JPH04214933A - 燃焼タービンの燃料流量制御装置及び方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は燃焼タービンの分野に関
し、さらに詳細には負荷の過渡変化時燃料流量を制御す
る制御装置の分野に関する。本発明はガスタービン発電
所の分野において特に有用でありかかる装置に関連して
説明するが、他の用途に用いられる燃焼タービンにも同
様に利用できる。

【０００２】ガスタービン発電所は、いわゆるベース負
荷、中間レンジ負荷及びピーク負荷を担う電力システム
に利用される。複合サイクル発電所は通常、ベース負荷
或いは中間負荷用に用いられるが、発電機駆動装置とし
て単一のガスタービンを用いる発電所はコストが比較的
低いためピーク負荷用として特に有用である。

【０００３】特に発電所に設置されるガスタービンの作
動には、リレー−空気式装置、アナログ式電子制御装置
、デジタル式制御装置、そして最近ではコンピューター
制御ソフトウエア式制御装置等の種々の制御装置が用い
られている。本願の出願人に譲渡され、本明細書の一部
を形成するものとして引用する米国特許第４，３０８，
４６３号（Ｇｉｒａｓ　ｅｔ　ａｌ．）には、かかる従
来型装置が幾つか説明されている。この特許はまた、ガ
スタービン発電所に用いるデジタルコンピューター式制
御装置も開示している。米国特許第４，３０８，４６３
号に記載の制御装置は、本発明の装置が取って代わるも
のと言える。上記米国特許は本願において引用するすべ
ての特許ファミリーの１つである。

【０００４】上記　Ｇｉｒａｓ　ｅｔ　ａｌ．　特許以
後、米国ペンシルベニア州ピッツバーグのウエスチング
ハウス・エレクトリック・コーポレイションによりＰＯ
ＷＥＲＬＯＧＩＣ及びＰＯＷＥＲＬＯＧＩＣ　ＩＩ　の
商品名で他の制御システムが販売されている。Ｇｉｒａ
ｓ　ｅｔ　ａｌ．特許と同様、これらの制御システムは
ガスタービン発電所の制御に用いるものである。しかし
ながら、かかる制御システムは本質的にマイクロプロセ
ッサーによるコンピューターシステムである。即ち、こ
れらの制御システムはソフトウエア制御式であるが、従
来の制御システムは電気的及び電子的ハードウエアで制
御される。

【０００５】ＰＯＷＥＲＬＯＧＩＣ及びＰＯＷＥＲＬＯ
ＧＩＣ　ＩＩ　制御システムの操作についてのコンセプ
トは、オペレーターが１つのボタンを押せばタービン発
電機をいわゆる始動待機状態から全出力状態まで作動で
きるということである。タービン発電機のすべての動作
モードは、必要とされる電力出力が大きなステップ変化
をするときの燃料流量の制御も含めて制御可能であるべ
きである。

【０００６】本発明はＰＯＷＥＲＬＯＧＩＣ　ＩＩ　シ
ステムを改良したものでである。必要な電力出力が大き
なステップ変化すると、従来のシステムは最大定格負荷
の２５％のステップ変化出力を与え、これは燃料弁への
制御信号出力（ＣＳＯ）を制限する開ループ式制御によ
り行われる。 かかる開ループ式制御は較正エラーが発生しやすいだけ
でなく、負荷の過渡変化時弁の運動を制限するように作
用する。弁の運動がこのように制限されると過渡変化時
急速な回復が阻止される。

【０００７】ガスタービン発電所及びＰＯＷＥＲＬＯＧ
ＩＣ　ＩＩ　制御システムの動作を本明細書において概
略的に説明するが、本発明は特にガスタービンの燃料制
御に関し、負荷の過渡変化時における燃料流量の制御方
法および装置を改良したものである。

【０００８】また、本発明では燃焼タービン発電所にお
いて速い負荷応答が得られる。

【０００９】上記目的に鑑みて、本発明は、燃焼タービ
ンの負荷を表わす負荷信号が与えられ、制御信号に応答
して燃焼タービンの燃料流量を調節する装置が設けられ
た、燃焼タービンの燃料流量制御装置であって、負荷信
号とリミット信号との差を表わす制御信号を発生して該
制御信号を燃料流量調節装置へ送る制御器と、負荷信号
と負荷の最大瞬時値との和を表わすリミット信号を発生
するリミッタとよりなり、前記リミッタが経時的に第１
の値から前記和にリミット信号を変化させることを特徴
とする制御装置に関する。

【００１０】

【実施例】負荷の過渡変化時における燃焼タービン−発
電機の燃料流量の改良型制御装置を、必要な電力出力が
大きなステップ変化をするときの燃料流量の制御に用い
る場合につき第１３図に示す。本発明はソフトウエア或
いはハードウエアのいずれでも実現可能であるが、好ま
しい実施例では以下に説明する中央処理ユニットに含ま
れるソフトウエアで制御を行う。しかしながら、本発明
の特定プログラムを説明する前に、まず本発明の動作環
境、即ちガスタービン駆動発電所全体の説明を行う。本
発明をガスタービン発電所、特に発電機駆動装置として
単一のガスタービンを用いるピーク負荷発電システムに
つき説明するが、本発明はそれよりも広い用途を有する
ことを理解されたい。

【００１１】第１図はガスタービン発電所１００を示し
、発電所は燃焼或いはガスタービン１０４により駆動さ
れる交流発電機１０２を有する。図示の実施例では、ガ
スタービン１０４はウエスチングハウス・エレクトリッ
ク・コーポレイション製造になるＷ５０１Ｄ５型である
ことが好ましい。

【００１２】発電所１００の典型的な用途としては、継
続的発電およびガスタービン１０４からの廃熱による給
水の加熱、ボイラーまたはエコノマイザーのような特定
の目的での使用がある。必要な投資額が比較的低いこと
のほかに、発電所１００を負荷中心、即ち人口集中地域
の中心または製造サイトに比較的近接して設置すること
が可能である。これは、冷却用の水を必要としないシス
テム条件によるものであり、送電設備費用の節約が可能
である。さらに、発電所１００は遠隔の場所より比較的
少数の人員で自動的に作動させることが可能である。

【００１３】発電所１００は、入口ダクト１１２及び排
気ダクト１１４にそれぞれ結合される入口及び出口消音
器１０８、１１０を用いるとその設置が周辺住民に受け
入れられる可能性が増す。始動を迅速に行え且つ待機コ
ストが低いことは、発電所１００にとってさらに別の運
転上の利点を提供する。

【００１４】発電所１００には、剛性フレームを形成す
る輪切り型鋼製建屋のような包囲体（図示せず）を設け
ることができる。この種の建屋は普通、剛性の鋼製構造
フレーム部材が屋根及び壁の部分において区分された分
割パネルにより覆われたものである。屋根及び壁は、熱
損失及び騒音の透過を最小限に抑えると共に必要に応じ
て完全に分解できるように設計されている。

【００１５】上述の発電所の大きさについての概念を得
るために、発電所１００の基礎は単一の発電ユニットに
つき１つの制御ステーションが設けられる場合ほぼ３２
ｍの長さを有する。この基礎の長さは、参照番号１１６
で示すようにマスター制御ステーションを設けるように
延長することも可能である。マスター制御ステーション
は、発電所１００と共に１つのグループを形成する別の
プラントユニットが共通の制御装置により制御される場
合に必要であろう。本発明は複数の発電所を設けた場合
のマスターコントロールを行う方式で利用可能であるが
、説明を簡単にするために単一のタービン発電機を用い
る場合について説明する。

