JPH02233833A - Controller for two-shaft gas turbine engine - Google Patents
Controller for two-shaft gas turbine engineInfo
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- JPH02233833A JPH02233833A JP19153289A JP19153289A JPH02233833A JP H02233833 A JPH02233833 A JP H02233833A JP 19153289 A JP19153289 A JP 19153289A JP 19153289 A JP19153289 A JP 19153289A JP H02233833 A JPH02233833 A JP H02233833A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は二軸式ガスタービン機関の制御装置に関し、特
に、二軸式ガスタービン機関のコンプレッサタービンの
出口温度を温度センサを用いずに推定して機関を制御す
る制御装置に関する.(従来の技術〕
二軸式ガスタービン機関は、低振動で連続した高回転が
行える、灯油やメタノールなど多種類の燃料が使用でき
る、自動車に適した低速トルクの大きなトルク特性を持
っている等の特徴を備えているので、近年、自動車用機
関としての実用化が検討されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for a two-shaft gas turbine engine, and in particular, to a control device for estimating the outlet temperature of a compressor turbine of a two-shaft gas turbine engine without using a temperature sensor. This relates to a control device that controls an engine. (Conventional technology) Two-shaft gas turbine engines are capable of continuous high rotation with low vibration, can use many types of fuel such as kerosene and methanol, and have large low-speed torque characteristics suitable for automobiles. Because of these characteristics, practical application as an engine for automobiles has been considered in recent years.
第6図は自動変速機付の自動車に搭載される従来の二軸
式ガスタービン機関GTの一般的な構成の一例を示すも
のである。FIG. 6 shows an example of a general configuration of a conventional two-shaft gas turbine engine GT installed in an automobile equipped with an automatic transmission.
図において、Cはコンプレッサ、HEは熱交換器、CC
は燃焼器、CTはコンプレッサタービンであり、コンプ
レッサCとコンプレッサタービンCTとは回転軸にて直
結され、燃焼器CCにはアクチュエータAIを介して燃
料が供給されている。吸入空気(吸気)はコンプレッサ
Cにて圧縮され、熱交換器}IEにて加熱され、燃焼器
CCにて燃料と混合されて燃焼し、その燃焼ガスがコン
プレッサタービンCTを回転させる。このコンプレッサ
タービンCTとコンプレッサCとは総称してガスジェネ
レータGGと呼ばれることがあり、この回転数N.がコ
ンプレッサCの圧縮度を左右する。コンプレッサタービ
ンCTを駆動した燃焼ガスは、アクチュエータA2に調
整される可変ノズルVNを経てパワターピン(出力ター
ビン)PTを駆動した後、熱交換器HEを経て排気ガス
となる.出力タービンPTの回転は減速歯車R/Gによ
って減速されて自動変速機A/Tに伝えられ、シフト状
態に応じた回転数に変換された後に差動歯車Dを介して
車輪Wに伝達される.
なお、アクチュエータAI. A2を駆動する制御回路
CONTには、アクセルペダルの開度や図示しないセン
サからの機関の運転状態パラメータが入力されており、
制御回路CONTは機関の運転状態に応じてアクチュエ
ータAt, A2を介して燃料流量及び可変ノズルVN
O開度を調整する.
また、一般に、第6図の■の位置の吸気圧をP3、■の
位置の温度をT4というように、吸気圧Pや温度Tに付
された添え字は、Oで囲まれた番号の位置の吸気圧Pや
温度Tを示し、ガスジエネレータGGの回転軸の回転数
がN,、減速歯車R/Gを経たパワタービンPTの出力
軸の回転数がN3で表わされる。In the diagram, C is a compressor, HE is a heat exchanger, and CC
is a combustor, CT is a compressor turbine, the compressor C and the compressor turbine CT are directly connected through a rotating shaft, and fuel is supplied to the combustor CC via an actuator AI. Intake air (intake air) is compressed by a compressor C, heated by a heat exchanger IE, mixed with fuel and combusted in a combustor CC, and the combustion gas rotates a compressor turbine CT. The compressor turbine CT and the compressor C are sometimes collectively called a gas generator GG, and the rotation speed N. influences the degree of compression of compressor C. The combustion gas that has driven the compressor turbine CT passes through a variable nozzle VN adjusted by an actuator A2, drives a power turbine (output turbine) PT, and then passes through a heat exchanger HE to become exhaust gas. The rotation of the output turbine PT is decelerated by the reduction gear R/G and transmitted to the automatic transmission A/T, and after being converted to a rotation speed according to the shift state, it is transmitted to the wheels W via the differential gear D. .. Note that actuator AI. The control circuit CONT that drives A2 receives the accelerator pedal opening and engine operating state parameters from a sensor (not shown).
