JPS62174539A - ガスタ−ビン制御装置 - 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】 〔弁明の技術分野〕 本発明はガスタービンの制御装置に係り、特にガスター
ビンからの公害［１出物ＮＯｘおよびＣＯの低減化を目
的とするガスタービンの制御装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１４図は、基本的なガスタービン装置の構成図であっ
て、空気圧Ｎ機１によって圧縮された大気は高圧空気と
なって燃焼器２に流入する。上記燃焼器２は円筒状の燃
焼筒３を有し、その燃焼筒３の外周部に環状領域４を形
成するように外筒５が同心的に配設され、上記燃焼筒３
の一端部に燃料ノズル６が設置ノられている。そこで、
１記燃焼器２に流入した高圧空気は、上記燃焼筒２と外
筒５により形成された環状領域４を通り、燃焼筒３を強
制対流冷却しながら、その燃焼筒３の外周壁に形成され
た空気穴７および前記燃料ノズル６の外周部に設けられ
たスワラ８等により燃焼筒３内に流入する。一方、燃料
は、ガスタービン負債に対応して燃料流量調整弁９によ
って流量が制御され、燃料ノズル６により燃焼筒３内の
逆流領域１０近傍に１ｌ（１出せしめられ、点火装置１
１により着火され、前記スワラ８および空気穴７から流
入した高圧空気とともに燃焼し、定容定圧燃焼が継続し
て高温ガスが発生される。しかして、この高温ガスはガ
スタービン１２に導かれて動力を発生し、この動力は空
気圧縮は１の駆動動力として一部を消費し、残りの動力
は例えば発電改の如き被駆動機１３の駆動動力として消
費される。

どころが、上記燃焼器２にＪ３いては、燃料ノズル６が
１個または複数個の場合においても、燃焼によって生ず
る高温ガスのため、いわゆるサーマルＮＯｘと称するＮ
ＯＸが天吊に発生ずる。

このＮＯＸは燃料ノズル６の多数化、空気穴７笠の工夫
により、若干の局所的または狭いｆｒＩ域の火炎）ム１
度の低トにはＡＪ果があるが、大幅なＮＯＸの低減は不
可能である。

ところ（゛、局所的な火炎温度の低減を実現する方法と
しては、予混合法が効果的であることが知られている。

すなわら、第１５図は燃空比に対するＮＯｘの変化を承
り図であり、予混合なしの場合にお（プるＮＯｘ発生量
は曲線△のように、高温ガス中のＮＯＸ発生吊が横軸に
示す空気流ｆ廿に対する燃料流量の比率が上界すること
によって指数関数状に上ｎする。これに対し、例えば燃
料題辞条件で予混合すると、その予混合割合に応じて、
ＮＯｘ発生Ｇ１は曲線Ｂのようにほとんど上’ｙ？−１
ｉず、例えば予混合率を５０〜８０％へと漸次上界さけ
て行くにしたがってこれが顕著に表われ、局所的火炎温
度の低下が可能どなり、ＮＯｘ低減が可能となる。

第１６図は、上記予混合法を利用した燃焼器の基本的な
構成を示り一概略１勺であって、燃焼１ｎ３の一端に設
けられた燃料ノズル６には、Ａ系統の燃料１゛１が制御
弁１４を介して供給されるとともに、その燃料の一部が
空気圧縮機１から送給された高圧空気の一部とともにス
ワラ８を経て上記燃焼筒３内に供給され、当該部で燃焼
が（ｊなわれる。

ところで、上記燃焼筒３の外周部には、それぞれ独立し
た予混合￥１５．１６．１７が設りられ、各予混合室１
５．１６．１７に、Δ系統の燃料ｆ１の他部、Ｂ系統の
燃ＩＰＩ　ｆ　２　ａ３よびＣ系統の燃料■゛３がそれ
ぞれ制御弁１４．１８．１９を介して供給され、そこで
空気圧縮機１から吐出された、α圧空気の一部とそれぞ
れ予混合した後、各予混合室１５．１６．１７に設けら
れた穴２０．２１゜２２にり燃焼筒３内に噴入され、当
該部で燃焼される。また、上記燃焼筒３内には、その周
壁に設けられた多数の穴２３から冷ｆＪＩ空気が供給さ
れるとともに、下流側においては数個の穴２４から希釈
空気が供給される。

Ａ、［３，Ｃの各系統の燃γ１供給系は、第１７図に示
すように、タービン負荷の増加にしたがって順次Ａ系統
、Ｂ系統、Ｃ系統の制御弁１４，１８゜１９が聞き、タ
ービン負荷に見合った燃料が燃焼器２に供給される。Ｂ
系統およびＣ系統の燃料供給開始点で制御弁１８．１９
をそれぞれ忌間して燃料供給量を急激に増加させている
のは、制御弁１８．１９が全閉している状態において予
混合室１６．１７には一定ｊＩｉの高圧空気が供給され
ているため、燃料供給量をゆっくり増加させると予混合
室１６．１７の予混合燃料が稀薄状態となり、燃焼器２
内で不完全燃焼を起す可能性があるからである。しかし
ながら、このままＢ系統およびＣ系統の燃料供給を急激
に増加さけたままであると、燃料供給分だけ急激にター
ビン負荷が増加することになり、タービン負荷制御がで
きなくなる。したがって、Ｂ系統の燃料が急激に増加し
た分だり、Ａ系統の燃料が急激に減少するようにし同様
にＣ系統の燃料の急増に対してＢ系統の燃料がａ激に減
少するようにしである。

