JPH0518266A - Quick response improving device for gas turbine - Google Patents

Quick response improving device for gas turbine

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JPH0518266A
JPH0518266A JP17405791A JP17405791A JPH0518266A JP H0518266 A JPH0518266 A JP H0518266A JP 17405791 A JP17405791 A JP 17405791A JP 17405791 A JP17405791 A JP 17405791A JP H0518266 A JPH0518266 A JP H0518266A
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turbine
guide vane
calculated
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Hitotsugu Maruyama
仁嗣 丸山
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Abstract

PURPOSE:To improve quick response of speed and turbine output by calculating a variable inlet guide vane angle according to a total sum of a reference value based on the speed target value of a variable inlet guide vane and respective correction amounts based on a speed control deviation and the control deviation of the number of revolutions of a turbine, respectively. CONSTITUTION:In the control system of a gas turbine, a variable inlet guide vane is located to the inlet part of a compressor. In this case, a quick response improving device calculates a reference value alphas of a guide vane by means of a function device 54 based on a speed target value Vr. Based on the control deviation DV of a speed, a first correction amount alphaA of the guide vane is calculated by means of a function device 56. Further, based on a control deviation DN of the number of revolutions of a turbine, a second correction amount alphaB of the guide vane is calculated by means of the function device 58. Meanwhile, a total sum S of the reference value alphas and the first and second correction values alphaA and alphaB is calculated by means of an adder 60. Based on the calculated total sum S, an angle (an angle in the direction of the flow of inflow air to the vane train of a compressor) alpha of a guide vane is calculated by means of a maximum value selector 64.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は自動車用など機械装置を
駆動するガスタービンの制御装置に適用される速応性向
上装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quick response improving device applied to a control device of a gas turbine for driving a mechanical device such as an automobile.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7に、従来の自動車用ガスタービンの
制御系を示す。従来は、コンプレッサ3の入口部分には
一般に可変入口案内翼(以下、必要に応じてVIGVと
略称する)を設置していなかった。あるいは、VIGV
を設置していても効果的な制御方法は見い出されていな
かった。
2. Description of the Related Art FIG. 7 shows a control system of a conventional automobile gas turbine. Conventionally, a variable inlet guide vane (hereinafter, abbreviated as VIGV as necessary) is not generally installed at the inlet of the compressor 3. Alternatively, VIGV
Even if installed, no effective control method was found.

【0003】ここで、図7において、制御対象たるガス
タービン車について説明する。コンプレッサ3とタービ
ン5は回転軸4に同軸上に配置されて回転するようにな
っており、コンプレッサ3は吸気流路1から空気を吸い
込み、これを圧縮して圧力を高め、流路6を通して燃焼
室7へ送り込む。燃料はポンプ8により送出され、調節
弁9により流量を調節されつつ配管10を通して燃焼室
7へ送られ、燃焼室7内で空気と混合して燃焼し、高温
のガスとなってタービン5へ流入する。タービン5はガ
スの膨張により生じる熱落差をエネルギとして取り出
し、回転動力を発生して回転軸4を回転させる。タービ
ン5の排気ガスは流路11を通して大気中へ排出され
る。コンプレッサ3はタービン5の回転動力の一部を受
けて空気を圧縮する仕事を行う。タービン5の大部分の
回転動力は減速機12を介して出力軸13を回転させ
る。更に、出力軸13の回転動力が無段変速機14を介
して動力伝達軸15を回転させ、この回転動力がディフ
ァレンシャルギア16を介して車軸17を回転させて、
この車軸17に取り付けられた車輪18を回転させる。
これにより車両が走行する。
Here, the gas turbine vehicle to be controlled will be described with reference to FIG. The compressor 3 and the turbine 5 are arranged coaxially with the rotating shaft 4 so as to rotate, and the compressor 3 sucks air from the intake passage 1 and compresses it to increase the pressure and burns it through the passage 6. Send to room 7. The fuel is sent out by the pump 8, is sent to the combustion chamber 7 through the pipe 10 while the flow rate is adjusted by the adjusting valve 9, is mixed with air in the combustion chamber 7 and burns, becomes a high temperature gas and flows into the turbine 5. To do. The turbine 5 takes out the heat drop caused by the expansion of the gas as energy and generates rotational power to rotate the rotating shaft 4. The exhaust gas of the turbine 5 is discharged into the atmosphere through the flow path 11. The compressor 3 receives a part of the rotational power of the turbine 5 and performs the work of compressing air. Most of the rotational power of the turbine 5 rotates the output shaft 13 via the speed reducer 12. Further, the rotational power of the output shaft 13 rotates the power transmission shaft 15 via the continuously variable transmission 14, and this rotational power rotates the axle shaft 17 via the differential gear 16,
Wheels 18 attached to this axle 17 are rotated.
As a result, the vehicle runs.

