JPH11101434A - Controller for combustor - Google Patents
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- JPH11101434A JPH11101434A JP26525797A JP26525797A JPH11101434A JP H11101434 A JPH11101434 A JP H11101434A JP 26525797 A JP26525797 A JP 26525797A JP 26525797 A JP26525797 A JP 26525797A JP H11101434 A JPH11101434 A JP H11101434A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は燃焼器の制御装置に
関し、特に、運転点が安定な燃焼領域にくるよう運転状
態に応じて予蒸発予混合流路に導入するコンプレッサー
出口流路からの抽気量を調整することによって、予め逆
火、吹き消えの発生を抑止し、円滑なエンジン運転を実
現する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for a combustor, and more particularly, to bleed air from a compressor outlet flow passage which is introduced into a pre-evaporation pre-mixing flow passage according to an operation state so that an operation point is in a stable combustion region. The present invention relates to a technique for suppressing the occurrence of flashback and blow-out in advance by adjusting the amount to realize smooth engine operation.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のガスタービン等の燃焼器として
は、例えば実開平2−72334号公報に開示されてい
るように、図8に示すような、予蒸発予混合式と称され
るものがあった。2. Description of the Related Art As a conventional combustor for a gas turbine or the like, a combustor called a pre-evaporation premixing type as shown in FIG. there were.
【0003】この従来技術の構成を、図8を用いて説明
する。この燃焼器1は、2つの燃料噴射弁を有し、運転
状態に応じて設定される要求燃料噴射量を、第1燃料噴
射弁6と第2燃料噴射弁9に適切に配分して噴射する構
成である。[0003] The configuration of this prior art will be described with reference to FIG. The combustor 1 has two fuel injection valves, and appropriately distributes and injects a required fuel injection amount set according to an operation state to the first fuel injection valve 6 and the second fuel injection valve 9. Configuration.
【0004】燃焼器1の予蒸発予混合通路部としての予
蒸発管3に、第1燃料噴射弁6から燃料を噴射すると共
に、図示しないコンプレッサー及び熱交換器を介して供
給される燃焼用空気を導入する。予蒸発管3において、
噴射した燃料と燃焼用空気を蒸発混合させ、予混合気を
形成し、主燃焼部である燃焼筒4に供給する。また、燃
焼筒4内には、要求燃料噴射量から第1燃料噴射弁6の
噴射量を引いた残りの噴射量を第2燃料噴射弁9から直
接噴射し、予蒸発管3から供給される混合気と共に燃焼
筒4内で燃焼させる。更に、両燃料噴射ノズルから噴射
した燃料量に対応して燃焼筒4内に希釈用空気を導入
し、燃焼筒4内で、ある範囲の希薄状態に制御して燃焼
させるようにしている。Fuel is injected from a first fuel injection valve 6 into a pre-evaporation pipe 3 serving as a pre-evaporation pre-mixing passage of the combustor 1, and combustion air supplied via a compressor and a heat exchanger (not shown). Is introduced. In the pre-evaporation tube 3,
The injected fuel and combustion air are evaporated and mixed to form a premixed gas, which is supplied to a combustion cylinder 4 which is a main combustion part. Further, the remaining injection amount obtained by subtracting the injection amount of the first fuel injection valve 6 from the required fuel injection amount is directly injected into the combustion cylinder 4 from the second fuel injection valve 9 and supplied from the pre-evaporation pipe 3. The fuel is burned in the combustion cylinder 4 together with the air-fuel mixture. Further, dilution air is introduced into the combustion cylinder 4 in accordance with the amount of fuel injected from the two fuel injection nozzles, and the combustion is controlled in the combustion cylinder 4 to be in a certain lean state.
【0005】このように、燃料噴射量の一部あるいは全
部を予蒸発予混合させてから、燃焼筒内で、ある範囲の
希薄状態で燃焼させることにより、1つの燃料噴射弁で
燃焼筒内に直接燃料を噴射する拡散燃焼方式のものに比
べ、NOxの排出量を大幅に減少でき、良好な排気特性
が得られるという利点がある。[0005] As described above, a part or all of the fuel injection amount is pre-evaporated and pre-mixed, and then the fuel is burned in a certain lean state in the combustion cylinder. Compared with the diffusion combustion type that directly injects fuel, there is an advantage that the emission amount of NOx can be greatly reduced and good exhaust characteristics can be obtained.
【0006】このような予蒸発予混合燃焼器にあって
は、燃焼器内の火炎が予蒸発予混合通路部に逆流する、
いわゆる逆火が発生した場合、燃料供給量を減量する、
あるいは予蒸発予混合流路に専用の開閉弁を設け、逆火
時にこの弁を開放して予蒸発予混合流路に燃焼用空気を
導入して逆火を回避するものがある。[0006] In such a pre-evaporation premix combustor, the flame in the combustor flows back to the pre-evaporation pre-mix passage.
If so-called flashback occurs, reduce the fuel supply,
Alternatively, a dedicated on-off valve is provided in the pre-evaporation pre-mixing flow path, and this valve is opened at the time of flashback to introduce combustion air into the pre-evaporation pre-mixing flow path to avoid flashback.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、急加
速、急減速を伴うような実際の運転では、逆火発生の頻
度が高く、このような逆火発生後に逆火回避制御する方
式では、加速中に逆火した場合、燃料を急減量するので
加速できなくなったり、加速後の減速で失火する可能性
が増すなど、エンジンの運転性が悪化する、という問題
点があった。However, in an actual operation involving sudden acceleration and sudden deceleration, flashback occurs frequently, and in such a system in which flashback avoidance control is performed after the occurrence of flashback, acceleration is not possible. In the case of a flashback, there is a problem that the operability of the engine deteriorates, for example, the fuel cannot be accelerated because the fuel is rapidly reduced, and the possibility of a misfire due to deceleration after acceleration increases.
