JP4169952B2

JP4169952B2 - Gas turbine engine restart method and restart device used therefor

Info

Publication number: JP4169952B2
Application number: JP2001162700A
Authority: JP
Inventors: 善栄高橋; 正秀片岡; 聡吾桑原
Original assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Current assignee: Niigata Power Systems Co Ltd
Priority date: 2001-05-30
Filing date: 2001-05-30
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2021-05-30
Also published as: JP2002357128A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関停止途中における再始動時間を短縮するガスタービン機関の再始動方法及びそれに用いる再始動装置に関し、さらに詳しくは、高温な機関に対する過剰な燃料供給を制御するとともに、回転中の機関出力軸への始動モータの接続を可能にすることにより再始動時間の短縮を図る改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガスタービン機関における燃料の供給には、油圧式ガバナと機械式燃料制御弁とが用いられていた。ガスタービン機関において、始動及び加速時の燃料の流量制御は、空気圧縮機の吐出圧力に比例してこれら油圧式ガバナと機械式燃料制御弁とを動作させることにより行っている。そして、油圧式ガバナは、設定回転数に対し燃料の量を調整する一通りの制御しか設定できず、その設定は、ガスタービン機関が冷たい状態で始動されるときを基準に設定されていた。
【０００３】
また、従来、ガスタービン機関を始動させるための始動モータは、ピニオンギアを噛み合わせることにより始動回転力をガスタービン機関に伝達していた。図６に示すように、始動モータ１は、ケーシング３内に回転自在に支持された回転子（アマチュア）５と、ケーシング３内でこの回転子５の外周を包囲して固設された固定コイル７と、回転子５へ電力を供給するブラシ９と、ブラシ９へ電源を接続するコンタクター１１と、回転子５の軸端に固設されたピニオン１３とにより概略構成される。
始動モータ１は、一般的に始動スイッチがＯＮされることにより、マグネチックスイッチの吸引力でピニオン１３を飛び出させ、減速機を介してガスタービン機関の出力軸に噛み合わせることで、始動回転力を伝達するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したように、油圧式ガバナは、設定回転数に対し燃料の量を調整する一通りの制御しか設定できない。そして、その設定は、ガスタービン機関の冷たい状態で始動されるときを基準に設定されている。このため、ガスタービン機関の運転が停止した直後或いは停止途中で再始動すると、タービン内部が高温状態のところに、冷たい状態で設定した多量の燃料が供給されるので、異常燃焼を起こして排気温度が高くなり、保護装置の設定値に達してしまいガスタービン機関がトリップ（停止）したり、異常音が発生したりしてしまう問題が生じた。そのため、ガスタービン機関は、停止してからある程度冷却するまで時間を要する必要があった。
【０００５】
また、従来の始動モータは、ピニオンを噛み合わせることにより減速機を介してガスタービン機関を始動させていたため、不噛み合い防止のため、ガスタービン機関が完全に停止した状態を確認してからでなくては始動モータを運転させることができず、これによっても、ガスタービン機関が停止してから再始動開始まで時間を要することになった。
【０００６】
そこで本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、機関が高温な状態、出力軸が回転状態においても始動モータを用いた再始動が可能になるガスタービン機関の再始動方法及びそれに用いる再始動装置を提供し、もって、ガスタービン機関における再始動時間の短縮を図ることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
この発明の請求項１記載のガスタービン機関２１の再始動方法は、定格回転速度で運転している状態から、燃料の供給が遮断され、回転速度が低下し、その後の機関停止までの間に再度自立運転へと再始動を行うガスタービン機関２１の再始動方法であって、
前記ガスタービン機関２１の出力軸にはワンウェイクラッチ２５を介して始動モータ２７が接続され、前記機関停止途中に、前記始動モータ２７の始動回転力を前記出力軸に一方向で伝達され、
前記ガスタービン機関２１の回転速度が、回転速度検出器４３にて、ガスタービン機関２１が前記始動モータ２７の力を借りずに機関のみで立ち上がり可能な速度である自立回転速度より小さいと判断ｓｔ３された際に、排気温度を排気温度検出器４５にて検出し、再始動開始温度を監視する手順ｓｔ５と、
前記ガスタービン機関２１の回転速度が、点火動作を始める速度である点火開始時回転速度より小さいと判断ｓｔ７された際に、前記始動モータ２７へ運転指令を送出ｓｔ９するとともに、点火栓４１をＯＮする手順ｓｔ１１と、
前記点火栓４１のＯＮの後、燃料遮断弁４７を開く手順ｓｔ１３と、
前記燃料遮断弁４７を開いた後、燃料制御弁４９を開き、弁開度を可変して燃料供給量を増減調整する流量制御を行い、燃料供給を行って、前記始動モータ２７を用いた前記ガスタービン機関２１の回転速度が、異常燃焼を起こして前記排気温度が上昇し機関停止に至ってしまう所定の回転速度に達しない時点で燃料の流量を制限する手順ｓｔ１５と、
前記再始動開始温度に対する温度上昇幅によって、着火を判断ｓｔ１７し、着火の際には、この着火の後に前記点火栓４１をＯＦＦする手順ｓｔ２３と、
前記ガスタービン機関２１の回転速度が、前記自立回転速度より大きくなったｓｔ２７なら前記始動モータ２７を停止させる手順ｓｔ３３と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
このガスタービン機関２１の再始動方法では、ガスタービン機関２１の機関停止途中、すなわち、機関の完全停止前においても、ガスタービン機関２１の回転速度が所定速度になったなら始動モータ２７が運転される。そして、この始動モータ２７を用いたガスタービン機関２１の回転速度が所定の回転速度に達した時点で、燃料の流量が制限される。従って、機関が熱い状態においても排気温度上昇トリップ（排気温度上昇による機関停止）に至らないように燃料の流量が制御され、異常燃焼が回避されてガスタービン機関２１の再始動が可能になる。これにより、ガスタービン機関２１の機関停止途中からの始動モータ２７を用いた再始動が可能になり、ガスタービン機関２１が冷却されるまでの待機時間が不要になって、ガスタービン機関２１の再始動時間が短縮される。
【０００９】
請求項２記載のガスタービン機関２１の再始動方法は、前記点火栓４１をＯＦＦした後、前記ガスタービン機関２１の回転速度が所定の回転速度以上に達し排気温度上昇による機関停止に至らないように前記燃料制御弁４９による燃料の流量を制限する手順ｓｔ２５を含むことを特徴とする。
【００１０】
このガスタービン機関２１の再始動方法では、点火前において排気温度上昇トリップに至らないように燃料の流量が制御される基本的な流量制御に加えて、点火栓４１をＯＦＦした後においても、ガスタービン機関２１の回転速度が所定の回転速度以上に達しないように燃料制限が行われ、点火栓ＯＦＦから自立運転までの間においても燃料の流量が制御され、排気温度上昇トリップの確実な回避が可能になる。着火の後、排気温度上昇トリップ発生の確率が低下すれば、燃料の流量制御を行わず、ガスタービン機関２１を自立運転まで移行させ、さらなる再始動時間の短縮が可能になる。しかし、これは一方で、排気温度上昇トリップを発生させる要因を残すことになるが、この発明では、このような状況下においてもキメ細かな流量制御を行うことにより、排気温度上昇トリップ発生のリスクが回避される。
