JPH0681906B2 - ガスタ−ビン制御装置 - Google Patents
ガスタ−ビン制御装置Info
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- JPH0681906B2 JPH0681906B2 JP31540986A JP31540986A JPH0681906B2 JP H0681906 B2 JPH0681906 B2 JP H0681906B2 JP 31540986 A JP31540986 A JP 31540986A JP 31540986 A JP31540986 A JP 31540986A JP H0681906 B2 JPH0681906 B2 JP H0681906B2
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- fuel supply
- gas turbine
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Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はガスタービンの制御装置に係り、特にガスター
ビンからの公害排出物NOxおよびCOの低減化を目的とす
るガスタービンの制御装置に関する。
ビンからの公害排出物NOxおよびCOの低減化を目的とす
るガスタービンの制御装置に関する。
（従来の技術） 最近、環境汚染防止の立場からガスタービンの排ガス中
に含まれるNOx濃度の規制が行なわれている。また、燃
焼効率向上のためには排ガス中のCO濃度低減も要望され
ている。そこで、NOxおよびCOの発生量を最小限に抑え
るとともに、燃焼振動や気柱振動を低減させる方法とし
て、最近予混合燃料供給系を複数系統設けた燃焼方式が
提案されている。
に含まれるNOx濃度の規制が行なわれている。また、燃
焼効率向上のためには排ガス中のCO濃度低減も要望され
ている。そこで、NOxおよびCOの発生量を最小限に抑え
るとともに、燃焼振動や気柱振動を低減させる方法とし
て、最近予混合燃料供給系を複数系統設けた燃焼方式が
提案されている。
第５図は、上記予混合燃焼方式を採用したガスタービン
装置の概略構成図であって、圧縮機１によって圧縮され
た大気は高圧空気となって燃焼器２に流入する。上記燃
焼器２は予混合燃焼方式を適用したものであり、所要種
類の燃料を上記燃焼器２に供給する複数系統の予混合燃
料供給系、例えばFa,Fb,Fcの３つの系統を有する。これ
らの系統Fa,Fb,Fcの燃料はそれぞれ燃料流量計3a,3b,3c
および燃料制御弁4a,4b,4cを介して、上記燃焼器２の予
混合室に供給され、その間燃料流量計3a,3b,3cによって
各系統の燃料供給量を検出するとともに、各燃料制御弁
4a,4b,4cの開度を制御することによって燃料供給量を調
整するようになっている。
装置の概略構成図であって、圧縮機１によって圧縮され
た大気は高圧空気となって燃焼器２に流入する。上記燃
焼器２は予混合燃焼方式を適用したものであり、所要種
類の燃料を上記燃焼器２に供給する複数系統の予混合燃
料供給系、例えばFa,Fb,Fcの３つの系統を有する。これ
らの系統Fa,Fb,Fcの燃料はそれぞれ燃料流量計3a,3b,3c
および燃料制御弁4a,4b,4cを介して、上記燃焼器２の予
混合室に供給され、その間燃料流量計3a,3b,3cによって
各系統の燃料供給量を検出するとともに、各燃料制御弁
4a,4b,4cの開度を制御することによって燃料供給量を調
整するようになっている。
上記予混合室に供給された燃料は圧縮機１によって圧縮
された空気と混合し、燃焼器内で燃焼し高温ガスとな
る。上記燃焼器２で発生した高温ガスは、発電機等の被
駆動機５を直結したタービン６に送給され、そこで仕事
を行ない、前記圧縮機１を駆動するとともに上記被駆動
機５を駆動し、タービン６からの排ガスは熱交換器７等
を経てスタック８から大気中に放出される。
された空気と混合し、燃焼器内で燃焼し高温ガスとな
る。上記燃焼器２で発生した高温ガスは、発電機等の被
駆動機５を直結したタービン６に送給され、そこで仕事
を行ない、前記圧縮機１を駆動するとともに上記被駆動
機５を駆動し、タービン６からの排ガスは熱交換器７等
を経てスタック８から大気中に放出される。
ところで、燃焼器２の下流側ガス流路には、気柱振動お
よび燃焼振動を検出する圧力センサ10と、燃焼器２で発
生する高温ガスの温度を燃焼器２の出口で検出する温度
センサからなる負荷検出器11とがそれぞれ配設されてお
