JPH06147484A - 燃焼制御装置 - Google Patents
燃焼制御装置Info
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- JPH06147484A JPH06147484A JP33095092A JP33095092A JPH06147484A JP H06147484 A JPH06147484 A JP H06147484A JP 33095092 A JP33095092 A JP 33095092A JP 33095092 A JP33095092 A JP 33095092A JP H06147484 A JPH06147484 A JP H06147484A
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- bypass valve
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 燃焼用空気量を調節するバイパス弁3を有す
る2段燃焼形予混合燃焼器において、運転中に燃焼条件
が変化しても良好な燃焼状態を維持することができる燃
焼制御装置を提供すること。 【構成】 パイロット燃焼器1内の圧力変動を測定する
圧力変動計測装置11と、排ガス中の二酸化窒素及び未
燃ガス成分を測定する排ガス成分計測装置12と、測定
した圧力変動、二酸化窒素、未燃ガス成分を診断してバ
イパス弁の開度調整用制御信号(24)、2段燃焼器の
燃料比率変更用制御信号(25)及び出力制限信号(2
6)を発生する診断及び制限信号発生装置13とを備え
てなるもの。
る2段燃焼形予混合燃焼器において、運転中に燃焼条件
が変化しても良好な燃焼状態を維持することができる燃
焼制御装置を提供すること。 【構成】 パイロット燃焼器1内の圧力変動を測定する
圧力変動計測装置11と、排ガス中の二酸化窒素及び未
燃ガス成分を測定する排ガス成分計測装置12と、測定
した圧力変動、二酸化窒素、未燃ガス成分を診断してバ
イパス弁の開度調整用制御信号(24)、2段燃焼器の
燃料比率変更用制御信号(25)及び出力制限信号(2
6)を発生する診断及び制限信号発生装置13とを備え
てなるもの。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は燃焼用圧縮空気量を調節
するバイパス弁を有するガスタービン用2段予混合燃焼
器に適用される燃焼制御装置に関する。
するバイパス弁を有するガスタービン用2段予混合燃焼
器に適用される燃焼制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図8は従来の代表的な2段燃焼形予混合
燃焼器の一例を示す構造図である。図中、符号1はパイ
ロット燃焼器、2はメイン燃焼器、3はバイパス弁、4
はバイパス曲管、5はパイロット燃料供給配管、6はメ
イン燃料供給配管を示している。
燃焼器の一例を示す構造図である。図中、符号1はパイ
ロット燃焼器、2はメイン燃焼器、3はバイパス弁、4
はバイパス曲管、5はパイロット燃料供給配管、6はメ
イン燃料供給配管を示している。
【0003】このタイプの燃焼器はパイロット燃焼器1
及びメイン燃焼器2の2つの燃焼部を有し、低出力時に
は主にパイロット燃焼器1で高温ガスを作り、高出力時
にはパイロット燃焼器1及びメイン燃焼器2の両方で高
温ガスを作る。バイパス弁3は燃焼に用いられる空気を
調整する、すなわち、燃焼器に供給される空気をその一
部をガスタービンへバイパスすることによって調整する
もので、これによって、燃料と空気との割合を適切な範
囲に保ち、安定した燃焼状態を得るものである。
及びメイン燃焼器2の2つの燃焼部を有し、低出力時に
は主にパイロット燃焼器1で高温ガスを作り、高出力時
にはパイロット燃焼器1及びメイン燃焼器2の両方で高
温ガスを作る。バイパス弁3は燃焼に用いられる空気を
調整する、すなわち、燃焼器に供給される空気をその一
部をガスタービンへバイパスすることによって調整する
もので、これによって、燃料と空気との割合を適切な範
囲に保ち、安定した燃焼状態を得るものである。
【0004】このような構造をもつ燃焼器において、パ
イロット燃料とメイン燃料との比率(パイロット比と称
す)及びバイパス弁の開度を正しく与えることにより、
排ガスの二酸化窒素(NOx)、未燃ガス成分(UH
C)及び圧力変動が少なく抑えられ、良好な燃焼状態が
保たれる。
イロット燃料とメイン燃料との比率(パイロット比と称
す)及びバイパス弁の開度を正しく与えることにより、
排ガスの二酸化窒素(NOx)、未燃ガス成分(UH
C)及び圧力変動が少なく抑えられ、良好な燃焼状態が
保たれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃焼状態は定期点検ごとに調整されるが、運転中に燃焼
条件が変化すれば良好な燃焼状態は保たれなくなる。燃
焼条件の変化には、気温の変化、燃料成分の変化、燃焼
空気の配分の変化(たとえば予混合ノズルの寸法の経時
変化による)などがあり、これらの変化が発生すると、
燃焼状態が悪化し、二酸化窒素や未燃ガス成分などの有
害ガスの増大や、圧力変動の増大により部品が損傷した
りすることがある。
燃焼状態は定期点検ごとに調整されるが、運転中に燃焼
条件が変化すれば良好な燃焼状態は保たれなくなる。燃
焼条件の変化には、気温の変化、燃料成分の変化、燃焼
空気の配分の変化(たとえば予混合ノズルの寸法の経時
変化による)などがあり、これらの変化が発生すると、
