JPH03179134A - 点火可能信号発生方法及び装置、並びに発電プラント - 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】 急所、立鋭齋 本発明は、−ｍに、燃焼タービンもしくはガスタービン
に関し、特に燃焼タービンの点火制御システムの分野に
関するものである。本発明は、特に、ガスタービン発電
プラントの分野で利用することができ、本明細書におい
てもこの種の設備と関連して説明するが、他の用途を有
するガスタービンにも適用可能である。

え兜へ背１ ガスタービン発電プラントは、いわゆるベース負荷、中
間範囲負荷及びピーク負荷の電力系統における用途で用
いられている。ベース負荷又は中間範囲負荷の用途に対
しては、通常、複合サイクルプラントが用いられるが、
発電機駆動用として単一のガスタービンを用いる発電プ
ラントは、比較的低コストであるという理由から、ピー
ク負荷用途に極めて高い有用性を有する。

ガスタービンの運転、特に発電プラントで用いられるガ
スタービンの運転においては、リレー−空気圧型制御方
式から、アナログ型電子制御、ディジタル制御、そして
更に最近ではコンピュータをベースとするソフトウェア
制御にいたるまで種々の種類の制御方式が採用されてい
る。米国特許第４．３０８．４６３号明細書には、この
種の幾つかの従来方式か開示されている。また、上記米
国特許には、ガスタービン発電機プラントと共に使用す
るためのディジタルコンピュータ利用スの制御方式が開
示されている。上記米国特許第４，３０８，４６３号明
細書に記述されている制御方式は、本発明による制御方
式の先駆であるということができる。尚、上記米国特許
は、本明細書において引用する特許明細書ファミリの内
の１つである。

上記米国特許に続いて、本出願人により、商品名°゛パ
ワーロジツクＰＯＷＥＲＬＯＧ　ＩＣ＞”及び“パワー
ロジックＩＩ（１’０ＷＥＲＬＯＧＩＣ１１）”として
他の制御方式が４人されている。上記米国特許記載のも
のと同様に、これ等の制御方式は、ガスタービン発電プ
ラントを制御するために用いられる。しかし、このよう
な制御方式は、主として、マイクロプロセッサをベース
とするコンピュータ方式、即ち、制御方式がソフトウェ
アの形態で実現されているものである。これに対して従
来の制御方式は、電気及び電子的ハードウェアとして実
現されていた。

゛°パワーロジック（ＰＯＩＩＩＥＲＬＯＧＩＣ）“及
び“パワーロジックＩＩ（ＰＯＮＥＲＬＯＧＩＣＩｆ）
’の制御方式の基をなしている運転もしくは操作上の理
念は、オペレータが、単一のボタンを押すだけで、ター
ビン発電機を、いわゆる始動もしくは起動可能状態から
全出力状態にまで設定することを可能にすることにある
。所要電気出力の大きな階段状変化の間の燃料流量の制
御を含む全てめタービン発電機運転モードを制御すべき
である。

本発明は、上記“パワーロジックＩＩ（ＰＯ阿ＥＲＬＯ
ＧＩＣｍ”制御方式の改良である。例えばＷ２Ｏ３［１
５型のような先行技術の燃焼タービンにおける点火では
、いつ点火を開始すべきが決定するための手段として、
圧縮機排出圧力を利用している。しかし、残念ながら、
この定圧点火と称するものは、空気温度や、タービン自
体の金属部品の温度のような周囲条件によって影響を受
ける８周囲温度は燃焼タービンを通る空気流量に６％程
影響を与えうることが分かっている。燃焼タービンの点
火包絡線の外側にある燃料／空気条件では、この可能性
がある。その結果、点火過程のための最適条件がいつ存
在するのかをもつと信頼性よく決定する必要がある。

ガスタービン発電プラント及びパワーロジック１１（Ｐ
ＯＷＥＲＬＯＧＩＣＩり制御方式の動作を本明細書にお
いて概括的に説明するが、本発明は、特に、ガスタービ
ンにおける点火を可能にする技術に関連するものである
ことを理解されたい。

発明〜Ｑ−概資 本発明の１つの目的は、燃焼タービンで駆動される発電
機を有すると共に、Ｒ′ａ空気流量を検知１、、最適空
気流量状態が存在する場合に点火を可能にするためのコ
ントローラを有する発電プラントを提供することにある
。

本発明の他の目的は、Ｒ適空気流量状態中に点火が起き
るように点火過程の可能化を制御するタービン制御方式
を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、周囲空気温度を考慮して調節
されたタービン速度を表す点火可能制御信号を発生する
ことにある。

また、本発明の更に他の目的は、周囲空気温度を考慮し
て、実際のタービン速度にバイアス係数を加えて調節さ
れたタービン速度を表す点火可能制御信号を発生するこ
とにある。

本発明の上述の目的及び他の目的は、タービン速度信号
が与えられると共に、燃焼タービンと共に使用するため
の点火可能化信号発生方法及び装置によって達成される
。この方法及び装置は、周囲空気温度信号を発生するセ
ンサ装置と、点火のための最適空気ｆｆＬ量が存在する
タービン速度を表す基準信号を発生する基準装置と、前
記基準信号を調節済み速度信号と比較し、前記調節済み
速度信号が前記基準信号を超えている時に前記点火可能
信号を発生する比較器とを含んでいる。調節済み速度信
号は、周囲空気温度信号に応答してタービ〉′速度信号
を修正することにより発生される。

かかる修正は、タービン速度信号とバイアス速度因子と
を加えることにより行われる。バイアス速度因子は、最
適タービン点火速度と、周囲温度においてＦＺ　Ｊ点火
空気流量が燃焼タービン中に存在するのに必要なタービ
ン速度との間の差を表している。

本発明の上述の目的及び他の目的並びに利点は、添付図
面を参照しての以下の詳細な説明から一層明瞭になるで
あろう。

好３２１ス」起倒」、−詳卿−な一説一明第１３図を参
照し、所要光を呂力に大きな階段状責（ヒがある間の燃
料流量の制御に特に使用する、０荷過；灯状態中の燃焼
タービン発電機における燃料流量を制御するための新規
なシステムについて説明する１本発明は、ソフトウェア
でもハードウェアでも実現することができるが、好適な
実施例においては、以下に述べるように、中央処理装置
内に格納されているソフトウェアとして実現される。し
かし、本発明の特定のプログラムについて述べる前に、
本発明の動作環境、即ちガスタービン発電プラントに関
し全体的に説明しておく。

第１図を参照すると、燃焼もしくはガスタービン１０４
によって駆動されるＡＣ発電機１０２を含むガスタービ
ン発電プラント１００が示しである。この実施例におい
ては、ガスタービン１０４は、本出願人により製作され
ている“−５０１０５”型のタービンとするのが有利で
ある。

発電プラント１００の典型的使用例は、連続した発電が
望まれ、且つ、ガスタービン１０４からの廃熱が、給水
の加熱、ボイラ又はエコノマイザのような特定の目的に
使用することが望まれる場合である０発電プラント１０
０は、設備投資費用が比較的低いという利点に加えて、
冷却水の供給が必要とされない等の要件から明らかなよ
うに、負荷集中場所、即ち、人口集中場所或は生産工業
地帯に比較的近接して配設することができ、それにより
、送電設備費用の節減が可能であるという利点も有する
。更に、発電プラント１００は、保守人員を比較的に少
なくし、遠隔場所がら自動的に運転することが可能であ
る。

地域社会に発電プラント１００が受は入れられる可能性
は、それぞれ、吸込及び排気導管系１１２及び１１４に
連結された吸込側及び排出側の消音装置１０８及び１１
０を使用することにより高められる。始動が高速である
こと及び待機（スタンバイ〉費用が低いことが、この発
電プラント１００に特徴的である付加的な運転上の利点
である。

