JPS6143223A - 環境対策型ガスタ−ビン - Google Patents
環境対策型ガスタ−ビンInfo
- Publication number
- JPS6143223A JPS6143223A JP16292784A JP16292784A JPS6143223A JP S6143223 A JPS6143223 A JP S6143223A JP 16292784 A JP16292784 A JP 16292784A JP 16292784 A JP16292784 A JP 16292784A JP S6143223 A JPS6143223 A JP S6143223A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- fuel
- variable stator
- combustor
- compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/48—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant
- F02C9/50—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow
- F02C9/54—Control of fuel supply conjointly with another control of the plant with control of working fluid flow by throttling the working fluid, by adjusting vanes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
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。
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、ガスビン軸流圧縮機の可変静翼を制御し、排
気ガス中の有害成分を減少させつる環境対策型ガスター
ビンに関する。
気ガス中の有害成分を減少させつる環境対策型ガスター
ビンに関する。
軸流圧縮機に設けられた可変静翼の取付角を制御する方
法として、例えば。
法として、例えば。
特開昭５３−７７３０８号公報、あるいは、特開昭５４
−１３３２０９号公報に示されるように、圧縮機の定常
運転中における旋回失速の防止、及び、サージングの防
止を目的として、圧縮機内流体圧力及び回転数を検知し
て可変静翼を制御する方法が知られている。しかし、こ
の技術は、圧縮機を安全に運転する事を目的としたもの
で、低公害型のガスタービン燃焼器に要求される燃焼用
空気流量コントロールの問題を認識していない。
−１３３２０９号公報に示されるように、圧縮機の定常
運転中における旋回失速の防止、及び、サージングの防
止を目的として、圧縮機内流体圧力及び回転数を検知し
て可変静翼を制御する方法が知られている。しかし、こ
の技術は、圧縮機を安全に運転する事を目的としたもの
で、低公害型のガスタービン燃焼器に要求される燃焼用
空気流量コントロールの問題を認識していない。
また、ガスタービン燃焼器の燃焼用空気流量を制御する
方法として１例えば、実開昭５７−１５４８５５号公報
に示されるように、圧縮機からは、常に一定流量の空気
を供給し、燃焼器に設けられた燃焼用空気のバイパス機
構により不要な空気は燃焼器をバイパスさせて燃焼器尾
筒へ導入する方法が知られている。しかし、燃焼器は極
めて温度変化及び熱変形量が大きく、その周囲に複雑な
可動機構を含むバイパス機構を設けた場合、その構成部
材に大きな熱応力を生じる。あるいは、高温の可動部分
でスティックを生じやすいという問題点があった。
方法として１例えば、実開昭５７−１５４８５５号公報
に示されるように、圧縮機からは、常に一定流量の空気
を供給し、燃焼器に設けられた燃焼用空気のバイパス機
構により不要な空気は燃焼器をバイパスさせて燃焼器尾
筒へ導入する方法が知られている。しかし、燃焼器は極
めて温度変化及び熱変形量が大きく、その周囲に複雑な
可動機構を含むバイパス機構を設けた場合、その構成部
材に大きな熱応力を生じる。あるいは、高温の可動部分
でスティックを生じやすいという問題点があった。
本発明の目的は、部分負荷運転でも排気ガス中のＮＯｘ
、ＣＯ等の有害成分の濃度が小さく、また、安定な燃焼
を維持できる、環境対策型ガスタービンに用いる好適な
軸流圧縮機可変静翼制御方法を提供するにある。
、ＣＯ等の有害成分の濃度が小さく、また、安定な燃焼
を維持できる、環境対策型ガスタービンに用いる好適な
軸流圧縮機可変静翼制御方法を提供するにある。
本発明は、ガスタービン燃焼器から発生するＮＯｘ、Ｃ
