JPS6050969B2 - 二軸ガスタ−ビンのバリアブルベ−ン制御装置 - Google Patents

二軸ガスタ−ビンのバリアブルベ−ン制御装置

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JPS6050969B2
JPS6050969B2 JP15869478A JP15869478A JPS6050969B2 JP S6050969 B2 JPS6050969 B2 JP S6050969B2 JP 15869478 A JP15869478 A JP 15869478A JP 15869478 A JP15869478 A JP 15869478A JP S6050969 B2 JPS6050969 B2 JP S6050969B2
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JP
Japan
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variable vane
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deceleration
circuit
gas
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JP15869478A
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輝男 宮田
展一 岡本
悦司 崎野
新 住江
昇 藤井
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Mitsubishi Motors Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Motors Corp
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は二軸ガスタービンのバリアブルベーン制御装置
の改良、ことに自動車用のこの種装置の改良に関する。
第1図および第2図は従来の熱交換器付二軸ガスタービ
ンとその制御装置を示す。すなわち従来の二軸ガスター
ビンにおいては、大気からの空気をコンプレッサ1で圧
縮して熱交換器4で排気の熱で加熱し、これを燃焼器5
に導く。燃焼器5には燃料ポンプ8からの燃料を、燃料
調整弁駆動機構7で制御される燃料調整弁6を介して供
給し、ここで燃焼せしめる。燃焼器5で生成する燃焼ガ
スはまずガスゼネタービン2を駆動し、次にバリアブル
ベーン9を介してパワータービン3を駆動・した後、熱
交換器4を経て排出される。パワータービン3は負荷1
1にリンクされている。なお、参照番号17はコンプレ
ッサ吸気温度検出器、16はガスゼネ入口ガス温度検出
器、14はガスゼネ回転数検出器、15はパワータービ
ン回転数棟フ出器、10はバリアブルベーン駆動機構で
ある。この二軸ガスタービンの制御は上述の燃料調整弁
駆動機構7およびバリアブルベーン駆動機構10で行な
うが、その制御装置が参照番号20で示されており、こ
れの詳細を第2図に示してある。第1図に示すようにこ
の制御装置20は、アクセルペダル12によりガスゼネ
回転数設定器13で設定された定常運転時ガスゼネ回転
数設定値Nc木、ガスゼネ回転数検出器14から得たガ
スゼネ回転数測定値NO、パワータービン回転数検出器
15から得たパワータービン回転数測定値NPlガスゼ
ネ入口ガス温度検出器16から得たガスゼネ入口温度T
7の測定値′F7およびコンプレッサ吸気温度検出器1
7から得たコンプレッサ吸気温度T1の測定値↑1を入
力とする。この制御装置20は燃料流量指令値G,およ
びバリアブルベーン開度指令値■cを出力し、それぞれ
コンバータ18および19を介して前述の燃料調節弁駆
動機構7およびバリアブルベーン駆動機構10に印加さ
れる。第2図に示す制御回路20において、参照番号2
1は位相進み補償回路、22は吸気温度補正回路、23
は関数発生器(定常運転時ガスゼネ入口温度計画線)、
24は燃料流量制御演算回路、25,29,30は比較
器、26は加算器、27はPI調節器、28はバリアブ
ルベーン開度判定器、31は急加減速時バリアブルベー
ン開度調節器、32は比例ゲイン設定器である。
なおこの図における記号N″。は修正ガスゼネ回転数、
T7)l(は定常運転時ガスゼネ入口温度目標値、T7
。は位相進み補償後のガスゼネ入口温度測定値、■Tは
定常運転時バリアブルベーン開度指令信号、■9(■″
N)は急加減速時バリアブルベーン開度指令信号、Vc
maxはバリアブルベーン開度上限値、■。
Ml。はバリアブルベーン開度下限値、Δは急加減速判
定基準、KNは加速側比例ゲイン、K″Nは減速側比例
ゲインを示すものてある。制御装置20のバリアブルベ
ーン開度指令値■。
の演算回路について概略述べると、定常運転時には、低
燃費維持のため、ガスゼネ入口温度T7を計画線T7米
に沿つて制御するように、PI調節器27でバリアブル
ベーン開度指令値■Gを計算する。一方、急加減速時に
は、急加減速の程度に応じてバリアブルベーン9を開閉
するように、調節器31によリバリアプルベーン開度V
cを計算する。なお、急加減速の判定基準となる。調節
器31の不感帯Δおよび比例ゲインKN,K″Nは適当
な値に設定するものとする。調節器31の出力は、定常
運転時にはゼロとなる。加算器26とバリアブルベーン
開度判定器28から構成されるフィードバック●ループ
は、バリアブルベーン開度指令信号■cを上限値■C.