上述の如き燃料供給系の燃料流足利σ０によって、燃焼
器２で発生するＮＯｘとＣＯは、第１８図に示すにうに
押えることができ、予混合燃焼法が有効であることがわ
かる。しかしながら、上記制御法においては、Ｂ系統或
いはＣ系統の燃料供給の開始点で燃料流量の急激な変化
が生じるため、ガスタービン制御装置から制御弁１４．
１８．１９への制御指令値は、それぞれの燃料供給系の
増減によって８５だかも一定に流量を押えたかに見える
が、制御弁の動作の近れのバラツ１：等によって増減の
タイミングがずれてしまうのが一般である。

したがって、タービン負荷の０激な変化が生じることに
なり、燃焼器２およびガスタービンに悪影−・副を及ぼ
すことになる。

〔発明の目的〕

本発明はこのような点に鑑み、特に部分負荷運φλ時に
おける排ガス中のＮ　ＯＸ　＆３よＵＣＯｃＪ度を低減
するとともに、燃料制御弁の聞ぎ始め点にお１ノるｚｔ
激なΩ荷変動を押え、燃￥１１振動等を低下さＵるにう
にしたガスタービン制御装置を１ｑることを目的どする
。

［発明の（１χ要］ 本発明は、それぞれ燃焼器への燃料流早が制御ｉｒｌ能
な複数の子混合燃料供給系と、イのｒ混合燃料供給系の
各燃料供給開始時およびそれ以降の燃：ｒｑ　（ｊｔ給
帛のタービン負荷に対応して設定された燃料供給パター
ンをプログラムするととｂに、部分負荷値に設けられた
各予混合燃料供給系の燃料供給量の複数の切換点に４３
いて、その切換に関与する予混合燃料供給系の燃ｙ１供
給吊の増減用が互いに笠しくなるように制御づる燃料制
御器とを仔することを特徴とする。

〔発明の実施例１〕 以下、第１図乃至？ＪＩ７図を参照して本発明の第１の
実施例について説明する。

圧縮１ｌｉ１０１によって圧縮された大気は高圧空気と
なって燃焼器１０２に流入する。上記燃焼器１０２は予
混合燃焼方式を適用したちのであり、所要種類の燃料を
上記燃焼器１０２に供給づる複数系統の予’ｄ２合燃Ｆ
＋供給系、例えばＦａ、Ｆｂ。

Ｆｃの３つの系統を有する。これらの系統［Ｊ）。

Ｆｂ、ＦＣ（７）燃料ハそれぞれ燃ＩＩｔＭｔｆｆｌｉ
ｌ　１０３　Ｑ　。

１０３ｂ、１０３ｃおよび燃料制（２１１弁１０４　ａ
　。

１０４ｂ、１０４ｃをｆ−して、上記燃焼器１０２の予
混合３ご１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃｌ、：供給され
、その間燃料流吊計１０３ａ、１０３ｂ。

１０３Ｃににっで各系統の燃料供給量を防出するととも
に、各燃料制御弁１０”Ｉａ、１０４１）。

１０４ｃの開度を制御することににって燃ｒ；供給１ｉ
ｉを調整するようになっている。

一方、圧縮機１０２によって圧縮された大気は燃焼器１
０２に設けられた環状通路１０６を通り、それぞれの高
圧空気利口１１弁１０７ａ、１０７ｂ。

１０７Ｃを介しで各予混合’１１０５ａ、１０５ｔ）。

１０５ｃに供給される。上記高圧空気制御弁１０７　ａ
　、　１０７　ｂ　、　１０７　ｃ　１．Ｌ燃料制御Ｉ
　ｊｔ１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと連動しており、
その開度制御によって高圧空気敏が各系統別に調整され
る。

燃焼器１０２で梵生じた高温ガスは、発電機等の被駆動
機１０８に直結されたタービン１０９に送給され、そこ
で仕事を行ない、前記圧縮機１０１を駆動するとともに
上記被駆動機１０８を駆動し、タービン１０９からの排
ガスは熱交換器１１０等を経てスタック１１１から大気
中に放出される。

ところで、燃焼器１０２の下流側ガス流路には、気柱振
動おにび燃焼振動を検出する圧力センサ１１２と、燃焼
器１０２で発生ずる品温ガスの温度を燃焼器１０２の出
口で検出する温度廿ンリからなる負荷検出器１１３とが
それぞれ配設されており、さらにタービン１０９の下流
側ガス流路にはタービン排ガス分析器１１４が配設され
ている。

第２図は上記ガスタービンの制ｗＪ装置を示ず系統図で
あって、上記排ガス分析器１１４によってサンプリング
されたサンプリングガスは排ガス分析器１１５により分
析されＮＯｘおよび０００度がそれぞれ検出され、その
排ガス分析器１１５がらの検出出力が変換器１１６を介
して燃料制御７Ｉｌ器１１７の計算機１１８に入力され
る。

