JP5485023B2 - Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method - Google Patents

Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method Download PDF

Info

Publication number
JP5485023B2
JP5485023B2 JP2010124739A JP2010124739A JP5485023B2 JP 5485023 B2 JP5485023 B2 JP 5485023B2 JP 2010124739 A JP2010124739 A JP 2010124739A JP 2010124739 A JP2010124739 A JP 2010124739A JP 5485023 B2 JP5485023 B2 JP 5485023B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas turbine
pressure
value
fuel
pressure control
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010124739A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011252397A (en
Inventor
裕介 木内
昭彦 齋藤
隆 園田
一也 東
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010124739A priority Critical patent/JP5485023B2/en
Publication of JP2011252397A publication Critical patent/JP2011252397A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5485023B2 publication Critical patent/JP5485023B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)

Description

本発明は、ガスタービンのガス燃料供給系に係り、特に、ガスタービン燃料の供給圧力制御機構、ガスタービン及びガスタービン燃料の供給圧力制御方法に関する。 The present invention relates to a gas fuel supply system for a gas turbine, and more particularly to a gas turbine fuel supply pressure control mechanism, a gas turbine, and a gas turbine fuel supply pressure control method .

ガスタービンは、圧縮機と、燃焼器と、タービンとを主な構成要素とする装置である。
一般に、ガスタービンの燃焼器にガス燃料を供給するガス燃料供給系では、圧縮機により供給されるガス燃料を一定の圧力に維持しつつ、ガスタービンの燃焼器に所望の燃料流量を与えるための制御機構が必要である。
このようなガスタービンは、燃焼器へガス燃料を供給するため、バルブ、配管、燃料ノズル等による圧力損失を考慮して、ガス燃料を一定値以上に加圧する必要がある。
A gas turbine is a device having a compressor, a combustor, and a turbine as main components.
In general, in a gas fuel supply system that supplies gas fuel to a combustor of a gas turbine, a gas fuel supply system for supplying a desired fuel flow rate to the combustor of the gas turbine while maintaining the gas fuel supplied by the compressor at a constant pressure. A control mechanism is required.
Since such a gas turbine supplies gas fuel to the combustor, it is necessary to pressurize the gas fuel to a certain value or more in consideration of pressure loss due to valves, piping, fuel nozzles, and the like.

ガスタービン燃料の制御機構としては、ガス燃料流量を制御する流量調節弁と、流量調節弁の上流でガス燃料の圧力制御を行う圧力調節弁とを用いた構成が知られている。
このようなガスタービン燃料の制御機構においては、ガスタービンの燃焼器内にガス燃料を供給するため、燃料ノズルの吐出圧力として車室圧力(燃焼器内の圧力)より高い圧力を確保する必要があり、従って、圧力調節弁の出口圧力は、少なくとも燃料ノズルの吐出圧力に圧力調節弁下流側流路の圧力損失を加えた圧力以上に設定される。
As a gas turbine fuel control mechanism, a configuration using a flow rate control valve that controls the flow rate of gas fuel and a pressure control valve that controls the pressure of gas fuel upstream of the flow rate control valve is known.
In such a gas turbine fuel control mechanism, in order to supply gas fuel into the combustor of the gas turbine, it is necessary to ensure a pressure higher than the cabin pressure (pressure in the combustor) as the discharge pressure of the fuel nozzle. Therefore, the outlet pressure of the pressure control valve is set to be equal to or higher than at least the discharge pressure of the fuel nozzle plus the pressure loss in the downstream flow path of the pressure control valve.

従来のガスタービンは、上述したガス燃料の供給圧力設定値として、無負荷状態からベース負荷状態まで固定値を採用している。しかし、ガスタービン周辺の外気条件(温度や圧力等)が変化すると、ガスタービンにおいては圧縮機から燃焼器内に供給される圧縮空気の物性値(密度等)も変動する。
このため、たとえば図11に示すように、外気条件が変化することにより、すなわち、外気条件に応じて実際に必要な供給圧力のベースとなる車室圧力が変動することにより、実際に必要な供給圧力(図中に実線で示す実際の要件)と、供給圧力の設定値(図中に破線で示す現行の要件)との間の乖離が大きくなった場合には、運転可能範囲が必要以上に狭められることになる。
The conventional gas turbine employs a fixed value from the no-load state to the base load state as the gas fuel supply pressure setting value. However, when the outside air conditions (temperature, pressure, etc.) around the gas turbine change, the physical property values (density, etc.) of the compressed air supplied from the compressor into the combustor also change in the gas turbine.
For this reason, for example, as shown in FIG. 11, when the outside air condition changes, that is, when the casing pressure that is the base of the actually required supply pressure varies according to the outside air condition, If the difference between the pressure (actual requirement indicated by the solid line in the figure) and the set value of the supply pressure (current requirement indicated by the broken line in the figure) becomes large, the operable range is more than necessary. It will be narrowed.

そこで、下記の特許文献1においては、図12に示すように、ガス燃料供給圧力の設定値を外気条件及び圧縮機圧力比の関数とし、固定値の場合と比較して運転可能範囲を広げることができる手法を提案している。なお、図12において、破線表示が既存の圧力スケジュール、実線表示が関数を用いた手法を示しており、ハッチングを施した領域において運転可能幅が増大している。   Therefore, in Patent Document 1 below, as shown in FIG. 12, the set value of the gas fuel supply pressure is made a function of the outside air condition and the compressor pressure ratio, and the operating range is expanded compared to the case of a fixed value. We propose a method that can do this. In FIG. 12, the broken line display indicates a method using an existing pressure schedule and the solid line display indicates a function, and the operable range is increased in the hatched region.

特開2007−218254号公報JP 2007-218254 A

ところが、上述した特許文献1に記載された手法においては、ガス燃料供給圧力の設定値を定める圧縮機圧力比(ガス燃料供給圧力の設定値を算出する関数に用いる圧縮機圧力比)について、検出遅れの問題が予想される。
すなわち、圧力の計測値を直接フィードバックする手法では、ガス燃料供給圧力の設定値をオンラインで正確に算出できない可能性がある。このような場合、ガス燃料は必要な圧力まで加圧されない虞があり、最悪の場合には燃焼器に燃料が十分に供給されず、ガスタービンの正常な運転を維持できなくなる。
However, in the technique described in Patent Document 1 described above, the compressor pressure ratio that determines the set value of the gas fuel supply pressure (the compressor pressure ratio used for the function that calculates the set value of the gas fuel supply pressure) is detected. A delay problem is expected.
That is, with the method of directly feeding back the measured pressure value, there is a possibility that the set value of the gas fuel supply pressure cannot be accurately calculated online. In such a case, the gas fuel may not be pressurized to a necessary pressure. In the worst case, the fuel is not sufficiently supplied to the combustor, and normal operation of the gas turbine cannot be maintained.

