JP5635948B2 - 燃焼器の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼器の制御方法及び制御装置に係り、特に、予混合燃焼装置を備えた２軸型ガスタービンの乾式低ＮＯｘ燃焼器の燃焼制御に好適な燃焼器の制御方法及び制御装置に関する。

一般に採用されている複数個の予混合燃焼装置を有するガスタービンの燃焼器としては、ガスタービンの諸状態量にて燃焼温度を推定し、安定燃焼と排出ＮＯｘの低減を図る為に予混合燃焼への切替するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

または、計画的に燃料流量指令に基づき、安定燃焼と排出ＮＯｘの低減を図る為に予混合燃焼への切替するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２９１６２号公報 特開２００１−２６３０９５号公報

しかしながら、特許文献１のように、従来の燃焼温度による燃焼切替方式では、燃焼空気量の変化に寄与するガスジェネレータタービンと燃料流量の変化に寄与するパワータービンとが独立している２軸型ガスタービンにおいて、高温高圧であるガスタービンの多様な諸状態量を即時におよび正確に計測し、燃焼温度を推定するには困難であり、安定燃焼に不可避な適切な燃空比に制御することも困難である。

また、特許文献２のように、燃料流量指令に基づく計画的な燃焼切替方式では、ガスジェネレータタービンに依存し、連続的に変化する燃焼空気量を考慮することができないという問題がある。

本発明の目的は、２軸型ガスタービンにおいて、燃焼空気量及び燃料流量を精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく算出して、安定燃焼制御に必要な燃空比を算出できる燃焼器の制御方法及び制御装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために，本発明は、第１の軸に取り付けられ、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料が供給される燃焼器と、前記第１の軸に取り付けられるとともに、前記燃焼器にて燃焼される燃焼ガスが供給され、前記圧縮機を駆動させる第１のタービンにて構成されるガスジェネレータタービンと、前記第１の軸とは別体の第２の軸に取り付けられ、前記ガスジェネレータタービンより排出される燃焼ガスによって駆動する第２のタービンにて構成されるパワータービンを有する２軸型ガスタービンに用いられ、前記燃焼器は、分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置を備え、前記燃焼器による燃焼を制御する燃焼器の制御方法であって、燃焼器制御装置に備えられる着火／消火操作部を用いて、前記ガスジェネレータタービンに付属される圧縮機の入口案内翼開度，前記ガスジェネレータタービンの回転数及び大気温度により前記燃焼器に供給される燃焼空気量を算出し、前記パワータービンの回転数に基づいて、前記燃焼器に供給される燃料流量を算出し、算出された前記燃焼空気量及び前記燃料流量から燃空比を燃焼制御指令としてリアルタイムで算出し、前記燃焼器制御装置に備えられる各燃焼装置用燃料制御指令部を用いて、前記燃焼制御指令に応じて、前記燃焼器の内、前記予混合燃焼装置を用いる比率であり、予め設定されている比率により、前記分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置のそれぞれに分配して燃料制御指令を算出し、前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令を制限する制限値としての極大値と極小値を設定するとともに、燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記極大値及び前記極小値を変更するようにしたものである。
かかる方法により、２軸型ガスタービンにおいて、燃焼空気量及び燃料流量を精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく算出して、安定燃焼制御に必要な燃空比を算出できるものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令と、前記極大値と、前記極小値を比較し、それらの中間の値を新たな燃焼制御指令として算出するようにしたものである。

（３）上記（２）において、好ましくは、前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、前記燃焼装置の切替時に前記極大値及び前記極小値を変更した際、前記燃焼制御指令の変化率が一定の変化率となるように制限して、変化率制限付き燃焼制御指令として算出するようにしたものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記複数の予混合燃焼装置の内、燃焼に使用する予混合燃焼装置に対して、均等に燃料制御指令を出力するようにしたものである。

（５）また、上記目的を達成するために，本発明は、第１の軸に取り付けられ、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料が供給される燃焼器と、前記第１の軸に取り付けられるとともに、前記燃焼器にて燃焼される燃焼ガスが供給され、前記圧縮機を駆動させる第１のタービンにて構成されるガスジェネレータタービンと、前記第１の軸とは別体の第２の軸に取り付けられ、前記ガスジェネレータタービンより排出される燃焼ガスによって駆動する第２のタービンにて構成されるパワータービンを有する２軸型ガスタービンに用いられ、前記燃焼器は、分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置を備え、前記燃焼器による燃焼を制御する燃焼器の制御装置であって、前記ガスジェネレータタービンに付属される圧縮機の入口案内翼開度，前記ガスジェネレータタービンの回転数及び大気温度により前記燃焼器に供給される燃焼空気量を算出し、前記パワータービンの回転数に基づいて、前記燃焼器に供給される燃料流量を算出し、算出された前記燃焼空気量及び前記燃料流量から燃空比を燃焼制御指令としてリアルタイムで算出する着火／消火操作部と、前記燃焼制御指令に応じて、前記燃焼器の内、前記予混合燃焼装置を用いる比率であり、予め設定されている比率により、前記分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置のそれぞれに分配して燃料制御指令を算出し、前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令を制限する制限値としての極大値と極小値を設定するとともに、燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記極大値及び前記極小値を変更する各燃焼装置用燃料制御指令部とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、２軸型ガスタービンにおいて、燃焼空気量及び燃料流量を精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく算出して、安定燃焼制御に必要な燃空比を算出できるものとなる。

本発明によれば、２軸型ガスタービンにおいて、燃焼空気量及び燃料流量を精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく算出して、安定燃焼制御に必要な燃空比を算出できるものとなる。

本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置が用いられるガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるガスタービンシステムに用いられる燃焼器の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する着火／消火操作部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の動作説明図である。 本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の動作説明図である。 本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の動作説明図である。

以下、図１〜図７を用いて、本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１を用いて、本実施形態による燃焼器の制御装置が用いられるガスタービンシステムの構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置が用いられるガスタービンシステムの構成を示すブロック図である。

