JPH07189741A - 燃焼室１次ゾーン温度決定制御装置及び方法 - Google Patents
燃焼室１次ゾーン温度決定制御装置及び方法Info
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- JPH07189741A JPH07189741A JP6307355A JP30735594A JPH07189741A JP H07189741 A JPH07189741 A JP H07189741A JP 6307355 A JP6307355 A JP 6307355A JP 30735594 A JP30735594 A JP 30735594A JP H07189741 A JPH07189741 A JP H07189741A
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- JP
- Japan
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- temperature
- combustion chamber
- primary zone
- inlet
- engine
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23R—GENERATING COMBUSTION PRODUCTS OF HIGH PRESSURE OR HIGH VELOCITY, e.g. GAS-TURBINE COMBUSTION CHAMBERS
- F23R3/00—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel
- F23R3/02—Continuous combustion chambers using liquid or gaseous fuel characterised by the air-flow or gas-flow configuration
- F23R3/26—Controlling the air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2270/00—Control
- F05B2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05B2270/303—Temperature
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ガスタービンエンジンの燃焼室の燃焼ゾーンの
温度を決定し制御する装置と方法を提供することを目的
とする。 【構成】ガスタービンエンジン(10)の燃焼室(14)の１次
ゾーン(20)の温度を決め、保持する装置が提供される。
第１センサー(52)が燃焼室の入口の空気温度を検知し、
第２センサー(54)がタービンガスの入口温度を検知し、
第３センサーが回転部材の回転速度又はエンジンの荷重
を測定する。第１，第２検知温度、速度又は荷重、所定
の燃焼室設計パラメータに基づいて、燃焼室の１次ゾー
ン温度ＴPZが計算される。制御器(58)は、空気抜き弁(4
4)を開と閉位置の間を動かすか、又は複数の入口ガイド
羽根(28)を開と閉位置の間を動かすことにより、燃焼室
を所定の設定温度に保持する。
温度を決定し制御する装置と方法を提供することを目的
とする。 【構成】ガスタービンエンジン(10)の燃焼室(14)の１次
ゾーン(20)の温度を決め、保持する装置が提供される。
第１センサー(52)が燃焼室の入口の空気温度を検知し、
第２センサー(54)がタービンガスの入口温度を検知し、
第３センサーが回転部材の回転速度又はエンジンの荷重
を測定する。第１，第２検知温度、速度又は荷重、所定
の燃焼室設計パラメータに基づいて、燃焼室の１次ゾー
ン温度ＴPZが計算される。制御器(58)は、空気抜き弁(4
4)を開と閉位置の間を動かすか、又は複数の入口ガイド
羽根(28)を開と閉位置の間を動かすことにより、燃焼室
を所定の設定温度に保持する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンエンジン
の燃焼室の燃焼ゾーンの温度を決定し制御する装置と方
法に関する。
の燃焼室の燃焼ゾーンの温度を決定し制御する装置と方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】米国と幾つかの他の工業国では、ガスタ
ービンエンジンからのある種の排出物（窒素酸化物と一
酸化炭素等）について、ますます厳しい排出物規制が規
制官庁により課せられている。このため、低排出物燃焼
装置が発達した。これらの排出物を減少させる１つの方
法は、希薄事前混合燃焼という概念を利用することであ
る。この方法では、燃料と空気は燃焼室の燃焼ゾーン
（１次ゾーン）に入る前に均一に事前に混合され、燃料
と空気の比率は制御されるので、化学量論的燃料／空気
比と比較して比較的過剰の空気がある。このような燃焼
装置からの窒素酸化物と一酸化炭素等（以下排出物と呼
ぶ）は、主として燃焼空気入口温度、燃料入口温度、燃
料の種類、燃料／空気比による。それゆえ、燃焼ゾーン
の燃料／空気比及び主に従属変数である他の変数を制御
することでこれらの排出物を制御することができる。排
出物を制御する最適の方法は、測定した排出物に応じ
て、フィードバック制御ループの排出物信号を使用し
て、燃焼ゾーンの燃料／空気比を制御することであろ
う。しかし、この方法は、応答時間が遅く、信頼性が低
く、耐久性が低く、ゼロ点移動、距離の移動により頻繁
に校正しなければならないという問題のために、排出物
分析器の技術としては実際上使える状態にない。
ービンエンジンからのある種の排出物（窒素酸化物と一
酸化炭素等）について、ますます厳しい排出物規制が規
制官庁により課せられている。このため、低排出物燃焼
装置が発達した。これらの排出物を減少させる１つの方
法は、希薄事前混合燃焼という概念を利用することであ
る。この方法では、燃料と空気は燃焼室の燃焼ゾーン
（１次ゾーン）に入る前に均一に事前に混合され、燃料
と空気の比率は制御されるので、化学量論的燃料／空気
比と比較して比較的過剰の空気がある。このような燃焼
装置からの窒素酸化物と一酸化炭素等（以下排出物と呼
ぶ）は、主として燃焼空気入口温度、燃料入口温度、燃
料の種類、燃料／空気比による。それゆえ、燃焼ゾーン
の燃料／空気比及び主に従属変数である他の変数を制御
することでこれらの排出物を制御することができる。排
出物を制御する最適の方法は、測定した排出物に応じ
て、フィードバック制御ループの排出物信号を使用し
て、燃焼ゾーンの燃料／空気比を制御することであろ
う。しかし、この方法は、応答時間が遅く、信頼性が低
く、耐久性が低く、ゼロ点移動、距離の移動により頻繁
に校正しなければならないという問題のために、排出物
分析器の技術としては実際上使える状態にない。
【０００３】排出物は主として燃焼ゾーンのガスの温度
に依存するので、エンジンを作動させる間１次ゾーンの
ガスの温度を制御することにより、排出物を正確に制御
