JPH1122490A - パイロット比自動調整装置 - Google Patents
パイロット比自動調整装置Info
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Abstract
るガスタービン燃焼器のパイロット比自動調整装置に関
し、パイロットノズルの比率を適正に自動的に調整す
る。 【解決手段】 負荷信号発生器21の信号はパイロット
ノズル信号発生器22、メインノズル信号発生器23−
1,23−2に直接入力し、メインノズル信号発生器2
3−1,23−2の信号でメインノズルA,Bの制御弁
25−A,25−Bをそれぞれ制御する。内圧変動モニ
タ2、NOx モニタ3からの検出信号は演算装置1に入
力し、演算装置1は負荷信号も取込み、現在の負荷に対
して内圧変動許容値内でNOx が最低となるようにパイ
ロット比信号を補正する信号を加算器5に出力し、パイ
ロットノズル信号発生器22の出力に加算し、補正す
る。内圧変動とNOx を検出し、最適なパイロット比が
設定される。
Description
ノズルを併用しているガスタービン燃焼器のパイロット
比の自動調整装置に関する。
減のために空気と燃料を予め均一に混合して燃焼させる
予混合燃焼器(メインノズル:M)が採用されているが
燃焼の安定範囲が狭いため安定した燃焼を持続すること
が難しい。
散ノズルと併用しているが、拡散ノズル(パイロットノ
ズル:P)は火炎温度が高く高濃度のNOx が発生す
る。即ち、パイロットノズルの比率を上げると火炎が安
定し、燃焼器の内圧変動は小さくなるがNOx が増加す
る傾向にある。
定となり、燃料と空気の比、予混合燃焼、拡散燃焼の状
態などの要因により内圧変動は大きくなるが、パイロッ
ト比率が小さくなった分NOx は低下する傾向にある。
これ等の妥協点を調査してパイロットとメイン燃料の比
率(P/M比)を決めている。
示し、(a)が内部の概略縦断面図、(b)が正面図で
ある。燃焼器30は、燃料と空気の予混合気を形成する
8個のメインノズル、即ち、4個のメインノズル32−
Aと4個のメインノズル32−Bと、燃焼器30の中心
部には、燃料稀薄な予混合気の燃焼を安定化するため拡
散燃焼と呼ばれるパイロットノズル31を設けている。
と称し、従来用いられてきたが、着火性と火炎の安定性
は優れている反面、火炎温度が高く、高濃度のNOx が
発生する。
する予混合稀薄燃焼は、適正な燃料と空気の割合(燃空
比)を選定することによりNOx の発生を大幅に抑制す
ることが出来る。反面安定した燃焼を持続することが難
しい燃焼法である。
内圧変動とNOx の傾向を示し、パイロット比率を上げ
ると右側に移行し、内圧変動低下、NOx 増加の傾向を
示す。パイロット比率を下げると、左側に移行し反対の
傾向を示す。
(負荷)に見合ったパイロット比を予め、内圧変動、N
Ox 実測データより最適値を求め負荷パラメータのみで
設定している。
信号発生器21からの負荷の大きさに対応した信号はパ
イロットノズル信号発生器22及びメインノズル信号発
生器23−1,23−2にそれぞれ直接入力し、それら
各信号発生器からの出力信号により各ノズルに接続され
た制御弁24,25−A,25−Bの開度を制御する方
法で行っている。
A,Bの2系列となっているが、これは着火〜全負荷運
転までの燃料を制御するためメインA1個のみでは制御
性が悪くなり、パイロット(火種)とメインAで着火
し、負荷運転途中でメインBを投入する様になってい
る。このためメインバーナは通常2系列であり、これ以
上ではマニホールド、燃焼器ノズルへの燃料管が増加
し、制御が複雑となってしまう。
ビンのP/M比設定後の運転に於いては、負荷のパラメ
ータのみでの制御となるため、燃焼器が経年劣化や環境
変化等により内圧変動が許容値を越えたり、許容値に対
し余裕が生じすぎたり、又NOx 値も変動する。
に、負荷のみに依存せずに内圧変動やNOx 値もパラメ
ータとして取込み、内圧変動許容値内でたえず変動に応
じて最適の低NOx 化運転ができるようにパイロット比
を補正できガスタービンのパイロット比自動調整装置を
提供することを課題としている。
解決するために次の手段を提供する。
を併用した燃焼器を有し、負荷信号に応じて前記パイロ
ットノズルとメインノズルとの燃料の比率を制御し、最
適な低NOx 化を行うガスタービンのパイロット比調整
