JP5452420B2 - Multi-shaft gas turbine engine controller - Google Patents

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本発明は、入口案内翼を有する多軸式ガスタービンエンジンの制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a multi-shaft gas turbine engine having inlet guide vanes.

ガスジェネレータとパワータービンから構成される多軸式ガスタービンエンジンは、運用負荷を可変とすることができるため、発電用,航空機用,船舶用,機械駆動用等に普及している。   A multi-shaft gas turbine engine composed of a gas generator and a power turbine is widely used for power generation, aircraft, marine use, machine drive and the like because the operation load can be made variable.

ところで、多軸式ガスタービンエンジンは、ガスジェネレータとパワータービンの回転軸が連結されていない多軸構造であるため、各軸回転数を一定にして負荷運転をすることが要求される。   By the way, since the multi-shaft gas turbine engine has a multi-shaft structure in which the rotating shafts of the gas generator and the power turbine are not connected, it is required to perform a load operation at a constant rotational speed of each shaft.

この各軸回転数の安定化には、ガスジェネレータの吸い込み空気やパワータービンの入口ガス流量を調整することが有効である。なお、ガスジェネレータの一部である空気圧縮機の入口や、ガスジェネレータとパワータービンの間の内部流路に可変案内翼(以下、内部可変案内翼)を備えて、ガスタービンエンジンの作動ガスの流量を調整して、安定した運転を実施する負荷制御方法の例が引用文献1,2に開示されている。   In order to stabilize the rotational speed of each shaft, it is effective to adjust the intake air of the gas generator and the inlet gas flow rate of the power turbine. In addition, variable guide vanes (hereinafter referred to as “internal variable guide vanes”) are provided in the inlet of an air compressor that is a part of the gas generator and in the internal flow path between the gas generator and the power turbine, Cited Documents 1 and 2 disclose examples of load control methods for adjusting the flow rate and performing stable operation.

しかしながら、ガスジェネレータ後流のガスは、燃焼器内部の燃焼反応によって高温となっている。このため、ガスジェネレータ後流に内部可変案内翼を設置することはガスタービンエンジンの操作性が向上する反面、耐熱設計による製作コストの増加や保守メンテナンスの面で工数増加につながる。特に、近年においては、熱効率向上のため前記燃焼器での燃焼温度が高くなっており、内部可変案内翼は材料上設置することが困難になってきている。   However, the gas downstream of the gas generator is at a high temperature due to the combustion reaction inside the combustor. For this reason, installing the internal variable guide vanes in the downstream of the gas generator improves the operability of the gas turbine engine, but leads to an increase in manufacturing cost due to heat-resistant design and an increase in man-hours in terms of maintenance. In particular, in recent years, the combustion temperature in the combustor has been increased in order to improve thermal efficiency, and it has become difficult to install the internal variable guide vanes on the material.

なお、特許文献3には、空気圧縮機入口の可変案内翼に、大気温度変化に基づく翼開信号を作り出し、また空気圧縮機から圧縮空気に基づいてタービンの排ガス温度換算値を作り出し、さらにこの排ガス温度換算値にタービンの実排ガス温度を加えて演算し、この演算信号と上記翼開度信号とのうち、いずれか高値信号を選択して翼開度修正信号を与える翼開度修正回路を設けることが記載されている。   In Patent Document 3, a blade opening signal based on an atmospheric temperature change is generated on a variable guide blade at the inlet of an air compressor, and an exhaust gas temperature converted value of a turbine is generated based on compressed air from the air compressor. A blade opening correction circuit that calculates by adding the actual exhaust gas temperature of the turbine to the exhaust gas temperature conversion value, and selects either the high value signal from this calculation signal or the blade opening signal and gives a blade opening correction signal. It is described that it is provided.

特開昭63−212725号公報JP 63-212725 A 特開平2−9919号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2-9919 特開平8−82228号公報JP-A-8-82228

特許文献1および2では、ガスジェネレータとパワータービンの間に設置した内部可変案内翼を制御することでパワータービンへのガス流入量を調整し、負荷運転中の軸回転数を安定させるものであるため、ガスジェネレータの後流に内部可変案内翼を有する構成にのみ有効な方法である。従って、内部可変案内翼を設置できない場合にはパワータービンに流入するガス流量を調整できないため、各軸回転数を安定させて負荷運転を実施することは困難である。   In Patent Documents 1 and 2, the amount of gas flowing into the power turbine is adjusted by controlling the internal variable guide vanes installed between the gas generator and the power turbine, and the shaft rotational speed during load operation is stabilized. Therefore, this method is effective only for the configuration having the internal variable guide vanes in the downstream of the gas generator. Therefore, when the internal variable guide vanes cannot be installed, the flow rate of the gas flowing into the power turbine cannot be adjusted. Therefore, it is difficult to perform the load operation while stabilizing the rotational speed of each shaft.

また、特許文献3の空気圧縮機入口に設置された可変案内翼は、空気圧縮機のサージングの回避を目的として制御されるものであり、空気圧縮機を有する軸の回転数から空気流量を算出して、入口案内翼の目標開度計算に利用している。このため、パワータービン入口にのみ内部可変案内翼を有する形式の多軸式ガスタービンエンジンでは、ガスジェネレータの軸回転数を制御することが難しい。   The variable guide vanes installed at the air compressor inlet of Patent Document 3 are controlled for the purpose of avoiding surging of the air compressor, and the air flow rate is calculated from the rotational speed of the shaft having the air compressor. Therefore, it is used to calculate the target opening of the inlet guide vane. For this reason, in the multi-shaft gas turbine engine having the internal variable guide vanes only at the power turbine inlet, it is difficult to control the shaft rotational speed of the gas generator.

本発明の目的は、内部可変案内翼を持たない構成の多軸式ガスタービンエンジンの負荷運転時に、ガスジェネレータとパワータービンの両軸の回転数安定化を図ることにある。   An object of the present invention is to stabilize the rotational speeds of both shafts of a gas generator and a power turbine during a load operation of a multi-shaft gas turbine engine having no internal variable guide vanes.

