JPH06241067A - Accessory control device for gas turbine engine - Google Patents

Accessory control device for gas turbine engine

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JPH06241067A
JPH06241067A JP5028171A JP2817193A JPH06241067A JP H06241067 A JPH06241067 A JP H06241067A JP 5028171 A JP5028171 A JP 5028171A JP 2817193 A JP2817193 A JP 2817193A JP H06241067 A JPH06241067 A JP H06241067A
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JP
Japan
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engine
gas turbine
turbine engine
generator
speed
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JP5028171A
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Hiroyoshi Fukuda
大喜 福田
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

PURPOSE:To greatly shorten the rising time of an engine having an accessory driven by a gas turbine engine in a system using a gas turbine engine. CONSTITUTION:A gas turbine engine is equipped with an auxiliary unit 13 driven by the rotary shaft of gas turbine engine 10 and an engine revolving speed control means 19 which accelerates the speed to the rated value, and an auxiliary unit control device is provided for decreasing the drive load of the auxiliary unit during the engine in acceleration and increasing the drive load of the accessory when the engine revolving speed attains the rated value.

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、ガスタービン機関の補
機制御装置、特にガスタービン発電装置等のガスタービ
ン機関利用システムにおける一軸式ガスタービン機関の
補機制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an auxiliary machine controller for a gas turbine engine, and more particularly to an auxiliary machine controller for a single-shaft gas turbine engine in a gas turbine engine utilization system such as a gas turbine power generator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、補助的な電力供給のための発
電システムとして、一軸式ガスタービン機関により駆動
される発電機(以後、単にガスタービン発電機という)
を使用して発電を行うシステムが知られている。図8
は、そのような従来の一軸式ガスタービン機関GTに直
結されたガスタービン発電機G1 を有する発電システム
の一般的な構成の一例を示している。一軸式ガスタービ
ン機関GTにおいては、吸入空気(吸気)はコンプレッ
サCにて圧縮され、燃焼器Bにおいて燃料供給アクチュ
エータ(図示せず)により供給される燃料Gfと混合さ
れて燃焼し、その燃焼ガスはコンプレッサCと同軸のタ
ービンTを回転させた後に、排気ガスとなって大気に排
出される。このタービンTには主発電機G1 がその同軸
上に直結されており、タービンTの回転数と同じ回転数
で主発電機G1 が回転して発電が行われる。主発電機G
1 には界磁コイルFc 1 があり、この界磁コイルFc1
に流す界磁電流If1 の調整によって主発電機G1 の出
力を制御することができる。主発電機G1 において発電
された交流電力は、ガスタービン発電機の本来の目的で
ある電力供給装置としての役割を果たすように作用す
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, an auxiliary power supply is used.
Driven by a single-shaft gas turbine engine as an electric power system
Generator (hereinafter simply referred to as gas turbine generator)
There is known a system for generating electric power by using. Figure 8
Is directly connected to such a conventional single-shaft gas turbine engine GT.
Combined gas turbine generator G1Power generation system with
Shows an example of the general configuration of the. Uniaxial gas turbine
In the engine GT, the intake air (intake) is compressed.
It is compressed in the fuel cell C and compressed in the combustor B.
Mixed with fuel Gf supplied by an eater (not shown)
Burned and burned.
After rotating the bin T, it becomes exhaust gas and is discharged to the atmosphere.
Will be issued. This turbine T has a main generator G1Is that coaxial
It is directly connected to the top and has the same speed as the turbine T
And the main generator G1Rotates to generate electricity. Main generator G
1Field coil Fc 1There is this field coil Fc1
Field current If flowing in1Adjustment of the main generator G1Out of
Power can be controlled. Main generator G1Power generation at
The generated AC power is the original purpose of the gas turbine generator.
Acts as a power supply
It

【0003】燃焼器Bに供給される燃料流量Gfと界磁
コイルFc1 に供給される界磁電流If1 は、制御回路
Contによって機関の運転状態に応じて制御される。この
ために、制御回路Contには、ガスタービン機関GTから
機関回転数N1 、コンプレッサCの出吐力P3 、タービ
ンTの出口温度Tc等の運転状態パラメータが入力され
る。
[0003] The combustor fuel flow rate Gf and the field field current the If 1 supplied to the magnetic coil Fc 1 supplied to B, the control circuit
It is controlled by Cont according to the operating condition of the engine. Therefore, the operating condition parameters such as the engine speed N 1 , the discharge force P 3 of the compressor C, and the outlet temperature Tc of the turbine T are input to the control circuit Cont from the gas turbine engine GT.