することができる。このことにより、１次ゾーン温度に
比例する信号を発生し、（燃料／空気比、燃焼空気入口
温度、相対湿度、燃料配合のような１次ゾーン温度に影
響するパラメーターを制御することを通じて）１次ゾー
ンを温度を調節するためフィードバック制御ループで使
用することができることを求められる。どのような型で
も熱電対のような普通に得られる装置を燃焼室に入れて
使用し、１次ゾーン温度信号を直接発生させることは、
これらの高温が比較的短い時間しか続かないので非常に
信頼できない。放射高温計型検知装置では、熱い燃焼表
面と炭化水素燃料の炎の中の熱い炭素粒子からの放射を
減少させるため、燃焼ゾーンガスに光学的に近づき、光
学信号を適当に濾過することが必要である。その上、燃
焼ゾーンガスの放射率は、直接計測するか燃焼ガスの分
かっている放射特性から計算し、ガスの温度を計算で
き、燃焼ゾーンガスの温度に比例した信号を発生するよ
うになければならない。計算又は放射率の測定の誤差が
あり、また高純度の空気を連続して供給できないために
光学レンズ又は窓の汚れに対して感受性があるため、こ
の方法もまた非常に非現実的である。
に依存するので、エンジンを作動させる間１次ゾーンの
ガスの温度を制御することにより、排出物を正確に制御
することができる。このことにより、１次ゾーン温度に
比例する信号を発生し、（燃料／空気比、燃焼空気入口
温度、相対湿度、燃料配合のような１次ゾーン温度に影
響するパラメーターを制御することを通じて）１次ゾー
ンを温度を調節するためフィードバック制御ループで使
用することができることを求められる。どのような型で
も熱電対のような普通に得られる装置を燃焼室に入れて
使用し、１次ゾーン温度信号を直接発生させることは、
これらの高温が比較的短い時間しか続かないので非常に
信頼できない。放射高温計型検知装置では、熱い燃焼表
面と炭化水素燃料の炎の中の熱い炭素粒子からの放射を
減少させるため、燃焼ゾーンガスに光学的に近づき、光
学信号を適当に濾過することが必要である。その上、燃
焼ゾーンガスの放射率は、直接計測するか燃焼ガスの分
かっている放射特性から計算し、ガスの温度を計算で
き、燃焼ゾーンガスの温度に比例した信号を発生するよ
うになければならない。計算又は放射率の測定の誤差が
あり、また高純度の空気を連続して供給できないために
光学レンズ又は窓の汚れに対して感受性があるため、こ
の方法もまた非常に非現実的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、１次ゾーン
のガスの温度を制御することにより、排出物を正確に制
御する装置及び方法を提供することを目的とする。
のガスの温度を制御することにより、排出物を正確に制
御する装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】コンプレッサー部分とタ
ービン部分を有するガスタービンエンジン燃焼室の１次
ゾーンの温度を決める装置が、コンプレッサー部分の出
口と燃焼室の入口の間の第１位置の第１温度を検知し、
検知した第１温度に応答して第１信号を送信する第１セ
ンサーを含む。タービン部分の入口と出口の間の第２位
置の第２温度を検知し、それに応じた第２信号を送信す
る第２手段が提供される。装置はさらに、ガスタービン
エンジンの回転部材の回転速度又はガスタービンエンジ
ンの駆動軸にかかる荷重を検知し、対応する第３信号を
送信する第３手段を含む。処理装置が第１，第２，第３
信号を受信し、第１，第２，第３信号に基づき燃焼室の
１次ゾーン温度を計算し、計算した１次ゾーン温度に基
づいて対応する信号を送信する。本発明の他の態様で
は、ガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度
をほぼ所定の一定温度に保持する装置が供給される。第
１センサーが、コンプレッサー部分の出口と燃焼室の入
口の間の第１位置の第１温度を検知し、それに対応した
第１信号を送信する。第２センサーが、タービン部分の
入口と出口の間の第２位置の第２温度を検知し、検知し
た第２温度に応じた第２信号を送信する。ガスタービン
エンジンの回転部材の回転速度又はガスタービンエンジ
ンの駆動軸にかかる荷重を検知し、それに対応した第３
信号を送信する第３装置が提供される。処理手段が第
１，第２，第３信号を受信し、受信した第１，第２，第
３信号に基づき燃焼室の１次ゾーン温度を次式に基づい
て計算し、計算した１次ゾーン温度に基づいて制御信号
を送信する。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計の燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生部タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 制御手段が、計算した１次ゾーン温度に基づいて制御信
号を受信し、コンプレッサーから燃焼室へ送られる空気
の流れ率を変化させ、それにより燃焼室１次ゾーンの温
度を所定の値の範囲に保持する。
ービン部分を有するガスタービンエンジン燃焼室の１次
ゾーンの温度を決める装置が、コンプレッサー部分の出
口と燃焼室の入口の間の第１位置の第１温度を検知し、
検知した第１温度に応答して第１信号を送信する第１セ
ンサーを含む。タービン部分の入口と出口の間の第２位
置の第２温度を検知し、それに応じた第２信号を送信す
る第２手段が提供される。装置はさらに、ガスタービン
エンジンの回転部材の回転速度又はガスタービンエンジ
ンの駆動軸にかかる荷重を検知し、対応する第３信号を
送信する第３手段を含む。処理装置が第１，第２，第３
信号を受信し、第１，第２，第３信号に基づき燃焼室の
１次ゾーン温度を計算し、計算した１次ゾーン温度に基
づいて対応する信号を送信する。本発明の他の態様で
は、ガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度
をほぼ所定の一定温度に保持する装置が供給される。第
１センサーが、コンプレッサー部分の出口と燃焼室の入
口の間の第１位置の第１温度を検知し、それに対応した
第１信号を送信する。第２センサーが、タービン部分の
入口と出口の間の第２位置の第２温度を検知し、検知し
た第２温度に応じた第２信号を送信する。ガスタービン
エンジンの回転部材の回転速度又はガスタービンエンジ
ンの駆動軸にかかる荷重を検知し、それに対応した第３
信号を送信する第３装置が提供される。処理手段が第
１，第２，第３信号を受信し、受信した第１，第２，第
３信号に基づき燃焼室の１次ゾーン温度を次式に基づい
て計算し、計算した１次ゾーン温度に基づいて制御信号
を送信する。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計の燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生部タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 制御手段が、計算した１次ゾーン温度に基づいて制御信