【0004】上記ガスタービンの制御は制御装置25に
より次のように行われる。運転者が車両の速度目標値V
r をアクセルペダル26の踏み角として与えると、この
速度目標値Vr は伝送線27を通って制御装置25へ伝
わる。また、センサ19がタービン5の回転数Nを検出
し、伝送線20を通して制御装置25へ伝える。更に、
センサ21がタービン入口のガス温度Tを検出し、セン
サ23が車両の速度Vを検出し、それぞれ伝送線22,
24を通して制御装置25へ伝える。制御装置25はこ
れらの検出値Vr ,N,T及びVから、調節弁9の開度
Fを算定して伝送線28を通して調節弁9へ伝え、燃料
流量を制御する。また、制御装置25は無段変速機14
の変速比Rを算定して伝送線29を通して無段変速機1
4へ伝え、変速比を制御する。
The control of the gas turbine is performed by the control device 25 as follows. The driver sets the target vehicle speed V
When r is given as the depression angle of the accelerator pedal 26, this speed target value V r is transmitted to the control device 25 through the transmission line 27. Further, the sensor 19 detects the rotation speed N of the turbine 5 and transmits it to the control device 25 through the transmission line 20. Furthermore,
The sensor 21 detects the gas temperature T at the turbine inlet, the sensor 23 detects the vehicle speed V, and the transmission line 22,
It is transmitted to the control device 25 through 24. The control device 25 calculates the opening degree F of the control valve 9 from these detected values V r , N, T and V and transmits it to the control valve 9 through the transmission line 28 to control the fuel flow rate. Further, the control device 25 controls the continuously variable transmission 14
Of the gear ratio R of the continuously variable transmission 1 through the transmission line 29.
4 to control the gear ratio.

【0005】図8に制御装置25の構成例を示し、これ
を説明する。図8において、アクセルペダル26が発生
する速度目標値Vr が減算器34へ伝送され、またセン
サ23で検出された速度Vも減算器34へ伝送され、こ
こで次式(1)により速度の制御偏差DVが算定されて
伝送線35を通してコントローラ36へ伝えられる。
FIG. 8 shows a configuration example of the control device 25, which will be described. In FIG. 8, the speed target value V r generated by the accelerator pedal 26 is transmitted to the subtractor 34, and the speed V detected by the sensor 23 is also transmitted to the subtractor 34, where the speed V is calculated by the following equation (1). The control deviation DV is calculated and transmitted to the controller 36 via the transmission line 35.

【0006】[0006]

【数1】 DV=Vr −V …式(1)## EQU1 ## DV = V r −V Equation (1)

【0007】コントローラ36では、次式(2)による
比例積分演算によりタービン5の回転数目標値Nr を算
定し、伝送線37を通して減算器38へ伝える。但し、
式(2)中で、KN は比例ゲイン、TN は積分時定数、
tは時間である。
The controller 36 calculates the target rotational speed value N r of the turbine 5 by the proportional-plus-integral calculation according to the following equation (2) and transmits it to the subtractor 38 via the transmission line 37. However,
In equation (2), K N is a proportional gain, T N is an integration time constant,
t is time.

【0008】[0008]

【数2】 [Equation 2]

【0009】また、センサ19からの回転数Nが減算器
38へ伝えられ、ここで次式(3)により、タービン回
転数の制御偏差DNが算定されて伝送線39を通してコ
ントローラ40へ伝えられる。
Further, the rotation speed N from the sensor 19 is transmitted to the subtractor 38, where the control deviation DN of the turbine rotation speed is calculated by the following equation (3) and transmitted to the controller 40 through the transmission line 39.

【0010】[0010]

【数3】 DN=Nr −N …式(3)[Equation 3] DN = N r −N (3)

【0011】コントローラ40では、次式(4)による
比例積分演算により調節弁9に対する弁開度要求値Fr
を算定し、伝送線41を通して減算器48へ伝える。但
し、式(4)中で、KF は比例ゲイン、TF は積分時定
数、tは時間である。
In the controller 40, the valve opening required value F r for the control valve 9 is calculated by the proportional-plus-integral calculation according to the following equation (4).
Is calculated and transmitted to the subtractor 48 via the transmission line 41. However, in the equation (4), K F is a proportional gain, T F is an integration time constant, and t is time.

