JPS62247799A

JPS62247799A - ガスタ−ビン発電機の制御装置

Info

Publication number: JPS62247799A
Application number: JP61090890A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Osagawa; 長川　幸正; Yoshito Nakaya; 中家　義人; Atsushi Watanabe; 厚渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-04-18
Filing date: 1986-04-18
Publication date: 1987-10-28

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】［産業上の利用分野］この発明はガスタービン発電機の制御装置、特にガスタ
ービンエンジンとこのガスタービンエンジンに直結され
た高周波発電機のそれぞれの冷却油温に基づき高周波発
電機の出力を制御するようにしたガスタービン発電機の
制御装置に関する。

［従来の技術］ガスタービン発電機により得られる高周波電力を、例え
ば高周波加熱装置に供給して被加熱体を加熱する装置が
本件出願人の出願に係る特願昭６０−２２４２０８＠に
おいて提案されている。

前記装置によれば、第３図に示されるように、ガスター
ビンエンジン１０の主軸１２に高周波発電Ｒ１４が直結
されており、この高周波発電機１４の高周波電力は直接
高周波加熱装置１６に供給されている。また、ガスター
ビンエンジン１０の燃料制御を行うために燃料供給制御
回路１８が設けられ、該制御回路１８によりガスタービ
ンエンジン１０への燃料供給量が制御される。

一方、高周波発電機１４は界磁制御回路２ｏによって界
磁制御され、高周波発電機１４の出力電圧に応じて界磁
コイル２２に供給される界磁電流が制御される。

以上により、高周波発電機の出力電圧か低下り−ると界
磁電流が増加され、陵対に出力電圧が増加すると界磁電
流が減少されて、常に一定の発電機出ツノを（ｑること
ができる。

［発明が解決しようとする問題貞］従来の阻■点前述のように、ガスタービン発電機は負荷の大小によっ
て生じる出力の変動に応じて界磁制御されており、一般
には高周波発電機と負荷とのミスマツチングが発生する
。このようなミスマツチングが生じている場合には、ガ
スタービンエンジンや発電機を冷却する冷却油温は、発
電機と負荷とがマツチングしている場合に比較して大巾
に上昇する。

このため、接続された負荷に応じて界磁電流の制御を行
うこととすると、冷却油の加熱によりガスタービンエン
ジンや発電機を破損させる恐れがあった。

発明の目的この発明は係る問題点を解決するためになされたもので
、ガスタービンエンジンと高周波発電機のそれぞれの冷
却油温を検出し、これらの油温に基づき高周波発電機の
出力を制御して、冷却油の加熱による装置の破損を防止
するようにしたガスタービン発電機の制御装置の提供を
目的とする。

［問題点を解決するための手段及び作用］この発明に係
るガスタービン発電機の制御装置は、ガスタービンエン
ジンと高周波発電機の近傍に設けられそれぞれの冷却油
温を検出する温度検出センサと、該温度検出センサから
の信号に基づきガスタービンエンジンの回転数と高周波
発電機の出力を制御する制御回路とを備えたものである
。

以上の構成において、ガスタービンエンジンは一万〜十
数万叩Ｉの高速にて回転するため、ガスタービンエンジ
ンと高周波発電機とを直結することにより該高周波発電
機からは高周波電力が容易に取り出されることとなる。

この場合において、ガスタービンエンジンにより発電機
を直接駆動すると、ぞの１１５の出力電圧の周波数ｆは
、ｆ＝Ｎ−ｐ／１２０　（ｆ−１ｚ　）ｆは周波数、Ｎは回転数、ｐは極数で表わされ、例えば
Ｎ＝８６０００ｒｌ）ｍ、Ｉ’）＝２（７）ときｆ−１
，４ＫＨ２となる。

このため、ガスタービン発電機を高周波電源として用い
る場合に、本発明によれば整流機やインバータにより発
電機出力を高周波電圧に変換する必要がなく、負荷を直
接駆動することができる。

また、このときの発電機出力Ｐ６は、ＰＧ＝に−Ｄ２・Ｌ−Ｎｋは定数、Ｄは発電機のロータ径、Ｌは発電機ロータ長
、Ｎは発電機回転数にて表わされ、発電機回転数Ｎを大
きくすると、Ｄ２・Ｌを小さくすることができるため、
発電機の小型軽量化を図ることができる。