発電プラント１００は、剛なフレーム式組立鋼製建屋の
形態にある囲い構造（図示せず〉を備えることができる
。この形式の建屋は、屋根及び壁が組立式のパネルによ
り覆われた剛な構造用鋼製フレームからＩｌｌ成される
のが典型的である。屋根及びｑｍ造は、所要時に完全な
分解を可能にしながら、熱損失及び雑音の浸透を最小に
するように設計される。

ここに述べる発電プラントの大きさに関して理解を得る
ために、発電プラント１００の基礎は、制御部を単一の
プラントユニットについて設けた場合、約１０６ｆｔ（
３２，３０８８＠）長であることを述べておく、この基
礎の長さは、主制御部用として、参照数字１１６で示す
ように増加し得る。主制御部は、発電プラント１００と
集合的に組み合わせられる付加的なプラントユニットに
対し共通の制御を行おうとする場合に必要とされるであ
ろう０本発明は、多数の発電プラントに対するマスター
制御の設定において利用することが可能であるが、説明
の簡便上、本明細書においては、本発明は単一のタービ
ン発電機のみと関連して説明することにする。

キャビネット１１８内のマイクロプロセッサをベースと
するコンピュータ及び他の制御回路系が発電プラント１
００の運転及び制御を行う。好適な実施例においては、
キャビネット１１８は、本田願人により販売されている
’ＷＤＰＦ”設備を備え、２つの分配処理装置、技術者
用コンソール及び自動記録器（ロガー）を備えることが
できる。このような他の制御回路系は、通例として、コ
ンピュータ制御系を種々の運転設備及び状態センサに接
続するのに必要とされる適当な入／出力（Ｉｌｏ＞回路
を含む。

制御用キャビネット１１８と関連して設けられているオ
ペレータ用キャビネット１２０は、振動モニタ、ｕＶ（
紫外線〉火炎横用器用の電子装置、シンクロスコープ（
同期検定器）、種々の押釦スイッチ、産業用コンピュー
タ及び電気機械的計数器並びにタイマを収納している。

自動送／受信プリンタ１２２及び異常な電力系統状態を
検知するための保護リレーパネル１２４が制御キャビネ
ット１１８と関連して設けられている。

発電プラント１００のための始動動力は、好適な実施例
においてはへ〇電動機とすることができる始動機関１２
６により与えられる。始動機関１２６は、補助床板に取
り付けられていて、始動装置ユニット１２８を介しガス
タービン１０４の駆動軸に連結されている。初期始動期
間中、へ〇電動機１２６は、回転装置１３０及び始動用
歯車減速装置１３２を介してガスタービンを駆動する。

ガスタービン１０４が定格速度の約２０％に達した時に
、点火が行われる。ＡＣ電動ｆｉ　１２Ｂは、タービン
１０４が持続速度に達するまで動作し続ける。タービン
ディスクのキャビィティー温度が過度である場合には、
熱的に誘起される軸の反りを回避するために、＾Ｃ電動
機１２６を更に長い期間に亙って動作することができる
。

電動機制御盤１３４も上記補助床板上に取り付けられて
いて、電動機スタータ（始動袋り及び発電プラント１０
０と関連の種々の補助設備要素の動作に関与する装置を
含む、電動機制御盤１３４のための電気的遮断器は前部
に取り付けるのが好ましい。

電動機制御盤１３４及び補助床板上に取り付けられてい
る他の装置と関連のセンサ或は接触要素からの種々の信
号は、追って第１１図と関連して詳細に考察する制御シ
ステムで使用するために該制御システムに伝送される。

プラント蓄電池１３５は補助床板もしくはスキッドの一
端部に隣接して配設される。第１１図と関連して説明す
る蓄電池充電装置は、遮断器く図示せず）を介して電動
機制御盤１３４に接続される。蓄電池１３５は、例えば
１２５ボルト定格で６０個のセルかラナ！’ＥＨＧＳ−
１７ＥＸＩＤＥ’Ｖ）ような酷使に耐える任意の制御用
蓄電池とすることができる。いずれにせよ、蓄電池１３
５は、非常時照明、補助電動機負荷、へ〇コンピュータ
供給電圧用に充適な電力及び他の制御用電力を、発電プ
ラント１００の運転停止後１時間に亙り供給することが
可能であるべきである。

発電プラント１００と共に使用するための１つの可能な
内部電力系統が第２図に概略的に示しである。発電プラ
ント１００が一旦運転に入ると、発電（幾１０２によっ
て発生される電力は、発電機用遮断器１３６を介して電
力系統に伝送され、１３．８ＫＶの母線１３７を介して
主変成器（図示せず）及び断流３１３８を通る。発雷プ
ラント１００の補助電力は、補助遮断器１３９及び補助
電力用の４８０ボルトの母線１４０を介ｊ、て内部電力
系統から得られる１発を線用遮断器１３６は、発電プラ
ント１００のための同期及び保護断路装置としての働き
をする。

適当な４８０ボルト電源が内部電力系統で利用できない
場合には、第３図に示すように、補助電力変成器１４１
を設けることができる。この変成器もしくは変圧２Ｓ１
４１と変電所の１３．８ＫＶの母線１３７との間には断
路器１４２が接続される。第３図に示しであるような配
列もしくは構成は、いわゆるプラントの自刃起動運転の
ために設けることができる。

この構成を用いれば、補助電力を、付勢されている発＄
４１１１０２或は内部電力系統から供給することができ
るので、ガスタービン１０４を任意の時点で起動するこ
とが可能である。自刃起動方式、即ちデッドシステム（
ｄｅａｄ　　ｓｙｓｔｅｍ）においては、ガスタービン
１０４は、発電プラント１００が接続されている外部電
力系統が発電機１０２から電力を受けることができない
場合でも、ガスタービン１０４を、いわゆる運転千ｉｔ
ｓ源として利用可能なように任意時点に起動することが
できる。更に、第２図及び第３図に示しである回路によ
れば、故障時に、ガスタービン１０４を運転停止するこ
となく、発電プラント１００を外部電力系統から切り離
すことが可能である。１力系統負荷に最も近接して設け
られている遮断器をトリップして負荷を引き外し、発電
機１０２を運転し続けて、それ自身の補助装置に給電を
行わせることが可能である。

第３図に示しである方式の付加的な利点は、発雷プラン
ト１００と、電力系統の次の遮断器との間において電力
系統への接続が持続的な故障を受は易い場合に保護を与
えることができる点にある。

このような状況において、上記のような故障が生じた場
合には、断流器１３８が故障を除去するための遮断器と
なり、他方、補助系統は、ガスタービン１０４の秩序だ
った運転停止或は待機状態での連続運転を許容するため
発電機１０２により付勢された状態に留とまるであろう
。

第３図の構成は、ガスタービン１０４が、システムの低
電圧状況もしくは減衰周波数状況中に起動するようにプ
ログラムされている場合に有利である。このような事象
が生じている間、自動起動でガスタービン１０４は増速
され、発電機用遮断器１３６は閉成され、補助負荷に電
力が供給される。その場合、タービン・発電機ユニット
は、運転し続け、必要に応じ直ちに使用可能にすること
ができる。