【0012】[0012]

【数4】 [Equation 4]

【0013】一方、定数器42はタービン入口温度に対
する温度制御値TLを発生し、伝送線43を通して減算
器44へ伝える。この減算器44にはセンサ21からの
タービン入口温度Tが伝わり、ここで次式(5)により
タービン入口温度の偏差DT F が算定されて伝送線45
を通してコントローラ46へ伝えられる。
On the other hand, the constant device 42 corresponds to the turbine inlet temperature.
Temperature control value TLGenerate and subtract through transmission line 43
Tell the vessel 44. This subtractor 44 outputs from the sensor 21
The turbine inlet temperature T is transmitted, and here, according to the following equation (5),
Turbine inlet temperature deviation DT FIs calculated and the transmission line 45
Through the controller 46.

【0014】[0014]

【数5】 DTF =TL −T …式(5)[Equation 5] DT F = TL −T Equation (5)

【0015】コントローラ46では、次式(6)により
弁開度修正量DFを算定して、伝送線47を通して減算
器48へ伝える。但し、式(6)中で、KLは比例ゲイ
ンである。
The controller 46 calculates the valve opening correction amount DF according to the following equation (6) and sends it to the subtractor 48 via the transmission line 47. However, in the equation (6), K L is a proportional gain.

【0016】[0016]

【数6】 [Equation 6]

【0017】減算器48では、前述の弁開度要求値Fr
と弁開度修正値DFとから、次式(7)により弁開度F
を算定し、伝送線28を通して調節弁9へ伝えて弁開度
を定める。
In the subtractor 48, the above-mentioned required valve opening degree F r
And the valve opening correction value DF, the valve opening F is calculated by the following equation (7).
Is calculated and transmitted to the control valve 9 through the transmission line 28 to determine the valve opening.

【0018】[0018]

【数7】 F=Fr −DF …式(7)F = F r −DF (7)

【0019】次に、関数器49は速度目標値Vr に基づ
いて、速度に対応して定まるタービン5の温度目標値T
r を発生し、伝送線50を通して減算器51へ伝える。
この減算器51にはセンサ21からのタービン入口温度
Tも伝えられ、ここで次式(8)により温度偏差DTR
が算定され、伝送線52を通してコントローラ53へ伝
えられる。
Next, the function unit 49 determines the temperature target value T of the turbine 5 which is determined corresponding to the speed, based on the speed target value V r.
r is generated and transmitted to the subtractor 51 through the transmission line 50.
The turbine inlet temperature T from the sensor 21 is also transmitted to the subtractor 51, where the temperature deviation DT R is calculated by the following equation (8).
Is calculated and transmitted to the controller 53 through the transmission line 52.

【0020】[0020]

【数8】 DTR =T−Tr …式(8)DT R = T−T r (8)

【0021】コントローラ53は、次式(9)による比
例積分演算により変速比Rを算定し、伝送線29を通し
て無段変速機14へ伝えて変速比を定める。但し、式
(9)中で、KR は比例ゲイン、TR は積分時定数、t
は時間である。
The controller 53 calculates the gear ratio R by the proportional-plus-integral calculation according to the following equation (9) and transmits it to the continuously variable transmission 14 through the transmission line 29 to determine the gear ratio. However, in the equation (9), K R is a proportional gain, T R is an integration time constant, and t
Is time.

【0022】[0022]

【数9】 [Equation 9]

【0023】上述したガスタービンの制御装置25によ
れば、アクセルペダル26による速度目標値Vr に応じ
てタービン入口温度の目標値Trが設定され、計測した
タービン入口温度Tが目標値Tr に一致するように無段
変速機14の変速比Rが増減調節される。無段変速機1
4としては可変プーリ比ベルト変速機等が適用できる。
According to the above-described gas turbine control device 25, the target value T r of the turbine inlet temperature is set according to the speed target value V r by the accelerator pedal 26, and the measured turbine inlet temperature T is the target value T r. The gear ratio R of the continuously variable transmission 14 is adjusted to increase or decrease so as to match. Continuously variable transmission 1
As 4, a variable pulley ratio belt transmission or the like can be applied.

【0024】また、速度目標値Vr に計測した実際の速
度Vが一致するように、タービン5の回転数目標値Nr
が増減調節されて速度が制御される。
Further, as the actual velocity V measured the velocity target value V r is matched, the rotation speed target value N r of the turbine 5
Is increased or decreased to control the speed.

【0025】更に、この回転数目標値Nr に計測した実
際のタービン回転数Nが一致するように、燃料調節弁9
の弁開度要求値Fr が増減調節されてタービン回転数が
制御される。そして、計測したタービン入口温度Tが制
限値TL を越える場合は、調節弁9の弁開度修正値DF
が算出され、これにより弁開度要求値Fr を減少させる
修正が加えられて弁開度Fが設定される。
Further, the fuel control valve 9 is adjusted so that the actual turbine rotation speed N measured matches the rotation speed target value N r.
The valve opening required value F r is adjusted up and down to control the turbine speed. When the measured turbine inlet temperature T exceeds the limit value T L , the valve opening correction value DF of the control valve 9
Is calculated, and the valve opening degree F is set by making a correction to reduce the required valve opening degree F r .

