JP5185791B2 - ガスタービン制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ガスタービンプラントにおいて、吸気温度や燃料の組成又は熱量が変動しても、燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を維持可能にしたガスタービン制御装置に関する。
ガスタービンの燃焼器は、複数種類の燃焼ノズルを有する。即ち、高負荷時のＮＯＸ低減と低負荷時の燃焼安定性を図ること等を目的として、予混合燃焼用のメインノズルと、拡散燃焼用のパイロットノズルとを具備したものや、前記燃焼ノズルに、さらにＮＯＸ低減を図ること等を目的として、予混合燃焼用のトップハットノズルを具備したものがある。かかる燃焼器の構成は、例えば、特許文献１（特開２００８−２５９１０号公報）に開示されている。特許文献１に開示された燃焼器の構成を図６及び図７により説明する。
燃焼器１００の外筒１０２の内部に、所定間隔を開けて燃焼器内筒１０４が支持固定され、この燃焼器内筒１０４の先端部に燃焼器尾筒１０６が連結されて、燃焼器ケーシングが構成されている。燃焼器内筒１０４の中心部にパイロットノズル１０８が配設されると共に、燃焼器内筒１０４の内周面に周方向に沿って、パイロットノズル１０８を取り囲むように複数の予混合燃焼用のメインノズル１１０が配設されている。パイロットノズル１０８の先端部には、パイロットコーン１１２が装着されている。また、燃焼器外筒１０２の内周面に、周方向に沿って複数のトップハットノズル１１４が配設されている。
図７において、燃焼器外筒１０２には、外筒本体１１６の基端部に外筒蓋部１１８の一端が複数の締結ボルト１２０により締結されている。外筒蓋部１１８の他端に燃焼器内筒１０４の基端部が嵌着され、外筒蓋部１１８と燃焼器内筒１０４との間に空気通路１２２が形成されている。そして、各メインノズル１１０の先端部がメインバーナ１２４に連通している。
外筒蓋部１１８にはトップハット部１２６が嵌合し、複数の締結ボルト１２８により締結されている。トップハットノズル１１４はトップハット部１２６に設けられている。即ち、トップハット部１２６に周方向に沿って燃料キャビティ１３０が形成され、この燃料キャビティ１３０から外筒蓋部１１８に向けて複数の第１燃料通路１３２が形成されている。この各第１燃料通路１３２の先端部に、空気通路１２２に向けて第２燃料通路１３４が形成され、この第２燃料通路１３４は、トップハット部１２６の内周面に取り付けられたペグ１３６に連結されている。
そして、図示しないパイロット燃料ラインがパイロットノズル１０８の燃料ポート１３８に連結され、パイロット燃料ｆｐを供給する。また、図示しないメイン燃料ラインがメインノズル１１０の燃料ポート１４０に連結され、メイン燃料ｆｍを供給する。また、図示しないトップハット燃料ラインがトップハットノズル１１４の燃料ポート１４２に連結され、トップハット燃料ｆｔを供給している。
かかる構成において、高温・高圧の圧縮空気が、空気流路１４４から矢印ａ方向に向かって空気通路１２２に供給されると、この圧縮空気がトップハットノズル１１４から噴射された燃料ｆｔと予混合される。この燃料混合気が燃焼器内筒１０４内に流れ込む。
燃焼器内筒１０４内では、燃料混合気がメインノズル１１０から噴射された燃料ｆｍとメインバーナ１２４により混合され、予混合気の旋回流となって燃焼器尾筒１０６内に流れ込む。
また、燃料混合気は、パイロットノズル１０８から噴射された燃料ｆｐと混合され、図示しない種火により着火されて燃焼し、燃焼ガスとなって燃焼器尾筒１０６内に噴出する。このとき、燃焼ガスの一部が燃焼器尾筒１０６内に火炎を伴って周囲に拡散するように噴出することで、各メインノズル１１０から燃焼器尾筒１０６内に流れ込んだ予混合気に着火されて燃焼する。即ち、パイロットノズル１０８から噴射したパイロット燃料による拡散火炎により、メインノズル１１０からの希薄予混合燃料の安定燃焼を行なうための保炎を行なうことができる。また、圧縮空気をトップハットノズル１１４から噴射した燃料と予混合することで、ＮＯＸを低減できる。
