JPH03213626A - Control method for gas turbine - Google Patents

Control method for gas turbine

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JPH03213626A
JPH03213626A JP1040490A JP1040490A JPH03213626A JP H03213626 A JPH03213626 A JP H03213626A JP 1040490 A JP1040490 A JP 1040490A JP 1040490 A JP1040490 A JP 1040490A JP H03213626 A JPH03213626 A JP H03213626A
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JP
Japan
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temperature
gas turbine
ceramic
turbine
top cover
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Application number
JP1040490A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Yuya
油谷 好浩
Akinori Koga
古閑 昭紀
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To carry out a warming-up operation most adequately by providing a temperature detector at a specific position of the turbine entrance position of a gas turbine, calculating a necessary worming-up operation time from the measurement of the temperature before the starting so as to set a temperature rising schedule, and thereby controlling the starting of the gas turbine. CONSTITUTION:To the turbine casing 1 of a gas turbine, a transition piece 2 to lead in a fuel gas is connected, and the first step stationary vane 3 is provided at the top of the transition piece 2, while the first step moving vane 4 is provided at the rear side of the stationary vane 3. In this case, an installing hole 8 is engraved to penetrate at a specific angle to the turbine casing 1 and an outer ring part 3a of the stationary vane 3, and a radiant thermometer sensor 9 is installed to the installing hole 8. The temperature of the ceramics cover of the front edge 5a of a moving vane 5 is measured by the sensor 9. And the temperature before the starting is detected in a gas turbine controller 12, and responding to a temperature rising schedule set depending on the calculation result, the starting of the gas turbine is controlled.

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の制御方法に係り、特に金属製翼
軸部とセラミック製外被とを組み合わせたセラミック動
翼を有するガスタービンの制御方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for controlling a gas turbine, and particularly to a method for controlling a gas turbine, and in particular, the present invention relates to a method for controlling a gas turbine. The present invention relates to a gas turbine control method.

(従来の技術) 一般にターボ機械としてのガスタービンを組み込んだガ
スタービン発電プラントは、第6図に示したような構成
を有し、ガスタービン30と同軸的に設けられた圧縮機
31の駆動によって圧縮された圧縮空気を燃焼器32に
供給し、この燃焼器32のライチ部32gで燃料を燃焼
させ、その燃焼による高温の燃焼ガスをトランジション
ピース33及びガスタービンの静翼34を経て動翼35
に案内し、この動翼35を回転駆動させてガスタ−ビン
30の仕事をさせるように構成されている。
(Prior Art) Generally, a gas turbine power generation plant incorporating a gas turbine as a turbomachine has a configuration as shown in FIG. Compressed air is supplied to the combustor 32, fuel is combusted in the lychee section 32g of the combustor 32, and the high-temperature combustion gas resulting from the combustion is passed through the transition piece 33 and the stationary blade 34 of the gas turbine to the rotor blade 35.
The rotor blades 35 are rotated to perform the work of the gas turbine 30.

この種のガスタービンにおいては、タービン入口温度を
上昇させるとガスタービンの熱効率が上昇することが知
られており、この熱効率向上のためにガスタービン内の
動翼等には高い耐熱性を有するセラミック材料を外被に
使用した複合羽根構造が提案されている(特開昭59−
119001号公報参照)。この複合羽根構造は比較的
温度の低い植込部を耐熱性金属材料で形成するとともに
、高温の燃焼ガスに晒される外被にはセラミック材料を
使用し、芯金として所定の強度を有する金属製翼軸部を
配置したものである。
In this type of gas turbine, it is known that increasing the turbine inlet temperature increases the thermal efficiency of the gas turbine, and in order to improve this thermal efficiency, ceramics with high heat resistance are used for the rotor blades in the gas turbine. A composite blade structure using the material for the outer cover has been proposed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-
(See Publication No. 119001). This composite blade structure has a relatively low-temperature implanted part made of a heat-resistant metal material, a ceramic material for the outer sheath that is exposed to high-temperature combustion gas, and a metal core with a specified strength. This is where the wing shaft section is placed.

