JPS59693B2 - ガスタ−ビンエンジンノ セイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は単一軸かつ単一サイクルのガスタービンエンジ
ンを制御する電子装置に関するものである。

このような電子装置は燃焼室への燃料の流速及び流量を
制御することによってエンジンの速度を制御する。

本発明の目的はあらかじめ決められた方法で各時刻にガ
スタービンからの排気ガスの速度と温度を制限すること
で、広範囲にわたり調節可能な値の範囲内でガスタービ
ンエンジンの速度を一様に制御することである。

本発明の別の目的はガスタービンの吸入空気圧に応じて
吸入ガス温度を調整して適切にエンジンを制御すること
である。

以下の記述から明らかなように本発明は上記の目的を達
成するために、速度、温度、圧力などのエンジンの瞬時
的運転状況を示すパラメータに比例した電気信号を発生
するよう作られたトランスジューサ装置と、燃焼室への
燃料送り回路中に置かれたサーボ弁を制御する前記信号
により駆動される電子処理装置とを有するガスタービン
エンジンを制御する電子装置を提供する。

更に、ガスタービンの吸入ガス圧に応じて排気ガスの基
準温度を示す信号を補正することにより吸入ガス温度を
調整してエンジンを適切に制御するようにしたものであ
る。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図において、１００は単一軸型ガスタービンのコン
プレッサー、１０１は燃焼室、１０２はタービン、１０
８は交流機のような有効な負荷１０３に動力を伝達する
タービン軸である。

ポンプ１０５は貯蔵槽１０４から燃料をくみ上げ、燃料
をサーボ弁１８から燃焼室１０１へ送る。

電子装置１１１は下記のような信号を処理することによ
ってタービンの速度を制御する。

すなわちこの信号はコンプレッサー１００の圧縮ガス導
出管１０７内部のガス圧力に応答するトランスジューサ
１３、タービンの羽根からの出力排気ガス温度及びター
ビンからの排気とガス温度にそれぞれ応答する２つのト
ランスジューサ即ち温度検知装置１５０，１５１、およ
びタービン軸１０８０角速度に対応するタコメータトラ
ンスジューサ１゜２により与えられる。

この電子装置１１１は、燃焼室１０１に供給される燃料
の量を制御するためのサーボ弁１８を駆動する。

次に第２図に示されるこの電子装置１１１のブロック図
に関して説明する。

タコメータ回路３゜４は２つの電磁トランスジューサ１
，２からそれぞれ入力信号を供給される。

タコメータ回路３゜４はその出力電圧を最大信号選択器
５を供給する。

最大信号選択器５は高い電圧の出力を関数発生器Ｔと主
制御回路６へ供給する。

主制御回路６はポテンショメータ式変速器８かも供給さ
れる入力電圧を受けとり、またポテンショメータ式帰還
回路９を備えている。

温度検知装置１５０，１５１は同時に信号を平均力目算
回路１５と、外部制御装置２１によりエンジンの始動時
にのみ作動される最大温度選択器２０とに供給する。

２つの入力をもつＯＲ回路２２はカ目算回路１５と選択
器２０によりそれぞれ信号を供給されて比較回路１７を
７駆動する。

その比較回路１γは圧カドランスジューサ１３によって
１駆動されるレベル修正器１６によりさらに出力信号を
供給されて調整回路２３を、駆動する。

最大出力制限器３８は調整回路２３の出力と比較回路１
Ｔの入力との間に帰還回路として挿入される。

調整回路２３の出力は、一方の入力がポテンショメータ
式分圧器２４に接続された最大信号選択器１９の他方の
入力に接続される。

並列に動作する二つの最・」・信号選択器１０，１１に
おいて、一方の最少信号選択器１１の三つの入力２８，
２９，３０は対応する他方の最小信号選択器１０の三つ
の入力２５，２６，２７にそれぞれ接続される。

主制御回路６の出力はそれぞれ最少信号選択器１０．１
１の対応する入力２６．２９に接続される。

関数発生器ｒの出力はそれぞれ選択器１０゜１１０対応
する入力２５．２８へ接続される。

最大信号選択器１９の出力はそれぞれ選択器１０．１１
の対応する入力２７，３０に接続される。

二つの最小信号選択器１０，１１０出力電圧は対応する
出力制御回路である電圧−電流変換器（トランスジュー
サ＞ １２、１２’に供給され、そこで出力電圧はサー
ボ弁１８を、駆動するよう電流に変換される。

第３図はタコメータ信号として最大信号選択器５から供
給される入力信号を受信する関数発生器γの電気的結線
図であり、その出力は最・」・信号選択器１１への入力
２８に接続される。