【００１６】キャビネット１１８内のマイクロプロセッ
サー式コンピューター及び他の制御システム回路が発電
所１００の作動及び制御を行う。好ましい実施例では、
キャビネット１１８はウエスチングハウス・エレクトリ
ック・コーポレイションにより販売されるＷＤＰＦ装置
を収納しており、２つの分散処理ユニット、エンジニア
コンソール及びロガーを収納可能である。かかる他の制
御システム回路は、コンピューター制御システムを他の
作動装置及び状態センサーとインターフェイスするに必
要な適当な入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路を含む。オペレー
ターのキャビネット１２０は制御キャビネット１１８に
関連して設けられ、振動モニター、赤外線炎検知器の電
子装置、シンクロスコープ、種々のプッシュボタンスイ
ッチ、工業用コンピューター、電気機械式カウンター及
びタイマーを収納している。自動送信／受信プリンタ１
２２及び電気系統の異常な状態を検知する保護継電パネ
ル１２４が制御キャビネット１１８に関連して設けられ
ている。

【００１７】発電所１００の始動用電力は、本実施例で
は交流モータユニットである始動エンジン１２６により
供給される。始動エンジン１２６は補助ベッドプレート
に取り付けられ、始動歯車ユニット１２８を介してガス
タービン１０４の駆動軸に結合されている。最初の始動
期間では、交流モータ１２８がターニング歯車１３０及
び始動歯車１３２を介してガスタービンを駆動する。タ
ービン１０４が定格速度のほぼ２０％に達すると点火が
行なわれる。交流モータ１２８はタービン１０４が持続
速度に到達するまで継続して動作する。交流モータ１２
８はタービンのディスクキャビティ温度が高すぎる場合
にはさらに長い期間作動可能であり、これにより熱によ
る軸のそりを回避できる。

【００１８】モータ制御センター１３４も補助ベッドプ
レート上に取り付けられるが、それはモータ始動器及び
他の装置よりなって発電所１００の種々の補助装置を作
動させる。モータ制御センター１３４の遮断器は前面に
取付けるのが好ましい。モータ制御センター１３４及び
補助ベッドプレート上に取り付けた他の装置に関連する
センサー或いは接点要素からの種々の信号は、第１１図
に関連してさらに詳細に説明するように制御システムに
用いるため送信される。

【００１９】発電所のバッテリー１３５は、補助ベッド
プレートまたはスキッドの一方の端部に隣接して設置さ
れている。第１１図に関連して説明するバッテリーの充
電器は遮断器（図示せず）を介してモーター制御センタ
ー１３４に接続されている。バッテリー１３５として定
格１２５ボルト、６０セルのＥＨＧＳ−１７　　ＥＸＩ
ＤＥのような高出力制御用バッテリーを用いることがで
きる。いずれにしてもバッテリー１３５は緊急用照明、
補助的モーター負荷、交流コンピューター供給電圧及び
発電所１００の動作停止後１時間必要な他の制御電力と
して適当な電力を供給することができる必要がある。

【００２０】第２図は、発電所１００に用いる内部電気
系統の１つの例を示す。発電所１００が一旦動作状態に
なると、発電機１０２により発生される電力が発電機の
遮断器１３６及び１３．８ＫＶのバス１３７を介して主
変圧器（図示せず）及びライン遮断器１３８へ送られる
。発電所１００の補助的な電力は補助遮断器１３９及び
補助電力４８０ボルトのバス１４０を介して内部電気系
統から得られる。発電機の遮断器１３６は発電所１００
の同期及び保護遮断装置として働く。

【００２１】適当な４８０ボルトの電源を内部電気系統
内で得られない場合、補助電力変圧器１４１を第３図に
示すように設けることができる。変圧器１４１とステー
ションの１３．８ＫＶバス１３７との間に遮断スイッチ
１４２が接続されている。第３図に示す構成により所謂
ブラックプラント始動を行うことができる。この構成で
は、ガスタービン１０４は補助装置が発電機１０２又は
内部電気系統の何れか付勢状態にあるものから給電を受
けるため任意の時点において始動可能である。ブラック
始動、即ちデッドシステムでは、発電所１００に接続さ
れた外部電気系統が発電機１０２からの電力を受ける待
機状態にないのであるが、ガスタービン１０４を所謂運
転予備電源として使用できるように任意の時間に始動し
ても良い。更に、第２及び３図に示した回路により、発
電所１００をガスタービン１０４の運転を停止せずに故
障した外部電気系統から切離すことができる。電気系統
の負荷に最も近い遮断器を引き外してその負荷を切離し
、発電機１０２の運転を継続させてそれ自身の補助装置
へ電力を送らせても良い。

【００２２】第３図に示したシステムのもう１つの利点
は、電気系統への接続が発電所と系統の次の遮断器との
間の永続的な故障の影響を受けやすい場合に保護が得ら
れることである。かかる状況において、ライン遮断器１
３８はかかる故障の場合クリアを行う遮断器であり、補
助システムは発電機１０２から継続して給電を受けるた
めガスタービン１０４の規則正しい運転停止或いは待機
電源としての動作の継続が可能となる。

【００２３】第３図の構成は、ガスタービン１０４がシ
ステムの低電圧時又は周波数低下状態で始動されるよう
にプログラムされておれば好ましい。かかる事象発生時
、自動的に始動してタービン１０４を規定速度に上げ、
発電機の遮断器１３６を閉じて補助負荷へ電力を送るこ
とができる。このようにすればタービン−発電機ユニッ
トは運転状態となり、所望とあらば直ちに利用可能であ
る。第３図の構成はまた、もし周波数低下或いは電圧低
下信号を用いてガスタービン１０４を系統から切離す必
要のある場合利用することができる。

【００２４】スイッチギヤ・パッド１４３は発電機の遮
断器１３６を含む１５ＫＶスイッチギヤ１４４、１４５
、１４６のために設けられている。補助電力変圧器１４
１及び遮断スイッチ１４２がユーザにより選択使用され
る場合、それらはスイッチギヤ・パッド１４３上に置か
れる。発電機励磁システムに関連する励磁スイッチギヤ
１５０もまたスイッチギヤ・パッド１４３上に設けられ
ている。後で詳しく説明するように、キャビネット１１
８のＩ／Ｏ回路は種々のスイッチギヤ・パッド装置に関
連するある特定のセンサまたは接点要素から信号を受信
する。

【００２５】圧力スイッチ・ゲージキャビネット１５２
もまた補助ベッドプレート上に設けられている。キャビ
ネット１５２はガスタービンの作動に必要な圧力スイッ
チ、ゲージ、レギュレータ及び他の種々の装置を収納す
る。

【００２６】特に図示しなかったが、発電所１００には
またタービン高圧冷却システム及び潤滑油冷却用の放射
型空気−油冷却器が組込まれていることを理解されたい
。かかる装置はいかなる設計のものでも良い。

