JPH06146930A - ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置 - Google Patents
ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置Info
- Publication number
- JPH06146930A JPH06146930A JP31430892A JP31430892A JPH06146930A JP H06146930 A JPH06146930 A JP H06146930A JP 31430892 A JP31430892 A JP 31430892A JP 31430892 A JP31430892 A JP 31430892A JP H06146930 A JPH06146930 A JP H06146930A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- signal
- fuel
- control
- gas turbine
- valve
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】偏差演算手段１０は、燃料弁の入口圧力信号１
０２と燃料弁入口圧力設定信号１０１との偏差を演算
し、偏差信号１０３を出力する。フィードバック制御手
段１１は、偏差信号１０３を制御演算して制御演算信号
１０５を出力する。フィードフォワード制御手段１３
は、燃料弁制御信号１０６を入力しフィードフォワード
制御信号１０７を出力する。加算手段１４は、制御演算
信号１０５とフィードフォワード信号１０７とを加算し
て、この加算信号を燃料圧力制御弁を開閉制御する制御
信号１０４とする。 【効果】安定、かつ、速応性の良い制御ができる。
０２と燃料弁入口圧力設定信号１０１との偏差を演算
し、偏差信号１０３を出力する。フィードバック制御手
段１１は、偏差信号１０３を制御演算して制御演算信号
１０５を出力する。フィードフォワード制御手段１３
は、燃料弁制御信号１０６を入力しフィードフォワード
制御信号１０７を出力する。加算手段１４は、制御演算
信号１０５とフィードフォワード信号１０７とを加算し
て、この加算信号を燃料圧力制御弁を開閉制御する制御
信号１０４とする。 【効果】安定、かつ、速応性の良い制御ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、特に、燃料圧力制御に
好適なガスタービン設備の燃料圧力制御装置に関する。
好適なガスタービン設備の燃料圧力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー需要の増加は、化石燃
料に頼る傾向が強く、化石燃料によるエネルギー供給量
が増大し、それに伴いＣＯ2 の排出量も増大している。
このため地球温暖化の危機が叫ばれ、ＣＯ2 の排出量を
地球規模で規制しようとしている。このような背景か
ら、ガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルを組
み合わせた高効率な複合発電プラントが、ＣＯ2 の削減
にもつながるとして期待されている。特に、ガスタービ
ンは入口温度を上げることによる効率向上が可能である
ため注目されている。
料に頼る傾向が強く、化石燃料によるエネルギー供給量
が増大し、それに伴いＣＯ2 の排出量も増大している。
このため地球温暖化の危機が叫ばれ、ＣＯ2 の排出量を
地球規模で規制しようとしている。このような背景か
ら、ガスタービンサイクルと蒸気タービンサイクルを組
み合わせた高効率な複合発電プラントが、ＣＯ2 の削減
にもつながるとして期待されている。特に、ガスタービ
ンは入口温度を上げることによる効率向上が可能である
ため注目されている。
【０００３】ここで、図１２に示すガスタービンの概略
系統図に従って説明する。
系統図に従って説明する。
【０００４】図において、空気圧縮機１で、大気より空
気を取り込み所定の圧力まで圧縮して、燃焼器２へ燃焼
用空気を供給する。空気圧縮機１は、後述するガスター
ビン３とタービン軸４で直結されており、ガスタービン
３により回転力を得る。
気を取り込み所定の圧力まで圧縮して、燃焼器２へ燃焼
用空気を供給する。空気圧縮機１は、後述するガスター
ビン３とタービン軸４で直結されており、ガスタービン
３により回転力を得る。
【０００５】燃料ガスは、燃料圧縮機５で圧縮され燃料
圧力制御弁６と燃料弁７を経由して供給される。燃焼器
２への燃料流量は、燃料弁７の開度を制御することによ
り調節される。燃焼器２では、燃料を空気と混合燃焼さ
せて、高温、高圧の燃焼ガスを生成する。この高温、高
圧の燃焼ガスは、ガスタービン３に供給され、ガスター
ビン３は回転力を得る。
圧力制御弁６と燃料弁７を経由して供給される。燃焼器
２への燃料流量は、燃料弁７の開度を制御することによ
り調節される。燃焼器２では、燃料を空気と混合燃焼さ
せて、高温、高圧の燃焼ガスを生成する。この高温、高
圧の燃焼ガスは、ガスタービン３に供給され、ガスター
ビン３は回転力を得る。
【０００６】ところで、燃料弁７の開度が小さいとき
は、僅かな開度変化で燃料流量が大きく変化し、また、
燃料弁７の開度が大きいときは、開度を大きく変化させ
ても燃料流量の変化量が少ない。このため、燃料弁７の
開度が小さすぎたり、大きすぎると燃焼器２に供給され
る燃料流量の制御性が悪くなる。燃料圧力制御弁６は燃
料弁７の開度が小さすぎたり、大きすぎたりするのを防
止するためのもので、燃料弁７の入口に設けられた圧力
検出器８から圧力信号を燃料圧力制御器９で制御処理を
施して燃料圧力制御弁６の開度を制御し、燃料弁７が燃
料流量の大きさに係わらず、制御性の良い開度範囲に留
まるように燃料弁７の入口圧力を調節する。
は、僅かな開度変化で燃料流量が大きく変化し、また、
燃料弁７の開度が大きいときは、開度を大きく変化させ
ても燃料流量の変化量が少ない。このため、燃料弁７の
開度が小さすぎたり、大きすぎると燃焼器２に供給され
る燃料流量の制御性が悪くなる。燃料圧力制御弁６は燃
料弁７の開度が小さすぎたり、大きすぎたりするのを防
止するためのもので、燃料弁７の入口に設けられた圧力
検出器８から圧力信号を燃料圧力制御器９で制御処理を
施して燃料圧力制御弁６の開度を制御し、燃料弁７が燃
料流量の大きさに係わらず、制御性の良い開度範囲に留
まるように燃料弁７の入口圧力を調節する。
【０００７】燃料圧力制御器９は、図１３に示す如く、
偏差演算手段１０と制御演算手段１１とで構成される。
まず、燃料圧力制御器９では、ガスタービン３の運転状
態で定まる燃料弁入口圧力設定信号１０１と圧力検出器
８からの燃料弁入口圧力検出信号１０２とが偏差演算手