ガスタービンシステムは、ガスタービン１００と、燃焼器制御装置２００とから構成される。

ガスタービン１００は、ガスジェネレータタービン１１０と、パワータービン１２０とから構成される。ガスジェネレータタービン１１０は、圧縮機１１２と、燃焼器１１４と、第１のタービン１１６より構成され、外部から完全に独立している。圧縮機１１２とタービン１１６とは、第１の軸ＡＸ１に取り付けられている。圧縮機１１２の入口には、入口案内翼１１２Ａが設置されている。燃焼器１１４は、複数の燃焼装置からなり、その詳細については、図２を用いて後述する。

パワータービン１２０は、ガスジェネレータタービン１１０とは機械的に軸が分離している。パワータービン１２０は、第２のタービン１２２を備えている。タービン１２２は、第２の軸ＡＸ２に取り付けられている。第２の軸ＡＸ２は、前述のガスジェネレータタービン１１０の第１の軸ＡＸ１とは別体のものである。タービン１２２は、発電機などの外部機器へトルクを伝達する。

燃焼空気は、外気より圧縮機１１２に導かれ、圧縮された後に燃焼器１１４に供給される。燃焼器１１４では、燃料系統より供給される燃料ガスと、燃焼空気とで燃焼ガスを発生させる。発生した燃焼ガスは、ガスジェネレータタービン１１０のタービン１１６へ導入され、熱回収される。このとき、ガスタービン負荷により一意的に、タービン１１６の回転数と入口案内翼１１２Ａの開度との相関にて、燃焼空気量および圧縮機に必要な動力が決定される。

また、タービン１１６の回転数は、圧縮機１１２に必要な動力と、ガスジェネレータタービン１１０のタービン１１６にて熱回収され、発生するトルクとがバランスする回転数となる。ガスジェネレータタービン１１０にて熱回収された燃焼ガスは、次に、パワータービン１２０にて熱回収され、発電機などの外部機器へトルクを伝達する。

したがって、燃料流量は、パワータービン１２０が発生させるトルク量，つまり、ガスタービン負荷を増加・減少させる為に変化させられる。

また、ガスジェネレータタービン１１０には、圧縮機１１２の入口の大気温度を検出する温度検出器ＴＥと、入口案内翼１１２Ａの開度を検出する開度検出器ＸＥ２と、ガスジェネレータタービン１１０の回転数を検出する回転数検出器ＸＥ１が設置されている。また、パワータービン１２０には、パワータービン１２０の回転数を検出する回転数検出器ＸＥ３が設置されている。さらに、燃焼器１１４の燃料供給系統には、燃焼器１１４に供給される燃焼ガスの発熱量を検出する発熱量計ＸＥ４が設置されている。

燃焼器制御装置２００は、燃料制御指令部２１０と、着火／消火操作部２２０と、各燃焼装置用燃料制御指令部２３０とを備えている。燃料制御指令部２１０は、回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数及び回転数検出器ＸＥ２によって検出されたパワータービン１２０の回転数に応じて、燃料制御指令を出力する。例えば、パワータービン１２０の軸ＡＸ２に接続された外部機器が発電機の場合、ガスジェネレータタービン１１０及びパワータービン１２０が起動して定格状態になるまで、燃料制御指令部２１０は、発電機の出力の時間の経過と共に徐々に増加するように、ガスジェネレータタービン１１０の回転数及びパワータービン１２０の回転数に応じて、燃料制御指令を出力する。

着火／消火操作部２２０は、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度と、開度検出器ＸＥ２によって検出された入口案内翼１１２Ａの開度と、回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数と、発熱量計ＸＥ４によって検出された燃焼器１１４に供給される燃焼ガスの発熱量と、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令とに基づいて、燃焼器１１４を構成する複数の燃焼装置の着火や消火を制御する着火操作指令や消火操作指令を、各燃焼装置用燃料制御司令部２３０に出力する。また、着火／消火操作部２２０は、開度検出器ＸＥ２によって検出された入口案内翼１１２Ａの開度と、回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数と、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令とに基づいて、燃焼制御指令を、各燃焼装置用燃料制御指令部２３０に出力する。なお、着火／消火操作部２２０の詳細については、図３を用いて後述する。

各燃焼装置用燃料制御指令部２３０は、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度と、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令と、着火／消火操作部２２０が出力する燃焼制御指令とに基づいて、燃焼器１１４を構成する複数の燃焼装置に供給する燃料ガスの流量を制御する燃料制御指令を算出し、燃焼器１１４に出力する。なお、各燃焼装置用燃料制御指令部２３０の詳細については、図４を用いて後述する。

次に、図２を用いて、本実施形態によるガスタービンシステムに用いられる燃焼器の構成について説明する。
図２は、本発明の一実施形態によるガスタービンシステムに用いられる燃焼器の構成を示すブロック図である。

図２は、乾式低ＮＯｘ燃焼器１缶の燃焼場の位置関係および各々の燃焼場に供給される燃料ガス系統構成および燃焼空気系統を示している。

燃焼器１１４は、中央に配置される拡散燃焼装置Ｆ１と、拡散燃焼装置Ｆ１の外周に等間隔に配置される４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４とを備えている。燃焼器１１４は、ガスタービンの起動から定格負荷に至るまでの間における広範囲の燃空比において、使用する燃焼装置の数を変化させる事により低ＮＯｘ化を実現している燃焼器である。低ＮＯｘ化を安定して達成する為に、燃焼器の中心部に位置する場所に使用できる燃空比の作動範囲が広い拡散燃焼装置Ｆ１を設置し、起動時は該拡散燃焼装置にて単独燃焼を行っている。また、ガスタービン回転数の上昇および負荷の上昇により増大する燃空比に伴い、各予混合燃焼装置Ｆ２１，…，Ｆ２４にて許容される適切な燃空比が確保できる段階にて順次、使用される予混合燃焼装置を増加させて広範囲のガスタービン負荷範囲にて安定した低ＮＯｘ化を実現している。一例を挙げると、ガスタービンの起動時には、拡散燃焼装置Ｆ１のみを用いて燃焼ガスを発生する。ガスタービンの回転数が上昇すると、次に、予混合燃焼装置Ｆ２１も使用して、拡散燃焼装置Ｆ１と予混合燃焼装置Ｆ２１とを用いて燃焼ガスを発生する。さらに、ガスタービンの回転数が上昇すると、次に、予混合燃焼装置Ｆ２２も使用して、拡散燃焼装置Ｆ１と予混合燃焼装置Ｆ２１と予混合燃焼装置Ｆ２２とを用いて燃焼ガスを発生する。このようにして、使用する予混合燃焼装置の数を順次増加させていき、定格負荷時には、拡散燃焼装置Ｆ１と、４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，…，Ｆ２４の全てを用いて燃焼ガスを発生する。なお、本実施例では予混合燃焼装置Ｆ２として４個配置したものを図示したが、個数はこれに限られるものではない。