The control circuit CONT controls the fuel flow rate and the variable nozzle VN via actuators At and A2 according to the operating state of the engine.
Adjust the O opening. In addition, in general, the subscripts attached to the intake pressure P and temperature T are the positions of the numbers surrounded by O, such as the intake pressure at the position ■ in Figure 6 is P3, and the temperature at the position ■ is T4. , the rotational speed of the rotational shaft of the gas generator GG is represented by N, and the rotational speed of the output shaft of the power turbine PT via the reduction gear R/G is represented by N3.
以上のように構成された二軸式ガスタービン機関におい
ては、ガスジェネレータGGの加速、減速、定常運転時
に、燃焼器CCの出口温度(コンプレッサタービンの入
口温度)T4、パワタービンの出口温度T,を組み合わ
せて制御している。例えば、機関が加速から定常に移る
場合、第7図に示すように、ガスジェネレータGGの加
速時には燃焼器CCの出口温度T4を一定にする制御を
、ガスジェネレー夕GGが定常の時はパワタービンの出
口温度T,を一定にする制御を従来行っている。In the two-shaft gas turbine engine configured as described above, during acceleration, deceleration, and steady operation of the gas generator GG, the outlet temperature of the combustor CC (compressor turbine inlet temperature) T4 and the outlet temperature of the power turbine are controlled. controlled in combination. For example, when the engine shifts from acceleration to steady state, as shown in FIG. Conventionally, control is performed to keep the outlet temperature T constant.
コンプレッサタービンCTの入口温度T4は非常に高温
であるので直接検出することは困難である。The inlet temperature T4 of the compressor turbine CT is so high that it is difficult to directly detect it.
そこで、このコンプレッサタービンCTの入口温度T4
の算出方法には従来いくつかの方法が提案されている.
例えば、特開昭55−12263号公報や特公昭57−
49746号公報では、出力タービンPTの出口温度
一ビンCTの入口温度T4を推定することができる二
T.を推定し、その温度からコンプレッサタービ 軸
式ガスタービン機関の制御装置を提供することンCTの
入口温度T4を推定している. にある
.〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、コンプレッサタービンCTの入口温度T,を
推定する場合、従来の方法では温度のパラメータがどう
しても必要となっているが、機関内の温度の測定は温度
センサとして用いる熱電対の応答遅れや、熱交換器HE
や燃焼器CC等による温度分布により正確な情報を得る
ことが一般に困難であるという問題がある。特に、機関
の加速時や減速時には誤差が大きくなり、時としてコン
プレッサタービンCTの入口温度T4が許容値を越え、
タービンが溶損に至って機関の破損などの問題が生じる
。Therefore, the inlet temperature T4 of this compressor turbine CT
Several methods have been proposed to calculate .
For example, JP-A-55-12263 and JP-A-57-
49746, the outlet temperature of the output turbine PT
The inlet temperature T4 of one bottle CT can be estimated at two T. From this temperature, the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT, which provides the control system for the shaft-type gas turbine engine, is estimated. It is in. [Problem to be Solved by the Invention] However, when estimating the inlet temperature T of the compressor turbine CT, the temperature parameter is absolutely necessary in the conventional method, but the temperature inside the engine cannot be measured using a temperature sensor. The response delay of the thermocouple used and the heat exchanger HE
There is a problem in that it is generally difficult to obtain accurate information due to the temperature distribution caused by the combustor CC and the like. In particular, the error increases when the engine accelerates or decelerates, and sometimes the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT exceeds the allowable value.
This causes problems such as damage to the engine due to melting of the turbine.
