JPH0754672A - タービンの燃料流量制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービンの燃料流量制御装置に係り、燃料制
御を行なう可動部分の隙間に異物が詰まる現象の発生を
低減し、詰まった場合にあってもその除去を容易にし
て、異物の混入による抵抗力を大きくするとともに、構
造の単純化を達成する。 【構成】 側部に燃料噴出穴が形成される燃料調整管
と、燃料調整管の回りに配されるケーシングと、燃料調
整管の長手方向に移動可能に配され燃料噴出穴の開口量
を設定するフラッパバルブと、フラッパバルブの位置を
検出する位置センサと、燃料指令値及び位置検出データ
によりフラッパバルブの移動量を設定するトルクモータ
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タービンの燃料流量制
御装置に係り、特に、燃料への異物混入時の誤作動を低
減するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン等の燃料流量制御装置とし
て、図４に示すようなノズル−フラパー式のサーボ弁の
応用技術が考えられている。図４にあって、符号１は燃
料ポンプ（燃料供給系）、２は燃料供給管、３は燃焼器
（燃料消費系）、４は流体供給系、５はノズル、６はト
ルクモータ、７はフラッパ、８は計量弁、９は差圧制御
弁である。

【０００３】これらの燃料流量制御装置では、流体供給
系４（または燃料ポンプ）から供給した圧力流体を一定
圧に圧力調整した後、トルクモータ６により制御される
フラッパ７と平衡させてノズル５からの噴出流量を調整
し、この際のオリフィス前後の圧力差を圧力伝送管８
ａ，８ｂにより計量弁８に供給して、計量弁８における
受圧面積の異なるピストンに伝送し、流量制御及び計量
を行なうようにしている。

【０００４】なお、差圧制御弁９にあっては、計量弁８
の上下流の圧力を圧力伝送管９ａ，９ｂによってピスト
ンに伝送し、計量弁８の前後の差圧が設定値から外れた
場合に、分岐管９ｃから燃料逃し管９ｄに燃料を逃す量
を調整している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図４例のよう
な燃料流量制御装置であると、ノズル５及びフラッパ７
や計量弁８の部分で、ミクロン単位の隙間制御を行なう
必要があるために、燃料汚染に対して非常に敏感にな
る。つまり、燃料の劣化及び長時間の放置によって変成
物質が生成された場合や、燃料に異物が混入した場合に
あっては、これらの異物が微小な隙間に詰まって性能を
低下させることが生じる。そして、燃料供給路に、異物
除去のためのフィルターを入れて清浄度を管理するよう
にしても、長時間の放置により生じる燃料の変成物質に
は対処することができない。また、ノズル５及びフラッ
パ７の作動を安定させるために、通常は計量弁８の上流
にサーボ圧力制御弁が設けられているが、構造の複雑化
を招いて部品点数が多くなり、かつ、信頼性を低下させ
る等の解決すべき点が残される。

【０００６】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
もので、異物の混入による抵抗力を大きくすること、
隙間に異物が詰まる現象の発生を低減すること、詰
まった場合にあってもその除去を容易に行なうこと、
構造の単純化を図ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のタービンの燃料流量制御装置として、燃料供給系に接
続され先端に閉塞部が配され側部に燃料噴出穴が形成さ
れる燃料調整管と、該燃料調整管の回りに配され燃料消
費系に接続されるケーシングと、燃料噴出穴の近傍に燃
料調整管の長手方向に移動可能に配され燃料噴出穴の開
口量を設定するフラッパバルブと、該フラッパバルブの
位置を検出する位置センサと、該位置センサ及びフラッ
パバルブに接続状態に配され燃料指令値及び位置センサ
による位置検出データによりフラッパバルブの移動量を
設定するトルクモータとを具備する構成を採用してい
る。