号を受信し、コンプレッサーから燃焼室へ送られる空気
の流れ率を変化させ、それにより燃焼室１次ゾーンの温
度を所定の値の範囲に保持する。
【０００６】本発明のさらに他の態様では、コンプレッ
サー部分とタービン部分を有するガスタービンエンジン
燃焼室の１次ゾーンの温度を決める方法は、次のステッ
プからなる。ガスタービンエンジンの回転部材の回転速
度又はガスタービンエンジンの駆動軸にかかる荷重を検
知し、コンプレッサー部分の出口と燃焼室の入口の間の
第１位置の第１温度を検知し、タービンの入口と出口の
間の第２位置の第２温度を検知し、第３信号の関数とし
て温度比（β）を決め（ここに温度比は複数の測定した
第３信号において、第２位置温度と燃焼室出口温度との
測定した比に基づく）、所定の燃焼室１次ゾーン空気流
量と所定の合計燃焼室空気流量との比に基づき空気流比
（α）を決め、第１，第２温度、回転部材の回転速度又
は出力軸にかかる荷重のどちらか、温度比（β）、空気
流比（α）の関数として、１次ゾーン温度を評価するス
テップである。第１，第２温度（燃焼室１次ゾーン温度
のより実質的に低い温度）の検知に基づいてガスタービ
ンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度を正確に決める
方法により、燃焼室の１次ゾーンの温度を正確に制御
し、それゆえ排出物を正確に制御することができるよう
になる。
サー部分とタービン部分を有するガスタービンエンジン
燃焼室の１次ゾーンの温度を決める方法は、次のステッ
プからなる。ガスタービンエンジンの回転部材の回転速
度又はガスタービンエンジンの駆動軸にかかる荷重を検
知し、コンプレッサー部分の出口と燃焼室の入口の間の
第１位置の第１温度を検知し、タービンの入口と出口の
間の第２位置の第２温度を検知し、第３信号の関数とし
て温度比（β）を決め（ここに温度比は複数の測定した
第３信号において、第２位置温度と燃焼室出口温度との
測定した比に基づく）、所定の燃焼室１次ゾーン空気流
量と所定の合計燃焼室空気流量との比に基づき空気流比
（α）を決め、第１，第２温度、回転部材の回転速度又
は出力軸にかかる荷重のどちらか、温度比（β）、空気
流比（α）の関数として、１次ゾーン温度を評価するス
テップである。第１，第２温度（燃焼室１次ゾーン温度
のより実質的に低い温度）の検知に基づいてガスタービ
ンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度を正確に決める
方法により、燃焼室の１次ゾーンの温度を正確に制御
し、それゆえ排出物を正確に制御することができるよう
になる。
【０００７】燃焼室の１次ゾーンの温度を決める方法
は、ガスタービンエンジンの回転部材の回転速度
（Ｎgp）又はガスタービンエンジンにかかる荷重の個々
の値について、Ｔ5 ／Ｔ3 比（β）に基づく。比（β）
は、生産試験セルに示すように、本エンジンの実際の測
定値に基づく。比（β）は、ＴPZの計算において正確な
基礎を与える。本発明では、１次ゾーン温度の評価を上
述の検知したパラメーター、熱力学の基礎法則を使っ
て、幾つかの単純化した仮定、測定したエンジンパラメ
ーター、得られる燃焼室設計データと統合し、燃焼室１
次ゾーン温度を正確に計算する。本発明の他の利点、目
的は、図面発明の詳細な説明、特許請求の範囲を読め
ば、分かるであろう。
は、ガスタービンエンジンの回転部材の回転速度
（Ｎgp）又はガスタービンエンジンにかかる荷重の個々
の値について、Ｔ5 ／Ｔ3 比（β）に基づく。比（β）
は、生産試験セルに示すように、本エンジンの実際の測
定値に基づく。比（β）は、ＴPZの計算において正確な
基礎を与える。本発明では、１次ゾーン温度の評価を上
述の検知したパラメーター、熱力学の基礎法則を使っ
て、幾つかの単純化した仮定、測定したエンジンパラメ
ーター、得られる燃焼室設計データと統合し、燃焼室１
次ゾーン温度を正確に計算する。本発明の他の利点、目
的は、図面発明の詳細な説明、特許請求の範囲を読め
ば、分かるであろう。
【０００８】
【実施例】図面特に図１を参照すると、ガスタービンエ
ンジン10の一部が示されている。ガスタービンエンジン
10は、コンプレッサー部分12、燃焼室14、タービン部分
16を有する。燃焼室14はコンプレッサー部分12とタービ
ン部分16の間に配置されている。複数の燃料インジェク
ター18（１つのみを示す）が、ガスタービンエンジン10
の周りに円周上に隔置され、隔置された位置で燃焼室14
に接続されている。燃焼室14は環状型である。燃料イン
ジェクター18が、点火装置（図示せず）で点火するた
め、予め混合した燃料と空気を燃焼室14へ出す。燃焼室
の１次ゾーン20で燃焼が起こり、反応したガスが２次ゾ
ーン22、希釈ゾーン24を通って、出口26で燃焼室14を出
る。コンプレッサー部分12は、１つ又はそれ以上のブレ
ードのあるコンプレッサーホイール、及びコンプレッサ
ー部分12への入口の空気流の量を変えるため制御可能に
動かすことができる複数の入口ガイド羽根28を有する通
常の設計の軸方向のコンプレッサーとして示されている
が、これに限られるものではない。コンプレッサーで発
生する加圧した空気流は、コンプレッサー部分12の出口
30を通って、燃焼室14の入口32へ行く。
ンジン10の一部が示されている。ガスタービンエンジン
10は、コンプレッサー部分12、燃焼室14、タービン部分
16を有する。燃焼室14はコンプレッサー部分12とタービ
ン部分16の間に配置されている。複数の燃料インジェク
ター18（１つのみを示す）が、ガスタービンエンジン10
の周りに円周上に隔置され、隔置された位置で燃焼室14
に接続されている。燃焼室14は環状型である。燃料イン
ジェクター18が、点火装置（図示せず）で点火するた
め、予め混合した燃料と空気を燃焼室14へ出す。燃焼室
の１次ゾーン20で燃焼が起こり、反応したガスが２次ゾ
ーン22、希釈ゾーン24を通って、出口26で燃焼室14を出
る。コンプレッサー部分12は、１つ又はそれ以上のブレ
ードのあるコンプレッサーホイール、及びコンプレッサ
ー部分12への入口の空気流の量を変えるため制御可能に
動かすことができる複数の入口ガイド羽根28を有する通
常の設計の軸方向のコンプレッサーとして示されている
が、これに限られるものではない。コンプレッサーで発
生する加圧した空気流は、コンプレッサー部分12の出口
30を通って、燃焼室14の入口32へ行く。
【０００９】圧縮した空気と燃料は、燃焼室で混合され
点火される。燃焼室を出る反応したガスが、タービン部
分16の入口34へ入る。反応したガスが、羽根のあるター
ビンホイール36を回転させる。ガスは、タービン部分16
の出口38でタービン部分16を出る。示されているガスタ
ービンエンジンは、ガス化（ガス発生部）タービンとパ
ワータービンの両方を有する２軸エンジンである。ガス
化タービンが、回転軸40を通じてコンプレッサーを駆動
する。パワータービンは駆動軸42に接続され、それは、
最終的に発電機、ポンプ、駆動軸等（図示せず）に接続