【００２７】ブラシレス励磁機１５４を含む発電機１０
２を第４図において詳細に示す。発電機１０２及び励磁
機１５４の回転要素は一対の軸受け１５８、１６０によ
り支持されている。従来型の発電機振動変換器１６２、
１６４が発電所制御システムの入力データを発生するた
め軸受け１５８、１６０に結合されている。二次抵抗（
図示せず）を有する接地用配電変圧器が発電機の中性点
を接地するために設けられている。

【００２８】ステータ巻線に埋め込まれた抵抗温度検知
器（ＩＴＤ）１８１Ａ−Ｆは、第４図に示すように入口
及び出口空気温度並びに軸受け油排出温度を測定するた
めに取付けられている。温度センサ及び振動変換器１６
２、１６４からの信号は制御システム即ちキャビネット
１１８へ送られる。

【００２９】励磁機１５４の動作について説明すると、
永久磁石磁界部材１６５が回転して、電圧調整器（図示
せず）により固定交流励磁機界磁巻線１６８に結合され
たパイロット励磁機電機子１６６に電圧を誘起する。こ
のため、励磁機の回転要素上に形成された交流励磁機の
電機子１７２に電圧が誘起されヒューズと共に取付けら
れたダイオ−ド１７４の両端に印加されて発電機１０２
の回転磁界要素１７６を付勢する。発電機電圧が固定電
機子巻線１７８に誘起され、該巻線は発電機１００が同
期状態にあってオンラインであるとき発電機の遮断器１
３６を介して電流を電気系統に供給する。変圧器１８０
はフィードバック信号を調整器１７０へ供給して励磁機
の磁界１６８の励磁レベルを制御する。変圧器１８０か
らの信号はまた発電機のメガワット信号として用いられ
、制御信号がキャビネット１１８へ供給される。

【００３０】一般的に、励磁機１５４はブラシ、スリッ
プリング及び発電機の界磁巻線へ外部から接続すること
なしに動作する。従って、ブラシの磨耗、カーボンの塵
、ブラシの保守及び取換えが必要なくなる。

【００３１】発電機の界磁巻線１７６の励磁に必要な全
ての電力は励磁機−発電機軸から供給される。外部の電
気的接続は固定交流励磁機界磁巻線１６８と励磁用スイ
ッチギヤ１５０との間だけである（第１図）。

【００３２】好ましい実施例では、励磁機の全ての部品
は発電機１０２により支持されている。発電機のロータ
は励磁機のロータを発電機の軸から取外さずに取付けた
り取外したりできる。

【００３３】ブラシレス励磁装置の調整器１７０は、ブ
ラシレス励磁機の界磁巻線１６８の励磁レベルを決定す
るにおいて周波数に感応しない３相の平均電圧に応答す
る。調整器１７０が引き外された状態にある場合、モー
タにより作動されるベース調整レオスタッド１７１がキ
ャビネット１１８からのコンピュータ出力信号によりセ
ットされる。レオスタット出力は加算回路１７３を介し
てサイリスタゲート制御器１７５に加えられる。調整器
１７０が作用しているならば、ベース調整レオスタット
は所定のベース励磁位置に置いたままにされ、モータ作
動電圧基準調整レオスタット１７７はコンピュータによ
り調整されて発電機の電圧制御を細かに行うことができ
る。

【００３４】エラー検知器１７９はエラー出力信号を加
算回路１７３に加え、このエラー出力信号は電圧基準レ
オスタット１７７に加えられたコンピュータ出力基準電
圧と変圧器１８０からの発電機電圧フィードバック信号
との差を表す。加算回路１７３はエラー信号とベースレ
オスタット信号とを加えてゲート制御器１７５に結合さ
れる出力を発生する。エラー検知器１７９では、温度補
償ゼーナーダイオードを用いて基準電圧が実質的に一定
のレベルに保持される。ゲート制御器１７５では、ソリ
ッドステートのサイリスタ点弧回路により、サイリスタ
またはシリコン制御整流器１８０に加えられる電圧に関
して０°から１８０°の間で可変であるゲートパルスが
発生される。

【００３５】シリコン整流器１８０は、励磁機の界磁を
行う正及び負の電圧を発生するインバータブリッジ構成
（図示せず）に接続されている。しかしながら、励磁機
の界磁電流は逆転できない。従って、調整器１７０は励
磁機界磁巻線１６８の界磁レベルを制御し、次いでゲー
ト制御器１７５からの出力のレベルとして各サイクルに
おいてシリコン制御整流器１８０が導通状態にされるサ
イクル角度を制御することにより発電機の電圧を制御す
る。

【００３６】第５図を参照して、好ましい実施例のガス
タービン１０４はＷ５０１Ｄ５であり、定格速度が３６
００ｒｐｍである複合サイクルでない形式のものである
。図面から明らかなように、タービン１０４は２つの軸
受けが単一の軸を支持し駆動が低温端部で排気が軸方向
にむかう形である。濾過された入口空気が多段軸流コン
プレッサ１８５内に入口ダクト１１２からフランジ付き
入口マニフォルド１８３を介して入る。入口案内翼組立
体１８２は、特に始動時サージを防止するためコンプレ
ッサの入口に亘って支持された翼を有する。全ての案内
翼がガスの流れに関して成す角度は均一であり、入口案
内翼組立体１８２の翼に結合された空気作動位置決めリ
ング（図示せず）より制御される。

【００３７】コンプレッサ１８５にはケーシング１８４
が設けられ、このケーシングは水平な面に沿って下部と
上部の半分に分割されている。コンプレッサのケーシン
グ１８４を含むタービンケーシングの構造は、タービン
の回転要素、即ちタービンの軸を軸受け１８８、１８９
を介して支持する。第４図に関して説明したものと同様
な振動変換器（第１１図）がガスタービンの軸受け１８
８、１８９に設けられている。コンプレッサのロータ構
造１８６は任意の公知の態様でタービンの軸に固定され
ている。

【００３８】コンプレッサのケーシング１８４はまた空
気の通路に沿って次々に並べられた静翼１９０を支持す
る。更に、ケーシング１８４は圧力容器として働き圧縮
される空気流を閉じ込める。始動時のサージ状態を防止
するため公知の方法に従ってコンプレッサの中間段から
弁の制御により抽気が行われる。

【００３９】コンプレッサの入口空気はコンプレッサ１
８５の各段を環状に流れる。ディスク１９４によりロー
タ１８６に取付けられた羽根１９２は使用される環境に
合致するよう空気力学及び構造の観点から正しく設計さ
れている。コンプレッサの入口及び出口空気温度は適当
に支持された熱電対（第１１図）により測定される。

【００４０】次に燃焼システムにつき説明する。加圧さ
れたコンプレッサ出口からの空気は、ガスタービン１０
４の縦方向軸の周りでケーシング１８４の部分２００の
内部において円錐体を形成するよう取付けられた合計１
６個のカン状燃焼器１９８よりなる燃焼装置１９６へ向
けられる。燃焼器外殻圧力はコンプレッサから燃焼器へ
の流路に結合された適当なセンサ（第１１図）により検
出され、キャビネット１１８及び圧力スイッチ／ゲージ
キャビネット１５２へ信号が送られる。

【００４１】第６図は、点火を行うために横方向に炎が
伝ぱんするようチューブ２０２により横方向に接続され
た燃焼器１９８を示す。コンピュータにより作動される
連続点火装置２０４は、４つの燃焼器１９８よりなる各
群につき点火器２０６、２０８を有する。各群では、燃
焼器１９８は直列に横方向に接続され、２つの群が参照
番号２１０で示すように一方の端部でだけ横方向に接続
される。コンピュータより発生される作動信号について
は後で説明する。