【００１１】
請求項３記載のガスタービン機関２１の再始動装置５５は、機関停止途中における再始動時間を短縮するガスタービン機関２１の再始動装置５５であって、
前記ガスタービン機関２１の出力軸に始動回転力を入力する始動モータ２７と、
該始動モータ２７と前記出力軸の間に介装され該始動モータ２７から前記出力軸への方向には回転を伝達し前記出力軸から該始動モータ２７への方向には空転するワンウェイクラッチ２５と、
制御信号の入力によって前記ガスタービン機関２１への燃料の流量を制限する電気式燃料制御弁４９と、
前記出力軸の回転速度を検出し該検出回転速度値に応じて点火栓４１へＯＮ・ＯＦＦ信号、前記始動モータ２７へ発停信号、及び前記電気式燃料制御弁４９へ弁開度制御信号を送出する制御装置５１と、
を具備するとともに、
前記制御装置５１には、前記出力軸の回転速度を検出する回転速度検出器４３と、前記機関２１の排気温度を検出する排気温度検出器４５とを備え、
該制御装置５１において、
前記ガスタービン機関２１が定格回転速度で運転している状態から、燃料遮断弁が閉じ燃料の供給が遮断され、前記ガスタービン機関２１の回転速度が低下している機関停止途中に再度自立運転へと再始動する際に、
前記回転速度検出器４３による前記ガスタービン機関２１の回転速度と、前記始動モータ２７の力を借りずに機関２１のみで立ち上がり可能な速度である自立回転速度とを比較判断し、
前記機関２１の回転速度が前記自立回転速度より大きい場合には前記自立回転速度との比較判断を繰り返し、
前記機関２１の回転速度が前記自立回転速度より小さい場合には前記排気温度検出器４５にて排気温度を検出し、再始動開始温度の監視を行い、前記排気温度の検出値を記憶して、
次いで、前記機関２１の回転速度と、前記点火栓４１ＯＮによる点火動作を始める速度である点火開始速度との比較判断を行って、
前記ガスタービン機関２１の回転速度が前記点火開始速度より大きい場合には、前記ガスタービン機関２１の回転速度と前記自立回転速度との比較判断から繰り返され、
前記ガスタービン機関２１の回転速度が前記点火開始速度より小さい場合には前記始動モータ２７へ運転指令を送出するとともに点火栓４１をＯＮとし、
前記燃料遮断弁を開き、前記電気式燃料制御弁４９へ開度指令を送出し、前記ガスタービン機関２１の回転速度が異常燃焼を起こして前記排気温度が上昇し機関停止に至ってしまう所定の回転数以上に達しないよう制御を行い、
前記記憶された再始動開始温度に対する温度上昇幅によって、着火を判断して着火が確認された際には、該着火後に前記点火栓４１をＯＦＦし、
前記排気温度上昇の監視を続けて前記電気式燃料制御弁４９による燃料供給量の増減を調整して、前記ガスタービン機関２１の回転速度が異常燃焼を起こして前記排気温度が上昇し機関停止に至ってしまう所定の回転数以上に達しないよう制御を行い、前記ガスタービン機関２１の回転速度が、前記自立回転速度より大きくなったなら、前記始動モータ２７へ駆動停止命令が送出され、再始動を完了することを特徴とする。
【００１２】
このガスタービン機関２１の再始動装置５５では、ガスタービン機関２１への燃料の流量を制限する電気式燃料制御弁４９が設けられ、この電気式燃料制御弁４９の弁開度が、出力軸の回転速度に応じて、制御装置５１によって制御される。従って、ガスタービン機関２１の機関停止途中、すなわち、機関が熱い状態においても、燃料の流量が制限されることで、排気温度上昇トリップが回避されながら、再始動が可能になる。つまり、冷たい状態で設定された多量の燃料が供給されることによる異常燃焼が回避される。また、始動モータ２７と出力軸の間にワンウェイクラッチ２５が介装され、出力軸から始動モータ２７へは回転力が伝達されないので、機関停止途中の任意な時期においても始動モータ２７と出力軸との接続が可能になる。従って、出力軸から始動モータ２７へ回転が伝達されることによる始動モータ２７の破損を考慮せずに接続が可能になる。これにより、機関停止途中における再始動が可能になり、ガスタービン機関２１の再始動時間が短縮されることになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るガスタービン機関の再始動方法及びそれに用いる再始動装置の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る再始動装置のブロック図、図２は図１に示したワンウェイクラッチを備えた始動モータの概略構成図、図３はワンウェイクラッチの断面図、図４はワンウェイクラッチのトルク伝達状態を（ａ）、非接続状態を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【００１４】
ガスタービン機関２１には減速装置２３が接続され、減速装置２３はガスタービン機関２１の出力軸に後述の始動モータからの始動回転力を伝達するように構成されている。この減速装置２３にはワンウェイクラッチ２５が設けられ、ワンウェイクラッチ２５は始動モータ２７からの始動回転力を減速装置２３に一方向で伝達するようになっている。
【００１５】
すなわち、始動モータ２７は、図２に示すように、ケーシング２９内に回転自在に支持された回転子（アマチュア）３１と、ケーシング２９内でこの回転子３１の外周を包囲して固設された固定コイル３３と、回転子３１へ電力を供給するブラシ３５とにより概略構成される。この始動モータ２７の始動モータ出力軸２７ａは、上記したワンウェイクラッチ２５を介して減速装置２３の回動軸に接続されている。
【００１６】
ワンウェイクラッチ２５は、図３に示すように、相対回転可能に同一回転軸上に設けられた内輪２５ａと外輪２５ｂとを備え、この内輪２５ａと外輪２５ｂとの間に、カムとして作用する断面が空豆形状に似た複数の輪止め２５ｃが配設されている。そして、一方向に回転するときには図４（ａ）に示すように、輪止め２５ｃが立って内輪２５ａと外輪２５ｂとを相対回転不能に規制し、逆回転に回るときには図４（ｂ）に示すように、輪止め２５ｃが寝て空転するようになっている。
【００１７】
この実施の形態によるワンウェイクラッチ２５は、一方向、すなわち、始動モータ２７から減速装置２３の回動軸への方向には回転を伝達し、減速装置２３の回動軸から始動モータ出力軸２７ａへの方向には空転するようになっている。これにより、始動モータ２７は、ガスタービン機関２１によって回転されることなく、始動回転力をガスタービン機関２１へ伝達できるようになっている。
【００１８】
減速装置２３の回動軸には図示しない被駆動装置３７である発電機、ポンプ、又は圧縮機等が接続されている。すなわち、ガスタービン機関２１は、減速装置２３を介して駆動力を被駆動装置３７へ出力するとともに、減速装置２３を介して始動モータ２７からの始動回転力が入力されるようになっている。
【００１９】
ガスタービン機関２１には点火栓４１が設けられ、点火栓４１は後述の制御装置によって点火時期が制御される。ガスタービン機関２１には回転速度検出器４３と排気温度検出器４５が設けられ、これら回転速度検出器４３及び排気温度検出器４５は後述の制御装置に接続されて、それぞれの検出値を制御装置へ送出するようになっている。
【００２０】
また、ガスタービン機関２１には燃料遮断弁４７が接続され、燃料遮断弁４７は図示しない燃料タンクから供給されるガスタービン機関２１への燃料の供給を遮断可能にしている。また、ガスタービン機関２１への燃料供給管にはこの燃料遮断弁４７に直列に電気式燃料制御弁としての燃料制御弁４９が設けられ、燃料制御弁４９は制御信号が入力されることにより弁開度を可変させて、ガスタービン機関２１への燃料供給量を自在に増減調整できるようになっている。
【００２１】
なお、この実施の形態では、燃料遮断弁４７と燃料制御弁４９とを別体で設けたが、流路遮断機能を有する燃料制御弁を一つ設けるものであってもよい。この場合には、一つの燃料制御弁によって、燃料の供給・遮断、及び流量制御が行われることになる。