り、さらにタービン６の下流側ガス流路にはタービン排
ガスセンサ12が配設されている。
よび燃焼振動を検出する圧力センサ10と、燃焼器２で発
生する高温ガスの温度を燃焼器２の出口で検出する温度
センサからなる負荷検出器11とがそれぞれ配設されてお
り、さらにタービン６の下流側ガス流路にはタービン排
ガスセンサ12が配設されている。
上記圧力センサ10および負荷検出器11からの検出信号は
それぞれ信号変換器13,14を介して燃焼制御器15の計算
機16に入力されており、さらに排ガスセンサ12によって
サンプリングされたサンプリングガスは排ガス分析器17
により分析されNOxおよびCO濃度がそれぞれ検出され、
その排ガス分析器17からの検出出力が変換器18を介して
燃焼制御器15の計算機16に入力される。さらに、上記計
算機16には前記流量計3a,3b,3cの出力信号がそれぞれ信
号変換器19a,19b,19cを介して入力されている。
それぞれ信号変換器13,14を介して燃焼制御器15の計算
機16に入力されており、さらに排ガスセンサ12によって
サンプリングされたサンプリングガスは排ガス分析器17
により分析されNOxおよびCO濃度がそれぞれ検出され、
その排ガス分析器17からの検出出力が変換器18を介して
燃焼制御器15の計算機16に入力される。さらに、上記計
算機16には前記流量計3a,3b,3cの出力信号がそれぞれ信
号変換器19a,19b,19cを介して入力されている。
一方、計算機16の出力信号は各変換器20a,20b,20cを介
して燃料制御弁4a,4b,4cのアクチュエータに入力せしめ
られている。
して燃料制御弁4a,4b,4cのアクチュエータに入力せしめ
られている。
ところで、タービン負荷に応じて燃焼器２に供給すべき
燃料の所要供給量fa,fb,fcを各予混合燃料供給系Fa,Fb,
Fcに対応させて設定した燃料供給パターンを有する関数
発生器21a,21b,21cが上記計算機16に内蔵されている。
燃料の所要供給量fa,fb,fcを各予混合燃料供給系Fa,Fb,
Fcに対応させて設定した燃料供給パターンを有する関数
発生器21a,21b,21cが上記計算機16に内蔵されている。
上記各燃料の所要供給量fa,fb,fcは、第６図に示すよう
に、燃料供給開始順序をタービン負荷の増加方向に向け
て順に設定し、かつ各系により併行に供給するようにな
っている。また、Fb,Fcの予混合燃料供給系の燃料供給
開始時である第１の負荷設定点C1および第２の負荷設定
点C2は、所要のタービン負荷値にそれぞれ移動可能に設
定されている。
に、燃料供給開始順序をタービン負荷の増加方向に向け
て順に設定し、かつ各系により併行に供給するようにな
っている。また、Fb,Fcの予混合燃料供給系の燃料供給
開始時である第１の負荷設定点C1および第２の負荷設定
点C2は、所要のタービン負荷値にそれぞれ移動可能に設
定されている。
すなわち、第１の負荷設定点C1ではこの時点までに燃料
供給中の予混合燃料供給系Faの燃料供給量を段階状に所
要量減少させ（実線）、この減少分を次順に予混合燃料
供給系Fbの燃料供給開始の立上り供給量に一致させ、以
降はFa,Fbの両系統で同時に燃料を供給する。同様に、
第２の負荷設定点C2では、この時点までに燃料供給中の
予混合燃料供給系Fa,Fbのうち、Fb系による燃料供給量
を段階状に所要量減少させ（点線）、この減少分を次順
のFc系の燃料供給開始時の立上り量に一致させてある。
また、これら各燃料所要供給量fa,fb,fcの所要のタービ
ン負荷における合計量は、第６図中の２点鎖線で示す総
燃料供給量ftに一致している。
供給中の予混合燃料供給系Faの燃料供給量を段階状に所
要量減少させ（実線）、この減少分を次順に予混合燃料
供給系Fbの燃料供給開始の立上り供給量に一致させ、以
降はFa,Fbの両系統で同時に燃料を供給する。同様に、
第２の負荷設定点C2では、この時点までに燃料供給中の
予混合燃料供給系Fa,Fbのうち、Fb系による燃料供給量
を段階状に所要量減少させ（点線）、この減少分を次順
のFc系の燃料供給開始時の立上り量に一致させてある。
また、これら各燃料所要供給量fa,fb,fcの所要のタービ
ン負荷における合計量は、第６図中の２点鎖線で示す総
燃料供給量ftに一致している。
総燃料供給量ftは燃料の種類や運転方法等により相違す
る燃料供給量をタービン負荷に応じて設定したものであ
り、この総燃料供給量ftを各燃料供給系Fa,Fb,Fcに所要
の比率で分割し、分担させたものが各燃料所要供給量f