ｏ等の有害成分がある一定の燃室比で減少し、また、安
定な燃焼を維持するためにも最適な燃室比範囲が存在す
ることから、燃焼器で消費する燃料流量を測定し、測定
された燃料流量と空気流量の割合（燃室比）が一定の最
適値に維持されるよう軸流圧縮機の可変静翼を制御して
空気流量を変化させ、部分負荷運転時にも排気ガス中の
有害成分を減少させ安定した燃焼を可能とじたものであ
る。
ｏ等の有害成分がある一定の燃室比で減少し、また、安
定な燃焼を維持するためにも最適な燃室比範囲が存在す
ることから、燃焼器で消費する燃料流量を測定し、測定
された燃料流量と空気流量の割合（燃室比）が一定の最
適値に維持されるよう軸流圧縮機の可変静翼を制御して
空気流量を変化させ、部分負荷運転時にも排気ガス中の
有害成分を減少させ安定した燃焼を可能とじたものであ
る。
第１図、第２図、第３図に本発明の実施例を示す。第１
図では、軸流圧縮機ｌの最前部に可変静翼２及び可変静
翼駆動袋！３が設けられて、軸流圧縮機１の盛気流量は
可変静翼２の取付角度を可変静翼駆動装置３により変化
させる′こ・とによって、制御可能な構造となっている
。細流圧縮機１を流出した圧縮空気Ａは、低ＮＯｘタイ
プの燃焼器４内に流入し、ここで燃料Ｆと混合され、燃
焼が行なわれる。燃焼ガスＧはタービン５に流入し、タ
ービン５で発生した動力で発電機６を駆動して発電を行
なう。図に示すような一軸型の発電用ガスタービンでは
、発電中は発電機の回転数が一定しなるため、共通の軸
に結合された圧縮機の回転数も一定に維持され、そのた
め、負荷の増減にかかわらず、圧縮機空気流量は、可変
静翼を変化させない限り一定となってしまう。燃料器４
で消費する燃料Ｆの流量は、燃料流量検知器７により測
定され、燃料流量信号８が可変静翼制御装置［９に送ら
れ、ここで、燃室化Ｆ／Ａが一定となるような可変静翼
取付角度があらかじめ設定された。可変静地付角度と空
気流量の関数に基づいて演算されて、可変静翼制御信号
１０として可変静翼駆動装置３に送られ、可変静翼２は
、燃焼流量にかかわらず、燃室比Ｆ／Ａが一定となるよ
うに制御される。
図では、軸流圧縮機ｌの最前部に可変静翼２及び可変静
翼駆動袋！３が設けられて、軸流圧縮機１の盛気流量は
可変静翼２の取付角度を可変静翼駆動装置３により変化
させる′こ・とによって、制御可能な構造となっている
。細流圧縮機１を流出した圧縮空気Ａは、低ＮＯｘタイ
プの燃焼器４内に流入し、ここで燃料Ｆと混合され、燃
焼が行なわれる。燃焼ガスＧはタービン５に流入し、タ
ービン５で発生した動力で発電機６を駆動して発電を行
なう。図に示すような一軸型の発電用ガスタービンでは
、発電中は発電機の回転数が一定しなるため、共通の軸
に結合された圧縮機の回転数も一定に維持され、そのた
め、負荷の増減にかかわらず、圧縮機空気流量は、可変
静翼を変化させない限り一定となってしまう。燃料器４
で消費する燃料Ｆの流量は、燃料流量検知器７により測
定され、燃料流量信号８が可変静翼制御装置［９に送ら
れ、ここで、燃室化Ｆ／Ａが一定となるような可変静翼
取付角度があらかじめ設定された。可変静地付角度と空
気流量の関数に基づいて演算されて、可変静翼制御信号
１０として可変静翼駆動装置３に送られ、可変静翼２は
、燃焼流量にかかわらず、燃室比Ｆ／Ａが一定となるよ
うに制御される。
第２図は、ガスタービン用低ＮＯｘ燃焼器における燃室
比Ｆ／Ａと排気ガス中有害ガス濃度の関係を示す。排気
ガス中Ｎ Ｏｘ濃度は燃室比Ｆ／Ａの増加とともに増大
するが、ＣＱ濃度は燃室比Ｆ／Ａの増加とともに減少す
る。そのためＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度ともに制限値以下
の濃度を維持するには、燃室比Ｆ／Ａを図中ａで示す一
定の許容燃室比範囲内に維持する必要がある。また、燃
焼器の安定燃焼領域は図中すで示す一定の範囲となり、
この範囲を越えると、火災の吹き消え等のため、ガスタ
ービンの安定な運転が困難となるため、燃焼器における
燃室比Ｆ／Ａは、この安定燃焼領域内に維持する必要が
ある。ガスタービンは、定格出力時に、軸流゛圧縮機の
定格空気流量で許容燃室比範囲ａに入るように設計され
ているため、燃料流量の減少する部分負荷運転の場合に
は、ＣＯ濃度を許容範囲内に維持するには、空気流量も
減少させて燃室比Ｆ／Ａを一定範囲ａ内に維持しなけれ
ばならない。そのため、燃料流量信号により可変静翼取
付角を変化させる空気流量制御が必要となる。
比Ｆ／Ａと排気ガス中有害ガス濃度の関係を示す。排気
ガス中Ｎ Ｏｘ濃度は燃室比Ｆ／Ａの増加とともに増大
するが、ＣＱ濃度は燃室比Ｆ／Ａの増加とともに減少す
る。そのためＮＯｘ濃度及びＣＯ濃度ともに制限値以下
の濃度を維持するには、燃室比Ｆ／Ａを図中ａで示す一
定の許容燃室比範囲内に維持する必要がある。また、燃
