JPH03253704A - ガスタービンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ガスタービンの制御装置に係り、詳しくは、
ガスタービンの過回転を防止する制御装置に関する。

（従来の技ｉホテ） ガスタービンは燃焼室内で燃料を燃焼さ−Ｕ゛、その高
温ガスを直接羽根車（あるいはタービン）に作用させ、
これによって車軸を回転するようにしたー・種の回転式
原動機であり、例えば自動車用ガスタービンの利点とし
ては軽量高出力、排気清浄、低騒音等があげられる。こ
のようなガスタービンは極めて高速回転するため、その
潤滑や過回転貼止の制御が重要である。

従来のこの種のガスタービンの制御装置としては、例え
ば′ｌ）゛開開５５−１　］、　４８５８号公報に記載
のものがある。この装置では、−軸式ガスタービンの回
転数を検出し、その検出回転数に基づいて最適な燃料流
量を設定し、カスタービンの回転数を制御している。そ
して、これにより負荷遮断時に起こる過回転の防止を図
っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このよ・うな従来のガスタービンの制御
装置にあっては、−軸式ガスタービンの回転数を燃料流
量によってのみ制御する構成となっていたため、カスタ
ービンの過回転の防止、典型的にはｆＬ荷運転中に、負
荷が急激に遮断されたときの過回転の防止を確実に行つ
のは困難であり、制御性能が悪いという問題点があった
。

すなわち、燃料の流量制御では実際に流量抑制の効果が
現れて燃焼出力が低下し、回転数が低下するまでに応答
遅れがあり、また、燃焼状態を直接に制御しよ・うとす
るものだりに、桔密な回転数制御をきめ細かく行うこと
が難しい。

（発明の目的） そこで本発明は、ガスタービンの過回転が予想される運
転時にガスタービンの回転と逆方向のトルクをかげるこ
とにより、過回転の防止を確実に行って、制御性能を向
−にできるガスタービンの制御装置を提供することを目
的としている。

（課題を解決するための手段〉 本発明によるガスタービンの制９卸装置は−Ｉ−記目的
遠戚のため、カスタービンの回転数を検出する回転数検
出手段と、駆動信号に基ついてカスタビンを起動するス
クータおよびカスタービンからの動力を受けて回転する
発電機としての機能を有する起動手段と、少なくともガ
スタービンの回転数が所定値以上のとき、ガスタービン
の回転と逆方向乙こ回転方向を切り換えるとともに、ガ
スタビンの回転数と該所定値との偏差に心して両者が一
致するよ・うな制御信号を出力する制御手段と、制御手
段からの制御信号に基づいて起動手段の回転数を可変可
能で、かつ正転・逆転の切り換え指令に対応する前記駆
動信−５３を前記起動手段に出力するとともに、起動手
段が発電機として作動しているとき、その発電出力を工
”Ｌ荷出力に変換可能なインバータとを備えている。

（作用） 本発明では、ガスタービンの過回転が予想される運転時
（例えば、負荷遮断時）にガスタービンの回転数が所定
値以上に」二昇すると、ガスタービンの回転と逆方向に
回転方向を切り換えるととも２こ、カスタービンの回転
数と該所定値との偏差に応じて両者が一致するような制
御信弓がインバータに出力され、さらにこの制御信号に
基づきインハークから駆動信号か起動手段に出力されて
該起動手段が逆方向に回転してガスタービンの回転と逆
方向にトルクが付与される。

したがって、過回転が予想される運転時にガスタービン
の過回転が確実ζこ抑えられ、制御性能が向上する。

（実施例） 以下、本発明を図面乙こ基づいて説明する。

第１．２図は本発明に係るガスタービンの制御装置の第
１実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第１図は本装置のフロック構成
国である。この図において、１はカスタービンであり、
ガスタービン１はコンプレッサ２、タービン３、燃焼器
４および噴射弁５を有している。コンプレッサ２および
タービン３に連結され、さらにコンプレッサ２はスクー
タ６に連結されている。スタータ（起動手段に相当）６
はガスタービン１の起動を目的とするスタータ機能と、
負荷投入のためにガスタービン１からの動力を受けて回
転する発電機としての機能の２つの機能を有している。