【0004】一方、ガスタービン機関GTの軸に減速機
R/Gが設けられており、減速機R/Gで減速された軸
に補助発電機G2 が設けられている。補助発電機G
2 は、制御回路Cont等の電源であるシステム電源の消費
を補うために設けられているものであり、通常、バッテ
リー電圧を監視して、バッテリー容量に応じてその発電
量が制御される。その発電量は、通常、電圧レギュレー
タRによってバッテリー電圧が規定電圧になるように制
御されるようになっている。
On the other hand, a reducer R / G is provided on the shaft of the gas turbine engine GT, and an auxiliary generator G 2 is provided on the shaft reduced by the reducer R / G. Auxiliary generator G
2 is provided to supplement the consumption of the system power supply which is the power supply of the control circuit Cont and the like, and normally, the battery voltage is monitored and the amount of power generation is controlled according to the battery capacity. The amount of power generation is usually controlled by the voltage regulator R so that the battery voltage becomes the specified voltage.

【0005】このように構成されているガスタービン機
関GTと主発電機G1 および補助発電機G2 の動作を、
以下に説明する。まず、ガスタービン機関GTが起動
し、負荷運転が可能な回転数になると、主発電機G1
界磁コイルFc1 に界磁電流If1 を流して発電が行わ
れる。一方、補助発電機G2 は補機バッテリーを充電す
るための電力を発生するものであり、通常、この種の補
助発電機G2 は、key スイッチを介して電圧レギュレー
タに電源が供給されており、かつ、発電機が発電可能な
回転数以上になると、補機バッテリーを充電するための
発電を行うようになっている。そして、その発電量は、
バッテリーの放電状態によって異なるが、制御回路Cont
とは独立して電圧レギュレータRにより制御されるよう
になっている。
The operations of the gas turbine engine GT, the main generator G 1 and the auxiliary generator G 2 configured as described above are
This will be described below. First, when the gas turbine engine GT is started and reaches a rotational speed at which load operation is possible, a field current If 1 is passed through the field coil Fc 1 of the main generator G 1 to generate power. On the other hand, the auxiliary generator G 2 generates electric power for charging the auxiliary battery, and normally this kind of auxiliary generator G 2 is supplied with power to the voltage regulator via the key switch. Moreover, when the number of revolutions of the power generator exceeds the power generation speed, the power is generated to charge the auxiliary battery. And the amount of power generation is
Depending on the battery discharge status, the control circuit Cont
Is controlled by the voltage regulator R independently of.

【0006】なお、ガスタービン機関により駆動される
補機を設けたことが、実開平2ー92039号公報に開
示されている。
The provision of an auxiliary machine driven by a gas turbine engine is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 2-92039.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の技
術においては、補助発電機G2 の制御がガスタービン機
関GTおよび主発電機G1 側の制御と独立して独自に行
われており、したがって、例えば非常用発電機のような
用途においては、機関回転数を主発電機G1 の負荷運転
が可能な回転数まで早急に立ち上げる必要があるが、補
助発電機G2 が発電中であれば機関の加速が極端に悪
く、主発電機G1 の負荷運転開始に支障をきたすことに
なるという問題点があった。
In the above conventional technique, the control of the auxiliary generator G 2 is independently performed independently of the control of the gas turbine engine GT and the main generator G 1 side. Therefore, in an application such as an emergency generator, it is necessary to quickly raise the engine speed to a speed at which the main generator G 1 can be operated under load, but the auxiliary generator G 2 is generating power. In that case, there is a problem that the acceleration of the engine is extremely bad, which hinders the start of load operation of the main generator G 1 .

【0008】そこで、本発明は、ガスタービン機関を用
いたガスタービン発電装置のようなガスタービン機関利
用システムにおいて、上記した補助発電機G2 のような
ガスタービン機関により駆動される補機をガスタービン
機関の立ち上げを良好なものとするように制御すること
を目的とする。
Therefore, the present invention uses a gas turbine engine utilization system such as a gas turbine generator using a gas turbine engine, in which an auxiliary machine driven by a gas turbine engine such as the above-mentioned auxiliary generator G 2 is operated as a gas. The purpose is to control the start-up of the turbine engine so as to be good.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、ガスタ
ービン機関の回転軸により駆動される補機および機関回
転数を定格回転数にまで加速させる機関回転数制御手段
を有するガスタービン機関のためのガスタービン機関の
補機制御装置おいて、機関加速中に補機の駆動負荷を減
少させ、かつ、機関回転数が上記定格回転数に達すると
補機の駆動負荷を増大させように構成される。
According to the present invention, there is provided a gas turbine engine having an auxiliary machine driven by a rotary shaft of the gas turbine engine and an engine speed control means for accelerating the engine speed to a rated speed. In a gas turbine engine accessory control device for reducing the drive load of the accessory during engine acceleration, and increasing the drive load of the accessory when the engine speed reaches the above rated speed. To be done.