第7図は上記セラミック製外被40と機械的部材として
の金属製翼軸部41とから構成されたセラミック動翼の
縦断面図であって、金属製翼軸部41はNi基合金等で
作られる。この金属製翼軸部はロータに植設される内周
側植え込み部41aと、高温作動ガス(燃焼ガス)がロ
ータ側に侵入するのを防止するプラットフォーム41b
と、セラミック製外被と外側面に被着したコア部41 
、cとから構成され、コア部の翼端部には頂部カバー4
1aか一体的に接合されている。
FIG. 7 is a longitudinal cross-sectional view of a ceramic rotor blade composed of the ceramic outer sheath 40 and a metal blade shaft portion 41 as a mechanical member, where the metal blade shaft portion 41 is made of Ni-based alloy or the like. Made. This metal wing shaft portion includes an inner circumferential implant portion 41a that is implanted in the rotor, and a platform 41b that prevents high-temperature working gas (combustion gas) from entering the rotor side.
and a core portion 41 attached to the ceramic outer cover and outer surface.
, c, and a top cover 4 at the wing tip of the core part.
1a are integrally joined.

すなわち、このセラミック動翼は、上記金属製翼軸部4
1の翼端部からセラミック製外被40を挿入し、その後
金属製翼軸部41と同一金属製の頂部カバー41dを装
着し、次に金属製翼軸部41のコア部41cと頂部カバ
ー41dとの接合面Aを高温雰囲気下で加圧し、接合一
体構造としである。
That is, this ceramic rotor blade has the above-mentioned metal blade shaft portion 4.
The ceramic outer cover 40 is inserted from the wing tip of the metal wing shaft 41, then the top cover 41d made of the same metal as the metal wing shaft 41 is attached, and then the core part 41c of the metal wing shaft 41 and the top cover 41d are attached. The joint surface A is pressurized in a high temperature atmosphere to form an integral joint structure.

しかして、このように金属製翼軸部41にセラミック製
外被40を組み合わせることにより、圧縮応力に強く引
張応力に弱いセラミック材料の特性を利用でき、セラミ
ック製外被40に圧縮応力のみを作用させてセラミック
材料本来の特性である耐熱性を有効に発揮できる。さら
に、上記セラミック動翼は内周側植込部41aが金属で
あるので、高い引張応力に耐えることかできる。
By combining the ceramic sheath 40 with the metal wing shaft portion 41 in this manner, the characteristics of the ceramic material, which is strong against compressive stress and weak against tensile stress, can be utilized, and only compressive stress is applied to the ceramic sheath 40. As a result, the heat resistance, which is an inherent characteristic of ceramic materials, can be effectively exhibited. Furthermore, since the inner circumferential implanted portion 41a of the ceramic rotor blade is made of metal, it can withstand high tensile stress.

なお、このセラミック動翼の内部には図示しない冷却通
路と、この冷却通路に連通ずる冷却空気放出孔とが設け
られている。この冷却通路の内部には動翼を冷却するた
めの冷却空気が対流しており、この冷却空気は、上記冷
却空気放出孔から外部に放出できるようになっている。
Note that a cooling passage (not shown) and a cooling air discharge hole communicating with the cooling passage are provided inside the ceramic rotor blade. Cooling air for cooling the rotor blades is convected inside this cooling passage, and this cooling air can be discharged to the outside from the cooling air discharge hole.

ところで、上述のセラミック動翼を有するガスタービン
30では、ガスタービン起動時においてセラミック製外
被40と頂部カバー41dとの間に熱伸び量の差が生じ
る。このいわゆる熱伸び差の原因は、上記セラミック製
外被40と頂部カバー41 dとの線膨張係数の差及び
起動時の上昇温度の差にあることが知られている。
By the way, in the gas turbine 30 having the above-mentioned ceramic rotor blades, a difference in thermal elongation occurs between the ceramic jacket 40 and the top cover 41d when the gas turbine is started. It is known that the cause of this so-called difference in thermal expansion is the difference in linear expansion coefficient between the ceramic jacket 40 and the top cover 41d and the difference in temperature rise at startup.

上記熱伸び差はガスタービン起動時のまだガスタービン
の回転数が低い場合には、セラミック製外被と頂部カバ
ーとの間の接触面に生じるすべりにより解放することが
可能である。そして、ガスタービンの回転数が上昇する
と上記セラミック製外被に作用する遠心力も増大し、上
記セラミック製外被と頂部カバーとの接触圧が増加する
ので、回転数が低い時のようにすべりを吸収できなくな
り、セラミック製外被に引張応力か生じることになる。
The above thermal expansion difference can be relieved by slippage occurring at the contact surface between the ceramic jacket and the top cover when the rotational speed of the gas turbine is still low when the gas turbine is started. As the rotational speed of the gas turbine increases, the centrifugal force acting on the ceramic outer cover also increases, and the contact pressure between the ceramic outer cover and the top cover increases, preventing slippage as it would at low rotational speeds. This results in tensile stress being created in the ceramic envelope.