【００４２】一般的に、点火装置２０４は容量放電式点
火器と点火器２０６、２０８の一部を形成するそれぞれ
のスパークプラグへの配線を有する。スパークプラグは
点火器２０６、２０８内の引込み自在のピストンに取付
けられているため、点火が実行された後プラグを燃焼領
域から引出すことができる。

【００４３】１４個の燃焼器バスケット１９８内におけ
る点火及び燃焼の継続状態を確かめるために、各群の端
の燃焼器にそれぞれ一対の紫外線炎検知器２１２、２１
４が設けられる。このように炎検知能力に冗長をもたせ
るのは炎検知器が高温になる状況の下で特に好ましい。

【００４４】一般的に、紫外線炎検知器は、燃焼器の通
常の炎からは可変量発生するが燃焼器バスケットの他の
要素からは目立った量発生しない波長が１９００乃至２
９００オングストロームの範囲の紫外線に応答する。検
知器からのパルスは積分し増幅することによって炎の存
在時炎リレーを作動させる。紫外線によりガス電圧のブ
レークダウンが生じこれによりパルス列が発生する。炎
モニタは炎リレーが作動するまでの時間遅延を増加させ
るが、それはパルス列がこの時間遅延を越える場合であ
る。

【００４５】第７図は、各燃焼器１９８のコンプレッサ
端部に取り付けた複式燃料ノズル２１６の正面図である
。複式ノズル２１６の中央には油ノズル２１８があり、
その周りに噴霧化空気ノズル２２０が設けられている。 外側のガスノズル２２２が噴霧化空気ノズル２２０の周
りに形成されており、これで燃料ノズル２１６の組み立
てが完了する。

【００４６】第８図の断面図に示すように、燃料油或い
は他の液体燃料が導管２２４を介して油ノズル２１８へ
導入され、それと同時に噴霧化空気が孔部２２８を介し
てマニフォルド２２６に入る。気体燃料は入口管２３０
及びマニフォルド式多ノズル装置２３２を流れた後放出
される。導管２２４及び２３０を流れる燃料の調節につ
いては後で説明する。

【００４７】一般的に、タービン燃料プロセスでは液体
または気体燃料若しくは液体と気体の両方の燃料を用い
ることができる。ＢＴＵ値が低い高炉ガスからの気体か
ら天然ガス、ブタンまたはプロパンのような高いＢＴＵ
成分をもつガスを含む種々の気体燃料を燃やすことがで
きる。しかしながら、今日では環境規制が厳しいため考
えられる燃料としては天然ガス、＃２留出油及びガス化
複合サイクル統合発電所において生成される石炭からの
低いＢＴＵ値のガスとに限られる。

【００４８】燃料ガス中の凝縮可能な液体がノズル２１
６に到達するのを阻止するため、燃料供給ラインには適
当なトラップ及び加熱器を用いることができる。ダスト
成分の最大値は堆積及び浸蝕が過大になるのを防ぐため
標準１立法フィート当り０．０１グレインにセットされ
る。Ｈ２Ｓの形の燃料ガスの硫黄成分を５モル％より低
い値に制限することによりさら更に腐蝕が進むのを抑え
ることができる。

【００４９】液体燃料については、適当な噴霧化を達成
するため燃料の粘性をノズルで１００ＳＳＵ以下にする
必要がある。ほとんどの蒸留燃料はこの基準を満足する
。しかしながら、ほとんどの原油及び残留燃料はたとえ
粘性の仕様が満足するものであっても化学的仕様に合わ
せるためさらに処理する必要がある。静翼上の堆積が過
剰になるのを防ぐため、液体燃料の灰成分はバナジウム
、ナトリウム、カルシウム、及び硫黄を含む腐蝕成分の
最大値に制限する。

【００５０】コンプレッサ出口空気流の一部は各燃焼器
１９８内で燃料と結合して点火されると燃焼し、コンプ
レッサ出口空気流の残りの部分は燃焼生成物と結合して
燃焼器１９８から多段反応段式タービン２３４（第５図
）へ流れる。燃焼器のケーシング部分２００は垂直ケー
シングジョイント２３８を介してタービンのケーシング
２３６に結合されている。コンプレッサ１８５とタービ
ン２３４との間には高圧空気または油シールの必要はな
い。

【００５１】次に第５図に示したタービン１０４のトル
ク発生部分について説明する。トルクまたはタービン部
分２３４には４つの反応段が設けられ、その段を介して
多流燃焼ガス流が環状パターンで流れて加熱された空気
の機械エネルギーをタービンの回転エネルギーに変換し
、コンプレッサ１８５及び発電機１０２を駆動する。 タービンのロータは４つのディスク翼組立体２４０、２
４２、２４４、２４５により形成され、これらはスルー
ボルトを介してスタブ軸に取付けられている。温度感知
熱電対（第１１図）はディスク空洞内に支持されて制御
システムへ空洞温度信号を送る。

【００５２】ロータ組立体を構成するにおいて、耐高温
合金のロータ羽根２４６がディスクに取り付けられてい
る。各羽根の基部はコンプレッサ１８５の出口から抽出
されて冷却系を任意の適当な態様で流れる空気により冷
却される。かくして、羽根の基部は回転する羽根２３６
のヒートシンクとして働く。タービンの各ディスクには
冷却空気も流れてユニットの動作負荷範囲に亘って比較
的一定の低い金属温度を維持する。

【００５３】タービン回転構造の２つの支持軸受け１８
８、１８９は、好ましくはいわゆるティルティングパッ
ド軸受けである。軸受けハウジングはケーシング構造の
外側にあって構造の入口及び排気端部を介してアクセス
できるという利点がある。タービンを支持する全体構造
は軸の心合関係を乱さずに自由に膨脹収縮を可能にする
ものである。

【００５４】タービンケーシング２３６は、タービン２
３４の圧力を閉じ込める容器として働くだけでなく、ロ
ータの羽根と交互に並んだ静翼列を形成する静翼２３８
を支持する。タービン２３４からガスが、実質的に大気
圧で出口ダクト装置１１４に固定されたフランジ付き排
気マニホルド１５０を介して排出される。

【００５５】発電機及びガスタービンの振動変換器（第
１１図）は、制御システム、例えばＢｅｎｔｌｙ−Ｎｅ
ｖａｄａ　振動モニターシステムへ入力するため基本振
動信号を振動モニターへ送信できるような従来型の速度
変換器を用いることができる。一対の従来型速度検出器
（第１２図）がタービン−発電機軸の適当な位置に支持
されている。速度検出器より発生される信号は発電所の
動作を決定するにおいて制御装置により用いられる。

【００５６】ガスタービンの軸受け油ドレインには多数
の熱電対がある。さらに、羽根流路の熱電対は任意の公
知の態様で排気マニホルド２５０の内周に支持され、特
に発電所の始動期間制御システムが使用する羽根温度を
速い応答で指示する。排気温度検出器は、発電所１００
の負荷動作時制御システムが使う主として平均排気温度
を測定するため排気ダクト装置１１４内に設けられてい
る。ガスタービン１０４の適当な高応答性のシールドさ
れた熱電対は、突き固めたアルミナの絶縁材を用い薄壁
の耐高温合金を伸ばしたシース或いは別の厚い壁案内部
材より支持されたものである。上述の熱電対及び他の温
度検出器が重要なことを第１１図に関連して説明する。