されている。本発明の精神から離れずに、２軸エンジン
の代わりに１軸エンジンも使用することができることに
注意されたい。ガスタービンエンジン10は、エンジンに
接続され、コンプレッサーの出口30とタービンの入口34
の間の位置でエンジン10に入る空気抜き弁44を有する。
空気抜き弁は、空気抜き弁44のハウジング48に旋回可能
に結合され、コンプレッサー部分12から燃焼室14へ向か
う空気流の一部が除去される第１位置と、コンプレッサ
ー部分12からの空気流が燃焼室14へ向かう第２位置の間
を移動可能なバタフライ46を有する。制御手段50が、バ
タフライ46をハウジング48に対し開と閉位置の間で旋回
させることにより、空気抜き弁を第１，第２位置の間で
動かす。ゲート弁、スプール弁等の他の型の空気抜き弁
44にも替えることができ、同等であることに注意された
い。
点火される。燃焼室を出る反応したガスが、タービン部
分16の入口34へ入る。反応したガスが、羽根のあるター
ビンホイール36を回転させる。ガスは、タービン部分16
の出口38でタービン部分16を出る。示されているガスタ
ービンエンジンは、ガス化（ガス発生部）タービンとパ
ワータービンの両方を有する２軸エンジンである。ガス
化タービンが、回転軸40を通じてコンプレッサーを駆動
する。パワータービンは駆動軸42に接続され、それは、
最終的に発電機、ポンプ、駆動軸等（図示せず）に接続
されている。本発明の精神から離れずに、２軸エンジン
の代わりに１軸エンジンも使用することができることに
注意されたい。ガスタービンエンジン10は、エンジンに
接続され、コンプレッサーの出口30とタービンの入口34
の間の位置でエンジン10に入る空気抜き弁44を有する。
空気抜き弁は、空気抜き弁44のハウジング48に旋回可能
に結合され、コンプレッサー部分12から燃焼室14へ向か
う空気流の一部が除去される第１位置と、コンプレッサ
ー部分12からの空気流が燃焼室14へ向かう第２位置の間
を移動可能なバタフライ46を有する。制御手段50が、バ
タフライ46をハウジング48に対し開と閉位置の間で旋回
させることにより、空気抜き弁を第１，第２位置の間で
動かす。ゲート弁、スプール弁等の他の型の空気抜き弁
44にも替えることができ、同等であることに注意された
い。
【００１０】制御手段50は、線形又は回転作動器を含
む。作動器は、どのような公知の構造の電気または流体
作動モーターでもよい。作動器は、バタフライ46に接続
されている。制御手段50は、バタフライ46を開又は閉位
置に旋回させ、それによって燃焼室14から除去される空
気の流れの量を変化させる論理手段を含む。制御手段50
は、制御器58からの信号に応答し、受信した信号に基づ
いて線形又は回転作動器がバタフライ46を開又は閉位置
に動かすようにする。制御手段50は、作動器に接続され
た電子油圧弁又は電気モーターに接続された電気モータ
ー制御回路を含む。このような制御手段50は、周知であ
るのでこれ以上詳述しない。１軸エンジンでは、空気抜
き弁44は、複数の可変入口ガイド羽根28で置き換えられ
る。制御手段50' は制御手段50に構成が非常によく似て
いて、入口ガイド羽根28の羽根角を変化させる。入口ガ
イド羽根28の位置の制御は、空気抜き弁44の制御と同じ
ような方法で行われる。特に、制御手段50' は流体又は
電気作動型の回転又は線形作動器を含む。作動器は、好
適なリンク機構を通して入口ガイド羽根28に結合されて
いる。制御手段50' は、電気エネルギー又は流体の流れ
を作動器へ送ることを制御し、それにより入口ガイド羽
根28の旋回動きを制御する。制御手段50' は、ガイド羽
根28を開と閉位置へ旋回させる論理手段を含み、それに
よりコンプレッサー部分12に入る空気流量を変化させ
る。制御手段50' は、制御器58からの信号に応答する。
このような制御手段50' は、周知であるのでこれ以上詳
述しない。
む。作動器は、どのような公知の構造の電気または流体
作動モーターでもよい。作動器は、バタフライ46に接続
されている。制御手段50は、バタフライ46を開又は閉位
置に旋回させ、それによって燃焼室14から除去される空
気の流れの量を変化させる論理手段を含む。制御手段50
は、制御器58からの信号に応答し、受信した信号に基づ
いて線形又は回転作動器がバタフライ46を開又は閉位置
に動かすようにする。制御手段50は、作動器に接続され
た電子油圧弁又は電気モーターに接続された電気モータ
ー制御回路を含む。このような制御手段50は、周知であ
るのでこれ以上詳述しない。１軸エンジンでは、空気抜
き弁44は、複数の可変入口ガイド羽根28で置き換えられ
る。制御手段50' は制御手段50に構成が非常によく似て
いて、入口ガイド羽根28の羽根角を変化させる。入口ガ
イド羽根28の位置の制御は、空気抜き弁44の制御と同じ
ような方法で行われる。特に、制御手段50' は流体又は
電気作動型の回転又は線形作動器を含む。作動器は、好
適なリンク機構を通して入口ガイド羽根28に結合されて
いる。制御手段50' は、電気エネルギー又は流体の流れ
を作動器へ送ることを制御し、それにより入口ガイド羽
根28の旋回動きを制御する。制御手段50' は、ガイド羽
根28を開と閉位置へ旋回させる論理手段を含み、それに
よりコンプレッサー部分12に入る空気流量を変化させ
る。制御手段50' は、制御器58からの信号に応答する。
このような制御手段50' は、周知であるのでこれ以上詳
述しない。
【００１１】第１手段52が、コンプレッサー部分30の出
口と燃焼室の入口32の間の第１位置の第１温度を検知
し、対応する第１信号を送信する。図１に示すように、
第１手段52は、市販で得られる500 から900 °Ｆの温度
に耐えることのできるセンサーのうち１つを含む。ター
ビン部分16の入口34と出口38の間の第２位置の第２温度
を検知し、それに応じた第２信号を送信する第２手段54
が提供される。第２手段54は、1000から1500°Ｆの温度
に耐えることのできる温度センサーを含む。第１手段52
が、燃焼室入口空気温度（Ｔ2 ）を検知し、第２センサ
ー手段54が示されている２軸ガスタービンエンジンの例
のパワータービン入口のガス温度（Ｔ5 ）を検知するこ
とに注意されたい。第３手段56が、２軸ガスタービンエ
ンジンの回転部材40の回転速度を検知し、対応する第３
信号を送信するため備えられる。通常のどのような好適
な磁気又は光学型の速度センサーでも使用することがで
きる。第３信号は、ある速度依存パラメーターを設定す
るために、速度の指示を与える。速度検知について、以
下にさらに述べる。
口と燃焼室の入口32の間の第１位置の第１温度を検知
し、対応する第１信号を送信する。図１に示すように、
第１手段52は、市販で得られる500 から900 °Ｆの温度
に耐えることのできるセンサーのうち１つを含む。ター
ビン部分16の入口34と出口38の間の第２位置の第２温度
を検知し、それに応じた第２信号を送信する第２手段54
が提供される。第２手段54は、1000から1500°Ｆの温度
に耐えることのできる温度センサーを含む。第１手段52
が、燃焼室入口空気温度（Ｔ2 ）を検知し、第２センサ