a,fb,fcである。しかして、燃料の種類や運転方法が異
なれば、総燃料供給量ftの燃料供給量が変動し各燃料所
要供給量fa,fb,fcがそれぞれ変動する。
る燃料供給量をタービン負荷に応じて設定したものであ
り、この総燃料供給量ftを各燃料供給系Fa,Fb,Fcに所要
の比率で分割し、分担させたものが各燃料所要供給量f
a,fb,fcである。しかして、燃料の種類や運転方法が異
なれば、総燃料供給量ftの燃料供給量が変動し各燃料所
要供給量fa,fb,fcがそれぞれ変動する。
この計算機16の内蔵プログラムは、第７図のフローチャ
ートに示すように構成されたプログラムを有し、この制
御プログラムに従って各予混合燃料供給系Fa,Fb,Fcの各
燃料制御弁4a,4b,4cの開度制御が実行される。
ートに示すように構成されたプログラムを有し、この制
御プログラムに従って各予混合燃料供給系Fa,Fb,Fcの各
燃料制御弁4a,4b,4cの開度制御が実行される。
すなわち、第７図に示すように、まずタービンの負荷が
設定されると、計算機16の内蔵プログラムで設定された
燃料パターンにしたがって、各予混合燃料供給系Fa,Fb,
Fcから燃焼器２へ燃料が供給されるとともに、圧縮機１
からの高圧空気が燃焼器２に供給される。そして、各予
混合燃料供給系Fa,Fb,Fcからの燃料供給量が設定量に達
するまで、各燃料制御弁の開度制御が行なわれる。
設定されると、計算機16の内蔵プログラムで設定された
燃料パターンにしたがって、各予混合燃料供給系Fa,Fb,
Fcから燃焼器２へ燃料が供給されるとともに、圧縮機１
からの高圧空気が燃焼器２に供給される。そして、各予
混合燃料供給系Fa,Fb,Fcからの燃料供給量が設定量に達
するまで、各燃料制御弁の開度制御が行なわれる。
さらに、燃焼振動の値が目標値以上であったり、NOxやC
O濃度が目標濃度以内におさまらない場合には、燃料供
給パターンを変更し、目標値以内となるまで燃料供給パ
ターンを変更し、目標値以内となるまで燃料供給パター
ンの変更が繰り返される。
O濃度が目標濃度以内におさまらない場合には、燃料供
給パターンを変更し、目標値以内となるまで燃料供給パ
ターンを変更し、目標値以内となるまで燃料供給パター
ンの変更が繰り返される。
（発明が解決しようとする問題点） ところが、実際の予混合燃焼方式のガスタービンでは、
定格負荷運転中や複数の燃料制御弁が中間開度にあるよ
うな部分負荷運転中に負荷しゃ断が発生することがあ
る。この場合には、排ガス中のNOx、CO濃度を低減する
ために予めプログラムされた負荷上昇と各燃料制御弁の
燃料流量パターンにしたがって、各燃料制御弁は、定格
負荷或は部分負荷運転状態の開度から途中で開閉動作を
行ないながら、定格回転速度時の無負荷運転に達した弁
開度まで変化する。
定格負荷運転中や複数の燃料制御弁が中間開度にあるよ
うな部分負荷運転中に負荷しゃ断が発生することがあ
る。この場合には、排ガス中のNOx、CO濃度を低減する
ために予めプログラムされた負荷上昇と各燃料制御弁の
燃料流量パターンにしたがって、各燃料制御弁は、定格
負荷或は部分負荷運転状態の開度から途中で開閉動作を
行ないながら、定格回転速度時の無負荷運転に達した弁
開度まで変化する。
しかし、上記プログラムに従った弁開閉動作を行なう
と、最少所要時間で各燃料制御弁を無負荷運転の弁開度
まで変化させるのに、ガスタービンがオーバースピード
になってしまうという問題がある。
と、最少所要時間で各燃料制御弁を無負荷運転の弁開度
まで変化させるのに、ガスタービンがオーバースピード
になってしまうという問題がある。
本発明はこのような点に鑑み、複数の予混合燃料供給系
を有するガスタービンプラントにおいて、負荷しゃ断に
対する先行予知機能を設けて、上述の如き問題点を除去
し、負荷しゃ断時においてもガスタービンの安定した運
転を行ない得るようにしたガスタービン制御装置を得る
ことを目的とする。
を有するガスタービンプラントにおいて、負荷しゃ断に
対する先行予知機能を設けて、上述の如き問題点を除去
し、負荷しゃ断時においてもガスタービンの安定した運
転を行ない得るようにしたガスタービン制御装置を得る
ことを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明はそれぞれ燃焼器への燃料流量を制御可能な複数
の予混合燃料供給系と、その予混合燃料供給系の各燃料
供給開始時およびそれ以降の燃料供給量のタービン負荷
に対応して設定された各予混合燃料供給系毎にプログラ
ムするとともに、部分負荷値に設けられた各予混合燃料
