JPS60247014A - Method of controlling temperature of combustion gas of gas turbine and device therefor - Google Patents

Method of controlling temperature of combustion gas of gas turbine and device therefor

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JPS60247014A
JPS60247014A JP10250284A JP10250284A JPS60247014A JP S60247014 A JPS60247014 A JP S60247014A JP 10250284 A JP10250284 A JP 10250284A JP 10250284 A JP10250284 A JP 10250284A JP S60247014 A JPS60247014 A JP S60247014A
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Abstract

PURPOSE:To aim at optimizing the control of temperature of combustion gas of a gas turbine, by computing a variation in the temperature of exhaust gas due to a variation in the relative humidity of air at the inlet of a gas turbine compressor to compensate the instruction value of exhaust gas temperature control. CONSTITUTION:The relative humidity of air at the inlet of a gas turbine compressor is detected and is transmitted to a second function unit 20 which computes and delivers an exhaust gas temperature change control signal DELTATX upon the relative humidity being phi. An adder adds DELTATX to an exhaust gas temperature signal TX0 which is obtained from a first function unit 19 when the relative humidity is zero, and delivers an exhaust gas temperature control signal TX upon the relative humidity being phi%. A comparator 17 compares this control signal with an exhaust gas temperature signal TXM from an intermediate value selector 15 to control the supply amount of fuel. With this arrangement the temperature of combustion gas is controlled to be optimum irrespective of the relative humidity of air at the inlet of the gas turbine.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はガスタービン圧縮機吐出空気圧力とガスタービ
ン排気ガス温度とを測定し、これらの測定値を使ってガ
スタービン燃焼ガス温度を制御するガスタービン燃焼ガ
ス温度制御方法および装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention is directed to a gas turbine which measures gas turbine compressor discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature and uses these measured values to control gas turbine combustion gas temperature. The present invention relates to a turbine combustion gas temperature control method and device.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

ガスタービン制御系において、特に−軸型ガスタービン
の運転状態を規定するのは、最終的には燃料の流量であ
る。
In a gas turbine control system, what ultimately determines the operating state of a -shaft gas turbine in particular is the fuel flow rate.

第1図に代表的な一軸型ガスタービンの構成要素を示し
、第2図に代表的なガスタービン制御概念図を示す。
FIG. 1 shows the components of a typical single-shaft gas turbine, and FIG. 2 shows a conceptual diagram of a typical gas turbine control.

その第1図に示す一軸型ガスタービンは、ガスタービン
圧縮機1と、燃焼器2と、ガスタービン3と、発電機等
の負荷4と、燃料遮断弁5および燃料流量調整弁6を含
む燃料供給系統等を有している。なお、この第1図にお
いて、IAはガスタービン圧縮機入口空気、EGはガス
タービン排気ガス、Fは燃料を示す。
The single-shaft gas turbine shown in FIG. It has a supply system, etc. In FIG. 1, IA indicates gas turbine compressor inlet air, EG indicates gas turbine exhaust gas, and F indicates fuel.

また、第2図に示すガスタービン制御系は、低値選択器
7を備えている。表お、第2図中、■CEはガスタービ
ン制御信号を示す。
The gas turbine control system shown in FIG. 2 also includes a low value selector 7. The gas turbine control system shown in FIG. In the table and FIG. 2, ■CE indicates the gas turbine control signal.

前記燃焼器2に供給する燃料流量を制御する要素として
は、起動状態では燃焼ガスまたは排気ガス温度、および
起動制御信号であわ、また負荷状態では燃焼ガスまたは
排気ガス温度、および速度制御信号である。発電機用ガ
スタービンでは、速度を一定に保つ必要があるため、部
分負荷状態では速度制御によ多燃料流量が制御されてい
る。しかし、速度制御のみでは、負荷が大きくなった時
、必然的に増大する燃焼ガス温度によるガスタービン高
温通路部品の寿命消費を抑制することができない。その
ため、ある一定のガスタービン燃焼ガス温度上限値を設
定し、その値を越えないように制御している。これが温
度制御である。
Elements that control the fuel flow rate supplied to the combustor 2 are the combustion gas or exhaust gas temperature and the startup control signal in the starting state, and the combustion gas or exhaust gas temperature and the speed control signal in the loaded state. . In gas turbines for power generators, the speed must be kept constant, so the fuel flow rate is controlled by speed control under partial load conditions. However, speed control alone cannot suppress the life consumption of gas turbine hot passage components due to the combustion gas temperature, which inevitably increases when the load increases. Therefore, a certain upper limit value of gas turbine combustion gas temperature is set, and control is performed so as not to exceed that value. This is temperature control.

第3図に代表的なガスタービン状態線図を示す。FIG. 3 shows a typical gas turbine state diagram.

この第3図において、Sはエントロピ、■はエンタルピ
、Wcは圧縮仕事、Fは燃料、WTはガスタービン仕事
を示し、また8はガスタービン圧縮機入口、9はガスタ
ービン圧縮機出口、10はガスタービン入口、11はガ
スタービン出口を示す。
In FIG. 3, S is entropy, ■ is enthalpy, Wc is compression work, F is fuel, and WT is gas turbine work, 8 is gas turbine compressor inlet, 9 is gas turbine compressor outlet, and 10 is gas turbine compressor inlet. A gas turbine inlet is shown, and 11 is a gas turbine outlet.

