JPH03258927A - ガスタービン制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は発電プラントに設置するガスタービン制御装置
に関する。

（従来の技術） 一般にガスタービン設備は第５図に示すように、ガスタ
ービン］−１空気圧縮機２、発電機３を同軸上に結合し
、速度・負荷制御装置４、排気温度制御装置５および起
動制御装置６からの各制御信号を低値選択器７で選択し
、この選択された信号により燃料流量制御弁８を制御し
、また、燃料圧力制御装置９から出力された信号により
燃料圧力制御弁１０を制御し、これら燃料圧力制御弁１
０、燃料流量制御弁８を介して供給される燃料と、空気
圧縮機２から供給される圧縮空気とを燃焼器１１で混合
燃焼させ、ここで発生する高温高圧ガスをガスタービン
１に供給して軸を回転させることにより、発電機３から
電力を取出すように構成されている。そして、燃料流量
制御弁８の制御装置を選択する低値選択器７は、ガスタ
ービン起動時に起動制御装置６を選択し、ガスタービン
速度が定格速度に近づくと速度・負荷制御装置４を選択
し、ガスタービンが許容し得る燃焼温度近くまで負荷を
増加させた時、排気温度制御装置５を選択する。

燃焼温度を許容限度以下に抑制するために、排気温度制
御装置５はガスタービン排気部に設置された温度検出器
１２からの排気温度信号が所定値以下になるように制御
している。排気温度が排気温度高制限値を越えた場合は
、ガスタービンが許容し得る燃焼温度を越え、ガスター
ビンが苛酷な状態になるため、図示しない保護装置によ
り燃料をしゃ断し、ガスタービンをトリップさせる。

一方、燃料圧力制御装置９は、ガスタービン軸に取付け
られている歯車１３の回転から速度検出器１４によりガ
スタービン速度を検出し、この信号を関数発生器（５に
通して燃料流量制御弁入口圧力設定信号を求め、この信
号と圧力検出器１６からの燃料流量制御弁入口圧力の実
測信号との偏差を求め、この偏差を比例制御器１７と積
分器１８に入力し、各々の出力を加算し、この値を燃料
圧力制御弁１０の開度設定信号として出力するように構
成されてし）る。

上述のように構成される燃料圧力制御装置９において、
関数発生器１５は、一般に燃料流量制御弁入口圧力設定
信号をガスタービン速度に比例した値になるようにしで
ある。従って、ガスタービン速度が定格速度に到達した
以降は、燃料圧力制御装置９は定格速度に対応した燃料
流量制御弁入口圧力設定に燃料圧力を一定制御する。ガ
スタービン制御の究極目標は、燃料流量制御弁８を制御
することにより要求燃料流量をガスタービンに送給する
ことにあるので、燃料流量制御弁８の制御の連応性を高
くし、燃料圧力制御弁ｌＯの制御は燃料流量制御に外乱
を与えないように連応性を下げ安定性を高めるようにさ
れている。

（発明が解決しようとする課題） 上記のようなガスタービン制御装置において、特に、低
値選択器７が排気温度制御装置５を低値として選択し、
燃料流量制御弁８が排気温度制御装置５により制御され
ているような場合、即ち、排気温度を排気温度制限値近
くまで上げて、比較的多い燃料流量をガスタービンに送
給することにより高い発電機電力を得るようにする運転
状態にある場合は、何らかの原因で燃料がそれ以上に多
く送給されると、ガスタービン排気温度が排気温度高制
限値を越、えて、ガスタービンがトリップするという不
具合があった。

燃料が過多となる原因として、燃料供給ライン１９にお
いて燃料圧力が急上昇する場合などがあり。

その急上昇は、燃料供給ライン１９につながる図示しな
い機器の異常、或いは、燃料供給ライン１９とつながる
図示しない他のガスタービン設備でガスタービントリッ
プ等の燃料しゃ断があって、その影響が燃料供給ライン
１９の燃料圧力急上昇となって現れる現象などによる。

排気温度制御装置５は、排気温度が高くなれば燃料流量
制御弁８を絞ることにより燃料流量を減らそうとするが
、高くなった排気温度を検出してから燃料流量制御弁８
を絞るように動作するため、燃料圧力が急上昇した時は
、燃料流量制御弁８を絞って排気温度を下げる動作より
も排気温度高制限値を越えてガスタービントリップにい
く動作の方が早い。従って、上記の従来技術では、この
例の場合はガスタービントリップに至り、ガスタービン
の運転継続はできない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、燃料供給ライン１９の燃料圧力が急上昇しても燃
焼器へ供給する燃料を絞ることにより、排気温度高ガス
タービントリップを防止することのできるガスタービン
制御装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ガスタービン燃焼器へ供給する燃料の流量制
御を行なう燃料流量制御弁と、この燃料流量制御弁の入
口燃料圧力を制御する燃料圧力制御弁とを制御するガス
タービン制御装置において、前記燃料圧力の急変状態を
検出する手段と、この急変状態の検出複燃料圧力制御弁
を絞る手段とを備え、燃料圧力急変時にガスタービン排
気温度上昇を抑制するようにしたことを特徴とする。