【００２２】
上記した始動モータ２７，点火栓４１，回転速度検出器４３，排気温度検出器４５，燃料遮断弁４７，燃料制御弁４９にはガスタービン制御装置５１が電気的に接続されている。この制御装置５１としては、プログラマブル・コントローラを好適に用いることができる。
制御装置５１は、上記各検出器４３，４５からの検出信号に基づき、所定の制御出力信号を、被制御機器である点火栓４１，始動モータ２７，燃料遮断弁４７，燃料制御弁４９へ送出するようになっている。
なお、制御装置５１としては、上記のプログラマブル・コントローラの他に、演算処理を行わず検出入力信号に応じて所定の制御信号を出力するシーケンサー、又は検出入力信号に応じて内部プログラムを用いて演算処理を行い、その演算結果による制御信号を出力するＣＰＵ等を用いてもよい。
【００２３】
本実施の形態では、排気温度検出器４５，回転速度検出器４３，燃料遮断弁４７，燃料制御弁４９，及び制御装置５１によって、電気式ガバナを構成している。この電気式ガバナは、後述する動作の手順で詳述するように、ガスタービン機関２１の出力軸回転速度や排気温度を検出し、この検出値に応じて点火栓４１へのＯＮ・ＯＦＦ信号、始動モータ２７への発停信号、及び電気式燃料制御弁（燃料制御弁４９）への弁開度制御信号等を送出するようになっている。
【００２４】
これら排気温度検出器４５，回転速度検出器４３，燃料遮断弁４７，燃料制御弁４９，制御装置５１に加え、点火栓４１，ワンウェイクラッチ２５，始動モータ２７を構成要素して本実施の形態による再始動装置５５が構成されている。
【００２５】
次に、上記のように構成された再始動装置５５を用いたガスタービン機関２１の再始動方法の手順を図５に基づき説明する。
図５は本発明に係るガスタービン機関の再始動方法の手順を説明する流れ図である。
【００２６】
ここでは、ガスタービンを定格回転速度で運転している状態から、燃料の供給を遮断し、ガスタービンの回転速度が低下して、その後停止するまでの間に、再度ガスタービンを始動する場合を例に、ガスタービン機関の再始動方法の手順を説明する。
【００２７】
まず、ガスタービン機関２１の再始動となると（ｓｔ１）、ガスタービンの回転速度が自立回転速度が否かが判断される（ｓｔ３）。この判断は、回転速度検出器４３から回転速度検出値を入力した制御装置５１によって行われる。なお、回転速度とは、ガスタービン機関２１が回転する速度であり、自立回転速度とは、ガスタービン機関２１が始動モータ２７の力を借りず、機関のみで立ち上がり可能な速度である。
【００２８】
回転速度が自立回転速度より大きい場合には、再びｓｔ３に戻ってその判別を繰り返す。一方、回転速度が自立回転速度より小さいと判断されたなら、排気温度検出器４５から入力される検出値によって、制御装置５１が再始動開始温度を監視する（ｓｔ５）。この監視では、具体的に、排気温度検出値が記憶される。また、排気温度の検出は、排気温度を測定することにより行われる。この再始動開始温度は、後述する着火の判断の際等に使用される。
【００２９】
次いで、回転速度が点火開始速度より大きいか否かが判断される（ｓｔ７）。点火開始速度は、点火動作を始める速度で、一般的に定格回転速度の４０％程度が目安となるが、機関によって種々に異なる。ガスタービンの回転速度がこの点火開始速度より大きい場合には、再びｓｔ３に戻り、上記の手順を繰り返す。
一方、ガスタービンの回転速度が点火開始速度より小さいと判断されたなら、制御装置５１によって始動モータ２７へ運転指令を送出する（ｓｔ９）とともに、点火栓４１をＯＮする（ｓｔ１１）。
【００３０】
次いで、制御装置５１は、燃料遮断弁４７へ弁開放信号を送出する（ｓｔ１３）。続いて、制御装置５１は、燃料制御弁４９へ所定の開度指令を送出する（ｓｔ１５）。
再始動装置５５では、具体的に、ガスタービンの回転数が定格回転数の６０％程度となった時に、開度指令を送出する燃料制御モードへ移行される。この開度は、ガスタービン機関２１の回転速度が所定の回転速度以上に達しない燃料を供給する値となっている。より具体的には、制御装置５１から４〜２０ｍＡの制御信号電圧が燃料制御弁４９に印加されることで制御がなされる。
ここで、「所定の回転速度」とは、ガスタービン機関２１が異常燃焼を起こして排気温度が高くなり、保護装置の設定値に達してガスタービン機関がトリップ（停止）したり、異常音が発生したりしない回転速度を言う。
【００３１】
次いで、着火したか否かが判断される（ｓｔ１７）。この着火は、上記した再始動開始温度に対する現時点（ｓｔ１７の時点）での温度上昇幅によって判断される。
【００３２】
ここで、着火が確認されず、所定の時間が経過したと判断された場合には（ｓｔ１９）、異常処理がなされる（ｓｔ２１）。また、ｓｔ１９において、所定の時間が経過していないと判断された場合には、再びｓｔ１５へと処理が戻される。
【００３３】
一方、ｓｔ１７において、着火したと判断されたなら、制御装置５１によって点火栓４１がＯＦＦされる（ｓｔ２３）。次いで、制御装置５１は、燃料制御弁４９へ所定の開度指令を送出する（ｓｔ２５）。この開度は、上記した値と同様である。
【００３４】
このように、本実施の形態による手順では、点火前において排気温度上昇トリップに至らないように燃料の流量が制御される基本的な流量制御（ｓｔ１５）に加えて、点火栓４１をＯＦＦした後においても、ガスタービン機関の回転速度が所定の回転速度以上に達しないように燃料制限（ｓｔ２５）が行われ、点火栓４１のＯＦＦから自立運転までの間においても燃料の流量が制御され、排気温度上昇トリップが確実に回避される。
【００３５】
すなわち、着火の後、排気温度上昇トリップ発生の確率が低下すれば、燃料の流量制御を行わず、ガスタービン機関２１を自立運転まで移行させ、さらなる再始動時間の短縮が可能になる。しかし、これは一方で、排気温度上昇トリップを発生させる要因を残すことになる。この発明では、その状況下においてもキメ細かな流量制御を行うことにより、排気温度上昇トリップ発生のリスクが回避されるようになっている。
【００３６】
次いで、回転速度が、自立回転速度より大きいか否かが判断される（ｓｔ２７）。ガスタービンの回転速度が自立回転速度より小さい場合、所定の時間が経過したか否かが判断され（ｓｔ２９）、所定の時間が経過した場合、異常処理がなされる（ｓｔ３１）。また、ｓｔ２９において、所定の時間が経過していないと判断された場合には、再びｓｔ２５へと処理が戻される。
【００３７】
一方、ｓｔ２７において、ガスタービンの回転速度が自立回転速度より大きいと判断された場合には、制御装置５１によって始動モータ２７へ駆動停止命令が送出れる（ｓｔ３３）。これにより、ガスタービン機関２１が自立運転され（ｓｔ３５）、再始動が完了することになる。
【００３８】
このように、本発明に係る再始動装置５５を用いたガスタービン機関２１の再始動方法によれば、ガスタービン機関２１の機関停止途中、すなわち、機関の完全停止前においても、ガスタービン機関２１の回転速度が所定速度になったなら始動モータ２７が運転される。
そして、この始動モータ２７を用いたガスタービン機関２１の回転速度が所定の回転速度に達した時点で、燃料の流量が制限される。
【００３９】
つまり、機関が熱い状態においても排気温度上昇トリップ（排気温度上昇による機関停止）に至らないように燃料の流量が制御され、異常燃焼が回避されてガスタービン機関２１の再始動が可能になる。
【００４０】
また、始動モータ２７と出力軸の間にワンウェイクラッチ２５を介装したので、機関停止途中の任意な時期において始動モータ２７と出力軸とを接続状態とすることができ、機関停止途中における再始動を可能にすることができる。これにより、ガスタービン機関２１が冷却されるまでの待機時間が不要になって、ガスタービン機関２１の再始動時間を短縮することができるようになる。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るガスタービン機関の再始動方法によれば、ガスタービン機関の機関停止途中においても、ガスタービン機関の回転速度が所定速度になったなら始動モータを運転させ、この始動モータを用いたガスタービン機関の回転速度が所定の回転速度に達した時点で燃料の流量を制限するようにしたので、機関が熱い状態においても排気温度上昇トリップに至らないように燃料の流量が制御され、異常燃焼を回避してガスタービン機関を再始動させることができる。これにより、ガスタービン機関が完全停止しなくても始動モータを用いた再始動が可能になり、ガスタービン機関の再始動時間を短縮することができる。