段１０に入力され、偏差演算信号１０３が制御演算手段
１１に出力され、制御演算手段１１により制御演算され
制御信号１０４が出力される。
偏差演算手段１０と制御演算手段１１とで構成される。
まず、燃料圧力制御器９では、ガスタービン３の運転状
態で定まる燃料弁入口圧力設定信号１０１と圧力検出器
８からの燃料弁入口圧力検出信号１０２とが偏差演算手
段１０に入力され、偏差演算信号１０３が制御演算手段
１１に出力され、制御演算手段１１により制御演算され
制御信号１０４が出力される。
【０００８】制御信号１０４は、アクチュエータ１２を
介して燃料圧力制御弁６を開閉して燃料弁入口圧力設定
信号１０１と燃料弁入口圧力検出信号１０２とが等しく
なるようにする。これにより、燃料弁７の入口圧力が所
定値に維持され、燃焼器２へ供給する燃料流量の制御性
が高められる。
介して燃料圧力制御弁６を開閉して燃料弁入口圧力設定
信号１０１と燃料弁入口圧力検出信号１０２とが等しく
なるようにする。これにより、燃料弁７の入口圧力が所
定値に維持され、燃焼器２へ供給する燃料流量の制御性
が高められる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の燃料圧力制御弁６の制御では、速応性を高める
と、燃料弁７の入口圧力がハンチングするという問題が
ある。
た従来の燃料圧力制御弁６の制御では、速応性を高める
と、燃料弁７の入口圧力がハンチングするという問題が
ある。
【００１０】まず、第一には、燃料圧力制御弁６と燃料
弁７と、これを連通する配管により形成される内部空間
の体積は小さいことから、燃料弁７の開閉に対して内部
圧力の変動が大きく、この内部圧力変動に対応してゲイ
ンを上げて速応性を持たせると、ハンチングに至るとい
う問題がある。すなわち、今、燃料弁７が閉じ、上記内
部空間の体積Ｖの圧力Ｐは、ＰＶ＝ある値として、体積
Ｖが小さいと考えると、燃料弁７の開動作によるガス量
の流出による圧力Ｐの変動量が大きいため、ゲインを上
げて追従させる必要があるが、ゲインが高いため振動的
になりハンチング現象を起こしやすい。
弁７と、これを連通する配管により形成される内部空間
の体積は小さいことから、燃料弁７の開閉に対して内部
圧力の変動が大きく、この内部圧力変動に対応してゲイ
ンを上げて速応性を持たせると、ハンチングに至るとい
う問題がある。すなわち、今、燃料弁７が閉じ、上記内
部空間の体積Ｖの圧力Ｐは、ＰＶ＝ある値として、体積
Ｖが小さいと考えると、燃料弁７の開動作によるガス量
の流出による圧力Ｐの変動量が大きいため、ゲインを上
げて追従させる必要があるが、ゲインが高いため振動的
になりハンチング現象を起こしやすい。
【００１１】第二には、燃料圧力制御弁６のアクチュエ
ータ１２は、電気信号から機械的位置に変換する機構か
らなっているから、不感帯やヒステリシスを有し、これ
らが燃料圧力制御弁６の制御系で振動の起因となってい
るという問題がある。
ータ１２は、電気信号から機械的位置に変換する機構か
らなっているから、不感帯やヒステリシスを有し、これ
らが燃料圧力制御弁６の制御系で振動の起因となってい
るという問題がある。
【００１２】第三には、燃料を供給する配管内部には、
密度の高い所と低い所とが波のようになって圧力波を形
成し、この圧力波が進行するため圧力検出器８の燃料弁
入口圧力検出信号１０２が振動し、これによって制御系
が振動するという問題がある。
密度の高い所と低い所とが波のようになって圧力波を形
成し、この圧力波が進行するため圧力検出器８の燃料弁
入口圧力検出信号１０２が振動し、これによって制御系
が振動するという問題がある。
【００１３】さらに、上記第一乃至第三の要因で、内部
空間の体積Ｖの圧力Ｐがハンチングすると、燃料流量が
振動し、これがガスタービン３の回転数や発電出力に影
響を与え、結果的にガスタービン３の各状態量が振動す
るという問題がある。
空間の体積Ｖの圧力Ｐがハンチングすると、燃料流量が
振動し、これがガスタービン３の回転数や発電出力に影
響を与え、結果的にガスタービン３の各状態量が振動す
るという問題がある。
【００１４】そこで、本発明はガスタービン各状態量の
振動を抑制して燃料弁の入口圧力を高速、かつ、安定に
制御するガスタービン設備の燃料圧力制御装置を提供す
ることを目的とする。
振動を抑制して燃料弁の入口圧力を高速、かつ、安定に
制御するガスタービン設備の燃料圧力制御装置を提供す
ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、空気
を圧縮し、圧縮された空気を供給する空気圧縮機と、燃
料に圧力を加えて供給する燃料圧縮機と、前記空気圧縮
機から供給される空気と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁
と燃料弁を介して供給される燃料を混合燃焼させて燃焼
ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器により生成される
燃焼ガスにより駆動するガスタービンとからなるガスタ
ービン設備の前記燃料圧力制御弁を制御して燃料弁入口
圧力を一定に制御するガスタービン設備の燃料圧力制御
装置において、燃料弁の入口圧力信号と燃料弁入口圧力
設定信号との偏差を演算し、偏差信号を出力する偏差演
算手段と、偏差信号を制御演算して制御演算信号を出力
するフィードバック制御手段と、ガスタービンの状態量
に応じた信号を入力しフィードフォワード制御信号を出
力するフィードフォワード制御手段と、制御演算信号と
前記フィードフォワード信号とを加算して、この加算信
号を燃料圧力制御弁を開閉制御する制御信号とする加算
手段とを設けるようにしたものである。
を圧縮し、圧縮された空気を供給する空気圧縮機と、燃
料に圧力を加えて供給する燃料圧縮機と、前記空気圧縮
機から供給される空気と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁
と燃料弁を介して供給される燃料を混合燃焼させて燃焼
ガスを生成する燃焼器と、この燃焼器により生成される
燃焼ガスにより駆動するガスタービンとからなるガスタ
ービン設備の前記燃料圧力制御弁を制御して燃料弁入口
圧力を一定に制御するガスタービン設備の燃料圧力制御
装置において、燃料弁の入口圧力信号と燃料弁入口圧力
設定信号との偏差を演算し、偏差信号を出力する偏差演
算手段と、偏差信号を制御演算して制御演算信号を出力
するフィードバック制御手段と、ガスタービンの状態量
に応じた信号を入力しフィードフォワード制御信号を出
力するフィードフォワード制御手段と、制御演算信号と
前記フィードフォワード信号とを加算して、この加算信
号を燃料圧力制御弁を開閉制御する制御信号とする加算