【００５７】次にタービン１０４の燃料系統について説
明する。第９図を参照して、燃料系統２５１は燃料弁を
作動して気体燃料を気体ノズル２２２へ供給する。気体
燃料はガス源からダイヤフラーム作動圧力調整弁２５４
へ送られる。ここでは、ＩＥＥＥスイッチビア装置の番
号を一般的に用いるが、これは米国標準規格Ｃ３７．２
−１９５６に組み込まれているように適当なところで用
いる。

【００５８】始動弁２５６は、３６００ＲＰＭまでのタ
ービン速度につきノズル２２２へ送る気体燃料の量を決
定する。弁２５６はコンピューターが発生する制御信号
に応答して空気アクチュエータ２６１が位置決めする。 点火のために、弁２５６は空気アクチュエータ２６１が
その全閉位置にあるとき一部開放状態にある。圧力調整
弁２５７は一定の圧力を与え、点火時燃焼バスケット内
でガスを繰り返し点火できるように一定のガスが流れる
。

【００５９】弁２５７及び２５６が最大流量範囲に到達
するにつれ、弁２５８が開いて燃焼タービンへのガス流
を最大負荷出力に制御する。

【００６０】空気作動式トリップ弁２６０は、タービン
の過速度が定格１１０％のような所定のレベルに到達す
ると機械作動によりガス燃料の流れを止める。空気作動
式ガス抜き弁２６２はオン／オフ空気作動式隔離弁２６
４と同じように閉じ込められたガスをトリップ弁２６０
から大気中に逃す。弁２６２及び２６４は常態では両方
閉じられた状態にある。隔離弁による燃料制御動作は、
圧力スイッチ／ゲージキャビネット１５２（第１及び１
１図）を介して加えられる電子制御信号により始動され
る。

【００６１】第１０図を参照して、液体燃料供給系統２
６６はモータ駆動の主燃料ポンプ２６８のポンプ作用に
より任意の適当な燃料源から１４個のノズル２１８（８
個だけをしめす）へ液体燃料を供給する。ポンプの出口
圧力は検出器２６７により検出されて制御システムによ
り利用される。バイパス弁２７１は電子空気式コンバー
タ２７０及びブースターリレー２７２により空気作動さ
れ、戻りラインへの液体燃料のバイパス流量を決定して
それにより液体燃料の出口圧力を決める。コンピュータ
ーにより発生される制御信号はポンプ出口圧力の制御を
行い、また特にタービン始動時ポンプ出口圧力のランプ
変動制御も行う。スロットル弁２７２は出口圧力調整弁
２７０に対するランプ圧力制御時最小の位置に保持され
る。圧力スイッチ２７１はポンプ２６８が引き込み流を
加圧しているかどうかを指示する。

【００６２】圧力ランプ変動制御動作の後、空気作動式
スロットル弁２７２はノズル２１８への液体燃料の流量
を空気アクチュエータ２７４及びブースターリレー２７
６により決められた値に制御するように位置決めされる
。コンピューターが発生する制御信号はスロットル弁２
７２のコンバーター位置制御作用を決定する。かかる動
作時、パイバス弁２７０は引き続き燃料出口圧力を一定
の値に保持するように動作する。

【００６３】ガス燃料系統２５１におけるように、機械
作動で空気式の過速度トリップ弁２７８はタービンが過
速度状態になると液体燃料の流れを止める。適当なフィ
ルタ２８０が液体燃料の流路に設けられ、またガス燃料
系統２５１におけるように、電気作動で空気式の隔離弁
２８２が液体マニホルド２８３への液体燃料への流量を
オン・オフ制御する。

【００６４】１４個の（８個だけを示す）容積式ポンプ
２８４がそれぞれノズル２１８へ通じる個々の液体燃料
流路に設けられている。ポンプ２８４が単一の軸に取り
付けられ、マニホルド２８３からの油の流れで駆動され
て実質的に等しいノズルの燃料流量を与える。逆止弁２
８６がノズル２１０からの逆流を防止する。

【００６５】次に発電所１００の制御に用いられる制御
装置を説明する。発電所１００は、第１１図において概
略的に示した統合タービン−発電機コンピューター制御
装置３００の制御により作動される。発電所制御装置３
００は、第１図の発電所１００に含まれる制御キャビネ
ット１１８、圧力スイッチ／ゲージキャビネット１５２
及び他の要素よりなる。複数の発電所を作動させる場合
、制御装置３００はさらに別の発電所の動作に必要な任
意の別の回路を含む。

【００６６】制御装置３００はシステムのパッケージを
集中された点に特徴がある。かくして、第１図に示した
制御キャビネットは速度／負荷制御を行う全パッケージ
、発電所の動作手順を自動化するパッケージ、及びシス
テムをモニターするパッケージを収納する。

【００６７】発電所のオペレータにとってさらに有利な
こととして、好ましい実施例ではタービンと発電機の動
作機能が、制御装置３００により提供される統合タービ
ン−発電機制御方式に従って単一のオペレーターパネル
上に含まれていることである。

【００６８】制御装置３００は始動及び停止を自動的に
、高信頼度で且つ高効率で逐次動作により行い、発電所
保護のためのモニター及び警報発生機能を有し、また発
電所の始動、制御動作及び停止時における速度／負荷の
制御を正確且つ高信頼度でまた高効率で行う。発電所の
オペレーターはタービンの始動サイクルを手動によりそ
れぞれのステップを通して選択的に進行させることがで
きる。

【００６９】自動制御を行う際、発電所１００はオペレ
ーターの制御により作動させるか或いは遠隔の統合制御
機能により発電所にオペレーターを置かずに作動するこ
とができる。さらに、発電所を作動停止状態から始動さ
せ、正確且つ効率の良い制御によって好ましくは通常の
決まった時間内に同期速度まで加速し、普通の場合ター
ビンの修理インターバルを延長し、電気系統と手動また
は自動的に同期させ、且つ好ましいランプ変動制御によ
りあらかじめ選択可能な一定の或いは温度により制御さ
れる負荷レベルまで負荷を増加し、それによって発電所
の管理を改善できる。

【００７０】発電所１００を始動するにあたり、制御装
置３００はまず、オペレーターのスイッチにより生じる
ある特定の状態情報、温度測定値、圧力スイッチ及び他
のセンサー装置を必要とする。発電所全体の状態が満足
なものと分かった場合、プログラムされたコンピュータ
ーの制御により発電所の始動が開始される。発電所の各
種の装置は可能な場合はいつも並行して始動され発電を
行う発電所の利用可能性を増加させる。１つのシーケン
スステップが完了するとプログラム制御により一般的に
次のシーケンスステップが開始されるが、これは動作停
止警報が存在しない場合である。発電所の利用度は点火
が失敗した場合さらに幾度も点火を試みる始動シーケン
スよりさらに増加する。

【００７１】始動シーケンスは一般的に、始動エンジン
を始動し作動してガスタービン１０４を低速から加速す
るステップ、ターニングギアを停止するステップ、燃焼
システムの燃料を定格の約２０％の速度で点火するステ
ップ、ガスタービンを定格の約６０％の速度まで加速し
て始動エンジンを停止するステップ、ガスタービン１０
４を同期速度にまで加速するステップ、及び発電機の遮
断器１３６を閉じた後負荷をかけるステップよりなる。 運転を停止すると、燃料の流れは停止し、ガスタービン
１０４は減速し惰行する。ターニングギアは冷却期間の
間タービンの回転要素を駆動するため始動される。