供給系の燃料を切換える複数の負荷設定点において、そ
の切換えに関与する予混合燃料供給系の燃料供給量の増
減量が互いに等しくなるよう制御する燃焼制御器を有す
るガスタービン制御装置において、第２の予混合燃料供
給系が燃料供給を開始する負荷設定点以上の負荷でガス
タービンが運転されている時に、ガスタービンの出力と
そのガスタービンによって駆動される発電機の出力とを
比較して両出力の短時間における急激なアンバランスを
検出し、アンバランス信号を発生するパワーロードアン
バランス信号発生器と、上記パワーロードアンバランス
信号発生器からの出力信号によって燃焼制御器への負荷
設定信号をしゃ断する負荷設定信号しゃ断器と、上記パ
ワーロードアンバランス信号発生器からの出力信号によ
って各燃料制御弁を無負荷運転に相当する弁開度迄急速
に開度制御する弁開度信号発生器とを有することを特徴
とする。
の予混合燃料供給系と、その予混合燃料供給系の各燃料
供給開始時およびそれ以降の燃料供給量のタービン負荷
に対応して設定された各予混合燃料供給系毎にプログラ
ムするとともに、部分負荷値に設けられた各予混合燃料
供給系の燃料を切換える複数の負荷設定点において、そ
の切換えに関与する予混合燃料供給系の燃料供給量の増
減量が互いに等しくなるよう制御する燃焼制御器を有す
るガスタービン制御装置において、第２の予混合燃料供
給系が燃料供給を開始する負荷設定点以上の負荷でガス
タービンが運転されている時に、ガスタービンの出力と
そのガスタービンによって駆動される発電機の出力とを
比較して両出力の短時間における急激なアンバランスを
検出し、アンバランス信号を発生するパワーロードアン
バランス信号発生器と、上記パワーロードアンバランス
信号発生器からの出力信号によって燃焼制御器への負荷
設定信号をしゃ断する負荷設定信号しゃ断器と、上記パ
ワーロードアンバランス信号発生器からの出力信号によ
って各燃料制御弁を無負荷運転に相当する弁開度迄急速
に開度制御する弁開度信号発生器とを有することを特徴
とする。
（作用） 第２の予混合燃料供給系が燃料供給を開始する負荷設定
点以上の負荷でガスタービンが運転されるているとき
に、負荷しゃ断が発生すると、被駆動機側の発電機によ
り発生する出力が短時間で急激に減少する。
点以上の負荷でガスタービンが運転されるているとき
に、負荷しゃ断が発生すると、被駆動機側の発電機によ
り発生する出力が短時間で急激に減少する。
しかして、燃料流量や燃焼温度等により求められるガス
タービンの出力との間にアンバランスが発生し、これに
よりパワーロードアンバランス信号発生器からアンバラ
ンス信号が発生される。このようにしてアンバランス信
号が発生すると、その出力信号によって燃焼制御器への
負荷設定信号がしゃ断されるとともに、上記出力信号が
弁開度信号発生器に入力され、その弁開度信号発生器か
らの出力信号によって、先行的に第１の予混合燃料供給
系の燃料制御弁が無負荷運転に必要な開度まで最小時間
で変化せしめられ、残りの第２、第３の予混合燃料供給
系の燃料制御弁は急激に全閉せしめられる。
タービンの出力との間にアンバランスが発生し、これに
よりパワーロードアンバランス信号発生器からアンバラ
ンス信号が発生される。このようにしてアンバランス信
号が発生すると、その出力信号によって燃焼制御器への
負荷設定信号がしゃ断されるとともに、上記出力信号が
弁開度信号発生器に入力され、その弁開度信号発生器か
らの出力信号によって、先行的に第１の予混合燃料供給
系の燃料制御弁が無負荷運転に必要な開度まで最小時間
で変化せしめられ、残りの第２、第３の予混合燃料供給
系の燃料制御弁は急激に全閉せしめられる。
このように、負荷しゃ断状態になっても予混合燃料供給
系の燃料制御弁が先行的に無負荷位置に開度が制御され
るので、ガスタービンに供給される燃料流量が必要最小
限に抑えられ、ガスタービンのオーバースピードを低く
おさえることができる。
系の燃料制御弁が先行的に無負荷位置に開度が制御され
るので、ガスタービンに供給される燃料流量が必要最小
限に抑えられ、ガスタービンのオーバースピードを低く
おさえることができる。
（実施例） 以下、第１図乃至第４図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
第１図において、符号30は関数発生器であって、その関
数発生器30にタービンの負荷設定信号FTが入力される
と、その燃料流量パターンにしたがって燃料流量FA,FB,
FCが決定されて各燃料制御弁4a,4b,4cの弁開度が制御さ
