JPH03249337A - Fuel feeding method and device for gas turbine engine - Google Patents

Fuel feeding method and device for gas turbine engine

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JPH03249337A
JPH03249337A JP4777590A JP4777590A JPH03249337A JP H03249337 A JPH03249337 A JP H03249337A JP 4777590 A JP4777590 A JP 4777590A JP 4777590 A JP4777590 A JP 4777590A JP H03249337 A JPH03249337 A JP H03249337A
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air
combustor
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temperature
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Yoichiro Okubo
陽一郎 大久保
Yoshinori Idota
芳典 井戸田
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Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

PURPOSE:To prevent a quenching phenomenon from occurring in an engine by determining a minimum fuel supply for keeping a flame in a combustor on the basis of air flow, temperature and pressure at a combustor inlet, and making a fuel supply so as to become more than the minimum fuel supply. CONSTITUTION:A function generator 52 operates a minimum fuel supply Gfmin on the basis of air temperature Ta, pressure Pa and flow Ga detected by a sensor 40 installed in an inlet of a combustor 38, outputting a signal in a level commensurate to it. A fuel supply signal generator 60 emits a fuel supply signal conformed to the operated variable of a pedal. When the level of this fuel supply signal goes more down than that of the minimum fuel supply signal, an electric current flows toward a fuel injection pump 44 with a modulator from the generator 52 till values of electric potential between a cathode and an anode of a diode 58 for lower limit value becomes equalized, through which a fuel supply signal level is restricted so as not to become less than the mini mum fuel supply signal level.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はガスタービン機関の燃料供給方法および装置に
係り、特に熱交換器を備えたガスタービン機関の燃料供
給方法および装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method and apparatus for supplying fuel to a gas turbine engine, and more particularly to a method and apparatus for supplying fuel to a gas turbine engine equipped with a heat exchanger.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題3本発明
の基礎になったガスタービン機関の燃料供給装置が特開
昭50−31211号公報に記載されている。この燃料
供給装置は、ガスタービン機関の消炎とストールとが発
生しないようにするために、実際機関速度に対応する電
気信号と希望機関速度に対応する電気信号との偏差に対
応して、機関へ供給する燃料量の下限値を設定している
[Prior Art and Problems to be Solved by the Invention 3 A fuel supply system for a gas turbine engine, which is the basis of the present invention, is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-31211. This fuel supply system responds to the deviation between the electrical signal corresponding to the actual engine speed and the electrical signal corresponding to the desired engine speed to prevent flame-out and stalling of the gas turbine engine. A lower limit value for the amount of fuel to be supplied is set.

また、英国特許946111号には、ガスタービン機関
の消炎とストールとが発生しないようにするために、燃
料供給量の上下限値を設定している。
Further, in British Patent No. 946111, upper and lower limits of the fuel supply amount are set in order to prevent flame-out and stall of the gas turbine engine.

この上下限値は吸入空気温度Tと機関速度Naとよって
、または更に燃焼器入口のコンプレッサ圧力Pを加えて
補正されている。吸入空気温度Tを用いたのは、大気の
温度状態を考慮したものであり、定常運転時ではコンプ
レッサの圧縮により、外気温の空気は温度上昇し、燃焼
器入口の吸入空気温度Tは最大で400℃程度となる。
These upper and lower limits are corrected by the intake air temperature T and the engine speed Na, or by adding the compressor pressure P at the combustor inlet. The reason for using the intake air temperature T is to take into account the temperature state of the atmosphere.During steady operation, the temperature of the air at outside temperature rises due to the compression of the compressor, and the intake air temperature T at the combustor inlet reaches a maximum. The temperature will be around 400℃.

上J己ガスタービン機関の燃焼器は、第4図に示すよう
に、有底円筒状のケーシング10と、ケーシング10と
の間に空間が形成されるようにケーシング10内に収納
された有底円筒状のライナ12とを備えている。ケーシ
ング10の底面を貫通して燃料噴射弁16が取付けられ
ている。また、ライナ12の底面には一次空気と燃料と
を混合するた約のスワーラ14が取付けられており、こ
のスワーラ14は燃料噴射弁16の燃料噴射口に連結さ
れている。ライナ12のスワーラ14側壁面には、ライ
ナ12内に二次空気を導入するための円形の二次空気導
入口18が周方向に沿って所定間隔隔てて複数個穿設さ
れている。また、ライナ12の燃焼器出口22側壁面に
は、希薄空気を導入するための円形の希釈空気導入口2
0が周方向に沿って所定間隔隔てて複数個穿設されてい
る。
As shown in FIG. 4, the combustor of a gas turbine engine has a cylindrical casing 10 with a bottom, and a combustor with a bottom that is housed in the casing 10 so that a space is formed between the casing 10. A cylindrical liner 12 is provided. A fuel injection valve 16 is attached to penetrate the bottom surface of the casing 10. Further, a swirler 14 for mixing primary air and fuel is attached to the bottom surface of the liner 12, and this swirler 14 is connected to a fuel injection port of a fuel injection valve 16. A plurality of circular secondary air introduction ports 18 for introducing secondary air into the liner 12 are bored at predetermined intervals along the circumferential direction on the side wall surface of the swirler 14 of the liner 12. Further, a circular dilution air inlet 2 for introducing dilute air is provided on the side wall surface of the combustor outlet 22 of the liner 12.
A plurality of 0's are bored at predetermined intervals along the circumferential direction.