上記問題を解決するため、吸い込み空気流量を調節する入口案内翼を有する空気圧縮機と、該空気圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、該燃焼器で生成された燃焼ガスにより駆動される高圧タービンにより構成されるガスジェネレータと、前記ガスジェネレータから放出される燃焼ガスによって駆動されるパワータービンと、により構成される多軸式ガスタービンエンジンの制御装置において、前記入口案内翼の目標開度を算出する複数の開度制御モードと、該複数の開度制御モードの中から一つを選択するモード選択機能を有し、前記複数の開度制御モードのうち少なくとも一つは、前記ガスジェネレータの軸回転数を任意の目標回転数に保持するように前記入口案内翼の開度を制御する入口案内翼開度制御機能を有することを特徴とする。   In order to solve the above problem, an air compressor having an inlet guide vane for adjusting a suction air flow rate, a combustor that combusts compressed air and fuel compressed by the air compressor, and the combustor generated by the combustor. In the control apparatus for a multi-shaft gas turbine engine configured by a gas generator configured by a high-pressure turbine driven by combustion gas and a power turbine driven by combustion gas discharged from the gas generator, the inlet A plurality of opening control modes for calculating a target opening of the guide blade, and a mode selection function for selecting one of the plurality of opening control modes, and at least one of the plurality of opening control modes. One has an inlet guide vane opening degree control function for controlling the opening degree of the inlet guide vanes so that the shaft revolution number of the gas generator is maintained at an arbitrary target revolution number. Characterized in that it.

本発明によれば、内部可変案内翼を持たない構成の多軸式ガスタービンエンジンの負荷運転時に、ガスジェネレータとパワータービンの両軸の回転数安定化させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotation speed of both shafts of a gas generator and a power turbine can be stabilized at the time of load driving | running of the multi-shaft gas turbine engine of a structure which does not have an internal variable guide blade.

本実施例の2軸式ガスタービンエンジン概略図である。1 is a schematic view of a two-shaft gas turbine engine of the present embodiment. 本実施例の入口案内翼制御装置ブロック概略図である。It is a block schematic diagram of an inlet guide blade control device of the present embodiment. 本実施例の燃料調整弁制御装置ブロック概略図である。It is a fuel control valve control device block schematic diagram of the present embodiment. 本実施例の燃料調整弁制御装置ブロック概略図である。It is a fuel control valve control device block schematic diagram of the present embodiment. 本実施例の軸回転数ヒステリシス構成概略図である。It is a shaft rotation speed hysteresis structure schematic of a present Example. 本実施例におけるガスタービンエンジンの制御特性図である。It is a control characteristic figure of the gas turbine engine in a present Example.

以下、本発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.

図1に多軸式ガスタービンエンジンの一種である2軸式ガスタービンエンジンの概略図を示す。2軸式ガスタービンエンジンは、入口案内翼駆動装置101に連結された入口案内翼102を有する空気圧縮機103と、空気圧縮機103で圧縮された圧縮空気と燃料調整弁104で流量調整した燃料とを混合燃焼させる燃焼器105と、燃焼器105で生成された燃焼ガスで駆動される高圧タービン106とから構成されるガスジェネレータ107と、ガスジェネレータ107から放出されたガスによって駆動されるパワータービン108とを備える。パワータービン108は負荷に連結されて出力を供給し、ガスジェネレータ107からのガスはパワータービン108内で仕事をした後、排気となる。発電用ガスタービンエンジンであれば、負荷は発電機109に相当する。   FIG. 1 is a schematic view of a two-shaft gas turbine engine which is a kind of multi-shaft gas turbine engine. The two-shaft gas turbine engine includes an air compressor 103 having an inlet guide vane 102 connected to an inlet guide vane drive device 101, compressed air compressed by the air compressor 103, and fuel whose flow rate is adjusted by a fuel adjustment valve 104. A gas generator 107 composed of a combustor 105 for mixing and combustion, a high-pressure turbine 106 driven by the combustion gas generated by the combustor 105, and a power turbine driven by the gas discharged from the gas generator 107 108. The power turbine 108 is connected to a load to supply output, and the gas from the gas generator 107 is exhausted after working in the power turbine 108. In the case of a power generation gas turbine engine, the load corresponds to the generator 109.

パワータービン108から負荷に出力を供給する負荷運転において、定格負荷での運転を定格負荷運転とする。また、定格負荷運転時のガスジェネレータ107の固有振動数(以下、共振域)や強度上許容される軸の最大回転数から十分な余裕がある回転数をガスジェネレータ定格回転数とする。定格負荷以下を部分負荷運転とする。   In the load operation for supplying output from the power turbine 108 to the load, the operation at the rated load is defined as the rated load operation. Further, a gas generator rated rotational speed is a rotational speed having a sufficient margin from the natural frequency of the gas generator 107 during the rated load operation (hereinafter referred to as a resonance region) and the maximum rotational speed of the shaft permitted in strength. Partial load operation is below the rated load.

部分負荷運転にて出力を増減させる場合、燃料調整弁104によって燃焼器105に投入する燃料流量を調整し、ガスジェネレータ107からパワータービン108に流れ込むガスのエネルギーを増減させる。   When the output is increased or decreased in the partial load operation, the flow rate of fuel input to the combustor 105 is adjusted by the fuel adjustment valve 104, and the energy of the gas flowing from the gas generator 107 to the power turbine 108 is increased or decreased.

燃料流量の変化により、ガスジェネレータ107の軸回転数が変化して空気圧縮機103の吸い込み空気流量が増減し、空気圧縮機103の動力と高圧タービン106の出力がつりあう状態となる。   Due to the change in the fuel flow rate, the shaft rotational speed of the gas generator 107 changes, the intake air flow rate of the air compressor 103 increases or decreases, and the power of the air compressor 103 and the output of the high-pressure turbine 106 are balanced.

パワータービン108にかかる負荷が増大すると、燃料流量を調整する制御機能により燃焼器105に投入される燃料流量が増え、高圧タービン106の出力が大きくなり、ガスジェネレータ107の軸回転数が上昇して空気圧縮機103が吸い込む空気流量が増加する。これにより、空気圧縮機103の動力も増加し、ガスジェネレータ107の軸に作用するトルクがつりあう。逆に、パワータービン108にかかる負荷が減少すると、燃焼器105に投入される燃料流量が減り、ガスジェネレータ107の軸回転数が降下する。これによりガスジェネレータ107の軸に作用するトルクがつりあう。   When the load applied to the power turbine 108 increases, the fuel flow rate input to the combustor 105 is increased by the control function for adjusting the fuel flow rate, the output of the high-pressure turbine 106 increases, and the shaft rotational speed of the gas generator 107 increases. The air flow rate sucked by the air compressor 103 increases. Thereby, the power of the air compressor 103 is also increased, and the torque acting on the shaft of the gas generator 107 is balanced. On the contrary, when the load applied to the power turbine 108 is reduced, the flow rate of fuel input to the combustor 105 is reduced, and the shaft rotational speed of the gas generator 107 is lowered. As a result, the torque acting on the shaft of the gas generator 107 is balanced.

ガスジェネレータ107の軸回転数が大幅に上昇すると、強度上許容される最大回転数(以下、ガスジェネレータ最大回転数)に対する余裕が減少し、ガスジェネレータ最大回転数を超えてしまう可能性がある。この場合、遠心力による構成部材の伸びにより空気圧縮機103や高圧タービン106の安定運転が難しくなる場合がある。   If the shaft rotational speed of the gas generator 107 is significantly increased, there is a possibility that a margin for the maximum rotational speed allowed for strength (hereinafter referred to as the gas generator maximum rotational speed) is reduced and exceeds the maximum gas generator rotational speed. In this case, the stable operation of the air compressor 103 or the high-pressure turbine 106 may be difficult due to the elongation of the constituent members due to the centrifugal force.