【0008】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、予蒸発予混合流路に外部から導入
する空気量によって、燃焼器の安定燃焼範囲(逆火限
界、吹き消え限界)が変わることを利用し、運転状態に
応じて予蒸発予混合流路に導入する空気量を調整し、運
転点が常に安定燃焼範囲の略中央にくるよう、燃焼器の
安定範囲を制御することによって、予め逆火や吹き消え
を抑止し、上記問題点を解決することを目的としてい
る。The present invention has been made in view of such a conventional problem. The stable combustion range of the combustor (the flashback limit, the blowing limit, etc.) is controlled by the amount of air introduced from the outside into the pre-evaporation premixing flow path. Using the fact that the extinguishing limit changes, the amount of air introduced into the pre-evaporation pre-mixing flow path is adjusted according to the operating conditions. An object of the present invention is to control the flashback and blowout beforehand by controlling, and to solve the above problems.
【0009】[0009]
【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、燃焼用空気が流入する燃焼器入口と燃焼
筒との間に、燃焼器入口近傍に配置した第1燃料噴射弁
から噴射した燃料を蒸発させると共に燃焼用空気と混合
させて燃焼筒に導く予蒸発予混合通路を有し、予蒸発予
混合通路と燃焼筒との接続部に拡散燃焼用の第2燃料噴
射弁を備え、運転状態に対応して設定される要求燃料噴
射量を通常燃料配分設定手段に従って第1燃料噴射弁と
第2燃料噴射弁に適宜配分して噴射させると共に、燃焼
筒に燃焼筒内に導入する希釈用空気の取入れ口を開設
し、燃焼筒内で所定の空気過剰率で燃焼させるよう構成
した燃焼器において、外部空気を予蒸発流路に導入する
空気導入手段と、燃焼器入口温度を検出する温度検出手
段と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手
段と、第1燃料噴射弁からの燃料噴射量を検出する燃料
噴射量検出手段と、エンジン回転数から所定の運転マッ
プを選定し、燃焼器入口温度と、燃料流量から運転マッ
プ上の現在の運転点を判断し、その運転点が運転時の安
定な燃焼領域にあるか否かを判定する運転状態判定手段
と、運転点が安定燃焼領域にない場合には予蒸発流路に
導入する空気量を増減し、運転点が安定燃焼領域にある
場合には予蒸発流路に導入する空気量を一定に保つため
の、空気流量設定手段と、空気流量設定手段によって設
定される空気導入量に基づいて空気導入量を調整する空
気流量制御手段と、を有することを特徴とする燃焼器の
制御装置とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first fuel injection valve disposed near a combustor inlet between a combustor inlet into which combustion air flows and a combustion cylinder. A pre-evaporation pre-mixing passage for evaporating the fuel injected from the fuel tank and mixing with the combustion air to guide the fuel to the combustion cylinder; The required fuel injection amount set according to the operating state is appropriately distributed and injected into the first fuel injection valve and the second fuel injection valve according to the normal fuel distribution setting means, and is injected into the combustion cylinder in the combustion cylinder. In a combustor configured to open an intake of the dilution air to be introduced and burn at a predetermined excess air rate in the combustion cylinder, an air introduction means for introducing external air into the pre-evaporation flow path; Temperature detection means for detecting the Engine speed detecting means for detecting a fuel injection amount, a fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount from the first fuel injection valve, and a predetermined operation map based on the engine speed are selected. Operating state judgment means for judging the current operating point on the operation map from the operation map and judging whether or not the operating point is in a stable combustion region during operation, and a preliminary operation when the operating point is not in the stable combustion region. The air flow rate setting means and the air flow rate setting means for increasing or decreasing the amount of air introduced into the evaporation passage, and for keeping the amount of air introduced into the pre-evaporation passage constant when the operating point is in the stable combustion region. An air flow control means for adjusting the air introduction amount based on the set air introduction amount.
【0010】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転マップ上の運転点が逆火領域、吹き消え領域
の双方から所定値を有する点である場合、運転点は安定
燃焼領域にあると判定する運転状態判定手段を有するこ
とを特徴とする。Further, according to the present invention, when the operating point on the operation map is a point having a predetermined value from both the flashback area and the blowout area, the operating point is in the stable combustion area. It is characterized by having an operating state determining means for determining that:
【0011】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転マップ上の運転点の逆火領域からの値が、所
定値以下となった場合、運転点が逆火予告領域にあると
判定する運転状態判定手段を有することを特徴とする。Further, according to the present invention, in the control device for a combustor, when the value of the operating point on the operation map from the flashback region becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the operating point is in the flashback notice region. It is characterized by having an operating state determining means for performing the operation.
【0012】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転マップ上の運転点の吹き消え領域からの値
が、所定値以下となった場合、運転点が吹き消え予告領
域にあると判定する運転状態判定手段を有することを特
徴とする。Further, according to the present invention, in the control device of the combustor, when the value of the operating point on the operation map from the blowout area becomes equal to or less than a predetermined value, it is determined that the operating point is in the blowout notice area. It is characterized by having an operating state determining means for performing the operation.
【0013】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転状態判定手段が、運転点が安定燃焼領域にあ
ると判定した場合に、予蒸発流路に導入する空気量を変
更しないように流量調整する空気流量制御手段を有する
ことを特徴とする。Further, according to the present invention, in the control device for a combustor, when the operating state determining means determines that the operating point is in the stable combustion region, the operating amount determining means does not change the amount of air introduced into the pre-evaporation passage. It is characterized by having air flow control means for adjusting the flow rate.