【００４２】
また、本発明に係るガスタービン機関の再始動装置によれば、ガスタービン機関への燃料の流量を制限する電気式燃料制御弁を設け、この電気式燃料制御弁の弁開度を、出力軸の回転速度に応じて、制御装置によって制御するようにしたので、ガスタービン機関の機関停止途中、すなわち、機関が熱い状態においても、燃料の流量を制限して、排気温度上昇トリップを回避しながらの再始動が可能になる。また、始動モータと出力軸の間にワンウェイクラッチを介装し、出力軸から始動モータへは回転力が伝達されないようにしたので、機関停止途中の任意な時期において始動モータと出力軸とを接続状態とすることができる。この結果、機関停止途中における再始動が可能になり、ガスタービン機関の再始動時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る再始動装置のブロック図である。
【図２】図１に示したワンウェイクラッチを備えた始動モータの概略構成図である。
【図３】ワンウェイクラッチの断面図である。
【図４】ワンウェイクラッチのトルク伝達状態を（ａ）、非接続状態を（ｂ）に示した要部拡大図である。
【図５】本発明に係るガスタービン機関の再始動方法の手順を説明する流れ図である。
【図６】ピニオンを介してガスタービン機関に接続される始動モータの概略構成図である。
【符号の説明】
２１…ガスタービン機関
２５…ワンウェイクラッチ
２７…始動モータ
４１…点火栓
４７…燃料遮断弁
４９…電気式燃料制御弁（燃料制御弁）
５１…制御装置
５５…再始動装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas turbine engine restart method and a restart device used therefor that reduce the restart time during engine stop, and more particularly to controlling excessive fuel supply to a high-temperature engine and a rotating engine. The present invention relates to an improved technique for shortening restart time by enabling connection of a starter motor to an output shaft.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, hydraulic governors and mechanical fuel control valves have been used to supply fuel in gas turbine engines. In the gas turbine engine, the flow rate control of the fuel at the start and acceleration is performed by operating these hydraulic governors and mechanical fuel control valves in proportion to the discharge pressure of the air compressor. The hydraulic governor can set only one type of control for adjusting the amount of fuel with respect to the set rotational speed, and the setting is set based on when the gas turbine engine is started in a cold state.
[0003]
Conventionally, a starter motor for starting a gas turbine engine transmits a starting rotational force to the gas turbine engine by engaging a pinion gear. As shown in FIG. 6, the starter motor 1 includes a rotor 5 that is rotatably supported in the casing 3, and a fixed coil that is fixed within the casing 3 so as to surround the outer periphery of the rotor 5. 7, a brush 9 that supplies power to the rotor 5, a contactor 11 that connects a power source to the brush 9, and a pinion 13 that is fixed to the shaft end of the rotor 5.
The starter motor 1 generally has a starting rotational force by causing the pinion 13 to pop out by the suction force of the magnetic switch when the starter switch is turned on and meshing with the output shaft of the gas turbine engine via the speed reducer. To communicate.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, the hydraulic governor can set only one type of control for adjusting the amount of fuel with respect to the set rotational speed. And the setting is set on the basis of the time when the gas turbine engine is started in a cold state. For this reason, if the gas turbine engine is restarted immediately after it is stopped or in the middle of stopping, a large amount of fuel set in a cold state is supplied to a place where the turbine is in a high temperature state. As a result, the set value of the protective device was reached, and the gas turbine engine tripped (stopped) or abnormal noise was generated. Therefore, it has been necessary for the gas turbine engine to take time until it is cooled to some extent after being stopped.