ところで、直接的にガスタービン入口温度(燃焼ガス温
度)を測定することは技術的に不可能ではないが、この
燃焼ガス温度は100OCを越え、これの真値を正確に
測定することは非常に困難である。また、ガスタービン
入口における燃焼ガス温度分布は一様ではない。したが
って、他の方法で燃焼ガス温度を間接的に測定する必要
がある。
By the way, it is not technically impossible to directly measure the gas turbine inlet temperature (combustion gas temperature), but this combustion gas temperature exceeds 100OC, and it is extremely difficult to accurately measure the true value. Have difficulty. Furthermore, the combustion gas temperature distribution at the gas turbine inlet is not uniform. Therefore, it is necessary to measure the combustion gas temperature indirectly by other methods.

この代表的方法として、ガスタービン圧縮機吐出空気圧
力バイアス法がある。これは、ガスタービン圧縮機吐出
空気圧力とガスタービン排気ガス温度を測定し、燃焼ガ
ス温度を演算する方法である。
A typical method is the gas turbine compressor discharge air pressure bias method. This method measures the gas turbine compressor discharge air pressure and the gas turbine exhaust gas temperature and calculates the combustion gas temperature.

これを第3図の状態線図をもとにして考えると、ガスタ
ービン圧縮機吐出空気圧力およびガスタービン排気ガス
温度と燃焼ガス温度との間には、ある関係が成立するこ
とが判る。ここで、第3図の縦軸のエンタルピ■はほぼ
温度に比例しているので、縦軸を温度と考えることがで
きる。
Considering this based on the state diagram shown in FIG. 3, it can be seen that a certain relationship is established between the gas turbine compressor discharge air pressure, the gas turbine exhaust gas temperature, and the combustion gas temperature. Here, since the enthalpy (2) on the vertical axis in FIG. 3 is approximately proportional to the temperature, the vertical axis can be considered to be the temperature.

第4図にガスタービン状態変化図を示し、第5図にガス
タービン圧縮機吐出空気圧力、ガスタービン排気ガス温
度および燃焼ガス温度の関係を示す。
FIG. 4 shows a gas turbine state change diagram, and FIG. 5 shows the relationship among gas turbine compressor discharge air pressure, gas turbine exhaust gas temperature, and combustion gas temperature.

なお、第4図中、Tは温度、TFは燃・焼ガス温度上限
値を示し、他の諸元は第3図と同様とする。
In FIG. 4, T indicates the temperature, TF indicates the upper limit value of the combustion gas temperature, and other specifications are the same as in FIG. 3.

また、第5図中、Txはガスタービン排気ガス温度、P
cDはガスタービン圧縮機吐出空気圧力を示す。
In addition, in Fig. 5, Tx is the gas turbine exhaust gas temperature, P
cD indicates gas turbine compressor discharge air pressure.

第4図において、ガスタービンがある温度上限値で、つ
まシ8→9゛→10→11で運転されているとする。次
に1何らかの運転条件変化によシ、ガスタービン圧縮機
吐出空気圧力が上昇し、9′になったとする。この時、
燃料流量が変化しなければ、8→9′→工0“→工1”
となシ、燃焼ガス温度が上限値を越えてしまう。そこで
、燃料流量を絞って、燃焼ガス温度が10’点になるよ
うにすれば、8→9′→10′→11′の形となる。
In FIG. 4, it is assumed that the gas turbine is operated at a certain upper temperature limit and with the wheels 8→9°→10→11. Next, assume that due to some change in operating conditions, the gas turbine compressor discharge air pressure increases to 9'. At this time,
If the fuel flow rate does not change, 8 → 9' → Work 0" → Work 1"
Unfortunately, the combustion gas temperature exceeds the upper limit. Therefore, if the fuel flow rate is reduced so that the combustion gas temperature reaches the 10' point, the shape becomes 8→9'→10'→11'.

今、ガスタービンの種々の運転状態(大気温度。Now, various operating conditions of the gas turbine (atmospheric temperature.

負荷2等々)において、ガスタービン圧縮機吐出空気圧
力PCD%ガスタービン排気ガス温度Txおよび燃焼ガ
ス温度Tyの関係をプロットすると、第5図のようにな
シ、最終的には、 T r = f (Pea 、 Tx )で表わされる
式で燃焼ガス温度を算出することができる。この例で、
ガスタービン圧縮機吐出空気圧力Peaが9′、ガスタ
ービン排気ガス温度Txが11’にあれば、計算された
燃焼ガス温度値は、燃焼ガス上限値Tyを越えるので、
燃料流量を絞って、燃焼ガス温度上限値TFに戻るよう
に制御される。
When the relationship between gas turbine compressor discharge air pressure PCD% gas turbine exhaust gas temperature Tx and combustion gas temperature Ty is plotted at load 2, etc.), it becomes as shown in Fig. 5, and finally, T r = f The combustion gas temperature can be calculated using the formula expressed as (Pea, Tx). In this example,
If the gas turbine compressor discharge air pressure Pea is 9' and the gas turbine exhaust gas temperature Tx is 11', the calculated combustion gas temperature value exceeds the combustion gas upper limit Ty.
Control is performed to reduce the fuel flow rate and return the combustion gas temperature to the upper limit value TF.