燃料ガスのメインの配管には、燃料ガス遮断弁ＳＲＶが設置されている。メインの配管は、それぞれ、拡散燃焼装置Ｆ１と４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４に独立して燃料ガスを供給するサブの配管に接続されている。各サブの配管には、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，Ｆ２１ＧＣＶ，Ｆ２２ＧＣＶ，Ｆ２３ＧＣＶ，Ｆ２４ＧＣＶが設置されている。燃料ガス遮断弁ＳＲＶ及び燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，…Ｆ２４ＧＣＶの開度は、各燃焼装置用燃料制御指令部２３０によって制御される。

各燃焼装置に供給される燃料流量は、燃料ガス遮断弁ＳＲＶにより、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，Ｆ２１ＧＣＶ…Ｆ２４ＧＣＶの前圧を制御し、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，Ｆ２１ＧＣＶ…Ｆ２４ＧＣＶを臨界条件にて使用することで、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，Ｆ２１ＧＣＶ…Ｆ２４ＧＣＶの開度と比例する特性を考慮し、各燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶ，Ｆ２１ＧＣＶ…Ｆ２４ＧＣＶの開度制御する燃料制御指令より燃料ガス流量を算出することで精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく実際の燃料流量の変化に対応して即座に算出することができる。

また、拡散燃焼装置Ｆ１と４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４の着火及び消火は、着火／消火操作部２２０からの着火／消火操作指令に基づいて操作される。

ここで、安定した燃焼および低ＮＯｘ化を実現する為には、各燃焼場における燃空比の制御が不可避であり、また、２軸型ガスタービンにおいては、上述したように燃焼器が設置されているガスジェネレータタービンと外部へトルクを供給するパワータービンが独立しているため、ガスタービン負荷の変化に伴い燃焼空気量と燃料流量が連続的に変化する特徴を有する。そのゆえ、従来のガスタービンの状態量より燃焼温度を推定し、燃空比を制御する方法や燃料流量のみの関数にて燃空比を制御することは困難となる。

次に、図３を用いて、本実施形態による燃焼器の制御装置を構成する着火／消火操作部２２０の構成及び動作について説明する。
図３は、本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する着火／消火操作部の構成を示すブロック図である。

着火／消火操作部２２０は、回転数修正部２２１と、燃焼制御指令用燃焼空気量算出部２２２と、燃料制御指令用燃料流量算出部２２３と、燃焼切替設定部２２４と、燃焼ガス発熱量補正部２２５と、制限部ＬＩＭと、比演算部ＲＴＯと、乗算部ＭＬＴ１，ＭＬＴ２と、判定部ＪＧ１，ＪＧ２とを備えている。

回転数修正部２２１は、回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数を、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度（℃）を用いて補正し、ガスジェネレータタービン１１０の修正された回転数を算出する。具体的には、（（回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数）×√（２８８．１５／（温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度（℃）＋２７３．１５）））として、温度補正された回転数を算出する。

燃焼制御指令用燃焼空気量算出部２２２は、回転数修正部２２１によって修正されたガスジェネレータタービン１１０の回転数と、回転数検出器ＸＥ２によって検出されたパワータービン１２０の回転数とに基づいて、燃焼制御指令用燃焼空気量を算出する。なお、制限部ＬＩＭは、予め保持されている燃焼制御指令用燃焼空気量の最大値と最小値と、燃焼制御指令用燃焼空気量算出部２２２により算出された燃焼制御指令用燃焼空気量を比較して、この燃焼制御指令用燃焼空気量を前記最大値及び最小値の範囲内に制限する。

一方、燃焼制御指令用燃料流量算出部２２３は、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令に応じた燃料流量を算出して、出力する。ここで、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令は、前述のように、回転数検出器ＸＥ１によって検出されたガスジェネレータタービン１１０の回転数及び回転数検出器ＸＥ２によって検出されたパワータービン１２０の回転数に応じて求められた指令値である。

比演算部ＲＴＯは、燃焼制御指令用燃焼空気量算出部２２２によって算出された燃焼制御指令用燃焼空気量と、燃焼制御指令用燃料流量算出部２２３によって算出された燃料制御指令値との比を（燃料制御指令値／燃焼制御指令用燃焼空気量）として、燃空比を算出し、燃焼制御指令ＦＣＲを出力する。

燃焼切替設定部２２４は、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度（℃）に応じて、補正された燃焼制御指令の設定値を出力する。燃焼切替設定部２２４は、圧縮機入口温度が上昇すると、燃焼制御指令の設定値が減少するような特性のマップを備えている。そして、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度（℃）に応じて、補正された燃焼制御指令の設定値を出力する。

燃焼制御指令の設定値は、着火点切替用と、消火点切替用との２種類が必要である。また、着火に付いてみると、１）拡散燃焼装置Ｆ１を使用している状態で、予混合燃焼装置Ｆ２１の着火を判定する場合と、２）拡散燃焼装置Ｆ１及び予混合燃焼装置Ｆ２１を使用している状態で、予混合燃焼装置Ｆ２２の着火を判定する場合と、３）拡散燃焼装置Ｆ１及び予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２を使用している状態で、予混合燃焼装置Ｆ２３の着火を判定する場合と、４）拡散燃焼装置Ｆ１及び予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３を使用している状態で、予混合燃焼装置Ｆ２４の着火を判定する場合との、４種類がある。また、消火の場合も、同様に４種類がある。従って、燃焼切替設定部２２４は、８枚のマップを備えている。