[0005]
In addition, since the conventional starter motor has started the gas turbine engine via the speed reducer by meshing the pinion, it is necessary to confirm that the gas turbine engine has completely stopped to prevent disengagement. As a result, the starter motor could not be operated, and this also required time until the gas turbine engine stopped and restarted.
[0006]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above situation, and a restart method for a gas turbine engine that enables restart using a starter motor even when the engine is in a high temperature state and the output shaft is in a rotating state, and the re-use used therefor. It is an object of the present invention to provide a starter and thereby reduce the restart time in a gas turbine engine.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Next, means for solving the above problems will be described with reference to the drawings corresponding to the embodiments.
In the restart method of the gas turbine engine 21 according to the first aspect of the present invention, the fuel supply is cut off from the state of operating at the rated rotational speed, the rotational speed decreases, and the engine stops thereafter. A restart method of the gas turbine engine 21 for restarting again to the independent operation,
A starting motor 27 is connected to the output shaft of the gas turbine engine 21 via a one-way clutch 25, and the starting rotational force of the starting motor 27 is transmitted to the output shaft in one direction while the engine is stopped.
The rotational speed detector 43 determines that the rotational speed of the gas turbine engine 21 is lower than the self-sustaining rotational speed that is a speed at which the gas turbine engine 21 can start up only by the engine without borrowing the force of the starter motor 27. A procedure st5 for detecting the exhaust gas temperature with the exhaust gas temperature detector 45 and monitoring the restart start temperature,
When it is determined that the rotational speed of the gas turbine engine 21 is smaller than the rotational speed at the start of ignition, which is the speed at which the ignition operation starts, the operation command is sent to the starter motor st9 and the ignition plug 41 is turned on. Step st11 to perform,
After the ignition plug 41 is turned on, a procedure st13 for opening the fuel cutoff valve 47;
After the fuel shut-off valve 47 is opened, the fuel control valve 49 is opened, the flow rate is controlled to increase or decrease the fuel supply amount by changing the valve opening, the fuel is supplied, and the start motor 27 is used. A procedure st15 for limiting the flow rate of the fuel when the rotational speed of the gas turbine engine 21 does not reach a predetermined rotational speed at which the exhaust temperature rises and the engine stops due to abnormal combustion.
A determination st17 is made based on the temperature rise with respect to the restart start temperature, and in the case of ignition, a procedure st23 for turning off the spark plug 41 after this ignition,
If the rotational speed of the gas turbine engine 21 is larger than the self-sustained rotational speed st27, a procedure st33 for stopping the starter motor 27;
It is characterized by including.
[0008]
In this gas turbine engine 21 restarting method, the starter motor 27 is operated if the rotational speed of the gas turbine engine 21 reaches a predetermined speed even while the gas turbine engine 21 is stopped, that is, before the engine is completely stopped. The Then, when the rotational speed of the gas turbine engine 21 using the starter motor 27 reaches a predetermined rotational speed, the fuel flow rate is limited. Therefore, even when the engine is hot, the flow rate of the fuel is controlled so that the exhaust temperature rise trip (engine stop due to the exhaust temperature rise) is not reached, abnormal combustion is avoided, and the gas turbine engine 21 can be restarted. As a result, the gas turbine engine 21 can be restarted from the middle of the engine stop using the starter motor 27, the waiting time until the gas turbine engine 21 is cooled becomes unnecessary, and the gas turbine engine 21 can be restarted. Start-up time is shortened.
[0009]
According to the restarting method of the gas turbine engine 21 according to claim 2, after the ignition plug 41 is turned off, the rotational speed of the gas turbine engine 21 does not reach a predetermined rotational speed and does not stop the engine due to an increase in exhaust gas temperature. Includes a procedure st25 for limiting the flow rate of fuel by the fuel control valve 49.
[0010]
In this gas turbine engine 21 restart method, in addition to the basic flow rate control in which the flow rate of the fuel is controlled so as not to reach an exhaust temperature rise trip before ignition, the gas turbine engine 21 also has a gas flow after the ignition plug 41 is turned off. Fuel restriction is performed so that the rotational speed of the turbine engine 21 does not reach a predetermined rotational speed or more, and the flow rate of fuel is controlled even from the time when the spark plug is turned off until the self-sustained operation. It becomes possible. If the probability of occurrence of an exhaust temperature rise trip decreases after ignition, the fuel flow rate control is not performed and the gas turbine engine 21 is shifted to a self-sustained operation, so that the restart time can be further shortened. However, this, on the other hand, leaves a factor that causes an exhaust temperature rise trip. In the present invention, however, the risk of an exhaust temperature rise trip can be achieved by performing fine flow control even under such circumstances. Is avoided.
[0011]
The restart device 55 for the gas turbine engine 21 according to claim 3 is a restart device 55 for the gas turbine engine 21 that shortens the restart time during engine stop.
A starting motor 27 for inputting a starting rotational force to the output shaft of the gas turbine engine 21;
A one-way clutch 25 that is interposed between the starter motor 27 and the output shaft, transmits rotation in the direction from the starter motor 27 to the output shaft, and idles in the direction from the output shaft to the starter motor 27; ,
An electric fuel control valve 49 for restricting the flow rate of fuel to the gas turbine engine 21 by the input of a control signal;
The rotational speed of the output shaft is detected, and an ON / OFF signal is sent to the spark plug 41 according to the detected rotational speed value, a start / stop signal is sent to the starter motor 27, and a valve opening degree control signal is sent to the electric fuel control valve 49. A control device 51 for sending out;
And having
The control device 51 includes a rotation speed detector 43 that detects the rotation speed of the output shaft, and an exhaust temperature detector 45 that detects the exhaust temperature of the engine 21.
In the control device 51,
From the state in which the gas turbine engine 21 is operating at the rated rotational speed, the fuel shutoff valve is closed and the fuel supply is shut off, and the self-sustained operation is resumed while the engine is stopped while the rotational speed of the gas turbine engine 21 is decreasing. And restarting
Comparing the rotational speed of the gas turbine engine 21 by the rotational speed detector 43 with a self-supporting rotational speed that is a speed that can be started up only by the engine 21 without borrowing the power of the starter motor 27;
When the rotational speed of the engine 21 is larger than the self-supporting rotational speed, the comparison with the self-supporting rotational speed is repeated,
When the rotational speed of the engine 21 is smaller than the independent rotational speed, the exhaust temperature detector 45 detects the exhaust temperature, monitors the restart start temperature, stores the detected value of the exhaust temperature,
Next, a comparison judgment is made between the rotational speed of the engine 21 and the ignition start speed which is the speed at which the ignition operation by the spark plug 41ON is started,
When the rotational speed of the gas turbine engine 21 is greater than the ignition start speed, the process is repeated from a comparison between the rotational speed of the gas turbine engine 21 and the self-supporting rotational speed,
When the rotational speed of the gas turbine engine 21 is smaller than the ignition start speed, an operation command is sent to the starter motor 27 and the ignition plug 41 is turned on.
