JPH09256872A - ガスタービンの空気流量制御方法および空気流量制御装置 - Google Patents

ガスタービンの空気流量制御方法および空気流量制御装置

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JPH09256872A
JPH09256872A JP9751796A JP9751796A JPH09256872A JP H09256872 A JPH09256872 A JP H09256872A JP 9751796 A JP9751796 A JP 9751796A JP 9751796 A JP9751796 A JP 9751796A JP H09256872 A JPH09256872 A JP H09256872A
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泰太郎 田中
Nobuhito Ariga
宣仁 有賀
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE
SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENE
SENSHIN ZAIRYO RIYOU GAS JIENEREETA KENKYUSHO KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタ−ビン等において空気流量制御をアク
チュエ−タの駆動軸の根元を検出位置としてフィ−ドバ
ック制御を行った場合にも、フィ−ドバック制御に起因
する制御不安定が制御対象に生じることのない空気流量
制御方法および空気流量制御装置を提供する。 【解決手段】 主制御手段11と、補助制御手段41
と、調整手段51と、位置センサ21と、歪ゲージ31
とを用い、前記主制御手段11により位置センサ21か
らの検出値に基づいてフィードバック制御のための主指
令値が生成され、前記補助制御手段41により歪ゲージ
31からの検出値に基づいて制御不安定を引き起こして
いる主指令値を相殺する補正指令値が生成され、前記調
整手段51により前記補正指令値を主指令値に加算して
空気流量制御用アクチュエ−タ1Aの制御量を生成して
出力するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はガスタービンやジェ
ットエンジンの空気流量制御方法および空気流量制御装
置に関する。さらに詳しくは、フィ−ドバック制御に起
因する制御系の振動が防止される空気流量制御方法およ
び空気流量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ガスタ−ビンやジェットエン
ジン(以下、ガスタービン等という)においては、図3
に示すように、フィードバック制御により可変翼の位置
や角度を制御して燃焼器への空気流量制御がなされてい
る。すなわち、位置センサ31からの位置検出値が空気
流量制御装置C´の位置制御フィードバック部11に入
力され、この位置制御フィードバック部11によりフィ
ードバック指令値が生成され、ついでこのフィードバッ
ク指令値と位置指令値とが調整部51により演算処理さ
れ、空気流量制御用アクチュエータ1Aの制御量が生成
・出力される。そして、この制御量により空気流量制御
用アクチュエータが操作され、それにともない駆動軸2
Aが駆動されて可変翼3Aの位置や角度がフィードバッ
ク制御される。
【0003】ところで、この空気流量制御によりガスタ
ービン等の圧縮機におけるサ−ジングや燃焼器における
吹き消え防止を図ることもできるが、そのためには、空
気流量制御を高精度で、しかも高応答でなすことが不可
欠である。そして、ガスタービン等における空気流量を
高速制御する場合、空気流量制御用アクチュエータを高
速で駆動して可変翼の位置や角度を調節することにな
る。
【0004】しかしながら、このフィードバック制御に
おいては、図3に示すように、センサの取付けの都合上
や検出信号の伝送の都合上あるいはコスト軽減の都合上
などのため、完全剛体ではなく多少の弾性を有している
駆動軸の根元が検出位置に用いられている。そのため、
駆動軸の撓みなどによる先端と根元との間の位相遅れに
より、フィ−ドバック制御に起因する制御不安定が制御
対象に発生する。つまり、フィードバック制御による振
動が制御系に発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の課題に鑑みなされたものであって、ガスタ−ビン等
において空気流量制御をアクチュエ−タの駆動軸の根元
を検出位置としてフィ−ドバック制御を行った場合に
も、フィ−ドバック制御に起因する制御不安定が制御対
象に生じることのない空気流量制御方法および空気流量
制御装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のガスタ−ビン等
の空気流量制御方法は、ガスタ−ビン等の制御系におい
て空気流量制御がフィードバック制御によりなされてい
る場合における空気流量制御方法であって、フィードバ
ック制御に起因する制御対象の制御不安定を防止するよ
うに制御することを特徴とする。