n〜、下限値VC.ninの範囲内に押えるためのりミ
ッタ機能を果たす。なお、コンバータ18,19は、そ
れぞれ制御装置20からの信号Gf,■cを燃料調整弁
駆動機構7およびバリアブルベーン駆動機構10の操作
信号に変換するためのものである。第1図に示した従来
の再生式二軸ガスタービンの運転に際してパワータービ
ン軸の加減速を行なうためには、まずガスゼネ軸の加減
速がすみやかに行なえなければならない。
そのための制御装置として、従来は第2図に示す回路に
より急加速時にバリアブルベーン9を開き、ガスゼネ軸
の加速を促進し、急減速時にはバリアブルベーン9を閉
じて、ガスゼネ軸の減速を促進する方法が用いられてい
る。このような制御系では、加速性能の向上と、減速時
にコンプレッサ1のサージ領域突入の防止を同時に実現
するため、調節器31の加速・減速側の比例ゲインKN
,K″8を独立に設定できるようになつている。
いま、基準吸気温度の状態で、G/Tが適当な動特性を
発揮するように調節器31のゲインKN,K″8が設定
され、コンプレッサ・マップ上の作動線が第4図に示す
B線(減速時)、C線(加速時)になつているとする。
ここで、コンプレッサ1の吸気温度が上昇すると、本制
御系では定常作動線がコンプレッサの効率最大線に一致
するように、ガスゼネ入口温度の計画値T7*を高くす
る。このとき、調節器31のゲインKN,K″Nが基準
吸気温度における最適値のままてあると、減速時に作動
線がB線からA線に移り、サージングに突入する欠点が
あつた。本発明の目的はこの従来装置の欠点を改善せん
とするにある。
すなわちコンプレッサの吸気温度変化によらず、急加減
速時の性能を維持しながら、急減速時にコンプレッサ1
がサージ領域に突入することなく、すみやかにかつ安定
にガスゼネ回転数NOをその目標値Nc刻こ追従させる
ことを目的とする。本発明は、コンプレッサに直結した
ガスゼネターピンの回転数設定値と同実測値との偏差に
より燃料流量指令値を求めて燃料調整弁を駆動する機構
と、ガスゼネターピン回転数の関数として設定したガス
ゼネターピン入口温度計画値とガスゼネターピン入口温
度実測値との偏差を比例積分調節して定常運転時のバリ
アブルベーン開度指令値を求める第1の回路と、ガスゼ
ネターピン回転数の設定値と実測値との偏差を加速側比
例ゲインおよび減速側比例ゲインが独立に設定できる不
感帯付比例動作の急加減速時バリアブルベーン開度調節
器により急加減速時のバリアブルベーン開度指令値を求
める第2の回路と、第1の回路および第2の回路の出力
信号を加算してバリアブルベーン開度指令値を求める第
3の回路とから成るバリアブルベーン駆動機構を有する
二軸ガスタービンのバリアブルベーン制御装置において
、前記急加減速時バリアブルベーン開度調節器の減速側
比例ゲインをコンプレッサ吸気温度に依存して修正する
ようにしたことを特徴とする、二軸ガスタービンのバリ
アブルベーン制御装置にある。
この結果本発明によれば、吸気温度の高低によらず、急
加速性能を維持しつつ、急減速時にコンーブレツサがサ
ージ領域に突入するのを防ぎ、急加減速の程度を反映し
た連続的な制御を行ない、すみやかに安定に、ガスゼネ
回転数Ncをその目標値Nc)l(&こ追従させること
ができる。
本発明の好適な実施例であるバリアブルベーン制御装置
は、(1)急加減速時、急加減速の程度に応じてバリア
ブルベーンの開度を指令する信号を発生する回路(なお
、この回路は、加速側と減速側で比例ゲインを独立に設
定でき、また、定常運転時の出力はゼロとなる。)、(
2)コンプレッサ吸気温度を検出し、基準吸気温度と比