【0014】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転状態判定手段が、運転点が逆火予告領域にあ
ると判定した場合に、予蒸発流路に導入する空気量を増
量するように流量調整する空気流量制御手段を有するこ
とを特徴とする。Further, according to the present invention, in the control device for a combustor, when the operating state determining means determines that the operating point is in the flashback notice area, the amount of air introduced into the pre-evaporation passage is increased. And air flow control means for adjusting the flow rate.
【0015】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、運転状態判定手段が、運転点が吹き消え予告領域
にあると判定した場合に、予蒸発流路に導入する空気流
量を減量するように流量調整する空気流量制御手段を有
することを特徴とする。Further, according to the present invention, in the control device for a combustor, when the operating state determining means determines that the operating point is in the blowing-out notice area, the air flow introduced into the pre-evaporation passage is reduced. And air flow control means for adjusting the flow rate.
【0016】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、予蒸発流路に導入する空気をコンプレッサー出口
空気流路から抽気する空気導入手段を有することを特徴
とする。Further, the present invention is characterized in that in the control device for a combustor, there is provided air introducing means for extracting air introduced into the pre-evaporation passage from a compressor outlet air passage.
【0017】また本発明は、前記燃焼器の制御装置にお
いて、予蒸発流路に導入する空気を外部空気源から供給
する空気導入手段を有することを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that in the control device for the combustor, there is provided air introducing means for supplying air introduced into the pre-evaporation flow path from an external air source.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明による燃焼器の制御
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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of a control device for a combustor according to the present invention.
【0019】(第1の実施の形態)図1は、本発明によ
る燃焼器の制御装置の第1の実施の形態を示す図であ
る。まず、図1を用いて構成を説明する。吸気通路の設
けられた燃焼器1は、図示しないコンプレッサーならび
に熱交換器を介して供給される燃焼用空気を導入する空
気導入孔2aを設けたカバー2に囲まれた予蒸発予混合
通路としての予蒸発管3を有し、この予蒸発管3の下流
端に接続して燃焼筒4を有している。(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a control device for a combustor according to the present invention. First, the configuration will be described with reference to FIG. A combustor 1 provided with an intake passage serves as a pre-evaporation premix passage surrounded by a cover 2 provided with a compressor (not shown) and an air introduction hole 2a for introducing combustion air supplied through a heat exchanger. It has a pre-evaporation tube 3 and a combustion tube 4 connected to the downstream end of the pre-evaporation tube 3.
【0020】予蒸発管3の空気導入孔3aが形成された
周壁には、同じく図示しない空気導入孔が形成された空
気流量調整用のリング状のスリーブ5が回動自由に嵌合
されている。また、予蒸発管3の上流端部には、予蒸発
管3内に燃料を噴射する予蒸発予混合燃焼用の第1燃料
噴射弁6が装着され、燃焼筒4との接続部である予蒸発
管3下流端部には、予蒸発管3中心部にブラケット7を
介して支持された火炎保持用の保炎器8に装着されて拡
散燃焼用の第2燃料噴射弁9が設けられている。A ring-shaped sleeve 5 for adjusting the air flow rate, which also has an air introduction hole (not shown), is rotatably fitted to the peripheral wall of the pre-evaporation tube 3 where the air introduction hole 3a is formed. . At the upstream end of the pre-evaporation pipe 3, a first fuel injection valve 6 for pre-evaporation, premix combustion for injecting fuel into the pre-evaporation pipe 3 is mounted, and is connected to the combustion cylinder 4. At the downstream end of the evaporating pipe 3, a second fuel injection valve 9 for diffusion combustion is provided, which is mounted on a flame holding flame holder 8 supported at the center of the pre-evaporating pipe 3 via a bracket 7. I have.
【0021】また、燃焼用空気を導入する空気導入孔2
a部には、燃焼器入口温度を検出するための温度検出手
段としての温度センサー31が設けられている。An air inlet 2 for introducing combustion air.
The part a is provided with a temperature sensor 31 as a temperature detecting means for detecting a combustor inlet temperature.
【0022】燃焼筒4には、点火栓11が、その先端を
燃焼筒4内に臨ませて装着されている。また、燃焼筒4
の周壁には、希釈用の空気を燃焼筒4内に導入するため
の第1空気取入口4a、および拡散燃焼用の空気を燃焼
筒4内に導入するための第2空気取入口4bが形成され
ている。そして、予蒸発管3と同様に、第1空気取入口
4aの開口面積を可変して、取り入れる空気を調整する
リング状の第1スリーブ12と、第2空気取入口4bの
開口面積を可変して、取り入れる空気を調整するリング
状の第2スリーブ13とが回動自由に嵌合取付されてお
り、各スリーブ12,13には、各々ギヤ14,15が
一体に設けられている。An ignition plug 11 is mounted on the combustion tube 4 with its tip facing the inside of the combustion tube 4. In addition, combustion cylinder 4
A first air intake 4a for introducing air for dilution into the combustion cylinder 4 and a second air intake 4b for introducing air for diffusion combustion into the combustion cylinder 4 are formed on the peripheral wall. Have been. Then, similarly to the pre-evaporation tube 3, the opening area of the first air inlet 4a is changed to adjust the opening of the ring-shaped first sleeve 12 and the opening area of the second air inlet 4b. A ring-shaped second sleeve 13 for adjusting the air to be taken in is rotatably fitted and mounted. Gears 14 and 15 are provided integrally with the sleeves 12 and 13, respectively.
【0023】第1スリーブ12のギヤ14は、燃焼器1
の外壁に回転自在に支持された回転軸16の先端に設け
られたギヤ17と噛み合っており、第2スリーブ13側
のギヤ15は、回転軸16の外周面に回転自在に嵌合し
て支持された筒状の回転軸18に一体に設けられたギヤ
19と噛み合っている。The gear 14 of the first sleeve 12 is
A gear 17 provided at the tip of a rotary shaft 16 rotatably supported on the outer wall of the second shaft 13 meshes with the gear 15. The gear 15 on the second sleeve 13 side is rotatably fitted on the outer peripheral surface of the rotary shaft 16 and supported. And a gear 19 provided integrally with the formed cylindrical rotary shaft 18.