一方、計Ω機１１８の出力信号は各変換器１２２ａ、１
２２ｂ、１２２ｃを介して燃料制御弁１０４ａ、１０４
ｂ、１０４ｃのアクチユエータに入力せしめられるとと
もに、各変換器１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃを介して
各高圧空気制御弁１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃのアク
チュエータに入力せしめられている。

ところで、タービン負荷に応じて燃焼器１０２に供給量
べき燃料の所要供給量ｆ、ｆｂ、ｒＣを各予混合燃料供
給系Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃに対応させて設定した燃料供給パ
ターンを有する関数発生器１２４ａ、１２４ｂ、１２４
ｃが、上記計算機１１８に内蔵されている。上記各燃料
の所要供給ｉＪ’ｌ　ｆ　　、ｆ’　　、ｆ　ｃは、第
３図に示すように、燃ｂ 料供給開始順序をタービン負荷の増加方向に向けて順に
設定し、かつ各県により併行に供給するようになってい
る。また、Ｆｔ）、ＦＣの予混合燃料供給系の燃料供給
開始時である第１．第２切換点Ｃ１，０２は、所要のタ
ービン負荷値にそれぞれ移動可能に設定されている。

づ“なわち、第１切換点Ｃ１ではこの時点までに燃料供
給中の予混合燃料供給系Ｆａの燃料供給バー゛　　を階
段状に所要用減少させ（実線）、この減少分を次順の予
混合燃料供給系Ｆｂの燃料供給開始時の立りがり供給量
に一致させ、以降はＦａ、Ｆｂの両系統で同時に燃料を
供給する。同様に、第２切換点Ｃ２では、この時点まで
に燃料供給中の予混合燃料供給系Ｆａ、ｌ：ｂのうら、
Ｆｂ系による燃料供給量をＩ！Ｐｉ段状に所要用減少さ
１！（点綴）、この減少分を次順のＦＣ系の燃料供給開
始時の位上がり■に一致さけである。また、これら各燃
料所要供給４ｒ　、１“　、１“。の所要のタービン負
ｂ 荷における合計量は、第３図中の２点鎖線で示す燃料供
給量１′１に一致している。

総燃料供給ｂ！ｉ丁、は燃７１１の種類や運転方法簀に
」：り相違する燃料供給ｍをタービン負荷に応じて設定
したらのであり、この総燃料供給量ｒｔを各燃料供給系
Ｆａ、Ｆｂ、Ｆｃに所要の比率で分割し、分担さけたも
のが各燃料所要供１ｃｒ　ｍ　’ｒ　ａ　。

１．１゛。である。しかしで、燃料の種類や運転す 方法が異なれば総燃料供給量ｒｔが変動し各燃料所要供
給ｆｆｉ　ｆ　　、ｔ　　、ｔ’　ｃがそれぞれ変動す
る。

ｂ 一方、高圧空気供給ｒｉ１ｇａ　、Ｏｂ、ＣＪｃは各高
圧空気制御弁１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃによってそ
れぞれ制ｎ■され、燃料所要供給：、冒１　ａ。

■″　、ｆｃに合致させた形で供給れさる。しかし、Ｆ
ｂ系の燃料供給開始時点Ｃ１に対してわずかではあるが
高圧空気制御弁１０７ｂの聞き始め点Ｃ３を先行させで
ある。また、全開付近においては、Ｆｂ系の燃料制御弁
１０４ｂが全開するまで高圧空気制御弁１０７ｂは全開
をキープし、燃料所要供給量１“。が階段状に減少した
後に高圧空気制御１０７ｂを階段状に開じ、以降Ｆｂ系
の燃料所要供給Ｗ　ｆ　、に合わせて高圧空気を供給す
る。

この高圧空気供給量がＱ、である。同様に、ＦＣ燃燃料
給系の高圧孕気供ｌ８ｆｆｌｑ　　は、ＦＣ燃燃料給糸
のｉ１圧空気供給５１ｇ　ｃに合致させた形で高圧空気
を供給させている。また、高圧空気制御弁１０７Ｃの開
き始め点Ｃ４は、燃料所要供給ｍ丁。にわずかに先行さ
せてあり、したがって、高圧空気の供給量はＱａ、ＣＪ
。２ｇｏのような形となる。

この計ｃ７機１１８の内蔵プログラムは、第４図のフロ
ーチャートに示すように構成されたプログラムを有し、
この制御プログラムに従って各予混合燃料供給系Ｆ、Ｆ
、、Ｆ　　の各燃料制御弁Ｃ １０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃおよび高圧空気制御弁１
０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃの開度制御が実行される。

すなわら、第４図に示づように、まずタービン負荷が設
定されると、計０機１１８の内蔵ブ１］グラム′Ｃ−設
定された燃料パターンおＪ：び高圧空気供給パターンに
したがって、各予混合燃料供給系Ｆａ、Ｆｂ、ＦＣから
燃焼器１ｏ２へ燃料が供給されるとともに、圧縮機１０
１がらの高圧空気が燃焼器に供給される。そして、各予
混合燃料供給系Ｆ　　、Ｆ　　、Ｆ。からの燃料供給船
が設定ｂ ｆｆｌ　１．：　ｉ　−！ｊ’　６まで各燃１９１制御
弁１０４ａ、１０４ｂ。