燃焼ガス発熱量補正部２２５は、発熱量計ＸＥ４によって検出された燃焼器１１４に供給される燃焼ガスの発熱量に応じて変化する補正係数を出力する。補正係数は、所定の温度の時１．０であり、その温度よりも低いと補正係数が直線的に増加し、その温度よりも高いと直線的に減少するものである。

乗算部ＭＬＴ１は、燃焼切替設定部２２４が出力する補正された燃焼制御指令の設定値に対して、燃焼ガス発熱量補正部２２５によって求められた補正係数を乗じて、着火切替点燃焼制御指令の設定値を出力する。

また、乗算部ＭＬＴ２は、燃焼切替設定部２２４が出力する補正された燃焼制御指令の設定値に対して、燃焼ガス発熱量補正部２２５によって求められた補正係数を乗じて、消火切替点燃焼制御指令の設定値を出力する。

判定部ＪＤ１は、比演算部ＲＴＯが出力する燃焼制御指令ＦＣＲが、乗算部ＭＬＴ１が出力する着火切替点燃焼制御指令の設定値よりも大きくなると、着火操作指令を燃焼器１１４に出力する。これにより、燃焼器１１４は、指定された燃焼装置を着火する。

また、判定部ＪＤ２は、比演算部ＲＴＯが出力する燃焼制御指令ＦＣＲが、乗算部ＭＬＴ１が出力する消火切替点燃焼制御指令の設定値よりも小さくなると、消火操作指令を燃焼器１１４に出力する。これにより、燃焼器１１４は、指定された燃焼装置を消火する。

以上説明した着火／消火操作部２２０の構成により、燃焼空気量は、圧縮機の回転数，吸込空気温度，圧縮機入口案内翼開度に依存し、変化する圧縮機吸込空気量に、タービン冷却に使用される空気量および系外へのリーク量などを考慮することで、実際の燃焼空気量の変化に対応して、精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく、即座に算出することができる。

また、燃料流量は、燃料ガス遮断弁（ＳＲＶ）にて燃料ガス流量調節弁（ＧＣＶ）の前圧を制御し、燃料ガス流量調節弁を臨界条件にて使用することで燃料ガス流量調節弁の開度と比例する特性を考慮し、各燃料ガス流量調節弁の開度制御する燃料制御指令より燃料ガス流量を算出することで、実際の燃料流量の変化に対応して、精度良く、かつ、複雑な演算をすることなく即座に算出することができる。

これにより、安定燃焼制御に必要なＦＣＲ（燃焼制御指令）（燃空比）を算出し、また、大気温度により燃焼切替における着火点ＦＣＲ、消火点ＦＣＲの関数から規定されるＦＣＲ設定と比較することで燃焼切替に伴う着火操作指令、消火操作指令を出力することができる。

また、着火点ＦＣＲ、消火点ＦＣＲの関数は、使用される燃料性状により補正をかけることができ、より燃焼を安定化させる制御を可能としている。

次に、図４〜図７を用いて、本実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部２３０の構成及び動作について説明する。
図４は、本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の構成を示すブロック図である。図５〜図７は、本発明の一実施形態による燃焼器の制御装置を構成する各燃焼装置用燃料制御指令部の動作説明図である。

図４に示すように、各燃焼装置用燃料制御指令部２３０は、極大極小設定部２３１と、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬと、レイトリミッタＲＬと、ＦＣＲ変化率制限部２３２と、燃焼切替繰返し防止タイマ２３３と、切替Ｆ２比率発生部２３４と、切替Ｆ２比率補正バイアス発生部２３５と、Ｆ２４比率発生部２３６Ａと、Ｆ２３比率発生部２３６Ｂと、Ｆ２２比率発生部２３６Ｃと、乗算部ＭＬＴ０，ＮＬＴＡ，ＭＬＴＢ，ＭＬＴＣとを備えている。

極大極小設定部２３１は、着火／消火操作部２２０が出力する燃焼制御指令ＦＣＲに対する制限値としての極大値ＦＣＲＲＬＭＸ及び極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮを出力する。メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬは、着火／消火操作部２２０が出力する燃焼制御指令ＦＣＲと、極大極小設定部２３１が出力する極大値及び極小値とを比較し、それらの中間値を出力する。

ここで、図５を用いて、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬの動作について説明する。

図５において、横軸は時間を示し、縦軸は、後述のレイトリミッタＲＬが出力する変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬを示している。

時刻ｔ０〜時刻ｔ２の間において、極大極小設定部２３１が出力する極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、点線で示す一定値となっている。極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、ｎ段目の消火点に設定している。また、極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、一点鎖線で示す一定値となっている。極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、ｎ−１段目の着火点に設定している。ここで、例えば、時刻ｔ０において、拡散燃焼装置Ｆ１が使用されており、時刻ｔ２において、予混合燃焼装置Ｆ２１が着火されるものとすると、ｎ−１段目の着火点は、拡散燃焼装置Ｆ１の着火点であり、ｎ段目の消火点は、予混合燃焼装置Ｆ２１の消火点という意味である。

着火／消火操作部２２０が出力する燃焼制御指令ＦＣＲは、点線で示すように単調増加しているものとする。時刻ｔ０においては、燃焼制御指令ＦＣＲは、極大値ＦＣＲＲＬＭＸと極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮとの間にあるため、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬは、燃焼制御指令ＦＣＲをそのまま変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして太い実線で示すように出力する。

そして、時刻ｔ１以降において、燃焼制御指令ＦＣＲが極大値ＦＣＲＲＬＭＸを超えると、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬは、極大値ＦＣＲＲＬＭＸに制限された値を変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして太い実線で示すように出力する。