第6図に従来技術としての代表者ガスタービン燃焼ガス
温度制御系を示す。
FIG. 6 shows a typical conventional gas turbine combustion gas temperature control system.

この制御系では、ガスタービン圧縮機出口に設置された
出力検知器(図示せず)によって測定されたガスタービ
ン圧縮機吐出空気圧力PcDは、関数器12によシガス
タービン排気ガス温度である制御排気ガス温度信号Tx
となる。一方、圧力検知器故障時を想定し、信号発生器
14によシ制御排気ガス温度上限信号TxMムIを出力
し、前記制御排気ガス温度信号Txと制御排気ガス温度
上限信号TxyムXのどちらか低値を低値選択器13に
よシ選択し、ガスタービン排気ガス温度制御値T’XL
を出力する。他方、ガスタービン排気口に設置された複
数個の温度検知器(図示せず)によって測定されたガス
タービン排気ガス源If M 号T x s・・・・・
・TXNは中間値選択器15に入り、中間値TxMが出
力される。また、前記温度制御値TXLと中間値TXM
は比較器17へ入シ、その差分が出力され、比例積分器
18から中間値T x yiE温度制御値Txx。
In this control system, the gas turbine compressor discharge air pressure PcD measured by an output detector (not shown) installed at the gas turbine compressor outlet is controlled by the function unit 12 to be the gas turbine exhaust gas temperature. Exhaust gas temperature signal Tx
becomes. On the other hand, assuming that the pressure detector is out of order, the signal generator 14 outputs the control exhaust gas temperature upper limit signal TxMI, and selects which of the control exhaust gas temperature signal Tx and the control exhaust gas temperature upper limit signal TxYMX. or a lower value is selected by the low value selector 13, and the gas turbine exhaust gas temperature control value T'XL is selected.
Output. On the other hand, the gas turbine exhaust gas source If M T x s is measured by a plurality of temperature sensors (not shown) installed at the gas turbine exhaust port.
-TXN enters the intermediate value selector 15, and intermediate value TxM is output. Furthermore, the temperature control value TXL and the intermediate value TXM
is input to the comparator 17, the difference thereof is output, and the proportional integrator 18 outputs the intermediate value T x yiE temperature control value Txx.

になるようにガスタービン制御信号VCEが出力される
。その際、温度上昇率制限器16が出力される温度上昇
率についても比較され、制限値を越えないように制御さ
れる。
Gas turbine control signal VCE is output so that At this time, the temperature increase rate output by the temperature increase rate limiter 16 is also compared and controlled so as not to exceed the limit value.

この従来のガスタービン燃焼ガス温度制御系は、制御が
単純化されている点で有利である。
This conventional gas turbine combustion gas temperature control system is advantageous in that control is simplified.

しかしながら、前記従来のガスタービン燃焼ガス温度制
御系は、第4図で説明したごとく、エンタルピがほぼ温
度に比例するものとして近似されているため、実際はガ
スタービン圧縮機入口の相対湿度によシ、エンタルピが
変化する影響が考慮されていない。この相対湿度のエン
タルピに及ぼす効果は、大気中に含まれる水蒸気量の相
異によ多発生するものでちる。
However, in the conventional gas turbine combustion gas temperature control system, as explained in FIG. 4, the enthalpy is approximated as being approximately proportional to the temperature, so in reality, The effect of changing enthalpy is not taken into account. This effect of relative humidity on enthalpy often occurs due to differences in the amount of water vapor contained in the atmosphere.

第7図にある一定の燃焼温度における相対湿度の影響を
示す。
Figure 7 shows the influence of relative humidity at a certain combustion temperature.

この第7図から判るように、相対湿度を0%としてT 
F = f (Pen、 Tx )を演算するか、また
は相対湿度を100%としてTF = f (Pen。
As can be seen from this Figure 7, assuming the relative humidity is 0%, T
Calculate F = f (Pen, Tx) or TF = f (Pen. with relative humidity as 100%).