手段とを設けるようにしたものである。
【００１６】請求項３の発明は、空気を圧縮し、圧縮さ
れた空気を供給する空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて
供給する燃料圧縮機と、空気圧縮機から供給される空気
と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給
される燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動す
るガスタービンとからなるガスタービン設備の前記燃料
圧力制御弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御する
ガスタービン設備の燃料圧力制御装置において、燃料弁
の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号との偏差を演
算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、偏差信号を
入力し、微少な変動に対して零の信号を出力する不感帯
領域を有する処理手段と、この処理手段による出力信号
を制御演算して制御演算信号を燃料圧力制御弁を開閉制
御する制御信号として出力する制御演算手段とを設ける
ようにしたものである。
れた空気を供給する空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて
供給する燃料圧縮機と、空気圧縮機から供給される空気
と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給
される燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動す
るガスタービンとからなるガスタービン設備の前記燃料
圧力制御弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御する
ガスタービン設備の燃料圧力制御装置において、燃料弁
の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号との偏差を演
算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、偏差信号を
入力し、微少な変動に対して零の信号を出力する不感帯
領域を有する処理手段と、この処理手段による出力信号
を制御演算して制御演算信号を燃料圧力制御弁を開閉制
御する制御信号として出力する制御演算手段とを設ける
ようにしたものである。
【００１７】請求項４の発明は、空気を圧縮し、圧縮さ
れた空気を供給する空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて
供給する燃料圧縮機と、空気圧縮機から供給される空気
と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給
される燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動す
るガスタービンとからなるガスタービン設備の前記燃料
圧力制御弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御する
ガスタービン設備の燃料圧力制御装置において、燃料弁
の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号との偏差を演
算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、偏差信号を
制御演算して制御演算信号を出力する制御演算手段と、
制御演算信号の入力に対してヒステリシスの出力するヒ
ステリシス要素を有する手段とを設けるようにしたもの
である。
れた空気を供給する空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて
供給する燃料圧縮機と、空気圧縮機から供給される空気
と燃料圧縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給
される燃料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器
と、この燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動す
るガスタービンとからなるガスタービン設備の前記燃料
圧力制御弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御する
ガスタービン設備の燃料圧力制御装置において、燃料弁
の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号との偏差を演
算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、偏差信号を
制御演算して制御演算信号を出力する制御演算手段と、
制御演算信号の入力に対してヒステリシスの出力するヒ
ステリシス要素を有する手段とを設けるようにしたもの
である。
【００１８】
【作用】請求項１の発明では、燃料弁の入口圧力信号と
燃料弁入口圧力設定信号との偏差が演算偏差演算手段に
より演算され、偏差信号が出力され、この偏差信号がフ
ィードバック制御手段により制御演算され、制御演算信
号が出力される。一方、フィードフォワード制御手段で
は、ガスタービンの状態量に応じた信号が入力され、フ
ィードフォワード制御信号が出力される。制御演算信号
とフィードフォワード信号とは、加算手段により加算さ
れ、この加算信号が制御信号として燃料圧力制御弁へ出
力される。これにより、ガスタービンの状態量の変化が
大きいときフィードフォワード制御手段からのフィード
フォワード制御信号が対応して増減して高速に追従する
と共に、ガスタービンの状態が安定しているとき、フィ
ードバック制御手段からの制御演算信号により安定した
制御がされる。従って、常に制御系が振動することがな
く、良好な制御がされる。
燃料弁入口圧力設定信号との偏差が演算偏差演算手段に
より演算され、偏差信号が出力され、この偏差信号がフ
ィードバック制御手段により制御演算され、制御演算信
号が出力される。一方、フィードフォワード制御手段で
は、ガスタービンの状態量に応じた信号が入力され、フ
ィードフォワード制御信号が出力される。制御演算信号
とフィードフォワード信号とは、加算手段により加算さ
れ、この加算信号が制御信号として燃料圧力制御弁へ出
力される。これにより、ガスタービンの状態量の変化が
大きいときフィードフォワード制御手段からのフィード