そして、ケーシング10の側壁を貫通してライナ12内
へ突出するように点火プラグ26が取付けられている。
A spark plug 26 is attached so as to penetrate the side wall of the casing 10 and protrude into the liner 12.

ライナ12とケーシング10との間に形成された空間は
空気が通過する空気通路24として作用する。
The space formed between the liner 12 and the casing 10 acts as an air passage 24 through which air passes.

この燃焼器によれば、ケーシング10とライナ12との
間の空気通路24より、圧縮された空気(燃焼用空気)
が供給される。空気を圧縮するにはコンプレッサが用い
られている。この空気は、スワーラ14によって一次空
気としてライナ12内に供給されると共に、二次空気導
入口18を通って二次空気、希釈空気導入口20を通っ
て希釈空気としてそれぞれライナ12内に供給される。
According to this combustor, compressed air (combustion air) is released from the air passage 24 between the casing 10 and the liner 12.
is supplied. A compressor is used to compress air. This air is supplied into the liner 12 as primary air by the swirler 14, as secondary air through the secondary air inlet 18, and as dilution air through the dilution air inlet 20. Ru.

燃料噴射弁16から噴射された燃料は、スワーラ14に
よって供給される旋回流である一次空気と混合されつつ
点火プラグ26によって点火されて一次燃焼する。この
−次燃焼した混合気は、二次空気導入口18から供給さ
れる二次空気によって二次燃焼し、希釈空気導入口20
から供給される希釈空気によって希釈され、燃焼ガスの
平均温度がタービンに供給するのに適した温度まで下げ
られると共に、燃焼器出口22での燃焼ガス温度分布が
均一化されて燃焼器出口22から排出される。
The fuel injected from the fuel injection valve 16 is mixed with primary air, which is a swirling flow supplied by the swirler 14, and is ignited by the spark plug 26 to undergo primary combustion. This secondary combustion mixture is subjected to secondary combustion by secondary air supplied from the secondary air inlet 18, and the dilution air inlet 20
The average temperature of the combustion gas is lowered to a temperature suitable for supplying it to the turbine, and the temperature distribution of the combustion gas at the combustor outlet 22 is made uniform, so that the combustion gas is diluted by the dilution air supplied from the combustor outlet 22. It is discharged.

そして、この燃焼ガスによってタービンが駆動される。This combustion gas then drives the turbine.

ライナ12内の燃焼ガスの消炎は、−次燃焼および二次
燃焼における火炎の伝播速度に比べ、空気の流速が大き
くなり過ぎた場合に、この空気によって火炎が吹き飛ば
されることによって発生する。
Extinguishing of the combustion gas in the liner 12 occurs when the flame is blown away by the air when the air flow velocity becomes too high compared to the flame propagation velocity in secondary combustion and secondary combustion.

しかしながら、上記従来のガスタービン機関は、空気を
加熱する熱交換器を用いないガスタービン機関であり、
燃焼器に供給される空気の温度変化が比較的少ないのに
対し、本発明の対象となる自動車用ガスタービン機関は
、圧縮された空気を更に加熱して燃焼器に供給するため
の熱交換器が燃焼器上流側に設けられているため、燃焼
器入口の空気温度が大きく変化する。このため、可燃限
界は熱交換器が設けられていないガスタービン機関に比
較して全く異なったものになる。すなわち、燃焼器入口
の空気温度が機関速度に対応せず、条件によって大きく
変動するため、例えば、高速高負荷運転からアイドル状
態まで減速した場合を考えると、可燃限界が燃料減速ラ
イン上にあると火炎が吹き消えて消炎が発生することに
なる、という問題がある。
However, the above-mentioned conventional gas turbine engine is a gas turbine engine that does not use a heat exchanger to heat the air.
While the temperature change of the air supplied to the combustor is relatively small, the automotive gas turbine engine that is the subject of the present invention has a heat exchanger that further heats the compressed air and supplies it to the combustor. Since the combustor is provided upstream of the combustor, the air temperature at the combustor inlet changes significantly. Therefore, the flammability limit is completely different compared to a gas turbine engine without a heat exchanger. In other words, since the air temperature at the combustor inlet does not correspond to the engine speed and varies greatly depending on the conditions, for example, when decelerating from high-speed, high-load operation to idle, the flammability limit is on the fuel deceleration line. There is a problem in that the flame is blown out and extinguishment occurs.