Tx )を演算するかで、燃焼ガス温度が変わってくる
。すなわち、相対湿度θ%で燃焼ガス温度制御演算器を
プログラムすると、相対湿度100%時はガスタービン
排気ガス温度をΔTxだけさらに上昇しないと相対湿度
θ%と同じ燃焼ガス温度にならないにもかかわらず、Δ
Txだけ低くガスタービン排気ガス温度を制御してしま
うからである。これによシ、熱力学的に算出される出力
および効率よシ低い状態でガスタービンが運転されてし
まう。逆に相対湿度100%でプログラムすると、相対
湿度0%時には燃焼ガス温度上限値を越えてガスタービ
ンが運転されるため、ガスタービン高温通路部品の寿命
を大きく消費してしまうという問題がある。
The combustion gas temperature changes depending on whether Tx) is calculated. In other words, when the combustion gas temperature control calculator is programmed with relative humidity θ%, when the relative humidity is 100%, the combustion gas temperature will not be the same as the relative humidity θ% unless the gas turbine exhaust gas temperature is further increased by ΔTx. ,Δ
This is because the gas turbine exhaust gas temperature is controlled to be lower by Tx. This results in the gas turbine being operated at a lower output and efficiency than thermodynamically calculated. On the other hand, if the relative humidity is programmed at 100%, the gas turbine will be operated at temperatures exceeding the combustion gas temperature upper limit when the relative humidity is 0%, resulting in a problem that the life of the gas turbine high-temperature passage components will be greatly reduced.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、しかも
制御の単純性を損うことなく、ガスタービン燃焼ガス温
度を最適に制御できるガスタービン燃焼ガス温度制御方
法を提供するにあり、また本発明の他の目的は前記方法
を確実に実施し得るガスタービン燃焼ガス温度制御装置
を提供するにある。
An object of the present invention is to provide a gas turbine combustion gas temperature control method that solves the problems of the prior art and can optimally control the gas turbine combustion gas temperature without impairing the simplicity of control. Another object of the present invention is to provide a gas turbine combustion gas temperature control device that can reliably implement the method described above.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明方法は、ガスタービン圧縮機入口空気相対湿度を
検出し、このガスタービン圧縮機入口空気相対湿度を使
って相対湿度変化分によるガスタービン排気ガス温度変
化分を演算し、この演算値を、ガスタービン圧縮機吐出
空気圧力実測値を使つて演算されたガスタービン排気ガ
ス制御絶対値に加算し、この値をガスタービン排気ガス
制御指令値としてガスタービン排気ガス温度実測値と比
較し、その差分を極小とすることによって、ガスタービ
ン圧縮機入口相対湿度のいかんにかかわらず、ガスター
ビン燃焼ガス温度を設定値に制御するようにしたところ
に特徴を有するもので、この構成によシ制御の単純性を
損うことなく、ガスタービン燃焼ガス温度を最適に制御
することができる。
The method of the present invention detects the gas turbine compressor inlet air relative humidity, uses this gas turbine compressor inlet air relative humidity to calculate the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change, and uses this calculated value as Add this value to the gas turbine exhaust gas control absolute value calculated using the gas turbine compressor discharge air pressure actual measurement value, use this value as the gas turbine exhaust gas control command value, compare it with the gas turbine exhaust gas temperature actual value, and calculate the difference. This system is characterized by the fact that the gas turbine combustion gas temperature is controlled to the set value by minimizing The gas turbine combustion gas temperature can be optimally controlled without impairing performance.

また、本発明装置は、ガスタービン圧組機吐出空気圧力
実測値からガスタービン排気ガス制御絶対値を演算して
出力する第1の関数器を設け、ガスタービン圧縮機入口
に相対湿度検出器を設置するとともに、この相対湿度検
出器からガスタービン圧縮機の入口空気相対湿度信号を
取シ込みかつ該入口空気相対湿度から相対湿度変化分に
よるガスタービン排気ガス温度変化分を演算して出力す
る第2の関数器を設け、前記第1の関数器から出力され
るガスタービン排気ガス制御絶対値と第2の関数器から
出力されるガスタービン排気ガス温度変化分とを加算し
かつガスタービン排気ガス温度制御値を出力する加算器
を含むガスタービン排気ガス制御指令系統を設け、この
ガスタービン排気ガス制御指令系統からガスタービン排
気ガス温度制御値を取シ込みかつタービン排気ガス温度
実測値と比較してその差分を出力する比較器を設置した
ところに特徴を有するもので、この構成によシ、前記方
法を確実に実施することができる。
In addition, the device of the present invention is provided with a first function unit that calculates and outputs an absolute value of gas turbine exhaust gas control from the measured value of gas turbine pressure assembly machine discharge air pressure, and a relative humidity detector is installed at the inlet of the gas turbine compressor. At the same time, the device receives the inlet air relative humidity signal of the gas turbine compressor from the relative humidity detector, and calculates and outputs the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change from the inlet air relative humidity. A second function unit is provided, and the gas turbine exhaust gas control absolute value output from the first function unit is added to the gas turbine exhaust gas temperature change output from the second function unit, and the gas turbine exhaust gas A gas turbine exhaust gas control command system including an adder that outputs a temperature control value is provided, and the gas turbine exhaust gas temperature control value is inputted from the gas turbine exhaust gas control command system and compared with an actual measured value of the turbine exhaust gas temperature. The method is characterized in that it is equipped with a comparator that outputs the difference between the two.With this configuration, the method described above can be carried out reliably.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明の実施例を図面によシ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第8図は、本発明方法を実施するだめのガスタービン燃
焼ガス温度制御装置の一例を示すもので、ガスタービン
圧縮機出口に設置された圧力検出器(図示せず)と、ガ
スタービン圧縮機入口に設置された相対湿度検出器(図
示せず)と、ガスタービン出口に設置された複数個の温
度検出器(図示せず)と、前記圧力検出器に接続された
第1の関数器19と、相対湿度検出器に接続された第2
の関数器20と、圧力検出器故障時に作動する信号発生
器14と、前記温度検出器に接続された中間値選択器1
5と、温度上昇率制限器16と、前記第1.第2の関数
器19.20に接続された加算器21と、前記信号発生
器14と加算器21に接続された低値選択器22と、前
記中間値選択器15と温度上昇率制限器16と低値選択
器22に接続された比較器17と、この比較器17に接
続された比例積分器18とを備えている。
FIG. 8 shows an example of a gas turbine combustion gas temperature control device for implementing the method of the present invention, in which a pressure detector (not shown) installed at the outlet of the gas turbine compressor and a pressure detector (not shown) installed at the gas turbine compressor outlet are used. A relative humidity detector (not shown) installed at the inlet, a plurality of temperature detectors (not shown) installed at the gas turbine outlet, and a first function unit 19 connected to the pressure detector. and a second connected to a relative humidity detector.
a function unit 20, a signal generator 14 that operates when the pressure sensor fails, and an intermediate value selector 1 connected to the temperature sensor.
5, a temperature rise rate limiter 16, and the first. an adder 21 connected to the second function unit 19, 20, a low value selector 22 connected to the signal generator 14 and the adder 21, the intermediate value selector 15 and the temperature rise rate limiter 16; and a comparator 17 connected to the low value selector 22, and a proportional integrator 18 connected to the comparator 17.

