JPS62103979A - Control method for turbo-compressor system - Google Patents
Control method for turbo-compressor systemInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ターボコンプレッサシステムの制御方法に
関するものであシ、とシわけ、空気を必要とする負荷部
からの排ガスで駆動されるタービンと、このタービンに
同軸直結されて負荷部に空気を供給するコンプレッサと
からなるターボ圧縮機、および負荷部からの排ガスをタ
ービンへ導く配管途上に設けられてタービンの動力を補
う助燃量を備えたシステムの、タービン入口ガス圧力を
フィードバック制御するだめのターボコンプレッサシス
テムの制御方法に関するものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] This invention relates to a method for controlling a turbo compressor system, and in particular, to a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air. , a turbo compressor consisting of a compressor that is coaxially connected directly to the turbine and supplies air to the load section, and a system equipped with an auxiliary combustion amount installed in the piping that leads exhaust gas from the load section to the turbine to supplement the power of the turbine. The present invention relates to a control method for a turbo compressor system that performs feedback control of turbine inlet gas pressure.
従来例として、本出願人がすでに提案したターボコンプ
レッサの制御方法を、第２図を参照して説明する。図に
おいて、負荷部（１）は、燃料電池発電システムの負荷
部のように、圧縮空気を必要とし、排ガスを排出する。As a conventional example, a turbo compressor control method already proposed by the applicant will be described with reference to FIG. In the figure, a load section (1), like the load section of a fuel cell power generation system, requires compressed air and discharges exhaust gas.
ターボ圧縮機（コ）は、タービン（２ａ）とコンプレッ
サ（コｂ）とからなシ、タービン（Ｘａ）のガス入口に
可変ノズル（２Ｃ）が設けられている。コンプレッサ（
コｂ）の出口側にはコンプレッサ吐出空気圧力検出器（
３）が設けられている。（りはコンプレッサ（ｘｂ）か
らの空気を負荷部（１）へ導く空気供給配管、（夕）は
負荷部（１）から排出される排ガスをタービン（Ｊａ）
に導入するシステム排ガス配管である。The turbo compressor (Xa) consists of a turbine (2a) and a compressor (Xa), and a variable nozzle (2C) is provided at the gas inlet of the turbine (Xa). compressor(
There is a compressor discharge air pressure detector (
3) is provided. (The air supply piping leads the air from the compressor (xb) to the load section (1), and the (evening) shows the exhaust gas discharged from the load section (1) to the turbine (Ja).
This is the system exhaust gas piping that will be introduced into the system.
また、ターボ圧縮機（コ）のタービン動力の不足を補う
ために、システム排ガス配管（１−）の途上に助燃量（
６）が配置されている。（７）はこの助燃量（６）に対
する燃料供給配管であシ、Ｃｒ）および（ワ）は燃料供
給配管（７）を流れる燃料の量を調整するための流量調
節弁および流量コントローラである。In addition, in order to compensate for the lack of turbine power of the turbo compressor (K), an auxiliary combustion amount (
6) is located. (7) is a fuel supply pipe for this auxiliary combustion amount (6), and Cr) and (W) are a flow control valve and a flow controller for adjusting the amount of fuel flowing through the fuel supply pipe (7).
（１０）は、コンプレッサ（２ｂ）から吐出される空気
を案内する空気供給配管（Ｕ）から分岐させて助燃量（
６）に接続した空気配管である。空気配管（／θ）ｔ−
流れる空気の量を調整する流量調節弁（／／）には流量
コントローラ（／２）が接続されている。タービン（２
ａ）の入口側にはタービン入口ガス圧力を検出する圧力
検出器（／３）が配設されておシ、圧力コントローラ（
／り）は、流量コントローラ（９）（／２）に対する流
量（助燃量）設定値を操作することで、圧力検出器（／
３）で検出されるタービン入口ガス圧力を所定圧力にフ
ィードバック制御する。なお、助燃量（６）は、空気配
管（／θ）を流れる空気と燃料供給配管（７）から供給
される燃料を燃焼反応させて、システム排ガス配管（夕
）を流通する排ガスに熱エネルギーを付辱する。圧力コ
ントローラ（／りは、タービン入口の可変ノズル（２Ｃ
）の開ａｔ操作して、圧力検出器（３）で検出されるコ
ンプレッサ吐出空気圧力を所定値にフィードバック制御
する。(10) is an auxiliary combustion amount (
6) is the air piping connected to. Air piping (/θ)t-
A flow rate controller (/2) is connected to a flow rate control valve (//) that adjusts the amount of flowing air. Turbine (2
A pressure detector (/3) for detecting the turbine inlet gas pressure is installed on the inlet side of a).