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので、コ
ンプレッサや熱交換器等によって圧縮、加熱された空気
を使用するガスタービン機関に消炎が発生しないように
燃料を供給する燃料供給方法と、熱交換器を備えたガス
タービン機関の消炎が発生しないようにした燃料供給装
置とを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a fuel supply method and method for supplying fuel to a gas turbine engine using air compressed and heated by a compressor, a heat exchanger, etc., so as not to cause flame-out. An object of the present invention is to provide a fuel supply device that prevents the occurrence of flame-out in a gas turbine engine equipped with a heat exchanger.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するたtに本発明のガスタービン機関の
燃料供給方法は、圧縮かつ加熱された空気と燃料とを燃
焼器に供給し、該燃焼器内で混合して燃焼させ、発生し
た燃焼ガスによってタービンを駆動するガスタービン機
関に燃料を供給するにあたり、前記燃焼器の入口におけ
る空気の流量、空気の温度および空気の圧力に基づいて
前記燃焼器内の火炎が消えない最小燃料供給量を決定し
、燃料供給量が最小燃料供給量以上になるようにしたこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above object, the fuel supply method for a gas turbine engine of the present invention supplies compressed and heated air and fuel to a combustor, mixes and combusts the air in the combustor, and generates combustion. When supplying fuel to a gas turbine engine that drives a turbine with gas, a minimum fuel supply amount that does not extinguish the flame in the combustor is determined based on the air flow rate, air temperature, and air pressure at the inlet of the combustor. It is characterized in that the amount of fuel supplied is determined to be equal to or greater than the minimum amount of fuel supplied.

また本発明のガスタービン機関の燃料供給装置は、空気
を圧縮するコンプレッサと、該コンプレッサで圧縮され
た空気を加熱する熱交換器と、該熱交換器によって加熱
された空気と供給された燃料とを混合して燃焼させる燃
焼器と、該燃焼器内で発生した燃焼ガスによって駆動さ
れるタービンと、を備えたガスタービン機関に燃料を供
給するガスタービン機関の燃料供給装置において、前記
燃焼器に供給される空気の流量を検知し流量情報を出力
する流量検知手段と、前記燃焼器入口における空気の温
度を検知し温度情報を出力する温度検知手段と、前記燃
焼器入口における空気の圧力を検知し圧力情報を出力す
る圧力検知手段と、前記流量情報と前記温度情報と前記
圧力情報とから前記燃焼器内の火炎が消えない最小燃料
供給量を決定する最小燃料供給量決定手段と、該最小燃
料供給量決定手段からの出力に基づいて燃料供給量が前
記最小燃料供給量以上となるように燃料供給量を制御す
る燃料制御手段と、を設けたことを特徴としている。
Further, the fuel supply device for a gas turbine engine of the present invention includes a compressor that compresses air, a heat exchanger that heats the air compressed by the compressor, and a system that combines the air heated by the heat exchanger and the supplied fuel. A fuel supply device for a gas turbine engine that supplies fuel to a gas turbine engine, which includes a combustor that mixes and combusts the combustor, and a turbine that is driven by the combustion gas generated in the combustor. a flow rate detection means for detecting the flow rate of supplied air and outputting flow rate information; a temperature detection means for detecting the temperature of the air at the combustor inlet and outputting temperature information; and a temperature detection means for detecting the pressure of the air at the combustor inlet. pressure detection means for outputting pressure information; minimum fuel supply amount determining means for determining a minimum fuel supply amount at which the flame in the combustor will not go out from the flow rate information, the temperature information, and the pressure information; The present invention is characterized in that it includes fuel control means for controlling the fuel supply amount so that the fuel supply amount is equal to or greater than the minimum fuel supply amount based on the output from the fuel supply amount determining means.

〔作用〕[Effect]