また、不足周波数或は不足電圧信号を用いてガスタービ
ン１０４を系統から分離したい場合にも、第３図の構成
を利用することができる。

開閉装置パッド１４３が、発電機用遮断器１３６を含め
、１５ＫＶノ開閉装置１４４．１４５及ヒ１４６ニ対シ
テ設けられている。補助電力変成器１４１及び断路器１
４２も、ユーザにより使用すべく選択された場合に開閉
装置パッド１４３上に配置される０発電機励磁系と関連
する励磁開閉装置１５０も開閉装置パッド１４３上に設
けられる。追って詳細に説明するように、キャビネット
１１８の入／Ｆ＋Ｓ力回路は、各種開閉装置パッド・デ
バイスと関連する成る種のセンサ或は接触要素からの信
号を受は入れる。

圧力スイッチ／計器キャビネット１５２も補助床板上に
設けられている。このキャビネット１５２は、圧力スイ
ッチ、計器類〈ゲージ）、調整器その化ガスタービン運
転に必要とされる種々の要素を格納している。

特に図示しないが、発電プラント１００は、タービン高
圧冷却系及び潤滑オイル冷却用の放熱型空気・オイルク
ーラ（油冷却器）をも具備しているものと理解されたい
。

第４図には、ブラシレス励磁機１５４を含む発電機１０
２が詳細に示しである０発電機１０２及び励磁機１５４
の回転要素は、一対の軸受１５８及び１６Ｇにより支持
されている。プラント制御系に対する入力データを発生
する目的で、軸受１５８及び１６０には、慣用の発電機
振動トランスジューサ（変換器〉１６２及び１６４が接
続されている。二次醐抵抗器（図示せず）を備えた接地
用配電変圧器が発電機の中性点を接地するために設けら
れている。

固定子巻線内に埋設されている抵抗温度検ｊｌ器（ＲＴ
Ｄ）１８１ａ〜１８１ｆが、第４図に示すように、空気
吸込及び排出温度並びに軸受潤滑油ドレン温度を測定す
るために設けられている。温度センサ及び振動変換器１
６２．１６４からの信号は制御系、即ちキャビネット１
１８に送られる。

励磁ｌ１１１５４が動作すると、永久磁石界磁部材１６
５が回転して、電圧調整器（図示せず）を介し固定のへ
〇励磁機界磁１６８に接続されているパイロット励磁機
の１義子１６６に電圧を誘起する。このようにして、励
磁機の回転要素に形成されている＾Ｃ励磁機電機子１７
２に電圧が誘起されて、ダイオード・ホイール（ｄｉｏ
ｄｅ　ｗｈｅｅｌＨ７４上にヒユーズと共に取り付けら
れているダイオードを介し、発電機１０２の回転界磁要
素１７６を付勢するように印加される。

発電Ｖ＆雷電圧固定電機子巻線１７８に誘起され、それ
により、発電プラント１００が同期状態にあり線路に接
続されている場合には、電流が発電機用遮断器１３６を
介ｉ〜て電力系統に供給される。変成器１８０は、励磁
機界磁１６８の励磁レベルを制御するために：Ａ整器１
７０に対しフィードバック信号（帰還信号）を供給する
。また、変成器１８０からの信号は、発雷機メガワット
信号（ｊＨ力信号〉として用いられ、制御信号としてキ
ャビネット１１８に供給される。

一般に、励磁機１５４はブラシ、スリップリング及び発
電機界磁に対する外部接続を用いることなく動作する。

従って、ブラシの摩耗、炭素ダスト、ブラシの保守の必
要性及びブラシの交換の必要性は排除される。

発を機界磁１７６を励磁するのに要求される全ての電力
は、励磁機−発電機系統から供給される。

唯一の外部電気接続は、固定＾Ｃ励磁機界磁１６８と励
磁開閉装置１５０との間にある（第１図参照）。

好適な実施例において、励磁機の全ての部分は、発電機
１０２により支持されている０発電機のロータは、発電
機軸から励磁機回転子を取り外す必要なく設置したり取
り出したりすることができる。

ブラシレス励磁系調整器１７０は、ブラシレス励磁機界
磁１６８の励磁レベルの決定に際して、周波数に関係な
く、三相の電圧の平均を収るように応動する。調整器１
７０が切り離されている場合には、電動機運転ベース調
整加減抵抗器１７１は、キャビネッｌ−１１８からのコ
ンピュータ帛力信号により設定される。加減抵抗器の出
力は、加算回路１７３を介してサイリスタゲート制御部
１７５に印加される。

調整器１７０が機能している場合には、電動機運転ベー
ス調整加減抵抗器は、予め設定されたベース励磁位置に
設定され、電動機運転電圧基準調整加減抵抗器１７７が
、発電機電圧微制御を行うようにコンピュータで調節さ
れる。

誤差検量器１７９が、加算回路１７３に誤差出力信号を
印加する。この誤差出力信号は、電圧基準加減抵抗器１
７７に印加されるコンピュータ出力基準と、変成器１８
０からの発電機電圧帰還信号との間における差を表す。

加算回路１７３は誤差信号とベース加減抵抗器信号とを
加算して出力を発生し、この出力はゲート制御部１７５
に供給される。誤差検出器１７９においては、基準電圧
は、温度補償用ツェナーダイオードを使用することによ
り実質的に一定に保持される。ゲート制御部１７５にお
いては、固体サイリスタ点弧回路が用いられており、サ
イリスタ或はシリコン制ｍ整流器１８０に供給される電
圧に対しＯｏから１８０°に亙って可変であるゲートパ
ルスを発生する。

シリコン制御整流器１８０は、正及び負の励磁機界磁用
電圧を供給するインバータ・ブリッジ形態（図示せず）
に接続されている。しかし、励磁機界ｌａ電流は反転す
ることはできない、従って、調整Ｈ１７０は、ゲート制
御回路１７５からの出力レベルで各サイクル毎にシリコ
ン制御整流器１８０が導通になるサイクル角もしくは点
弧角を制御することによって励ｒＩｊｉ機界磁１６８に
おける界磁レベル、従って、発電機電圧を制御する。

次に第５図を参照するに、好適な実施例においては、本
出願人の“−５０１Ｄ５°′型ガスタービンであるガス
タービン１０４は、　図示のように、３６００ｒｐ＋ｓ
の定格速度を有する単サイクル型のタービンである。図
から明らかなように、タービン１０４は、２軸受・１軸
構造を有し、低温端側駆動、軸方向排気型式こ“）らの
である。ｒ過されな入口もしくは吸込み空気は、入口導
管系１１２から、フランジ接続された吸込みマニホルド
１８３を介して多段軸流圧縮機１８うに流入する。特に
、起動中サージを阻止するため、吸込側案内羽根アセン
ブリ１８２は、圧ｍ機の入口を横切って支持されている
羽根を備えている。ガス流に対し案内羽根が配置される
角度は、全て均一であり、吸込側案内羽根アセンブリ１
８２の羽根に結合されている空気圧作動位置付はリング
（図示せず〉により制御される。

圧１［１８５には、水平面に沿い、基部半体とカバー半
体とに分割されているケーシング１８４が設けられてい
る。圧縮機ケーシング１８４を含むタービン・ケーシン
グ構造は、軸受１８８及び１８９を介してタービン回転
機素、即ちタービン軸に対する支持を行う。第４図と関
連して述べたものに類似の振動トランスジューサもしく
は変換器（第１１図参照）が、ガスタービン軸受１８８
及び１８９に対して設けられている。圧縮機ロータ構造
１８６は、任意周知の仕方でタービン軸に固着されてい
る。

また、圧縮機ケーシング１８４は、空気流路に沿い相続
く固定羽根列の形態で固定羽根もしくは翼１９０を支持
している。更に、ケーシング１８４は、空気流が佳縮さ
れる際に該空気流を閉じ込めておくための圧力容器とし
ての働きをする。起動中のサージを阻止するために、公
知の技術に従い、中間圧縮機段から弁制御下で抽気が行
われる。

