JPH01294915A - ガスタービン制御装置 - 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、ガスタービン制御装置に関する。

（従来の技術） 第６図は、ガスタービン制御装置の従来例を示す。

同図において、起動モータ１は、ガスタービン軸に起動
トルクを供給するものであり、伝達トルクを変化可能な
流体継手２を介してガスタービン軸に結合されている。

大気より吸入された空気は、流量を変化可能な入口案内
翼３を介して圧縮機４に流入し、圧縮されたのちに燃焼
器５に送給される。

燃焼器５には、燃料制御弁６を介して燃料が送給されて
おり、この燃料は圧縮空気と混合されて燃焼し、高温高
圧のガスとなる。

そのガスはタービン７に送給されてタービン７で仕事を
し、それにより、タービン７が回転してり−ビン軸に結
合されている発ｆｌ［８が駆動され、電力が発生する。

また、タービン７で仕事をした後の排気ガスは、図示し
ない廃熱回収ボイラ等に送給され、蒸気タービンの駆動
に利用される。

速度検出器９は、ガスタービン軸の回転速度を検出する
ものであり、その速度検出信号Ｓｓは、起動制御回路１
０、速度負荷制御回路１１．入口案内翼制御回路１２、
および、トルク制御回路１３に加えられている。温度検
出器１４は、タービン７の排気温度を検出するものであ
り、その温度検出信号Ｓｔは排気温度制御回路１５に加
えられている。

起動制御回路１０は、速度検出信号Ｓｓに基づき、所定
の起動シーケンスを制御するものであり、その制御結果
として得られた燃料制御信号Ｓ１は、低値選択器１６に
加えられている。

速度負荷制御回路１１は、速度検出信号Ｓｓに基づき、
タービン７の定格速度からの速度偏差を算出し、その速
度偏差に対応した燃料制御信号Ｓ２を形成するものであ
り、その燃料制御信号Ｓ２は低値選択器１６に加えられ
ている。

入口案内翼制御回路１２は、速度検出信号Ｓｓに対応し
て人口案内翼３の翼角度を制御する翼角度制御信号Ｓ３
を形成するものであり、この翼角度制御信号Ｓ３は、入
口案内翼３に出力されている。

トルク制御回路１３は、速度検出信号Ｓｓに対応して流
体継手２の伝達Ｉ・ルクを制御するトルク制御信号Ｓ４
を形成するものであり、そのトルク制御信号Ｓ４は、流
体継手２に加えられている。

排気温度制御回路１５は、温度検出信号Ｓｔに基づき、
排気温度目標値との偏差を算出し、その偏差に対応した
燃料制御信号Ｓ５を形成するものであり、その燃料制御
信号Ｓ５は、低値選択器１６に加えられている。また、
排気温度目標値は、タービン７の排気ガスを利用する蒸
気サイクルの暖機が終了し、蒸気サイクルより暖機終了
信号（図示路）が入力されるまでの間は、蒸気サイクル
側の熱疲労を回避可能な低値に設定され、暖機終了信号
が入力されたのちには、タービン７に設定可能な高値に
設定される。

低値選択器１６は、起動制御回路１０から加えられる燃
料制御信号Ｓｌ、速度負荷制御回路１１から加えられる
燃料制御信号Ｓ２、および、排気温度制御回路１５から
加えられる燃料制御信号Ｓ５のうち、最も低値のものを
選択するものであり、その選択した信号を、燃料制御信
号Ｓｆとして燃料制御弁６に出力する。

以上の構成で、このガスタービンを起動するとき、まず
、起動モータｌでタービン軸を回転する。

このときには、起動制御回路１０から出力される燃料制
御信号Ｓ１が最低値を取るので、燃料制御信号Ｓ１が、
燃料制御信号Ｓｆとして燃料制御弁６に出力される。

これにより、起動制御回路１０が実行する起動制御に従
った量の燃料が、燃料制御弁６を介して燃焼器５に供給
される。このときには、燃焼器５の着火に必要な燃料量
が供給される。

そして、タービン軸の回転速度が一定値に達すると、起
動制御回路１０は、燃焼器５の点火プラグ（図示路）を
点火して、燃焼器５を着火する。

火炎検出器（図示路）により燃焼器５の着火が検出され
ると、起動制御回路１０は、暖機に必要な燃料量に対応
した燃料制御信号Ｓｌを出力し、一定時間タービン７を
暖機運転する。