レイトリミッタＲＬは、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬが出力する燃焼制御指令に対して、図５の時刻ｔ２〜ｔ４に示すような変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬを出力するためのものである。レイトリミッタＲＬは、燃焼制限指令の変化率が一定となるように制限するものである。ＦＣＲ変化率制限部２３２は、図５の時刻ｔ２〜ｔ３におけるレイトリミッタＲＬの動作を時間Ｔ１の間に制限する。燃焼切替繰返し防止タイマ２３３は、図５の時刻ｔ３〜ｔ４におけるレイトリミッタＲＬの動作時間Ｔ１に対して時間Ｔ２分だけディレイさせる。

図５において、時刻ｔ２において、拡散燃焼装置Ｆ１が着火開始すると、極大極小設定部２３１が出力する極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、点線で示すように、その前のｎ段目の消火点から、ｎ＋１段目の消火点にステップ的に変更される。また、極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、一点鎖線で示すように、ｎ−１段目の着火点から、ｎ段目の着火点にステップ的に変更される。

ここで、レイトリミッタＲＬが無い場合には、時刻ｔ２において、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬは、時刻ｔ２の前のｎ段目消火点の極大値ＦＣＲＲＬＭＸの値から、点線で示す燃焼制御指令ＦＣＲの値にステップ的に変化するため、好ましくないものである。

それに対して、レイトリミッタＲＬは、時刻ｔ２から時間Ｔ１の間は、ＦＣＲ変化率制限部２３２の動作により、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬが、時刻ｔ２の前のｎ段目消火点の極大値ＦＣＲＲＬＭＸの値から一定の変化率で増加し、ステップ的に増加しないように、増加量を制限する。時刻ｔ３において、時間Ｔ１が経過すると、次は、燃焼切替繰返し防止タイマ２３３の動作により、さらに、時間Ｔ２の間、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬが、一定の変化率で増加で変化するように制限する。これは、外乱等により、予混合燃焼装置Ｆ２１を着火した後に、予混合燃焼装置Ｆ２１が消火され、また、予混合燃焼装置Ｆ２１が着火するというような、燃焼切替繰り返しを防止するためである。

時刻ｔ４になると、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬは、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬの本来の動作により、燃焼制御指令ＦＣＲが、極大値ＦＣＲＲＬＭＸと極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮとの間にある場合には、燃焼制御指令ＦＣＲがそのまま変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして出力される。

以上により、ｎ段目着火点に燃焼制御指令ＦＣＲが到達すると、燃焼制御指令ＦＣＲを、変化率制限付きで、ｎ−１段面着火点からｎ段目着火点まで一定比率で増加させることで、外乱の影響により着火動作を停滞させることなく、切替帯を通過させ、着火させることができる。

次に、切替Ｆ２比率発生部２３４は、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬに応じて、Ｆ２比率を変える。ここで、Ｆ２比率とは、（（４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４に対する燃料制御指令値の和）／（（拡散燃焼装置Ｆ１の燃料制御指令
値）＋（４個の予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４に対する燃料制御指令値の和））として算出される値である。

切替Ｆ２比率発生部２３４は、例えば、図示するように、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より小さいときは、Ｆ２比率を０とする。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１となると、Ｆ２比率をＹ１（例えば、０．５）とする。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より大きくなると、Ｆ２比率をＹ１から減少する。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２となると、Ｆ２比率をＹ２（例えば、０．６）とする。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２より大きくなると、Ｆ２比率をＹ２から減少する。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ３となると、Ｆ２比率をＹ３（例えば、０．７）とする。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ３より大きくなると、Ｆ２比率をＹ３から減少する。

ここで、図６を用いて、切替Ｆ２比率発生部２３４による動作について説明する。

図６において、横軸は変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬを示し、縦軸は燃焼器全体に供給される燃料ガスの流量を示している。

変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より小さいときは、Ｆ２比率が０であるので、拡散燃焼装置Ｆ１にのみ燃料ガスが供給される。供給される燃料ガスの流量は、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬが増加すると、増加する。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１となると、Ｆ２比率がＹ１（例えば、０．５）となるので、予混合燃焼装置Ｆ２１に燃料ガスが供給される。ここで、予混合燃焼装置Ｆ２１に供給する燃料ガスの流量は、前述したように、燃料ガス遮断弁ＳＲＶにより、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶの前圧を制御し、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶを臨界条件付近にて使用する。これにより、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶの流量が開度と比例するため、燃料ガス流量調節弁Ｆ１ＧＣＶの開度制御により、燃料ガス流量を精度良く算出することができる。

変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より大きくなると、予混合燃焼装置Ｆ２１に供給する燃料ガス流量はほぼ同じで、拡散燃焼装置Ｆ１に供給する燃料ガス流量を増加させる。すなわち、Ｆ２比率はＹ１から減少している。変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２となると、Ｆ２比率がＹ２（例えば、０．６）となるので、予混合燃焼装置Ｆ２２に燃料ガスが供給される。予混合燃焼装置Ｆ２１と、予混合燃焼装置Ｆ２２とには、等量の燃料ガスが供給されるが、これについては、Ｆ２２比率発生部２３６Ａ，Ｆ２３比率発生部２３６Ｂ，Ｆ２４比率発生部２３６Ｃの動作であり、後述する。

図４の切替Ｆ２比率補正バイアス発生部２３５は、温度検出器ＴＥによって検出された圧縮機１１２の入口温度に応じて、補正バイアスを発生する。補正バイアスは、所定の圧縮機１１２の入口温度の場合０．０であり、圧縮機１１２の入口温度がそれより低いときは低い程度に応じて０．０よりも増加し、圧縮機１１２の入口温度がそれより高いときは低い程度に応じて０．０よりも減少する値である。加算部ＡＤは、切替Ｆ２比率発生部２３４が出力するＦ２比率に、切替Ｆ２比率補正バイアス発生部２３５が出力する補正バイアスを加算して、補正されたＦ２比率を出力する。

なお、切替Ｆ２比率補正バイアス発生部２３５は、切替Ｆ２比率発生部２３４における変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとＦ２比率との関係の折れ点の数に応じたマップを備えている。例えば、図示した切替Ｆ２比率発生部２３４における変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとＦ２比率との関係において、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１において、０からＹ１に向けて変化するので、ここが第1の折れ点である。また、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１において、Ｙ１から減少する方向に変化するので、ここが第２の折れ点である。このような折れ点の数に対応した数のマップを備えている。