【0024】回転軸16の基端部には、回転軸16を回
転駆動して、第1空気取入口4aから取り入れる空気を
調整すべく第1スリーブ12を回転駆動する第1アクチ
ュエータ22が連結されている。また、回転軸18の基
端部には、回転軸18を回転駆動して、第2空気取入口
4bから取り入れる空気を調整すべく第2スリーブ13
を回転駆動する第2アクチュエータ23が連結されてい
る。Connected to the base end of the rotating shaft 16 is a first actuator 22 for rotating the rotating shaft 16 to rotate the first sleeve 12 in order to adjust the air taken in from the first air intake 4a. ing. A second sleeve 13 is provided at the base end of the rotating shaft 18 to rotate the rotating shaft 18 to adjust the air taken in from the second air inlet 4b.
Is connected to the second actuator 23 that rotationally drives the actuator.
【0025】空気配管34は、図示しないコンプレッサ
ー出口空気流路からコンプレッサー出口空気を抽気し、
予蒸発管3に導入するための配管であり、途中に空気流
量を制御する空気流量制御弁35と、空気流量を測定す
る空気流量センサー36を備えている。The air pipe 34 extracts the compressor outlet air from a compressor outlet air flow path (not shown).
It is a pipe for introducing into the pre-evaporation pipe 3, and includes an air flow control valve 35 for controlling the air flow and an air flow sensor 36 for measuring the air flow in the middle.
【0026】燃焼器1の燃焼を制御するコントロールユ
ニット20は、例えばマイクロコンピュータで構成され
ている。通常時は、従来と同様に、温度センサー31と
アクセル開度センサー21からの信号に基づいて、第1
燃料噴射弁6および第2燃料噴射弁9と第1アクチュエ
ータ22、第2アクチュエータ23を駆動制御し、所定
の希薄状態での燃焼を行わせる。The control unit 20 for controlling the combustion of the combustor 1 is composed of, for example, a microcomputer. At normal time, the first operation is performed based on signals from the temperature sensor 31 and the accelerator opening sensor 21 as in the conventional case.
The drive control of the fuel injection valve 6 and the second fuel injection valve 9, the first actuator 22, and the second actuator 23 is performed to perform combustion in a predetermined lean state.
【0027】すなわち、温度センサー31からの燃焼器
入口温度Tin信号に基づいて、予蒸発管3内で蒸発可
能な第1燃料噴射弁6からの許容燃料噴射量を予め設定
した通常燃料配分マップを用いて算出するとともに、ア
クセル開度センサー21からの機関負荷に相当するアク
セル開度θ信号を入力して現在の運転状態に対応する機
関の要求燃料噴射量Gfsetを算出する。That is, based on the combustor inlet temperature Tin signal from the temperature sensor 31, a normal fuel distribution map in which the allowable fuel injection amount from the first fuel injection valve 6 that can evaporate in the pre-evaporation pipe 3 is set in advance. In addition to calculating the required fuel injection amount Gfset of the engine corresponding to the current operating state, the accelerator opening θ signal corresponding to the engine load from the accelerator opening sensor 21 is input.
【0028】そして、所定の“エンジン回転数−燃料噴
射量”マップから、要求燃料噴射量に対する第1燃料噴
射弁6、第2燃料噴射弁9からの燃料噴射割合を算出
し、その算出値を噴射量として、第1燃料噴射弁6、第
2燃料噴射弁9から燃料噴射を行い、予蒸発予混合燃焼
と拡散燃焼とを併用する。これら燃料噴射制御と同時
に、第1燃料噴射弁6、第2燃料噴射弁9に割り当てた
燃料噴射量に応じて、第1スリーブ12、第2スリーブ
13駆動用の第1アクチュエータ22、第2アクチュエ
ータ23を駆動制御して、燃焼用空気および希釈用空気
の供給量を適切に制御して燃焼筒4内の燃焼が所定範囲
の希薄燃焼状態で行われるようにしている。Then, the ratio of fuel injection from the first fuel injection valve 6 and the second fuel injection valve 9 to the required fuel injection amount is calculated from a predetermined "engine speed-fuel injection amount" map, and the calculated value is calculated. As the injection amount, fuel injection is performed from the first fuel injection valve 6 and the second fuel injection valve 9, and both pre-evaporation, premixed combustion and diffusion combustion are used. Simultaneously with these fuel injection controls, the first actuator 22 for driving the first sleeve 12, the second sleeve 13 and the second actuator in accordance with the fuel injection amount assigned to the first fuel injection valve 6 and the second fuel injection valve 9. 23 is controlled so that the supply amounts of the combustion air and the dilution air are appropriately controlled so that the combustion in the combustion cylinder 4 is performed in a lean combustion state within a predetermined range.
【0029】また、コントロールユニット20は、図2
のフローチャートに示すように、エンジン回転センサー
32の回転数信号Nに基づいて、現状の運転状態を判定
するための運転マップを複数のマップの中から選定し、
温度センサー31からの燃焼器入口温度Tinと、第1
燃料噴射弁6の燃料噴射量センサー(図示せず)からの
第1燃料噴射弁燃料噴射量Gfを基に、前記運転マップ
上の運転点を判断する。Further, the control unit 20 is configured as shown in FIG.
As shown in the flowchart of FIG. 7, an operation map for determining the current operation state is selected from a plurality of maps based on the rotation speed signal N of the engine rotation sensor 32,
The combustor inlet temperature Tin from the temperature sensor 31 and the first
The operating point on the operation map is determined based on the fuel injection amount Gf of the first fuel injection valve from a fuel injection amount sensor (not shown) of the fuel injection valve 6.