焼器の安定燃焼領域は図中すで示す一定の範囲となり、
この範囲を越えると、火災の吹き消え等のため、ガスタ
ービンの安定な運転が困難となるため、燃焼器における
燃室比Ｆ／Ａは、この安定燃焼領域内に維持する必要が
ある。ガスタービンは、定格出力時に、軸流゛圧縮機の
定格空気流量で許容燃室比範囲ａに入るように設計され
ているため、燃料流量の減少する部分負荷運転の場合に
は、ＣＯ濃度を許容範囲内に維持するには、空気流量も
減少させて燃室比Ｆ／Ａを一定範囲ａ内に維持しなけれ
ばならない。そのため、燃料流量信号により可変静翼取
付角を変化させる空気流量制御が必要となる。
第３図はタービン出力に対する燃料流量、可変静翼取付
角度、軸流圧縮機空気流量、及び燃室比Ｆ／Ａを示した
ものである。燃料流量Ｆは図中に示すように、タービン
出力の増加とともに増加し、その燃料流量を検知して、
可変静翼取付角度θを図のように変化させる。軸流コン
プレッサ空気流量Ａは可変静翼の変化により、図に示す
ように制御され、燃室比Ｆ／Ａは一定に保たれる。この
ため、負荷の変化に関係なく、排気ガス中の有害ガスの
濃度を常に許容範囲内に保ち、また、安定な燃焼を維持
することが可能である。
角度、軸流圧縮機空気流量、及び燃室比Ｆ／Ａを示した
ものである。燃料流量Ｆは図中に示すように、タービン
出力の増加とともに増加し、その燃料流量を検知して、
可変静翼取付角度θを図のように変化させる。軸流コン
プレッサ空気流量Ａは可変静翼の変化により、図に示す
ように制御され、燃室比Ｆ／Ａは一定に保たれる。この
ため、負荷の変化に関係なく、排気ガス中の有害ガスの
濃度を常に許容範囲内に保ち、また、安定な燃焼を維持
することが可能である。
第４図は他の実施例を示す。軸流圧縮機Ｉには三段の可
変静翼２が設けられており、圧縮機効率をさほど低下さ
せることなしに空気流量を減少させることが可能な構造
となっている。低ＮＯｘタイプの燃焼器４で消費する燃
料流量は燃料流量検知器７で検知され、燃料流量信号８
として目標空気流量演算部１１に送られ、ここで燃室比
Ｆ／Ａが一定となるよう、目標空気流量信号１２が演算
されて可変静翼制御装置９に送られる。一方、実際の空
気流量は、断面ベルマウス状の空気取入口１３前後の差
圧を、差圧検知器１４で測定し、その差圧信号１５及び
空気取入口１３の入口に設置された圧力検知器１６より
の圧力信号１７、温度検出器１８よりの温度信号１９に
より、空気流量測定部２０で測定空気流量信号２１が演
算され、可変静翼制御装置９に送られる。可変静翼制御
装置では、目標空気流量信号１２と測定空気流量信号２
１の差により、三段の可変静翼２のそれぞれの最適な取
付角度変化量を演算し、可変静翼制御信号１０をそれぞ
れの可変静翼駆動装置３に送る。
変静翼２が設けられており、圧縮機効率をさほど低下さ
せることなしに空気流量を減少させることが可能な構造
となっている。低ＮＯｘタイプの燃焼器４で消費する燃
料流量は燃料流量検知器７で検知され、燃料流量信号８
として目標空気流量演算部１１に送られ、ここで燃室比
Ｆ／Ａが一定となるよう、目標空気流量信号１２が演算
されて可変静翼制御装置９に送られる。一方、実際の空
気流量は、断面ベルマウス状の空気取入口１３前後の差
圧を、差圧検知器１４で測定し、その差圧信号１５及び
空気取入口１３の入口に設置された圧力検知器１６より
の圧力信号１７、温度検出器１８よりの温度信号１９に
より、空気流量測定部２０で測定空気流量信号２１が演
算され、可変静翼制御装置９に送られる。可変静翼制御
装置では、目標空気流量信号１２と測定空気流量信号２
１の差により、三段の可変静翼２のそれぞれの最適な取
付角度変化量を演算し、可変静翼制御信号１０をそれぞ
れの可変静翼駆動装置３に送る。
本実施例によれば、燃室比の制御を精度良く行なうこと
が可能であり、また、部分負荷運転時の空気流量の少な
い領域でも１段の可変静翼の効果により圧縮機効率の低
下を小さい幅に留めることができる。このため、部分負
荷でも、ガスタービンの熱効率の低下は小さく、また、
排気ガス中の有害ガスの濃度を精度良くコントロールす
ることができる。
が可能であり、また、部分負荷運転時の空気流量の少な
い領域でも１段の可変静翼の効果により圧縮機効率の低
下を小さい幅に留めることができる。このため、部分負
荷でも、ガスタービンの熱効率の低下は小さく、また、
排気ガス中の有害ガスの濃度を精度良くコントロールす
ることができる。
本発明によれば、ガスタービンの出力によらず燃焼器の
燃室比を一定の許容範囲内に制御することにより、ガス
タービン出力の変化による排気ガス中の有害ガス濃度の
変動を防止し、常に、ガスタービン排気有害ガス濃度を
許容範囲内に維持し、また、安定した燃焼状態を維持す
ることができる。
燃室比を一定の許容範囲内に制御することにより、ガス
タービン出力の変化による排気ガス中の有害ガス濃度の