この引張応力がセラミック材料の許容引張強度を越える
とセラミック製外被が破損するおそれかある。
If this tensile stress exceeds the permissible tensile strength of the ceramic material, there is a risk of damage to the ceramic jacket.

そこで、このセラミック製外被の破損を防止するために
ガスタービンの回転数が低い起動時に上記すべりを解放
しようという制御方法が提案されている。この制御方法
は、圧縮機の途中段あるいは吐出部から圧縮空気を放風
することにより燃焼器に流入する空気の流量を減じ、タ
ービン入口温度の上昇を抑えようというものである。こ
の方法によれば、燃焼器の着火から一定の時間、ガスタ
ービンを低回転数領域で暖機運転し、上記セラミック製
外被と頂部カバーの温度を、すべりにより解放できる熱
伸び差が最大となるような上限温度の近傍までの上昇さ
せることにより、それ以後に発生する熱伸び差の増加を
抑えることができる。
Therefore, in order to prevent damage to the ceramic jacket, a control method has been proposed in which the slip is released when the gas turbine is started at a low rotational speed. This control method is intended to reduce the flow rate of air flowing into the combustor by blowing compressed air from an intermediate stage or discharge part of the compressor, thereby suppressing a rise in turbine inlet temperature. According to this method, the gas turbine is warmed up in a low rotational speed region for a certain period of time after ignition of the combustor, and the temperature of the ceramic outer cover and top cover is adjusted to the maximum difference in thermal expansion that can be released by sliding. By raising the temperature to near the upper limit temperature, it is possible to suppress an increase in the difference in thermal elongation that occurs thereafter.

この制御方法を第8図を参照して説明する。第8図(a
)において、実線はセラミック製外被の温度上昇曲線を
、−点鎖線は頂部カバーの温度上昇曲線を示しており、
暖機運転によりセラミック製外被温度と頂部カバー温度
とは、それぞれ設定された温度上昇曲線に沿って、T1
.12℃まで昇温される。それ以後はガスタービン全負
荷状態に至るまで所定の昇温スケジュールにより制御さ
れる。一方、第8図(b)は、第8図(a)に対応した
セラミック製外被と頂部カバーの熱伸び量の増加特性曲
線を示している。図中、A点はセラミック製外被と頂部
カバーとのすべりにより解放できる熱伸び差Δεが最大
値ΔεAとなる時点を示している。すなわち、着火から
A点までの領域(以下、領域Iと呼ぶ)ではガスタービ
ンの回転数か低く、セラミック製外被に作用する遠心力
が小さいため、セラミック製外被と頂部カバーとの間に
生じる摩擦力も小さく、セラミック製外被と頂部カバー
とは自由にすべることができる。
This control method will be explained with reference to FIG. Figure 8 (a
), the solid line shows the temperature rise curve of the ceramic outer cover, the dashed-dotted line shows the temperature rise curve of the top cover,
Due to warm-up operation, the temperature of the ceramic outer cover and the temperature of the top cover rise to T1 along the respective set temperature rise curves.
.. The temperature is raised to 12°C. After that, the temperature is controlled according to a predetermined temperature increase schedule until the gas turbine reaches full load state. On the other hand, FIG. 8(b) shows an increasing characteristic curve of the amount of thermal elongation of the ceramic outer cover and the top cover corresponding to FIG. 8(a). In the figure, point A indicates the point in time when the thermal elongation difference Δε that can be released by sliding between the ceramic jacket and the top cover reaches the maximum value ΔεA. In other words, in the region from ignition to point A (hereinafter referred to as region I), the rotation speed of the gas turbine is low and the centrifugal force acting on the ceramic jacket is small, so there is a gap between the ceramic jacket and the top cover. The resulting frictional forces are also small and the ceramic envelope and top cover can slide freely.

