JPH11264327A - ガスタービン燃焼器の失火検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスタービン燃焼器の着火後の失火を低コス
トで確実に検出できる方法を実現する。 【解決手段】 ガスタービン燃焼器の失火の検出を、着
火検出後にガスタービン排ガス温度の変化率が所定値以
下となったことを検出することにより行うものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン燃焼
器の着火後の失火の検出に適用されるガスタービン燃焼
器の失火検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスタービン燃焼器の失火検出に
適用される火炎検出器について、図３により説明する。

【０００３】図３に示す従来のガスタービン燃焼器の火
炎検出器は、ガスタービン燃焼器５１の本体に取付けら
れる紫外線検出器５２及び耐圧ガラス５３と、制御室に
設置される火炎スイッチ５４で構成されていた。

【０００４】上記紫外線検出器５２には真空管５５が使
用されており、この真空管５５は燃焼器５１内の炎から
発生する紫外線をレンズ５６を介して受けると、電極間
において放電を開始し、電流が流れる。この電流は、火
炎スイッチ５４内に設けられている電子回路５７におい
て増幅されてリレーを動作させ、接点５８の開閉により
火炎有りを外部に出力する。

【０００５】紫外線検出器５２の動作の原理は、紫外線
検出器５２が１９００〜２６００オングストロームの波
長を持つ紫外線に反応することを利用したものである。
なお、この紫外線は、通常のどのような炎からでも放射
されているものであり、反射や輻射は生じない。

【０００６】上記検出器５２の検出部は、特殊なガラス
の容器で構成されており、その内部には電極が設けられ
ており、また、純粋なガスが封入されている。上記電極
にはＡＣ電圧がかけられており、電極が上記波長帯の紫
外線光子を感ずると、電流が流れる。

【０００７】この電流はパルス状であり、単位時間あた
りの電流パルス量は光線の強さに比例する。信号パルス
は、紫外線検出器５２よりケーブルによって火炎スイッ
チ５４内の増幅器に送られ、ここでフィルターにかけら
れ、積分されて増幅される。そして、増幅された信号が
リレー動作をさせる。

【０００８】火炎検出器は、上記のような機器構成及び
動作原理から成り立っており、検出器５２を燃焼器本体
５１に取付けることによって、油燃焼、ガス燃焼、ある
いは油・ガス混焼の場合の火炎監視を行っている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の火炎検出器は、
前記のように、火炎の光により失火の検出を行うもので
あり、ガスタービン起動中の失火トリップの検出を行う
重要な計測器である。しかしながら、上記火炎検出器
は、その設置環境が劣悪なこともあって、次のような課
題を蔵しており、その解決が急がれていた。

【００１０】（１）センサ部分の寿命が短く、消耗品と
して扱う必要がある。 （２）また、計装品の中では比較的コストが高く、メン
テナンス費用全体に占める割合も大きい。

【００１１】（３）火炎検出器の自己放電による誤った
火炎検出が懸念される。 （４）火炎が何らかの理由で検出できなかった場合、未
だ燃焼に至らぬ燃料が爆発を起こし、人災を惹起する可
能性がある。本発明は、これらの課題を解決するために
提供されたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るガ
スタービン燃焼器の失火検出方法は、排ガス温度を検出
しながらガスタービンを起動し、ガスタービン燃焼器の
着火を検出した後、着火検出から一定時間の間、所定時
間間隔での排ガス温度の変化率の変動を求め、この変化
率が所定値以下となったことよりガスタービン燃焼器の
失火を検出することを特徴としている。

【００１３】本発明は、ガスタービンの起動時における
次の現象を利用したものである。即ち、ガスタービンの
排ガス温度は、着火と同時に急激に上昇する。しかし、
燃焼器が着火後に失火した場合、圧縮機からの圧縮空気
は燃焼器内を経由し、そのままガスタービン内を通過し
て排出されるため、排ガス温度は着火確認時の温度以下
まで急降下する。

【００１４】そのため、着火確認時より排ガス温度が低
下することを検出することにより、失火を検出すること
ができるようになり、劣悪な設置環境を避けた場所での
失火検出が可能となる。

【００１５】また、ガスタービンは、低回転域では、自
力昇速ができないため、外部トルクが加えられており、
失火しても回転数が落ちにくく、失火状態にある燃焼器
を通過する圧縮空気は減少せず、排ガス温度は降下する
傾向にある。

【００１６】そのため、本発明の場合には、ガスタービ
ンの低回転域においても確実な失火検出が可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係るガス
タービン燃焼器の失火検出装置について、図１により説
明する。

【００１８】図１に示す本実施形態に係る失火検出装置
は、順次接続された無駄時間設定器１と減算器２と高低
モニタ３と論理否定器４が設けられ平均ブレードパス温
度（以下．平均ＢＰＴとする）信号が上記無駄時間設定
器１と減算器２に入力される平均ＢＰＴ信号ライン５、
ワンパルス発生器６が設けられ着火検出信号が入力され
る着火検出信号ライン７、燃焼投入信号が入力される燃
料投入信号ライン８、上記それぞれのライン５，７，８
の出力信号を入力する論理積器９、および同論理積器９
の出力信号とトリップリセット信号を入力し着火後失火
信号を出力するセット優先セットリセット器１０を備え
ている。