【0026】かくして、弁開度に応じた値に燃焼流量が
調節され、温度制限値を大幅に越えないようにタービン
温度を制限しながら、タービン回転数が制御される。
Thus, the combustion flow rate is adjusted to a value corresponding to the valve opening, and the turbine speed is controlled while limiting the turbine temperature so that the temperature limit value is not significantly exceeded.

【0027】上述した自動車及びガスタービンの制御に
よる走行特性例を図9に示す。
FIG. 9 shows an example of traveling characteristics under the control of the above-mentioned automobile and gas turbine.

【0028】[0028]

【発明が解決しようとする課題】図9に示した走行特性
例中の21秒〜25秒の間に見られるように、従来の技
術では、速度目標値の増加に対して実際の速度の追従が
遅れるという問題がある。
As can be seen from 21 seconds to 25 seconds in the running characteristic example shown in FIG. 9, in the conventional technique, the actual speed follows the increase of the speed target value. There is a problem that is delayed.

【0029】この場合、燃料流量を増加してタービン回
転数を増加しようとしても、タービン入口温度に制限が
あるから、燃料投入が不十分となり回転数の上昇は迅速
に行われない。そのため、タービン回転数の上昇により
出力を増大させて速度の速応性を良好に保つことができ
なかった。
In this case, even if an attempt is made to increase the turbine rotation speed by increasing the fuel flow rate, the turbine inlet temperature is limited, so that the fuel injection is insufficient and the rotation speed is not rapidly increased. Therefore, it was not possible to increase the output by increasing the turbine speed and maintain good speed responsiveness.

【0030】本発明は上述した従来技術に鑑み、速度及
びタービン出力の速応性を向上させる装置を提供するこ
とを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional technique, it is an object of the present invention to provide a device for improving speed and turbine output responsiveness.

【0031】[0031]

【課題を解決するための手段】本発明によるガスタービ
ンの速応性向上装置の構成は、コンプレッサの入口部分
に可変入口案内翼を備えたガスタービンの制御系におい
て、速度目標値Vr に基づき可変入口案内翼角の基準値
αS を算出する手段と、速度の制御偏差DVに基づき可
変入口案内翼角の第1の修正量αA を算出する手段と、
タービン回転数の制御偏差DNに基づき可変入口案内翼
角の第2の修正量αB を算出する手段と、前記基準値α
S と第1の修正量αA と第2の修正量αB との総和を演
算し、この総和に基づき可変入口案内翼角αを算出する
手段とを具備することを特徴とする。
The structure of the gas turbine speed response improving device according to the present invention is variable based on a target speed value V r in a control system of a gas turbine having a variable inlet guide vane at an inlet portion of a compressor. Means for calculating a reference value α S of the inlet guide vane angle, means for calculating a first correction amount α A of the variable inlet guide vane angle based on the control deviation DV of the speed,
Means for calculating a second correction amount α B of the variable inlet guide vane angle based on the control deviation DN of the turbine speed, and the reference value α
A means for calculating the sum of S , the first correction amount α A, and the second correction amount α B, and calculating the variable inlet guide vane angle α based on this sum is provided.

【0032】[0032]

【作用】図2に示すように、可変入口案内翼(以下、V
IGVと称す)2はコンプレッサの翼列3Aに対する流
入空気の流れ方向の角度αを変化させることが可能な案
内翼である。この角度αを以下VIGV角と呼ぶ。VI
GV2をコンプレッサの入口部分に設けると、図3に示
すように、α=0度を基準にするとき、αが大なる場合
ほどコンプレッサの吸入空気量が減少する。
As shown in FIG. 2, the variable inlet guide vanes (hereinafter referred to as V
IGV) 2 is a guide vane capable of changing the angle α of the flow direction of the inflowing air with respect to the blade row 3A of the compressor. Hereinafter, this angle α will be referred to as a VIGV angle. VI
When GV2 is provided at the inlet of the compressor, as shown in FIG. 3, when α = 0 degree is used as a reference, the intake air amount of the compressor decreases as α increases.

【0033】そこで、VIGVの上記特性を利用するこ
とにより、タービン回転数を増加させることなく、空気
流量を増加させる操作が可能となり速応性が向上する。
即ち、下記〜の方法を採用する。 初期はVIG
V角αを大にして運転しているものとする。 速度増
加時にはVIGV角αを大から小に変更操作する。
これにより、図3の特性からコンプレッサへの空気流量
が増加する。
Therefore, by utilizing the above-mentioned characteristics of VIGV, the operation for increasing the air flow rate can be performed without increasing the turbine rotation speed, and the responsiveness is improved.
That is, the following methods are adopted. Initially VIG
It is assumed that the vehicle is operating with a large V angle α. When the speed increases, the VIGV angle α is changed from large to small.
As a result, the air flow rate to the compressor increases from the characteristic of FIG.