れる。ただし、上記関数発生器30は、第７図に示された
フローチャートによって作動される３つの関数発生器21
a,21b,21cと同様であり、便宜上１個の関数発生器で示
してあり、上記関数発生器30の燃料流量パターンは従来
技術と同様としてある。
数発生器30にタービンの負荷設定信号FTが入力される
と、その燃料流量パターンにしたがって燃料流量FA,FB,
FCが決定されて各燃料制御弁4a,4b,4cの弁開度が制御さ
れる。ただし、上記関数発生器30は、第７図に示された
フローチャートによって作動される３つの関数発生器21
a,21b,21cと同様であり、便宜上１個の関数発生器で示
してあり、上記関数発生器30の燃料流量パターンは従来
技術と同様としてある。
ところで、ガスタービンのコンプレッサーの出口圧力は
図示しない圧力センサーで検出されて、その信号πが出
力変換器31に入力されている。また、燃焼器の出口付近
に設置されている温度センサー（図示せず）からの温度
信号Ｔも上記出力変換器31に入力されている。そして、
上記出力変換器31で入力信号πとＴによってガスタービ
ンの駆動出力Ｌが算出変換される。
図示しない圧力センサーで検出されて、その信号πが出
力変換器31に入力されている。また、燃焼器の出口付近
に設置されている温度センサー（図示せず）からの温度
信号Ｔも上記出力変換器31に入力されている。そして、
上記出力変換器31で入力信号πとＴによってガスタービ
ンの駆動出力Ｌが算出変換される。
一方、被駆動機である発電機から発生する電流Ｉを計測
することにより、発電機端より発生する実際の出力が検
出されるが、電力消費需要や、電力系統の都合により負
荷しゃ断が発生すると、その直後に発電機端の電流が急
変し、発電機出力が微小時間の間に急減する兆候が現わ
れる。この負荷しゃ断時の発電機出力の急減の速さは、
ガスタービンの他の運転状態に比べて著しく大きいの
で、上記微小時間と出力減少の割合τsec,α％を適当に
設定することによって負荷しゃ断現象を先行的に予知す
ることができる。
することにより、発電機端より発生する実際の出力が検
出されるが、電力消費需要や、電力系統の都合により負
荷しゃ断が発生すると、その直後に発電機端の電流が急
変し、発電機出力が微小時間の間に急減する兆候が現わ
れる。この負荷しゃ断時の発電機出力の急減の速さは、
ガスタービンの他の運転状態に比べて著しく大きいの
で、上記微小時間と出力減少の割合τsec,α％を適当に
設定することによって負荷しゃ断現象を先行的に予知す
ることができる。
したがって、前記ガスタービンの駆動出力Ｌが第２の予
混合燃料供給系が燃料供給を開始する負荷設定点C1以上
であり、かつ前記発電機から発生する電流Ｉから計測さ
れた実際の発電機端出力が前記微小時間τsec内にα％
だけ出力減少したとの信号が発生すると、その信号がパ
ワーロードアンバランス信号発生器32に入力され、パワ
ーロードアンバランス信号が出力する。このようにして
パワーロードアンバランス信号が発生すると、遅延復帰
タイマー33を介して負荷設定信号しゃ断器34に入力さ
れ、前記関数発生器30への負荷設定信号がしゃ断され
る。同時に上記パワーロードアンバランス信号は弁開度
信号発生器35に入力され、その弁開度信号発生器35から
の出力信号によって、中間開度にある燃料制御弁4b,4c
は急全閉せしめられ、第１の予混合燃料供給系Faの燃料
制御弁4aは無負荷運転の燃料流量FAOに相当する弁開度
まで急速に閉方向に作動せしめられる（第２図参照）。
混合燃料供給系が燃料供給を開始する負荷設定点C1以上
であり、かつ前記発電機から発生する電流Ｉから計測さ
れた実際の発電機端出力が前記微小時間τsec内にα％
だけ出力減少したとの信号が発生すると、その信号がパ
ワーロードアンバランス信号発生器32に入力され、パワ
ーロードアンバランス信号が出力する。このようにして
パワーロードアンバランス信号が発生すると、遅延復帰
タイマー33を介して負荷設定信号しゃ断器34に入力さ
れ、前記関数発生器30への負荷設定信号がしゃ断され
る。同時に上記パワーロードアンバランス信号は弁開度
信号発生器35に入力され、その弁開度信号発生器35から
の出力信号によって、中間開度にある燃料制御弁4b,4c
は急全閉せしめられ、第１の予混合燃料供給系Faの燃料
制御弁4aは無負荷運転の燃料流量FAOに相当する弁開度
まで急速に閉方向に作動せしめられる（第２図参照）。
したがって、ガスタービンの燃焼器には無負荷運転に必
要な燃料しか供給されなくなり、ガスタービンの駆動出