本発明の目的は、コンプレッサタービンCTの入口温度
T4を推定するに当たり、温度のパラメータを使用せず
、二軸式ガスタービン機関の特性を利用して、吸気また
は燃焼ガスの圧力とガスジエネレータGGの回転数のみ
から正確にコンプレッサタ〔課題を解決するための手段
〕
前記目的を達成する本発明は、第1図に示すように、コ
ンプレッサCとこれと同軸のコンプレッサタービンCT
と、燃焼器CCと、可変ノズルVNと、別軸の出力ター
ビンPTとを備えた二軸式ガスタービン機関の制御装置
であって、前記コンプレッサCの出口圧力P3の検出手
段SP,と、前記コンプレッサタービンCTの出口圧力
P,の検出手段SP,と、両者C,CTを結ぶ軸の回転
数N,の検出手段SN+と、圧力p,, p,とから一
義的に求められる回転数N,とコンプレッサタービンC
Tの出口温度T4の関係と前記検出手段SP3,SPS
,SNIの検出値とから出口温度T4を演算する手段1
とを備えている。An object of the present invention is to estimate the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT by using the characteristics of a two-shaft gas turbine engine without using temperature parameters to estimate the pressure of intake air or combustion gas and the rotation of the gas generator GG. [Means for Solving the Problem] The present invention achieves the above object, as shown in FIG.
A control device for a two-shaft gas turbine engine comprising a combustor CC, a variable nozzle VN, and a separate output turbine PT, comprising means SP for detecting outlet pressure P3 of the compressor C; A detection means SP for the outlet pressure P of the compressor turbine CT, a detection means SN+ for the rotation speed N of the shaft connecting both C and CT, and a rotation speed N, which is uniquely determined from the pressures p, p, and compressor turbine C
Relationship between outlet temperature T4 of T and the detection means SP3, SPS
, a means 1 for calculating the outlet temperature T4 from the detected values of SNI.
It is equipped with
本発明の二軸式ガスタービン機関の制御装置によれば、
コンプレッサCの出口圧力P3とコンプレッサタービン
CTの出口圧力P,とガスジエネレータGGの回転軸の
回転数N,とが各センサによって求められると、圧力P
al. Piとから一義的に決まる回転数N.とコンプ
レッサタービンCTの出口温度T4の関係を用いてコン
プレッサタービンCTの入口温度T4が算出される.
〔実施例〕
以下添付図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する
。According to the control device for a two-shaft gas turbine engine of the present invention,
When the outlet pressure P3 of the compressor C, the outlet pressure P of the compressor turbine CT, and the rotation speed N of the rotating shaft of the gas generator GG are determined by each sensor, the pressure P
al. The rotation speed N. which is uniquely determined from Pi. The inlet temperature T4 of the compressor turbine CT is calculated using the relationship between the outlet temperature T4 of the compressor turbine CT and the outlet temperature T4 of the compressor turbine CT. [Examples] Examples of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
第2図は自動変速機付き車両に搭載された本発明の二軸
式ガスタービン機関の一実施例の構成を示すものであり
、第6図に示した二軸式ガスタービン機関と同じ構成部
品については同じ符号(記号)を付してある。FIG. 2 shows the configuration of an embodiment of a two-shaft gas turbine engine of the present invention installed in a vehicle with an automatic transmission, and the same components as the two-shaft gas turbine engine shown in FIG. 6 are shown. The same reference numerals (symbols) are given to the above.