１０４　Ｃ４３よび高圧空気制御弁１０７ａ。

１０７ｂ、１０７ｃの開度制御が行なわれる。

上述のようにして所要の予混合撚１１供給系Ｆａ。

Ｆ　　、Ｆ　　からの燃料が燃焼器１０２に供給されｃ ると、この燃料は予混合￥１０５ａ、１０５ｂ。

１０５ｃに送給され、ここで高圧空気制御弁１０７ａ、
１０７ｂ、１０７Ｃを介して送給された高圧空気と予混
合され、燃焼筒１２５内へ流入する。上記燃焼筒１２５
内では、燃料ノズル１２６およびスワラ１２７によって
供給された燃料（１３よび高圧空気によってその逆流領
域１２８に安定した火炎が形成され、さらに、複数系の
予混合ガスのジェット流が逆流領域１２８付近に対向し
て流れるので、火炎は一層安定する。この火炎はジｌツ
］・流として燃焼＠１２５内へ流入する予混合ガスの着
火源となり、順次下流側へ火炎が拡散されて燃焼が継続
される。この予混合ガスの当ω比φは燃料希薄条件、例
えばφ−０．７〜０．５で混合されるようにしてあり、
燃焼による火炎温度の上昇は少なく、このためＮＯＸの
発生量【３１拡散燃焼時に比較して極端に少ない。また
、予混合ガスによる燃料希薄燃焼であるので、火炎放〔
；・ｊも少なく、燃焼筒内の４度が比較的低くでき燃焼
筒の長ＴｙＱを図ることもできる。さらに予混合γ内に
おりる予混合ガスの平均流速は、乱流燃焼速度より大き
くなっているので逆火等の現象の発生を防止することが
できる。

しかも、複数の予混合燃料供給系により燃焼器１０２１
＼燃料を供給するとともに、部分ｎ両値に燃料所要供給
１ｆ、ｆ　　の燃料供給量始点でありｃ る第１．第２の切換点Ｃ、Ｃ２を設定しておｔＪば、第
５図に示寸ように、部分負荷運転時にｄ３けるＮＯＸの
ピーク値ＮＯ８゜と、ＣＯのピーク値ＣＯとを共に低減
することができる。

すなわち、第１．第２切換点Ｃ、Ｃ２はＦｂ。

Ｆｃの予混合燃料供給系による燃料供給を開始する立上
がり点であり、燃料供給量に先行して高圧空気が供給さ
れているために、立上り初期では燃料が希薄燃焼して第
５図に示ずようにＣＯピーク値ＣＯｐ　／：ｐ　Ｑ上界
して、燃料供給の増量とともにＣｏ光生吊が漸次降下し
ていく。イして、タービン負荷が漸次増加していくと、
燃焼器１０２の出口温度が上昇するので、ＣＯの発生ｍ
は低−トづる。

一方、ＮＯＸの発生量はＣＯの発生けと反比例して増減
する。いずれにしてもＣＯピーク値Ｃ０９Ｊ３よびＮＯ
Ｘピーク値Ｎ０ｘｐはビーク１直を２個有Ｊる双叶性を
それぞれ示し、全体としては低減される。このようにし
てＮＯｘおよび００１度が低減された高温ガスがタービ
ン１０９へ導入されそこＣ付“バを行なう。

上記タービン１０８への導入の途中に、高温ガスは渇度
廿ンザかうなるｆ１荷検出器１１３ににってガス温度が
検出されるとともに、圧力センサー１２により気柱振動
おＪ：び燃焼振動が検出され、それらの検出信号が計１
７Ｂ１１１８に入力される。

上記ｊＨ９１１１１８′ｃは０荷検出器１１３からの温
度検出値を鋳口してタービン負荷を鐸出し、タービン負
荷に応じた燃料が各予混合燃料系Ｆ　。

Ｆ、Ｆｏを介して燃焼器１０２へ供給される。

また、計算機１１８は圧力ヒンサ１１２および排ガスセ
ンサー１４からの各検出出力を、所要の燃焼振動設定値
、ＮＯｘおよびｃｏ濃度設定値とそれぞれ比較し、各検
出出力が各設定値を超えたとぎは、第１．第２切換点Ｃ
、ｃ２における燃料供給増減量を適宜調節して火炎温度
を変えることにより、燃焼振動レベルやタービン排ガス
中のＮＯｘおよびｃｏ′ｍ度を制御することができる。

〔発明の実施例２〕 ところで、上記実施例においては各予混合燃料供給系Ｆ
、Ｆ、ＦＣから燃焼器に供給する燃ｂ 利ωを計ｒ３機１１８内にそれぞれ独立して内蔵された
燃料供給パターンによって制ｍｌ　するようにしたもの
を示したが、第６図に示すように、先行する予混合燃料
供給系の燃料供給量信号に次に作動せしめられる予混合
燃料供給系の燃料供給信号を負の信号として加停するこ
とによって、切換点における燃料供給量の増減量が互い
に等しくなるようにしてもよい。

