弁19の開度を増加させて燃焼ガスによる回転駆動力を増加させることになる。
【0042】
即ち、加速度制御部11によりタービン1の加速度が一定に保たれている場合にあっては、モータ5への電流供給量を減少させると、加速度制御部11により燃焼に供される燃料の供給量が増加することになる。そして、その結果、モータ5への電流供給量及び燃料調節弁19の開度は、上述した第1の実施形態と同様の動きを示すことになる。
【0043】
このように、本実施形態においては、駆動力調整手段が第1の実施形態と異なるものの、起動時において示される燃焼器2への燃料供給量及びモータ5への電流供給量の動きは第1の実施形態と全く同様である。従って、本実施形態でも、第1の実施形態と同様に、起動時において、フレームアウトを防止しつつガスタービン装置の温度上昇を抑えることが可能となる。
【0044】
なお、本発明のガスタービン装置は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0045】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、混合気に着火した後に燃料の供給量を一定に保持することにより、着火直後に燃料が過剰に供給されてしまうことが防止される。その結果、ガスタービン装置の温度上昇を抑えることが可能となる。
【0046】
また、本発明によれば、タービンの回転駆動を、モータによる駆動から燃焼ガスによる駆動に徐々にシフトさせた後にモータによるタービンの回転駆動が停止される。その結果、モータによる回転駆動の停止に際し、目標加速度を維持させるために燃料を供給しようとする制御動作を緩和させることが可能となり、燃料供給量を抑えてガスタービン装置の急激な温度上昇を防止することが可能となる。
【0047】
更に、本発明によれば、燃料の供給量を一定に保持した後、徐々に燃料の供給量を増加させるので、フレームアウトの発生を防止しつつ、ガスタービン装置の温度上昇を抑えることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1及び第2の実施形態であるガスタービン装置の全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の第1及び第2の実施形態であるガスタービン装置の起動時におけるタービン回転数、燃料供給量、排気温度、モータへの電流供給量を示す図である。
【図3】従来のガスタービン装置の起動時におけるタービン回転数、燃料供給量、排気温度、モータへの供給電流を示す図である。
【符号の説明】
1 タービン
2 燃焼器
3 空気圧縮機
5 発電機(モータ)
6 回転軸
7 配管
11 加速度制御部
12 回転数検知部
15 空燃比制御部
16 電流供給量制御部
19 燃料調節弁
20 排気温度センサー
21 着火判断部
22 着火検知手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine apparatus starting method and a gas turbine apparatus, and more particularly, to a starting method for starting a gas turbine apparatus using a starting motor.
[0002]
[Prior art]
In general, a gas turbine device is a turbine that is rotatably mounted via a rotating shaft, a combustor that generates a combustion gas by burning a mixture of fuel and air, and a fuel supply amount to the combustor is adjusted. This is basically composed of a fuel control valve that performs this operation and an air compressor that pumps air to the combustor in conjunction with the turbine. In such a configuration, the air-fuel mixture formed via the fuel control valve and the air compressor is combusted to generate high-temperature and high-pressure combustion gas, and the combustion gas is supplied to the turbine so that the turbine operates at high speed. Is driven to rotate.
[0003]
Such a gas turbine device is usually provided with a motor for starting the gas turbine device, and at the time of starting, the air-fuel mixture is ignited while the turbine is rotationally driven by the motor.
Here, the state at the time of starting of a gas turbine apparatus is demonstrated with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the turbine rotational speed, the exhaust temperature, the fuel supply amount, and the supply current to the motor when the conventional gas turbine apparatus is started. In FIG. 3, NR (Number of Revolution) represents the rotational speed of the turbine, FCV (Fuel Control Valve) represents the opening of the fuel control valve, EGT (Exhaust Gas Temperature) represents the exhaust temperature, and MC ( Motor Current represents the amount of current supplied to the motor.
[0004]
First, the turbine is rotationally driven by a motor, and this rotational speed is maintained when the rotational speed at which the turbine can ignite is reached as shown in FIG. Thereafter, the fuel control valve is opened to start fuel supply (t 1 ), and the fuel is supplied to the combustor while gradually increasing the supply amount. Simultaneously with the start of fuel supply, the ignition operation of the mixture of fuel and air formed in the combustor is started, and eventually the mixture is ignited (t 2 ). appear.
[0005]
After the air-fuel mixture is ignited and combustion gas is generated, the combustion gas is supplied to the turbine, and the turbine is rotationally driven by the combustion gas and the motor. Thereafter, the current supply to the motor is stopped (t 3 ), and thereafter, the turbine is rotationally driven only by supplying the combustion gas. Further, after the mixture is ignited and the supply of the combustion gas is started (from t 2 ), the acceleration of the fuel control valve is increased or decreased so that the turbine is accelerated at a predetermined target acceleration (ACCsp). Control is performed.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, immediately after the start of the acceleration control (t 2 ), as shown in FIG. 3, the supply of fuel is attempted to quickly increase the acceleration of the turbine from 0 to the target acceleration (ACCsp) as shown in FIG. The amount increases temporarily (see FCV in FIG. 3). For this reason, the exhaust gas temperature rises rapidly, and the gas turbine device, in particular, the combustor suddenly becomes high temperature and suffers great damage (see EGT in FIG. 3).