燃焼状態が悪化し、二酸化窒素や未燃ガス成分などの有
害ガスの増大や、圧力変動の増大により部品が損傷した
りすることがある。
【0006】本発明は上記事情にかんがみてなされたも
ので、運転中に燃焼条件が変化してもこの変化に応じて
燃焼を調整することで、良好な燃焼状態を維持すること
ができる燃焼制御装置を提供することを目的とする。
ので、運転中に燃焼条件が変化してもこの変化に応じて
燃焼を調整することで、良好な燃焼状態を維持すること
ができる燃焼制御装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的に対し、本発明
によれば、燃焼用圧縮空気量を調節するバイパス弁を有
する2段予混合燃焼器の燃焼制御装置において、パイロ
ット燃焼器内の圧力変動を測定する圧力変動計測装置
と、排ガス中の二酸化窒素及び未燃ガス成分を測定する
排ガス成分計測装置と、測定した圧力変動、二酸化窒素
又は未燃ガス成分が設定値以上のときバイパス弁の開度
を制御する信号、そのバイパス弁の開度が設定幅を越え
るとき2段予混合燃焼器の燃料比率を制御する信号及び
その燃料比率が設定幅を越えるとき運転制限を行う信号
を出力する診断及び制御信号発生装置とを備えているこ
とを特徴とする燃焼制御装置が提供される。
によれば、燃焼用圧縮空気量を調節するバイパス弁を有
する2段予混合燃焼器の燃焼制御装置において、パイロ
ット燃焼器内の圧力変動を測定する圧力変動計測装置
と、排ガス中の二酸化窒素及び未燃ガス成分を測定する
排ガス成分計測装置と、測定した圧力変動、二酸化窒素
又は未燃ガス成分が設定値以上のときバイパス弁の開度
を制御する信号、そのバイパス弁の開度が設定幅を越え
るとき2段予混合燃焼器の燃料比率を制御する信号及び
その燃料比率が設定幅を越えるとき運転制限を行う信号
を出力する診断及び制御信号発生装置とを備えているこ
とを特徴とする燃焼制御装置が提供される。
【0008】
【作用】上記手段によれば、燃焼器内の圧力変動及び排
ガス中の二酸化窒素及び未燃ガス成分を監視し、これら
が設定値を越えたときバイパス弁開度を変更し、このバ
イパス弁開度が設定幅を越えるようなら次に燃料比率を
変更し、そしてこの燃料比率が設定幅を越えるようなら
強制的に運転制限を与えるようにして、良好な燃焼状態
を保つのである。
ガス中の二酸化窒素及び未燃ガス成分を監視し、これら
が設定値を越えたときバイパス弁開度を変更し、このバ
イパス弁開度が設定幅を越えるようなら次に燃料比率を
変更し、そしてこの燃料比率が設定幅を越えるようなら
強制的に運転制限を与えるようにして、良好な燃焼状態
を保つのである。
【0009】
【実施例】図1は2段燃焼形予混合燃焼器に用いられる
本発明による燃焼制御装置の構成例を示す。この燃焼制
御装置10は圧力変動計測装置11、排ガス成分計測装
置12、及び診断及び制御信号発生装置13によって構
成されている。
本発明による燃焼制御装置の構成例を示す。この燃焼制
御装置10は圧力変動計測装置11、排ガス成分計測装
置12、及び診断及び制御信号発生装置13によって構
成されている。
【0010】圧力変動計測装置11はたとえば図2に示
した構成とすることができる。すなわち、一端が圧力変
動計測点にてパイロット燃焼器1の内部と連通されてい
る導管14と、この導管14の他端に設けられた弁15
と、この弁15の端部に取付けられた圧力センサ16
と、この圧力センサ16の出力信号を増幅するプリアン
プ17及びメインアンプ18と、周波数分析器19とに
よって構成することができる。弁15は圧力センサ16
の運転中の取外しを可能にするよう配置したもので、な
くてもよい。
した構成とすることができる。すなわち、一端が圧力変
動計測点にてパイロット燃焼器1の内部と連通されてい
る導管14と、この導管14の他端に設けられた弁15
と、この弁15の端部に取付けられた圧力センサ16
と、この圧力センサ16の出力信号を増幅するプリアン
プ17及びメインアンプ18と、周波数分析器19とに
よって構成することができる。弁15は圧力センサ16
の運転中の取外しを可能にするよう配置したもので、な
くてもよい。
【0011】導管14の長さLは L≦c/6fH としてある。ここで、cは音速、fHは着目する圧力変
動周波数(高周波)である。これで、導管14の気柱共
鳴の周波数が着目する振動数の1.5倍以上となるよう
に、導管14の長さを短く抑えることになり、高周波の
圧力変動の計測精度を向上することができる。そして、
周波数分析器11を用いたことにより、卓越する周波数
の圧力変動レベルが検出される。
動周波数(高周波)である。これで、導管14の気柱共
鳴の周波数が着目する振動数の1.5倍以上となるよう
に、導管14の長さを短く抑えることになり、高周波の
圧力変動の計測精度を向上することができる。そして、
周波数分析器11を用いたことにより、卓越する周波数
の圧力変動レベルが検出される。
【0012】図1に戻って、燃焼制御装置10の排ガス
成分計測装置12は一般的な二酸化窒素計及び未燃ガス
成分計が用いられる。これら計器はガスタービン排気ダ
クトに取付けられ、それぞれ排ガス中の二酸化窒素成分
及び未燃ガス成分が検出される。
成分計測装置12は一般的な二酸化窒素計及び未燃ガス
成分計が用いられる。これら計器はガスタービン排気ダ
クトに取付けられ、それぞれ排ガス中の二酸化窒素成分
及び未燃ガス成分が検出される。
【0013】診断及び制御信号発生装置13はたとえば
高速フーリエ変換器20と、アナログ/ディジタル変換