図においてGTはガスタービンであり、このガスタービ
ンGTには燃料ポンプ,オイルポンプ.スタータモータ
等が接続するフロントギャF/G 、コンプレッサC、
熱交換器HE、燃焼器CC、コンブレツサCに回転軸で
直結されたコンプレッサタービンCT,可変ノズルVN
,出力タービンPT及び減速歯車R/G等がある。吸気
はコンプレッサCにて圧縮され、熱交換器11Eにて加
熱され、燃焼器CCにて燃料と混合されて燃焼し、その
燃焼ガスがコンプレツサタービンCTを回転させる。コ
ンプレッサタービンCTを駆動した燃焼ガスは、可変ノ
ズルVNを経て出力タービンPTを駆動した後、熱交換
器HEを経て排気ガスとなって大気に排出される。A1
は燃焼器CCに燃料を供給するアクチュエー夕、A2は
可変ノズルVNの開度αSを調整するアクチュエー夕で
ある。In the figure, GT is a gas turbine, and this gas turbine GT includes a fuel pump, an oil pump, etc. Front gear F/G to which the starter motor etc. are connected, compressor C,
Heat exchanger HE, combustor CC, compressor turbine CT directly connected to the compressor C by a rotating shaft, variable nozzle VN
, an output turbine PT, a reduction gear R/G, etc. Intake air is compressed by a compressor C, heated by a heat exchanger 11E, mixed with fuel and combusted in a combustor CC, and the combustion gas rotates a compressor turbine CT. The combustion gas that has driven the compressor turbine CT passes through the variable nozzle VN to drive the output turbine PT, and then passes through the heat exchanger HE and is discharged into the atmosphere as exhaust gas. A1
A2 is an actuator that supplies fuel to the combustor CC, and A2 is an actuator that adjusts the opening degree αS of the variable nozzle VN.
ガスタービンGTの減速歯車R/Gには自動変速機A/
Tが接続されており、ガスタービンGTの出力タービン
PTの回転は減速歯車R/Gによって減速されて自動変
速1t9A/Tに内蔵されるトルクコンバータを介して
変速機構に伝えられ、シフト状態に応じた回転数に変換
されて車軸駆動出力となる.ガスタービンGTおよび自
動変速機A/Tを制御する制御回路10には、アナログ
信号用の入力インクフェースINa ,デジタル信号用
の入力インタフェースINd ,入力インタフェースI
Naからの信号をデジタル変換するアナログーデジタル
変換器A/D、中央処理ユニットcpu ,ランダムア
クセスメモリRAM 、読み出し専用メモリROM、お
よび出力回路OUT等があり、それぞれバスライン11
で接続されている.
また、二軸式ガスタービン機関にはガスジェネレータG
Gの回転数N1を検出する回転数センサSN..減速歯
車R/Gを経たガスタービンGTの回転数N3を検出す
る回転数センサSN.,及び車軸駆動回転数N,を検出
する回転数センサSN,のような回転数センサと、大気
温度を検出する温度センサST.,コンプレッサCの出
口温度T3を検出する温度センサST3,熱交換器11
8の出口温度Tzsを検出する温度センサST3S,パ
ワターピンPTの出口温度T,を検出する温度センサS
T&のような温度センサと、コンプレッサCの出口圧力
P,を検出する圧カセンサSP3,コンプレッサタービ
ンCTの出口圧力P,を検出する圧力センサSPSのよ
うな圧カセンサ等が設けられている.
アナログ信号用の入力インタフェースINaには、前述
のセンサからの信号N+,Nz,Np,P:+.Ps.
To,Tss.T,やアクセルペダルからのアナログ信
号θacc等が入力され、デジタル信号用の入力インタ
フェースINdにはキースイッチからのオンオフ信号、
シフトレバーからのシフト位置信号、ブレーキからのブ
レーキ信号等のデジタル信号が入力される。The reduction gear R/G of the gas turbine GT is equipped with an automatic transmission A/
The rotation of the output turbine PT of the gas turbine GT is reduced by the reduction gear R/G and transmitted to the transmission mechanism via the torque converter built in the automatic transmission 1t9A/T, and the rotation of the output turbine PT of the gas turbine GT is transmitted to the transmission mechanism via the torque converter built in the automatic transmission 1t9A/T. This is converted to the rotational speed and becomes the axle drive output. The control circuit 10 that controls the gas turbine GT and the automatic transmission A/T includes an input ink interface INa for analog signals, an input interface INd for digital signals, and an input interface I.
There is an analog-to-digital converter A/D for digitally converting the signal from Na, a central processing unit CPU, a random access memory RAM, a read-only memory ROM, an output circuit OUT, etc., and each bus line 11
It is connected with In addition, a gas generator G is used for a two-shaft gas turbine engine.