[0007]
Further, when the rotational drive of the turbine by the motor is stopped, thereafter, the turbine is accelerated only by supplying the combustion gas. Then, immediately after the rotation of the motor stops driving (t 3 ), there is a problem that the amount of fuel supply increases rapidly due to the control operation for maintaining the target acceleration, and the temperature of the gas turbine device further rises.
[0008]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and at the time of start-up, the rapid increase in temperature of the gas turbine apparatus is prevented by preventing a rapid increase in the amount of fuel supplied for combustion. An object of the present invention is to provide a gas turbine device that can be suppressed.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an embodiment of the present invention is directed to igniting a mixture of fuel and air while rotating a turbine by a motor to burn the mixture, and a combustion gas generated by the combustion In the starting method of the gas turbine device for accelerating the turbine by supplying to the turbine, the supply amount of fuel to be burned is kept constant for a predetermined time after the mixture is ignited. To do.
[0010]
According to the present invention as described above, it is possible to prevent the fuel from being excessively supplied immediately after the ignition by keeping the fuel supply amount constant after the air-fuel mixture is ignited. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the gas turbine device.
[0011]
In one aspect of the present invention , after the predetermined time has elapsed, the amount of fuel supplied for combustion is gradually increased, and the rotational driving force of the turbine by the motor is gradually decreased. .
[0012]
According to the present invention, the rotational driving of the turbine by the motor is stopped after the rotational driving of the turbine is gradually shifted from the driving by the motor to the driving by the combustion gas. As a result, when the rotation drive by the motor is stopped, the control operation to supply fuel to maintain the target acceleration can be relaxed, and the rapid increase in temperature of the gas turbine device can be prevented by suppressing the fuel supply amount. It becomes possible to do.
[0013]
Further, when the fuel supply amount after ignition is kept constant while the rotational speed of the turbine rises, only the amount of air supplied to the combustor increases, and the air-fuel mixture formed in the combustor. The ratio of fuel to the amount of air in the interior will be low. Then, in some cases, a phenomenon called flame-out in which the combustion flame disappears may occur. According to the present invention, since the fuel supply amount is gradually increased after the fuel supply amount is kept constant, the temperature increase of the gas turbine device can be suppressed while preventing the occurrence of such flameout. It becomes possible.
[0014]
Another aspect of the present invention is a gas turbine apparatus that rotates a turbine by burning a mixture of air and fuel and supplying combustion gas generated by the combustion to the turbine. Ignition means for igniting the air-fuel mixture while rotating the turbine by a motor, a fuel control valve having a variable opening for adjusting the amount of fuel supplied for combustion, and ignition for detecting the ignition of the air-fuel mixture A detection means and an opening degree holding means for holding the opening degree of the fuel control valve constant for a predetermined time from the time when the ignition of the air-fuel mixture is detected by the ignition detection means are provided.
[0015]
Another embodiment of the present invention, after the predetermined time further comprises it was gradually driving force adjusting means for increasing the opening degree of the fuel adjusting valve with gradually decreasing the amount of supply of current to the motor It is characterized by.
[0016]
In this case, the driving force adjusting means controls an air-fuel ratio control unit that controls an air-fuel ratio of air and fuel in the air-fuel mixture by operating an opening of the fuel control valve, and controls a current supply amount to the motor. A current supply amount control unit for controlling the motor so that the turbine maintains a predetermined target acceleration by the current supply amount control unit, and the fuel adjustment valve by the air-fuel ratio control unit after the predetermined time has elapsed. It is preferable to gradually increase the opening degree.
[0017]
Alternatively, the driving force adjusting means includes: a current supply amount control unit that controls a supply amount of current to the motor; and an acceleration control unit that controls the acceleration of the turbine by operating the opening of the fuel control valve. It is preferable that the supply amount of current to the motor be gradually decreased by the current supply amount control unit after the predetermined time has elapsed, while maintaining the turbine at a predetermined target acceleration by the acceleration control unit.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of a gas turbine apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a gas turbine apparatus according to the present embodiment.