【0007】本発明のガスタ−ビン等の空気流量制御方
法においては、前記制御が、例えば制御不安定を引き起
こしているフィ−ドバック制御による主指令値を補正す
る補正指令値を主指令値に加算することによりなされ
る。
【0008】より具体的には、本発明のガスタ−ビン等
の空気流量制御方法は、主制御手段と、補助制御手段
と、調整手段と、主検出手段と、補助検出手段とを用い
るガスタ−ビン等の空気流量制御方法であって、前記主
制御手段により、主検出手段からの検出値に基づいてフ
ィードバック制御のための主指令値が生成され、前記補
助制御手段により、補助検出手段からの検出値に基づい
て制御不安定を引き起こしている主指令値を相殺する補
正指令値が生成され、前記調整手段により、前記補正指
令値を主指令値に加算して空気制御用アクチュエ−タの
制御量を生成して出力することを特徴とする。
【0009】ここで、前記主検出手段は、例えば位置セ
ンサまたは角度センサとされ、前記補助検出手段は、例
えば歪ゲ−ジとされる。
【0010】一方、本発明のガスタ−ビン等の空気流量
制御装置は、主検出手段からの検出値に基づいてフィー
ドバック制御のための主指令値を生成する主制御手段
と、補助検出手段からの検出値に基づいて制御不安定を
引き起こしている主指令値を相殺する補正指令値を生成
する補助制御手段と、前記補正指令値を主指令値に加算
して空気制御用アクチュエ−タの制御量を生成して出力
する調整手段とを備えてなることを特徴とする。
【0011】ここで、前記主検出手段は、例えば位置セ
ンサまたは角度センサとされ、前記補助検出手段は、例
えば歪ゲ−ジとされる。
【0012】
【作用】本発明は、前記のごとく構成されているので、
制御対象、例えば可変翼の位置や角度を制御している空
気流量制御用アクチュエ−タのフィ−ドバック制御に起
因する振動などの制御不安定が防止される。そのため、
空気流量制御に必要とされる高応答性や高位置制御を実
現でき、ガスタービン等の圧縮機におけるサージングや
燃焼器における吹き消えが防止される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明はかか
る実施の形態のみに限定されるものではない。
【0014】本発明のガスタ−ビン等の空気流量制御方
法に用いられる空気流量制御装置の一実施の形態を図1
に概略図で示す。
【0015】図1に示すように、本発明の一実施の形態
のガスタービン等の空気流量制御装置(以下、単に制御
装置という)C1は、空気流量制御用アクチュエ−タ1
Aをフィ−ドバック制御することにより、可変翼3Aを
指定された位置とする制御系において、位置指令値と位
置制御フィ−ドバック部11からのフィ−ドバック指令
値(主指令値)と、防振制御フィ−ドバック部41から
の補正指令値とを調整部51にて演算処理することによ
り、フィ−ドバック制御に起因する振動が空気流量制御
用アクチュエ−タ1Aに発生する場合、補正指令値によ
り主指令値が相殺されるようにされてなるものである。
【0016】より具体的には、駆動軸2Aの根元には駆
動軸2Aの位置を検出している主検出手段としての位置
センサ21、例えば差動変圧器(LVDT:Linea
rVariable Differential Tr
ansfomer)が設けられており、この位置センサ
21により駆動軸2Aの位置が検出され、ついでその検
出値(主検出値)は、位置制御フィ−ドバック部11に
入力される。位置制御フィ−ドバック11は、入力され
た検出値(主検出値)を演算処理してフィ−ドバック指
令値(主指令値)を算出して調整部51に入力する。
【0017】また、駆動軸2Aの位置センサ21による
位置が検出されている箇所には、補助検出手段として歪
ゲ−ジ31が貼り付けられており、この歪ゲ−ジ31に
より駆動軸2Aの歪量が検出され、ついでその検出値
(補助検出値)は防振制御フィ−ドバック部41に入力
される。防振制御フィ−ドバック部41は、入力された
歪量と別途入力されている前記位置センサ21からの検
出値とを演算処理して補正指令値を算出して調整部51
に入力する。
【0018】ここで、この防振制御フィ−ドバック部4
1での補正指令値の算出は次のようにしてなされる。
【0019】例えば、位置センサ21からの主検出値
と、位置指令値とを用いる位置制御フィ−ドバック部1
1において調整される制御ゲインにより振動が励起され
るとする。その場合、この振動を空気流量制御用アクチ
ュエ−タ1Aと可変翼3Aとの位相差でとらえ、先の制
御ゲインを打ち消すようなフィ−ドバックゲインに歪量
を乗じ、さらに駆動軸2Aの剛性率で割ることにより補
正指令値が生成される。
【0020】しかして、調整部51は、これら入力され
たフィ−ドバック指令値(主指令値)および補正指令値
と、別途入力されている位置指令値とを演算処理して空
気流量制御用アクチュエ−タ1Aの制御量を生成して空
気流量制御用アクチュエ−タ1Aに入力する。この調整
部51における演算処理は、例えば、位置制御フィード
バック部11を用いてある位置指令値と位置センサ21
からの位置検出値(主検出値)との偏差に調整された制
御ゲインを乗じて得られたものと、前述した補助制御手
段としての防振制御フィ−ドバック部41からの補正指
令値とを加算するようにしてなされる。