ー手段54が示されている２軸ガスタービンエンジンの例
のパワータービン入口のガス温度（Ｔ5 ）を検知するこ
とに注意されたい。第３手段56が、２軸ガスタービンエ
ンジンの回転部材40の回転速度を検知し、対応する第３
信号を送信するため備えられる。通常のどのような好適
な磁気又は光学型の速度センサーでも使用することがで
きる。第３信号は、ある速度依存パラメーターを設定す
るために、速度の指示を与える。速度検知について、以
下にさらに述べる。
【００１２】１軸エンジンでは、第３手段がガスタービ
ンエンジンの軸40又は42にかかる荷重を検知し、例えば
駆動軸42で駆動される電気発電機によるようなエンジン
にかかる荷重を表す対応する第３信号を送信する。荷重
信号は通常電気発電機の制御装置により得ることができ
る。従って、追加の装置は不要である。発電機でない例
としては、ガス発生部の速度を測定して、引き続く制御
に必要な荷重信号を与える。処理手段60を含む制御器58
が、第１，第２，第３検知手段52,54,56に接続されてい
る。制御器58は、第１，第２，第３信号を受信し、第
１，第２，第３信号、及び所定の燃焼室設計パラメータ
ー（α）に基づき燃焼室の１次ゾーン20の温度を計算
し、対応する信号を送信する。エンジンの型例えば１軸
又は２軸エンジンかにより、対応する信号が制御手段5
0, 51' に受信され、所望の結果を得るため空気抜き弁4
4又は入口ガイド羽根28のどちらかが制御されて、１次
ゾーン20の温度を所定の温度範囲に保持する。図２を参
照すると、ガスタービンエンジン10の１次ゾーン20の温
度を制御する論理は、ガスタービン燃焼室14が窒素酸化
物のような排出物を制御するため、希薄事前混合燃焼を
使うという理論に基づく。この型の燃焼では、燃料と過
剰の空気は、燃焼室14の内側の１次燃焼ゾーン20へ入る
前に事前に混合される。燃料と空気が均一に混合される
ため、結果として得られる１次燃焼ゾーンの温度は、従
来の燃焼装置と比べて比較的低く、均一である。それゆ
え、１次燃焼ゾーン20がフレームアウトせずに安定して
作動できる燃料空気比の範囲は狭い。その結果、もしガ
スタービンエンジンの荷重が減ると、燃焼ゾーンの燃料
空気比が減少し、１次燃焼ゾーン20の炎が消える傾向が
ある。この問題を克服するため、２軸ガスタービンで
は、小さい荷重状態で作動しているとき、コンプレッサ
ー出口30の圧縮空気の一部は、空気抜き弁44を通って外
に放出される。空気を外へ放出するので、エンジンは荷
重が小さくても、設計荷重におけるのと殆ど同じ１次燃
焼ゾーン温度で作動することができ、フレームアウトせ
ず、燃焼ゾーンからの窒素酸化物（温度による）を制御
できるようにすることができる。
ンエンジンの軸40又は42にかかる荷重を検知し、例えば
駆動軸42で駆動される電気発電機によるようなエンジン
にかかる荷重を表す対応する第３信号を送信する。荷重
信号は通常電気発電機の制御装置により得ることができ
る。従って、追加の装置は不要である。発電機でない例
としては、ガス発生部の速度を測定して、引き続く制御
に必要な荷重信号を与える。処理手段60を含む制御器58
が、第１，第２，第３検知手段52,54,56に接続されてい
る。制御器58は、第１，第２，第３信号を受信し、第
１，第２，第３信号、及び所定の燃焼室設計パラメータ
ー（α）に基づき燃焼室の１次ゾーン20の温度を計算
し、対応する信号を送信する。エンジンの型例えば１軸
又は２軸エンジンかにより、対応する信号が制御手段5
0, 51' に受信され、所望の結果を得るため空気抜き弁4
4又は入口ガイド羽根28のどちらかが制御されて、１次
ゾーン20の温度を所定の温度範囲に保持する。図２を参
照すると、ガスタービンエンジン10の１次ゾーン20の温
度を制御する論理は、ガスタービン燃焼室14が窒素酸化
物のような排出物を制御するため、希薄事前混合燃焼を
使うという理論に基づく。この型の燃焼では、燃料と過
剰の空気は、燃焼室14の内側の１次燃焼ゾーン20へ入る
前に事前に混合される。燃料と空気が均一に混合される
ため、結果として得られる１次燃焼ゾーンの温度は、従
来の燃焼装置と比べて比較的低く、均一である。それゆ
え、１次燃焼ゾーン20がフレームアウトせずに安定して
作動できる燃料空気比の範囲は狭い。その結果、もしガ
スタービンエンジンの荷重が減ると、燃焼ゾーンの燃料
空気比が減少し、１次燃焼ゾーン20の炎が消える傾向が
ある。この問題を克服するため、２軸ガスタービンで
は、小さい荷重状態で作動しているとき、コンプレッサ
ー出口30の圧縮空気の一部は、空気抜き弁44を通って外
に放出される。空気を外へ放出するので、エンジンは荷
重が小さくても、設計荷重におけるのと殆ど同じ１次燃
焼ゾーン温度で作動することができ、フレームアウトせ
ず、燃焼ゾーンからの窒素酸化物（温度による）を制御
できるようにすることができる。
【００１３】前述したように、１軸エンジンでは、１次
燃焼ゾーン温度が荷重が減るにつれて低下する問題は、
コンプレッサー入口ガイド羽根28を閉じることにより克
服することができる。どのような荷重においても、入口
ガイド羽根の位置を規制することにより、燃焼室14の１
次ゾーンへ向かう圧縮空気の流れを制御し、それにより
１次ゾーン温度を制御することにより、排出物を制御す
ることができる。図２に述べたように、燃焼室１次ゾー
ン20の温度を所定の温度に保持するようにガスタービン
エンジン10を制御する方法は、制御器58特に処理手段60
により行われる。処理手段は、マイクロプロセッサー又
は特定の方法で配置された別体の電子部品の論理回路を
含み、第１，第２，第３手段52,54,56からの入力信号に
基づいて信号を送信するようにしてもよいことに注意さ
れたい。ブロック202 に示すように、ガスタービンエン
ジン10の回転軸40の速度（Ｎgp）が検知される（２軸エ
ンジン）か又は駆動軸42にかかる荷重が測定される（１
軸エンジン）。このステップが完成すると、検知した速
度（Ｎgp）が指定速度と比較されるか、又は測定した荷
重が指定荷重と比較される。ブロック204 に示すよう
に、もし速度が指定速度より速く又は測定した荷重が指
定荷重より大きければ、ブロック206 のステップが実行
される。逆に、もし速度が指定速度より遅く又は測定し
た荷重が指定荷重より小さければ、ブロック202 が再実
行される。
燃焼ゾーン温度が荷重が減るにつれて低下する問題は、
コンプレッサー入口ガイド羽根28を閉じることにより克
服することができる。どのような荷重においても、入口
ガイド羽根の位置を規制することにより、燃焼室14の１
次ゾーンへ向かう圧縮空気の流れを制御し、それにより
１次ゾーン温度を制御することにより、排出物を制御す
ることができる。図２に述べたように、燃焼室１次ゾー
ン20の温度を所定の温度に保持するようにガスタービン
エンジン10を制御する方法は、制御器58特に処理手段60
により行われる。処理手段は、マイクロプロセッサー又
は特定の方法で配置された別体の電子部品の論理回路を
含み、第１，第２，第３手段52,54,56からの入力信号に