また、ガスジェネレータ107の軸回転数が、発電機109にかかる負荷の変動によって前述の共振域に近づく可能性がある。ガスジェネレータ107の軸回転数が共振域に近づくと、軸振動によって空気圧縮機103や高圧タービン106の安定運転が難しくなる場合がある。   In addition, the shaft rotation speed of the gas generator 107 may approach the above-described resonance range due to the fluctuation of the load applied to the generator 109. When the shaft rotation speed of the gas generator 107 approaches the resonance range, stable operation of the air compressor 103 and the high-pressure turbine 106 may be difficult due to shaft vibration.

このため、2軸式ガスタービンエンジンの部分負荷運転から定格負荷運転への移行制御としては、燃料調整弁104で燃焼器105に投入する燃料流量を調整すると共に、ガスジェネレータ定格回転数を維持可能な負荷になった時点で、ガスジェネレータの軸回転数がガスジェネレータ定格回転数もしくはその近傍で整定するように入口案内翼102の開度を制御する。それ以外の運転状態では他の運転制約に対して入口案内翼102の開度を制御する。   Therefore, as a transition control from the partial load operation to the rated load operation of the two-shaft gas turbine engine, the fuel flow rate supplied to the combustor 105 can be adjusted by the fuel adjustment valve 104 and the gas generator rated rotation speed can be maintained. When the load becomes a large load, the opening degree of the inlet guide vane 102 is controlled so that the shaft speed of the gas generator is settled at or near the gas generator rated speed. In other operation states, the opening degree of the inlet guide vane 102 is controlled with respect to other operation constraints.

ガスジェネレータ107の軸回転数と、入口案内翼102の開度の増減により空気圧縮機103が吸い込む空気流量は増減するが、この吸い込み空気流量の調整機能を入口案内翼102に一元化することで、ガスジェネレータ107の軸回転数を安定させる。   Although the air flow rate sucked by the air compressor 103 is increased or decreased by increasing or decreasing the shaft rotation speed of the gas generator 107 and the opening degree of the inlet guide vane 102, the function of adjusting the intake air flow rate is unified to the inlet guide vane 102. The shaft rotation speed of the gas generator 107 is stabilized.

本発明は、多軸式ガスタービンエンジンの負荷運転時に、ガスジェネレータとパワータービンの両軸の回転数安定化を図るという目的を、制御装置によって実現したものである。以下、実施例を用いて本発明について説明する。   The present invention realizes the object of stabilizing the rotational speeds of both the shafts of the gas generator and the power turbine by the control device during the load operation of the multi-shaft gas turbine engine. Hereinafter, the present invention will be described using examples.

図1を用いて、本発明を発電用2軸式ガスタービンエンジンに適用した実施例を示す。ガスタービン制御装置110は、入口案内翼制御装置111,燃料調整弁制御装置112を内包しており、本発明は入口案内翼制御装置111に適用される。   An embodiment in which the present invention is applied to a power generating two-shaft gas turbine engine will be described with reference to FIG. The gas turbine control device 110 includes an inlet guide blade control device 111 and a fuel adjustment valve control device 112, and the present invention is applied to the inlet guide blade control device 111.

また、本実施例の発電用2軸式ガスタービンエンジンは、空気圧縮機103の入口に取り付けられた温度と圧力を計測する入口空気計測器113,空気圧縮機103の出口に取り付けられた温度と圧力を計測する出口空気計測器114,ガスジェネレータ回転数計測器115,パワータービン108の排気温度計測器116,パワータービン回転数計測器117を備える。   In addition, the twin-shaft gas turbine engine for power generation according to this embodiment includes a temperature attached to the inlet of the air compressor 103, an inlet air measuring device 113 for measuring pressure, and a temperature attached to the outlet of the air compressor 103. An outlet air measuring device 114 for measuring pressure, a gas generator rotational speed measuring device 115, an exhaust temperature measuring device 116 for the power turbine 108, and a power turbine rotational speed measuring device 117 are provided.

また、発電機109の出力計測器118や、ガスタービンエンジンを構成するシステムの中で、最も温度が高くなる燃焼器105の内部における燃焼温度を直接あるいは間接的に計測する燃焼温度計測器119を備えてもよい。   Further, an output measuring device 118 of the generator 109 and a combustion temperature measuring device 119 for directly or indirectly measuring the combustion temperature inside the combustor 105 having the highest temperature in the system constituting the gas turbine engine are provided. You may prepare.

入口案内翼制御装置111は、各計測装置から得られる計測信号をもとに入口案内翼102の制御目標開度となる入口案内翼開度指令値を計算し、入口案内翼駆動装置101に送信する。同様に、燃料調整弁制御装置112は、前記計測信号をもとに燃料調整弁104の目標開度となる燃料調整弁開度指令値を計算し、燃料調整弁104に送信する。これにより、入口案内翼102と燃料調整弁104の開度を調整し、ガスタービンエンジンの負荷運転を実施する。   The inlet guide blade control device 111 calculates an inlet guide blade opening command value that becomes a control target opening of the inlet guide blade 102 based on the measurement signal obtained from each measurement device, and transmits the command value to the inlet guide blade drive device 101. To do. Similarly, the fuel adjustment valve control device 112 calculates a fuel adjustment valve opening command value that becomes the target opening of the fuel adjustment valve 104 based on the measurement signal, and transmits it to the fuel adjustment valve 104. Thereby, the opening degree of the inlet guide vane 102 and the fuel adjustment valve 104 is adjusted, and the load operation of the gas turbine engine is performed.

図2に、入口案内翼制御装置111の構成例を示す。入口案内翼制御装置111では複数の制御モードでそれぞれ入口案内翼目標開度候補を計算し、その中からガスタービンエンジンの運転状態に適した入口案内翼目標開度候補をモード選択器207で選択し、入口案内翼開度指令値として入口案内翼駆動装置101に送信する。   FIG. 2 shows a configuration example of the inlet guide blade control device 111. The inlet guide blade control device 111 calculates inlet guide blade target opening candidates in a plurality of control modes, respectively, and selects an inlet guide blade target opening candidate suitable for the operating state of the gas turbine engine from among them by the mode selector 207. Then, it is transmitted to the inlet guide blade driving device 101 as the inlet guide blade opening command value.

図2は、入口案内翼制御装置111を回転数制御モードとサージ回避制御モード、その他の制御モードを持つように構成した例である。   FIG. 2 shows an example in which the inlet guide vane control device 111 is configured to have a rotation speed control mode, a surge avoidance control mode, and other control modes.