A rotation speed sensor SN.G detects the rotation speed N1 of G. .. A rotation speed sensor SN. detects the rotation speed N3 of the gas turbine GT via the reduction gear R/G. , a rotation speed sensor SN, which detects the axle drive rotation speed N, and a temperature sensor ST. which detects the atmospheric temperature. , a temperature sensor ST3 that detects the outlet temperature T3 of the compressor C, a heat exchanger 11
Temperature sensor ST3S detects the outlet temperature Tzs of power pin PT, Temperature sensor S detects the outlet temperature T of power pin PT.
A temperature sensor such as T&, a pressure sensor SP3 that detects the outlet pressure P of the compressor C, a pressure sensor SPS that detects the outlet pressure P of the compressor turbine CT, and the like are provided. The input interface INa for analog signals receives signals N+, Nz, Np, P:+ . Ps.
To, Tss. T, and analog signals θacc from the accelerator pedal are input, and the digital signal input interface INd receives on/off signals from the key switch,
Digital signals such as a shift position signal from the shift lever and a brake signal from the brake are input.
一方、出力回路OUTからは、燃焼器CCのアクチュエ
ータA1に対して燃料流量を指示する信号Gf、アクチ
ュエータ八2に対して可変ノズルVNO開度を指示する
信号α,、トルクコンバータのロックアップクラッチの
オンオフを指示する信号S,、変速機構の変速信号S.
,S2やスロットルワイヤ信号θ.等が出力される。On the other hand, from the output circuit OUT, a signal Gf instructing the fuel flow rate to the actuator A1 of the combustor CC, a signal α instructing the variable nozzle VNO opening degree to the actuator 82, and a signal α, A signal S for instructing on/off, and a speed change signal S for the speed change mechanism.
, S2 and throttle wire signal θ. etc. are output.
以上のように構成された二軸式ガスタービン機関におい
て制御回路10はコンプレッサCの出口圧力P3と、コ
ンプレッサタービンCTの出口圧力P,と、ガスジェネ
レータGGの回転数N,とから燃焼器CCの出口温度T
4を算出して機関の制御を行う。よって、ここではまず
、圧力P3と圧力P,と回転数N.とから燃焼器CCの
出口温度T4を算出する過程について説明する.
可変ノズルVNにより負荷制御される二軸式ガスタービ
ン機関では、その機関特性からタービン修正回転数N+
/ fT4と、コンプレッサCの出口圧力P,と、コン
プレッサタービンCTの出口圧力PSとの比P 3 /
P sの関係は一義的に決まり、その関係は第4図に
示すように1本の曲線で近似できる。ここで、θ4は標
準大気温度(15゜C)4を基準とし、コンプレッサタ
ービンCTの入口温度T4を無次元化したものであり、
次式■で定義される。In the two-shaft gas turbine engine configured as described above, the control circuit 10 calculates the output of the combustor CC from the outlet pressure P3 of the compressor C, the outlet pressure P of the compressor turbine CT, and the rotational speed N of the gas generator GG. Outlet temperature T
4 is calculated and the engine is controlled. Therefore, here, first, the pressure P3, the pressure P, and the rotation speed N. The process of calculating the outlet temperature T4 of the combustor CC from . In a two-shaft gas turbine engine whose load is controlled by a variable nozzle VN, the corrected turbine rotation speed N +
/ fT4, the ratio of the outlet pressure P of the compressor C, and the outlet pressure PS of the compressor turbine CT P 3 /
The relationship between Ps is uniquely determined, and the relationship can be approximated by a single curve as shown in FIG. Here, θ4 is the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT, which is made dimensionless based on the standard atmospheric temperature (15°C) 4.
It is defined by the following formula ■.
