JPH11101133A - ガスタービンの燃料供給装置 - Google Patents

ガスタービンの燃料供給装置

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JPH11101133A
JPH11101133A JP26525497A JP26525497A JPH11101133A JP H11101133 A JPH11101133 A JP H11101133A JP 26525497 A JP26525497 A JP 26525497A JP 26525497 A JP26525497 A JP 26525497A JP H11101133 A JPH11101133 A JP H11101133A
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JP
Japan
Prior art keywords
fuel
gas turbine
engine
battery
fuel pump
Prior art date
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Pending
Application number
JP26525497A
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English (en)
Inventor
Hirotaka Kumakura
弘隆 熊倉
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストに、着火時のガス温度急上昇を抑
え、部品の熱損傷を防ぐことのできるガスタービンの燃
料供給装置を提供すること。 【解決手段】 11は、三相交流発電機のステータに巻
かれた補機駆動用の補助巻き線である。12は整流器、
13はバッテリ、14は燃料ポンプ、15は図示しない
燃料調整弁、オイルポンプ、燃料停止弁等の補機、16
は抵抗器である。17は始動時、補機電源ラインにバッ
テリ13を結線するリレー接点である。18は、17と
同期して動作するリレー接点である。19は、リレー接
点17,18と反転して動作するリレー接点である。

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の燃料
供給装置、より具体的には、バイパス式燃料噴射弁を用
いたガスタービンにおいて、始動時の最低燃料流量を下
げる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のガスタービンの燃料供給装置とし
ては、低コストを狙ったタイプにバイパス式噴射弁を用
いた供給装置がある。ガスタービンの燃料供給系がコス
ト高になる主要因は、高圧ポンプ系である。バイパス式
噴射弁は、供給燃圧が比較的低圧でも優れた微粒化特性
を得られるため、システムコストが安くなる。このため
コスト的に厳しい小型ガスタービンで、この装置が使用
されている(特開平8−151936号公報参照)。
【0003】この従来技術を、図7に示す。1は燃料タ
ンク、2は燃料供給通路、3は燃料ポンプ、4はバイパ
ス式燃料噴射弁、5は燃料戻し通路、6は燃料調量器で
ある。
【0004】燃料タンク1から燃料供給通路2を通り、
燃料ポンプ3にて加圧された燃料は、バイパス式燃料噴
射弁4に送られる。このバイパス式燃料噴射弁4に供給
され燃焼に供された燃料の残り(余剰分)は、燃料戻し
通路5を通り、燃料調量器6を経て燃料タンク1に戻る
ような構成となっている。なお、燃料噴射量の調整は、
燃料調量器6(制御弁等から構成される)により、燃料
の戻し量を調節することでなされるようになっている。
【0005】また、この燃料供給系の燃料ポンプ及び燃
料調量装置を駆動する電源の構成例としては、特開平9
−79045号公報に開示されているようなものがあ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のガスタービンの燃料供給系にあっては、構造
的にバイパス噴射弁のターンダウン(最大燃料流量と最
小燃料流量の比)がほぼ決まってしまうため、エンジン
の最大出力や最大加速要求から最大燃料流量が決まると
着火時に利用する最小燃料流量が決まってしまい、着火
性が悪く低回転でしか着火できないエンジンにおいては
着火時のガス温度が急上昇してしまう、という問題点が
あった。
【0007】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、燃料ポンプが、バッテリ駆動時に
は抵抗と直列に接続され、エンジン起動後は補機駆動電
源から直接駆動されるよう結線されることで、上記問題
点を解決することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、バイパス式燃料噴射弁を用いたガスター
ビンの燃料供給装置において、燃料ポンプが、バッテリ
駆動時には抵抗と直列に接続され、エンジン起動後は補
機駆動電源から直接駆動されるよう結線されることを特
徴とする。
【0009】また、上記ガスタービンの燃料供給装置に
おいて、燃料ポンプが、バッテリ駆動時には冷却用ファ
ンの一部と直列に接続されることを特徴とする。
【0010】さらに、バイパス式燃料噴射弁を用いたガ
スタービンの燃料供給装置において、バッテリ駆動時に
燃料ポンプの駆動電源をON・OFFして供給燃圧を下