以下本発明の詳細な説明する。本発明者等の第4図に示
した燃焼器に圧縮かつ加熱した空気を供給して燃焼させ
た実験によれば、消炎の発生する条件は、第5図および
第6図に示すように燃焼器入口の空気の温度Taと同じ
く燃焼器入口の空気の圧力Paとによって大きく変化し
た。第5図は空気の温度Taが320℃の場合を示し、
空気の圧力Paが大きくなるにしたがって可燃範囲が拡
大、すなわち消炎範囲が減少している。第6図は、空気
の圧力Paを2kg / crlとした場合を示し、空
気の温度Taが高くなるにしたがって可燃範囲が拡大、
すなわち消炎範囲が減少している。しかしながら、空気
の温度Taの上昇に伴う可燃範囲の拡大の方が空気の圧
力Paの上昇に伴う可燃範囲の拡大よりもさらに大きな
ものである。このため、空気を圧縮、加熱するガスター
ビン機関においては、燃焼器入口の空気の温度Ta (
定常運転時、400℃〜700℃程度)、空気の流量G
a等を考慮しなければならない。すなわち、燃料供給量
の最小値は、燃焼器に供給される空気の流量Ga、空気
の温度Taおよび圧力Paを考慮して定めなければなら
ない。
The present invention will be explained in detail below. According to an experiment conducted by the present inventors in which compressed and heated air was supplied to the combustor shown in FIG. Similarly to the temperature Ta of the air at the inlet of the combustor, it varied greatly depending on the pressure Pa of the air at the inlet of the combustor. Figure 5 shows the case where the air temperature Ta is 320°C,
As the air pressure Pa increases, the flammable range expands, that is, the flame extinguishing range decreases. Figure 6 shows the case where the air pressure Pa is 2 kg/crl, and as the air temperature Ta increases, the flammable range expands.
In other words, the anti-inflammatory range is reduced. However, the expansion of the flammable range as the air temperature Ta increases is greater than the expansion of the flammable range as the air pressure Pa increases. Therefore, in a gas turbine engine that compresses and heats air, the temperature of the air at the combustor inlet Ta (
During steady operation, approximately 400℃ to 700℃), air flow rate G
A etc. must be taken into account. That is, the minimum value of the fuel supply amount must be determined in consideration of the flow rate Ga of air supplied to the combustor, the temperature Ta and pressure Pa of the air.

本発明の燃料供給方法は前述のように燃焼器に供給され
る前に圧縮かつ加熱された空気が、燃焼器に供給される
時に、如何なる温度と圧力であり、その流量がどの程度
かを考慮しているため、燃焼器内の火炎の状態を適切に
判断し火炎が消えない最小燃料供給量を決めることがで
きる。
As mentioned above, the fuel supply method of the present invention takes into account the temperature and pressure of the compressed and heated air before being supplied to the combustor, and the flow rate when it is supplied to the combustor. Therefore, it is possible to appropriately judge the state of the flame in the combustor and determine the minimum amount of fuel to be supplied without extinguishing the flame.

本発明では、コンプレッサは空気を圧縮し、熱交換器は
コンプレッサて圧縮された空気を加熱する。燃焼器は熱
交換器によって加熱された空気と燃料供給装置から供給
された燃料とを混合して燃焼させる。そして、燃焼器内
で発生された燃焼ガスによってタービンが駆動される。
In the present invention, the compressor compresses air, and the heat exchanger heats the compressed air. The combustor mixes air heated by the heat exchanger and fuel supplied from the fuel supply device and combusts the mixture. The turbine is driven by the combustion gas generated within the combustor.

燃焼器入口には、空気の温度を検知して温度情報を出力
する温度検知手段、空気の圧力を検知して圧力情報を出
力する圧力検知手段および燃焼器入口の空気の流量を検
知して流量情報を出力する流量検知手段が設けられてい
る。最小燃料供給量決定手段は、温度情報、圧力情報お
よび流量情報から燃焼器内の火炎が消えない最小の燃料
供給量を決定する。
At the combustor inlet, there is a temperature detection means that detects the temperature of the air and outputs temperature information, a pressure detection means that detects the pressure of the air and outputs pressure information, and a flow rate sensor that detects the flow rate of the air at the combustor inlet. A flow rate detection means is provided for outputting information. The minimum fuel supply amount determination means determines the minimum fuel supply amount at which the flame within the combustor is not extinguished from the temperature information, pressure information, and flow rate information.

つまり、本発明の燃料供給装置は、燃焼器に供給される
前に、コンプレッサで圧縮され、更に熱交換器で加熱さ
れた空気が、燃焼器に供給される時に、如何なる温度と
圧力であり、その流量がどの程度かを考慮しているため
、燃焼器内の火炎の状態を適切に判断し、火炎が消えな
い最小燃料供給量を決めることができる。
In other words, in the fuel supply device of the present invention, air that has been compressed by a compressor and further heated by a heat exchanger is supplied to the combustor at any temperature and pressure, Since the flow rate is taken into account, it is possible to appropriately judge the state of the flame in the combustor and determine the minimum fuel supply amount that will not extinguish the flame.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように本発明によれば燃焼器に供給される
空気の流量、空気の温度および空気の圧力に基づいて最
小燃料供給量を決定し、燃料供給量が最小燃料供給量以
上になるように制御しているため、圧縮しかつ加熱され
た空気を用いて燃焼させるガスタービン機関の消炎を全
運転領域に亘って防止することができる、という効果が
得られる。
As explained above, according to the present invention, the minimum fuel supply amount is determined based on the air flow rate, air temperature, and air pressure supplied to the combustor, and the fuel supply amount is set to be equal to or greater than the minimum fuel supply amount. Therefore, it is possible to prevent flame-out in a gas turbine engine that performs combustion using compressed and heated air over the entire operating range.