圧縮機吸込み空気は、圧縮機１８５内の各段を環状に通
り流れる。ディスク１９４によってロータ構造１８６に
収り付けられている羽根もしくは翼１９２は、企図仕る
用途に適するように空気動力学的及び構造上の立脚点か
ら適切に設定されている。圧ｗＩ機入口及び出口空気温
度は、適当に支持されている熱電対（第１１図参照）に
よって測定される。

次に燃焼系について考察する。加圧された圧縮機出口空
気は、ガスタービン１０４の長手方向軸線を中心にゲー
ジング１８４の部分２００内に円錐状に取り付けられた
合計１６個の環状多筒形燃焼器１９８を含む燃すＱ系１
９６に導かれる。燃焼器筒圧力は、圧縮機−燃焼器流路
に結合されて信号をＡヤビネット１１８及び圧力スイッ
チ／計器キャビネット１５２に！文ｊＱする適当なセン
サ（第１１図参照）により横用される。

燃焼器１９８は、第６図に示すように、点火の目的で、
内筒２０２により渡り接続されている。コンピュータで
作動されるシーケンス化された点火系２０４（点火手段
）は、４つの燃焼器１９８からなる各燃焼器群と関連し
て設けられた点火装置２０６及び２０８を備えている。

各群において、燃焼器１９８は直列に交差接続され、そ
して２つの群は参照数字２１０で示すように、一端にお
いてのみ交差接続されている。コンピュータで発生され
る作動らしくは可能信号については追って説明する。一
般に、点火系２０４は、容量放電型イグナイタと、点火
装置２０６及び２０８の一部分を形成する各点火プラグ
に対する配線を含む０点火プラグは点火装置２０６及び
２０８内で往復動可能なシステムに取り付けられており
、それにより、点火プラグは、点火を行った後、燃焼領
域から撤去することができるようになっている。

一対の紫外線（ＵＶ）火炎検出器２１２及び２１４が１
４個の燃焼器からなるバスケット１９８内における点火
及び燃焼の連続的存在を検証もしくは確認するために、
各群における端燃焼器の各々と関連して設けられている
。このように、火炎検知能力に冗長性を持たせることは
、火炎検出器の高温環境を考えた場合に特に望ましいこ
とである。

一般に、ｔｌＶ火炎検出器は、通常の燃焼器火炎により
変動する大きさで発生されるが燃焼器バスケット環境の
他の構成要素によってはそれほどの大きさでは発生され
ない１９００〜２９００Åの範囲内の波長を有する紫外
線放射に応答する。火炎が存在する場合には、横用器パ
ルスが発生され、積分され且つ増幅されて火炎リレー（
１１電器）を作動する紫外線放射は、ガス電圧ブレイク
ダウンもしくは絶縁破壊を発生し、それによりパルス列
が生ずるパルス列が成る時間遅延量を越える場合には、
火炎モニタは、火炎リレーを作動する前に該時間遅延量
を加算する。

第７図には、各燃焼器１９３の圧縮機側端部に取り付け
られている二重燃料ノズル２１６の前面部が示しである
。二重ノズル２１６の中心部には、オイルノズル２１８
が配設されており、該ノズルを収り巻いて円周方向に霧
化空気ノズル２２０が配設されている。霧化空気ノズル
２２０の周囲には外側ガスノズル２２が配置されていて
、燃料ノズル２１６の組立体を完成している。“Ｈ５０
１Ｆ”型タービンについての主燃料ノズルのみを示した
ことに注意されたい、このタービンは図示しないパイロ
ット系も備えている７ 第８図の断面図に示しであるように、燃料オイルその他
の液体燃料は、導管２２４を介してオイルノズル２１８
に流入し、他方、霧化空気は孔２２８を介してマニホル
ド２２６に流入する。ガス状の燃料は、入口管２３０及
びマニホルド／複ノズル装置２３２を流れた後にノズル
２２２を介して放出される。導管２２４及び２３０を流
れる燃料流量の調整もしくは制御に関しては追って説明
する。

タービン燃焼過程においては、一般に、液体又はガス燃
料或は液化ガス燃料を用いることができる。低ｕ　’ｒ
　ｕ含量を有する高炉用ガスから、天然ガス、ブタン或
はプロパンのような高８Ｔυ含量のガスに互る種々のガ
ス燃料を燃焼することができる。

しかし、現在の厳しい環境規制から考えて、燃料は、天
然ガス、＃２留出ガス、及び一体ガス化複合サイクル発
電プラントで発生される石炭誘導低ＢＴυガスに限定さ
れると考えられる。

燃料ガス中の凝縮可能な液体がノズル２１６に達するの
を阻止するために、燃料供給管路は、適当なトラップ及
びヒータを用いることができる。Ｉ！！含有量の最大値
は、過剰の付着及び侵食を阻止するために標準立方ｆｔ
当たり０．０１粒に設定される。

更に、１１２Ｓの形態にある燃料ガス硫黄分を、５％（
モルパーセント）より大きくない値に制限することによ
り腐食は最小限度に抑えられる。

液体燃料に関して述べると、燃料の粘性は、適切な霧化
を保証するためにノズルにおいて１ｏｏｓｓｕ以下にし
なければならない、殆どの留出物は、この装作を満たす
、しかし、殆どの原抽及び他の燃料は、活性仕様が満た
されている場合でも、化学的仕様を満たすために付加的
な処理を必要とする羽根への過度の付着を阻止するため
に、液体燃料灰分はバナジウム、ナトリウム、カルシウ
ム及び硫黄を含む腐食性成分の最大値について制限され
る。

圧縮機出口空気流の一部分は、各燃焼器１９８において
燃料と結合し、点火後燃焼し、圧縮機出口空気の残量は
、燃焼生成物と結合して燃焼器１９８を経て多段反動型
タービン２３４（第５図）に流入する。燃焼器のケーシ
ング部分２００は、垂直のゲージング継手２３８を介し
てタービンケーシング２３６に連結されている。圧縮機
１８５とタービン２３４との間には高圧空気或はオイル
シールは必要とされない。

次に、第５図に示しであるタービン１０４のトルク発生
部分について考察する。トルク部分もしくはタービン部
分２３４には、４つの反動段が設けられており、これ等
の反動段を介し、複流燃焼システムガス流が環状の流れ
パターンで導かれて、加熱され加圧されたガスの運動エ
ネルギーを、圧縮機１８５及び発電機１０２を駆動する
ためのタービン回転に変換する。タービンのロータは、
通しボルトにより短軸に取り付けられた４個のディスク
羽根組立体２４０．２４２．２４４及び２４５により形
成されている。ディスクのキャビィティー内には、温度
検知熱電対〈第１１図）が支持されていて、制御系に対
しキャビィティー温度信号を供給する。高温合金ロータ
羽根もしくは動翼２４６はディスクに取り付けられてい
てロータ組立体を形成する１個々の羽根の根元は、圧縮
機１８５の出口から抽気されて任意適当な仕方で冷却系
を通流した空気により冷却される。従って、羽根の根元
は、羽根２４Ｂに対しヒートシンク（熱放出部）として
の働きをする。冷却空気はまた、各タービンディスク上
を流れて、ユニットの運転負荷範囲に亙り比較的一定の
低金属温度を保証する。

タービンのロータ構造のための２つの支持軸受１８８及
び１８９は、いわゆるティルティングパッド軸受とする
のが好ましい。軸受のハウジングはゲージング構造に対
し外付けされており、それにより、上記構造の入口側及
び出口側端部を介しての適宜な接近可能性を与えている
。タービン支持構造全体は、軸整列を乱すことなく、自
由な膨張及び収縮を可能にする。