【0034】空気流量が増加すると、タービンを通過す
るガスの流量が増加するので、タービン出力が増加す
る。従って、タービン回転数の増加を待たずに、VIG
V角αの減少のみでタービン出力の増加即ち速度を増加
する操作が可能となる。
As the air flow rate increases, the gas flow rate through the turbine also increases, thus increasing turbine output. Therefore, without waiting for the increase in turbine speed, VIG
The operation of increasing the turbine output, that is, increasing the speed is possible only by decreasing the V angle α.

【0035】本発明装置の構成では、まず速度目標値V
r に対応してガスタービンの効率を高く保てるようなV
IGV角の基準値αS を設定する。速度目標値Vr の増
加に対する実際の速度の追従が遅れて速度の制限偏差D
Vが生じると、DVに対して第1の修正角αA を負側に
変化させ、これを基準値αS に加えてVIGV角αを減
少させる。これにより、コンプレッサの吸込空気流量が
増加し、よってタービンのガス流量が増大して出力が速
応的に増大し、速度が増加する。また、タービン回転数
の目標値の増加に対する実際の回転数の追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差DNが生じると、DNに対応し
て第2の修正角αB を負側に変化させ、これを基準値α
S に加えてVIGV角αを減少させる。この場合も、コ
ンプレッサの吸入空気流量が増加し、よってタービンの
ガス流量が増加して出力が速応的に増加し、タービン回
転数ひいては速度が増加する。このように基準値αS
第1の修正量αA と第2の修正量αB との総和により、
基準値αS を修正することにより、速度及びタービン回
転数の目標値増加への追従の速応性が向上すると共に、
得られるVIGV角αが好適なものとなる。
In the configuration of the device of the present invention, first, the speed target value V
V that can keep the efficiency of the gas turbine high corresponding to r
Set the reference value α S of the IGV angle. The tracking of the actual speed with respect to the increase of the target speed value V r is delayed, and the speed limit deviation D
When V occurs, the first correction angle α A is changed to the negative side with respect to DV, and this is added to the reference value α S to decrease the VIGV angle α. As a result, the intake air flow rate of the compressor is increased, the gas flow rate of the turbine is increased, the output is increased in a responsive manner, and the speed is increased. Further, when the control of the actual rotation speed with respect to the increase of the target value of the turbine rotation speed is delayed and a control deviation DN of the turbine rotation speed occurs, the second correction angle α B is changed to the negative side in accordance with DN, This is the reference value α
In addition to S , VIGV angle α is decreased. Also in this case, the intake air flow rate of the compressor is increased, the gas flow rate of the turbine is increased, the output is increased in a responsive manner, and the turbine rotational speed and thus the speed are increased. Thus, by the sum of the reference value α S , the first correction amount α A, and the second correction amount α B ,
By correcting the reference value α S , the quickness of following the increase in the target value of the speed and the turbine speed is improved, and
The obtained VIGV angle α becomes suitable.

【0036】[0036]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図6に基づ
いて説明する。図1は本発明による速応性向上装置32
を、図7に示した従来の自動車用ガスタービンの制御系
に付加した場合の実施例を示す。従って、図1中で、図
7と同一機能部分には同一符号を付して説明の重複を省
く。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 shows a quick response improving device 32 according to the present invention.
An example in which is added to the control system of the conventional automobile gas turbine shown in FIG. Therefore, in FIG. 1, the same functional portions as those in FIG.

【0037】図1において、コンプレッサ3の入口部分
に図2に示したようなVIGV(可変入口案内翼)2を
設置し、速応性向上装置32にアクセルペダル26を伝
送線27で結んで速度目標値Vr を入力し、また制御装
置25からタービン回転数の制御偏差DNを伝送線30
を通し、更に速度の制御偏差DVを伝送線31を通して
それぞれ入力れている。そして、この速応性向上装置3
2は、VIGV角αを算定して伝送線33を通してVI
GV2に伝え、VIGV角をαに設定する。VIGV2
は周知のサーボ機構によりコンプレッサ3の翼列に対す
る流入空気の流れ方向を設定された通りの角度αにと
る。なお、DVは図8中の減算器34の出力から、また
DNは同図8中の減算器38の出力から得ている。
In FIG. 1, a VIGV (variable inlet guide vane) 2 as shown in FIG. 2 is installed at the inlet portion of the compressor 3, and an accelerator pedal 26 is connected to a speed response improving device 32 by a transmission line 27 to set a speed target. The value V r is input, and the control deviation DN of the turbine speed from the control device 25 is transmitted to the transmission line 30.
Further, the speed control deviation DV is input through the transmission line 31. And this quick response improving device 3
2 calculates the VIGV angle α and transmits VI through the transmission line 33.
Report to GV2 and set VIGV angle to α. VIGV2
Uses a known servo mechanism to set the flow direction of the inflowing air with respect to the blade row of the compressor 3 at the set angle α. Note that DV is obtained from the output of the subtractor 34 in FIG. 8, and DN is obtained from the output of the subtractor 38 in FIG.