また、ガスタービン機関始動時の着火がらアイドリング
までの消炎に起因する火炎不安定をなくすことができス
ムーズな始動性が実現できる、という効果が得られる。
In addition, it is possible to eliminate flame instability caused by flame extinguishing from ignition at the time of starting the gas turbine engine to idling, thereby achieving the effect that smooth startability can be achieved.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明の第1の実施例を詳細に説明
する。第1図に示すように、空気を圧縮するコンプレッ
サ30は、燃焼ガスによって駆動されるタービン32に
連結されている。またタービン32に対応して出力軸3
6を備えた出力タービン34が配置されている。タービ
ン32に燃焼ガスを供給するように燃焼器38が配置さ
れており、燃焼器38の上流側には、タービン32およ
び34を介して供給された燃焼ガスによって空気を加熱
するための熱交換器42が配置されている。
A first embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a compressor 30 for compressing air is connected to a turbine 32 driven by combustion gases. In addition, the output shaft 3 corresponds to the turbine 32.
A power turbine 34 with 6 is arranged. A combustor 38 is arranged to supply combustion gas to the turbine 32, and a heat exchanger is provided upstream of the combustor 38 for heating air with the combustion gas supplied via the turbines 32 and 34. 42 are arranged.

燃焼器38は第4図に示したものと同様のものである。Combustor 38 is similar to that shown in FIG.

燃焼器38の入口には、空気の温度Ta。At the inlet of the combustor 38, the temperature of the air is Ta.

空気の圧力Paおよび空気の流量Gaを検出するセンサ
40が取付けられている。センサ40で検出された温度
Ta、圧力Paおよび流量Gaは最小燃料供給量Gfm
inに対応する信号を発生するGf+nin関数発生器
52と最大燃料供給IGfmaxに対応する信号を発生
するG f+nax関数発生器50とに人力されている
。本発明者等が、第4図に示す燃焼器に圧縮かつ加熱さ
れた空気を供給して消炎について実験を進めたところ、
空気の流量Ga、空気の温度Ta、空気の圧力Paに基
づいて最小燃料供給量Gfminを決定し、この最小燃
料供給量Gfmin以上の燃料供給を行えば消炎が発生
しないことを見出した。実験によれば、この最小燃料供
給量Gfminの最適な値は以下の(1)式で与えられ
た。
A sensor 40 is attached to detect air pressure Pa and air flow rate Ga. The temperature Ta, pressure Pa, and flow rate Ga detected by the sensor 40 are the minimum fuel supply amount Gfm.
A Gf+nin function generator 52 generates a signal corresponding to in and a Gf+nax function generator 50 generates a signal corresponding to maximum fuel supply IGfmax. The inventors carried out experiments on flame extinguishing by supplying compressed and heated air to the combustor shown in Figure 4.
The inventors determined the minimum fuel supply amount Gfmin based on the air flow rate Ga, the air temperature Ta, and the air pressure Pa, and found that if fuel supply equal to or greater than the minimum fuel supply amount Gfmin was performed, flame extinction would not occur. According to experiments, the optimum value of this minimum fuel supply amount Gfmin was given by the following equation (1).

Gfmin=Kl ・Pa”  ・Ta−3−Ga2・
・・(1)ただし、K1は定数である。
Gfmin=Kl・Pa”・Ta−3−Ga2・
...(1) However, K1 is a constant.

上記の式〔1)における定数に1は、あらかしt実験的
に求めてもよく、燃焼器内の消炎を検出し、この消炎が
発生する直前の燃料供給量となるように定数に1を変更
してもよい。また、この最小燃料供給量Gfminは、
上記(1)式によって決定することができるが、後述す
る消炎を検出する消炎センサを設け、消炎センサが消炎
を検出した直前の燃料供給量を最小燃料供給量としても
よい。また、最大燃料供給量Gfmaxは以下の(2)
式で与えられる。
The constant 1 in the above equation [1] may be determined experimentally, and the constant must be set to 1 after detecting flame extinction in the combustor and setting it to the fuel supply amount just before this flame extinction occurs. may be changed. Moreover, this minimum fuel supply amount Gfmin is
Although it can be determined by the above equation (1), a flame-out sensor that detects flame-out, which will be described later, may be provided, and the fuel supply amount immediately before the flame-out sensor detects flame-out may be set as the minimum fuel supply amount. In addition, the maximum fuel supply amount Gfmax is as follows (2)
It is given by Eq.

Gfmax= (K2−に3 ・Ta)  ・Ga−(
2)ここで、K2、K3は正の定数である。この定数に
2、K3は、最大燃料供給量G f+nay:で燃焼さ
せたときの燃焼ガス温度が燃焼器やタービン等の耐熱限
界温度以上とならないように実験によって定めることが
できる。
Gfmax= (K2-3 ・Ta) ・Ga-(
2) Here, K2 and K3 are positive constants. The constant 2, K3 can be determined through experiments so that the temperature of the combustion gas when combusted at the maximum fuel supply amount G f+nay does not exceed the heat resistance limit temperature of the combustor, turbine, etc.