このような背景から、ガス燃料を使用するガスタービンにおいては、ガス燃料の供給圧力設定値に固定値を採用する場合と比較して、外気温度等の条件変化が運転可能範囲に及ぼす影響を低減し、運転可能範囲を拡大できるガスタービン燃料の供給圧力制御機構、ガスタービン及びガスタービン燃料の供給圧力制御方法の開発が望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、ガス燃料の供給圧力を固定した場合よりも運転可能範囲の拡大が可能なガスタービン燃料の供給圧力制御機構、ガスタービン及びガスタービン燃料の供給圧力制御方法を提供することにある。
Against this background, in gas turbines that use gas fuel, the effect of changes in conditions such as outside temperature on the operating range is reduced compared to when a fixed value is used for the gas fuel supply pressure setting value. Thus, it is desired to develop a gas turbine fuel supply pressure control mechanism, a gas turbine, and a gas turbine fuel supply pressure control method capable of expanding the operable range.
The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to control the supply pressure of gas turbine fuel that can expand the operating range more than when the supply pressure of gas fuel is fixed. It is an object to provide a mechanism, a gas turbine, and a gas turbine fuel supply pressure control method .

本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構は、ガス燃料を所望の燃料供給圧力に設定する圧力調節弁の下流側に燃料流量を制御して燃焼器の燃料ノズルに供給する流量調節弁を備えているガスタービンのガス燃料供給系に用いられ、前記圧力調節弁の開度調整をして前記燃料供給圧力を可変とするガスタービン燃料の供給圧力制御機構であって、前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機の特性マップと、前記圧力調節弁の開度指令演算部とを備えた制御部を設け、前記制御部は、前記特性マップがインレットガイドベーン開度指令値、ガスタービン回転数及び外気条件の入力値に基づいて前記燃焼器内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、前記開度指令演算部が前記車室圧力推定値に基づいて算出した前記燃料供給圧力の設定値に対応する前記圧力調節弁の開度指令を出力して、前記圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御を行うことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
A gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to the present invention includes a flow rate control valve that controls a fuel flow rate downstream of a pressure control valve that sets gas fuel to a desired fuel supply pressure and supplies the fuel flow to a fuel nozzle of a combustor. A gas turbine fuel supply pressure control mechanism that is used in a gas fuel supply system of a gas turbine and that adjusts the opening degree of the pressure control valve to vary the fuel supply pressure, and compresses the combustor A control unit having a characteristic map of a compressor for supplying air and an opening degree command calculation unit of the pressure control valve is provided, and the control unit includes an inlet guide vane opening degree command value, a gas turbine rotation The estimated pressure in the combustor is given based on the number and the input value of the outside air condition, and the opening command calculation unit calculates the fuel supply pressure calculated based on the estimated pressure in the passenger compartment. Set value And outputs the opening command of the corresponding pressure regulating valve, and performs outlet pressure control by the opening adjustment of the pressure regulating valve.

このようなガスタービン燃料の供給圧力制御機構によれば、燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機の特性マップと、圧力調節弁の開度指令演算部とを備えた制御部を設け、この制御部では、特性マップがインレットガイドベーン開度指令値、ガスタービン回転数及び外気条件の入力値に基づいて燃焼器内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、開度指令演算部が車室圧力推定値に基づいて算出した燃料供給圧力の設定値に対応する圧力調節弁の開度指令を出力して、圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御を行うので、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁の出口圧力制御が実施されるようになり、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンの運転可能範囲を拡大することができる。
また、インレットガイドベーン開度指令値及びガスタービン回転数を用いることにより、時定数の大きい圧力センサで懸念される検出遅れの心配がなく、オンラインで燃料供給圧力の設定値を正確に算出することができる。
According to such a gas turbine fuel supply pressure control mechanism , a control unit including a characteristic map of a compressor for supplying compressed air to the combustor and an opening degree command calculation unit for the pressure control valve is provided. The characteristic map gives an estimated pressure in the combustor based on the inlet guide vane opening command value, the gas turbine speed and the input value of the outside air condition, and the opening command calculation unit The output of the pressure control valve opening command corresponding to the set value of the fuel supply pressure calculated based on the estimated value of the chamber pressure is output, and the outlet pressure is controlled by adjusting the opening of the pressure control valve. Thus, the outlet pressure control of the pressure control valve corresponding to is performed, and the operable range of the gas turbine can be expanded as compared with the case where a fixed value is used for the fuel supply pressure.
In addition, by using the inlet guide vane opening command value and the gas turbine speed, it is possible to accurately calculate the set value of the fuel supply pressure online without worrying about detection delay, which is a concern with pressure sensors with a large time constant. Can do.

上記の発明において、前記車室圧力推定値を推定する入力値は、前記ガスタービン回転数が定格回転数に到達するまで前記インレットガイドベーン開度指令値、前記ガスタービン回転数及び前記外気条件を用い、前記ガスタービン回転数が定格回転数に到達した後前記インレットガイドベーン開度指令値及び前記外気条件を用いることが好ましく、これにより、ガスタービン回転数が定格回転数に到達した後には、検出遅れが大きな影響を及ぼさない外気条件を除き、センサによるフィードバックなしで燃料供給圧力の設定値を算出することができる。すなわち、センサによる検出遅れによる悪影響を除去し、より正確なガスタービン燃料の供給圧力制御が可能になる。   In the above invention, the input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value is the inlet guide vane opening command value, the gas turbine rotational speed, and the outside air condition until the gas turbine rotational speed reaches a rated rotational speed. It is preferable to use the inlet guide vane opening command value and the outside air condition after the gas turbine rotation speed reaches the rated rotation speed, and thus, after the gas turbine rotation speed reaches the rated rotation speed, The set value of the fuel supply pressure can be calculated without feedback from the sensor, except for outside air conditions in which the detection delay does not have a significant effect. That is, the adverse effect due to the detection delay by the sensor is removed, and the supply pressure control of the gas turbine fuel can be performed more accurately.

上記の発明においては、前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値を加えることが好ましく、これにより、ガス燃料に与える必要圧力を推定する上で外乱となりうる燃料温度による補正を加え、燃料供給圧力の設定値をより正確に算出することができる。   In the above-mentioned invention, it is preferable to add a temperature measurement value of the gas fuel to an input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value, whereby a fuel temperature that can be a disturbance in estimating a necessary pressure applied to the gas fuel. Thus, the set value of the fuel supply pressure can be calculated more accurately.

上記の発明においては、前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の燃料流量指令値を加えることが好ましく、これにより、ガスタービンの負荷変動等により燃料流量指令値が変動する場合、燃料流量指令値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。   In the above invention, it is preferable to add the fuel flow rate command value of the gas fuel to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value, and thereby the fuel flow rate command value varies due to a load variation of the gas turbine, The responsiveness of the pressure control can be improved by correcting the fuel flow rate command value.

上記の発明においては、前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の燃料流量計測値を加えることが好ましく、これにより、ガスタービンの負荷変動等により燃料流量指令値が変動する場合、燃料流量計測値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。   In the above invention, it is preferable to add a fuel flow rate measurement value of the gas fuel to an input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. The responsiveness of the pressure control can be improved by correcting the fuel flow rate measurement value.

上記の発明においては、前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値及び燃料流量指令値を加えることが好ましく、これにより、ガス燃料に与える必要圧力の推定に燃料温度の補正を加えてより正確な燃料供給圧力の設定値を算出でき、かつ、ガスタービンの負荷変動等により燃料流量指令値が変動する場合、燃料流量指令値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。   In the above-mentioned invention, it is preferable to add the temperature measurement value of the gas fuel and the fuel flow rate command value to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. If the fuel flow rate command value fluctuates due to gas turbine load fluctuations, etc., the pressure control response can be obtained by correcting the fuel flow rate command value. Can be improved.

