JPH0374525A

JPH0374525A - ガスタービン制御方法

Info

Publication number: JPH0374525A
Application number: JP21059089A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Tanabe; 田辺　仁志; Hajime Shiomi; 肇塩見
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-08-17
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1991-03-29

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、低カロリーガスを燃料として燃焼させるガス
タービンの負荷運転中に生ずる異常項目の１つである負
荷遮断時に、燃料の絞り込み速度に応じて先行的に入口
案内翼を閉操作を行うガスタービン制御方法に関する。

（従来の技術）ガスタービン発電システムは、従来非常用又はピークロ
ード用として用いられていたが、近年、排熱回収ボイラ
、蒸気タービンと組み合わせることにより発電端効率を
向上させるコンバインドサイクル発電や排熱回収ボイラ
との組合せにより、熱（蒸気）と発電の供給を行うコー
ジェネレーションシステム、更には石炭をガス化して得
られた低カロリー燃料を用いた石炭ガス化複合発電シス
テム等、ガスタービンの用途は多岐に渡っており、今後
ガスタービンの技術はますます向上していくと予想され
る。

一方、発電運用を行う上で重要な異常時対応動作として
負荷遮断時の制御が挙げられる。負荷遮断は電力系統故
障時に発電機から送電系統へ電力を送電するラインの遮
断器を開操作した状態であり、この場合は定格速度の１
１０％以内の加速度範囲内で調速制御が行われねばなら
ず、またこのような制御が問題なく行なわれることが確
認されないと、営業運転に入ることができないため、大
変重要な制御系の一部でもある。

第３図はこの種の発電プラントのうち、ガスタービン本
体と、重要操作端への制御出力を行うガスタービン制御
装置の概略系統図である。

ガスタービンは圧縮器１．燃焼器２およびタービン３よ
り構成される。燃料遮断弁６を介して導かれた燃料は、
燃料制御弁５により流量制御されて燃焼器２に送り込ま
れる。燃焼器２では、圧縮器１で昇圧された大気を混合
し、燃焼したうえタービン３に供給されてタービン３に
より圧縮器１と発電機４を駆動する。圧縮器１には入口
案内翼７（以下ＩＧＶと略す）が付いており、このＩＧ
Ｖ７により圧縮器の吸込流量が制御される。一方、燃料
制御弁５およびＩＧＶ７に連続制御を行うための制御指
令はガスタービン制御装置８より出力される。

ガスタービン制御装置８は、運転員からの発電機出力増
または減指令を入力する出力目標積分器２１の出力信号
を変化率制限器２２へ入力し、定の増又は減変化率とな
るよう出力設定値を出力し、減算器２３で発電機出力検
出器１１からの信号と減算処理の後、偏差信号を比例・
積分要素２４へ入力し比例積分演算を行い、出力信号を
切換器２６へ入力する。

切換器２６では、更にもう一方から定格回転数が設定さ
れた設定器２５の出力信号を入力しており、負荷運転中
は、ａ側の信号、すなわち、比例・積分要素２４の出力
信号を、また、無負荷運転中はｂ側の信号、即ち設定器
２５の出力信号を入力し、減算器２７では、切換器２６
の出力信号と、ＧＴ速度検出器１２からの出力信号とを
減算処理の後、偏差信号は比例要素２８で係数倍され、
加算器３０により、無負荷定格速度が得られる燃料制御
弁開と指令値が設定されている設定器２９の値分加算さ
れ低値優先回路３１に入力される。

低値優先回路３１は、入力した２値のうち、低値を出力
する機能を有しており、低値優先回路３１の他の入力は
、圧縮器吐出圧力１４を参照信号とした関数発生器３４
からの出力信号をタービン排ガス制限制御設定値として
与え、減算器３５で排ガス温度検出器１３の信号と減算
処理の後、偏差信号を比例積分要素３６に入力し、比例
・積分処理された値が、ガスタービンの排ガス温度制限
制御系の価として入力される。

低値優先回路３１の出力信号は、高値優先回路３３に入
力され、最低燃料量を確保すべく与えられた設定値が出
力される設定器３２からの信号との高値を選択の上、燃
料制御弁４の開度指令信号として出力される。

一方、ＩＧＶ７の制御指令として、圧縮器吐出圧力検出
器１４の信号を参照信号とし、関数発生器３４の設定値
に比べ約１０℃程低めに値が設定された関数発生器３７
の出力信号のガスタービンの排ガス温度制御設定値とし
て排ガス温度検出器１３からの信号と減算器３８により
減算の後、偏差信号は比例・積分要素３９に入力され、
比例・積分演算の後、低値優先回路４１に入力し、最大
角度が設定されている設定器４０とのうち、低値が選択
されてＩＧＶ７角度指令信号として出力される。

さて、負荷遮断時の運用は、負荷遮断の検出により切換
器２６をａ側からｂ個選択へと切替ることにより、設定
器２５からは定格回転数が設定されているため、最終的
に定格回転数へ整定すべく制御される。以上の制御系の
構成により負荷運転中状態から負荷遮断した場合でも、
加速度を制限値以内に抑え、かつ整定時に定格回転数と
なるよう機能する。

（発明が解決しようとする課題）ガスタービンの燃料は一般的に液体の場合軽油（または
灯油）、気体の場合は天然ガス（主成分はメタン）か、
プロパンガスが用いられ、いずれも１００００−１２０
００Ｋｃａｌ／Ｋｇといった高カロリー燃料であるが、
最近注目をあびているガス化炉による石炭ガス化生成ガ
スは、酸素吹きガス化方式で３０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ空
気吹きガス化方式テハ、１０００Ｋｃａｌ／Ｋｇ以下と
、燃料の発熱量に一般的に用いられる燃料と比べ１０分
の１以下となってしまう。