/ri) operates the pressure detector (/2) by manipulating the flow rate (auxiliary combustion amount) setting value for the flow rate controller (9) (/2).
The turbine inlet gas pressure detected in step 3) is feedback-controlled to a predetermined pressure. In addition, the amount of auxiliary combustion (6) is the amount of thermal energy that is generated by causing a combustion reaction between the air flowing through the air pipe (/θ) and the fuel supplied from the fuel supply pipe (7) to transfer heat energy to the exhaust gas flowing through the system exhaust gas pipe (night). To humiliate. Pressure controller (/ is a variable nozzle (2C) at the turbine inlet
) is operated to feedback-control the compressor discharge air pressure detected by the pressure detector (3) to a predetermined value.
次に制御方法について説明する。いま、たとえば、検出
器（／３）で検出されるタービン入口ガス圧力が所定値
よシ下がれば、こ１１．は、助燃量（６）での燃焼量（
助燃量）が不足しているということであり、圧力コント
ローラ（／４）は助燃量を増加するために流量コントロ
ーラ（デ）および（／コ）に対する流量（助燃量）指令
値を増加する。流量コントローラ（９）および（／２）
は配管（７）および（１０）を流れる燃料流量および空
気流量を指令値まで増加するために調節弁（ｇ）（／／
）の開度を操作する。これにより、助燃量が増加し、助
燃量増加による燃焼排ガス流量の増加という物質量的効
果と、配管（夕）を流れるシステム排ガスをよシ多く暖
めるという熱的効果との双方−によって、タービン入ロ
ガス圧力は上昇して所定値に近づく。Next, the control method will be explained. Now, for example, if the turbine inlet gas pressure detected by the detector (/3) drops below a predetermined value, then 11. is the combustion amount (
This means that the auxiliary combustion amount) is insufficient, and the pressure controller (/4) increases the flow rate (auxiliary combustion amount) command value for the flow rate controllers (d) and (/c) in order to increase the auxiliary combustion amount. Flow controller (9) and (/2)
is a control valve (g) (//
). As a result, the amount of auxiliary combustion increases, and the increase in the amount of auxiliary combustion has both the material effect of increasing the flow rate of combustion exhaust gas and the thermal effect of further warming the system exhaust gas flowing through the piping. The log gas pressure increases and approaches a predetermined value.
また、検出器（３）で検出されたコンプレッサ吐出空気
圧力が所定値よシ低ければ、コンプレッサ吐出空気流量
が不足し、タービン動力が不足しているということであ
り、圧力コントローラ（ｌｉ）は可変ノズル（コＣ）の
開度を増加することで、タービン動力を増加する。これ
によりコンプレツサ吐出空気流量が増加するので、コン
プレッサ吐出空気圧力は上昇して所定値に近づく。なお
、ノズル開度を増加すればタービン入口ガス流量も増え
、タービン入口ガス圧力は低下するが、圧力コントロー
ラ（ハ０の制御によジタービン入口ガス圧力は所定値に
制御される。Additionally, if the compressor discharge air pressure detected by the detector (3) is lower than a predetermined value, it means that the compressor discharge air flow rate is insufficient and the turbine power is insufficient, and the pressure controller (li) is Turbine power is increased by increasing the opening degree of the nozzle (C). As a result, the compressor discharge air flow rate increases, so that the compressor discharge air pressure increases and approaches a predetermined value. Incidentally, if the nozzle opening degree is increased, the turbine inlet gas flow rate also increases and the turbine inlet gas pressure decreases, but the turbine inlet gas pressure is controlled to a predetermined value by the control of the pressure controller (H0).