The fuel shut-off valve is opened, an opening degree command is sent to the electric fuel control valve 49, and the rotation speed of the gas turbine engine 21 causes abnormal combustion, causing the exhaust temperature to rise and causing the engine to stop. Control to not exceed the number,
When ignition is determined by the temperature increase width with respect to the stored restart start temperature and ignition is confirmed, the ignition plug 41 is turned off after the ignition,
By continuously monitoring the exhaust gas temperature rise and adjusting the fuel supply amount increase / decrease by the electric fuel control valve 49, the rotational speed of the gas turbine engine 21 causes abnormal combustion, the exhaust gas temperature rises, and the engine stops. Control is performed so that the rotation speed does not reach the predetermined rotational speed, and if the rotational speed of the gas turbine engine 21 becomes higher than the self-sustaining rotational speed, a drive stop command is sent to the starter motor 27 to restart the engine. Characterized by completion.
[0012]
In the restart device 55 of the gas turbine engine 21, an electric fuel control valve 49 that restricts the flow rate of fuel to the gas turbine engine 21 is provided, and the valve opening degree of the electric fuel control valve 49 is determined by the output shaft. It is controlled by the control device 51 according to the rotation speed. Therefore, even when the gas turbine engine 21 is stopped, that is, when the engine is hot, the flow rate of the fuel is limited, so that the exhaust temperature rise trip can be avoided and the engine can be restarted. That is, abnormal combustion caused by supplying a large amount of fuel set in a cold state is avoided. Further, since the one-way clutch 25 is interposed between the starter motor 27 and the output shaft, and no rotational force is transmitted from the output shaft to the starter motor 27, the starter motor 27 and the output shaft can be connected at any time during the engine stop. Can be connected. Therefore, the connection can be made without considering the breakage of the starter motor 27 due to the rotation transmitted from the output shaft to the starter motor 27. Thereby, restart in the middle of an engine stop is attained, and the restart time of the gas turbine engine 21 is shortened.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a gas turbine engine restarting method and a restarting apparatus used therefor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a block diagram of a restart device according to the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a starter motor including the one-way clutch shown in FIG. 1, FIG. 3 is a sectional view of the one-way clutch, and FIG. It is the principal part enlarged view which showed the transmission state to (a) and the non-connection state to (b).
[0014]
A reduction gear 23 is connected to the gas turbine engine 21, and the reduction gear 23 is configured to transmit a starting rotational force from a starting motor described later to the output shaft of the gas turbine engine 21. The speed reduction device 23 is provided with a one-way clutch 25, and the one-way clutch 25 transmits the starting rotational force from the starting motor 27 to the speed reduction device 23 in one direction.
[0015]
That is, as shown in FIG. 2, the starter motor 27 is fixedly provided so as to surround the outer periphery of the rotor 31 in the casing 29 and a rotor 31 that is rotatably supported in the casing 29. The stationary coil 33 and the brush 35 that supplies power to the rotor 31 are roughly configured. The starter motor output shaft 27a of the starter motor 27 is connected to the rotating shaft of the speed reducer 23 via the one-way clutch 25 described above.
[0016]
As shown in FIG. 3, the one-way clutch 25 includes an inner ring 25a and an outer ring 25b provided on the same rotation shaft so as to be relatively rotatable, and a cross section acting as a cam is formed between the inner ring 25a and the outer ring 25b. A plurality of ring stoppers 25c resembling an empty bean shape are provided. When rotating in one direction, as shown in FIG. 4 (a), the ring stopper 25c stands to restrict the inner ring 25a and the outer ring 25b from being relatively unrotatable, and when rotating in the reverse direction, as shown in FIG. 4 (b). As described above, the wheel stopper 25c sleeps and idles.
[0017]
The one-way clutch 25 according to this embodiment transmits rotation in one direction, that is, in the direction from the starter motor 27 to the rotation shaft of the reduction gear 23, and from the rotation shaft of the reduction gear 23 to the starter motor output shaft 27a. It is designed to idle in the direction of. As a result, the starter motor 27 can transmit the starting torque to the gas turbine engine 21 without being rotated by the gas turbine engine 21.
[0018]
A generator, a pump, a compressor, or the like, which is a driven device 37 (not shown), is connected to the rotation shaft of the reduction gear 23. In other words, the gas turbine engine 21 outputs a driving force to the driven device 37 via the speed reducer 23, and a starting rotational force from the starter motor 27 is input via the speed reducer 23.
[0019]
The gas turbine engine 21 is provided with an ignition plug 41, and the ignition timing of the ignition plug 41 is controlled by a control device described later. The gas turbine engine 21 is provided with a rotational speed detector 43 and an exhaust gas temperature detector 45. The rotational speed detector 43 and the exhaust gas temperature detector 45 are connected to a control device to be described later, and each detected value is controlled by the control device. To send to.
[0020]
Further, a fuel cutoff valve 47 is connected to the gas turbine engine 21, and the fuel cutoff valve 47 can cut off the supply of fuel to the gas turbine engine 21 supplied from a fuel tank (not shown). The fuel supply pipe to the gas turbine engine 21 is provided with a fuel control valve 49 as an electric fuel control valve in series with the fuel shut-off valve 47, and the fuel control valve 49 is opened when a control signal is input. The amount of fuel supplied to the gas turbine engine 21 can be freely increased or decreased by changing the opening degree.
[0021]
In this embodiment, the fuel cutoff valve 47 and the fuel control valve 49 are provided separately, but one fuel control valve having a flow path cutoff function may be provided. In this case, fuel supply / cutoff and flow rate control are performed by one fuel control valve.
[0022]
A gas turbine control device 51 is electrically connected to the starter motor 27, spark plug 41, rotational speed detector 43, exhaust temperature detector 45, fuel cutoff valve 47, and fuel control valve 49. As the control device 51, a programmable controller can be suitably used.
The control device 51 sends a predetermined control output signal to the ignition plug 41, the starter motor 27, the fuel cutoff valve 47, and the fuel control valve 49, which are controlled devices, based on the detection signals from the detectors 43 and 45. It is supposed to be.
As the control device 51, in addition to the above-described programmable controller, a sequencer that outputs a predetermined control signal in accordance with a detection input signal without performing arithmetic processing, or an internal program in accordance with the detection input signal. You may use CPU etc. which perform a process and output the control signal by the calculation result.