タービン２３４に対する圧力閉込め容器としての働きに
加えて、タービンケーシング２３６は、回転羽根列と交
互する固定羽根列を形成する固定羽根２４８を支持する
。ガス流は、排出導管系１１４に収り付けられたフラン
ジ付き排気マニホールド２５０を介して実質的に大気圧
でタービン２３４から吐き出される。

発を機及びガスタービン振動変換器もしくはトランスジ
ューサ（第１１図）は、例えばベントリー・ネバダ（Ｂ
ｅｎｔｌｙ−Ｎｅｖａｄａ）振動監視システムのような
制御系に入力するための振動モニタに基本振動信号を供
給するような慣用の速度トランスジューサとすることが
できる。＊当なタービン−発電機軸位置に、一対の慣用
の速度検出器（第１２図）が支持されている。速度検出
器によって発生される信号は、発電プラント運転を決定
する際に制御系において用いられる。

多数の熱電対が、ガスタービン軸受オイルドレンと関連
して設けられている。更に、特に発電プラント起動期間
中、制御系で用いるため、羽根もしくは翼の高速応答温
度指示を与える目的で、羽根流路用の熱電対が任意の公
知の仕方で、排気マニホルド２５０の内周部に支持され
ている。排気温度検出器が、主として、発電プラント１
００の負荷運転中、制御系で使用する平均排気温度を測
定する目的で、排気導管系１１４内に配置されている。

ガスタービン１０４用の適当な高速応答型の遮蔽された
熱電対は、別個の厚壁の案内により支持された薄壁の高
合金すえ込み外装もしくはウェル（筒〉を有する突き固
められたアルミナ絶縁を使用する熱電対である。上述の
熱電対及び他の温度検出器の有意味性については第１１
図を参照して後述する。

次に、タービン１０４の燃料系統について考察する。第
９図を参照するに、燃料系２５１が、制御燃ｆ−′ｌ″
ｔ′ｒ動作下でガスノズル２２２にガス燃料を供給すｚ
ｌｆ・めに設けｔ、れている。ガスは、ガス源からダイ
アフラム作動圧力調整弁２５４に伝達される。米国標準
規格（＾ｍｅｒｉｃａｎ　５ｔｎｄａｒｄ）Ｃ３７，２
４９５６に規定されているように、適当と考えられる場
合には、１１：ＥＥ開閉装置番号が一般に用いられるこ
とを注記しておく。

始動弁２５６は、３６００ＲＰＭまでのタービン速度に
おけるノズル２２２のガス燃料流量を決定する。弁２５
６は、コンピュータ発生制御信号に応答して、空気圧ア
クチュエータ２６１により空気圧で位置制御される。点
火の際には、空気圧アクチュエータ２６１が全開（ｉ７
　置となって弁２５６は部分的に開弁される。

ｊ」力ｊＪ［弁２５７は、一定の圧力を与えるものであ
り、従って点火時にも、燃焼バスケット内で反復的にガ
スの点火を行うため一定のガス流量を与える。

弁２５７及び２５６の最大流量範囲に達すると弁２５８
が開弁じて、最大負荷出力の燃焼タービンに対するガス
流量を制御する。

空気圧で作動されるトリップ弁２６０は、タービン過速
度が１１０％定格速度のような所定レベルに達すると、
機械的作動を受けてガス燃料流を停止する。空気圧で作
動される逃し弁２６２は、捕捉されたガスが、空気圧作
動隔離弁２６４のオン／オフ状態で、トリップ弁２６０
から大気に排出されるのを許容する。弁２６２及び２６
４は、通常は双方共に閉じている。隔離弁の燃料制御作
用は、圧力スイッチ／計器キャビネット１５２（第１図
及び第１１図参照）を介して印加される電子制御信号に
よって開始される。

次に第１０図を参照するに、液体燃料供給系２６６は、
モータ駆動主燃料ポンプ２６８のポンプ作用により、任
意適当な燃料源から液体燃料流を１４個のノズル２１８
（その内８個だけを示すに留とめた）に供給する。ポン
プ吐出圧力は、制御系で用いるために検出器２６７によ
って検知される。バイパス弁２７１は、電気空気圧変換
器２７０及びブースタリレー２７２により空気圧で作動
されて、戻り管路に対する液体燃料バイパス流量を決定
し、それにより液体燃料吐帛圧力を調整する。コンピュ
ータで発生される制御信号は、ポンプの吐出圧制御を行
い、特に、タービン始動中、ポンプ吐出立上り圧力制御
を行う。１２り弁２７２は、吐出圧力調整弁２７０での
立上り圧力制御作用中、最小位置に保持される。

圧力スイッチ２７１は、ポンプ２６８が吸込流を加圧し
たか否かを指示する。

圧力の立上り後、空気圧作動絞り弁２７２は、空気圧ア
クチュエータ２７４及びブースタリレー２７６によって
定められるノズル２１８に対する液体燃料流量を制御す
るように位置決めされる。コンピュータで発生される制
御信号が、絞り弁２７２に対する変換器位置制御作用を
決定する。この動作中、バイパス弁２７０は動作し続け
て燃料吐出圧力を一定に保持する。

ガス燃料系２５１におけると同様に、機械的に作動され
空気圧で操作される過速度トリップ弁２７８がタービン
の過速度発生時に液体燃料流を停止する。液体燃料流路
には適当な濾過器２８０が設けられており、ガス燃料系
２５１におけると同様に、電気的に付勢されて空気圧で
作動される隔離弁２８２が、液体マニホルド２８３に対
する液体燃料流のオン／オフ制御を行う。

１４個（８個のみ図示）の容積式ポンプ２８４がそれぞ
れ、ノズル２１８に至る個々の液体燃料流路に配置され
ている。ポンプ２８４は、単一の軸に取り付けられてい
て、マニホルド２８３からのオイルの流れにより駆動さ
れ、実質的に等しいノズル燃料流量を発生する。逆止弁
２８６は、ノズル２１８からの逆流を阻止する。

次に、ＯＱ＄７ラント１００の制御で用いられる制御系
について考察する０発電プラント１００は、第１１図に
略示しである一本化タービン・発電機用コンピュータベ
ースの制御系３００の制御下で運転される。プラント制
御系３００は、制御キャビネット１１８、圧力スイッチ
／計器キャビネット１５２内に配置されている要素及び
第１図の発電プラント１００に含まれる他の要素を含む
。複数の発電プラントを運転する場合には、制御系３０
０は更に、追加のプラント運転に必要とされる付加回路
を備える。

制御、￥−３００は、集中化システムパッケージを特徴
とする。従って、第１図に示しである制御キャビネット
１１８は、速度／負荷制御パッケージ全体、自動プラン
トシーケンスパッケージ、及びシステム監視用パッケー
ジを収容している。

プラントのオペレータにとって更に有利な点として、好
適な実施例においては、タービン及び発電機運転機能は
、制御系３００により提供される一本化タービン・発電
機プラント制御と整合するように単一・のオペレータ用
パネル上に具現される。

制御系３００は、自動的に、高い信頼性で且つ効率的に
シーケンス化された起動−停止プラント運転、プラント
保護のための監視及び警報機能並びにプラントの起動、
稼働運転及び停止中、正確に高い信頼性で効率的に行わ
れる速度／負荷制御を実行する。プラントのオペレータ
は、手動運転によりタービン始動サイクルを個々のステ
ップについて選択的に進めることができる。