【0038】次に、図4により速応性向上装置32を実
現する演算回路の実施例を説明する。この実施例では、
速応性向上装置32を、関数器54,56,58と、加
算器60と、定数器62と、最大値選択器64とで構成
してある。
Next, referring to FIG. 4, an embodiment of an arithmetic circuit for realizing the quick response improving device 32 will be described. In this example,
The quick response improving device 32 is composed of function units 54, 56, 58, an adder 60, a constant unit 62, and a maximum value selector 64.

【0039】関数器54は速度目標値Vr を伝送線27
を通して入力し、例えば次式(10)によりVIGV角
の基準値αS を算定し伝送線55を通して加算器60へ
伝える。式(10)中、aとbは定数である。
The function unit 54 outputs the velocity target value V r to the transmission line 27.
Via the transmission line 55, and the reference value α S of the VIGV angle is calculated by the following equation (10) and transmitted to the adder 60 via the transmission line 55. In the formula (10), a and b are constants.

【0040】[0040]

【数10】 αS =−a・Vr +b …式(10)[Mathematical formula-see original document] [alpha] S = -a * Vr + b (10)

【0041】基準値αS は通常、低速時には大に設定し
て空気流量を低く設定することで高熱効率を得るよう
に、また高速時には小に設定して空気流量を増すことで
大出力を得るように、設定する。式(10)はこのよう
な意図で選定した関数である。
The reference value α S is usually set to a large value at low speed to obtain a high thermal efficiency by setting a low air flow rate, and set to a small value at high speed to obtain a large output by increasing the air flow rate. To set. Expression (10) is a function selected with such an intention.

【0042】関数器56は速度の制御偏差DVを伝送線
31を通して入力し、次式(11)により第1の修正値
αA を算出し、伝送線57を通して加算器60へ伝え
る。次式(11)中でcは正の係数であり、DVが大な
るほど修正値αA は負の側に変化する。
The function unit 56 inputs the speed control deviation DV through the transmission line 31, calculates the first correction value α A from the following equation (11), and transmits it to the adder 60 through the transmission line 57. In the following equation (11), c is a positive coefficient, and the correction value α A changes to the negative side as DV increases.

【0043】[0043]

【数11】 αA =−c・DV …式(11)[Formula 11] α A = −c · DV Equation (11)

【0044】関数器58はタービン回転数の制御偏差D
Nを伝送線30を通して入力し、次式(12)により第
2の修正値αB を算出し、伝送線59を通して加算器6
0へ伝える。式(12)中でdは正の係数であり、DN
が大なるほどαB は負の側に変化する。
The function unit 58 is a control deviation D of the turbine speed.
N is input through the transmission line 30, the second correction value α B is calculated by the following equation (12), and the adder 6 is input through the transmission line 59.
Tell 0. In Expression (12), d is a positive coefficient, and DN
Becomes larger, α B changes to the negative side.

【0045】[0045]

【数12】 αB =−d・DN …式(12)[Formula 12] α B = −d · DN Equation (12)

【0046】加算器60は次式(13)により、基準値
αS と第1の修正値αA と第2の修正値αB との総和S
を算出して、伝送線61を通して最大値選択器64へ伝
える。
The adder 60 calculates the sum S of the reference value α S , the first correction value α A and the second correction value α B from the following equation (13).
Is calculated and transmitted to the maximum value selector 64 through the transmission line 61.

【0047】[0047]

【数13】 S=αS +αA +αB …式(13)[Equation 13] S = α S + α A + α B Equation (13)

【0048】定数器62は数値0(ゼロ)を発生し、伝
送線63を通して最大値選択器64へ伝える。
The constant unit 62 generates the numerical value 0 (zero) and transmits it to the maximum value selector 64 via the transmission line 63.

【0049】最大値選択器64は次式(14)により総
和Sとゼロのうち最大値の方を選択し、これをVIGV
角の設定値αとして伝送線33を通してVIGV2へ伝
える。これにより、本実施例では、VIGV角をα≧0
に制限している。
The maximum value selector 64 selects the maximum value of the sum S and zero according to the following equation (14), and this is selected as VIGV.
It is transmitted to the VIGV 2 through the transmission line 33 as the set value α of the angle. Accordingly, in this embodiment, the VIGV angle is α ≧ 0.
Is limited to.

