JPH01182531A - ガスタービン起動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野〕 本発明は発電プラントに設置されるガスタービン起動制
御装置に関する。

（従来の技術） ガスタービン設備の一般例を第４図に示す。

一般にだスタービン設備はガスタービン１．空気圧縮機
２１重電機３を同軸上に結合し、起動制御装置４．速度
・負荷制御装置５．排気温度制御装置６からの各制御信
号を低値選択器７で選択し。

この選択された信号により燃料制御弁８を制御し。

この燃料制御弁を介して供給される燃料と、空気圧縮機
２から供給される圧縮空気とを燃焼器９で混合燃焼させ
、ここで発生する高温高圧ガスをガスタービン１に供給
して軸を回転させることにより１発電機３から電力を取
出すように構成されている。

上述のように構成されるガスタービン設備における起動
制御装置の従来例を第５図に示す。従来のガスタービン
起動制御装置は、燃料制御弁全開値を設定している設定
器１０の出力信号と積分器１１の出力信号との偏差を求
め、この偏差信号をレート切替器１２に入力する。そし
て、レート切替器１２の出力信号は積分器１１に入力し
、積分器１１の出力信号を低値選択器１３に入力し、積
分器１１の出力信号と加速リミット制御器１４の出力信
号の低値を低値選択器１３が出力し、この出力信号と着
火設定器１５．暖機設定器１６．弁全閉設定器１７の出
力信号を選択器１８に入力し。

前記各信号のいづれかを選択して起動制御信号とし、ス
イッチ１９で積分器１１を選択器１８の出力信号にトラ
ッキングできるように構成されていた。

このように構成されたガスタービン起動制御装置は、起
動前に選択器１８で弁全閉設定器１７の信号を選択し、
前記燃料制御弁を全閉にし燃料を前記燃焼器に供給させ
ないようにしている。

次に着火指令により選択器１８で着火設定器１５の信号
を選択して前記燃料制御弁を着火開度にし、前記燃焼器
に対して着火に必要な燃料を供給して燃料を着火させる
ようにしている。

着火を検出した後は選択器１８で暖機設定器１６の信号
を選択する。そして着火に必要な燃料よシも少なく、燃
焼器の炎を維持できる燃料を燃焼器に供給り、ガスター
ビンのサーマルストレスを下げて暖機運転を行なう。選
択器１８が着火設定器１５．暖機設定器１６を選択して
いる時はスイッチ１９が閉し、積分器１１を選択器１８
の出力信号である起動制御信号にトラッキングしている
。暖機運転終了後には選択器１８が低値選択器１３の出
力信号を選択する。なお低値選択器１３は１通常時、積
分器１１の出力信号を選択してお９１回転数の加速率が
高い時、加速リミット制御器の出力信号が下がシ、この
出方信号が低値選択器１３に選択される。選択器１８が
低値選択器１３の出力信号を選択するとスイッチ１９が
開して積分器１１のトラッキングが解除され、積分器１
１の値に向けてレート切替器１２のレートで出力信号が
増加する。この積分器１１の出力信号が低値選択器１３
及び選択器１８で選択されて起動制御信号となシ前記燃
料制御弁の開度を増加させることにより燃焼器に供給す
る燃料を増加させてガスタービンの回転数を増加させる
。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようなガスタービン起動制御装＆において、ガス
タービン設備のあらゆる運転状態において、燃焼器へ供
給する燃料の過多に原因する急激な温度上昇を避ける必
要がある。

しかしながら、上記従来構成では暖機運転終了後の起動
制御信号をガスタービン回転数の上昇を見込んだ所定の
レートで増加させている。したがって燃焼器へ供給する
燃料も起動制御信号と同様に所定のレートで増加するた
め、ガスタービンの実回転数が見込んでおいた上昇レー
トよシも低いレートで上昇した場合、又、ある回転数よ
シ上昇しなくなった場合は、燃料量に対する回転数か見
込んでおいた値よシも低くなる。その結果１回転数に対
する燃料量が高い値となシ急激な温度上昇を起こす問題
があった。なお、見込んでおいた回転数上昇レートよシ
も低いレートで上昇する場合。

又ある回転数よシ上昇しなくなる場合としては燃焼異常
、空気源圧縮機の失速等の要因がある。又。

前記のように温度上昇してガスタービン温度高制限値を
越えそガスタービンがトリップした場合。

再起動するには１着火前に未然の燃料を／母−ジする必
要があシ、そのためガスタービン起動時間が延びる等の
問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
シ、ガスタービン実回転数の上昇に合わせた起動制御信
号の増加を行なうことにより、急激な温度上昇を避は熱
応力によるガスタービンへの悪影響を低減させるととも
に、ガスタービンを再起動できるようにしてガスタービ
ン起動時間短縮を図ったガスタービン起動制御装置を提
供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（課題金牌決するための手段） 本発明では目標回転数又は目標回転数相当値と実回転数
との偏差が所定値を越えたことを検出してガスタービン
加速制御からガスタービン保持制御に移行させると共に
、この偏差が所定値以下に回復したことを検出した時に
はガスタービン保持制御からガスタービン加速制御に復
帰させるようにした。

