JP4430219B2 - ガスタービンエンジンの始動制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンの制御装置に関し、特にエンジン始動中に温度が異常に上昇する、いわゆるホットスタートか否かを判定し、ホットスタートと判定されると始動を停止するガスタービンエンジンの始動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンにおいては、エンジン温度が寿命に大きな影響を及ぼすため、限界温度を超えた異常な高温状態が長時間継続することは避けることが望ましい。特にエンジンの始動時に温度が異常に上昇するホットスタートはできる限り早期に検出して始動を停止する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のホットスタートの判定は、誤判定を避けるためにエンジン温度が予め設定された上限値を超えた状態が所定時間継続することを条件に行っており、判定に要する時間を短縮するには限界がある。しかも、温度上昇パターンには様々なものがあり、異なる上昇パターンに対応するためには、上限温度と判定時間との組み合わせを複数用意しておく必要があり、判定手順が煩雑になる不都合があった。例えば、図３中に曲線Ｄで示されるように温度が急激に上昇する場合には、高い上限温度Ｔ1と短い判定時間ｔ1の組み合わせで判定を行い、曲線Ｅで示されるように緩慢であるが上昇傾向が長時間持続する場合には、低い上限温度Ｔ2と長い判定時間ｔ2の組み合わせで判定を行う必要がある。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ホットスタートを判定するにあたり、判定に要する時間を短縮すると共に、簡単な手順で異なる温度上昇パターンに対応することが可能なように構成されたガスタービンエンジンの始動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、エンジン始動中にホットスタートか否かを判定するホットスタート判定手段（８）を有し、このホットスタート判定手段にてホットスタートと判定されると始動を停止するガスタービンエンジンの始動制御装置において、ホットスタート判定手段が、エンジン温度とその上昇率とで表される温度状態が予め設定されたホットスタート領域内にあるか否かでホットスタートの判定を行い、このホットスタート領域は、当該領域内に入ると即座にホットスタートと判定する第１の領域（急上昇判定領域）と、当該領域内に入った状態が所定時間継続することを条件にホットスタートと判定する第２の領域（緩上昇判定領域）とを有するものとした。
【０００６】
これによると、温度の上昇傾向を考慮して判定を下すため、判定時間を短縮しても誤判定を避けることができる上に、異なる温度上昇パターンに対応することができる。なお、前記のエンジン温度には、タービンを通る燃焼ガス温度が望ましく、例えば複軸式のガスタービンエンジンにおいては低圧タービンの入口温度を挙げることができる。
【０００８】
しかも、エンジン温度が急激に上昇する場合に第１の領域により即座に判定することで、エンジン温度が上限値を大きく超えることを避けることができる。エンジン温度が緩慢に上昇する場合には第２の領域により所定時間継続することを条件とすることで誤判定を避けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用されたガスタービンエンジンの始動制御装置を示している。ここでは、ガスタービンエンジン１の燃焼器２から送り出される燃焼ガスが高圧タービン３を経て低圧タービン４に導かれ、この低圧タービン４の入口での温度（エンジン温度）Ｔが温度検出部５で検出され、これにより得られたエンジン温度Ｔと、これをもとに導関数計算ブロック７にて求めたエンジン温度上昇率Ｔｄとに基づいてホットスタート判定ブロック（ホットスタート判定手段）８にてホットスタートの判定が行われ、ここでホットスタートと判定されると、燃料流量制御器９にて制御弁１０を操作して燃料の燃焼器２への流入を遮断し、点火制御器１１にて点火プラグ１２の作動を停止させ、スタータ制御器１３にてスタータ１４の作動を停止させる。
【００１１】
導関数計算ブロック７では、温度検出部５で得られたエンジン温度Ｔをもとに４０ｍｓ制御サイクル毎にその導関数であるエンジン温度上昇率Ｔｄを生成する。
【００１２】
ホットスタート判定ブロック８では、エンジン温度Ｔとその上昇率Ｔｄとで表される温度状態が予め設定されたホットスタート領域にあるか否かでホットスタートの判定を行い、このホットスタート領域は、図２に示すように、当該領域内に入ると即座にホットスタートと判定する急上昇判定領域（第１の領域）と、当該領域内に入った状態が所定の判定時間（例えば３秒間）継続することを条件にホットスタートと判定する緩上昇判定領域（第２の領域）とを有している。
【００１３】
急上昇判定領域と緩上昇判定領域との境界となる第１の判定ラインＬ１、並びに緩上昇判定領域と領域外との境界となる第２の判定ラインＬ２は共に、右下がりに傾斜しており、エンジン温度上昇率Ｔｄが高くなるのに従ってホットスタートと判定されるエンジン温度Ｔの上限値が低くなるように設定されている。
【００１４】
図２中の曲線Ａ・Ｂ・Ｃは、上昇パターンの異なる温度変化の例を示しており、曲線Ａで示す例では、スタートした後にホットスタート領域に入ることなく正常にアイドルに移行している。曲線Ｂで示す例では、緩上昇判定領域内に入った後に判定時間の経過を待たずに急上昇判定領域に入った時点で即座にホットスタートと判定され、これにより早期に始動を停止してエンジン温度Ｔが上限値を大幅に超えることを避けることができる。曲線Ｃで示す例では、緩上昇判定領域内に入って所定時間経過した時点でホットスタートと判定される。このようにして１種類の判定マップで異なるパターンの異常温度上昇に対応することができる。