以上のような従来のターボコンプレッサシステムの制御
方法では、たとえば、システム供給空気流量を負荷に対
応して可変とする運転の場合、高負荷から低負荷に負荷
変動する際に負荷部が必要とする空気量が減少すること
により、タービン入口ガス流量並びにタービン動力が減
少する。一方、負荷部のガス容積に起因してシステム排
ガス流量の低下が遅れるため、一時的にタービン入口ガ
ス圧力は上昇する。この際、従来の制御系は助燃量を減
少せしめるが、歯止めがないため失火の恐れがある。ま
た、このようなとき、失火しないような処理を施してい
たとしても、助燃量操作によるタービン入口ガス圧力制
御は効果がなくなっており、タービ気入ロガス圧力上昇
を抑制する制御はできないという問題点があった。In the conventional control method of a turbo compressor system as described above, for example, when the system supply air flow rate is varied in accordance with the load, the amount of air required by the load section is The reduced air volume reduces the turbine inlet gas flow rate as well as the turbine power. On the other hand, since the decrease in the system exhaust gas flow rate is delayed due to the gas volume of the load section, the turbine inlet gas pressure temporarily increases. At this time, conventional control systems reduce the amount of auxiliary combustion, but there is a risk of misfire because there is no brake. In addition, in such a case, even if measures are taken to prevent misfires, the turbine inlet gas pressure control by manipulating the auxiliary combustion amount is no longer effective, and control to suppress the rise in turbine inlet log gas pressure is not possible. was there.
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、タービン入口ガス圧力を所定値または所定範
囲内に常に維持できるターボコンプレッサシステムの制
御方法を得ることを目的とする。The present invention was made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a control method for a turbo compressor system that can always maintain a turbine inlet gas pressure at a predetermined value or within a predetermined range.
この発明の別の発明は、負荷変動幅が大きい場合でも、
助燃量を、失火しない程度の最低流量に保持することが
できるターボコンプレッサシステムの制御方法を得るこ
とを目的とする。Another invention of this invention is that even when the load fluctuation range is large,
It is an object of the present invention to obtain a control method for a turbo compressor system that can maintain the amount of auxiliary combustion at a minimum flow rate that does not cause misfire.
この発明に係るターボコンプレッサシステムの制御方法
は、助燃量を操作してタービン入口ガス圧力を所定値に
フィトバック制御する第１のタービン入口ガス圧力制御
系に加えて、タービンをバイパスする配管を設けて、こ
のタービンバイパヌ配管途上のタービンバイパス弁の開
度を操作してタービン入口ガス圧力を所定値にフィード
バック制御する第一のタービン入口ガス圧力制御系を用
い、第一のタービン入口ガス圧力制御系への圧力設定値
を第１のタービン入口ガス圧力制御系のそれよりも高く
した制御方法である。The control method for a turbo compressor system according to the present invention includes a first turbine inlet gas pressure control system that controls the turbine inlet gas pressure back to a predetermined value by manipulating the amount of auxiliary combustion, and also includes piping that bypasses the turbine. Then, the first turbine inlet gas pressure control system is used to feedback control the turbine inlet gas pressure to a predetermined value by manipulating the opening degree of the turbine bypass valve in the middle of the turbine bypass piping. This is a control method in which the pressure set value for the system is higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system.
この発明の別の発明は、上記の要件に加え、最低助燃量
を設定し、リミット演算手段により、助燃量が、設定し
た最低値以下になることを制限する制御方法である。Another invention of the present invention is a control method in which, in addition to the above-mentioned requirements, a minimum auxiliary combustion amount is set, and a limit calculation means restricts the auxiliary combustion amount from becoming less than the set minimum value.
この発明においては、タービン入口ガス圧力が第７の圧
力制御系の設定値よシ高ければ、第１のタービン入口ガ
ス圧力制御系により助燃量が減少する。通常、助燃量が
減少すればタービン入口ガス圧力は低下し、第１のター
ビン入口ガス圧力制御系の設定値に近づく。かくして、
第１のタービン入口ガス圧力制御系が有効に働く。In this invention, if the turbine inlet gas pressure is higher than the set value of the seventh pressure control system, the first turbine inlet gas pressure control system reduces the amount of auxiliary combustion. Normally, when the amount of auxiliary combustion decreases, the turbine inlet gas pressure decreases and approaches the set value of the first turbine inlet gas pressure control system. Thus,
The first turbine inlet gas pressure control system works effectively.