【0010】[0010]

【作用】上記のように構成されているので、ガスタービ
ン機関を加速させる必要がある場合には補機の駆動負荷
が減少されることとなり、機関の定格回転数までの立ち
上げに必要な所要時間を大幅に短縮することができる。
さらに、機関回転数が上記定格回転数に達すると、補機
駆動負荷が増大されるため、機関への負荷が増大して機
関回転数のオーバーシュート量が減少される。
With the above-described structure, when the gas turbine engine needs to be accelerated, the drive load of the auxiliary machinery is reduced, and the necessary engine speed to start up to the rated speed is required. The time can be greatly reduced.
Further, when the engine speed reaches the rated speed, the auxiliary machine drive load is increased, so that the load on the engine is increased and the overshoot amount of the engine speed is reduced.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明によるガスタービン機関の補機
制御装置の実施例を図面を、参照しつつ、説明する。図
1は、本発明によるガスタービン機関の補機制御装置が
適用されたガスタービン機関利用システムの一例である
ガスタービン発電装置の構成を示す概略構成図であり、
その構成要素の大部分は図8に示されている従来のシス
テムにおけるものと同等である。図中、10は一軸式ガ
スタービン機関GTであって、内部にコンプレッサ10
a、タービン10b、減速機10cおよび燃焼器10d
を有しており、そして、11は主発電機G1 、12は主
発電機G1 の界磁コイルFc1、13は補助発電機
2 、14は整流器、15は補助発電機G2 の界磁コイ
ルFc2 、16は補助発電機G2 の界磁電流If2 調整
用の電圧レギュレータ、17はkey スイッチ、18はバ
ッテリー、19は制御回路Cont、20は主発電機G1
界磁電流If1 調整用の電圧レギュレータである。特
に、本実施例においては、制御回路Cont19から補助発
電機G2 13用の電圧レギュレータ16に、オン/オフ
制御信号が供給されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an auxiliary equipment control device for a gas turbine engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a gas turbine power generator that is an example of a gas turbine engine utilization system to which an auxiliary device control device for a gas turbine engine according to the present invention is applied,
Most of its components are equivalent to those in the conventional system shown in FIG. In the figure, 10 is a single-shaft gas turbine engine GT, which has a compressor 10 inside.
a, turbine 10b, speed reducer 10c, and combustor 10d
The has and 11 main generator G 1, 12 field coil Fc 1 of the main generator G 1, 13 is an auxiliary generator G 2, 14 is a rectifier, 15 of the auxiliary generator G 2 field coil Fc 2, 16 is a voltage regulator for the field current the If 2 adjustment of auxiliary generator G 2, 17 is key switch, 18 a battery, 19 a field of the control circuit Cont, 20 is the main generator G 1 It is a voltage regulator for adjusting the current If 1 . Particularly, in the present embodiment, the voltage regulator 16 for the auxiliary power generator G 2 13 from the control circuit Cont19, ON / OFF control signal is supplied.

【0012】一軸式ガスタービン機関GTと主発電機G
1 による本来の目的である電力供給装置としての動作に
関しては、上記した従来技術における記述を参照するこ
とができる。ここでは、本発明における特徴が関連する
補助発電機G2 の制御装置について説明する。補助発電
機G2 13は、減速機すなわちリダクションギア10c
を介して、ガスタービン機関GTに接続されており、そ
の界磁コイルFc2 15に流れる界磁電流If2 が電圧
レギュレータ16により制御されている。電圧レギュレ
ータ16は、充電されるバッテリー18の電圧が規定値
以上にならないように、界磁電流If2 を調整し、補助
発電機G2 13の出力量を制御している。また、補助発
電機G2 13の交流出力は、整流器14により、整流さ
れて直流電力に変換され、変換された直流電力によりバ
ッテリー18が充電される。
Single-shaft gas turbine engine GT and main generator G
Regarding the operation as the power supply device, which is the original purpose according to 1 , the description in the above-mentioned conventional art can be referred to. Here, the control device of the auxiliary generator G 2 to which the features of the present invention relate will be described. The auxiliary generator G 2 13 is a reduction gear, that is, a reduction gear 10c.
The field current If 2 flowing through the field coil Fc 2 15 of the gas turbine engine GT is controlled by the voltage regulator 16. The voltage regulator 16 adjusts the field current If 2 to control the output amount of the auxiliary generator G 2 13 so that the voltage of the battery 18 to be charged does not exceed a specified value. The AC output of the auxiliary generator G 2 13 is rectified by the rectifier 14 and converted into DC power, and the battery 18 is charged with the converted DC power.