７はインバータであり、インバータ７はスタータ機能時
には後述の制御装置９からの回転数指令信号ａと正転・
逆転切換信号Ｃ（制御信号に相当）乙こ基づき、これら
の動作を行わせるように駆動信号をスタータ６に出力し
て該スタータ６を回転させ、発電機としての機能時には
スタータ６からの発電出力を負荷投入可能な出力、例え
ばＡＣ１００Ｖ出力に変換して外部に出力する。スクー
タ６の２つの機能の切換えは制御装置９からのスクータ
切換信号ｅによって行われる。

８は回転数検出器（回転数検出手段に相当）であり、回
転数検出器８はガスタービン１の回転数を検出し、回転
数信号すを制御装置９に出力する。

制御装置９ば、例えばマイクロコンピュータにより構成
され、後述のプログラムに従って噴射弁５の噴射燃料量
を調整して通常状態におけるガスタビン■の回転数を制
御するための燃料流量信号ｄを噴射弁５に出力するとと
もに、負荷遮断時にガスタービン１の回転数が所定値以
上のとき、ガスタービン１の回転と逆方向に回転方向を
切り換えるとともに、ガスタービン１の回転数と該所定
値との偏差に応じて両者が一致するような制御体Σをイ
ンバータ７Ｌこ出力する。また、負荷運転中は、常に負
荷が投入されているか否かをインバータ７からのｉ′−
Ｌ荷投大判定信号ｆにより判断する一方、噴則弁５は燃
料流量信号ｄに基づいて燃焼器４へ燃料を噴則する。

次に、作用を説明する。

第２図はガスタービン制御のプログラムを示すフローチ
ャートである。

ガスタービン１の起動はスタータ６をスタータとして機
能させ、スタータ６を正転に切換え、回転数指令信号ａ
と燃料流量信号ｄの最適な設定によって行われる。すな
わち、まずステップＳ１でスタータ６をスタータ機能に
切換え、ステップＳ２でスターク６を正転にする。次い
で、ステップＳ３てスタータ６を始動してガスタービン
１を起動する。このとき、制御装置９からの燃料流量信
号ｄにより所定の燃料が噴射弁５から噴射される。

次いで、ステップＳ４以降の負荷運転に移行する。

負荷運転では、ガスタービン１が自立可ＩＪヒな回転数
に達した後、ます、ステップＳ４でスタータ６を発電機
に切り換えて機能させ、負荷運転を行う。

負荷運転中ば、常に負荷が投入されているか否かをステ
・ノブＳ５でインバータ７からの負荷判定信号ｒにより
判別する。負荷が投入されているときは、このステップ
にとどまり、負荷が投入されていないとき、すなわち、
負荷が遮断されているときは、ステ・７ブＳ６でカスタ
ービン】の回転数が定格値（所定値に相当）以上となっ
ているか否かを判別する。定柊値未溝のときはステップ
Ｓ５に戻り、定接値以上のとぎはステップＳ７でスター
タ６をスタータ機能に切り換え、ステップＳ８でガスタ
ービン１の回転数と定格値との偏差を算出する。次いで
、ステップＳ９でスタータ６を逆転に切り換え、ステッ
プＳＩＯで前記偏差に応した回転数指示をスタータ６に
与える。これにより、ガスタービン１に逆方向のトルク
がかかり、回転数が低下していく。ステップＳｌｌでは
ガスタービン１の回転数が定格値以下か否かを判別し、
ＮＯのときはステップＳ７に戻り、ＹＥＳになると、ス
テップＳ１２でスタータ６に対する回転数指示を停止し
、ステップ３１３でスタータ６を正転に切り換えて再び
ステップＳ４にリターンする。これにより、スタータ６
は再び発電機能を行いつつ、正転で回転し、負荷運転が
継続される。一方、このような負荷運転が終了すると、
ステップＳ１４で停止処理を行う。