前記第1の関数器19は、圧力検出器からガスタービン
圧縮機吐出空気圧力信号Penを取シ込み、相対湿度0
%時のガスタービン排気ガス製置信号T x oを演算
して出力するようになっている。
The first function unit 19 receives the gas turbine compressor discharge air pressure signal Pen from the pressure detector, and sets the relative humidity to 0.
% of the gas turbine exhaust gas setting signal T x o is calculated and output.

前記第2の関数器2oは、相対湿度検出器からガスター
ビン圧縮機の入口空気相対湿度信号ψを取シ込み、相対
湿度ψ%時のガスタービン排気ガス温度変化制御信号Δ
Txを演算して出力するようになっている。
The second function unit 2o receives the inlet air relative humidity signal ψ of the gas turbine compressor from the relative humidity detector, and generates a gas turbine exhaust gas temperature change control signal Δ at relative humidity ψ%.
It is designed to calculate and output Tx.

前記加算器21は、第1の関数器19からガスタービン
排気ガス温度信号’[’xoを取シ込み、かつ第2の関
数器20からガスタービン排気ガス温度変化制御信号Δ
Txを取シ込み、両信号Txo。
The adder 21 receives the gas turbine exhaust gas temperature signal '['xo from the first function unit 19 and receives the gas turbine exhaust gas temperature change control signal Δ from the second function unit 20.
Tx and both signals Txo.

ΔTxを加算して前記相対湿度ψ%時の制御排気ガス温
度信号Txを出力するようになっている。
The control exhaust gas temperature signal Tx at the relative humidity ψ% is output by adding ΔTx.

前記加算器21と低値選択器22とで、ガスタービン排
気ガス制御指令系統が構成されており、前記低値選択器
22は加算器21から相対湿度0%時の制御排気ガス温
度信号Txを取シ込み、また圧力検出器故障時に信号発
生器14から制御排気ガス温度上限信号TXMAXを取
シ込み、両信号Tx 、TXMIXのどちらか低値を選
択し、前記相対湿度ψ%時のガスタービン排気ガス温度
制御値TXLを比較器17へ向けて出力するように構成
されている。
The adder 21 and the low value selector 22 constitute a gas turbine exhaust gas control command system, and the low value selector 22 receives the control exhaust gas temperature signal Tx at a relative humidity of 0% from the adder 21. Also, when the pressure detector fails, the control exhaust gas temperature upper limit signal TXMAX is input from the signal generator 14, and the lower value of both signals Tx and TXMIX is selected, and the gas turbine at the relative humidity ψ% is It is configured to output the exhaust gas temperature control value TXL to the comparator 17.

次に、前記実施例のガスタービン燃焼ガス温度制御装置
の作用に関連して、本発明方法の一例を説明する。
Next, an example of the method of the present invention will be explained in relation to the operation of the gas turbine combustion gas temperature control device of the above embodiment.