回転数制御モードによる入口案内翼目標開度候補は次の手順で計算される。   The inlet guide blade target opening candidate in the rotational speed control mode is calculated by the following procedure.

ガスジェネレータ回転数設定器201よりガスジェネレータ107の軸の目標回転数を出力する。ガスジェネレータ回転数設定器201は、予めガスジェネレータ定格回転数よりも小さい値を出力するよう構成する。ただし、小さくする量はガスジェネレータ定格回転数を100%として数%程度である。   The target revolution number of the shaft of the gas generator 107 is output from the gas generator revolution number setting unit 201. The gas generator rotational speed setter 201 is configured to output a value smaller than the gas generator rated rotational speed in advance. However, the amount to be reduced is about several percent with the gas generator rated speed being 100%.

ガスジェネレータ回転数設定器201の出力値は温度補償器202に入力され、入口空気計測器113で計測する空気圧縮機103の吸い込み空気温度(以下、計測入口温度)を引数として修正変更される。   The output value of the gas generator rotation speed setting unit 201 is input to the temperature compensator 202, and is corrected and changed using the intake air temperature (hereinafter, measured inlet temperature) of the air compressor 103 measured by the inlet air measuring device 113 as an argument.

次に減算器203では、温度補償器202から出力される補正回転数と、ガスジェネレータ回転数計測器115で計測されるガスジェネレータ107の軸回転数(以下、ガスジェネレータ計測回転数)との偏差を計算する。   Next, in the subtractor 203, the deviation between the corrected rotational speed output from the temperature compensator 202 and the shaft rotational speed of the gas generator 107 measured by the gas generator rotational speed measuring instrument 115 (hereinafter referred to as gas generator measured rotational speed). Calculate

偏差は不感帯設定器204を経てPI制御器205に入力され、微小偏差を抑制したPI制御を実施することで、入口案内翼102の開度を計算し、回転数制御モードによる入口案内翼目標開度候補を出力する。   The deviation is input to the PI controller 205 via the dead zone setter 204, and by performing PI control with a small deviation suppressed, the opening degree of the inlet guide vane 102 is calculated, and the inlet guide vane target opening by the rotational speed control mode is calculated. The candidate is output.

ここで、図中では不感帯設定器204を折れ線型の不感帯で表記しているが、肝要な点は減算器203より出力される偏差が小さな場合は入口案内翼102の開度指令値に対する返値を抑制することであり、不感帯設定器204の関数を限定するものではない。   Here, in the figure, the dead zone setting unit 204 is represented by a broken line type dead zone, but the important point is that if the deviation output from the subtracter 203 is small, the return value for the opening command value of the inlet guide vane 102 The function of the dead zone setting unit 204 is not limited.

本実施例ではPI制御により回転数制御モードによる入口案内翼目標開度候補を計算したが、計算方法を限定するものではなく、目標とするガスジェネレータ107の軸回転数とガスジェネレータ計測回転数との偏差を減少させるよう入口案内翼目標開度候補を計算すればよい。   In this embodiment, the inlet guide blade target opening candidate in the rotational speed control mode is calculated by the PI control, but the calculation method is not limited, and the target shaft rotational speed of the gas generator 107, the gas generator measured rotational speed, The inlet guide blade target opening candidate may be calculated so as to reduce the deviation.

以上のように決定された回転数制御モードによる入口案内翼目標開度候補は、モード選択器208に入力される。   The inlet guide blade target opening candidate in the rotational speed control mode determined as described above is input to the mode selector 208.

本実施例では、その他の制御モードの一例として、サージ回避制御モードによる入口案内翼目標開度候補を次の手順で計算する。サージ回避制御モードは、ガスタービンエンジンが低負荷で、ガスジェネレータ107の軸回転数が低い場合に、空気圧縮機103のサージング回避等の目的で設定される。   In the present embodiment, as another example of the control mode, the inlet guide blade target opening candidate in the surge avoidance control mode is calculated by the following procedure. The surge avoidance control mode is set for the purpose of avoiding surging of the air compressor 103 when the gas turbine engine has a low load and the shaft speed of the gas generator 107 is low.

修正回転数計算器206は、ガスジェネレータ回転数計測器115で計測するガスジェネレータ計測回転数と、入口空気計測器113で計測する計測入口温度を引数として、一般的に用いられる修正回転数計算式で修正回転数を計算する。   The modified rotational speed calculator 206 is a commonly used modified rotational speed calculation formula using the gas generator measured rotational speed measured by the gas generator rotational speed measuring instrument 115 and the measured inlet temperature measured by the inlet air measuring instrument 113 as arguments. Calculate the corrected rotation speed with.

関数発生器207は、修正回転数計算器206で計算された修正回転数を引数とする関数を備え、修正回転数に応じて入口案内翼102の開度を計算し、入口案内翼目標開度候補として出力する。関数発生器207の出力はサージ回避制御モードの入口案内翼目標開度候補としてモード選択器208に入力される。   The function generator 207 includes a function having the corrected rotational speed calculated by the corrected rotational speed calculator 206 as an argument, calculates the opening degree of the inlet guide blade 102 according to the corrected rotational speed, and enters the inlet guide blade target opening degree. Output as a candidate. The output of the function generator 207 is input to the mode selector 208 as an inlet guide blade target opening candidate in the surge avoidance control mode.

一例としてサージ回避制御モードを説明したが、回転数制御モードと組み合わせる制御モードはこれに限らない。その他の制御モードとして、関数発生器209,210を図示しているように、実際には、回転数制御モード以外に組み合わせる制御モードの個数や形態をここに挙げるものに限定するものではない。   Although the surge avoidance control mode has been described as an example, the control mode combined with the rotation speed control mode is not limited to this. As other control modes, as shown in the function generators 209 and 210, the number and forms of control modes to be combined other than the rotational speed control mode are not limited to those listed here.

モード選択器208は、複数の入口案内翼開度候補の中から安定に運転するに適した信号を選択する機能を有する。また、モード選択器208はガスタービンエンジンの運転状態に応じて出力値が変化する運転状態計測器211の出力信号も監視しており、運転状態によっては、強制的に選択する入口案内翼目標開度候補を変更することも可能である。これにより、本実施例の入口案内翼制御装置111は必要に応じて回転数制御モードと、他の制御モードを切り替えることができる。   The mode selector 208 has a function of selecting a signal suitable for stable operation from among a plurality of inlet guide blade opening candidates. The mode selector 208 also monitors the output signal of the operating state measuring device 211 whose output value changes according to the operating state of the gas turbine engine, and depending on the operating state, the inlet guide blade target opening forcibly selected is monitored. It is also possible to change the candidate. Thereby, the inlet guide blade control apparatus 111 of a present Example can switch a rotation speed control mode and another control mode as needed.