【００７２】第１２図に示す制御ループ構成３０２は、
制御装置３００（第１１図）に組み込まれ本発明の広範
囲な他の用途に適応可能な好ましい一般的な制御ループ
を表したものである。制御装置の保護、シーケンシング
、さらに詳細な制御機能及び他の特徴については、後で
次々にさらに詳しく説明する。図面ではＳＡＭＡ標準機
能表示が用いられている。

【００７３】制御ループ構成３０２は、ガスタービン発
電所１００の作動に用いるプロセス制御ループのブロッ
クよりなる。第１２図においてハードウエア及びソフト
ウエア要素間については何も描かれていないが、これは
この制御思想の多くの局面がハードまたはソフトのいず
れでも実現できるからである。

【００７４】一般的に、速度条件を満足させるに必要な
燃料需要を決定するためにはフィードフォーワード方式
を用いるのが好ましい。タービン速度、周囲温度及び圧
力、制御される負荷変数または発電所メガワット、燃焼
器外殻圧力及びタービン排気温度を含む被測定プロセス
変数が、装置の設計限界を越えないように燃料需要を制
限し、較正し、また制御するために用いられる。フィー
ドフォーワード速度−燃料需要、開始ランプにより制限
される燃料需要及び最大排気温度により制限される燃料
需要はガスタービンの非線形性に従って非線形であるの
が好ましく、これによりガスタービンの動作がさらに正
確且つ効率よくまた高い利用度及び信頼度で行える。制
御装置３０２はサイクル温度、ガスタービン装置の速度
、始動時の加速度、負荷変化率及びコンプレッサのサー
ジマージンを維持することができる。

【００７５】制御装置３０２の燃料需要はタービンのガ
スまたは気体燃料弁２５６、２５８、２７２の位置制御
を行う。さらに、制御装置３０２はガスと液体燃料を同
時に燃焼させることが可能であり、必要とあれば１つの
燃料からもう１つの燃料へ大きな変動を伴わずに自動切
り換えが可能である。異なる燃料間の変動を伴わない切
り換え及びそれに関連する発電所の動作は公知であり、
本明細書の一部を構成するものとして引用した米国特許
第３，９１９，６２３号に開示されている。

【００７６】第１２図に示した複数の制御ループ機能を
結合するため、低燃料需要セレクタ３１６が各制御ルー
プが発生する種々の燃料制限値を選択することにより燃
料需要を制限する。これらの制限値はそれぞれ、速度制
御機能３０３、始動ランプ制御機能３０５、最大排気温
度制御機能３０６、最大メガワット制御機能３０７及び
最大瞬時負荷ピックアップリミッタ３０８により発生さ
れる。

【００７７】始動時及び点火後、始動ランプ制御機能３
０５はタービン１０４を定格のほぼ８０％の速度へ加速
するための開ループ燃料需要を発生する。定格８０％の
速度から同期速度までは、速度制御機能３０３がタービ
ン１０４を制御して一定の加速を維持し同期時所望の速
度が得られるようにする。

【００７８】発電機１０２の同期がなると、タービン速
度は電力系統が大型であれば電力系統周波数により調整
される。従って、同期後速度制御機能３０３が任意の公
知の方法により３０４が発生する速度基準信号をランプ
させることにより燃料流量を調整し、これにより発電機
１０２のメガワット出力をランプさせる。

【００７９】好ましい実施例において、速度制御機能３
０３は比例、積分、微分（ＰＩＤ）制御機３１２を含む
。発電機１０２のメガワット出力を表わすメガワットフ
ィードバック信号が３０９で任意の公知の技術により発
生されスイッチ３１０へ送られる。スイッチ３１０は、
発電機の遮断器制御機能３１１により発電機の遮断器が
閉じられていることが指示される時は必ずメガワットフ
ィードバック信号を制御器３１２の負の入力へ送る。タ
ービン速度を表わす信号は任意の公知の技術により速度
センサー３１４により発生され、制御器３１２のもう１
つの負の入力へ送られる。速度基準信号は制御器３１２
の正の入力へ送られる。

【００８０】制御器３１２の入力ではその和がゼロにな
ることが必要であり且つまたセンサー３１４からの速度
信号は同期時本質的に一定であるため、速度基準信号は
制御器３１２の出力が負荷をピックアップするため速度
基準信号のランプ変化を表すようにメガワット信号にあ
よりバランスされる。

【００８１】タービン負荷、即ち発電機のメガワット出
力が増加すると、制御ループ３０５、３０６、３０７、
３０８はもし最大リミット状態の任意のものが越えられ
ると低燃料需要セレクト３１６を介して燃料流量の制御
を行うことができる。これは排気温度がメガワット出力
の増加と共に上昇すると実際に起こる。最大排気温度制
御機能３０７は最終的に、最大許容温度へタービン１０
４への燃料流量を制御する。

【００８２】周囲温度が低い場合、最大メガワット制御
機能３０８は最大排気温度制御機能３０７が作動される
前に低セレクトの状態になる。

【００８３】低燃料需要セレクタ３１６の出力では、燃
料需要を表示する信号が複式燃料制御機能へ加えられ、
そこで燃料需要信号が処理されてガス始動・スロットル
弁へ印加するガス燃料需要信号、または油スロットル・
圧力バイパス弁へ加えられる液体燃料需要信号若しくは
ガス及び油弁へ一緒に印加されるガス及び液体燃料需要
信号が発生する。制御装置３０２は、大きすぎる負荷率
、負荷過渡変化時における大きすぎる速度変動、発電機
の遮断器閉鎖時における過大速度、過負荷になる過大燃
料流量、動作、コンプレッササージ及び過度のタービン
入口排気及び羽根の過大温度が存在する全てのモード時
、燃焼器の火が消える過少燃料流量を含む事象が起こら
ないように、ガスタービン装置を保護する。さらに制御
システム３００内の制御装置３０２は、システム安定性
、過渡応答及び調整能力に関する、ＮＥＭＡ　　ｐｕｂ
ｌｙｃａｔｉｏｎ　　“Ｇａｓ　　Ｔｕｒｂｉｎｅ　　
Ｇｏｖｅｒｎｏｒｓ”、ＳＭ３２−１９６０に記載され
た全ての条件を満足する。

【００８４】次いで、第１１図の詳細なブロック図に示
した制御システム３００を説明する。これは中央処理装
置３０４及びその関連の入力／出力インターフェイス装
置よりなる汎用コンピューターシステムを含む。

【００８５】さらに詳細には、コンピューター３０４の
インターフェイス装置は、種々の発電所及び装置の状態
を表わす接点或いは他の同様な信号を走査する接点閉鎖
入力システム３０６を有する。状態接点は通常、種々の
発電所装置の所定の状態を感知可能な付勢回路（図示せ
ず）により作動される水銀を湿らせた型のリレー（図示
せず）の接点である。状態接点データは、例えば制御及
びシーケンスプログラムで機能するインターロック論理
回路、保護及び警報システム及びプログラムされたモニ
ター及びロッギングで用いられる。