θ4=T./273.16+15 ・・・ ■従っ
て、各二軸式ガスタービン機関において、第4図に示す
特性曲線を予め求めて制御回路lOに記憶させておけば
、機関運転時に検出値として得られるP 3 / P
sとこの特性曲線よりNI/ fT4が得られ、■式か
らコンプレッサタービンCTの入口温度T4を演算によ
り求めることができる。なお、制御回路10に記憶させ
るのは、P 3/ P sとN + / f”’i”’
aとの関係ではなく、P:l/PSとN,/J″r′
4との関係でも良い。θ4=T. /273.16+15 ... ■Therefore, in each two-shaft gas turbine engine, if the characteristic curve shown in Fig. 4 is determined in advance and stored in the control circuit IO, P 3 can be obtained as a detected value during engine operation. / P
s and this characteristic curve, NI/fT4 is obtained, and the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT can be calculated from equation (2). In addition, what is stored in the control circuit 10 is P 3 / P s and N + / f"'i"'
Not the relationship with a, but P:l/PS and N,/J″r′
It may be related to 4.
次に、機関の加速時および定常時の制御回路10の制御
動作を第3図に示すフローチャートを用いて説明する。Next, the control operation of the control circuit 10 during acceleration and steady state of the engine will be explained using the flowchart shown in FIG.
ステップ301においては、ガスジエネレータGGの回
転数N,を検出し、ステップ302においてはコンプレ
ッサCの出口圧力P,とコンブレツサタービンCTの出
口圧力P,とを検出する。そして、ステップ303にお
いて、コンプレッサCの出口圧力P3とコンプレッサタ
ービンCTの出口圧力P,との比の値P 3 / P
sを演算し、読み出し専用メモリROI1に予め記憶さ
せておいた特性曲線(第4図)と前述の■式とからコン
プレッサタービンCTの入口温度T4を演算により求め
る。In step 301, the rotational speed N of the gas generator GG is detected, and in step 302, the outlet pressure P of the compressor C and the outlet pressure P of the compressor turbine CT are detected. Then, in step 303, a value P 3 / P of the ratio between the outlet pressure P3 of the compressor C and the outlet pressure P of the compressor turbine CT is determined.
s is calculated, and the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT is calculated from the characteristic curve (FIG. 4) previously stored in the read-only memory ROI1 and the above-mentioned equation (2).
ステップ304ではステップ303で演算したコンプレ
ッサタービンCTの入口温度T4が目標値T4′と等し
いか否かが比較され、等しい場合(YES)はこのルー
チンを終了するが、等し《ない場合(NO)はステップ
305に進み、ガスジェネレータGGが加速状態か否か
を判定する.ガスジェネレータGGの加速状態と定常状
態の判別は、アクセルペダルの踏み込み量とアクセルペ
ダルの単位時間内の変化量やガスジェネレータGGの回
転軸の回転速度の変化率等で判定すれば良い。In step 304, it is compared whether the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT calculated in step 303 is equal to the target value T4', and if they are equal (YES), this routine is terminated, but if they are not equal (NO) The process proceeds to step 305, where it is determined whether the gas generator GG is in an accelerating state. The acceleration state and steady state of the gas generator GG may be determined based on the amount of depression of the accelerator pedal, the amount of change in the accelerator pedal within a unit time, the rate of change in the rotational speed of the rotating shaft of the gas generator GG, and the like.
ガスジェネレータGGが定常状態にあると判定された時
(NO)はステップ309に進み、続《ステップ309
からステップ311においてステップ303で演算した
コンプレッサタービンCTの入口温度T4と目標値T4
″1との大小が比較され、T4≦T4′の場合はステッ
プ309からステップ310に進んで可変ノズルVNの
開度α,を閉じる制御が行われ、T. >74”の場合
はステップ309からステップ311に進んで可変ノズ
ルVNの開度α,を開《制御が行われてステップ301
に戻り、コンプレッサタービンCTの入口温度T4が目
標値T41になるようなフィードバック制御が行われる
。When it is determined that the gas generator GG is in a steady state (NO), the process proceeds to step 309, and continues to <<step 309
In step 311, the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT calculated in step 303 and the target value T4 are calculated in step 303.
``1'', and if T4≦T4', the process proceeds from step 309 to step 310, where control is performed to close the opening degree α, of the variable nozzle VN, and if T.>74'', the process proceeds from step 309 to step 310. Proceeding to step 311, the opening degree α of the variable nozzle VN is opened.
Returning to , feedback control is performed so that the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT becomes the target value T41.