上記の発明においては、前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値及び燃料流量計測値を加えることが好ましく、これにより、ガス燃料に与える必要圧力の推定に燃料温度の補正を加えてより正確な燃料供給圧力の設定値を算出でき、かつ、ガスタービンの負荷変動等により燃料流量指令値が変動する場合、燃料流量計測値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。   In the above-mentioned invention, it is preferable to add a temperature measurement value and a fuel flow rate measurement value of the gas fuel to an input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. If the fuel flow command value fluctuates due to gas turbine load fluctuations, etc., the pressure control response can be corrected by correcting the fuel flow measurement value. Can be improved.

上記の発明において、前記制御部は、前記特性マップが、前記車室圧力推定値、ガスタービン出力要求値、前記ガス燃料の燃料流量指令値及び燃料流量計測値の入力値群から選択した1以上の入力値と、前記外気条件との入力値とに基づいて前記車室内圧力を推定して前記圧力調節弁の開度指令演算部に与えることが好ましく、これにより、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンの運転可能範囲を拡大することができる。 In the above invention, the control unit is one or more selected in the characteristic map from the input value group of the estimated cabin pressure value, the required gas turbine output value, the fuel flow rate command value of the gas fuel, and the fuel flow rate measurement value. It is preferable that the vehicle interior pressure is estimated based on the input value and the input value of the outside air condition, and is given to the opening degree command calculation unit of the pressure control valve, whereby a fixed value is set for the fuel supply pressure. Compared with the case of using, the operable range of the gas turbine can be expanded.

上記の発明において、前記制御部は、前記圧力調節弁の開度調整により、前記流量調節弁の入口圧力と出口圧力との差圧制御を行ってもよく、これにより、圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御と同様に、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁の出口圧力制御が実施されるようになり、固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンの運転可能範囲を拡大することができる。   In the above invention, the control unit may perform differential pressure control between the inlet pressure and the outlet pressure of the flow control valve by adjusting the opening of the pressure control valve. Similar to the outlet pressure control by adjustment, the outlet pressure control of the pressure control valve corresponding to the fluctuation of the passenger compartment pressure is implemented, and the operating range of the gas turbine is reduced compared to the case of using a fixed value. Can be enlarged.

本発明に係るガスタービンは、空気を導入して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンと、請求項1から9のいずれかに記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構による制御を行う制御部とを備えていることを特徴とするものである。 A gas turbine according to the present invention includes a compressor that introduces and compresses air, a combustor that generates combustion gas by burning fuel with air supplied from the compressor, and a supply of combustion gas from the combustor. And a control unit that performs control by the supply pressure control mechanism for the gas turbine fuel according to any one of claims 1 to 9.

このようなガスタービンによれば、請求項1から9のいずれかに記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構による制御を行う制御部を備えているので、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁の出口圧力制御が実施されるようになり、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンの運転可能範囲を拡大することができる。
また、インレットガイドベーン開度指令値及びガスタービン回転数を用いることにより、時定数の大きい圧力センサで懸念される検出遅れの心配がなく、オンラインで燃料供給圧力の設定値を正確に算出することができる。
また、本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御方法は、ガス燃料を所望の燃料供給圧力に設定する圧力調節弁の下流側に燃料流量を制御して燃焼器の燃料ノズルに供給する流量調節弁を備えているガスタービンのガス燃料供給系に用いられ、前記圧力調節弁の開度調整をして前記燃料供給圧力を可変とするガスタービン燃料の供給圧力制御方法であって、前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機の特性マップと、前記圧力調節弁の開度指令演算部とを備えた制御部を設け、前記制御部は、前記特性マップがインレットガイドベーンの開度指令値、ガスタービン回転数及び外気条件の入力値に基づいて前記燃焼器内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、前記開度指令演算部が前記車室圧力推定値に基づいて算出した前記燃料供給圧力の設定値に対応する前記圧力調節弁の開度指令を出力して、前記圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御を行うことを特徴とするものである。
このようなガスタービン燃料の供給圧力制御方法によれば、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁の出口圧力制御が実施されるようになり、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンの運転可能範囲を拡大することができる。そして、インレットガイドベーン開度指令値及びガスタービン回転数を用いることにより、時定数の大きい圧力センサで懸念される検出遅れの心配がなく、オンラインで燃料供給圧力の設定値を正確に算出して制御することができる。
According to such a gas turbine, since the control part which performs control by the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel according to any one of claims 1 to 9 is provided, the pressure adjustment corresponding to the fluctuation of the passenger compartment pressure The valve outlet pressure control is implemented, and the operable range of the gas turbine can be expanded as compared with the case where a fixed value is used for the fuel supply pressure.
In addition, by using the inlet guide vane opening command value and the gas turbine speed, it is possible to accurately calculate the set value of the fuel supply pressure online without worrying about detection delay, which is a concern with pressure sensors with a large time constant. Can do.
Further, the gas turbine fuel supply pressure control method according to the present invention controls the flow rate of fuel supplied to the fuel nozzle of the combustor by controlling the fuel flow rate downstream of the pressure control valve that sets the gas fuel to a desired fuel supply pressure. A gas turbine fuel supply pressure control method that is used in a gas fuel supply system of a gas turbine having a valve and adjusts an opening degree of the pressure control valve to vary the fuel supply pressure, the combustor A control unit having a characteristic map of a compressor for supplying compressed air to the pressure control valve and an opening command calculation unit of the pressure control valve, the control unit having an opening command value of the inlet guide vane, The fuel given by the casing pressure estimated value obtained by estimating the pressure in the combustor based on the input values of the gas turbine rotational speed and the outside air condition, and calculated by the opening degree command calculation unit based on the estimated casing pressure Supply pressure And outputs the opening command of the pressure regulating valve corresponding to the set value, is characterized in carrying out the outlet pressure control by the opening adjustment of the pressure regulating valve.
According to such a gas turbine fuel supply pressure control method, the outlet pressure control of the pressure control valve corresponding to the fluctuation of the passenger compartment pressure is performed, compared with the case where a fixed value is used for the fuel supply pressure. Thus, the operable range of the gas turbine can be expanded. And by using the inlet guide vane opening command value and the gas turbine speed, there is no fear of detection delay that is a concern with a pressure sensor with a large time constant, and the fuel supply pressure set value is accurately calculated online. Can be controlled.

上述した本発明によれば、ガス燃料を使用するガスタービンにおいて、ガス燃料の供給圧力設定値に固定値を採用する場合と比較して、外気温度等の条件変化が運転可能範囲に及ぼす影響を低減して運転可能範囲を拡大することができる。   According to the present invention described above, in a gas turbine that uses gas fuel, compared to the case where a fixed value is adopted as the gas fuel supply pressure setting value, the influence of changes in conditions such as outside air temperature on the operable range is affected. It is possible to reduce the operating range.