器21と、中央処理装置22と、ディジタル/アナログ
変換器23とによって構成される。高速フーリエ変換器
20は圧力変動計測装置11によって測定された圧力変
動を周波数分析するものであり、アナログ/ディジタル
変換器21は排ガス成分計測装置12によって測定され
た二酸化窒素成分及び未燃ガス成分のレベルをディジタ
ル化する装置である。高速フーリエ変換器20及びアナ
ログ/ディジタル変換器21は中央処理装置22ととも
に診断機能を有し、高速フーリエ変換器20及びアナロ
グ/ディジタル変換器21で得られた燃焼状態に関する
状態量は、図3に示すフローに従って中央処理装置22
にて解析され、燃焼状態が診断される。診断の結果はデ
ィジタル/アナログ変換器23により運転パラメータを
変更する制御信号としてバイパス弁開度信号24、パイ
ロット比信号25及び負荷信号26が出力される。
高速フーリエ変換器20と、アナログ/ディジタル変換
器21と、中央処理装置22と、ディジタル/アナログ
変換器23とによって構成される。高速フーリエ変換器
20は圧力変動計測装置11によって測定された圧力変
動を周波数分析するものであり、アナログ/ディジタル
変換器21は排ガス成分計測装置12によって測定され
た二酸化窒素成分及び未燃ガス成分のレベルをディジタ
ル化する装置である。高速フーリエ変換器20及びアナ
ログ/ディジタル変換器21は中央処理装置22ととも
に診断機能を有し、高速フーリエ変換器20及びアナロ
グ/ディジタル変換器21で得られた燃焼状態に関する
状態量は、図3に示すフローに従って中央処理装置22
にて解析され、燃焼状態が診断される。診断の結果はデ
ィジタル/アナログ変換器23により運転パラメータを
変更する制御信号としてバイパス弁開度信号24、パイ
ロット比信号25及び負荷信号26が出力される。
【0014】診断及び制御信号発生装置13の診断機能
を、図3を参照して説明する。診断パラメータは二酸化
窒素NOx、圧力変動の高周波(たとえば80〜150
Hz)成分、未燃ガス成分UHC、及び圧力変動の低周
波(たとえば50Hz以下)成分である。
を、図3を参照して説明する。診断パラメータは二酸化
窒素NOx、圧力変動の高周波(たとえば80〜150
Hz)成分、未燃ガス成分UHC、及び圧力変動の低周
波(たとえば50Hz以下)成分である。
【0015】これらの各診断パラメータにはそれぞれし
きい値を設定してあり、それらのレベルが設定値以下で
あれば、診断パラメータの計測を繰り返し、良好な運転
を連続的に確認する。診断パラメータのうち1つでもし
きい値を越えると、まずバイパス弁の開度を変更するバ
イパス弁開度信号24を制御信号として出力し、診断パ
ラメータがしきい値内に入るよう燃焼制御される。
きい値を設定してあり、それらのレベルが設定値以下で
あれば、診断パラメータの計測を繰り返し、良好な運転
を連続的に確認する。診断パラメータのうち1つでもし
きい値を越えると、まずバイパス弁の開度を変更するバ
イパス弁開度信号24を制御信号として出力し、診断パ
ラメータがしきい値内に入るよう燃焼制御される。
【0016】バイパス弁の開度が設定幅以内で調整でき
ない場合には、制御信号としてパイロット比信号を出力
し、パイロット比を変更して、同様の燃焼制御を行う。
もし、以上試みた燃焼制御でも診断パラメータがしきい
値内に入らない場合には、制御信号として負荷信号26
を出力し、運転制御を行うことで、診断パラメータをし
きい値以内に抑え込むようにする。
ない場合には、制御信号としてパイロット比信号を出力
し、パイロット比を変更して、同様の燃焼制御を行う。
もし、以上試みた燃焼制御でも診断パラメータがしきい
値内に入らない場合には、制御信号として負荷信号26
を出力し、運転制御を行うことで、診断パラメータをし
きい値以内に抑え込むようにする。
【0017】このように4つのパラメータにより2段燃
焼形予混合燃焼器の燃焼状態を監視し、燃料と空気との
比率を厳しく制御することで、燃焼状態を最適な状態に
調整することができる。
焼形予混合燃焼器の燃焼状態を監視し、燃料と空気との
比率を厳しく制御することで、燃焼状態を最適な状態に
調整することができる。
【0018】具体的な事象としては、図4及び図5に示
すように、空気が過剰な状態では未燃ガス成分UHCと
ともに10〜20Hzの低周波圧力脈動が増大するのに
対し、空気が過少の場合には、火炎温度が上り、二酸化
窒素NOxが増大するとともに高周波圧力脈動が生じる
ようになる。このように、空気量が多くても少なくても
燃焼には不都合であることがわかる。本発明によれば、
バイパス弁開度信号24及びパイロット比信号25によ
り、燃空比(燃料/空気比)を制御し、良好な燃焼状態
を実現している。
すように、空気が過剰な状態では未燃ガス成分UHCと
ともに10〜20Hzの低周波圧力脈動が増大するのに
対し、空気が過少の場合には、火炎温度が上り、二酸化
窒素NOxが増大するとともに高周波圧力脈動が生じる
ようになる。このように、空気量が多くても少なくても
燃焼には不都合であることがわかる。本発明によれば、
バイパス弁開度信号24及びパイロット比信号25によ
り、燃空比(燃料/空気比)を制御し、良好な燃焼状態
を実現している。
【0019】図6及び図7は大気圧状態、80%負荷相
当にてバイパス弁開度及びパイロット比を変更して実施
したデータを示したもので、実機においてもほぼ同様の
特性が得られており、本発明の燃焼制御装置の効果が裏
付けされている。
当にてバイパス弁開度及びパイロット比を変更して実施
したデータを示したもので、実機においてもほぼ同様の
