JPH10299511A - ガスタービンの燃焼監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タービンの昇速過程における２段燃焼の異常
燃焼を速やかに検出し、安全な運転を維持すると共に、
異常燃焼発生時にタービンを停止させることなく、２段
燃焼を再開し、安定した運転を可能とすることにある。 【解決手段】 １段燃焼部と２段燃焼部を有するガスタ
ービンの昇速過程において、全燃料指令信号１１５、２
段燃料指令信号１１８およびタービン速度１２１または
経過時間を関数として２段燃焼部の正常燃焼判定しきい
値（ｘ２）３０２を求め、１段燃料指令信号（ｘ１）１
１７が前記しきい値を超えた場合（ｘ１＞ｘ２）に、２
段燃焼部の燃焼を異常として検出し、そして、この２段
燃焼の異常検出時に、２段燃焼部の燃料を遮断して、１
段燃焼部の燃焼単独状態に移行し、運転を継続すると共
に、その後予め設定されたタービンが許容する速度にな
った時、２段燃焼を再開する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービンの燃
焼監視装置に係わり、特に、発電機併入以前の昇速過程
において予混合燃料を投入する２段燃焼方式を採用する
ガスタービンの燃焼監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガスタービンの起動昇速時の全燃
料指令信号は、昇速レートに従い速度指令値に対する燃
料流量を制御する方法が一般的であり、昇速過程におい
て予混合燃料と投入する場合、この全燃料指令信号を１
段（拡散）および２段（予混合）燃料指令信号に分配す
る。この場合の燃焼監視方法としては、例えば特開平１
−１６７４１８号公報に示すように、排気ガス温度分布
を計測することにより、排気ガス温度測定値が排気ガス
温度偏差許容値以下になるか否かにより燃焼器の失火を
判定する方法が一般的である。また、特開平６−１２３
２３９号公報に示すように、発電機併入以降は、発電機
出力より正常燃焼分の燃料指令信号を求め、これと実際
の燃料流量を比較し、そのアンバランスにより失火を判
定する方法がある。更に、従来は、昇速過程における１
段または２段燃焼の異常燃焼時は、一般的にはタービン
特性により、速度保持可能なタービン速度が制約されて
おり、任意の２段燃焼開始点へとタービン速度を降下さ
せることが困難であるため、全ての燃料を遮断し、ター
ビンを停止させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガスタービンの起動、
燃焼の異常による失火から、未燃ガスがガスタービン後
流側に流入することによる機器の損傷を防止するため
に、燃焼監視装置の設置が求められている。また、近年
のガスタービンは、環境問題等を考慮し、より一層のＮ
Ｏｘ低減を図るため、２段（予混合）燃料をガスタービ
ン起動昇速時に投入する運用方法が一般化する方向にあ
る。しかし、昇速過程で投入された２段（予混合）燃料
による燃焼が正常であるか否かを判断するために、前述
の特開平１−１６７４１８号公報に示す排気ガス温度偏
差による方法は、起動昇速時の燃料流量が少ない領域で
は、異常時の温度偏差が小さいため、検出に困難があ
る、という問題がある。また、前述の特開平６−１２３
２３９号公報に示す方法は、発電機出力を検出要素に必
要とするため、発電機併入以前においては監視ができな
い、という問題がある。