本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の一実施形態を示す系統図である。1 is a system diagram showing an embodiment of a gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to the present invention. FIG. 本発明に係るガスタービンの一実施形態を示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing one embodiment of a gas turbine concerning the present invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第1変形例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 1st modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第2変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 2nd modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第3変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 3rd modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第4変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 4th modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第5変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram showing the 5th modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel concerning the present invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第6変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 6th modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第7変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 7th modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. 本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構の第8変形例を示す系統図である。It is a systematic diagram which shows the 8th modification of the supply pressure control mechanism of the gas turbine fuel which concerns on this invention. ベース負荷ガス燃料供給圧力要件について、実際に必要な供給圧力(図中に実線で示す実際の要件)と、供給圧力の設定値(図中に破線で示す現行の要件)との間の乖離が大きくなった状況を示す説明図である。Regarding the base load gas fuel supply pressure requirement, the difference between the actually required supply pressure (actual requirement indicated by the solid line in the figure) and the set value of the supply pressure (current requirement indicated by the broken line in the figure) It is explanatory drawing which shows the condition which became large. 従来技術による運転可能幅の拡大を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows expansion of the driving | operation possible width | variety by a prior art.

以下、本発明に係るガスタービン燃料の供給圧力制御機構、ガスタービン及びガスタービン燃料の供給圧力制御方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図2は、ガスタービンGTの概略構成を示すブロック図であり、ガス燃料を燃焼する燃焼器Fと、燃焼器Fから供給された燃焼ガスを膨張させて回転するタービンTと、空気を圧縮する圧縮機Cとを主な構成要素として備え、制御部10により各種の運転制御が行われるようになっている。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a gas turbine fuel supply pressure control mechanism, a gas turbine, and a gas turbine fuel supply pressure control method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the gas turbine GT. The combustor F combusts the gas fuel, the turbine T that rotates by expanding the combustion gas supplied from the combustor F, and compresses the air. The compressor C is provided as a main component, and various operation controls are performed by the control unit 10.

ガスタービンプラントGTは、ガス燃料供給源の燃料供給元1から燃焼器F内のパイロットノズル及びメインノズル(以下、総称して「燃料ノズル」と呼ぶ)にガス燃料を供給するため、配管2の途中に圧力調節弁3及び流量調節弁4を設けたガス燃料供給系5を備えている。このガス燃料供給系5は、図示しない燃料用圧縮機により圧送されてくるガス燃料を所望の圧力に維持しつつ、ガスタービンGTの燃焼器Fに所望の燃料流量を与えるための制御機構であり、直列に配置した圧力調節弁3及び流量調節弁4を備えている。   The gas turbine plant GT supplies gas fuel from a fuel supply source 1 of a gas fuel supply source to pilot nozzles and main nozzles (hereinafter collectively referred to as “fuel nozzles”) in the combustor F. A gas fuel supply system 5 provided with a pressure control valve 3 and a flow rate control valve 4 in the middle is provided. The gas fuel supply system 5 is a control mechanism for giving a desired fuel flow rate to the combustor F of the gas turbine GT while maintaining the gas fuel pumped by a fuel compressor (not shown) at a desired pressure. , A pressure regulating valve 3 and a flow regulating valve 4 arranged in series are provided.

上流側に配置した圧力調節弁3は、ガス燃料を所望の燃料供給圧力に設定し、下流側の流量調節弁4は、ガス燃料の流量を制御して燃焼器Fの燃料ノズルに供給する。この燃料ノズルには、パイロットノズル(不図示)と、パイロットノズルの外周に間隔をおいて配置される複数のメインノズル(不図示)とがある。
そして、本実施形態では、圧力調節弁3の開度調整をして燃料供給圧力を可変とするガスタービン燃料の供給圧力制御が、ガスタービンGTの各種運転制御を行う制御部10で行われる。
The pressure control valve 3 arranged on the upstream side sets the gas fuel to a desired fuel supply pressure, and the flow rate control valve 4 on the downstream side controls the flow rate of the gas fuel and supplies it to the fuel nozzle of the combustor F. The fuel nozzle includes a pilot nozzle (not shown) and a plurality of main nozzles (not shown) arranged at intervals on the outer periphery of the pilot nozzle.
And in this embodiment, the supply pressure control of the gas turbine fuel which makes the fuel supply pressure variable by adjusting the opening degree of the pressure control valve 3 is performed by the control unit 10 that performs various operation controls of the gas turbine GT.

図1は、ガスタービン燃料の供給圧力制御機構例を示す系統図である。燃料供給元1等の燃料供給源からガス燃料を導入する燃料配管2は、燃焼器F内に設置されている燃料ノズルNの数(図示の例ではNaからNnまでn個)に応じて分岐され、すなわち、パイロットノズルや複数のメインノズル毎に分岐した燃料枝配管2a〜2nを並列に配置したものとなる。なお、燃焼器Fが複数設けられている場合には、燃焼器F毎に同様の燃料配管2及び燃料枝配管2a〜2nが配設されている。
なお、図中の符号6は、圧力調節弁3の出口圧力を検出して制御部10に入力する圧力計である。
FIG. 1 is a system diagram showing an example of a gas turbine fuel supply pressure control mechanism . A fuel pipe 2 for introducing gas fuel from a fuel supply source such as the fuel supply source 1 branches according to the number of fuel nozzles N installed in the combustor F (n in the example shown from Na to Nn). That is, the fuel branch pipes 2a to 2n branched for each of the pilot nozzle and the plurality of main nozzles are arranged in parallel. When a plurality of combustors F are provided, the same fuel pipe 2 and fuel branch pipes 2a to 2n are provided for each combustor F.
In addition, the code | symbol 6 in a figure is a pressure gauge which detects the outlet pressure of the pressure control valve 3, and inputs it into the control part 10. FIG.

制御部10は、燃焼器Fに圧縮空気を供給する圧縮機Cの特性マップ(圧縮機特性マップ)11と、圧力調節弁3の開度制御を行う開度指令の信号Sを出力する開度指令演算部12とを備えている。
圧縮機特性マップ11は、ガスタービンGTを構成する圧縮機Cの特性に関するマップである。この圧縮機特性マップ11は、制御部10に入力される入力値に基づいて、燃焼器F内の圧力(車室内圧力)を推定した車室圧力推定値を与えるものである。この場合の入力値は、圧縮機Cに設けられるインレットガイドベーン開度指令値21と、ガスタービンGTの回転数を検出したガスタービン回転数22と、ガスタービンGTが設置されている周辺環境の外気温度や圧力、すなわち、圧縮機Cで圧縮する空気の温度や圧力を検出した外気条件23が用いられる。
The control unit 10 outputs a characteristic map (compressor characteristic map) 11 of the compressor C that supplies compressed air to the combustor F and an opening degree command signal S that controls the opening degree of the pressure control valve 3. A command calculation unit 12 is provided.
The compressor characteristic map 11 is a map related to the characteristics of the compressor C constituting the gas turbine GT. The compressor characteristic map 11 gives an estimated value of the cabin pressure obtained by estimating the pressure in the combustor F (the cabin pressure) based on the input value input to the control unit 10. The input values in this case are the inlet guide vane opening command value 21 provided in the compressor C, the gas turbine rotational speed 22 in which the rotational speed of the gas turbine GT is detected, and the surrounding environment where the gas turbine GT is installed. An outside air condition 23 in which the outside air temperature or pressure, that is, the temperature or pressure of the air compressed by the compressor C is detected is used.