ザなわら、第６図に示すように、第１の予混合燃料供給
系Ｆａの燃料供給量信号を発生する第１の関数発生器１
２４ａにおいては、燃料所要供給ｆｆ１ｆａが負荷の増
加に応じて線形的に増加するような信号を出力し、第２
の予混合燃料供給系Ｆｂの燃料供給量信号を発生する第
２の関数発生器１２／ｌｂにおいては、第１の切換点Ｃ
１において燃料所要供給ｆｆ１ｆｂがＯ値からステップ
状に立上り、その後負荷の増加に対応して直線的に増加
し、第２の切換点Ｃ２以降は一定１）となるような信号
を出力し、さらに第３の予混合燃料供給系ＦＣの燃料供
給ω信号を発生する第３の関数発生器１２４Ｃにおいて
は、第２の切換点Ｃ２にＪ３いて燃料所要供給Ｉｆ。が
Ｏ値からステップ状に立上り、その後負荷の増加に対応
して直線的に増加する信号を出力するようにしである。

そして、第１の関数発生器１２４ａの出力信号に第２の
関数発生３１２４ｂの出力信号が負の信号として加障す
るようにしてあり、同様に第２の関数発生器１２４ｂの
出力信号に第３の関数発生器１２４Ｃの出力信号が負の
信号として加σされるようにしである。

しかして、ガスタービンが起動し、負荷設定信号「−「
が線形的に増加するにつれ′Ｃ１まず第１の関＠ｙｔ生
器１２４ａからの燃料所要供給Ｉｆａ信号に対応して予
混合燃料供給系Ｆａから燃料が燃焼器１０２に供給され
る。そして切換点Ｃ１に０荷が達すると、第２の関数発
生器１２４ｂが作動し第２の予混合燃料供給系Ｆｂから
燃料所要供給ｆｆ１ｔ’、信号に対応する燃料が燃焼器
１０２に供給される。

この切換点Ｃ１と次の切換点Ｃ２の区間においでは、第
２の関数発生１２４ｂからの出力信号が、燃料制御弁１
０４ｂのみでなくゲイン定数に１で利得された復員の信
号として１１の関数発生器１２４ａからの燃料所要供給
ｆｆ１ｆａ信号に加算される。したがって、燃料制御弁
１０４ａへの予混合撚ｒ１信号Ｆ　Ａ　ハ、ＦＡ＝ｆ　
　−に１ｆｂ（７）関Ｌｍにしたがって燃料制御弁１０
４ａに加えられ、その燃料制御弁ににって制御された燃
料が燃焼器１０２に供給される。そこで、Ｋ１＝１どづ
−れば、予混合燃料供給系Ｆ、から供給される燃料と予
混合燃料供給系Ｆｂから供給される燃′ＰＩとの和は総
燃料に等しくなる。

さらに、切換点Ｃ２になると、第３の関′ｌ！！発生器
１２４Ｃが動き、第３の予混合燃料供給系ＦＣからの燃
料も燃料制御弁１０４ｃの制η１１の６とに燃焼器１０
２に供給されるようになる。また同時に第３の関数発生
器１２４Ｃの出力信号がゲイン定￥１．に２によって利
１（１され第２の関数発生器１２４ｂからの出力信号に
負の信号として加昇される。づ”なわち、燃料制御弁１
４０ｂはＦＢ＝１′。−に２ｆｏなる燃料所要供給量信
号によって制御される。そして、各予混合燃料供給系Ｆ
ａ。

Ｆ、Ｆｏからの供給燃料口が設定値に遅するまで、各燃
１Ｆ３１制御弁の開度制御が繰り返される。しかして、
同様にゲイン定数Ｋ　をに２＝１と設定してＪ’５　＜
と、第２の切換点Ｃ２から定格負荷運転までの間にＪ３
　＜ｊる各予混合燃料供給系Ｆ、Ｆ、。

Ｆ　からの燃料供給量はそれぞれ（ｆ−ｆ″ｂ）。

ａ （ｆｂ−ｆ、）、（ｆ’ｃ）となり、総予混合燃料供給
量はｆａとなり、第１の関数発生器１２４ａに設定され
たプログラムと一致する。

しから、切換点Ｃ１，Ｃ２においてはすでに供給されて
いる燃料がステップ状に減少される吊とその開始時刻と
、次順の燃料系からの燃料がステップ状に増加される量
とその開始時刻が一致し、燃料の切換時点において総燃
料供給量の変動が急激に行なわれることがなく、総燃料
供給スフジュールに従って増加される。

また、第７図に示す如く、常「Ｊ開状態にあるスイッチ
１３０ａ、１３０ｂをそれぞれ負の信号供給回路に設け
、第１の切換点Ｃ１の簡に、予混合燃料供給系Ｆｂの燃
料制御すｔ１０／Ｉｂが全開から開状態になったことを
表わづ実開度信号が入力することによりスイッチ１３０
ａが閉じ、同様に第２の切換点Ｃ２の時に燃料制御弁１
０４ｃが開状態になった実開度信号が入力することによ
り、スイッチ１３０ｂが閉じて、ぞれぞれ第１　ａ３よ
び第２の関数発生器１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃから
の出力信号に前述の如き負の信号が加膣されるようにず
れば、各切換点において、予混合燃料の総供給燃料量が
設定ｍよりも一時的に減少するよう′なことがより確実
に防止され、失火やＮＯｘ。