（作用） 目標回転数相当値を算出し、この値と回転数検出器から
実回転数値とを比較して実回転数が目標回転数に追従せ
ず、目標回転数との偏差が所定値以上になったことを検
出シ、この検出信号により起動制御信号の増加を停止さ
せる。そして前記加速制御から保持制御に移行させると
ともに、実回転数と目標回転数との偏差が前記所定値以
内になったことを検出して、この検出信号により保持制
御から再度加速制御に移行させるように起動制御信号を
制御する。

（実施例） 以下１本発明の詳細な説明する。第１図は本発明による
ガスタービン起動制御装置の一実施例の構成図である０
図中、第５図と同一符号は同一対応部分相当部分を示す
。第５図の構成と異なる点は燃料流量検出器２０からの
燃料流量信号を関数発生器２１に入力し、この関数発生
器２１から燃料流量に対応する目標回転数相当値を出力
し。

この目標回転数信号と回転数検出器２２からの実回転数
信号との偏差信号を比較器２３に入力し・。

この比較器２３で前記偏差信号と設定器２４からの偏差
上限値とを比較し、前記偏差信号が偏差上限値を上まわ
りた時、スイッチ２５及びタイマー２６に出力信号を出
力し、スイッチ２５は比較器２３からの出力信号により
レート切替器１２の信号を積分器１１に入力させないよ
うくし、＆分器１１の入力信号を零にさせ、タイマー２
６Ｆｉ比較器２３からの出力信号が所定時間以上継続し
て出力された時１選択器２７に信号を出力し、この選択
器２７は燃料制御弁全開値を設定している設定器１０を
選択していたのｔ−暖機設定器２８を選択するように切
替え、又タイマー２６の出力信号により、スイッチ２５
ｆ：開から閉に切替え積分器１１にレート切替器１２の
出力信号を入力するようにした点である。

以上の構成により、プログラム的に上昇する起動制御信
号に対応し、燃料流量が増加し目標回転数も増加するが
、燃焼異常により実回転数が燃料流量の増加に追従して
増加しなかりた場合、実回転数と目標回転数の偏差が大
きくなシ比較器２３がスイッチ２５及びタイマー２６に
信号を出力する。又、スイッチ２５にょ）積分器１１の
入力を零として積分器１１の出力信号を保持し、その結
果起動制御信号を保持させ燃料流量を多少条目に流した
状態で保持し、燃焼状態が正常になシ実回転数が上昇す
るのを待つ。実回転数が上昇して実回転数と目標回転数
の偏差が設定器２４の偏差上限値以下になればスイッチ
２５が閉してタイマー２６のカウントを零にし、比較器
２３が出方信号を出す前の状態に復帰し起動制御信号を
増加させる。

上記起動制御信号を保持させた状態で実回転数が所定時
間以上経過しても燃焼状態が異常のままで上昇してこな
かった場合、エネルギー蓄積による急激な温度上昇、温
度のばらつきにょる熱応力の影響等を低減させるため、
タイマー２６が出力信号を出す。そのため選択器２７が
暖機設定器２８の信号を選択してスイッチ２５が閉し、
暖機設定器２８の値に向けてレート切替器１２のレート
で積分器１１の出力信号を減少させる。そして起動制御
信号を減少させてガスタービンを暖機連転状態に戻す。

暖機連転状態に戻し、燃焼状態が正常に回復した場合、
タイマー２６の出力信号のホールドをリセット信号によ
りリセットして選択器２７の選択信号を暖機設定器２８
から設定器１０に切替え再起動を行なえる。

このようＫして、ガスタービン実回転数の上昇に合わせ
て起動制御信号の増加を行ない、実回転数に対し燃料流
量が過多の状態を避は急激な温度上昇を避けることがで
きる。

なお、暖機運転状態に戻した後再起動が可能であシ、稼
動率を向上することができる。

第２図に、関数発生器２１の燃料流量に対する目標回転
数の関数の一例及び比較器２３の出力信号を出力するピ
ックアップ値とドロップアウト値の一例を示す。図中実
線力！燃料流量に対する目標回転数の関数を示し、−点
鎖線が比較器２３のピックアップ値を示し１点線が比較
器２３のドロップアウト値を示す、叉点Ａが目標暖機回
転数を示し１点Ｂが目標無負荷定格回転数を示す。

