JPS6090929A

JPS6090929A - ガスタ−ビン起動用ガス燃料系統

Info

Publication number: JPS6090929A
Application number: JP19904483A
Authority: JP
Inventors: Yasumasa Nishijima; 庸正西嶋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-10-26
Filing date: 1983-10-26
Publication date: 1985-05-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の貨車〕産業用ガスタービン設備は、短時間での起動、停止？、
その特長の一つとしているが、安全な起動、停止ケ行な
うためには、急速なタービン内部の温度上昇（又は降下
）に耐え、かつ、許容値内での加速（減速）割合ケ保持
するため、精密な制御を必要とする。

第１図にカスタービンの起動過程を１時間を横軸に、ガ
スタービン回転数、排気温度、燃料流針制御信号（以１
＊Ｆｃ８と記す）、燃料流量制御軸にとった図として表
わす。第２図に、燃料油の供給制御系統を示す。第２図
で１は燃料油遮断弁、２は燃料油ポンプ、３は燃料油制
御弁、４は流量検知器、５は燃料ノズル、６は燃焼器、
７は火炎検知器、８は点火栓、９は燃料流量制御、ｌＯ
は信号９と検知器４からの信号の偏差により、制御弁３
を動作させる比較器ｌＯである。

ガスタービン起動時の過程を、第１図、第２図ケ用いて
説明する。

起動指令が出されると、起動装置が起動し、ガスタービ
ンを起動させ、着火可能な回転数に達すると、燃料油系
統で、遮断弁ｌが全開し、ポンプ２が駆動開始、制御弁
３が、着火ＦＣ８指令により制御開始、点火栓８が点火
スパーク発生し、着火可能な状態となる。

ここで、燃料流量制御の考え方について説明する。

燃料流量信号（ＦＳ）は、一般に次の式により計算され
る。

ＦＳ＝ＫＸＦＣ８ＸＮＨＰここで、Ｋは、ガスタービンの種類により決まる定数、
ＮＨ）’はガスタービン回転数比（定格速度ケ１とする
）である。

Ｆｅ２は、ガスタービンの制御装置より与えられる制御
債号であり、運転条件によって変化する口」変の信号で
あるが、起動時は、次のように運用される。

（１）着火時は、着火に必要な燃料流量信号定する固定
値（Ｊ火１ｉ”　ＣＳ　）が与えられる。

伐）　暖機時も、ガスタービン暖機に必要な燃料流ｊ餞
を規丸する固定値（１χ機Ｆ　ＣＳ　）が与えられる。

（３）加速時は、ガスタービンの加速限度（例えば、最
高軸加速割合、及び／又は、最高排気温度上昇割合等）
以下にガスタービンの運転？押えるように、ガスタービ
ン制御装置より与えられる可変の加速ｆ１１Ｃ８信号と
なる。

さて、燃料ノズル５工り噴射された燃料油が点火スパー
クにより着火し、検知器７が沼大金確認すると、制御装
置より暖（＊Ｆ’Ｃ８信号が与えられ、一時的に燃料流
量は減少する。

暖機過程ケもつ理由は、肩入状態の１Ｌ流量ケ与え続け
ると、短時間のうちに燃焼ガス温度が急激に増大し、高
温ガス通過部分に大きな熱衝撃が与えられるため、部材
の寿命低下、あるいは、破損に至る危険性があるためで
ある。

ここで注意すべきは、流ｉ（Ｍ号ＦＳＫＶｉＦＣ８のみ
ならず、ＮＨＰが掛けられているため、暖機ＦＣ８は、
一定値であっても、回転数上昇分だけＦＳは、ゆるやか
に上昇していくということである。この制御方式により
暖機時の燃料／空気比は、はぼ一定の値となり、安定な
燃焼が期待出来、ガスタービン排気温度は、第１図に示
すように、低いレベル、で静定の傾向を示す。

さて、暖機過程が終了すると、ガスタービンは加速過程
に入る。前述のように、ガスタービン加速限度内に、ガ
スタービン全保持するよう、可変の加速１：’　ＣＳが
制御装置より与えられ、ガスタービンは加速を開始する
。第１図の起動線図では、加速ＦＣ８は、初期は、排気
温度の上昇割合限度により規冗きれ、以降は、ガスター
ビン回転数加込限度により規廻され、当初は、上昇、後
半は絞り込み＆）ｌ川向ケ示しでいるが、流量計″Ｓｔ
ま、−員して上昇し−Ｃいる。

以上の起蝉過・１呈を表に１とめたものが表１に示すガ
スタービン起動過程表で４）る。

表１（ガスタービン起動過程）ガスタービン用燃料ノズル５は、燃料の噴霧特性ケ良好
に保つ、最も重要な役割ケもつが、着火、暖機時の燃料
流量は、定格負荷時の約５％程度と、非常に低いため、
一般に噴霧特性が不安定になり易い傾向にある。

更に、供給される燃料の質が計画時に比べて劣悪である
場合には、不安定傾向が更に助長され、遂には着火不良
、あるいは着火后の失火、あるいは、不安定燃焼による
煙の発生等の不具合いに至る。ガスタービンが加速過程
に入り、燃料流量が増大してくると、燃焼は安定化し、
問題が無くなるのが一般的であす、着火、暖機時さえ対
策出来れば、現状のシステムで光分に対応することがで
きる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、着火、暖機過程？ごおいて信題性の高
い燃料システム勿提供するにらる。

〔発明の概要〕

本発明の主眼−５従来技術に単純、小型、安価な燃料ガ
スシステムを追加し、従来技術での開側１システム葡大
きく変更させることなく、着火、暖機過程でのイ６軸性
ケ向上させ、かつ、従来システムに問題が生じた時、現
地で簡単にシステム改造２行なえるようにした点にある
。

一般に、燃料カスは、燃料油に比べて、着火性、保炎性
が極めて良好であり、着火、暖機時の不安定性を改善す
るには、最も適した燃料と言える。

かつ、比較的小容址であれば、高圧状態でボンベに充填
することにより、容易に輸送、保管、設置、夕換が可能
である。

本発明は、この点に着目して、着火１ぎ軸性を向上させ
るために、着火時はガス燃料のみで着火させ、燃焼が不
安定な暖機時及び加速初期には、ガス燃料と液体燃料と
の混焼全行なわせることにより、燃焼の安定性の改善全
図る。

〔発明の実施例〕

第３図は、その実施例の１つ？示す。

第３図において、１１は燃料油、ガスσ）二重燃料ノズ
ル、ｉ２は燃料ガス供給系統上に設けられた開閉弁、１
３は流量決定用絞り、１４は圧力調整弁、１５は遮断弁
、１６は遮断弁動作用３方切替弁、１７は三方切替弁の
大気開放ボートに接続された絞りである。

ガスタービンが着火速度に達すると、燃料ガス供給系統
の切替弁１６が遮断弁１５に全開させるように動作する
。着火信号により、開閉弁１２も同時に全開となるため
、燃料ガスは、圧力調整弁１４での設定圧力と燃焼器６
内の圧力（はとんど大気圧に等しい）の差圧と、絞り１
３及び開閉弁１２の開口面積により規定される一定流量
で燃焼器６内に、燃料ノズル１１（ｒ通って噴射される
。

着火燃料流抗と同一燃料ガスｌｔｋ噴射することは、ガ
ス圧力差、開閉弁１２．絞り１３の面積ケ適切に設定す
ることにより可能である。

検知器７よりの着火確認信号により、開閉弁１２に遮断
する。開閉弁１２の遮断により、燃料流量は減少し、暖
機燃料流量となる。開閉弁１２の開口面ｍｋ適切に決定
することにより、従来技術と同じ暖機時燃料ガス流量ケ
設定することは、技術的に可能である。（表２のガスタ
ービン起動過程参照。）表２（ガスタービン起動過程）着火、暖機及び加速初期は、燃焼器内圧はほぼ大気圧力
に等しいので、この状態では、暖機時燃料ガス流量は、
ガスタービン回転数の上昇にもかかわらず、はぼ一定と
なり、燃料／空気比が、時間と共にやや低下する傾向を
示すが、燃料ガスの保炎性が良好なため、燃料油に比べ
て、低い燃料／柴気比？許容出来るので、短時間でおれ
ば問題無い。

次に、暖機開始後％　１１秒経過した時点で、燃料油系
統の遮断弁ｌ全開、ボンダ２駆動、制御弁３の暖機時ｈ
’ｃｓによる制御動作に入る。この時の暖機時１”　Ｃ
Ｓ値は、燃料ガスの流入が続行されているため、従来値
より低い値で、かつ、燃料油と、ガス燃料流量の総和が
、従来値に近い値を設定することが望せしいが、これも
、第４図に示すように、技術的に可能である。父、時間
遅れ１１秒の設定も、タイマー等により対応可能である
。

暖機過程の終了と共に、加速過程に入るが、依然として
、暖機時燃料ガス流量（はぼ一定流量）が流れているた
め、加速燃料油ＦＣ８は、従来値より低い値をとること
になる。但し、次第に燃料油の割合が大きくなるため、
燃料油加速Ｆｅ２Ｏ値は、従来値に近づく。

加速開始後１３秒で、燃料ガス系統の切替弁１６を、遮
断弁１５が閉動作するように動作させる。切替弁１６の
大気開放ポートに絞り１７に設けることにより、遮断弁
１５の閉速度全調整することが可能であり、弁１５の徐
閉により、燃料油への切替時の流量変動ケ小さくするこ
とができる。

ｔ２値の設定は、燃料油のみの燃焼で、安定となるガス
タービン回転数に達する時期ケ選べば良い。

第３図において、開閉弁１２及び絞り１３の代りに２段
階の開閉弁、更には、圧力調整弁１４を廃止して、流量
制御弁倉設置６シても、同等の効果が得られる。

又、遮断弁１５及び切替弁１６、絞１１７１７の代りに
直動式の遮断弁を使用することも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、燃料ガス系統の動作時間は、１〜２分
以下の短時間であり、流量も非常に少くなくて済むので
、常時ガス燃料の供給が不可能な場合でも、ガスボンベ
による供給で充分に対処でき、かつ、従来の燃料油系統
の構成部品に影響金与えることなく、ガス系統の追加が
可能であり、”６を来技術で運転し、着火、暖機が不安
定であることが判明した場合でも、容易に現地改造可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガスタービン起動過程の特性図、第２図
は従来の燃料油供給制御系統図、第３図は本発明の燃料
油及びガス供給制御系統図、第４図は本発明のガスター
ビン起動過程全示す特性図である。１２・・・ｕＩＪ閉弁、１３．１７・・・絞り、１４・
・・圧力調整弁、１５・・・遮断弁、１６・・・三方切
替弁。代理人　弁理士　高橋明夫・第　ｌｌ！ｌ／／羞暖加入　棋　遼第　２　口第３目第　４　日

Claims

【特許請求の範囲】 ■、燃料油供給１！ｉｌ］？ｉｌｌ系統才もつガスター
ビン設備において、これに追加して設置をれるガス燃料噴射用燃料ノズル、
着火指令信号により全開、暖機終了後（ＺＪガス燃料遮
Ｉ１．Ｉ［指令により全閉する遮断う１１．７＃オ火指
令信号ＶＣ工り全開、着火確認信号により全閉する開閉
弁、この開閉弁？バイパスして設置される絞り、前記開
閉弁Ｃ〕上流に設けた圧力調釡弁からなることｋ　＃５
′徴とするガスタービン起動用ガス燃料系統。