ＣＯ濶度の上昇を防ぐことができる。

〔発明の実施例３〕 ところで、上述の如き実施例においては予混合燃料系の
系統数を増加ずれば、ＣＯおよびＮＯｘのピーク値がよ
り低減して効果があるけれども、一方予混合燃料供給系
の系統数と同一個数の燃料制御弁が必要であり、しかも
これらの燃料制御弁の全てを第４図のフローチャートに
示すような複雑な制御プログラムで制御しなければなら
ないために、系統数が増えれば増えるだけ相乗的に制御
プログラムが複雑になってしまうことがある。

第８図は予混合燃料供給系が増えた場合においても格別
複雑な制御プログラムを必要としないようにした他の実
施例を示す系統図であって、燃焼器１０２に燃料を供給
する燃ｖ１供給管１３５には、ガスタービンの所要負荷
に応じて燃料流量を制御する燃料制御弁１３６が設（）
られており、イの燃料υ（給管１３５の先９ｔは筒状本
体１３７を有する燃料分配器１３８の一端に連通接続さ
れている。

上記燃料分配器１３８の筒状本体１３７の側壁部には、
各予混合Ｗ１０５ａ、１０５ｂ、１０５Ｇ、１０５ｄに
接続された予混合撚Ｆ１供給系Ｆａ。

ｒ−、Ｆ、Ｆ、にそれぞれ連通ずる複数の開口ｃ １３９ａ、１３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄが軸方向に因
１間して形成されＣ４３す、ト記筒状本体１３７内には
、分配器アクチュエータ１４０により軸方向に摺動可能
であり、各１７ｉ１口１３９ａ。

１３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄを開閉する弁体１４１が
配設されている。ところで、上記開口１３９ａ、１３９
ｂ、１３９ｃ、１３９ｄの開口面積は、各予混合燃料供
給系Ｆ、Ｆｂ、ＦＣ。

「ｄにそれぞれ最適な燃料口が供給される大きざに選定
されており、例えば順次１：２：３：／！どなるＪ：う
に形成されている（第９図参照）。

一方、前記燃料制御弁１３６の開度制御を行なう燃料流
量調節器１４２には、負？１１設定（３号１４３が入力
されるとともに、負荷検出器１１３で検出された実際の
負荷信号が変換器１４４を介して入力されており、そこ
で上記両信号が比較演Ｃ令されて燃料制御弁１３６の聞
度指令ＩＬ月を出力し、この開度指令信号によって燃料
制御弁１３６の開度が制り１１され、前記燃、ｖ！１分
配器１３８へ供給される総燃料流口−が制御される。

また、圧力センリ−１１２からの検出器［）Ｊ３よび排
ガス分析器１１５からの出力信号は、イれぞれ変換器１
１９．１１６を介して燃料分配器開度調節器１４５に入
ツノＱしめられている。上記燃籾分配器間度調節器１４
５にはまた負荷設定信号１４３も入力せしめられてＪ３
す、上記各入力信ＪＥにＪ：って演算口出された燃料分
配器開度指令信号が上記燃料分配器開度調節器１４５か
ら出力し、変換器１４６を介して前記分配器アクチュエ
ータ１／ｌｏに制御信号として入力されるＪ：うにしで
ある。

ところで、上記燃料分配器開度調節器１４５には、第１
０図に示すように構成された「ガスタービンｎ荷−燃料
分配器間度」パターンを有するプログラムが内蔵されて
Ｊ３す、ガスタービンの負荷に対応した信号によって燃
料分配器１３８の弁体１４１の位置が決定され、それに
よって燃料分配置１１３８のｆｔ１ｌ放’ｃ；レル開０
１３９　ａ　、　１３９　ｂ。

１３９Ｇ、１３９（１が決定される。

づなわち、或負荷設定ｆ３号１４３が燃ｒｌ流量調節ｆ
ｆ１１４２．Ｂ、ＦｃＦ燃ＰＩ　分配器間石調’ｆｆｆ
’ｒ’ｌ：ｒ　１４５　ｋ：加えられると、燃ｉｌ＋制
御弁１３６の開度が制御され、上記燃料１１１１　ｇＩ
ｌ弁１３６によって制４０された燃料が燃料分配器１３
８内に流入し、開口１３９ａを仔て予混合室１０５ａに
流入して高圧空気と予混合され、その少燃焼筒１２５内
に流入してそこで燃焼が行なわれる。そこでさらに設定
負荷が上シーづるど燃料分配器開度調節器１４５を介し
て分配器アクチュエータ１４０が作動され、弁体１４１
が第８図において右方に移動せしめられる。

そして負荷が第１切換点Ｃ１に達すると、上記弁体１４
１が開口１３９ｂを所定開度までステップ的に急開し、
燃料が第１および第２の予混合燃料供給系Ｆ、Ｆｂを経
て燃焼器１０２に供給される。この場合、燃料分配器１
３８に供給される総燃料流ωは、燃料制御弁１３６にに
リガスタービン負荷設定信号１４３に応じた値に独立に
制御されているため、第２の予混合燃料供給系「ゎがら
ステップ的に立上り供給された燃料分だけ、第１の予混
合燃料供給系Ｆ８の燃料供給早はステップ的に立下り供
給される。ダなわら、第２の予混合撚ｉ＋１供給系Ｆｂ
から燃料供給が開始された場合には、それに応じて第１
の予混合燃料供給系Ｆ８からの供給燃料量が低減され、
燃焼器１０２に供給される総燃料流山は一定に保たれる
。