【0013】電圧レギュレータ16の動作は、制御回路
Cont19からのオン/オフ制御信号によりオン/オフ制
御されている。すなわち、制御回路Cont19からの制御
信号がオフの場合、電圧レギュレータ16が補助発電機
2 13の界磁コイルFc215に界磁電流If2 を流
さないように動作するために、補助発電機G2 13は発
電を行わないが、他方、制御回路Cont19からの制御信
号がオンの場合は、電圧レギュレータ16が作動して補
助発電機G2 13の界磁コイルFc2 15に界磁電流I
2 を流し、補助発電機G2 13にバッテリー18を充
電するための発電を行わせるように構成されている。更
に、電圧レギュレータ16は、バッテリー18の電圧を
検出して監視しており、バッテリー電圧が規定値以上の
過電圧とならないように界磁電流If2 の調整も行って
いる。なお、図8に示されている従来技術においては、
この制御回路Cont19からのオン/オフ制御信号をkey
スイッチ17から取り出していた。
The operation of the voltage regulator 16 is controlled by a control circuit.
It is on / off controlled by an on / off control signal from the Cont 19. That is, when the control signal from the control circuit Cont 19 is off, the voltage regulator 16 operates so that the field current If 2 does not flow in the field coil Fc 2 15 of the auxiliary generator G 2 13, and thus the auxiliary generator is operated. G 2 13 does not generate power, but when the control signal from the control circuit Cont 19 is on, the voltage regulator 16 operates and the field current I flows to the field coil Fc 2 15 of the auxiliary generator G 2 13.
It is configured to flow f 2 and cause the auxiliary generator G 2 13 to generate power for charging the battery 18. Further, the voltage regulator 16 detects and monitors the voltage of the battery 18, and also adjusts the field current If 2 so that the battery voltage does not become an overvoltage exceeding a specified value. Incidentally, in the conventional technique shown in FIG.
Key the on / off control signal from this control circuit Cont19
It was taken out of the switch 17.

【0014】図2は、本発明によるガスタービン機関の
補機制御装置の一実施例の構成を示すブロック図であ
り、図1における制御回路Cont19の構成、特に、その
内部における補助発電機G2 13の負荷運転を行うか否
かを制御するための制御部、すなわち、補助発電機G2
13へのオン/オフ制御信号を発生するための制御部の
構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing the construction of an embodiment of the auxiliary equipment control device for a gas turbine engine according to the present invention. The construction of the control circuit Cont19 in FIG. 1, particularly the auxiliary generator G 2 inside the control circuit Cont19. 13 for controlling whether to perform load operation, that is, the auxiliary generator G 2
13 is a block diagram showing a configuration of a control unit for generating an on / off control signal to the control unit 13. FIG.

【0015】制御回路Cont19には、ガスタービン機関
GTの回転数信号N1 およびガスタービン機関GTの目
標回転数を決定するための制御信号Vacc が入力されて
いる。制御回路Cont19によるガスタービン機関GTの
制御においては、機関が起動すると、実際の機関回転数
がVacc 信号により決定される機関目標回転数になるよ
うに、図示していない燃料制御系を介して燃料流量Gf
が調整される。
The control circuit Cont 19 is supplied with a rotational speed signal N 1 of the gas turbine engine GT and a control signal Vacc for determining a target rotational speed of the gas turbine engine GT. In the control of the gas turbine engine GT by the control circuit Cont19, when the engine is started, the fuel is supplied via a fuel control system (not shown) so that the actual engine speed becomes the engine target speed determined by the Vacc signal. Flow rate Gf
Is adjusted.

【0016】すなわち、機関の目標回転数であるNsと
機関の実測回転数N1 の関係がNs>N1 の場合は、機
関に供給する燃料流量Gfが増量されて、機関が加速さ
れることとなる。また、Ns<N1 の場合は、燃料流量
Gfが定常運転状態よりも減少して、機関が減速される
こととなる。更に、Ns=N1 の場合は、機関の実測回
転数が目標回転数Nsと一致しているため、定常運転状
態にあるということができる。
That is, when the relationship between the target engine speed Ns and the measured engine speed N 1 is Ns> N 1 , the fuel flow rate Gf supplied to the engine is increased to accelerate the engine. Becomes When Ns <N 1 , the fuel flow rate Gf decreases from that in the steady operation state, and the engine is decelerated. Further, in the case of Ns = N 1 , it can be said that the engine is in a steady operation state because the measured rotation speed of the engine matches the target rotation speed Ns.