【００１９】上記において、平均ＢＰＴ信号ライン５に
平均ＢＰＴ信号が入力されると、この信号は無駄時間設
定器１と減算器２に入力され、無駄時間設定器１はこの
平均ＢＰＴ信号を１秒間遅らせて出力し、減算器２は現
在の温度より１秒前の温度を減算する演算（即ち、時間
間隔が１秒間の場合の平均ＢＰＴの変化率を求める演
算）を５０msecの周期で行い、出力する。

【００２０】上記減算器２の出力信号は高低モニタ３に
入力され、高低モニタ３は１秒前に比べて温度が１０℃
以上上昇している場合には信号を出力して論理否定器４
に入力し、論理否定器４は温度が１０℃以下の上昇の場
合に信号を出力する。

【００２１】また、着火検出信号ライン７に着火検出信
号が入力されると、この信号はワンパルス発生器６に入
力され、ワンパルス発生器６は着火検出信号の入力から
２秒間１個のパルス信号を出力し続ける。更に、燃料投
入信号ライン８に入力された燃料投入信号はそのまま上
記ライン８を伝送される。

【００２２】上記平均ＢＰＴ信号ライン５、着火検出信
号ライン７、及び燃料投入信号ライン８の出力信号が論
理積器９に入力されると、論理積器９は信号を出力し、
セット優先セットリセット器１０をセット状態とし、セ
ット優先セットリセット器１０は信号を出力する。

【００２３】そのため、ガスタービン燃焼器に燃料が投
入され、着火の検出が行われた後に１秒間の平均ＢＰＴ
の温度上昇が１０℃以下となると、セット優先セットリ
セット器１０が信号を出力することになり、この信号を
着火後失火信号とすることができる。

【００２４】なお、上記セット優先セットリセット器１
０は、トリップリセット信号ライン１１を介してトリッ
プリセット信号を入力することにより、リセットするこ
とができる。

【００２５】本実施形態は、劣悪な設置環境を避けた場
所での失火検出を可能としたものであるが、上記により
失火検出が可能となる理由について、以下に図２により
説明する。

【００２６】ガスタービンの平均ＢＰＴは、着火と同時
に急激に上昇する。しかし、燃焼器が着火後に失火した
場合、圧縮機からの圧縮空気は燃焼器内を経由し、その
ままガスタービン内を通過して排出されるため、平均Ｂ
ＰＴは着火検出時の温度以下まで急降下する。

【００２７】そのため、着火検出時よりガスタービンの
排ガス温度を監視し、排ガス温度が所定温度以下に低下
することを検出することにより、燃焼器の失火検出が可
能となる。

【００２８】本実施形態に係る失火検出装置について
は、次の利点も有している。即ち、ガスタービンは、低
回転域では、自力昇速ができないため、起動装置からの
外部トルクが加えられている。そのため、失火しても回
転数が落ちにくく、回転数が落ちない分、失火状態にあ
る燃焼器を通過する圧縮空気は減少せず、排ガス温度は
降下する傾向にある。従って、低回転域においても確実
な失火検出が可能である。

【００２９】なお、本実施形態においては、応答性が早
いため、ブレードパス部の排ガス温度を用いて失火検出
を行っているが、排ガスダクト部の排ガス温度を用いて
行うことも可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明のガスタービン燃焼器の失火検出
方法においては、ガスタービン燃焼器の失火の検出を、
着火検出後にガスタービン排ガス温度の変化率が所定値
以下となったことを検出することにより行うものとした
ことによって、失火検知のソフトウエア化が可能とな
り、従来の劣悪な設置環境に取付けて火炎検知を行う火
炎検出器が不要となったため、その調達コスト並びに保
守費の低減が可能となり、確実な失火検出が可能とな
る。

【００３１】また、未燃焼燃料の爆発等による危険を回
避すること、及び低速回転域での失火も確実に検出する
ことが可能となり、ガスタービン運転時の信頼性の一層
の向上が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係る失火検出装置の説
明図である。

【図２】上記一実施形態に係る失火検出の作用説明図
で、（ａ）は時間とブレードパス温度の関係図、（ｂ）
は時間とブレードパス温度の変化率の関係図である。

【図３】従来の方法に適用される火炎検出器の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 無駄時間設定器 ２ 減算器 ３ 高低モニタ ４ 論理否定器 ５ 平均ＢＰＴ信号ライン ６ ワンパルス発生器 ７ 着火検出信号ライン ８ 燃料投入信号ライン ９ 論理積器 １０ セット優先セットリセット器 １１ トリップリセット信号ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排ガス温度を検出しながらガスタービン
   を起動し、ガスタービン燃焼器の着火を検出した後、着
   火検出から一定時間の間、所定時間間隔での排ガス温度
   の変化率の変動を求め、この変化率が所定値以下となっ
   たことよりガスタービン燃焼器の失火を検出することを
   特徴とするガスタービン燃焼器の失火検出方法。