較し回路1の減速側比例ゲインを修正する回路、(3)
定常運転時、ガスゼネターピン回転数によつて定まるガ
スゼネ入口温度計画値を目標値とし、ガスゼネ入口温度
(但し、測定値に位相進み補償した結果)を制御量とし
て、両者の偏差を比例積分調節してバリアブルベーンの
開度の指令信号を発生する回路、(4)回路1,3の出
力を加算しバリアブルベーンの開度を指令する信号を発
生する回路および(5)回路4の出力が上下限の範囲内
にあるかどうか判定し、限界値を起えた時は、回路3の
比例積分調節器の入力部にフィードバック信号を送出す
ることにより回路4の出力に制限を加える回路、から成
り、加速性能をそこなうことなくかつ吸気温度が変化し
ても減速時にサージングに入らないように、急加減速の
程度に応じたバリアブルベーン開度の調節を行ない、ま
た、ガスゼネ回転数の偏差が小さくなつたときに、なめ
らかに定常運転時の制御動作に移行できるようにするも
のである。以下添付図面第3図に例示した本発明の好適
な1実施例について詳述する。
第2図に示す調節器31に代り、第3図に示すように、
比例ゲインをコンプレッサの吸気温度で修正できる調節
器46を使用するのが本発明である。
第3図は本発明に関連する部分のみを示す図であつて、
参照番号41は基準温度設定器、42は比較器、43は
調節器、44は基準ゲイン値設定器、45は加算器、4
6は急加減速時バリアブルベーン急加調節器をそれぞれ
示す。またこの図中の記号TlOは基準吸気温度、K″
NOは基準ゲイン値、ΔK″、は吸気温度によるゲイン
の修正分をそれぞれ示す。この回路の各設定値およびゲ
インなどは、所定の加速性能を維持し、減速時にコンプ
レッサがサージ領域に突入しないように適当に設定する
ものとする。調節器46は、ガスゼネ回転数の偏差Nc
*−NOと急加減速判定基準Δとの大小により、急加減
速時には急加減速の程度に応じたバリアブルベーン9の
開度を指令する。
また、1N0木−Ncl〈Δのときは、調節器46の出
力はゼロてある。調節器46の比例ゲインK″Nは、(
Nc)f(−Nc)く一Δの範囲、即ち急加減速時にお
いて吸気温度↑1により基準ゲイン値K″NOから修正
され゛る。ゲインの修正分ΔK″Nについては、↑1〉
TlOのときにΔK″、く01↑1くTlOのときΔK
″1〉Oとなるように、調節器43が動作する。↑1=
TlOのときは、ΔK″N=0である。この結果、↑1
〉TlOのときは、K″、〈K″NOとなるので、急・
減速時のコンプレッサの作動線を第4図のA線からB線
に移すことができ、吸気温度の上昇によるサージ領域突
入を防止できるのである。急減速時の制御動作を説明す
ると、いまガスタービンが定常的に運転されている時に
、急減速のノためアクセルペダル12が急激に開放され
、そのまま保持された状態を考える。
すなわち設定器13はアクセルペダル12に連動して動
作するので、設定器13の出力Nc*はステップ状に減
少することになる。この結果、ガスゼネ回転数の偏差(
Nc)8(−Nc)は、1NG*Nc!〉Δとなるので
、調節器46は、急減速の程度(1Nc*−Nal−Δ
)に応じてバリアブルベーン9の開度を指令する信号V
″N(V″N〈0)を出力する。調節器46の出力■″
Nは比例ゲイン設定器32によりゲイン調整された後、
信号■、として比較器29に入力される。信号■Nの加
算分だけ、比較器29の出力■。が減少するため、バリ
アブルベーン9が閉じられる。一方、燃料流量演算回路
24の所定の燃料流量G,が演算され、燃焼器5に供給
される燃料流量が減少するととともに、ガスゼネ入口温
度T7が下降していく。ガスゼネターピン2は、流入す