【0017】図3および図4は、それぞれ、非常用およ
び一般的なガスタービン発電装置の運転パターンの一例
を示したものであるが、このうち、機関の回転数N1
アイドル(Idle)状態、定格(Rated )状態にある場合
がこの定常運転状態に相当する。ここで、図3および図
4のガスタービン発電装置の運転パターンについて説明
する。図3は非常用発電装置の運転パターンの例を示し
ており、非常用発電装置のような用途においては、発電
を行う必要が生じた場合に早急に発電を開始することが
必要である。そのため、ガスタービン機関が発電のため
の負荷運転を行える回転数まで早急に加速させる必要が
ある。したがって、図3に示す最初のパターンは、発電
のための負荷運転が可能な回転数まで早急に加速させ、
発電を可能とするようにしている。また、発電の必要が
なくなった時は、一度、機関の回転数をアイドル状態と
し、機関の潤滑系油温等を低下させた後、機関を停止さ
せるようにしている。
FIGS. 3 and 4 show examples of operation patterns of the emergency and general gas turbine generators, respectively, of which the engine speed N 1 is in the idle state. In the rated state, it corresponds to this steady operation state. Here, the operation pattern of the gas turbine power generator of FIGS. 3 and 4 will be described. FIG. 3 shows an example of the operation pattern of the emergency power generator, and in applications such as the emergency power generator, it is necessary to start power generation immediately when it becomes necessary to generate power. Therefore, it is necessary to promptly accelerate the gas turbine engine to a rotational speed at which load operation for power generation can be performed. Therefore, the first pattern shown in FIG. 3 is that the load speed for power generation is quickly accelerated to a rotational speed at which load operation is possible,
I am trying to enable power generation. When the power generation is no longer necessary, the engine speed is once set to the idle state, the lubricating system oil temperature of the engine is lowered, and then the engine is stopped.

【0018】一方、図4は、一般的なガスタービン発電
装置の運転パターンを示しており、このような発電装置
は、非常用と異なり、まず、機関を始動させてアイドル
状態で待機させる。そして、発電を必要とする場合に、
機関の回転数を発電が可能な回転数まで立ち上げ、そこ
で、発電のための負荷運転を行うようにする。更に、長
時間の負荷運転を行う必要がなければ、燃料節約、騒音
低減等の目的から、機関の回転数をアイドル状態で待機
させるか、あるいは、機関を完全に停止させるようにし
ている。
On the other hand, FIG. 4 shows an operation pattern of a general gas turbine power generator. Unlike the emergency generator, such a power generator first starts the engine and puts it in an idle state to stand by. And when you need to generate electricity,
The engine speed is raised to a speed at which power can be generated, and then load operation for power generation is performed. Further, if it is not necessary to carry out load operation for a long time, the engine speed is made to stand by in an idle state or the engine is stopped completely for the purpose of fuel saving, noise reduction and the like.

【0019】図5は、ガスタービン機関GT10の回転
数がアイドル状態から主発電機G111が発電を行うこ
とができる定格回転数まで加速させる場合において、補
助発電機G2 13が動作している時と動作していない時
とについて、機関の特性を示している。ガスタービン機
関GT10を加速するためには、タービンTの出力がコ
ンプレッサCの消費馬力と外部出力馬力(これは、補助
発電機G2 が動作している場合には、補助発電機G2
出力およびその消費馬力となる)とを加算した馬力を上
回ることが必要である。ガスタービン機関GT10のア
イドル近傍においては、タービンTの出力は非常に小さ
いために、補助発電機G2 13が動作していると、機関
を加速するための馬力を大きく取ることができず、その
ため、特にアイドル近傍での加速が悪化している。
FIG. 5 shows that when the rotational speed of the gas turbine engine GT10 is accelerated from the idle state to the rated rotational speed at which the main generator G 1 11 can generate electric power, the auxiliary generator G 2 13 operates. The characteristics of the engine are shown when the engine is operating and when it is not operating. In order to accelerate the gas turbine engine GT10 is output horse power consumption and an external output horsepower of the compressor C (which is the turbine T, when the auxiliary generator G 2 is operating, the output of the auxiliary generator G 2 And that will be the horsepower consumed) and horsepower added. In the vicinity of the idle of the gas turbine engine GT10, since the output of the turbine T is very small, when the auxiliary generator G 2 13 is operating, it is not possible to take a large horsepower for accelerating the engine. , Especially near the idle, the acceleration is getting worse.