ガスタービン圧縮機出口に設置された圧力検知器によっ
て測定されたガスタービン圧縮機吐出空気圧力PODは
、第1の関数器19によシ相対湿度θ%時の制御排気ガ
ス温度信号Txoとなる。・また、ガスタービン圧縮機
入口に設置された相対湿度検知器によって測定されたガ
スタービン圧縮機の入口空気相対湿度信号ψは、第2の
関数器20によシ箱対湿度ψ%時のガスタービン排気ガ
ス温度変化制御信号ΔTxとなる。これらの信号Txo
+ΔTxは、加算器21で加算され、前記相対湿度ψ%
時の制御排気ガス温度信号Txとなる。一方、圧力検知
器事故時を想定し、信号発生器14によ多制御排気ガス
温度上限信号TXMAXを出力し、前記制御排気ガス温
度信号Txと制御排気ガス温度上限信号TXMAXのど
ちらか低値を低値選択器22で選択し、前記相対湿度ψ
%時のガスタービン排気ガス温度制御値TXLを出力す
る。他方、ガスタービン排気に設置された複数個の温度
検知器によって測定されたガスタービン排気ガス温度信
号TX1.・・・・・・TXNは中間値選択器15に入
シ、中間値TXMが出力される。前記ガスタービン排気
ガス温度制御値TXLとガスタービン排気ガス温度の中
間値TXMは比較器17へ入り、その差分が出力され、
ガスタービン排気ガス温度の中間値TXMがガスタービ
ン排気ガス温度制御値TXLになるように比例積分器1
8からガスタービン制御信号VCEが出力され、ガスタ
ービン排気ガス温度が制御される。なお、この際、比較
器17で温度上昇率制限器16から出力される温度上昇
率についても比較され、制限値を越えないように制御さ
れる。
The gas turbine compressor discharge air pressure POD measured by a pressure sensor installed at the gas turbine compressor outlet is transmitted to the first function unit 19 and becomes a controlled exhaust gas temperature signal Txo at relative humidity θ%.・Also, the inlet air relative humidity signal ψ of the gas turbine compressor measured by the relative humidity detector installed at the gas turbine compressor inlet is determined by the second function unit 20, which is the gas at the humidity ψ% This becomes the turbine exhaust gas temperature change control signal ΔTx. These signals Txo
+ΔTx is added by an adder 21 and the relative humidity ψ%
This becomes the controlled exhaust gas temperature signal Tx at the time. On the other hand, assuming a pressure sensor accident, a multi-control exhaust gas temperature upper limit signal TXMAX is output to the signal generator 14, and the lower value of either the control exhaust gas temperature signal Tx or the control exhaust gas temperature upper limit signal TXMAX is output. The relative humidity ψ is selected by the low value selector 22.
Outputs the gas turbine exhaust gas temperature control value TXL at %. On the other hand, the gas turbine exhaust gas temperature signal TX1. measured by a plurality of temperature sensors installed in the gas turbine exhaust gas. ...TXN is input to the intermediate value selector 15, and the intermediate value TXM is output. The gas turbine exhaust gas temperature control value TXL and the intermediate value TXM of the gas turbine exhaust gas temperature enter a comparator 17, and the difference therebetween is output.
Proportional integrator 1 so that the intermediate value TXM of the gas turbine exhaust gas temperature becomes the gas turbine exhaust gas temperature control value TXL.
A gas turbine control signal VCE is output from 8 to control the gas turbine exhaust gas temperature. At this time, the comparator 17 also compares the temperature rise rate output from the temperature rise rate limiter 16, and controls the temperature rise rate so as not to exceed the limit value.

したがって、この実施例によれば、ガスタービン圧縮機
入口に設置された相対湿度検出器によシ検出されたガス
タービン圧縮機の入口空気相対湿度を使って、大気相対
湿度のいかんにかかわらず、ガスタービン燃焼ガス温度
を設定値に制御することができる。その結果、必要以上
に燃焼ガス温度を上昇させてガスタービンの高温ガス通
路部品の寿命を消費することを防止でき、またその逆に
必要以上に燃焼ガス温度を低く抑え過ぎてガスタービン
の出力を低下させることや効率を低下させることを防止
することができる。さらに、ガスタービンが発生するN
 Ox値も予想値に正確に制御することが可能となる。
Therefore, according to this embodiment, the gas turbine compressor inlet air relative humidity detected by the relative humidity detector installed at the gas turbine compressor inlet is used to calculate the air relative humidity regardless of the atmospheric relative humidity. The gas turbine combustion gas temperature can be controlled to a set value. As a result, it is possible to prevent the combustion gas temperature from increasing more than necessary and consuming the life of the high-temperature gas passage components of the gas turbine, and conversely, it is possible to prevent the combustion gas temperature from being kept too low than necessary, which reduces the output of the gas turbine. It is possible to prevent a decrease in efficiency and a decrease in efficiency. Furthermore, the N generated by the gas turbine
The Ox value can also be accurately controlled to the expected value.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した本発明方法によれば、ガスタービン圧縮機
入口空気相対湿度を検出し、とのガスタービン圧縮機入
口空気相対湿度を使って相対湿度変化分によるガスター
ビン排気ガス温度変化分をガス制御絶対値に加算し、こ
の値をガスタービン排気ガス温度制御値としてガスター
ビン排気ガス温度実測値と比較し、その差分を極小とす
ることによって、ガスタービン圧縮機入口相対湿度のい
かんにかかわらず、ガスタービン燃焼ガス温度を設定値
に制御するようにしているので、制御の単純性を損わず
、しかもガスタービン圧縮機の入口空気相対湿度のいか
んにかかわらず、ガスタービン燃焼ガス温度を最適に制
御し得る効果があり、ひいてはガスタービンを必要とす
る出力および効率に確実に制御できる効果があり、ガス
タービンの高温ガス通路部品の寿命を維持し得る効果が
ち −シ、ガスタービンから発生するNOX値を予想値
に正確に制御し得る効果がある。
According to the method of the present invention described above, the gas turbine compressor inlet air relative humidity is detected, and the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change is controlled using the gas turbine compressor inlet air relative humidity. By adding this value to the absolute value, using this value as the gas turbine exhaust gas temperature control value, and comparing it with the actual gas turbine exhaust gas temperature measurement value, and minimizing the difference, regardless of the gas turbine compressor inlet relative humidity, Since the gas turbine combustion gas temperature is controlled to the set value, the gas turbine combustion gas temperature can be optimized without compromising control simplicity and regardless of the gas turbine compressor inlet air relative humidity. NOx generated from gas turbines has the effect of controlling and, in turn, reliably controlling the required output and efficiency of the gas turbine, and maintaining the life of the high-temperature gas path components of the gas turbine. This has the effect of accurately controlling the value to the expected value.