このタービン７の暖機運転を終了すると、起動制御回路
１０は、徐々に燃料量を増加して、タービン軸速度を昇
速し、ガスタービンを自立運転できるようにする。

このように、ガスタービンが自立運転できるようになる
と、速度負荷制御回路１１から出力される燃料制御信号
Ｓ２が低値選択器１６で選択されるようになり、これに
より、それ以降は、速度負荷制御回路１１の制御動作が
有効となる。また、タービン軸速度が定格速度に達する
と、起動制御回路１０は、その燃料制御信号Ｓ１を強制
的に大きい値に設定し、低値選択器１６で燃料制御信号
Ｓ１が選択されないようにする。

一方、タービン軸速度が増大して、自立運転が可能にな
ってくるに従い、トルク制御回路１３は、徐々に流体継
手２の伝達トルクを減少し、タービン軸速度が定格速度
に達する直前で、流体継手２の伝達トルクを完全に抜く
。また、起動モータｌは、タービン軸速度が定格速度の
７０％に達した時点で、停止される。

このようにして、ガスタービンの起動が行なわれる。

（発明が解決しようとする課題） さて、この起動時、上述したように、次段装置である蒸
気サイクルの暖機が終了するまでの間。

排気温度制御回路１５の排気温度目標値が小さい値にな
っているので、排気温度制御回路１５から出力される燃
料制御信号Ｓ５が、起動制御回路１０から出力される燃
料制御信号Ｓ１よりも低値になると、低値選択器１６は
、燃料制御信号Ｓ５を選択して燃料制御信号Ｓｆとして
出力する。

このため、従来、ガスタービンに供給される燃料が、タ
ービン軸速度を上昇させるに不十分な量となり、これに
よって、ガスタービンの起動シーケンスが渋滞するとい
う不都合を生じていた。

そこで、本発明は、このような従来装置の不都合を解消
し、ガスタービンの起動シーケンスを円滑に行なえるよ
うにした、ガスタービン制御装置を提供することを目的
としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、ガスタービンの軸回転数の変化に応じて起動
シーケンスを実行する起動制御回路と、ガスタービンの
排気温度に対応した燃料制御を行なう排気温度制御回路
と、起動制御回路から出力される燃料制御信号と排気温
度制御回路から出力される燃料制御信号のうち低値を選
択して燃料制御信号として出力する低値選択器と、ガス
タービンの軸回転数に対応してガスタービンの軸起動ト
ルクを制御するトルク制御回路と、ガスタービンの軸回
転数に対応して圧縮機に供給する空気流量を制御する入
口案内翼制御回路を備え、低値選択器が排気温度制御回
路から出力されている燃料制御信号を選択しているとき
、トルク制御回路または入口案内翼制御回路のすくなく
とも一方の制御量を、低値選択器の選択状態が起動制御
回路に切り替わる方向に変位させるようにしたものであ
る。

（作用） したがって、蒸気サイクルの暖機が終了する前の段階で
、排気温度制御回路の制御が有効になっても、自動的に
起動制御回路の制御が有効になるように制御が切り替わ
るので、円滑に起動シーケンスを行なうことができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図は、本発明の一実施例にかかるガスタービン制御
装置を示している。なお、同図において第６図と同一部
分、および、相当する部分には同一符号を付している。

同図において、低値選択器１６は、起動制御回路１０か
ら出力される燃料制御信号Ｓ１、速度負荷制御回路１１
から出力される燃料制御信号Ｓ２、および、排気温度制
御回路１５から出力される燃料制御信号Ｓ５のうち、最
も小さい値を取るものを選択し、その信号を、燃料制御
信号Ｓｆとして燃料制御弁６に出力するとともに、排気
温度制御回路１５から出力されている燃料制御信号Ｓ５
を選択しているときには、バイアス指令信号ＳＢを入口
案内翼制御回路１２およびトルク制御回路１３に出力す
る。

入口案内翼制御回路１２およびトルク制御回路１３は、
バイアス指令信号ＳＢが入力されているときには、それ
ぞれ規定のバイアス量を付加した翼角度制御信号Ｓ３お
よびトルク制御信号Ｓ４を出力する。