【0030】さらに、運転時の予蒸発管3導入空気流量
に対する前記マップ上の安定燃焼(運転)範囲(逆火限
界、吹き消え限界)を判断し、前記安定燃焼(運転)範
囲に対する運転点の位置を判断する。Further, a stable combustion (operation) range (flashback limit, blowout limit) on the map with respect to the flow rate of air introduced into the pre-evaporation pipe 3 during operation is determined, and an operation point for the stable combustion (operation) range is determined. Judge the position.
【0031】運転点が逆火限界から所定の値を有する位
置にない場合、運転点は逆火する可能性のある領域(逆
火予告領域)にあると判定し、予蒸発管への空気導入量
を所定流量ΔGapだけ増量設定し、逆に、運転点が吹
き消え限界から所定の値を有する位置にない場合、運転
点は吹き消えする可能性のある領域(吹き消え予告領
域)にあると判定し、予蒸発管への空気導入量を所定流
量ΔGapだけ減量設定させるよう制御している。If the operating point is not at a position having a predetermined value from the flashback limit, it is determined that the operating point is in an area where flashback is likely to occur (flashback warning area), and air is introduced into the pre-evaporation pipe. If the operating point is not at a position having a predetermined value from the blowout limit, the operating point is in an area where blowout is likely to occur (a blowout notice area). Judgment is performed, and the amount of air introduced into the pre-evaporation tube is controlled to be reduced by a predetermined flow rate ΔGap.
【0032】ここで、コントロールユニット20は、運
転状態判定手段、空気流量設定手段、空気流量制御手段
の各機能が、図2のフローチャートに示すように、ソフ
トウェア的に備えられているものである。Here, the control unit 20 is provided with the functions of the operating state determination means, the air flow rate setting means, and the air flow rate control means as software as shown in the flowchart of FIG.
【0033】次に、図2に示すフローチャートを参照し
ながら、第1の実施の形態による燃焼器の制御装置の運
転状態判定、空気流量調整、空気流量制御の各制御動作
について、具体的に説明する。Next, with reference to the flowchart shown in FIG. 2, each control operation of the operation state determination, air flow adjustment, and air flow control of the combustor control device according to the first embodiment will be specifically described. I do.
【0034】ステップS1では、コンプレッサー出口空
気流路から抽気し、予蒸発管3に導入する空気流量Ga
pを所定の流量Gap0に設定する。ステップS2で
は、第1燃料噴射弁燃料噴射量センサーからの信号に基
づき、第1燃料噴射弁の燃料噴射量Gfpを読み込む。In step S 1, an air flow Ga extracted from the compressor outlet air flow path and introduced into the pre-evaporation pipe 3.
p is set to a predetermined flow rate Gap0. In step S2, the fuel injection amount Gfp of the first fuel injection valve is read based on the signal from the first fuel injection valve fuel injection amount sensor.
【0035】ステップS3では、温度センサー31から
の信号に基づき、燃焼器入口温度Tinを読み込む。ス
テップS4では、エンジン回転センサー32から、信号
によりエンジン回転数Nを読み込む。In step S3, the combustor inlet temperature Tin is read based on the signal from the temperature sensor 31. In step S4, the engine speed N is read from the engine speed sensor 32 by a signal.
【0036】ステップS5では、エンジン回転数Nに対
応する運転マップを選定する。運転マップは、図3に示
すように、燃焼器入口温度Tinと第1燃料噴射弁6の
燃料噴射量Gfpの関係を示す図であり、図上の点の燃
焼空気流量、燃焼空気圧力は一定である。エンジン回転
数Nに対応して、複数あるこれら運転マップから、運転
時のエンジン回転数に一番近い運転マップを選定する。
(図4参照)In step S5, an operation map corresponding to the engine speed N is selected. The operation map is a diagram showing a relationship between the combustor inlet temperature Tin and the fuel injection amount Gfp of the first fuel injection valve 6, as shown in FIG. It is. An operation map closest to the engine rotation speed during operation is selected from the plurality of operation maps corresponding to the engine rotation speed N.
(See Fig. 4)
【0037】ステップS6では、空気流量センサー36
からの信号に基づき、予蒸発管に導入する空気流量Ga
pを読み込む。In step S6, the air flow sensor 36
From the air flow Ga
Read p.
【0038】ステップS7では、ステップS6で検出し
た空気流量Gapに対応して、ステップS5で選定した
運転マップ上の逆火限界、吹き消え限界を選定する。な
お、各運転マップ上には、逆火限界、吹き消え限界が空
気流量Gapの変化に対応して選定可能なように設定し
てあり、任意の空気流量Gapに対して、逆火限界、吹
き消え限界が選定できる。(図5参照)In step S7, a flashback limit and a blowout limit on the operation map selected in step S5 are selected in accordance with the air flow rate Gap detected in step S6. In each operation map, a flashback limit and a blow-off limit are set so as to be selectable in accordance with a change in the air flow rate Gap. The disappearance limit can be selected. (See Fig. 5)
【0039】ステップS8では、燃料噴射量Gfpと燃
焼器入口温度Tinとから、運転マップ上の現在の運転
点位置を判断する。(図6参照)このステップS5、ス
テップS7、ステップS8が、運転状態判定手段の機能
に相当する。In step S8, the current operating point position on the operation map is determined from the fuel injection amount Gfp and the combustor inlet temperature Tin. (See FIG. 6) Steps S5, S7, and S8 correspond to the function of the operating state determination means.