自動制御下で、発電プラント１００は、局所的にオペレ
ータ制御下で運転することもできるし、オペレータを伴
うことなく遠隔監視制御により運転することも可能であ
る。更に、発電プラント１００は、−ａ的事例において
、タービン修！１間隔を長くするために、休止状態から
起動されて、好ましくは通常の固定の期間内に同期速度
まで、正確且つ効率的な制御下で加速され、手動操作酸
は自動的に送電系と同期化され、そして好適な立上り制
御下で、予め選択可能な一定或は温度制限される制御負
荷レベルに負荷されて、それにより一層良好な発電プラ
ント管理を達成する。

発電プラント１００を起動するために、制御系３００は
先ず、オペレータ操作スイッチ、温度測定装置、圧力切
換スイッチ及び他のセンサ装置によって発生される成る
種の状態情報を必要とする０発電プラントの総合的状態
が満足すべきものであることが−旦判定されると、発電
プラントの起動がプログラミングされたコンピュータ制
御下で開始される、住宅プラントの諸装置は、発電に対
する発電プラントの利用度を高めるために可能な場合に
は、常に並列に始動される。プログラム制御下で、１つ
のシーテンスステップの完了で一般に、運転停止警報状
態が発生しない限り、次のシーテンスステップが開始さ
れる１発電プラントの利用度は更に、点火失敗を考慮し
て、多重に点火を行うことを可能にするような起動もし
くは始動のシーケンス化により更に高められる。

起動シーケンスには、−ｍにガスタービン１０４を低速
度状態から加速するように始動機関を起動し運転するこ
と、回転装置を停止すること、約２０％定格速度で燃焼
系統において燃料を点火すること、ガスタービンを約６
０％定格速度にまで加速し始動１３　ｌ？ｌを停止１−
すること、ガスタービン１０４を同期速度にまで加速す
ること、及び発ｔｍ用遮断器１３６の閉Ｔｓ、後に負荷
を投入すること等が含まれる。

運転停止中は、燃料流は停止され、ガスタービン１０４
は減速され慣性停止する。クーリングオフ期間中は、回
転装置を始動してタービン回転要素を駆動する。

第１２図に示しである制御ループ構成３０２は、制御系
３００　（第１１図）に具現される好適な汎用制御ルー
プを代表的に表すものであって、本発明の多種多様な他
の用途にも適用可能である。制御系の保護、シーケンス
化、より詳細な制＃ａ能及び他の側面は追って詳細に２
１察する。尚、図面にはＳＡＭ＾（科学装置製造者協会
〉の標準機能記号が用いられている。

制御ループ構成３０２は、ガスタービン発電プラント１
００の運転に用いられるプロセス制御ループのブロック
の配列からなる。尚、第１２図において、ハードウェア
とソフトウェア要素との間の区別は行われていない、と
言うのは、本発明による制御概念の多くの側面は、ハー
ド形態でも或はソフト形態でも実現可能であるがらでる
。

−ｍに、速度要件を満たすのに必要とされる燃料需要表
示を決定するために、フィードフォワード方式を採用す
るのが有利である。タービン速度、周囲湯度及び圧力、
可変制御負荷、或はプラント出力、燃焼器筒温度並びに
タービン排気温度を含む特定プロセス変数を用いて、装
置設計限界が越えられないように、燃料需要を制限した
り較正したり或は制御する。フィードフォワード速度燃
料需要、起動立上り限界燃料ｇ要及び最大配置温度限界
燃１”ｌ需要の特徴は、より正確で効率が良く、利用度
が高くしかも信頼性の良いガスタービン装置の運転を遠
戚するために、ガスタービンの非線形特性に従い非線形
とするのが有利である。制御ループ構成３０２は、サイ
クル温度、ガスタービン装置速度、起動中の加速度、負
荷率及び圧縮機サージ裕度を維持する能力を有する。

制御ループ構成３０２における燃料需要で、ガスタービ
ン或は液体燃料弁２５６．２５８及び２７２に対する位
置制御が行われる。更に、この制御ループ構す芝３０２
は、ガス及び液体燃料の同時燃焼を制御することができ
、且つ必要に応じ一方の燃料から他方の燃料への自動的
な円滑切り換えを行うことができる。異なった燃料及び
それに関連する発電プラントの運転間の円滑なプラント
切り換えという課題は、既知であり、米国特許第３，９
１９，６２３号明細苫に開示されている。尚、この米国
特許明、ｉｕｒの内容は参考までに本明、ｍｓにおいて
援用する。

第１２７に示しである複数の制御ループ機能の組み合わ
せにおいては、各制御ループによって発生される各種燃
料限界もしくは制限信号を選択することにより燃料需要
を制限するのに低燃料需要セレクタ（選択器）３１６が
用いられている。これ等の制限信号は、それぞれ、速度
制御部３０３、起動立上り制御部３０５、最大排気温度
制御部３０６、最大出力制御部３０７及び最大瞬時負荷
投入制限器３０８により発生される。

起動中及び点火後、起動立上り制御部３０５は、タービ
ン１０４を近似的に８０％定格速度まで加速するために
閉ループで燃料需要信号を発生する。８０％定格速度か
ら同期に至るまで、速度制御部３０３は、一定の加速度
及び同期中の所望の速度を維持するようにタービン１０
４を制御する。

発電機１０２の同期後、タービン速度は、電力系統が大
規模である場合には、電力系統の周波数により制御され
る。その結果、同期後、速度制御部３０３は、発電機１
０２のメガワット出力を立上らせるために、任意の周知
の技術で、速度基準発生回路３０４で発生される速度基
準信号を立上がらせることにより燃料流量を調整する。

好適な実施例においては、速度制御部３０３は、比例積
分微分（＋１１０＞コントローラ３１２を備える１発１
ｔ８！１０２のメガワット出力を表すメガワット帰還信
号は、任意公知の技術によりメガワット出力センサ３０
９で発生されてスイッチ３１０に与えられる。

スイッチ３］０は、発電機用遮断器制御部３１１がその
開成を指示している時には常に、メガワットもしく（マ
出力帰還信号をコン！・ローラ３１２の負の入力端に与
える。タービン速度を表す信号は、任意周知の技術を用
いて速度センサ３１４により発生されて、コントローラ
３１２の別の負の入力端に供給される。コントローラ３
１２の正の入力端には速度基準信号が与えられる。

コントローラ３１２は、その入力を加算した場合に零と
なり同期状態においてセンサ３１４からの速度信号が本
質的に一定となることが要求されるので、速度基準信号
とメガワットもしくは出力信号とは、コントローラ３１
２の出力が、負荷を投入するための速度基準信号の立上
りを表すように平衡化される。

タービン負荷、即ち発電機のメガワット出力が増すと、
制御部もしくはループ３０５．３０６．３０７及び３０
８が、最大臨界状態の何れかが越えられている場合に、
低燃料需要セレクタ３１６を介して燃料流量の制御を行
うことができる。実際、このような事象は、発電機のメ
ガワット出力の増加に伴い排気温度が増加する際に生ず
る。最大排気温度制御部３０７は、究極的にタービン１
０４に対する燃料流量を最大許容温度に対応するように
制御する。

低い周囲温度においては、最大メガワット出力制御部３
０８は、最大温度制御部３０７が有効になる前は、低レ
ベルを選択する。

低燃料需要セレクタ３１６から出力される燃料需要信号
は、二重燃料制御部３１７に印加され、この制御部にお
いて、燃料需要信号は、ガス起動用及び絞り弁に印加さ
れるガス燃料需要信号を発生するか或はオイル絞り弁及
び圧力バイパス弁に印加さｔＬる液体燃料需要信号を発
生するか、或はガス及びオイル弁に共に印加されるガス
及び液体燃料需要信号の組み合わせを発生するように処
理される。