一方、助燃量を減少し、タービン入口ガス圧力が最低値
になってもなお一時的にタービン入口ガス圧力が第１の
タービン入口ガス圧力制御系の設定値より高く、さらに
、第一のタービン入口ガス圧力制御系の設定値より高く
なるような場合は、第一のタービン入口ガス圧力制御系
は、タービンバイパス弁の開度を操作してタービン入口
のガスの一部を外部に放出することにより、タービン入
口ガス圧力は低下し、第一の設定値に維持される。On the other hand, even if the amount of auxiliary combustion is reduced and the turbine inlet gas pressure reaches its lowest value, the turbine inlet gas pressure is still temporarily higher than the set value of the first turbine inlet gas pressure control system, and If the gas pressure becomes higher than the set value of the gas pressure control system, the first turbine inlet gas pressure control system controls the opening of the turbine bypass valve to release part of the gas at the turbine inlet to the outside. , the turbine inlet gas pressure is reduced and maintained at the first set point.
いずれ、負荷部が安定してきて、システム排ガス流量が
適正な量になってくれば、タービン入口ガス圧力は第一
の設定値よりも低下しはじめ、タービンバイパス弁は閉
じられる。Eventually, when the load section becomes stable and the system exhaust gas flow rate reaches an appropriate amount, the turbine inlet gas pressure will begin to fall below the first set value and the turbine bypass valve will be closed.
以上の結果、タービン入口ガス圧力は、常に、第１の設
定値または第一の設定値またはそれらの間の値に維持さ
れる。As a result of the above, the turbine inlet gas pressure is always maintained at the first set value or the first set value or a value between them.
この発明の別の発明においては、上記の作用に加え、負
荷変動幅が大きくタービン入口ガス圧力の上昇を第１の
タービン入口ガス圧力制御系のみで抑制できないとき、
リミッタ演算手段により、助燃量が最低値に保持される
。In another invention of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, when the load fluctuation width is large and the increase in turbine inlet gas pressure cannot be suppressed only by the first turbine inlet gas pressure control system,
The limiter calculation means maintains the auxiliary combustion amount at the lowest value.
以下、この発明の一実施例を第７図全参照して説明する
。第１図において、第２図におけると同一または相当部
分には同一の符号を付して説明を省略する。第１図にお
いて、助燃量（６）からタービン（２ａ）へ至る排ガス
配管からバイパス配管（／６）が分岐されている。バイ
パス配管（／６）には、外部に放出される排ガス量を調
節できるタービンバイパス弁（／７）が設けられ、ター
ビンバイパス弁（１７）の開度を操作して、検出器（１
３）で検出されたタービン入口ガス圧力を所定値（圧力
コントローラ（／ｌＩ）の設定値よシ高い）Ｋフィード
バック制御する第一のタービン入口ガス圧力コントロー
ラ（／ｌ）が付設されている。また、（／９）（２０）
は、助燃炉点人後、調節弁（ｇ）（／／）がそれぞれ最
低操作開度以下になるのを防ぐリミッタ演算手段である
。An embodiment of the present invention will be described below with full reference to FIG. In FIG. 1, the same or equivalent parts as in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted. In FIG. 1, a bypass pipe (/6) is branched from the exhaust gas pipe leading from the auxiliary combustion amount (6) to the turbine (2a). The bypass piping (/6) is provided with a turbine bypass valve (/7) that can adjust the amount of exhaust gas released to the outside.
A first turbine inlet gas pressure controller (/l) is attached which performs feedback control of the turbine inlet gas pressure detected in step 3) to a predetermined value (higher than the set value of the pressure controller (/lI)). Also, (/9) (20)
is a limiter calculation means that prevents the control valves (g) (//) from becoming below the minimum operating opening degree after the auxiliary combustion furnace is turned on.
なお、負荷部（１）は、コンプレッサ（２ｂ）からの圧
縮空気を、電池反応用および改質器燃焼用に使用する燃
料電池発電システムの負荷部である場合が考えられる。Note that the load section (1) may be a load section of a fuel cell power generation system that uses compressed air from the compressor (2b) for cell reaction and reformer combustion.