【０００４】本発明の課題は、上記問題に鑑み、タービ
ンの昇速過程における２段燃焼の異常燃焼を速やかに検
出し、安全な運転を維持すると共に、異常燃焼発生時に
タービンを停止させることなく、２段燃焼を再開し、安
定した運転を可能とするガスタービン燃焼監視装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、１段燃焼部と２段燃焼部を有するガスタービンの昇
速過程において、全燃料指令信号、２段燃料指令信号お
よびタービン速度または経過時間を関数として２段燃焼
部の第１の正常燃焼判定しきい値を求め、１段燃料指令
信号が前記第１のしきい値を超えた場合に、２段燃焼部
の燃焼を異常として検出する。また、２段燃焼部の第１
の正常燃焼判定しきい値の変化率と１段燃料指令信号の
変化率を求め、１段燃料指令信号の変化率が前記第１の
しきい値の変化率を超えた場合に、２段燃焼部の燃焼を
異常として検出する。また、１段燃焼部と２段燃焼部を
有するガスタービンの昇速過程において、ＮＯｘ計測値
を検出すると共に、全燃料指令信号およびタービン速度
または経過時間を関数として２段燃焼部の第２の正常燃
焼判定しきい値を求め、ＮＯｘ計測値が前記第２のしき
い値を超えた場合に、２段燃焼部の燃焼を異常として検
出する。また、２段燃焼部の第２の正常燃焼判定しきい
値の変化率とＮＯｘ計測値の変化率を求め、ＮＯｘ計測
値の変化率が前記第２のしきい値の変化率を超えた場合
に、２段燃焼部の燃焼を異常として検出する。また、１
段燃料指令信号が前記第１のしきい値を超える条件と、
ＮＯｘ計測値が前記第２のしきい値を超える条件が一致
した場合に、または、１段燃料指令信号の変化率が前記
第１のしきい値の変化率を超える条件と、ＮＯｘ計測値
の変化率が前記第２のしきい値の変化率を超える条件が
一致した場合に、２段燃焼部の燃焼を異常として検出す
る。また、２段燃焼部の燃焼異常検出時に２段燃焼部の
燃料を遮断して、１段燃焼部の燃焼単独状態に移行し、
その後タービンの許容する速度またはタービンの保持可
能速度になった時、ないしは発電機併入以降に、再度２
段燃焼部に燃料を投入する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は、本発明を実現するガスタービ
ンの構成と、本発明の実施形態としてのガスタービンの
燃焼監視装置の構成を示す。ガスタービンは、圧縮機１
０１、ガスタービン１０２および燃焼器１０３より構成
される。圧縮機１０１で圧縮された圧縮空気１０１ａは
燃焼器１０３に導かれる。頭部燃焼室１０４は環状空間
部であり、後部燃焼室１０５は頭部燃焼室１０４の後流
に位置し、予混合部１０６からの２段燃料１０７を燃焼
させる空間である。後部燃焼室１０５の側閉端部には１
段燃料１０８を供給するための１段燃料ノズル１０９が
設置され、１段燃料流量制御弁１１０により１段燃料１
０８が制御される。予混合部１０６の上流側には２段燃
料ノズル１１１が設置され、２段燃料流量制御弁１１２
により２段燃料１０７が制御される。予混合ガス１１３
は後部燃焼室１０５に供給され、頭部燃焼室１０４で形
成した１段火炎を着火源とし、火移りを行ない、２段火
炎を形成する。ガスタービン制御装置１１４は、タービ
ン速度設定に基づいて全燃料指令信号１１５を出力し、
全燃料指令信号１１５を１段／２段燃料配分器１１６に
より１段燃料指令信号１１７と２段燃料指令信号１１８
に配分し、各々１段燃料流量制御弁１１０、２段燃料流
量制御弁１１２の開度を調整し、供給燃料を制御する。
また、ガスタービン１０２の排気部に燃焼器１０３の性
能を計測するためのＮＯｘ計測器１２４および速度検出
器１２０を設置する。燃焼器１０３の安定燃焼を監視す
るガスタービン燃焼監視装置１１９は、速度検出器１２
０から取得したタービン速度１２１、ガスタービン制御
装置１１４から全燃料指令信号１１５、１段／２段燃料
比率配分器１１６から１段燃料指令信号１１７と２段燃
料指令信号１１８、ＮＯｘ計測器１２４から取得したＮ
Ｏｘ計測値１２５を入力し、燃焼状態の監視を行い、２
段燃焼部の燃焼不安定（異常）発生時には、ガスタービ
ン制御装置１１４およびガスタービン保護装置１２２に
燃焼不安定発生信号１２３をフィードバック出力する。

