JPH0355654B2

JPH0355654B2 -

Info

Publication number: JPH0355654B2
Application number: JP57126074A
Authority: JP
Priority date: 1982-07-19
Filing date: 1982-07-19
Publication date: 1991-08-26
Also published as: JPS5915639A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、始動時における着火ミスの際に未燃
焼ガスの排気を行うようにした非常用発電機駆動
用ガスタービン機関の制御装置に関するものであ
る。

ガスタービン機関を始動させる際には、まず電
動機などの始動機をクラツチを介してタービン軸
に連結して駆動し、駆動開始と同時に、あるいは
若干遅れて燃焼器内に燃料を噴射し、点火栓によ
り燃料に着火する。そして回転速度を上げながら
燃料供給量を増加させ、自力運転可能な回転速度
に達したところでクラツチを切るのであるが、点
火栓の不調や混合比の不適などの何らかの原因で
着火に失敗することがある。

このような着火ミスが起きると自力運転に移る
ことができないことはもちろんであるが、更に未
燃焼のガスが燃焼器やタービン内、あるいは排気
路に充満して危険な状態となるので、直ちに燃料
供給を停止するとともに、未然燃焼ガスを排気す
るいわゆるエアパージ運転を始動機によつて行な
うようにしており、再始動操作はこの後で一旦タ
ービンを停止させてから改めて行なわれる。この
ため、従来のガスタービンにおいては、燃焼器の
中に火炎検知器を設け、火炎の有無を検知するこ
とにより着火ミスを検出している。なお、エアパ
ージ運転を自動的に行うことにより、安全性を向
上するとともに運転員の負担を軽減することは既
に提案されており（例えば、特開昭55−51925号
及び特開昭55−29076号公報参照）、また手動操作
によるものも公知である（例えば特開昭51−
130714号公報参照）。

ところで、これらの従来例に用いられている火
炎検知器としは、フレームアイなどの名称で市販
されているところの、例えばフオトトランジスタ
で火炎から出る可視光線や赤外線などを感知する
ように構成されたものが一般に用いられている
が、近年、ガスタービン機関の圧力比が上昇し、
タービン入口温度も高くなつてきたため、火炎検
知器自体が300℃、6.5〜７Kg／cm²程度の高温高圧
にさらされることになり、このような使用条件に
耐えられる火災検知器を得ることが困難になると
ともに、信頼性にも欠けるとうい問題が生じてき
た。

また燃焼ガスの温度とタービンの回転数とを検
出し、両者が失火点に相当する設定値まで低下し
た時に失火と判定するようにした失火検出装置も
提案されているが、始動時の着火ミスの検出には
適しておらず、また失火点に相当する設定値の選
定が不適切であると、失火検出が不正確になる可
能性がある（例えば、特開昭53−34008号公報参
照）。更に、始動開始の一定時間後に所定の回転
数に達しない場合に異常と判断するようにした異
常検出装置も提案されているが、これは始動時の
オーバーランを防止するものであつて、着火ミス
時のエアパージは全く対象としてはない（例え
ば、実開昭52−77306号公報参照）。

本発明は、このような点に着目し、上記のよう
な火炎検知器を用いないで着火ミスを確実に検出
し、自動的に未燃焼ガスの排気を行なうととも
に、排気後直ちに２回目の始動動作を繰り返して
非常用としては必要な早い立ち上がりを試みるこ
とを目的としてなされたものであり、始動機の駆
動、燃料供給、点火等の所定の始動動作を開始さ
せるスタート指令手段と、アイドリング時より一
定の値だけ低い排気温度で作動するように設定さ
れた排気温度検出部と、始動機による駆動開始か
ら比較的短い一定時間が経過して回転速度が上昇
しつつある時に排気温度検出部により排気温度を
検出させるタイマ装置と、始動機による駆動開始
に対応して燃料供給を開始するとともに、上記排
気温度検出部によつて設定値より低い排気温度が
検出された時に燃料供給を停止する燃料弁制御部
と、燃料供給が停止された場合に未燃焼ガスを排
気するに足る回転速度に達するまで始動機による
駆動を自動的に継続した後、駆動を停止して惰力
運転に移行させるとともに、始動機の停止後直ち
に所定の始動動作を１回だけ繰り返す始動制御
部、とを備えたことを特徴としている。