その後負荷設定値が上背し第２の切換点Ｃ２に達覆るま
では、その負荷設定値に応じて燃料制御弁１３６が開方
向に制御され、燃焼器１０２への燃料供給量が増加せし
められる。

そこで、上記第２の切換点Ｃ２に達すると、前述と同様
に、燃料分配器１３８の開口１３９ｃが聞かれ、第１〜
第３の予混合撚ｒ１供給系Ｆａ。

１′：ｂ、Ｆｏを経て燃料の供給が行な、１′）れるに
うになり、以後順次同様に作動する。第１１図に上述の
如き各予混合撚ｒ１供給系から燃焼器へ供給される燃料
体Ｉｊの変化を示’？ｊ’　　なお、第１０図中ＳＡ。

８３、Ｓ、ｃよ、燃料分配器がステップ的にＢ　・　　
　Ｃ 聞く範囲を示し、Ｔ　　、Ｔ　　、Ｔ　　、Ｔ、は連続
Ａ　　　　ＢＣ 制御範囲を示す。

ところで、」上記燃料分配器１３８の開度制御は、ガス
タービン負荷にＪ：るブ［］グラム制御のみで実流して
もそれなりの効果があるが、さらに￥Ｔ１２図に示すよ
うな制御回路を燃料分配器開度調ＷＪ器１４５内に内蔵
することにより、第１０図中にお【プるＴＡ、ＴＢ、Ｔ
ｏ、Ｔｏの連続制御範囲では、ガスタービン負荷設定信
号１４３によるプログラム制御により燃料分配器１３８
の開度を決定Ｊるのみならず、圧力セン９°１１２で検
出された燃焼器１０２の下流側ガス通路部の気柱振動お
よび燃焼振動信号と、排ガス分析器１１５で検出された
ガスタービン１０９の下流側ガス通路部におけるガスタ
ービン排ガス中のＮＯｘ１度信号およびＣＯ’ｃｆＡ度
信号をフィードバック信号として、これらの値を設定１
直以下にする様に燃料分配器１３８の開度を制ｎ＋＋　
ｖしめ、燃焼振動レベルやタービン排ガス中のＮＯｘお
よびＣＯ濃度を制御することがでさ゛る。

なお、上記実施例においては予混合室の個数が４個の場
合を示したが、２個または３個でもよく、逆に５個以上
とした場合には、燃料分配器の開口数を増加し、ガスタ
ービン負荷−燃料分配器の聞度プログラムを変更するの
みで、上記実施例以上にこまかな制御ができ、ＮＯＸの
ｍ、ｃｏω等を減少さけることができる。

また、燃料分配器の各予混合燃料供給系へ接続される開
口の個数が各１個のものを示したが、第１３図に示すよ
うに、複数の開口からの燃料をそれぞれ一つの予混合燃
料供給系に接続するようにしてもよい。なお、この場合
、同一の予混合撚ｒ１供給系に接続される複数の開口は
必ずしも燃料分配器の軸に直角な同一面に沿って配置さ
れていなくてｂよい。さらに、上記実施例においては燃
料分配器のアクチュエータはピストン式のものを示した
が、ダイヤフラム式、電動式アクチュエータ等を使用し
てもよい。

また、燃料制御弁の制御には、燃焼器出口の高温ガス温
度をガスタービン実負荷信号としてフィードバック制御
しているが、必ずしも高温ガス温度でなくてもよく、ガ
スタービンの実際の負荷に見合った信号であればよく、
例えば燃料制御弁への燃料の圧力、温度等の信号も燃料
流量調節器に入力して、圧力、温度等で補正を加えて、
燃料流ｒｉ１を調節１れば、よりきめこまかい制御が可
能である。

上述のように、この実施例においては各予混合燃料供給
系への燃料の分配を燃料分配器によって行なうようにし
たので、多数の燃料制御弁を設ける必要もなく制御プロ
グラムもきわめで簡単なものとすることができ、しかも
各切換点におりる成る予混合燃料供給系による燃料のス
テップ的な立上り世と他の予混合燃料供給系にＪ：る燃
Ｆ’ｌのステップ的な立下り吊とは常に等しくなるため
、燃ｐ＋流量制御がハンチングすることもなくて、安定
燃焼が得られガスタービンの負荷制御が不安定になった
り突変したりすることがない。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したので、タービン負荷の変
動に応じて複数の予混合燃料供給系による燃料供給徂を
制御して、予混合率を適宜調整し燃焼器内の火炎速度を
変えることができ、特に部分負荷運転時におけるタービ
ン排ガス中のＮＯｘおＪ：びＣｏ濃度を低減させるとと
もに、気柱振動史燃焼振動を低ドさぜることができる。