したがって、本実施例では負荷遮断時にガスタービン１
の回転と逆方向のトルクがかけられるので、応答性よく
、かつ上記偏差に基づく精密な回転数制御を行って確実
にガスタービン１の過回転を抑えることがてき、制御性
能を向上させることができる。

第３．４図は本発明の第２実施例を示す図であり、本実
施例は第３図に示すように、タービン３に発電機１０を
連結したものである。第１実施例との違いはスタータ６
が常にスクータとして作用し、スターク機能と発電機能
とを切り換える必要のないことである。本実施例では、
スタータ６および発電［１０は全体として起動手段２１
を構成する。

そのため、第４図の）ｌ’：ｌ−チャー１・てはスター
タ６の機能を切り換えるステップが省略されている他は
、第１実施例と同様である。

したがって、本実施例乙こおいても前記実施例と同様の
効果を得ることができるほか、特に負荷が投入された状
態でも（負荷遮断時のめならず、負荷運転中ば常に）カ
スタービン１の回転数が定検値以上のときはスタータ６
を逆転に切り換え、ガスタービン１乙こ逆方向トルクを
かけることが可能で、よりきめ細かい制９卸を行うこと
ができる。なお、発電機１０への負荷遮断は図示しない
負荷用イ０ ンハータ乙こおいて発電出力を負荷投入可能な出力に変
換して行・う。

第５図は本発明の第３実施例を示す図であり、本実施例
は第５図に示すよ・うに、ガスタービン１を車両用エン
ノンとして用いることを想定し、第２実施例の発電機１
０の代わりにクラッチ１１を介して変速機等の負荷］２
を接続したものである。本実施例では、スタータ６、ク
ラッチ１１およびｆｔ　荷１２は全体として起動手段３
１を構成する。基本的な作用は第２実施例と同様であり
、同様の効果を得ることができるほか、特に負荷が発電
機以外である用途においても過回転防止ができるという
利点がある。

（効果） 本発明によれば、ガスタービンの過回転が予想される運
転時Ｇこガスタービンの回転と逆方向のトルクをかけて
いるので、ガスタービンの過回転を確実に防止すること
ができ、制御性能を１１上さ・已ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１．２図は本発明に係るガスタービンの制御装置の第
１実施例を示す図であり、第１図はそのブロック構成図
、第２図はそのガスタービン制御のプログラムを示すフ
ローチャート、第３．４図は本発明に係るガスタービン
の制御装置の第２実施例を示す図であり、第３図はその
ブロック構成図、第４図はそのガスタービン制御のプロ
グラムを示すフローチャート、第５図は本発明に係るガ
スタービンの制御装置の第３実施例を示すそのブロック
構成図である。 ■・・・・・・ガスタービン、 ２・・・・・・コンプレッサ、 ３・・・・・・タービン、 ４・・・・・・燃焼器、 ５・・・・・・噴射弁、 ６・・・・・・スクータ（起動手段）、７・・・・・・
インバータ、 ８・・・・・・回転数検出器（回転数検出手段）、９・
・・・・・制御袋Ｗ（制御手段）、１０・・・・・・発
電機、 １ ２ １１・・・・・・クラッチ、 １２・・・・・・負荷、 ２１．３１・・・・・・起動手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガスタービンの回転数を検出する回転数検出手段と、 駆動信号に基づいてガスタービンを起動するスタータお
   よびガスタービンからの動力を受けて回転する発電機と
   しての機能を有する起動手段と、少なくともガスタービ
   ンの回転数が所定値以上のとき、ガスタービンの回転と
   逆方向に回転方向を切り換えるとともに、ガスタービン
   の回転数と該所定値との偏差に応じて両者が一致するよ
   うな制御信号を出力する制御手段と、 制御手段からの制御信号に基づいて起動手段の回転数を
   可変可能で、かつ正転・逆転の切り換え指令に対応する
   前記駆動信号を前記起動手段に出力するとともに、起動
   手段が発電機として作動しているとき、その発電出力を
   負荷出力に変換可能なインバータと、 を備えたことを特徴とするガスタービンの制御装置。