乗算部ＭＬＴ０は、燃焼制御指令部２１０が出力する燃焼制御指令ＦＣＲに対して、加算部ＡＤが出力する補正されたＦ２比率を乗算して、Ｆ２比率の乗じられた燃料制御指令を出力する。

Ｆ２４比率発生部２３６Ａは、レイトリミッタＲＬが出力する変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬに応じて、Ｆ２比率の中で、予混合燃焼装置Ｆ２４に供給する燃料ガス流量の比率を出力する。例えば、図示するように、Ｆ２４比率発生部２３６Ａは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ４になると、０．２５を出力する。乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４に対して、乗算部ＭＬＴＡにおいて、Ｆ２４比率発生部２３６Ａが出力するＦ２４比率が乗算され、Ｆ２４燃料制御指令が出力する。Ｆ２４燃料制御指令は、図２に示した燃料ガス流量調節弁Ｆ２４ＧＣＶに出力される。

Ｆ２３比率発生部２３６Ｂは、レイトリミッタＲＬが出力する変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬに応じて、Ｆ２比率の中で、予混合燃焼装置Ｆ２３に供給する燃料ガス流量の比率を出力する。例えば、図示するように、Ｆ２３比率発生部２３６Ｂは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ３になると、０．３３を出力する。減算部ＤＦＢは、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４から、乗算部ＭＬＴＡが出力するＦ２４燃料制御指令（図示の（Ａ））を減算する。乗算部ＭＬＴＢにおいて、減算部ＤＦＢの出力Ｄ３に対して、Ｆ２３比率発生部２３６Ｂが出力するＦ２３比率が乗算され、Ｆ２３燃料制御指令が出力する。Ｆ２３燃料制御指令は、図２に示した燃料ガス流量調節弁Ｆ２３ＧＣＶに出力される。

Ｆ２２比率発生部２３６Ｃは、レイトリミッタＲＬが出力する変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬに応じて、Ｆ２比率の中で、予混合燃焼装置Ｆ２２に供給する燃料ガス流量の比率を出力する。例えば、図示するように、Ｆ２２比率発生部２３６Ｃは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２になると、０．５を出力する。減算部ＤＦＣは、減算部ＭＬＴＢの出力Ｚ３から、乗算部ＭＬＴＢが出力するＦ２３燃料制御指令（図示の（Ｂ））を減算する。乗算部ＭＬＴＣにおいて、減算部ＤＦＣの出力Ｄ２に対して、Ｆ２２比率発生部２３６Ｃが出力するＦ２２比率が乗算され、Ｆ２２燃料制御指令が出力する。Ｆ２２燃料制御指令は、図２に示した燃料ガス流量調節弁Ｆ２２ＧＣＶに出力される。

減算部ＤＦＤは、減算部ＭＬＴＣの出力Ｚ２から、乗算部ＭＬＴＣが出力するＦ２２燃料制御指令（図示の（Ｃ））を減算して、Ｆ２１燃料制御指令（Ｚ１）が出力する。Ｆ２１燃料制御指令は、図２に示した燃料ガス流量調節弁Ｆ２２ＧＣＶに出力される。

ここで、以上の構成によるＦ２における燃料分配について、一例を挙げて具体的に説明する。

変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より小さいときは、切替Ｆ２比率発生部２３４が出力するＦ２比率は０であるので、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４は０である。なお、ここでは、切替Ｆ２比率補正バイアス発生部２３５が出力する補正バイアスは０として説明する。従って、予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４に対する燃料制御指令は０であり、燃料制御指令の全量が減算部ＤＦ１に入力する。減算部ＤＦ１は、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令から、Ｆ２１燃料制御指令（図示の（Ｄ））と、Ｆ２２燃料制御指令（図示の（Ｃ））と、Ｆ２３燃料制御指令（図示の（Ｂ））と、Ｆ２４燃料制御指令（図示の（Ａ））とを加算したものを、減算する。ここで、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは０であるので、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令は、そのまま拡散燃焼装置Ｆ１に対してＦ１燃料制御指令として出力される。図６に示したように、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１より小さいときは、拡散燃焼装置Ｆ１のみが用いられ、燃料制御指令の増加に応じて、拡散燃焼装置Ｆ１に供給される燃料ガスの流量が増加する。

変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１になると、切替Ｆ２比率発生部２３４が出力するＦ２比率はＹ１（例えば、０．５）となるので、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４は、（Ｙ１・燃料制御指令）＝例えば、（０．５・燃料制御指令）となる。Ｆ２４比率発生部２３６Ａは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ４になると、０．２５を出力するので、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１の時は０である。従って、Ｆ２４燃料制御指令は０である。減算部ＤＦＢの出力Ｚ３は、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４と同じく、０である。Ｆ２４比率発生部２３６Ｂは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ３になると、０．３３を出力するので、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１の時は０である。従って、Ｆ２３燃料制御指令は０である。減算部ＤＦＣの出力Ｚ２は、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４と同じく、Ｆ２２燃料制御指令は０である。Ｆ２２比率発生部２３６Ｃは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２になると、０．５を出力するので、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ１の時は０である。従って、Ｆ２２燃料制御指令は０である。減算部ＤＦＤの出力Ｚ１であるＦ２１燃料制御指令は、（０．５・燃料制御指令）となる。

一方、減算部ＤＦ１は、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令から、Ｆ２１燃料制御指令（図示の（Ｄ））と、Ｆ２２燃料制御指令（図示の（Ｃ））と、Ｆ２３燃料制御指令（図示の（Ｂ））と、Ｆ２４燃料制御指令（図示の（Ａ））とを加算したものを、減算する。ここで、Ａ＝０．５であるので、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは０．５であり、拡散燃焼装置Ｆ１に対するＦ１燃料制御指令は、（０．５・燃料制御指令）となる。

すなわち、拡散燃焼装置Ｆ１と、予混合燃焼装置Ｆ２１には、それぞれ燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令が、半分ずつに分配されて供給される。