【0040】ステップS9では、運転点(燃料噴射量G
fp)が運転マップ上の逆火限界(逆火限界燃料流量G
fp(fb1))から所定の値分(燃料流量ΔGfp)
を差し引いた点以下の点であるか否かを判定する。“G
fp≦Gfp(fb1)−ΔGfp”と判定された場合
には、運転点は逆火限界から十分な値を有し、逆火の可
能性は低いと判断し、ステップS10に進む。“Gfp
>Gfp(fb1)−ΔGfp”と判定された場合に
は、運転点は逆火する可能性の高い運転領域(逆火予告
領域)にあり、逆火の可能性は高いと判断し、ステップ
S11に進む。In step S9, the operating point (fuel injection amount G
fp) is the flashback limit on the operation map (flashback limit fuel flow rate G
fp (fb1)) by a predetermined value (fuel flow rate ΔGfp)
It is determined whether or not the point is equal to or less than the point obtained by subtracting. “G
If it is determined that “fp ≦ Gfp (fb1) −ΔGfp”, it is determined that the operating point has a sufficient value from the flashback limit and the possibility of flashback is low, and the process proceeds to step S10.
> Gfp (fb1)-. DELTA.Gfp ", the operating point is in an operation region where there is a high possibility of flashback (flashback warning region), and it is determined that the possibility of flashback is high, and step S11 is performed. Proceed to.
【0041】ステップS10では、運転点(燃料噴射量
Gfp)が運転マップ上の吹き消え限界(吹き消え限界
燃料流量Gfp(bo1))から所定の値分(燃料流量
ΔGfp)を加えた点以上の点であるか否かを判定す
る。“Gfp≧Gfp(bo1)+ΔGfp”と判定さ
れた場合には、運転点は吹き消え限界から十分な値を有
し、吹き消えの可能性は低いと判断し、ステップS1に
戻る。“Gfp<Gfp(bo1)+ΔGfp”と判定
された場合には、運転点は吹き消えする可能性の高い運
転領域(吹き消え予告領域)にあり、吹き消えの可能性
は高いと判断し、ステップS12に進む。In step S10, the operating point (fuel injection amount Gfp) is equal to or higher than the point obtained by adding a predetermined value (fuel flow rate ΔGfp) from the blowout limit (blowoff limit fuel flow rate Gfp (bo1)) on the operation map. It is determined whether it is a point. If it is determined that “Gfp ≧ Gfp (bo1) + ΔGfp”, it is determined that the operating point has a sufficient value from the blowout limit and the possibility of blowout is low, and the process returns to step S1. When it is determined that “Gfp <Gfp (bo1) + ΔGfp”, it is determined that the operating point is in an operation area where a blow-out is likely to occur (a blow-out notice area), and that the possibility of a blow-out is high. Proceed to S12.
【0042】ステップS11では、空気流量Gapを、
ステップS6で検出した空気流量Gapに、所定の増分
ΔGapを加算した量まで増量し、ステップS2に戻
る。ステップS12では、空気流量Gapを、ステップ
S6で検出した空気流量Gapに、所定の減分ΔGap
を減算した量まで減量し、ステップS2に戻る。ステッ
プS9〜S12が、空気流量設定手段の機能に相当す
る。In step S11, the air flow rate Gap is
The amount is increased to an amount obtained by adding a predetermined increment ΔGap to the air flow rate Gap detected in step S6, and the process returns to step S2. In step S12, the air flow rate Gap is changed to the air flow rate Gap detected in step S6 by a predetermined decrement ΔGap.
, And returns to step S2. Steps S9 to S12 correspond to the function of the air flow rate setting means.
【0043】以上述べてきたように、運転状態に応じ
て、コンプレッサー出口流路から抽気し、予蒸発管に導
入する空気流量を調整することによって、逆火、吹き消
えを事前に抑止し、安定したエンジンの運転を実現する
ことができる。As described above, flashback and blowout are suppressed in advance by adjusting the flow rate of air extracted from the compressor outlet flow path and introduced into the pre-evaporation pipe in accordance with the operation state, and stable. Engine operation can be realized.
【0044】(第2の実施の形態)まず、第2の実施の
形態の構成を説明する。第1の実施の形態では、コンプ
レッサー出口空気流路の空気を抽気し、予蒸発管に導入
する構成をとったが、第2の実施の形態では、エンジン
から独立した外部空気源から空気を供給し、予蒸発管に
導入する構成をとる。図7に、その構成を示す。(Second Embodiment) First, the configuration of the second embodiment will be described. In the first embodiment, the air in the compressor outlet air flow path is extracted and introduced into the pre-evaporation pipe. In the second embodiment, air is supplied from an external air source independent of the engine. Then, it is configured to be introduced into the pre-evaporation tube. FIG. 7 shows the configuration.
【0045】また、基本的な制御のフローは、第1の実
施の形態と同様であるので、省略する。The basic control flow is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、予蒸発予混合流路の導入する外部空気源からの
空気導入量を、エンジン運転条件に応じて調整し、燃焼
器の安定燃焼範囲を可変化することによって、燃焼器の
逆火や吹き消えを予め予防・抑止する。これによって、
逆火による燃焼器の耐久性の低下を防止し、燃焼器の寿
命を延ばすことができるとともに、安定なエンジンの運
転を実現できる。As described above in detail, according to the present invention, the amount of air introduced from the external air source introduced into the pre-evaporation pre-mixing flow path is adjusted according to the engine operating conditions, and In this way, flashback and blowout of the combustor are prevented and suppressed in advance by varying the stable combustion range of the combustion chamber. by this,
It is possible to prevent a decrease in durability of the combustor due to flashback, prolong the life of the combustor, and realize stable operation of the engine.
【0047】また、予蒸発予混合流路に導入する空気量
を必要最小限に抑えることにより、燃焼性能、熱効率、
排気性能などのエンジン性能の低下を最小限に抑えるこ
とができる。Further, by minimizing the amount of air introduced into the pre-evaporation pre-mixing channel, the combustion performance, heat efficiency,
A decrease in engine performance such as exhaust performance can be minimized.
