JPH0610427B2 - ガスタ−ビン制御装置 - Google Patents

ガスタ−ビン制御装置

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JPH0610427B2
JPH0610427B2 JP60214489A JP21448985A JPH0610427B2 JP H0610427 B2 JPH0610427 B2 JP H0610427B2 JP 60214489 A JP60214489 A JP 60214489A JP 21448985 A JP21448985 A JP 21448985A JP H0610427 B2 JPH0610427 B2 JP H0610427B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明は発電プラントに設置されるガスタービンの制御
装置に関する。
[発明の技術的背景] この種のガスタービン制御装置の従来例を第5図に示
す。
一般に、ガスタービンプラントは、ガスタービン1、圧
縮機2、発電機3を同軸上に結合し、圧縮機2から供給
される圧縮空気と、燃料配管に配設される燃料圧力制御
弁4およびその2次側の燃料制御弁5を介して供給され
る気体燃料とを燃焼器6で混合燃焼させ、発生する高温
高圧ガスをガスタービン1に供給して軸を回転させるこ
とにより、発電機3から電力を取り出すように構成され
ている。
このように構成されるガスタービン設備において、所望
の軸速度およびトルクを得るには、燃料量と圧力の制御
が必要となる。そこで従来は、燃料量は、燃料量制御器
7から操作端8を操作して燃料制御弁5の開度を制御す
る。一方、燃料圧力は、まず、軸端歯車9に近接配置さ
れる速度検出器10から速度信号を取り出し、周波数/
電圧変換器11、係数器12を介して軸速度に比例した
燃料圧力目標値に変換する。次に、その燃料圧力目標値
と圧力検出器13からの圧力信号との偏差を取り出し、
比例積分制御器14から操作端15を操作することによ
り、燃料圧力制御弁4の開度を制御していた。
[背景技術の問題点] 上記のようなガスタービン制御装置において、燃料流量
制御の制御性能を向上させるためには、ガスタービンプ
ラントのあらゆる運転状態に対して、適切な燃料圧力に
し、燃料制御弁開度を流量特性の良い中間開度にして燃
料流量の制御を行なう必要がある。
しかしながら、上記従来構成によると、軸速度に比例し
た燃料圧力設定をしていることから、発電機負荷がしや
断されたとき、軸速度が定格速度を数%越えることによ
って、燃料制御弁5の1次側燃料圧力が高くなる。一
方、このとき負荷急減により要求燃料量は低となる。こ
の結果、高い燃料圧力の下で燃料制御弁5の低流量制御
をしなければならない。
また、発電機負荷運転中は、軸速度は定格速度である
が、発電機負荷が増加するにつれ、要求燃料量は増加す
る。そして、燃焼器内圧(圧縮機吐出空気圧力に同等)
も増加する。従って、燃料圧力は、最大の要求燃料量に
も応じられる圧力に設定されることになる。この結果、
発電機負荷が低負荷の時には、燃料圧力がが高いのに対
して燃焼器内圧が低くなるため、燃料圧力制御弁4の前
後差圧が大きい状況の下で低流量制御をしなければなら
ない。
このように、前記従来例においては、燃料制御弁5を流
量特性の良い中間開度で制御できるような、燃料量制御
に適した燃料圧力が得られない問題点があった。
一方、前記従来例とは別に、燃料圧力の目標値を燃料量
指令(燃料制御弁開度指令と同等)に対応して決めるこ
とにより燃料圧力を制御する方法も知られているが、こ
の場合は、圧力制御と流量制御が互に干渉し合い安定し
た制御が得られない問題点があった。
[発明の目的] 本発明は、燃料圧力を適切な圧力に維持することによ
り、燃料制御弁の適切な開度での燃料量の制御を可能と
するガスタービン制御装置を提供することを目的とす
る。
[発明の概要] 燃焼器へ燃料を送給する燃料配管に、燃料の流量と圧力
を各制御する燃料制御弁と燃料圧力制御弁と備えたガス
タービンの制御装置において、燃料制御器が燃料制御弁
を中間開度にて精度良く制御できるようにするため、本
願の第1発明は、前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を検
出する第1圧力検出器と、前記圧縮機の吐出空気圧力あ
るいはこれに相当する圧力を検出する第2圧力検出器
と、この第2圧力検出器からの検出信号を燃料圧力信号
に変換して出力する関数発生器と、この関数発生器から