【0020】そこで、機関を加速させる必要がある場合
に、補助発電機G2 13の発電機能を停止させれば、主
発電機G1 11による発電開始までの所要時間を大幅に
短縮することができる。図2に示されている制御部は、
そのために、補助発電機G213の負荷運転を行うか否
かを判断し、補助発電機G2 13へのオン/オフ制御信
号を発生するための構成を有しており、図1における制
御回路Cont19への入力パラメータN1 およびVacc を
用いて、その機能が実現されている。図2中、21は、
制御信号Vacc を受けてガスタービン機関GTを運転す
る際の回転数の目標値Nsを設定する機関目標回転数設
定手段であり、22は、回転数信号N1を受けてガスタ
ービン機関GTの実際の回転数Nmを検出するための機
関回転数検出手段である。
Therefore, when it is necessary to accelerate the engine, if the power generation function of the auxiliary generator G 2 13 is stopped, the time required to start the power generation by the main generator G 1 11 can be greatly shortened. it can. The control unit shown in FIG.
Therefore, the auxiliary generator G 2 13 has a configuration for determining whether to perform load operation and generating an ON / OFF control signal to the auxiliary generator G 2 13 and the control in FIG. Its function is realized by means of the input parameters N 1 and Vacc to the circuit Cont 19. In FIG. 2, 21 is
Reference numeral 22 denotes an engine target rotation speed setting means for setting a target value Ns of the rotation speed when the gas turbine engine GT is operated by receiving the control signal Vacc, and 22 is an actual engine of the gas turbine engine GT receiving the rotation speed signal N 1. This is an engine speed detecting means for detecting the engine speed Nm.

【0021】機関加速状態検出手段23は、ガスタービ
ン機関GTが加速状態にあるか否かを検出するためのも
のである。目標回転数Nsが実測回転数Nmよりも大き
い(Ns>Nm)条件においては、制御回路Cont19
が、実測回転数Nmを目標回転数Nsに近づけるよう
に、図示していない燃料制御系を介して燃料流量Gfを
増量して機関を加速させるように制御しており、機関加
速状態検出手段23はこの(Ns>Nm)の状態を検出
する。
The engine acceleration state detecting means 23 is for detecting whether or not the gas turbine engine GT is in an accelerating state. Under the condition that the target rotation speed Ns is larger than the measured rotation speed Nm (Ns> Nm), the control circuit Cont19
However, it controls to accelerate the engine by increasing the fuel flow rate Gf via a fuel control system (not shown) so that the measured rotation speed Nm approaches the target rotation speed Ns. Detects this state of (Ns> Nm).

【0022】機関定常状態検出手段24は、ガスタービ
ン機関GTが定常状態にあるか否かを検出するためのも
のであり、目標回転数Nsが実測回転数Nmに等しい
(Ns=Nm)条件においては、機関は定常状態にあ
り、機関定常状態検出手段24はこの(Ns=Nm)の
状態を検出する。機関減速状態検出手段25は、ガスタ
ービン機関GTが減速状態にあるか否かを検出するため
のものである。目標回転数Nsが実測回転数Nmよりも
小さい(Ns<Nm)条件においては、制御回路Cont1
9が、実測回転数Nmを目標回転数Nsに近づけるよう
に、図示していない燃料制御系を介して燃料流量Gfを
減少して機関を減速させるように制御しており、機関減
速状態検出手段25はこの(Ns<Nm)の状態を検出
する。
The engine steady state detecting means 24 is for detecting whether or not the gas turbine engine GT is in a steady state, and under the condition that the target rotation speed Ns is equal to the measured rotation speed Nm (Ns = Nm). Indicates that the engine is in a steady state, and the engine steady state detection means 24 detects this (Ns = Nm) state. The engine deceleration state detection means 25 is for detecting whether or not the gas turbine engine GT is in a deceleration state. Under the condition that the target rotation speed Ns is smaller than the measured rotation speed Nm (Ns <Nm), the control circuit Cont1
9 controls to reduce the fuel flow rate Gf and decelerate the engine via a fuel control system (not shown) so that the measured revolution speed Nm approaches the target revolution speed Ns. 25 detects this state of (Ns <Nm).

【0023】負荷運転領域検出手段26は、補助発電機
2 13の負荷運転を行うことができる回転数であるか
否かを判断するためのものである。一般に、ガスタービ
ン機関を起動する場合、タービンの出力がコンプレッサ
の消費馬力を上回るような回転数まで図示していないス
タータにより駆動してやる必要があるが、このような始
動時においても補助発電機G2 の負荷運転は行わない方
が始動特性が向上する。そのため、負荷運転領域検出手
段26においては、始動時におけるスタータによる駆動
が終了する機関回転数に幾分かのマージンを加えた回転
数を定数Nbとし、実際の機関回転数Nmが定数Nbよ
り大きい(Nm>Nb)の状態を検出する。なお、この
定数Nb、機関のアイドル時の回転数よりも低い回転数
の値としている。
The load operation area detection means 26 is for determining whether or not the rotation speed is such that the auxiliary generator G 2 13 can be operated under load. Generally, when starting a gas turbine engine, it is necessary to drive it by a starter (not shown) to a rotational speed at which the output of the turbine exceeds the horsepower consumed by the compressor. However, even at such a start, the auxiliary generator G 2 The starting characteristics are improved when the load operation is not performed. Therefore, in the load operation area detection means 26, the engine speed at which the drive by the starter at the time of starting is finished is added to the engine speed with some margin, and the engine speed Nm is larger than the constant Nb. The state of (Nm> Nb) is detected. It should be noted that this constant Nb is set to a value of the rotational speed lower than the rotational speed of the engine at idle.