フォワード制御信号が対応して増減して高速に追従する
と共に、ガスタービンの状態が安定しているとき、フィ
ードバック制御手段からの制御演算信号により安定した
制御がされる。従って、常に制御系が振動することがな
く、良好な制御がされる。
【００１９】請求項３の発明では、偏差演算手段からの
微少な変動を持った偏差信号が不感帯領域を有する処理
手段により微少な変動が除去された偏差信号として出力
される。これにより、微少な変動に対して応答せず、振
動のない制御信号が出力される。従って、常に安定した
制御がされる。
微少な変動を持った偏差信号が不感帯領域を有する処理
手段により微少な変動が除去された偏差信号として出力
される。これにより、微少な変動に対して応答せず、振
動のない制御信号が出力される。従って、常に安定した
制御がされる。
【００２０】請求項４の発明では、制御演算手段からの
微少な振動する制御演算信号がヒステリシス要素を有す
る手段により微少な振動分が除去された制御演算信号が
制御信号として出力される。これにより、たとえ微少な
振動する燃料弁入口圧力検出信号が入力しても、振動の
ない制御信号が出力される。従って、常に安定した制御
がされる。
微少な振動する制御演算信号がヒステリシス要素を有す
る手段により微少な振動分が除去された制御演算信号が
制御信号として出力される。これにより、たとえ微少な
振動する燃料弁入口圧力検出信号が入力しても、振動の
ない制御信号が出力される。従って、常に安定した制御
がされる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００２２】図１は、本発明の第１実施例を示す燃料圧
力制御器の構成図である。図１３に示す従来例と同一符
号は、同一部分または相当部分を示す。図１３と異なる
点は、フィードフォワード制御手段１３と加算手段１４
とを追設した点である。
力制御器の構成図である。図１３に示す従来例と同一符
号は、同一部分または相当部分を示す。図１３と異なる
点は、フィードフォワード制御手段１３と加算手段１４
とを追設した点である。
【００２３】ここで、フィードフォワード制御手段１３
は、燃料弁７を制御するための燃料弁制御信号１０６を
入力してフィードフォワード制御処理をしてフィードフ
ォワード制御信号１０７を出力する。加算手段１４は、
制御演算手段１１のフィードバック制御信号１０５とフ
ィードフォワード制御手段１３のフィードフォワード制
御信号１０７とを加算して加算信号を制御信号１０４と
して出力する。
は、燃料弁７を制御するための燃料弁制御信号１０６を
入力してフィードフォワード制御処理をしてフィードフ
ォワード制御信号１０７を出力する。加算手段１４は、
制御演算手段１１のフィードバック制御信号１０５とフ
ィードフォワード制御手段１３のフィードフォワード制
御信号１０７とを加算して加算信号を制御信号１０４と
して出力する。
【００２４】上記構成で、ガスタービン３の運転状態か
ら定まる燃料弁入口圧力設定信号１０１と圧力検出器８
からの燃料弁入口圧力検出信号１０２は、偏差演算手段
１０で偏差演算がされ、偏差演算信号１０３となる。こ
の偏差演算信号１０３は、制御演算手段１１に入力さ
れ、制御演算手段１１で比例、積分演算処理がされ、フ
ィードバック制御信号１０５となる。この場合に、制御
演算手段１１では、定常状態で安定に制御するように予
め試運転等のときに比例、積分の制御ゲインを求めて比
較的低く設定している。
ら定まる燃料弁入口圧力設定信号１０１と圧力検出器８
からの燃料弁入口圧力検出信号１０２は、偏差演算手段
１０で偏差演算がされ、偏差演算信号１０３となる。こ
の偏差演算信号１０３は、制御演算手段１１に入力さ
れ、制御演算手段１１で比例、積分演算処理がされ、フ
ィードバック制御信号１０５となる。この場合に、制御
演算手段１１では、定常状態で安定に制御するように予
め試運転等のときに比例、積分の制御ゲインを求めて比
較的低く設定している。
【００２５】一方、ガスタービン３の運転状態から定ま
る燃料弁制御信号１０６はフィードフォワード制御手段
１３でフィードフォワード制御処理が施され、フィード
フォワード制御信号１０７となる。
る燃料弁制御信号１０６はフィードフォワード制御手段
１３でフィードフォワード制御処理が施され、フィード
フォワード制御信号１０７となる。
【００２６】例えば、フィードフォワード制御手段１３
は、図２に示す如く、燃料弁制御信号１０６に対して所
定のゲインＫを乗算した演算出力をフィードフォワード
制御信号１０７として出力する。上記フィードフォワー
ド制御手段１３は、燃料弁制御信号１０６が大きく変化
したときに対応して制御信号１０４が出力されるよう
に、予め試運転等のときに所定のゲインＫを求めて設定
している。
は、図２に示す如く、燃料弁制御信号１０６に対して所
定のゲインＫを乗算した演算出力をフィードフォワード
制御信号１０７として出力する。上記フィードフォワー
ド制御手段１３は、燃料弁制御信号１０６が大きく変化
したときに対応して制御信号１０４が出力されるよう
に、予め試運転等のときに所定のゲインＫを求めて設定
している。
【００２７】フィードバック制御信号１０５とフィード
フォワード制御信号１０７とは、加算手段１４により加
算され、この加算信号が制御信号１０４としてアクチュ
エータ１２に出力され、燃料圧力制御弁６へ開閉制御す
る。
フォワード制御信号１０７とは、加算手段１４により加
算され、この加算信号が制御信号１０４としてアクチュ
エータ１２に出力され、燃料圧力制御弁６へ開閉制御す
る。
【００２８】これにより、燃料弁制御信号１０６が大き
く変化するときには、フィードフォワード制御手段１３
が所定のゲインＫでフィードフォワード制御信号１０７
を増減させ燃料弁入口圧力設定信号１０１に追従するよ
うに動作する。このとき、制御演算手段１１では、その
制御ゲインが低く設定されているから、ハンチングの少
ないフィードバック制御信号１０５が出力される。従っ
て、全体として燃料圧力制御弁６がハンチングすること
なく、燃料弁制御信号１０６の大きな変化に追従する。
く変化するときには、フィードフォワード制御手段１３
が所定のゲインＫでフィードフォワード制御信号１０７
を増減させ燃料弁入口圧力設定信号１０１に追従するよ
うに動作する。このとき、制御演算手段１１では、その
制御ゲインが低く設定されているから、ハンチングの少
ないフィードバック制御信号１０５が出力される。従っ
て、全体として燃料圧力制御弁６がハンチングすること
なく、燃料弁制御信号１０６の大きな変化に追従する。
【００２９】また、ガスタービン３が安定状態のとき、
燃料弁制御信号１０６も対応して安定し、フィードフォ
ワード制御手段１３のフィードフォワード制御信号１０