入口案内翼制御回路１２の一例を第２図に示す。

入口案内翼制御回路１２は、速度検出信号Ｓｔに対応し
て、第３図に実線で示したような特性の関数の翼角度制
御信号Ｓａを発生する関数発生器１２ａ、バイアス指令
信号ＳＢが加えられると所定量の翼角度バイアス信号８
ａを出力するバイアス発生器１２ｂ、翼角度制御信号Ｓ
ａと翼角度バイアス信号Ｂａを加算する加算器１２ｃ、
および、加算器１２ｃの加算値を、関数発生器１２ａの
上限値Ｌｌ＋に制限するリミッタ１２ｄからなり、この
リミッタ１２ｄの出力が、翼角度制御信号Ｓ３として入
口案内翼３に出力される。

したがって、例えば、時点ｔ工でバイアス指令信号ＳＲ
が出力されたとすると、その時点ｔ１でバイアス発生器
１２ｂから翼角度バイアス信号Ｂａが出力される。

それにより、第３図に二点鎖線で示したように、関数発
生器１２ａから出力される翼角度制御信号Ｓａに翼角度
バイアス信号Ｂａが加算された信号が、リミッタ１２ｄ
を介し、翼角度制御信号Ｓ３として入口案内ｘ３に加え
られる。

これによって、入口案内翼３の翼角度が翼角度バイアス
信号Ｂａに応じて増大し、その結果、空気流量が増大し
てタービン７の排気温度が低下する。

トルク制御回路１３の一例を第４図に示す。

トルク制御回路１３は、速度検出信号Ｓｔに対応して、
第５図に実線で示したような特性の関数のトルク制御信
号ｓｂを発生する関数発生器１３ａ、バイアス指令信号
ＳＢが加えられると所定量のトルクバイアス信号Ｂｂを
出力するバイアス発生器１３ｂ、トルク制御信号ｓｂと
トルクバイアス信号Ｂｂを加算する加算器１３ｃ、およ
び、加算器１３ｃの加算値を、関数発生器１３ａの上限
値ＲＨに制限するリミッタ１３ｄからなり、このリミッ
タ１３ｄの出力が、トルク制御信号Ｓ４として流体継手
２に出力される。

したがって、例えば、時点ｔ２でバイアス指令信号ＳＢ
が入力されたとき、その時点ｔ２でバイアス発生器１３
ｂからトルクバイアス信号Ｂｂが出力される。

それにより、第５図に二点鎖線で示したように、関数発
生器１３ａから出力されるトルク制御信号ｓｂにトルク
バイアス信号Ｂｂが加算された信号が、リミッタ１３ｄ
を介し、トルク制御信号Ｓ４として流体継手２に加えら
れる。

これによって、流体継手２の伝達トルクがトルクバイア
ス信号Ｂｂの大きさに応じて増大し、その結果、タービ
ン軸速度が増大する。

以上の構成で、このガスタービン制御装置が実行するガ
スタービン起動処理は、基本的には、従来装置と同様で
ある。

そして、この起動時で、次段装置である蒸気サイクルの
暖機が終了するまでの間、排気温度制御回路１５の排気
温度目標値が小さい値になっているので、排気温度制御
回路１５から出力される燃料制御信号Ｓ５が、起動制御
回路ｌＯから出力される燃料制御信号Ｓ１よりも低値に
なると、低値選択器１６は、燃料制御信号Ｓ５を選択し
て燃料制御信号Ｓｆとして出力するとともに、バイアス
指令信号ＳＢを入口案内翼制御回路１２およびトルク制
御回路１３に出力する。

これにより、上述のように、入口案内翼制御回路１２か
ら出力される翼角度制御信号Ｓ３、および、トルク制御
回路１３から出力されるトルク制御信号Ｓ４は、それぞ
れ翼角度バイアス信号Ｂａおよびトルクバイアス信号Ｂ
ｂの値だけ大きくなる。

これにより、まず、入口案内翼３の入口案内翼３の翼角
度が翼角度バイアス信号Ｂａの大きさに応じて増大し、
空気流量が増大するので、燃焼器５に供給される給気量
が増え、それによって、タービン７の排気温度が低下す
る。