[0019]
As shown in FIG. 1, the gas turbine apparatus according to the present embodiment includes a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The fuel and air supplied to the
[0023]
The
[0024]
A generator 5 is connected in the vicinity of the end of the
[0025]
The gas turbine apparatus according to the present embodiment includes ignition means for igniting the air-fuel mixture while rotating the
[0026]
In the present embodiment, the ignition means refers to an ignition plug (not shown) provided in the
[0027]
The air-fuel
[0028]
The current supply
[0029]
According to the air-fuel
[0030]
That is, in the case where the acceleration of the
[0031]
Here, operations of the opening degree holding means and the driving force adjusting means will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing the turbine rotation speed, fuel supply amount, exhaust temperature, and current supply amount to the motor when the gas turbine apparatus according to the present embodiment is started. In FIG. 2, NR represents the rotational speed of the
[0032]
As shown in FIG. 2, first, the
[0033]
Eventually, when the air-fuel mixture is ignited (t 2 ), the air-fuel mixture is combusted and combustion gas is generated, and the
[0034]
When it is detected by the ignition detection means 22 that the air-fuel mixture has been ignited, the air-fuel
[0035]
After the ignition detection means 22 detects the ignition of the air-fuel mixture, the
[0036]
After the opening of the
[0037]
When the amount of current supplied to the motor 5 decreases to some extent and the amount of fuel supplied for combustion increases, the amount of current supplied to the motor 5 is completely reduced to 0 (t 4 ). If it does so, the
[0038]
In this way, before the current supply to the motor 5 is stopped, the
[0039]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The overall configuration of the gas turbine apparatus in the present embodiment is exactly the same as in the first embodiment described above. In addition, the present embodiment is also the same as the first embodiment in the movements of the turbine rotation speed, the fuel supply amount, the exhaust temperature, and the current supply amount to the motor, which are shown when the gas turbine device is started up. Accordingly, since the configuration and operation not specifically described are the same as those in the first embodiment, description thereof will be omitted.
[0040]
This embodiment is the same as the first embodiment in that an air-fuel
[0041]
In this embodiment, after the fuel supply amount is kept constant for a predetermined time by the air-fuel
[0042]
That is, when the acceleration of the
[0043]
As described above, in this embodiment, although the driving force adjusting means is different from that of the first embodiment, the movement of the fuel supply amount to the
[0044]
In addition, the gas turbine apparatus of this invention is not limited only to the above-mentioned embodiment, Of course, various changes can be added within the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the fuel supply amount is kept constant after ignition of the air-fuel mixture, thereby preventing the fuel from being excessively supplied immediately after ignition. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the gas turbine device.
[0046]
In addition, according to the present invention, the rotational drive of the turbine by the motor is stopped after the rotational drive of the turbine is gradually shifted from the drive by the motor to the drive by the combustion gas. As a result, when the rotation drive by the motor is stopped, the control operation to supply fuel to maintain the target acceleration can be relaxed, and the rapid increase in temperature of the gas turbine device can be prevented by suppressing the fuel supply amount. It becomes possible to do.
[0047]
Furthermore, according to the present invention, the fuel supply amount is gradually increased after the fuel supply amount is kept constant, so that it is possible to suppress the temperature rise of the gas turbine device while preventing the occurrence of flameout. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a gas turbine apparatus according to first and second embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a turbine rotational speed, a fuel supply amount, an exhaust temperature, and a current supply amount to a motor when the gas turbine apparatus according to the first and second embodiments of the present invention is started.
FIG. 3 is a diagram showing turbine rotation speed, fuel supply amount, exhaust temperature, and current supplied to a motor when a conventional gas turbine device is started.
[Explanation of symbols]
1
6 Rotating
Claims (4)
混合気に着火した後の所定時間、燃焼に供される燃料の供給量を一定に保持し、
前記所定時間経過後、燃焼に供される燃料の供給量を徐々に増加させると共に、前記モータによる前記タービンの回転駆動力を徐々に減少させることを特徴とするガスタービン装置の起動方法。A gas turbine device that accelerates the turbine by igniting a mixture of fuel and air while rotating the turbine by a motor, burning the mixture, and supplying combustion gas generated by the combustion to the turbine In the starting method of
For a predetermined time after the mixture is ignited, the amount of fuel supplied for combustion is kept constant ,
A starting method for a gas turbine device , wherein after the predetermined time has elapsed, the amount of fuel supplied for combustion is gradually increased and the rotational driving force of the turbine by the motor is gradually decreased .
起動時においてモータにより前記タービンを回転駆動しながら混合気への着火動作を行う着火手段と、
燃焼に供される燃料の供給量を調節する開度可変な燃料調節弁と、
混合気の着火を検知する着火検知手段と、
前記着火検知手段により混合気の着火が検知された時点から所定時間は前記燃料調節弁の開度を一定に保持する開度保持手段と、
前記所定時間経過後、前記モータへの電流の供給量を徐々に減少させると共に前記燃料調節弁の開度を徐々に増加させる駆動力調整手段とを設けたことを特徴とするガスタービン装置。In a gas turbine device that rotates a turbine by burning a mixture of air and fuel and supplying combustion gas generated by the combustion to the turbine,
Ignition means for igniting the air-fuel mixture while rotationally driving the turbine by a motor at startup;
A variable opening fuel control valve that adjusts the amount of fuel supplied for combustion;
Ignition detection means for detecting the ignition of the air-fuel mixture;
An opening degree holding means for holding the opening degree of the fuel control valve constant for a predetermined time from the time when the ignition of the air-fuel mixture is detected by the ignition detection means ;
A gas turbine apparatus comprising: driving force adjusting means for gradually decreasing the amount of current supplied to the motor after the predetermined time has elapsed and gradually increasing the opening of the fuel control valve .
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