変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２になると、切替Ｆ２比率発生部２３４が出力するＦ２比率はＹ２（例えば、０．６）となるので、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４は、（Ｙ１・燃料制御指令）＝例えば、（０．６・燃料制御指令）となる。Ｆ２４比率発生部２３６Ａは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ４になると、０．２５を出力するので、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２の時は０である。従って、Ｆ２４燃料制御指令は０である。減算部ＤＦＢの出力Ｚ３は、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４と同じく、０である。Ｆ２４比率発生部２３６Ｂは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ３になると、０．３３を出力するので、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２の時は０である。従って、Ｆ２３燃料制御指令は０である。減算部ＤＦＣの出力Ｚ２は、乗算部ＭＬＴ０の出力Ｚ４と同じく、０である。Ｆ２２比率発生部２３６Ｃは、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬがＸ２になると、０．５を出力するので、Ｆ２２燃料制御指令は、（０．２５・燃料制御指令）となる。減算部ＤＦＤの出力Ｚ１であるＦ２１燃料制御指令は、（０．２５・燃料制御指令）となる。すなわち、予混合燃焼装置Ｆ２１，Ｆ２２には、それぞれ燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令の０．５分が、半分ずつに分配されて供給される。

一方、減算部ＤＦ１は、燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令から、Ｆ２１燃料制御指令（図示の（Ｄ））と、Ｆ２２燃料制御指令（図示の（Ｃ））と、Ｆ２３燃料制御指令（図示の（Ｂ））と、Ｆ２４燃料制御指令（図示の（Ａ））とを加算したものを、減算する。ここで、Ａ＝０．２５であり、Ｂ＝０．２５であるので、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄは０．５であり、拡散燃焼装置Ｆ１に対するＦ１燃料制御指令は、（０．５・燃料制御指令）となる。

すなわち、拡散燃焼装置Ｆ１と、予混合燃焼装置Ｆ２１には、それぞれ燃料制御指令部２１０が出力する燃料制御指令が、半分ずつに分配されて供給される。

次に、図７を用いて、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬによる消火動作について説明する。

図７において、横軸は時間を示し、縦軸は、後述のレイトリミッタＲＬが出力する変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬを示している。

時刻ｔ１０〜時刻ｔ１２の間において、極大極小設定部２３１が出力する極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、点線で示す一定値となっている。極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、ｎ＋１段目の消火点に設定している。また、極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、一点鎖線で示す一定値となっている。極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、ｎ段目の着火点に設定している。ここで、例えば、時刻ｔ１０において、拡散燃焼装置Ｆ１及び予混合燃焼装置Ｆ２１が使用されており、時刻ｔ１２において、予混合燃焼装置Ｆ２１が消火されるものとすると、ｎ＋１段目の消火点は、予混合燃焼装置Ｆ２２の消火点であり、ｎ段目の着火点は、予混合燃焼装置Ｆ２１の着火点という意味である。

着火／消火操作部２２０が出力する燃焼制御指令ＦＣＲは、点線で示すように単調減少しているものとする。時刻ｔ１０においては、燃焼制御指令ＦＣＲは、極大値ＦＣＲＲＬＭＸと極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮとの間にあるため、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬは、燃焼制御指令ＦＣＲをそのまま変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして太い実線で示すように出力する。

そして、時刻ｔ１１以降において、燃焼制御指令ＦＣＲが極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮよりも小さくなると、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬは、極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮに制限された値を変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして太い実線で示すように出力する。

レイトリミッタＲＬは、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬが出力する燃焼制御指令に対して、図７の時刻ｔ１２〜ｔ１４に示すような変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬを出力するためのものである。レイトリミッタＲＬは、燃焼制限指令の変化率が一定となるように制限するものである。ＦＣＲ変化率制限部２３２は、図７の時刻ｔ１２〜ｔ１３におけるレイトリミッタＲＬの動作を時間Ｔ１の間に制限する。燃焼切替繰返し防止タイマ２３３は、図７の時刻ｔ１３〜ｔ１４におけるレイトリミッタＲＬの動作時間Ｔ１に対して時間Ｔ２分だけディレイさせる。

図７において、時刻ｔ１２において、拡散燃焼装置Ｆ１が消火開始すると、極大極小設定部２３１が出力する極大値ＦＣＲＲＬＭＸは、点線で示すように、その前のｎ＋１段目の消火点から、ｎ段目の消火点にステップ的に変更される。また、極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮは、一点鎖線で示すように、ｎ段目の着火点から、ｎ−１段目の着火点にステップ的に変更される。

レイトリミッタＲＬは、時刻ｔ１２から時間Ｔ１の間は、ＦＣＲ変化率制限部２３２の動作により、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬが、時刻ｔ１２の前のｎ段目着火点の極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮの値から一定の変化率で減少し、ステップ的に減少しないように、減少量を制限する。時刻ｔ１３において、時間Ｔ１が経過すると、次は、燃焼切替繰返し防止タイマ２３３の動作により、さらに、時間Ｔ２の間、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬが、一定の変化率で減少するように制限する。

時刻ｔ１４になると、変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬは、メディアンセレクタＭＥＤ＿ＳＥＬの本来の動作により、燃焼制御指令ＦＣＲが、極大値ＦＣＲＲＬＭＸと極小値ＦＣＲＲＬＭＩＮとの間にある場合には、燃焼制御指令ＦＣＲがそのまま変化率制限付き燃焼制御指令ＦＣＲＲＬとして出力される。
以上説明した各燃焼装置用燃料制御指令部２３０の構成により、安定燃焼および低ＮＯｘ化に不可避な燃空比に基づき算出されるＦＣＲと、着火点ＦＣＲもしくは消火点ＦＣＲなど燃焼切替操作を実施するＦＣＲの範囲の極大値と極小値より規定されるＦＣＲＲＬＭＸ、ＦＣＲＲＬＭＩＮによりＦＣＲを制限しＦＣＲＲＬを選択し、各燃焼装置へ分配される燃料制御指令に対する分配比率がＦＣＲＲＬにて関数化されることで、ＦＣＲＲＬの増減に伴い使用される燃焼場およびその数を適切に制御することが可能となっている。これにより、パワータービンと連携している電力系統もしくは機器の過渡的な変動により変化した場合においても、既に燃焼状態にある燃焼装置の安定燃焼および低ＮＯｘ化を実現し、かつ、同様の過渡変動による燃焼切替を一時的に跨ぐ場合においても燃焼切替を抑制し、燃焼切替の繰返し事象を抑えることでガスタービン全体の安定運用を可能としている。