【０００８】

【作用】燃料供給系から供給される燃料は、燃料調整管
の燃料噴出穴からケーシングの内部に噴出して、ケーシ
ングから燃料消費系に供給される。この際に、トルクモ
ータは、燃料指令値に基づいてフラッパバルブを作動し
て燃料噴出穴の開口量を設定し、燃料供給量が設定され
る。フラッパバルブの位置は、位置センサによって検出
され、この位置検出データを燃料指令値に加味して、ト
ルクモータ及びフラッパバルブによる燃料噴出穴の開口
量の修正が行なわれる。フラッパバルブの移動は、トル
クモータにより燃料調整管の長手方向に沿って行なわ
れ、フラッパバルブと燃料調整管の側面との隙間設定の
自由度が大きくなり、大きな駆動力とあいまって、異物
が隙間に詰まる現象の発生が抑制され、かつ異物が入り
込んだ場合に除去される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係るタービンの燃料流量制御
装置の一実施例について、図１ないし図３に基づいて説
明する。図中、符号１１は燃料調整管、１２はケーシン
グ、１３はフラッパバルブ、１４は位置センサ、１５は
トルクモータ、１６は流量制御部、１７はコントロー
ラ、１８は増幅器（アンプ）、１９は揺動アーム、１９
ａは支持部である。

【００１０】前記燃料調整管１１は、燃料ポンプ（燃料
供給系）１に接続されるもので、その先端に、図２に示
すように、管穴を閉塞した閉塞部１１ａが配され、側部
に例えば一対の燃料噴出穴１１ｂが形成される。

【００１１】前記ケーシング１２は、燃料調整管１１の
回りを囲んで密閉するものであり、その中空部１２ａが
燃料消費系３に接続される。

【００１２】前記フラッパバルブ１３は、揺動アーム１
９の先端に、燃料調整管１１の長手方向に移動可能に取
り付けられ、燃料調整管１１の燃料噴出穴１１ｂの外側
を間隙Ｇを空けて囲み、ガスタービン制御に必要な最小
流量から最大流量の範囲で開口量を設定するものとされ
る。なお、間隙Ｇは、燃料に混入する異物の径よりも大
きな寸法に設定される。この場合、燃料の遮断は別の弁
で行なわれるため、間隙Ｇからの燃料の漏れが許容さ
れ、間隙Ｇを零とする必要性はない。

【００１３】前記位置センサ１４は、フラッパバルブ１
３の移動にともなって位置を検出するものであり、コン
トローラ１７に対して電気的に接続状態に配される。

【００１４】前記トルクモータ１５は、コントローラ１
７及び増幅器（アンプ）１８を経由して、位置センサ１
４及び流量制御部１６に接続状態に配され、流量制御部
１６からの燃料指令値（燃料流量の指令値）と位置セン
サ１４からの位置データとに基づいて、揺動アーム１９
の揺動量を設定する。なお、このトルクモータ１５は、
フラッパ位置を調整するねじりばねを弱める等の方法
で、全ストロークの範囲にわたって大きなトルクを発生
するものが適用され、例えば閉ループ制御によって異物
が詰まる現象が生じた際には、大きなトルクによって異
物を除去し得るように設定される。

【００１５】前記揺動アーム１９は、トルクモータ１５
とフラッパバルブ１３との間を機械的に接続するもの
で、先端部に取り付けられるフラッパバルブ１３を燃料
調整管１１の長手方向に沿って移動させる支持部１９ａ
を有しており、かつ支持部１９ａには、フラッパバルブ
１３を閉塞方向に戻すためのねじりばね等の弾発部材が
配される。

【００１６】このような構成の燃料流量制御装置にあっ
ては、燃料ポンプ１の作動によって、燃料が燃料供給管
２を経由して燃料調整管１１に供給されると、燃料調整
管１１における燃料噴出穴１１ｂの開口量に基づいて、
燃焼器３への燃料の送り込み量が設定される。

【００１７】この場合、燃料噴出穴１１ｂの開口量は、
フラッパバルブ１３による燃料噴出穴１１ｂの開口状態
と、間隙Ｇの存在による開口状態とを総合したものとな
る。間隙Ｇが存在していると、フラッパバルブ１３によ
って燃料噴出穴１１ｂを覆った状態でも燃料が漏洩する
ため、この漏洩現象を加味して燃料供給の設定がなされ
る。

【００１８】流量制御部１６が、燃料調整範囲の任意の
燃料供給量を指令すると、その流量指令値が、コントロ
ーラ１７及び増幅器１８を経由してトルクモータ１５に
伝送され、揺動アーム１９を必要量揺動させ、フラッパ
バルブ１３を燃料調整管１１の長手方向に沿って移動さ
せることにより、燃料噴出穴１１ｂを必要量だけ開放す
る。