すなわち、着火ミスがなく正常に着火していれ
ば排気温度はすぐに上昇するから、起動から一定
時間経過しても温度が低ければ着火ミスが生じた
と判定してもよく、本発明はアイドリング時より
一定の値だけ低い排気温度を基準として着火ミス
を検出して燃料供給の停止とエアパージのための
運転を行なうとともに、この始動動作を２回続け
て行なうものである。しかも、排気温度検出部、
タイマ装置、燃料弁制御部、始動機制御部などそ
れ自体は、いずれも従来からガスタービン機関の
制御装置に備わつているものであり、これらの設
定値などを変更し、制御シーケンスの組合せを一
部変えることによつて所期の機能を有する制御シ
ーケンスを容易に得ることができるのである。

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は制御回路の結線図であり、接点１ａ，
１ｂは停電時などの自動操作やマニユアル操作に
よつてオンとなり、機関の始動確認や警報発生な
どの自動操作やマニヤアル操作によつてオフとな
るスタート指令スイツチ、２はタービンの回転速
度が例えば基準値の50％になつた時にオフとなる
スビードスイツチ、３はマニユアル操作によつて
オフとなる停止スイツチ、４は排気ダクト内に設
けられた排気温度計の接点であり、接点４はアイ
ドリング時の排気温度より例えば50℃低い温度以
上でオフとなるように設定されている。１１な動
作時限T₁で接点１１ａがオンとなるタイマ、１
２は動作時限T₂で接点１２ａがオフとなるタイ
マ、１３は動作時限T₃のタイマ、１４は動作時
限T₄で接点１４ａがオンとなるタイマである。
タイマ１３の図示しない接点は図外の警報装置に
組込まれている。２１は図示しない接点によつて
図外の点火装置や始動機を作動させる始動制御用
のリレー、２２は作動時に接点２２ａ，２２ｂが
オンとなるリレー、２３は作動時に接点２３ａ，
２３ｂがオフ、接点２３ｃがオンとなるリレー、
２４は作動時に接点２４ａがオンとなり、また図
示しない接点によつて図外の燃料弁を操作する燃
料弁制御用のリレー、２５は作動時に接点２５ａ
がオフとなるリレーである。

第２図は始動操作時の時間と回転速度との関係
を示す図であり、第１図のような結線において、
時刻t₀でスタート指令スイツチ１ａ，１ｂが入れ
られると、リレー２１，２２，２４が励磁されて
始動機が起動し、燃料弁が開かれ、燃焼室に燃料
が供給されて点火され、機関は始動する。同時に
接点２２ａ，２２ｂがオンとなるのでタイマ１
１，１４の限時動作が開始され、時限T₄の後に
時刻t₁で接点１４ａがオンとなる。時限T₄は始動
操作に要する全体の時間に対して比較的短い４〜
７秒程度に設定さている。ここで、燃料への着火
が正常に行なわれていれば、接点１４ａがオンと
なつた時には排気温度は相当上昇し、アイドリン
グ時の排気温度より50℃低い温度以上になつてい
るので、接点４はオフとなつており、リレー２５
は作動しない。そして、更に回転速度が上昇する
とスピードスイツチ２がオフとなつて自力運転に
移り、基準値の90％の速度でスタート指令が解除
されてスイツチ１ａ，１ｂがオフとなり、回転速
度は鎖線で示すように基準値まで立上り、以後は
接点２４ａによつてリレー２４が自己保持されて
運転が続けられる。

以上は着火が正常に行なわれた場合であるが、
着火ミスが生じた場合の動作は次のようになる。
すなわち、着火ミスのため燃料が正常に燃焼しな
かつた時には、排気温度は上昇せずアイドリング
時の排気温度より50℃低い温度にも達せず、接点
４はオンのままとなつている。このため時刻t₁で
接点１４ａがオンとなると同時にリレー２５が励
磁されて接点２５ａがオフとなり、リレー２４は
非励磁となつて燃料弁が閉じられて燃料供給が止
められるが、回転速度は始動機によつて引続いて
上昇し、時限T₁の後に時刻t₂でタイマ１１が作動
して接点１１ａがオンとなる。これによつてリレ
ー２３が励磁されて接点２３ａがオフとなり、リ
レー２１，２２とタイマ１１は非励磁となり、惰
力運転に移つて回転速度は低下する。同時にタイ
マ１２の限時動作が開始され、時限T₂の後に時
刻t₃で接点１２ａがオフとなり、接点２３ｃによ
つて自己保持されていたリレー２３は非励磁とな
る。これでタイマ１３以外の各タイマと各リレー
は最初の状態に戻るので、再び上述した始動操作
が繰返される。そして、２回目も着火ミスとなつ
た場合には、時刻t₄で着火ミスが検出されて燃料
弁が閉じられ、時刻t₅まで加速されてから惰力運
転となり、時限T₃の後に時刻t₆でタイマ１３が作
動して警報が発せられ、スタート指令スイツチ１
ａ，１ｂがオフとなり、時刻t₇で一連の始動操作
は終了する。