このGfmin関数発生器52には最小燃料供給量演算
用の係数に1を記憶した係数に1記憶装置54が接続さ
れている。Gfmax関数発生器50の出力端は上限値
用ダイオード56のカソードに接続され、Gfmin関
数発生器52の出力端は下限値用ダイオード58のアノ
ードに接続されている。Gfmax関数発生器50は、
(2)式で演算されたレベルの信号を出力し、Gfmi
n関数発生器52は、上記(1)式で演算されたレベル
の信号を出力する。上限値用ダイオード56のアノード
および下限値用ダイオード58のカソードは、燃料供給
量信号Gfを発生する燃料供給量信号発生器60の出力
端に接続されている。この燃料供給量信号発生器60の
出力端は、燃料噴射弁16に接続された流量調整器付燃
料噴射ポンプ44に接続されている。また、燃料供給量
信号発生器60の入力端にはアクセルペダル64の踏込
み量に応じた信号を出力する運転者制御器62が接続さ
れている。
A 1 storage device 54 is connected to the Gfmin function generator 52 in which 1 is stored as a coefficient for calculating the minimum fuel supply amount. The output end of the Gfmax function generator 50 is connected to the cathode of the upper limit value diode 56, and the output end of the Gfmin function generator 52 is connected to the anode of the lower limit value diode 58. The Gfmax function generator 50 is
Output the signal with the level calculated by equation (2), and
The n-function generator 52 outputs a signal with a level calculated using the above equation (1). The anode of the upper limit value diode 56 and the cathode of the lower limit value diode 58 are connected to the output end of a fuel supply amount signal generator 60 that generates the fuel supply amount signal Gf. The output end of this fuel supply amount signal generator 60 is connected to a fuel injection pump 44 with a flow rate regulator connected to the fuel injection valve 16. Furthermore, a driver controller 62 that outputs a signal according to the amount of depression of the accelerator pedal 64 is connected to the input end of the fuel supply amount signal generator 60 .

以下本実施例の作用を説明する。コンプレッサ30によ
って圧縮された空気は空気流路46を介して熱交換器4
2に供給されて加熱される。熱交換器42で加熱された
空気は燃焼器38に供給され、燃料噴射弁16から噴射
された燃料と混合されて上記で説明したように燃焼され
る。燃焼ガスは燃焼器38を介して供給され、タービン
32および出力タービン34を回転させた後、熱交換器
42を介して排出される。
The operation of this embodiment will be explained below. The air compressed by the compressor 30 passes through the air passage 46 to the heat exchanger 4.
2 and heated. The air heated by the heat exchanger 42 is supplied to the combustor 38, mixed with fuel injected from the fuel injection valve 16, and combusted as described above. Combustion gas is supplied through combustor 38 and rotates turbine 32 and power turbine 34 before being discharged through heat exchanger 42 .