【０００７】図２に、ガスタービンの起動昇速過程にお
ける制御方式の一例を示す。ガスタービンの起動昇速時
には、速度検出器１２０から取得したタービン速度１２
１とタービンの特性により予め設定されたタービン速度
設定２０１の偏差を調節器２０２によって全燃料指令信
号１１５として出力し、所定のタービン速度を得られる
よう燃料制御を行う。調節器２０２により求められた全
燃料指令信号１１５は、頭部燃焼室１０４から１段火炎
を形成するための１段燃料指令信号１１７と後部燃焼室
１０５から２段火炎を形成するための２段燃料指令信号
１１８にタービン速度１２１によって１段／２段燃料分
配器１１６により各々分配される。図３に、タービン速
度と燃料指令信号の関係を示す。全燃料指令信号１１５
はタービン速度の増加と共に大きくなるが、２段燃焼開
始時点において１段燃料指令信号１１７（実線）と２段
燃料指令信号１１８（一点鎖点）に配分され、タービン
速度の増加と共に大きくなる。

【０００８】図４は、本発明の一実施形態としてのガス
タービン燃焼監視装置のブロック構成図を示す。本実施
形態において、ガスタービンの燃焼が正常である場合、
１段燃料指令信号１１７あるいは１段燃料指令信号の変
化率は、タービン速度１２１の増加に伴い、タービン速
度１２１または経過時間の関数として得ることができ
る。一方、ガスタービンの２段燃焼異常が発生した場
合、異常となった２段燃焼によるタービン駆動力が失わ
れるため、タービン速度１２１を得るため、１段燃焼を
増加させ、損失分を補うことから、１段燃料指令信号１
１７あるいは１段燃料指令信号の変化率が増加する。本
実施形態は、このときの１段燃料指令信号１１７の増加
量あるいは増加率が２段燃焼部の正常燃焼と判断できる
範囲を逸脱したことを監視することにより、２段燃焼部
の異常燃焼を検出する。図４において、ガスタービン燃
焼監視装置１１９には、全燃料指令信号１１５、１段燃
料指令信号１１７、２段燃料指令信号１１８、タービン
速度１２１を演算要素として入力する。このうち、全燃
料指令信号１１５と２段燃料指令信号１１８およびター
ビン速度１２１を２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値計
算機３０１に入力し、２段燃焼部の正常燃焼判定しきい
値（ｘ２）３０２を演算する。２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値（ｘ２）３０２は、全燃料指令信号（ｘ１）
１１５から２段燃料指令信号と２段燃焼部異常率の乗算
値を減算して得る。 （２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２））＝（全
燃料指令信号）−（２段燃料指令信号）×（２段燃焼部
異常率） ここで、２段燃焼部異常率は、異常２段燃焼部数と２段
燃焼部総数の除算値により得る。 （２段燃焼部異常率）＝（異常２段燃焼部数）／（２段
燃焼部総数） この２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）３０２
と１段燃料指令信号（ｘ１）１１７を比較器３０３によ
り比較し、１段燃料指令信号（ｘ１）１１７が２段燃焼
部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）３０２を上回る場
合、２段燃焼部の異常燃焼と判定する。すなわち、 （１段燃料指令信号（ｘ１））≦（２段燃焼部の正常燃
焼判定しきい値（ｘ２）） のとき、２段燃焼は正常であると、判定する。 （１段燃料指令信号（ｘ１））＞（２段燃焼部の正常燃
焼判定しきい値（ｘ２）） のとき、２段燃焼は異常、つまり２段燃焼部不安定燃焼
であると、判定する。

【０００９】図５に、２段燃焼異常発生時のタービン速
度（または、経過時間）と１段燃料指令信号の関係を示
す。全燃料指令信号１１５はタービン速度の増加（また
は、時間の経過）と共に大きくなる。２段燃料開始時点
において、図３において説明したように、１段燃料指令
信号１１７と２段燃料指令信号１１８に分配されると、
図５のように１段燃料指令信号（ｘ１）１１７は、２段
燃焼が正常であれば、点線のようにタービン速度（また
は、経過時間）の増加と共に大きくなる。また、２段燃
焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）３０２も大きくな
る。しかし、２段燃焼に異常が発生すると、１段燃料指
令信号（ｘ１）１１７は２段燃焼部の正常燃焼判定しき
い値（ｘ２）３０２を上回り、２段燃焼部の異常燃焼域
が発生する。この２段燃焼部の異常燃焼域は２段燃焼部
不安定燃焼であることを表す。