関数発生器γは演算入力増幅器ｌγを有しており、該増
幅器１１は非線形関数を発生する３つの演算セルフ８．
γ９，８０に接続される。

各セルフ８．７９．８０の帰還回路は対応する可変抵抗
器７１．７３．７５を有する。

セルフＢ、７９への各反転入力はそれぞれ対応するポテ
ンショメータ素子７２．７４に接続される。

３つのセルの出力は出力演算増幅器８１に接続されると
共に、第３のポテンショメータ素子１６に接続され、該
増幅器８１の出力は最小信号選択器１１に接続される。

制御装置は次に述べるように動作する。

２つのトランスジューサ１，２は、周波数がタービン軸
１０８の速さに比例するような信号を周波数−電圧変換
作用を有するタコメータ回路３゜４に供給する。

従って、タコメータ回路の出力電圧はエンジンの速度に
比例する。

最大信号選択器はタコメータ回路３，４の両出力電圧中
高い電圧を選択する。

この回路によりどちらかのタコメータ回路が故障しても
動作が確保される。

主制御回路６は、最大信号選択器５から供給されるエン
ジン速度に比例する電圧とポテンショメータ式変速器８
により外部から設定される電圧とを図示しないがよく知
られた方法で比較して誤り信号を出力する。

なお主制御回路６では誤り信号は公知の比例積分形回路
で処理される。

すなわち可変抵抗器９は、定常的動作が得られるように
主制御回路６の帰還量を変える帰還回路として接続され
、かつそれは外部から自由に調節できる。

エンジン速度に比例する電圧は最大信号選択器５から関
数発生器Ｉへ入力振幅として送られる。

最小信号選択器１０，１１と連動して関数発生器１は、
カロ速時、即ちエンジンの始動時に主制御回路６からの
出力が変速器８により設定された速度を超えようとする
いかなる場合に対しても主制御回路の出力を制限するよ
う動作する。

その結果関数発生器Ｉの応答曲線はエンジンのいかなる
速度に対してもあらかじめ設定された閾値を超えない値
をもつ関数であり、複数個の線分から成る折れ線で近似
される。

これらの線分の各傾きは非線形関数を発生する各演算セ
ルフＢ、７９．８０の対応するポテンショメータ７Ｌ７
３．７５で調整される。

折れ線の各部分の端の位置は各演算セルフ８．７９，８
１の対応するポテンショメータ７２．７４．γ６で調整
される。

この設定の方法は、折れ線の各部の特性が実質的に残り
の部分に影響を与えずに可変であるため非常に柔軟性に
富んでいる。

本発明による装置を用いるタービンの始動時に速度を上
昇させる際に加速制限が作用するので、タービンの高温
部における温度および熱応力は漸次あらかじめ決められ
た規則に従うようになる。

タービンの始動時には、選択回路２０は熱電対からなる
検知装置１５０，１５１からの２つの温度信号のうち高
い温度信号の方を選択する。

始動されたあとでは、加算回路１５が検知装置１５０゜
１５１により検出された温度の平均値を処理する。

タービンが始動状態にあるか平常運転状態にあるかに依
存してＯＲ回路２２は比較器１γに最大または中間の温
度信号を送る。

該温度信号は外部から設定されレベル修正器１６により
送られる基準温度信号と比較され、レベル修正器はコン
プレッサ１００から放出されたガス圧に応答するトラン
スジューサ１３により駆動される。

基準温度信号は、外部から設定可能な定数とコンプレッ
サから放出されるガス圧に依存する修正項とからなる。

ところで、タービンの吸入ガス温度はエンジン制御にお
いて重要な要素であるが、吸入ガスは流速が一定でなく
測定不能である。

ところが、吸入ガス温度は吸入ガス圧と排気ガス温度に
関連するものであるため、それらの測定値により定まる
。

従って、レベル修正器１６を、吸入ガス圧に応じて補正
された、排気ガス温度の許容限界値を示す信号を出力す
るようにすれば、吸入ガス温度は適切に制御される。

上記のように比較することにより、温度信号は実質的に
タービン１０２への入力での平均温度に等しいものとし
て作り出される。

比較器１γから出る誤り信号は、その動作が比例的かつ
積分微分的であり、値が正であれば（即ち検知器１５０
，１５１により送られる基準温度信号より温度信号が低
い場合）その出力があらかじめ設定された上限に維持さ
れるような最大出力制限器３８を有する調整器２３に送
られる。

温度信号が基準温度信号のレベルに達すると、調整器２
３の出力は調整器に対して選択された時定数に依存する
規則に従って下限１で低下する。

誤り信号の値が再び極性変化すると出力信号は同一の規
則に従って再び上昇する。

最大信号選択器１９における調整器２３の出力信号はポ
テンショメータ２４により供給されるあらかじめ設定さ
れた外部レベルと比較され、高いほうのレベルが選択さ
れる。