基づいて信号を送信するようにしてもよいことに注意さ
れたい。ブロック202 に示すように、ガスタービンエン
ジン10の回転軸40の速度（Ｎgp）が検知される（２軸エ
ンジン）か又は駆動軸42にかかる荷重が測定される（１
軸エンジン）。このステップが完成すると、検知した速
度（Ｎgp）が指定速度と比較されるか、又は測定した荷
重が指定荷重と比較される。ブロック204 に示すよう
に、もし速度が指定速度より速く又は測定した荷重が指
定荷重より大きければ、ブロック206 のステップが実行
される。逆に、もし速度が指定速度より遅く又は測定し
た荷重が指定荷重より小さければ、ブロック202 が再実
行される。
【００１４】ブロック204 で実行されたステップの基礎
となる原理は、指定速度又は指定荷重以上では、エンジ
ンは完全に作動でき、燃焼室の１次ゾーン20の温度は空
気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の位置を変えることに
より制御できるということである。図３に示すように、
タービンの速度（Ｎgp）は空気抜き弁44の位置に対し図
示されている。指定速度以上では、燃焼室14の１次ゾー
ン温度ＴPZは、制御器58により規制される。図３のグラ
フは、空気抜き弁44は指定速度より遅いと開き、速度上
限で閉じることを示す。指定速度より遅い速度では、エ
ンジン10は通常の方法で作動し、指定速度より速い速度
では制御器58のＴPZ制御の下で作動する。エンジン荷重
に対する入口ガイド羽根28の位置について、同様にグラ
フを作成することができることが分かるであろう。燃焼
器の１次ゾーン20の温度を所定の値又は狭い温度値の範
囲内に保持するためには、ある温度パラメーターを検知
することにより、１次ゾーン温度の温度を正確に予想で
きることが必要である。選択した温度パラメーターは、
正確に信頼性をもって検知することができ、ある期間劣
化しないものでなければならない。コンプレッサーの出
口30と燃焼室の入口32の間の温度を検知することが決め
られた（ブロック206 ）。好ましくは、燃焼室入口温度
Ｔ2 が検知される。
となる原理は、指定速度又は指定荷重以上では、エンジ
ンは完全に作動でき、燃焼室の１次ゾーン20の温度は空
気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の位置を変えることに
より制御できるということである。図３に示すように、
タービンの速度（Ｎgp）は空気抜き弁44の位置に対し図
示されている。指定速度以上では、燃焼室14の１次ゾー
ン温度ＴPZは、制御器58により規制される。図３のグラ
フは、空気抜き弁44は指定速度より遅いと開き、速度上
限で閉じることを示す。指定速度より遅い速度では、エ
ンジン10は通常の方法で作動し、指定速度より速い速度
では制御器58のＴPZ制御の下で作動する。エンジン荷重
に対する入口ガイド羽根28の位置について、同様にグラ
フを作成することができることが分かるであろう。燃焼
器の１次ゾーン20の温度を所定の値又は狭い温度値の範
囲内に保持するためには、ある温度パラメーターを検知
することにより、１次ゾーン温度の温度を正確に予想で
きることが必要である。選択した温度パラメーターは、
正確に信頼性をもって検知することができ、ある期間劣
化しないものでなければならない。コンプレッサーの出
口30と燃焼室の入口32の間の温度を検知することが決め
られた（ブロック206 ）。好ましくは、燃焼室入口温度
Ｔ2 が検知される。
【００１５】ブロック208 で、タービン部分の入口と出
口34,38 の間の第２位置の温度が検知される。好ましく
は、パワータービン入口温度Ｔ5 が検知される。ガス発
生タービンは、燃焼室の出口26に近接した２つのタービ
ンホイールを含む。燃焼室１次ゾーン温度を決めるた
め、第３信号の異なる値について、タービン入口位置34
の温度に対する第２位置の温度の比を測定する必要があ
る。このパワータービン入口温度Ｔ5 とタービン入口温
度Ｔ3 との比は、βとして知られている。βはエンジン
に依存し、ガスタービンエンジン10の初期試験で決めら
れる。それゆえ、Ｔ5 の個々の値について対応するＴ3
の値がある。各種異なるエンジン速度のついて、この比
がエンジン生産試験で測定され、Ｔ5 ／Ｔ3 曲線、Ｔ5
／Ｔ3 表又は生データのような好適な形で保持される。
いったんβが関連するエンジン速度又は荷重について決
められると、１次ゾーン温度を計算することができる。
ボックス212 に関して、１次ゾーン温度が次式に従って
計算される。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 αの値は、燃料インジェクター、燃焼室、ライナー、及
び関連部品の設計で決まる。それゆえ、それぞれの検知
した値Ｔ5 とＴ2 （ブロック206,208 ）について、１次
ゾーン温度ＴPZが計算される。ブロック214 に示すよう
に、計算したＴ PZは、特定のエンジンモデルに設定され
た１次ゾーン温度の設定値とブロック216 に示すように
比較される。もし、ＴPZが設定温度より高ければ、制御
器58は空気抜き弁44の制御手段50又は入口ガイド羽根28
の制御手段51' へ信号を送信する。１次ゾーン20の温度
を下げるため、空気抜き弁44がこれに応じて第２位置へ
向かって動くか又は入口ガイド羽根28がこれに応じて開
位置へ向かって動く。計算した１次ゾーン温度ＴPZが１
次ゾーンの設定温度より低ければ、ブロック220 に示す
ように、制御器58が制御手段50へ空気抜き弁44を第１の
開位置へ向かって動かすように信号を出し、制御手段5
1' へ入口ガイド羽根28を閉位置へ向かって動かすよう
に信号を出す。空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の動
く方向にかかわらず、計算した温度が設定温度になる
と、制御手段58が空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の
動きを止める。ステップ218,220 が完成すると、ブロッ
ク202-220の論理順序が終了する。
口34,38 の間の第２位置の温度が検知される。好ましく
は、パワータービン入口温度Ｔ5 が検知される。ガス発
生タービンは、燃焼室の出口26に近接した２つのタービ
ンホイールを含む。燃焼室１次ゾーン温度を決めるた
め、第３信号の異なる値について、タービン入口位置34
の温度に対する第２位置の温度の比を測定する必要があ
る。このパワータービン入口温度Ｔ5 とタービン入口温
度Ｔ3 との比は、βとして知られている。βはエンジン
に依存し、ガスタービンエンジン10の初期試験で決めら
れる。それゆえ、Ｔ5 の個々の値について対応するＴ3
の値がある。各種異なるエンジン速度のついて、この比
がエンジン生産試験で測定され、Ｔ5 ／Ｔ3 曲線、Ｔ5
／Ｔ3 表又は生データのような好適な形で保持される。
いったんβが関連するエンジン速度又は荷重について決
められると、１次ゾーン温度を計算することができる。
ボックス212 に関して、１次ゾーン温度が次式に従って