【００１０】また、２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値
（ｘ２’）３０２は、全燃料指令信号１１５から２段燃
料指令信号１１８と２段燃焼部異常率の乗算値を減算し
た値の微分値による変化率として得る。 （２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’））＝ｄ
｛（全燃料指令信号）−（２段燃料指令信号）×（２段
燃焼部部異常率）｝／ｄｔ ここで、２段燃焼部異常率は、異常２段燃焼部数と２段
燃焼部総数の除算値により得る。 （２段燃焼部異常率）＝（異常２段燃焼部数）／（２段
燃焼部総数） この２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）３０
２と１段燃料指令信号１１７の微分値による変化率（ｘ
１’）を比較器３０３により比較し、１段燃料指令信号
１１７の変化率（ｘ１’）が２段燃焼部の正常燃焼判定
しきい値（ｘ２’）３０２を上回る場合、２段燃焼部の
異常燃焼と判定する。すなわち、 （１段燃料指令信号変化率（ｘ１’））≦（２段燃焼部
の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）） のとき、２段燃焼は正常であると、判定する。 （１段燃料指令信号変化率（ｘ１’））＞（２段燃焼部
の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）） のとき、２段燃焼は異常、つまり２段燃焼部不安定燃焼
であると、判定する。

【００１１】図６に、２段燃焼異常発生時のタービン速
度（または、経過時間）と１段燃料指令信号の関係を示
す。２段燃料開始時点において、図３において説明した
ように、１段燃料指令信号１１７と２段燃料指令信号１
１８に配分されると、図６のように１段燃料指令信号１
１７の変化率（ｘ１’）は、２段燃焼が正常であれば、
点線のように一定変化率で推移する。また、２段燃焼部
の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）３０２も一定変化率
で推移する。しかし、２段燃焼に異常が発生すると、１
段燃料指令信号１１７の変化率（ｘ１’）は２段燃焼部
の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）３０２を上回り、２
段燃焼部の異常燃焼域が発生する。この２段燃焼部の異
常燃焼域は２段燃焼部不安定燃焼であることを表す。

【００１２】図７は、本発明の他の実施形態としてのガ
スタービン燃焼監視装置のブロック構成図を示す。本実
施形態において、ガスタービンの燃焼が正常である場
合、ＮＯｘ計測値１２５あるいはＮＯｘ計測値の変化率
は、タービン速度１２１の増加に伴い、１段燃料指令信
号１１７が増加するように設定されているとき、タービ
ン速度１２１または経過時間の関数として得ることがで
きる。一方、ガスタービンの２段燃焼異常が発生した場
合、異常となった２段燃焼によるタービン駆動力が失わ
れるため、タービン速度１２１を得るため、１段燃焼を
増加させ、損失分を補うことから、１段燃料指令信号１
１７あるいは１段燃料指令信号の変化率が増加する。こ
れに伴い、ＮＯｘ計測値１２５あるいはＮＯｘ計測値の
変化率が増加する。本実施形態は、このときのＮＯｘ計
測値１２５の増加量あるいは増加率が２段燃焼部の正常
燃焼と判断できる範囲を逸脱したことを監視することに
より、２段燃焼部の異常燃焼を検出する。図７におい
て、ガスタービン燃焼監視装置１１９には、全燃料指令
信号１１５、タービン速度１２１、ＮＯｘ計測値１２５
を演算要素として入力する。このうち、全燃料指令信号
１１５、タービン速度１２１を２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値計算機４０１に入力し、２段燃焼部の正常燃
焼判定しきい値（ｘ２）４０２を演算する。２段燃焼部
の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）４０２は、全燃料指令
信号１１５、タービン速度１２１（または、経過時間）
の関数として与えられる。この２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値（ｘ２）４０２とＮＯｘ計測値（ｘ１）１２
５を比較器４０３により比較し、ＮＯｘ計測値（ｘ１）
１２５が２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）４
０２を上回る場合、２段燃焼部の異常燃焼と判定する。
すなわち、 （ＮＯｘ計測値（ｘ１））≦（２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値（ｘ２）） のとき、２段燃焼は正常であると、判定する。 （ＮＯｘ計測値（ｘ１））＞（２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値（ｘ２）） のとき、２段燃焼は異常、つまり２段燃焼部不安定燃焼
であると、判定する。