G fmax関数発生器50は、センサ40で検出され
た空気の温度Taと流量Gaとに基づいて上記(2)式
にしたがって演算したレベルの最大燃料供給量信号を出
力する。Gfmin関数発生器52は、センサ40で検
出された空気の温度Ta、圧力Paおよび流量Gaに基
づいて上記(1)式にしたがって最小燃料供給量を演算
し、最小燃料供給量に対応したレベルの信号を出力する
。燃料供給量信号発生器60は、アクセルペダル64の
踏込み量に応じた燃料供給量信号を発生する。燃料供給
量信号のレベルが最大燃料供給量のレベルよりも大きく
なるときには、上限値用ダイオード56のアノードの電
位がカソードの電位よりも高くなるため、上限値用ダイ
オード56のアノードとカソードとの電位が等しくなる
まで、燃料供給量信号発生器60からGfmax関数発
生器50方向に電流が流れ、これによって燃料供給量信
号のレベルが最大燃料供給量信号のレベル以上にならな
いように制限される。また、燃料供給量信号のレベルが
最小燃料供給量信号のレベルより低下する場合には、下
限値用ダイオード58のカソードの電位が下限値用ダイ
オード58のアノードの電位よりも低くなるたt1下限
値用ダイオード58のカソードとアノードとの電位が等
しくなるまで、Gfmin関数発生器52から調整器付
燃料噴射ポンプ44方向に電流が流れ、これによって燃
料供給量信号のレベルが最小燃料供給量信号のレベル未
満にならないように制限される。調整器付燃料噴射ポン
プ44は、上限値用ダイオード56および下限値用ダイ
オード58によってレベルが所定範囲内の値になるよう
に制限された燃料供給量信号によって燃料噴射弁16を
制御し、ライナ12内に燃料を噴射する。
The G fmax function generator 50 outputs a maximum fuel supply amount signal at a level calculated according to the above equation (2) based on the air temperature Ta detected by the sensor 40 and the flow rate Ga. The Gfmin function generator 52 calculates the minimum fuel supply amount according to the above equation (1) based on the air temperature Ta, pressure Pa, and flow rate Ga detected by the sensor 40, and sets the level corresponding to the minimum fuel supply amount. Output a signal. The fuel supply amount signal generator 60 generates a fuel supply amount signal according to the amount of depression of the accelerator pedal 64. When the level of the fuel supply amount signal becomes larger than the level of the maximum fuel supply amount, the potential of the anode of the upper limit diode 56 becomes higher than the potential of the cathode, so the potential between the anode and cathode of the upper limit diode 56 increases. A current flows from the fuel supply amount signal generator 60 toward the Gfmax function generator 50 until the Gfmax function generator 50 becomes equal, thereby limiting the level of the fuel supply amount signal from exceeding the level of the maximum fuel supply amount signal. Further, when the level of the fuel supply amount signal falls below the level of the minimum fuel supply amount signal, the potential of the cathode of the lower limit value diode 58 becomes lower than the potential of the anode of the lower limit value diode 58. A current flows from the Gfmin function generator 52 toward the regulator-equipped fuel injection pump 44 until the potentials of the cathode and anode of the diode 58 become equal, and as a result, the level of the fuel supply amount signal becomes the level of the minimum fuel supply amount signal. limited to no less than The regulator-equipped fuel injection pump 44 controls the fuel injection valve 16 using a fuel supply amount signal whose level is limited to a value within a predetermined range by an upper limit value diode 56 and a lower limit value diode 58. Inject fuel inside.

以上説明したように本実施例によれば燃料供給量が、(
1)式で定まる最小燃料供給量未満にならないように制
限されるため全運転領域において消炎の発生が防止され
る。
As explained above, according to this embodiment, the fuel supply amount is (
1) Since the fuel supply amount is limited so as not to be less than the minimum fuel supply amount determined by the formula, the occurrence of flame extinguishment is prevented in all operating ranges.

次に本発明の第2実施例を説明する。本実施例は、燃焼
器内の消炎を検出する炎センサ70を設けると共に、G
fmin関数発生器52と下限値用ダイオード58との
間に最小燃焼供給量信号の大きさを変更するGf+mi
n変更装置72を設けたものである。Gfmin変更器
72は、マイクロコンピュータで構成されている。なお
、本実施例において第1図と同一部分の図示は省略した
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, a flame sensor 70 is provided to detect flame extinction in the combustor, and a G
Gf+mi for changing the magnitude of the minimum combustion supply amount signal between the fmin function generator 52 and the lower limit value diode 58
n change device 72 is provided. The Gfmin changer 72 is composed of a microcomputer. In this embodiment, illustration of the same parts as in FIG. 1 is omitted.

次に、Gfmin変更装置72の制御ルーチンについて
説明する。ステップ100において炎センサ70出力を
取込み、ステップ102においてフーリエ変換等による
周波数分析によって炎センサ70出力を分析する。次の
ステップ104では、ステップ102の分析結果に基づ
いて消炎が発生したか否かを判断し、消炎が発生したと
判断されたときには次の式のようにステップ106にお
いて最小燃料供給量信号のレベルをε (例えば、0.
1)だけ増大させる。
Next, the control routine of the Gfmin changing device 72 will be explained. In step 100, the output of the flame sensor 70 is taken in, and in step 102, the output of the flame sensor 70 is analyzed by frequency analysis using Fourier transform or the like. In the next step 104, it is determined whether or not flame extinction has occurred based on the analysis result of step 102, and when it is determined that flame extinction has occurred, the level of the minimum fuel supply amount signal is determined in step 106 as shown in the following equation. ε (for example, 0.
Increase by 1).

Gfmin←(1’−,E )  ・Gfmin・(2
)以上説明したように、本実施例によれば、消炎発生の
有無に応じて最小燃料供給量信号のレベルを変更し、最
小燃料供給量を消炎発生限界の値にすることができる。
Gfmin←(1'-,E)・Gfmin・(2
) As described above, according to this embodiment, the level of the minimum fuel supply amount signal can be changed depending on whether or not flame-out occurs, and the minimum fuel supply amount can be set to the value of the flame-out occurrence limit.

なお、ステップ104で消炎の発生がないと判断された
ときに、以下の(3)式にしたがって最小燃料供給量信
号のレベルを小さくすれば、誤差等によって最小燃料供
給量が最適値より大きくなった場合の補正をすることが
でき、これによって燃料消費量を低減できる。
Note that if it is determined in step 104 that no flame quenching has occurred, if the level of the minimum fuel supply amount signal is decreased according to the following equation (3), the minimum fuel supply amount may become larger than the optimum value due to an error or the like. It is possible to make corrections in the event of a change in fuel consumption, thereby reducing fuel consumption.