一方、ステップ305においてガスジエネレータGGが
加速状態にあると判定された時(YES)はステップ3
06に進み、続くステップ307からステップ30Hに
おいてステップ303で演算したコンプレッサタービン
CTの入口温度T,と目標値7411との差から燃料の
増減量が演算される。即ち、ステップ306ではコンプ
レッサタービンCTの入口温度T4と目標値T 411
との差ΔT4が演算され、ステップ307では目標燃料
流量Gfゝと現在の燃料流量Gfとの差ΔGfが演算さ
れ、ステップ308においてこの八Gfを用いて現在の
燃料流lGfが補正される。この時、燃焼ガス流ffi
c aは、コンプレッサタービンCTの流量特性より
第5図に示すP3/P5 Galπ/P+特性から求
めることができる。また、Hをエンタルビ、ηCCを燃
焼器CCの燃焼効率、 LIIVをlkgで何カロリー
出るかを示す低発熱量とすれば、燃焼器CCの入出力の
エネルギバランスにより、次式■,■が成立する.
G4H4” = G3S*H3S+Gf”* η
cc * LHV − ■GaHa =
Gss本}13s+Gf * ηcc*LHV
・・・ ■■式はステップ303での演算時のエネル
ギバランスであり、■式は目標値T4*の時のエネルギ
バランスである。また、エンタルピHは温度と空燃比の
関数であって、
H,=f (F/A,T4 ) ・・・ ■が成り立
つ。よって、■式から■式より、ΔGf=K*G,*Δ
T4
が求められ、燃料の補正値を計算することができる。On the other hand, when it is determined in step 305 that the gas generator GG is in an accelerated state (YES), step 3
06, and in subsequent steps 307 to 30H, an increase or decrease in fuel is calculated from the difference between the inlet temperature T of the compressor turbine CT calculated in step 303 and the target value 7411. That is, in step 306, the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT and the target value T411
In step 307, the difference ΔGf between the target fuel flow rate Gf and the current fuel flow rate Gf is calculated, and in step 308, the current fuel flow rate IGf is corrected using this 8Gf. At this time, the combustion gas flow ffi
c a can be determined from the P3/P5 Galπ/P+ characteristic shown in FIG. 5 from the flow rate characteristic of the compressor turbine CT. In addition, if H is the enthalbi, ηCC is the combustion efficiency of the combustor CC, and LIIV is the low calorific value indicating how many calories are produced in 1kg, then the following equations ■ and ■ are established by the energy balance of the input and output of the combustor CC. do. G4H4" = G3S*H3S+Gf"* η
cc * LHV − ■GaHa =
Gss book}13s+Gf * ηcc*LHV
... Equation (1) is the energy balance at the time of calculation in step 303, and Equation (2) is the energy balance at the time of the target value T4*. Further, enthalpy H is a function of temperature and air-fuel ratio, and the following holds true: H,=f (F/A, T4)... (2). Therefore, from the formula ■ to the formula ■, ΔGf=K*G, *Δ
T4 is determined and a fuel correction value can be calculated.
以上説明したように、本発明の二輪式ガスタービン機関
の制御装置によれば、温度のパラメータを使用せず、二
軸式ガスタービン機関の特性を利用して、温度分布に比
べて少ない圧力分布を温度センサより応答性の良い圧カ
センサを用いて得た吸気または燃焼ガスの圧力とガスジ
ェネレータGGの回転数のみから正確にコンプレッサタ
ービンCTの入口温度T4を算出することができる.こ
の結果、従来の熱平衡によりコンプレフサタービンCT
の入口温度T4を機関各部の温度を検出して算出する方
法に比べて、温度分布、熱電対の応答遅れにより誤差が
排除でき、より正確にコンプレッサタービンCTの入口
温度T4が推定でき、この正確な温度T4を用いて機関
の制御を行えるので、タービン溶損等の不具合を信頬性
良く防止することができるという効果がある。As explained above, according to the control device for a two-wheel gas turbine engine of the present invention, the pressure distribution is smaller than the temperature distribution by using the characteristics of the two-shaft gas turbine engine without using the temperature parameter. It is possible to accurately calculate the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT only from the pressure of intake air or combustion gas obtained using a pressure sensor with better response than a temperature sensor and the rotational speed of the gas generator GG. As a result, due to conventional thermal balance, the compressor turbine CT
Compared to the method of calculating the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT by detecting the temperature of each part of the engine, errors due to temperature distribution and response delay of thermocouples can be eliminated, and the inlet temperature T4 of the compressor turbine CT can be estimated more accurately. Since the engine can be controlled using the temperature T4, it is possible to reliably prevent problems such as turbine melting.
