JPS60540B2

JPS60540B2 - 燃料切換制御装置

Info

Publication number: JPS60540B2
Application number: JP53101836A
Authority: JP
Inventors: 茂樹足立
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-08-23
Filing date: 1978-08-23
Publication date: 1985-01-08
Also published as: JPS5529050A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ガスタービン発電所におけるガスタービン発
電機の燃料功換制御装置に関するものである。

一般に、ガスタービン発電所は、第１図に示す如き機器
構成を有する。

圧縮機１は、空気を圧縮し、圧縮機１に接続される燃焼
器２に、圧縮された空気を送気するものである。

燃焼器２は、圧縮機１から送気された圧縮空気と、後述
する液体燃料または、気体燃料とを混合し、混合したガ
スを加熱燃焼せしめ、高温高圧のガスとして、燃焼器５
に接続されるガスタービン３に送気され、タービンを回
転させる。ガスタービン３には、図示しないタービン軸
に直結され、タービンの回転運動を電力に変える発電機
４が設けられている。発電機４には、しや断器５を介し
、母線６が接続されている。発電機４において発電した
電力は、しや断器５を介し、母線６に送り出される。ガ
スタービンの燃料には、複数の燃料が使用される場合が
あり、第１図では、液体燃料と気体燃料とを切換えて使
用する例が示してある。

液体燃料は、液体燃料制御弁７に・よって、燃料器２に
送り込む量が制御される。また、気体燃料は、気体燃料
制御弁８によって、燃料器２に送り込まれる量が制御さ
れている。燃料の送量は、液体燃料制御弁７と、気体燃
料制御弁８の開閉度によって決められる。この開閉度は
、液体燃料制御弁７にあっては、液体燃料制御弁７に接
続される液体燃料弁制御装置１３から出力される制御信
号によって、また、気体燃料制御弁８にあっては、気体
燃料制御弁８に接続される気体燃料弁制御装置１４から
出力される制御信号によって決定される。液体燃料を使
用するか、気体燃料を使用するか、また、液体燃料と気
体燃料をいかなる割合で使用するかは、液体燃料弁制御
装置１３および、気体燃料弁制御装置１４に接続される
燃料信号分配器１２によって決定される。燃料信号分配
器１２には、速度／負荷制御装置１０が接続されており
、燃料信号分配器１２は、速度／負荷制御装置１０から
の出力信号によって液体燃料制御信号と、気体燃料制御
信号に分配する。

この燃料信号分配器１２からの出力信号に基づき、液体
燃料弁制御装置１３および、気体燃料弁制御装置１４に
より、それぞれの燃料制御信号に相当する量の燃料を供
給すべく、各々の制御弁の開閉度が制御されている。速
度／負荷制御装置１０は、速度／負荷制御装置１川こ接
続されるガバナ制御スイッチ９と、タービン速度検出器
１１とによって、燃料量を決定するものである。

ガバナ制御スイッチ９は、発電機電力を設定するもので
あり、速度／負荷制御装置１川ま、この設定電力に対応
する燃料量を決定し、燃料信号分配器１２に燃料信号を
出力する。第２図には、第１図における燃料信号分配器
１２の回路図が示されている。第１図における速度／負
荷制御装置１０からの燃料制御信号は、掛算器１８に入
力される。

掛算器１８には、運転員の操作により頚算器１８に接続
される燃料比率設定器１７に入力される燃料切襖信号に
よって決定される燃料比率信号が入力する。掛算器１８
は、燃料制御信号（Ｘ）と燃料比率信号（Ｋ）とを掛算
（一Ｋ×）し、掛算値が、演算増幅器１９，２０１こ入
力する。演算増幅器１９においては、演算し、Ｙ２＝Ｋ
・Ｘなる信号すなわち、例えば、気体燃料制御信号とし
て出力する。

また、演算増幅器２川こおいては、燃料制御信号（Ｘ）
と、掛算器１８からの出力信号（−Ｋ・Ｘ）とが、入力
され、ＹＩ＝（１一Ｋ）・Ｘなる信号すなわち、例えば
、液体燃料制御信号として出力する。なお、Ｋの値はプ
ログラム信号によって徐々に増減し、切換時間は１分程
度である。このように、従来の燃料切換制御装置にあっ
ては、燃料切換信号により燃料制御信号を単純に分割す
るだけであった。

したがって、発熱量の異なる燃料を切換える場合、切換
前と切換後では発電機電力が異なってしまうため、発熱
量が小さい燃料から、発熱量が大きな燃料に切換えた場
合には、第３図に示す如く、発電機電力は上昇する。こ
れは、発電所が、通常、調定率運転を行なっており、発
電機電力が一定に制御されている訳ではないからである
。燃料切換の際の発電機周波数と発電機電力との関係が
第４図に示されている。