【0048】各実施の形態は、それぞれ上記共通の効果
に加えて、更に以下のような効果がある。第1の実施の
形態においては、予蒸発予混合流路に導入する空気を、
コンプレッサー出口流路から抽気する構成をとることに
よって、構成を単純化し、コストを低減できるという効
果がある。Each embodiment has the following effects in addition to the above-mentioned common effects. In the first embodiment, the air introduced into the pre-evaporation pre-mixing channel is
By adopting a configuration in which air is extracted from the compressor outlet flow path, there is an effect that the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
【0049】また、第2の実施の形態においては、外部
空気源から空気を導入する構成をとることによって、常
温に近い空気を導入可能となるので、エンジン性能を低
下させることなく運転性を向上できるという効果があ
る。Further, in the second embodiment, by adopting a configuration in which air is introduced from an external air source, it becomes possible to introduce air near normal temperature, so that drivability is improved without lowering engine performance. There is an effect that can be.
【図1】本発明による燃焼器の制御装置の第1の実施の
形態の予蒸発予混合燃焼器の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a pre-evaporation-premix combustor according to a first embodiment of a combustor control device according to the present invention.
【図2】第1の実施の形態の制御動作を示すフローチャ
ートである。FIG. 2 is a flowchart illustrating a control operation according to the first embodiment.
【図3】第1の実施の形態の制御動作を説明する図(運
転マップ)である。FIG. 3 is a diagram (operation map) illustrating a control operation according to the first embodiment.
【図4】第1の実施の形態の制御動作を説明する図(模
式図(1))である。FIG. 4 is a diagram (a schematic diagram (1)) illustrating a control operation according to the first embodiment.
【図5】第1の実施の形態の制御動作を説明する図(模
式図(2))である。FIG. 5 is a diagram (a schematic diagram (2)) illustrating a control operation according to the first embodiment.
【図6】第1の実施の形態の制御動作を説明する図(模
式図(3))である。FIG. 6 is a diagram (a schematic diagram (3)) illustrating a control operation according to the first embodiment.
【図7】第2の実施の形態の予蒸発予混合燃焼器の構成
を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a pre-evaporation-premix combustor according to a second embodiment.
【図8】従来技術の予蒸発予混合燃焼器の構成を示す図
である。FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a conventional pre-evaporation premix combustor.
1 燃焼器 2 カバー 2a 空気導入孔 3 予蒸発管 3a 空気導入孔 4 燃焼筒 4a 第1空気取入口 4b 第2空気取入口 5 スリーブ 6 第1燃料噴射弁 7 ブラケット 8 保炎器 9 第2燃料噴射弁 11 点火栓 12 第1スリーブ 13 第2スリーブ 14,15,17,19 ギヤ 16,18 回転軸 20 コントロールユニット 21 アクセル開度センサー 22 第1アクチュエータ 23 第2アクチュエータ 31 温度センサー 32 エンジン回転センサー 34 空気配管 35 空気流量制御弁 36 空気流量センサー DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Combustor 2 Cover 2a Air introduction hole 3 Pre-evaporation tube 3a Air introduction hole 4 Combustion cylinder 4a First air intake 4b Second air intake 5 Sleeve 6 First fuel injection valve 7 Bracket 8 Flame stabilizer 9 Second fuel Injection valve 11 Spark plug 12 First sleeve 13 Second sleeve 14, 15, 17, 19 Gear 16, 18 Rotation axis 20 Control unit 21 Accelerator opening sensor 22 First actuator 23 Second actuator 31 Temperature sensor 32 Engine rotation sensor 34 Air piping 35 Air flow control valve 36 Air flow sensor
Claims (9)
筒との間に、前記燃焼器入口近傍に配置した第1燃料噴
射弁から噴射した燃料を蒸発させると共に前記燃焼用空
気と混合させて燃焼筒に導く予蒸発予混合通路を有し、
該予蒸発予混合通路と前記燃焼筒との接続部に拡散燃焼
用の第2燃料噴射弁を備え、運転状態に対応して設定さ
れる要求燃料噴射量を通常燃料配分設定手段に従って前
記第1燃料噴射弁と前記第2燃料噴射弁に適宜配分して
噴射させると共に、前記燃焼筒に当該燃焼筒内に導入す
る希釈用空気の取入れ口を開設し、該燃焼筒内で所定の
空気過剰率で燃焼させるよう構成した燃焼器において、 外部空気を予蒸発流路に導入する空気導入手段と、 前記燃焼器入口温度を検出する温度検出手段と、 エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、 第1燃料噴射弁からの燃料噴射量を検出する燃料噴射量
検出手段と、 エンジン回転数から所定の運転マップを選定し、燃焼器
入口温度と、燃料流量から運転マップ上の現在の運転点
を判断し、その運転点が運転時の安定な燃焼領域にある
か否かを判定する運転状態判定手段と、 運転点が安定燃焼領域にない場合には予蒸発流路に導入
する空気量を増減し、運転点が安定燃焼領域にある場合
には予蒸発流路に導入する空気量を一定に保つための、
空気流量設定手段と、 前記空気流量設定手段によって設定される空気導入量に
基づいて空気導入量を調整する空気流量制御手段と、 を有することを特徴とする燃焼器の制御装置。1. A fuel injected from a first fuel injection valve disposed near a combustor inlet between a combustor inlet into which combustion air flows and a combustion tube, and mixed with the combustion air. Having a pre-evaporation pre-mixing passage leading to the combustion cylinder,
A second fuel injection valve for diffusion combustion is provided at a connection between the pre-evaporation pre-mixing passage and the combustion cylinder, and a required fuel injection amount set in accordance with an operation state is set to the first fuel injection amount according to the normal fuel distribution setting means. The fuel injection valve and the second fuel injection valve are appropriately distributed and injected, and the combustion cylinder is provided with an intake port for dilution air to be introduced into the combustion cylinder. In the combustor configured to burn in, air introduction means for introducing external air into the pre-evaporation flow path, temperature detection means for detecting the combustor inlet temperature, and engine speed detection means for detecting the engine speed A fuel injection amount detecting means for detecting a fuel injection amount from the first fuel injection valve, a predetermined operation map is selected from the engine speed, and a current operating point on the operation map based on the combustor inlet temperature and the fuel flow rate. Judge, Operating state determining means for determining whether or not the operating point is in a stable combustion area during operation; and increasing or decreasing the amount of air introduced into the pre-evaporation flow path when the operating point is not in the stable combustion area, When the point is in the stable combustion region, to keep the amount of air introduced into the pre-evaporation flow path constant,
A control device for a combustor, comprising: an air flow rate setting means; and an air flow rate control means for adjusting an air introduction amount based on an air introduction amount set by the air flow rate setting means.