第２図において、時刻t₁（またはt₄）から時刻t₃
（またはt₇）まで排気時間であり、その間の総排
気量は斜線を入れて示した面積に比例したものと
なるから、こ面積を未燃焼ガスの完全排気を行な
うのに十分な大きさにすることにより、着火ミス
の場合のエアパージを行なうのである。従つて、
この実施例では時限T₁を必要な回転速度が得ら
れる長さに選び、始動機による加速期間と、時限
T₂による惰力運転期間の合計の期間で上記のよ
うなエアパージに必要な面積が確保されるように
してある。もし時限T₁が短くて破線で示したよ
うに時刻t′₂で惰力運転に移ると、惰力運転期間
も短くなり、必要な総排気量を得ることはできな
い。

なお、時限T₁及びT₂はガスタービン機関の容
量や始動機の加速性能などを考慮して設定される
が、通常時限T₁は37〜38秒程度に選定される。
また非常用発電設備においては速やかな立ち上が
りが必要であるため、一回目の始動動作で始動で
きなかつた場合には、エアパージの終了後直ちに
もう１回だけ始動動作が試みられる。このため、
タイマ１３は時限T₃は第２図に示すようにT₁＋
T₂のほぼ２倍の時間に選定さている。また上記
の実施例のように、タイマの動作時限T₁によつ
て惰力運転に移るの必要な回転速度を得るように
せず、回転速度検出スイツチによつて回転速度を
直接検知するようにしてもよい。

以上の実施例の説明から明らかなように、本発
明は、始動機によつ駆動開始から比較的短い一定
時間の後に排気温度を検出することによつて着火
ミスを検知し、着火ミスの場合に燃料弁を閉じる
とともに一定回転速度に達するまで始動機による
駆動を継続するようにしているので、高温高圧の
中に火炎検知器を設置する必要がなく、信頼性を
向上することができ、しかも所定の速度に達する
まで始動機による駆動が続けられて未燃焼ガスの
排気が完全に行われ、未燃焼ガスの充満等の事態
を容易に回避することできる。また、着火ミスの
判断をアイドリング時より一定値だけ低い排気温
度を基準として行なつているので、始動時の比較
的早い時期に適切な判断が可能となり、しかも始
動機の惰力運転を活用してエアパージを行ない、
始動動作は２回を限度として行なうため、大型の
始動機を必要としてバツテリの負担が大きくなり
やすいガスタービ機関において、バツテリの消耗
を防ぐことが可能となる。更に、制御装置に備わ
つている機能を利用してその設定値や組合せなど
を変えることにより、簡単に所期の目的を達する
ことができるのであり、早い立ち上がりが要求さ
れる非常用発電機の原動機として爆発事故の際に
は被害が大きくなりやすいビル地下室のような場
所に設置されるのに適したガスタービン機関を安
価に得ることができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の結線図、第２図は
同実施例における時間と回転速度の関係を示す特
性図である。１ａ，１ｂ……スタート指令スイツチ、４……
排気温度計の接点、１１，１２，１３，１４……
タイマ、１１ａ，１２ａ，１４ａ……タイマの接
点、２１，２２，２３，２４，２５……リレー、
２２ａ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２４ａ，２５
ａ……リレーの接点。

Claims

【特許請求の範囲】

１始動機の駆動、燃料供給、点火等の所定の始
動動作を開始させるスタート指令手段と、アイド
リング時より一定の値だけ低い排気温度で作動す
るように設定された排気温度検出部と、始動機に
よる駆動開始から比較的短い一定時間が経過して
回転速度が上昇しつつある時に排気温度検出部に
より排気温度を検出させるタイマ装置と、始動機
による駆動開始に対応して燃料供給を開始すると
ともに、上記排気温度検出部によつて設定値より
低い排気温度が検出された時に燃料供給を停止す
る燃料弁制御部と、燃料供給が停止された場合に
未燃焼ガスを排気するに足る回転速度に達するま
で始動機による駆動を自動的に継続した後、駆動
を停止して惰力運転に移行させるとともに、始動
機の停止後直ちに所定の始動動作を１回だけ繰り
返す始動制御部、とを備えたことを特徴とする非
常用発電機駆動用ガスタービン機関の制御装置。