次に制御方法について説明する。いま、たとえば、負荷
部（１）へ供給されるシステム供給空気流斂を負荷に応
じて可変とする運転の場合、高負荷から低負荷に負荷変
動する際には、負荷部（１）が必要とする空気量（シス
テム供給空気流量）が減少し、コンプレッサ吐出空気圧
力は上昇しようとするが、圧力コントローラ（／夕）は
検出器（３）で検出されるコンプレッサ吐出空気圧力が
所定値よりも高くなれば、それらの値に応じて可変ノズ
ル（２ｃ）の開度を操作（この場合、減少）してタービ
ン動力を減少させ、コンプレッサ（コｂ）吐出空気流量
が減って、コンプレッサ吐出空気圧力を下げようとする
。これにより、コンプレッサ吐出空気圧力は所定値に制
御される。上記の可変ノズル（２Ｃ）開度の減少により
、タービン（２ａ）に投入される排ガス流量（タービン
入口ガス流量）は減少し、一方、負荷部（１）からター
ビン（２ａ）へ流れるシステム排ガス流量の低下は、負
荷部（１）のガヌ容積に起因してシステム供給空気流量
の低下に比べて遅れるため、タービン入口ガス圧力は上
昇しようとする。ただし、この現象は一時的なものであ
シ、負荷変動終了時点では、システム排ガス流量は負荷
（低負荷）に応じた量まで低下し、タービン入口ガス圧
力は低下しようとする。上述した一時的なタービン入口
ガス圧力の上昇時、第１のタービン入口ガス圧力制御系
である圧力コントローラ（／り）は、検出器（１３）で
検出されるタービン入口ガス圧力に基づいて助燃量（す
なわち、助燃燃料流量コントローラ（９）または助燃空
気流量コントローラ（１２）への流量設定値）を少なく
してタービン入口ガス圧力を所定値に減少させようとし
、これによジタービン入口ガス圧力は所定値に制御され
る。しかし、負荷変動幅が大きい場合には、タービン入
口ガス圧力の上昇を第１のタービン入口ガス圧力制御系
による助燃量減少という操作だけでは抑制できない。す
なわち、システム排ガス流量または温度が助燃を必要と
しない程度に相対的に多いような場合であシ、このよう
なときには、リミッタ演算手段（１９）（２ｏ）の働き
により、助燃量は失火しない程度の最低流量で保持され
る。Next, the control method will be explained. For example, in an operation where the system supply air flow supplied to the load section (1) is varied according to the load, the load section (1) is required when the load changes from high load to low load. The amount of air (system supply air flow rate) is decreasing and the compressor discharge air pressure is about to rise, but the pressure controller (3) detects that the compressor discharge air pressure detected by the detector (3) is lower than the predetermined value. If it becomes high, the opening degree of the variable nozzle (2c) is operated (in this case, decreased) according to these values to reduce the turbine power, the compressor (cob) discharge air flow rate is reduced, and the compressor discharge air pressure is try to lower it. Thereby, the compressor discharge air pressure is controlled to a predetermined value. Due to the decrease in the opening degree of the variable nozzle (2C) described above, the flow rate of exhaust gas input to the turbine (2a) (turbine inlet gas flow rate) decreases, while the flow rate of system exhaust gas flowing from the load section (1) to the turbine (2a) Since the decrease in the gas pressure is delayed compared to the decrease in the system supply air flow rate due to the Ganu volume of the load section (1), the turbine inlet gas pressure tends to increase. However, this phenomenon is temporary, and at the end of the load fluctuation, the system exhaust gas flow rate decreases to an amount corresponding to the load (low load), and the turbine inlet gas pressure tends to decrease. When the turbine inlet gas pressure temporarily increases as described above, the pressure controller (/), which is the first turbine inlet gas pressure control system, adjusts the amount of auxiliary combustion based on the turbine inlet gas pressure detected by the detector (13). (that is, the flow rate setting value to the auxiliary combustion fuel flow rate controller (9) or the auxiliary combustion air flow rate controller (12)) in an attempt to reduce the turbine inlet gas pressure to a predetermined value. Controlled by value. However, when the load fluctuation range is large, the increase in turbine inlet gas pressure cannot be suppressed only by reducing the amount of auxiliary combustion by the first turbine inlet gas pressure control system. In other words, this is a case where the system exhaust gas flow rate or temperature is relatively large to the extent that auxiliary combustion is not required, and in such a case, the limiter calculation means (19) (2o) works to increase the amount of auxiliary combustion to an extent that does not cause misfire. is maintained at the lowest flow rate.