げることを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるガスタービン
の燃料供給装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細
に説明する。
【0012】(第1の実施の形態)図1は、本発明によ
るガスタービンの燃料供給装置の第1の実施の形態を示
す図である。第1の実施の形態は、ガスタービン発電機
に適用した例である。
【0013】まず、構成を説明する。11は、三相交流
発電機のステータに巻かれた補機駆動用の補助巻き線で
ある。12は整流器、13はバッテリ、14は燃料ポン
プ、15は図示しない燃料調整弁、オイルポンプ、燃料
停止弁等の補機、16は抵抗器である。17は始動時、
補機電源ラインにバッテリ13を結線するリレー接点で
ある。18は、17と同期して動作するリレー接点であ
る。19は、リレー接点17,18と反転して動作する
リレー接点である。
【0014】次に、第1の実施の形態の作用を説明す
る。図7に示した従来技術によるバイパス式噴射弁の燃
料供給システムでは、噴射弁直後の戻し通路圧力をP
out とし、噴射弁から噴射される燃料流量Gfを整理す
ると、図2に示すような特性を持つ。
【0015】調量器を全閉した際にPout は最も高くな
り、噴射弁は最大燃料流量Gfmaxを出す。逆に、調量
器を全開にするとPout は最も低くなり、最小燃料流量
Gfmin となる。このGfmax /Gfmin をターンダウ
ン比と呼び、噴射弁内の構造で決定され、実用上5程度
の値がとられる。
【0016】このように構造的にターンダウン比がほぼ
決まってしまうため、エンジンの最大出力や最大加速要
求から最大燃料流量が決まると、着火時に利用する最小
燃料流量が決まってしまい、着火性が悪く低回転でしか
着火できないエンジンにおいては、着火時のガス温度が
急上昇するという問題が発生してしまう。このガス温度
の急上昇は、燃焼器下流の耐熱材料に熱負荷をかけ、程
度のひどい場合には熱損傷の発生や部品寿命を縮める可
能性がある。
【0017】この最小燃料流量を下げる方法としては、
噴射弁の燃料供給圧を下げるという方法がある。図2に
示すように、燃料供給通路の圧力Pinを下げると、流量
特性は減少方向に変化する。
【0018】この燃料供給圧を下げる手段としては、バ
イパス式ではない通常の圧力噴射弁のように、供給側に
も燃料調量器を入れる方法がある。しかしこの方法で
は、燃料調量器はコストの高い部品であるため、システ
ム全体のコストアップを招いてしまうという問題があ
る。
【0019】そこで、第1の実施の形態では、燃料ポン
プへの供給電圧を下げることで燃料供給圧を下げ、最小
燃料流量Gfmin を下げることを考えた。
【0020】燃料ポンプへの供給電圧を下げると、ポン
プの回転数が下がり、燃料供給圧、燃料流量が減少す
る。ある燃料調量器開度における供給電圧と燃料流量と
の関係をまとめると、例えば図3に示すような特性とな
る。
【0021】このように供給電圧を下げていくと、ある
電圧を堺に急激に燃料流量が減少する。これは、摩擦等
の影響による燃料ポンプの急激な回転低下を生ずるため
である。このため、電圧低下量を、この急激に変化する
値に対し、ある余裕をもって設定する必要がある。着火
時の燃料流量は2〜3割減らせれば、着火時ガス温度急
上昇問題を解決する上で十分な効果がある。この程度の
流量低減であれば、前述の余裕を持った範囲に調整する
ことは、可能である。
【0022】以上の点を考慮し、第1の実施の形態で
は、燃料ポンプがバッテリ駆動される際は、バッテリに
対し固定抵抗が燃料ポンプに直列に接続され、発電機の
補助巻き線側から駆動される際は、固定抵抗をバイパス
する形で燃料ポンプに接続されるような構成とした。こ
の構成は、従来の構成に対し、電圧降下用の発熱抵抗と
リレーを付加しただけであるため、前述の燃料の供給通
路側に燃料調量器を入れる案に比べ、コストが低いとい
うメリットがある。
【0023】この方法では、バッテリ駆動される間は、
常に最大燃料流量も低く押さえられることになるが、
“バッテリ駆動期間=スタータでアイドル回転域までエ
ンジンが加速される間”であり、その間で必要とされる
最大燃料流量も低いため、問題を生じない。また、固定
抵抗の設定は、前述のように、燃料ポンプに印加される
電圧を急激に減少する点に対し余裕を持った形で設定す
る。
【0024】第1の実施の形態の作動を表したタイムチ
ャートを、図4に示す。エンジンのスタート信号がキー
スイッチ等から入力されると、リレー17,18がON
になるが、リレー19はOFFのままである。この際に
燃料ポンプに印加される電圧は、抵抗で落とされた分だ
けバッテリ電圧よりも低い。エンジンの回転が上昇し、
スタータ切り放し回転数を越える(=補助巻き線側電圧
がバッテリ電圧を越える)と、リレー19がONとな
り、リレー17,18はOFFとなる。この際に、燃料
ポンプの駆動電圧は規定の電圧まで上昇し、スタート時
に比し、最大燃料流量が増加する。
【0025】以上述べたように、第1の実施の形態で
は、燃料ポンプが、バッテリ駆動時には抵抗と直列に接
続され、エンジン起動後は補機駆動電源から直接駆動さ
れるよう結線される構成としたことで、低コストで着火
時のガス温度急上昇を抑え、部品の熱損傷を防ぐという
効果が得られる。
【0026】(第2の実施の形態)図5は、本発明によ
るガスタービンの燃料供給装置の第2の実施の形態を示
す図である。第1の実施の形態と異なる点は、抵抗器の