（作　用） 低値選択器７で排気温度制御装置５が選択されている時
に、燃料供給ライン１９の圧力急上昇を検出した場合、
圧力急上昇検出後、燃料圧力制御装置９の連応性を高め
、燃料圧力制御弁１０の開度設定信号を速やかに変化さ
せ、燃料圧力制御弁１０を速やかに絞り、燃焼器１１へ
供給される燃料の過多を低減させる。

また、燃料供給ライン１９の圧力が通常に復旧したこと
を検出し、燃料圧力制御装置の連応性を通常に復旧させ
る。

（実施例） 本発明の特徴は、排気温度制御選択中に、燃料供給ライ
ン１９の圧力急変を検出し、検出後、通常の燃料圧力制
御装置に介入し、燃料圧力制御弁１０を速やかに絞るよ
うにした点である。

以下、本発明の一実施例を説明する。第↓図は本発明に
よるガスタービン制御装置の一実施例の構成図である。

図中第５図と同一符号は、同一対応相当部分を示す。第
５図の構成と異なる点は、圧力検出器１６からの燃料制
御弁入口圧力信号を燃料圧力制御装置９に設けられた変
化率検出器２０に入力し、この出力信号を比較器２１に
入力し、出力される論理信号と、低値選択器７から出力
される排気温度制御装置選択信号Ｓ７とを、論理積回路
２２に入力し、出力論理信号をランチ回路２３に入力し
。

出力される論理信号によりスイッチ２４を動作させ。

このスイッチが動作している間、関数発生器１５の出力
信号と、圧力検出器１６の出力信号との偏差を入力する
関数発生器２５の出力信号を積分器１８の入力信号に加
えた点と、関数発生器１５の出力信号と圧力検出器■６
の出力信号との偏差を比較器２６に入力し、出力される
論理信号によりラッチ回路２３をリセットさせるように
した点である。

以上の構成により、排気温度制御装置５により燃料流量
制御弁８を制御している時に、燃料供給ライン１９の圧
力が急上昇した場合、圧力検出器１６の出力信号である
燃料流量制御弁入口圧力が急上昇し、この圧力信号を入
力する変化率検出器２０の出力信号が増加し、比較器２
１に設定されている値よりも大きい値になると、比較器
２１から正論理信号が論理積回路２２に出力される。ま
た、排気温度制御装置５が低値選択器７で選択されてい
るので排気温度制御装置低値選択信号Ｓ７も正論理にな
っていることから論理積回路２２から正論理信号が出力
され、ラッチ回路２３がセットされ出力信号が正論理と
なり、スイッチ２４が動作する。これにより関数発生器
２５から燃料圧力制御弁１０を速やかに絞るためにマイ
ナス信号が出力される。また１通常の積分器入力信号で
ある燃料圧力制御装置９の制御偏差信号も燃料圧力が上
昇しているためマスナス信号となっており、この信号と
前記関数発生器２５からのマスナス信号とを加算し、こ
の信号を積分器１８に入力することにより、積分器１８
の出力信号が通常より速く減少するため、燃料圧力制御
弁１０を速やかに絞ることができる。

上記のように、燃料圧力制御弁１０を速やかに絞ること
により、燃料流量制御弁入口圧力が通常値に復旧すると
、関数発生器１５から出力される燃料流量制御入口圧力
設定信号と圧力検出器１６から出力される燃料流量制御
弁入口圧力実測信号との偏差が小さくなり、比較器２６
の出力信号から負論理になり、ラッチ回路２３をリセッ
トし、スイッチ２４を復帰させ関数発生器２５の出力信
号を積分器１８の入力信号から除外し１通常の積分器へ
入力信号に復旧することができる。

第２図に関数発生器２５の関数の一例を示す。図中のＡ
点は、燃料圧力が安定し、燃料圧力制御装置の制御偏差
が零になっている所を示す。Ｂ点は。

燃料圧力急上昇した時の燃料圧力制御装置制御偏差信号
に対する関数発生器２５の出力信号を示す点である。Ｃ
点は、燃料圧力制御弁】０を速やかに絞ることにより、
燃料圧力が通常値に近い値まで復旧し、燃料圧力制御装
置を通常に復旧させる点である。図中の点線は、比較器
２６の設定値を示し。