従来のガスタービンプラントでは、発電機出力、大気温度等に基づいて、燃焼器に送る空気流量及び燃料流量を予め決定し、試運転で微調整した後、その微調整した値を用いて運転を行なっている。しかし、従来のガスタービンプラントの制御装置では、燃料の組成変化に即応することができず、そのため、燃焼安定性が低下したり、あるいは燃焼振動が発生することがあった。
燃焼振動が発生すると、ガスタービンの運転に大きな支障をきたすことになるため、プラント設備の保護の観点及び稼動率向上の観点から、燃焼振動をできる限り抑制することが強く求められている。
特許文献２（特開平５−１８７２７１号公報）には、ガスタービン燃焼器において、大気温度や、大気湿度又は燃料発熱量等の変化量に基づいて、空気流量や燃料流量を増減する制御装置を備えることが開示されている。特許文献２では、前記ニーズにより、大気温度や、大気湿度又は燃料発熱量等の変動に対して燃焼安定性を向上させるため、空気流量や燃料流量をバイアス制御するようにしている。
特開２００８−２５９１０号公報 特開平５−１８７２７１号公報
特許文献２に開示された制御手段では、空気流量や燃料流量をバイアス制御して一律に変更するようにしているため、自由度が少なく、空気流量や燃料流量の最適量への調整が困難である。
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ガスタービンプラントにおいて、発電量等の目標負荷に対応して、空気流量や燃料流量を最適流量に調整する場合に、設定の自由度を向上させ、これにより、燃焼安定性を向上させると共に、燃焼振動の発生を未然防止可能とすることを目的とする。
前記目的を達成するため、本発明のガスタービン制御装置は、
ガスタービンの目標負荷に対応して燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を制御するようにしたガスタービン制御装置において、
目標負荷に対応して前記燃焼器に供給される燃料流量又は空気流量を設定する第１の関数発生器と、
圧縮機入口の吸気温度を検出する吸気温度検出器、及び該吸気温度検出器の検出値に基づいて該燃料流量又は空気流量の設定値を補正する補正量を設定する第２の関数発生器と、
該補正量を目標負荷を加味して修正する修正量を設定する第３の関数発生器と、
前記第２の関数発生器で設定された補正量と第３の関数発生器で設定された修正量から修正補正量を演算する第１の演算器と、
第１の関数発生器で設定された燃料流量又は空気流量の設定値に該修正補正量を加えて燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を算出する第２の演算器と、を備えたものである。
本発明では、目標負荷に対応して設定された燃料流量又は空気流量の設定値に対して、圧縮機入口の吸気温度を検出し、この検出値に基づいて該設定値を補正する補正量を設定する第２の関数発生器を設けている。即ち、ガスタービンの安定燃焼を維持するため、燃料流量又は空気流量を制御するためのパラメータとして、吸気温度に着目したものである。
特許文献２には、大気温度をひとつのパラメータとしているが、吸気温度と大気温度とは一義的に対応するものではない。吸気温度は大気温度とある程度の相関はあるが、吸気温度は、吸気後の流速によって温度低下の程度が変わり、流速が大きくなるほど温度が低下する。
大気温度と比較して、ガスタービンに吸入される吸気の温度である吸気温度を検出することによって、ガスタービン燃料の質量収支及び熱収支をより正確に求めることができる。従って、大気温度をパラメータとして用いた場合より、吸気温度をパラメータとして用いたほうが、気象条件の変動に対して燃焼安定性を維持しやすい利点がある。
また、第３の関数発生器で、第２の関数発生器で設定された補正量を目標負荷を加味して修正した修正補正量を演算し、燃料流量又は空気流量の設定値を補正するようにしているので、目標負荷に応じて最適な燃料流量又は空気流量とすることができる。従って、特許文献２に開示された制御手段と比べて、自由度が大きく、かつ燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を維持できる制御が可能となる。