また、第１のタービン入口ガス圧力制御系による制御効
果がうすれても、第１のタービン入口ガス圧力制御への
設定値（第７の設定値）よりも高い設定値（第２の設定
値）を与えられた第一のタービン入口ガス圧力制御系で
ある圧力コントローラ（／ざ）は、検出器（／３）で検
出されるタービン入口ガス圧力に基づいてタービンバイ
パス弁（／７）の開度を操作して、外部へ放出される排
ガス流量を増加し、タービン入口ガス圧力の上昇を抑え
、第一の設定値以下に制御する。ただし、タービン入口
ガス圧力の上昇が第２の設定値まで達しないならば、タ
ービン入口ガス圧力は第１と第一の設定値の間にあシ、
タービンバイパス９Ｆ （／７） Ｉｒｉ全閉のままで
ある。前述したように、負荷変動終了近くになると、タ
ービン入口ガス圧力は低下するので、圧力コントローラ
（７ｇ）はタービンバイパス弁（／７）ｔ−閉じていき
、いずれ全閉となシ、圧力コントローラ（ハ０は助燃量
を操作してタービン入口ガス圧力を第７の設定値に制御
する。Furthermore, even if the control effect of the first turbine inlet gas pressure control system wears off, the set value (second set value) higher than the set value (seventh set value) for the first turbine inlet gas pressure control may be set. The pressure controller (/za), which is the first turbine inlet gas pressure control system, controls the opening degree of the turbine bypass valve (/7) based on the turbine inlet gas pressure detected by the detector (/3). is operated to increase the flow rate of exhaust gas discharged to the outside, suppress the rise in turbine inlet gas pressure, and control it below the first set value. However, if the increase in the turbine inlet gas pressure does not reach the second set value, the turbine inlet gas pressure will fall between the first and first set values;
Turbine bypass 9F (/7) Iri remains fully closed. As mentioned above, near the end of load fluctuation, the turbine inlet gas pressure decreases, so the pressure controller (7g) closes the turbine bypass valve (7g) until it is fully closed. C0 controls the turbine inlet gas pressure to the seventh set value by manipulating the auxiliary combustion amount.
なお、上記実施例では、コンプレッサ吐出空気圧力を所
定値に制御する手段として、圧力コントローラ（／り）
による可変ノズル（コＣ）の開度操作を示したが、空気
供給配管（４）から分岐された大気開放配管を設け、大
気開放配管途上に大気開放弁を設けて大気開放弁の開度
操作によってもよい。In the above embodiment, a pressure controller (/) is used as a means for controlling the compressor discharge air pressure to a predetermined value.
We have shown how to control the opening of the variable nozzle (C) using the above method, but we have installed an atmosphere release pipe branched from the air supply pipe (4), installed an atmosphere release valve in the middle of the atmosphere release pipe, and controlled the opening of the atmosphere release valve. It may also be done by
また、ノズル開度操作は圧力コントローラ（／夕）によ
るコンプレッサ吐出空気圧力のフィードバック制御とし
ているが、負荷に応じたフィードフォワード制御であっ
てもよい。さらに、タービン入口が可変ノズルでないタ
ーボ圧縮機であってもよく、さらには、コンプレッサ吐
出空気圧力を所定値に制御する手段を持たないターボコ
ンプレッサシステムであってもよい。Further, although the nozzle opening degree is controlled by feedback control of the compressor discharge air pressure by the pressure controller, feedforward control according to the load may be used. Furthermore, a turbo compressor without a variable nozzle at the turbine inlet may be used, and furthermore, a turbo compressor system may be used that does not have a means for controlling the compressor discharge air pressure to a predetermined value.
また、最低助燃量を保持するためＫ、上記実施例では、
調節弁（ｇ）（ｌ／）の開度に対してリミッタ演算手段
（／９）（２θ）を設けたが、圧力コントローラ（９）
（／２）の設定値に対してリミッタを設け、最低助燃量
以下にならないようにしてもよい。なお、この場合は、
最低助燃量においても空燃比を正確に制御することがで
きる。In addition, in order to maintain the minimum auxiliary combustion amount, K, in the above embodiment,
A limiter calculation means (/9) (2θ) was provided for the opening degree of the control valve (g) (l/), but the pressure controller (9)
A limiter may be provided for the set value of (/2) so that the amount does not fall below the minimum auxiliary combustion amount. In this case,
The air-fuel ratio can be accurately controlled even at the lowest auxiliary combustion amount.