力Ｌが低下する。このようにしてガスタービンの駆動出
力が前記負荷設定点C1未満の負荷になると、パワーロー
ドアンバランス信号発生器が不作動状態となり、遅延復
帰タイマー33により予め設定されている所定時間t1sec
後に、弁開度信号発生器35からの弁開度指令信号が解除
される。同時に負荷設定信号しゃ断器34がON状態に復帰
せしめられ、負荷設定信号と関数発生器30とに基づいて
燃料流量FAが決定され、燃料制御弁4aのみを介して燃焼
器への燃料の供給が行なわれる。なお、上記時間t1は、
ガスタービンが負荷しゃ断時に負荷設定点C1から無負荷
に達する所要時間を考慮して決定される。
要な燃料しか供給されなくなり、ガスタービンの駆動出
力Ｌが低下する。このようにしてガスタービンの駆動出
力が前記負荷設定点C1未満の負荷になると、パワーロー
ドアンバランス信号発生器が不作動状態となり、遅延復
帰タイマー33により予め設定されている所定時間t1sec
後に、弁開度信号発生器35からの弁開度指令信号が解除
される。同時に負荷設定信号しゃ断器34がON状態に復帰
せしめられ、負荷設定信号と関数発生器30とに基づいて
燃料流量FAが決定され、燃料制御弁4aのみを介して燃焼
器への燃料の供給が行なわれる。なお、上記時間t1は、
ガスタービンが負荷しゃ断時に負荷設定点C1から無負荷
に達する所要時間を考慮して決定される。
その後、ガスタービンの負荷が再上昇する時には、負荷
設定点C1,C2で各々第２、第３の予混合燃料を供給しは
じめて、低NOx、低CO濃度の予混合燃焼が行なわれる。
設定点C1,C2で各々第２、第３の予混合燃料を供給しは
じめて、低NOx、低CO濃度の予混合燃焼が行なわれる。
このようにして、ガスタービンの駆動出力と被駆動側の
発電機の出力電流値を常時比較しておくことによって、
ガスタービンがC1以上の負荷運転中に負荷しゃ断直後に
生ずる両出力の微少時間内での極端なアンバランスを検
出することができる。したがって、このアンバランスを
負荷しゃ断の先行信号として、各制御弁を最小時間で無
駄な弁動作を行なわせることなく無負荷運転時に必要な
弁開度まで急閉急開することができる。そして、負荷し
ゃ断で最も問題となるオーバースピードを低く抑えるこ
とができる。
発電機の出力電流値を常時比較しておくことによって、
ガスタービンがC1以上の負荷運転中に負荷しゃ断直後に
生ずる両出力の微少時間内での極端なアンバランスを検
出することができる。したがって、このアンバランスを
負荷しゃ断の先行信号として、各制御弁を最小時間で無
駄な弁動作を行なわせることなく無負荷運転時に必要な
弁開度まで急閉急開することができる。そして、負荷し
ゃ断で最も問題となるオーバースピードを低く抑えるこ
とができる。
ところで、負荷しゃ断時には、準定常的運転時に燃焼器
の排ガスのNOxとCO濃度を低減させるためにプログラム
された各燃料制御弁4a,4b,4cの燃料パターンとは違っ
て、各燃料制御弁4a,4b,4cが急開或は急閉されるが、そ
の所要時間は極めて短いので、排ガス中に増加するNO
x、CO濃度の影響は無視できる。
の排ガスのNOxとCO濃度を低減させるためにプログラム
された各燃料制御弁4a,4b,4cの燃料パターンとは違っ
て、各燃料制御弁4a,4b,4cが急開或は急閉されるが、そ
の所要時間は極めて短いので、排ガス中に増加するNO
x、CO濃度の影響は無視できる。
燃焼温度を検出する以外の方法でも、ガスタービンの駆
動出力Ｌを求めることができる。すなわち、一般にガス
タービンの駆動出力はそのコンプレッサの吸い込み空気
流量GC、その圧縮比γ、吸込入口温度T1、タービン入口
温度T3、コンプレッサの効率ηＣ、タービン内部効率η
ｔ、等で決定される。その中で上記空気流量GCはガスタ
ービンの定格回転速度がほぼ一定であることからコンス
タントと考えられるし、上記吸込入口温度T1は大気の条
件で略等しく、それ程急変するものではない。上記の圧
縮比γは吸込圧力が大気圧に等しく略一定であるので、
コンプレッサの出口圧力を検出すれば圧縮比γが求ま
る。また上記効率ηｃ，ηｔ等はガスタービン本体固有
の性能値であり、ガスタービンの各機種毎に略一定と考
えられる。タービン入口温度T3は燃焼温度に等価であ
り、第５図に示すように温度センサーからなる負荷検出
器で検出することができる。一方、ガスタービンに回転
エネルギを与えるのは燃焼する燃料であり、燃焼器に供
給される燃料流量のエネルギがガスタービンの駆動出力
に他ならない。
動出力Ｌを求めることができる。すなわち、一般にガス