本発明において、前記ガスタービンエンジンと高周波発
電機には、それぞの軸受を冷却するために冷却油が用い
られており、冷却油の温度を検出する温度検出セン１ノ
がガスタービンエンジンと高周波発電機の近傍に設けら
れている。そして、前記制御回路では冷却油の許容上限
値が記憶されていて、この許容温度と前記検出温度との
差に応じて発電機の界磁制御回路及びガスタービンエン
ジンの燃料制御回路に信号を送り、発電機の界磁電流を
段階的に制御する。

以上により、冷却油の過熱によるガスタービンエンジン
と高周波発電機との破損を有効に防止することができる
。

［実施例］以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明する。

第１図には本発明に係るガスタービン発電機の制御装置
の概略構成が示されている。同図において、ガスタービ
ンエンジン２４は一軸型ガスタービンあるいは２軸型ガ
スタービンのいずれによっても構成でき、その主軸２６
は数万ｒｐｍ以上の高速によって回転し、このガスター
ビンエンジン２４には、高周波発電機２８が直結されで
いる。

この発電機２Ｂの高周波電力は、通常の商用周波数より
著しく高周波であり、本発明においては、これを接点３
２ａ、３２ｂ、３２ｃを介して直接負荷３０に供給して
いる。

ここで本発明の特徴的なことは、ガスタービンエンジン
と高周波発電機の近傍に設けられそれぞれの冷却油温を
検出する温度検出センサと、該温度検出センサからの信
号に基づきガスタービンエンジンの回転数と高周波発電
機の出力を制御する制御回路とを備えていることである
。

すなわち、本実施例において、ガスタービンエンジン２
４や高周波発電機２８は高速回転しているため、主軸２
６を支える図示しないベアリングや発電機内部で発生す
る熱く銅１０等）を放熱させるために油冷する必要があ
る。この］１）の冷却油温を検出するための温度検出セ
ン（Ｊ−３４，３６がカスタービンエンジン２４と高周
波発電機２８の近傍に別個に設けられている。

前記温度検出センサのうち一方の、温度検出センサ３４
は、ガスタービンエンジン２４のベアリングの冷却油の
温度を測定し、この時の検出信号は制御回路３８に送ら
れる。また、前記他方の温度検出センサ３６は、高周波
発電機２８のベアリングの冷却油と該発電機２８の内部
を冷却する冷却油の温度を測定し、その検出信号は前記
と同様に制御回路３８に送られる。

前記制御回路３８は、温度検出センサ３６がら送られて
きた信号による検出温度と予め記憶されている冷却油温
の上限値とを比較し、冷却油温が上限値に近い時には界
磁制御回路４ｏに信号を送り、該界磁制御回路４０にお
いて界磁巻線４２に流れる界磁電流の上限値を段階的に
制限して発電機２８の回転数を制限し、冷却油温を低下
させる。

すなわち、界磁制御回路４ｏで、発電機２８この出力電
圧に応じて界磁巻線４２に供給する界磁電流が制御され
る。

また、制御回路３８は、温度検出センサ３４゜３６から
の信号を基にして燃料制御回路４４に信号を送り、該制
御回路４４ではガスタービンエンジン２４の燃焼器に供
給される燃料をｆｌ＋’ｌ　６１１する。

すなわち、ガスタービン２４から燃料供給制御回路４４
に回転数検出信号が供給され、これによってガスタービ
ンエンジン２４の燃焼器への燃料供給が制御され、必要
な時には供給をストップしてガスタービンエンジンを停
止させる。

次に、第２図に基づき前記制御回路３８による本実施例
の制御フローチャートを説明する。

ステップ１０１において、ガスタービンエンジンの運転
指令としてのＬＯＡＤ信号がＯＮ状態か否かが判断され
、ＯＮの時ステップ１０２へ進み、ここでガスタービン
エンジンの冷却油温ＴＥＧと発電機２８の冷却油温ＴＧ
とが測定される。ＯＮ状態でなければステップ１０３へ
進み、界磁電流係数ＫＩＦを０％として燃料制御回路４
４に信号を送りエンジンを停止さける。なお、前記界磁
電流係数ＫＩＦはに１Ｆ−（界磁電流の設定値／界磁電
流の上限値）Ｘ１００％とする。