の出力と前記第1圧力検出器からの検出信号との偏差に
応じて前記燃料圧力制御弁を制御することにより前記燃
料制御弁の1次側燃料圧力を制御する制御器とを備えた
ことを特徴とする。また、本願の第2発明は、前記燃料
制御弁の1次側燃料圧力を検出する第1圧力検出器と、
前記圧縮機の吐出空気圧力あるいはこれに相当する圧力
を検出する第2圧力検出器と、前記燃料制御弁の1次側
燃料圧力と前記圧縮機の吐出空気圧力あるいはこれに相
当する圧力との差圧を所定値に設定する差圧設定器と、
前記第1圧力検出器からの検出信号と前記第2圧力検出
器からの検出信号との差信号と、前記差圧設定器からの
出力信号との偏差に応じて前記燃料圧力制御弁を制御す
ることにより前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を制御す
る制御器とを備えたことを特徴とする。
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例を説明する。第1図は本発明の1
実施例に係るガスタービン制御装置の構成図を示したも
のである。図中、第5図と同一符号は同一または相当部
分を示し、第5図の構成と異なる点は、軸速度を検出す
る代りに、圧縮機2の吐出空気圧力を検出する圧力検出
器16を設け、検出された圧縮機吐出空気圧力信号を燃
料圧力設定関数発生器17を通して燃料圧力目標に変換
して取り出すようにした点である。
以上の構成で、軸起動時は燃料量を増加させて軸速度を
定格速度まで上昇させる。軸速度上昇に伴って、圧縮機
吐出空気圧力が上昇する。燃料を安定に燃焼させるには
圧縮機吐出空気圧力の1.5倍程度の燃料圧力が必要で
あり、燃料制御弁5の1次側燃料圧力として、それに燃
料制御弁圧力損失分を加えた燃料圧力が必要となる。
その燃料圧力目標値として、第2図に示すように燃料圧
力設定関数発生器17を設定し、圧縮機吐出空気圧力の
上昇と共に、燃料圧力が上昇するようにする。このと
き、燃料圧力制御弁4は、第2図の燃料圧力目標値PR
燃料制御弁5の1次側燃料圧力が追従するように開度調
節される。
このようにして、燃料圧力制御弁4により、燃料制御弁
5の1次側燃料圧力が燃料圧力目標値に制御されると、
燃料流量制御は、燃料制御弁5の中間開度の前後で行な
うことができるようになる。
次に、発電機が電力系統に併入された場合、軸速度は系
統周波数に等しい定格速度に維持され、燃料量の増加は
発電機出力の増加に寄与する。またこのとき、図示しな
いが圧縮機2の入口空気流量を増す操作が行なわれる。
従って、発電機出力上昇の過程では圧縮機吐出空気圧力
が上昇する。この発電機負荷運転時の過程も起動過程と
同様に、圧縮機吐出空気圧力に対応した燃料圧力に維持
され、燃料制御弁5による燃料流量制御は燃料制御弁中
間開度の前後で行なうことができるようになる。
更に、系統事故等により、発電機負荷しや断が発生した
場合、燃料量制御器7は燃料制御弁5の弁開度を絞る。
燃料量が減少すると、圧縮機吐出空気圧力は速やかに降
下する。このため、第2図に示した特性の燃料圧力設定
関数発生器17は、燃料圧力目標値を下げる。このと
き、燃料圧力制御弁4は燃料制御弁5の1次側燃料圧力
をその燃料圧力目標値に追従させる。これにより、燃料
制御弁5による燃料流量制御は、この場合も燃料制御弁
中間開度の前後で、発電機負荷に相応の燃料量を得るこ
とができる。
第3図は本発明の他の実施例を示したものである。図
中、第1図と同一符号は同一または相当部分を示し、異
なる点は、圧力検出器13で得た燃料制御弁1次側燃料
圧力信号と、圧力検出器16で得た圧縮機吐出空気圧力
信号との差が差圧設定器18の与える差圧目標値に追従
するように燃料圧力制御弁4を制するようにした点であ
る。
かかる構成で、差圧設定器18には、ガスタービンプラ
ントのあらゆる運転状態に対して要求燃料量が燃料制御
弁5の中間開度にて確保できるような差圧目標値に予め
設定しておく。例えば、第4図に示すように、第4図に
おける差圧(PR-PCD)を差圧目標値PDとして選べば、第1
図の実施例と同等の機能が得られる。更に、その差圧目
標値は発電機出力の関数としてもよいし、あるいは、要
求燃料量の関数としてもよい。何故なら、発電機出力及
び要求燃料量の増加減少は圧縮機吐出空気圧力の増加減
少を伴い、これらは同等の傾向を示す等価な信号として
取り扱うことが出来るからである。
尚、以上の実施例では、燃焼器内圧に同等の信号として
圧縮機吐出空気圧力を使って説明したが、例えば、燃焼
器前圧,燃焼器後圧等の圧縮機吐出空気圧力相当信号で