装置において、前記燃焼器の内圧変動を検出する内圧変
動検出装置と、NOx 量を検出するNOx 検出装置と、
前記内圧変動検出装置からの信号、前記NOx 検出装置
からの信号及び前記負荷信号を入力し、前記負荷におい
て内圧変動許容範囲内でNOx を低く設定できるパイロ
ットノズル比率となるように補正信号を出力する演算装
置とを備えたことを特徴とするパイロット比自動調整装
置。
パイロットノズル/メインノズル比制御に負荷信号以外
に加えて燃焼器内圧変動及びNOx を検出してこれ等を
制御パラメータとした自動調整制御を行う。
示すフローチャートで説明する。図4において、まず
ではパイロットノズルとメインノズルの比(P/M比)
が設定されると共に内圧変動検出装置とNOx 検出装置
からの検出信号が検出され、演算装置に入力する。演
算装置では補正信号が求められ、加算補正手段に
加えられる。加算補正手段はパイロットノズル制御弁
を制御し、メインノズル制御弁はにおいて設定さ
れたP/M比に従って制御される。本発明の構成は図中
二点鎖線で示した,,の部分であり、演算装置
には必要に応じて外部の入力装置等が接続される。
Ox の実測データベースに基づいて負荷に見合ったP/
M比が設定される。次に、S2ではこれを演算器に入力
する。S3においては負荷に対する内圧変動、NOx を
検出し、演算器においてP/M比の補正信号が演算さ
れ、補正信号が出力される。S4ではこの補正信号が加
算手段に入力され、S5においてバイアス値がパイロッ
ト比の信号に加算されてバイアス補正がなされる。次
に、S6では、そのバイアス補正信号によってノズルに
接続された燃料制御弁が制御される。一方、S7でメイ
ンノズル側は負荷に見合ったメインノズル開閉信号によ
りメインノズル接続した燃料制御弁が制御される。そし
て両ノズルの開度の程度によってP/M比が自動調整さ
れる。
て図面に基づいて具体的に説明する。図1は本発明の実
施の一形態に係るパイロット比自動調整装置のシステム
系統図である。図1において、二点鎖線で囲んだ部分は
図6の従来例と同じ系統であり、本発明の特徴部分は図
中の符号1乃至5で示す部分である。以下にこれらの特
徴について詳しく説明する。
度説明すると、負荷制御信号発生器21からの信号は、
パイロットノズル信号発生器22及びメインノズル信号
発生器23−1,23−2にそれぞれ直接入力し、それ
ら各信号発生器からの信号により各制御弁24,25−
A,25−Bを制御する所謂負荷パラメータのみの制御
であった。そのため燃焼器の経年劣化、環境変化等によ
る内圧変動、NOx 値の変化に対し追従できなかった。
ガスタービンでは、図8で説明したように、パイロット
比を上げると内圧変動は低下するが、NOx が上昇す
る。又、パイロット比を下げるとNOx は低下するが、
内圧変動が上昇する。このためパイロット比の上限はN
Ox で、下限は内圧変動で制限されることになる。その
ためP/M比率を図7に示すように負荷見合いで設定し
ていた。
化、燃料成分変化等が発生した場合、以前に決めたパイ
ロット比がNOx 、内圧変動のそれぞれの制限値内に入
って最適ポイントになるとは限らない。そこで本発明の
実施の形態では、内圧変動とNOx をそれぞれ検出し、
これらの信号により対流する負荷に対してNOx で制限
を受ける上限と、内圧変動で決まる下限の範囲内で適正
なパイロット比となるように補正信号を出力し、調整す
るものである。
の特徴を説明する。燃焼器の内圧変動モニタ2で内圧変
動を検出し、更にNOx モニタ3でNOx 値を検出し、
これら両信号を演算装置1に入力する。演算装置1で
は、負荷制御信号21も入力し、図2に示すように、入
力した負荷信号に対してNOx の上限以下で、かつ内圧
変動信号に対しては内圧変動下限以上となるような範囲
にパイロット比を設定する補正信号4を出力する。
イロットノズル信号発生器22で設定されたパイロット
ノズルの信号に加算され、これを補正し、変動後のP/
M比が図2に示すように斜線で示す適正範囲となるよう
に調整する。図2はP/M比対負荷の関係図でありP/
M比を制御する三つの要素である負荷、内圧変動及びN
Ox をパラメータに取ってあり三要素で定まる上限、下
限の制御範囲の斜線内の変化に対し前述のように自動的
にP/M比を決定する。
ーチャートであり、NOx センサからの信号はNOX モ