【００１９】フラッパバルブ１３の位置は、位置センサ
１４により検出されて、この位置検出データがコントロ
ーラ１７に伝送され、燃料指令値に加算されたデータに
より、増幅器１８を経由してトルクモータ１５に修正値
が伝送され、フラッパバルブ１３による燃料噴出穴１１
ｂの開口量の修正が行なわれて燃料供給量が設定され、
燃料がケーシング１２の中空部１２ａ及び燃料供給管２
を経由して燃焼器３に送り込まれることになる。

【００２０】燃料調整管１１における燃料噴出穴１１ｂ
の開口量調整に際しては、フラッパバルブ１３を、燃料
調整管１１の長手方向に沿って平行移動させることによ
り行なわれるため、揺動アーム１９の揺動量によって燃
料噴出穴１１ｂの開口量設定を行なうことができ、トル
クモータ１５による直接的な制御により、燃料供給量の
設定範囲の拡大を図り、正確な制御を行なうことが可能
となる。

【００２１】なお、燃料調整管１１の側面とフラッパバ
ルブ１３との隙間設定の自由度が大きくなるため、間隙
Ｇの寸法設定によって、粒度の大きな異物が燃料噴出穴
１１ｂから排出される場合でも、異物が間隙Ｇに入り込
んで詰まる現象の発生が抑制される。加えて、トルクモ
ータ１５の大きなトルクによってフラッパバルブ１３が
駆動されるために、異物が間隙Ｇに入り込んだ場合にあ
っても、異物が間隙Ｇに沿って転動させられて粉砕除去
されるとともに、異物が介在してもフラッパバルブ１３
の移動を妨げることが少なく、さらに、異物の存在に関
係なくフラッパバルブ１３による燃料噴出穴１１ｂの開
口が行なわれるため、異物の影響を受けることがない。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係るタービンの燃料流量制御装
置によれば、以下のような優れた効果を奏する。 （１） フラッパバルブが燃料調整管の長手方向に移動
するものであるから、間隙に異物が入り込んだ場合にあ
っても、異物を転動させて粉砕を行なってその除去を容
易に行なうことができるとともに、異物の混入による抵
抗力を大きくすることができる。 （２） トルクモータにより直接フラッパバルブを駆動
して、燃料噴出穴の開口量を調整するものであるから、
大部分の異物が燃料噴出穴を通過して、燃料への異物混
入時の誤作動を低減することができる。 （３） フラッパバルブと燃料調整管との隙間設定の自
由度が高く、隙間に異物が詰まる現象の発生を低減する
ことができる。 （４） 燃料流量の制御をトルクモータにより直接的に
行なうものであるから、全体構造の単純化を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタービンの燃料流量制御装置の一
実施例を示すブロックを併記した正面図である。

【図２】図１に示す燃料調整管及びケーシング等の平断
面図である。

【図３】図１におけるフラッパバルブの作動状況を示す
正面図である。

【図４】ガスタービン等の燃料流量制御装置の従来例を
示す結線図である。

【符号の説明】

１ 燃料ポンプ（燃料供給系） ２ 燃料供給管 ３ 燃焼器（燃料消費系） １１ 燃料調整管 １１ａ 閉塞部 １１ｂ 燃料噴出穴 １２ ケーシング １２ａ 中空部 １３ フラッパバルブ １４ 位置センサ １５ トルクモータ １６ 流量制御部 １７ コントローラ １８ 増幅器（アンプ） １９ 揺動アーム １９ａ 支持部 Ｇ 間隙

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料供給系に接続され先端に閉塞部が配
   され側部に燃料噴出穴が形成される燃料調整管と、該燃
   料調整管の回りに配され燃料消費系に接続されるケーシ
   ングと、燃料噴出穴の近傍に燃料調整管の長手方向に移
   動可能に配され燃料噴出穴の開口量を設定するフラッパ
   バルブと、該フラッパバルブの位置を検出する位置セン
   サと、該位置センサ及びフラッパバルブに接続状態に配
   され燃料指令値及び位置センサによる位置検出データに
   よりフラッパバルブの移動量を設定するトルクモータと
   を具備することを特徴とするタービンの燃料流量制御装
   置。