あってもよいことは勿論のことである。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、ガスタービンプラントの
あらゆる運転状態に適合した燃料制御弁1次側燃料圧力
が得られ、適切な燃料圧力のもとで、燃料制御弁は流量
特性のよい開度で制御され、燃料量を精度良く安定に制
御することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のガスタービン制御装置の一実施例を示
すブロック構成図、第2図は第1図の燃料圧力設定関数
の特性図、第3図は本発明の他の実施例を示すブロック
構成図、第4図は第3図の差圧設定値の特性図、第5図
は従来のガスタービン制御装置を示すブロック構成図で
ある。 1……ガスタービン、2……圧縮機、3……発電機、4
……燃料圧力制御弁、5……燃料制御弁、6……燃焼
器、7……燃料量制御器、8,15……操作端、9……軸端
歯車、10……速度検出器、11……変換器、12……係数
器、133,16……圧力検出器、14……比例積分制御器、17
……燃料圧力設定関数発生器、18……差圧設定器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮機および発電機と共に同軸上に結合さ
    れるガスタービンと、 前記圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給される
    気体燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
    を送給する燃焼器と、 この燃焼器の入口側燃料配管に配置される燃料制御弁
    と、 この燃料制御弁の1次側燃料配管に配設された燃料圧力
    制御弁と、 前記燃料制御弁を制御することにより前記燃焼器に送給
    する気体燃料の燃料量を制御する燃料制御器と、 前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を検出する第1圧力検
    出器と、 前記圧縮機の吐出空気圧力あるいはこれに相当する圧力
    を検出する第2圧力検出器と、 この第2圧力検出器からの検出信号を燃料圧力信号に変
    換して出力する関数発生器と、 この関数発生器からの出力と前記第1圧力検出器からの
    検出信号との偏差に応じて前記燃料圧力制御弁を制御す
    ることにより前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を制御す
    る制御器 とを備えたことを特徴とするガスタービン制御装置。
  2. 【請求項2】圧縮機および発電機と共に同軸上に結合さ
    れるガスタービンと、 前記圧縮機からの吐出空気と燃料配管を経て送給される
    気体燃料とを混合燃焼して前記ガスタービンに燃焼ガス
    を送給する燃焼器と、 その燃焼器の入口側燃料配管に配設される燃料制御弁
    と、 この燃料制御弁の1次側燃料配管に配設された燃料圧力
    制御弁と、 前記燃料制御弁を制御することにより前記燃焼器に送給
    する気体燃料の燃料量を制御する燃料制御器と、 前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を検出する第1圧力検
    出器と、 前記圧縮機の吐出空気圧力あるいはこれに相当する圧力
    を検出する第2圧力検出器と、 前記燃料制御弁の1次側燃料圧力と前記圧縮機の吐出空
    気圧力あるいはこれに相当する圧力との差圧を所定値に
    設定する差圧設定器と、 前記第1圧力検出器からの検出信号と前記第2圧力検出
    器からの検出信号との差信号と、前記差圧設定器からの
    出力信号との偏差に応じて前記燃料圧力制御弁を制御す
    ることにより前記燃料制御弁の1次側燃料圧力を制御す
    る制御器 とを備えたことを特徴とするガスタービン制御装置。
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JPS5234112A (en) * 1975-09-09 1977-03-15 Kobe Steel Ltd Fuel injection apparatus of gas turbine drive
JPS6067724A (ja) * 1983-09-26 1985-04-18 Hitachi Ltd 二重ガス燃料制御装置

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