特性が得られており、本発明の燃焼制御装置の効果が裏
付けされている。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、燃焼器の圧力変動、二
酸化窒素及び未燃ガス成分を運転中に連続計測して、こ
れらのパラメータを最適にするようバイパス弁及びパイ
ロット比などの運転パラメータを調整するようにしたこ
とにより、二酸化窒素及び未燃ガス成分などの有害排ガ
ス成分を最小に抑えることができ、かつ燃焼器の圧力変
動が低減され、部品の信頼性向上と長寿命化に寄与す
る。
酸化窒素及び未燃ガス成分を運転中に連続計測して、こ
れらのパラメータを最適にするようバイパス弁及びパイ
ロット比などの運転パラメータを調整するようにしたこ
とにより、二酸化窒素及び未燃ガス成分などの有害排ガ
ス成分を最小に抑えることができ、かつ燃焼器の圧力変
動が低減され、部品の信頼性向上と長寿命化に寄与す
る。
【0021】また、燃焼器の圧力変動を連続的に計測し
ていることで、燃焼器の異常の診断に役立てることがで
きる。
ていることで、燃焼器の異常の診断に役立てることがで
きる。
【図1】本発明による燃焼制御装置の一例を示した系統
図である。
図である。
【図2】圧力変動計測装置の一例を示した系統図であ
る。
る。
【図3】診断及び制御信号発生装置の診断機能の一例を
示すフロー図である。
示すフロー図である。
【図4】燃空比に対する圧力変動の変化を示した最適運
転域の説明図である。
転域の説明図である。
【図5】燃空比に対する排ガスの変化を示した最適運転
域の説明図である。
域の説明図である。
【図6】バイパス弁開度調整に対する燃焼状態の変化を
示した実験データの図である。
示した実験データの図である。
【図7】パイロット比調整に対する燃焼状態の変化を示
した実験データの図である。
した実験データの図である。
【図8】本発明による燃焼制御装置の適用対象の2段燃
焼形予混合燃焼器を示す構造図である。
焼形予混合燃焼器を示す構造図である。
10 燃焼制御装置 11 圧力変動計測装置 12 排ガス成分計測装置 13 診断及び制御信号発生装置 14 導管 15 弁 16 圧力センサ 17 プリアンプ 18 メインアンプ 19 周波数分析器 20 高速フーリエ変換器 21 アナログ/ディジタル変換器 22 中央処理装置 23 ディジタル/アナログ変換器 24 バイパス弁開度信号 25 パイロット比信号 26 負荷信号
Claims (1)
- 【請求項1】燃焼用圧縮空気量を調節するバイパス弁を
有する2段予混合燃焼器の燃焼制御装置において、パイ
ロット燃焼器内の圧力変動を測定する圧力変動計測装置
と、排ガス中の二酸化窒素及び未燃ガス成分を測定する
排ガス成分計測装置と、測定した圧力変動、二酸化窒素
又は未燃ガス成分が設定値以上のときバイパス弁の開度
を制御する信号、そのバイパス弁の開度が設定幅を越え
るとき2段予混合燃焼器の燃料比率を制御する信号及び
その燃料比率が設定幅を越えるとき運転制限を行う信号
を出力する診断及び制御信号発生装置とを備えているこ
とを特徴とする燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33095092A JP2891599B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33095092A JP2891599B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 燃焼制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06147484A true JPH06147484A (ja) | 1994-05-27 |
JP2891599B2 JP2891599B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18238223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33095092A Expired - Fee Related JP2891599B2 (ja) | 1992-11-17 | 1992-11-17 | 燃焼制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2891599B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1174606A2 (en) * | 2000-07-21 | 2002-01-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of controlling a gas turbine plant |
JP2003065078A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン用燃焼器の燃焼振動監視装置 |
US7234305B2 (en) | 2001-08-23 | 2007-06-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine control apparatus and gas turbine system using the same |