７が変化の少ない定常的な出力となり、制御演算手段１
１では、低い制御ゲインで偏差演算信号１０３に応じて
制御演算がされ、フィードバック制御信号１０５が出力
される。従って、ハンチングの少ないフィードバック制
御信号１０５が加算手段１４で加算され、変動の少ない
制御信号１０４となるから燃料圧力制御弁６がハンチン
グすることなく、安定に制御される。
燃料弁制御信号１０６も対応して安定し、フィードフォ
ワード制御手段１３のフィードフォワード制御信号１０
７が変化の少ない定常的な出力となり、制御演算手段１
１では、低い制御ゲインで偏差演算信号１０３に応じて
制御演算がされ、フィードバック制御信号１０５が出力
される。従って、ハンチングの少ないフィードバック制
御信号１０５が加算手段１４で加算され、変動の少ない
制御信号１０４となるから燃料圧力制御弁６がハンチン
グすることなく、安定に制御される。
【００３０】なお、フィードフォワード制御手段１３
は、図３に示すように、予め試運転等のとき大きな変化
の燃料弁制御信号１０６のとき追従してフィードフォワ
ード制御信号１０７が出力されるように関数を設定し、
運転時に燃料弁制御信号１０６に対して関数設定された
フィードフォワード制御信号１０７が出力されるように
してもよい。
は、図３に示すように、予め試運転等のとき大きな変化
の燃料弁制御信号１０６のとき追従してフィードフォワ
ード制御信号１０７が出力されるように関数を設定し、
運転時に燃料弁制御信号１０６に対して関数設定された
フィードフォワード制御信号１０７が出力されるように
してもよい。
【００３１】図４は、上記した作用の一例を示すタイム
チャートである。
チャートである。
【００３２】図において、時刻ｔ０を起点として説明す
ると、ガスタービンの負荷指令に応じて燃料弁７の燃料
弁制御信号１０６が急上昇し、燃料流量信号１１２も対
応して上昇する。このとき、フィードフォワード制御手
段１３の制御ゲインによりフィードフォワード制御信号
１０７が急激に増加して制御信号１０４が燃料圧力制御
弁６に出力される。
ると、ガスタービンの負荷指令に応じて燃料弁７の燃料
弁制御信号１０６が急上昇し、燃料流量信号１１２も対
応して上昇する。このとき、フィードフォワード制御手
段１３の制御ゲインによりフィードフォワード制御信号
１０７が急激に増加して制御信号１０４が燃料圧力制御
弁６に出力される。
【００３３】そして、時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、ガ
スタービン負荷が安定しているから、制御演算手段１１
によって燃料弁入口圧力検出信号１０２と燃料弁入口圧
力設定信号１０１とがほぼ等しくなるように制御がさ
れ、変動の少ない制御信号１０４が出力される。
スタービン負荷が安定しているから、制御演算手段１１
によって燃料弁入口圧力検出信号１０２と燃料弁入口圧
力設定信号１０１とがほぼ等しくなるように制御がさ
れ、変動の少ない制御信号１０４が出力される。
【００３４】ここで、例えば、時刻ｔ２にガスタービン
の負荷が急降下して燃料弁制御信号１０６が降下したと
すると、これに追従して燃料流量信号１１２も降下す
る。フィードフォワード制御手段１３では、急変した燃
料弁制御信号１０６に対応して降下したフィードフォワ
ード制御信号１０７を出力するから燃料圧力制御弁６の
制御信号１０４を追従する。これによって、時刻ｔ３に
は燃料流量信号１１２も安定する。従って、ガスタービ
ンの負荷変化に対して燃料圧力制御器９ａの制御信号１
０４がハンチングすることなく追従し、ガスタービン３
の回転数信号１０８、燃料弁入口圧力検出信号１０２も
ハンチングすることなく安定している。
の負荷が急降下して燃料弁制御信号１０６が降下したと
すると、これに追従して燃料流量信号１１２も降下す
る。フィードフォワード制御手段１３では、急変した燃
料弁制御信号１０６に対応して降下したフィードフォワ
ード制御信号１０７を出力するから燃料圧力制御弁６の
制御信号１０４を追従する。これによって、時刻ｔ３に
は燃料流量信号１１２も安定する。従って、ガスタービ
ンの負荷変化に対して燃料圧力制御器９ａの制御信号１
０４がハンチングすることなく追従し、ガスタービン３
の回転数信号１０８、燃料弁入口圧力検出信号１０２も
ハンチングすることなく安定している。
【００３５】次に、本発明の第２実施例乃至第６実施例
を図５乃至図９を参照して説明する。
を図５乃至図９を参照して説明する。
【００３６】図５は本発明の第２実施例を示し、図１の
燃料弁制御信号１０６の代わりに、ガスタービン３の回
転数信号１０８をフィードフォワード制御手段１３の入
力信号とするものである。ガスタービン３の回転数は、
ガスタービン３の負荷変化に対応して変動するから、予
めガスタービン３の試運転等のときにフィードフォワー
ド制御手段１３の制御ゲインを最適な値に設定しておけ
ば、ガスタービン３の負荷変化に追従した出力がされ、
第１実施例と同様の効果が得られる。
燃料弁制御信号１０６の代わりに、ガスタービン３の回
転数信号１０８をフィードフォワード制御手段１３の入
力信号とするものである。ガスタービン３の回転数は、
ガスタービン３の負荷変化に対応して変動するから、予
めガスタービン３の試運転等のときにフィードフォワー
ド制御手段１３の制御ゲインを最適な値に設定しておけ
ば、ガスタービン３の負荷変化に追従した出力がされ、
第１実施例と同様の効果が得られる。
【００３７】図６は、本発明の第３実施例を示し、図１
の燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３の回
転数指令信号１０９をフィードフォワード制御手段１３
の入力信号とするものである。ガスタービン３の回転数
指令信号１０９は、ガスタービン３の負荷変化に対応し
て変化するから第１実施例と同様に実施でき、同様の効
果が得られる。
の燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３の回
転数指令信号１０９をフィードフォワード制御手段１３
の入力信号とするものである。ガスタービン３の回転数
指令信号１０９は、ガスタービン３の負荷変化に対応し
て変化するから第１実施例と同様に実施でき、同様の効
果が得られる。
【００３８】図７は本発明の第４実施例を示し、図１の
燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３の発電
出力信号１１０をフィードフォワード制御手段１３の入
力信号とするものである。
燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３の発電
出力信号１１０をフィードフォワード制御手段１３の入
力信号とするものである。