る燃焼ガス温度の下降により回転数N。が下降し、それ
とともにガスゼネ回転数の偏差(INc*−Ncl)は
しだいに減少する。これにつれて、調節器46の出力V
″Nは調節器46のゲイン設定線上に沿つて変化するの
で、本制御装置20は、なめらかに、定常運転時(IN
c*−NclくΔ)のバリアブルベーン開度の調節動作
に移行することができる。急加速時の制御動作も同様に
して行なわれるが、調節器46の加速時比例ゲインKN
は、減速時比例ゲインK″、と独立に設定できるので、
加速性能がそこなわれることはない。
上述の構成によれば、定常運転時のバリアブルベーン開
度調節器とは別に、急加減速時用の不感帯付き比例調節
動作(加速時比例ゲインKNと減速時比例ゲインK″、
が独立に設定でき、K″、は吸気温度によつて調節でき
る)のバリアブルベーン開度調節器を設け、急加速時、
急減速時の比例ゲインを独立にそれぞれ適正な値に設定
し、両調節器の出力を加算した結果で、バリアブルベー
ンの開度を変更する。
これにより、加速性能をそこなうことなく、かつ吸気温
度が変化しても急減速時にコンプレッサがサージ領域に
突入するのを防ぐような急加減速の程度に応じたバリア
ブルベーンの開度調節が行なえる。また、ガスゼネ回転
数の偏差が小さくなつたときに、なめらかに定常運転時
の制御動作に移行することができるのである。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱交換器付二軸ガスタービンの系統図、第2図
はその制御回路の系統図、第3図は前記制御回路におけ
る本発明に関係する回路部分を示す図、第4図はコンプ
レッサ修正流量比対コンプレッサ圧縮比の線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 コンプレッサに直結したガスゼネタービンの回転数
    設定値と同実測値との偏差により燃料流量指令値を求め
    て燃料調整弁を駆動する機構と、ガスゼネタービンの回
    転数の関数として設定したガスゼネタービン入口温度計
    画値とガスゼネタービン入口温度実測値との偏差を比例
    積分調節して定常運転時のバリアブルベーン開度指令値
    を求める第1の回路と、ガスゼネタービン回転数の設定
    値と実測値との偏差を可速側比例ゲインK_Nおよび減
    速側比例ゲインK′_Nが独立に設定できる不感帯付比
    例動作の急加減速時バリアブルベーン開度調節器により
    急加減速時のバリアブルベーン開度指令値を求める第2
    の回路と、第1の回路および第2の回路の出力信号を加
    算してバリアブルベーン開度指令値を求める第3の回路
    とから成るバリアブルベーン駆動機構を有する二軸ガス
    タービンのバリアブルベーン制御装置において、前記急
    加減速時バリアブルベーン開度調節器の減速側比例ゲイ
    ンK′_Nをコンプレッサ吸気温度に依存して修正する
    ようにしたことを特徴とする、二軸ガスタービンのバリ
    アブルベーン制御装置。
JP15869478A 1978-12-25 1978-12-25 二軸ガスタ−ビンのバリアブルベ−ン制御装置 Expired JPS6050969B2 (ja)

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JPS5587827A JPS5587827A (en) 1980-07-03
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