本発明装置において、燃料の組成又は熱量に対応して燃料流量又は空気流量の設定値を補正する第２の補正量を設定する第４の関数発生器と、前記第２の補正量を目標負荷を加味して修正する第２の修正量を設定する第５の関数発生器と、前記第４の関数発生器で設定された第２の補正量と第５の関数発生器で設定された第２の修正量から第２の修正補正量を演算する第３の演算器と、を備え、燃料流量又は空気流量の設定値に前記修正補正量及び第２の修正補正量を加えて燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を演算する第４の演算器と、を備えるようにするとよい。
このように、別なパラメータとして、燃料の組成又は熱量を加え、このパラメータに基づいて燃料流量又は空気流量の設定値を補正する第２の補正量を求めると共に、目標負荷に応じて該補正量を修正した第２の修正補正量を演算し、この第２の修正補正量により燃料流量又は空気流量の設定値を修正するようにしているので、燃料の組成又は熱量、あるいは燃料中に含まれる不活性ガスの割合が変動しても、燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を維持できる。
本発明装置において、燃焼器の上流側の燃料供給路に燃料の組成又は熱量を検出する検出器を設け、該検出器の検出値に基づいて前記第２の補正量を設定するようにしてもよい。燃料の組成又は熱量は、予め設定したり、燃料が変わるたびに適宜入力することが可能であるが、このように、燃料の組成又は熱量を検出する検出器を設け、該検出器で検出するようにしてもよい。また、発電機出力と燃料流量を用いて、演算により熱量を推定するようにしてもよい。
これによって、燃料の組成又は熱量を予め設定しておく必要がなく、また、運転中に燃料の組成又は熱量が変わっても、該検出器で検出できるので、運転を中断する必要がなく、運転状態を維持したまま変更後の燃料の組成又は熱量に対応した第２の補正量を設定できる。
また、本発明装置において、目標負荷が発電量又は燃焼温度を基準とした負荷であり、燃焼器に燃料を供給する燃料供給管路に設置された燃料流量調整弁の開度、圧縮機に設置された入口案内翼の角度、又は燃焼器内の燃焼領域をバイパスする空気を通す配管に設置された燃焼器バイパス弁の開度を制御対象とすることができる。
これらの機器を制御対象とすることにより、燃料流量又は空気流量の調整が容易になり、各燃焼器に供給される燃料と空気の量を全ての負荷帯において、吸気温度や燃料の組成又は熱量を勘案して適切に設定することが可能となる。この結果、吸気温度や燃料の組成又は熱量の変動に対して、影響を受けにくい燃焼制御が可能になる。
また、本発明装置において、目標負荷が発電量又は燃焼温度を基準とした負荷であり、全燃料流量に対するパイロット燃料流量又はトップハット燃料流量の比を制御対象としてもよい。
このように、全燃料流量に対するパイロット燃料流量又はトップハット燃料流量の比を制御対象とすることにより、吸気温度や燃料の組成又は熱量の変動に対して、全燃料流量を変動させることなく各燃焼器に供給される燃料の量を適切に設定することが可能となる。この結果、吸気温度や燃料の組成又は熱量の変動に対して、発電量又は燃焼温度が影響を受けにくい制御が可能となる。
本発明装置によれば、ガスタービンの目標負荷に対応して燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を制御するようにしたガスタービン制御装置において、目標負荷に対応して前記燃焼器に供給される燃料流量又は空気流量を設定する第１の関数発生器と、圧縮機入口の吸気温度を検出する吸気温度検出器、及び該吸気温度検出器の検出値に基づいて該燃料流量又は空気流量の設定値を補正する補正量を設定する第２の関数発生器と、該補正量を目標負荷を加味して修正する修正量を設定する第３の関数発生器と、前記第２の関数発生器で設定された補正量と第３の関数発生器で設定された修正量から修正補正量を演算する第１の演算器と、第１の関数発生器で設定された燃料流量又は空気流量の設定値に該修正補正量を加えて燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を算出する第２の演算器と、を備えたことにより、制御の自由度を向上できると共に、吸気温度をパラメータとして、目標負荷に応じた燃料流量又は空気流量の最適制御が可能になり、そのため、気象条件の変動に対して燃焼安定性を維持でき、燃焼振動を未然に防止できる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明をそれのみに限定する趣旨ではない。