【００１３】図８に、２段燃焼異常発生時のタービン速
度（または、経過時間）とＮＯｘ計測値の関係を示す。
ＮＯｘ計測値（ｘ１）１２５はタービン速度の増加（ま
たは、時間の経過）と共に大きくなるが、２段燃料開始
時点において、図３において説明したように、１段燃料
指令信号１１７と２段燃料指令信号１１８に分配される
と、図８のようにＮＯｘ計測値（ｘ１）１２５は、２段
燃焼が正常であれば、点線のようにタービン速度（また
は、経過時間）の増加と共に減少する。また、２段燃焼
部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２）４０２も減少する。
しかし、２段燃焼に異常が発生すると、ＮＯｘ計測値
（ｘ１）１２５は増加し、２段燃焼部の正常燃焼判定し
きい値（ｘ２）４０２を上回り、２段燃焼部の異常燃焼
域が発生する。この２段燃焼部の異常燃焼域は２段燃焼
部不安定燃焼であることを表す。

【００１４】また、２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値
（ｘ２’）４０２は、全燃料指令信号１１５、タービン
速度１２１（または、経過時間）の関数として与えられ
るＮＯｘ値１２５の微分値による変化率として得る。こ
の２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）４０２
とＮＯｘ計測値１２５の微分値による変化率（ｘ１’）
を比較器４０３により比較し、ＮＯｘ計測値１２５の変
化率（ｘ１’）が２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値
（ｘ２’）４０２を上回る場合、２段燃焼部の異常燃焼
と判定する。すなわち、 （ＮＯｘ計測値の変化率（ｘ１’））≦（２段燃焼部の
正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）） のとき、２段燃焼は正常であると、判定する。 （ＮＯｘ計測値の変化率（ｘ１’））＞（２段燃焼部の
正常燃焼判定しきい値（ｘ２’）） のとき、２段燃焼は異常、つまり２段燃焼部不安定燃焼
であると、判定する。

【００１５】図９に、２段燃焼異常発生時のタービン速
度（または、経過時間）とＮＯｘ計測値の関係を示す。
２段燃料開始時点において、図３において説明したよう
に、１段燃料指令信号１１７と２段燃料指令信号１１８
に配分されると、図９のようにＮＯｘ計測値１２５の変
化率（ｘ１’）は、２段燃焼が正常であれば、点線のよ
うに一定変化率で推移する。また、２段燃焼部の正常燃
焼判定しきい値（ｘ２’）４０２も一定変化率で推移す
る。しかし、２段燃焼に異常が発生すると、ＮＯｘ計測
値１２５の変化率（ｘ１’）は２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値（ｘ２’）４０２を上回り、２段燃焼部の異
常燃焼域が発生する。この２段燃焼部の異常燃焼域は２
段燃焼部不安定燃焼であることを表す。