【００３９】また、図８は本発明の第５実施例を示し、
図１の燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３
の負荷指令信号１１１をフィードフォワード制御手段１
３の入力信号としたものであり、さらに、図９は本発明
の第６実施例を示し、図１の燃料弁制御信号１０６の代
わりにガスタービン３の燃料流量信号１１２をフィード
フォワード制御手段１３の入力信号としたものである。
図１の燃料弁制御信号１０６の代わりにガスタービン３
の負荷指令信号１１１をフィードフォワード制御手段１
３の入力信号としたものであり、さらに、図９は本発明
の第６実施例を示し、図１の燃料弁制御信号１０６の代
わりにガスタービン３の燃料流量信号１１２をフィード
フォワード制御手段１３の入力信号としたものである。
【００４０】上記の第２実施例乃至第６実施例の場合で
もガスタービンの状態変化に拘らず燃料弁の入口圧力を
高速、かつ、安定に制御することができる。
もガスタービンの状態変化に拘らず燃料弁の入口圧力を
高速、かつ、安定に制御することができる。
【００４１】図１０は、本発明の第７実施例を示す燃料
圧力制御器の構成図である。
圧力制御器の構成図である。
【００４２】図１３と同一符号は、同一部分または相当
部分を示し、図１３と異なる点は偏差演算手段１０と制
御演算手段１１との間に不感帯を有する処理手段１５を
追設した点である。
部分を示し、図１３と異なる点は偏差演算手段１０と制
御演算手段１１との間に不感帯を有する処理手段１５を
追設した点である。
【００４３】上記構成で、偏差演算信号１０３の微少変
化は、不感帯を有する処理手段１５により除去される。
このため燃料弁入口圧力検出信号１０２が微少変動して
も、制御演算手段１１の入力信号１０３ａは変動せず、
制御信号１０４は変動しない。
化は、不感帯を有する処理手段１５により除去される。
このため燃料弁入口圧力検出信号１０２が微少変動して
も、制御演算手段１１の入力信号１０３ａは変動せず、
制御信号１０４は変動しない。
【００４４】すなわち、燃料弁７の入口圧力が、ガスタ
ービンの状態変化や燃料弁・センサの特性等により微少
変化しても、燃料圧力制御器９ｂの出力は安定してお
り、燃料弁７の入口圧力が常に良好に制御される。一
方、ガスタービン３の状態変化に対しては、制御演算手
段１１の制御パラメータを十分高感度に調整されてお
り、高速に追従される。
ービンの状態変化や燃料弁・センサの特性等により微少
変化しても、燃料圧力制御器９ｂの出力は安定してお
り、燃料弁７の入口圧力が常に良好に制御される。一
方、ガスタービン３の状態変化に対しては、制御演算手
段１１の制御パラメータを十分高感度に調整されてお
り、高速に追従される。
【００４５】このように、ガスタービンの状態変化には
高速に追従し、燃料弁・センサの特性により、燃料弁の
入口が微少変動する場合にも安定に制御することができ
る。これによって、常に、良好な制御性能を保つ制御系
を構成することが可能となる。
高速に追従し、燃料弁・センサの特性により、燃料弁の
入口が微少変動する場合にも安定に制御することができ
る。これによって、常に、良好な制御性能を保つ制御系
を構成することが可能となる。
【００４６】図１１は、本発明の第８実施例を示す燃料
圧力制御器の構成図である。
圧力制御器の構成図である。
【００４７】図１３と同一符号は、同一部分または相当
部分を示し、図１３と異なる点は、ヒステリシス要素を
有する手段１６を制御演算手段１１の出力側に追設した
点である。
部分を示し、図１３と異なる点は、ヒステリシス要素を
有する手段１６を制御演算手段１１の出力側に追設した
点である。
【００４８】第８実施例によっても、燃料弁入口圧力検
出信号１０２の微少変動に伴う制御演算手段１１からの
変動する出力信号１０３ａに対してヒステリシス要素を
有する手段１６でその変動信号が遮断され、制御信号１
０４として微少な振動のない信号が出力される。これに
よって、第７実施例と同様にハンチングのない安定し、
かつ、速応性の優れた制御ができる。
出信号１０２の微少変動に伴う制御演算手段１１からの
変動する出力信号１０３ａに対してヒステリシス要素を
有する手段１６でその変動信号が遮断され、制御信号１
０４として微少な振動のない信号が出力される。これに
よって、第７実施例と同様にハンチングのない安定し、
かつ、速応性の優れた制御ができる。
【００４９】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、ガスタービン
の状態量の変化時にフィードフォワード制御信号が対応
して高速に追従すると共に、ガスタービンの状態が安定
時にフィードバック制御手段からの制御演算信号により
安定した制御がされる。従って、常に制御系が振動する
ことがなく、追従性が良好な制御ができる。
の状態量の変化時にフィードフォワード制御信号が対応
して高速に追従すると共に、ガスタービンの状態が安定
時にフィードバック制御手段からの制御演算信号により
安定した制御がされる。従って、常に制御系が振動する
ことがなく、追従性が良好な制御ができる。
【００５０】請求項３の発明によれば、微少な変動が除
去された制御信号により制御がされる。従って、常に安
定し、かつ、追従性が良い制御ができる。
去された制御信号により制御がされる。従って、常に安
定し、かつ、追従性が良い制御ができる。
【００５１】請求項４の発明よれば、微少な振動分が除
去された制御演算信号が制御信号として出力される。こ
れにより、たとえ微少な振動をする燃料弁入口圧力検出
信号が入力しても、振動のない制御信号が出力される。
従って、常に安定し、かつ、追従性が良い制御ができ
る。
去された制御演算信号が制御信号として出力される。こ
れにより、たとえ微少な振動をする燃料弁入口圧力検出
信号が入力しても、振動のない制御信号が出力される。
従って、常に安定し、かつ、追従性が良い制御ができ
る。
【図１】本発明の第１実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図２】図１のフィードフォワード制御手段の第１の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図３】図２のフィードフォワード制御手段の第２の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】図１の作用の一例を示すタイムチャートであ
る。
る。
【図５】本発明の第２実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図６】本発明の第３実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図８】本発明の第５実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図９】本発明の第６実施例を示す燃料圧力制御器の構