通常、発電機の周波数は、母線の周波数によって決定さ
れるものであり「第４図に示される様な右下りの直線は
、速度／負荷制御系による燃料制御信号で決定される。
また「第４図図示直線は、発電機電力を設定するガバナ
制御スイッチによって上または下に平行移動することが
でき、発電機電力を変更することができる。すなわち、
燃料が切換り発熱量が変化した場合と、ガバナ制御スイ
ッチを操作し発電機電力を変更した場合とは、同じ現象
が起きることになり、第４図において発電機電力は、例
えば点Ａから点Ｂへ移動することとなる。この変化が、
第３図に示す発電機電力の出力の変化として現われる。
この様に、発電機電力が変化した場合には、従来の発電
所においては、運転員が、ガバナ制御スイッチを操作す
ることにより、発電機電力を元の値に戻していた。

本発明の目的は、燃料切換時に、発電機電力の変化を無
くし「運転員が行なうガバナ制御スイッチの操作をする
必要のないガスタービン発電所におけるガスタービン発
電機の燃料切換制御装置を提供することにある。

本発明は、一定に保たれている発電機電力を設定値とし
、燃料切換時に変化する発電機電力とを比較し、変化が
あるときは、発電機電力を設定値に保持されるように、
ガバナ制御を自動的に行なおうとしたものである。

以下図示実施例につき説明する。

第５図には、本発明の一実施例が示されている。

発電機の電力を検知し、デジタル量として出力する発電
機電力変換器２１の出力信号は、比較器２２、及び、比
較器２９に入力する。

比較器２２の出力端には、リレー接点３５ａを介し、ィ
ンバータ２３が接続され、ィンバータ２３の出力端には
、リレーコイル２４が接続されている。

また、比較器２２の出力端には、リレー接点３５ｂを介
し、リレーコイル２５が接続されている。リレーコイル
２４は、インバータ２３からの出力によって、励磁され
、パルス発生器２６と、カウンタ２７とを接続するりレ
ー接点２４ａをＯＮ，ＯＦＦさせるものである。リレー
コイル２５は、リレー接点３５ｂからの出力によって励
磁されへパルス発生器２６とカウンタ２７とを接続する
りし−接点２５ａをＯＮ，ＯＦＦさせるものである。カ
ウンタ２７は、パルス発生器２６のパルスをリレーコイ
ル２４のリレー接点２４ａのみが○Ｎしているときにア
ップカウントし「リレーコイル２５のリレー接点２５ａ
のみが○Ｎしているときにダウンカウントするもので、
カウントした値をカゥンタ２７に接続されるＤ／Ａ変換
器２８に出力するものである。

Ｄ／Ａ変換器２８は、カゥン夕２７から出力されるデジ
タル量をアナログ量に変換して出力するものである。こ
のＤ／Ａ変換器２８の出力は、比較器２２及び、比較器
２９に入力される。比較器２９には、リレーコイル３２
と、ィンバータ３０を介し、リレーコイル３１が、並列
に接続されている。

このリレーコイル３１は、リレー接点３１ａを、また、
リレーコイル３２は、リレー接点３２ａをそれぞれＯＮ
，ＯＦＦさせるものである。一方、比較器２２に接続さ
れるリレー接点３５ａ，３５ｂは、液体燃料から気体燃
料へ切換るときＯＮするスイッチ接点３３及び、気体燃
料から液体燃料へ切換るときＯＮするスイッチ接点３４
に接続されるリレーコイル３５によってＯＮ，ＯＦＦす
るものである。

次に、本実施例の動作を説明する。

リレー接点３５ａ，３５ｂは、通常、すなわち「燃料切
換を行なわない場合には、ＯＮしている。

したがって、燃料切襖を行なっていないときには、通常
、発電機電力変換器２１からの出力と、Ｄ／Ａ変換器２
８から出力される設定値電力は同じものである。発電機
電力変換器２１の出力である発電機電力は、比較器２２
において、ＤノＡ変換器２８の出力と比較され、誤差が
ある場合には「比較器２２の出力は、ロジックレベルで
、「１」または「０」となる。比較器において、Ｄ／Ａ
変換器２８から出力される設定値電力が、発電機電力変
換器２１の出力である発電機電力よりも小さいときは、
リレー接点３５ａを介し、ィンバータ２３に入力し、リ
レーコイル２４を励磁し「リレー接点２４ａをＯＮさせ
て、カウンタ２７で前に設定値にアップカウントして、
アップカウントした値を設定値としてＤノＡ変換器２８
より出力する。また、比較器２２において比較した結果
「Ｄ／Ａ変換器２８から出力される設定値電力が、発電
機電力変換器２１の出力である発電機電力よりも大きい
場合は、リレー接点３５ｂを介し、リレーコイル２５を
励磁し、リレー接点２５ａをＯＮさせてｔカウンタ２７
において既に設定されているカウント値をダウンカウン
トし、そのダウンカウントした値を設定値として、Ｄ／
Ａ変換器２８より出力する。なお、リレーコイル２４は
、インバータ２３を通して励磁されるので、ここでは、
ロジックは反転する。いま、燃料切換を行なうと、リレ
ーコイル３５が励磁され、リレー接点３５ａ及び、リレ
ー接点３５ｂがＯＦＦとなり、発電機電力変換器２１か
らの出力信号がカウンタ２７に入力されなくなるため、
カゥン夕２７は、前の値を保持している。