以上において、発電機の冷却油温ＴＧは発電機のベアリ
ングと発電機の内部を冷却する油温とを含む温度であり
、また本実施例ではＴＥＧとＴ６の保障上限油温はそれ
ぞれ１５０℃と１２０℃とする。

次に、ステップ１０４において、測定されたガスタービ
ンエンジンの油温がＴＦＧ〉１３０℃あるいは発電機の
油温Ｔ６＞１００℃か否かが判断され、Ｙｅｓの場合は
ステップ１０５において界磁制御回路４０に信号を送り
、界磁巻線４２に流れる界磁電流１Ｆの上限値をＯにす
る（　Ｋ　１．−０％）。同時に制御回路３８は燃料制
御回路／１７１に信号を送り、ガスタービンエンジンを
停止ざＶてステップ１０１に戻る。

また、前記ステップ１０４において、Ｎｏの時ステップ
１０６に進み、ここでざらにＴＥＧ＞１２０°Ｃあるい
はＴＧ〉９０℃か否かが判断される。

Ｙｅｓの時ステップ１０７において、Ｋ　、、−０％と
してガスタービンエンジンを停止させてステップ１０１
に戻り、ＮＯの時はステップ１０８においてＴＦＧ〉１
１０℃あるいはＴＧ＞８０’Ｃか否かが判断される。こ
こでＹｅｓの時はステップ１１３において、燃￥：１制
御回路４７１に信号か送られエンジン回転数Ｎを小さく
するように制御される。

つづいてステップ１１４に３１２み−［ンジン回転数Ｎ
がＮ≧６６００Ｏｒｐｍか否かを判断し、Ｙｅｓのとき
ステップ１０９に進んでに１１＝５０％としてステップ
１０１に戻り、Ｎｏのときステップ１１５において、Ｎ
＝６６０００ｒＤｍに設定しステップ１０９へ進む。

前記ステップ１０８においてＴ１６＞　１１０℃あるい
は−ｒ６＞８０℃でないときはステップ１１０に進み、
ここで更にＴ［６〉１００℃あるいはＴ６＞７０℃か否
かが判断されて。Ｙｅｓの時ステップ１１６にてエンジ
ン回転数Ｎが小さくするように制御され、続いてステッ
プ１１７においてエンジン回転数ＮがＮ≧６６０００ｒ
ｒａｍか否かが判断され、Ｙｅｓの時ステップ１１１に
進みＫ　ＩＦ−７５％に設定された後ステップ１０１へ
戻る。またＮＯの時ステップ１１ＢにおいてＮ＝６６０
０Ｑｒｐｍに設定されステップ１１１へ進む。

前記ステップ１１０においてＴ［６＞１００’Ｃあるい
はＴＧ＞７０℃でないときはステップ１１２に進み、こ
こでに■、−１００％としてステップ１０１へ戻る。

以−りのようにしてガスタービンエンジンの冷却油温と
高周波発電機の冷却油温に基づき界磁電流が段階的に制
御される。

［発明の効果］この発明は以上説明したとおり、ガスタービンエンジン
と高周波発電機の近傍に設けられそれぞれの冷却油温を
検出する湿度検出センサと、該温度検出センサからの信
号に基づきガスタービンエンジンの回転数と高周波発電
機の出力を制御する制御回路とを備えたことにより、冷
却油の加熱によるガスタービンエンジン及び発電機の破
損を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るガスタービン発電機の制御装置の
構成説明図、第２図は本実施例に用いられる制御フローチャート説明
図、第３図はガスタービン発電機にＪ、る従来の高周波加熱
装置の概略構成説明図である。２４　・・・　ガスタービンエンジン２８　・・・　高周波発電機３０　・・・　負荷３４．３６　　・・・　温度検出センサ−３８・・・　
制御回路４０　・・・　界磁制御回路４４　・・・　燃料制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

ガスタービンエンジンとこのガスタービンに直結された
高周波発電機の出力を制御するガスタービン発電機の制
御装置において、前記ガスタービンエンジンと高周波発
電機の近傍に設けられそれぞれの冷却油温を検出する温
度検出センサと、該温度検出センサからの信号に基づき
ガスタービンエンジンの回転数と高周波発電機の出力を
制御する制御回路とを備え、冷却油の過熱によるガスタ
ービンエンジン及び発電機の破損を防止するようにした
ことを特徴とするガスタービン発電機の制御装置。