開度指令演算部12は、圧縮機特性マップ11から与えられた車室圧力推定値に基づいて燃料供給圧力の設定値を算出し、この設定値に対応する開度指令の信号Sを生成して圧力調節弁3に出力する。
従って、制御部10は、インレットガイドベーン開度指令値21、ガスタービン回転数22及び外気条件23の入力値に基づいて圧縮機特性マップ11により得られた車室圧力推定値を開度指令演算部12に与え、開度指令演算部12では、車室圧力推定値に基づいて燃料供給圧力の設定値を算出し、この設定値に対応する圧力調節弁3の開度から開度指令の信号Sを生成して出力するので、圧力調節弁3の開度調整による出口圧力制御を行うことができる。すなわち、圧力計6で検出される圧力調節弁3の出口圧力は、インレットガイドベーン開度指令値21、ガスタービン回転数22及び外気条件23の入力値に応じて変化する。
The opening degree command calculation unit 12 calculates a set value of the fuel supply pressure based on the estimated value of the cabin pressure given from the compressor characteristic map 11, and generates an opening degree command signal S corresponding to the set value. Output to the pressure control valve 3.
Accordingly, the control unit 10 calculates the opening degree command value by using the compressor characteristic map 11 based on the inlet guide vane opening degree command value 21, the gas turbine rotational speed 22 and the outside air condition 23 input values. The opening command calculation unit 12 calculates a set value of the fuel supply pressure based on the estimated value of the cabin pressure, and calculates an opening command signal from the opening of the pressure control valve 3 corresponding to the set value. Since S is generated and output, the outlet pressure can be controlled by adjusting the opening of the pressure control valve 3. That is, the outlet pressure of the pressure control valve 3 detected by the pressure gauge 6 changes according to the input values of the inlet guide vane opening command value 21, the gas turbine rotational speed 22, and the outside air condition 23.

このように、ガスタービン燃料の供給圧力制御を行う制御部10は、圧縮機特性マップ11が入力値に基づいて燃焼器F内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、開度指令演算部が車室圧力推定値に基づいて算出した燃料供給圧力の設定値に応じて圧力調節弁3の開度指令を出力し、圧力調節弁3の開度調整による出口圧力制御を行うので、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁3の出口圧力制御が実施される。すなわち、車室圧力に応じて最適な出口圧力となるように圧力調節弁3の開度制御を行うので、燃料供給圧力に固定値を使用している従来技術と比較すれば、実際に必要な供給圧力と供給圧力の設定値との間に生じる乖離が解消または抑制され、この結果、ガスタービンGTの運転可能範囲を拡大することができる。
また、インレットガイドベーン開度指令値21及びガスタービン回転数22を用いているので、時定数の大きい圧力センサで懸念されていた検出遅れの心配がなく、従って、オンラインで燃料供給圧力の設定値を正確に算出することができる。
In this way, the control unit 10 that controls the supply pressure of the gas turbine fuel gives the estimated value of the cabin pressure in which the compressor characteristic map 11 estimates the pressure in the combustor F based on the input value, and calculates the opening degree command. The vehicle outputs the opening command of the pressure control valve 3 in accordance with the set value of the fuel supply pressure calculated based on the estimated value of the passenger compartment pressure, and performs outlet pressure control by adjusting the opening of the pressure control valve 3. The outlet pressure control of the pressure control valve 3 corresponding to the fluctuation of the chamber pressure is performed. That is, since the opening degree of the pressure control valve 3 is controlled so as to obtain an optimum outlet pressure according to the vehicle compartment pressure, it is actually necessary as compared with the prior art using a fixed value for the fuel supply pressure. Deviation between the supply pressure and the set value of the supply pressure is eliminated or suppressed, and as a result, the operable range of the gas turbine GT can be expanded.
Further, since the inlet guide vane opening command value 21 and the gas turbine rotational speed 22 are used, there is no fear of detection delay which has been a concern with a pressure sensor having a large time constant. Can be calculated accurately.

図3は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第1変形例を示すフローチャートである。
この供給圧力制御機構では、車室圧力推定値を推定する入力値として、ガスタービン回転数22が定格回転数に到達するまでの間、上述した実施形態と同様に、インレットガイドベーン開度指令値21、ガスタービン回転数22及び外気条件23を用いる。しかし、ガスタービン回転数22が定格回転数に到達した後には、インレットガイドベーン開度指令値21及び外気条件23のみを用い、ガスタービン回転数22は使用しない。なお、このような供給圧力制御機構は、後述する他の変形例にも適用可能である。
FIG. 3 is a flowchart showing a first modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above.
In this supply pressure control mechanism , the input guide vane opening command value is used as an input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value until the gas turbine speed 22 reaches the rated speed, as in the above-described embodiment. 21, a gas turbine rotational speed 22 and an outside air condition 23 are used. However, after the gas turbine speed 22 reaches the rated speed, only the inlet guide vane opening command value 21 and the outside air condition 23 are used, and the gas turbine speed 22 is not used. Such a supply pressure control mechanism is also applicable to other modified examples described later.

すなわち、最初のステップS1でスタートすると、次のステップS2でガスタービン回転数22の検出をする。
ガスタービン回転数22の検出値は、次のステップS3において所定値以下か否かを判断する。この場合の所定値は定格回転数であり、ガスタービン回転数22の検出値が定格回転数に到達していない「YES」の場合はステップS4に進んで圧縮機特性マップ11に基づく車室圧力の推定を行う。この場合に使用する入力値は、インレットガイドベーン開度指令値21、ガスタービン回転数22及び外気条件23の3種類である。
That is, when starting at the first step S1, the gas turbine speed 22 is detected at the next step S2.
In the next step S3, it is determined whether or not the detected value of the gas turbine rotational speed 22 is equal to or less than a predetermined value. In this case, the predetermined value is the rated rotational speed, and if the detected value of the gas turbine rotational speed 22 does not reach the rated rotational speed is “YES”, the routine proceeds to step S4 and the vehicle compartment pressure based on the compressor characteristic map 11 Estimate There are three types of input values used in this case: an inlet guide vane opening command value 21, a gas turbine speed 22 and an outside air condition 23.

一方、ステップS3の判断において、ガスタービン回転数22の検出値が定格回転数に到達している「NO」の場合は、ステップS5に進んで圧縮機特性マップ11に基づく車室圧力の推定を行う。この場合に使用する入力値は、インレットガイドベーン開度指令値21及び外気条件23の2種類である。
このような制御を行えば、ガスタービン回転数22によって異なるプロセスで車室圧力を推定するので、ガスタービンGTが定格回転数に達した後には、検出遅れが大きな影響を及ぼさない外気条件23を除いて、回転数を検出するセンサ等によるフィードバックを用いることなく、燃料供給圧力の設定値を算出することができる。すなわち、ガスタービンGTが定格回転数に達した後には、センサの検出遅れによる悪影響を除去することでより正確なガスタービン燃料の供給圧力制御を実施できる。
On the other hand, if it is determined in step S3 that the detected value of the gas turbine rotational speed 22 has reached the rated rotational speed is “NO”, the process proceeds to step S5 to estimate the cabin pressure based on the compressor characteristic map 11. Do. There are two types of input values used in this case: the inlet guide vane opening command value 21 and the outside air condition 23.
If such control is performed, the passenger compartment pressure is estimated by a process that differs depending on the gas turbine rotational speed 22, and therefore, after the gas turbine GT reaches the rated rotational speed, the outside air condition 23 in which the detection delay does not have a large influence is set. Except for this, it is possible to calculate the set value of the fuel supply pressure without using feedback from a sensor or the like that detects the rotational speed. That is, after the gas turbine GT reaches the rated rotational speed, more accurate gas turbine fuel supply pressure control can be performed by removing the adverse effects caused by the sensor detection delay.