また、各燃焼切替を実施する際のＦＣＲＲＬの変化率を規定し、かつ、燃焼切替の操作が開始された場合に燃焼切替完了までの連続性を保持する事により燃焼切替時のガスタービン全体の安定性も可能としている。

１００…ガスタービン
１１０…ガスジェネレータタービン
１１２…圧縮機
１１２Ａ…入口案内翼
１１４…燃焼器
１１６，１２２…タービン
１２０…パワータービン
２００…燃焼器制御装置
２１０…燃料制御指令部
２２０…着火／消火操作部
２２１…回転数修正部
２２２…燃焼制御指令用燃焼空気量算出部
２２３…燃焼制御指令用燃料流量算出部
２２４…燃焼切替設定部
２２５…燃焼ガス発熱量補正部
２３０…各燃焼装置用燃料制御指令部
２３１…極大極小設定部
２３２…ＦＣＲ変化率制限部
２３３…燃焼切替繰返し防止タイマ
２３４…切替Ｆ２比率発生部
２３５…切替Ｆ２比率補正バイアス発生部
２３６Ａ…Ｆ２４比率発生部
２３６Ｂ…Ｆ２３比率発生部
２３６Ｃ…Ｆ２２比率発生部
Ｆ１…拡散燃焼装置
Ｆ２１，Ｆ２２，Ｆ２３，Ｆ２４…予混合燃焼装置

Claims (5)

1. 第１の軸に取り付けられ、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料が供給される燃焼器と、前記第１の軸に取り付けられるとともに、前記燃焼器にて燃焼される燃焼ガスが供給され、前記圧縮機を駆動させる第１のタービンにて構成されるガスジェネレータタービンと、
   前記第１の軸とは別体の第２の軸に取り付けられ、前記ガスジェネレータタービンより排出される燃焼ガスによって駆動する第２のタービンにて構成されるパワータービンを有する２軸型ガスタービンに用いられ、
   前記燃焼器は、分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置を備え、
   前記燃焼器による燃焼を制御する燃焼器の制御方法であって、
   燃焼器制御装置に備えられる着火／消火操作部を用いて、
   前記ガスジェネレータタービンに付属される圧縮機の入口案内翼開度，前記ガスジェネレータタービンの回転数及び大気温度により前記燃焼器に供給される燃焼空気量を算出し、
   前記パワータービンの回転数に基づいて、前記燃焼器に供給される燃料流量を算出し、
   算出された前記燃焼空気量及び前記燃料流量から燃空比を燃焼制御指令としてリアルタイムで算出し、
   前記燃焼器制御装置に備えられる各燃焼装置用燃料制御指令部を用いて、
   前記燃焼制御指令に応じて、前記燃焼器の内、前記予混合燃焼装置を用いる比率であり、予め設定されている比率により、前記分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置のそれぞれに分配して燃料制御指令を算出し、
   前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令を制限する制限値としての極大値と極小値を設定するとともに、
   燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記極大値及び前記極小値を変更することを特徴とする燃焼器の制御方法。
2. 請求項１記載の燃焼器の制御方法において、
   前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令と、前記極大値と、前記極小値を比較し、それらの中間の値を新たな燃焼制御指令として算出することを特徴とする燃焼器の制御方法。
3. 請求項２記載の燃焼器の制御方法において、
   前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、前記燃焼装置の切替時に前記極大値及び前記極小値を変更した際、前記燃焼制御指令の変化率が一定の変化率となるように制限して、変化率制限付き燃焼制御指令として算出することを特徴とする燃焼器の制御方法。
4. 請求項１記載の燃焼器の制御方法において、
   前記各燃焼装置用燃料制御指令部は、燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記複数の予混合燃焼装置の内、燃焼に使用する予混合燃焼装置に対して、均等に燃料制御指令を出力することを特徴とする燃焼器の制御方法。
5. 第１の軸に取り付けられ、空気を圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出される圧縮空気と燃料が供給される燃焼器と、前記第１の軸に取り付けられるとともに、前記燃焼器にて燃焼される燃焼ガスが供給され、前記圧縮機を駆動させる第１のタービンにて構成されるガスジェネレータタービンと、
   前記第１の軸とは別体の第２の軸に取り付けられ、前記ガスジェネレータタービンより排出される燃焼ガスによって駆動する第２のタービンにて構成されるパワータービンを有する２軸型ガスタービンに用いられ、
   前記燃焼器は、分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置を備え、
   前記燃焼器による燃焼を制御する燃焼器の制御装置であって、
   前記ガスジェネレータタービンに付属される圧縮機の入口案内翼開度，前記ガスジェネレータタービンの回転数及び大気温度により前記燃焼器に供給される燃焼空気量を算出し、
   前記パワータービンの回転数に基づいて、前記燃焼器に供給される燃料流量を算出し、
   算出された前記燃焼空気量及び前記燃料流量から燃空比を燃料制御指令としてリアルタイムで算出する着火／消火操作部と、
   前記燃焼制御指令に応じて、前記燃焼器の内、前記予混合燃焼装置を用いる比率であり、予め設定されている比率により、前記分散拡散燃焼装置と複数の予混合燃焼装置のそれぞれに分配して燃料制御指令を算出し、
   前記着火／消火操作部が出力する前記燃焼制御指令を制限する制限値としての極大値と極小値を設定するとともに、
   燃焼に用いる前記分散拡散燃焼装置及び複数の予混合燃焼装置の着火／消火による燃焼装置の切替に応じて、前記極大値及び前記極小値を変更する各燃焼装置用燃料制御指令部とを備えることを特徴とする燃焼器の制御装置。

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