ところか、A点以降の領域(以下、領域■と呼ぶ)では
セラミック製外被に作用する遠心力が大きくなり、この
ためセラミック製外被と頂部カバーとの間に生じる摩擦
力も増加し、セラミック製外被と頂部カバーとの間のす
べりを抑止するので、熱伸び差を解放できないという状
態が生じる。
On the other hand, in the area after point A (hereinafter referred to as area ■), the centrifugal force acting on the ceramic outer cover increases, and the frictional force generated between the ceramic outer cover and the top cover also increases. Since slippage between the outer cover and the top cover is inhibited, a situation arises in which the difference in thermal expansion cannot be relieved.

そこで、上述の問題を解決するために、ガスタービンの
起動時に第8図(a)に示したような昇温スケジュール
を設定し、ガスタービンの起動時の制御を行うガスター
ビンの起動時の制御方法が採用されている。。この制御
方法では設定された昇温スケジュールに基づき暖機運転
を行い、セラミック製外被と頂部カバーとを所定の温度
まで上昇させるようになっている。この方法によればセ
ラミック製外被と頂部カバーとの熱伸び差Δεは、暖機
運転完了時には第8図(b)に示したようにΔε0とな
り、この直後に上述のA点においてΔε9となる。その
後は全負荷運転に至っても上記熱伸び差ΔεはΔε と
ほぼ等しいΔεBまでしか増加しない。このため、運転
時にA点を過ぎてもセラミック製外被と頂部カバーとの
間に生じる摩擦力はほとんど増加せす、セラミック製外
被のすべりが抑止される結果生じるような過大な応力の
発生を防止することができる。
Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, a temperature increase schedule as shown in FIG. method has been adopted. . In this control method, a warm-up operation is performed based on a set temperature increase schedule to raise the temperature of the ceramic outer cover and top cover to a predetermined temperature. According to this method, the thermal elongation difference Δε between the ceramic outer cover and the top cover becomes Δε0 as shown in FIG. 8(b) when warm-up is completed, and immediately after this, it becomes Δε9 at the above-mentioned point A. . Thereafter, even when full load operation is reached, the thermal elongation difference Δε increases only to ΔεB, which is approximately equal to Δε. Therefore, even after point A during operation, the frictional force generated between the ceramic jacket and the top cover almost increases, and excessive stress occurs as a result of inhibiting the sliding of the ceramic jacket. can be prevented.

(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述のガスタービンの起動時の制御方法
では一定の時間にわたり暖機運転を行い、セラミック製
外被と頂部カバーとを所定の温度まで上昇させるように
なっているため、すでにガスタービンの温度が高い状態
にあっても必要以上の時間にわたり暖機運転しなければ
ならないという問題かある。
(Problem to be Solved by the Invention) However, in the above-mentioned control method for starting a gas turbine, a warm-up operation is performed for a certain period of time to raise the ceramic jacket and top cover to a predetermined temperature. Therefore, there is a problem in that even if the gas turbine temperature is already high, the gas turbine must be warmed up for a longer time than necessary.

そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問
題点を解消し、ガスタービンの動翼の温度状態を温度計
により把握し、その状態に応じた暖機運転時間と昇温ス
ケジュールとを設定してガスタービンの温度状態に応じ
た最適な起動時の暖機運転を実現できるようにしたガス
タービンの起動時の制御方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the conventional technology, to grasp the temperature state of the rotor blades of a gas turbine using a thermometer, and to set a warm-up operation time and a temperature increase schedule according to the state. An object of the present invention is to provide a control method at the time of starting a gas turbine, which can be set to realize an optimal warm-up operation at the time of start-up according to the temperature state of the gas turbine.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明は金属製翼軸の外側
面にセラミック製外被が被着された動翼を備えたガスタ
ービンの起動時に、低回転数領域で所定の制御暖機運転
を行い、金属製頂部カバーの熱伸び量が上記セラミック
製外被の熱伸び量を解放できる温度近傍まで昇温させ、
それ以後の運転では、上記金属製頂部カバーとセラミッ
ク製外被との熱伸び量の差分の増加を抑えて上記セラミ
ック製外被の破損を防止するようにしたガスタービンの
制御方法において、上記タービンの入口位置の動翼又は
動翼近傍に温度検出部を設け、この位置での起動前温度
を計測し、この温度状態に応じた所要暖機運転時間を算
出し、この所要暖機運転時間に基づいた昇温スケジュー
ルを設定し、ガスタービンの起動制御を行うようにした
ことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a gas turbine with a rotor blade having a ceramic sheath coated on the outer surface of a metal blade shaft. A predetermined controlled warm-up operation is performed in several regions, and the temperature is raised to a temperature close to the temperature at which the amount of thermal expansion of the metal top cover can release the amount of thermal expansion of the ceramic outer cover,
In the gas turbine control method that prevents damage to the ceramic jacket by suppressing an increase in the difference in thermal expansion between the metal top cover and the ceramic jacket during subsequent operation, the turbine A temperature detection unit is installed at the rotor blade or near the rotor blade at the inlet position, measures the pre-start temperature at this position, calculates the required warm-up operation time according to this temperature state, and calculates the required warm-up operation time according to this temperature condition. The system is characterized in that a temperature increase schedule is set based on the temperature increase schedule, and the start-up control of the gas turbine is performed.