いて、 運転マップ上の運転点が逆火領域、吹き消え領域の双方
から所定値を有する点である場合、運転点は安定燃焼領
域にあると判定する運転状態判定手段を有することを特
徴とする燃焼器の制御装置。2. The control device for a combustor according to claim 1, wherein the operating point on the operation map is a point having a predetermined value from both the flashback region and the blowout region, and the operating point is in a stable combustion region. A control device for a combustor, comprising: an operating state determination unit that determines that the combustion condition is present.
いて、 運転マップ上の運転点の逆火領域からの値が、所定値以
下となった場合、運転点が逆火予告領域にあると判定す
る運転状態判定手段を有することを特徴とする燃焼器の
制御装置。3. The control device for a combustor according to claim 1, wherein when the value of the operating point on the operation map from the flashback area is equal to or less than a predetermined value, the operating point is in the flashback notice area. A control device for a combustor, comprising: an operating state determination unit for determining that:
いて、 運転マップ上の運転点の吹き消え領域からの値が、所定
値以下となった場合、運転点が吹き消え予告領域にある
と判定する運転状態判定手段を有することを特徴とする
燃焼器の制御装置。4. The control device for a combustor according to claim 1, wherein when the value of the operating point from the blowout area on the operation map is equal to or less than a predetermined value, the operating point is in the blowout notice area. A control device for a combustor, comprising: an operating state determination unit for determining that:
いて、 運転状態判定手段が、運転点が安定燃焼領域にあると判
定した場合に、予蒸発流路に導入する空気量を変更しな
いように流量調整する空気流量制御手段を有することを
特徴とする燃焼器の制御装置。5. The combustor control device according to claim 1, wherein the operating state determining means does not change the amount of air introduced into the pre-evaporation flow path when the operating point determines that the operating point is in the stable combustion region. A combustor control device having an air flow control means for adjusting the flow rate as described above.
いて、 運転状態判定手段が、運転点が逆火予告領域にあると判
定した場合に、予蒸発流路に導入する空気量を増量する
ように流量調整する空気流量制御手段を有することを特
徴とする燃焼器の制御装置。6. The control device for a combustor according to claim 1, wherein the operating state determining means increases the amount of air introduced into the pre-evaporation flow path when the operating point determines that the operating point is in the flashback notice area. A control device for a combustor, characterized by having an air flow rate control means for adjusting the flow rate so as to adjust the flow rate.
いて、 運転状態判定手段が、運転点が吹き消え予告領域にある
と判定した場合に、予蒸発流路に導入する空気流量を減
量するように流量調整する空気流量制御手段を有するこ
とを特徴とする燃焼器の制御装置。7. The control device for a combustor according to claim 1, wherein the operating state determining means reduces the flow rate of the air introduced into the pre-evaporation flow path when the operating point determines that the operating point is in the blow-out notice area. A control device for a combustor, characterized by having an air flow rate control means for adjusting the flow rate so as to adjust the flow rate.
いて、 予蒸発流路に導入する空気をコンプレッサー出口空気流
路から抽気する空気導入手段を有することを特徴とする
燃焼器の制御装置。8. The control device for a combustor according to claim 1, further comprising air introduction means for extracting air introduced into the pre-evaporation flow passage from an air flow passage at a compressor outlet. .
いて、 予蒸発流路に導入する空気を外部空気源から供給する空
気導入手段を有することを特徴とする燃焼器の制御装
置。9. The control device for a combustor according to claim 1, further comprising air introduction means for supplying air introduced into the pre-evaporation flow path from an external air source.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26525797A JPH11101434A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Controller for combustor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26525797A JPH11101434A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Controller for combustor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11101434A true JPH11101434A (en) | 1999-04-13 |
Family
ID=17414723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26525797A Pending JPH11101434A (en) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | Controller for combustor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11101434A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010265889A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | General Electric Co <Ge> | Automatic fuel nozzle flame-holding quench |
US8251093B2 (en) | 2009-04-22 | 2012-08-28 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel supply apparatus for a combustor |
CN104819484A (en) * | 2015-04-20 | 2015-08-05 | 北京航空航天大学 | Evaporation type flame stabilizer of radial ignition |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26525797A patent/JPH11101434A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8251093B2 (en) | 2009-04-22 | 2012-08-28 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Fuel supply apparatus for a combustor |
JP2010265889A (en) * | 2009-05-12 | 2010-11-25 | General Electric Co <Ge> | Automatic fuel nozzle flame-holding quench |
CN104819484A (en) * | 2015-04-20 | 2015-08-05 | 北京航空航天大学 | Evaporation type flame stabilizer of radial ignition |
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