【００１６】図１０は、本発明の他の実施形態としての
ガスタービン燃焼監視装置のブロック構成図を示す。本
実施形態において、ガスタービン燃焼監視装置１１９に
は、全燃料指令信号１１５、１段燃料指令信号１１７、
２段燃料指令信号１１８、タービン速度１２１、ＮＯｘ
計測値１２５を演算要素として入力する。このうち、図
４に示す実施形態と同様に、２段燃焼部の正常燃焼判定
しきい値計算機５０１において、全燃料指令信号１１５
と２段燃料指令信号１１８およびタービン速度１２１に
基づいて、２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値ｘ２
（Ａ）（または、ｘ２’（Ａ））５０２を演算し、この
２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値ｘ２（Ａ）５０２と
１段燃料指令信号ｘ１（Ａ）（または、１段燃料指令信
号１１７の変化率ｘ１’（Ａ））１１７を比較器５０４
により比較し、１段燃料指令信号ｘ１（Ａ）（または、
１段燃料指令信号１１７の変化率ｘ１’（Ａ））１１７
が２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値ｘ２（Ａ）（また
は、ｘ２’（Ａ））５０２を上回る場合と、図７に示す
実施形態と同様に、２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値
計算機５０１において、全燃料指令信号１１５およびタ
ービン速度１２１に基づいて、２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値ｘ２（Ｂ）（または、ｘ２’（Ｂ））５０３
を演算し、この２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値ｘ２
（Ｂ）（または、ｘ２’（Ｂ））５０３とＮＯｘ計測値
ｘ１（Ｂ）（または、ＮＯｘ計測値１２５変化率ｘ１’
（Ｂ））１２５を比較器５０５により比較し、ＮＯｘ計
測値ｘ１（Ｂ）（または、ＮＯｘ計測値１２５変化率ｘ
１’（Ｂ））１２５が２段燃焼部の正常燃焼判定しきい
値ｘ２（Ｂ）（または、ｘ２’（Ｂ））５０３を上回る
場合がともに成立する場合に、２段燃焼部の異常燃焼と
判定する。これにより、本実施形態は、図４、図７に示
す実施形態と比べ、全燃料指令信号１１５、１段燃料指
令信号１１７、２段燃料指令信号１１８、タービン速度
１２１またはＮＯｘ計測値１２５の検出値に瞬時的な変
動があった場合に発生する誤判断を防止することができ
るため、より正確な２段燃焼部の異常燃焼判定が可能と
なる。

【００１７】図１１は、本発明のガスタービン燃焼監視
装置により、２段燃焼部の異常燃焼を検出した後の操作
フローを示す。ガスタービン燃焼監視装置１１９により
２段燃焼部が異常燃焼と判定された場合（６０１）、ガ
スタービン制御装置１１４およびガスタービン保護装置
１２２に２段燃焼部不安定燃焼信号１２３を出力し、ガ
スタービン制御装置１１４は、２段燃料流量制御弁１１
２の弁閉指令を出力する（６０２）。なお、２段燃焼部
が正常燃焼である場合（６０１）は、運転継続する（６
０８）。２段燃料流量制御弁１１２の弁閉指令によって
２段燃料を遮断し、２段燃焼を消火する。また、異常燃
焼による機器の損傷を防ぐため、ガスタービン制御装置
１１４またはガスタービン保護装置１２２から発電機へ
の併入を許可しないように発電機併入許可信号の出力を
遮断する（６０３）。更に、１段燃焼単独運転状態にて
運転を継続するため、ガスタービン燃焼監視装置１１９
による２段燃焼部の正常燃焼判定を除外する（６０
４）。この状態で１段燃焼単独運転状態による運転を継
続する（６０５）。タービンが安定状態つまり予め設定
されたタービンが許容するタービン速度になったとき、
２段燃焼投入許可信号を出力し（６０６）、再び、２段
燃焼を開始するとともに（６０７）、ガスタービン燃焼
監視装置１１９による２段燃焼部の正常燃焼判定を実施
する。ここで、２段燃焼投入許可信号は、予め設定され
たタービンが速度保持を許容するタービン速度になった
とき、出力するようにしてもよい。また、２段燃焼投入
許可信号は、発電機併入許可信号（６０３）の遮断を解
除し、１段燃焼単独運転状態による運転を継続し（６０
５）、発電機へ併入した後、予め設定された発電機出力
になったとき、出力するようにしてもよい。このよう
に、本実施形態では、２段燃焼部の異常燃焼を検出した
後、１段燃焼部のみの単独燃焼に移行させ、ガスタービ
ンを停止させずに、安定した燃焼状態を保持しながら、
再度２段燃料を投入して運転を継続させることが可能と
なる。このため、ガスタービンを停止させずに２段燃焼
を再開するので、起動時間を短縮することができる。ま
た、２段燃焼部の異常燃焼時には、２段燃料流量制御弁
によって即座に２段燃料を遮断し、２段燃焼を消火する
ので、ガスタービン後流側への未燃ガスの過剰流入によ
る過燃焼から生じる熱衝撃を抑制することができ、機器
の損傷を防止することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
２段式燃焼器を有し、起動昇速過程で燃料投入するガス
タービンの２段燃焼部に異常燃焼が生じた場合、２段燃
焼部の正常燃焼判定しきい値またはその変化率を求め、
１段燃料指令信号の異常増加およびＮＯｘ計測値の異常
上昇を監視することにより、または、１段燃料指令信号
の異常増加率およびＮＯｘ計測値の異常上昇率を監視す
ることにより、速やかに２段燃料の異常燃焼を検出する
ことができる。また、１段燃料指令信号の異常増加とＮ
Ｏｘ計測値の異常上昇を同時に監視することにより、ま
たは、１段燃料指令信号の異常増加率およびＮＯｘ計測
値の異常上昇率を同時に監視することにより、正確に２
段燃料の異常燃焼を検出することができる。また、２段
燃料の異常燃焼の速やかな検出により、２段燃料供給を
即時に遮断するので、ガスタービン後流側への未燃ガス
の過剰流入による過燃焼から生じる熱衝撃を抑制し、機
器の損傷を防止することができ、安全な運転を維持する
ことができる。また、２段燃焼部の異常燃焼を検出した
後、１段燃焼部のみの単独燃焼に移行させ、安定した燃
焼状態を保持しながら、再度２段燃料を投入して運転を
継続させるので、ガスタービンを停止させないことによ
って、起動時間の短縮を図ることができると共に、安定
した運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態によるガスタービンと燃焼監
視装置の構成図