図3に、燃料調整弁制御装置112の構成例を示す。燃料調整弁制御装置112は、負荷制御装置301,排気温度制御装置309,ガスジェネレータ回転数制御装置312,最小値選択器316,燃料配分計算器317により構成される。   FIG. 3 shows a configuration example of the fuel adjustment valve control device 112. The fuel adjustment valve control device 112 includes a load control device 301, an exhaust temperature control device 309, a gas generator rotation speed control device 312, a minimum value selector 316, and a fuel distribution calculator 317.

負荷制御装置301では、出力指令発生器302で与えられた出力指令値を、回転数換算器303でパワータービン108の目標回転数に換算する。減算器304ではパワータービン108の目標回転数と、パワータービン回転数計測器117で計測した軸回転数(以下、パワータービン計測回転数)との偏差が計算される。   In the load control device 301, the output command value given by the output command generator 302 is converted into the target rotational speed of the power turbine 108 by the rotational speed converter 303. The subtractor 304 calculates a deviation between the target rotational speed of the power turbine 108 and the shaft rotational speed measured by the power turbine rotational speed measuring instrument 117 (hereinafter, power turbine measured rotational speed).

減算器304で計算された偏差は、不感帯設定器305によってパワータービン108の軸回転数の微小変動による補正を抑制して、負荷制御ゲイン306を乗算される。ゲイン乗算後は加算器307で、バイアス信号発生器308から出力される無負荷運転での燃料流量指令値に相当する値を加えられ、負荷制御装置301の燃料流量指令値(以下、負荷流量指令値)として出力される。   The deviation calculated by the subtractor 304 is multiplied by the load control gain 306 while the dead zone setter 305 suppresses correction due to minute fluctuations in the shaft rotational speed of the power turbine 108. After the gain multiplication, an adder 307 adds a value corresponding to the fuel flow rate command value in the no-load operation output from the bias signal generator 308, and the fuel flow rate command value (hereinafter referred to as the load flow rate command value) of the load control device 301. Value).

排気温度制御装置309では、排気温度計測器116で計測した排気温度(以下、計測排気温度)を燃料流量指令関数器311に入力する。除算器310には入口空気計測器113で計測した空気圧縮機入口圧力(以下、計測入口圧)と、出口空気計測器114で計測した空気圧縮機出口空気圧力(以下、計測出口圧)が入力され、空気圧縮機103の圧力比が計算される。圧力比は補正信号として燃料流量指令関数器311に入力され、ガスタービンエンジン高温部の過度な温度上昇を抑制するための燃料流量指令値(以下、排気温度流量指令値)が算出される。   In the exhaust gas temperature control device 309, the exhaust gas temperature measured by the exhaust gas temperature measuring instrument 116 (hereinafter, measured exhaust gas temperature) is input to the fuel flow rate command function unit 311. The divider 310 receives the air compressor inlet pressure (hereinafter, measured inlet pressure) measured by the inlet air measuring instrument 113 and the air compressor outlet air pressure (hereinafter, measured outlet pressure) measured by the outlet air measuring instrument 114. Then, the pressure ratio of the air compressor 103 is calculated. The pressure ratio is input to the fuel flow rate command function unit 311 as a correction signal, and a fuel flow rate command value (hereinafter referred to as an exhaust gas temperature flow rate command value) for suppressing an excessive temperature rise in the high temperature portion of the gas turbine engine is calculated.

ガスジェネレータ回転数制御装置312では、ガスジェネレータ定格回転数設定器313に予め設定されたガスジェネレータ定格回転数と、ガスジェネレータ計測回転数の偏差を減算器314で計算する。偏差はPI制御器315に入力され、ガスジェネレータ回転数制御燃料流量指令値(以下、回転数流量指令値)として出力される。   In the gas generator rotational speed control device 312, the subtractor 314 calculates a deviation between the gas generator rated rotational speed preset in the gas generator rated rotational speed setter 313 and the gas generator measured rotational speed. The deviation is input to the PI controller 315 and output as a gas generator rotation speed control fuel flow rate command value (hereinafter referred to as a rotation rate flow rate command value).

前述の負荷流量指令値、排気温度流量指令値、回転数流量指令値は、最小値選択器316によって最小値が選択され、燃料配分計算器317では入力された燃料流量指令値に対して燃料調整弁104の開度指令値を算出する。ここで、燃料調整弁104は複数あってもよい。また、最小値選択器316に送信される信号として、その他の燃料流量指令値を図示しているように、燃料制御指令値を計算する制御装置の個数や形態は、ここで挙げるものに限定するものではない。   The aforementioned load flow rate command value, exhaust temperature flow rate command value, and rotation speed flow rate command value are selected by the minimum value selector 316, and the fuel distribution calculator 317 adjusts the fuel with respect to the input fuel flow rate command value. An opening command value of the valve 104 is calculated. Here, a plurality of fuel adjustment valves 104 may be provided. In addition, as shown in the figure, other fuel flow command values are transmitted to the minimum value selector 316, the number and form of the control devices for calculating the fuel control command values are limited to those listed here. It is not a thing.

また、燃料調整弁制御装置112の他の構成例として以下の例がある。   Other examples of the configuration of the fuel adjustment valve control device 112 include the following.

図4(a)に示すように、出力指令値と出力計測器118で計測した発電機出力の偏差を減算器304で直接計算してもよい。   As shown in FIG. 4A, the deviation between the output command value and the generator output measured by the output measuring device 118 may be directly calculated by the subtractor 304.

図4(b)に示すように、燃焼温度計測器119を有するガスタービンエンジンの場合、排気温度制御装置309は、焼温度計測器310で計測した燃焼温度を引数として燃料流量指令関数器311aの関数機能で排気温度流量指令値を計算することも可能である。   As shown in FIG. 4B, in the case of the gas turbine engine having the combustion temperature measuring device 119, the exhaust temperature control device 309 uses the combustion temperature measured by the firing temperature measuring device 310 as an argument of the fuel flow rate command function unit 311a. It is also possible to calculate the exhaust temperature flow rate command value with the function function.

以上により、燃料調整弁104の開度指令値が燃料配分計算器317で計算され、燃料調整弁104に送信されることで燃料流量を調整し、ガスタービンエンジンの負荷運転を実施する。負荷運転では通常、負荷流量指令値が燃料流量指令値の最小値となり、パワータービン108の軸回転数と発電機109の出力を調整する。排気温度流量指令値と回転数流量指令値は燃焼ガス温度やガスジェネレータ107の軸回転数の上昇および負荷上昇を抑制する。   As described above, the opening command value of the fuel adjustment valve 104 is calculated by the fuel distribution calculator 317 and is transmitted to the fuel adjustment valve 104 to adjust the fuel flow rate and perform the load operation of the gas turbine engine. In load operation, the load flow rate command value is normally the minimum value of the fuel flow rate command value, and the shaft rotational speed of the power turbine 108 and the output of the generator 109 are adjusted. The exhaust temperature flow rate command value and the rotational speed flow rate command value suppress the increase in combustion gas temperature, the shaft rotational speed of the gas generator 107, and the load.