第1図は本発明の構成を示すブロック図、第2図は本発
明の二軸式ガスタービン機関の制御装置の構成を示す全
体概要図、第3図は第2図の制御回路の制御手順の概略
を示すフローチャート、第4図はP3/Ps−N+/f
T4の関係を示す特性図、71. 51mハpz/ps
−c4fr;/ps特性ヲ示t特性図、第6図従来の二
軸式ガスタービン機関の一般的な構成を示す図、第7図
は従来のガスジェネレー夕が加速状態から過渡状態に移
行する時の制御特性を示す線図である。
1・・・温度演算手段、 10・・・制御回路、C・
・・コンプレッサ、 CC・・・燃焼器、CT・・・
コンプレッサタービン、HE・・・熱交換機、PT・・
・パワターピン、 SN,・・・回転数センサ、ST
3, ST!s. ST& ”’温度センサ、Sh,
SPs・・・圧カセンサ、VN・・・可変ノズル。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the present invention, FIG. 2 is an overall schematic diagram showing the configuration of the control device for a two-shaft gas turbine engine of the present invention, and FIG. 3 is a control procedure of the control circuit shown in FIG. 2. A flowchart showing the outline of P3/Ps-N+/f is shown in FIG.
Characteristic diagram showing the relationship of T4, 71. 51m ha pz/ps
-c4fr;/ps Characteristic diagram, Figure 6 shows the general configuration of a conventional two-shaft gas turbine engine, Figure 7 shows a conventional gas generator transitioning from an acceleration state to a transient state. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Temperature calculation means, 10... Control circuit, C.
...Compressor, CC...Combustor, CT...
Compressor turbine, HE...heat exchanger, PT...
・Power pin, SN, ... rotation speed sensor, ST
3.ST! s. ST &”'Temperature sensor, Sh,
SPs...Pressure sensor, VN...Variable nozzle.
Claims (1)
ン(CT)と、燃焼器(CC)と、可変ノズル(VN)
と、別軸の出力タービン(PT)とを備えた二軸式ガス
タービン機関の制御装置であって、 前記コンプレッサ(C)の出口圧力(P_3)の検出手
段(SP_3)と、 前記コンプレッサタービン(CT)の出口圧力(P_5
)の検出手段(SP_5)と、 両者(C)、(CT)を結ぶ軸の回転数(N_1)の検
出手段(SN_1)と、 前記検出手段(SP_3)、(SP_5)、(SN_1
)の検出値から出口温度(T_4)を演算する温度演算
手段(1)と、を備えた二軸式ガスタービン機関の制御
装置。[Claims] A compressor (C), a compressor turbine (CT) coaxial with the compressor, a combustor (CC), and a variable nozzle (VN).
A control device for a two-shaft gas turbine engine, comprising: a power turbine (PT) having a separate shaft; and a detection means (SP_3) for the outlet pressure (P_3) of the compressor (C); CT) outlet pressure (P_5
) detection means (SP_5), detection means (SN_1) for the rotation speed (N_1) of the shaft connecting both (C) and (CT), and the detection means (SP_3), (SP_5), (SN_1).
) A control device for a two-shaft gas turbine engine, comprising: temperature calculation means (1) that calculates an outlet temperature (T_4) from a detected value of the temperature (T_4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19153289A JPH02233833A (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Controller for two-shaft gas turbine engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19153289A JPH02233833A (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Controller for two-shaft gas turbine engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02233833A true JPH02233833A (en) | 1990-09-17 |
Family
ID=16276235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19153289A Pending JPH02233833A (en) | 1989-07-26 | 1989-07-26 | Controller for two-shaft gas turbine engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02233833A (en) |
-
1989
- 1989-07-26 JP JP19153289A patent/JPH02233833A/en active Pending
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