[0023]
In the present embodiment, the exhaust gas temperature detector 45, the rotation speed detector 43, the fuel cutoff valve 47, the fuel control valve 49, and the control device 51 constitute an electric governor. This electric governor detects the output shaft rotational speed and the exhaust temperature of the gas turbine engine 21 as will be described in detail in the operation procedure described later, and an ON / OFF signal to the spark plug 41 according to the detected value, A start / stop signal to the starter motor 27, a valve opening degree control signal to the electric fuel control valve (fuel control valve 49), and the like are sent out.
[0024]
In addition to the exhaust gas temperature detector 45, the rotation speed detector 43, the fuel cutoff valve 47, the fuel control valve 49, and the control device 51, the spark plug 41, the one-way clutch 25, and the starting motor 27 are used as constituent elements according to the present embodiment. A restart device 55 is configured.
[0025]
Next, the procedure of the restart method of the gas turbine engine 21 using the restart device 55 configured as described above will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of the restart method of the gas turbine engine according to the present invention.
[0026]
Here, when the gas turbine is operated at the rated rotation speed, the fuel supply is cut off, the rotation speed of the gas turbine decreases, and then the gas turbine is restarted until it stops. The procedure of the gas turbine engine restart method will be described as an example.
[0027]
First, when the gas turbine engine 21 is restarted (st1), it is determined whether or not the rotational speed of the gas turbine is a self-supporting rotational speed (st3). This determination is made by the control device 51 that receives the rotation speed detection value from the rotation speed detector 43. The rotation speed is a speed at which the gas turbine engine 21 rotates, and the self-supporting rotation speed is a speed at which the gas turbine engine 21 can start up only by the engine without borrowing the power of the starter motor 27.
[0028]
If the rotational speed is higher than the self-supporting rotational speed, the process returns to st3 and the determination is repeated. On the other hand, if it is determined that the rotation speed is smaller than the self-sustaining rotation speed, the control device 51 monitors the restart start temperature based on the detection value input from the exhaust temperature detector 45 (st5). In this monitoring, specifically, the exhaust temperature detection value is stored. Further, the exhaust gas temperature is detected by measuring the exhaust gas temperature. This restart start temperature is used when determining ignition, which will be described later.
[0029]
Next, it is determined whether or not the rotational speed is greater than the ignition start speed (st7). The ignition start speed is a speed at which the ignition operation starts, and is generally about 40% of the rated rotational speed, but varies depending on the engine. When the rotational speed of the gas turbine is higher than the ignition start speed, the process returns to st3 again and the above procedure is repeated.
On the other hand, if it is determined that the rotational speed of the gas turbine is lower than the ignition start speed, the controller 51 sends an operation command to the starter motor 27 (st9) and turns on the spark plug 41 (st11).
[0030]
Next, the control device 51 sends a valve opening signal to the fuel cutoff valve 47 (st13). Subsequently, the control device 51 sends a predetermined opening degree command to the fuel control valve 49 (st15).
Specifically, in the restart device 55, when the rotation speed of the gas turbine reaches about 60% of the rated rotation speed, the restart device 55 shifts to a fuel control mode in which an opening degree command is sent. This opening is a value for supplying fuel whose rotational speed of the gas turbine engine 21 does not reach a predetermined rotational speed or more. More specifically, control is performed by applying a control signal voltage of 4 to 20 mA to the fuel control valve 49 from the control device 51.
Here, the “predetermined rotational speed” means that the gas turbine engine 21 abnormally burns and the exhaust temperature becomes high, reaches the set value of the protection device, and the gas turbine engine trips (stops), or abnormal noise is generated. The rotation speed that does not occur.
[0031]
Next, it is determined whether or not ignition has occurred (st17). This ignition is determined based on the temperature increase width at the present time (time of st17) with respect to the restart start temperature described above.
[0032]
Here, when ignition is not confirmed and it is determined that a predetermined time has elapsed (st19), an abnormal process is performed (st21). If it is determined in st19 that the predetermined time has not elapsed, the process returns to st15 again.
[0033]
On the other hand, if it is determined in st17 that ignition has occurred, the ignition plug 41 is turned off by the control device 51 (st23). Next, the control device 51 sends a predetermined opening degree command to the fuel control valve 49 (st25). This opening degree is the same as the above-mentioned value.
[0034]
As described above, in the procedure according to this embodiment, in addition to the basic flow rate control (st15) in which the flow rate of the fuel is controlled so as not to reach the exhaust temperature rise trip before ignition, the ignition plug 41 is turned off. The fuel limit (st25) is performed so that the rotational speed of the gas turbine engine does not reach a predetermined rotational speed or more, and the flow rate of the fuel is controlled between the ignition plug 41 and the self-sustained operation. Temperature rise trips are reliably avoided.
[0035]
That is, if the probability of occurrence of an exhaust gas temperature increase trip decreases after ignition, the flow rate of fuel is not controlled, and the gas turbine engine 21 is shifted to a self-sustained operation, thereby further shortening the restart time. However, this, on the other hand, leaves a factor that causes an exhaust temperature rise trip. In the present invention, the risk of the exhaust gas temperature rise trip is avoided by performing fine flow rate control even under such circumstances.
[0036]
Next, it is determined whether or not the rotational speed is higher than the self-supporting rotational speed (st27). If the rotational speed of the gas turbine is smaller than the self-supporting rotational speed, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed (st29), and if the predetermined time has elapsed, an abnormal process is performed (st31). If it is determined in st29 that the predetermined time has not elapsed, the process returns to st25 again.
[0037]
On the other hand, when it is determined in st27 that the rotational speed of the gas turbine is higher than the self-sustaining rotational speed, the controller 51 sends a drive stop command to the starter motor 27 (st33). As a result, the gas turbine engine 21 is operated independently (st35), and the restart is completed.
[0038]
Thus, according to the restarting method of the gas turbine engine 21 using the restarting device 55 according to the present invention, the gas turbine engine 21 even during the engine stop of the gas turbine engine 21, that is, before the engine is completely stopped. When the rotational speed of the motor reaches a predetermined speed, the starting motor 27 is operated.
Then, when the rotational speed of the gas turbine engine 21 using the starter motor 27 reaches a predetermined rotational speed, the fuel flow rate is limited.
[0039]
That is, even when the engine is hot, the fuel flow rate is controlled so as not to cause an exhaust temperature rise trip (engine stop due to an exhaust temperature rise), abnormal combustion is avoided, and the gas turbine engine 21 can be restarted.
[0040]
Further, since the one-way clutch 25 is interposed between the starter motor 27 and the output shaft, the starter motor 27 and the output shaft can be connected at any time during the stoppage of the engine, and restart during the stoppage of the engine. Can be made possible. Thereby, the waiting time until the gas turbine engine 21 is cooled becomes unnecessary, and the restart time of the gas turbine engine 21 can be shortened.