図4は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第2変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Aは、車室圧力推定値を推定する入力値にガス燃料の温度計測値である燃料温度24を加えている。この燃料温度24は、供給するガス燃料の温度を圧力調節弁3の上流側で計測したものである。
FIG. 4 is a system diagram showing a second modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10A employed in this modification adds a fuel temperature 24, which is a temperature measurement value of gas fuel, to an input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. The fuel temperature 24 is obtained by measuring the temperature of the supplied gas fuel upstream of the pressure control valve 3.

すなわち、燃料温度24は、ガス燃料に与える必要圧力を推定する際に外乱となりうる値であるから、実際の燃料温度24を計測して補正を加えると、外乱を排除して燃料供給圧力の設定値をより正確に算出することができる。   That is, the fuel temperature 24 is a value that can be a disturbance when the required pressure applied to the gas fuel is estimated. Therefore, when the actual fuel temperature 24 is measured and corrected, the disturbance is eliminated and the fuel supply pressure is set. The value can be calculated more accurately.

図5は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第3変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Bは、車室圧力推定値を推定する入力値にガス燃料の燃料流量指令値25を加えている。この燃料流量指令値25は、ガスタービンGTの運転状況等に応じて変動する値である。従って、ガスタービンGTの負荷変動等により燃料流量指令値25が変動する場合には、燃料流量指令値25を入力値に加えて圧力調節弁3の開度調整に補正を施すことにより、圧力制御の応答性が向上する。
FIG. 5 is a system diagram showing a third modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10B employed in this modification adds the fuel flow rate command value 25 of gas fuel to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value. The fuel flow rate command value 25 is a value that varies depending on the operating condition of the gas turbine GT. Therefore, when the fuel flow rate command value 25 fluctuates due to the load fluctuation of the gas turbine GT or the like, the fuel flow rate command value 25 is added to the input value to correct the opening degree adjustment of the pressure control valve 3, thereby controlling the pressure control. Responsiveness is improved.

図6は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第4変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Cは、車室圧力推定値を推定する入力値に対し、第3変形例の燃料流量指令値25に代えて、ガス燃料の燃料流量計測値26を加えている。この燃料流量計測値26は、ガスタービンGTが実際に消費する燃料流量を計測した値である。従って、ガスタービンGTの負荷変動等により燃料流量計測値26が変動する場合には、燃料流量計測値26を入力値に加えて圧力調節弁3の開度調整に補正を施すことにより、圧力制御の応答性が向上する。
FIG. 6 is a system diagram showing a fourth modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10C employed in this modified example adds a fuel flow measurement value 26 of gas fuel to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value instead of the fuel flow rate command value 25 of the third modified example. . The fuel flow rate measurement value 26 is a value obtained by measuring the fuel flow rate actually consumed by the gas turbine GT. Therefore, when the fuel flow rate measurement value 26 fluctuates due to a load fluctuation of the gas turbine GT or the like, the fuel flow rate measurement value 26 is added to the input value to correct the opening degree adjustment of the pressure control valve 3, thereby controlling the pressure control. Responsiveness is improved.

図7は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第5変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Dは、車室圧力推定値を推定する入力値に対し、第2変形例の燃料温度24及び第3変形例の燃料流量指令値25を加えている。従って、ガス燃料に与える必要圧力の推定に燃料温度24の補正を加えてより正確な燃料供給圧力の設定値を算出でき、かつ、ガスタービンGTの負荷変動等により燃料流量指令値25が変動する場合、燃料流量指令値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。
FIG. 7 is a system diagram showing a fifth modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10D employed in this modified example adds the fuel temperature 24 of the second modified example and the fuel flow rate command value 25 of the third modified example to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value. Accordingly, the fuel temperature 24 can be corrected by estimating the required pressure to be applied to the gas fuel to calculate a more accurate set value of the fuel supply pressure, and the fuel flow rate command value 25 varies due to a load variation of the gas turbine GT. In this case, the responsiveness of the pressure control can be improved by correcting the fuel flow rate command value.

図8は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第6変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Eは、車室圧力推定値を推定する入力値に対し、第2変形例の燃料温度24及び第4変形例の燃料流量測定値26を加えている。すなわち、第5変形例の燃料流量指令値25に代えて、ガス燃料の燃料流量計測値26を採用したものである。このような供給圧力制御を行っても、ガス燃料に与える必要圧力の推定に燃料温度24の補正を加えてより正確な燃料供給圧力の設定値を算出でき、かつ、ガスタービンGTの負荷変動等により燃料流量測定値26が変動する場合、燃料流量指令値による補正を施すことで圧力制御の応答性を向上させることができる。
FIG. 8 is a system diagram showing a sixth modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10E employed in this modification example adds the fuel temperature 24 of the second modification example and the fuel flow rate measurement value 26 of the fourth modification example to the input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. That is, instead of the fuel flow rate command value 25 of the fifth modification, a fuel flow rate measurement value 26 of gas fuel is adopted. Even if such supply pressure control is performed, it is possible to calculate the more accurate set value of the fuel supply pressure by correcting the fuel temperature 24 to the estimation of the required pressure applied to the gas fuel, and to change the load of the gas turbine GT, etc. When the fuel flow measurement value 26 fluctuates due to the above, it is possible to improve the responsiveness of the pressure control by performing correction based on the fuel flow command value.

図9は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第7変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Fは、圧力調節弁3の開度調整により、流量調節弁4の入口圧力と出口圧力との差圧制御を行っている。
FIG. 9 is a system diagram showing a seventh modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
The control unit 10F employed in this modification performs differential pressure control between the inlet pressure and the outlet pressure of the flow rate adjusting valve 4 by adjusting the opening degree of the pressure adjusting valve 3.

すなわち、流量調節弁4の上流側及び下流側の差圧ΔPを計測する差圧計7を設け、この計測値を制御部10Eに入力する。そして、上述した圧力調節弁3の出口圧力制御と同様に、開度指令演算部12が車室圧力推定値に基づいて算出した燃料供給圧力の設定値に対応する圧力調節弁3の開度指令を出力して、圧力調節弁3の開度調整により差圧ΔPが所望の値となるように差圧制御を行う。
この結果、圧力調節弁3の開度調整による出口圧力制御と同様に、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁3の出口圧力制御が実施されるようになり、固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンGTの運転可能範囲を拡大することができる。
That is, a differential pressure gauge 7 for measuring the differential pressure ΔP on the upstream side and the downstream side of the flow rate control valve 4 is provided, and this measured value is input to the control unit 10E. Then, similarly to the outlet pressure control of the pressure control valve 3 described above, the opening command of the pressure control valve 3 corresponding to the set value of the fuel supply pressure calculated by the opening command calculation unit 12 based on the estimated value of the passenger compartment pressure. And the differential pressure control is performed so that the differential pressure ΔP becomes a desired value by adjusting the opening degree of the pressure control valve 3.
As a result, similar to the outlet pressure control by adjusting the opening degree of the pressure control valve 3, the outlet pressure control of the pressure control valve 3 corresponding to the fluctuation of the passenger compartment pressure is performed, and a fixed value is used. In comparison, the operable range of the gas turbine GT can be expanded.