【００８６】各アナログチャンネル入力において、所定
速度でガスタービン発電所１００からアナログ信号をサ
ンプルし、その信号サンプルをコンピューター処理のた
めデジタル値に変換する従来のアナログ入力装置３２８
により、コンピューター３０４への入力インターフェイ
スが行われる。普通のプリンター３３０も設けられ、そ
れは例えば参照番号３３２で示したロッギングプリント
アウトのような目的で用いられる。

【００８７】出力インターフェイスは、従来の接点閉鎖
出力システム３２６によりコンピューターにおいて行な
われる。アナログ出力は接点閉鎖出力装置３２６を介し
てプログラム制御により送られる。

【００８８】第１図に関連して前に説明した発電所のバ
ッテリー１３５もまたコンピューター装置、制御装置及
び発電所１００の他の要素の作動に必要な電圧を供給す
るため示されている。バッテリーの充電は適当な充電器
３２０により行う。

【００８９】タービン、保護継電装置、スイッチギア、
圧力スイッチ／ゲージキャビネット及び始動エンジン用
の種々の接点から接点閉鎖入力装置３２６へ接続がなさ
れている。さらに、モータ制御センター１３４にあるよ
うなある特定のカストマーにより選択された接点３２７
Ｄ及び種々の接点３２７Ｃが接点閉鎖入力装置３２６に
結合されている。

【００９０】アナログ／デジタル入力装置３２８へは、
そのほとんどを既に簡単に説明した発電所の種々のプロ
セスセンサー及び検知器からの出力が加えられる。コン
ピューター装置３３４へ入力して種々の目的に合わせて
処理するため、ガスタービン１０４の種々のセンサーに
より種々のアナログ信号が発生される。タービンセンサ
ー３２９Ａ−Ｋは、多くの羽根流路熱電対、ディスクキ
ャビティー熱電対、排気マニホルド熱電対、軸受熱電対
、コンプレッサ入口及び出口熱電対並びに種々のセンサ
ーを示すブロックで指示されるように油溜熱電対、軸受
油熱電対及び主燃料入口熱電対を含む。

【００９１】燃焼器外殻圧力センサー、主速度センサー
及びバックアップ速度センサーの出力信号もまたアナロ
グ入力装置３２８へ結合されている。ブロック３２９Ｋ
にはタービン支持金属熱電対が含まれている。

【００９２】発電機１０２及び発電所スイッチギアに関
連するセンサー３２９Ｌ−Ｒもまたコンピューター３３
４に結合されている。発電機温度センサーは、ステータ
抵抗温度検出器、入口空気熱電対、出口空気熱電対及び
軸受ドレイン熱電対を含む。発電機１０２及びガスター
ビン１０４に関連する振動センサーは回転装置の振動を
監視できるオペレーターコンソールを介してアナログ入
力装置３２８へ結合されている。第１１図に示すように
、保護継電機キャビネットにあるさらに別のセンサーは
種々のバス、ライン、発電機及び励磁機の電気的状態を
表わす信号を発生する。

【００９３】接点閉鎖出力により作動される他の装置に
は発電機界磁遮断器及び発電機及びライン遮断器１３６
、１３８、１３９がある。モータ作動の発電機励磁機界
磁レオスタット１７１、１７２、モータ制御センサー１
３４及び圧力スイッチ／ゲージキャビネット１５２内の
種々の装置もまた接点閉鎖出力に応答して出力する。 プリンター３３０は中央処理装置３３４への特別な入力
／出力チャンネル内において直接作動される。

【００９４】瞬時的な負荷変動が起こる態様は、電力会
社の電気グリッドにおいて共通である。タービン１０４
の最大出力に到達しない状態で速度または周波数制御に
より運転されている場合、燃料流量は速度制御器３０３
により制御される。上述したように、この制御機３０３
はＰＩＤ制御器３１２を有し、この制御器は３つの入力
、即ち速度基準、速度及びメガワットを有する。定常状
態時これらの入力の代数和はゼロである。電力会社のグ
リッドに大きな需要が印加されると、速度信号が減少し
てその代数和がゼロから変動する。制御器３１２が応答
して低セレクト３１６により選択された燃料流量制御信
号を発生し、燃料流量をできるだけ早く増加させる。 燃料流量が増加するとメガワット信号が増加する。メガ
ワット信号は制御器３１２への入力の代数和が再びゼロ
になるまで増加する。

【００９５】負荷需要に従って燃料流量が突然増加する
と、タービンの部品に突然過渡的に応力がかかるためタ
ービン１０４に修理不能な損傷を与えることがある。従
って、負荷需要の突然の印加を損傷を回避するように制
限することが重要である。かかる制限は本発明の最大瞬
時負荷ピックアップリミッタにより行われる。

【００９６】本発明の最大瞬時負荷ピックアップリミッ
タを第１３図に示す。負荷ピックアップリミッタにより
発生される制御信号は、負荷の過渡変化時、即ち負荷需
要が増加または減少する時用いられて燃料流量を制御す
る。好ましい実施例において、この負荷ピックアップリ
ミッタは中央処理装置３３４内でソフトウエアにより実
現される。従って、処理装置３３４において発生される
制御信号は複式燃料制御器３３４に送られる。

【００９７】第１３図に示すように、負荷需要信号、即
ち変圧器１８０において検知される電圧に関連して発生
され中央処理装置３３４での使用のため任意の公知の態
様で処理される発電機メガワット信号は、ＰＩＤ制御器
４００の負またはフィードバック入力へ直接送られる。 発電機メガワット信号は設定点信号を発生する比例器４
０２へ送られる。この設定点信号は燃焼タービンが一度
に瞬時的にピックアップ可能な最大負荷を表わす。好ま
しい実施例であるＷ５０１Ｄ５では、この負荷はペース
ＩＳＯ定格の２５％或いはほぼ２５ＭＶである。かかる
設定点信号は加算器４０４へ送られる。加算器４０４は
、この設定点信号をもとの発電機メガワット信号に加え
て、この加算された信号をランプ発生器４０６へ送る。 ランプ発生器４０６へ送られた加算信号は、タービン１
０４が瞬時的に対応できる最大メガワット値を表わす。 ランプ発生器４０６は、負荷の過渡変化前の負荷需要信
号と加算信号との間における負荷の過渡変化時事実上ラ
ンプ作用する出力リミット信号を発生する。このランプ
の増加率は、燃焼タービンにより許容される最大値にセ
ットされ、この好ましい実施例では毎分５メガワットで
ある。例えば、負荷需要信号が５０〜７５メガワットに
増加すると仮定する。かかる場合、ランプ発生器４０６
からの出力リミット信号は５０〜７５メガワットへ所定
の態様でランプする。