[0041]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the gas turbine engine restart method according to the present invention, even when the gas turbine engine is stopped, the starter motor is operated if the rotational speed of the gas turbine engine reaches a predetermined speed. Since the flow rate of the fuel is limited when the rotational speed of the gas turbine engine using the starter motor reaches a predetermined rotational speed, the exhaust temperature rise trip is not caused even when the engine is hot. The flow rate of the fuel is controlled, and abnormal combustion can be avoided and the gas turbine engine can be restarted. Thereby, even if the gas turbine engine does not stop completely, it is possible to restart using the starter motor, and the restart time of the gas turbine engine can be shortened.
[0042]
According to the gas turbine engine restart device of the present invention, an electric fuel control valve for limiting the flow rate of fuel to the gas turbine engine is provided, and the valve opening degree of the electric fuel control valve is set to the output shaft. Since the control is performed by the control device according to the rotational speed of the gas turbine engine, while the engine of the gas turbine engine is stopped, that is, even when the engine is hot, the fuel flow rate is limited to avoid an exhaust temperature rise trip. Can be restarted. In addition, a one-way clutch is interposed between the starter motor and the output shaft so that rotational force is not transmitted from the output shaft to the starter motor, so the starter motor and output shaft can be connected at any time during engine stoppage. State. As a result, the engine can be restarted while it is stopped, and the restart time of the gas turbine engine can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a restart device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a starter motor including the one-way clutch shown in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a one-way clutch.
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a torque transmission state of the one-way clutch in (a) and a non-connected state in (b).
FIG. 5 is a flowchart for explaining the procedure of the restart method of the gas turbine engine according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a starter motor connected to a gas turbine engine through a pinion.
[Explanation of symbols]
21 ... Gas turbine engine
25. One-way clutch
27 ... Starting motor
41 ... ignition plug
47 ... Fuel cutoff valve
49 ... Electric fuel control valve (fuel control valve)
51. Control device
55 ... Restart device

Claims

This is a gas turbine engine restart method in which the fuel supply is cut off from the state where the engine is operating at the rated rotational speed, the rotational speed decreases, and the engine is restarted again in a self-sustained operation until the engine stops thereafter. And
A starter motor is connected to the output shaft of the gas turbine engine via a one-way clutch, and the starting rotational force of the starter motor is transmitted to the output shaft in one direction while the engine is stopped.
Rotational speed of the gas turbine engine at the rotation speed detector, in the gas turbine engine is only as small the Most determined from self-rotation speed is rising can speed the engine without the aid of the starter motor, A procedure for detecting the exhaust temperature with an exhaust temperature detector and monitoring the restart start temperature;
A procedure for sending an operation command to the starter motor and turning on the spark plug when it is determined that the rotational speed of the gas turbine engine is lower than the rotational speed at the start of ignition, which is the speed at which ignition operation is started ;
A procedure for opening a fuel cutoff valve after turning on the spark plug;
After the fuel shut-off valve is opened, the fuel control valve is opened, the flow rate is controlled to increase or decrease the fuel supply amount by varying the valve opening, the fuel is supplied, and the gas turbine engine using the starter motor A procedure for limiting the flow rate of fuel at a time when the rotational speed of the engine does not reach a predetermined rotational speed at which the exhaust temperature rises and the engine stops due to abnormal combustion ,
Judgment of ignition based on the temperature rise with respect to the restart start temperature, and in the case of ignition, a procedure of turning off the spark plug after this ignition,
Rotational speed of the gas turbine engine, the procedure for stopping the starter motor if becomes greater than the self-rotation speed,
A restart method for a gas turbine engine comprising:

After OFF the spark plug, to include a procedure rotational speed of said gas turbine engine to limit the flow rate of fuel by the fuel control valve does not reach so the engine stop by the reach said exhaust temperature rises above a predetermined rotational speed The gas turbine engine restarting method according to claim 1.

A restart device for a gas turbine engine that shortens the restart time during engine stop,
A starting motor for inputting a starting rotational force to an output shaft of the gas turbine engine;
A one-way clutch that is interposed between the starter motor and the output shaft, transmits rotation in the direction from the starter motor to the output shaft, and idles in the direction from the output shaft to the starter motor;
An electric fuel control valve that limits a flow rate of fuel to the gas turbine engine by inputting a control signal;
Control that detects the rotation speed of the output shaft and sends an ON / OFF signal to the spark plug, a start / stop signal to the starter motor, and a valve opening control signal to the electric fuel control valve according to the detected rotation speed value Equipment,
And having
The control device includes a rotation speed detector that detects a rotation speed of the output shaft, and an exhaust temperature detector that detects an exhaust temperature of the engine.
In the control device,
From the state where the gas turbine engine is operating at the rated rotational speed, the fuel shut-off valve is closed and the supply of fuel is shut off, and the engine is stopped again while the rotational speed of the gas turbine engine is decreasing. When starting
Comparing and judging the rotational speed of the gas turbine engine by the rotational speed detector and the self-sustaining rotational speed that is a speed that can be started up only by the engine without borrowing the power of the starting motor;
When the rotational speed of the engine is larger than the self-sustaining rotational speed, the comparison with the self-sustaining rotational speed is repeated,
When the rotational speed of the engine is smaller than the self-sustained rotational speed, the exhaust temperature detector detects the exhaust temperature, monitors the restart start temperature, stores the detected value of the exhaust temperature,
Next, a comparison judgment is made between the rotational speed of the engine and the ignition start speed, which is the speed at which the ignition operation with the spark plug ON starts.
When the rotational speed of the gas turbine engine is greater than the ignition start speed, the process is repeated from the comparison judgment between the rotational speed of the gas turbine engine and the self-supporting rotational speed,
When the rotational speed of the gas turbine engine is smaller than the ignition start speed, an operation command is sent to the starter motor and the spark plug is turned on.
Open the fuel shut-off valve, send an opening degree command to the electric fuel control valve, and the rotational speed of the gas turbine engine will cause abnormal combustion, and the exhaust temperature will rise, resulting in engine stop or more Control not to reach
When ignition is determined by the temperature increase width with respect to the stored restart start temperature and ignition is confirmed, the ignition plug is turned off after the ignition,
The increase in the fuel supply amount by the electric fuel control valve is adjusted by continuously monitoring the rise in the exhaust temperature, and the rotational speed of the gas turbine engine causes abnormal combustion, the exhaust temperature rises and the engine stops. Control is performed so that the rotation speed does not reach a predetermined speed or more, and if the rotation speed of the gas turbine engine becomes larger than the self-sustaining rotation speed, a drive stop command is sent to the start motor to complete the restart. A gas turbine engine restarting device.