代わりに、エンジン周りの部品を冷却するファンを活用
する点である。なお、図中、符号20,21は冷却ファ
ン、22,23は冷却ファン20,21をON・OFF
するリレー、24は切り替えスイッチである。
【0027】次に、第2の実施の形態の作用を説明す
る。防音型発電パッケージのように、エンジンが防音等
の必要からパッケージングされた用途においては、その
パッケージ内にエンジン及び他の補機を冷却するための
冷却ファンを複数有している。この冷却ファンは、エン
ジンが始動し、パッケージ内の温度が上昇してきた際に
必要となるものであり、始動時には特に必要ではない。
そこで、このファンを第1の実施の形態における抵抗器
の代わりとして活用すると、抵抗器及びその周辺に必要
とされる放熱空間が不要となるため、小型化と低コスト
化が可能となる。
【0028】冷却ファン21は、燃料ポンプ駆動電圧を
適切に下げるために選んだファンである。パッケージに
よっては、抵抗値を適切にするために、2個以上のファ
ンを並列または直列として活用する場合もある。冷却フ
ァン20は、この電圧低下に活用しないファンである。
【0029】スタート信号が入り、バッテリ駆動の間
は、リレー23がONとなり、切り替えスイッチ24が
冷却ファン21と燃料ポンプ14を結線する。リレー1
9,22はOFFのままである。燃料ポンプ14は、冷
却ファン21で適切に下げられた電圧で駆動される。ス
タータ切り放し回転数までエンジンが加速された時点
で、バッテリリレー17はOFFとなり、切り替えスイ
ッチ24は冷却ファン21と補機電源ラインとを結線
し、リレー19がONする。リレー22,23は、温度
上昇に対するコントローラの判断により、適切なタイミ
ングでON・OFFされる。
【0030】(第3の実施の形態)図6は、本発明によ
るガスタービンの燃料供給装置の第3の実施の形態を示
す図である。
【0031】まず、構成を説明する。30は、バッテリ
駆動時にON・OFFされるリレーである。他の構成要
素は、図1に示した第1の実施の形態と同様である。
【0032】次に、第3の実施の形態の作用を説明す
る。第3の実施の形態は、燃料ポンプ駆動用リレーをO
N・OFFすることで、燃料ポンプの駆動電圧を下げよ
うとするものである。
【0033】バッテリ駆動時に、リレー30を予め設定
しているONデューティ幅でON・OFFし、前述した
適切な電圧まで連続的に下げているのと同等な効果を発
揮させる。バッテリが切り放された時点以降は、このリ
レー30をONの状態で保持する。
【0034】第3の実施の形態は、前述した第1、第2
の実施の形態に対し、電圧を下げる抵抗器や結線切り替
えのリレーを必要としないため、最も小型化、低コスト
化が可能となる。
【0035】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、燃料ポンプが、バッテリ駆動時には抵抗と直列
に接続され、エンジン起動後は補機駆動電源から直接駆
動されるよう結線される構成としたことにより、バイパ
ス型噴射弁を用いているガスタービンで、着火性が悪く
低回転において着火せざるを得ない場合においても、低
コストに、着火時のガス温度急上昇を抑え、部品の熱損
傷を防ぐ、というメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるガスタービンの燃料供給装置の第
1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】第1の実施の形態の作用を説明する図である。
【図3】第1の実施の形態の作用を説明する図である。
【図4】第1の実施の形態の作用を説明する図である。
【図5】第2の実施の形態の構成を示す図である。
【図6】第3の実施の形態の構成を示す図である。
【図7】従来技術による燃料供給装置の構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
11 補助巻き線 12 整流器 13 バッテリ 14 燃料ポンプ 15 補機 16 抵抗器 17,18,19,22,23,30 リレー 20,21 冷却ファン 24 切り替えスイッチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイパス式燃料噴射弁を用いたガスター
    ビンの燃料供給装置において、 燃料ポンプが、バッテリ駆動時には抵抗と直列に接続さ
    れ、エンジン起動後は補機駆動電源から直接駆動される
    よう結線されることを特徴とするガスタービンの燃料供
    給装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のガスタービンの燃料供
    給装置において、 前記燃料ポンプが、バッテリ駆動時には冷却用ファンの
    一部と直列に接続されることを特徴とするガスタービン
    の燃料供給装置。
  3. 【請求項3】 バイパス式燃料噴射弁を用いたガスター
    ビンの燃料供給装置において、 バッテリ駆動時に燃料ポンプの駆動電源をON・OFF
    して供給燃圧を下げることを特徴とするガスタービンの
    燃料供給装置。
JP26525497A 1997-09-30 1997-09-30 ガスタービンの燃料供給装置 Pending JPH11101133A (ja)

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