(作 用) 本発明によれば、動翼又はタービン入口に温度検出部を
設け、この位置での起動前温度を計Mjシ、この温度状
態に応じた所要暖機運転時間に基づいて昇温スケジュー
ルを設定し、ガスタービン起動を行うようにしたので、
ガスタービンの起動時において、タービン内の動翼のセ
ラミック製外被と頂部カバーとを所定温度まで上昇させ
る際、タービンの温度状態に応じて最適な暖機運転時間
と昇温スケジュールを設定でき、この昇温スケジュール
に基づき最適な暖機運転を実施することができる。
(Function) According to the present invention, a temperature detection unit is provided at the rotor blade or turbine inlet, the temperature before startup at this position is measured, and the temperature is increased based on the required warm-up operation time according to this temperature state. After setting the schedule and starting the gas turbine,
When starting up a gas turbine, when raising the ceramic outer cover and top cover of the rotor blades in the turbine to a predetermined temperature, the optimal warm-up operation time and temperature increase schedule can be set according to the temperature state of the turbine. Optimal warm-up operation can be performed based on this temperature increase schedule.

(実施例) 以下本発明によるガスタービンの制御方法の一実施例に
ついて第1図乃至第3図を参照して説明する。
(Embodiment) An embodiment of the gas turbine control method according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3.

第1図は、ガスタービンのタービン入口部分を拡大して
示したものであり、図中符号1はタービンケーシングを
示しており、このタービンケーシング1のタービン入口
には燃焼ガスを導入するためのトランジションピース2
が接続されている。
FIG. 1 is an enlarged view of the turbine inlet portion of a gas turbine. Reference numeral 1 in the figure indicates a turbine casing, and the turbine inlet of the turbine casing 1 has a transition section for introducing combustion gas. piece 2
is connected.

このトランジションピース2の先端には第1段静翼3が
形成されている。この第1段静翼3はタービンケーシン
グ1の内面に固着されているシュラウド4により外輪部
3aが堅固に保持されている。
A first stage stator vane 3 is formed at the tip of this transition piece 2 . The outer ring portion 3a of the first stage stationary blade 3 is firmly held by a shroud 4 fixed to the inner surface of the turbine casing 1.

また、この第1段静翼3の後方には第1段動翼5が配置
されている。この第1段動翼5は根元部がタービンロー
タ6の先端に植設されており、その構造形状は既に述べ
た第7図のようになっている。
Furthermore, a first stage rotor blade 5 is arranged behind the first stage stationary blade 3. The root portion of the first stage rotor blade 5 is installed at the tip of the turbine rotor 6, and its structural shape is as shown in FIG. 7 already described.

そして、この第1段動翼5の翼端と対向する上記タービ
ンケーシング1の内面には上記第1段静翼3を保持して
いるシュラウド4に連接されたシュラウド7が設けられ
ている。
A shroud 7 connected to the shroud 4 holding the first stage stationary blade 3 is provided on the inner surface of the turbine casing 1 facing the blade tip of the first stage rotor blade 5.