制御ループ構成３０２は一般に、ガスタービン装置を、
過度に高い負荷率、負荷過渡中の過度に高い速度変動、
過度に高い発電機用遮断器閉成速度、過負荷を招来し得
る過度に高い燃料流量、あらゆる定義された運転モード
中に燃料系統の燃焼停止を招来し得る過度に低い燃料流
量並びにタービンの過剰吸込／排気及び羽根の適温を含
む因子に対して保護する働きをする。更に、制御系３０
０に使われている制御ループ構成３０２は、システムの
安定性及び過渡応答並びに調節能力に関する米国電機製
造者協会（ＮＥＭ＾）の刊行物“ガスタービン調速機（
Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｇｏｖｅｒｎｏｒｓ）″、５
Ｍ３２−１９６０に記載されているか全ての要件を満た
すものである。

次に、第１１図にブロック図で詳細に示しである制御系
３００に関して考察する。この制御系は、中央処理装置
もしくは中央プロセッサ３０４と、関連の入／田カイン
ターフェース装置とを含む汎用コンピュータシステムを
具備する。

更に詳細に述べると、コンピュータ３０４のためのイン
ターフェース装置は、種々のプラント及び設備状態のス
ティタスを表す接触その他類似の信号を走査する接触器
閉成入力装置３２６を備えている。状態接点もしくは接
触器は、典型的には、発電プラントの種々の装置と関連
する所定状態を検知することが可能である付勢回路（図
示せず）により作動される水銀湿潤型リレースイッチ（
図示せず）の接点とすることができる。スティタスもし
くは状態接点データは、例えば、制御及びシーケンプロ
グラム、保護及び警報系の機能並びにプログラミングさ
れている監視及び記録におけるインターロック論理機能
において使用される。

また、コンピュータ３０４に対しては、慣用のアナログ
入力装置３２８の形態で入力インターフェースが設けら
れている。該アナログ入力装ｊ５３２Ｂは、各アナログ
チャンネル入力毎に所定レートでガスタービン発電プラ
ント１００からアナログ信号をサンプリングして、該信
号サンプルをコンピュータで処理するためにディジタル
値に変換する。更に、慣用のプリンタ３３０が設けられ
ており、このプリンタ３３０は例えば、参照数字３３２
で示すように、記録のための印字出力等の目的に使用さ
れる。

コンピュータ３０４には、慣用の接点閉成出力装置３４
２の形態で出力インターフェースが設けられる。アナロ
グ出力は、プログラム制御下で、接点閉成出力装置３４
２を介して送出される。

第１図と関連して先に考察した発電プラントの蓄電池１
３５も第１１図に示しである。と言うのは、この蓄電池
１３５は、発電プラント１００において、コンピュータ
システム、制御系及び他の要素を動作するために必要と
される電源電圧を供給するからである。蓄電池の充電は
適当な充電装Ｗｔ３２０によって行われる。

接点閉成人力装置３２６には、各種タービン、保護リレ
ー（継電器）、開閉装置、圧力スイッチ／計器キャビネ
ット及び始動期間接点から接続がなされている。更に、
電動機制御盤１３４に設けられているようなユーザが選
択した成る種の接点３２７Ｄ及び種々の接点もしくは接
触器３２７Ｃが接点閉成人力装置３２６に接続されてい
る。

アナログ／ディジタル〈＾／Ｄ＞入力装置３２８には、
種々のプラントプロセスセンサ或は検出器からの出力が
印加される。尚、これ等のセンサもしくは検出器の多く
のものについては既に簡単に説明した。ガスタービン１
０４と関連して設けられているセンサにより種々のアナ
ログ信号が発生されて、コンピュータシステム３３４に
入力され、そこでこれ等のアナログ信号は種々の目的の
ために処理される。タービンセンサ３２９＾−には、多
数の翼流路熱電対、ディスクキャビィティー熱電対、排
気マニホルド熱電対、軸受熱電対、圧縮機入口及び出口
側熱電対、その他ブロックで示した種々のセンサ、例え
ばオイル容器熱電対、軸受オイル熱電対、主燃料入口熱
電対、周囲空気温度センサ及び周囲空気圧力センサを含
む。

周囲空気温度センサ及び周囲空気圧力センサにより発生
された信号については、第１３図に示した制御四路に関
する以下の説明から明らかになろう。

ＩＳＩ囲温度を測定するために使用されるセンナは熱電
対のような任意の既知装置とすることができる。

周囲空気温度及び周囲空気圧力は圧縮機入口で測定する
のが好ましい。

燃焼器筒圧力センサ、主速度センサ及び支援速度センサ
の出力信号もアナログ入力装置３２８に供給される。タ
ービン支持金属熱電対も上記種々のセンサブロック３２
９Ｋ　（センサ手段）に含まれている。

発電ｔＲ１０２及びプラント開閉装置と関連するセンサ
３２９Ｌ−Ｒもコンピュータ３３４に接続されている。

発電機温度センサは、固定子抵抗温度検出器、入口空気
熱電対、出口空気熱電対及び軸受ドレン熱電対を含む９
発電＠　１０２及びガスタービン１０４と関連して設け
られている振動センサ１６２は、回転設備の振動を監視
するオペレータ用コンソール１２０を介してアナログ入
力装置３２８に接続されている。

第１１図に示しであるように、保護リレーキャビネット
内に配設されている付加的なセンサは、種々の母線、線
路、発電機及び励磁機の電気的状態を表す信号を発生す
る。

接点閉成出力によって作動される他の装置には、発電機
界磁遮断器１３９、発電機用遮断器１３６及び断流器１
３８がある。モータで作動される発電機用励磁機界磁加
減抵抗器１７１及び１７７並びに電動機制御センター１
３４及び圧力スイッチ／計器キャビネット１３２内の種
々の装置も、接点閉成出力に応答して機能する。プリン
タ３３０は、中央処理装置３３４の特別な入／田カチャ
ンネルにおいて直接的に作動される。

点火空気流量コントローラは第１３図に具体的に示され
ている。この点火空気流量コントローラは、タービン１
０４の点火のための最適空気流量を検出する。大型燃焼
タービンにおける点火の機会は、燃料及び空気の流量が
特定のバスケット及びノズルＩＩＩ造についての安定性
及び／又は燃焼性限界に整合するよう維持されれば、最
大になる。ががる限界は、タービン部分に熱損傷を生じ
させるかも知れない下方レベルである。

一般に、流量計もしくは流量センサが存在すると、認容
ｊ〜えないほど特性が妨害を受けるので、タービンを通
る空気流量を直接測定することは実際的ではない、また
、点火空気流量は、全出力状態と比較した場合にかなり
少量である。そのため、既知のデルタ圧力法を使用して
点火空気流量を正確に測定することは困難である。いわ
ゆる熱ワイヤ及び風速計を使用できるが、それ等の正確
度及び信頼性には疑問がある。

タービン点火の目的は、空気流量が最適である時に点火
過程を開始することである。運転中、始動電動機１２６
はタービンの速度従って空気流量を緩やかに増大させる
。タービンを通る空気流量に影響する外部因子が存在し
なければ、タービン速度を簡単に検出して、従来のター
ビンで行われているように、タービン速度が所定値に達
した時、に点火過程を開始することができる。しかし、
周囲空気温度及び圧力は、所定速度でタービンを通る空
気流の量に影響を与える。例えば、８０°の日に３６０
０　ＲＩ’　Ｍで回転するタービンは、３４００８ｒ’
Ｍで５９°Ｆ即ち１５℃の口に運転する同タービンと同
一の空気流量を有する。本発明は、この“有効タービン
速度”状態を考慮して、有効タービン速度が所定の基準
速度レベルに達した時に点火過程を開始する。空気流量
コントローラの出力は点火系２０４を可能化するために
使用される。