【図２】ガスタービンの起動昇速過程における制御ブロ
ック図

【図３】タービン速度と燃料指令信号の関係図

【図４】本発明の一実施形態

【図５】本発明による２段燃焼異常発生時の１段燃料指
令信号を説明する図

【図６】本発明による２段燃焼異常発生時の１段燃料指
令信号を説明する図

【図７】本発明の他の実施形態

【図８】本発明による２段燃焼異常発生時のＮＯｘ計測
値を説明する図

【図９】本発明による２段燃焼異常発生時のＮＯｘ計測
値を説明する図

【図１０】本発明の他の実施形態

【図１１】本発明による２段燃焼部の異常燃焼を検出し
た後の操作フロー

【符号の説明】

１０１…圧縮機、１０２…ガスタービン、１０３…燃焼
器、１０４…頭部燃焼室、１０５…後部燃焼室、１０６
…予混合部、１０７…２段燃料、１０８…１段燃料、１
１０…１段燃料流量制御弁、１１２…２段燃料流量制御
弁、１１３…予混合ガス、１１４…ガスタービン制御装
置、１１６…１段／２段燃料配分器、１１９…ガスター
ビン燃焼監視装置、１２０…速度検出器、１２２…ガス
タービン保護装置、１２４…ＮＯｘ計測器、２０２…調
節器、３０１…２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値計算
機、３０３…比較器、４０１…２段燃焼部の正常燃焼判
定しきい値計算機、４０３…比較器、５０１…２段燃焼
部の正常燃焼判定しきい値計算機、５０５…比較器