この発明は、以上の説明から明らかなように、助燃量を
操作する第１のタービン入口ガス圧力制御系に加え、圧
力設定値が第１のタービン入口ガス圧力制御系よりも高
い第２のタービン入口ガス圧力制御系により、タービン
バイパス弁の開度を操作し、両者によジタービン入ロガ
ヌ圧力をフィードバック制御するので、タービン入口ガ
ス圧力を所定値ないし所定範囲内に、高い信頼性で制御
することができ、タービン動力および助燃量での燃焼反
応が安定化される。As is clear from the above description, the present invention provides, in addition to a first turbine inlet gas pressure control system for controlling the amount of auxiliary combustion, a second turbine having a higher pressure setting value than the first turbine inlet gas pressure control system. The inlet gas pressure control system operates the opening degree of the turbine bypass valve, and both perform feedback control of the turbine input loganu pressure, so the turbine inlet gas pressure can be controlled to a predetermined value or within a predetermined range with high reliability. This stabilizes the combustion reaction with turbine power and auxiliary combustion amount.
また、この発明の別の発明は、助燃量の最低値をリミッ
タ演算手段で保持するようにしたので、負荷変動幅が大
きく、タービン入口ガス圧力の上昇を第１のタービン入
口ガス圧力制御系で抑制できないときでも、助燃量が、
失火しない程度の最低流量に維持される。Further, in another invention of the present invention, the minimum value of the auxiliary combustion amount is held by the limiter calculation means, so that the load fluctuation range is large and the increase in the turbine inlet gas pressure is controlled by the first turbine inlet gas pressure control system. Even when it cannot be suppressed, the amount of auxiliary combustion
The flow rate is maintained at the lowest level that will not cause a misfire.
第１図はこの発明の一実施例を説明するための回路図、
第２図は従来のターボコンプレッサシステムの制御方法
を説明するための回路図である。
（１）・・負荷部、（コ）・・ターボ圧縮機、（コａ）
・・タービン、（コｂ）・・コンプレッサ、（コｃ）・
・可変ノズル、（６）・・助燃量、（ハ０・・第１のタ
ービン入口ガス圧力コントローラ、（／６）・・バイパ
ス配Ｗ、（／７）・・タービンバイパス弁、（／ざ）・
・第２のタービン入口ガス圧力コントローラ、（／９）
（２０）・・リミット演算手段。
なお、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示すＯ
ノ土ＤコントＯ−ラFIG. 1 is a circuit diagram for explaining one embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a circuit diagram for explaining a conventional turbo compressor system control method. (1)...Load section, (Co)...Turbo compressor, (Coa)
...Turbine, (C)...Compressor, (C)
- Variable nozzle, (6)... auxiliary combustion amount, (c0... first turbine inlet gas pressure controller, (/6)... bypass distribution W, (/7)... turbine bypass valve, (/za)・
・Second turbine inlet gas pressure controller, (/9)
(20)...Limit calculation means. In each figure, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts.
Claims (4)
動されるタービンとこのタービンに同軸直結され前記負
荷部に前記空気を供給するコンプレッサとからなるター
ボ圧縮機と、前記負荷部からの前記排ガスを前記タービ
ンへ導く配管途上に設置され前記タービンの動力を補う
助燃炉とを備えたターボコンプレッサシステムの制御方
法において、前記助燃炉から前記タービンへ至る排ガス
配管から分岐させたバイパス配管にこのバイパス配管を
通して外部に放出される前記排ガスの量を調節するター
ビンバイパス弁を設け、第１のタービン入口ガス圧力制
御系により前記助燃炉での助燃量を操作してタービン入
口ガス圧力を所定値にフィードバック制御するとともに
、圧力設定値が前記第１のタービン入口ガス圧力制御系
よりも高い第２のタービン入口ガス圧力制御系により前
記タービンバイパス弁の開度を操作して前記タービン入
口ガス圧力をフィードバック制御することを特徴とする
ターボコンプレッサシステムの制御方法。(1) A turbo compressor consisting of a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air, and a compressor that is coaxially directly connected to the turbine and supplies the air to the load section, and the exhaust gas from the load section. In the method for controlling a turbo compressor system, the turbo compressor system includes an auxiliary combustion furnace installed in the middle of a pipe leading to the turbine and supplementing the power of the turbine, the bypass piping is connected to a bypass pipe branched from an exhaust gas pipe leading from the auxiliary furnace to the turbine. A turbine bypass valve is provided to adjust the amount of the exhaust gas released to the outside through the auxiliary combustion furnace, and a first turbine inlet gas pressure control system controls the amount of auxiliary combustion in the auxiliary combustion furnace to feedback control the turbine inlet gas pressure to a predetermined value. At the same time, the opening degree of the turbine bypass valve is controlled by a second turbine inlet gas pressure control system whose pressure setting value is higher than that of the first turbine inlet gas pressure control system to feedback control the turbine inlet gas pressure. A method for controlling a turbo compressor system, characterized in that:
作してコンプレッサ吐出空気圧力をフィードバック制御
する特許請求の範囲第１項記載のターボコンプレッサシ
ステムの制御方法。(2) The method for controlling a turbo compressor system according to claim 1, wherein the compressor discharge air pressure is feedback-controlled by manipulating the opening degree of a variable nozzle provided at the turbine inlet.