【0050】[0050]

【数14】 α=Max(S,0) …式(14)Α = Max (S, 0) Equation (14)

【0051】上述した実施例では、速応性向上装置32
の作用により、まず速度目標値Vr に対応してガスター
ビンの効率を高く保てるようなVIGV角の基準値αS
が設定される。速度目標値Vr の増加に対する実際の速
度Vの追従が遅れて速度の制御偏差DVが生じると、D
Vが大なるほど第1の修正値αA を負側に変化させ、こ
れを基準値αS に加えてVIGV角αを減少させる。こ
れにより、コンプレッサ3の吸込空気流量が増加し、よ
ってタービン5のガス流量が増大して出力が速応的に増
大し、速度Vが増加する。また、タービン回転数の目標
値Nr の増加に対する実際の回転数Nの追従が遅れてタ
ービン回転数の制御偏差DNが生じると、DNが大なる
ほど第2の修正値αB を負側に変化させ、これを基準値
αS に加えてVIGV角αを減少させる。この場合も、
コンプレッサ3の吸入空気流量が増加し、よってタービ
ン5のガス流量が増加して出力が速応的に増加し、ター
ビン回転数Nひいては速度Vが増加する。このように基
準値αS と第1の修正量α A と第2の修正量αB との総
和により、基準値αS を修正することにより、速度及び
タービン回転数の目標値増加への追従の速応性が向上す
ると共に、得られるVIGV角αが好適なものとなる。
In the embodiment described above, the quick response improving device 32
First, the target velocity value VrCorresponding to Gaster
Reference value α of VIGV angle that can keep bin efficiency highS
Is set. Velocity target value VrThe actual speed against the increase of
If the control deviation DV of the speed occurs due to the delay of the tracking of the degree V, D
The larger V is, the first correction value αATo the negative side,
This is the reference value αSIn addition, the VIGV angle α is decreased. This
This increases the intake air flow rate of the compressor 3,
As a result, the gas flow rate of the turbine 5 increases and the output increases promptly.
Then, the speed V increases. Also, the turbine speed target
Value NrOf the actual rotation speed N with respect to the increase of
If the control deviation DN of the bin rotation speed occurs, DN becomes large.
Second correction value αBIs changed to the negative side, and this is the reference value
αSIn addition, the VIGV angle α is decreased. Also in this case,
The intake air flow rate of the compressor 3 increases, so that the turbine
The gas flow rate of the engine 5 increases, and the output increases rapidly.
The bottle rotation speed N and thus the speed V increase. Like this
Quasi value αSAnd the first correction amount α AAnd the second correction amount αBAnd total
Based on the sum, the reference value αSBy modifying the speed and
Improving the quick response of the turbine speed to the target value increase
In addition, the obtained VIGV angle α becomes suitable.

【0052】図5,図6に速応性向上装置32の作用効
果が典形的に現れている走行特性の例を示す。これらの
図において、20秒から27秒にかけての加速に際し、
修正値αA とαB がともに減少(負)させられるために
VIGV角の設定値αが減少し、これによりタービン出
力が速応的に増加するため、速度Vが目標値Vr に良く
追従できている。また、そのためにタービン回転数は大
きく増加される必要なく済んでおり、タービン入口温度
も極端に上昇していない、という結果が得られている。
5 and 6 show examples of running characteristics in which the operational effects of the quick response improving device 32 are shown in a typical form. In these figures, when accelerating from 20 to 27 seconds,
Since both the correction values α A and α B are decreased (negative), the set value α of the VIGV angle is decreased, which causes the turbine output to increase promptly, so that the speed V follows the target value V r well. is made of. Further, for that reason, the turbine rotation speed does not have to be greatly increased, and the result is that the turbine inlet temperature does not rise extremely.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明の速応性向上装置によれば、速度
目標値Vr の増加時に速度の制御偏差DVが発生する
と、DVに応じてVIGV角αが変化して速応的にター
ビン出力が増加し、DVを打ち消すように作用するた
め、速度の追従遅れが小さくなるという効果がある。ま
た、タービン回転数の目標値の増加に際しても、回転数
の制御偏差DNが発生すると、DNに応じてVIGV角
αが変化して速応的にタービン出力が増加し、DVを打
ち消すように作用するため、タービン回転数の追従遅れ
が小さくなり、ひいては速度の追従遅れが小さくなると
いう効果がある。この速度追従性の向上により、ガスタ
ービン自動車の運転性能など、ガスタービンを動力とす
る各種機械の運転性能が向上する。
According to the speed responsiveness improving apparatus of the present invention, when the speed control deviation DV is generated when the speed target value V r is increased, the VIGV angle α is changed according to the DV and the turbine output is speedily changed. Is increased and acts so as to cancel the DV, so that there is an effect that the tracking delay of the speed is reduced. Further, even when the target value of the turbine speed is increased, if the control deviation DN of the speed occurs, the VIGV angle α changes according to the DN, and the turbine output increases in a speedy manner to cancel the DV. Therefore, there is an effect that the delay in following the turbine speed is reduced, which in turn reduces the delay in following the speed. This improvement in speed followability improves the operating performance of various machines powered by a gas turbine, such as the operating performance of a gas turbine automobile.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の速応性向上装置を備えた自動車用ガス
タービンの制御系を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a control system of a gas turbine for an automobile equipped with a rapid response improving device of the present invention.