【００９８】以上述べたことから理解されるように、発
電機メガワット信号が負荷ピックアップの増加を示すと
、ランプ発生器４０６が発電機メガワット信号と最大ス
テップメガワット値との和がゆっくりと増加方向にラン
プするのを可能にする信号を発生する。発電機メガワッ
ト信号が負荷の減少を示した場合、ランプ発生器４０６
は減少方向にゆっくりとランプする必要はない。好まし
い実施例において、負荷の減少が発電機メガワット信号
により指示されると、ランプ発生器４０６は負荷の増加
が指示される際用いられる速度よりも早い速度で減少方
向にランプする。Ｗ５０１Ｄ５のようなタービンでは、
アンロード速度は瞬時的であっても良い。ランプ発生器
４０６の出力はＰＩＤ制御器４００の正の入力へ送られ
る。理解されるように、ＰＩＤ制御器４００は、ランプ
発生器４０６の出力と元の発電機メガワット信号との差
を表わす信号、即ち負荷需要信号を発生する。この出力
は低セレクト３１６へ送られる。低セレクト３１６は燃
料需要信号を複式燃料制御機能へ送り、そこで燃料需要
信号が処理されてガス始動・スロットル弁へ印加される
ガス燃料需要信号或いは油スロットル・圧力バイパス弁
へ印加される液体燃料需要信号、若しくはガスおよび油
弁に一緒に印加されるガスおよび液体需要信号が発生す
ることを想起されたい。

【００９９】従って、比例器４０２により発生される最
大設定点信号より大きい負荷の変化が生じると、制御器
４００により最大ステップの負荷が生じ、最大ステップ
の負荷を越える任意の負荷が通常の速度でランプする。 逆に、負荷の瞬時的減少が発電機メガワット信号におい
て検知されると、ＰＩＤ制御器４００はその減少を制限
せず、燃料流量が減少して通常の制御に従うのを可能に
する。

【０１００】理解されるように、定常或いは負荷需要が
ゆっくりと変化する状態では、設定点発生器とも呼ばれ
る加算器４０４の出力はＰＩＤ制御器４００に送られる
フィードバック信号、即ち発電機メガワット信号と比べ
て非常に大きい。かくして、ＰＩＤ制御器４００は高い
値で飽和し低い値に選択されない。逆に、発電機メガワ
ット信号がリミット信号とも呼ぶことのできるランプ発
生器４０６の出力を越えると、ＰＩＤ制御器４００が低
セレクト３１６により低い値に選択され、それにより燃
料弁２６０をも制御する。負荷が増加する場合、そのリ
ミット信号はゆっくりとランプ増加し、最終的にＰＩＤ
制御器４００は低い値に選択されなくなる。かかる状況
のもとで、燃料弁２６４の制御は前述した速度または温
度制御にもどる。

【０１０１】以上の説明から理解されるように、本発明
は燃料弁への制御信号がスケーリングを施した燃料弁信
号でなくて実際のメガワットにより制御され、従って高
い精度および大きな再現性を得るのを可能にする。

【０１０２】本発明を特定の実施例につき説明したが、
当業者にとってはは本明細書において説明し頭書した特
許請求の範囲に記載された本発明の原理から逸脱するこ
となく種々の変形例または設計変更が想倒されることを
理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理に従って動作するガスタービン発
電所の頂部平面図である。

【図２】図１のガスタービン発電所の作動に利用可能な
種々の電気装置を示す。

【図３】図１のガスタービン発電所の作動に利用可能な
種々の電気装置を示す。

【図４】図１のガスタービン発電所に用いられる回転整
流励磁機および発電機の概略図である。

【図５】図１の発電所に用いられる工業用ガスタービン
の前立面図である。

【図６】図５のガスタービンに用いられる燃料ノズルお
よびその他の部品を示す。

【図７】図５のガスタービンに用いられる燃料ノズルお
よびその他の部品を示す。

【図８】図５のガスタービンに用いられる燃料ノズルお
よびその他の部品を示す。

【図９】図５のガスタービンに用いられるガスおよび液
体燃料供給系統の概略図である。

【図１０】図５のガスタービンに用いられるガスおよび
液体燃料供給系統の概略図である。

【図１１】図１のガスタービン発電所の作動に用いるデ
ジタルコンピューター制御装置のブロック図である。

【図１２】図１１のコンピューター制御装置の作動に用
いることの可能な制御ループの概略図である。

【図１３】本発明の最大瞬時負荷ピックアップリミット
信号を発生する制御ループの概略図である。

【符号の説明】

４００　　ＰＩＤ制御器 ４０２　　比例器 ４０４　　加算器 ４０６　　ランプ発生器

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　燃焼タービンの負荷を表わす負荷信号
   が与えられ、制御信号に応答して燃焼タービンの燃料流
   量を調節する装置が設けられた、燃焼タービンの燃料流
   量制御装置であって、負荷信号とリミット信号との差を
   表わす制御信号を発生して該制御信号を燃料流量調節装
   置へ送る制御器と、負荷信号と負荷の最大瞬時値との和
   を表わすリミット信号を発生するリミッタとよりなり、
   前記リミッタが経時的に第１の値から前記和にリミット
   信号を変化させることを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】　　前記制御器が比例積分差制御器よりな
   ることを特徴とする請求項第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】　　前記リミッタが、負荷の最大瞬時値を
   表わす基準信号を発生する基準手段と、負荷信号と基準
   信号とを加算して加算信号を発生する加算手段と、負荷
   の過渡変化時、過渡変化前の負荷信号と加算信号との間
   で変化するランプ出力信号を発生するランプ手段とより
   なることを特徴とする請求項第１項に記載の装置。
4. 【請求項４】　　燃焼タービンが発電機を駆動するよう
   に連結され、負荷信号が発電機の出力を表わし、基準信
   号が発電機需要出力の所定の最大瞬時変化を表わすこと
   を特徴とする請求項第３項に記載の装置。
5. 【請求項５】　　所定の最大値が需要負荷の２５％であ
   ることを特徴とする請求項第４項に記載の装置。
6. 【請求項６】　　リミッタが、負荷の過渡変化時負荷が
   増加するか減少するかにより異なるレートでリミット信
   号を変化させることが可能であることを特徴とする請求
   項第１項に記載の装置。
7. 【請求項７】　　リミッタが負荷の減少時よりも増加時
   に遅いレートでリミット信号を変化させることを特徴と
   する請求項第６項に記載の装置。
8. 【請求項８】　　燃焼タービンの負荷を表わす負荷信号
   が与えられ、燃焼タービンが制御信号に応答して燃焼タ
   ービンの燃料流量を調節する燃料流量制御装置を有する
   システムにおいて、燃焼タービンの燃料流量を制御する
   方法であって、リミット信号から負荷信号を減算して制
   御信号を発生し、該制御信号を燃料流量制御装置へ送り
   、負荷信号と負荷の最大瞬時値を加算してリミット信号
   を発生し、リミット信号を経時的に第１の値から負荷信
   号を減算する前の和に変化させるステップよりなること
   を特徴とする制御方法。
9. 【請求項９】　　制御信号を発生するステップが比例積
   分差制御方法により実行されることを特徴とする請求項
   第８項に記載の方法。
10. 【請求項１０】　　リミット信号を発生するステップが
    、負荷の最大瞬時値を表わす基準信号を発生し、負荷信
    号と基準信号とを加算して加算信号を発生させるステッ
    プよりなることを特徴とする請求項第８項に記載の方法
    。
11. 【請求項１１】　　加算信号を変化させるステップが、
    負荷の過渡変化時、過渡変化以前の負荷信号と加算信号
    との間でランプ出力信号を変化させるステップよりなる
    ことを特徴とする請求項第１０項に記載の方法。
12. 【請求項１２】　　加算信号を変化させるステップが、
    負荷の過渡変化時負荷が増加するか減少するかにより異
    なるレートで実行されることを特徴とする請求項第８項
    に記載の方法。