前述の通り、本実施例では、図2で示したガスジェネレータ回転数設定器201の軸回転数目標値を、ガスジェネレータ定格回転数設定器313のガスジェネレータ定格回転数より数%程度小さい値に設定する。   As described above, in this embodiment, the target shaft rotation speed value of the gas generator rotation speed setting device 201 shown in FIG. 2 is set to a value that is smaller by several percent than the gas generator rated rotation speed of the gas generator rated rotation speed setting device 313. Set.

ガスジェネレータ定格回転数設定器313の設定値を、本来のガスジェネレータ定格回転数より大きい値に設定する構成の場合もある。大きくする量はガスジェネレータ定格回転数を100%として数%程度である。   In some cases, the setting value of the gas generator rated speed setting device 313 is set to a value larger than the original gas generator rated speed. The amount to be increased is about several percent with the gas generator rated speed being 100%.

つまり、入口案内翼制御装置111の回転数制御モードで設定するガスジェネレータの軸の目標回転数と、燃料調整弁制御装置112の回転数流量指令値を計算するために利用するガスジェネレータ定格回転数に差をもたせ、入口案内翼102の開度制御と、燃料調整弁104の開度制御で目標とするガスジェネレータ回転数を異なる数値に設定することにより、相互にヒステリシス幅を持たせることができる。   That is, the target rotation speed of the shaft of the gas generator set in the rotation speed control mode of the inlet guide vane control device 111 and the rated rotation speed of the gas generator used for calculating the rotation speed flow rate command value of the fuel regulating valve control device 112. Thus, the hysteresis width can be given to each other by setting the target gas generator rotation speeds to different numerical values in the opening control of the inlet guide vane 102 and the opening control of the fuel adjustment valve 104. .

ここで、該ヒステリシス幅の設定について説明する。   Here, the setting of the hysteresis width will be described.

図5(a)に、部分負荷運転時のガスジェネレータ107の軸回転数Nと入口案内翼制御装置111の回転数制御モードで設定するガスジェネレータの軸の目標回転数(i)、燃料調整弁制御装置112の回転数流量指令値を計算するために利用するガスジェネレータ定格回転数(ii)の関係を示す。   FIG. 5A shows the shaft rotational speed N of the gas generator 107 during partial load operation, the target rotational speed (i) of the shaft of the gas generator set in the rotational speed control mode of the inlet guide vane control device 111, and the fuel adjustment valve. The relationship of the gas generator rated rotation speed (ii) utilized in order to calculate the rotation speed flow rate command value of the control apparatus 112 is shown.

負荷運転時、軸回転数Nは入口案内翼制御装置111の回転数制御モードにより目標回転数(i)近傍で変動する。燃料調整弁制御装置112のガスジェネレータ回転数制御装置312では、減算器314で軸回転数の偏差を計算するが、ガスジェネレータ定格回転数(ii)が目標回転数(i)より大きい関係を保って運転しており、ヒステリシス幅の分大きい正値となる。   During the load operation, the shaft rotational speed N varies in the vicinity of the target rotational speed (i) depending on the rotational speed control mode of the inlet guide blade control device 111. In the gas generator rotational speed control device 312 of the fuel regulating valve control device 112, the subtractor 314 calculates the deviation of the shaft rotational speed, but the relationship between the gas generator rated rotational speed (ii) and the target rotational speed (i) is maintained. It becomes a positive value with a larger hysteresis width.

正値の偏差がフィードバックされることで、ガスジェネレータ回転数制御装置312で計算される回転数流量指令値は、軸回転数Nを上昇させるため大値となる。最小値選択器316では燃料流量指令値の最小値を選択するため、回転数流量指令値ではなく負荷制御装置301の負荷流量指令値が選択される。   By feeding back the positive deviation, the rotational speed flow command value calculated by the gas generator rotational speed control device 312 becomes a large value to increase the shaft rotational speed N. Since the minimum value selector 316 selects the minimum value of the fuel flow rate command value, the load flow rate command value of the load control device 301 is selected instead of the rotational speed flow rate command value.

図5(b)に、定格負荷運転到達時のガスジェネレータ107の軸回転数Nと目標回転数(i)、ガスジェネレータ定格回転数(ii)の関係を示す。   FIG. 5B shows the relationship between the shaft rotational speed N of the gas generator 107, the target rotational speed (i), and the gas generator rated rotational speed (ii) when the rated load operation is reached.

入口案内翼102が運転計画上の最大開度に到達した後は、軸回転数Nの回転数上昇によってガスジェネレータ107の吸い込み空気流量が増加する。軸回転数Nはガスジェネレータ定格回転数(ii)まで上昇する。   After the inlet guide vane 102 reaches the maximum opening in the operation plan, the intake air flow rate of the gas generator 107 increases due to the increase in the rotational speed of the shaft rotational speed N. The shaft rotational speed N increases to the gas generator rated rotational speed (ii).

燃料調整弁制御装置112のガスジェネレータ回転数制御装置312では、減算器314で軸回転数の偏差を計算するが、ヒステリシス幅相当の補正は加えられないので、最小値選択器316ではガスジェネレータ回転数制御装置312で計算される回転数流量指令値が選択されるようになり、これに基づく燃料調整弁104の開度で軸回転数Nをガスジェネレータ定格回転数(ii)に維持する。   In the gas generator rotation speed control device 312 of the fuel regulating valve control device 112, the deviation of the shaft rotation speed is calculated by the subtractor 314. However, since the correction corresponding to the hysteresis width is not added, the minimum value selector 316 does not rotate the gas generator. The rotational speed flow rate command value calculated by the numerical control device 312 is selected, and the shaft rotational speed N is maintained at the gas generator rated rotational speed (ii) by the opening of the fuel adjustment valve 104 based on this.

以上の実施形態により、2軸式ガスタービンエンジンの負荷運転時に、ガスジェネレータ107とパワータービン108の両軸の回転数を安定化させることができると同時に、回転数制御モードによる入口案内翼102の開度制御機能を有することで、内部可変案内翼を持たない2軸ガスタービンエンジンでも、ガスジェネレータ107の軸回転数を過回転、共振域から余裕のある回転数に保持した負荷運転ができるという効果がある。   According to the above embodiment, the rotational speeds of both the shafts of the gas generator 107 and the power turbine 108 can be stabilized during the load operation of the two-shaft gas turbine engine, and at the same time, the inlet guide vanes 102 in the rotational speed control mode can be stabilized. By having an opening degree control function, even in a two-shaft gas turbine engine that does not have an internal variable guide vane, it is possible to perform a load operation in which the shaft speed of the gas generator 107 is over-rotated and maintained at a sufficient speed from the resonance range. effective.