このように、タービン７の排気温度が低下すると、排気
温度目標値との偏差が大きくなるので。

排気温度制御回路１５から出力される燃料制御信号Ｓ５
が大きくなる。

それとともに、流体継手２の伝達トルクが、トルクバイ
アス信号Ｂｂの大きさに応じて増大するので、タービン
軸速度がそれに応じて増大し、それによって、起動制御
回路１０の燃料制御信号Ｓ１が、より小さい値に制御さ
れる。

このようにして、バイアス指令信号ＳＢが出力されると
、起動制御回路１０から出力される燃料制御信号ＳＬが
より小さい値に制御されるとともに、排気温度制御回路
１５から出力される燃料制御信号Ｓ５が大きい値に変化
するため、起動制御回路１０の燃料制御信号Ｓ１が低値
選択器１６で選択されて、燃料制御信号Ｓｆとして燃料
制御弁６に出力されようになり、その結果、起動制御回
路１０の起動制御が有効となり、起動シーケンスを継続
することができる。

このように、本実施例では、排気温度制御回路１５の制
御信号が選択されるような事態になると。

自動的に起動制御回路１０の制御信号が選択されるよう
な状態に、ガスタービンの各部が操作されるので、ガス
タービンの起動シーケンスを円滑に行なうことができる
。

なお、低値選択器１６で選択される信号は、排気温度制
御回路１５から出力されている燃料制御信号Ｓ５を超え
ることがないので、次段装置である蒸気サイクルに過大
な熱疲労が作用することはない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、ガスタービンの軸回転
数の変化に応じて起動シーケンスを実行する起動制御回
路と、ガスタービンの排気温度に対応した燃料制御を行
なう排気温度制御回路と、起動制御回路から出力される
燃料制御信号と排気温度制御回路から出力される燃料制
御信号のうち低値を選択して燃料制御信号として出力す
る低値選択器と、ガスタービンの軸回転数に対応してガ
スタービンの軸起動トルクを制御するトルク制御回路と
、ガスタービンの軸回転数に対応して圧縮機に供給する
空気流量を制御する入口案内翼制御回路を備え、低値選
択器が排気温度制御回路から出力されている燃料制御信
号を選択しているとき、トルク制御回路または入口案内
翼制御回路のすくなくとも一方の制御量を、低値選択器
の選択状態が起動制御回路に切り替わる方向に変位させ
るようにしたので、蒸気サイクルの暖機が終了する前の
段階で、排気温度制御回路の制御が有効になったときに
は、自動的に起動制御回路の制御が有効になるように制
御が切り替わるので、円滑に起動シーケンスを行なうこ
とができるという効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるガスタービン制御装
置を示すブロック図、第２図は入口案内翼制御回路の一
例を示すブロック図、第３図は第２図の関数発生器の特
性を示すグラフ図、第４図はトルク制御回路の一例を示
すグラフ図、第５図は第４図の関数発生器の特性を示す
グラフ図、第６図はガスタービン制御装置の従来例を示
すブロック図である。 ９・・・速度検出器、１０・・・起動制御回路、１２・
・・入口案内翼制御回路、１３・・・トルク制御回路、
１４・・・温度検出器、１５・・・排気温度制御回路、
１６・・・低値選択器、１２ａ、１３ａ・・・関数発生
器、１２ｂ、！３ｂ・・・バイアス発生器、１２ｃ、１
３ｃ・・・加算器、１２ｄ、１３ｄ・・・リミッタ・ 第１図 １２ａ 第２図 ａ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービンの軸回転数の変化に応じて起動シーケンス
   を実行する起動制御回路と、ガスタービンの排気温度に
   対応した燃料制御を行なう排気温度制御回路と、起動制
   御回路から出力される燃料制御信号と排気温度制御回路
   から出力される燃料制御信号のうち低値を選択して燃料
   制御信号として出力する低値選択器と、ガスタービンの
   軸回転数に対応してガスタービンの軸起動トルクを制御
   するトルク制御回路と、ガスタービンの軸回転数に対応
   して圧縮機に供給する空気流量を制御する入口案内翼制
   御回路を備え、低値選択器が排気温度制御回路から出力
   されている燃料制御信号を選択しているとき、トルク制
   御回路または入口案内翼制御回路のすくなくとも一方の
   制御量を、低値選択器の選択状態が起動制御回路に切り
   替わる方向に変位させることを特徴とするガスタービン
   制御装置。