また、本発明装置によれば、ガスタービン圧縮機吐出空
気圧力実測値からガスタービン排気ガス制御絶対値を演
算して出力する第1の関数器を設け、ガスタービン圧縮
機入口に相対湿度検出器を設置するとともに、この相対
湿度検出器からガスタービン圧縮機の入口空気相対湿度
信号を取シ込みかつ該入口空気相対湿度から相対湿度変
化分によるガスタービン排気ガス温度変化分を演算して
出力する第2の関数器を設け、前記第1の関数器から出
力されるガスタービン排気ガス制御絶対値と第2の関数
器から出力されるガスタービン排気ガス温度変化分とを
加算しかつガスタービン排気ガス温度制御値を出力する
加算器を含むガスタービン排気ガス制御指令系統を設け
、このガスタービン排気ガス制御指令系統からガスター
ビン排気ガス温度制御値を取シ込みかつタービン排気ガ
ス温度実測値と比較してその差分を出力する比較器を設
置しているので、前記本発明方法を確実に実施し得る効
果がある。
Further, according to the device of the present invention, a first function unit is provided that calculates and outputs an absolute value of gas turbine exhaust gas control from an actual measured value of gas turbine compressor discharge air pressure, and a relative humidity detector is installed at the inlet of the gas turbine compressor. At the same time, it receives an inlet air relative humidity signal of the gas turbine compressor from this relative humidity detector, and calculates and outputs the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change from the inlet air relative humidity. A second function unit is provided to add the gas turbine exhaust gas control absolute value output from the first function unit and the gas turbine exhaust gas temperature change output from the second function unit, and A gas turbine exhaust gas control command system including an adder that outputs a gas temperature control value is provided, and the gas turbine exhaust gas temperature control value is input from the gas turbine exhaust gas control command system and compared with the actual measured value of the turbine exhaust gas temperature. Since a comparator is installed to output the difference between the two, the method of the present invention can be carried out reliably.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は代表的な一軸型ガスタービンの構成要素を示す
図、第2図は代表的なガスタービン制御概念図、第3図
は代表的なガスタービン状態線図、第4図はガスタービ
ン状態変化図、第5図はガスタービン圧縮機吐出空気圧
力、ガスタービン排気ガス温度および燃焼ガス温度の関
係を示す図、第6図は従来技術を示すもので、代表的ガ
スタービン燃焼ガス温度制御系を示す図、第7図はある
一定の燃焼温度における相対湿度の影響を示す図、第8
図は本発明方法を実施するガスタービン燃焼ガス温度制
御装置の一例を示す図である。 Pen・・・ガスタービン圧縮機吐出空気圧力信号、T
xo・・・相対湿度θ%の時のガスタービン排気ガス温
度信号、ψ・・・ガスタービン圧縮機の入口空気相対湿
度信号、ΔTx・・・相対湿度ψ%の時のガスタービン
排気ガス温度変化制御信号、TI・・・相対湿度ψ%時
の制御排気ガス温度信号、Txt、・・・ガスタービン
排気ガス温度制御値、TxM・・・ガスタービン排気ガ
ス温度の中間値、■CE・・・ガスタービン制御信号、
14・・・圧力検出器故障時の信号発生器、15・・・
ガスタービン排気ガス温度(実測値)の中間値選択器、
16・・・温度上昇率制限器、17・・・ガスタービン
排気ガス温度制御値とガスタービン排気ガス温度の中間
値と温度上昇率の比較器、18・・・比較器の出力の比
例積分器、19.20・・・第1゜第2の関数器、21
・・・第1.第2の関数器の出力の加算器、22・・・
加算器と信号発生器の出力の低値選択器。 代理人 弁理士 秋本正実 第10 も7吊 翳3巳 5g 佑(+図 第50 丁X 箔6閃 躬q口 X
Figure 1 is a diagram showing the components of a typical single-shaft gas turbine, Figure 2 is a typical gas turbine control conceptual diagram, Figure 3 is a typical gas turbine status diagram, and Figure 4 is a gas turbine Figure 5 is a state change diagram showing the relationship between gas turbine compressor discharge air pressure, gas turbine exhaust gas temperature and combustion gas temperature, and Figure 6 shows the conventional technology, which is a typical gas turbine combustion gas temperature control. Figure 7 is a diagram showing the system, Figure 7 is a diagram showing the influence of relative humidity at a certain combustion temperature, Figure 8 is
The figure shows an example of a gas turbine combustion gas temperature control device that implements the method of the present invention. Pen...Gas turbine compressor discharge air pressure signal, T
xo...Gas turbine exhaust gas temperature signal when the relative humidity is θ%, ψ...Gas turbine compressor inlet air relative humidity signal, ΔTx...Gas turbine exhaust gas temperature change when the relative humidity is ψ% Control signal, TI... Controlled exhaust gas temperature signal at relative humidity ψ%, Txt,... Gas turbine exhaust gas temperature control value, TxM... Intermediate value of gas turbine exhaust gas temperature, ■CE... gas turbine control signal,
14...Signal generator in case of pressure detector failure, 15...
Intermediate value selector for gas turbine exhaust gas temperature (actual value),
16...Temperature rise rate limiter, 17...Comparator for gas turbine exhaust gas temperature control value, intermediate value of gas turbine exhaust gas temperature, and temperature rise rate, 18...Proportional integrator for output of comparator , 19.20... 1st ° 2nd function unit, 21
...First. an adder for the output of the second function unit, 22...
Low value selector for adder and signal generator outputs. Agent Patent Attorney Masami Akimoto No. 10 Mo 7 Hanging 3 Mi 5 G Yu (+ Figure No. 50 Ding X Haku 6 Senman q Mouth X