この結果、負荷時と始動時それぞれ傾きを変え平行移動
することにより温度制限曲線を調整できる。

そのため温度制御を始動の型式の関数（遅い、平常、速
い）としてプログラムし、ガスタービンエンジンの特定
の形式に温度制限曲線を適合させることか可能である。

主制御回路６からのエンジン速度に比例する電圧信号、
関数発生器γからの電圧信号および最大信号選択器１９
からの温度に比例する電圧信号は低いほうの電圧を選択
する最小信号選択器１０．１１中でそれぞれ比較される
。

この相対的に低いレベル電圧はトランスジューサ１２、
１２’を通じてサーボ弁の開き方を決定し、その結東エ
ンジンの燃焼室１０１への燃料の流れの割合を制御する
。

最小信号選択器１０とトランスジューサ１２を有する組
と最小信号選択器１１とトランスジューサ１２′とを有
する組の２つの組は同一のものであり並列に動作するが
平常状態では２つの組の一方が動作する。

動作中の一組が故障し最大要求電圧を超える出力電圧を
送ると、それが自動的に遮断され、別の組が動作する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による制御装置を販り付けた単一軸ガス
タービンエンジンの模式図である。 第２図は第１図に示された電子装置のブロック線図。 第３図は第２図のあるブロックの詳細な電気的結線図。 符号の説明、１・・・タコメータ、５・・・最大信号選
択器、１０・・・最・」・信号選択器、１７・・・比較
器、２３・・・調整回路、１２・・・トランスジューサ
、１８・・・サーボ弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジン速度、温度および圧力のようなパラメータ
   に比例しエンジン装置の瞬時運転状況を示す電気信号を
   発生するトランスジューサ装置と、前記信号により駆動
   され燃料送り管と燃焼室との間に挿入されたサーボ弁を
   制御する処理装置とを有するガスタービンエンジン制御
   装置であって、該制御装置は、 エンジン速度を検知するための電磁トランスジューサ１
   ，２と、 前記トランスジューサにより駆動されエンジン速度に比
   例した出力信号を出すタコメータ回路３゜４と、 外部から操作可能な帰還回路を備え変速器８を介して設
   定されたエンジン速度基準信号と前記タコメータ回路か
   らのエンジン速度に比例した出力信号とを比較して燃焼
   室１０１へ燃料を送るための燃料送り管中のサーボ弁１
   ８を制御する信号を出す主制御回路６と、 該主制御回路からの信号が前記変速器によって設定され
   た限界を超えようとするとき前記サーボ弁の付勢レベル
   を制限する関数発生器回路Ｔと、タービン羽根からの出
   力のガス温度とタービンの排気点でのガス温度とに比例
   する信号を出すガス温度検知装置１５０，１５１と、 所与の時間間隔で前記ガス温度検知装置により検出され
   た最も高い温度に比例する出力信号を出す最大温度選択
   器回路２０と、 前記ガス温度検知装置により検出された温度の平均値に
   比例した出力信号を出す平均値カロ算回路１５と、 コンプレッサ１００から放出されるガス圧に比例する信
   号を出す圧カドランスジューサ１３と、前記圧カドラン
   スジューサの出力信号に応答し、定数項と前記コンプレ
   ッサの出力におけるガス圧力に実質的に比例する修正項
   とからなる基準温度信号を発生するレベル修正回路１６
   と、 前記平均値加算回路と最大温度選択器により駆動される
   ＯＲ回路２２から出力される温度信号を前記レベル修正
   回路により送られる基準温度信号と比較する比較回路１
   ７と、 前記比較回路の出力信号により駆動され、ガス温度に比
   例する前記温度信号が前記レベル修正回路で発生された
   基準信号よりも低い場合に所定の上限出力信号を送り、
   前記温度信号が前記基準信号に等しいときは所定の下限
   出力信号を送る調整回路２３および最大出力制限回路３
   ８と、前記調整回路の出力信号とポテンショメータ２４
   により外部より設定されたレベル信号とてしベルの高い
   方を選択する温度信号用最大信号選択装置１９と、 前記主制御回路と関数発生回路と最大温度選択回路から
   の出力中層も低いレベルの信号を選択しそれに比例する
   電圧を提供する最小信号選択装置１０．１１ と、 前記最小信号選択器により１駆動され前記サーボ弁を電
   気的に駆動する電圧電流変換装置１２、１２’とを備え
   たことを特徴とするガスタービンエンジン制御装置。