【0024】発電機オン/オフ検出手段27は、上記し
た各検出手段23乃至26の検出出力信号が供給されて
おり、それらに基づいて補助発電機G2 13の発電機能
をオン/オフ制御するためのものである。発電機オン/
オフ検出手段27は、負荷運転領域検出手段26からの
信号がオンすなわち(Nm>Nb)の状態にあり、か
つ、機関加速状態検出手段23からの信号がオンすなわ
ち(Ns>Nm)の状態にある時に、補助発電機G2
3の発電機能を停止させるように制御する。そして、そ
の他の条件においては、補助発電機G2 13を運転し
て、その発電機能によりガスタービン発電装置における
補機バッテリーの充電を行う。これにより、ガスタービ
ン発電装置の起動から主発電機G1 11の発電開始に至
までの所要時間を大幅に短縮することができることとな
る。
The generator on / off detecting means 27 is supplied with the detection output signals of the above-mentioned detecting means 23 to 26, and on / off controls the power generating function of the auxiliary generator G 2 13 based on these signals. It is for. Generator on /
The off detection means 27 is in a state where the signal from the load operation area detection means 26 is on, that is, (Nm> Nb), and the signal from the engine acceleration state detection means 23 is on, that is, (Ns> Nm). At some point, the auxiliary generator G 2 1
It controls so that the power generation function of 3 may be stopped. Then, in the other conditions, by driving an auxiliary generator G 2 13, to charge the auxiliary battery in a gas turbine power generation system by the power generating function. As a result, the time required from the start of the gas turbine power generator to the start of power generation of the main generator G 1 11 can be significantly shortened.

【0025】この本発明によるガスタービン機関の補機
制御装置の制御動作を図6および図7の特性図を用いて
説明する。まず、ガスタービン機関GT10を加速させ
て規定回転数に収束させる場合には、燃料流量Gfの調
整のみでは、図6の破線に示すように、定格回転数に達
した際に機関回転数のオーバーシュートが見られるが、
本発明によるガスタービン機関の補機制御装置によれ
ば、機関加速時にバッテリーを充電するための補助発電
機G2 13の機能を停止し、そして、機関回転数Nmが
機関目標回転数Nsに対してNm=Nsとなった時に補
助発電機G2 13の機能をオンにすることにより、図6
の実線特性に示すように、ブレーキ作用を実現すること
ができる。これは、補助発電機G2 13の機能が常時オ
ンの状態に比べ、Nm=Nsとなった時に補助発電機G
2 13の機能をオンとした直後においては、最初にバッ
テリーの消費を賄うように補助発電機G2 13が作動す
るために、機関回転数の加速に対してブレーキ作用が大
きく働くためである。
The control operation of the accessory control device for a gas turbine engine according to the present invention will be described with reference to the characteristic diagrams of FIGS. 6 and 7. First, in the case of accelerating the gas turbine engine GT10 and converging it to the specified rotation speed, only by adjusting the fuel flow rate Gf, as shown by the broken line in FIG. 6, when the rated rotation speed is reached, the engine rotation speed is exceeded. You can see the shoot,
According to the accessory control device of the gas turbine engine according to the present invention, the function of the auxiliary generator G 2 13 for charging the battery during engine acceleration is stopped, and the engine speed Nm is lower than the engine target speed Ns. By turning on the function of the auxiliary generator G 2 13 when Nm = Ns,
As shown by the solid line characteristic of, the braking action can be realized. This is because when the function of the auxiliary generator G 2 13 is always on, the auxiliary generator G 2 is used when Nm = Ns.
Immediately after that the turn on the function of 2 13, in order to first auxiliary generator G 2 13 to cover the battery consumption is activated, because the braking action is exerted large relative acceleration of the engine speed.

