JPH0417733A - ガスタービンエンジンの制御装置 - 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、ガスタービンエンノンの制御装置に関する。

（従来の技術） ガスタービンエンジンでは燃焼筒の主燃焼領域における
空気過剰率が所定範囲を越えると、Ｎ。

×の排出量が大幅に増えるため、運軟条件に応じて空気
配分率を的確に調節しなければならない。

そこで従来のがスタービンエンジンでは、例えば実開昭
６０−１８５０３４号にも開示されているように、燃料
筒に複数個の空×孔を同時開閉できる回（スリー７か嵌
められ、燃料筒における主燃焼領域に討する空気配分率
が段階的に調節されるものがあった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、実際には供給燃料の増加等に伴って回転
スリーブを回転させるのにある程度の時間がかかり、二
の回転スリーブの作動遅れにより主燃焼領域の空気過剰
率が一時的に乱れて、ＮＯｘの排出量が増加するという
問題点があった。

また、回転スリーブの応答速度を上げようとすると、ア
クチュエータが大型化したり、コストアップを招いた。

本発明は、こうした従来の問題点を解決することを目的
とする。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明では、第１図に示すよう
に、燃料噴射弁２から燃焼器１への燃料供給量を制御す
る制御手段３と、燃焼器１の主燃焼領域に導かれる空気
量を調節する空気配分率可変機構４を備えるガスタービ
ンエンノンにおいで、空気配分率可変ｆｉ１４の作動を
検出する手段５と、空気配分率可変機構４の切換作動時
に燃焼器１へ供給される燃料量を一時的に減少する補正
手段６を設けた。

（作用） 燃料供給量の増大に伴い空気配分率可変ｆＰｉ構４が所
定の作動速度で空気配分率を変える過程で、燃焼器１の
主燃焼領域では一時的に空気過剰率が乱れて、ＮＯｘの
排出量が増加する傾向にある。

この、αに着目して、本発明は空気配分率可変機構４の
切換作動を検出して、この切換作動時に補正手段６を介
して燃焼器１へ供給される燃料量を一時的に減少するこ
とにより、空気配分率可変機構４の作動応答遅れにより
、主燃焼領域の空気過剰率が大きく乱れることを回避し
、過渡運転時のＮＯｘ排出量を低減することができる。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第２図に示すように、ガスタービンエンノンは、大気を
吸入して必要な圧力まで圧縮する圧縮器２１と、内部で
燃料を燃焼させこの圧縮器２から送られる圧縮空気を加
熱して高温ガスをつくる燃焼器１と、燃焼器１がら出た
高温ガスのもつエネルギーをＷ１械的な仕事に変換する
タービン２２とから基本的に構成される。

燃焼器ｌは外側の空気の流れと内側の燃焼ガスの流れを
仕切る燃焼筒１２を備え、燃料筒１２には燃料噴射弁１
３に近接する主燃焼領域に開口する一次側空気導入口１
４を備え、燃焼筒１２の側部に嵌められた回転スリーブ
４により複数の二次側空気導入口の開口面積を段階的に
調節して、燃焼筒１２内における空気配分率が変えられ
る。

回転スリーブ４はその一端に形成されたリングギア１６
に噛み合うビニオンギア１７等を介して図示しないアク
チュエータによりエンジン運転条件に応じて回転駆動さ
れる。

コントロールユニット２３は吸入空気流量計２４からの
検出信号Ｇａ１燃料流量計２５からの検出信号にｆ、さ
らに回転スリーブ４の位置センサ５からの検出信号Ｇθ
が入力され、基本的に加減速命令により燃料制御弁２７
の駆動信号Ｖｆを出力するとともに、各検出信号Ｇａ、
Ｇｆ、Ｇθに基づいて主燃焼領域の空気過剰率λ１が設
定範囲を越えると、回転スリーブ４の駆動信号■θを出
力して空気配分率を段階的に調節して、主燃焼領域の空
気過剰率λ１を所定範囲に保つようになっている。