図10は、上述したガスタービン燃料の供給圧力制御機構について、第8変形例を示す系統図である。なお、上述した実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この変形例で採用した制御部10Gの場合、開度指令演算部12は、車室圧力推定値、ガスタービン出力要求値、燃料流量指令値及び燃料流量計測値からなる入力値選択群27を備え、入力値選択群27から少なくとも一つを選択した入力値に基づいて算出した燃料供給圧力の設定値に対応する圧力調節弁3の開度指令を出力する。
FIG. 10 is a system diagram showing an eighth modification of the gas turbine fuel supply pressure control mechanism described above. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part similar to embodiment mentioned above, and the detailed description is abbreviate | omitted.
In the case of the control unit 10G employed in this modified example, the opening degree command calculation unit 12 includes an input value selection group 27 including an estimated cabin pressure value, a gas turbine output request value, a fuel flow rate command value, and a fuel flow rate measurement value. Then, an opening degree command of the pressure control valve 3 corresponding to the set value of the fuel supply pressure calculated based on the input value selected at least one from the input value selection group 27 is output.

すなわち、図示の制御機構例では、インレットガイドベーン開度指令値21及びガスタービン回転数22に代えて、入力値選択群27から少なくとも1つを選択し、あるいは、複数を選択して組合せ、これを外気条件23とともに圧力調節弁3の開度指令算出に使用している。
このような供給圧力制御を行うことにより、上述した実施形態と同様に、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンGTの運転可能範囲を拡大することができる。
なお、図示の制御機構例では第7変形例と同様の差圧制御を行っているが、圧力調節弁3の開度調整による出口圧力制御としてもよい。
That is, in the illustrated control mechanism example, instead of the inlet guide vane opening command value 21 and the gas turbine rotational speed 22, at least one is selected from the input value selection group 27, or a plurality is selected and combined. Is used for calculating the opening degree command of the pressure control valve 3 together with the outside air condition 23.
By performing such supply pressure control, the operable range of the gas turbine GT can be expanded as compared to the case where a fixed value is used for the fuel supply pressure, as in the above-described embodiment.
In the illustrated control mechanism example, differential pressure control similar to that of the seventh modification is performed, but outlet pressure control by adjusting the opening of the pressure control valve 3 may be performed.

上述したように、本実施形態に係るガスタービンGTは、空気を導入して圧縮する圧縮機Cと、圧縮機Cから供給される空気でガス燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器Fと、燃焼器Fから燃焼ガスの供給を受けるタービンTと、上述した実施形態及び各変形例の制御部10,10A〜10Gとを備えているので、車室圧力の変動に対応した圧力調節弁3の出口圧力制御が実施されるようになり、燃料供給圧力に固定値を使用する場合と比較して、ガスタービンGTの運転可能範囲を拡大することができる。   As described above, the gas turbine GT according to the present embodiment includes the compressor C that introduces and compresses air, and the combustor F that generates combustion gas by burning gas fuel with the air supplied from the compressor C. And the turbine T that receives the supply of combustion gas from the combustor F, and the control units 10 and 10A to 10G of the above-described embodiments and modifications, the pressure control valve corresponding to the fluctuation of the vehicle compartment pressure As a result, the operable range of the gas turbine GT can be expanded as compared with the case where a fixed value is used for the fuel supply pressure.

また、インレットガイドベーン開度指令値21及びガスタービン回転数22を用いることにより、時定数の大きい圧力センサで懸念される検出遅れの心配がなく、オンラインで燃料供給圧力の設定値を正確に算出することができる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
In addition, by using the inlet guide vane opening command value 21 and the gas turbine rotational speed 22, there is no fear of detection delay that is a concern with a pressure sensor having a large time constant, and the fuel supply pressure setting value is accurately calculated online. can do.
In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.

2 配管
3 圧力調節弁
4 流量調節弁
5 ガス燃料供給系
10,10A〜10G 制御部
11 圧縮機特性マップ
12 開度指令演算部
21 インレットガイドベーン開度指令値
22 ガスタービン回転数
23 外気条件
24 燃料温度
25 燃料流量指令値
26 燃料流量計測値
27 入力値選択群
GT ガスタービン
F 燃焼器
T タービン
C 圧縮機
2 Piping 3 Pressure control valve 4 Flow control valve 5 Gas fuel supply system 10, 10A to 10G Control unit 11 Compressor characteristic map 12 Opening command calculation unit 21 Inlet guide vane opening command value 22 Gas turbine rotational speed 23 Outside air condition 24 Fuel temperature 25 Fuel flow command value 26 Fuel flow measurement value 27 Input value selection group GT Gas turbine F Combustor T Turbine C Compressor

Claims (11)