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 拡散燃焼方式の１段燃焼部と予混合方式
   の２段燃焼部を有し、速度設定に基づいて全燃料指令信
   号を出力し、前記全燃料指令信号を前記１段燃焼部に出
   力する１段燃料指令信号と前記２段燃焼部に出力する２
   段燃料指令信号に配分して前記１段燃焼部と前記２段燃
   焼部に燃料を投入するガスタービンにおいて、該ガスタ
   ービンの昇速過程であって、前記全燃料指令信号、前記
   ２段燃料指令信号およびタービン速度または経過時間を
   関数として前記２段燃焼部の正常燃焼判定しきい値を求
   め、前記１段燃料指令信号が前記しきい値を超えた場合
   に、前記２段燃焼部の燃焼を異常として検出することを
   特徴とするガスタービンの燃焼監視装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記２段燃焼部の正
   常燃焼判定しきい値の変化率と前記１段燃料指令信号の
   変化率を求め、前記１段燃料指令信号の変化率が前記し
   きい値の変化率を超えた場合に、前記２段燃焼部の燃焼
   を異常として検出することを特徴とするガスタービンの
   燃焼監視装置。
3. 【請求項３】 拡散燃焼方式の１段燃焼部と予混合方式
   の２段燃焼部を有し、速度設定に基づいて全燃料指令信
   号を出力し、前記全燃料指令信号を前記１段燃焼部に出
   力する１段燃料指令信号と前記２段燃焼部に出力する２
   段燃料指令信号に配分して前記１段燃焼部と前記２段燃
   焼部に燃料を投入するガスタービンにおいて、該ガスタ
   ービンの昇速過程であって、ＮＯｘ計測値を検出すると
   共に、前記全燃料指令信号およびタービン速度または経
   過時間を関数として前記２段燃焼部の正常燃焼判定しき
   い値を求め、前記ＮＯｘ計測値が前記しきい値を超えた
   場合に、前記２段燃焼部の燃焼を異常として検出するこ
   とを特徴とするガスタービンの燃焼監視装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記２段燃焼部の正
   常燃焼判定しきい値の変化率と前記ＮＯｘ計測値の変化
   率を求め、前記ＮＯｘ計測値の変化率が前記しきい値の
   変化率を超えた場合に、前記２段燃焼部の燃焼を異常と
   して検出することを特徴とするガスタービンの燃焼監視
   装置。
5. 【請求項５】 拡散燃焼方式の１段燃焼部と予混合方式
   の２段燃焼部を有し、速度設定に基づいて全燃料指令信
   号を出力し、前記全燃料指令信号を前記１段燃焼部に出
   力する１段燃料指令信号と前記２段燃焼部に出力する２
   段燃料指令信号に配分して前記１段燃焼部と前記２段燃
   焼部に燃料を投入するガスタービンにおいて、該ガスタ
   ービンの昇速過程であって、前記全燃料指令信号、前記
   ２段燃料指令信号およびタービン速度または経過時間を
   関数として前記２段燃焼部の第１の正常燃焼判定しきい
   値を求め、前記１段燃料指令信号が前記第１のしきい値
   を超える条件と、ＮＯｘ計測値を検出すると共に、前記
   全燃料指令信号および前記タービン速度または経過時間
   を関数として前記２段燃焼部の第２の正常燃焼判定しき
   い値を求め、前記ＮＯｘ計測値が前記第２のしきい値を
   超える条件が一致した場合に、前記２段燃焼部の燃焼を
   異常として検出することを特徴とするガスタービンの燃
   焼監視装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、前記２段燃焼部の第
   １の正常燃焼判定しきい値の変化率と前記１段燃料指令
   信号の変化率を求め、前記１段燃料指令信号の変化率が
   前記第１のしきい値の変化率を超える条件と、前記２段
   燃焼部の第２の正常燃焼判定しきい値の変化率と前記Ｎ
   Ｏｘ計測値の変化率を求め、前記ＮＯｘ計測値の変化率
   が前記第２のしきい値の変化率を超える条件が一致した
   場合に、前記２段燃焼部の燃焼を異常として検出するこ
   とを特徴とするガスタービンの燃焼監視装置。
7. 【請求項７】 請求項１から請求項５のいずれかにおい
   て、前記２段燃焼部の燃焼異常時に前記２段燃焼部の燃
   料を遮断して、前記１段燃焼部の燃焼単独状態に移行
   し、その後タービンが安定状態になった時、再度前記２
   段燃焼部に燃料を投入することを特徴とするガスタービ
   ンの燃焼監視装置。