JPH07166892A - ガスタービンの燃焼器異常診断装置 - Google Patents

ガスタービンの燃焼器異常診断装置

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JPH07166892A
JPH07166892A JP31817693A JP31817693A JPH07166892A JP H07166892 A JPH07166892 A JP H07166892A JP 31817693 A JP31817693 A JP 31817693A JP 31817693 A JP31817693 A JP 31817693A JP H07166892 A JPH07166892 A JP H07166892A
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JP
Japan
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combustion
waveform pattern
combustion waveform
combustor
abnormal
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Withdrawn
Application number
JP31817693A
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English (en)
Inventor
Hisashi Ishigami
久之 石上
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Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Publication of JPH07166892A publication Critical patent/JPH07166892A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスタービンの燃焼器における燃焼異常状態
を初期段階で的確に診断することができて、保全管理面
ならびに保守費面での経済的な利便を図らせる。 【構成】 ガスタービンの燃焼器1の各燃料噴射弁2毎
にその近傍の燃焼圧力を検出するために設けられた燃焼
圧力検出手段4,6からの検出信号を燃焼波形パターン
分析手段7によってフーリエ演算して燃焼波形パターン
を求め、予め実測され、かつ、記憶手段8に読み出し可
能に書き込まれている正常運転状態、燃料噴射弁溶損、
燃焼筒溶損等の各種異常運転状態に対応する各燃焼波形
パターンと、燃焼波形パターン分析手段7で求められた
現燃焼状態に対応する燃焼波形パターンとを異常燃焼波
形パターン判定手段9で比較して、異常の燃焼波形パタ
ーンと認識される場合に異常信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、発電設備、圧縮機設
備、ポンプ設備等を駆動するガスタービンにおける燃焼
器の異常燃焼を速やかに判定することが可能な燃焼器異
常診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービンでは、図3に示され
る如きタービンT,圧縮機C,減速歯車装置GB,発電
機Gからなる発電システムを一例として、燃焼器1にお
ける燃料噴射弁2,燃焼筒3等の異常診断をするために
特別に設備されたものがなく、旧世代ガスタービンにつ
いては、燃焼器1のケーシングに検知窓16をつけたも
のが大型のタービンに見受けられたが、その後、高効
率,高比出力化が進むにつれて圧縮機Cの圧力比及びタ
ービンTの入口温度の上昇に伴い、検知窓16は付けな
くなっている。
【0003】現在では、一部のガスタービンTにおい
て、燃焼ガス通路17を経てタービン入口部に複数の熱
電対18Aを円周方向に取り付けているものがあるが、
これはタービンTの入口ガス温度の分布を監視してター
ビンTの焼損を防止することが目的であって、燃焼器1
に異常があれば、当然、タービン入口の温度分布も変化
することから設けられたものであるが、この場合は燃焼
ガス通路17を経ているため、燃焼器1の異常個所を特
定することが不可能であった。
【0004】このような点から現在の主流としては、タ
ービン入口温度検出用の熱電対18Aは高温に曝される
ため寿命が短いので取り付けることを止めて、タービン
出口温度を熱電対18Bによって検出し、出口温度と圧
縮機入口空気温度,圧力,吐出圧力等よりタービン入口
ガス温度を演算して温度監視を行うようにしたものに代
わってきている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述する現状の温度監
視手段は、各種温度センサの長寿命が図れる利点を有す
る反面、燃焼器の異常を診断することは殆ど不可能であ
るのが難点とされる。これに対して、燃焼器の異常を判
別するための典型的な先行技術が特開平 4-76232号公報
により提案されているが、これは燃焼器内の火炎から発
生する光を検知して、パワースペクトルを求めることに
よって予測する判別装置であって、消炎は確実に判定で
きても、燃料噴射弁、燃焼筒の溶損に起因する燃焼異常
の判定は到底不可能である。
【0006】本発明は、このような問題点の解消を図る
ために成されたものであり、本発明の目的は、燃焼器に
おける燃焼異常状態を初期段階で的確に診断することが
できて、保全管理面ならびに保守費面での経済的な利便
を図らせるガスタービンの燃焼器異常診断装置を提供す
ることである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明は、ガスタービンの燃焼器における各燃料噴
射弁毎に、その近傍の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出
手段と、前記燃焼圧力検出手段からの検出信号をフーリ
エ演算して燃焼波形パターンを求める燃焼波形パターン
分析手段と、予め求められた正常運転状態、燃料噴射弁
溶損、燃焼筒溶損等の各種異常運転状態における各燃焼
波形パターンが読み出し可能に書き込まれる記憶手段
と、燃焼波形パターン分析手段で求められる燃焼波形パ
ターンと前記記憶手段から読み出した各燃焼波形パター