ニタ3に入り、現在のNOx 値が得られる。内圧変動セ
ンサからの信号は内圧変動モニタ2に入り、現在の内圧
変動値が得られる。これらのNOx 値、内圧変動値は現
在の負荷信号での基準NOX 値、基準内圧変動値と比較
され、S10,S13でチェックされる。NOX 値が基
準NOX 値より小さければ、S11でその状態を保持す
る信号(補正値「0」)を発生し、NOX が基準NOX
値より高ければS12でパイロット比減信号を発生す
る。
ればS14でその状態を保持する信号(補正値「0」)
を発生し、内圧変動が基準内圧変動値より高ければS1
5でパイロット比増信号を発生する。これらの信号は加
算器5に入り(補正信号4として)パイロットノズル信
号発生器22の信号に加算される。リミッター6でこの
信号は図2に示すNOX で定まる上限、内圧変動で定ま
る下限内でパイロットノズル制御弁9の開度調整が行な
われる。
タ2とNOx モニタ3により内圧変動とNOx を検出
し、演算装置1でパイロットノズル発生器の信号を補正
する信号を出力し、パイロット比を補正するようにした
ので、従来の負荷のパラメータのみで制御方式よりも確
実に、内圧変動許容値内で最適低NOx での運転を可能
とし、パイロット比が自動的に調整される。
自動調整装置において、燃焼器の内圧変動を検出する内
圧変動検出装置と、NOx 量を検出するNOx 検出装置
と、前記内圧変動検出装置からの信号、前記NOx 検出
装置からの信号及び前記負荷信号を入力し、前記負荷に
おいて内圧変動許容範囲内でNOx を低く設定できるパ
イロット比率となるように補正信号を出力する演算装置
とを備えたことを特徴としているので次のような効果を
奏する。
化運転を可能にする。 (2)定検後の立上げ時のP/M比調整を必要とせずそ
の確認のみとなる。
調整装置の制御系統図である。
調整装置のパイロット比の調整範囲を示す図である。
調整装置の演算装置内部のフローチャートである。
る。
ある。
Ox 、内圧変動との関係を示す図である。
概略断面図、(b)は正面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 パイロットノズルと予混合のメインノズ
ルを併用した燃焼器を有し、負荷信号に応じて前記パイ
ロットノズルとメインノズルとの燃料の比率を制御し、
最適な低NOx 化を行うガスタービンのパイロット比調
整装置において、前記燃焼器の内圧変動を検出する内圧
変動検出装置と、NOx 量を検出するNOx 検出装置
と、前記内圧変動検出装置からの信号、前記NOx 検出
装置からの信号及び前記負荷信号を入力し、前記負荷に
おいて内圧変動許容範囲内でNO x を低く設定できるパ
イロットノズル比率となるように補正信号を出力する演
算装置とを備えたことを特徴とするパイロット比自動調
整装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18120397A JP3771677B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | パイロット比自動調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18120397A JP3771677B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | パイロット比自動調整装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1122490A true JPH1122490A (ja) | 1999-01-26 |
JP3771677B2 JP3771677B2 (ja) | 2006-04-26 |
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ID=16096649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP18120397A Expired - Lifetime JP3771677B2 (ja) | 1997-07-07 | 1997-07-07 | パイロット比自動調整装置 |
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