JPS61187540A - ガスタ−ビンの燃焼ガス温度制御方法 - 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〕 本発明は燃焼ガス温度を間接的に測定し制御するガろタ
ービンの制御に関する。

〔発明の背景〕

第４図にガスタービンのサイクル図を示す。圧縮機入口
空気１は圧縮機６で昇圧され、圧縮機出口空気２となり
、燃焼器７に入る。燃焼器では燃料５と共に燃焼され燃
焼ガスとなり、タービン入口ガス３としてタービン８に
入る。タービンでは燃焼ガスが膨張し、タービンを廻す
ことにより圧縮機６を駆動し、発電機９を駆動して発電
する。

タービンを出た排出ガス４は大気へ放出される。

第５図にガスタービンのエンタルピーエントロピ図（ｉ
−ｓ線図）を示す、第４図のサイクル図の１．２，３．
４の各点がそれぞれ対応する。

破線で示すのは気温が変化した時のｉ−ｓ線図の変化を
示し１本図では実線より破線は気温が高い場合を示す。

これはタービン入口ガス３の温度をタービンノズルやタ
ービンパケット等の高温ガス部品の許器温度以下に制限
するため、気温が変化しても同一タービン入口温度で運
転した場合を示す。

第６図に、従来のガスタービンの燃焼ガス温度制御図を
示す、第５図で示したように、気温が変化しても同一タ
ービン入口温度とするために、排気温度と圧縮機吐出圧
力を検出し制御する。ベース負荷時とピーク負荷時はそ
の制御線をずらすことにより、タービン入口ガス温度を
変更し運転することになる（特開昭５７−１０７３９　
＞　　。

従来の欠点は、 （１）測定点が圧縮機吐出圧力と排気温度かつタービン
入口燃焼ガス温度を計算で求めているため、タービンノ
ズルや、タービンパケットの効率変化時（例、パケット
破損、ノズル腐蝕等による）正しく計算できない。

（２）圧縮機吐出圧力から燃焼器圧力を求めるのに計算
値を使用しており、燃焼器圧損増加時精度が狂う。

（３）タービン効率同一で計算、制御するようにしてお
り、気温や気圧変化時のタービン効率変化による影響を
配慮できない。

〔発明の概要〕

タービン入口ガス温度の制御に於いて。

（１）１段ノズル上流側と下流側に圧力検出器を設け、
圧力を検出する。一方、気温、気圧を測定し、圧縮機の
特性から求めた空気流量と、測定燃料流量の和から、一
段ノズルの流量を求める。

また、燃料の特性と燃料流量及び空気流量から燃焼ガス
の特性（比熱比、ガス定数）を計算する。ノズルの面積
は測定値による。

以上の要素よりノズルの流量特性式からタービン入口燃
焼ガス温度を演算する。

この演算で求めた温度を第３図で説明した燃焼温度と比
較して、両者の演算値の低い数値で制御する。

この結果、タービン入口ガス温度を制御する方法として
従来技術に加え、異なる検出、演算方法に基づいた燃焼
ガス温度の計算、制御機能が追加されたことにより保護
の二重化ができる。

〔発明の実施例〕

第１図にガスタービンの断面図を示す。

第２図に一段ノズルとパケットの詳細図を示す。

ノズル入口側圧力をＰ′８．出口側圧力をＰ、として測
定する（ノズル入口側は１０００℃以上の高温であり温
度を直接測定することは困難である。）。

一方、ノズルの流量特性式は、 二重に、 Ｇ＝ガス流量（ｋｇ／　８　） ａ、＝ノズル面積（イ） Ｐ、＝入口側圧力（ｋｇ／耐） Ｔ０＝入口側温度（°Ｋ） ｋ−Ｉ　　　ＰｏＰ。

Ｋ＝比線比 Ｐ、＝出口側圧力（ｋｇ／ボ） Ｒ＝ガス定数（ｋｃａｌ／　ｋｇ−ｍ　）（１）式を整
理すると、 Ｔ０＝　　　（Ｇ　／　’ｆ’−ａ２＊　Ｐ　ｏ）　”
　　　　・・・（２）となる、ここで、 （１）ガス流量Ｇは、大気圧と圧縮機入口温度を測定し
設計空気流量を修正した空気流量と測定した燃料流量の
合計とする。

（２）ガス定数と比較比は燃料組成と、空気流量、燃料
流量から設計値として与えておく。

（３）ノズル面積は熱膨張を考慮した値を使用する。

第３図に本発明による燃焼ガス温度制御図を示す。

従来技術による排気温度と圧縮機吐出圧力から求めた燃
焼ガス温度と、本発明による計算結果から求めた燃焼ガ
ス温度とを比較する。

比較１では、両者の小さい方の信号をもって燃料制御用
信号となし、比較２では、両者の差を計算し、許容差以
上の場合は異常とし、警報やトリップをなしガスタービ
ンを保護する。

〔発明の効果〕

）タービン入口ガス温度の制御において、（１）一段ノ
ズル入口及び出口側圧力を測定し、ノズルの流量特性か
らタービン入口ガス温度を演算することにより、従来技
術での圧縮機吐出圧力と排気温度からのガス温度と比較
することができ、結果安全側の信号で燃料流量を制御し
、両者の差を比較し、差が大きい時は警報、トリップを
発生し、二重保護機能をもたせ、信頼性の向上が図れる
。

（２）測定状態量（圧力、温度）と演算式が従来技術と
本発明では共通しているものが全くないため、一方が故
障等しても残る一方のみでガスタービンを保護できる。

（３）ノズル前後の圧力差が主な測定項目のため、これ
ら従来技術での不具合による演算誤差は生じない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のガスタービン断面図、第２
図は本発明の一段ノズルの詳細図、第３図は燃焼ガス温
度制御図、第４図はガスタービンのサイクル図、第５図
はエンタルピーエントロピ図、第６図は燃焼ガス温度制
御図である。 ６・・・圧縮機、７・・・燃焼器、８・・・タービン、
９・・・発電機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ガスタービンの燃焼ガス温度を排気温度等間接方法
   により測定し、制御するガスタービンにおいて、 一段ノズル前後の圧力及び大気圧と圧縮機入口温度、燃
   料流量を測定し、ガスの流量特性式より一段ノズル入口
   側温度を計算し、前記燃焼ガス温度を制御することを特
   徴とするガスタービンの燃焼ガス温度制御方法。