すなわち、燃料切換開始時の電力がカウンタ２７にセッ
トされ、カウンタ２７からは、セットされた値のデジタ
ル値が、Ｄ／Ａ変換器２８に出力され、Ｄ／Ａ変換器２
８において、アナログ量に変換される。燃料制御開始時
の電力、すなわち、カウンタ２７にセットされている電
力と、発電機電力変換器２１によって計測される実際の
発電機電力とをト比較器２９によって比較し、誤差があ
れば、ガバナ制御リレー３１，３２のリレー接点３１ａ
あるいは、リレー接点３２ａが○Ｎし、発電機電力を一
定に保つ。

すなわち、Ｄ／Ａ変換器２８から出力される設定値電力
と、発電機電力変換器２１から出力される発電機電力と
を、比較器２９において比較し、設定値電力が、発電機
電力より小さいときには、比較器２９からの出力は、ィ
ンバータ３川こ入力し、リレーコイル３１を励磁し、リ
レー接点３１ａを○Ｎしてガバナ制御値を下げる。

また、ＤノＡ変換器２８から出力される設定値電力と、
発電機電力変換器２１から出力される発電機電力とを比
較器２９において比較し、設定値電力が、発電機電力よ
り大きいときには「比較器２９からの出力は、リレーコ
イル３２に入力し、リレーコイル３２を励磁し、リレー
接点３２ａを○Ｎしてガバナ制御値を上げる。このリレ
ー接点３１ａ，３２ａは、ガバナ制御スイッチ９に接続
されており、ガバナ制御スイッチ９のガバナ制御を自動
的に行なう。

第６図には、電子計算機を利用した別の実施例のフロー
チャートカミラ示されている。

ステップ１において「燃料切襖の有無を判断し、燃料切
換がない場合には、そのまま出力させる。

燃料切換があった場合には、ステップ２において、取り
込んだ発電機電力Ｗｓをセットする。発電機電力をセッ
トすると、ステップ３において、実際の発電機電力ＷＡ
と比較する。実電力が、セット電力より大きい場合には
、ステップ５においてガバナ設定電力を下げる。また、
実電力が、セット電力より大きくない場合には、ステッ
プ４において、実電力ＷＡが、セット電力Ｗｓよりも小
さいかどうかを比較する。実電力が、セット電力より小
さい場合には、ステップ６において、ガバナ設定電力を
上げる。実電力がセット電力よりも小さくない場合には
、ステップ３ですでに判断して、実電力がセット電力よ
りも大きくないと判断しているので、実電力とセット電
力が等しい訳であり、そのまま出力される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ガスタービン発電所の機器構成図、第２図は
、従来の燃料切換装置のブロック線図、第３図は、ガス
タービンの燃料切換時の負荷変化特性図「第４図は、ガ
スタービンの燃料切換時の鯛定率運転時の特性図、第５
図は、本発明に係る燃料切換制御装置の一実施例のブロ
ック線図、第６図は「本発明他の実施例のフローチャー
トである。１・…・・圧縮機、２・…・・燃焼器、３・・…・ター
ビン、４…・・・発電機、７・・・・・・液体燃料制御
弁、８…・・・気体燃料制御弁、９…・・・ガバナ制御
スイッチ「１０・・・・・・速度／負荷制御装置、１１
…・・・速度検出器、１２・・・・・・燃料信号分配器
、１３・・・…液体燃料弁制御装置、１４・・…・気体
燃料弁制御装置、２１・・・・・・発電機電力変換器、
２２，２９・・・…比較器、２３，３０……インバー夕
、２４，２５，３１，３２，３５・・…・リレーコイル
、２６…・〜ぐルス発生器、２７…・・・カウンタ、２
８・・・…ＤノＡ変換器、３３，３４……スイッチ接点
、２４ａゞ２５ａ，３１ａ，３２ａ，３５ａ，３５ｂ
……リレー接点。第２図弟ー図第３図努ム図弟ｓ図努ら図

Claims

【特許請求の範囲】

１複数の燃料を切換えて発電するガスタービン発電所
のガスタービン発電機の燃料切換制御装置において、燃
料を切換え始める時点のガスタービン発電所の発電機の
発電電力を設定値として設定せしめる第１の手段と、該
第１の手段によつてなされる設定値と燃料切換過程で生
ずる実際の発電機の発電電力とを比較する第２の手段と
、該比較の結果に応じて上記実際の発電機の発電電力を
上記設定値になるように制御せしめる第３の手段とより
成る燃料切換制御装置。