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガスタービン圧!I機吐出空気圧力とガスタービン
排気ガス温度とを測定し、これらの測定値に基づいてガ
スタービン燃焼ガス温度を制御するガスタービン燃焼ガ
ス温度制御方法において、ガスタービン圧縮機入口空気
相対湿度を検出し、このガスタービン圧縮機入口空気相
対湿度を使って相対湿度変化分によるガスタービン排気
ガス温度変化分を演算し、この演算値を、ガスタービン
圧縮機吐出空気圧力実測値を使って演算されたガスター
ビン排気ガス制御絶対値に加算し、この値をガスタービ
ン排気ガス温度制御値としてガスタービン排気ガス温度
実測値と比較し、その差分を極小とすることによって、
ガスタービン圧縮機入口相対湿度のいかんにかかわらず
、ガスタービン燃焼ガス温度を設定値に制御することを
特徴とするガスタービン燃焼ガス温度制御方法。 2、ガスタービン圧縮機吐出空気圧力とガスタービン排
気ガス温度とを測定し、これらの測定値に基づいてガス
タービン燃焼ガス温度を制御するガスタービン燃焼ガス
温度制御装置において、前記ガスタービン圧縮機吐出空
気圧力実測値からガスタービン排気ガス制御絶対値を演
算して出力する第1の関数器を設け、ガスタービン圧縮
機入口に相対湿度検出器を設置するとともに、この相対
湿度検出器からガスタービン圧縮機の入口空気相対湿度
信号を取p込みかつ該入口空気相対湿度から相対湿度変
化分によるガスタービン排気ガス温度変化分を演算して
出力する第2の関数器を設け、前記第1の関数器から出
力されるガスタービン排気ガス制御絶対値と第2の関数
器から出力されるガスタービン排気ガス温度変化分とを
加算しかつガスタービン排気ガス温度制御値を出力する
加算器を含むガスタービン排気ガス制御指令系統を設け
、このガスタービン排気ガス制御指令系統からガスター
ビン排気ガス温度制御値を取り込みかつタービン排気ガ
ス温度実測値と比較してその差分を出力する比較器を設
置したことを特徴とするガスタービン燃焼ガス温度制御
装置。
[Claims] 1. Gas turbine pressure! In a gas turbine combustion gas temperature control method that measures the I machine discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature and controls the gas turbine combustion gas temperature based on these measured values, the gas turbine compressor inlet air relative humidity is detected. Then, using this gas turbine compressor inlet air relative humidity, the gas turbine exhaust gas temperature change due to the relative humidity change is calculated, and this calculated value is calculated using the gas turbine compressor discharge air pressure actual measurement value. By adding this value to the gas turbine exhaust gas control absolute value, comparing this value with the gas turbine exhaust gas temperature actual value as the gas turbine exhaust gas temperature control value, and minimizing the difference,
A gas turbine combustion gas temperature control method comprising controlling the gas turbine combustion gas temperature to a set value regardless of the gas turbine compressor inlet relative humidity. 2. In a gas turbine combustion gas temperature control device that measures gas turbine compressor discharge air pressure and gas turbine exhaust gas temperature and controls gas turbine combustion gas temperature based on these measured values, the gas turbine compressor discharge A first function unit is provided that calculates and outputs the gas turbine exhaust gas control absolute value from the measured air pressure value, and a relative humidity detector is installed at the inlet of the gas turbine compressor. A second function unit is provided which takes in an inlet air relative humidity signal of the engine and calculates and outputs a gas turbine exhaust gas temperature change due to a relative humidity change from the inlet air relative humidity, and the first function unit A gas turbine exhaust gas turbine including an adder that adds the gas turbine exhaust gas control absolute value outputted from the second function unit and the gas turbine exhaust gas temperature change amount outputted from the second function unit and outputs the gas turbine exhaust gas temperature control value. A gas control command system is provided, and a comparator is installed to take in the gas turbine exhaust gas temperature control value from the gas turbine exhaust gas control command system, compare it with the actual measured value of the turbine exhaust gas temperature, and output the difference. Gas turbine combustion gas temperature control device.
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