計算される。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 αの値は、燃料インジェクター、燃焼室、ライナー、及
び関連部品の設計で決まる。それゆえ、それぞれの検知
した値Ｔ5 とＴ2 （ブロック206,208 ）について、１次
ゾーン温度ＴPZが計算される。ブロック214 に示すよう
に、計算したＴ PZは、特定のエンジンモデルに設定され
た１次ゾーン温度の設定値とブロック216 に示すように
比較される。もし、ＴPZが設定温度より高ければ、制御
器58は空気抜き弁44の制御手段50又は入口ガイド羽根28
の制御手段51' へ信号を送信する。１次ゾーン20の温度
を下げるため、空気抜き弁44がこれに応じて第２位置へ
向かって動くか又は入口ガイド羽根28がこれに応じて開
位置へ向かって動く。計算した１次ゾーン温度ＴPZが１
次ゾーンの設定温度より低ければ、ブロック220 に示す
ように、制御器58が制御手段50へ空気抜き弁44を第１の
開位置へ向かって動かすように信号を出し、制御手段5
1' へ入口ガイド羽根28を閉位置へ向かって動かすよう
に信号を出す。空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の動
く方向にかかわらず、計算した温度が設定温度になる
と、制御手段58が空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28の
動きを止める。ステップ218,220 が完成すると、ブロッ
ク202-220の論理順序が終了する。
【００１６】図面を参照し、動作においていったんガス
タービンエンジン10が所定の設定速度又は設定荷重に達
すると、空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28は、燃焼室
の１次ゾーン20を設定温度又は狭い設定温度範囲内に保
持するように調整される。第１，第２検知手段52,54 が
現状の技術で正確に測定できる低い温度値を検知するの
で、ＴPZの計算と第１，第２検知手段52,54 からの信号
に基づいて、１次ゾーンの温度を長い経路範囲にわたっ
て保持することが可能である。制御器58が第１，第２，
第３手段52,54,56からの信号を受信し、受信した信号を
図２に示すステップに従って処理し、制御手段50,50 ’
へ信号を送信して、空気抜き弁44のバタフライ46の位置
又は入口ガイド羽根28の可変位置を変化させ、燃焼室14
から除去される空気の量又は燃焼室14へ送られる空気の
量を変化させる。温度を所定の設定値（又は狭い設定範
囲）に保持することにより、燃焼室がフレームアウトを
起こす可能性は減少し、荷重が減って燃料空気混合物が
急速に薄い火が消える限度に近づいても、燃焼室はフレ
ームアウトなく安定して作動できる。従って、燃焼室14
の１次ゾーン温度を決め、所定の値（又は狭い値の範
囲）に保持する方法と装置により、クリーン燃焼希薄燃
料混合物エンジンを、荷重レベルが減少してもフレーム
アウトを起こさないようにすることができる。その結
果、排出物、特に窒素酸化物を少なく保持することがで
きる。
タービンエンジン10が所定の設定速度又は設定荷重に達
すると、空気抜き弁44又は入口ガイド羽根28は、燃焼室
の１次ゾーン20を設定温度又は狭い設定温度範囲内に保
持するように調整される。第１，第２検知手段52,54 が
現状の技術で正確に測定できる低い温度値を検知するの
で、ＴPZの計算と第１，第２検知手段52,54 からの信号
に基づいて、１次ゾーンの温度を長い経路範囲にわたっ
て保持することが可能である。制御器58が第１，第２，
第３手段52,54,56からの信号を受信し、受信した信号を
図２に示すステップに従って処理し、制御手段50,50 ’
へ信号を送信して、空気抜き弁44のバタフライ46の位置
又は入口ガイド羽根28の可変位置を変化させ、燃焼室14
から除去される空気の量又は燃焼室14へ送られる空気の
量を変化させる。温度を所定の設定値（又は狭い設定範
囲）に保持することにより、燃焼室がフレームアウトを
起こす可能性は減少し、荷重が減って燃料空気混合物が
急速に薄い火が消える限度に近づいても、燃焼室はフレ
ームアウトなく安定して作動できる。従って、燃焼室14
の１次ゾーン温度を決め、所定の値（又は狭い値の範
囲）に保持する方法と装置により、クリーン燃焼希薄燃
料混合物エンジンを、荷重レベルが減少してもフレーム
アウトを起こさないようにすることができる。その結
果、排出物、特に窒素酸化物を少なく保持することがで
きる。
【００１７】本発明の他の態様、目的、利点は、図面、
発明の詳細な説明、特許請求の範囲から得ることができ
る。
発明の詳細な説明、特許請求の範囲から得ることができ
る。
【図１】本発明の実施例のガスタービンエンジンの部分
の断面と、ガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーン
の温度を決め制御する装置を示す概略図である。
の断面と、ガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーン
の温度を決め制御する装置を示す概略図である。
【図２】検知したパラメーターの処理とガスタービンエ
ンジンの燃焼室の１次ゾーン温度の制御に含まれるステ
ップを示すフローチャートである。
ンジンの燃焼室の１次ゾーン温度の制御に含まれるステ
ップを示すフローチャートである。
【図３】タービン速度と空気抜き弁位置の関数としての
１次ゾーン温度の制御を示すグラフである。
１次ゾーン温度の制御を示すグラフである。
１０・・ガスタービンエンジン １２・・コンプレッサー部分 １４・・燃焼室 １６・・タービン部分 １８・・燃料インジェクター ２０・・１次燃焼ゾーン ２２・・２次ゾーン ２４・・希釈ゾーン ２６・・出口 ２８・・入口ガイド羽根 ３０・・出口 ３２・・入口 ３４・・入口 ３６・・タービンホイール ３８・・出口 ４０・・回転軸 ４２・・駆動軸 ４４・・空気抜き弁 ４６・・バタフライ ４８・・ハウジング ５０・・制御手段 ５２・・第１検知手段 ５４・・第２検知手段 ５６・・第３手段 ５８・・制御器 ６０・・処理手段
Claims (17)
- 【請求項１】コンプレッサー部分とタービン部分を有す
るガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度を
決める装置において、 前記コンプレッサー部分の出口と前記燃焼室の入口の間
の第１位置の第１温度を検知し、対応する第１信号を送
信する第１手段、 前記タービン部分の入口と出口の間の第２位置の第２温
度を検知し、対応する第２信号を送信する第２手段、 前記ガスタービンエンジンの回転部材の回転速度と、前
記ガスタービンエンジンの駆動軸にかかる荷重のうち１
つを検知し、対応する第３信号を送信する第３手段、及
び、 前記第１，第２，第３信号を受信し、受信した前記第
１，第２，第３信号に基づき前記燃焼室の前記１次ゾー
ン温度を計算し、対応する信号を送信する処理手段、を