燃料圧力制御装置９の制御偏差信号がこの点線の値より
もマイナス側になった時、スイッチ２４の動作を許可し
、プラス側の時、スイッチ２４は復帰する。

このようにして、排気温度制御装置５により燃料流量制
御弁８を制御している時に、燃料供給ライン１９の圧力
が急上昇した場合、燃料圧力制御弁１０を速やかに絞る
ことにより、燃焼器１１へ供給する燃料の過多を低減さ
せ、排気温度高によるガスタービントリップに至る前に
排気温度の上昇を抑制することができる。また、燃料供
給ライン１９の圧力が通常値に復旧すると、通常の燃料
圧力制御装置９による燃料圧力制御弁１０の制御に復帰
することができる。

第３図は、本発明の他の一実施例を示したものである。

図中第１図と同一符号は同一または相当部を示す。

第１図に示した一実施例と異なる点は、ラッチ回路２３
からの正論理信号によりスイッチ２７を動作させ、図１
では図示していない積分器１８の通常の時定数を設定し
ている定数設定器２８の出力信号から、可変定数設定器
２９の出力信号を積分器１８の時定数に切換えるように
した点である。この実施例の場合でも第１図の実施例と
同等の機能が得られる。

第４図に、可変定数設定器２９の関数の一例を示す。図
中のＡ点、Ｂ点、０点及び点線は、第２図と同一または
相当部を示す。図中の一点鎖線は、定数設定器２８に設
定されている通常の積分器時定数の値を示す。

以上の説明では燃料供給ライン１９の圧力急変の検出手
段は、燃料流量制御弁入口圧力を検出している圧力検出
器１６からの信号の変化率が所定値以上になったことで
検出する手段で説明したが、燃料圧力制御装置の制御偏
差が所定値以上になったことで検出する手段、あるいは
燃料供給ライン１９につながる他のガスタービン設備で
のガスタービントリップ信号により検出する手段や、燃
料供給ライン１９につながる燃料供給基地側の異常信号
により検出する手段であってもよい。これらの手段即ち
燃料圧力急変相当状態の検出手段であれば、同等の作用
、効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、排気温度制御装置５によ
り燃料流量制御弁８を制御し、排気温度を排気温度制限
値近くまで上げてガスタービンを運転している時に、燃
料供給ライン１９の圧力が急上昇した場合、速やかに燃
料圧力制御弁１０を絞り、燃焼器１１に供給される燃料
の過多を低減させ、排気温度が排気温度高制限値を越え
てガスタービンがトリップすることを免れることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスタービン制御装置の一実施例を示
すブロック構成図、第２図は本発明の燃料圧力制御装置
制御偏差信号量に対するバイアス信号を求める関数の一
例を示す特性図、第３図は本発明の他の実施例を示すブ
ロック構成図、第４図は本発明の燃料圧力制御装置制御
偏差信号量に対する積分器時定数信号を求める関数の一
例を示す特性図、第５図は一般的なガスタービン制御装
置の一例を示すブロック構成図である。 １・・・ガスタービン　　　　２・・・空気圧縮機３・
・・発電機　　　　　　　４・・・速度・負荷制御装置
５・・・排気温度制御装置　　６・・・起動制御装置７
・・・低値選択器　　　　　８・・・燃料流量制御弁９
・・・燃料圧力制御装置　　１０・・・燃料圧力制御弁
１１・・・燃焼器　　　　　　　１２・・温度検出器１
３・・歯車　　　　　　　　１４・・・速度検出器１５
・・・関数発生器　　　　　１６・・・圧力検出器１７
・・・比例制御器　　　　　１８・・・積分器１９・・
・燃料供給ライン ２１・・・比較器 ２３・・・ラッチ回路 ２５・・・関数発生器 ２７・・・スイッチ ２９・・可変定数設定器 Ｓ７・・・排気温度制御装置低値選択信号２０・・変化
率検出器 ２２・・・論理積回路 ２４・・・スイッチ ２６・・・比較器 ２８・・定数設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ガスタービン燃焼器へ供給する燃料の流量制御を行なう
   燃料流量制御弁と、この燃料流量制御弁の入口燃料圧力
   を制御する燃料圧力制御弁とを制御するガスタービン制
   御装置において、前記燃料圧力の急変状態を検出する手
   段と、この急変状態の検出後燃料圧力制御弁を絞る手段
   とを備え、燃料圧力急変時にガスタービン排気温度上昇
   を抑制するようにしたことを特徴とするガスタービン制
   御装置。