また、予混合燃料供給系により供給される燃料の種類や
、ガスタービンケーシングの形状や、タービンの運転方
法に応じた燃料供給パターンをプログラムした場合には
、これら燃料種類等の変更に応じた適切な燃料供給が図
られ、プラント運転上のコストを低減させることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にａ３４プるガスタービンの一実施例の
概略を示づ系統図、第２図は本発明のガスタービン制御
装置の系統図、第３図は本発明に６３　ＧＪる各予混合
燃料供給系の燃料供給パターンと高圧空気供給パターン
を示す図、第４図は第２図の計し）別に内蔵された制御
プログラムのフローヂｐ　−＋−１’！ｎ　５図は第２
図に示すガスタービン制御装置ににる００１度とＮＯｘ
Ｏｘ発生水ｉｌｌ説明図、第６図ｄ３よび第７図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例にＪハノる第４図と同様なフロ
ーチャート、第８図は本発明のさらに他の実施例の概略
を示す系統図、第９図は燃料分配器の一部切欠ぎ印面図
、第１０図はガスタービン負荷−燃料分配器の開度関係
説明図、第１１図は各予混合燃料系統のタービン負荷に
対する燃料流産変化線図、第１２図は燃料分配器の連続
制御用制御回路図、第１３図は燃料分配器の変形例を示
す外形図、第１４図は基本的なガスタービン装置の構成
図、第１５図は燃空比に対するＮＯｘの変化線図、第１
６図は従来の予混合燃焼方式の燃焼器部の概略構成図、
第１７図は同上燃焼器におけるタービン負荷に対応する
燃ｉｉｌ流量変化線図、第１８図はＮ　ＯＸ　Ｊ′３よ
びＣＯＩＪＩ　ｌｉ川の変化説明図である。 １０１　・・・圧縮機、１０２　・・・燃焼器、１０３
ａ。 １０３　ｂ、　１０３　ｃ−・・燃料′ａ最計、１０／
ａ。 １０４ｂ、１０４ｃｍ・・燃料制御弁、１０５　ａ　。 １０５ｂ、１０５ｃ、　・−・予混合至、１０７ａ。 １０７ｂ、１０７ｃ・・・高圧空気制！ｌｌ弁、１０９
・・・タービン、１１２・・・圧力セン１す、１１３・
・・ｆ″Ｊ荷検出器、１１４・・・排ガスセンサ、１１
８・・・計篇Ｂｌ、１２４ａ、１２４ｂ、１２４Ｇ−・
・関数発生器、１２５・・・燃焼室、１３６・・・燃料
制御弁、１３７・・・筒状本体、１３８・・・燃料分配
器、１３９ａ。 １３９ｂ、１３９ｃ、１３９ｄ・・・開口、１４１・・
・弁体、１４２・・・燃料原着調節器、１４５・・・燃
料分配器開度調節器。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第　１ｒ！Ａ 第２図 第３図 第８図 第１３図 ０％　　　　　　　　　　　　　１００％燃料分配器の
開度 第１０図 ＮＯｘ設定値 第１４図 第１５図 第１６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ燃焼器への燃料流量が制御可能な複数の予
   混合燃料供給系と、その予混合燃料系の各燃料供給開始
   時およびそれ以降の燃料供給量のタービン負荷に対応し
   て設定された燃料供給パターンをプログラムするととも
   に、部分負荷値に設けられた各予混合燃料供給系の燃料
   供給量の複数の切換点において、その切換に関与する予
   混合燃料供給系の燃料供給量の増減量が互いに等しくな
   るように制御する燃料制御器とを有することを特徴とす
   るガスタービン制御装置。 ２、燃料制御器における燃料供給パターンの切換点およ
   びこの切換点における燃料供給量は、燃焼器の下流側気
   柱振動および燃焼振動を検出する圧力センサ、並びにタ
   ービン排ガス中の排ガス中の排ガス濃度を検出する排ガ
   スセサンからの検出信号値によって調節されるようにし
   たことを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載のガス
   タービン制御装置。 ３、燃料供給パターンは各予混合燃料供給系毎にプログ
   ラムしてあることを特徴とする、特許請求の範囲第１項
   記載のガスタービン制御装置。 ４、切換に関与する２つの予混合燃料供給系の燃料供給
   切換は互いに同時に行なわれるようにしてあることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載のガスタービン制
   御装置。 ５、切換点における燃料供給量の増減量は、燃料供給パ
   ターンによって設定されていることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載のガスタービン制御装置。 ６、切換点における燃料供給量の増減量は、切換に関与
   する２つの予混合燃料供給系の先順位の予混合燃料供給
   系用の燃料供給パターンからの燃料供給量信号に、次順
   位の予混合燃料供給系の燃料供給パターンからの出力信
   号を負の信号として加算することによって互いに等しく
   なるようにしてあることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載のガスタービン制御装置。 ７、次順位の予混合燃料供給系の燃料制御弁が全閉から
   開状態になったとき、負の信号が先順位の予混合燃料供
   給系の燃料供給量信号に加算されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第５項記載のガスタービン制御装置。 ８、各予混合燃料供給系への燃料供給量は、燃料分配器
   を介して制御されることを特徴とする、特許請求の範囲
   第１項記載のガスタービン制御装置。 ９、燃料分配器は、燃料流量調整弁を介して燃料が供給
   される筒状本体を有し、その筒状本体の側壁部には、そ
   れぞれ各予混合燃料供給系に連通する複数個の開口がそ
   れぞれ軸方向に離間して形成されており、上記筒状本体
   内には、燃料供給パターンに対応するように上記開口を
   開閉制御する弁体が軸方向摺動可能に配設されているこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第８項記載のガスター
   ビン制御装置。