US7610746B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-11-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion control device for gas turbine |
US7610745B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-11-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion control device for gas turbine |
JP4698855B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2011-06-08 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの燃焼調整システム |
JP2012207564A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの制御装置 |
JP2014169701A (ja) * | 2014-05-20 | 2014-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの制御方法及びガスタービンの燃空比設定方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5660958B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-01-28 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの制御装置、ガスタービン、及びガスタービンの制御方法 |
-
1992
- 1992-11-17 JP JP33095092A patent/JP2891599B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1174606A2 (en) * | 2000-07-21 | 2002-01-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of controlling a gas turbine plant |
EP1174606A3 (en) * | 2000-07-21 | 2006-04-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method of controlling a gas turbine plant |
JP4698855B2 (ja) * | 2001-02-21 | 2011-06-08 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービンの燃焼調整システム |
US7234305B2 (en) | 2001-08-23 | 2007-06-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine control apparatus and gas turbine system using the same |
EP1286031B2 (en) † | 2001-08-23 | 2018-07-04 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Gas turbine control apparatus and gas turbine system using the same |
JP2003065078A (ja) * | 2001-08-24 | 2003-03-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービン用燃焼器の燃焼振動監視装置 |
JP4633976B2 (ja) * | 2001-08-24 | 2011-02-16 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン用燃焼器の燃焼振動監視装置 |
US7610746B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-11-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion control device for gas turbine |
US7610745B2 (en) | 2005-09-14 | 2009-11-03 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Combustion control device for gas turbine |
JP2012207564A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの制御装置 |
JP2014169701A (ja) * | 2014-05-20 | 2014-09-18 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンの制御方法及びガスタービンの燃空比設定方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2891599B2 (ja) | 1999-05-17 |
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