低カロリー燃料での問題点は、燃料／空気比の燃焼許容
域が高カロリーのそれと比べ、非常に狭いことである。

燃焼許容域を燃料／空気比と発熱量から示したものを第
２図に示す。図中斜線部が燃焼許容域を示しており、発
熱量の低い燃料はど燃焼許容域は狭くなっている。その
ため、低カロリーガスを用いてのガスタービン運転時に
おける負荷遮断発生時のように燃料／空気比のバランス
が大きく変化する運用時は、ガスタービンの失火を招く
おそれがある。

そこで、本発明の目的は低カロリーガスを用いてのガス
タービン運転時における負荷遮断発生時においても燃焼
状態の安定した運用が行えるガスタービン制御方法を提
供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明のガスタービン制御方法は、ガスタービンに供給
する燃料量を制御する燃料流量制御弁と圧縮機吸込流量
を制御する入口案内静翼とを連続制御の操作端として備
えたガスタービン設備において、負荷遮断発生時または
所内単独運転時に、ガスタービン出力設定を負荷遮断発
生時には無負荷設定を行い、また所内単独運転時には実
負荷相当設定を行うとともに、圧縮糸入口案内翼も負荷
遮断発生時には無負荷設定を行い、また所内単独運転時
には実負荷相当設定を行うことを特徴としたものである
。

（作　用）本発明においては、ガスタービンが負荷運転中に負荷遮
断発生した際には、切換器の切換により、負荷指令信号
が無負荷定格速度信号に切替ると同時に、圧縮糸入口案
内翼への角度指令制御系のうちの切換器が切替るため、
設定器は最大角度設定から無負荷相当の設定器に切替わ
るため、圧縮糸入口案内翼への角度指令制御系のうちの
低値優先回路４１で無負荷相当設定器が選択され、圧縮
糸入口案内翼は負荷遮断発生と同時に無負荷相当の角度
まで強制的に絞り込まれるように作用する。

（実施例）以下、本発明を第１図に示す一実施例を参照して説明す
る。第１図は本発明のガスタービン制御方法を適用する
ガスタービン設備およびその制御系を示す概略ブロック
図で、第３図と同一符号は同一部分を示すものであるか
ら、その説明を省略する。

本発明においては、ガスタービン設備およびガスタービ
ン制御装置８の燃料制御弁５に対する制御系は第３図と
同一であり、圧縮器入口案内翼７の制御系に改良を加え
ている。

すなわち、第１図に示すガスタービン制御装置８の圧縮
器入口案内翼７の制御系において、本発明は最大角度相
当設定値を出力する設定器４０と低値優先回路４１との
間に新たに切換器４３を設け、切換器４３の入力として
、設定器４０と新たに設けた無負荷相当角度設定値を出
力する設定器４２の値を入力し、加えて負荷遮断発生で
条件成立する条件Ｃを切替器４３に入力するよう構成し
たことを特徴とするものである。

したがって、本発明のガスタービン制御方法においては
、負荷遮断発生により条件Ｃが成立するため、条件Ｃ１
ｆｆ１立により切替器４３への入力がａからｂに切替わ
るため、入力信号は最大角度相当設定値から無負荷相当
角度設定値へと切替り、低値優先回路４１において排ガ
ス温度制御信号（比例・積分要素３９出力信号）から設
定器４２の出力信号が選択状態に切替り、その結果ＩＧ
Ｖ制御信号は、無負荷相当角度設定値が出力する。

［発明の効果］以上説明したような本発明によれば、負荷運転中からの
負荷遮断時に燃料の絞り込み操作に合わせて圧縮機吸込
流量制御を行う圧縮糸入口案内翼を絞り込むため、燃料
／空気比は、負荷運転中と比べ、大きく変動は行わなく
なる。その結果、特に低カロリー燃料のように、燃焼許
容域の狭い特性の場合においても、安定した燃焼を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガスタービン制御方法を説明するため
のガスタービン設備およびガスタービン制御系を示す概
略ブロック図、第２図は燃焼許容域を燃料／空気比と発
熱量から示した特性図、第３図は従来のガスタービン設
備および制御系を示す概略ブロック図である。２・・・燃焼器４・・・発電機６・・・燃料遮断弁１・・・圧縮器。３・・・タービン。５・・・燃料制御弁。７・・・圧縮器入口案内翼８・・・ガスタービン制御装置１３・・・タービン排ガス温度検出器１４・・・圧縮器吐出圧力検出器３７・・・関数発生器３８・・・減算器２４０・・・設定器。４２・・・設定器。３９・・・比例・積分要素４１・・・低値優先回路４３・・・切替器（８７３３）

Claims

【特許請求の範囲】

ガスタービンに供給する燃料量を制御する燃料流量制御
弁と圧縮機吸込流量を制御する入口案内静翼とを連続制
御の操作端として備えたガスタービン設備において、負
荷遮断発生時または所内単独運転時に、ガスタービン出
力設定を負荷遮断発生時には無負荷設定を行い、また所
内単独運転時には実負荷相当設定を行うとともに、圧縮
器入口案内翼も負荷遮断発生時には無負荷設定を行い、
また所内単独運転時には実負荷相当設定を行うことを特
徴としたガスタービン制御方法。