一方、上記タービンケーシング1と第1段静翼3の外輪
部3aには所定の角度で貫通するように取付孔8が穿設
されている。この取付孔8には筒状の放射温度計センサ
9が嵌着されている。この放射温度計センサ9の先端に
はレンズ10が装着されており、上記第1段動翼5の翼
前縁5aを規準できるようになっている。また、この放
射温度計センサ9は放射温度計本体11に接続されてい
て、この放射温度計本体11は、放射温度計センサ9が
計測した上記第1段動翼5の翼前縁5aのセラミック製
外被の温度を連続的にガスタービン制御部12に伝達で
きるようになっている。このガスタービン制御部12は
検出した上記第1段動翼5の翼前縁5aのセラミック製
外被の温度をもとに第2図に示したようなあらかじめ設
定されている内蔵関数によりタービン内の動翼のセラミ
ック製外被と頂部カバーとを所定の温度まで上昇させる
ための最適な暖機運転時間を設定できるようになってい
る。
On the other hand, a mounting hole 8 is bored through the turbine casing 1 and the outer ring portion 3a of the first stage stationary blade 3 at a predetermined angle. A cylindrical radiation thermometer sensor 9 is fitted into the mounting hole 8 . A lens 10 is attached to the tip of the radiation thermometer sensor 9, so that the blade leading edge 5a of the first stage rotor blade 5 can be referenced. Further, this radiation thermometer sensor 9 is connected to a radiation thermometer main body 11, and this radiation thermometer main body 11 is connected to the ceramic of the blade leading edge 5a of the first stage rotor blade 5 measured by the radiation thermometer sensor 9. The temperature of the manufactured outer jacket can be continuously transmitted to the gas turbine control section 12. The gas turbine control unit 12 controls the inside of the turbine using a preset built-in function as shown in FIG. The optimum warm-up time can be set to raise the ceramic outer cover and top cover of the rotor blade to a predetermined temperature.

この最適暖機運転時間内の昇温スケジュールを第3図に
示したセラミック製外被と頂部カバーの温度上昇特性曲
線及びセラミック製外被と頂部カバーの熱伸び量の増加
特性曲線をもとに説明する。
The temperature increase schedule during this optimal warm-up operation time was determined based on the temperature rise characteristic curve of the ceramic jacket and top cover and the increase characteristic curve of thermal elongation of the ceramic jacket and top cover shown in Figure 3. explain.

たとえば、第3図(a)に示したようにガスタービンが
、着火時点に既にセラミック製外被温度と頂部カバー温
度の暖機完了時の設定温度T1、T に近いガスタービ
ン温度Toとなっている状態、いわゆるホット状態にあ
る場合がある。このとき、暖機運転は、第2図から求め
られた暖機時間内にガスタービン温度T。をセラミック
製外被温度と頂部カバー温度の設定温度T1、T2にま
で上昇させる昇温スケジュールに基づいて行えばよい。
For example, as shown in Fig. 3(a), at the time of ignition, the gas turbine has already reached the gas turbine temperature To, which is close to the set temperature T1 and T when the ceramic jacket temperature and the top cover temperature are warmed up. It may be in a so-called hot state. At this time, during the warm-up operation, the gas turbine temperature is maintained at T within the warm-up time determined from FIG. This may be carried out based on a temperature increase schedule in which the temperature of the ceramic envelope and the temperature of the top cover are raised to the set temperatures T1 and T2.

この結果、上述のホット状態では暖機運転時間を第8図
に示した昇温スケジュールに比べてほぼ1/2に短縮す
ることができる。
As a result, in the hot state described above, the warm-up operation time can be reduced to approximately 1/2 compared to the temperature increase schedule shown in FIG. 8.

なお、このときの暖機運転完了後の昇温スケジュールは
、第8図に示したものと同一にすればよく、これにより
ガスタービンがホット状態にある場合でもA点での熱伸
び差をΔεいとすることができ、その後全負荷運転に至
っても上記熱伸び差ΔεはΔε とほぼ等しいΔεBに
抑えることができる。この結果、上記セラミック製外被
と頂部カバーとの間に生じる摩擦力もほとんど増加せず
、ガスタービンがホット状態にあり、暖機運転時間を短
縮した昇温スケジュールで起動時制御をした場合でも、
セラミック製外被に過大な応力が発生するのを防止する
ことができる。
Note that the temperature increase schedule after the completion of warm-up operation at this time may be the same as that shown in Fig. 8, so that even when the gas turbine is in a hot state, the thermal expansion difference at point A can be reduced to Δε. Even after full-load operation, the thermal elongation difference Δε can be suppressed to ΔεB, which is approximately equal to Δε. As a result, the frictional force generated between the ceramic jacket and the top cover hardly increases, even when the gas turbine is in a hot state and startup control is performed using a temperature increase schedule that shortens the warm-up time.
It is possible to prevent excessive stress from being generated in the ceramic jacket.