（実施形態１）
本発明装置の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るガスタービンプラントの構成図である。図１において、ガスタービン１は、ガスタービン本体部１０と、燃焼部３０とを具備する。ガスタービン本体部１０は、入口案内翼１４を有する圧縮機１２、回転軸１６及びタービン１８を具備し、タービン１８には発電機２０が接続されている。また、入口案内翼１４を通る吸気ｓの温度を計測する吸気温度検出器２２が装着されている。吸気温度検出器２２の検出値は、本実施形態のガスタービンプラントの制御を行なう後述するガスタービン制御部６０に入力される。
タービン１８は、燃焼ガス導入管２６と燃焼排ガスｅを外部へ排出する排出管２８とに接続されている。また、回転軸１６を介して圧縮機１２及び発電機２０に接続されている。タービン１８では、燃焼ガス導入管２６から燃焼ガスの供給を受け、燃焼ガスによって回転し、その回転によって発電機２０や圧縮機１２を回転する。発電に使用した燃焼ガスは、排出管２８から排ガスｅとして外部に排出される。タービン１８の入口部には、燃焼ガス導入管２６から導入される燃焼ガスの温度を検出する検出器１９が装着されている。検出器１９の検出値は、後述するガスタービン制御部６０に入力される。
圧縮機１２は、外部から空気を導入する配管１３と、圧縮空気導入部２４とに接続されている。圧縮機１２は、回転軸１６を介してタービン１８及び発電機２０に結合しており、タービン１８の回転が伝達されて回転し、その回転により配管１３から空気を導入する。そして、導入した吸気ｓを圧縮して、燃焼器３２へ送り出す。
入口案内翼１４は、吸気ｓの通路に設けられた回転翼で、回転翼の角度を調節することにより、回転数が一定でも、圧縮機１２へ導入する吸気ｓの流量を調整できる。入口案内翼１４の回転翼の角度は、後述するガスタービン制御部６０により制御される。
次に、燃焼部３０の構成を説明する。圧縮空気導入部２４及び燃焼ガス導入管２６に燃焼器３２が接続されている。燃焼器３２の構成は、図６及び図７に示す燃焼器１００の構成と同一である。吸気ｓが圧縮空気導入部２４を介して燃焼器３２に導入される。バイパス管３４は、圧縮空気導入部２４及び燃焼ガス導入管２６に接続され、バイパス弁３６が介設されている。バイパス弁３６によって、燃焼器３２に導入される吸気量を制御する。バイパス弁３６の開度は、後述するガスタービン制御部６０によって制御される。
燃料ｆは、燃料供給主管３８から３つの分岐管４０、４２及び４４を経由して燃焼器３２に供給される。燃料供給主管３８には、燃料ｆの熱量を検出するカロリメータ４６が装着されている。メイン燃料供給管４０には、メイン燃料流量制御弁４８及びメイン燃料供給弁５０が介設されている。トップハット燃料供給管４２には、トップハット燃料流量制御弁５２及びトップハット燃料供給弁５４が介設されている。パイロット燃料供給管４４には、パイロット燃料流量制御弁５６及びパイロット燃料供給弁５８が介設されている。
かかる構成において、図７に示すように、メイン燃料供給管４０から供給される燃料ｆｍは、メインノズル１１０の燃料ポート１４０に供給され、トップハット燃料供給管４２から供給される燃料ｆｔは、トップハットノズル１１４の燃料ポート１４２に供給され、パイロット燃料供給管４４から供給される燃料ｆｐは、パイロットノズル１０８の燃料ポート１３８に供給される。こうして、前述した燃焼方法により、燃焼器３２で燃料ｆを燃焼させる。
図２に、本実施形態のガスタービン制御部６０を示す。図２において、まず、目標負荷が設定される。目標負荷は、発電量負荷（ＭＷ）であってもよく、あるいはタービン１８に導入される燃焼ガスの温度を基準として設定するようにしてもよい。例えば、発電量負荷であれば、５０％又は１００％（全負荷）等の目標設定を行なう。