変動を防止し、常に、ガスタービン排気有害ガス濃度を
許容範囲内に維持し、また、安定した燃焼状態を維持す
ることができる。
第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は燃室比の
関係を示すグラフ、第４図は、他の実施例の構成図であ
る。 １・・・軸流圧縮機、２・・・可変静翼、３・・・′可
変静翼駆動装置、４・・・燃焼器、５・・・タービン、
６・・・発電機。 ′Ｋ ＋ 図 主２図 菫３ｍ
関係を示すグラフ、第４図は、他の実施例の構成図であ
る。 １・・・軸流圧縮機、２・・・可変静翼、３・・・′可
変静翼駆動装置、４・・・燃焼器、５・・・タービン、
６・・・発電機。 ′Ｋ ＋ 図 主２図 菫３ｍ
Claims (1)
- １、運転中に取付角度を変化させることができる可変静
翼を設けた軸流圧縮機と、前記軸流圧縮機により圧縮さ
れた空気を用いて燃焼を行なう燃焼器と、前記燃焼器で
発生した燃焼ガスにより駆動されるガスタービンとから
なるものにおいて、前記燃焼器で消費する燃料流量を測
定する手段と、測定された前記燃料流量と前記燃焼器に
流入する空気流量の割合が任意の一定範囲内で変化する
ように前記軸流圧縮機の前記可変静翼の取付角度を変化
させて、空気流量を制御する手段とからなることを特徴
とする環境対策型ガスタービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16292784A JPS6143223A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 環境対策型ガスタ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16292784A JPS6143223A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 環境対策型ガスタ−ビン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6143223A true JPS6143223A (ja) | 1986-03-01 |
Family
ID=15763879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16292784A Pending JPS6143223A (ja) | 1984-08-03 | 1984-08-03 | 環境対策型ガスタ−ビン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6143223A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01151727A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-14 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法及びその装置 |
| JPH05256166A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-05 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法 |
| JPH09125984A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 蒸気注入ガスタービンとその制御方法 |
-
1984
- 1984-08-03 JP JP16292784A patent/JPS6143223A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01151727A (ja) * | 1987-12-09 | 1989-06-14 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法及びその装置 |
| JPH05256166A (ja) * | 1992-03-13 | 1993-10-05 | Hitachi Ltd | ガスタービンの制御方法 |
| JPH09125984A (ja) * | 1995-10-31 | 1997-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 蒸気注入ガスタービンとその制御方法 |
| JP3551215B2 (ja) * | 1995-10-31 | 2004-08-04 | 川崎重工業株式会社 | 蒸気注入ガスタービンとその制御方法 |
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