回転数制御モードによってガスジェネレータ107の軸回転数を一定に保持して負荷運転することにより、入口案内翼102の開度調節のみでガスジェネレータ107の吸い込み空気流量を制御でき、負荷変動に対するガスタービンエンジンの状態収束が速まり、負荷追従性が向上するという効果がある。   By operating the load with the shaft speed of the gas generator 107 kept constant in the speed control mode, the intake air flow rate of the gas generator 107 can be controlled only by adjusting the opening of the inlet guide vane 102, and the gas turbine against the load fluctuation There is an effect that the state convergence of the engine is accelerated and load followability is improved.

上記以外に、本実施例で得られる制御装置の効果として次の項目が挙げられる。   In addition to the above, the following items can be cited as effects of the control device obtained in the present embodiment.

回転数制御モードで入口案内翼102の開度にフィードバックするガスジェネレータ107の軸回転数の偏差に不感帯を設定する機能を有することで、一定負荷で運転する場合に、外乱による入口案内翼102の開度の微小変動を抑制している。これにより、ガスジェネレータ107の運転状態が変動することを抑制し、運転安定性を向上する効果が得られる。   By having a function of setting a dead zone to the deviation of the shaft rotational speed of the gas generator 107 that feeds back to the opening degree of the inlet guide blade 102 in the rotational speed control mode, when operating at a constant load, Slight fluctuation in opening is suppressed. Thereby, it is possible to suppress the fluctuation of the operation state of the gas generator 107 and to obtain the effect of improving the operation stability.

さらに、入口案内翼102の開度制御と、燃料調整弁104の開度制御で目標とするガスジェネレータ回転数に、ヒステリシス幅を設定する機能を有することで、ガスジェネレータ107の軸回転数変動が生じても入口案内翼102の開度制御機能が優先的に作用し、燃料調整弁104の開度制御は負荷追従を目的とする制御を継続でき、負荷追従性が向上するという効果が得られる。   Further, the function of setting the hysteresis width to the target gas generator rotational speed by the opening degree control of the inlet guide vane 102 and the opening degree control of the fuel adjustment valve 104 allows the fluctuation of the shaft rotational speed of the gas generator 107 to occur. Even if it occurs, the opening degree control function of the inlet guide vanes 102 acts preferentially, and the opening degree control of the fuel adjustment valve 104 can continue the control for the purpose of load following, and the effect that the load following ability is improved can be obtained. .

また、入口案内翼102の開度制御で設定するガスジェネレータ目標回転数を、空気圧縮機103が吸い込む空気温度で補正する機能を有することにより、高負荷運転時のサージングに対する余裕を広げることができる。   Further, by having a function of correcting the gas generator target rotational speed set by the opening degree control of the inlet guide vane 102 with the air temperature sucked by the air compressor 103, it is possible to widen a margin for surging during high load operation. .

また、空気圧縮機103が吸い込む空気温度によって、ガスタービンエンジンの定格負荷が変化しても、前述のヒステリシス幅が有効となるよう制御設定値を変更できる効果もある。   In addition, even if the rated load of the gas turbine engine changes due to the air temperature sucked in by the air compressor 103, there is also an effect that the control set value can be changed so that the hysteresis width is effective.

以下、本発明を適用したガスタービンエンジンにおける制御特性について説明する。   Hereinafter, control characteristics in the gas turbine engine to which the present invention is applied will be described.

図6中、実線は本実施例による制御装置を適用した場合、破線は本実施例の制御装置を適用しなかった場合(以下、比較例)の制御特性を表す。横軸は時間、縦軸はそれぞれ、図6(a)ではガスジェネレータ107の軸回転数、図6(b)では入口案内翼102の開度、図6(c)ではパワータービン108の軸回転数および発電機109による負荷を示している。   In FIG. 6, the solid line represents the control characteristics when the control device according to the present embodiment is applied, and the broken line represents the control characteristics when the control device according to the present embodiment is not applied (hereinafter, comparative example). The horizontal axis represents time, and the vertical axis represents the shaft rotation speed of the gas generator 107 in FIG. 6A, the opening degree of the inlet guide vane 102 in FIG. 6B, and the shaft rotation of the power turbine 108 in FIG. The number and the load by the generator 109 are shown.

図6(a)で示すように、図中のAから回転数制御モードの効果により、ガスジェネレータ107の軸回転数は斜線部で表記した共振域との幅を広げるように目標回転数Bまで上昇する。比較例の軸回転数は一定上昇率で上昇を続け、軸回転数を共振域から直ちに遠ざける効果は得られない。   As shown in FIG. 6A, the shaft rotational speed of the gas generator 107 reaches the target rotational speed B so as to widen the resonance area indicated by the hatched portion due to the effect of the rotational speed control mode from A in the figure. To rise. The shaft rotational speed of the comparative example continues to increase at a constant rate, and the effect of immediately moving the shaft rotational speed away from the resonance region cannot be obtained.

ガスジェネレータ107の軸回転数が目標回転数Bに到達してからは、図6(b)中のCから、回転数が一定となるよう回転数制御モードによって入口案内翼102の開度が制御されており、過回転域に対して余裕を持った軸回転数で負荷運転可能である。入口案内翼102の開度は図中のDで最大開度となる。最大開度に到達した場合は、図6(a)中のEに示すように、ガスジェネレータ107の軸回転数上昇によりガスジェネレータ107の吸い込み空気流量が増加する。比較例では、入口案内翼102の開度とガスジェネレータ107の軸回転数の両方でガスジェネレータ107の吸い込み空気流量を調整しているため、負荷上昇に伴い、ガスジェネレータ107の軸回転数が過回転域となる。   After the shaft rotational speed of the gas generator 107 reaches the target rotational speed B, the opening degree of the inlet guide vane 102 is controlled by the rotational speed control mode so that the rotational speed becomes constant from C in FIG. Therefore, it is possible to perform load operation at a shaft speed with a margin for the over-rotation range. The opening degree of the inlet guide vanes 102 is the maximum opening degree at D in the figure. When the maximum opening is reached, the intake air flow rate of the gas generator 107 increases as the shaft speed of the gas generator 107 increases, as indicated by E in FIG. In the comparative example, since the intake air flow rate of the gas generator 107 is adjusted by both the opening degree of the inlet guide vane 102 and the shaft rotation speed of the gas generator 107, the shaft rotation speed of the gas generator 107 increases as the load increases. It becomes the rotation range.