ンとを比較して、異常の燃焼波形パターンと認識される
場合に異常信号を出力する異常燃焼波形パターン判定手
段とを含むことを特徴とするガスタービンの燃焼器異常
診断装置である。
【0008】本発明はまた、ガスタービンの燃焼器にお
ける各燃料噴射弁毎に、その近傍の燃焼圧力を検出する
燃焼圧力検出手段と、ガスタービンの燃焼器における各
燃料噴射弁毎に、その近傍の燃焼温度を検出する燃焼温
度検出手段と、前記燃焼圧力検出手段および前記燃焼温
度検出手段からの各検出信号をフーリエ演算して燃焼波
形パターンを求める燃焼波形パターン分析手段と、予め
求められた正常運転状態、燃料噴射弁溶損、燃焼筒溶損
等の各種異常運転状態における各燃焼波形パターンが読
み出し可能に書き込まれる記憶手段と、燃焼波形パター
ン分析手段で求められる燃焼波形パターンと前記記憶手
段から読み出した各燃焼波形パターンとを比較して、異
常の燃焼波形パターンと認識される場合に異常信号を出
力する異常燃焼波形パターン判定手段とを含むことを特
徴とするガスタービンの燃焼器異常診断装置である。
【0009】
【作用】本発明に従えば、燃焼器の各燃料噴射弁毎に、
その近傍の燃焼圧力を、必要に応じて燃焼温度を加えて
検出して、その検出信号から現状の燃焼波形パターンを
求め、この燃焼波形パターンと予め求めた正常運転状
態、燃料噴射弁溶損、燃焼筒溶損等の各種異常運転状態
における各燃焼波形パターンとを比較する。この比較結
果から、現燃焼状態が正常であるか、または異常である
かを判定することが可能であり、従って、燃料噴射弁や
燃焼筒が溶損に至るよりも早く異常を察知することがで
きる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について添付図面を参
照しながら説明する。図1は、本発明の実施例に係るガ
スタービン用の燃焼器1の概要構造を示す部分正面図、
図2は、本発明の実施例に係るガスタービン用燃焼器異
常診断装置のブロック回路図である。前記燃焼器1を備
えるガスタービンに関しては、例えば図3に略示される
発電システムに適用されるものであるから、ここでは説
明を省略する。燃焼器1のケーシング1A内に設けられ
る燃焼筒3は、スワラ13,2次燃焼用空気穴14,希
釈用空気穴15をそれぞれ所定の個所に備えていて、頂
部に設けられる複数個のスワラ13を介して燃料噴射弁
2が挿設され、該各燃料噴射弁2から燃料Fが燃焼筒3
内に送り込まれる一方、2次燃焼用空気穴14及び希釈
用空気穴15からは、所要量の空気がそれぞれ供給され
るようになっている。
【0011】前記燃焼筒3の筒壁における各燃料噴射弁
2挿入個所の近傍には、例えば燃料噴射弁2毎に対して
燃料F噴射方向を基準に下流側の近部に、細管からなる
内圧検出用チューブ4がそれぞれ接続されている。それ
ら内圧検出用チューブ4は、先端開口を噴射燃料の燃焼
域に臨ませて設けられていて、各チューブ4によって燃
焼器1内の圧力を燃料噴射弁2毎に個別検出し、その圧
力を圧力センサ6の受圧部に与えるようになっている。
この内圧検出用チューブ4及び圧力センサ6によって燃
焼圧力検出手段7が形成される。
【0012】さらに、各内圧検出用チューブ4の取付け
部に近接した位置のケーシング1A外面部には、熱電対
等の温度センサ5で実現される燃焼温度検出手段5がそ
れぞれ設けられている。この各温度センサ5は、燃焼筒
3の温度を検出することにより該筒内での燃焼温度を換
算して計測することすが可能である。
【0013】上記の各温度センサ5、圧力センサ6から
の検出信号は、図2に示されるように、燃焼波形パター
ン分析手段7に導入される。この燃焼波形パターン分析
手段7は、一般の関数をフーリエ変換によってフーリエ
積分の形に表すことができる積分回路を要素とするもの
であって、燃焼圧力信号及び燃焼温度信号をフーリエ演
算して燃焼波形パターンに分析した後、この燃焼波形パ
ターンをアナログまたはデジタル信号でコントローラ1
2のインプットポート10に送信する。なお、燃焼波形
パターン分析手段7は、圧力センサ6からの圧力信号の
みによっても燃焼波形パターンに分析することが可能で
ある。
【0014】コントローラ12は、メモリで実現される
記憶手段8と、異常燃焼波形パターン判定手段9と、前
記インプットポート10と、アウトプットポート11と
を含んで構成される。記憶手段8は、予め実測によって
求められていた正常運転状態、燃料噴射弁溶損、燃焼筒
溶損等の各種異常運転状態に対応する各燃焼波形パター
ンが随時読み出し可能に書き込まれている。異常燃焼波
形パターン判定手段9は、燃焼波形パターン分析手段7
によって求められる現在の燃焼状態に対応する燃焼波形
パターンと前記記憶手段8から読み出した各燃焼波形パ
ターンとを比較して、異常の燃焼波形パターンと認識さ
れる場合に、異常信号をアウトプットポート11から出
力して必要個所に送らせるようになっている。
【0015】上述の構成を有する燃焼器異常診断装置
は、各燃料噴射弁2近傍の燃焼圧力と燃焼温度との少な
くとも燃焼圧力を圧力センサ6で検出し、燃焼波形パタ
ーン分析手段7によって燃焼波形のパターンを求め、異
常燃焼波形パターン判定手段9によって現燃焼状態に対
応する燃焼波形パターンと記憶手段8に記憶されている
燃焼波形パターンとを比較し、異常であると認識した場
合は異常信号を発信するように動作する。その結果、燃
料噴射弁2や燃焼筒3が溶損するまでに逸早く異常状態
を報知するなどして燃焼器1の事故を未然に防ぐことが
できる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、初期
段階において、かつ、特定の燃料噴射弁の異常が確実に
検出可能であり、大事に至らないうちに的確な処置が行
え、従って、保守管理上並びに保全コストの両面で優れ
た効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るガスタービン用の燃焼器
の概要構造を示す部分正面図である。
【図2】本発明の実施例に係るガスタービン用燃焼器異
常診断装置のブロック回路図である。
【図3】従来の発電システムの概要構造図である。
【符号の説明】 1…燃焼器、 2…燃料噴射弁、
3…燃焼筒、4…内圧検出用チューブ、 5…温
度センサ、 6…圧力センサ、7…燃焼波形パ
ターン分析手段、 9…異常燃焼波形パターン判定手
段、8…記憶手段、 12…コントロー
ラ、