他の実施例として上述の放射温度計センサで金属製頂部
カバーを規準して、この金属製頂部カバーの温度を計測
することも可能である。この方法によれば放射温度計セ
ンサと金属製頂部カバーとの間の距離を小さくすること
ができ、温度計測の精度を高めることができる。また、
セラミック製外被と金属製頂部カバーの両方の温度を計
測してもよい。
As another example, it is also possible to measure the temperature of the metal top cover by using the above-mentioned radiation thermometer sensor as a reference to the metal top cover. According to this method, the distance between the radiation thermometer sensor and the metal top cover can be reduced, and the accuracy of temperature measurement can be improved. Also,
The temperature of both the ceramic shell and the metal top cover may be measured.

第4図及び第5図は上記放射温度計センサに代えて、温
度計測センサとして熱電対を用いた他の実施例を示した
ものである。第4図は熱電対13を第1段動翼の翼中央
部5b位置のセラミック製外被に取着し、計1i111
温度信号をスリップリング14を介してガスタービン制
御部12に伝達できるようにしたものである。また、第
5図はセラミック製外被の温度を直接計測する代わりに
第1段動翼の前後のホイールスペース15の温度を熱電
対1Bにより計測できるようにしたものである。
FIGS. 4 and 5 show another embodiment in which a thermocouple is used as the temperature measurement sensor instead of the radiation thermometer sensor. Figure 4 shows a thermocouple 13 attached to the ceramic outer sheath at the center portion 5b of the first stage rotor blade, with a total of 1i111.
The temperature signal can be transmitted to the gas turbine control section 12 via the slip ring 14. Moreover, FIG. 5 shows an arrangement in which the temperature of the wheel space 15 before and after the first stage rotor blade can be measured by a thermocouple 1B instead of directly measuring the temperature of the ceramic outer cover.

この計測手段によれば、ガスタービン制御部11での処
理の前に上記セラミック製外被又は金属製頂部カバーの
温度を上記ホイールスペース15の温度から推定する必
要があるか、上記放射温度計のような特殊な計測器を使
用する必要もなく、高速回転するセラミック製外被に熱
電対を確実に装着する技術も必要としないという利点を
有する。
According to this measuring means, it is necessary to estimate the temperature of the ceramic outer cover or the metal top cover from the temperature of the wheel space 15 before processing in the gas turbine control unit 11, or the radiation thermometer. This method has the advantage that it does not require the use of such special measuring instruments, nor does it require any technology to securely attach the thermocouple to a ceramic jacket that rotates at high speed.

さらに第2図に示したような内蔵関数に代えてセラミッ
ク製外被の温度と停止後経過時間との関係を温度計測結
果より求めておき、ガスタービン運転停止から再起動ま
てのガスタービン停止時間を計測し、この経過時間から
セラミック製外被の温度を推定して所定の暖機運転時間
を求めることもできる。この推定手段によれば、ガスタ
ービン温度をその都度計測することなしに所定の暖機運
転時間を知ることができる。
Furthermore, instead of using the built-in function shown in Figure 2, the relationship between the temperature of the ceramic jacket and the elapsed time after shutdown is determined from the temperature measurement results, and the relationship between the temperature of the ceramic jacket and the elapsed time after shutdown is determined from the temperature measurement results. A predetermined warm-up time can also be determined by measuring the elapsed time and estimating the temperature of the ceramic jacket from this elapsed time. According to this estimation means, it is possible to know the predetermined warm-up operation time without measuring the gas turbine temperature each time.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