備える装置。 - 【請求項２】前記燃焼室１次ゾーン温度は、前記第３信
号の個々の異なる値について、前記第２位置の温度と前
記燃焼室の出口位置の温度との所定の測定した比の関数
として決められることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項３】前記燃焼室１次ゾーン温度は、前記燃焼室
１次ゾーンの空気流量と前記燃焼室の合計空気流量との
比である所定の空気流比の関数として決められることを
特徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項４】前記１次ゾーン温度は、次式に従って決め
られることを特徴とする請求項１記載の装置。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計の燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生部タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 - 【請求項５】前記第１手段は、前記燃焼室入口温度を検
知するように配置されていることを特徴とする請求項１
記載の装置。 - 【請求項６】前記第２手段は、パワータービン入口温度
を検知するように配置されていることを特徴とする請求
項１記載の装置。 - 【請求項７】燃焼室へ圧縮空気流を送るコンプレッサー
部分と、タービン部分とを有するガスタービンエンジン
の燃焼室の１次ゾーンの温度をほぼ所定の一定温度に保
持する装置において、 前記コンプレッサー部分の出口と前記燃焼室の入口の間
の第１位置の第１温度を検知し、対応する第１信号を送
信する第１手段、 前記タービン部分の入口と出口の間の第２位置の第２温
度を検知し、対応する第２信号を送信する第２手段、 前記ガスタービンエンジンの回転部材の回転速度と、前
記ガスタービンエンジンの駆動軸にかかる荷重のうち１
つを検知し、対応する第３信号を送信する第３手段、 前記第１，第２，第３信号を受信し、受信した前記第
１，第２，第３信号に基づき、次式に従って前記燃焼室
の前記１次ゾーン温度を計算し、対応する制御信号を送
信する処理手段、 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計の燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生部タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比 前記制御信号を受信し、前記コンプレッサーから前記燃
焼室へ送る空気流量を変化させ、前記燃焼室１次ゾーン
の温度を所定の値の範囲に保持する制御手段、を備える
装置。 - 【請求項８】前記制御手段は、前記ガスタービンエンジ
ンに接続され、前記コンプレッサー部分から前記燃焼室
へ向かう空気流の一部が除去される第１位置と、前記コ
ンプレッサー部分からの空気流が前記燃焼室へ向かう第
２位置の間を移動可能であり、前記制御手段が前記信号
を受信するのに対応して前記第１位置と第２位置の間を
移動可能である空気抜き弁を含むことを特徴とする請求
項７記載の装置。 - 【請求項９】前記制御手段が、計算した１次ゾーン温度
が所定の指定値より低いことを示す信号を受信するのに
応答して、前記空気抜き弁を前記第１位置へ向かって動
かすことを含むことを特徴とする請求項８記載の装置。 - 【請求項１０】前記制御手段が、計算した１次ゾーン温
度が所定の指定値であるのに応答して、前記空気抜き弁
の動きを止めることを含むことを特徴とする請求項８記
載の装置。 - 【請求項１１】前記制御手段が、前記コンプレッサー部
分へ向かう空気の流れが制限される第１位置と前記コン
プレッサー部分へ向かう空気の流れが自由に通過できる
第２位置の間を可動の複数の入口ガイド羽根を含み、前
記可変の入口ガイド羽根は、前記制御手段が前記信号を
受信するのに応じて、前記第１位置と第２位置の間を可
動であり、それによって前記燃焼室へ送られる空気流の
量を変化させることを含むことを特徴とする請求項７記
載の装置。 - 【請求項１２】前記処理手段が、「β」を前記回転部材
の検知した速度の関数として決めることを特徴とする請
求項７記載の装置。 - 【請求項１３】前記処理手段が、「β」を前記ガスター
ビンエンジンの前記駆動軸にかかる荷重の関数として決
めることを特徴とする請求項７記載の装置。 - 【請求項１４】前記処理手段が、前記ガスタービンエン
ジンの前記回転部材の回転速度と前記ガスタービンエン
ジンの前記駆動軸にかかる荷重のうち１つをそれぞれの
所定値と比較し、前記ガスタービンエンジンの前記回転
部材の回転速度と前記ガスタービンエンジンの前記駆動
軸にかかる荷重のうち１つが前記それぞれの所定値より
小さいと、前記制御信号の送信を終了することを特徴と
する請求項７記載の装置。 - 【請求項１５】コンプレッサー部分とタービン部分を有
するガスタービンエンジンの燃焼室の１次ゾーンの温度
を決める方法において、 前記ガスタービンエンジンの回転部材の回転速度と前記
ガスタービンエンジンの駆動軸にかかる荷重のうち１つ
を検知し、 前記コンプレッサー部分の出口と前記燃焼室の入口の間
の第１位置の第１温度を検知し、 前記タービン部分の入口と出口の間の第２位置の第２温
度を検知し、 複数の測定した第３信号において、第２位置温度と燃焼
室出口温度との測定した比に基づく温度比（β）を第３
信号の関数として決め、 所定の燃焼室１次ゾーン空気流量と所定の燃焼室の合計
空気流量との比に基づき空気流比（α）を決め、 前記１次ゾーン温度を前記第１，第２温度、前記回転部
材の回転速度と前記駆動軸にかかる荷重のうちの１つ、
前記温度比（β）、前記空気流比（α）の関数として計
算する、ステップからなる方法。 - 【請求項１６】前記回転部材の回転速度と前記駆動軸に
かかる荷重のうち１つがそれぞれの所定値より小さくな
ると、前記１次ゾーン温度の計算を中止することを特徴
とする請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】前記１次ゾーン温度を計算するステップ
は、次式に従うことを特徴とする請求項１５記載の方
法。 ここに、 ＴPZ＝１次ゾーン温度 （°Ｒ） α＝１次ゾーン空気流量と合計の燃焼室空気流量の比 Ｔ2 ＝燃焼室入口空気温度（°Ｒ） Ｔ5 ＝パワータービン入口温度 （°Ｒ） Ｔ3 ＝ガス発生部タービンローター入口温度 （°Ｒ） β＝補正したＮgp（２軸エンジン）又は測定した荷重
（１軸エンジン）の関数として定めたエンジンのＴ5 ／
Ｔ3 比
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|---|---|---|---|
| US16649193A | 1993-12-10 | 1993-12-10 | |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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