成図である。
成図である。
【図１０】本発明の第７実施例を示す燃料圧力制御器の
構成図である。
構成図である。
【図１１】本発明の第８実施例を示す燃料圧力制御器の
構成図である。
構成図である。
【図１２】ガスタービンの概略系統図である。
【図１３】従来例を示す燃料圧力制御器の図１に対応す
る構成図である。
る構成図である。
１ 空気圧縮機 ２ 燃焼器 ３ ガスタービン ４ タービン軸 ５ 燃料圧縮機 ６ 燃料圧力制御弁 ７ 燃料弁 ８ 圧力検出器 ９ａ 燃料圧力制御器 １０ 偏差演算手段 １１ 制御演算手段 １２ アクチュエータ １３ フィードフォワード制御手段 １４ 加算手段 １５ 不感帯を有する処理手段 １６ ヒステリシス要素を有する手段
Claims (4)
- 【請求項１】 空気を圧縮し、圧縮された空気を供給す
る空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供給する燃料圧縮
機と、前記空気圧縮機から供給される空気と前記燃料圧
縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給される燃
料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、この
燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動するガスタ
ービンとからなるガスタービン設備の前記燃料圧力制御
弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御するガスター
ビン設備の燃料圧力制御装置において、 前記燃料弁の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号と
の偏差を演算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、 前記偏差信号を制御演算して制御演算信号を出力するフ
ィードバック制御手段と、 前記ガスタービンの状態量に応じた信号を入力しフィー
ドフォワード制御信号を出力するフィードフォワード制
御手段と、 前記制御演算信号と前記フィードフォワード信号とを加
算して、この加算信号を前記燃料圧力制御弁を開閉制御
する制御信号とする加算手段とを備えたことを特徴とす
るガスタービン設備の燃料圧力制御装置。 - 【請求項２】 ガスタービンの燃料弁制御信号、ガスタ
ービンの回転数信号、ガスタービンの回転数指令信号、
ガスタービンの発電出力信号、ガスタービンの負荷指令
信号、ガスタービンの燃料流量信号の内、少なくともい
ずれか一つを前記フィードフォワード制御手段の入力信
号として用いることを特徴とする請求項１記載のガスタ
ービン設備の燃料圧力制御装置。 - 【請求項３】 空気を圧縮し、圧縮された空気を供給す
る空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供給する燃料圧縮
機と、前記空気圧縮機から供給される空気と前記燃料圧
縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給される燃
料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、この
燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動するガスタ
ービンとからなるガスタービン設備の前記燃料圧力制御
弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御するガスター
ビン設備の燃料圧力制御装置において、 前記燃料弁の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号と
の偏差を演算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、 前記偏差信号を入力し、微少な変動に対して零の信号を
出力する不感帯領域を有する処理手段と、 この処理手段による出力信号を制御演算して制御演算信
号を前記燃料圧力制御弁を開閉制御する制御信号として
出力する制御演算手段とを備えたことを特徴とするガス
タービン設備の燃料圧力制御装置。 - 【請求項４】 空気を圧縮し、圧縮された空気を供給す
る空気圧縮機と、燃料に圧力を加えて供給する燃料圧縮
機と、前記空気圧縮機から供給される空気と前記燃料圧
縮機から燃料圧力制御弁と燃料弁を介して供給される燃
料を混合燃焼させて燃焼ガスを生成する燃焼器と、この
燃焼器により生成される燃焼ガスにより駆動するガスタ
ービンとからなるガスタービン設備の前記燃料圧力制御
弁を制御して燃料弁入口圧力を一定に制御するガスター
ビン設備の燃料圧力制御装置において、 前記燃料弁の入口圧力信号と燃料弁入口圧力設定信号と
の偏差を演算し、偏差信号を出力する偏差演算手段と、 前記偏差信号を制御演算して制御演算信号を出力する制
御演算手段と、 前記制御演算信号の入力に対してヒステリシスを持つ出
力をするヒステリシス要素を有する手段とを備えたこと
を特徴とするガスタービン設備の燃料圧力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31430892A JPH06146930A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31430892A JPH06146930A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06146930A true JPH06146930A (ja) | 1994-05-27 |
Family
ID=18051796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31430892A Pending JPH06146930A (ja) | 1992-10-30 | 1992-10-30 | ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06146930A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008082302A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hitachi Ltd | ガスタービン及びガスタービンの燃焼器始動制御方法 |