【0026】次に、ガスタービン機関GT10の減速時
については、図7に示されているように、ガスタービン
機関GTの減速時には騒音などの面から機関を早く減速
した方が有利であるが、補助発電機G2 13の機能をオ
ンにしている方がオフにする場合に比べて早く減速する
ことができる。本発明によるガスタービン機関の補機制
御装置によれば、機関の加速時のみ補助発電機G2 13
の機能をオフとするよにしているため、機関減速時の特
性に何ら支障は生じないこととなる。
Next, when decelerating the gas turbine engine GT10, as shown in FIG. 7, it is advantageous to decelerate the engine early in terms of noise when decelerating the gas turbine engine GT. When the function of the auxiliary generator G 2 13 is turned on, it is possible to decelerate faster than when the function is turned off. According to the accessory control device for the gas turbine engine of the present invention, the auxiliary generator G 2 13 is provided only when the engine is accelerated.
Since the function of is deactivated, there will be no hindrance to the characteristics during deceleration of the engine.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上のように、本発明によるガスタービ
ン機関の補機制御装置によれば、ガスタービン機関の加
速中に補機の駆動負荷を減少させるため、機関への負荷
が軽減されて機関回転数が定格回転数に達するまでの時
間が短くなる。更に、ガスタービン機関の回転数が定格
回転数に達すると、補機の駆動負荷を増大させるため、
機関への負荷が増大し、機関回転数のオーバーシュート
量を減少させることができる。
As described above, according to the accessory control device for a gas turbine engine of the present invention, the drive load of the accessory is reduced during acceleration of the gas turbine engine, so that the load on the engine is reduced. The time required for the engine speed to reach the rated speed is shortened. Furthermore, when the number of revolutions of the gas turbine engine reaches the rated number of revolutions, the drive load of the auxiliary machine is increased,
The load on the engine is increased, and the overshoot amount of the engine speed can be reduced.

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

【図1】本発明によるガスタービン機関の補機制御装置
が適用されたガスタービン機関利用システムの一例であ
るガスタービン発電装置の構成を示す概略構成図であ
る。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a gas turbine power generator which is an example of a gas turbine engine utilization system to which an auxiliary device control device for a gas turbine engine according to the present invention is applied.

【図2】本発明によるガスタービン機関の補機制御装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a gas turbine engine accessory control device according to the present invention.

【図3】非常用ガスタービン発電装置の運転パターンの
一例を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of an operation pattern of the emergency gas turbine power generator.

【図4】一般的なガスタービン発電装置の運転パターン
の一例を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of an operation pattern of a general gas turbine power generator.

【図5】ガスタービン機関の加速特性を示す特性図であ
る。
FIG. 5 is a characteristic diagram showing acceleration characteristics of a gas turbine engine.

【図6】本発明によるガスタービン機関の補機制御装置
の制御動作を説明する特性図である。
FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating a control operation of the accessory control device for the gas turbine engine according to the present invention.

【図7】本発明によるガスタービン機関の補機制御装置
の制御動作を説明する特性図である。
FIG. 7 is a characteristic diagram illustrating the control operation of the accessory control device for a gas turbine engine according to the present invention.

【図8】従来の一軸式ガスタービン発電システムの一般
的な構成の一例を示す概略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing an example of a general configuration of a conventional single-shaft gas turbine power generation system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ガスタービン機関GT 11…主発電機G1 12…界磁コイルFc1 13…補助発電機G2 14…整流器 15…界磁コイルFc2 16…電圧レギュレータR 17…key スイッチ 18…バッテリー 19…制御回路Cont 21…機関目標回転数設定手段 22…機関回転数検出手段 23…機関加速状態検出手段 24…機関定常状態検出手段 25…機関減速状態検出手段 26…負荷運転領域検出手段 27…発電機オン/オフ制御手段10 ... Gas turbine engine GT 11 ... Main generator G 1 12 ... Field coil Fc 1 13 ... Auxiliary generator G 2 14 ... Rectifier 15 ... Field coil Fc 2 16 ... Voltage regulator R 17 ... Key switch 18 ... Battery 19 ... Control circuit Cont 21 ... Engine target speed setting means 22 ... Engine speed detecting means 23 ... Engine acceleration state detecting means 24 ... Engine steady state detecting means 25 ... Engine deceleration state detecting means 26 ... Load operating area detecting means 27 ... Power generation Machine on / off control means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガスタービン機関の回転軸により駆動さ
れる補機および機関回転数を定格回転数にまで加速させ
る機関回転数制御手段を有するガスタービン機関のため
のガスタービン機関の補機制御装置おいて、 機関加速中に補機の駆動負荷を減少させ、かつ、機関回
転数が上記定格回転数に達すると補機の駆動負荷を増大
させる駆動負荷制御手段を備えていることを特徴とする
ガスタービン機関の補機制御装置。
1. A gas turbine engine accessory control device for a gas turbine engine having an accessory driven by a rotary shaft of the gas turbine engine and an engine speed control means for accelerating the engine speed to a rated speed. In addition, it is characterized by comprising drive load control means for reducing the drive load of the auxiliary machine during engine acceleration and increasing the drive load of the auxiliary machine when the engine speed reaches the rated speed. Auxiliary equipment control device for gas turbine engine.
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