設定された目標負荷に基づいて、第１の関数発生器６２で燃料供給主管３８から供給される燃料流量を設定する。その設定値が第１の加減算器６４に入力される。
次に、吸気温度検出器２２で検出した吸気温度を第２の関数発生器６９に入力し、該吸気温度に応じた補正量を設定する。第２の関数発生器６９で設定された補正量を第１の乗算器６８に入力する。また、目標負荷により燃焼状態が変動するので、その変動を加味して燃料流量設定値を修正する必要がある。そこで、別途目標負荷を第３の関数発生器６６に入力して、その修正量を設定する。そして、第３の関数発生器６６で設定した修正量を第１の乗算器６８に入力する。
第１の乗算器６８では、第２の関数発生器６９で設定された吸気温度に応じた補正量と、第３の関数発生器６６で設定した目標負荷に応じた修正量とから修正補正量を演算し、その修正補正量を第１の加減算器６４に入力する。第１の加減算器６４では、第１の関数発生器６２で設定した燃料流量設定値から該修正補正量を加減算して、目標負荷に応じた燃料流量を決定する。
この燃料流量に基づいて、各燃料流量制御弁４８，５２又は５６の弁開度特性や燃料の温度、圧力などのパラメータを用いて弁開度を決定し、ガスタービン制御部６０から各燃料流量制御弁４８，５２又は５６に対して弁開度指令を発信する。
このようにして、燃料流量を決定することにより、圧縮機１２の入口の吸気温度検出値に応じた各燃料流量制御弁４８，５２又は５６の弁開度とすることができると共に、目標負荷の燃焼特性を加味した弁開度に制御しているので、目標負荷に応じて最適な燃料流量とすることができる。従って、燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を維持できる。また、特許文献２に開示されたバイアス制御と比べて、自由度が大きい制御が可能になる。
なお、本実施例では、第１の関数発生器６２で燃料供給主管３８から供給される燃料流量を設定し、第１の加減算器６４で修正補正量を加減算して、目標負荷に応じた燃料流量を決定しているが、第１の関数発生器６２でメイン燃料供給管４０、トップハット燃料供給管４２、又はパイロット燃料供給管４４から供給される燃料流量を設定し、第１の加減算器６４で修正補正量を加減算して、目標負荷に応じたメイン燃料流量、トップハット燃料流量、又はパイロット燃料流量を決定するようにしてもよい。
また、本実施形態では、燃料流量を制御するようにしているが、代わりに、圧縮空気導入部２４から燃焼器３２に導入される圧縮空気量を制御するようにしてもよい。この場合には、入口案内翼１４の回転翼の角度を調整して、圧縮空気量を制御するか、あるいはバイパス弁３６の開度を調節して、燃焼器３２に供給される圧縮空気量を制御するようにする。さらには、燃料流量と圧縮空気量の両方を同時に制御するようにしてもよい。
また、本実施形態では、タービン１８の入口部に燃焼ガスの温度を検出する検出器１９を設けているが、他の検出器の検出値を用いて、熱収支・質量収支から演算により燃焼ガスの温度を推定するようにしてもよい。
(実施形態２)
次に、本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。図３において、図２に示す前記第１実施形態と同一符号を付した関数発生器、加減算器又は乗算器は、同一の機能を有するものである。本実施形態では、図２に示す制御に加えて、燃料供給主管３８に設けられたカロリメータ４６で、燃料ｆの熱量を検出するようにしている。そして、カロリメータ４６で検出した検出値に応じて、第４の関数発生器７８で、燃料流量設定値に対する第２の補正量を設定する。また、第５の関数発生器７４で、目標負荷を加味して該第２の補正量を修正する第２の修正量を設定する。
次に、第４の関数発生器７８で設定した第２の補正量と第５の関数発生器７４で設定した第２の修正量を第２の乗算器７６に入力し、第２の乗算器７６で第２の修正補正量を演算する。この第２の修正補正量を第２の加減算器７２に入力する。そして、第１の関数発生器６２で目標負荷に応じて設定した燃料流量の設定値に対し、前記第１実施形態と同様に、第１の加減算器６４で第１の修正補正量を加減算し、こうして修正された設定値に対し、第２の加減算器７２でさらに第２の修正補正量を加減算する。こうして燃焼器３２に供給する燃料流量を決定し、この燃料流量に基づいて、各燃料流量制御弁４８，５２又は５６の弁開度特性や燃料の温度、圧力などのパラメータを用いて弁開度を決定するようにする。