【図2】可変入口案内翼(VIGV)の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a variable inlet guide vane (VIGV).

【図3】可変入口案内翼角減少による空気流量増加の原
理図。
FIG. 3 is a principle diagram of increasing the air flow rate by decreasing the variable inlet guide vane angle.

【図4】速応性向上装置の実施例を示す演算回路図。FIG. 4 is an arithmetic circuit diagram showing an embodiment of a rapid response improving device.

【図5】本発明の作用と効果の例を示す走行特性の過渡
応答図。
FIG. 5 is a transient response diagram of running characteristics showing an example of the action and effect of the present invention.

【図6】本発明の作用と効果の例を示す走行特性の過渡
応答図。
FIG. 6 is a transient response diagram of running characteristics showing an example of the action and effect of the present invention.

【図7】従来の自動車用ガスタービンの制御系を示す
図。
FIG. 7 is a diagram showing a control system of a conventional automobile gas turbine.

【図8】従来から制御系に用いられている制御装置例の
演算回路図。
FIG. 8 is an arithmetic circuit diagram of an example of a control device conventionally used in a control system.

【図9】従来の走行特性例を示す過渡応答図。FIG. 9 is a transient response diagram showing an example of conventional running characteristics.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 可変入口案内翼(VIGV) 3 コンプレッサ 4 回転軸 5 タービン 7 燃焼器 8 ポンプ 9 調節弁 12 減速機 14 無段変速機 16 ディファレンシャルギア 17 車軸 19 回転数検出用センサ 21 温度検出用センサ 23 車速検出用センサ 25 制御装置 26 アクセルペダル 32 速応性向上装置 34,38,44,48,51 減算器 36,40,53 比例積分コントローラ 42,62 定数器 46 比例コントローラ 49,54,56,58 関数器 60 加算器 64 最大値選択器 2 Variable inlet guide vanes (VIGV) 3 Compressor 4 Rotating shaft 5 Turbine 7 Combustor 8 Pump 9 Control valve 12 Reducer 14 Continuously variable transmission 16 Differential gear 17 Axle 19 Rotation speed detection sensor 21 Temperature detection sensor 23 Vehicle speed detection Sensor 25 Control device 26 Accelerator pedal 32 Speed response improving device 34, 38, 44, 48, 51 Subtractor 36, 40, 53 Proportional integral controller 42, 62 Constant device 46 Proportional controller 49, 54, 56, 58 Function unit 60 Adder 64 Maximum value selector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05D 13/62 G 7361−3H ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location G05D 13/62 G 7361-3H

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 コンプレッサの入口部分に可変入口案内
翼を備えたガスタービンの制御系において、速度目標値
r に基づき可変入口案内翼角の基準値αS を算出する
手段と、速度の制御偏差DVに基づき可変入口案内翼角
の第1の修正量αA を算出する手段と、タービン回転数
の制御偏差DNに基づき可変入口案内翼角の第2の修正
量αB を算出する手段と、前記基準値αS と第1の修正
量αA と第2の修正量αB との総和を演算し、この総和
に基づき可変入口案内翼角αを算出する手段とを具備す
ることを特徴とするガスタービンの速応性向上装置。
Claim: What is claimed is: 1. A control system for a gas turbine having a variable inlet guide vane at an inlet portion of a compressor, wherein a reference value α S of the variable inlet guide vane angle is calculated based on a target velocity value V r. Means, a means for calculating a first correction amount α A of the variable inlet guide vane angle based on the speed control deviation DV, and a second correction amount α of the variable inlet guide vane angle based on the turbine speed control deviation DN. Means for calculating B , means for calculating the sum of the reference value α S , the first correction amount α A, and the second correction amount α B, and calculating the variable inlet guide vane angle α based on this sum. An apparatus for improving the quick response of a gas turbine, comprising:
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