【0021】このように、この実施の形態では防振制御
フィ−ドバック部41において、位置センサ21からの
駆動軸2Aの位置検出値(主検出値)と歪ゲ−ジ31に
よる駆動軸2Aとの歪量(補助検出値)に基づいて補正
指令値を生成し、これを用いて調整部51によりフィ−
ドバック制御に起因する空気流量制御用アクチュエ−タ
1Aの振動が防止される。すなわち、空気流量制御用ア
クチュエ−タ1Aを含む制御対象の制御不安定が防止さ
れる。
【0022】図2に、ガスタ−ビン等の燃焼器22と、
その空気流量制御装置C2との具体的な構成例が示され
ている。図2に示す例では、空気流量制御用アクチュエ
−タ1Bは、駆動軸2Bを介して可変翼3Bの位置制御
を行うことにより、燃焼器22へ流入する空気流量を制
御している。
【0023】以上、本発明を実施の形態に基づいて説明
してきたが、本発明はかかる実施の形態のみに限定され
るものではなく、種々改変が可能である。例えば、実施
の形態では位置センサを用いて可変翼の位置制御を行っ
たが、角度センサを用いて可変翼の角度制御を行っても
よい。
【0024】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
空気流量制御用アクチュエ−タのフィ−ドバック制御に
起因する振動など制御不安定が防止されるので、空気流
量制御用アクチュエ−タにより駆動される可変翼に対し
て高応答性や高位置制御が実現でき、ガスタービン等の
圧縮機におけるサージングや燃焼器における吹き消えが
防止されるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のガスタービン等の空気流量制御方法に
用いられる空気流量制御装置の概略図である。
【図2】同空気流量制御装置の具体的な構成を示す一部
切欠き斜視図である。
【図3】従来のガスタービン等の空気流量制御装置の概
略図である。
【符号の説明】
1A,1B 空気流量制御用アクチュエータ 2A,2B 駆動軸 3A,3B 可変翼 11 位置制御フィードバック部(主制
御手段) 21 位置センサ(主検出手段) 22 燃焼器 31 歪ゲージ(補助検出手段) 41 防振制御フィードバック部(補助
制御手段) 51 調整部(調整手段) C1,C2 空気流量制御装置

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスタ−ビン等の制御系において空気流
    量制御がフィードバック制御によりなされている場合に
    おける空気流量制御方法であって、フィードバック制御
    に起因する制御対象の制御不安定を防止するように制御
    することを特徴とするガスタ−ビン等の空気流量制御方
    法。
  2. 【請求項2】 前記制御が、制御不安定を引き起こして
    いるフィ−ドバック制御による主指令値を補正する補正
    指令値を主指令値に加算することによりなされることを
    特徴とする請求項1記載のガスタ−ビン等の空気流量制
    御方法。
  3. 【請求項3】 主制御手段と、補助制御手段と、調整手
    段と、主検出手段と、補助検出手段とを用いるガスタ−
    ビン等の空気流量制御方法であって、 前記主制御手段により、主検出手段からの検出値に基づ
    いてフィードバック制御のための主指令値が生成され、 前記補助制御手段により、補助検出手段からの検出値に
    基づいて制御不安定を引き起こしている主指令値を相殺
    する補正指令値が生成され、 前記調整手段により、前記補正指令値を主指令値に加算
    して空気制御用アクチュエ−タの制御量が生成されて出
    力されることを特徴とするガスタ−ビン等の空気流量制
    御方法。
  4. 【請求項4】 前記主検出手段が位置センサまたは角度
    センサとされ、前記補助検出手段が歪ゲ−ジとされるこ
    とを特徴とする請求項3記載のガスタ−ビン等の空気流
    量制御方法。
  5. 【請求項5】 主検出手段からの検出値に基づいてフィ
    ードバック制御のための主指令値を生成する主制御手段
    と、補助検出手段からの検出値に基づいて制御不安定を
    引き起こしている主指令値を相殺する補正指令値を生成
    する補助制御手段と、前記補正指令値を主指令値に加算
    して空気制御用アクチュエ−タの制御量を生成して出力
    する調整手段とを備えてなることを特徴とするガスタ−
    ビン等の空気流量制御装置。
  6. 【請求項6】 前記主検出手段が位置センサまたは角度
    センサとされ、前記補助検出手段が歪ゲ−ジとされるこ
    とを特徴とする請求項5記載のガスタ−ビン等の空気流
    量制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011231764A (ja) * 2010-04-28 2011-11-17 General Electric Co <Ge> タービンガイドベーンの位置を制御するためのシステム、方法および装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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