本実施形態によれば、２つ目のパラメータとして、燃料ｆの熱量検出値を加え、圧縮機入口の吸気温度検出値とこの熱量検出値とにより燃料流量の設定値を補正すると共に、目標負荷に応じて該補正量を修正しているので、前記第１実施形態による作用効果に加え、燃料ｆの組成又は熱量、あるいは燃料ｆ中に含まれる不活性ガスの割合が変動しても、燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を維持できる。
なお、本実施形態では、燃料流量を制御するようにしているが、代わりに、圧縮空気導入部２４から燃焼器３２に導入される圧縮空気量を制御するようにしてもよい。この場合には、入口案内翼１４の回転翼の角度を調整して、圧縮空気量を制御するか、あるいはバイパス弁３６の開度を調節して、燃焼器３２に供給される圧縮空気量を制御するようにする。さらには、燃料流量と圧縮空気量の両方を同時に制御するようにしてもよい。また、燃料供給主管３８にカロリメータ４６を設けているが、発電機出力と燃料流量を用いて、演算により熱量を推定するようにしてもよい。
（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図４及び図５に基づいて説明する。図４において、本実施形態では、目標負荷として、タービン１８の入口に導入される燃焼ガスの温度を設定する。その燃焼ガスの温度は、温度検出器１９で検出する。例えば、タービン１８の入口に導入される燃焼ガスの温度を１４８０〜１５００℃とすることを目標負荷とする。図４に示す制御部８０を構成する関数発生器、加減算器及び乗算器は、図３のものと同一構成をなし、これらの機器に図３と同一符号を付している。
制御部８０では、前記燃焼ガスの温度を目標負荷とし、吸気温度検出器２２で検出した吸気温度及びカロリメータ４６で検出した燃料ｆの熱量をパラメータとして、第２実施形態と同様の処理を行ない、第１の関数発生器６２で燃料流量比を設定する。この燃料流量比に対して、第１の加減算器６４で第１の修正補正量を加減算し、次に、第２の加減算器７２で第２の修正補正量を加減算する。ここで、燃料流量比とは、例えば全燃料流量に対するトップハット燃料流量の比（トップハット燃料比）及び全燃料流量に対するパイロット燃料流量の比（パイロット燃料比）である。
こうして、決定した燃料流量比に基づいて、各燃料流量制御弁４８，５２及び５６の開度を指令する。
これら燃料流量比から各燃料流量制御弁４８，５２及び５６の開度を決定する手順を図５により説明する。図５において、パイロット燃料比と全燃料流量からパイロット燃料流量を算出すると共に、トップハット燃料比と全燃料流量からトップハット燃料流量を算出する。比較器８４で、全燃料流量からパイロット燃料流量及びトップハット燃料流量を減算し、メイン燃料流量を算出する。
その後、各燃料流量制御弁４８，５２及び５６のバルブ特性、燃料の圧力及び温度などのパラメータを用いて、これらのパラメータに基づいて各補正器８６，８８及び９０で修正を加え、各燃料流量制御弁４８，５２及び５６の開度を決定する。決定した弁開度を各燃料流量制御弁４８，５２及び５６に指令する。
なお、本実施形態では、タービン１８の入口部に燃焼ガスの温度を検出する検出器１９を設けているが、他の検出器の検出値を用いて、熱収支・質量収支から演算により燃焼ガスの温度を推定するようにしてもよい。
本実施形態によれば、前記第２実施形態と同様に、吸気温度検出器２２で検出した吸気温度と、カロリメータ４６で検出した燃料ｆの熱量とをパラメータとしているので、前記第２実施形態で得られる作用効果に加え、タービン１８の入口の燃焼ガス温度を目標負荷としているので、季節変動に伴う吸気温度変化により、燃焼器内部での燃焼安定性への影響を最小限に留めることができる。
本発明によれば、ガスタービンプラントにおいて、吸気温度や燃料中に含まれる不活性ガスの割合が変動しても、簡単な制御機構で、燃焼振動を発生させることなく、安定燃焼を達成することができる。