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタービンの燃焼器における各燃料噴
    射弁毎に、その近傍の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出
    手段と、 前記燃焼圧力検出手段からの検出信号をフーリエ演算し
    て燃焼波形パターンを求める燃焼波形パターン分析手段
    と、 予め求められた正常運転状態、燃料噴射弁溶損、燃焼筒
    溶損等の各種異常運転状態における各燃焼波形パターン
    が読み出し可能に書き込まれる記憶手段と、 燃焼波形パターン分析手段で求められる燃焼波形パター
    ンと前記記憶手段から読み出した各燃焼波形パターンと
    を比較して、異常の燃焼波形パターンと認識される場合
    に異常信号を出力する異常燃焼波形パターン判定手段と
    を含むことを特徴とするガスタービンの燃焼器異常診断
    装置。
  2. 【請求項2】 ガスタービンの燃焼器における各燃料噴
    射弁毎に、その近傍の燃焼圧力を検出する燃焼圧力検出
    手段と、 ガスタービンの燃焼器における各燃料噴射弁毎に、その
    近傍の燃焼温度を検出する燃焼温度検出手段と、 前記燃焼圧力検出手段および前記燃焼温度検出手段から
    の各検出信号をフーリエ演算して燃焼波形パターンを求
    める燃焼波形パターン分析手段と、 予め求められた正常運転状態、燃料噴射弁溶損、燃焼筒
    溶損等の各種異常運転状態における各燃焼波形パターン
    が読み出し可能に書き込まれる記憶手段と、 燃焼波形パターン分析手段で求められる燃焼波形パター
    ンと前記記憶手段から読み出した各燃焼波形パターンと
    を比較して、異常の燃焼波形パターンと認識される場合
    に異常信号を出力する異常燃焼波形パターン判定手段と
    を含むことを特徴とするガスタービンの燃焼器異常診断
    装置。
JP31817693A 1993-12-17 1993-12-17 ガスタービンの燃焼器異常診断装置 Withdrawn JPH07166892A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014084873A (ja) * 2012-10-22 2014-05-12 Alstom Technology Ltd シーケンシャル燃焼部を備えたガスタービンの運転方法、及び、当該方法によって運転されるガスタービン
EP3845740A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-07 ANSALDO ENERGIA S.p.A. Gas turbine assembly

Cited By (3)

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US9518511B2 (en) 2012-10-22 2016-12-13 General Electric Technology Gmbh Method for operating a gas turbine with sequential combustion and gas turbine for conducting said method
EP3845740A1 (en) * 2019-12-31 2021-07-07 ANSALDO ENERGIA S.p.A. Gas turbine assembly

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