タービンの駆動出力はそのコンプレッサの吸い込み空気
流量GC、その圧縮比γ、吸込入口温度T1、タービン入口
温度T3、コンプレッサの効率ηＣ、タービン内部効率η
ｔ、等で決定される。その中で上記空気流量GCはガスタ
ービンの定格回転速度がほぼ一定であることからコンス
タントと考えられるし、上記吸込入口温度T1は大気の条
件で略等しく、それ程急変するものではない。上記の圧
縮比γは吸込圧力が大気圧に等しく略一定であるので、
コンプレッサの出口圧力を検出すれば圧縮比γが求ま
る。また上記効率ηｃ，ηｔ等はガスタービン本体固有
の性能値であり、ガスタービンの各機種毎に略一定と考
えられる。タービン入口温度T3は燃焼温度に等価であ
り、第５図に示すように温度センサーからなる負荷検出
器で検出することができる。一方、ガスタービンに回転
エネルギを与えるのは燃焼する燃料であり、燃焼器に供
給される燃料流量のエネルギがガスタービンの駆動出力
に他ならない。
したがって、第３図に示すように、予混合燃料供給系の
各流量計から得られる流量信号f1〜f3を出力変換器31に
入力して、燃料の燃焼カロリー量からガスタービンの駆
動出力Ｌを求めてもよい。また、第４図に示すように、
燃料制御弁の流量特性が把握されているならば、各燃料
制御弁の実際の弁開度から各燃料供給系の供給流量が明
らかになるので、各燃料制御弁の弁開度信号V1,V2,V3を
出力変換器31に入力してもよい。さらに、この実施例で
はパワーロードアンバランス作動が解除されたときに、
弁開度信号発生器35から関数発生器30へ各燃料制御弁4
a,4b,4cの弁開度信号が不都合なく切換わるようにする
ため、各燃料制御弁4a,4b,4cの弁開度信号部に低値優先
回路36a,36b,36cを設けてもよい。
各流量計から得られる流量信号f1〜f3を出力変換器31に
入力して、燃料の燃焼カロリー量からガスタービンの駆
動出力Ｌを求めてもよい。また、第４図に示すように、
燃料制御弁の流量特性が把握されているならば、各燃料
制御弁の実際の弁開度から各燃料供給系の供給流量が明
らかになるので、各燃料制御弁の弁開度信号V1,V2,V3を
出力変換器31に入力してもよい。さらに、この実施例で
はパワーロードアンバランス作動が解除されたときに、
弁開度信号発生器35から関数発生器30へ各燃料制御弁4
a,4b,4cの弁開度信号が不都合なく切換わるようにする
ため、各燃料制御弁4a,4b,4cの弁開度信号部に低値優先
回路36a,36b,36cを設けてもよい。
本発明は上述のように構成したので、複数の予混合燃料
供給系を有するガスタービンプラントにおいて、第２の
予混合燃料が供給開始するガスタービン負荷よりも大き
い負荷でガスタービンが運転している場合に、負荷しゃ
断が先行予知的に検出され、各燃料制御弁が先行的に無
負荷運転に適した弁開度まで急開或は急閉され、負荷し
ゃ断によるガスタービンのオーバースピードが低く抑え
られる。しかも排ガス中のNOx、CO濃度低減に影響を与
えることもなく、ガスタービンの安定した運転を行なう
ことができる。
供給系を有するガスタービンプラントにおいて、第２の
予混合燃料が供給開始するガスタービン負荷よりも大き
い負荷でガスタービンが運転している場合に、負荷しゃ
断が先行予知的に検出され、各燃料制御弁が先行的に無
負荷運転に適した弁開度まで急開或は急閉され、負荷し
ゃ断によるガスタービンのオーバースピードが低く抑え
られる。しかも排ガス中のNOx、CO濃度低減に影響を与
えることもなく、ガスタービンの安定した運転を行なう
ことができる。
第１図は本発明のガスタービン制御装置の概略構成図、
第２図は第１図の弁開度信号発生器による燃料制御弁の
弁開度変化を示す図、第３図および第４図はそれぞれ本
発明の他の実施例を示す図、第５図は従来の複数の予混
合燃料供給系を有するガスタービン制御装置の系統図、
第６図は各予混合燃料供給系の燃料供給パターン図、第
７図は第５図の計算機に内蔵された制御プログラムのフ
ローチャートである。 ２…燃焼器、4a,4b,4c…燃料制御弁、５…発電機、６…
タービン、15…燃料制御器、16…計算機、30…関数発生
器、31…出力変換器、32…パワーロードアンバランス信
号発生器、33…遅延復帰タイマー、34…負荷設定信号し
ゃ断器、35…弁開度信号発生器、36a,36b,36c…低値優
先回路。
第２図は第１図の弁開度信号発生器による燃料制御弁の
弁開度変化を示す図、第３図および第４図はそれぞれ本
発明の他の実施例を示す図、第５図は従来の複数の予混
合燃料供給系を有するガスタービン制御装置の系統図、