焼用として使用する燃料電池発電システムの負荷部であ
る特許請求の範囲第１項記載のターボコンプレッサシス
テムの制御方法。(3) The method for controlling a turbo compressor system according to claim 1, wherein the load section is a load section of a fuel cell power generation system that uses compressed air for cell reaction and reformer combustion.
動されるタービンとこのタービンに同軸直結され前記負
荷部に前記空気を供給するコンプレッサとからなるター
ボ圧縮機と、前記負荷部からの前記排ガスを前記タービ
ンへ導く配管途上に設置され前記タービンの動力を補う
助燃炉とを備えたターボコンプレッサシステムの制御方
法において、前記助燃炉から前記タービンへ至る排ガス
配管から分岐させたバイパス配管上にこのバイパス配管
を通して外部に放出される前記排ガスの量を調節するタ
ービンバイパス弁を設け、第１のタービン入口ガス圧力
制御系により前記助燃炉での助燃量を操作してタービン
入口ガス圧力を所定値にフィードバック制御するととも
に、圧力設定値が前記第１のタービン入口ガス圧力制御
系よりも高い第２のタービン入口ガス圧力制御系により
前記タービンバイパス弁の開度を操作して前記タービン
入口ガス圧力をフィードバック制御し、かつ、前記第１
のタービン入口ガス圧力制御系の操作対象である前記助
燃量に最低助燃量を設定し、リミット演算手段により、
前記助燃量の操作に際して前記助燃量が前記最低助燃量
以下になることを制限することを特徴とするターボコン
プレッサシステムの制御方法。(4) A turbo compressor consisting of a turbine driven by exhaust gas from a load section that requires air, and a compressor that is coaxially directly connected to the turbine and supplies the air to the load section, and the exhaust gas from the load section. In the method for controlling a turbo compressor system, the turbo compressor system includes an auxiliary combustion furnace installed in the middle of a pipe leading to the turbine and supplementing the power of the turbine. A turbine bypass valve is provided to adjust the amount of the exhaust gas discharged to the outside through piping, and a first turbine inlet gas pressure control system controls the amount of auxiliary combustion in the auxiliary combustion furnace to feed back the turbine inlet gas pressure to a predetermined value. control, and feedback control of the turbine inlet gas pressure by manipulating the opening degree of the turbine bypass valve by a second turbine inlet gas pressure control system whose pressure setting value is higher than the first turbine inlet gas pressure control system. and the first
A minimum auxiliary combustion amount is set for the auxiliary combustion amount, which is the operation target of the turbine inlet gas pressure control system, and the limit calculation means:
A method for controlling a turbo compressor system, characterized in that when operating the auxiliary combustion amount, the auxiliary combustion amount is restricted from becoming less than the minimum auxiliary combustion amount.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241308A JPS62103979A (en) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
| US07/183,350 US4838020A (en) | 1985-10-24 | 1988-04-12 | Turbocompressor system and method for controlling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60241308A JPS62103979A (en) | 1985-10-30 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62103979A true JPS62103979A (en) | 1987-05-14 |
| JPH0348625B2 JPH0348625B2 (en) | 1991-07-25 |
Family
ID=17072350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60241308A Granted JPS62103979A (en) | 1985-10-24 | 1985-10-30 | Control method for turbo-compressor system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62103979A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036872A (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Hybrid power system |
| WO2004093230A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Nissan Motor Co. Ltd. | Fuel cell system and method of controlling the same |
-
1985
- 1985-10-30 JP JP60241308A patent/JPS62103979A/en active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003036872A (en) * | 2001-07-19 | 2003-02-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Hybrid power system |
| WO2004093230A1 (en) * | 2003-04-17 | 2004-10-28 | Nissan Motor Co. Ltd. | Fuel cell system and method of controlling the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0348625B2 (en) | 1991-07-25 |
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