第１３図に示した制御回路において、速度と、周囲温度
と、好適な実施例においては周囲圧力とが測定される。

これ等の測定値の組み合わせは、適当にバイアスした後
、既知の点火設定点速度と比較される０点火設定点は、
最適点火空気流量が起こるタービン速度を表している０
例えば、周囲温度が１５℃で周囲圧力が水銀柱２９．９
２ｉｎ即ち７５６．９７旧である日には、点火設定点は
７２０ＲＰＭである。本発明においては、調節済み速度
信号が点火設定点速度に達する時に、ｉ＆適点火状態が
存在し、そしてコントローラが点火可能信号を発生する
。

第１３図に示すように、加算器４５０（処理手段）を使
用してタービン速度、周囲温度及び周囲圧力を表す種々
の信号を組み合わせている。第１１図に示した速度セン
サにより発生されたタービン速度信すは、符号４５２で
示すように供給される。圧縮機入口において任意の既知
の方法により測定された周囲温度はバイアスブロック４
５４（処理手段）に供給される０周囲温度信号に応答し
て、バイアスブロック４５４が加算器４５０におけるタ
ービン速度信号との適切な組み合わせのために温度ベー
スの速度バイアス信号を発生する。任意の既知の方法に
より測定され発生された周囲圧力信号はバイアスブロッ
ク４５６に供給される。バイアスブロック４５４と同様
に、バイアスブロック４５６は加算器４５０においてタ
ービン速度信号と組み合わせられる圧力ベースの速度バ
イアス信号を発生する。

上述の説明から明らかなように、バイアスブロック４５
４及び４５６において周囲温度及び圧力信号を処理する
作用は、タービン速度補償因子即ちバイアス信号を発生
することであり、該バイアス信号呻が実際速度に号に加
えられると」適空気流量湿状態が存在するタービン速度
で点火が起こることになる１例えば、好適な実施例のＨ
５０１Ｆ型タービンにおいては、約２０％の定格速度即
ち７２０ＲＰＭで点火が起こる。

速度バイアス信号は、周囲温度及び圧力に関する所定タ
ービンについての空気流量特性曲線に関連して発生され
る。好適な実施例においては、例えば、かかる空気流量
特性は、周囲空気温度が１５てを上下する時にタービン
空気流量は１３％はど変化ｊ−うろことを示ｉ〜ている
。その結果、点火が最適空気流量状態で確実に起こるよ
うにするために、本発明のコントローラは、実際速度信
号が最適空気流量をもたらすのに十分になるまで信号発
生器４６０（基準手段）により発生される基準速度に達
しないように、実際タービン速度信号を調節する。

タービンの型式は既知であり、また、がかるタービンに
ついての空気流量特性も既知であるので、バイアスブロ
ック４５４及び４５６はいわゆる参照用テーブルの様式
に配列することができる。

加算器４５０の田方は比較器４５８〈比較手段〉に供給
される。比較器４５８は加算された信号を基準ブロック
４６０により発生されたタービン速度基準信号と比較す
る。前述のように、加算器４５０からの修正速度信号が
速度基準信号に達した時に、比較器４５８は点火過程を
開始する可能信号を出力する。

調節済み実際速度信号が速度設定点よりも小さい時には
いつでも、比較器４５８の出力は点火過程の可能化を防
止するように作用する。

以上、本発明を特定の実施例と関連して説明し［」示し
たが、当業者には、ここに開示した本発明の原理かへ逸
脱することなく変更及び変形が可能であることが認識さ
れるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理に従って運転されるように配列
されたガスタービン発電プランＩ・の平面頂面図、第２
図及び第３図は、第１図のガスタービン発電プラントの
運転において使用することができる電気系統図、第４図
は、第１図のガスタービン発電プラントで用いられる回
転整流型励磁機及び発電機の簡略図、第５図は、第１図
の発電プランＩ・で用いられる産業用ガスタービンの正
面−部所面図、第６図〜第８図は、第５図のガスタービ
ンで用いられる燃料ノズル及びその部品を示す図、第９
図及び第１０図は、第５図のガスタービンと共に用いら
れるガス燃料及び液体燃料供給系統の概略図、第１１図
は、第１図のガスタービン発電プラントを運転するのに
用いられるディジタルコンピュータ制御システムのブロ
ック図、第１２図は、第１１図のコンピュータ制御シス
テムの動作において用いろことができる制御ループの簡
略図、第１３図は、Ｐｌ、適空気流量を検知して点火過
程を可能化する本発明の制御回路のａ略図である。 １００・・・発電プラント　　１０２・・・発電機１０
４・・・燃焼タービン　　２０４・・・点火手段く点火
系〉３２９Ｋ・・・センサ手段（センサ） ４５０・・・処理手段（加算器） ４５４・・・処理手段（バイアスブロック）４５８・・
・比較器手段（比較器） ４６０・・基準手段（信号発生器）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）タービン速度信号が与えられると共に、点火可能信
   号に応答して燃焼タービンに点火するための点火手段を
   含んでいる、燃焼タービンと共に使用するための点火可
   能信号発生装置であって、周囲空気の温度を検知して周
   囲空気温度信号を発生するセンサ手段と、 前記燃焼タービンの点火のための最適空気流量が存在す
   るタービン速度を表す基準信号を発生する基準手段と、 前記基準信号を調節済み速度信号と比較し、前記調節済
   み速度信号が前記基準信号を超えている時に前記点火可
   能信号を発生して、同点火可能信号を前記点火手段に供
   給する比較器手段と、前記周囲空気温度信号に応答して
   前記タービン速度信号を修正することにより前記調節済
   み速度信号を発生する処理手段と、 を備える点火可能信号発生装置。 ２）タービン速度信号が与えられると共に、点火可能信
   号に応答して燃焼タービンに点火するための点火手段を
   含んでいる、燃焼タービンと共に使用するための点火可
   能信号発生方法であって、周囲空気の温度を検知して周
   囲空気温度信号を発生し、 前記燃焼タービンの点火のための最適空気流量が存在す
   るタービン速度を表す基準信号を発生し、前記周囲空気
   温度信号に応答して前記タービン速度信号を修正するこ
   とにより調節済み速度信号を発生し、 前記基準信号を調節済み速度信号と比較し、前記調節済
   み速度信号が前記基準信号を超えている時に前記点火可
   能信号を発生して、同点火可能信号を前記点火手段に供
   給する、 諸ステップからなる点火可能信号発生方法。 ３）発電プラントにおいて、 軸を有する燃焼タービンであって、該燃焼タービンにお
   ける燃料の燃焼に応答して前記軸を回転するように動作
   すると共に、点火可能信号に応答して前記燃料に点火す
   る点火手段を有する前記燃焼タービンと、 前記軸が回転する時に電力を発生するように前記軸に連
   結された発電機と、 実際速度信号を表す速度信号を発生するための第１の基
   準手段と、 周囲空気の温度を検知して周囲空気温度信号を発生する
   センサ手段と、 前記燃焼タービンの点火のための最適空気流量が存在す
   るタービン速度を表す第２基準信号を発生する第２の基
   準手段と、 前記第２基準信号を調節済み速度信号と比較し、前記調
   節済み速度信号が前記第２基準信号を超えている時に前
   記点火可能信号を発生して、同点火可能信号を前記点火
   手段に供給する比較器手段と、前記周囲空気温度信号に
   応答して前記タービン速度信号を修正することにより前
   記調節済み速度信号を発生する処理手段と、 を含む発電プラント。