Gfmin←(1−e )  ・Gfmin−・(3)Gfmin←(1-e) ・Gfmin-・(3)

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

第1図は本発明の第1実施例のブロック図、第2図は本
発明の第2実施例のブロック図、第3図は第2実施例の
最小燃料供給量を変更するルーチンを示す流れ図、第4
図は燃焼器の断面図、第5図は燃焼器入口の空気の温度
を一定にしたときの燃料流量と空気流量との関係を示す
線図、第6図は燃焼器入口の空気の温度を一定にしたと
きの燃料流量と空気流量との関係を示す線図である。 30・・・コンプレッサ、 32・・・タービン、 38・・・燃焼器、 40・・・センサ、 42・・・熱交換器。
Fig. 1 is a block diagram of a first embodiment of the present invention, Fig. 2 is a block diagram of a second embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a flowchart showing a routine for changing the minimum fuel supply amount of the second embodiment. , 4th
The figure is a cross-sectional view of the combustor, Figure 5 is a line diagram showing the relationship between the fuel flow rate and air flow rate when the temperature of the air at the combustor inlet is kept constant, and Figure 6 is a diagram showing the relationship between the fuel flow rate and the air flow rate when the temperature of the air at the combustor inlet is kept constant. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the fuel flow rate and the air flow rate when they are kept constant. 30...Compressor, 32...Turbine, 38...Combustor, 40...Sensor, 42...Heat exchanger.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)圧縮かつ加熱された空気と燃料とを燃焼器に供給
し、該燃焼器内で混合して燃焼させ、発生した燃焼ガス
によってタービンを駆動するガスタービン機関に燃料を
供給するにあたり、前記燃焼器の入口における空気の流
量、空気の温度および空気の圧力に基づいて前記燃焼器
内の火炎が消えない最小燃料供給量を決定し、燃料供給
量が最小燃料供給量以上になるようにしたことを特徴と
するガスタービン機関の燃料供給方法。
(1) Compressed and heated air and fuel are supplied to a combustor, mixed and combusted in the combustor, and the generated combustion gas is used to supply fuel to a gas turbine engine that drives a turbine. The minimum fuel supply amount that does not extinguish the flame in the combustor is determined based on the air flow rate, air temperature, and air pressure at the inlet of the combustor, so that the fuel supply amount is equal to or greater than the minimum fuel supply amount. A fuel supply method for a gas turbine engine, characterized in that:
(2)空気を圧縮するコンプレッサと、 該コンプレッサで圧縮された空気を加熱する熱交換器と
、 該熱交換器によって加熱された空気と供給された燃料と
を混合して燃焼させる燃焼器と、 該燃焼器内で発生した燃焼ガスによって駆動されるター
ビンと、 を備えたガスタービン機関に燃料を供給するガスタービ
ン機関の燃料供給装置において、 前記燃焼器に供給される空気の流量を検知し流量情報を
出力する流量検知手段と、 前記燃焼器入口における空気の温度を検知し温度情報を
出力する温度検知手段と、 前記燃焼器入口における空気の圧力を検知し圧力情報を
出力する圧力検知手段と、 前記流量情報と前記温度情報と前記圧力情報とから前記
燃焼器内の火炎が消えない最小燃料供給量を決定する最
小燃料供給量決定手段と、 該最小燃料供給量決定手段からの出力に基づいて燃料供
給量が前記最小燃料供給量以上となるように燃料供給量
を制御する燃料制御手段と、を設けたことを特徴とする
ガスタービン機関の燃料供給装置。
(2) a compressor that compresses air; a heat exchanger that heats the air compressed by the compressor; and a combustor that mixes and burns the air heated by the heat exchanger and the supplied fuel; A fuel supply device for a gas turbine engine that supplies fuel to a gas turbine engine, comprising: a turbine driven by combustion gas generated in the combustor; a flow rate detection means for outputting information; a temperature detection means for detecting the temperature of air at the combustor inlet and outputting temperature information; and a pressure detection means for detecting the pressure of the air at the combustor inlet and outputting pressure information. , minimum fuel supply amount determining means for determining a minimum fuel supply amount at which the flame within the combustor does not go out based on the flow rate information, the temperature information, and the pressure information; and based on the output from the minimum fuel supply amount determining means. A fuel supply device for a gas turbine engine, comprising: fuel control means for controlling a fuel supply amount so that the fuel supply amount is equal to or greater than the minimum fuel supply amount.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2440757A (en) * 2006-08-10 2008-02-13 Rolls Royce Plc Controlling fuel supply to a combustor of a gas turbine engine
JP2022147400A (en) * 2021-03-23 2022-10-06 トヨタ自動車株式会社 combustor

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