【００１５】
なお、判定ラインＬ１・Ｌ２は、実験やシミュレーションなどに基づいて求めることができるが、図２に示すような直線に限定されず、曲線で表される場合もあり、対象となるガスタービンエンジンの特性に基づいて適宜に定めれば良い。
【００１６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、エンジン温度の上昇傾向を考慮してホットスタートの判定を行うため、短時間に正確な判定を行うことができる上に、簡単な手順で異なるパターンの温度上昇に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたガスタービンエンジンの始動制御装置を示すブロック図。
【図２】ホットスタート領域を示すグラフ。
【図３】温度の上昇パターンの例を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ガスタービンエンジン
２ 燃焼器
３ 高圧タービン
４ 低圧タービン
５ 温度検出部
７ 導関数計算ブロック
８ ホットスタート判定ブロック（ホットスタート判定手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスタービンエンジンの制御装置に関し、特にエンジン始動中に温度が異常に上昇する、いわゆるホットスタートか否かを判定し、ホットスタートと判定されると始動を停止するガスタービンエンジンの始動制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンエンジンにおいては、エンジン温度が寿命に大きな影響を及ぼすため、限界温度を超えた異常な高温状態が長時間継続することは避けることが望ましい。特にエンジンの始動時に温度が異常に上昇するホットスタートはできる限り早期に検出して始動を停止する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のホットスタートの判定は、誤判定を避けるためにエンジン温度が予め設定された上限値を超えた状態が所定時間継続することを条件に行っており、判定に要する時間を短縮するには限界がある。しかも、温度上昇パターンには様々なものがあり、異なる上昇パターンに対応するためには、上限温度と判定時間との組み合わせを複数用意しておく必要があり、判定手順が煩雑になる不都合があった。例えば、図３中に曲線Ｄで示されるように温度が急激に上昇する場合には、高い上限温度Ｔ1と短い判定時間ｔ1の組み合わせで判定を行い、曲線Ｅで示されるように緩慢であるが上昇傾向が長時間持続する場合には、低い上限温度Ｔ2と長い判定時間ｔ2の組み合わせで判定を行う必要がある。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、ホットスタートを判定するにあたり、判定に要する時間を短縮すると共に、簡単な手順で異なる温度上昇パターンに対応することが可能なように構成されたガスタービンエンジンの始動制御装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、エンジン始動中にホットスタートか否かを判定するホットスタート判定手段（８）を有し、このホットスタート判定手段にてホットスタートと判定されると始動を停止するガスタービンエンジンの始動制御装置において、ホットスタート判定手段が、エンジン温度とその上昇率とで表される温度状態が予め設定されたホットスタート領域内にあるか否かでホットスタートの判定を行い、このホットスタート領域は、当該領域内に入ると即座にホットスタートと判定する第１の領域（急上昇判定領域）と、当該領域内に入った状態が所定時間継続することを条件にホットスタートと判定する第２の領域（緩上昇判定領域）とを有するものとした。
【０００６】
これによると、温度の上昇傾向を考慮して判定を下すため、判定時間を短縮しても誤判定を避けることができる上に、異なる温度上昇パターンに対応することができる。なお、前記のエンジン温度には、タービンを通る燃焼ガス温度が望ましく、例えば複軸式のガスタービンエンジンにおいては低圧タービンの入口温度を挙げることができる。
【０００８】
しかも、エンジン温度が急激に上昇する場合に第１の領域により即座に判定することで、エンジン温度が上限値を大きく超えることを避けることができる。エンジン温度が緩慢に上昇する場合には第２の領域により所定時間継続することを条件とすることで誤判定を避けることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明の構成を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明が適用されたガスタービンエンジンの始動制御装置を示している。ここでは、ガスタービンエンジン１の燃焼器２から送り出される燃焼ガスが高圧タービン３を経て低圧タービン４に導かれ、この低圧タービン４の入口での温度（エンジン温度）Ｔが温度検出部５で検出され、これにより得られたエンジン温度Ｔと、これをもとに導関数計算ブロック７にて求めたエンジン温度上昇率Ｔｄとに基づいてホットスタート判定ブロック（ホットスタート判定手段）８にてホットスタートの判定が行われ、ここでホットスタートと判定されると、燃料流量制御器９にて制御弁１０を操作して燃料の燃焼器２への流入を遮断し、点火制御器１１にて点火プラグ１２の作動を停止させ、スタータ制御器１３にてスタータ１４の作動を停止させる。
【００１１】
導関数計算ブロック７では、温度検出部５で得られたエンジン温度Ｔをもとに４０ｍｓ制御サイクル毎にその導関数であるエンジン温度上昇率Ｔｄを生成する。
【００１２】