第３図は１本発明の他の実施例を示したものである。図
中第１図と同一符号は同一または相当部分を示す。

本実施例は、起動制御を回転数のフィードバック制御で
行なりた場合を示している。第１図と異なる点は積分器
１１の出力信号を回転数設定信号とし、この信号と回転
数検出器２２からの実回転数信号との偏差を求め、この
偏差信号を比例制御器２９に入力し、この比例制御器２
９の出力信号を低値選択器１３に入力し１通常起動時こ
の信号を起動制御信号とした点と、これにょシ積分器１
１のトラッキング信号を選択器１８の出力信号である起
動制御信号を係数器３ｏに入力し、この係数器３０の出
力信号に回転数検出器２２がらの実回転数信号を加算し
て、スイッチ１９に入力した点と上記積分器１１の出力
信号と回転数検出器２２からの実回転数信号との偏差信
号を比較器２３に入力した点である。なお、係数器３０
の係数は比例制御器２９の値の逆数を使用する。

この実施例は第１図の実施例のように燃料流量から目標
回転数を算出するのではなく、目標回転数を与える積分
器１１の出力信号である回転数設定値信号を使用する。

この方法でも第１図の実施例と同等の機能が得られる。

又スイッチ２５で積分器１１０入力を零にするのをレー
ト切替器１２で行なってもよい。更に１選択器２７．暖
機設定器２８の代シに設定器ｌＯの出力信号と積分器１
１の出力信号の偏差を求める所に、マイナス値のバイア
ス信号を加える方法にしてもよい。又。

前記の実施例では加速制御から保持制御に移行させてか
ら暖機制御に戻し、再起動に備える例を説明し九が、ガ
スタービンの安全性を更に重視して。

よシ燃料を少なく抑える観点から、保持制御に移行させ
ずに加速制御から直接暖機制御に戻すことも容易に可能
である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば起動制御信号の増加による
燃料流量の増加に対し実回転数が上昇しなかった場合、
起動制御信号の増加を停止させることにより燃料流量の
増加による燃料流量の増加に対し実回転数が上昇しなか
った場合、起動制御信号の増加を停止させることＫよシ
燃料流量の増加を抑え燃焼器へ供給する燃料が過多にな
るのを避け、急激な温度上昇を避は熱応力によるガスタ
ービンの悪影響を低減させる′ことができ、さらに異常
時、暖８機運転に戻すことにより再起動が可能であシ、
起動時間短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスタービン起動制御装置の一実施例
を示すブロック構成図、第２図は本発明の目標回転数算
出関数の一例を示す特性図、第３図は本発明の他の実施
例を示すブロック構成図。 第４図は一般的なガスタービン設備の一例を示す構成図
、第５図は従来のガスタービン起動制御装置の一例を示
すブロック構成図である。 １・・・ガスタービン、　２・・・空気圧縮機。 ３・・・発電機、　　　　４・・・起動制御装置。 ５・・・速度・負荷制御装置。 ６・・・排気温度制御装置。 ７・・・低値選択器、　　８・・・燃料制御弁。 ９・・・燃焼器、　　　　　１０・・・設定器。 １１・・・積分器％　　　　１２・・・レート切替器。 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）着火操作により着火が検出されると、ガスタービ
   ン暖機制御に移行させ、このガスタービン暖機制御が完
   了すると次に燃料を増加することにより高回転数に向っ
   てガスタービン加速制御を行なうようにしたガスタービ
   ン起動制御装置において、目標回転数又は目標回転数相
   当値と実回転数との偏差が所定値を越えたことを検出し
   てガスタービン加速制御からガスタービン保持制御に移
   行させると共に、前記偏差が所定値以下に回復したこと
   を検出した時にはガスタービン保持制御からガスタービ
   ン加速制御に復帰させるようにしたことを特徴とするガ
   スタービン起動制御装置。
2. （２）目標回転数又は、目標回転数相当値と実回転数の
   偏差が所定値以下に回復しないまま所定時間経過したと
   き、ガスタービン保持制御からガスタービン暖機制御に
   戻して再度ガスタービン加速制御に移行させるようにす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のガスタ
   ービン起動制御装置。
3. （３）着火操作により着火が検出されるとガスタービン
   暖機制御に移行させ、このガスタービン暖機制御が完了
   すると次に燃料を増加することにより高回転数に向って
   ガスタービン加速制御を行うようにしたガスタービン起
   動制御装置において、目標回転数又は目標回転数相当値
   と実回転数の偏差が所定値を越えたことを検出したとき
   、ガスタービン加速制御からガスタービン暖機制御に戻
   して再度ガスタービン加速制御に移行させるようにする
   ことを特徴とするガスタービン起動制御装置。