| US7556473B2 (en) | 2003-08-28 | 2009-07-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control unit for compressor |
| JP2015102071A (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料調整器、燃焼器、ガスタービン、ガスタービンシステム、燃料調整器制御方法、及びプログラム |
| JP2016050514A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法 |
| US10260514B2 (en) | 2016-03-11 | 2019-04-16 | Hanwha Power Systems Co., Ltd | System and method of controlling compressor |
-
1992
- 1992-10-30 JP JP31430892A patent/JPH06146930A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7556473B2 (en) | 2003-08-28 | 2009-07-07 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Control unit for compressor |
| JP2008082302A (ja) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Hitachi Ltd | ガスタービン及びガスタービンの燃焼器始動制御方法 |
| JP4627289B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2011-02-09 | 株式会社日立製作所 | ガスタービン及びガスタービンの燃焼器始動制御方法 |
| JP2015102071A (ja) * | 2013-11-27 | 2015-06-04 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料調整器、燃焼器、ガスタービン、ガスタービンシステム、燃料調整器制御方法、及びプログラム |
| JP2016050514A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 燃料供給装置、燃焼器、ガスタービン、及び燃料供給方法 |
| US10260514B2 (en) | 2016-03-11 | 2019-04-16 | Hanwha Power Systems Co., Ltd | System and method of controlling compressor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4258545A (en) | Optimal control for a gas turbine engine | |
| US3422800A (en) | Combined gas turbine and waste heat boiler control system | |
| US5487265A (en) | Gas turbine coordinated fuel-air control method and apparatus therefor | |
| US6912856B2 (en) | Method and system for controlling gas turbine by adjusting target exhaust temperature | |
| US4577270A (en) | Plant control method | |
| EP1762715B1 (en) | Fuel-flow-rate control device and controlling method for a power generation system | |
| JP5775293B2 (ja) | ターボ機械を始動する方法 | |
| US20050118021A2 (en) | Optimization method for power generation systems | |
| US4423592A (en) | Fuel control system for gas turbine engine | |
| US7685802B2 (en) | Methods and apparatus to facilitate gas turbine fuel control | |
| US4299088A (en) | Cyclic load duty control for gas turbine | |
| JPH06146930A (ja) | ガスタ−ビン設備の燃料圧力制御装置 | |
| JPH02115558A (ja) | 航空機用エンジンの出力制御装置 | |
| Riley et al. | Advanced closed-loop control on an atmospheric gaseous lean-premixed combustor | |
| JPS63131844A (ja) | 内燃機関の回転数制御装置 | |
| JP3479672B2 (ja) | ガスタービンの制御方法および制御装置 | |
| US4813226A (en) | Demand control of variable geometry gas turbine power plant | |
| CN114922701B (zh) | 三炉两机母管制生物质电厂汽轮机压力和功率控制系统 | |
| JP2013087716A (ja) | 予混合式ガスエンジンの制御装置および予混合式ガスエンジンの制御方法、ならびに予混合式ガスエンジンシステム | |
| Singh et al. | Shaft speed control of laboratory gas turbine engine | |
| JPH06288262A (ja) | 石炭ガス化複合発電システムの運転制御方法 | |
| CA3101537A1 (en) | System and method for propeller speed governing | |
| JP3061881B2 (ja) | 石炭ガス化発電設備の制御装置 | |
| JPS6246681B2 (ja) | ||
| JPS5985404A (ja) | 複合型発電設備の燃料流量制御装置 |