ガス燃料を所望の燃料供給圧力に設定する圧力調節弁の下流側に燃料流量を制御して燃焼器の燃料ノズルに供給する流量調節弁を備えているガスタービンのガス燃料供給系に用いられ、前記圧力調節弁の開度調整をして前記燃料供給圧力を可変とするガスタービン燃料の供給圧力制御機構であって、
前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機の特性マップと、前記圧力調節弁の開度指令演算部とを備えた制御部を設け、
前記制御部は、前記特性マップがインレットガイドベーンの開度指令値、ガスタービン回転数及び外気条件の入力値に基づいて前記燃焼器内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、前記開度指令演算部が前記車室圧力推定値に基づいて算出した前記燃料供給圧力の設定値に対応する前記圧力調節弁の開度指令を出力して、前記圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御を行うことを特徴とするガスタービン燃料の供給圧力制御機構
It is used for a gas fuel supply system of a gas turbine that includes a flow rate adjusting valve that controls a fuel flow rate and supplies it to a fuel nozzle of a combustor on the downstream side of a pressure adjusting valve that sets gas fuel to a desired fuel supply pressure. A gas turbine fuel supply pressure control mechanism that adjusts the opening of the pressure control valve to vary the fuel supply pressure;
A control unit including a characteristic map of a compressor that supplies compressed air to the combustor, and an opening degree command calculation unit of the pressure control valve;
The control unit gives an estimated cabin pressure value obtained by estimating the pressure in the combustor based on the inlet guide vane opening command value, the gas turbine rotation speed, and the input value of the outside air condition in the characteristic map. The degree command calculation unit outputs an opening degree command of the pressure control valve corresponding to the set value of the fuel supply pressure calculated based on the estimated value of the cabin pressure, and the outlet pressure by adjusting the opening degree of the pressure control valve A gas turbine fuel supply pressure control mechanism characterized by performing control.
前記車室圧力推定値を推定する入力値は、前記ガスタービン回転数が定格回転数に到達するまで前記インレットガイドベーンの開度指令値、前記ガスタービン回転数及び前記外気条件を用い、前記ガスタービン回転数が定格回転数に到達した後前記インレットガイドベーンの開度指令値及び前記外気条件を用いることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構The input value for estimating the passenger compartment pressure estimated value is determined by using the opening command value of the inlet guide vane, the gas turbine rotational speed, and the outside air condition until the gas turbine rotational speed reaches a rated rotational speed. 2. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein an opening command value of the inlet guide vane and the outside air condition are used after the turbine speed reaches a rated speed. 前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値を加えたことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein a temperature measurement value of the gas fuel is added to an input value for estimating the casing pressure estimation value. 前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の燃料流量指令値を加えたことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構3. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein a fuel flow rate command value of the gas fuel is added to an input value for estimating the casing pressure estimation value. 前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の燃料流量計測値を加えたことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構3. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein a fuel flow rate measurement value of the gas fuel is added to an input value for estimating the casing pressure estimation value. 前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値及び燃料流量指令値を加えたことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構3. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein a temperature measurement value and a fuel flow rate command value of the gas fuel are added to an input value for estimating the casing pressure estimation value. 前記車室圧力推定値を推定する入力値に前記ガス燃料の温度計測値及び燃料流量計測値を加えたことを特徴とする請求項1または2に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構3. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein a temperature measurement value and a fuel flow rate measurement value of the gas fuel are added to an input value for estimating the passenger compartment pressure estimation value. 前記制御部は、前記特性マップが、前記車室圧力推定値、ガスタービン出力要求値、前記ガス燃料の燃料流量指令値及び燃料流量計測値の入力値群から選択した1以上の入力値と、前記外気条件との入力値とに基づいて前記車室内圧力を推定して前記圧力調節弁の開度指令演算部に与えることを特徴とする請求項1に記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構The control unit has one or more input values selected from the input value group of the estimated cabin pressure value, the gas turbine output request value, the fuel flow rate command value and the fuel flow rate measurement value of the gas fuel, and 2. The gas turbine fuel supply pressure control mechanism according to claim 1, wherein the interior pressure of the vehicle interior is estimated based on an input value of the outside air condition and supplied to an opening degree command calculation unit of the pressure control valve. . 前記制御部は、前記圧力調節弁の開度調整により、前記流量調節弁の入口圧力と出口圧力との差圧制御を行うことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構The gas turbine according to any one of claims 1 to 8, wherein the control unit performs differential pressure control between an inlet pressure and an outlet pressure of the flow rate control valve by adjusting an opening degree of the pressure control valve. Fuel supply pressure control mechanism . 空気を導入して圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から供給される空気で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、前記燃焼器から燃焼ガスの供給を受けるタービンと、請求項1から9のいずれかに記載のガスタービン燃料の供給圧力制御機構による制御を行う制御部とを備えていることを特徴とするガスタービン。 A compressor that introduces and compresses air, a combustor that burns fuel with air supplied from the compressor to generate combustion gas, a turbine that receives supply of combustion gas from the combustor, and A gas turbine comprising: a control unit that performs control by a supply pressure control mechanism for the gas turbine fuel according to any one of items 1 to 9. ガス燃料を所望の燃料供給圧力に設定する圧力調節弁の下流側に燃料流量を制御して燃焼器の燃料ノズルに供給する流量調節弁を備えているガスタービンのガス燃料供給系に用いられ、前記圧力調節弁の開度調整をして前記燃料供給圧力を可変とするガスタービン燃料の供給圧力制御方法であって、
前記燃焼器に圧縮空気を供給する圧縮機の特性マップと、前記圧力調節弁の開度指令演算部とを備えた制御部を設け、
前記制御部は、前記特性マップがインレットガイドベーンの開度指令値、ガスタービン回転数及び外気条件の入力値に基づいて前記燃焼器内の圧力を推定した車室圧力推定値を与え、前記開度指令演算部が前記車室圧力推定値に基づいて算出した前記燃料供給圧力の設定値に対応する前記圧力調節弁の開度指令を出力して、前記圧力調節弁の開度調整による出口圧力制御を行うことを特徴とするガスタービン燃料の供給圧力制御方法
It is used for a gas fuel supply system of a gas turbine that includes a flow rate adjusting valve that controls a fuel flow rate and supplies it to a fuel nozzle of a combustor on the downstream side of a pressure adjusting valve that sets gas fuel to a desired fuel supply pressure. A gas turbine fuel supply pressure control method for adjusting the opening of the pressure control valve to vary the fuel supply pressure,
A control unit including a characteristic map of a compressor that supplies compressed air to the combustor, and an opening degree command calculation unit of the pressure control valve;
The control unit gives an estimated cabin pressure value obtained by estimating the pressure in the combustor based on the inlet guide vane opening command value, the gas turbine rotation speed, and the input value of the outside air condition in the characteristic map. The degree command calculation unit outputs an opening degree command of the pressure control valve corresponding to the set value of the fuel supply pressure calculated based on the estimated value of the cabin pressure, and the outlet pressure by adjusting the opening degree of the pressure control valve A gas turbine fuel supply pressure control method characterized by performing control .
JP2010124739A 2010-05-31 2010-05-31 Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method Active JP5485023B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010124739A JP5485023B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010124739A JP5485023B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011252397A JP2011252397A (en) 2011-12-15
JP5485023B2 true JP5485023B2 (en) 2014-05-07

Family

ID=45416510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010124739A Active JP5485023B2 (en) 2010-05-31 2010-05-31 Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5485023B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024008716A (en) * 2022-07-08 2024-01-19 川崎重工業株式会社 Gas turbine system and control method for the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3978086B2 (en) * 2002-05-31 2007-09-19 三菱重工業株式会社 Aircraft gas turbine system, gas turbine system, and operation method thereof
JP2004204780A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Device and method for monitoring irregularity of gas turbine
JP4142673B2 (en) * 2004-07-27 2008-09-03 本田技研工業株式会社 Control device for gas turbine engine
US7549293B2 (en) * 2006-02-15 2009-06-23 General Electric Company Pressure control method to reduce gas turbine fuel supply pressure requirements

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011252397A (en) 2011-12-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5650929B2 (en) System and method for correcting gas turbine performance
US10208678B2 (en) Gas turbine combustion control device and combustion control method and program therefor
JP4681280B2 (en) Method and system for incorporating an emission sensor into a gas turbine controller
US6912856B2 (en) Method and system for controlling gas turbine by adjusting target exhaust temperature
JP5868671B2 (en) Valve control device, gas turbine, and valve control method
US20130054031A1 (en) Methods and systems for gas turbine modeling using adaptive kalman filter
US20140090353A1 (en) Systems and Methods for Determining a Target Exhaust Temperature for a Gas Turbine
JP5501870B2 (en) gas turbine
WO2016039943A1 (en) Bulk flame temperature regulator for dry low emission engines
US20210071591A1 (en) Controller and method
CN106884726B (en) System and method for regulation and control of a gas turbine
JP5535772B2 (en) Fuel supply system
JP2017089654A (en) Method for controlling operation of gas turbine in reference to average turbine outlet temperature
JP5485023B2 (en) Gas turbine fuel supply pressure control mechanism, gas turbine, and gas turbine fuel supply pressure control method
US11655769B2 (en) Controller and method for controlling a gas turbine
US20170089268A1 (en) Gas turbine combustion control device and combustion control method and program therefor
US20170122222A1 (en) System and Method for Determining Fuel Splits for a Gas Turbine
JP2002364385A (en) Gas turbine with fuel flow controller
JP2003293795A (en) Gas turbine control device and gas turbine control method
JP2016023605A (en) Fuel flow controller, combustor, gas turbine, fuel flow control method, and program
JP2004027891A (en) Fuel valve opening degree controlling system
JP5896766B2 (en) Gas turbine control device, gas turbine, and gas turbine control method
US20160010495A1 (en) Method for the control and protection of a gas turbine and gas turbine using such method
JP2016023594A (en) Fuel flow controller, combustor, gas turbine, fuel flow control method, and program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131022

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131224

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140121

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140219

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5485023

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350