ホットスタート判定ブロック８では、エンジン温度Ｔとその上昇率Ｔｄとで表される温度状態が予め設定されたホットスタート領域にあるか否かでホットスタートの判定を行い、このホットスタート領域は、図２に示すように、当該領域内に入ると即座にホットスタートと判定する急上昇判定領域（第１の領域）と、当該領域内に入った状態が所定の判定時間（例えば３秒間）継続することを条件にホットスタートと判定する緩上昇判定領域（第２の領域）とを有している。
【００１３】
急上昇判定領域と緩上昇判定領域との境界となる第１の判定ラインＬ１、並びに緩上昇判定領域と領域外との境界となる第２の判定ラインＬ２は共に、右下がりに傾斜しており、エンジン温度上昇率Ｔｄが高くなるのに従ってホットスタートと判定されるエンジン温度Ｔの上限値が低くなるように設定されている。
【００１４】
図２中の曲線Ａ・Ｂ・Ｃは、上昇パターンの異なる温度変化の例を示しており、曲線Ａで示す例では、スタートした後にホットスタート領域に入ることなく正常にアイドルに移行している。曲線Ｂで示す例では、緩上昇判定領域内に入った後に判定時間の経過を待たずに急上昇判定領域に入った時点で即座にホットスタートと判定され、これにより早期に始動を停止してエンジン温度Ｔが上限値を大幅に超えることを避けることができる。曲線Ｃで示す例では、緩上昇判定領域内に入って所定時間経過した時点でホットスタートと判定される。このようにして１種類の判定マップで異なるパターンの異常温度上昇に対応することができる。
【００１５】
なお、判定ラインＬ１・Ｌ２は、実験やシミュレーションなどに基づいて求めることができるが、図２に示すような直線に限定されず、曲線で表される場合もあり、対象となるガスタービンエンジンの特性に基づいて適宜に定めれば良い。
【００１６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、エンジン温度の上昇傾向を考慮してホットスタートの判定を行うため、短時間に正確な判定を行うことができる上に、簡単な手順で異なるパターンの温度上昇に対応することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたガスタービンエンジンの始動制御装置を示すブロック図。
【図２】ホットスタート領域を示すグラフ。
【図３】温度の上昇パターンの例を示すグラフ。
【符号の説明】
１ ガスタービンエンジン
２ 燃焼器
３ 高圧タービン
４ 低圧タービン
５ 温度検出部
７ 導関数計算ブロック
８ ホットスタート判定ブロック（ホットスタート判定手段）
Claims (1)
- エンジン始動中にホットスタートか否かを判定するホットスタート判定手段を有し、該ホットスタート判定手段にてホットスタートと判定されると始動を停止するガスタービンエンジンの始動制御装置であって、
前記ホットスタート判定手段は、エンジン温度とその上昇率とで表される温度状態が予め設定されたホットスタート領域内にあるか否かでホットスタートの判定を行い、前記ホットスタート領域は、当該領域内に入ると即座にホットスタートと判定する第１の領域と、当該領域内に入った状態が所定時間継続することを条件にホットスタートと判定する第２の領域とを有することを特徴とするガスタービンエンジンの始動制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000299390A JP4430219B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ガスタービンエンジンの始動制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000299390A JP4430219B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ガスタービンエンジンの始動制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002106362A JP2002106362A (ja) | 2002-04-10 |
| JP4430219B2 true JP4430219B2 (ja) | 2010-03-10 |
Family
ID=18781200
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000299390A Expired - Lifetime JP4430219B2 (ja) | 2000-09-29 | 2000-09-29 | ガスタービンエンジンの始動制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4430219B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1401923B1 (it) | 2010-09-09 | 2013-08-28 | Nuovo Pignone Spa | Metodi e dispositivi per testare un rotore a bassa velocita ed a basso momento in un turbomacchinario |
| JP6317946B2 (ja) | 2014-02-18 | 2018-04-25 | 三菱航空機株式会社 | 航空機 |
-
2000
- 2000-09-29 JP JP2000299390A patent/JP4430219B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002106362A (ja) | 2002-04-10 |
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| A521 | Written amendment |
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