本発明の第１実施形態に係るガスタービンプラントの構成図である。 前記第１実施形態の制御部を示すブロック線図である。 本発明の第２実施形態に係るガスタービン制御部のブロック線図である。 本発明の第３実施形態に係るガスタービン制御部のブロック線図である。 前記第３実施形態の燃料流量制御弁の制御機構を示すブロック線図である。 ガスタービン燃焼器の縦断面図である。 図６の一部拡大断面図である。
符号の説明
１ ガスタービン
１２ 圧縮機
１４ 入口案内翼
２２ 吸気温度検出器
３２，１００ 燃焼器
３４ バイパス管
３８ 燃料供給主管
４０ メイン燃料供給管
４２ トップハット燃料供給管
４４ パイロット燃料供給管
４６ カロリメータ
４８ メイン燃料流量制御弁
５２ トップハット燃料流量制御弁
５６ パイロット燃料流量制御弁
６２ 第１の関数発生器
６４ 第１の加減算器（第２の演算器）
６６ 第３の関数発生器
６８ 第１の乗算器（第１の演算器）
６９ 第２の関数発生器
７２ 第２の加減算器（第４の演算器）
７４ 第５の関数発生器
７６ 第２の乗算器（第３の演算器）
７８ 第４の関数発生器

Claims (5)

  1. ガスタービンの目標負荷に対応して燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を制御するようにしたガスタービン制御装置において、
    目標負荷に対応して前記燃焼器に供給される燃料流量又は空気流量を設定する第１の関数発生器と、
    圧縮機入口の吸気温度を検出する吸気温度検出器、及び該吸気温度検出器の検出値に基づいて該燃料流量又は空気流量の設定値を補正する補正量を設定する第２の関数発生器と、
    該補正量を目標負荷を加味して修正する修正量を設定する第３の関数発生器と、
    前記第２の関数発生器で設定された補正量と第３の関数発生器で設定された修正量から修正補正量を演算する第１の演算器と、
    第１の関数発生器で設定された燃料流量又は空気流量の設定値に該修正補正量を加えて燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を算出する第２の演算器と、を備えたことを特徴とするガスタービン制御装置。
  2. 燃料の組成又は熱量に対応して燃料流量又は空気流量の設定値を補正する第２の補正量を設定する第４の関数発生器と、
    前記第２の補正量を目標負荷を加味して修正する第２の修正量を設定する第５の関数発生器と、
    前記第４の関数発生器で設定された第２の補正量と第５の関数発生器で設定された第２の修正量から第２の修正補正量を演算する第３の演算器と、
    燃料流量又は空気流量の設定値に前記修正補正量及び第２の修正補正量を加えて燃焼器に供給する燃料流量又は空気流量を演算する第４の演算器と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガスタービン制御装置。
  3. 前記燃焼器の上流側の燃料供給路に燃料の組成又は熱量を検出する検出器を設け、該検出器の検出値に基づいて前記第２の補正量を設定するようにしたことを特徴とする請求項２に記載のガスタービン制御装置。
  4. 前記目標負荷が発電量又は燃焼温度を基準とした負荷であり、前記燃焼器に燃料を供給する燃料供給管路に設置された燃料流量調整弁の開度、圧縮機に設置された入口案内翼の角度、又は燃焼器内の燃焼領域をバイパスする空気を通す配管に設置された燃焼器バイパス弁の開度を制御対象としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスタービン制御装置。
  5. 前記目標負荷が発電量又は燃焼温度を基準とした負荷であり、全燃料流量に対するパイロット燃料流量又はトップハット燃料流量の比を制御対象としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のガスタービン制御装置。
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