また、本実施例では、図6(c)で示すように、燃料調整弁104の開度制御により負荷追従することでパワータービン108の軸回転数も一定となるよう制御されている。なお、パワータービン108の軸回転数と出力の調整は燃料調整弁104の開度制御によって実施されるため、負荷は燃料弁開度104の開度と同じ変化をする。   Further, in this embodiment, as shown in FIG. 6C, the shaft rotational speed of the power turbine 108 is controlled to be constant by following the load by controlling the opening of the fuel adjustment valve 104. The adjustment of the shaft rotational speed and output of the power turbine 108 is performed by opening control of the fuel adjustment valve 104, so that the load changes in the same manner as the opening of the fuel valve opening 104.

また、本実施例によれば、ガスジェネレータ107の軸回転数を一定に保持しながら負荷変動に追従するため、ガスジェネレータ107の軸回転数と空気流量がバランスし、運転状態が整定するのに要する応答時間が短くなり、負荷追従性が向上するという効果が得られる。   Further, according to the present embodiment, since the shaft rotation speed of the gas generator 107 is kept constant and the load fluctuation is followed, the shaft rotation speed of the gas generator 107 and the air flow rate are balanced, and the operation state is settled. The required response time is shortened, and the effect of improving load followability is obtained.

101 入口案内翼駆動装置
102 入口案内翼
103 空気圧縮機
104 燃料調整弁
105 燃焼器
106 高圧タービン
107 ガスジェネレータ
108 パワータービン
109 発電機
110,111 入口案内翼制御装置
112 燃料調整弁制御装置
113 入口空気計測器
114 出口空気計測器
115 ガスジェネレータ回転数計測器
116 排気温度計測器
117 パワータービン回転数計測器
118 出力計測器
119 燃焼温度計測器
201 ガスジェネレータ回転数設定器
202 温度補償器
203,304,314 減算器
204,305 不感帯設定器
205,315 PI制御器
206 修正回転数計算器
207,209,210 関数発生器
208 モード選択器
211 運転状態計測器
301 負荷制御装置
302 出力指令発生器
303 回転数換算器
306 負荷制御ゲイン
307 加算器
308 バイアス信号発生器
309 排気温度制御装置
310 除算器
311 燃料流量指令関数器
311a 燃料流量指令関数器
312 ガスジェネレータ回転数制御装置
313 ガスジェネレータ定格回転数設定器
316 最小値選択器
317 燃料配分計算器
101 Inlet guide vane drive device 102 Inlet guide vane 103 Air compressor 104 Fuel adjustment valve 105 Combustor 106 High-pressure turbine 107 Gas generator 108 Power turbine 109 Generator 110, 111 Inlet guide vane control device 112 Fuel adjustment valve control device 113 Inlet air Measuring instrument 114 Outlet air measuring instrument 115 Gas generator rotational speed measuring instrument 116 Exhaust temperature measuring instrument 117 Power turbine rotational speed measuring instrument 118 Output measuring instrument 119 Combustion temperature measuring instrument 201 Gas generator rotational speed setting instrument 202 Temperature compensator 203, 304, 314 Subtractor 204, 305 Dead band setter 205, 315 PI controller 206 Modified rotation speed calculator 207, 209, 210 Function generator 208 Mode selector 211 Operation state measuring instrument 301 Load controller 302 Output command generator 303 Rotation speed Change 306 Load control gain 307 Adder 308 Bias signal generator 309 Exhaust temperature control device 310 Divider 311 Fuel flow rate command function unit 311a Fuel flow rate command function unit 312 Gas generator rotation speed control device 313 Gas generator rated rotation speed setting device 316 Minimum Value selector 317 Fuel distribution calculator

Claims (2)

吸い込み空気流量を調節する入口案内翼を有する空気圧縮機と、該空気圧縮機で圧縮された圧縮空気と燃料とを燃焼させる燃焼器と、該燃焼器で生成された燃焼ガスにより駆動される高圧タービンにより構成されるガスジェネレータと、
前記ガスジェネレータから放出される燃焼ガスによって駆動されるパワータービンと、
により構成される多軸式ガスタービンエンジンの制御装置において、
前記入口案内翼の目標開度を算出する複数の開度制御モードと、
該複数の開度制御モードの中から一つを選択するモード選択機能を有し、
前記複数の開度制御モードのうち少なくとも一つは、前記ガスジェネレータの軸回転数を任意の目標回転数に保持するように前記入口案内翼の開度を制御する入口案内翼開度制御機能を有し、当該入口案内翼開度制御機能は、計測された前記ガスジェネレータの軸回転数と、前記任意の目標回転数との偏差に不感帯を設定する不感帯設定器を備えると共に、
前記ガスジェネレータの軸回転数の計測値と、予め設定された前記ガスジェネレータの任意の目標回転数に基づいて、前記燃焼器に供給する燃料の流量指令値を演算する燃料流量指令値演算機能と、
前記開度制御モードで設定される前記ガスジェネレータの目標回転数と、前記燃料流量指令値演算機能で設定される目標回転数とにヒステリシス幅を設定する機能とを備えたことを特徴とする多軸式ガスタービンエンジンの制御装置。
An air compressor having inlet guide vanes for adjusting the intake air flow rate, a combustor that combusts compressed air and fuel compressed by the air compressor, and a high pressure driven by combustion gas generated by the combustor A gas generator constituted by a turbine;
A power turbine driven by combustion gas emitted from the gas generator;
In a control device for a multi-shaft gas turbine engine constituted by:
A plurality of opening control modes for calculating a target opening of the inlet guide vane;
A mode selection function for selecting one of the plurality of opening control modes;
At least one of the plurality of opening control modes has an inlet guide blade opening control function for controlling the opening of the inlet guide blade so as to maintain the shaft rotation speed of the gas generator at an arbitrary target rotation speed. The inlet guide vane opening degree control function includes a dead zone setting device for setting a dead zone to the deviation between the measured shaft rotational speed of the gas generator and the arbitrary target rotational speed,
A fuel flow rate command value calculation function for calculating a flow rate command value of fuel to be supplied to the combustor based on a measured value of the shaft rotation rate of the gas generator and an arbitrary target rotation rate of the gas generator set in advance; ,
And a function of setting a hysteresis width between a target rotational speed of the gas generator set in the opening degree control mode and a target rotational speed set by the fuel flow rate command value calculation function. A control device for a shaft type gas turbine engine.
請求項1において、
前記空気圧縮機の入口温度の計測値に基づいて、前記任意の目標回転数を補正する機能を有することを特徴とする多軸式ガスタービンエンジンの制御装置。
In claim 1,
A control apparatus for a multi-shaft gas turbine engine, having a function of correcting the arbitrary target rotational speed based on a measured value of an inlet temperature of the air compressor.
JP2010188985A 2010-08-26 2010-08-26 Multi-shaft gas turbine engine controller Active JP5452420B2 (en)

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