ガスタービンのタービン入口位置の動翼又は動翼近傍に
温度検出部を設け、この位置での起動前温度を計測し、
この温度状態に応じた所要暖機運転時間を算出し、この
所要暖機運転時間に基づいた昇温スケジュールを設定し
、ガスタービンの起動制御を行うようにしたので、ガス
タービンの起動時において、タービンの温度状態に応じ
た最適な暖機運転を実施することができるという効果を
奏することができる。
A temperature detection unit is provided at or near the rotor blade at the turbine inlet position of the gas turbine, and the temperature before startup is measured at this position,
The required warm-up operation time according to this temperature state is calculated, a temperature increase schedule is set based on this required warm-up operation time, and the startup control of the gas turbine is performed. It is possible to achieve the effect that an optimal warm-up operation can be performed according to the temperature state of the turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明によるガスタービン起動制御のための温
度計測方法の一実施例を示した横断面図、第2図はセラ
ミック製外被温度又は金属製頂部カバー温度と所要暖機
時間との関係の一例を示した特性曲線図、第3図は本発
明によるガスタービン起動制御を行った場合のセラミ・
ツク製外被と頂部カバーの温度上昇特性曲線及びセラミ
・ツク製外被と頂部カバーの熱伸び量の増加特性曲線図
、第4図および第5図は本発明における温度計測方法の
他の実施例を示した横断面図、第6図は一般的なガスタ
ービンのタービン入口の横断面図、第7図は本発明にお
ける動翼の一実施例を示した横断面図、第8図は従来の
ガスタービン起動制御を行った場合のセラミック製外被
と頂部カバーの温度上昇特性曲線及びセラミック製外被
と頂部カバーの熱伸び量の増加特性曲線図である。 3・・・第1段静翼、5・・・第1段動翼、9・・・放
射温度計センサ、11・・・放射温度計本体、12・・
・ガスタービン制御部、13・・熱電対、15・・・ホ
イールスペース。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the temperature measurement method for gas turbine start-up control according to the present invention, and Fig. 2 shows the relationship between the ceramic jacket temperature or the metal top cover temperature and the required warm-up time. A characteristic curve diagram showing an example of the relationship, FIG.
Figures 4 and 5 show the temperature increase characteristic curve of the outer cover made of wood and the top cover, the characteristic curve of increase in thermal elongation of the outer cover made of ceramic wood and the top cover, and Figures 4 and 5 show other implementations of the temperature measurement method according to the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view of a turbine inlet of a typical gas turbine, FIG. 7 is a cross-sectional view of an embodiment of the rotor blade of the present invention, and FIG. 8 is a conventional FIG. 3 is a diagram illustrating a temperature rise characteristic curve of the ceramic jacket and the top cover and an increase characteristic curve of the amount of thermal elongation of the ceramic jacket and the top cover when gas turbine startup control is performed. 3... 1st stage stationary blade, 5... 1st stage rotor blade, 9... Radiation thermometer sensor, 11... Radiation thermometer body, 12...
- Gas turbine control section, 13... thermocouple, 15... wheel space.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  金属製翼軸の外側面にセラミック製外被が被着された
動翼を備えたガスタービンの起動時に、低回転数領域で
所定の制御暖機運転を行い、金属製頂部カバーの熱伸び
量が上記セラミック製外被の熱伸び量を解放できる温度
近傍まで昇温させ、それ以後の運転では、上記金属製頂
部カバーとセラミック製外被との熱伸び差の増加を抑え
て上記セラミック製外被の破損を防止するようにしたガ
スタービンの制御方法において、 上記タービンの入口位置の動翼又は動翼近傍に温度検出
部を設け、この位置での起動前温度を計測し、この温度
状態に応じた所要暖機運転時間を算出し、この所要暖機
運転時間に基づいた昇温スケジュールを設定し、ガスタ
ービンの起動制御を行うようにしたことを特徴とするガ
スタービンの制御方法。
[Scope of Claims] When starting up a gas turbine equipped with rotor blades in which a ceramic sheath is coated on the outer surface of a metal blade shaft, a predetermined controlled warm-up operation is performed in a low rotational speed region. The temperature is raised to a temperature close to the temperature at which the thermal elongation of the top cover can release the thermal elongation of the ceramic jacket, and in subsequent operations, the difference in thermal expansion between the metal top cover and the ceramic jacket increases. In a gas turbine control method that prevents damage to the ceramic outer sheath, a temperature detection unit is provided at or near the rotor blade at the inlet position of the turbine, and the temperature before startup is measured at this position. The gas turbine is characterized in that the required warm-up operation time is calculated according to this temperature state, a temperature increase schedule is set based on this required warm-up operation time, and startup control of the gas turbine is performed. control method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015090150A (en) * 2013-11-04 2015-05-11 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Automated control of part-speed gas turbine operation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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