第６図は各予混合燃料供給系の燃料供給パターン図、第
７図は第５図の計算機に内蔵された制御プログラムのフ
ローチャートである。 ２…燃焼器、4a,4b,4c…燃料制御弁、５…発電機、６…
タービン、15…燃料制御器、16…計算機、30…関数発生
器、31…出力変換器、32…パワーロードアンバランス信
号発生器、33…遅延復帰タイマー、34…負荷設定信号し
ゃ断器、35…弁開度信号発生器、36a,36b,36c…低値優
先回路。
Claims (3)
- 【請求項１】それぞれ燃焼器への燃料流量を制御可能な
複数の予混合燃料供給系と、その予混合燃料供給系の各
燃料供給開始時およびそれ以降の燃料供給量のタービン
負荷に対応して設定された各予混合燃料供給系毎にプロ
グラムするとともに、部分負荷値に設けられた各予混合
燃料供給系の燃料を切換える複数の負荷設定点におい
て、その切換えに関与する予混合燃料供給系の燃料供給
量の増減量が互いに等しくなるよう制御する燃焼制御器
を有するガスタービン制御装置において、第２の予混合
燃料供給系が燃料供給を開始する負荷設定点以上の負荷
でガスタービンが運転されている時に、ガスタービンの
出力とそのガスタービンによって駆動される発電機の出
力とを比較して両出力の短時間における急激なアンバラ
ンスを検出し、アンバランス信号を発生するパワーロー
ドアンバランス信号発生器と、上記パワーロードアンバ
ランス信号発生器からの出力信号によって燃焼制御器へ
の負荷設定信号をしゃ断する負荷設定信号しゃ段器と、
上記パワーロードアンバランス信号発生器からの出力信
号によって各燃料制御弁を無負荷運転に相当する弁開度
迄急速に開度制御する弁開度信号発生器とを有すること
を特徴とする、ガスタービン制御装置。 - 【請求項２】負荷設定信号しゃ断器および弁開度信号発
生器は、その作動後所定設定時間経過後に非作動状態と
されることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の
ガスタービン制御装置。 - 【請求項３】各燃料制御弁は、燃焼制御器の関数発生器
と弁開度信号発生器に接続された低値優先回路からの出
力信号によって制御されることを特徴とする、特許請求
の範囲第１項記載のガスタービン制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31540986A JPH0681906B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | ガスタ−ビン制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31540986A JPH0681906B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | ガスタ−ビン制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63167033A JPS63167033A (ja) | 1988-07-11 |
| JPH0681906B2 true JPH0681906B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=18065039
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31540986A Expired - Fee Related JPH0681906B2 (ja) | 1986-12-27 | 1986-12-27 | ガスタ−ビン制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0681906B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5868671B2 (ja) | 2011-11-28 | 2016-02-24 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 弁制御装置、ガスタービン、及び弁制御方法 |
-
1986
- 1986-12-27 JP JP31540986A patent/JPH0681906B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63167033A (ja) | 1988-07-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |