JPS61138835A - 多缶燃焼器形ガスタ−ビンの燃料制御方法および装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多缶燃焼器形ガスタービンの燃料制御方法お
よび装置にＱシ、特に各燃料ノズルに等量の燃料を分配
するために好適な多缶燃焼器形ガスタービンの燃料制御
方法および装置に関する。

〔発明の背景〕

多缶燃焼器形ガスタービンにおいて、各燃料ノズルへ供
給する燃料流量を制御する先行技術として、特開昭５７
−１０７３９号公報に開示されている技術がある。

この先行技術では、燃料ノズルの流量と燃焼器の排気温
度とが比例関係にあるという前提のもとに、ノズルやパ
ケット等を経由した二次信号によシ各斤々焼器の排気一
度が一定１てなるように、各燃料分配用調節弁を制御す
るようにしている。

しかし、この先行技術では、前述のごとく、ノスルｆパ
ケットを経由した二次信号によシ制（財）するようにし
ているので、燃料の分配精度が悪い問題がある。

また、他の先行技術として、第４図および第５図に示す
ものがるる。

この先行技術は、第４図に示すごとく、流量計２と、燃
料止め弁３と、昇圧ポンプ４と、駆動用サーボ６を有す
る流量調節逃がし弁５と、燃料分配器用フィルタ（以下
、フィルタという）７と、回転数検出器９を有する回転
形燃料分配器８と、燃焼器に対応さぞて設けられた複数
の燃料系統１０と、各燃料系統１ｏに設けられた逆止弁
１１および燃料ノズル１２と、複数台の燃焼器１３と、
空気圧縮壁１５と、カスタービン１８と、流電指令イぎ
号２１と実流量信号２２の比較器２ｏとを備えている。

前記回転形燃料分配器８は、第５図に示すように、ケー
シング８０と、これに平行に支持されたｌＴｈ１１８１
，８２と、両軸８１，８２に設けら１した２組の歯車ポ
ンプ８３．８４とを有している。

そして、この先行技術では、燃料１は燃料供給系統（図
示せず）から供給され、流量計２、燃料止め弁３を通シ
、昇圧ポンプ４で昇圧される。昇圧された燃料１の一部
は、流量調節逃がし弁５に導かれ、昇圧ポンプ４の入口
側に戻され、流禁制御される。前記昇圧された燃料１の
他の一部は、フィルタ７で清浄化された後、回転形燃料
分配器８に導かれ、この回転形燃料分配器８によシ各燃
焼器１３に等分な流量分布になるように各燃料系統１０
に分配きれ、逆止弁１１および燃料ノズル１２を経由し
て燃焼器１３に噴射される。

一方、空気１４は窒気糸ｔｃ＜図示せず）き通じて大気
から取シ込まれ、空気圧縮壁１５によシ昇圧ぢれ、燃焼
器１３に送られ、燃料ノズル１２から噴射てれた燃料１
と混合され、燃焼ガス１７となる。

この燃焼ガス１７は、ガスタービン１ｏに流れ、カスタ
ービン１８を駆動し、仕事をした故、排気ガス１９とし
て大気に放出される。

燃料流出の制御は、ガスタービン１８の速度等〃）ら決
まる流介指令信号２１と、回転形燃料分配器８の回転数
検出器９で検出された回転数から演算によって求められ
た実流量信号２２とを比較器２０によシ比叙し、両信号
２１．２２の偏差値をサーボ駆動信号２３として流域ｎ
！１１節逃がし弁５の圧動用サーボ６に送り、流量調節
逃がし弁５を制御することにより行っている。

しかし、前記第４図および５ｇ５図に示す先行技術には
、次のような問題がある。すなわち、■　回転形燃料分
配器８を使用しており、この回転形燃料分配器８Ｆｉそ
の構造上、異物の堆積によるスティックおよび燃料の不
均一分配が発生する。したがって、第４図に示すように
、回転形燃料分配器８の上流側にフィルタ７分設け、回
転形属料分配器８を昧題する必要があった。

このため、フィルタ７の保守７点検を必要とし、類マク
しい手数を要する。

■　フィルタ７により完全に異物を除去することは困難
であシ、異物混入によシスティックが生じたシ、燃料の
不均一分配が発生することを回避できない。

■　回転形燃料分配器８の分配置度を向上させるために
は、静止部と回転部の軸方向および午径方向の間隙を最
小にする必要がある。ところが、使用に際しては熱膨張
や多数の異物が混入していてもスティックしないように
間隙を大きくする必要があシ、使用上の都合で間隙を大
きくしているので、燃料の分配精度の低下を招いていた
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記先行技術の問題を解決し、異物の
混入によるスティック等のトラブルを回避でき、しかも
燃料の分配精度を向上させ得る多缶燃焼器形ガスタービ
ンの燃料制御方法を提供することにあシ、本発明の他の
目的は前記方法を確実に実ｈ＾し得る多缶燃焼器形ガス
タービンの燃料制御装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明方法は、各燃料ノズルの入口側圧力を検出し、こ
の検出値から圧力−流量特性に基づいて合計流量および
平均流量を算出し、前記曾計Ｎ、量をこれと流量指令値
とを比較する比較器に送シ、前記平均流量と各燃料ノズ
ルの入口側流量の偏差値を算出し、この偏差値を各燃料
系統に設けられた流量調節弁の駆動用サーボに送シ、こ
の駆動用サーボを介して各流量調節弁を各燃料ノズルへ
等量の燃料を分配するように調整するところに特徴を有
するもので、この構成によシ、異物の混入によるスティ
ック等のトラブルを回避でき、かつ各燃料ノズルへ等量
の燃料を分配することができる。

また、本発明装置は各燃料系統に設置された流量調節弁
に駆動用サーボを設け、各燃料系統における燃料ノズル
の入口側に圧力検出器を設け、各圧力検出器を圧力−流
量演算器に接伏し、これに合計流量演算器を接続し、こ
の合計流量演算器に合計流量と流量指令値との比較器と
、平均流量演算器とを連結し、この平均流量演算器に各
燃料ノズルの入口ｆｇ流量と平均流量との差演算器を接
続し、この差演算器に前記各流量調節弁の駆動用サーボ
を連結したところに特徴を有するもので、この構成によ
シ、前記方法を確実に笑旅することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例を示し
、第２図Ｖｉ第１図に示す実施例の演算ロジックを示し
、第３図は燃料ノズルの圧力−流量特性を示す。なお、
第１図および４２図において多数設けられている燃料系
統および同種の機器のうち、１耕目のものには添字−１
を付け、ｎ番目のものには添字−ｎを付けて示している
。

これらの図に示す燃料制御装置は、マニホールド２４と
、燃焼器１３に対応させて設けられかつ前記マニホール
ド２４に取シ付けられた多数の燃料系統２５と、各燃料
系統２５に設置された流量調節弁２６および逆止弁１１
ならびに燃料ノズル１２と、各・燃料系統２５における
燃料ノズル１２の入口側に設けられた圧力検出器２８と
、この圧力文山谷２８が接続されている圧力−流量演算
器２９と、この圧力−流量演算器２９に接続された合計
流量演算器３０と、この合計流量演算器３０に連結され
た平均流量演算器３１と、この平均流量演算器３１と前
記圧カー流ｉ演算器２９に接続された差演算器３２とを
備えて構成されている。

各燃料系統２５に設置された流量調節弁２６には、駆動
用サーボ２７か設けられている。

各圧力検出器２８は、当該燃料ノズル１２の入口側の圧
力を検出し、その検出値を圧カー流針演算器２９に出力
するようになっている。

前記圧力−流量演算器２９は、第２図に示すように、各
圧力検出器２８の検出値を入力し、この検出値から第３
図に示す圧力−流量特性に基ついて燃料ノズル１２の入
口側の燃料流量を算出し、この燃料流量を合計流量演算
器３０と差演算器３２に出力するように構成されている
。

前記合計流量演算器３０は、第２図に示すように、前記
圧力−流量演算器２９から各燃料ノズル１２の入口側の
燃料流量を人力して合計流量を算出し、その合１流量を
平均流量演算器３１に出力するとともに、第１図に示す
ように、実流量信号３３として、この実朝片１ｇ号３３
と流量（１令信号２１との比較器２０に出力するように
なっている。

前記平均流量演算器３１は、渠２図に示すように、合計
流量演算器３０から入力した合計流量を燃料ノズル数で
除して平均流量を算出し、この平均流量を差演算器３２
へ出力するようになっている。

前記差演算器３２は、第２図に示すように、圧力−流量
演算器２９から人力した各燃料ノズル１２の入口側の燃
料流量と、平均ａ、！演算器３１から入力した平ｊＥｌ
　（ｙ’Ｌ　ｔとの偏差値を算出し、その偏差値を制御
信号３４として、各燃料系統２５に設置壕れた流量調節
弁２６に設けられた駆動用サーボ２７に出力するように
構成されている。

なお、第１図に示す実施例において、前記第４図に示す
ものと同じ部材には同じ符号を付けて示し、これ以上の
説明を省略する。

次に、前記実施例にかかる燃料制御装置の作用に関連し
て本発明方法の一実施例を説明する。

第１図に示すように、昇圧ポンプ４により昇圧された燃
料１はマニホールド２４に入り、このマニホールド２４
で各燃料系統２５に分配される。

各燃料系統２５に分配されん燃料１は、駆動用サーボ２
７によシ開度調節される流量調節弁２６を通シ、逆止弁
１１および圧力検出器２８を経て燃料ノズル１２から当
該燃焼器１３へ供胎される。

その間、各圧力検出器２８によシ各燃料ノズル１２の入
口側の圧力が検出され、その検出値は第２図に示すよう
に、圧力−流量演算器２９へ出力される。

前記圧力−流量演算器２９では、５４３図に示す圧力−
流量特性に基づいて各燃料ノズル１２へ入る燃料流量が
算出され、その燃料流蓋は合計流量演算器３０と差演算
器３２へ出力される。

前記合計流量演算器３０では、各燃料ノズル１２に流れ
る燃料流量から合計流量を算出し、その合計流量を平均
流量演算Ｂ３１へ出力するとともに、実流量１３号３３
として比較器２０に出力する。

前記比較器２０では、第１図に示すように、ガスタービ
ン１８の速度等から決まる流量指令信号２１と、前記合
計流量演算器３０から入力した実流ｆ３に信号３３の偏
差値を算出し、その偏差値をサーボ駆動信号２３として
ａ量調節逃がし弁５の駆動用サーボ６に入れ、この駆動
用サーボ６を介して流量調節逃がし弁５を調節し、ガス
タービン全体の燃料流量を制御する。

前記平均流量演算器３１では、合計流量演算器３０から
入力した合計流量を燃料ノズル数で除して平均流量を算
出し、その平均流量全差演算器３２へ出力する。

そして、前記差演算器３２では圧力−流値演算器２９か
ら入力した各燃料ノズル１２の入口側の燃料流量と、平
均流量演算器３１から入力した平均流量との偏差値をｑ
、出し、その偏差値を制御信号３４として各燃料系統２
５に設置された流量調節弁２６の駆動用サーボ２７に出
力する。

各流盆調Ｍ’＋弁２６の駆動用サーボ２７は、前記制御
信号３４に基ついて当該流量肌節弁２６を制御し、各燃
料ノズル１２へ等量の燃料が分配されるように調整する
。

この実施例によれば、谷燃料系統２５にｅ、置された流
量調節弁２６を駆動用サーボ２７にょ多制御しているの
で、回転形燃料分配器では避けられ々かうた、異物の混
入によるスティック等のトラブルを未然に防止すること
ができる。

また、この夷侃例ではノズルやパケット等を経由した二
次信号ではなく、燃料ノズル１２の入口側の圧力を検出
し、その恨出値から圧カー流分特性に基づいて燃料ノズ
ル１２の入口側の燃料流量を３くめ、この実測の燃料流
量と平均流量との偏差値′ｆ、算出し、その偏差値を面
記に九調節弁２６の駆動用サーボ２７に送シ、流量調節
弁２６を制御しているので、各燃料ノズル１２へＷｆの
燃料全分配することがてきる。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明方法は、各燃料ノズルの入口側圧力
を検出し、この検出値から圧カー流ｉ％性に基ついて合
計流量および平均流量をｐ、出し、前記合計流量をこれ
と流量指令値とを比較する比較器に送シ、前記平均流量
と各燃料ノズルの入口側流量の偏差値を算出し、この偏
差値を各燃料系統に設けられた流量調節弁の駆動用サー
ボに送シ、この駆動用サーボを介して名流量調節弁を、
各燃料ノズルへ等量の燃料を分配するように調整してお
シ、回転形燃料分配器を用いず、各燃料系統に設置され
た流量調鋼）弁を駆動用サーボによ多制御し、燃料流量
を調整するようにしているので、異物の混入によるステ
ィック等のトラブルを未然に防止し得る効果がある。

さらに、本発明方法によれば、各燃料ノズルの入口側の
圧力を検出し、この検出値から圧カー流ｉ特性に基づい
て合計流量を算出し、その仕計流量から平均流量を算出
し、その平均流量と実測の燃料ノズルの入口側流量との
偏差値を算出し、その偏差値を制御信号として前記流量
調節弁の駆動用サーボに送り、各燃料ノズルの燃料ｔＮ
、量を調整するようにしているので、燃料ノズルへの燃
料流量の分配精度を向上させ得る効果がある。

また、本発明装置によれば、各燃料系統に装置されたＮ
、量調節弁に駆動用サーボを設け、各燃料系統における
燃料ノズルの入口側に圧力検出器を設け、各圧力検出器
を圧力−流量演算器に接続し、これに合計流量演算器を
接続し、この合計流量演算器に合計流金と流量指令値と
の比較器と、平均流量演算器とを連結し、この平均流量
演算器に各燃料ノズルの入口側流量と平均Ｏｉｔ　量と
の差演算器を接続し、この差演算器に前記各流量調節弁
の駆動用サーボを連結しているので、前記本発明方法を
確爽に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一実施例を
示す系統図、第２図は第１図に示す実施例の制御ロジッ
クを示す図、第３図は本発明で用いる圧力−流量特性を
示す図、第４図は先行技術の系統図、呆５図は第４図に
示す先行技術で使用している回転形燃料分配器の拡大縦
断面図である。 ｌ・・・燃料、２・・・流量計、３・・・燃料止め弁、
４・・・昇圧ボンダ、５・・・流景調節逃がし弁、６・
・・流慧調節逃がし弁のｒＡ駆動用サーボ１２・・・燃
料ノズル、１３・・・燃焼器、１４・・・空気、１５・
・・仝気圧ｍ機、１６・・・圧ね空気、１７・・・燃焼
ガス、１８・・・カスタービン、１９・・・排気ガス、
２０・・・流量指令信号と実流量信号との比較器、２４
・・・マニホールド、２５・・・燃料系統、２Ｇ−・・
各燃料系統に設計された流量調筋弁、２７・・・流量調
ｉＩ）弁の駆動用サーボ、２８・・・燃料ノズルの入口
側の圧力検出器、２９・・・圧カー流量演ｎ命、３０・
・・仕計流鍵演ｎ器、３１・・・平均流量演算器、３２
・・・差演算器、３３・・・懸料の実流量信号、３４・
・・Ｒ，量調節弁の駆動用サーボへ出力する制御信号。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、多缶燃焼器形ガスタービンにおいて、各燃料ノズル
   の入口側圧力を検出し、この検出値から圧力−流量特性
   に基ついて合計流量および平均流量を算出し、前記合計
   流量をこれと流量指令値とを比較する比較器に送り、前
   記平均流量と各燃料ノズルの入口側流量の偏差値を算出
   し、この偏差値を各燃料系統に設けられた流量調節弁の
   駆動用サーボに送り、この駆動用サーボを介して各流量
   調節弁を各燃料ノズルへ等量の燃料を分配するように調
   整することを特徴とする多缶燃焼器形ガスタービンの燃
   料制御方法。 ２、多缶燃焼器形ガスタービンにおいて、各燃料系統に
   設置された流量調節弁に駆動用サーボを設け、各燃料系
   統における燃料ノズルの入口側に圧力検出器を設け、各
   圧力検出器を圧力−流量演算器に接続し、これに合計流
   量演算器を接続し、この合計流量演算器に合計流量と流
   量指令値との比較器と、平均流量演算器とを連結し、こ
   の平均流量演算器に各燃料ノズルの入口側流量と平均流
   量との差演算器を接続し、この差演算器に前記各流量調
   節弁の駆動用サーボを連結したことを特徴とする多缶燃
   焼器形ガスタービンの燃料制御装置。