さらに、本発明は、位置センサ５からの検出信号Ｇθに
基づいて回転スリーブ４が動いている切換作動時を検出
し、この作動時に各検出信号Ｇａ。

Ｇｆ、Ｇａに基づいて主燃ｆＩＰ、領域の空気過剰率λ
を算出し、この空気過剰率λ１が設定値を越えないよう
に燃料供給信号■ｒを一時的に減少する補正手段を備え
る。

犬に作用について説明する。

一次側空気導入口１４は燃焼反応の大部分が行トれる主
燃焼領域に空気供給するように配置され、この主燃焼領
域１こおける空気過剰率λ１が設定範囲を越えると、Ｎ
Ｏｘの排出量が増大する。

燃料供給量の増大に伴い回転スリーブ４が所定の作動速
度で空気配分率を調節する過程で、主燃焼領域の空気過
剰率λ１が一時的に乱れで、ＮＯｘの排出量か増加する
傾向にある。

第３図〜第７図はそれぞれ本発明の回転スリーブ４の切
換作動時に燃料減少補正を行わない場合（従来装置）の
制御特性を示した図であり、これについて説明すると、
エンノンがある運転条件から加速に入ると、燃焼器１の
空気流量Ｇａ、燃料流量Ｇｆはそれぞれ第３図に示すよ
うに変化し、燃焼器１のトータル空気過剰率λｔは第４
図に示すように変化する。ここで、主燃焼領域の空気過
剰率＾１をある一定範囲（例えば２．０＜λ、　＜　２
．５）に保つために回転スリーブ４を第５図に示すよう
に段階的に動かす。なお、第５図において旧は多段階に
設定された回転スリーブ４の位置である。このとき、回
転スリーブ４はその応答速度が無限大であれば実線で示
すようにステップ状に変化するが、実際は回転スリーブ
４はある有限の速度で動くので第５図に破線で示す特性
となる。回転スリーブ４の応答遅れにより、主燃焼領域
の空気過剰率λ１は第６図に示すよう破線で示すように
設定範囲を越えでしまい、その結果ガスタービンエンノ
ンからのＮＯｘ排出量は第７図に斜線部分で示すように
回転スリーブ４の作動時に一時的に増大するのである。

この点に着目して、本発明は回転スリーブ４の作動を検
出して、この作動時に補正手段を介して燃料噴射弁１３
へ供給される燃料量を一時的に減少させる。これにより
、燃料供給量は第８図に破線で示すように変化し、図中
ａ、ｂで表すように燃料の増加率が一時的に減少する運
転時は、第５図に示した回転スリーブ４の作動時に対応
している。

この結果、燃料筒１２の主燃焼領域の空気過剰率が大き
く乱れることを回避し、ＮＯｘの排出量は第７図に示す
ような特性となり、図中斜線部分で示した過渡運転時に
増加していたＮＯｘ％出量を削減することができる。

（発明の効果） ｊ、１上の通り本発明によれば、空気配分率可変機構の
切換作動を検出して、この切換作動時に補正手段を介し
て燃焼器へ供給される燃料量を一時的に減少するように
したため、空気配分率可変機構の作動応答遅れにより、
主燃焼領域の空気過剰率か大きく乱れることを回避し、
過渡運転時のＮＯｘ排出量を抑えて大気汚染を防止する
ことができ、また空気配分率可変機構の応答性を高める
ためのアクチュエータの大型化やコストアップを招くこ
とを避けられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図である。ｌＪ２図は実
施例を示すガスタービンエンジンの構成図、第３図〜第
８図はそれぞれ作用を示す特性図である、 １・・・燃焼器、２・・・燃料噴射弁、３・・・制御手
段、４・・・空気配分率可変機構、５・・・作動検出手
段、６・・・補正手段。 第１図 第７図 第８図 第３図 第５図 時間 第４ 図 第６図 Ｔｌｊｔ間

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　燃料噴射弁から燃焼器への燃料供給量を制御する制御
   手段と、燃焼器の主燃焼領域に導かれる空気量を調節す
   る空気配分率可変機構を備えるガスタービンエンジンに
   おいて、空気配分率可変機構の作動を検出する手段と、
   空気配分率可変機構の切換作動時に燃焼器へ供給される
   燃料量を一時的に減少する補正手段とを設けたことを特
   徴とするガスタービンエンジンの制御装置。